JPH09282007A - 圧力制御系および流量制御系の調整装置および制御検証装置，ならびに流量制御装置 - Google Patents
圧力制御系および流量制御系の調整装置および制御検証装置，ならびに流量制御装置Info
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- JPH09282007A JPH09282007A JP8086950A JP8695096A JPH09282007A JP H09282007 A JPH09282007 A JP H09282007A JP 8086950 A JP8086950 A JP 8086950A JP 8695096 A JP8695096 A JP 8695096A JP H09282007 A JPH09282007 A JP H09282007A
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- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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- F24F11/00—Control or safety arrangements
- F24F11/70—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
- F24F11/72—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure
- F24F11/74—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure for controlling air flow rate or air velocity
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- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
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- F24F2110/40—Pressure, e.g. wind pressure
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 現場における試運転が必要であり、実際にフ
ァン，ポンプ等のプラントに試験信号を入力し、流路内
に流体を駆動することにより発生する静圧あるいは流量
を実際に検出して試験信号と静圧あるいは流量との関係
を求める必要があるなどの課題があった。 【解決手段】 ファン駆動信号１０８から静圧検出信号
１０７までのステップ応答を演算するステップ応答演算
手段１０５と、ステップ応答演算手段１０５で演算され
たステップ応答からＰＩＤ制御手段１０３のＰＩＤ制御
パラメータを求めてＰＩＤ制御手段１０３に対して出力
するＰＩＤパラメータ演算手段１０６とを備えたもので
ある。
ァン，ポンプ等のプラントに試験信号を入力し、流路内
に流体を駆動することにより発生する静圧あるいは流量
を実際に検出して試験信号と静圧あるいは流量との関係
を求める必要があるなどの課題があった。 【解決手段】 ファン駆動信号１０８から静圧検出信号
１０７までのステップ応答を演算するステップ応答演算
手段１０５と、ステップ応答演算手段１０５で演算され
たステップ応答からＰＩＤ制御手段１０３のＰＩＤ制御
パラメータを求めてＰＩＤ制御手段１０３に対して出力
するＰＩＤパラメータ演算手段１０６とを備えたもので
ある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ダクト，配管等
の流路内の流体の圧力制御系および流量制御系の調整装
置および制御検証装置，ならびに流量制御装置に関する
ものである。
の流路内の流体の圧力制御系および流量制御系の調整装
置および制御検証装置，ならびに流量制御装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】気体または液体からなる流体を、ファン
またはポンプにより送出し、ダクトまたは配管からなる
流路と流路より分岐した枝流路を介して複数の被供給部
に供給する制御装置には、流路または枝流路内の流体の
圧力を目的値に制御する圧力制御装置と、流路または枝
流路内の流体の流量を目的値に制御する流量制御装置が
ある。この圧力制御装置および流量制御装置の制御にお
いては一般にＰＩＤ（比例積分微分）制御手段が用いら
れており、ＰＩＤ制御手段は、現在の圧力または流量と
目的値との偏差を入力し、この偏差に対して、比例ゲイ
ンＫp ，積分時間ＴI ，微分時間ＴD 等のＰＩＤ制御パ
ラメータにより決定される変換を行う。このＰＩＤ制御
手段からの出力がファンまたはポンプの駆動手段に入力
されることにより、圧力制御または流量制御が行われ
る。そして、このＰＩＤ制御手段のＰＩＤ制御パラメー
タを自動決定することにより圧力制御装置や流量制御装
置の制御調整を行う圧力制御系や流量制御系の調整装置
も用いられている。
またはポンプにより送出し、ダクトまたは配管からなる
流路と流路より分岐した枝流路を介して複数の被供給部
に供給する制御装置には、流路または枝流路内の流体の
圧力を目的値に制御する圧力制御装置と、流路または枝
流路内の流体の流量を目的値に制御する流量制御装置が
ある。この圧力制御装置および流量制御装置の制御にお
いては一般にＰＩＤ（比例積分微分）制御手段が用いら
れており、ＰＩＤ制御手段は、現在の圧力または流量と
目的値との偏差を入力し、この偏差に対して、比例ゲイ
ンＫp ，積分時間ＴI ，微分時間ＴD 等のＰＩＤ制御パ
ラメータにより決定される変換を行う。このＰＩＤ制御
手段からの出力がファンまたはポンプの駆動手段に入力
されることにより、圧力制御または流量制御が行われ
る。そして、このＰＩＤ制御手段のＰＩＤ制御パラメー
タを自動決定することにより圧力制御装置や流量制御装
置の制御調整を行う圧力制御系や流量制御系の調整装置
も用いられている。
【０００３】圧力制御系の調整装置に関する従来技術に
は、例えば、特開平７−２６１８０５号公報に示された
「比例積分微分制御パラメータ自動調整装置」がある。
図２８は、この従来の圧力制御系の調整装置を示すブロ
ック図である。
は、例えば、特開平７−２６１８０５号公報に示された
「比例積分微分制御パラメータ自動調整装置」がある。
図２８は、この従来の圧力制御系の調整装置を示すブロ
ック図である。
【０００４】図２８における制御系の調整装置は、目標
値１００１と例えばファン，ポンプ等のプラント１００
４の出力１００５との偏差が入力されるＰＩＤ制御装置
１００２の出力をその入力１００３とする上記プラント
１００４の入力１００３と出力１００５を入力して同プ
ラント１００４を一次遅れ＋無駄時間モデルで同定する
プラント同定手段１００６、およびプラント同定手段１
００６から上記モデルを入力してＰＩＤ制御パラメータ
であるプラントの比例ゲインＫp ，積分時間ＴI ，およ
び微分時間ＴD を算出して上記ＰＩＤ制御装置１００２
へ出力するＰＩＤパラメータ決定手段１００７から構成
されている。
値１００１と例えばファン，ポンプ等のプラント１００
４の出力１００５との偏差が入力されるＰＩＤ制御装置
１００２の出力をその入力１００３とする上記プラント
１００４の入力１００３と出力１００５を入力して同プ
ラント１００４を一次遅れ＋無駄時間モデルで同定する
プラント同定手段１００６、およびプラント同定手段１
００６から上記モデルを入力してＰＩＤ制御パラメータ
であるプラントの比例ゲインＫp ，積分時間ＴI ，およ
び微分時間ＴD を算出して上記ＰＩＤ制御装置１００２
へ出力するＰＩＤパラメータ決定手段１００７から構成
されている。
【０００５】このような構成において、プラント同定手
段１００６は得られたプラントモデルに対して、ＰＩＤ
パラメータ決定手段１００７は、ジグラー・ニコルスの
限界感度調整則等によって、ＰＩＤ制御装置１００２の
比例ゲインＫp ，積分時間ＴI ，および微分時間ＴD を
求め、これをＰＩＤ制御装置１００２に入力してＰＩＤ
制御装置１００２のＰＩＤ制御パラメータを修正する。
なお、ここに示した従来技術は、一般のプラントの制御
系について扱っているが、ダクト内気体あるいは配管内
液体の圧力制御系および流量制御系の制御調整も同様の
技術で実施されている。
段１００６は得られたプラントモデルに対して、ＰＩＤ
パラメータ決定手段１００７は、ジグラー・ニコルスの
限界感度調整則等によって、ＰＩＤ制御装置１００２の
比例ゲインＫp ，積分時間ＴI ，および微分時間ＴD を
求め、これをＰＩＤ制御装置１００２に入力してＰＩＤ
制御装置１００２のＰＩＤ制御パラメータを修正する。
なお、ここに示した従来技術は、一般のプラントの制御
系について扱っているが、ダクト内気体あるいは配管内
液体の圧力制御系および流量制御系の制御調整も同様の
技術で実施されている。
【０００６】流量制御系の制御装置に関する従来技術に
は、例えば、特開平７−６３４０４号公報に示された
「空気調和機」がある。図２９は、従来のダクト式空気
調和機における風量制御装置を示すブロック図である。
は、例えば、特開平７−６３４０４号公報に示された
「空気調和機」がある。図２９は、従来のダクト式空気
調和機における風量制御装置を示すブロック図である。
【０００７】図において、１は空気調和機の対象となる
被空調室であり、この例では３部屋の場合を示してい
る。２は被空調室１の天井内などに配設され、冷風又は
温風の送風源として機能する室内機を構成する集中送風
装置であり、空気を冷却又は加熱する熱交換器４、およ
び冷風又は温風を送風するファン５で構成されている。
なお、熱交換器４およびファン５からの送風温度は温度
検出器１５により検出される。
被空調室であり、この例では３部屋の場合を示してい
る。２は被空調室１の天井内などに配設され、冷風又は
温風の送風源として機能する室内機を構成する集中送風
装置であり、空気を冷却又は加熱する熱交換器４、およ
び冷風又は温風を送風するファン５で構成されている。
なお、熱交換器４およびファン５からの送風温度は温度
検出器１５により検出される。
【０００８】６は集中送風装置２の空気吹出口に連通す
る主ダクト、７は主ダクト６から各被空調室１の数に応
じて分岐された枝ダクト、８は各枝ダクト７に設けら
れ、各被空調室１への送風量を調整する絞り形式の送風
量調整装置であり、回動可能に取り付けられたダンパ９
を有している。
る主ダクト、７は主ダクト６から各被空調室１の数に応
じて分岐された枝ダクト、８は各枝ダクト７に設けら
れ、各被空調室１への送風量を調整する絞り形式の送風
量調整装置であり、回動可能に取り付けられたダンパ９
を有している。
【０００９】２１は集中送風装置２の出口空気圧と入口
空気圧との圧力差を検出する圧力差検出器、２２はファ
ン５のファンモータの回転速度を検出する回転速度検出
手段、２３は同じくファンモータの運転周波数を検出す
るファンモータ運転周波数検出手段、２４は各ダンパ９
の開度を制御するダンパ制御手段であり、ダンパ９には
それぞれ図示しない駆動機構が接続されており、ダンパ
制御手段２４からの開度信号に応じてそれぞれの駆動機
構が作動し、対応するダンパ９の開度の制御が行われ
る。
空気圧との圧力差を検出する圧力差検出器、２２はファ
ン５のファンモータの回転速度を検出する回転速度検出
手段、２３は同じくファンモータの運転周波数を検出す
るファンモータ運転周波数検出手段、２４は各ダンパ９
の開度を制御するダンパ制御手段であり、ダンパ９には
それぞれ図示しない駆動機構が接続されており、ダンパ
制御手段２４からの開度信号に応じてそれぞれの駆動機
構が作動し、対応するダンパ９の開度の制御が行われ
る。
【００１０】２５は回転速度検出手段２２の出力とファ
ンモータ運転周波数検出手段２３の出力から風量を算出
する風量算出手段、２６は圧力差検出器２１の検出信号
に基づいて、実際の送風圧力差を測定する圧力差測定手
段、２７は圧力差測定手段２６と風量算出手段２５とダ
ンパ制御手段２４の各出力により、送風量調整装置８の
通過風量とダンパ９の開度と送風圧力差との関係を演算
する風量演算手段である。
ンモータ運転周波数検出手段２３の出力から風量を算出
する風量算出手段、２６は圧力差検出器２１の検出信号
に基づいて、実際の送風圧力差を測定する圧力差測定手
段、２７は圧力差測定手段２６と風量算出手段２５とダ
ンパ制御手段２４の各出力により、送風量調整装置８の
通過風量とダンパ９の開度と送風圧力差との関係を演算
する風量演算手段である。
【００１１】この風量演算手段２７は、圧力差測定手段
２６と風量算出手段２５とダンパ制御手段２４の各出力
の関係を演算評価し、テーブル化又は定式化することに
より、各ダクト内の送風抵抗を算出する。
２６と風量算出手段２５とダンパ制御手段２４の各出力
の関係を演算評価し、テーブル化又は定式化することに
より、各ダクト内の送風抵抗を算出する。
【００１２】次に動作について説明する。使用者が図示
しない各ルームサーモスタットで温度を設定すると、こ
の設定温度と、検出された現在の実際の室温との温度差
に応じて、送風量調整装置８のダンパ９の開度がそれぞ
れ任意の位置に調整される。
しない各ルームサーモスタットで温度を設定すると、こ
の設定温度と、検出された現在の実際の室温との温度差
に応じて、送風量調整装置８のダンパ９の開度がそれぞ
れ任意の位置に調整される。
【００１３】このダンパ９の開度に応じて、ファン５に
よる送風量が調整される。また、送風量の変化に伴い熱
交換器４の出口側の送風温度も変化するため、この変化
を温度検出器１５が検出し、あらかじめ設定された送風
温度となるように、熱交換機４の能力が制御される。こ
のような一連の制御により、ほぼ、一定温度に調整され
た適量かつ適温の空気が、吹出口から被空調室１内に吹
き出される。
よる送風量が調整される。また、送風量の変化に伴い熱
交換器４の出口側の送風温度も変化するため、この変化
を温度検出器１５が検出し、あらかじめ設定された送風
温度となるように、熱交換機４の能力が制御される。こ
のような一連の制御により、ほぼ、一定温度に調整され
た適量かつ適温の空気が、吹出口から被空調室１内に吹
き出される。
【００１４】ここで、風量演算手段２７の機能および動
作を図３０により説明する。図３０において、縦軸は、
ファン５による集中送風装置２の出口空気圧と入口空気
圧との圧力差から求まる送風圧力差Ｐ、横軸は風量Ｑ、
Ａはファン５の特性曲線、Ｂは所定のダンパ９に至る枝
ダクト７等の送風抵抗を示す抵抗曲線、Ｃはダンパ９の
閉方向を示す矢印である。
作を図３０により説明する。図３０において、縦軸は、
ファン５による集中送風装置２の出口空気圧と入口空気
圧との圧力差から求まる送風圧力差Ｐ、横軸は風量Ｑ、
Ａはファン５の特性曲線、Ｂは所定のダンパ９に至る枝
ダクト７等の送風抵抗を示す抵抗曲線、Ｃはダンパ９の
閉方向を示す矢印である。
【００１５】ここで、抵抗曲線Ｂのパラメータは、各ダ
ンパ９の開度Ｄである。なお、送風特性曲線Ａは、ファ
ン５のファンモータ運転周波数を所定の周波数に固定し
た場合を示している。枝ダクト７等の送風抵抗を示す抵
抗曲線Ｂはダンパ９の開度Ｄによって変化する。
ンパ９の開度Ｄである。なお、送風特性曲線Ａは、ファ
ン５のファンモータ運転周波数を所定の周波数に固定し
た場合を示している。枝ダクト７等の送風抵抗を示す抵
抗曲線Ｂはダンパ９の開度Ｄによって変化する。
【００１６】この特性図を利用することにより、所定の
ダンパ９の開度Ｄを数段階にわたって順次変化させる。
このとき、他のダンパ９は全閉状態とされる。このとき
の各風量Ｑ1 〜Ｑ3 と、この風量に対応する送風圧力差
Ｐ1 〜Ｐ3 を測定すれば、送風圧力差Ｐと風量Ｑとダン
パ９の開度Ｄi の相関関係が判明する。
ダンパ９の開度Ｄを数段階にわたって順次変化させる。
このとき、他のダンパ９は全閉状態とされる。このとき
の各風量Ｑ1 〜Ｑ3 と、この風量に対応する送風圧力差
Ｐ1 〜Ｐ3 を測定すれば、送風圧力差Ｐと風量Ｑとダン
パ９の開度Ｄi の相関関係が判明する。
【００１７】従って、所定のダンパ９の開度をＤ1 と
し、他のダンパ９を全閉状態にしたときの風量がＱ1
で、送風圧力差がＰ1 であれば、点ａはそのときのファ
ン５の送風特性曲線Ａと抵抗曲線Ｂの交点となる。すな
わち、この送風圧力差Ｐ1 はファン５による集中送風装
置２の出口空気圧と入口空気圧との圧力差であるととも
に、この送風圧力差が風量Ｑ1 としたときの該当ダンパ
９を含むダクト管路の送風抵抗と等しい。
し、他のダンパ９を全閉状態にしたときの風量がＱ1
で、送風圧力差がＰ1 であれば、点ａはそのときのファ
ン５の送風特性曲線Ａと抵抗曲線Ｂの交点となる。すな
わち、この送風圧力差Ｐ1 はファン５による集中送風装
置２の出口空気圧と入口空気圧との圧力差であるととも
に、この送風圧力差が風量Ｑ1 としたときの該当ダンパ
９を含むダクト管路の送風抵抗と等しい。
【００１８】この考え方に従えば、単にダクト内圧力に
よる送風抵抗を求める考え方に比べ、いっそう正確にダ
クト管路の送風抵抗が求まる。これは、ダクト内圧力に
よる場合には、吸込側の圧力は評価されずに、単に吹出
側の圧力だけからダクト管路の送風抵抗を求めるものだ
からである。上記と同様の操作を、他のダンパ９につい
て行なうことにより、それぞれの送風風路についての送
風圧力差Ｐと風量Ｑとダンパ開度Ｄi の関係をテーブル
化又は定式化できる。そして、このテーブル化は、定式
化された結果を用いれば、送風圧力差Ｐとダンパ９の開
度Ｄi を既知として、各風量Ｑを算出することができ
る。又は、各送風量調整装置８を通過する通過風量をあ
らかじめ設定すれば、集中送風装置２の送風圧力差Ｐの
ときの各ダンパ９の開度Ｄi をそれぞれ算出することが
できる。
よる送風抵抗を求める考え方に比べ、いっそう正確にダ
クト管路の送風抵抗が求まる。これは、ダクト内圧力に
よる場合には、吸込側の圧力は評価されずに、単に吹出
側の圧力だけからダクト管路の送風抵抗を求めるものだ
からである。上記と同様の操作を、他のダンパ９につい
て行なうことにより、それぞれの送風風路についての送
風圧力差Ｐと風量Ｑとダンパ開度Ｄi の関係をテーブル
化又は定式化できる。そして、このテーブル化は、定式
化された結果を用いれば、送風圧力差Ｐとダンパ９の開
度Ｄi を既知として、各風量Ｑを算出することができ
る。又は、各送風量調整装置８を通過する通過風量をあ
らかじめ設定すれば、集中送風装置２の送風圧力差Ｐの
ときの各ダンパ９の開度Ｄi をそれぞれ算出することが
できる。
【００１９】従って、上記のような風量演算手段２７等
を用いて空気調和機を構成すれば、従来から要求されて
いた各被空調室１ごとの精度の高い送風制御を、各ダン
パ９の開度および風量を制御指標としたファン５の送風
容量制御により行うことができる。
を用いて空気調和機を構成すれば、従来から要求されて
いた各被空調室１ごとの精度の高い送風制御を、各ダン
パ９の開度および風量を制御指標としたファン５の送風
容量制御により行うことができる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】従来の圧力制御系およ
び流量制御系の制御装置および調整装置は以上のように
構成されているので、両装置とも現場における試運転が
必要であり、プラントすなわちファンあるいはポンプに
試験信号を入力し、ダクト内あるいは配管内に気体ある
いは流体を駆動することにより発生する静圧あるいは流
量を実際に検出して試験信号と静圧あるいは流量との関
係を求める必要があるなどの課題があった。
び流量制御系の制御装置および調整装置は以上のように
構成されているので、両装置とも現場における試運転が
必要であり、プラントすなわちファンあるいはポンプに
試験信号を入力し、ダクト内あるいは配管内に気体ある
いは流体を駆動することにより発生する静圧あるいは流
量を実際に検出して試験信号と静圧あるいは流量との関
係を求める必要があるなどの課題があった。
【００２１】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、実際にプラントに試験信号を与え
て試運転する必要なくＰＩＤ制御手段の適切なＰＩＤ制
御パラメータを求めて、精度の高い圧力制御系または流
量制御系の制御調整を行うことができる圧力制御系およ
び流量制御系の調整装置を得ることを目的とする。
めになされたもので、実際にプラントに試験信号を与え
て試運転する必要なくＰＩＤ制御手段の適切なＰＩＤ制
御パラメータを求めて、精度の高い圧力制御系または流
量制御系の制御調整を行うことができる圧力制御系およ
び流量制御系の調整装置を得ることを目的とする。
【００２２】また、この発明は、コストの上昇を招く圧
力センサ等のセンサの新たな設置を必要とせずに、送出
量調節手段のダンパ，バルブ等の開度調節信号を得るこ
とにより現在の流量を把握し、これを基に各室に要求さ
れる流量を精度よく供給する流量制御を行う流量制御装
置を得ることを目的とする。
力センサ等のセンサの新たな設置を必要とせずに、送出
量調節手段のダンパ，バルブ等の開度調節信号を得るこ
とにより現在の流量を把握し、これを基に各室に要求さ
れる流量を精度よく供給する流量制御を行う流量制御装
置を得ることを目的とする。
【００２３】さらに、この発明は、ＰＩＤ制御手段が出
力する駆動信号により変化する実際の圧力制御系または
流量制御系における各部の静圧または流量をシミュレー
トして、ＰＩＤ制御手段の制御動作や制御条件の妥当性
を、実際の圧力制御系を用いずに検証し、ＰＩＤ制御手
段の調整を事前に精度よく行うことを可能とする制御検
証装置を得ることを目的とする。
力する駆動信号により変化する実際の圧力制御系または
流量制御系における各部の静圧または流量をシミュレー
トして、ＰＩＤ制御手段の制御動作や制御条件の妥当性
を、実際の圧力制御系を用いずに検証し、ＰＩＤ制御手
段の調整を事前に精度よく行うことを可能とする制御検
証装置を得ることを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る圧力制御系の調整装置は、ＰＩＤ制御手段より集中送
出手段に与えられる駆動信号から静圧検出信号までのス
テップ応答を演算するステップ応答演算手段と、前記ス
テップ応答演算手段で演算されたステップ応答からＰＩ
Ｄ制御手段のＰＩＤ制御パラメータを求めて前記ＰＩＤ
制御手段に対して出力するＰＩＤパラメータ演算手段と
を備えたものである。
る圧力制御系の調整装置は、ＰＩＤ制御手段より集中送
出手段に与えられる駆動信号から静圧検出信号までのス
テップ応答を演算するステップ応答演算手段と、前記ス
テップ応答演算手段で演算されたステップ応答からＰＩ
Ｄ制御手段のＰＩＤ制御パラメータを求めて前記ＰＩＤ
制御手段に対して出力するＰＩＤパラメータ演算手段と
を備えたものである。
【００２５】請求項２記載の発明に係る圧力制御系の調
整装置は、ステップ応答演算手段が、ステップ応答計算
に必要な初期値を設定する初期値設定工程の後に、１計
算時間ステップ前の質量流量もしくは体積流量の値か
ら、流路または枝流路内の圧力の損失係数を（式１）に
より、さらに前記損失係数を用いて、圧力損失を（式
２）により、また、集中送出手段の流体への駆動力を
（式３）により、現計算時間ステップにおける質量流量
もしくは体積流量の一次関数の形で求める係数演算工程
と、前記係数演算工程の結果を、流路網内における流体
の一次元の運動量の保存を表す運動量保存式を微小変位
で積分すると共に計算時間ステップで離散化することに
より得た（式４）に入力して求めた数式と、流路網にお
ける質量保存の式（式５）とからなる、全圧を未知数と
した多元連立一次方程式を解く圧力連立方程式演算工程
と、前記圧力連立方程式演算工程で求めた全圧の値から
質量流量もしくは体積流量の値を求める流量演算工程
と、前記圧力連立方程式演算工程で求めた全圧の値と前
記流量演算工程で求めた質量流量もしくは体積流量の値
とから静圧を求める静圧演算工程とを各計算時間ステッ
プ毎に繰り返し行うことにより、ステップ応答を演算す
るものである。
整装置は、ステップ応答演算手段が、ステップ応答計算
に必要な初期値を設定する初期値設定工程の後に、１計
算時間ステップ前の質量流量もしくは体積流量の値か
ら、流路または枝流路内の圧力の損失係数を（式１）に
より、さらに前記損失係数を用いて、圧力損失を（式
２）により、また、集中送出手段の流体への駆動力を
（式３）により、現計算時間ステップにおける質量流量
もしくは体積流量の一次関数の形で求める係数演算工程
と、前記係数演算工程の結果を、流路網内における流体
の一次元の運動量の保存を表す運動量保存式を微小変位
で積分すると共に計算時間ステップで離散化することに
より得た（式４）に入力して求めた数式と、流路網にお
ける質量保存の式（式５）とからなる、全圧を未知数と
した多元連立一次方程式を解く圧力連立方程式演算工程
と、前記圧力連立方程式演算工程で求めた全圧の値から
質量流量もしくは体積流量の値を求める流量演算工程
と、前記圧力連立方程式演算工程で求めた全圧の値と前
記流量演算工程で求めた質量流量もしくは体積流量の値
とから静圧を求める静圧演算工程とを各計算時間ステッ
プ毎に繰り返し行うことにより、ステップ応答を演算す
るものである。
【００２６】請求項３記載の発明に係る圧力制御系の調
整装置は、ステップ応答演算手段が初期値設定工程にお
いて、流路または枝流路内の全圧および質量流量もしく
は体積流量の仮想値、ならびに前記仮想値の収束を判定
するしきい値を設定する仮初期値設定工程を行った後
に、１計算繰り返しステップ前の質量流量もしくは体積
流量の値から、流路または枝流路内の圧力の損失係数を
（式６）により、さらに前記損失係数を用いて圧力損失
を（式７）により、また、集中送出手段の流体への駆動
力を（式８）により、現計算繰り返しステップにおける
質量流量もしくは体積流量の一次関数の形で求める係数
演算工程と、係数演算工程の結果を、流路網内における
流体の一次元の定常状態における運動量保存式を微小変
位で積分することにより得た（式９）に入力して求めた
式と、流路網における質量保存の式（式５）とからな
る、全圧を未知数とした多元連立一次方程式を解く圧力
連立方程式演算工程と、前記圧力連立方程式演算工程で
求めた全圧の値から質量流量もしくは体積流量の値を求
める流量演算工程と、前記圧力連立方程式演算工程で求
めた全圧の値と前記流量演算工程で求めた質量流量もし
くは体積流量の値とから静圧を求める静圧演算工程とか
らなる計算繰り返しステップを、前記流量演算工程で求
めた現計算繰り返しステップにおける質量流量もしくは
体積流量と１計算繰り返しステップ前の質量流量もしく
は体積流量との偏差が前記仮初期値設定工程で設定した
しきい値より小さくなるまで繰り返し行い、得られた収
束値を初期値に設定するものである。
整装置は、ステップ応答演算手段が初期値設定工程にお
いて、流路または枝流路内の全圧および質量流量もしく
は体積流量の仮想値、ならびに前記仮想値の収束を判定
するしきい値を設定する仮初期値設定工程を行った後
に、１計算繰り返しステップ前の質量流量もしくは体積
流量の値から、流路または枝流路内の圧力の損失係数を
（式６）により、さらに前記損失係数を用いて圧力損失
を（式７）により、また、集中送出手段の流体への駆動
力を（式８）により、現計算繰り返しステップにおける
質量流量もしくは体積流量の一次関数の形で求める係数
演算工程と、係数演算工程の結果を、流路網内における
流体の一次元の定常状態における運動量保存式を微小変
位で積分することにより得た（式９）に入力して求めた
式と、流路網における質量保存の式（式５）とからな
る、全圧を未知数とした多元連立一次方程式を解く圧力
連立方程式演算工程と、前記圧力連立方程式演算工程で
求めた全圧の値から質量流量もしくは体積流量の値を求
める流量演算工程と、前記圧力連立方程式演算工程で求
めた全圧の値と前記流量演算工程で求めた質量流量もし
くは体積流量の値とから静圧を求める静圧演算工程とか
らなる計算繰り返しステップを、前記流量演算工程で求
めた現計算繰り返しステップにおける質量流量もしくは
体積流量と１計算繰り返しステップ前の質量流量もしく
は体積流量との偏差が前記仮初期値設定工程で設定した
しきい値より小さくなるまで繰り返し行い、得られた収
束値を初期値に設定するものである。
【００２７】請求項４記載の発明に係る流量制御系の調
整装置は、ＰＩＤ制御手段より集中送出手段に与えられ
る駆動信号から流量検出信号までのステップ応答を演算
するステップ応答演算手段と、前記ステップ応答演算手
段で演算されたステップ応答から前記ＰＩＤ制御手段の
ＰＩＤ制御パラメータを求めて前記ＰＩＤ制御手段に対
して出力するＰＩＤパラメータ演算手段とを備えたもの
である。
整装置は、ＰＩＤ制御手段より集中送出手段に与えられ
る駆動信号から流量検出信号までのステップ応答を演算
するステップ応答演算手段と、前記ステップ応答演算手
段で演算されたステップ応答から前記ＰＩＤ制御手段の
ＰＩＤ制御パラメータを求めて前記ＰＩＤ制御手段に対
して出力するＰＩＤパラメータ演算手段とを備えたもの
である。
【００２８】請求項５記載の発明に係る流量制御系の調
整装置は、ステップ応答演算手段が、ステップ応答計算
に必要な初期値を設定する初期値設定工程の後に、１計
算時間ステップ前の質量流量もしくは体積流量の値か
ら、流路または枝流路内の圧力の損失係数を（式１）に
より、さらに前記損失係数を用いて、圧力損失を（式
２）により、また、集中送出手段の流体への駆動力を
（式３）により、現計算時間ステップにおける質量流量
もしくは体積流量の一次関数の形で求める係数演算工程
と、前記係数演算工程の結果を、流路網内における流体
の一次元の運動量の保存を表す運動量保存式を微小変位
で積分すると共に計算時間ステップで離散化することに
より得た（式４）に入力して求めた数式と、流路網にお
ける質量保存の式（式５）とからなる、全圧を未知数と
した多元連立一次方程式を解く圧力連立方程式演算工程
と、前記圧力連立方程式演算工程で求めた全圧の値から
質量流量もしくは体積流量の値を求める流量演算工程と
を各計算時間ステップ毎に繰り返し行うことにより、ス
テップ応答を演算するものである。
整装置は、ステップ応答演算手段が、ステップ応答計算
に必要な初期値を設定する初期値設定工程の後に、１計
算時間ステップ前の質量流量もしくは体積流量の値か
ら、流路または枝流路内の圧力の損失係数を（式１）に
より、さらに前記損失係数を用いて、圧力損失を（式
２）により、また、集中送出手段の流体への駆動力を
（式３）により、現計算時間ステップにおける質量流量
もしくは体積流量の一次関数の形で求める係数演算工程
と、前記係数演算工程の結果を、流路網内における流体
の一次元の運動量の保存を表す運動量保存式を微小変位
で積分すると共に計算時間ステップで離散化することに
より得た（式４）に入力して求めた数式と、流路網にお
ける質量保存の式（式５）とからなる、全圧を未知数と
した多元連立一次方程式を解く圧力連立方程式演算工程
と、前記圧力連立方程式演算工程で求めた全圧の値から
質量流量もしくは体積流量の値を求める流量演算工程と
を各計算時間ステップ毎に繰り返し行うことにより、ス
テップ応答を演算するものである。
【００２９】請求項６記載の発明に係る流量制御系の調
整装置は、ステップ応答演算手段が初期値設定工程にお
いて、流路または枝流路内の全圧および質量流量もしく
は体積流量の仮想値、ならびに前記仮想値の収束を判定
するしきい値を設定する仮初期値設定工程を行った後
に、１計算繰り返しステップ前の質量流量もしくは体積
流量の値から、流路または枝流路内の圧力の損失係数を
（式６）により、さらに前記損失係数を用いて圧力損失
を（式７）により、また、集中送出手段の流体への駆動
力を（式８）により、現計算繰り返しステップにおける
質量流量もしくは体積流量の一次関数の形で求める係数
演算工程と、係数演算工程の結果を、流路網内における
流体の一次元の定常状態における運動量保存式を微小変
位で積分することにより得た（式９）に入力して求めた
式と、流路網における質量保存の式（式５）とからな
る、全圧を未知数とした多元連立一次方程式を解く圧力
連立方程式演算工程と、前記圧力連立方程式演算工程で
求めた全圧の値から質量流量もしくは体積流量の値を求
める流量演算工程とからなる計算繰り返しステップを、
前記流量演算工程で求めた現計算繰り返しステップにお
ける質量流量もしくは体積流量と１計算繰り返しステッ
プ前の質量流量もしくは体積流量との偏差が前記仮初期
値設定工程で設定したしきい値より小さくなるまで繰り
返し行い、得られた収束値を初期値に設定するものであ
る。
整装置は、ステップ応答演算手段が初期値設定工程にお
いて、流路または枝流路内の全圧および質量流量もしく
は体積流量の仮想値、ならびに前記仮想値の収束を判定
するしきい値を設定する仮初期値設定工程を行った後
に、１計算繰り返しステップ前の質量流量もしくは体積
流量の値から、流路または枝流路内の圧力の損失係数を
（式６）により、さらに前記損失係数を用いて圧力損失
を（式７）により、また、集中送出手段の流体への駆動
力を（式８）により、現計算繰り返しステップにおける
質量流量もしくは体積流量の一次関数の形で求める係数
演算工程と、係数演算工程の結果を、流路網内における
流体の一次元の定常状態における運動量保存式を微小変
位で積分することにより得た（式９）に入力して求めた
式と、流路網における質量保存の式（式５）とからな
る、全圧を未知数とした多元連立一次方程式を解く圧力
連立方程式演算工程と、前記圧力連立方程式演算工程で
求めた全圧の値から質量流量もしくは体積流量の値を求
める流量演算工程とからなる計算繰り返しステップを、
前記流量演算工程で求めた現計算繰り返しステップにお
ける質量流量もしくは体積流量と１計算繰り返しステッ
プ前の質量流量もしくは体積流量との偏差が前記仮初期
値設定工程で設定したしきい値より小さくなるまで繰り
返し行い、得られた収束値を初期値に設定するものであ
る。
【００３０】請求項７記載の発明に係る圧力制御系の制
御検証装置は、請求項２記載のステップ応答演算手段の
処理と同様の処理を用いて、ＰＩＤ制御手段が出力する
駆動信号により変化する圧力制御系の流路または枝流路
の静圧を繰り返し演算することにより、前記ＰＩＤ制御
手段により制御される圧力制御系をシミュレートすると
ともに、前記静圧と静圧目標値との偏差を演算する計算
機手段と、前記計算機手段において演算された前記偏差
を信号変換して前記ＰＩＤ制御手段に入力する入力信号
変換手段と、前記ＰＩＤ制御手段の出力信号を前記計算
機手段に入力する出力信号変換手段とを備えたものであ
る。
御検証装置は、請求項２記載のステップ応答演算手段の
処理と同様の処理を用いて、ＰＩＤ制御手段が出力する
駆動信号により変化する圧力制御系の流路または枝流路
の静圧を繰り返し演算することにより、前記ＰＩＤ制御
手段により制御される圧力制御系をシミュレートすると
ともに、前記静圧と静圧目標値との偏差を演算する計算
機手段と、前記計算機手段において演算された前記偏差
を信号変換して前記ＰＩＤ制御手段に入力する入力信号
変換手段と、前記ＰＩＤ制御手段の出力信号を前記計算
機手段に入力する出力信号変換手段とを備えたものであ
る。
【００３１】請求項８記載の発明に係る圧力制御系の制
御検証装置は、請求項２記載のステップ応答演算手段の
処理を用いて得たステップ応答波形を数階の常微分方程
式の解で近似して前記常微分方程式の最適なパラメータ
を求めるステップ応答近似工程を行った後に、前記ステ
ップ応答近似工程において得られた前記最適なパラメー
タを持つ前記常微分方程式を解いて静圧検出手段におけ
る静圧を求める状態方程式演算工程を繰り返すことによ
り、ＰＩＤ制御手段が出力する駆動信号により変化する
圧力制御系をシミュレートするとともに、前記静圧と静
圧目標値との偏差を演算する計算機手段と、前記計算機
手段において演算された前記偏差を信号変換して前記Ｐ
ＩＤ制御手段に入力する入力信号変換手段と、前記ＰＩ
Ｄ制御手段の出力信号を前記計算機手段に入力する出力
信号変換手段とを備えたものである。
御検証装置は、請求項２記載のステップ応答演算手段の
処理を用いて得たステップ応答波形を数階の常微分方程
式の解で近似して前記常微分方程式の最適なパラメータ
を求めるステップ応答近似工程を行った後に、前記ステ
ップ応答近似工程において得られた前記最適なパラメー
タを持つ前記常微分方程式を解いて静圧検出手段におけ
る静圧を求める状態方程式演算工程を繰り返すことによ
り、ＰＩＤ制御手段が出力する駆動信号により変化する
圧力制御系をシミュレートするとともに、前記静圧と静
圧目標値との偏差を演算する計算機手段と、前記計算機
手段において演算された前記偏差を信号変換して前記Ｐ
ＩＤ制御手段に入力する入力信号変換手段と、前記ＰＩ
Ｄ制御手段の出力信号を前記計算機手段に入力する出力
信号変換手段とを備えたものである。
【００３２】請求項９記載の発明に係る流量制御系の制
御検証装置は、請求項５記載のステップ応答演算手段の
処理と同様の処理を用いて、ＰＩＤ制御手段が出力する
駆動信号により変化する流量制御系の流路または枝流路
の流量を繰り返し演算することにより、前記ＰＩＤ制御
手段により制御される流量制御系をシミュレートすると
ともに、前記流量と流量目標値との偏差を演算する計算
機手段と、前記計算機手段において演算された前記偏差
を信号変換して前記ＰＩＤ制御手段に入力する入力信号
変換手段と、前記ＰＩＤ制御手段の出力信号を前記計算
機手段に入力する出力信号変換手段とを備えたものであ
る。
御検証装置は、請求項５記載のステップ応答演算手段の
処理と同様の処理を用いて、ＰＩＤ制御手段が出力する
駆動信号により変化する流量制御系の流路または枝流路
の流量を繰り返し演算することにより、前記ＰＩＤ制御
手段により制御される流量制御系をシミュレートすると
ともに、前記流量と流量目標値との偏差を演算する計算
機手段と、前記計算機手段において演算された前記偏差
を信号変換して前記ＰＩＤ制御手段に入力する入力信号
変換手段と、前記ＰＩＤ制御手段の出力信号を前記計算
機手段に入力する出力信号変換手段とを備えたものであ
る。
【００３３】請求項１０記載の発明に係る流量制御系の
制御検証装置は、請求項５記載のステップ応答演算手段
の処理を用いて得たステップ応答波形を数階の常微分方
程式の解で近似して前記常微分方程式の最適なパラメー
タを求めるステップ応答近似工程を行った後に、前記ス
テップ応答近似工程において得られた前記最適なパラメ
ータを持つ前記常微分方程式を解いて流量を求める状態
方程式演算工程を繰り返すことにより、ＰＩＤ制御手段
が出力する駆動信号により変化する流量制御系をシミュ
レートするとともに、前記流量と流量目標値との偏差を
演算する計算機手段と、前記計算機手段において演算さ
れた前記偏差を信号変換して前記ＰＩＤ制御手段に入力
する入力信号変換手段と、前記ＰＩＤ制御手段の出力信
号を前記計算機手段に入力する出力信号変換手段とを備
えたものである。
制御検証装置は、請求項５記載のステップ応答演算手段
の処理を用いて得たステップ応答波形を数階の常微分方
程式の解で近似して前記常微分方程式の最適なパラメー
タを求めるステップ応答近似工程を行った後に、前記ス
テップ応答近似工程において得られた前記最適なパラメ
ータを持つ前記常微分方程式を解いて流量を求める状態
方程式演算工程を繰り返すことにより、ＰＩＤ制御手段
が出力する駆動信号により変化する流量制御系をシミュ
レートするとともに、前記流量と流量目標値との偏差を
演算する計算機手段と、前記計算機手段において演算さ
れた前記偏差を信号変換して前記ＰＩＤ制御手段に入力
する入力信号変換手段と、前記ＰＩＤ制御手段の出力信
号を前記計算機手段に入力する出力信号変換手段とを備
えたものである。
【００３４】請求項１１記載の発明に係る流量制御系の
制御検証装置は、計算機手段が、ステップ応答近似工程
において、常微分方程式として（式９）を，その解とし
て（式１０）を用い、ステップ応答波形を近似する前記
（式１０）の最適なパラメータｚおよびωを求めるもの
である。
制御検証装置は、計算機手段が、ステップ応答近似工程
において、常微分方程式として（式９）を，その解とし
て（式１０）を用い、ステップ応答波形を近似する前記
（式１０）の最適なパラメータｚおよびωを求めるもの
である。
【００３５】請求項１２記載の発明に係る流量制御装置
は、気体または液体からなる流体をファンあるいはポン
プで、流路および枝流路を介して複数の被供給部に送出
する集中送出手段と、前記各枝流路に装着され前記被供
給部への流体の送出量を調整する送出量調節手段と、前
記送出量調節手段の開度調節信号を入手する開度調節信
号入手手段と、前記開度調節信号入手手段により得た開
度信号とファンあるいはポンプの回転数信号を基に、流
路および枝流路の現在の流量を計算する現在流量演算手
段と、前記現在流量演算手段により計算された現在の流
量と前記送出量調節手段の開度の変化とから、ファンあ
るいはポンプに必要な流量を求める必要流量演算手段
と、前記必要流量演算手段から得られた流量から、ファ
ンあるいはポンプの流体出口からファンあるいはポンプ
の流体入口に至るまでの圧力損失を演算し、ファンある
いはポンプに必要な駆動力を演算する駆動力演算手段
と、前記駆動力演算手段から得られた駆動力を発生する
のに必要なファンあるいはポンプの回転数を演算する必
要回転数演算手段と、前記必要回転数演算手段からの信
号に従ってファンまたはポンプを駆動する駆動手段を備
えたものである。
は、気体または液体からなる流体をファンあるいはポン
プで、流路および枝流路を介して複数の被供給部に送出
する集中送出手段と、前記各枝流路に装着され前記被供
給部への流体の送出量を調整する送出量調節手段と、前
記送出量調節手段の開度調節信号を入手する開度調節信
号入手手段と、前記開度調節信号入手手段により得た開
度信号とファンあるいはポンプの回転数信号を基に、流
路および枝流路の現在の流量を計算する現在流量演算手
段と、前記現在流量演算手段により計算された現在の流
量と前記送出量調節手段の開度の変化とから、ファンあ
るいはポンプに必要な流量を求める必要流量演算手段
と、前記必要流量演算手段から得られた流量から、ファ
ンあるいはポンプの流体出口からファンあるいはポンプ
の流体入口に至るまでの圧力損失を演算し、ファンある
いはポンプに必要な駆動力を演算する駆動力演算手段
と、前記駆動力演算手段から得られた駆動力を発生する
のに必要なファンあるいはポンプの回転数を演算する必
要回転数演算手段と、前記必要回転数演算手段からの信
号に従ってファンまたはポンプを駆動する駆動手段を備
えたものである。
【００３６】請求項１３記載の発明に係る流量制御装置
は、現在流量演算手段として、開度調節信号入手手段に
より得た開度信号とファンあるいはポンプの回転数信号
を基に、請求項３記載の初期値演算工程と同様の処理を
用いて流路および枝流路の現在の流量を計算する定常流
量演算手段を備えたものである。
は、現在流量演算手段として、開度調節信号入手手段に
より得た開度信号とファンあるいはポンプの回転数信号
を基に、請求項３記載の初期値演算工程と同様の処理を
用いて流路および枝流路の現在の流量を計算する定常流
量演算手段を備えたものである。
【００３７】請求項１４記載の発明に係る流量制御装置
は、現在流量演算手段として、開度調節信号入手手段に
より得た開度信号とファンあるいはポンプの回転数信号
を基に、請求項２記載の係数演算工程，圧力連立方程式
演算工程，流量演算工程，および静圧演算工程と同様の
処理を用いて流路および枝流路の現在の流量を計算する
非定常流量演算手段を備えたものである。
は、現在流量演算手段として、開度調節信号入手手段に
より得た開度信号とファンあるいはポンプの回転数信号
を基に、請求項２記載の係数演算工程，圧力連立方程式
演算工程，流量演算工程，および静圧演算工程と同様の
処理を用いて流路および枝流路の現在の流量を計算する
非定常流量演算手段を備えたものである。
【００３８】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による圧
力制御系の調整装置の圧力制御装置への適用を示す説明
図であり、３室に空気搬送する空気調和機のダクト内圧
力制御系の調整装置として実施した例を示している。図
において、１は空気調和機の対象となる被空調室（被供
給部）であり、この例では３部屋の場合を示している。
２は被空調室１の天井内などに配設され、冷風又は温風
の送風源として機能する室内機を構成する集中送風装置
（集中送出手段）であり、空気を冷却又は加熱する熱交
換器４、および冷風又は温風を送風するファン５で構成
されている。６は集中送風装置２の空気吹出口に連通す
る主ダクト（流路）、７は主ダクト６から各被空調室１
の数に応じて分岐された枝ダクト（枝流路）、８は各枝
ダクト７に装着され、各被空調室１への送風量を調整す
る絞り形式の送風量調整装置（送出量調節手段）であ
り、回動可能に取り付けられたダンパ９（送出量調節手
段）を有している。
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による圧
力制御系の調整装置の圧力制御装置への適用を示す説明
図であり、３室に空気搬送する空気調和機のダクト内圧
力制御系の調整装置として実施した例を示している。図
において、１は空気調和機の対象となる被空調室（被供
給部）であり、この例では３部屋の場合を示している。
２は被空調室１の天井内などに配設され、冷風又は温風
の送風源として機能する室内機を構成する集中送風装置
（集中送出手段）であり、空気を冷却又は加熱する熱交
換器４、および冷風又は温風を送風するファン５で構成
されている。６は集中送風装置２の空気吹出口に連通す
る主ダクト（流路）、７は主ダクト６から各被空調室１
の数に応じて分岐された枝ダクト（枝流路）、８は各枝
ダクト７に装着され、各被空調室１への送風量を調整す
る絞り形式の送風量調整装置（送出量調節手段）であ
り、回動可能に取り付けられたダンパ９（送出量調節手
段）を有している。
【００３９】１０１は主ダクト６内の空気の静圧を検出
し静圧検出信号１０７に変換する静圧検出手段、１０２
は主ダクト６内空気の静圧の目標値設定を与える目標値
設定手段、１０３は前記目標値設定手段１０２からの信
号と前記静圧検出手段１０１からの信号との偏差信号に
ＰＩＤ補償を行ってファン駆動手段１０４にファン駆動
信号（駆動信号）１０８を与えるＰＩＤ制御手段、１０
４はファン５を駆動するファン駆動手段（集中送出手
段）である。
し静圧検出信号１０７に変換する静圧検出手段、１０２
は主ダクト６内空気の静圧の目標値設定を与える目標値
設定手段、１０３は前記目標値設定手段１０２からの信
号と前記静圧検出手段１０１からの信号との偏差信号に
ＰＩＤ補償を行ってファン駆動手段１０４にファン駆動
信号（駆動信号）１０８を与えるＰＩＤ制御手段、１０
４はファン５を駆動するファン駆動手段（集中送出手
段）である。
【００４０】１０５は、ファン駆動信号１０８から静圧
検出信号１０７までのステップ応答を演算するステップ
応答演算手段、１０６は、演算されたステップ応答に基
づきＰＩＤ制御パラメータを演算するＰＩＤパラメータ
演算手段であり、演算されたＰＩＤ制御パラメータはＰ
ＩＤ制御手段１０３に設定される。なお、圧力制御系の
調整装置は、このステップ応答演算手段１０５およびＰ
ＩＤパラメータ演算手段１０６により構成されている。
検出信号１０７までのステップ応答を演算するステップ
応答演算手段、１０６は、演算されたステップ応答に基
づきＰＩＤ制御パラメータを演算するＰＩＤパラメータ
演算手段であり、演算されたＰＩＤ制御パラメータはＰ
ＩＤ制御手段１０３に設定される。なお、圧力制御系の
調整装置は、このステップ応答演算手段１０５およびＰ
ＩＤパラメータ演算手段１０６により構成されている。
【００４１】ここで、ステップ応答演算手段１０５の機
能動作について説明する。図２は、式１０１の伝達関数
で演算したファン駆動信号１０８から静圧検出手段１０
１における静圧検出信号１０７までのステップ応答波形
を表している。
能動作について説明する。図２は、式１０１の伝達関数
で演算したファン駆動信号１０８から静圧検出手段１０
１における静圧検出信号１０７までのステップ応答波形
を表している。
【数２１】 式１０１において、ｓはラプラス演算子を、Ｋはファン
５の設計機外静圧［ｍｍＨ2 Ｏ］を、Ｌは静圧検出手段
１０１の検出時間遅れ［ｓ］を、Ｔはファン駆動信号１
０８からファン５の回転数の追従までの遅れの時定数
［ｓ］をそれぞれ表している。
５の設計機外静圧［ｍｍＨ2 Ｏ］を、Ｌは静圧検出手段
１０１の検出時間遅れ［ｓ］を、Ｔはファン駆動信号１
０８からファン５の回転数の追従までの遅れの時定数
［ｓ］をそれぞれ表している。
【００４２】また、静圧検出手段１０１の検出時間遅れ
Ｌは、例えば式１０２で演算した値を使用する。
Ｌは、例えば式１０２で演算した値を使用する。
【数２２】 式１０２において、Ｑはファン５の定格流量［ｍ3 ／ｍ
ｉｎ］、Ｖはファン５における空気出口から静圧検出手
段１０１を設置している箇所までのダクト容積Ｖ［ｍ
3 ］を表している。時定数Ｔは、例えば式１０３で演算
した値を使用する。
ｉｎ］、Ｖはファン５における空気出口から静圧検出手
段１０１を設置している箇所までのダクト容積Ｖ［ｍ
3 ］を表している。時定数Ｔは、例えば式１０３で演算
した値を使用する。
【数２３】 式１０３において、Ｃはファン５の粘性抵抗係数、Ｊは
ファン５の慣性モーメントを表している。また、ファン
５の粘性抵抗係数は算出困難であれば、時定数Ｔとして
経験的な値を用いてもよい。ステップ応答演算手段１０
５では、以上に示した数式によりステップ応答を演算す
る。
ファン５の慣性モーメントを表している。また、ファン
５の粘性抵抗係数は算出困難であれば、時定数Ｔとして
経験的な値を用いてもよい。ステップ応答演算手段１０
５では、以上に示した数式によりステップ応答を演算す
る。
【００４３】次にＰＩＤパラメータ演算手段１０６の機
能動作について説明する。式１０４は、ＰＩＤ制御手段
１０３の伝達関数を表している。
能動作について説明する。式１０４は、ＰＩＤ制御手段
１０３の伝達関数を表している。
【数２４】 ここで、ＫP は比例ゲイン、ＴI は積分時間、ＴD は微
分時間を表している。ＰＩＤパラメータ演算手段１０６
は、ステップ応答演算手段１０５の演算結果と図３に示
す各パラメータ設定式により、各ＫP ，ＴI ，およびＴ
D の決定を行う。ここでＲは、図２に示すステップ応答
波形の最大勾配を表す値である。なお、ＴおよびＫが既
知であれば式１０５を用いてもよい。
分時間を表している。ＰＩＤパラメータ演算手段１０６
は、ステップ応答演算手段１０５の演算結果と図３に示
す各パラメータ設定式により、各ＫP ，ＴI ，およびＴ
D の決定を行う。ここでＲは、図２に示すステップ応答
波形の最大勾配を表す値である。なお、ＴおよびＫが既
知であれば式１０５を用いてもよい。
【数２５】
【００４４】以上の手続きにより、例えばＰＩ制御で調
整を行うのであれば、
整を行うのであれば、
【数２６】
【数２７】 となる。
【００４５】図４は、以上のステップ応答演算手段１０
５およびＰＩＤパラメータ演算手段１０６の動作を表す
フローチャートである。図において、ステップ応答演算
手段１０５では、設計静圧Ｋ、式１０２等により時間遅
れＬ、さらに式１０３により時定数Ｔを設定する。これ
らの設定より図２に示したような時間応答波形を得る。
さらに、ＰＩＤパラメータ演算手段１０６では、図２よ
り最大勾配Ｒを求めるか、あるいは式１０５で最大勾配
Ｒを演算する。次に図３に示した関係より各ＫP ，ＴI
，およびＴD を求める。以上の動作によりＰＩＤパラ
メータが求められる。
５およびＰＩＤパラメータ演算手段１０６の動作を表す
フローチャートである。図において、ステップ応答演算
手段１０５では、設計静圧Ｋ、式１０２等により時間遅
れＬ、さらに式１０３により時定数Ｔを設定する。これ
らの設定より図２に示したような時間応答波形を得る。
さらに、ＰＩＤパラメータ演算手段１０６では、図２よ
り最大勾配Ｒを求めるか、あるいは式１０５で最大勾配
Ｒを演算する。次に図３に示した関係より各ＫP ，ＴI
，およびＴD を求める。以上の動作によりＰＩＤパラ
メータが求められる。
【００４６】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、プラントの駆動信号、すなわちファン駆動信号１０
８から静圧検出信号１０７までのステップ応答を演算す
るステップ応答演算手段１０５から得られるステップ応
答波形を使用して、ＰＩＤパラメータ演算手段１０６に
より適切なＰＩＤ制御パラメータが求められ、これがＰ
ＩＤ制御手段１０３に入力されるため、実際にプラント
に試験信号を与えることなく、ＰＩＤ制御手段１０３の
適切なＰＩＤ制御パラメータを求めて圧力制御系の制御
調整を行うことができ、現場での試運転が不必要となる
効果がある。
ば、プラントの駆動信号、すなわちファン駆動信号１０
８から静圧検出信号１０７までのステップ応答を演算す
るステップ応答演算手段１０５から得られるステップ応
答波形を使用して、ＰＩＤパラメータ演算手段１０６に
より適切なＰＩＤ制御パラメータが求められ、これがＰ
ＩＤ制御手段１０３に入力されるため、実際にプラント
に試験信号を与えることなく、ＰＩＤ制御手段１０３の
適切なＰＩＤ制御パラメータを求めて圧力制御系の制御
調整を行うことができ、現場での試運転が不必要となる
効果がある。
【００４７】実施の形態２．この実施の形態２において
は、前記実施の形態１の圧力制御系の調整装置における
ステップ応答演算手段１０５およびＰＩＤパラメータ演
算手段１０６の詳細な処理の一例について説明する。
は、前記実施の形態１の圧力制御系の調整装置における
ステップ応答演算手段１０５およびＰＩＤパラメータ演
算手段１０６の詳細な処理の一例について説明する。
【００４８】図５は、この発明の実施の形態２による圧
力制御系の調整装置におけるステップ応答演算手段の動
作を示すフローチャートであり、図において、ステップ
ＳＴ２０１はステップ応答計算に必要な初期値を設定す
る初期値設定工程、ステップＳＴ２０２は計算時間ステ
ップの初期値を０に設定する工程、ステップＳＴ２０３
は計算時間ステップを１時刻進める工程、ステップＳＴ
２０４はファン駆動手段１０４への指令信号であるファ
ン駆動信号１０８から実際のファン回転数までの特性を
考慮して実際のファン回転数を演算するファン回転数演
算工程、ステップＳＴ２０５は１計算時間ステップ前の
流速の値から、ダクト内の圧力損失に係わる係数と流体
の駆動力に係わる係数を求める係数演算工程、ステップ
ＳＴ２０６は、ステップＳＴ２０５で求められた係数を
設定し、ダクト内における流体の一次元の運動量の保存
を表す運動量保存式を微小変位で積分するとともに計算
時間ステップで離散化することにより得た式と、ダクト
内流体の質量保存式とで、全圧を未知数とした多元連立
一次方程式を解く圧力連立方程式演算工程、ステップＳ
Ｔ２０７はステップＳＴ２０６の圧力連立方程式演算工
程で求められた全圧の値からダクト内の流体の流量を演
算する流量演算工程、ステップＳＴ２０８は、求められ
た全圧の値と流速の値から静圧を演算する静圧演算工
程、ステップＳＴ２０９は、必要な計算終了時刻を判定
する工程とから構成されている。
力制御系の調整装置におけるステップ応答演算手段の動
作を示すフローチャートであり、図において、ステップ
ＳＴ２０１はステップ応答計算に必要な初期値を設定す
る初期値設定工程、ステップＳＴ２０２は計算時間ステ
ップの初期値を０に設定する工程、ステップＳＴ２０３
は計算時間ステップを１時刻進める工程、ステップＳＴ
２０４はファン駆動手段１０４への指令信号であるファ
ン駆動信号１０８から実際のファン回転数までの特性を
考慮して実際のファン回転数を演算するファン回転数演
算工程、ステップＳＴ２０５は１計算時間ステップ前の
流速の値から、ダクト内の圧力損失に係わる係数と流体
の駆動力に係わる係数を求める係数演算工程、ステップ
ＳＴ２０６は、ステップＳＴ２０５で求められた係数を
設定し、ダクト内における流体の一次元の運動量の保存
を表す運動量保存式を微小変位で積分するとともに計算
時間ステップで離散化することにより得た式と、ダクト
内流体の質量保存式とで、全圧を未知数とした多元連立
一次方程式を解く圧力連立方程式演算工程、ステップＳ
Ｔ２０７はステップＳＴ２０６の圧力連立方程式演算工
程で求められた全圧の値からダクト内の流体の流量を演
算する流量演算工程、ステップＳＴ２０８は、求められ
た全圧の値と流速の値から静圧を演算する静圧演算工
程、ステップＳＴ２０９は、必要な計算終了時刻を判定
する工程とから構成されている。
【００４９】次に、具体的な各工程での演算式を詳細に
説明する。一般に一次元のダクト内流体の質量保存則は
式２０１、
説明する。一般に一次元のダクト内流体の質量保存則は
式２０１、
【数２８】 および運動量保存則は式２０２、
【数２９】 で表される。ここで、ρは流体の密度、ｕは流体の速
度、Ｐは静圧、Ｋx はダクト内の摩擦や曲がりによる運
動量損失を表す。また、ｔは時間を表す変数、ｘは変位
を表す変数である。また、∂ｆ／∂ｔは関数ｆのｔに関
する偏微分を、∂ｆ／∂ｘは関数ｆのｘに関する偏微分
を、それぞれ表している。
度、Ｐは静圧、Ｋx はダクト内の摩擦や曲がりによる運
動量損失を表す。また、ｔは時間を表す変数、ｘは変位
を表す変数である。また、∂ｆ／∂ｔは関数ｆのｔに関
する偏微分を、∂ｆ／∂ｘは関数ｆのｘに関する偏微分
を、それぞれ表している。
【００５０】図６は、ダクト内空気に計算のためのノー
ドを定義して、ダクト内空気の集中定数の計算モデルを
示している。図６において、Ｐi はノードｉにおける静
圧、ｕi はノードｉにおける空気の流速、Ｐj はノード
ｊにおける静圧、ｕj はノードｊにおける空気の流速、
Δx はノードｉからノードｊまでのノード長さ、Ｗi,j
はノードｉからノードｊに向かう空気の質量流量を表し
ている。また、ノードｉにおけるダクトの断面積をＡi
、ノードｊにおけるダクトの断面積をＡj とする。
ドを定義して、ダクト内空気の集中定数の計算モデルを
示している。図６において、Ｐi はノードｉにおける静
圧、ｕi はノードｉにおける空気の流速、Ｐj はノード
ｊにおける静圧、ｕj はノードｊにおける空気の流速、
Δx はノードｉからノードｊまでのノード長さ、Ｗi,j
はノードｉからノードｊに向かう空気の質量流量を表し
ている。また、ノードｉにおけるダクトの断面積をＡi
、ノードｊにおけるダクトの断面積をＡj とする。
【００５１】図６において、
【数３０】 である。また、ダクトに分岐等がある場合には、図７に
示すようにＷi,j を定義する。図７は、ノードｉから１
からｍのノードへ分岐する流れについて表しており、こ
のときＷi,jは、
示すようにＷi,j を定義する。図７は、ノードｉから１
からｍのノードへ分岐する流れについて表しており、こ
のときＷi,jは、
【数３１】 と表す。ノードｉにおいて、流体の非圧縮性
【数３２】 を仮定して、微小変位Δx と計算時間ステップΔt で離
散化すると、質量保存式２０１は
散化すると、質量保存式２０１は
【数３３】 となる。
【００５２】また運動量保存式２０２は、
【数３４】 となる。ここで、Ｗi,j-1 は、現時刻よりΔｔ前の質量
流量を表している。また、全圧Ｈi は、
流量を表している。また、全圧Ｈi は、
【数３５】 であり、ノードｉにおける全圧を表している。また、ζ
x は損失係数を、Ｅx は流体に与える駆動力を、ｇは重
力加速度を、Δｈx はノードの高低差を示している。
x は損失係数を、Ｅx は流体に与える駆動力を、ｇは重
力加速度を、Δｈx はノードの高低差を示している。
【００５３】さらに、計算の便宜上、式２０７の右辺第
３項のＷi,j2を、
３項のＷi,j2を、
【数３６】 さらに、式２０７の右辺第４項のファンの駆動力Ｅx を
【数３７】 で表すと式２１１となる。
【数３８】 ここで、
【数３９】
【数４０】 である。ただし、Ｃ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 ，およびＣ4 は、式
２１４で表される係数である。
２１４で表される係数である。
【数４１】 式２１４は、定格回転数Ｎs で動作するファン体積流量
Ｑs と静圧上昇Ｅs の関係式の一例である。また、Ｎは
現時刻のファンの回転数を、Ｎ-1は１計算時間ステップ
前のファンの回転数をそれぞれ表す。
Ｑs と静圧上昇Ｅs の関係式の一例である。また、Ｎは
現時刻のファンの回転数を、Ｎ-1は１計算時間ステップ
前のファンの回転数をそれぞれ表す。
【００５４】また、損失係数ζx は例えば、式２１５で
計算する。
計算する。
【数４２】 ここで、Ｒｅはレイノルズ数であり、例えば、Ｗi,j-1
を用いて
を用いて
【数４３】 で計算する。ここで、ｌはダクトあるいは管路の内周り
長さ、νは動粘性係数であり、常温における空気の動粘
性係数は約０．１６［ｃｍ2 ／ｓ］である。
長さ、νは動粘性係数であり、常温における空気の動粘
性係数は約０．１６［ｃｍ2 ／ｓ］である。
【００５５】以上の結果を用いると、１計算時間ステッ
プ前のノードｉからノードｊへの質量流量Ｗi,j-1 は既
知であるため式２１１はＷi,j の１次式であり、式２１
１より、Ｗi,j はＨi およびＨj を用いて式２１７のよ
うに表すことができる。
プ前のノードｉからノードｊへの質量流量Ｗi,j-1 は既
知であるため式２１１はＷi,j の１次式であり、式２１
１より、Ｗi,j はＨi およびＨj を用いて式２１７のよ
うに表すことができる。
【数４４】 ここで、式２１７のＷi,j に関しては質量保存式２０６
が成り立つため、
が成り立つため、
【数４５】 を得る。式２１８より、Ｈi に関してダクト内に設定し
たノード数と同じ数だけの連立方程式が得られる。これ
をＨi に関して解くと全ノードでの、全圧Ｈi を演算す
ることができる。
たノード数と同じ数だけの連立方程式が得られる。これ
をＨi に関して解くと全ノードでの、全圧Ｈi を演算す
ることができる。
【００５６】さらに、全圧Ｈi を式２１７に代入するこ
とにより、質量流量Ｗi,j が演算することができる。さ
らに、分岐が無いダクト内のノードでの静圧Ｐi は、式
２０３と式２０８から、
とにより、質量流量Ｗi,j が演算することができる。さ
らに、分岐が無いダクト内のノードでの静圧Ｐi は、式
２０３と式２０８から、
【数４６】 により演算する。また、分岐があるダクト内のノードで
の静圧Ｐi,j は、
の静圧Ｐi,j は、
【数４７】 より演算する。
【００５７】次に、具体例を用いた説明を行う。図８
は、図１のダクト空調系を集中系のノードで近似した計
算用モデルである。このモデルにおいては、外気の代表
点にノード１を設定し、外気を取り込むダクトをダクト
１とする。また、取り込んだ外気と被空調室からの一部
の還気を混合する点にノード２を設定し、図１の集中送
風装置２の出口（主ダクト入口）にノード３を設定し、
集中送風装置２を含みノード２からノード３まで繋ぐダ
クトをダクト２と設定する。図１の主ダクト６に対応
し、主ダクト入口にノード３を、各枝ダクト７への分岐
点にノード４，ノード６，ノード８を、さらに各ノード
間にダクト３，ダクト４，ダクト６をそれぞれ設定す
る。また、枝ダクト７に対応し、各被空調室の中間位置
にノード５，ノード７，ノード９を、さらに各ノード間
にダクト５，ダクト７，ダクト８をそれぞれ設定する。
また、各被空調室から排出される空気を導く還気ダクト
の枝ダクトに対応し、その合流点にノード１０，ノード
１１，ノード１２を設定し、各被空調室の中間位置のノ
ードから、ダクト９，ダクト１０，ダクト１１をそれぞ
れ設定する。還気の一部を送風機手段に導くための分岐
点にノード１３を設定し、ノード１２，ノード１１，お
よびノード１０、さらにダクト１３，ダクト１２，およ
びダクト１４からなる還気ダクトを設定する。還気の一
部を外気に排出するダクトをダクト１６とし、還気の一
部を集中送風装置２に送るダクトをダクト１５とする。
は、図１のダクト空調系を集中系のノードで近似した計
算用モデルである。このモデルにおいては、外気の代表
点にノード１を設定し、外気を取り込むダクトをダクト
１とする。また、取り込んだ外気と被空調室からの一部
の還気を混合する点にノード２を設定し、図１の集中送
風装置２の出口（主ダクト入口）にノード３を設定し、
集中送風装置２を含みノード２からノード３まで繋ぐダ
クトをダクト２と設定する。図１の主ダクト６に対応
し、主ダクト入口にノード３を、各枝ダクト７への分岐
点にノード４，ノード６，ノード８を、さらに各ノード
間にダクト３，ダクト４，ダクト６をそれぞれ設定す
る。また、枝ダクト７に対応し、各被空調室の中間位置
にノード５，ノード７，ノード９を、さらに各ノード間
にダクト５，ダクト７，ダクト８をそれぞれ設定する。
また、各被空調室から排出される空気を導く還気ダクト
の枝ダクトに対応し、その合流点にノード１０，ノード
１１，ノード１２を設定し、各被空調室の中間位置のノ
ードから、ダクト９，ダクト１０，ダクト１１をそれぞ
れ設定する。還気の一部を送風機手段に導くための分岐
点にノード１３を設定し、ノード１２，ノード１１，お
よびノード１０、さらにダクト１３，ダクト１２，およ
びダクト１４からなる還気ダクトを設定する。還気の一
部を外気に排出するダクトをダクト１６とし、還気の一
部を集中送風装置２に送るダクトをダクト１５とする。
【００５８】このモデルにおいて、ダクト５には送風量
調節装置としてのＶＡＶ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ａｉｒ
Ｖｏｌｕｍｅ）１、ダクト７にはＶＡＶ２、ダクト８に
はＶＡＶ３をそれぞれ設定し、各被空調室への風量を調
整できるようにしている。ダクト１にはダンパー１、ダ
クト１５にはダンパー２、ダクト１６にはダンパー３を
設定し、各ダクト内の風量が変更できるようになってい
る。図９は、図８の計算モデルで設定しているダクトお
よびファンの性能を示した表である。
調節装置としてのＶＡＶ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ａｉｒ
Ｖｏｌｕｍｅ）１、ダクト７にはＶＡＶ２、ダクト８に
はＶＡＶ３をそれぞれ設定し、各被空調室への風量を調
整できるようにしている。ダクト１にはダンパー１、ダ
クト１５にはダンパー２、ダクト１６にはダンパー３を
設定し、各ダクト内の風量が変更できるようになってい
る。図９は、図８の計算モデルで設定しているダクトお
よびファンの性能を示した表である。
【００５９】次に、ステップ応答演算手段１０５の動作
を図５のフローチャートによって説明する。ステップＳ
Ｔ２０１の初期値設定工程では、各ノードでの全圧Ｈと
流量Ｗの初期値、計算時間ステップΔｔ、および計算終
了時間Ｔmax を設定する。ステップＳＴ２０２では、計
算時刻ｔを０に設定する。ステップＳＴ２０３では、計
算時刻ｔをΔｔ進める。ステップＳＴ２０４のファン回
転数演算工程では、ファン駆動手段１０４へのファン駆
動信号１０８から実際のファン回転数Ｎまでの時間遅れ
を時定数Ｔの一次遅れで演算する。ここで、ファン駆動
信号１０８の値ｄf はｔ≧０でｄf ＝１である。
を図５のフローチャートによって説明する。ステップＳ
Ｔ２０１の初期値設定工程では、各ノードでの全圧Ｈと
流量Ｗの初期値、計算時間ステップΔｔ、および計算終
了時間Ｔmax を設定する。ステップＳＴ２０２では、計
算時刻ｔを０に設定する。ステップＳＴ２０３では、計
算時刻ｔをΔｔ進める。ステップＳＴ２０４のファン回
転数演算工程では、ファン駆動手段１０４へのファン駆
動信号１０８から実際のファン回転数Ｎまでの時間遅れ
を時定数Ｔの一次遅れで演算する。ここで、ファン駆動
信号１０８の値ｄf はｔ≧０でｄf ＝１である。
【数４８】
【００６０】ステップＳＴ２０５の係数演算工程では、
ファンの駆動力Ｅx の係数Ｄ1 およびＤ2 を式２１２お
よび式２１３より演算し、さらに損失係数ζx を、式２
１５および式２１６で演算する。ステップＳＴ２０６の
圧力連立方程式演算工程では、全圧Ｈi の連立方程式２
１８を解き、全圧Ｈi を演算する。ステップＳＴ２０７
の流量演算工程では、全圧Ｈi の結果を式２１７に代入
して、必要なダクト内の流量Ｗi,j を演算する。ステッ
プＳＴ２０８の静圧演算工程では、全圧Ｈi と流量Ｗi,
j より、必要なノードでの静圧Ｐi を式１１９あるいは
式２２０で演算する。ステップＳＴ２０９は計算終了時
間を判定する工程であり、計算時刻ｔがＴmax より大き
ければ計算を終了し、そうでない場合はステップＳＴ２
０３以降の工程を繰り返す。
ファンの駆動力Ｅx の係数Ｄ1 およびＤ2 を式２１２お
よび式２１３より演算し、さらに損失係数ζx を、式２
１５および式２１６で演算する。ステップＳＴ２０６の
圧力連立方程式演算工程では、全圧Ｈi の連立方程式２
１８を解き、全圧Ｈi を演算する。ステップＳＴ２０７
の流量演算工程では、全圧Ｈi の結果を式２１７に代入
して、必要なダクト内の流量Ｗi,j を演算する。ステッ
プＳＴ２０８の静圧演算工程では、全圧Ｈi と流量Ｗi,
j より、必要なノードでの静圧Ｐi を式１１９あるいは
式２２０で演算する。ステップＳＴ２０９は計算終了時
間を判定する工程であり、計算時刻ｔがＴmax より大き
ければ計算を終了し、そうでない場合はステップＳＴ２
０３以降の工程を繰り返す。
【００６１】具体的な計算結果例を図１０に示す。これ
は図８に示したモデルにおいて、ファン駆動信号１０８
にステップ信号を入力したときのノード３における静圧
変化を計算した結果である。全てのＶＡＶのダンパー角
度を、それぞれ０゜（全開），２７゜，４５゜，５４゜
（最小開度）に固定した時の応答波形を示している。
は図８に示したモデルにおいて、ファン駆動信号１０８
にステップ信号を入力したときのノード３における静圧
変化を計算した結果である。全てのＶＡＶのダンパー角
度を、それぞれ０゜（全開），２７゜，４５゜，５４゜
（最小開度）に固定した時の応答波形を示している。
【００６２】以下に、ステップ応答演算手段１０５によ
り得られたステップ応答波形からＰＩＤパラメータを演
算するＰＩＤパラメータ演算手段１０６の処理手順の一
例を説明する。図１１は上記手順を説明するフローチャ
ートである。ステップＳＴ２１０は、ステップ応答演算
手段１０５で得られたステップ応答波形をその最終値Ｇ
p により正規化し、適当なサンプリング時間Δｔで離散
化する工程である。ステップＳＴ２１１は正規化したス
テップ応答波形を近似する常微分方程式を非線形最小２
乗法により求める工程である。ステップＳＴ２１２は制
御系の位相余裕を設定する工程である。ステップＳＴ２
１３は、ステップＳＴ２１１で求められた常微分方程式
とステップＳＴ２１２で与えられた位相余裕条件からＰ
ＩＤパラメータを演算する工程である。
り得られたステップ応答波形からＰＩＤパラメータを演
算するＰＩＤパラメータ演算手段１０６の処理手順の一
例を説明する。図１１は上記手順を説明するフローチャ
ートである。ステップＳＴ２１０は、ステップ応答演算
手段１０５で得られたステップ応答波形をその最終値Ｇ
p により正規化し、適当なサンプリング時間Δｔで離散
化する工程である。ステップＳＴ２１１は正規化したス
テップ応答波形を近似する常微分方程式を非線形最小２
乗法により求める工程である。ステップＳＴ２１２は制
御系の位相余裕を設定する工程である。ステップＳＴ２
１３は、ステップＳＴ２１１で求められた常微分方程式
とステップＳＴ２１２で与えられた位相余裕条件からＰ
ＩＤパラメータを演算する工程である。
【００６３】次に上記各工程での動作を詳細に説明す
る。ステップＳＴ２１０では、近似したいステップ応答
波形をその最終値Ｇp で除して正規化した波形をｙ＾と
し、さらに適当なサンプリング時間Δｔで波形ｙ＾を離
散化した値をｙ＾（ｋ）とする。ステップＳＴ２１１で
は、評価関数Γ
る。ステップＳＴ２１０では、近似したいステップ応答
波形をその最終値Ｇp で除して正規化した波形をｙ＾と
し、さらに適当なサンプリング時間Δｔで波形ｙ＾を離
散化した値をｙ＾（ｋ）とする。ステップＳＴ２１１で
は、評価関数Γ
【数４９】 を最小にする、ステップ応答波形を解が近似する常微分
方程式を非線形最小２乗法により求める。ここで、Ｎは
近似するステップ応答波形の長さに応じて決める。離散
化された解ｙ（ｋ）の設定を以下に説明する。
方程式を非線形最小２乗法により求める。ここで、Ｎは
近似するステップ応答波形の長さに応じて決める。離散
化された解ｙ（ｋ）の設定を以下に説明する。
【数５０】 式２２３は、ｄｙ／ｄｔおよびｙの初期値を０として常
微分方程式２２４の右辺ｕに大きさ１のステップ信号を
入力したときの時間関数を表す解である。２階の常微分
方程式２２４は減衰振動を表す常微分方程式であり、ス
テップ応答を表すのに適している。
微分方程式２２４の右辺ｕに大きさ１のステップ信号を
入力したときの時間関数を表す解である。２階の常微分
方程式２２４は減衰振動を表す常微分方程式であり、ス
テップ応答を表すのに適している。
【数５１】 ここで、ｄ2ｙ／ｄｔ2はｙの時間ｔに関する２階微分
を、またｄｙ／ｄｔはｙの時間ｔに関する１階微分を表
す。ｚおよびωはこの常微分方程式の特性を決めるパラ
メータである。
を、またｄｙ／ｄｔはｙの時間ｔに関する１階微分を表
す。ｚおよびωはこの常微分方程式の特性を決めるパラ
メータである。
【００６４】ここで、ｙ（ｋ）はサンプリング時間Δｔ
によりｙを離散化したものであり、式２２５で表され
る。
によりｙを離散化したものであり、式２２５で表され
る。
【数５２】 具体的にステップＳＴ２１１では、評価関数Γを最小に
するｚおよびωを非線形最小２乗法により求めるように
動作する。例えば、図１０におけるθ＝２７゜における
波形を近似すると、ｚ＝０．７８，ω＝２．０となる。
その結果を図１２に示す。＋印の波形はステップ応答演
算手段１０５から求められた波形であり、実線はその近
似曲線である。この図より、よい近似が行われているこ
とが分かる。この例では、Δｔ＝０．１［ｓ］、Ｎ＝２
５とした。なお、Ｇｐ＝２１である。
するｚおよびωを非線形最小２乗法により求めるように
動作する。例えば、図１０におけるθ＝２７゜における
波形を近似すると、ｚ＝０．７８，ω＝２．０となる。
その結果を図１２に示す。＋印の波形はステップ応答演
算手段１０５から求められた波形であり、実線はその近
似曲線である。この図より、よい近似が行われているこ
とが分かる。この例では、Δｔ＝０．１［ｓ］、Ｎ＝２
５とした。なお、Ｇｐ＝２１である。
【００６５】図１１において、ステップＳＴ２１２は制
御系に要求する位相余裕をθm を設定する工程である。
ステップＳＴ２１３はＰＩＤ制御パラメータを演算する
工程であり、例えば、制御系に要求する位相余裕をθm
［゜］とすると、例えばＰＩ制御の場合には、
御系に要求する位相余裕をθm を設定する工程である。
ステップＳＴ２１３はＰＩＤ制御パラメータを演算する
工程であり、例えば、制御系に要求する位相余裕をθm
［゜］とすると、例えばＰＩ制御の場合には、
【数５３】
【数５４】
【数５５】 と設定することで、交差周波数ω［ｒａｄ／ｓ］、位相
余裕θm ［゜］の制御系が設計される。例えば、図１０
におけるθ＝２７゜のステップ応答を近似するための、
位相余裕θm ＝４０［゜］を確保するＰＩＤパラメータ
は、 ＫP ＝４．８×１０-2 ＴI ＝４．２×１０-1 ＴD ＝０ となる。図１３ａにその開ループのボード線図を示す。
交差周波数＝２［ｒａｄ／ｓ］、位相余裕＝４０［゜］
の制御系が設計できていることが分かる。
余裕θm ［゜］の制御系が設計される。例えば、図１０
におけるθ＝２７゜のステップ応答を近似するための、
位相余裕θm ＝４０［゜］を確保するＰＩＤパラメータ
は、 ＫP ＝４．８×１０-2 ＴI ＝４．２×１０-1 ＴD ＝０ となる。図１３ａにその開ループのボード線図を示す。
交差周波数＝２［ｒａｄ／ｓ］、位相余裕＝４０［゜］
の制御系が設計できていることが分かる。
【００６６】図１３ｂおよび図１３ｃは、以上の動作に
より得られたＰＩＤパラメータにより、図８でモデル化
した集中送風系の圧力制御の結果を示したものである。
図１３ｂは、全てのＶＡＶ１〜３のダンパ角度をまず最
小開度（θ＝５４゜）の状態で、ダクト内静圧一定制御
（この場合は１８［ｍｍＨ2 Ｏ］）を起動し、起動２０
［ｓ］後に全ダンパ角度を最大開度（全開）にしたとき
の、ダクト内静圧の時間挙動を示したものである。さら
に図１３ｂには、ＰＩＤパラメータの設計仕様である位
相余裕θm を２０゜，４０゜，６０゜としたときの波形
をそれぞれ表している。
より得られたＰＩＤパラメータにより、図８でモデル化
した集中送風系の圧力制御の結果を示したものである。
図１３ｂは、全てのＶＡＶ１〜３のダンパ角度をまず最
小開度（θ＝５４゜）の状態で、ダクト内静圧一定制御
（この場合は１８［ｍｍＨ2 Ｏ］）を起動し、起動２０
［ｓ］後に全ダンパ角度を最大開度（全開）にしたとき
の、ダクト内静圧の時間挙動を示したものである。さら
に図１３ｂには、ＰＩＤパラメータの設計仕様である位
相余裕θm を２０゜，４０゜，６０゜としたときの波形
をそれぞれ表している。
【００６７】図１３ｃは、全てのＶＡＶ１〜３のダンパ
角度をまず最大開度（θ＝０゜）の状態で、ダクト内静
圧一定制御（この場合は１８［ｍｍＨ2 Ｏ］）を起動
し、起動２０［ｓ］後に全ダンパ角度を最小開度（θ＝
５４゜）にしたときの、ダクト内静圧の時間挙動を示し
たものである。さらに図１３ｃには、ＰＩＤパラメータ
の設計仕様である位相余裕θm を２０゜，４０゜，６０
゜としたときの波形をそれぞれ表している。
角度をまず最大開度（θ＝０゜）の状態で、ダクト内静
圧一定制御（この場合は１８［ｍｍＨ2 Ｏ］）を起動
し、起動２０［ｓ］後に全ダンパ角度を最小開度（θ＝
５４゜）にしたときの、ダクト内静圧の時間挙動を示し
たものである。さらに図１３ｃには、ＰＩＤパラメータ
の設計仕様である位相余裕θm を２０゜，４０゜，６０
゜としたときの波形をそれぞれ表している。
【００６８】図１３ｂおよび図１３ｃより、ダンパ開度
が全開の時と最小開度の時の起ち上がり、ダンパ開度が
全開から最小開度に変化した場合、最小開度から全開に
変化した場合とも安定に制御されていることがわかる。
このように、開度の最も大きな変化に対して安定である
ので、あらゆる開度に対しても安定に制御されると考え
られる。また、位相余裕を大きくとすると起ち上がりは
滑らかになるが、ＶＡＶの開度変化に対しての回復が遅
くなることが分かる。このことから、位相余裕は２０゜
が適当であると判断できる。
が全開の時と最小開度の時の起ち上がり、ダンパ開度が
全開から最小開度に変化した場合、最小開度から全開に
変化した場合とも安定に制御されていることがわかる。
このように、開度の最も大きな変化に対して安定である
ので、あらゆる開度に対しても安定に制御されると考え
られる。また、位相余裕を大きくとすると起ち上がりは
滑らかになるが、ＶＡＶの開度変化に対しての回復が遅
くなることが分かる。このことから、位相余裕は２０゜
が適当であると判断できる。
【００６９】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、高精度のステップ応答を演算することができ、圧力
制御系の制御調整において詳細な検討およびパラメータ
最適化が可能になる。また、特に、運動量保存の式２０
７を用いる際に、式中に現れてくる流量Ｗi,j の線形で
ない項を、式２０９および式２１０を用いて既知の１計
算時間ステップ前の流量Ｗi,j-1 により近似して線形化
しているため、式２０７と式２０６とからなる連立方程
式を容易に解いて各値を求めることを可能としている。
ば、高精度のステップ応答を演算することができ、圧力
制御系の制御調整において詳細な検討およびパラメータ
最適化が可能になる。また、特に、運動量保存の式２０
７を用いる際に、式中に現れてくる流量Ｗi,j の線形で
ない項を、式２０９および式２１０を用いて既知の１計
算時間ステップ前の流量Ｗi,j-1 により近似して線形化
しているため、式２０７と式２０６とからなる連立方程
式を容易に解いて各値を求めることを可能としている。
【００７０】実施の形態３．この実施の形態３において
は、前記実施の形態２の圧力制御系の調整装置のステッ
プ応答演算手段１０５がステップＳＴ２０１において行
う初期値設定工程の詳細な処理の一例について説明す
る。
は、前記実施の形態２の圧力制御系の調整装置のステッ
プ応答演算手段１０５がステップＳＴ２０１において行
う初期値設定工程の詳細な処理の一例について説明す
る。
【００７１】図１４は、この発明の実施の形態３による
圧力制御系の調整装置におけるステップ応答演算手段の
初期値設定工程のフローチャートである。図において、
ステップＳＴ３０１は初期値設定に必要な圧力ならびに
流量の仮の初期値と、圧力ならびに流量解の収束を判断
するためのしきい値を設定する仮初期値設定工程、ステ
ップＳＴ３０２は初期状態におけるファン回転数やダン
パの開度を設定する初期状態設定工程、ステップＳＴ３
０３は計算の繰り返しステップを１ステップ進める工
程、ステップＳＴ３０４は１繰り返しステップ前の流速
の値から、ダクト内の圧力損失に係わる係数と流体の駆
動力に係わる係数を求める係数演算工程、ステップＳＴ
３０５は、ステップＳＴ３０４で求められた係数を設定
し、ダクト内における流体の一次元の定常状態の運動量
保存式を微小変位で積分することにより得た式と、ダク
ト内流体の質量保存式とで、全圧を未知数とした多元連
立一次方程式を解く圧力連立方程式演算工程、ステップ
ＳＴ３０６はステップＳＴ３０５の圧力連立方程式演算
工程で求められた全圧の値からダクト内の流体の流量を
演算する流量演算工程、ステップＳＴ３０７は、求めら
れた全圧の値と流量の値とから静圧を演算する静圧演算
工程、ステップＳＴ３０８は、流量演算工程ステップＳ
Ｔ３０６で求めた現計算繰り返しステップにおける流速
と、１計算繰り返しステップ前の流量との偏差が前記仮
初期値設定工程で設定したしきい値以上であれば、新た
な流量を設定して次の計算繰り返しステップへ進み計算
を続行し、前記流量の偏差が前記しきい値よりも小さけ
れば、このときの流量ならびに圧力を初期値として決定
する初期値収束判断工程である。
圧力制御系の調整装置におけるステップ応答演算手段の
初期値設定工程のフローチャートである。図において、
ステップＳＴ３０１は初期値設定に必要な圧力ならびに
流量の仮の初期値と、圧力ならびに流量解の収束を判断
するためのしきい値を設定する仮初期値設定工程、ステ
ップＳＴ３０２は初期状態におけるファン回転数やダン
パの開度を設定する初期状態設定工程、ステップＳＴ３
０３は計算の繰り返しステップを１ステップ進める工
程、ステップＳＴ３０４は１繰り返しステップ前の流速
の値から、ダクト内の圧力損失に係わる係数と流体の駆
動力に係わる係数を求める係数演算工程、ステップＳＴ
３０５は、ステップＳＴ３０４で求められた係数を設定
し、ダクト内における流体の一次元の定常状態の運動量
保存式を微小変位で積分することにより得た式と、ダク
ト内流体の質量保存式とで、全圧を未知数とした多元連
立一次方程式を解く圧力連立方程式演算工程、ステップ
ＳＴ３０６はステップＳＴ３０５の圧力連立方程式演算
工程で求められた全圧の値からダクト内の流体の流量を
演算する流量演算工程、ステップＳＴ３０７は、求めら
れた全圧の値と流量の値とから静圧を演算する静圧演算
工程、ステップＳＴ３０８は、流量演算工程ステップＳ
Ｔ３０６で求めた現計算繰り返しステップにおける流速
と、１計算繰り返しステップ前の流量との偏差が前記仮
初期値設定工程で設定したしきい値以上であれば、新た
な流量を設定して次の計算繰り返しステップへ進み計算
を続行し、前記流量の偏差が前記しきい値よりも小さけ
れば、このときの流量ならびに圧力を初期値として決定
する初期値収束判断工程である。
【００７２】次に、具体的な各工程での演算式を詳細に
説明する。初期値設定工程では、計算初期状態における
圧力および流量の定常的な釣り合いを求めて、これを初
期値として設定するものである。従って、演算式は式３
０１で表される定常状態における一次元のダクト内流体
の質量保存則、
説明する。初期値設定工程では、計算初期状態における
圧力および流量の定常的な釣り合いを求めて、これを初
期値として設定するものである。従って、演算式は式３
０１で表される定常状態における一次元のダクト内流体
の質量保存則、
【数５６】 および、式３０２で表される定常状態における運動量保
存則
存則
【数５７】 に対して、微小変位Δx による積分を行い、質量保存式
３０３、
３０３、
【数５８】 および、運動量保存式３０４を得る。
【数５９】 ここで、Ｈin はｎ回目の計算繰り返しステップにおけ
るノードｉにおける全圧解、Ｗi,jn はｎ回目の計算繰
り返しステップにおけるノードｉ−ｊ間の質量流量解で
ある。
るノードｉにおける全圧解、Ｗi,jn はｎ回目の計算繰
り返しステップにおけるノードｉ−ｊ間の質量流量解で
ある。
【００７３】さらに、計算の便宜上、式３０４の右辺代
３項の（Ｗi,jn）2 を、ｎ−１回目の計算繰り返しステ
ップにおけるノードｉからノードｊへの質量流量解Ｗi,
jn-1を用いて、
３項の（Ｗi,jn）2 を、ｎ−１回目の計算繰り返しステ
ップにおけるノードｉからノードｊへの質量流量解Ｗi,
jn-1を用いて、
【数６０】 さらに、式３０４の右辺第４項のファンの駆動力Ｅx を
【数６１】 で表すと式３０７となる。
【数６２】 ここで、
【数６３】
【数６４】 である。ただし、Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3，およびＣ4は、式３１
０で表される係数である。
０で表される係数である。
【数６５】 式３１０は、定格回転数Ｎs で動作するファンの体積流
量Ｑs と静圧上昇Ｅsの関係式の一例である。また、Ｎ0
は初期条件として与えたファンの回転数を表す。
量Ｑs と静圧上昇Ｅsの関係式の一例である。また、Ｎ0
は初期条件として与えたファンの回転数を表す。
【００７４】また、損失係数ζx は例えば、式２１５で
計算する。
計算する。
【数６６】 ここで、Ｒe はレイノルズ数であり、例えば、Ｗi,jn-1
を用いて
を用いて
【数６７】 で計算する。ここで、ｌはダクトあるいは管路の内周り
長さ、νは動粘性係数であり、常温における空気の動粘
性係数は約０．１６［ｃｍ2／ｓ ］である。
長さ、νは動粘性係数であり、常温における空気の動粘
性係数は約０．１６［ｃｍ2／ｓ ］である。
【００７５】以上の式変形により、１計算繰り返しステ
ップ前のノードｉからノードｊへの質量流量Ｗi,jn-1を
既知とすれば、式３０７のＨinおよびＨjnはＷi,jnの一
次関数で表すことができる。そこで、式３０７をＷi,jn
について整理すると、
ップ前のノードｉからノードｊへの質量流量Ｗi,jn-1を
既知とすれば、式３０７のＨinおよびＨjnはＷi,jnの一
次関数で表すことができる。そこで、式３０７をＷi,jn
について整理すると、
【数６８】 となる。式３１２を質量保存式３０３で整理すると、
【数６９】 を得る。式３１３は、Ｈinに関してダクト内に設定した
ノード数と同じ数だけの連立方程式が得られる。これを
Ｈinに関して解くと全ノードでの全圧Ｈinを演算でき
る。また、全圧Ｈinを式３１２に代入することにより、
質量流量Ｗi,jnが演算できる。さらに、全圧Ｈinと質量
流量Ｗi,jnを式３０７に代入することにより、静圧Ｐi
が演算できる。
ノード数と同じ数だけの連立方程式が得られる。これを
Ｈinに関して解くと全ノードでの全圧Ｈinを演算でき
る。また、全圧Ｈinを式３１２に代入することにより、
質量流量Ｗi,jnが演算できる。さらに、全圧Ｈinと質量
流量Ｗi,jnを式３０７に代入することにより、静圧Ｐi
が演算できる。
【００７６】このとき、ｎ回目の計算繰り返しステップ
における質量流量解Ｗi,jnとｎ−１回目の計算繰り返し
ステップにおける質量流量解Ｗi,jn-1の偏差が式３１４
で表される関係を満たすとき、
における質量流量解Ｗi,jnとｎ−１回目の計算繰り返し
ステップにおける質量流量解Ｗi,jn-1の偏差が式３１４
で表される関係を満たすとき、
【数７０】 質量流量は収束したと判断され、初期値設定計算を終了
し、このときの質量流量Ｗi,jnならびに全圧Ｈinが、前
記ステップ応答演算手段における初期値として採用され
る。ここで、εはステップＳＴ３０１の前記仮初期値設
定工程で設定した初期値の収束を判断するためのしきい
値である。一方、ｎ回目の計算繰り返しステップにおけ
る質量流量解Ｗi,jnとｎ−１回目の計算繰り返しステッ
プにおける質量流量解Ｗi,jn-1の偏差が式３１４を満た
さない場合は、式３１５で表される新たなＷi,jnを設定
し、前記ステップＳＴ３０３に戻り、ｎ＋１回目の計算
繰り返しステップに進み、初期値設定計算を続行する。
し、このときの質量流量Ｗi,jnならびに全圧Ｈinが、前
記ステップ応答演算手段における初期値として採用され
る。ここで、εはステップＳＴ３０１の前記仮初期値設
定工程で設定した初期値の収束を判断するためのしきい
値である。一方、ｎ回目の計算繰り返しステップにおけ
る質量流量解Ｗi,jnとｎ−１回目の計算繰り返しステッ
プにおける質量流量解Ｗi,jn-1の偏差が式３１４を満た
さない場合は、式３１５で表される新たなＷi,jnを設定
し、前記ステップＳＴ３０３に戻り、ｎ＋１回目の計算
繰り返しステップに進み、初期値設定計算を続行する。
【数７１】
【００７７】次に、初期値設定工程での動作を図１４の
フローチャートによって説明する。ステップＳＴ３０１
の仮初期値設定工程では、各ノードでの全圧Ｈと流量Ｗ
の仮初期値、および初期値の収束を判断するためのしき
い値εを設定し、さらに計算繰り返しステップを０に設
定する。ステップＳＴ３０２の初期状態設定工程では、
ダンパ開度やファンの初期回転数などの初期条件を設定
する。ステップＳＴ３０３では、計算繰り返しステップ
を増やして演算を続行する。ステップＳＴ３０４の係数
演算工程では、ファンの駆動力Ｅx の係数Ｄ1 およびＤ
2 を式３０８および式３０９より演算し、さらに損失係
数ζx を式３０４および式３０５で演算する。ステップ
ＳＴ３０５の圧力連立方程式演算工程では、式３０７の
全圧Ｈiの連立方程式を解き、Ｈi を演算する。ステッ
プＳＴ３０６の流量演算工程では、全圧Ｈi の結果を式
３０６に代入して、各ダクト内の流量Ｗi,j を演算す
る。ステップＳＴ３０７の静圧演算工程では、全圧Ｈi
と流量Ｗi,j を式３０７に代入して、各ノードでの静圧
Ｐi を演算する。ステップＳＴ３０８は、初期値の収束
を判定する工程であり、ｎ回目の計算繰り返しステップ
における質量流量解Ｗi,jnとｎ−１回目の計算繰り返し
ステップにおける質量流量解Ｗi,jn-1の偏差の絶対値が
しきい値εより小さければ計算を終了し、ｎ回目の計算
繰り返しステップにおける質量流量解Ｗi,jnと全圧解Ｈ
in、およびその時の静圧解Ｐinをステップ応答演算手段
１０５の初期値として設定する。そうでない場合はｎ回
目の計算繰り返しステップにおける質量流量解Ｗi,jnを
（式３１５）で表される値に設定し、ｎ＋１回目の計算
繰り返しステップに入り、ステップＳＴ３０３以降の工
程を繰り返す。
フローチャートによって説明する。ステップＳＴ３０１
の仮初期値設定工程では、各ノードでの全圧Ｈと流量Ｗ
の仮初期値、および初期値の収束を判断するためのしき
い値εを設定し、さらに計算繰り返しステップを０に設
定する。ステップＳＴ３０２の初期状態設定工程では、
ダンパ開度やファンの初期回転数などの初期条件を設定
する。ステップＳＴ３０３では、計算繰り返しステップ
を増やして演算を続行する。ステップＳＴ３０４の係数
演算工程では、ファンの駆動力Ｅx の係数Ｄ1 およびＤ
2 を式３０８および式３０９より演算し、さらに損失係
数ζx を式３０４および式３０５で演算する。ステップ
ＳＴ３０５の圧力連立方程式演算工程では、式３０７の
全圧Ｈiの連立方程式を解き、Ｈi を演算する。ステッ
プＳＴ３０６の流量演算工程では、全圧Ｈi の結果を式
３０６に代入して、各ダクト内の流量Ｗi,j を演算す
る。ステップＳＴ３０７の静圧演算工程では、全圧Ｈi
と流量Ｗi,j を式３０７に代入して、各ノードでの静圧
Ｐi を演算する。ステップＳＴ３０８は、初期値の収束
を判定する工程であり、ｎ回目の計算繰り返しステップ
における質量流量解Ｗi,jnとｎ−１回目の計算繰り返し
ステップにおける質量流量解Ｗi,jn-1の偏差の絶対値が
しきい値εより小さければ計算を終了し、ｎ回目の計算
繰り返しステップにおける質量流量解Ｗi,jnと全圧解Ｈ
in、およびその時の静圧解Ｐinをステップ応答演算手段
１０５の初期値として設定する。そうでない場合はｎ回
目の計算繰り返しステップにおける質量流量解Ｗi,jnを
（式３１５）で表される値に設定し、ｎ＋１回目の計算
繰り返しステップに入り、ステップＳＴ３０３以降の工
程を繰り返す。
【００７８】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、高い精度の初期値を求めることができ、この初期値
を用いて高精度のステップ応答を演算して高精度のＰＩ
Ｄ制御パラメータを求めることができるため、精度の高
い圧力制御系の制御調整を行うことができる。
ば、高い精度の初期値を求めることができ、この初期値
を用いて高精度のステップ応答を演算して高精度のＰＩ
Ｄ制御パラメータを求めることができるため、精度の高
い圧力制御系の制御調整を行うことができる。
【００７９】実施の形態４．図１５はこの発明の実施の
形態４による圧力制御系の制御検証装置の構成を示すブ
ロック図、図１６はその動作を説明するフローチャート
であり、図において、１０３は制御検証装置に対して接
続されて検証が行われるＰＩＤ制御手段、１２１はＰＩ
Ｄ制御手段１０３の出力信号を計算機手段１２２に入力
する例えばアナログ−デジタル変換器によって構成され
た出力信号変換手段、１２２は前記実施の形態２におい
て説明したステップ応答演算手段１０５の処理と同様の
処理を用いて、ＰＩＤ制御手段１０３が出力するファン
駆動信号１０８により変化する圧力制御系の主ダクト６
または枝ダクト７の静圧を繰り返し演算することによ
り、ＰＩＤ制御手段１０３により制御される圧力制御系
をシミュレートするとともに、前記静圧と静圧目標値と
の偏差を演算する計算機手段、１２０は前記計算機手段
１２２で数値シミュレーションされた信号を前記ＰＩＤ
制御手段１０３に入力する例えばデジタル−アナログ変
換器により構成された入力信号変換手段である。
形態４による圧力制御系の制御検証装置の構成を示すブ
ロック図、図１６はその動作を説明するフローチャート
であり、図において、１０３は制御検証装置に対して接
続されて検証が行われるＰＩＤ制御手段、１２１はＰＩ
Ｄ制御手段１０３の出力信号を計算機手段１２２に入力
する例えばアナログ−デジタル変換器によって構成され
た出力信号変換手段、１２２は前記実施の形態２におい
て説明したステップ応答演算手段１０５の処理と同様の
処理を用いて、ＰＩＤ制御手段１０３が出力するファン
駆動信号１０８により変化する圧力制御系の主ダクト６
または枝ダクト７の静圧を繰り返し演算することによ
り、ＰＩＤ制御手段１０３により制御される圧力制御系
をシミュレートするとともに、前記静圧と静圧目標値と
の偏差を演算する計算機手段、１２０は前記計算機手段
１２２で数値シミュレーションされた信号を前記ＰＩＤ
制御手段１０３に入力する例えばデジタル−アナログ変
換器により構成された入力信号変換手段である。
【００８０】次に動作について説明する。図１６のフロ
ーチャートにおいて、上部のステップＳＴ４００，２０
２，４０１，４０２，および２０３は図１５に示した計
算機手段１２２によって実施される。ステップＳＴ４０
０は初期値演算工程であり、前記実施の形態３の図１４
を用いて詳細に説明した初期値設定工程により必要な初
期値を演算し、また、この装置の最大稼働時間Ｔmax を
設定する。次に、ステップＳＴ２０２において時間変数
ｔを０に設定する。ステップＳＴ４０１は静圧目標値設
定工程であり、ＰＩＤ制御手段１０３に与える静圧目標
値を設定する。ステップＳＴ４０２は静圧偏差演算工程
であり、前記静圧目標値と後述のステップＳＴ２０８の
静圧演算工程で得られる静圧との偏差を演算する。ここ
で、上記ステップＳＴ４０１の静圧目標値設定工程は前
記実施の形態１において図１に示した目標値設定手段１
０２をシミュレートするものであり、また、前記ステッ
プＳＴ２０８の静圧演算工程は図１に示した静圧検出手
段１０１をシミュレートするものである。そして、ステ
ップＳＴ４０２の静圧偏差演算工程は図１に示したＰＩ
Ｄ制御手段１０３前段で偏差をとる動作をシミュレート
している。ステップＳＴ２０３は時間変数ｔをこの装置
のサンプリング時間Δｔ進める工程である。
ーチャートにおいて、上部のステップＳＴ４００，２０
２，４０１，４０２，および２０３は図１５に示した計
算機手段１２２によって実施される。ステップＳＴ４０
０は初期値演算工程であり、前記実施の形態３の図１４
を用いて詳細に説明した初期値設定工程により必要な初
期値を演算し、また、この装置の最大稼働時間Ｔmax を
設定する。次に、ステップＳＴ２０２において時間変数
ｔを０に設定する。ステップＳＴ４０１は静圧目標値設
定工程であり、ＰＩＤ制御手段１０３に与える静圧目標
値を設定する。ステップＳＴ４０２は静圧偏差演算工程
であり、前記静圧目標値と後述のステップＳＴ２０８の
静圧演算工程で得られる静圧との偏差を演算する。ここ
で、上記ステップＳＴ４０１の静圧目標値設定工程は前
記実施の形態１において図１に示した目標値設定手段１
０２をシミュレートするものであり、また、前記ステッ
プＳＴ２０８の静圧演算工程は図１に示した静圧検出手
段１０１をシミュレートするものである。そして、ステ
ップＳＴ４０２の静圧偏差演算工程は図１に示したＰＩ
Ｄ制御手段１０３前段で偏差をとる動作をシミュレート
している。ステップＳＴ２０３は時間変数ｔをこの装置
のサンプリング時間Δｔ進める工程である。
【００８１】ステップＳＴ４０２の静圧偏差演算工程で
演算された偏差を示す信号は、入力信号変換手段１２０
により信号変換されてＰＩＤ制御手段１０３に入力され
る。ＰＩＤ制御手段１０３は例えば式１０４をその伝達
関数にもつＰＩＤ制御を実施する。ＰＩＤ制御手段１０
３から出力される信号、すなわち実際の系においてファ
ン駆動手段１０４に対して出力されるべきファン駆動信
号１０８は、出力信号変換手段１２１により信号変換さ
れて計算機手段１２２に対して出力される。
演算された偏差を示す信号は、入力信号変換手段１２０
により信号変換されてＰＩＤ制御手段１０３に入力され
る。ＰＩＤ制御手段１０３は例えば式１０４をその伝達
関数にもつＰＩＤ制御を実施する。ＰＩＤ制御手段１０
３から出力される信号、すなわち実際の系においてファ
ン駆動手段１０４に対して出力されるべきファン駆動信
号１０８は、出力信号変換手段１２１により信号変換さ
れて計算機手段１２２に対して出力される。
【００８２】以降のステップＳＴ２０４，２０５，２０
６，２０７，２０８，および２０９は、計算機手段１２
２により実施される。ステップＳＴ２０４のファン回転
数演算工程においては、式４０１および式４０２より、
ファン回転数Ｎが演算される。
６，２０７，２０８，および２０９は、計算機手段１２
２により実施される。ステップＳＴ２０４のファン回転
数演算工程においては、式４０１および式４０２より、
ファン回転数Ｎが演算される。
【数７２】
【数７３】 ここで、ｄf はＰＩＤ制御手段１０３から出力されるフ
ァン駆動信号１０８、Ｔはファン駆動信号１０８からフ
ァン回転数Ｎまでの時間遅れを表す時定数、Ｎs はファ
ンの定格回転数、およびχは状態変数をそれぞれ表して
いる。
ァン駆動信号１０８、Ｔはファン駆動信号１０８からフ
ァン回転数Ｎまでの時間遅れを表す時定数、Ｎs はファ
ンの定格回転数、およびχは状態変数をそれぞれ表して
いる。
【００８３】ステップＳＴ２０５からステップＳＴ２０
８においては、前記実施の形態２で説明したステップＳ
Ｔ２０５からステップＳＴ２０８までと同様の動作を行
い、圧力連立方程式演算工程（ステップＳＴ２０６）に
おいて実際の系を模したモデル中の各部の全圧を、流量
演算工程（ステップＳＴ２０７）において流量を、静圧
演算工程（ステップＳＴ２０８）において静圧を演算す
る。ステップＳＴ２０９においては、時間変数ｔがＴma
x より大きくなると以上に示した動作を終了し、Ｔmax
以下ではステップＳＴ４０２の静圧偏差演算工程以降を
サンプリング時間Δｔで繰り返し実行する。上記ステッ
プＳＴ２０５からステップＳＴ２０８までの動作によ
り、ＰＩＤ制御手段１０３が出力するファン駆動信号１
０８により変化する実際の系の全圧，流量，静圧等がシ
ミュレートされる。
８においては、前記実施の形態２で説明したステップＳ
Ｔ２０５からステップＳＴ２０８までと同様の動作を行
い、圧力連立方程式演算工程（ステップＳＴ２０６）に
おいて実際の系を模したモデル中の各部の全圧を、流量
演算工程（ステップＳＴ２０７）において流量を、静圧
演算工程（ステップＳＴ２０８）において静圧を演算す
る。ステップＳＴ２０９においては、時間変数ｔがＴma
x より大きくなると以上に示した動作を終了し、Ｔmax
以下ではステップＳＴ４０２の静圧偏差演算工程以降を
サンプリング時間Δｔで繰り返し実行する。上記ステッ
プＳＴ２０５からステップＳＴ２０８までの動作によ
り、ＰＩＤ制御手段１０３が出力するファン駆動信号１
０８により変化する実際の系の全圧，流量，静圧等がシ
ミュレートされる。
【００８４】以上のように、この実施の形態４によれ
ば、ＰＩＤ制御手段１０３が出力するファン駆動信号１
０８により変化する、実際の系におけるファン回転数、
各部の全圧，流量，静圧等をシミュレートすることがで
き、ＰＩＤ制御手段１０３の制御動作や制御条件の妥当
性を、実際の系を用いずに検証することができる。従っ
て例えば、ＰＩＤ制御手段１０３のＰＩＤ制御パラメー
タを複数検証することにより実際の系を用いずに有効な
ＰＩＤ制御パラメータを決定することなどが可能とな
り、ＰＩＤ制御手段１０３の調整を現場において行う必
要なく、事前に精度よい調整を行うことが可能となる。
ば、ＰＩＤ制御手段１０３が出力するファン駆動信号１
０８により変化する、実際の系におけるファン回転数、
各部の全圧，流量，静圧等をシミュレートすることがで
き、ＰＩＤ制御手段１０３の制御動作や制御条件の妥当
性を、実際の系を用いずに検証することができる。従っ
て例えば、ＰＩＤ制御手段１０３のＰＩＤ制御パラメー
タを複数検証することにより実際の系を用いずに有効な
ＰＩＤ制御パラメータを決定することなどが可能とな
り、ＰＩＤ制御手段１０３の調整を現場において行う必
要なく、事前に精度よい調整を行うことが可能となる。
【００８５】実施の形態５．図１７はこの発明の実施の
形態５による圧力制御系の制御検証装置の構成を示すブ
ロック図、図１８はその動作を説明するフローチャート
であり、図において、１２２ａは前記実施の形態２で説
明したステップ応答演算手段１０５の処理を用いて得た
ステップ応答波形を数階の常微分方程式の解で近似して
前記常微分方程式の最適なパラメータを求めるステップ
応答近似工程を行い、前記ステップ応答近似工程におい
て得られた前記最適なパラメータを持つ前記常微分方程
式を解いて静圧検出手段１０１における静圧を求める状
態方程式演算工程を繰り返すことにより、ＰＩＤ制御手
段１０３が出力するファン駆動信号１０８により変化す
る圧力制御系をシミュレートするとともに、前記静圧と
静圧目標値との偏差を演算する計算機手段である。な
お、図１５に示した部分と同一または相当の部分につい
ては同一符号を付して重複説明を省略する。
形態５による圧力制御系の制御検証装置の構成を示すブ
ロック図、図１８はその動作を説明するフローチャート
であり、図において、１２２ａは前記実施の形態２で説
明したステップ応答演算手段１０５の処理を用いて得た
ステップ応答波形を数階の常微分方程式の解で近似して
前記常微分方程式の最適なパラメータを求めるステップ
応答近似工程を行い、前記ステップ応答近似工程におい
て得られた前記最適なパラメータを持つ前記常微分方程
式を解いて静圧検出手段１０１における静圧を求める状
態方程式演算工程を繰り返すことにより、ＰＩＤ制御手
段１０３が出力するファン駆動信号１０８により変化す
る圧力制御系をシミュレートするとともに、前記静圧と
静圧目標値との偏差を演算する計算機手段である。な
お、図１５に示した部分と同一または相当の部分につい
ては同一符号を付して重複説明を省略する。
【００８６】次に動作について説明する。図１８のフロ
ーチャートにおいて、上部のステップＳＴ４００，４０
３，４０４，２０２，４０１，４０２，２０３、および
下部のステップＳＴ４０５，２０９は図１７に示した計
算機手段１２２ａによって実施される。なお、ステップ
ＳＴ４００，２０２，４０１，４０２，２０３，および
２０９は、前記実施の形態４における各工程の処理と同
様であるが、ステップＳＴ４０２の静圧偏差演算工程に
おける偏差の演算は前記静圧目標値と後述のステップ状
態方程式演算工程（ＳＴ４０５）で得られる静圧との間
で行われる。
ーチャートにおいて、上部のステップＳＴ４００，４０
３，４０４，２０２，４０１，４０２，２０３、および
下部のステップＳＴ４０５，２０９は図１７に示した計
算機手段１２２ａによって実施される。なお、ステップ
ＳＴ４００，２０２，４０１，４０２，２０３，および
２０９は、前記実施の形態４における各工程の処理と同
様であるが、ステップＳＴ４０２の静圧偏差演算工程に
おける偏差の演算は前記静圧目標値と後述のステップ状
態方程式演算工程（ＳＴ４０５）で得られる静圧との間
で行われる。
【００８７】ステップＳＴ４０３は、ファン駆動信号１
０８から制御したい主ダクト６内の静圧検出信号１０７
までのステップ応答を演算するステップ応答演算工程で
あり、前記実施の形態２に示したステップ応答演算手段
１０５と同様の処理により、必要なステップ応答波形を
演算する。ステップＳＴ４０４はステップ応答近似工程
であり、ステップＳＴ４０３で得られたステップ応答波
形を解が近似する常微分方程式のパラメータを、前記実
施の形態２の図１１のステップＳＴ２１０およびステッ
プＳＴ２１１において説明した処理と同様の処理により
求める。
０８から制御したい主ダクト６内の静圧検出信号１０７
までのステップ応答を演算するステップ応答演算工程で
あり、前記実施の形態２に示したステップ応答演算手段
１０５と同様の処理により、必要なステップ応答波形を
演算する。ステップＳＴ４０４はステップ応答近似工程
であり、ステップＳＴ４０３で得られたステップ応答波
形を解が近似する常微分方程式のパラメータを、前記実
施の形態２の図１１のステップＳＴ２１０およびステッ
プＳＴ２１１において説明した処理と同様の処理により
求める。
【００８８】このステップ応答演算工程（ステップＳＴ
４０３）およびステップ応答近似工程（ステップＳＴ４
０４）はステップＳＴ４０２からステップＳＴ２０９ま
での繰り返しによる圧力制御系のシミュレート以前に行
われ、ファン駆動信号１０８から主ダクト６内の静圧検
出信号１０７までのステップ応答波形を解が近似する常
微分方程式の最適なパラメータが決定される。
４０３）およびステップ応答近似工程（ステップＳＴ４
０４）はステップＳＴ４０２からステップＳＴ２０９ま
での繰り返しによる圧力制御系のシミュレート以前に行
われ、ファン駆動信号１０８から主ダクト６内の静圧検
出信号１０７までのステップ応答波形を解が近似する常
微分方程式の最適なパラメータが決定される。
【００８９】ＰＩＤ制御手段１０３，入力信号変換手段
１２０，出力信号変換手段１２１の動作は、前記実施の
形態４において図１６で説明した動作と同様である。
１２０，出力信号変換手段１２１の動作は、前記実施の
形態４において図１６で説明した動作と同様である。
【００９０】ステップＳＴ４０５は状態方程式演算工程
であり、ステップ応答近似工程（ステップＳＴ４０４）
で求められた常微分方程式と等価な状態方程式を解くこ
とにより、静圧検出手段１０１における静圧を求める。
具体的には、前記実施の形態２において説明した２階の
常微分方程式（式２２４）の解（式２２３）により近似
を行う場合、最適近似パラメータとしてｚとωとＧp が
ステップ応答近似工程で得られたとすると、ステップＳ
Ｔ４０５の状態方程式演算工程では、式５００のｄf に
ファン駆動手段１０４に入力するファン駆動信号ｄf を
代入して解き、式５０１のｙ（ｔ）を必要な静圧検出信
号１０７のシミュレーションとして演算する。
であり、ステップ応答近似工程（ステップＳＴ４０４）
で求められた常微分方程式と等価な状態方程式を解くこ
とにより、静圧検出手段１０１における静圧を求める。
具体的には、前記実施の形態２において説明した２階の
常微分方程式（式２２４）の解（式２２３）により近似
を行う場合、最適近似パラメータとしてｚとωとＧp が
ステップ応答近似工程で得られたとすると、ステップＳ
Ｔ４０５の状態方程式演算工程では、式５００のｄf に
ファン駆動手段１０４に入力するファン駆動信号ｄf を
代入して解き、式５０１のｙ（ｔ）を必要な静圧検出信
号１０７のシミュレーションとして演算する。
【数７４】
【数７５】 ここで、
【数７６】
【数７７】
【数７８】
【数７９】 である。
【００９１】以上のように、この実施の形態５によれ
ば、計算機手段１２２ａは前記実施の形態４において示
した計算機手段１２２におけるように複雑な計算および
多数の工程を逐次的に行う必要がなく、状態方程式演算
工程において数階の常微分方程式を解く処理のみを行う
ため、極めて高い処理能力を持たない低速で安価な計算
機を用いることができ、ＰＩＤ制御手段１０３の制御動
作や制御条件の妥当性の検証や調整を、実際の系を用い
ずに事前に、かつ低コストにより行うことができる。
ば、計算機手段１２２ａは前記実施の形態４において示
した計算機手段１２２におけるように複雑な計算および
多数の工程を逐次的に行う必要がなく、状態方程式演算
工程において数階の常微分方程式を解く処理のみを行う
ため、極めて高い処理能力を持たない低速で安価な計算
機を用いることができ、ＰＩＤ制御手段１０３の制御動
作や制御条件の妥当性の検証や調整を、実際の系を用い
ずに事前に、かつ低コストにより行うことができる。
【００９２】実施の形態６．図１９はこの発明の実施の
形態６による流量制御装置の構成を示す説明図であり、
３室に空気を搬送する空気調和機のダクト内流量制御装
置として実施した例を示している。なお、従来例および
前記各実施の形態に示したものと同一または相当の部分
については同一符号を付して重複説明を省略する。
形態６による流量制御装置の構成を示す説明図であり、
３室に空気を搬送する空気調和機のダクト内流量制御装
置として実施した例を示している。なお、従来例および
前記各実施の形態に示したものと同一または相当の部分
については同一符号を付して重複説明を省略する。
【００９３】図において、８は流路に設置した板状のダ
ンパ９の流れに対する角度の調節により風量調節を行う
送風量調節装置、６０１は各枝ダクト７内に設置された
送風量調節装置８のダンパ９の開度調節信号を入手する
開度調節信号入手手段である。なお、送風量調節装置８
のダンパ９の開度を調節する開度調節信号は送風量調節
装置８用の図示しないコントローラが逐次送信してお
り、開度調節信号入手手段６０１は、前記コントローラ
からの信号線より信号を入手している。
ンパ９の流れに対する角度の調節により風量調節を行う
送風量調節装置、６０１は各枝ダクト７内に設置された
送風量調節装置８のダンパ９の開度調節信号を入手する
開度調節信号入手手段である。なお、送風量調節装置８
のダンパ９の開度を調節する開度調節信号は送風量調節
装置８用の図示しないコントローラが逐次送信してお
り、開度調節信号入手手段６０１は、前記コントローラ
からの信号線より信号を入手している。
【００９４】６０２は、開度調節信号入手手段６０１が
入手した開度調節信号から実際のダンパ開度の時間遅れ
を考慮してダンパ開度を演算する開度演算手段、６０３
は、開度演算手段６０２により求めたダンパ開度と、後
述のファン回転数演算手段２０４で求めたファン５の回
転数Ｒｆにより、現在の各ダクトの流量を演算する定常
流量演算手段である。６０４は、１サンプリング時間経
過後のダンパ開度の変化と、前記定常流量演算手段６０
３により演算された流量から、ファン５に要求される流
量を求める必要流量演算手段。６０５は、前記必要流量
演算手段６０４により演算された流量を得るためにファ
ン５に要求される駆動力を計算する駆動力演算手段。６
０６は、前記駆動力演算手段６０５により求めた駆動力
から、ファン５に必要な回転数を求めてファン駆動手段
１０４に回転数信号を発信する必要回転数演算手段。２
０４は、前記必要回転数演算手段６０６より発信した回
転数信号から、実際のファン回転数の時間遅れを考慮し
て現在のファン回転数Ｒｆを演算するファン回転数演算
手段。１０４は必要回転数演算手段６０６の回転数信号
を受けてファン５の回転数を調節するファン駆動手段で
ある。
入手した開度調節信号から実際のダンパ開度の時間遅れ
を考慮してダンパ開度を演算する開度演算手段、６０３
は、開度演算手段６０２により求めたダンパ開度と、後
述のファン回転数演算手段２０４で求めたファン５の回
転数Ｒｆにより、現在の各ダクトの流量を演算する定常
流量演算手段である。６０４は、１サンプリング時間経
過後のダンパ開度の変化と、前記定常流量演算手段６０
３により演算された流量から、ファン５に要求される流
量を求める必要流量演算手段。６０５は、前記必要流量
演算手段６０４により演算された流量を得るためにファ
ン５に要求される駆動力を計算する駆動力演算手段。６
０６は、前記駆動力演算手段６０５により求めた駆動力
から、ファン５に必要な回転数を求めてファン駆動手段
１０４に回転数信号を発信する必要回転数演算手段。２
０４は、前記必要回転数演算手段６０６より発信した回
転数信号から、実際のファン回転数の時間遅れを考慮し
て現在のファン回転数Ｒｆを演算するファン回転数演算
手段。１０４は必要回転数演算手段６０６の回転数信号
を受けてファン５の回転数を調節するファン駆動手段で
ある。
【００９５】次に動作について説明する。開度調節信号
入手手段６０１は、現在のダンパ開度信号Ｓｄ１，Ｓｄ
２，Ｓｄ３，および外気導入ダンパ開度信号Ｓｄｏを取
り込み、開度演算手段６０２に送信する。開度演算手段
６０２では、開度調節信号入手手段６０１からの信号Ｓ
ｄから実際のダンパ開度Ａｄまでの時間遅れを時定数Ｔ
の一次遅れとして実際のダンパ開度Ａｄを演算する。
入手手段６０１は、現在のダンパ開度信号Ｓｄ１，Ｓｄ
２，Ｓｄ３，および外気導入ダンパ開度信号Ｓｄｏを取
り込み、開度演算手段６０２に送信する。開度演算手段
６０２では、開度調節信号入手手段６０１からの信号Ｓ
ｄから実際のダンパ開度Ａｄまでの時間遅れを時定数Ｔ
の一次遅れとして実際のダンパ開度Ａｄを演算する。
【数８０】
【００９６】定常流量演算手段６０３においては、ファ
ン回転数演算手段２０４により演算された現在のファン
回転数Ｒｆ、ならびに開度演算手段６０２により演算さ
れた現在の各ダンパ開度Ａｄ１，Ａｄ２，Ａｄ３，Ａｄ
ｏから、前記実施の形態３の図１４において説明した初
期値設定工程と同様の演算工程を用いて、定常状態に達
したときの各ダクトにおける質量流量Ｗｄ１，Ｗｄ２，
Ｗｄ３，Ｗｄｏを演算する。この際、ステップＳＴ３０
２の初期状態設定工程において、初期ファン回転数Ｒ
ｆ，ダンパ開度Ａｄ１，Ａｄ２，Ａｄ３，Ａｄｏを設定
し、この条件下で定常状態に達したときの各ダクトにお
ける質量流量Ｗｄ１，Ｗｄ２，Ｗｄ３，Ｗｄｏを演算す
る。
ン回転数演算手段２０４により演算された現在のファン
回転数Ｒｆ、ならびに開度演算手段６０２により演算さ
れた現在の各ダンパ開度Ａｄ１，Ａｄ２，Ａｄ３，Ａｄ
ｏから、前記実施の形態３の図１４において説明した初
期値設定工程と同様の演算工程を用いて、定常状態に達
したときの各ダクトにおける質量流量Ｗｄ１，Ｗｄ２，
Ｗｄ３，Ｗｄｏを演算する。この際、ステップＳＴ３０
２の初期状態設定工程において、初期ファン回転数Ｒ
ｆ，ダンパ開度Ａｄ１，Ａｄ２，Ａｄ３，Ａｄｏを設定
し、この条件下で定常状態に達したときの各ダクトにお
ける質量流量Ｗｄ１，Ｗｄ２，Ｗｄ３，Ｗｄｏを演算す
る。
【００９７】必要流量演算手段６０４においては、１サ
ンプリング時間Δｔ経過後に開度調節信号入手手段６０
１で入手される各ダンパ９の開度信号がＳｄ１，Ｓｄ
２，Ｓｄ３，ＳｄｏからＳｄ１+1，Ｓｄ２+1，Ｓｄ
３+1，Ｓｄｏ+1に変化したとすると、その時のダンパ開
度と流量の特性から各ダンパ９において要求される流量
を計算する。例えば、ダンパ開度と流量の特性が図２０
に示すように線形であるとすると、各ダンパ９を通過す
る要求流量Ｗｄ１+1，Ｗｄ２+1，Ｗｄ３+1，Ｗｄｏ+1は
式６０２で表される。
ンプリング時間Δｔ経過後に開度調節信号入手手段６０
１で入手される各ダンパ９の開度信号がＳｄ１，Ｓｄ
２，Ｓｄ３，ＳｄｏからＳｄ１+1，Ｓｄ２+1，Ｓｄ
３+1，Ｓｄｏ+1に変化したとすると、その時のダンパ開
度と流量の特性から各ダンパ９において要求される流量
を計算する。例えば、ダンパ開度と流量の特性が図２０
に示すように線形であるとすると、各ダンパ９を通過す
る要求流量Ｗｄ１+1，Ｗｄ２+1，Ｗｄ３+1，Ｗｄｏ+1は
式６０２で表される。
【数８１】 従ってこの場合、ファンに要求される必要流量ＷｆはＷ
ｄ１+1とＷｄ２+1とＷｄ３+1の和で表される。
ｄ１+1とＷｄ２+1とＷｄ３+1の和で表される。
【００９８】駆動力演算手段６０５においては、前記必
要流量演算手段６０４で算出した各ダンパ９において要
求される流量を式６０３に代入してダクトシステム内の
全ての圧力損失ΔＰを計算する。
要流量演算手段６０４で算出した各ダンパ９において要
求される流量を式６０３に代入してダクトシステム内の
全ての圧力損失ΔＰを計算する。
【数８２】 ここで、ζは管摩擦，曲がり，合流・分岐，ダンパ，入
口・出口などによる圧力損失係数、Ｗｄはダクト内を流
れる空気の質量流量、Ａは該当ダクトの断面積を示して
いる。次に、各ダクトに要求流量を確保するためにファ
ン５に必要とされる駆動力を求める。この場合、式６０
２により求めた各ダンパ９を通過する要求流量Ｗｄ
１+1，Ｗｄ２+1，Ｗｄ３+1，Ｗｄｏ+1を用いて算出した
圧力損出は経路１，経路２，経路３において一致せず圧
力のバランスが成り立たないため、最も圧力損失の大き
い経路を選択し、この経路を通過する空気入口から空気
出口までの全経路における圧力損失を算出し、この損失
分をファン５に要求される駆動力Ｅｆとする。これによ
り、全てのダクトに必要流量が確保される。
口・出口などによる圧力損失係数、Ｗｄはダクト内を流
れる空気の質量流量、Ａは該当ダクトの断面積を示して
いる。次に、各ダクトに要求流量を確保するためにファ
ン５に必要とされる駆動力を求める。この場合、式６０
２により求めた各ダンパ９を通過する要求流量Ｗｄ
１+1，Ｗｄ２+1，Ｗｄ３+1，Ｗｄｏ+1を用いて算出した
圧力損出は経路１，経路２，経路３において一致せず圧
力のバランスが成り立たないため、最も圧力損失の大き
い経路を選択し、この経路を通過する空気入口から空気
出口までの全経路における圧力損失を算出し、この損失
分をファン５に要求される駆動力Ｅｆとする。これによ
り、全てのダクトに必要流量が確保される。
【００９９】必要回転数演算手段６０６においては、フ
ァン５の必要回転数Ｎｄは、前記駆動力演算手段６０５
で算出した駆動力Ｅｆと流量Ｗｆを用いて式６０４のよ
うに表されるので、これを必要回転数Ｎｄについて解
き、新たなファン回転数信号Ｎｄをファン駆動手段１０
４に発信する。
ァン５の必要回転数Ｎｄは、前記駆動力演算手段６０５
で算出した駆動力Ｅｆと流量Ｗｆを用いて式６０４のよ
うに表されるので、これを必要回転数Ｎｄについて解
き、新たなファン回転数信号Ｎｄをファン駆動手段１０
４に発信する。
【数８３】 ここで、Ｎｓはファンの定格回転数、ρは空気の密度、
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４はファン５の定格運転時の性能
曲線を質量流量Ｗと駆動力Ｅｓを用いて式６０５のよう
に表したときの係数である。
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４はファン５の定格運転時の性能
曲線を質量流量Ｗと駆動力Ｅｓを用いて式６０５のよう
に表したときの係数である。
【数８４】 ファン駆動手段１０４は、必要回転数演算手段６０６よ
りファン回転数信号Ｎｄを受け、ファン５の回転数をＮ
ｄとなるように調整する。
りファン回転数信号Ｎｄを受け、ファン５の回転数をＮ
ｄとなるように調整する。
【０１００】次に、図２１のフローチャートを用いてこ
の実施の形態６の流量制御装置の処理の流れについて説
明する。ステップＳＴ６１０の仮初期値設定工程では、
各ノードでの全圧Ｈと流量Ｗの仮初期値、および初期値
の収束を判断するためのしきい値εを設定し、さらに計
算繰り返しステップおよび時刻を０に設定する。ステッ
プＳＴ６１１の初期状態設定工程では、開度調節信号入
手手段６０１からの開度信号Ｓｄを基に開度演算手段６
０２が演算した現在のダンパ開度Ａｄやファン５の回転
数Ｒｆを、初期条件として設定する。
の実施の形態６の流量制御装置の処理の流れについて説
明する。ステップＳＴ６１０の仮初期値設定工程では、
各ノードでの全圧Ｈと流量Ｗの仮初期値、および初期値
の収束を判断するためのしきい値εを設定し、さらに計
算繰り返しステップおよび時刻を０に設定する。ステッ
プＳＴ６１１の初期状態設定工程では、開度調節信号入
手手段６０１からの開度信号Ｓｄを基に開度演算手段６
０２が演算した現在のダンパ開度Ａｄやファン５の回転
数Ｒｆを、初期条件として設定する。
【０１０１】ステップＳＴ３０３，係数演算工程（ステ
ップＳＴ３０４），圧力連立方程式演算工程（ステップ
ＳＴ３０５），流量演算工程（ステップＳＴ３０６），
静圧演算工程（ステップＳＴ３０７），およびステップ
ＳＴ３０８は、前記実施の形態３と同様であり説明を省
略する。ステップＳＴ３０８までの工程により、各ダク
トにおける質量流量Ｗｄ１，Ｗｄ２，Ｗｄ３，Ｗｄｏが
求められる。
ップＳＴ３０４），圧力連立方程式演算工程（ステップ
ＳＴ３０５），流量演算工程（ステップＳＴ３０６），
静圧演算工程（ステップＳＴ３０７），およびステップ
ＳＴ３０８は、前記実施の形態３と同様であり説明を省
略する。ステップＳＴ３０８までの工程により、各ダク
トにおける質量流量Ｗｄ１，Ｗｄ２，Ｗｄ３，Ｗｄｏが
求められる。
【０１０２】ステップＳＴ６１２では、時刻を１計算時
間ステップΔｔ進めて演算を続行する。ここで、Δｔは
サンプリング時間と等しいものとする。次に、必要流量
演算手段６０４は、開度調節信号入手手段６０１からの
開度信号Ｓｄ+1と１サンプリング時間Δｔ前の開度信号
Ｓｄの変化率と、前記ステップＳＴ３０８において初期
値として設定された各ダクトにおける流量とから、ファ
ン５に必要とされる流量Ｗｆを演算する。
間ステップΔｔ進めて演算を続行する。ここで、Δｔは
サンプリング時間と等しいものとする。次に、必要流量
演算手段６０４は、開度調節信号入手手段６０１からの
開度信号Ｓｄ+1と１サンプリング時間Δｔ前の開度信号
Ｓｄの変化率と、前記ステップＳＴ３０８において初期
値として設定された各ダクトにおける流量とから、ファ
ン５に必要とされる流量Ｗｆを演算する。
【０１０３】駆動力演算手段６０５は、必要流量演算手
段６０４により演算された流量Ｗｆを確保するために必
要なファン５の駆動力Ｅｆを演算する。必要回転数演算
手段６０６は、駆動力演算手段６０５により演算された
駆動力Ｅｆから、駆動力Ｅｆを得るのに必要な回転数Ｎ
ｄを演算し、ファン駆動手段１０４に回転数信号Ｎｄと
して送信する。ファン駆動手段１０４は回転数信号Ｎｄ
に従ってファン５を駆動する。
段６０４により演算された流量Ｗｆを確保するために必
要なファン５の駆動力Ｅｆを演算する。必要回転数演算
手段６０６は、駆動力演算手段６０５により演算された
駆動力Ｅｆから、駆動力Ｅｆを得るのに必要な回転数Ｎ
ｄを演算し、ファン駆動手段１０４に回転数信号Ｎｄと
して送信する。ファン駆動手段１０４は回転数信号Ｎｄ
に従ってファン５を駆動する。
【０１０４】定常流量演算手段６０３は定常流量演算工
程（ステップＳＴ６０３）において、開度調節信号入手
手段６０１により入手した開度信号Ｓｄを基に開度演算
手段６０２が演算した現在のダンパ開度Ａｄと、必要回
転数演算手段６０６が演算した必要回転数Ｎｄを基にフ
ァン回転数演算手段２０４が演算した現在のファン回転
数Ｒｆとから、この条件下での定常状態での各ダクトに
おける流量を演算する。
程（ステップＳＴ６０３）において、開度調節信号入手
手段６０１により入手した開度信号Ｓｄを基に開度演算
手段６０２が演算した現在のダンパ開度Ａｄと、必要回
転数演算手段６０６が演算した必要回転数Ｎｄを基にフ
ァン回転数演算手段２０４が演算した現在のファン回転
数Ｒｆとから、この条件下での定常状態での各ダクトに
おける流量を演算する。
【０１０５】ステップＳＴ６０３の定常流量演算工程
は、計算繰り返しステップ数ｎを０に設定する工程（ス
テップＳＴ６１３）、開度調節信号入手手段６０１から
の開度信号Ｓｄを基に開度演算手段６０２によって演算
した現在のダンパ開度Ａｄやファン５の回転数Ｒｆを初
期条件として設定する初期状態設定工程（ステップＳＴ
６１４）、繰り返しステップを１つ増やして演算を続行
する工程（ステップＳＴ３０３）、係数演算工程（ステ
ップＳＴ３０４）、圧力連立方程式演算工程（ステップ
ＳＴ３０５）、流量演算工程（ステップＳＴ３０６）、
静圧演算工程（ステップＳＴ３０７）、各ダクトの定常
流量計算が収束したことを判断する工程（ステップＳＴ
６１５）からなる。ステップＳＴ６１５では、ｎ回目の
計算繰り返しステップにおける各ダクトにおける質量流
量解Ｗi,jnとｎ−１回目の繰り返しステップにおける質
量流量解Ｗi,jn-1の偏差の絶対値がしきい値εより小さ
ければ、ｎ回目の計算繰り返しステップにおける質量流
量解Ｗi,jnを各ダクトの定常流量として設定する。そう
でない場合はｎ回目の計算繰り返しステップにおける質
量流量解Ｗi,jnを式３１５で表される値に設定し、ｎ＋
１回目の計算繰り返しステップに入り、ステップＳＴ３
０３以降の工程を繰り返す。ステップＳＴ６１６では、
ダクト空調システムが動作を停止しているかどうかを判
断し、停止している場合には演算を終了し、そうでない
場合には、ステップＳＴ６１２以降の演算を繰り返す。
は、計算繰り返しステップ数ｎを０に設定する工程（ス
テップＳＴ６１３）、開度調節信号入手手段６０１から
の開度信号Ｓｄを基に開度演算手段６０２によって演算
した現在のダンパ開度Ａｄやファン５の回転数Ｒｆを初
期条件として設定する初期状態設定工程（ステップＳＴ
６１４）、繰り返しステップを１つ増やして演算を続行
する工程（ステップＳＴ３０３）、係数演算工程（ステ
ップＳＴ３０４）、圧力連立方程式演算工程（ステップ
ＳＴ３０５）、流量演算工程（ステップＳＴ３０６）、
静圧演算工程（ステップＳＴ３０７）、各ダクトの定常
流量計算が収束したことを判断する工程（ステップＳＴ
６１５）からなる。ステップＳＴ６１５では、ｎ回目の
計算繰り返しステップにおける各ダクトにおける質量流
量解Ｗi,jnとｎ−１回目の繰り返しステップにおける質
量流量解Ｗi,jn-1の偏差の絶対値がしきい値εより小さ
ければ、ｎ回目の計算繰り返しステップにおける質量流
量解Ｗi,jnを各ダクトの定常流量として設定する。そう
でない場合はｎ回目の計算繰り返しステップにおける質
量流量解Ｗi,jnを式３１５で表される値に設定し、ｎ＋
１回目の計算繰り返しステップに入り、ステップＳＴ３
０３以降の工程を繰り返す。ステップＳＴ６１６では、
ダクト空調システムが動作を停止しているかどうかを判
断し、停止している場合には演算を終了し、そうでない
場合には、ステップＳＴ６１２以降の演算を繰り返す。
【０１０６】以上のように、この実施の形態６によれ
ば、コストの上昇を招く圧力センサ等のセンサの新たな
設置を必要とせずに、信号線から入手した送風量調節装
置８のダンパ９の開度調節信号を基にして前記実施の形
態３に示したの初期値演算工程と同様の処理により現在
の流量を把握し、これを基に各被供給部に要求される流
量を精度よく供給する流量制御を行うことができる。
ば、コストの上昇を招く圧力センサ等のセンサの新たな
設置を必要とせずに、信号線から入手した送風量調節装
置８のダンパ９の開度調節信号を基にして前記実施の形
態３に示したの初期値演算工程と同様の処理により現在
の流量を把握し、これを基に各被供給部に要求される流
量を精度よく供給する流量制御を行うことができる。
【０１０７】実施の形態７．図２２はこの発明の実施の
形態７による流量制御装置の構成を示す説明図であり、
図において、７０１は、開度演算手段６０２により求め
たダンパ開度と、ファン回転数演算手段２０４で求めた
ファン５の回転数信号により、現在の各ダクトの流量を
演算する非定常流量演算手段である。なお、前記実施の
形態６に示した部分と同一または相当の部分については
同一符号を付して重複説明を省略する。
形態７による流量制御装置の構成を示す説明図であり、
図において、７０１は、開度演算手段６０２により求め
たダンパ開度と、ファン回転数演算手段２０４で求めた
ファン５の回転数信号により、現在の各ダクトの流量を
演算する非定常流量演算手段である。なお、前記実施の
形態６に示した部分と同一または相当の部分については
同一符号を付して重複説明を省略する。
【０１０８】次に動作について説明する。開度調節信号
入手手段６０１，開度演算手段６０２，必要流量演算手
段６０４，駆動力演算手段６０５，必要回転数演算手段
６０６，ファン回転数演算手段２０４，およびファン駆
動手段１０４の動作は、前記実施の形態６と同様であり
重複説明を省略する。
入手手段６０１，開度演算手段６０２，必要流量演算手
段６０４，駆動力演算手段６０５，必要回転数演算手段
６０６，ファン回転数演算手段２０４，およびファン駆
動手段１０４の動作は、前記実施の形態６と同様であり
重複説明を省略する。
【０１０９】非定常流量演算手段７０１においては、フ
ァン回転数演算手段２０４により演算された現在のファ
ン回転数Ｒｆ、ならびに開度演算手段６０２により演算
された現在の各ダンパ開度Ａｄ１，Ａｄ２，Ａｄ３，Ａ
ｄｏから、前記実施の形態２の図５で説明したステップ
応答演算手段１０５の演算工程中の、係数演算工程（ス
テップＳＴ２０５），圧力連立方程式演算工程（ステッ
プＳＴ２０６），流量演算工程（ステップＳＴ２０
７），静圧演算工程（ステップＳＴ２０８）を用いて、
現在の各ダクトにおける質量流量Ｗｄ１，Ｗｄ２，Ｗｄ
３，Ｗｄｏを演算する。
ァン回転数演算手段２０４により演算された現在のファ
ン回転数Ｒｆ、ならびに開度演算手段６０２により演算
された現在の各ダンパ開度Ａｄ１，Ａｄ２，Ａｄ３，Ａ
ｄｏから、前記実施の形態２の図５で説明したステップ
応答演算手段１０５の演算工程中の、係数演算工程（ス
テップＳＴ２０５），圧力連立方程式演算工程（ステッ
プＳＴ２０６），流量演算工程（ステップＳＴ２０
７），静圧演算工程（ステップＳＴ２０８）を用いて、
現在の各ダクトにおける質量流量Ｗｄ１，Ｗｄ２，Ｗｄ
３，Ｗｄｏを演算する。
【０１１０】次に、図２３のフローチャートを用いてこ
の実施の形態７の流量制御装置の処理の流れについて説
明する。仮初期値設定工程（ステップＳＴ６１０），初
期状態設定工程（ステップＳＴ６１１），ステップＳＴ
３０３，係数演算工程（ステップＳＴ３０４），圧力連
立方程式演算工程（ステップＳＴ３０５），流量演算工
程（ステップＳＴ３０６），静圧演算工程（ステップＳ
Ｔ３０７），およびステップＳＴ３０８については、前
記実施の形態６と同様であり説明を省略する。
の実施の形態７の流量制御装置の処理の流れについて説
明する。仮初期値設定工程（ステップＳＴ６１０），初
期状態設定工程（ステップＳＴ６１１），ステップＳＴ
３０３，係数演算工程（ステップＳＴ３０４），圧力連
立方程式演算工程（ステップＳＴ３０５），流量演算工
程（ステップＳＴ３０６），静圧演算工程（ステップＳ
Ｔ３０７），およびステップＳＴ３０８については、前
記実施の形態６と同様であり説明を省略する。
【０１１１】ステップＳＴ６１２においては、時刻を１
計算時間ステップΔｔ進めて演算を続行する。ここで、
Δｔはサンプリング時間に等しいとする。次に、必要流
量演算手段６０４は、ファン５に必要とされる流量Ｗｆ
を演算する。駆動力演算手段６０５は、流量Ｗｆを確保
するために必要なファン５の駆動力Ｅｆを演算する。必
要回転数演算手段６０６は、駆動力Ｅｆを得るのに必要
な回転数Ｎｄを演算し、ファン駆動手段１０４に回転数
信号Ｎｄとして送信する。ファン駆動手段１０４は回転
数信号Ｎｄに従ってファン５を駆動する。
計算時間ステップΔｔ進めて演算を続行する。ここで、
Δｔはサンプリング時間に等しいとする。次に、必要流
量演算手段６０４は、ファン５に必要とされる流量Ｗｆ
を演算する。駆動力演算手段６０５は、流量Ｗｆを確保
するために必要なファン５の駆動力Ｅｆを演算する。必
要回転数演算手段６０６は、駆動力Ｅｆを得るのに必要
な回転数Ｎｄを演算し、ファン駆動手段１０４に回転数
信号Ｎｄとして送信する。ファン駆動手段１０４は回転
数信号Ｎｄに従ってファン５を駆動する。
【０１１２】非定常流量演算手段７０１は非定常流量演
算工程（ステップＳＴ７０１）において、開度調節信号
入手手段６０１からの開度信号Ｓｄを基に開度演算手段
６０２が演算した現在のダンパ開度Ａｄと、必要回転数
演算手段６０６が演算した必要回転数Ｎｄを基にファン
回転数演算手段２０４が演算した現在のファン回転数Ｒ
ｆと、１サンプリング時間Δｔ前の各ダクトの流量とか
ら、現在の各ダクトにおける流量を演算する。
算工程（ステップＳＴ７０１）において、開度調節信号
入手手段６０１からの開度信号Ｓｄを基に開度演算手段
６０２が演算した現在のダンパ開度Ａｄと、必要回転数
演算手段６０６が演算した必要回転数Ｎｄを基にファン
回転数演算手段２０４が演算した現在のファン回転数Ｒ
ｆと、１サンプリング時間Δｔ前の各ダクトの流量とか
ら、現在の各ダクトにおける流量を演算する。
【０１１３】ステップＳＴ７０１の非定常流量演算工程
は、開度調節信号入手手段６０１により入手した開度信
号Ｓｄを基に開度演算手段６０２が演算した現在のダン
パ開度Ａｄ，ファンの回転数Ｒｆ，および１サンプリン
グ時間Δｔ前の各ダクトの流量から、圧力損失ならびに
駆動力を流量の一次の関数として表したときの係数を演
算する係数演算工程（ステップＳＴ２０５），圧力連立
方程式演算工程（ステップＳＴ２０６），流量演算工程
（ステップＳＴ２０７），および静圧演算工程（ステッ
プＳＴ２０８）からなる。
は、開度調節信号入手手段６０１により入手した開度信
号Ｓｄを基に開度演算手段６０２が演算した現在のダン
パ開度Ａｄ，ファンの回転数Ｒｆ，および１サンプリン
グ時間Δｔ前の各ダクトの流量から、圧力損失ならびに
駆動力を流量の一次の関数として表したときの係数を演
算する係数演算工程（ステップＳＴ２０５），圧力連立
方程式演算工程（ステップＳＴ２０６），流量演算工程
（ステップＳＴ２０７），および静圧演算工程（ステッ
プＳＴ２０８）からなる。
【０１１４】ステップＳＴ７０２では、ダクト空調シス
テムが動作を停止しているかどうかを判断し、停止して
いる場合には演算を終了し、そうでない場合にはステッ
プＳＴ６１２に戻り、時刻を１サンプリング時間Δｔ進
めるとともに、非定常流量演算手段７０１で求めた各ダ
クト内の流量を１サンプリング時間Δｔ前の流量として
設定し、ステップＳＴ６１２以降の演算を繰り返す。
テムが動作を停止しているかどうかを判断し、停止して
いる場合には演算を終了し、そうでない場合にはステッ
プＳＴ６１２に戻り、時刻を１サンプリング時間Δｔ進
めるとともに、非定常流量演算手段７０１で求めた各ダ
クト内の流量を１サンプリング時間Δｔ前の流量として
設定し、ステップＳＴ６１２以降の演算を繰り返す。
【０１１５】以上のように、この実施の形態７によれ
ば、前記実施の形態６の定常流量演算手段６０３の代わ
りに非定常流量演算手段７０１を備えており、定常流量
演算工程における繰り返し処理を行わないため、前記実
施の形態６と比較して非定常流量の演算を短い演算時間
で高速に行いながら、各室に要求される風量を精度よく
供給する流量制御を行うことができる。
ば、前記実施の形態６の定常流量演算手段６０３の代わ
りに非定常流量演算手段７０１を備えており、定常流量
演算工程における繰り返し処理を行わないため、前記実
施の形態６と比較して非定常流量の演算を短い演算時間
で高速に行いながら、各室に要求される風量を精度よく
供給する流量制御を行うことができる。
【０１１６】実施の形態８．図２４は、この発明の実施
の形態８による流量制御系の調整装置の流量制御装置へ
の適用を示す説明図であり、３室に空気搬送する空気調
和機のダクト内流量制御系の調整装置として実施した例
を示している。前記実施の形態１は圧力制御装置に対す
る調整装置であったが、この実施の形態８においては流
量制御装置に対する調整装置を示しており、図１に示し
た圧力制御装置における静圧検出手段１０１は図２４に
おいて、流量制御装置における流量検出手段１１０に置
き換えられている。この流量検出手段１１０としては、
図２４に示したように流量を直接検出するセンサを用い
ることが可能であるが、例えば圧力の検出を基に流量を
検出する流量検出手段等を用いることも可能である。な
お、図１に示した部分と同一または相当の部分について
は同一符号を付して重複説明を省略する。
の形態８による流量制御系の調整装置の流量制御装置へ
の適用を示す説明図であり、３室に空気搬送する空気調
和機のダクト内流量制御系の調整装置として実施した例
を示している。前記実施の形態１は圧力制御装置に対す
る調整装置であったが、この実施の形態８においては流
量制御装置に対する調整装置を示しており、図１に示し
た圧力制御装置における静圧検出手段１０１は図２４に
おいて、流量制御装置における流量検出手段１１０に置
き換えられている。この流量検出手段１１０としては、
図２４に示したように流量を直接検出するセンサを用い
ることが可能であるが、例えば圧力の検出を基に流量を
検出する流量検出手段等を用いることも可能である。な
お、図１に示した部分と同一または相当の部分について
は同一符号を付して重複説明を省略する。
【０１１７】図２５は、実施の形態８におけるステップ
応答演算手段１０５の動作を説明するフローチャートで
ある。ステップＳＴ２０１では、前記実施の形態３の図
１４において詳細に説明した初期値設定工程と同様な動
作により演算に必要な初期値を演算する。ステップＳＴ
２０２からステップＳＴ２０９の動作は前記実施の形態
２と同様であり、ステップＳＴ２０８の静圧演算工程は
省略している。
応答演算手段１０５の動作を説明するフローチャートで
ある。ステップＳＴ２０１では、前記実施の形態３の図
１４において詳細に説明した初期値設定工程と同様な動
作により演算に必要な初期値を演算する。ステップＳＴ
２０２からステップＳＴ２０９の動作は前記実施の形態
２と同様であり、ステップＳＴ２０８の静圧演算工程は
省略している。
【０１１８】図２６は、図８に示したモデルにおいてフ
ァン駆動信号１０８にステップ信号を入力したときのダ
クト３における流量のステップ応答波形を計算した結果
を示すグラフ図である。以上のようにしてステップ応答
演算手段１０５で演算された、ファン５の駆動信号から
ダクト内の流量までのステップ応答波形を利用して、Ｐ
ＩＤパラメータ演算手段１０６がＰＩＤ制御手段１０３
に必要なパラメータを演算して、流量制御系の調整が実
施される。ＰＩＤパラメータ演算手段１０６は前記実施
の形態２において説明したものと同様の動作を行う。
ァン駆動信号１０８にステップ信号を入力したときのダ
クト３における流量のステップ応答波形を計算した結果
を示すグラフ図である。以上のようにしてステップ応答
演算手段１０５で演算された、ファン５の駆動信号から
ダクト内の流量までのステップ応答波形を利用して、Ｐ
ＩＤパラメータ演算手段１０６がＰＩＤ制御手段１０３
に必要なパラメータを演算して、流量制御系の調整が実
施される。ＰＩＤパラメータ演算手段１０６は前記実施
の形態２において説明したものと同様の動作を行う。
【０１１９】以上のように、この実施の形態８によれ
ば、プラントの駆動信号、すなわちファン駆動信号１０
８から流量検出信号１１１までのステップ応答を演算す
るステップ応答演算手段１０５から得られるステップ応
答波形を使用して、ＰＩＤパラメータ演算手段１０６に
より適切なＰＩＤ制御パラメータが求められ、これがＰ
ＩＤ制御手段１０３に入力されるため、実際にプラント
に試験信号を与えることなく、ＰＩＤ制御手段１０３の
適切なＰＩＤ制御パラメータを求めて流量制御系の制御
調整を行うことができ、現場での試運転が不要となる。
ば、プラントの駆動信号、すなわちファン駆動信号１０
８から流量検出信号１１１までのステップ応答を演算す
るステップ応答演算手段１０５から得られるステップ応
答波形を使用して、ＰＩＤパラメータ演算手段１０６に
より適切なＰＩＤ制御パラメータが求められ、これがＰ
ＩＤ制御手段１０３に入力されるため、実際にプラント
に試験信号を与えることなく、ＰＩＤ制御手段１０３の
適切なＰＩＤ制御パラメータを求めて流量制御系の制御
調整を行うことができ、現場での試運転が不要となる。
【０１２０】実施の形態９．なお、実施の形態８におい
ては、前記実施の形態１〜３に示した圧力制御系の調整
装置と同様に、流量制御系の調整装置も実施可能である
ことを示したが、前記実施の形態４，５における圧力制
御系の制御検証装置と同様に、流量制御系の制御検証装
置も実施可能であり、同様な効果が得られることはいう
までもない。
ては、前記実施の形態１〜３に示した圧力制御系の調整
装置と同様に、流量制御系の調整装置も実施可能である
ことを示したが、前記実施の形態４，５における圧力制
御系の制御検証装置と同様に、流量制御系の制御検証装
置も実施可能であり、同様な効果が得られることはいう
までもない。
【０１２１】実施の形態１０．図２７はこの発明の実施
の形態１０による圧力制御系の調整装置の圧力制御装置
への適用を示す説明図であり、図において、１３０は配
管内の液体に駆動力を与えるポンプ（集中送出手段）、
１３１はポンプ１３０を駆動するポンプ駆動手段（集中
送出手段）、１３２はＰＩＤ制御手段１０３からポンプ
駆動手段１３１に送信されるポンプ駆動信号（駆動信
号）、１３３は主配管（流路）、１３４は液体を各２次
熱交換器（被供給部）１３６へ分岐させるための枝配管
（枝流路）、１３５は２次熱交換器１３６への送液量を
調整するバルブ（送出量調節手段）、１３７は１次熱交
換器である。
の形態１０による圧力制御系の調整装置の圧力制御装置
への適用を示す説明図であり、図において、１３０は配
管内の液体に駆動力を与えるポンプ（集中送出手段）、
１３１はポンプ１３０を駆動するポンプ駆動手段（集中
送出手段）、１３２はＰＩＤ制御手段１０３からポンプ
駆動手段１３１に送信されるポンプ駆動信号（駆動信
号）、１３３は主配管（流路）、１３４は液体を各２次
熱交換器（被供給部）１３６へ分岐させるための枝配管
（枝流路）、１３５は２次熱交換器１３６への送液量を
調整するバルブ（送出量調節手段）、１３７は１次熱交
換器である。
【０１２２】前記実施の形態１から実施の形態９には、
気体を主ダクト６および枝ダクト７を介して各被空調室
１に送出する集中送風装置２に対して適用した実施の形
態を示したが、この発明は、一例として図２７に示した
ように、液体を主配管１３３および枝配管１３４を介し
て各２次熱交換器１３６に送出する集中送液装置に対し
て適用した圧力制御系あるいは流量制御系の調整装置や
流量制御装置等において実施が可能であることはいうま
でもない。
気体を主ダクト６および枝ダクト７を介して各被空調室
１に送出する集中送風装置２に対して適用した実施の形
態を示したが、この発明は、一例として図２７に示した
ように、液体を主配管１３３および枝配管１３４を介し
て各２次熱交換器１３６に送出する集中送液装置に対し
て適用した圧力制御系あるいは流量制御系の調整装置や
流量制御装置等において実施が可能であることはいうま
でもない。
【０１２３】実施の形態１１．なお、前記各実施の形態
における式中等においては、流量として質量流量Ｗを用
いたが、流量として体積流量Ｑを用いることも可能であ
る。この場合、各式において、体積流量Ｑと質量流量Ｗ
との間にＷ＝ρ×Ｑ（ρは流体の密度）の関係が成り立
つことを用いて適宜式中のＷをρ×Ｑに変更して用いれ
ばよい。
における式中等においては、流量として質量流量Ｗを用
いたが、流量として体積流量Ｑを用いることも可能であ
る。この場合、各式において、体積流量Ｑと質量流量Ｗ
との間にＷ＝ρ×Ｑ（ρは流体の密度）の関係が成り立
つことを用いて適宜式中のＷをρ×Ｑに変更して用いれ
ばよい。
【０１２４】
【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、ＰＩＤ制御手段より集中送出手段に与えられる駆
動信号から静圧検出信号までのステップ応答を演算する
ステップ応答演算手段と、前記ステップ応答演算手段で
演算されたステップ応答からＰＩＤ制御手段のＰＩＤ制
御パラメータを求めて前記ＰＩＤ制御手段に対して出力
するＰＩＤパラメータ演算手段とを備えるように構成し
たので、集中送出手段を駆動するファン駆動手段，ポン
プ駆動手段等へＰＩＤ制御手段より出力される駆動信号
から静圧検出手段における静圧検出信号までのステップ
応答を演算するステップ応答演算手段により得られたス
テップ応答波形を使用して、ＰＩＤパラメータ演算手段
により適切なＰＩＤ制御パラメータが求められ、これが
ＰＩＤ制御手段に入力されるため、実際にプラントに試
験信号を与えることなく、ＰＩＤ制御手段の適切なＰＩ
Ｄ制御パラメータを求めて圧力制御系の制御調整を行う
ことができ、現場での試運転が不必要となる効果があ
る。
れば、ＰＩＤ制御手段より集中送出手段に与えられる駆
動信号から静圧検出信号までのステップ応答を演算する
ステップ応答演算手段と、前記ステップ応答演算手段で
演算されたステップ応答からＰＩＤ制御手段のＰＩＤ制
御パラメータを求めて前記ＰＩＤ制御手段に対して出力
するＰＩＤパラメータ演算手段とを備えるように構成し
たので、集中送出手段を駆動するファン駆動手段，ポン
プ駆動手段等へＰＩＤ制御手段より出力される駆動信号
から静圧検出手段における静圧検出信号までのステップ
応答を演算するステップ応答演算手段により得られたス
テップ応答波形を使用して、ＰＩＤパラメータ演算手段
により適切なＰＩＤ制御パラメータが求められ、これが
ＰＩＤ制御手段に入力されるため、実際にプラントに試
験信号を与えることなく、ＰＩＤ制御手段の適切なＰＩ
Ｄ制御パラメータを求めて圧力制御系の制御調整を行う
ことができ、現場での試運転が不必要となる効果があ
る。
【０１２５】請求項２記載の発明によれば、ステップ応
答演算手段が、ステップ応答計算に必要な初期値を設定
する初期値設定工程の後に、１計算時間ステップ前の質
量流量もしくは体積流量の値から、流路または枝流路内
の圧力の損失係数を（式１）により、さらに前記損失係
数を用いて、圧力損失を（式２）により、また、集中送
出手段の流体への駆動力を（式３）により、現計算時間
ステップにおける質量流量もしくは体積流量の一次関数
の形で求める係数演算工程と、前記係数演算工程の結果
を、流路網内における流体の一次元の運動量の保存を表
す運動量保存式を微小変位で積分すると共に計算時間ス
テップで離散化することにより得た（式４）に入力して
求めた数式と、流路網における質量保存の式（式５）と
からなる、全圧を未知数とした多元連立一次方程式を解
く圧力連立方程式演算工程と、前記圧力連立方程式演算
工程で求めた全圧の値から質量流量もしくは体積流量の
値を求める流量演算工程と、前記圧力連立方程式演算工
程で求めた全圧の値と前記流量演算工程で求めた質量流
量もしくは体積流量の値とから静圧を求める静圧演算工
程とを各計算時間ステップ毎に繰り返し行うことによ
り、ステップ応答を演算するように構成したので、精度
の高いステップ応答を演算して適切なＰＩＤ制御パラメ
ータを求め、圧力制御系の制御調整を高精度に行うこと
ができる効果がある。また、特に、運動量保存の（式
４）を用いる際に、式中に現れてくる流量の線形でない
項を、（式２）および（式３）を用いて既知の１計算時
間ステップ前の流量により近似して線形化しているた
め、（式４）と（式５）とからなる連立方程式を容易に
解いて各値を求めることが可能となる効果がある。
答演算手段が、ステップ応答計算に必要な初期値を設定
する初期値設定工程の後に、１計算時間ステップ前の質
量流量もしくは体積流量の値から、流路または枝流路内
の圧力の損失係数を（式１）により、さらに前記損失係
数を用いて、圧力損失を（式２）により、また、集中送
出手段の流体への駆動力を（式３）により、現計算時間
ステップにおける質量流量もしくは体積流量の一次関数
の形で求める係数演算工程と、前記係数演算工程の結果
を、流路網内における流体の一次元の運動量の保存を表
す運動量保存式を微小変位で積分すると共に計算時間ス
テップで離散化することにより得た（式４）に入力して
求めた数式と、流路網における質量保存の式（式５）と
からなる、全圧を未知数とした多元連立一次方程式を解
く圧力連立方程式演算工程と、前記圧力連立方程式演算
工程で求めた全圧の値から質量流量もしくは体積流量の
値を求める流量演算工程と、前記圧力連立方程式演算工
程で求めた全圧の値と前記流量演算工程で求めた質量流
量もしくは体積流量の値とから静圧を求める静圧演算工
程とを各計算時間ステップ毎に繰り返し行うことによ
り、ステップ応答を演算するように構成したので、精度
の高いステップ応答を演算して適切なＰＩＤ制御パラメ
ータを求め、圧力制御系の制御調整を高精度に行うこと
ができる効果がある。また、特に、運動量保存の（式
４）を用いる際に、式中に現れてくる流量の線形でない
項を、（式２）および（式３）を用いて既知の１計算時
間ステップ前の流量により近似して線形化しているた
め、（式４）と（式５）とからなる連立方程式を容易に
解いて各値を求めることが可能となる効果がある。
【０１２６】請求項３記載の発明によれば、ステップ応
答演算手段が初期値設定工程において、流路または枝流
路内の全圧および質量流量もしくは体積流量の仮想値、
ならびに前記仮想値の収束を判定するしきい値を設定す
る仮初期値設定工程を行った後に、１計算繰り返しステ
ップ前の質量流量もしくは体積流量の値から、流路また
は枝流路内の圧力の損失係数を（式６）により、さらに
前記損失係数を用いて圧力損失を（式７）により、ま
た、集中送出手段の流体への駆動力を（式８）により、
現計算繰り返しステップにおける質量流量もしくは体積
流量の一次関数の形で求める係数演算工程と、係数演算
工程の結果を、流路網内における流体の一次元の定常状
態における運動量保存式を微小変位で積分することによ
り得た（式９）に入力して求めた式と、流路網における
質量保存の式（式５）とからなる、全圧を未知数とした
多元連立一次方程式を解く圧力連立方程式演算工程と、
前記圧力連立方程式演算工程で求めた全圧の値から質量
流量もしくは体積流量の値を求める流量演算工程と、前
記圧力連立方程式演算工程で求めた全圧の値と前記流量
演算工程で求めた質量流量もしくは体積流量の値とから
静圧を求める静圧演算工程とからなる計算繰り返しステ
ップを、前記流量演算工程で求めた現計算繰り返しステ
ップにおける質量流量もしくは体積流量と１計算繰り返
しステップ前の質量流量もしくは体積流量との偏差が前
記仮初期値設定工程で設定したしきい値より小さくなる
まで繰り返し行い、得られた収束値を初期値に設定する
ように構成したので、高い精度の初期値を求めることが
でき、この初期値を用いて高精度のステップ応答を演算
して適切なＰＩＤ制御パラメータを求めることができる
ため、圧力制御系の制御調整を高精度に行うことができ
る効果がある。
答演算手段が初期値設定工程において、流路または枝流
路内の全圧および質量流量もしくは体積流量の仮想値、
ならびに前記仮想値の収束を判定するしきい値を設定す
る仮初期値設定工程を行った後に、１計算繰り返しステ
ップ前の質量流量もしくは体積流量の値から、流路また
は枝流路内の圧力の損失係数を（式６）により、さらに
前記損失係数を用いて圧力損失を（式７）により、ま
た、集中送出手段の流体への駆動力を（式８）により、
現計算繰り返しステップにおける質量流量もしくは体積
流量の一次関数の形で求める係数演算工程と、係数演算
工程の結果を、流路網内における流体の一次元の定常状
態における運動量保存式を微小変位で積分することによ
り得た（式９）に入力して求めた式と、流路網における
質量保存の式（式５）とからなる、全圧を未知数とした
多元連立一次方程式を解く圧力連立方程式演算工程と、
前記圧力連立方程式演算工程で求めた全圧の値から質量
流量もしくは体積流量の値を求める流量演算工程と、前
記圧力連立方程式演算工程で求めた全圧の値と前記流量
演算工程で求めた質量流量もしくは体積流量の値とから
静圧を求める静圧演算工程とからなる計算繰り返しステ
ップを、前記流量演算工程で求めた現計算繰り返しステ
ップにおける質量流量もしくは体積流量と１計算繰り返
しステップ前の質量流量もしくは体積流量との偏差が前
記仮初期値設定工程で設定したしきい値より小さくなる
まで繰り返し行い、得られた収束値を初期値に設定する
ように構成したので、高い精度の初期値を求めることが
でき、この初期値を用いて高精度のステップ応答を演算
して適切なＰＩＤ制御パラメータを求めることができる
ため、圧力制御系の制御調整を高精度に行うことができ
る効果がある。
【０１２７】請求項４記載の発明によれば、ＰＩＤ制御
手段より集中送出手段に与えられる駆動信号から流量検
出信号までのステップ応答を演算するステップ応答演算
手段と、前記ステップ応答演算手段で演算されたステッ
プ応答からＰＩＤ制御手段のＰＩＤ制御パラメータを求
めて前記ＰＩＤ制御手段に対して出力するＰＩＤパラメ
ータ演算手段とを備えるように構成したので、集中送出
手段を駆動するファン駆動手段，ポンプ駆動手段等へＰ
ＩＤ制御手段より出力される駆動信号から流量検出手段
における流量検出信号までのステップ応答を演算するス
テップ応答演算手段により得られたステップ応答波形を
使用して、ＰＩＤパラメータ演算手段により適切なＰＩ
Ｄ制御パラメータが求められ、これがＰＩＤ制御手段に
入力されるため、実際にプラントに試験信号を与えるこ
となく、ＰＩＤ制御手段の適切なＰＩＤ制御パラメータ
を求めて流量制御系の制御調整を行うことができ、現場
での試運転が不必要となる効果がある。
手段より集中送出手段に与えられる駆動信号から流量検
出信号までのステップ応答を演算するステップ応答演算
手段と、前記ステップ応答演算手段で演算されたステッ
プ応答からＰＩＤ制御手段のＰＩＤ制御パラメータを求
めて前記ＰＩＤ制御手段に対して出力するＰＩＤパラメ
ータ演算手段とを備えるように構成したので、集中送出
手段を駆動するファン駆動手段，ポンプ駆動手段等へＰ
ＩＤ制御手段より出力される駆動信号から流量検出手段
における流量検出信号までのステップ応答を演算するス
テップ応答演算手段により得られたステップ応答波形を
使用して、ＰＩＤパラメータ演算手段により適切なＰＩ
Ｄ制御パラメータが求められ、これがＰＩＤ制御手段に
入力されるため、実際にプラントに試験信号を与えるこ
となく、ＰＩＤ制御手段の適切なＰＩＤ制御パラメータ
を求めて流量制御系の制御調整を行うことができ、現場
での試運転が不必要となる効果がある。
【０１２８】請求項５記載の発明によれば、ステップ応
答演算手段は、ステップ応答計算に必要な初期値を設定
する初期値設定工程の後に、１計算時間ステップ前の質
量流量もしくは体積流量の値から、流路または枝流路内
の圧力の損失係数を（式１）により、さらに前記損失係
数を用いて、圧力損失を（式２）により、また、集中送
出手段の流体への駆動力を（式３）により、現計算時間
ステップにおける質量流量もしくは体積流量の一次関数
の形で求める係数演算工程と、前記係数演算工程の結果
を、流路網内における流体の一次元の運動量の保存を表
す運動量保存式を微小変位で積分すると共に計算時間ス
テップで離散化することにより得た（式４）に入力して
求めた数式と、流路網における質量保存の式（式５）と
からなる、全圧を未知数とした多元連立一次方程式を解
く圧力連立方程式演算工程と、前記圧力連立方程式演算
工程で求めた全圧の値から質量流量もしくは体積流量の
値を求める流量演算工程とを各計算時間ステップ毎に繰
り返し行うことにより、ステップ応答を演算するように
構成したので、精度の高いステップ応答を演算して適切
なＰＩＤ制御パラメータを求め、流量制御系の制御調整
を高精度に行うことができる効果がある。また、特に、
運動量保存の（式４）を用いる際に、式中に現れてくる
流量の線形でない項を、（式２）および（式３）を用い
て既知の１計算時間ステップ前の流量により近似して線
形化しているため、（式４）と（式５）とからなる連立
方程式を容易に解いて各値を求めることが可能となる効
果がある。
答演算手段は、ステップ応答計算に必要な初期値を設定
する初期値設定工程の後に、１計算時間ステップ前の質
量流量もしくは体積流量の値から、流路または枝流路内
の圧力の損失係数を（式１）により、さらに前記損失係
数を用いて、圧力損失を（式２）により、また、集中送
出手段の流体への駆動力を（式３）により、現計算時間
ステップにおける質量流量もしくは体積流量の一次関数
の形で求める係数演算工程と、前記係数演算工程の結果
を、流路網内における流体の一次元の運動量の保存を表
す運動量保存式を微小変位で積分すると共に計算時間ス
テップで離散化することにより得た（式４）に入力して
求めた数式と、流路網における質量保存の式（式５）と
からなる、全圧を未知数とした多元連立一次方程式を解
く圧力連立方程式演算工程と、前記圧力連立方程式演算
工程で求めた全圧の値から質量流量もしくは体積流量の
値を求める流量演算工程とを各計算時間ステップ毎に繰
り返し行うことにより、ステップ応答を演算するように
構成したので、精度の高いステップ応答を演算して適切
なＰＩＤ制御パラメータを求め、流量制御系の制御調整
を高精度に行うことができる効果がある。また、特に、
運動量保存の（式４）を用いる際に、式中に現れてくる
流量の線形でない項を、（式２）および（式３）を用い
て既知の１計算時間ステップ前の流量により近似して線
形化しているため、（式４）と（式５）とからなる連立
方程式を容易に解いて各値を求めることが可能となる効
果がある。
【０１２９】請求項６記載の発明によれば、ステップ応
答演算手段は初期値設定工程において、流路または枝流
路内の全圧および質量流量もしくは体積流量の仮想値、
ならびに前記仮想値の収束を判定するしきい値を設定す
る仮初期値設定工程を行った後に、１計算繰り返しステ
ップ前の質量流量もしくは体積流量の値から、流路また
は枝流路内の圧力の損失係数を（式６）により、さらに
前記損失係数を用いて圧力損失を（式７）により、ま
た、集中送出手段の流体への駆動力を（式８）により、
現計算繰り返しステップにおける質量流量もしくは体積
流量の一次関数の形で求める係数演算工程と、係数演算
工程の結果を、流路網内における流体の一次元の定常状
態における運動量保存式を微小変位で積分することによ
り得た（式９）に入力して求めた式と、流路網における
質量保存の式（式５）とからなる、全圧を未知数とした
多元連立一次方程式を解く圧力連立方程式演算工程と、
前記圧力連立方程式演算工程で求めた全圧の値から質量
流量もしくは体積流量の値を求める流量演算工程とから
なる計算繰り返しステップを、前記流量演算工程で求め
た現計算繰り返しステップにおける質量流量もしくは体
積流量と１計算繰り返しステップ前の質量流量もしくは
体積流量との偏差が前記仮初期値設定工程で設定したし
きい値より小さくなるまで繰り返し行い、得られた収束
値を初期値に設定するように構成したので、高い精度の
初期値を求めることができ、この初期値を用いて高精度
のステップ応答を演算して適切なＰＩＤ制御パラメータ
を求めることができるため、流量制御系の制御調整を高
精度に行うことができる効果がある。
答演算手段は初期値設定工程において、流路または枝流
路内の全圧および質量流量もしくは体積流量の仮想値、
ならびに前記仮想値の収束を判定するしきい値を設定す
る仮初期値設定工程を行った後に、１計算繰り返しステ
ップ前の質量流量もしくは体積流量の値から、流路また
は枝流路内の圧力の損失係数を（式６）により、さらに
前記損失係数を用いて圧力損失を（式７）により、ま
た、集中送出手段の流体への駆動力を（式８）により、
現計算繰り返しステップにおける質量流量もしくは体積
流量の一次関数の形で求める係数演算工程と、係数演算
工程の結果を、流路網内における流体の一次元の定常状
態における運動量保存式を微小変位で積分することによ
り得た（式９）に入力して求めた式と、流路網における
質量保存の式（式５）とからなる、全圧を未知数とした
多元連立一次方程式を解く圧力連立方程式演算工程と、
前記圧力連立方程式演算工程で求めた全圧の値から質量
流量もしくは体積流量の値を求める流量演算工程とから
なる計算繰り返しステップを、前記流量演算工程で求め
た現計算繰り返しステップにおける質量流量もしくは体
積流量と１計算繰り返しステップ前の質量流量もしくは
体積流量との偏差が前記仮初期値設定工程で設定したし
きい値より小さくなるまで繰り返し行い、得られた収束
値を初期値に設定するように構成したので、高い精度の
初期値を求めることができ、この初期値を用いて高精度
のステップ応答を演算して適切なＰＩＤ制御パラメータ
を求めることができるため、流量制御系の制御調整を高
精度に行うことができる効果がある。
【０１３０】請求項７記載の発明によれば、請求項２記
載のステップ応答演算手段の処理と同様の処理を用い
て、ＰＩＤ制御手段が出力する駆動信号により変化する
圧力制御系の流路または枝流路の静圧を繰り返し演算す
ることにより、前記ＰＩＤ制御手段により制御される圧
力制御系をシミュレートするとともに、前記静圧と静圧
目標値との偏差を演算する計算機手段と、前記計算機手
段において演算された前記偏差を信号変換して前記ＰＩ
Ｄ制御手段に入力する入力信号変換手段と、前記ＰＩＤ
制御手段の出力信号を前記計算機手段に入力する出力信
号変換手段とを備えるように構成したので、ＰＩＤ制御
手段が出力する駆動信号により変化する実際の圧力制御
系における各部の静圧をシミュレートすることができ、
ＰＩＤ制御手段の制御動作や制御条件の妥当性を、実際
の圧力制御系を用いずに検証することができる効果があ
る。従って例えば、ＰＩＤ制御手段のＰＩＤ制御パラメ
ータを複数検証することにより実際の系を用いずに有効
なＰＩＤ制御パラメータを決定することなどが可能とな
り、ＰＩＤ制御手段の調整を現場において行う必要な
く、事前に精度よい調整を行うことが可能となる効果が
ある。
載のステップ応答演算手段の処理と同様の処理を用い
て、ＰＩＤ制御手段が出力する駆動信号により変化する
圧力制御系の流路または枝流路の静圧を繰り返し演算す
ることにより、前記ＰＩＤ制御手段により制御される圧
力制御系をシミュレートするとともに、前記静圧と静圧
目標値との偏差を演算する計算機手段と、前記計算機手
段において演算された前記偏差を信号変換して前記ＰＩ
Ｄ制御手段に入力する入力信号変換手段と、前記ＰＩＤ
制御手段の出力信号を前記計算機手段に入力する出力信
号変換手段とを備えるように構成したので、ＰＩＤ制御
手段が出力する駆動信号により変化する実際の圧力制御
系における各部の静圧をシミュレートすることができ、
ＰＩＤ制御手段の制御動作や制御条件の妥当性を、実際
の圧力制御系を用いずに検証することができる効果があ
る。従って例えば、ＰＩＤ制御手段のＰＩＤ制御パラメ
ータを複数検証することにより実際の系を用いずに有効
なＰＩＤ制御パラメータを決定することなどが可能とな
り、ＰＩＤ制御手段の調整を現場において行う必要な
く、事前に精度よい調整を行うことが可能となる効果が
ある。
【０１３１】請求項８記載の発明によれば、請求項２記
載のステップ応答演算手段の処理を用いて得たステップ
応答波形を数階の常微分方程式の解で近似して前記常微
分方程式の最適なパラメータを求めるステップ応答近似
工程を行った後に、前記ステップ応答近似工程において
得られた前記最適なパラメータを持つ前記常微分方程式
を解いて静圧検出手段における静圧を求める状態方程式
演算工程を繰り返すことにより、ＰＩＤ制御手段が出力
する駆動信号により変化する圧力制御系をシミュレート
するとともに、前記静圧と静圧目標値との偏差を演算す
る計算機手段と、前記計算機手段において演算された前
記偏差を信号変換して前記ＰＩＤ制御手段に入力する入
力信号変換手段と、前記ＰＩＤ制御手段の出力信号を前
記計算機手段に入力する出力信号変換手段とを備えるよ
うに構成したので、計算機手段は請求項７記載の計算機
手段におけるように複雑な計算および多数の工程を逐次
的に行う必要がなく、状態方程式演算工程において数階
の常微分方程式を解く処理のみを行うため、極めて高い
処理能力を持たない低速で安価な計算機を用いることが
でき、ＰＩＤ制御手段の制御動作や制御条件の妥当性の
検証や調整を、実際の圧力制御系を用いずに事前に、か
つ低コストにより行うことができる効果がある。
載のステップ応答演算手段の処理を用いて得たステップ
応答波形を数階の常微分方程式の解で近似して前記常微
分方程式の最適なパラメータを求めるステップ応答近似
工程を行った後に、前記ステップ応答近似工程において
得られた前記最適なパラメータを持つ前記常微分方程式
を解いて静圧検出手段における静圧を求める状態方程式
演算工程を繰り返すことにより、ＰＩＤ制御手段が出力
する駆動信号により変化する圧力制御系をシミュレート
するとともに、前記静圧と静圧目標値との偏差を演算す
る計算機手段と、前記計算機手段において演算された前
記偏差を信号変換して前記ＰＩＤ制御手段に入力する入
力信号変換手段と、前記ＰＩＤ制御手段の出力信号を前
記計算機手段に入力する出力信号変換手段とを備えるよ
うに構成したので、計算機手段は請求項７記載の計算機
手段におけるように複雑な計算および多数の工程を逐次
的に行う必要がなく、状態方程式演算工程において数階
の常微分方程式を解く処理のみを行うため、極めて高い
処理能力を持たない低速で安価な計算機を用いることが
でき、ＰＩＤ制御手段の制御動作や制御条件の妥当性の
検証や調整を、実際の圧力制御系を用いずに事前に、か
つ低コストにより行うことができる効果がある。
【０１３２】請求項９記載の発明によれば、請求項５記
載のステップ応答演算手段の処理と同様の処理を用い
て、ＰＩＤ制御手段が出力する駆動信号により変化する
流量制御系の流路または枝流路の流量を繰り返し演算す
ることにより、前記ＰＩＤ制御手段により制御される流
量制御系をシミュレートするとともに、前記流量と流量
目標値との偏差を演算する計算機手段と、前記計算機手
段において演算された前記偏差を信号変換して前記ＰＩ
Ｄ制御手段に入力する入力信号変換手段と、前記ＰＩＤ
制御手段の出力信号を前記計算機手段に入力する出力信
号変換手段とを備えるように構成したので、ＰＩＤ制御
手段が出力する駆動信号により変化する実際の流量制御
系における各部の流量をシミュレートすることができ、
ＰＩＤ制御手段の制御動作や制御条件の妥当性を、実際
の流量制御系を用いずに検証することができる効果があ
る。従って例えば、ＰＩＤ制御手段のＰＩＤ制御パラメ
ータを複数検証することにより実際の系を用いずに有効
なＰＩＤ制御パラメータを決定することなどが可能とな
り、ＰＩＤ制御手段の調整を現場において行う必要な
く、事前に精度よい調整を行うことが可能となる効果が
ある。
載のステップ応答演算手段の処理と同様の処理を用い
て、ＰＩＤ制御手段が出力する駆動信号により変化する
流量制御系の流路または枝流路の流量を繰り返し演算す
ることにより、前記ＰＩＤ制御手段により制御される流
量制御系をシミュレートするとともに、前記流量と流量
目標値との偏差を演算する計算機手段と、前記計算機手
段において演算された前記偏差を信号変換して前記ＰＩ
Ｄ制御手段に入力する入力信号変換手段と、前記ＰＩＤ
制御手段の出力信号を前記計算機手段に入力する出力信
号変換手段とを備えるように構成したので、ＰＩＤ制御
手段が出力する駆動信号により変化する実際の流量制御
系における各部の流量をシミュレートすることができ、
ＰＩＤ制御手段の制御動作や制御条件の妥当性を、実際
の流量制御系を用いずに検証することができる効果があ
る。従って例えば、ＰＩＤ制御手段のＰＩＤ制御パラメ
ータを複数検証することにより実際の系を用いずに有効
なＰＩＤ制御パラメータを決定することなどが可能とな
り、ＰＩＤ制御手段の調整を現場において行う必要な
く、事前に精度よい調整を行うことが可能となる効果が
ある。
【０１３３】請求項１０記載の発明によれば、請求項５
記載のステップ応答演算手段の処理を用いて得たステッ
プ応答波形を数階の常微分方程式の解で近似して前記常
微分方程式の最適なパラメータを求めるステップ応答近
似工程を行った後に、前記ステップ応答近似工程におい
て得られた前記最適なパラメータを持つ前記常微分方程
式を解いて流量を求める状態方程式演算工程を繰り返す
ことにより、ＰＩＤ制御手段が出力する駆動信号により
変化する流量制御系をシミュレートするとともに、前記
流量と流量目標値との偏差を演算する計算機手段と、前
記計算機手段において演算された前記偏差を信号変換し
て前記ＰＩＤ制御手段に入力する入力信号変換手段と、
前記ＰＩＤ制御手段の出力信号を前記計算機手段に入力
する出力信号変換手段とを備えるように構成したので、
計算機手段は請求項９記載の計算機手段におけるように
複雑な計算および多数の工程を逐次的に行う必要がな
く、状態方程式演算工程において数階の常微分方程式を
解く処理のみを行うため、極めて高い処理能力を持たな
い低速で安価な計算機を用いることができ、ＰＩＤ制御
手段の制御動作や制御条件の妥当性の検証や調整を、実
際の流量制御系を用いずに事前に、かつ低コストにより
行うことができる効果がある。
記載のステップ応答演算手段の処理を用いて得たステッ
プ応答波形を数階の常微分方程式の解で近似して前記常
微分方程式の最適なパラメータを求めるステップ応答近
似工程を行った後に、前記ステップ応答近似工程におい
て得られた前記最適なパラメータを持つ前記常微分方程
式を解いて流量を求める状態方程式演算工程を繰り返す
ことにより、ＰＩＤ制御手段が出力する駆動信号により
変化する流量制御系をシミュレートするとともに、前記
流量と流量目標値との偏差を演算する計算機手段と、前
記計算機手段において演算された前記偏差を信号変換し
て前記ＰＩＤ制御手段に入力する入力信号変換手段と、
前記ＰＩＤ制御手段の出力信号を前記計算機手段に入力
する出力信号変換手段とを備えるように構成したので、
計算機手段は請求項９記載の計算機手段におけるように
複雑な計算および多数の工程を逐次的に行う必要がな
く、状態方程式演算工程において数階の常微分方程式を
解く処理のみを行うため、極めて高い処理能力を持たな
い低速で安価な計算機を用いることができ、ＰＩＤ制御
手段の制御動作や制御条件の妥当性の検証や調整を、実
際の流量制御系を用いずに事前に、かつ低コストにより
行うことができる効果がある。
【０１３４】請求項１１記載の発明によれば、計算機手
段が、ステップ応答近似工程において、常微分方程式と
して（式９）を，その解として（式１０）を用い、ステ
ップ応答波形を近似する前記（式１０）の最適なパラメ
ータｚおよびωを求めるように構成したので、ステップ
応答の近似を適切に行うことができる効果がある。従っ
て、圧力制御系の静圧または流量制御系の流量のシミュ
レーションを適切に行い、ＰＩＤ制御手段の制御動作や
制御条件の妥当性の検証や調整を有効に行うことができ
る効果がある。
段が、ステップ応答近似工程において、常微分方程式と
して（式９）を，その解として（式１０）を用い、ステ
ップ応答波形を近似する前記（式１０）の最適なパラメ
ータｚおよびωを求めるように構成したので、ステップ
応答の近似を適切に行うことができる効果がある。従っ
て、圧力制御系の静圧または流量制御系の流量のシミュ
レーションを適切に行い、ＰＩＤ制御手段の制御動作や
制御条件の妥当性の検証や調整を有効に行うことができ
る効果がある。
【０１３５】請求項１２記載の発明によれば、気体また
は液体からなる流体をファンあるいはポンプで、流路お
よび枝流路を介して複数の被供給部に送出する集中送出
手段と、前記各枝流路に装着され前記被供給部への流体
の送出量を調整する送出量調節手段と、前記送出量調節
手段の開度調節信号を入手する開度調節信号入手手段
と、前記開度調節信号入手手段により得た開度信号とフ
ァンあるいはポンプの回転数信号を基に、流路および枝
流路の現在の流量を計算する現在流量演算手段と、前記
現在流量演算手段により計算された現在の流量と前記送
出量調節手段の開度の変化とから、ファンあるいはポン
プに必要な流量を求める必要流量演算手段と、前記必要
流量演算手段から得られた流量から、ファンあるいはポ
ンプの流体出口からファンあるいはポンプの流体入口に
至るまでの圧力損失を演算し、ファンあるいはポンプに
必要な駆動力を演算する駆動力演算手段と、前記駆動力
演算手段から得られた駆動力を発生するのに必要なファ
ンあるいはポンプの回転数を演算する必要回転数演算手
段と、前記必要回転数演算手段からの信号に従ってファ
ンまたはポンプを駆動する駆動手段を備えるように構成
したので、コストの上昇を招く圧力センサ等のセンサの
新たな設置を必要とせずに、信号線から入手した送出量
調節手段のダンパ，バルブ等の開度調節信号を基にして
現在の流量を把握し、これを基に各室に要求される流量
を精度よく供給する流量制御を行うことができる効果が
ある。
は液体からなる流体をファンあるいはポンプで、流路お
よび枝流路を介して複数の被供給部に送出する集中送出
手段と、前記各枝流路に装着され前記被供給部への流体
の送出量を調整する送出量調節手段と、前記送出量調節
手段の開度調節信号を入手する開度調節信号入手手段
と、前記開度調節信号入手手段により得た開度信号とフ
ァンあるいはポンプの回転数信号を基に、流路および枝
流路の現在の流量を計算する現在流量演算手段と、前記
現在流量演算手段により計算された現在の流量と前記送
出量調節手段の開度の変化とから、ファンあるいはポン
プに必要な流量を求める必要流量演算手段と、前記必要
流量演算手段から得られた流量から、ファンあるいはポ
ンプの流体出口からファンあるいはポンプの流体入口に
至るまでの圧力損失を演算し、ファンあるいはポンプに
必要な駆動力を演算する駆動力演算手段と、前記駆動力
演算手段から得られた駆動力を発生するのに必要なファ
ンあるいはポンプの回転数を演算する必要回転数演算手
段と、前記必要回転数演算手段からの信号に従ってファ
ンまたはポンプを駆動する駆動手段を備えるように構成
したので、コストの上昇を招く圧力センサ等のセンサの
新たな設置を必要とせずに、信号線から入手した送出量
調節手段のダンパ，バルブ等の開度調節信号を基にして
現在の流量を把握し、これを基に各室に要求される流量
を精度よく供給する流量制御を行うことができる効果が
ある。
【０１３６】請求項１３記載の発明によれば、現在流量
演算手段として、開度調節信号入手手段により得た開度
信号とファンあるいはポンプの回転数信号を基に、請求
項３記載の初期値演算工程と同様の処理を用いて流路お
よび枝流路の現在の流量を計算する定常流量演算手段を
備えるように構成したので、コストの上昇を招く圧力セ
ンサ等のセンサの新たな設置を必要とせずに、信号線か
ら入手した送出量調節手段のダンパ，バルブ等の開度調
節信号を基にして請求項３記載の初期値演算工程と同様
の処理により現在の流量を把握し、これを基に各被供給
部に要求される流量を精度よく供給する流量制御を行う
ことができる効果がある。
演算手段として、開度調節信号入手手段により得た開度
信号とファンあるいはポンプの回転数信号を基に、請求
項３記載の初期値演算工程と同様の処理を用いて流路お
よび枝流路の現在の流量を計算する定常流量演算手段を
備えるように構成したので、コストの上昇を招く圧力セ
ンサ等のセンサの新たな設置を必要とせずに、信号線か
ら入手した送出量調節手段のダンパ，バルブ等の開度調
節信号を基にして請求項３記載の初期値演算工程と同様
の処理により現在の流量を把握し、これを基に各被供給
部に要求される流量を精度よく供給する流量制御を行う
ことができる効果がある。
【０１３７】請求項１４記載の発明によれば、現在流量
演算手段として、開度調節信号入手手段により得た開度
信号とファンあるいはポンプの回転数信号を基に、請求
項２記載の係数演算工程，圧力連立方程式演算工程，流
量演算工程，および静圧演算工程と同様の処理を用いて
流路および枝流路の現在の流量を計算する非定常流量演
算手段を備えるように構成したので、請求項１３記載の
定常流量演算手段におけるような繰り返し処理を行わな
い非定常流量演算手段により非定常流量の演算を短い演
算時間で高速に行いながら、各被供給部に要求される流
量を精度よく供給する流量制御を行うことができる効果
がある。
演算手段として、開度調節信号入手手段により得た開度
信号とファンあるいはポンプの回転数信号を基に、請求
項２記載の係数演算工程，圧力連立方程式演算工程，流
量演算工程，および静圧演算工程と同様の処理を用いて
流路および枝流路の現在の流量を計算する非定常流量演
算手段を備えるように構成したので、請求項１３記載の
定常流量演算手段におけるような繰り返し処理を行わな
い非定常流量演算手段により非定常流量の演算を短い演
算時間で高速に行いながら、各被供給部に要求される流
量を精度よく供給する流量制御を行うことができる効果
がある。
【図１】 この発明の実施の形態１による圧力制御系の
調整装置の圧力制御装置への適用を示す説明図である。
調整装置の圧力制御装置への適用を示す説明図である。
【図２】 ファン駆動信号から静圧検出信号までのステ
ップ応答波形の一例を示すグラフ図である。
ップ応答波形の一例を示すグラフ図である。
【図３】 ＰＩＤパラメータの設定式を示す表図であ
る。
る。
【図４】 この発明の実施の形態１におけるステップ応
答演算手段およびＰＩＤパラメータ演算手段の動作を表
すフローチャートである。
答演算手段およびＰＩＤパラメータ演算手段の動作を表
すフローチャートである。
【図５】 この発明の実施の形態２による圧力制御系の
調整装置におけるステップ応答演算手段の動作を示すフ
ローチャートである。
調整装置におけるステップ応答演算手段の動作を示すフ
ローチャートである。
【図６】 この発明の実施の形態２における数学モデル
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図７】 この発明の実施の形態２におけるダクト網を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図８】 この発明の実施の形態２における集中送風ダ
クト系の計算モデルを示す説明図である。
クト系の計算モデルを示す説明図である。
【図９】 この発明の実施の形態２における集中送風ダ
クト系の幾何学形状の値の説明図である。
クト系の幾何学形状の値の説明図である。
【図１０】 この発明の実施の形態２におけるステップ
応答の演算結果例を示すグラフ図である。
応答の演算結果例を示すグラフ図である。
【図１１】 この発明の実施の形態２におけるＰＩＤパ
ラメータ演算手段の処理手順を説明するフローチャート
である。
ラメータ演算手段の処理手順を説明するフローチャート
である。
【図１２】 この発明の実施の形態２におけるステップ
応答近似の例を示すグラフ図である。
応答近似の例を示すグラフ図である。
【図１３】 （ａ）は、この発明の実施の形態２におけ
るＰＩＤ制御のボード線図、（ｂ）は、この発明の実施
の形態２における圧力制御の挙動を示すグラフ図、
（ｃ）は、この発明の実施の形態２における圧力制御の
挙動を示すグラフ図である。
るＰＩＤ制御のボード線図、（ｂ）は、この発明の実施
の形態２における圧力制御の挙動を示すグラフ図、
（ｃ）は、この発明の実施の形態２における圧力制御の
挙動を示すグラフ図である。
【図１４】 この発明の実施の形態３による圧力制御系
の調整装置におけるステップ応答演算手段の初期値設定
工程のフローチャートである。
の調整装置におけるステップ応答演算手段の初期値設定
工程のフローチャートである。
【図１５】 この発明の実施の形態４による圧力制御系
の制御検証装置の構成を示すブロック図である。
の制御検証装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】 図１５の装置の動作を説明するフローチャ
ートである。
ートである。
【図１７】 この発明の実施の形態５による圧力制御系
の制御検証装置の構成を示すブロック図である。
の制御検証装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】 図１７の装置の動作を説明するフローチャ
ートである。
ートである。
【図１９】 この発明の実施の形態６による流量制御装
置の構成を示す説明図である。
置の構成を示す説明図である。
【図２０】 この発明の実施の形態６におけるダンパ通
過流量とダンパ開度の関係の一例を示す図である。
過流量とダンパ開度の関係の一例を示す図である。
【図２１】 この発明の実施の形態６による流量制御装
置の処理の流れを説明するフローチャートである。
置の処理の流れを説明するフローチャートである。
【図２２】 この発明の実施の形態７による流量制御装
置の構成を示す説明図である。
置の構成を示す説明図である。
【図２３】 この発明の実施の形態７による流量制御装
置の処理の流れを説明するフローチャートである。
置の処理の流れを説明するフローチャートである。
【図２４】 この発明の実施の形態８による流量制御系
の調整装置の流量制御装置への適用を示す説明図であ
る。
の調整装置の流量制御装置への適用を示す説明図であ
る。
【図２５】 この発明の実施の形態８におけるステップ
応答演算手段１０５の動作を説明するフローチャートで
ある。
応答演算手段１０５の動作を説明するフローチャートで
ある。
【図２６】 この発明の実施の形態８におけるステップ
応答波形の計算例を説明するグラフ図である。
応答波形の計算例を説明するグラフ図である。
【図２７】 この発明の実施の形態１０による圧力制御
系の調整装置の圧力制御装置への適用を示す説明図であ
る。
系の調整装置の圧力制御装置への適用を示す説明図であ
る。
【図２８】 従来の圧力制御系の調整装置を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２９】 従来の流量制御系の制御装置における風量
制御装置を示すブロック図である。
制御装置を示すブロック図である。
【図３０】 従来の流量制御系の制御装置における風量
演算手段の機能および動作を説明するグラフ図である。
演算手段の機能および動作を説明するグラフ図である。
１ 被空調室（被供給部）、２ 集中送風装置（集中送
出手段）、５ ファン、６ 主ダクト（流路）、７ 枝
ダクト（枝流路）、８ 送風量調節装置（送出量調節手
段）、９ ダンパ（送出量調節手段）、１０１ 静圧検
出手段、１０２目標値設定手段、１０３ ＰＩＤ制御手
段、１０４ ファン駆動手段（集中送出手段）、１０５
ステップ応答演算手段、１０６ ＰＩＤパラメータ演
算手段、１０７ 静圧検出信号、１０８ ファン駆動信
号（駆動信号）、１１０ 流量検出手段、１１１ 流量
検出信号、１２０ 入力信号変換手段、１２１ 出力信
号変換手段、１２２，１２２ａ 計算機手段、１３０
ポンプ（集中送出手段）、１３１ ポンプ駆動手段（集
中送出手段）、１３２ ポンプ駆動信号（駆動信号）、
１３３ 主配管（流路）、１３４ 枝配管（枝流路）、
１３５ バルブ（送出量調節手段）、１３６ ２次熱交
換器（被供給部）、６０１ 開度調節信号入手手段、６
０３ 定常流量演算手段（現在流量演算手段）、６０４
必要流量演算手段、６０５ 駆動力演算手段、６０６
必要回転数演算手段、７０１ 非定常流量演算手段
（現在流量演算手段）。
出手段）、５ ファン、６ 主ダクト（流路）、７ 枝
ダクト（枝流路）、８ 送風量調節装置（送出量調節手
段）、９ ダンパ（送出量調節手段）、１０１ 静圧検
出手段、１０２目標値設定手段、１０３ ＰＩＤ制御手
段、１０４ ファン駆動手段（集中送出手段）、１０５
ステップ応答演算手段、１０６ ＰＩＤパラメータ演
算手段、１０７ 静圧検出信号、１０８ ファン駆動信
号（駆動信号）、１１０ 流量検出手段、１１１ 流量
検出信号、１２０ 入力信号変換手段、１２１ 出力信
号変換手段、１２２，１２２ａ 計算機手段、１３０
ポンプ（集中送出手段）、１３１ ポンプ駆動手段（集
中送出手段）、１３２ ポンプ駆動信号（駆動信号）、
１３３ 主配管（流路）、１３４ 枝配管（枝流路）、
１３５ バルブ（送出量調節手段）、１３６ ２次熱交
換器（被供給部）、６０１ 開度調節信号入手手段、６
０３ 定常流量演算手段（現在流量演算手段）、６０４
必要流量演算手段、６０５ 駆動力演算手段、６０６
必要回転数演算手段、７０１ 非定常流量演算手段
（現在流量演算手段）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｄ 16/20 Ｇ０５Ｄ 16/20 Ｃ
Claims (14)
- 【請求項１】 気体または液体からなる流体を流路およ
び該流路より分岐した枝流路を介して複数の被供給部に
送出する集中送出手段と、前記各枝流路に設けられ、前
記各枝流路を介して前記各被供給部へ送出される流体の
送出量を調整する送出量調節手段と、前記流路内の流体
の静圧を検出する静圧検出手段と、前記流路内の流体の
静圧の目標値を与える目標値設定手段と、前記目標値設
定手段からの信号と前記静圧検出手段からの静圧検出信
号との偏差信号にＰＩＤ補償を行って前記集中送出手段
に駆動信号を与えるＰＩＤ制御手段とを備えた圧力制御
装置に対して制御調整を行う圧力制御系の調整装置にお
いて、 前記駆動信号から前記静圧検出信号までのステップ応答
を演算するステップ応答演算手段と、前記ステップ応答
演算手段で演算されたステップ応答から前記ＰＩＤ制御
手段のＰＩＤ制御パラメータを求めて前記ＰＩＤ制御手
段に対して出力するＰＩＤパラメータ演算手段とを備え
たことを特徴とする圧力制御系の調整装置。 - 【請求項２】 ステップ応答演算手段は、ステップ応答
計算に必要な初期値を設定する初期値設定工程の後に、
１計算時間ステップ前の質量流量もしくは体積流量の値
から、流路または枝流路内の圧力の損失係数を（式１）
により、さらに前記損失係数を用いて、圧力損失を（式
２）により、また、集中送出手段の流体への駆動力を
（式３）により、現計算時間ステップにおける質量流量
もしくは体積流量の一次関数の形で求める係数演算工程
と、前記係数演算工程の結果を、流路網内における流体
の一次元の運動量の保存を表す運動量保存式を微小変位
で積分すると共に計算時間ステップで離散化することに
より得た（式４）に入力して求めた数式と、流路網にお
ける質量保存の式（式５）とからなる、全圧を未知数と
した多元連立一次方程式を解く圧力連立方程式演算工程
と、前記圧力連立方程式演算工程で求めた全圧の値から
質量流量もしくは体積流量の値を求める流量演算工程
と、前記圧力連立方程式演算工程で求めた全圧の値と前
記流量演算工程で求めた質量流量もしくは体積流量の値
とから静圧を求める静圧演算工程とを各計算時間ステッ
プ毎に繰り返し行うことにより、ステップ応答を演算す
ることを特徴とする請求項１記載の圧力制御系の調整装
置。 【数１】 【数２】 【数３】 【数４】 【数５】 ただし、 i ：（ダクトあるいは）配管内の任意の圧力観測点 j ：（ダクトあるいは）配管内の任意の圧力観測点 x ：ｉ，ｊ間の任意の点 ζx ：ｘにおける（ダクトあるいは）配管内の圧力損失
係数 f(α) ：αに関する任意の非線形関数 Ａx ：x における（ダクトあるいは）配管の断面積 Ｗi,j ：ｉ，ｊ間を流れる流体の現時刻における質量流
量 Ｗi ,j-1 ：ｉ，ｊ間を流れる流体の現時刻より１計算
時間ステップ前における質量流量 Ｑi ,j ：ｉ，ｊ間を流れる流体の現時刻における体積
流量 Ｑi ,j-1 ：ｉ，ｊ間を流れる流体の現時刻より１計算
時間ステップ前における体積流量 ΔＰx ：ｘにおける圧力損失 Ｅx ：ｘにおける駆動力 Ｄ1 ，Ｄ2 ：係数 Δt ：計算時間ステップ Δx ：微小変位 ρ：流体の密度 Ａi ：ｉにおける断面積 Ａj ：ｊにおける断面積 Δｈx ：ｘを含む微小管の高低差 Ｈi ：ｉにおける全圧 Ｈj ：ｊにおける全圧 ｍ：ｉにつながる圧力観測点の総数 - 【請求項３】 ステップ応答演算手段は初期値設定工程
において、 流路または枝流路内の全圧および質量流量もしくは体積
流量の仮想値、ならびに前記仮想値の収束を判定するし
きい値を設定する仮初期値設定工程を行った後に、 １計算繰り返しステップ前の質量流量もしくは体積流量
の値から、流路または枝流路内の圧力の損失係数を（式
６）により、さらに前記損失係数を用いて圧力損失を
（式７）により、また、集中送出手段の流体への駆動力
を（式８）により、現計算繰り返しステップにおける質
量流量もしくは体積流量の一次関数の形で求める係数演
算工程と、係数演算工程の結果を、流路網内における流
体の一次元の定常状態における運動量保存式を微小変位
で積分することにより得た（式９）に入力して求めた式
と、流路網における質量保存の式（式５）とからなる、
全圧を未知数とした多元連立一次方程式を解く圧力連立
方程式演算工程と、前記圧力連立方程式演算工程で求め
た全圧の値から質量流量もしくは体積流量の値を求める
流量演算工程と、前記圧力連立方程式演算工程で求めた
全圧の値と前記流量演算工程で求めた質量流量もしくは
体積流量の値とから静圧を求める静圧演算工程とからな
る計算繰り返しステップを、前記流量演算工程で求めた
現計算繰り返しステップにおける質量流量もしくは体積
流量と１計算繰り返しステップ前の質量流量もしくは体
積流量との偏差が前記仮初期値設定工程で設定したしき
い値より小さくなるまで繰り返し行い、 得られた収束値を初期値に設定することを特徴とする請
求項２記載の圧力制御系の調整装置。 【数６】 【数７】 【数８】 【数９】 ただし、 ｎ：初期値の繰り返し計算における現在の計算繰り返し
ステップ数 Ｗi,jn-1：ｉ，ｊ間を流れる流体のｎ−１回目の計算繰
り返しステップにおける質量流量 Ｗi,jn：ｉ，ｊ間を流れる流体のｎ回目の計算繰り返し
ステップにおける質量流量 Ｑi,jn-1：ｉ，ｊ間を流れる流体のｎ−１回目の計算繰
り返しステップにおける体積流量 Ｑi,jn：ｉ，ｊ間を流れる流体のｎ回目の計算繰り返し
ステップにおける体積流量 - 【請求項４】 気体または液体からなる流体を流路およ
び該流路より分岐した枝流路を介して複数の被供給部に
送出する集中送出手段と、前記各枝流路に設けられ、前
記各枝流路を介して前記各被供給部へ送出される流体の
送出量を調整する送出量調節手段と、前記流路内の流体
の流量を検出する流量検出手段と、前記流路内の流体の
流量の目標値を与える目標値設定手段と、前記目標値設
定手段からの信号と前記流量検出手段からの流量検出信
号との偏差信号にＰＩＤ補償を行って前記集中送出手段
に駆動信号を与えるＰＩＤ制御手段とを備えた流量制御
装置に対して制御調整を行う流量制御系の調整装置にお
いて、 前記駆動信号から前記流量検出信号までのステップ応答
を演算するステップ応答演算手段と、前記ステップ応答
演算手段で演算されたステップ応答から前記ＰＩＤ制御
手段のＰＩＤ制御パラメータを求めて前記ＰＩＤ制御手
段に対して出力するＰＩＤパラメータ演算手段とを備え
たことを特徴とする流量制御系の調整装置。 - 【請求項５】 ステップ応答演算手段は、ステップ応答
計算に必要な初期値を設定する初期値設定工程の後に、
１計算時間ステップ前の質量流量もしくは体積流量の値
から、流路または枝流路内の圧力の損失係数を（式１）
により、さらに前記損失係数を用いて、圧力損失を（式
２）により、また、集中送出手段の流体への駆動力を
（式３）により、現計算時間ステップにおける質量流量
もしくは体積流量の一次関数の形で求める係数演算工程
と、前記係数演算工程の結果を、流路網内における流体
の一次元の運動量の保存を表す運動量保存式を微小変位
で積分すると共に計算時間ステップで離散化することに
より得た（式４）に入力して求めた数式と、流路網にお
ける質量保存の式（式５）とからなる、全圧を未知数と
した多元連立一次方程式を解く圧力連立方程式演算工程
と、前記圧力連立方程式演算工程で求めた全圧の値から
質量流量もしくは体積流量の値を求める流量演算工程と
を各計算時間ステップ毎に繰り返し行うことにより、ス
テップ応答を演算することを特徴とする請求項４記載の
流量制御系の調整装置。 【数１０】 【数１１】 【数１２】 【数１３】 【数１４】 ただし、 i ：（ダクトあるいは）配管内の任意の圧力観測点 j ：（ダクトあるいは）配管内の任意の圧力観測点 x ：ｉ，ｊ間の任意の点 ζx ：ｘにおける（ダクトあるいは）配管内の圧力損失
係数 f(α) ：αに関する任意の非線形関数 Ａx ：x における（ダクトあるいは）配管の断面積 Ｗi,j ：ｉ，ｊ間を流れる流体の現時刻における質量流
量 Ｗi ,j-1 ：ｉ，ｊ間を流れる流体の現時刻より１計算
時間ステップ前における質量流量 Ｑi ,j ：ｉ，ｊ間を流れる流体の現時刻における体積
流量 Ｑi ,j-1 ：ｉ，ｊ間を流れる流体の現時刻より１計算
時間ステップ前における体積流量 ΔＰx ：ｘにおける圧力損失 Ｅx ：ｘにおける駆動力 Ｄ1 ，Ｄ2 ：係数 Δt ：計算時間ステップ Δx ：微小変位 ρ：流体の密度 Ａi ：ｉにおける断面積 Ａj ：ｊにおける断面積 Δｈx ：ｘを含む微小管の高低差 Ｈi ：ｉにおける全圧 Ｈj ：ｊにおける全圧 ｍ：ｉにつながる圧力観測点の総数 - 【請求項６】 ステップ応答演算手段は初期値設定工程
において、 流路または枝流路内の全圧および質量流量もしくは体積
流量の仮想値、ならびに前記仮想値の収束を判定するし
きい値を設定する仮初期値設定工程を行った後に、 １計算繰り返しステップ前の質量流量もしくは体積流量
の値から、流路または枝流路内の圧力の損失係数を（式
６）により、さらに前記損失係数を用いて圧力損失を
（式７）により、また、集中送出手段の流体への駆動力
を（式８）により、現計算繰り返しステップにおける質
量流量もしくは体積流量の一次関数の形で求める係数演
算工程と、係数演算工程の結果を、流路網内における流
体の一次元の定常状態における運動量保存式を微小変位
で積分することにより得た（式９）に入力して求めた式
と、流路網における質量保存の式（式５）とからなる、
全圧を未知数とした多元連立一次方程式を解く圧力連立
方程式演算工程と、前記圧力連立方程式演算工程で求め
た全圧の値から質量流量もしくは体積流量の値を求める
流量演算工程とからなる計算繰り返しステップを、前記
流量演算工程で求めた現計算繰り返しステップにおける
質量流量もしくは体積流量と１計算繰り返しステップ前
の質量流量もしくは体積流量との偏差が前記仮初期値設
定工程で設定したしきい値より小さくなるまで繰り返し
行い、 得られた収束値を初期値に設定することを特徴とする請
求項５記載の流量制御系の調整装置。 【数１５】 【数１６】 【数１７】 【数１８】 ただし、 ｎ：初期値の繰り返し計算における現在の計算繰り返し
ステップ数 Ｗi,jn-1：ｉ，ｊ間を流れる流体のｎ−１回目の計算繰
り返しステップにおける質量流量 Ｗi,jn：ｉ，ｊ間を流れる流体のｎ回目の計算繰り返し
ステップにおける質量流量 Ｑi,jn-1：ｉ，ｊ間を流れる流体のｎ−１回目の計算繰
り返しステップにおける体積流量 Ｑi,jn：ｉ，ｊ間を流れる流体のｎ回目の計算繰り返し
ステップにおける体積流量 - 【請求項７】 請求項２記載のステップ応答演算手段の
処理と同様の処理を用いて、ＰＩＤ制御手段が出力する
駆動信号により変化する圧力制御系の流路または枝流路
の静圧を繰り返し演算することにより、前記ＰＩＤ制御
手段により制御される圧力制御系をシミュレートすると
ともに、前記静圧と静圧目標値との偏差を演算する計算
機手段と、前記計算機手段において演算された前記偏差
を信号変換して前記ＰＩＤ制御手段に入力する入力信号
変換手段と、前記ＰＩＤ制御手段の出力信号を前記計算
機手段に入力する出力信号変換手段とを備えた圧力制御
系の制御検証装置。 - 【請求項８】 請求項２記載のステップ応答演算手段の
処理を用いて得たステップ応答波形を数階の常微分方程
式の解で近似して前記常微分方程式の最適なパラメータ
を求めるステップ応答近似工程を行った後に、前記ステ
ップ応答近似工程において得られた前記最適なパラメー
タを持つ前記常微分方程式を解いて静圧検出手段におけ
る静圧を求める状態方程式演算工程を繰り返すことによ
り、ＰＩＤ制御手段が出力する駆動信号により変化する
圧力制御系をシミュレートするとともに、前記静圧と静
圧目標値との偏差を演算する計算機手段と、前記計算機
手段において演算された前記偏差を信号変換して前記Ｐ
ＩＤ制御手段に入力する入力信号変換手段と、前記ＰＩ
Ｄ制御手段の出力信号を前記計算機手段に入力する出力
信号変換手段とを備えた圧力制御系の制御検証装置。 - 【請求項９】 請求項５記載のステップ応答演算手段の
処理と同様の処理を用いて、ＰＩＤ制御手段が出力する
駆動信号により変化する流量制御系の流路または枝流路
の流量を繰り返し演算することにより、前記ＰＩＤ制御
手段により制御される流量制御系をシミュレートすると
ともに、前記流量と流量目標値との偏差を演算する計算
機手段と、前記計算機手段において演算された前記偏差
を信号変換して前記ＰＩＤ制御手段に入力する入力信号
変換手段と、前記ＰＩＤ制御手段の出力信号を前記計算
機手段に入力する出力信号変換手段とを備えた流量制御
系の制御検証装置。 - 【請求項１０】 請求項５記載のステップ応答演算手段
の処理を用いて得たステップ応答波形を数階の常微分方
程式の解で近似して前記常微分方程式の最適なパラメー
タを求めるステップ応答近似工程を行った後に、前記ス
テップ応答近似工程において得られた前記最適なパラメ
ータを持つ前記常微分方程式を解いて流量を求める状態
方程式演算工程を繰り返すことにより、ＰＩＤ制御手段
が出力する駆動信号により変化する流量制御系をシミュ
レートするとともに、前記流量と流量目標値との偏差を
演算する計算機手段と、前記計算機手段において演算さ
れた前記偏差を信号変換して前記ＰＩＤ制御手段に入力
する入力信号変換手段と、前記ＰＩＤ制御手段の出力信
号を前記計算機手段に入力する出力信号変換手段とを備
えた流量制御系の制御検証装置。 - 【請求項１１】 計算機手段は、ステップ応答近似工程
において、常微分方程式として（式１０）を，その解と
して（式１１）を用い、ステップ応答波形を近似する前
記（式１１）の最適なパラメータｚおよびωを求めるこ
とを特徴とする請求項８または請求項１０記載の圧力制
御系または流量制御系の制御検証装置。 【数１９】 【数２０】 - 【請求項１２】 気体または液体からなる流体をファン
あるいはポンプで、流路および枝流路を介して複数の被
供給部に送出する集中送出手段と、前記各枝流路に装着
され前記被供給部への流体の送出量を調整する送出量調
節手段と、前記送出量調節手段の開度調節信号を入手す
る開度調節信号入手手段と、前記開度調節信号入手手段
により得た開度信号とファンあるいはポンプの回転数信
号を基に、流路および枝流路の現在の流量を計算する現
在流量演算手段と、前記現在流量演算手段により計算さ
れた現在の流量と前記送出量調節手段の開度の変化とか
ら、ファンあるいはポンプに必要な流量を求める必要流
量演算手段と、前記必要流量演算手段から得られた流量
から、ファンあるいはポンプの流体出口からファンある
いはポンプの流体入口に至るまでの圧力損失を演算し、
ファンあるいはポンプに必要な駆動力を演算する駆動力
演算手段と、前記駆動力演算手段から得られた駆動力を
発生するのに必要なファンあるいはポンプの回転数を演
算する必要回転数演算手段と、前記必要回転数演算手段
からの信号に従ってファンまたはポンプを駆動する駆動
手段を備えた流量制御装置。 - 【請求項１３】 現在流量演算手段として、開度調節信
号入手手段により得た開度信号とファンあるいはポンプ
の回転数信号を基に、請求項３記載の初期値演算工程と
同様の処理を用いて流路および枝流路の現在の流量を計
算する定常流量演算手段を備えたことを特徴とする請求
項１２記載の流量制御装置。 - 【請求項１４】 現在流量演算手段として、開度調節信
号入手手段により得た開度信号とファンあるいはポンプ
の回転数信号を基に、請求項２記載の係数演算工程，圧
力連立方程式演算工程，流量演算工程，および静圧演算
工程と同様の処理を用いて流路および枝流路の現在の流
量を計算する非定常流量演算手段を備えたことを特徴と
する請求項１２記載の流量制御装置。
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