JPS58139206A - プラント制御システム - Google Patents

プラント制御システム

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JPS58139206A
JPS58139206A JP1962582A JP1962582A JPS58139206A JP S58139206 A JPS58139206 A JP S58139206A JP 1962582 A JP1962582 A JP 1962582A JP 1962582 A JP1962582 A JP 1962582A JP S58139206 A JPS58139206 A JP S58139206A
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JP
Japan
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control system
proportional
demand
integral
plant
Prior art date
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Pending
Application number
JP1962582A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahide Nomura
野村 政英
Yoshio Sato
佐藤 美雄
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS58139206A publication Critical patent/JPS58139206A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/04Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、プラント制御システムに係り、特に、定常状
態においてオフセット無しに制御量を設定値に一致させ
るに好適なプラント制御システムに関する。
従来のプラント制御システムは、比例・積分(PI)制
御を組合せて構成していた。このため、複数の制御量と
複数の操作量から成るプラントを制御する場合、定常状
態においてオフセット無しに制御量を設定値に一致させ
ることはできるが、複数の制御量間の干渉拉起こり十分
な制御性能が得られないという問題があった。
本発明の目的線、複数の制atと複数の操作量から成る
プラントを制御する場合、複数の制御量間の干渉を抑制
して外乱に対する制御量の変動を抑制すると共に、定常
状態においてオフセット無しに制御量を設定−に一致さ
せ得るプラント制御システムを提供するにある。
本発明は、複数の制御量と複数の操作量から成るプラン
トを制御する場合、複数の一御量関の干渉を抑制して、
外乱に対する制御量の変動を抑制すると共忙、定常状態
において、オフセット無しに制御量を設定値に一致させ
るために、プラントの設定値と制御量との偏差を比例・
積分処理して操作量デマンドを作成し、このデマンドに
よりプラントを制、御する比例・積分制御系、この比例
・積分制御系とプラントを組合せたシステムを制御対象
とし、仁の制御対象のモデルを用いて制御対象の最適操
作量を決定して、この最適操作量を上記プラントの操作
量デマンドの補正信号とする最適制御系とによシブラン
ト制御システムを構成し。
上記最適制御系が正常な場合、比例・積分制御系は、積
分制御モードでプラントを制御し、最適制御系により上
記、制御対象を制御し、また、最適制御系が異常な場合
、比例・積分制御系は、比例・積分制御モードでプラン
トを制御し、最適制御系の出力を無効にすることを特徴
とする。
本発明を、大カプラント制御システムを例に説明する。
第1図に示すように、本発明はモデル内職最適制御シス
テム100、第2図に詳細に示す比例・積分制御システ
ム200およびサブループ・コントローラ300からな
る。定常状態において制御量偏差を零にする比例・積分
制御システム20Gおよびサブループ・コントローラ3
0Gは、中央給電指令所(以下、中給と略)からの負荷
指令Lc (=ELD+AFC)に追従して、第3図に
詳細を示す火力発電プラント400を制御する。モデル
内蔵最適制御システム100は、比例・積分制御システ
ム200.サブループ・コントローラ300、および、
火力発電プラント400を組合せたシステムを制御対象
として、この制御対象と中給から送られて来る負荷指令
の発生過程を組合せた特性のモデルを用いて上記制御対
象を最適制御する。
比例・積分制御システム200は、第2図に示すように
、中給からの負荷指令Le (=ELD十AFC)  
を変化率制限処理した負荷デマン1°Lnと各操作量の
静特性に基づいて、タービン蒸気流       11
置デマンドFMID%給水流量デマンドFtwo、燃料
流量デマンドFvos空気流量デマンドPAD、  ス
プレ流量デマンド−Fmptsおよび再循環ガス流量デ
マンドPa凰D を先行的に決定(フィード・フォワー
ド制御)すると共に、モデル内蔵最適制御システム10
0が正常な場合、発電機出力MW、主蒸気圧力PMI、
主蒸気温度TM11、ガスOs −Otおよび再熱蒸気
温度Tagとそれぞれの設定値との偏差MWm * P
mm 、 TMn # Ou+およびTm5nを積分処
理した信号Imwe Ipmgm、 Iymsm* I
otaおよびIymsmにより上記各操作量のデマンド
を次式のように補正し、補正デマンドF(IIn、 F
多動、FGo。
F’ho、 F’lPDおよびFfsmoを作成する。
また、モデル内蔵最適制御システム100が異常な場合
、上記制御量偏差MWW 、 P+ms鳶、 IllM
−曹、−01およびTm5mを比例・積分処理した信号
PImwte  PIpma、  PIywsge  
PIo*鵞 −PGsss諺 (jれだけ比例処理)お
よびPIymsmによシ上記各操作量のデマンドを次式
によ〕補正し、補正デマンドFuse、 FGwne 
FGo、 FSD、F’5lloおよびF6II111
を作成する。
なお、モデル内蔵最適制御システム100が正常な状態
から異常状態な状態に変化してもバンプレスに制御が移
行するように、比例・積分制御システム200は、モデ
ル内職最適制御システム100が正常な1合、次式によ
り各操作量のバンプレス補正信号MM#D# Mν11
FD# MFD# MAD# MspnおよびMo飄り
を計算する。
ここで、ΔFuse  rタービン蒸気流量デマンド修
正信号 ΔFvwsn  ’給水流量デマンド修正傷号ΔFFD
  ’燃料流量デマンド修正信号ΔFin  ’空気流
量デマンド修正信号ΔFIPD  ’スプレ流量デiン
ド修正信号ΔF@mD:再循環ガス流量デマンド修正信
号 Pww*   : MW閣の比例処理信号Ppmsm 
 : P舗■の比例処理信号P!閣1■ : TMII
  の比例処理信号P@u+   ’ 0*m  の些
例処理信号r−−鵞 :T誠−鵞 の比例処理信号Py
ms■ :Tl篇の比例処理信号 (萄式で求めたバンプレス補正信号を用いて、モデル内
蔵最適制御システム100が正常状態から異常状態にな
った場合、(4)式により各制御量の比例・積分処理信
号を求めることにより制御がバンプレスに移行する。な
お、(4)式においてバンプレス補正信号は、切替後時
間的に零に漸近させるようにする。
また、比例・積分制御システム200は、負荷デマンド
L!1の変化率Logおよび火炉氷壁出口蒸気温度Tw
wの変化率’f wwlを求める。
モデル内蔵最適制御システム100社、正常な場合、比
例・積分制御システム200、サブループ・コントロー
フ300シよび火力発電プラント400を組合せたシス
テムを制御対象とし、比例・積分制御システム200か
らの負荷デマンド変化率LDlを外乱とすると共に、発
電機出力偏差MWm、主蒸気圧力偏差Puma、主蒸気
温度偏差T冒Im 、カス0鵞偏差01m)火炉水壁出
口蒸気温度変化率Twwmおよび再熱蒸気温度偏差Tm
a+  を制御量として、上記外乱の発生過程と制御対
象を組合せた特性のモデルを用いて上記制御対象を最適
制御する。、 負荷指令発生過程と上記制御対象を組合せた特性は、次
のように自己回帰移動平均(A RMA )モデルで表
わされるものとする。
X(k)=A(1)X (k−1)−14?)X (k
−2)+・・−・+AM X (k−M)+ff1)u
 (k−1)+&2)u (k−2)+−−−−+Bf
Mx (k−M)+ξ(ト))(5) (t=o、1.2.・・−・・、M) u(k−l)=  ΔFmm(k−1) =  u、(
k−1)ΔPrwn (k−l)    us (k−
7)ΔP)o (kPt)   u、 (k−t)ΔP
in (繭)   u、(k−7)ΔPspe (k−
t)   us (k−1)ΔlFbmn(k−シ) 
   us (k 1)(j=1.2.・・曲、M) Ltn(k−7) −’ (k−1) vン’;f !
J :/り時点における負荷デマンド変 化率 TMII (k−j) ’ (k  t )サンプリン
グ時点における主蒸気温度偏差 MWj (k−1) I (k −1)″Fングリング
時点における発電機出力偏差 PM絽(k−l)lk−l)サンプリング時点における
主蒸気圧力偏差 O12(k−t) I (k−1) サンプリング時点
におけるガス0sfra差 Twm (k−1) ! (k −1) t ンプリン
グ時点における火炉氷壁出口蒸 気温度変化率 Tags(kj)’ (k  l)サンプリング時点に
おける再熱蒸気11&1i 差 Δhwn (L4:(k −t )フンプリング時点に
おけるタービン1気fi 量デマンド修正信号 ΔBee(it():(k−1) をンプリング時点に
おける給水流量デマン ド修正信号 ΔFFD (k−t)’ (k  t ) をンプリン
グ時点における燃料流量デマン ド修正信号 ノFan(k l)” (k −1) サンプリング時
点における空気流量デマン 上°修正信号・ ΔFto (k−t) ” (k −t 、)サンプリ
ング時点におけるスプレ流量デマ ンド修正信号 ΔFIIIn(し/Jlk−1)サンプリング時点にお
ける再循環ガス流量 デマンド修正信号 ム(り=   ”oc6”−鵞00曲”a、−(1)”
11(イ)a□(イ)・・°・・・a□(イ)a ? 
t (り a□(イ)・・・・・・al(イ)8係数 B(4=   G   O・・・・・・ Ob*t(j
)b雪量0す・・・・・・b鵞・<t>bsl(Abm
y(a”・・bss(j)b91(イ)b!嘗(2)・
・!・・・b!・(t):係数 ξ−)= ξ1(k)lkサンプリング時点にξ、(6
)  おけるノイズ ξ+ω                1(5)式を
状態遷移表現に変換するために、次式で示す変数zI0
1Qを導入する。
(荀 (6)式を書下すと次のようになる。
(7)式は、次のように状態遷移表現で表わすことがで
きる。
Z(k)=Φ・Z (k −()+7’−u (k−1
)+V(k)      (8)X(k)=(I O・
・−−−・−0) Z(k)           (
9)ここで、1−= (zoYet z、’(k)−・
・・・・Z;−淋))V’(k)= (ξ’(k) 0
・・・・・・0 〕Φ=  A(1)   I  O・
旧・・0A(2)  OI・・・・・・O A(M−1)OO・・・・・・I A(M)  OO・・・・・・O r’= CB’(1) B’(2・−・・−B ’(M
−1)B ’M )■:単位行列 評価関数Jとしては、次の2次形式評価関数を用いる。
Ql (M−7)X(M−7)  次の半玉定値行列(
重み) R16X6次の正定値行列(重み) (8)、  (lo)式にダイナミック・プログラミン
グ(DP)を適用して、次の漸化式により最適操作量u
 ’ (k)を求めることができる。
(11)式よりu’(k)は、次式のようになる。
すなわち、  (12)式は、比例・積分制御システム
200からの負荷デマンド変化率Loss発電機出力偏
差MWm、主蒸気圧力端座Pms廖、主蒸気温度偏差T
ms■、ガス03偏差01、火炉水壁出口蒸気温度偏差
Tvwmおよび再熱蒸気温度偏差T重相を用いて、ター
ビン蒸気流量デマンド修正信号ΔFMID%給水流量デ
マンド修正信号ΔFFWD%燃料流量デマンド修正信号
ΔFFD% 空気流量デマンド修正信号ΔFaob ス
プン流量デマンド修正信号ΔF apeおよび再循項ガ
ス流iデマンド修正信号ΔFORD の最適値を計算す
る式である。
サブループ・コントローラ300は、モデル内蔵制御シ
ステム100が正常な場合、(1)式に示す各操作量の
補正デマンド信号を用いて(13)により計算した各操
作量の修正デマンドF〜−,p#νvD。
F“νD、F“ムo 、 F”syoおよびF#omr
sに基づいて、タービン蒸気流量FMII 、給水流量
FνW、燃料流量Fys空気流量Fム、スプレ流量FI
Fおよび再循環ガス流量Fogを制御する。
なお、モデル内蔵最適制御システム10Gが異常な場合
は、(2)式に示す各操作量O補正デマント°信号を用
いて(13)式によ抄各操作量の修正デマンド信号を計
算する。
本発明の一実施例によれば、負荷デマンドと火力発電プ
ラントの各操作量の静特性に基づ込て各操作量のデマン
ド信号を先行的に決定すると共に、火力発電プラントの
各制御量の偏差を比例・積分処理した信号により上記各
操作量のデマンド信号を補正する比例・積分制御システ
ム、この補正デマンド信号に基づいて火力発電プラント
の各操作量を制御するサブループ・コントローラ、上記
比例・積分制御システムとサブループ・コントローラお
よび火力発電プラントの3つを組合せたシステムを制御
対象として、この制御対象と中給からの負荷指令発生過
程を組合せた特性をモデル化し、このモデルを用いて上
記制御対象の最適操作量を決定して、この最適操作1に
より上記各操作量の補正デマンド信号を修正するモデル
内蔵最適制御システムにより火力発電プラント制御シス
テムを構成し、モデル内蔵最適制御システムが正常な場
合、比例・積分制御システムは、積分制御モードで上記
火力発電プラントの各操作量デマンドを補正し、モデル
内蔵最適制御システムによ抄上記制御対象を制御する、
また、モデル内蔵最適制御システムが異常な場合、比例
・積分制御システムは、比例・積分制御モードで上記火
力発電プラントの各操作量デマンドを補正し、モデル内
蔵最適制御システムの出力を無効にするので、定常状態
においてオフセット無しに火力発電プラントの制御量を
設定値に一致させることができると共に、火力発電プラ
ントの複数の制御量間の干渉を抑制して外乱、すなわち
、「中給からの負荷指令に対する火力発電プラントの複
数の制御量の変動」を抑制できる。まえ、モデル内蔵最
適制御システムが異!になつ、ても、比例・積分−御シ
ステムによりパンプレスに火力発電プラントを継続して
制御できる。
本発明では、負荷指令発生過程の特性と制御対象の特性
を組合せ九特性のモデルの係数は予め求められているも
のとしたが、オンラインで逐次同定するようにしてもよ
い。
また本発明では、峰デル内蔵最適制御システムが正常な
場合、比例・積分制御システムは、積分モードでプラン
トを制御するようにしたが、比例・積分制御モードでも
プラントを制御できるようにし、積分制御モードと比例
・積分制御モードのどちらにも切替えできるようにして
もよい。
本発明によれば、定常状態においてオフセット無しに制
御量を設定値と一致させることができ、複数の制御量間
の干渉を抑制して外乱に対する制御量の変動を抑制でき
る。また、最適制御系が異常になっても、比例・積分制
御系のみでバンプレスにプラントを継続して制御できる
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は本発明の一実施例を示すブロック図、
第3図は火力発電プラントの系統図である。 201.221〜232・・・加算器、202・・・変
化率制限器、203〜208・・・先行制御器、209
゜220・・・変化率計算器、210〜214・・・減
算器、215〜219・・・比例・積分制御器、23・
・・比例制御器、301・・・タービン制御器、302
・・・給水流量制御器、303・・・燃料流量制御器、
304・・・□、:。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、 プラントの設定値と制御量とのt#il差を比例
    ・積分処理して操作量デマンドを作成しこのデマンドに
    よりプラントを制御する比例・積分制御系、この比例・
    積分制御系と前記プラントを組合せたシステムを制御対
    象とし、この制御対象のモデルの最適操作量を決定し、
    この最適操作量を前記プラントの前記操作量デマンドの
    補正信号とする最適制御系よりなるシステムにおいて、
    前記最適制御系が正常な場合、比例・積分制御系は、積
    分制御モードで前記プ′テントを制御し、前記最適制御
    系により前記制御対象を制御する、また、前記最適制御
    系が異常な場合、紡紀比例す積分制御系は、比例・積分
    制御モード前記でプラントを制御し、前記最適制御系の
    出力を無効にするモード切替え手段を設けたことを特徴
    とするプラント制御システム。
JP1962582A 1982-02-12 1982-02-12 プラント制御システム Pending JPS58139206A (ja)

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