JPH10170088A - 吸収式冷凍機の制御方法 - Google Patents

吸収式冷凍機の制御方法

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JPH10170088A
JPH10170088A JP8329760A JP32976096A JPH10170088A JP H10170088 A JPH10170088 A JP H10170088A JP 8329760 A JP8329760 A JP 8329760A JP 32976096 A JP32976096 A JP 32976096A JP H10170088 A JPH10170088 A JP H10170088A
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temperature
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    • Y02B30/62Absorption based systems

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Abstract

(57)【要約】 【課題】吸収式冷凍機をPID制御する場合には、操作
量Mである高温再生器のバーナーの燃焼弁の開度を、最
終的な設定水温から定められるその時々の目標水温と現
在水温との偏差eを用い、次の式1のように制御され
る。 【数1】 しかしながら、この式1によると、現在水温が設定水温
付近にある場合には制御性が悪くなってしまうので、改
良する。 【解決手段】上記の式1を次の式2のように修正する。 【数2】 この修正に用いた補正係数A、B、Cは図2(A)
(B)(C)のように定める。このようにして、現在水
温が設定水温付近にある場合には、その場合に適した制
御に修正できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、吸収式冷凍機の
運転制御に関し、詳しくは、比例項、積分項、および微
分項の和によって行われるPID制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】吸収式冷凍機の運転制御は、高温再生器
のバーナーの燃焼弁の開度を操作量として行われる。こ
の操作量は、吸収式冷凍機が出力する例えば冷水の水温
がフィードバックされて定められる。
【0003】仮に、その運転制御を図4に示すようなO
N/OFF制御で行うものとすると、例えば設定水温7
℃よりも現在水温が低ければ吸収式冷凍機はOFF(操
作量Mは0%)であり、高ければON(操作量Mは10
0%)である(同図(A))。しかし、このようなON
/OFF制御を行うと、ほんの僅かの温度変化で短時間
にON/OFFを繰り返してしまうチャタリング現象を
生じ(同図(B))易く、吸収式冷凍機の寿命を極端に
低下させてしまう。あるいはオーバーシュートやハンチ
ングと呼ばれる現象を生じ易く、高精度の制御を行うこ
とができない。
【0004】そこで、このようなON/OFF制御の欠
点を解消するため、図5に示すような比例制御が行われ
る。すなわち設定水温よりも現在水温が十分に高い範囲
では操作量Mは100%であり、十分に小さい範囲では
Mは0%である。そして、これら両範囲の間の範囲で
は、操作量Mを現在水温に比例させる。このとき、例え
ば現在水温が設定水温に一致するところで操作量Mが5
0%となるように、比例線の位置を定める(同図
(A))。
【0005】この比例制御では、吸収式冷凍機の負荷が
例えばMの50%である場合には十分な制御が行えるも
のの、負荷が50%以外の場合にはオフセットと呼ばれ
る誤差が生じてしまう。その理由を説明すると、例えば
負荷がMの50%であり安定した制御が行われている状
態において、何らかの原因でこの負荷が50%よりも大
きくなると、燃焼弁の開度は開く方向に動く。そうする
と水温は初めの設定値(たとえば7℃)よりも高いとこ
ろで安定する。この誤差がオフセットと呼ばれる(同図
(B))。
【0006】また、このような指令制御では、同図
(C)に示すような外乱が発生した場合には、これを訂
正する応答が遅れがちになる。その理由は、この比例制
御は、制御結果すなわち冷水水温(すなわち出口温度)
に対して訂正を行う動作をするためである。このように
応答が遅れると、元の状態への戻りが送れるという欠点
が生じる。
【0007】そこで、このような比例制御の欠点を解消
するものとしてPID(Proportioning、
Integral、Derivativ)制御と呼ばれ
るものがある。この吸収式冷凍機におけるPID制御
は、次の式1に示すように、操作量Mである高温再生器
のバーナーの燃焼弁の開度を、最終的な設定水温(たと
えば7℃)から定められるその時々の目標水温と現在水
温との偏差e−を用いて定める。
【0008】
【数1】 M :操作量(%) P :比例帯(℃) Ti :積分時間(秒) Td :微分時間(秒) τ :サンプリング時間(秒) en :n番目の目標水温と現在水温の偏差 en−1:n−1番目の目標水温と現在水温の偏差
【0009】すなわち、操作量Mを、偏差e−時間の直
線における比例項、積分項、および微分項の和によって
定める。
【0010】このため、積分項により、オフセット(図
5(B)参照)によって生じる誤差を時間的に積分して
訂正することができる。また微分項により、制御結果を
待たずに、誤差が生じる時間的な傾き(微分)に比例し
た訂正を行うことができ、外乱に対し即座に応答し、早
く元の状態に戻ることが可能となる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、PID
制御は、一般的にリニアな出力特性をもつ制御対象の場
合には良好な制御性を得るが、吸収式冷凍機の場合は出
力すなわち冷水水温(冷水出口温度)がリニアとはなら
ない。特に、設定水温の冷水を、操作量Mをほぼ100
%の状態(定格出力ほぼ100%の状態)で取り出すよ
うに設計されているため、現在水温が設定水温の付近に
ある場合には、操作量Mに余裕がなく制御性が悪くなっ
てしまうものであった。すなわち、図3に示すように
(A)の場合も、(B)の場合も、燃焼量の操作量(弁
操作量が並びに操作時間)は同一であるのに対し、ΔT
1<ΔT2、ΔTc1>ΔTc2との二つが考えられ
る。
【0012】この発明は、以上の問題点を解決するため
になされたもので、吸収式冷凍機をPID制御する場合
において、現在水温が設定水温付近にある場合であって
も、制御性が悪くなってしまうのを防止できる吸収式冷
凍機の制御方法を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、請求項1の発明は、吸収式冷凍機の運転をPID
制御し、操作量である高温再生器のバーナーの燃焼弁の
開度を、最終的な設定水温から定められるその時々の目
標水温と現在水温との偏差eを用い、偏差e−時間の曲
線における比例項、積分項、及び微分項の和によって定
める吸収式冷凍機の制御方法において、比例項に補正係
数Aを乗じ、積分項に補正係数Bを乗じ、微分項に補正
係数Cを乗じ、これら補正係数A、B、及びCをそれぞ
れ現在水温と設定水温との関係から定めることを特徴と
する吸収式冷凍機の制御方法である。
【0014】請求項2の発明は、更に、比例項の補正係
数Aは、現在水温が設定水温より低い範囲では1以上の
値であり、現在水温が低いほど大きく、積分項の補正係
数Bは、現在水温が設定水温より低い範囲および設定水
温より幾分高い範囲では1以上の値であり、現在水温が
低いほど大きく、微分項の補正係数Cは、現在水温が設
定水温の近傍では0であり、現在水温が設定水温より離
れるに従って大きくなり、現在水温が設定水温より十分
に離れると1になるように定めることを特徴とする請求
項1記載の吸収式冷凍機の制御方法である。
【0015】
【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図1、図
2、および図3において説明する。図1に示す冷凍式吸
収機の制御ブロック図のように、温度センサ1により冷
水の現在水温(冷水出口温度)が検出され入力部(イン
ターフェース)3を介して取り込まれ、現在水温として
温度メモリ5に格納される。また、予め最終的な設定水
温が設定値メモリ7に格納される。演算部9において
は、前記設定水温から定められるその時々の目標水温を
演算し、目標水温と現在水温との偏差eを算出する。こ
の偏差e(時間の関数)による操作量Mの式2を演算す
る。また、この式2の中で使用される各係数A、B、C
が図2(A)(B)(C)によってそれぞれ定められる
値として採用される。これら補正係数A、B、Cの値
は、図示しないテーブルまたは別の演算式から求められ
る。このように演算された操作量Mを出力部11から出
力し燃焼弁の開度が調節される。
【0016】
【数2】 M :操作量(%) P :比例帯(℃) Ti :積分時間(秒) Td :微分時間(秒) τ :サンプリング時間(秒) en :n番目の目標水温と現在水温の偏差 en−1:n−1番目の目標水温と現在水温の偏差
【0017】以下、この実施形態の制御操作について説
明する。先ず、この実施形態の制御動作は、一般的なP
ID制御の制御動作特性をも有する。すなわち、図6
(水温が高い側から制御を開始した状態を示す)に示す
ように、最終的な設定水温(この実施形態では7℃とす
る)からその時々の目標水温が定められる。このように
目標水温がその時々で定められることにより、予め定め
られた曲線(例えば図6(A)に示す1点鎖線)に沿っ
て徐々に制御を行うことが可能である。図6(B)
(C)において、この目標水温と現在水温との偏差をe
とする。
【0018】式2の中では、この偏差eは、実際には、
極めて短い時間ごとに段階的に変化するのでenと表現
される。図6(B)(C)において、現在水温がほぼ設
定水温に到達した状態では、設定水温と目標水温は一致
する。
【0019】また、積分項(式2)はΣを用いて表現さ
れる。この積分項の働きにより、たとえば従来のように
オフセット(図5(B)参照)が生じた場合には、この
オフセットを時間的に積分し、時間が経過するにしたが
って操作量Mを動かしオフセット分を訂正する。これに
よりオフセットを防止でき、吸収式冷凍機の負荷がMの
50%よりも例えば大きい場合であっても、設定水温7
℃に正しく到達することができる。
【0020】また、微分項はenとen−1の差を用い
て表現され、外乱があった場合にはこの差の値を直ちに
反映するので、即座に大きな操作量Mを得て元の制御状
態に戻すことができる。
【0021】さて、一般的に吸収式冷凍機では、設定温
度の冷水を操作量Mがほぼ100%の状態(すなわち定
格出力がほぼ100%の状態)で取り出すよう設定され
ている。したがって図3(水温が高い側から制御を開始
した状態を示す)に示すように、現在水温が設定水温付
近にある場合に、操作量Mに余裕がなく、制御性が悪く
なる。
【0022】しかし、この実施形態においては式2にお
ける補正係数A、B、Cを図2に示すように定めること
で、制御性が悪くなるのを防止している。
【0023】すなわち、比例項に乗じる補正係数Aは、
図2(A)に示すように、現在水温が設定水温より低い
範囲では、1以上の値である。そして、現在水温が低い
ほど大きくなるよう直線的に変化する。このように現在
水温が設定水温より低い場合、補正係数Aとして1以上
の値を比例項に乗じることで、冷水水温の不必要な低下
を防ぐことができる。
【0024】積分項に乗じる補正係数Bは、図2(B)
に示すように、かつ現在水温が設定水温より低い範囲お
よび設定水温より幾分高い範囲では1以上の値となる。
且つ、現在水温が低いほど大きくなるよう変化する。こ
の場合に、現在水温が設定水温より低い場合は、前述の
比例項における補正係数Aによる効果と同様の効果が得
られる。また、現在水温が設定水温より幾分高い範囲で
は、一般的に吸収式冷凍機の能力が出づらいものである
が、この範囲で補正定数Bを1以上の値とすることによ
り、現在水温を速やかに設定水温に近付けることができ
る。
【0025】微分項に乗じる補正係数Cは、図2(C)
に示すように、現在水温が設定水温の近傍では0であ
る。また現在水温が設定水温より離れるにしたがって直
線的に大きくなる。そして現在水温が設定水温より十分
に離れると1になる。このように補正係数Cを定めるの
は、一般的に吸収式冷凍機は瞬間的な出力の増減である
外乱などに対して反応が鈍いため、現在水温が設定水温
付近にある時には微分項を無視するためである。微分項
を無視することにより、相対的に比例項や積分項などの
働きを大きくすることができ、現在水温が設定水温付近
にある状態でオフセットなどが生じるのをより積極的に
防止できる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の吸収式
冷凍機の制御方法によれば、比例項の補正係数A、積分
項の補正係数B、微分項の補正係数Cにそれぞれ現在水
温と設定水温との関係から定めることにより、現在水温
が設定水温付近にある場合に、比例項、積分項、および
微分項の重さを変え、設定水温付近での運転に適した制
御に修正することが可能となる。
【0027】また請求項2の発明によれば、更に、補正
例数Aを、現在水温が設定水温より低い範囲では1以上
の値であり、現在水温が低いほど大きいものとすること
により、冷水温度が必要以上に低下するのを防ぐことが
できる。
【0028】また補正係数Bを、現在水温が設定水温よ
り低い範囲および設定水温より幾分高い範囲では1以上
の値であり、現在水温が低いほど大きいものとすること
で、冷水水温が必要以上に低下するのを防ぎ、また、現
在水温が設定水温より幾分高い範囲では一般に吸収式冷
凍機の能力が出ずらいものであるが、補正係数Bを1以
上の値とすることで現在水温を設定水温に速やかに近付
けることができる。
【0029】また補正係数Cを、現在水温が設定水温で
の近傍では0であり、現在水温が設定水温より離れるに
したがって大きくなり、現在水温が設定水温より十分に
離れると1になるように定めることで、元々吸収式冷凍
機は瞬間的な出力の増減すなわち外乱に対して反応が鈍
いことに鑑み、現在水温が設定水温付近にある時には、
微分項を無視し、これにより積分項の重さを相対的に生
かしオフセットなどに対する制御性を良くし、ひいては
現在温度が設定温度付近にある時の制御性を良くでき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の吸収式冷凍機の制御方法を示すた
めのブロック図である。
【図2】 (A)(B)(C)は、この実施形態に係る
PID制御を行うための式に用いられる各補正係数A、
B、Cを示すグラフ図である。
【図3】 操作量Mと水温変化の関係を示す図で(A)
は水温が設定水温から大きく離れている時のグラフ図、
(B)は水温が設定水温付近にある時のグラフ図であ
る。
【図4】 従来のON/OFF制御を示すもので(A)
は操作量M−水温のグラフ図、(B)は水温−時間のグ
ラフ図である。
【図5】 従来の比例制御を示すもので(A)は操作量
M−水温のグラフ図、(B)は水温−時間のグラフでオ
フセットの発生を示す図、(C)は水温−時間のグラフ
で外乱の発生を示す図である。
【図6】 吸収式冷凍機のPID制御を示すもので
(A)は操作量M−水温のグラフ図、(B)は水温−時
間のグラフ図、(C)は(B)の要部を拡大するグラフ
図である。
【符号の説明】 1 温度センサー 3 入力部 5 温度メモリ 7 設定値メモリ 9 演算部 11出力部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸収式冷凍機の運転をPID制御し、操
    作量である高温再生器のバーナーの燃焼弁の開度を、最
    終的な設定水温から定められるその時々の目標水温と現
    在水温との偏差eを用い、偏差e−時間の曲線における
    比例項、積分項、及び微分項の和によって定める吸収式
    冷凍機の制御方法において、 比例項に補正係数Aを乗じ、積分項に補正係数Bを乗
    じ、微分項に補正係数Cを乗じ、これら補正係数A、
    B、及びCをそれぞれ現在水温と設定水温との関係から
    定めることを特徴とする吸収式冷凍機の制御方法。
  2. 【請求項2】 比例項の補正係数Aは、現在水温が設定
    水温より低い範囲では1以上の値であり、現在水温が低
    いほど大きく、積分項の補正係数Bは、現在水温が設定
    水温より低い範囲および設定水温より幾分高い範囲では
    1以上の値であり、現在水温が低いほど大きく、微分項
    の補正係数Cは、現在水温が設定水温の近傍では0であ
    り、現在水温が設定水温より離れるに従って大きくな
    り、現在水温が設定水温より十分に離れると1になるよ
    うに定めることを特徴とする請求項1記載の吸収式冷凍
    機の制御方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2004063646A1 (en) * 2003-01-07 2004-07-29 Carrier Corporation Absorption chiller control logic
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