JPS5830601B2 - テキオウセイギヨシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、いわゆる１１非線形１１あるいは１′不感帯
制御１１形の目標値プロセス制御システムに関する。

この形のシステムでは、制御器のゲイン（Ｇａｉｎ）あ
るいは比例帯は測定された変量値と目標値との間の偏差
の大きさの関数である。

ここに述べた非線形制御器は、プロセスのゲイン（Ｇａ
１ｎ ）が偏差の大きさによって変わるような非線形プ
ロセスに広く利用される。

この特性を有するシステムの一例はｐＨ制御プロセスで
ある。

環境保護法等の要件に合致せしむるために化学プラント
からの溢流のｐＨを制御する場合、偏差プロセスゲイン
との関係から、従来からある線形制御器を使用すること
は望ましくない。

化学、石油、金属、食品加工等の工場から排出される廃
液は通常、弱酸および強酸、塩基、塩等の混合物を含み
、中和薬剤の液流とｐＨとの関係は極めて変わり易い。

この関係は、通常、滴定曲線と呼ばれているグラフに表
わされる。

定常状態プロセスゲインは、目標値の点における滴定曲
線の傾斜である。

ｐＨの目標値の点からいずれの方向にでも偏差が増せば
、この曲線がＳ字形を呈するために、一般にゲインが低
くなる。

したがって、線形のｐＨ制御ループがこの目標値におい
て１以上であれば、振動が起こりこのループゲインを１
に減小させる点まで振動が拡大する。

典型的な場合は、ｐＨ制御ループはリミットサイクルの
状態になる傾向があり、このサイクルの振幅は滴定曲線
の傾斜に比例する。

特定の状況においてはこの限界値の範囲内でのサイクリ
ングは必要な条件ではあるが、サイクリングは高価な薬
剤を浪費するので避けなげればならない。

滴定曲線は非線形性なので、一層これに適合させるため
に、非線形制御器が工夫されてきた。

この制御器は通常の三項動作の制御回路のほかにさらに
１つの回路を備えており、この回路によって測定値と目
標値との差からつくられた偏差信号と前記の三項動作の
行われる誤差信号との間に非線形関数の関係を生せしめ
る。

この非線形関数は目標値を囲む特定の範囲内の偏差値に
対して比較的低いゲインを与える。

この低いゲイン範囲を１１不感帯”と呼ぶ。

不感帯の外側の偏差値に対してはより高いゲインが適用
される。

不感帯範囲で低いゲインを与えることでサイクリングを
起こす傾向を最少限にすることが意図される。

一方より高いゲインの領域はプロセスを動揺状態から所
望のプロセス状態への回復をもたらす。

したがって、不感帯の幅は、プロセスのドリフトを最小
にしながらリミットサイクルの起こるのを防止または最
少限に減するために操縦者によって調整される。

最近、非線形制御器の導入によって、非線形プロセスの
制御に大きな進歩がもたらされたが、なお多くの問題か
のこされている。

非線形制御器を使用した場合でも、プロセス滴定曲線が
変化する状態の下では不感帯を超えてＩＪ ミツトサイ
クルが発達する。

また、もし不感帯幅の設定が広すぎれば、ｐＨは長時間
の間許容範囲を超えて動揺する。

これは特にプロセスゲインが低い時に起こる。

大形のディジタル計算機システムを使用すれば、前述の
ような制御を行うことができるが、典型的な工場設備は
、遠隔地にある廃棄物処理設備のように、小規模で遠隔
地で動作するものが多い。

このような設備にディジタル制御システムを据えつげる
ことで多大の設備費をかげるわけにはいかない。

したがって、本発明は主として、後述するようにアナロ
グ制御システムに関するものである。

適応制御は、概念的に線形制御システムに関連した課題
に修正を加えることにより発達してきたものである。

それで、従来の技術にみられる適応制御システムは、一
応次の５つの範嗜にわけられる。

即ち、モデル形、パラメータ摂動形、リミットサイクル
形、周波数サーボ形、および周波数比較形である。

モデル形システムではプロセスを模擬化したモデルを使
用してプロセスと同じ様な条件の下で制御器に必要なゲ
インを示唆する信号を発生せしめる。

モデルからの信号が制御器のゲインと異なっている場合
は、ゲインの適正な調整が行われる。

摂動形システムでは、外乱を導入し、この摂動に由来す
るシステムの応答を観察する。

次に、システムは、所望の応答特性を呈するように調整
される。

リミットサイクル形システムは、高い周波数の振動（リ
ミットサイクル）を閉ループシステムで発生する。

制御器のゲインは次に正しいリミットサイクル応答を生
ずるように調整される。

周波数サーボ形システムは、目標値の囲りの低い周波数
の振動出力を検出する。

次にシステムのゲインは所望の周波数の振動になるよう
に調整される。

周波数比較形システムは一定の周波数範囲におけるシス
テムの応答とシステムゲインの変化とを比較して所望の
システム応答を得る。

終りの方の適応制御の好例は、１９５０年８月１日発行
の米国特許第２５１７０８１号“自動応答調整を有する
制御システム“の中にみられる。

この特許の中に述べられている装置は、適応形三項動作
制御器であって、プロセスがドリフトしはじめると線形
比例ゲインが直線的に増加し、またもしプロセスが振動
しはじめるとゲインが直線的に減小するというものであ
る。

さらに、制御器は他の２つの動作様式の適応あるいは調
整を行う。

微分時間およびリセット時間は出力の振動の周期に比例
して自動的に調整される。

これら２つの動作様式は振動が繰返せば、繰返した時に
のみ再調整される。

しかし、この線形制御器は非線形プロセスに使用するこ
とができなかった。

その理由は、プロセスゲインの非線形性は、プロセスが
連続的に振動とドリフトを交互にくり返すにつれて、こ
の制御器の高い比例帯から低い比例帯に連続的に適応さ
せるからである。

電子式適応制御器もまた当業界で知られている。

その−例は、１９７０年１０月２０日発行の米国特許第
３５３５４９６号で、その中には、制御動作に対するル
ープの応答の周波数分析に従ってゲインを適応させる線
形制御器が示されている。

しかしながら、この場合は、プロセスゲインが変化する
につれて制御器のゲインが連続的に適応され、その結果
リミットサイクリングが生じるので、この制御器は非線
形プロセスに対しては効果的に作用しない。

これら従来の制御システムは非線形制御器と関係してい
ない。

特に、これらの従来の制御システムはプロセスパラメー
タの変化に応答し非線形制御器の不感帯の適応を行って
いない。

プロセスの非線形性と制御器の非線形性との間の関係が
変り易いことに起因し、非線形制御器を非線形プロセス
に応用することは上に述べた困難があることを認識する
ことは、非線形プロセス制御の分野に大きな貢献を与え
る。

理想的なプロセス設備のもとでは、この関係は不変であ
り、その結果ループゲインは偏差と無関係である。

しかしながら、ｐＨを調節する流出液のような、非線形
プロセスのゲインは、偏差の関数としてばかりでなく他
のプロセス変量、特に流出液の組成の関数としても変化
する。

したがってこのプロセスの高いゲイン帯域は予見できな
い変量の関数としてその幅が変化する。

しかしながら、従来ある非線形制御器の不感帯は固定し
ており、プロセスの変化する非線形性を継続的に相殺す
ることができない。

したがって、本発明においては、測定値と目標値との入
力に応答し制御信号を生ずる非線形あるいは不感奇形電
子制御器を利用する制御システムが時間的に変化する非
線形プロセス用の制御システムとして提供される。

さらに、非線形制御器の不感帯幅を調整しプロセスゲイ
ン関数の変化を補償する適応制御器が使用される。

この不感帯幅の調整はこの非線形制御器によって演算動
作が実施される目標値と測定値との入力と同じ入力の周
波数分析に基づく。

この適応制御器は不感帯幅を調整しその結果ループゲイ
ンは実質的に偏差と独立でありこれによってリミットサ
イクルを起す傾向を最少限に減少するために設計されて
いる。

この適応制御器の要点は弁別回路である。

この回路は、偏差信号を、交差周波数の選定によって決
定される高域周波数成分と低域周波数成分との２成分に
分離する。

交差周波数は、高域周波数帯域内に制御ループの固有振
動数が含まれるように選定される。

次にこの２つの周波数成分は反対方向に極性化され、こ
の適応制御器の比例動作実行部分およびリセット動作実
行部分に送られる前に再結合される。

高域周波数の帯域内に振動が存在すれば、弁別器は正極
性の信号を発生し、この信号は振動を消滅させるために
非線形制御器の不感帯を広げる。

もし、ドリフトあるいはオフセット（低い周波数の）成
分が存在すれば弁別器の出力は負の極性の信号を生じ非
線形制御器の不感帯の幅を狭くする。

この適応制御器は単に偏差ゼロの条件を満足させるか、
あるいは正確に交差周波数の振動で目標値の両側と同じ
ように分布される振動を起させる条件を満足させるもの
である。

以下、本発明の実施例図面を参照しこれを詳細説明する
。

第１図は、本発明の好ましい具体例として、流出液のｐ
Ｈ制御用の非線形適応制御システム全体の系統図を示す
。

測定ならびに制御すべき流出液は入口１２を通りタンク
１０に導入され、連続的あるいはバッチ方式で、出口１
４を経て排出される。

ミキサ１６はタンク１０内にあって流出液と薬剤との反
応を助ける。

薬剤は、薬剤源２０から薬剤入口１８を経てタンク１０
に加えられる。

薬′剤の液流は弁２２によって調節される。

この弁２２は以下に述べる制御システムの制御要素であ
る。

タンク１０の出口側の近くに検出素子２４があり、この
素子はｐＨ制御システムの場合は、ｐＨ検出電極である
。

検出素子２４から発生する信号は増幅器２５によって増
幅され、記録計２６によって表示されかつ記録される。

この信号はこの制御システムの測定変量入力信号Ｍとし
て役立つ。

発生器２８はこの制御システムに目標値信号Ｓを供給す
る。

減算器３０は、測定値と目標値との差、すなわち偏差信
号を決定する。

この偏差信号は主制御ループ（以下に述べる非線形制御
器）を適応ループの両方に供給される。

まず主制御ループを述べ次に適応ループについて述べる
。

ここでの論述の目的のために、さきに測定値と目標値と
の差として定義された“１偏差信号“と区別し、非線形
関数によって修正された偏差信号を１１誤差信号Ｅ′１
１と定義する。

主ループにおいては、偏差信号Ｅは非線形関数発生器３
２によって処理されプロセスの短期間の非線形性を補償
する。

この装置の動作ならびにこれの存在が必要であることは
第２図のグラフを参照してよ（説明することができる。

第２ａ図は相異なる２つの不感帯幅の値に対し、偏差信
号Ｅに対応して非線形関数発生器３２によって発生され
る誤差信号Ｅ’のグラフである。

線Ａは不感帯幅の値がゼロに等しい場合のｇを表わす。

この条件は、線形制御と等価である。

線Ｂは不感帯幅ＤＢＷが正の値に対する誤差信号Ｅ′を
表わす。

グラフかられかるように、不感帯は偏差値が＋Ｘから−
Ｘの範囲において起こっている。

これらの偏差値の範囲内では非線形関数発生器は、この
範囲外の偏差値に対するよりも著しく低いゲイン（不感
帯ゲイン）を有する。

この非線形関数の有効性は第２ｂ図を参照すれば明らか
になる。

このグラフはｐＨプロセスの滴定曲線で、ｐＨの偏差を
薬剤液流の関数として示す。

この曲線上のどの点においてもその点に対するプロセス
ゲインはこの曲線のその点における導函数である。

このグラフから見られるように、このプロセスは−Ｘと
＋Ｘとの間の偏差値に対応し、高いゲイン帯域ＨＧＢを
有する。

この帯域の外側におけるプロセスゲインはより低い。

第２ａ図と第２ｂ図を比較することにより、制御器の不
感帯＠ＤＢＷが大体プロセスの高いゲインの帯域幅ＨＧ
Ｂに等しげれば、綜合のループゲインはほぼ一定である
ことがわかる。

この条件が満足されれば、プロセスゲイン関数、すなわ
ち高いゲイン帯域が一定である限り、制御が大幅に改善
されることになる。

このような非線形関数を発生することのできる電子回路
は第３図に詳細に図示されている。

この非線形関数発生器は運転に際して、入力端子３６ａ
と３６ｂとの間に接続されている可調整電圧分圧器３８
に偏差信号が印加される。

この分圧器のワイパー３９はコンデンサ４８で１波され
、増幅率が１：１の出力増幅器５００Å力として使用さ
れる。

この分圧器３８は、その一部分が相補形トランジスタ４
０および４２によってバイパスされている。

これらのトランジスタのベースは抵抗４４と４６を経て
接続されており、またバイアス回路網６６に接続する。

これらのトランジスタのベース電圧がエミッタ電圧に等
しげれば、トランジスタはこの回路中でダイオードのよ
うに動作し、入力信号が略０．６ボルト以下の場合はこ
れに高抵抗を与える。

これは±０．６ボルトの不感帯を生せしめる。

つまり、トランジスタ４０，４２は、バイアス回路網６
６からのバイアス電圧がないと、±０．６ボルトの不感
帯を作る。

このバイアス電圧は、２つの個別の調整によって設定さ
れる。

すなわち■電位差計５４のワイパー５５の位置によって
設定される手動ＤＢＷ ＡＤＪと、■適応制御関数発
生器６４によって設定される遠隔ＤＢＷＡＤＪ６４であ
る。

トランジスタ４０，４２０初期バイアス電圧は、端子６
４ａ、６４ｂに何も電圧を印加しない状態で、電位差計
５４のワイパー５５を位置決めすることによって設定さ
れる。

ワイパー５５で成る設定を行う間、ワイパー５５−ダイ
オード５８−抵抗器６２−抵抗器４６−抵抗器４４−ワ
イパー５５のループでバイアス電流が流れ、このバイア
ス電流により、抵抗器４４及び４６の共通接続点に対し
てトランジスタ４００ベースと抵抗器４４の接続点及び
トランジスタ４２０ベースと抵抗器４Ｇの接続点に、互
いに反対極性ではあるが同一レベルのバイアス電圧が発
生する。

しかしながら、ＮＰＮ）ランジスタ４００ベースがエミ
ッタより０．６ボルト高くなるようにして順方向にバイ
アスされ、ＰＮＰ ）ランジスタイ２０ベースがエミッ
タより０．６ボルト低くなるようにして順方向にバイア
スされれば、トランジスタは全電圧の信号を導通し、不
感帯は消失する。

もしトランジスタが上記と反対に逆バイアスされれば不
感帯の巾ＯＢＷは増加する。

このバイアス電圧はバイアス回路網６６から供給される
。

このバイアス回路網６６はＤＢＷの手動調整および遠隔
調整を提供する。

手動調整は電位差計５４によって与えられる。

電位差計５４はこれに電力を供給する一電力源（図示せ
ず）に接続されている。

電位差計５４のワイパー５５はトランジスタ４００ベー
スに接続されている。

一対のゼナーダイオード５６と５８とが直列に電力源間
に接続されている。

これら２つのダイオードの共通接続点は不感帯幅調整Ｄ
ＢＷ−ＡＤＪの入力６４に接続する。

ＤＢＷ−ＡＤＪの入力間には抵抗６０および６２が接続
する。

これらの抵抗の共通接続点はトランジスタ４２に対して
バイアスを与えるために用いられる。

これらの抵抗器の値を加減してスパン調整を与える。

手動によるＤＢＷ ＡＤＪは、以下に述べるように突
発的振動に関する場合をのぞき、遠隔ＤＢＷ−ＡＤＪを
作るための適応制御ループ（すなわち、制御関数発生器
６８及び弁別器７０が介在する場合には、先ず、その不
感帯を零に減少するように設定されるべきである。

適応制御ループが端子６４ａ及び６４．ｂ間に電圧を生
じさせると、このバイアス電圧が手動によるＤＢＷ
ＡＤＪバイアス電圧に加算される。

この加算により、新しいバイアス電圧が手動によるＤＢ
Ｗ ＡＤＪバイアス電圧に重畳され、正味のバイアス
電圧を得ることができることになる。

明らかに抵抗器６０゜６２の両端に電圧が現われると、
上述のループで流れるバイアス電流が変ってくる。

適応制御関数発生器６８の設計の都合上、端子６４ａ及
び６４ｂの端子電圧は常に正である。

この正の電圧の大きさは、弁別器７０からの入力信号の
大きさ及び極性に依存する。

高域フィルタ１２からの正の入力信号は正の出力信号を
増大し、一方、低域フィルタ７４からの負の入力信号は
正の出力信号を減少するようになされている。

端子６４ａ及び６４ｂ間の正の遠隔ＤＢＷＡＤＪバイア
ス電圧は、手動によるＤＢＷ ＡＤＪバイアス電圧の効
果に反作用する。

すなわち、遠隔ＤＢＷ ＡＤＪはトランジスタ４０．
４２のベース及びエミッタ間の０．６ボルトのバイアス
電圧を相殺し、従って、トランジスタ４０．４２は成る
最小電圧を越える偏差信号Ｅの時のみ導通するようにな
る。

換言すれば、それは手動によるＤＢＷ ＡＤＪにより
設定された最小の不感帯幅調整の不感帯巾を増大する。

従って、適応制御ループが介在する場合には、電位差計
５４によるＤＢＷ−ＡＤＪ信号は最小限のＤＢＷと云え
るわけである。

さてここで第１図に示されている主ループの検討を完了
するが、非線形関数発生器３２によって発生される誤差
信号Ｅ′は、従来ある設計の制御関数発生器３４に供給
される。

第１図においては、図示されている非線形制御器は、目
標値発生器２８、減算器３０、非線形関数発生器３２お
よび制御関数発生器３４から戊る。

非線形関数発生器３２以外は、これらの構成要素は通常
の線形制御器中に見えだされるものである。

したがって、非線形制御器は、その中に非線形関数発生
器を挿入することにより、三項動作方式の線形制御器か
ら横取される。

線形制御器に非線形関数発生器を挿入しかつこのような
挿入を行うべき正しい点を線形制御器内に定めることは
制御器技術における通常の技術である。

したがって、ここでこれ以上詳しく制御関数発生器３４
について述べることは不必要である。

尚、必要ならば、例えば１９６７年マグロウ−ヒル社発
行の７ランシス・ジー・シンスキー（本発明者）著、”
プロセス制御システム″または本出願人により１９７２
年５月に発行された技術情報誌”Ｔｌ２ＡＣ−１０５”
を参照されたい。

この制御ループを完成するには、貯槽２０からの薬剤の
液流を変えるために制御出力信号が弁２２に供給される
。

このシステムは、一種の薬剤と一種の弁が使用されるこ
ともあれば、二種の薬剤と同一の信号により制御される
二つの弁が使われることもある。

上述の主制御ループは、本発明で必要とされているよう
に、遠隔調整のＤＢＷを有するように図示されている発
生器３２を除いては、従来の非線形設計のものである。

従来のシステムにおいては、ＤＢＷは手動で適当な値に
調整され、その値を保持するままになっていた。

本発明の特徴は、上に述べた非線形制御ループに帰還ル
ープあるいは適応ループを加えたもので、このループは
適応制御関数発生器６８および入力弁別器７０を有する
ことである。

制御関数発生器６８は従来ある設計のものであり、特に
そのシステムが制御関数発生器３４と同じものでもよい
。

しかしながら、適応ループにあっては、制御関数発生器
は比例動作環とリセット動作環のみが必要とされる二項
動作方式の制御器である。

実際において、便宜のため、以下に述べる適応制御関数
発生器６８は、従来適応制御の関数発生器として使用さ
れていた従来の制御器の構成要素のうち微分動作環の要
素を使用しないようにしたもので構成してもよい。

尚、詳細に付いては、上述した”プロセス制御システム
″又は’Ｔｌ２ＡＣ−１０５’“を参照されたい。

代表的な弁別器はブロック図形式で第４図に示されてい
る。

この装置の目的は、測定信号中に存在する振動とドリフ
トを代表する信号をそれぞれ周波数帯域に分離しかつそ
れらに重みを与えることである。

この目的を達成するために、偏差信号Ｅは、共に従来か
らある設計の高域フィルター７２と低域フィルターγ４
によって処理される。

遮断周波数すなわち交差周波数は、高域フィルターがこ
のプロセスの固有応答周波数の振動信号を通過せしむる
ように選定される。

この信号は整流器７６によって正値の信号に整流される
。

低域通過フィルター７４を通過する信号はゲインステー
ジ８０によってゲイン調整が行われた後に、整流器８２
によって負の値の信号に整流される。

これらの信号は次に加算器７８で結合せられる。

この加算器の出力信号は帯域幅誤差信号Ｅ“である。

この帯域誤差信号Ｅの振幅及び極性は偏差信号Ｅが主に
高周波又は低周波のいずれであるかを示す。

このことは、高周波偏差信号Ｅが不感帯中（ＤＢＷ）を
広げることを要求し、一方低周波偏差信号Ｅが不感帯中
（ＤＢＷ）を狭くすることを要求することを意味してい
る。

第１図に示されているように、帯域幅誤差信号Ｅ〃は、
適応関数発生器６８に対する入力として使用される。

このユニット６８の信号出力は非線形関数発生器３２の
ＤＢＷ−ＡＤＪ入力６４に供給されて、適応ループを完
成する。

第１図において図示されている適応制御器は、目標値発
生器２８、減算器３０（両者とも非線形制御器と共有す
る）、弁別器７０および関数発生器６８から戒る。

別の実施例では、目標値発生器２８及び減算器３０を共
有する代りに、線形制御器に非線形関数発生器を附加し
て非線形制御器を形式し、線形制御器に弁別器を附加し
て適応制御器を形式してよい。

但しその際は、偏差信号Ｅを直接弁別器に供給する代り
に、測定信号Ｍを適応制御器の減算器に供給し、また適
応制御器の目標値発生器を該目標値発生器２８と同じ値
に調整することが必要である。

しかしながら、記述を簡単にするために、第１図では２
つの制御器は１個の減算器と目標値発生器とを共有する
ように示されている。

このシステムを運転するに当り、非線形制御器のプロセ
ス制御関数パラメータＰ、ＤおよびＲは従来の方法で調
整される。

適応制御関数パラメータＰ及びＲは、積分動作が主とな
るように調整される。

最後に残されている調整は、突発する振動を防止するた
めに利用されるところの弁別器の低域周波数ゲインであ
る。

突発振動はプロセス発振が繰返して１１突発する”こと
である。

これは、この型の適応システムにおける不感帯が周期的
に過狭窄化されることから生ずる。

これまで述べてきた形式のｐＨプロセスでは、目標値の
近辺でプロセスゲインが高いために、相当長時間の量測
定値が目標値に正確に等しくなるようなことは起こりに
くい。

通常よくある状況では、主要な外乱がすべて消滅してし
まった後でも、プロセス測定値は目標値かられずかにド
リフトしている。

この非線形制御器は、ゲインの低い不感帯を利用してこ
のドリフトまたはオフセットを除去しようとするもので
ある。

しかしながら、このドリフトが起こっている間は適応ル
ープは不感帯幅を狭くする。

この低周波数ゲイン単位がない場合は、非線形制御器が
ドリフトを修正してしまう前に不感帯は狭くなりすぎる
。

そこで、小さな外乱があっても測定値を不感帯の外に追
いやられる。

この適応ループがこの発振を消滅させるに充分なだけ不
感帯を広げるまで、リミットサイクルが起きる。

そして振動がなくなると適応ループは不感帯を狭（し、
再びリミットサイクルが起こる。

この形式の突発振動は、高価な薬剤を浪費し制御を妨げ
るのでこれをさげなげればならない。

突発振動を防止するには不感帯幅の過狭窄化するのを防
ぐことが必要である。

これを達成するには最小のＤＢＷを与えるかあるいは適
応ループによって不感帯が狭（なる速さを減小すればよ
い。

ＤＢＷの最小値は電位差計５４を調整することによって
与えられる。

適応ループによって供給される遠隔ＤＢＷ−ＡＤＪ信号
はこの電位差計によつて設定される最小のＤＢＷに加え
られる。

突発的サイクリングを減らすためのこの操作の不利な点
はこの最小ＤＢＷが制御システムの制御範囲を減じその
ために効果的に操作されるプロセスゲインの変化の範囲
を減らすことである。

突発するサイクリングを減らすための好ましい方法は、
低周波数ゲインステージ８０を利用することである。

ゲインステージ８０の調整は、低周波数ゲインを１、す
なわち高周波数ゲインの値、からゼロまで変化すること
ができる。

低周波数ゲインの減小は、この適応ループにより不感帯
幅が広げられる速さに比較し不感帯幅を狭くする速さを
減小させる。

不感帯内におけるドリフトは非線形制御器によって不感
帯が狭くなりすぎないうちに該制御器によって減らされ
る。

第５ｂ図は、第１図に示した本発明の具体例で低周波数
ゲインステージ８０を除いた装置における記録計２６の
チャートの記録を示す。

第５ｂ図で目標値は７．２ｐＨ単位に等しく、許容範囲
はｐＨ６〜９である。

４つの大きな突発振動の発生している間において測定信
号は許容範囲を超えている。

これらの周期的な突発振動は状態が修正されるまで続い
ている。

流出液が環境保護法を侵害して排出されることを防止す
るために、測定値が許容範囲に復するまで出口を閉鎖す
るバックアップ装置が使用される。

第５ａ図は、弁別器の高域側のゲインの０．５倍のゲイ
ンに調整されている低周波数ゲインステージ８０を有す
るシステムで、同じように記録されたチャートを図示し
たものである。

このチャートの記録は、許容範囲内でより大きなドリフ
トを示し、また、高い振動数の発振は少なくなっている
。

この記録で、略３：３０ＰＭに高周波数の発振が起きて
いるが、これはタンク１０に入った流出液の組成の変化
により、プロセスゲインが変化したために生じたもので
ある。

その他の振動は負荷の変化に由来するものである。

上に述べた非線形制御システムの代表的な設備は、下記
の近似的なパラメータ設定により、固有周期が２分のｐ
Ｈプロセスを有効に制御するために利用することができ
る。

主ループ： 比例帯・・・・−・５０％ 積分時間・・・・・・１ｍｖｌ 微分時間・・・・・・０．２ｍｍ 最小不感帯ゲイン・・・・・・０．０２（比例ゲインの
）不感帯内・・・・・・±１．５ｐＨ単位（Ｏから±３
．ＯｐＨ単位まで適応ループにより調 整可能） 適応ルーフ 比例帯・−・・・・３００％ 積分時間・・・・・・３ｍ１ｎ 交差周期・・・・・・１２ｍｖＬ 低周波数ゲイン・・・・・・０．７ 上記の値は異なる例示的なもので、本発明において必要
とされる値あるいは限定条件値をあられすものでない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例であって、流出液のｐＨを制御
するために使用される適応非線形制御システムの概略の
構成を示すブロック図である。 第２図は非線形制御器の不感帯と非線形プロセスの滴定
曲線のグラフである。 第３図は、第１図に示した非線形関数発生器の概略の接
続図である。 第４図は、第１図に示した弁別回路の具体例を示すブロ
ック図である。 第５ａ図および第５ｂ図は、測定信号の記録チャートで
突発的サイクリングの記録例である。 １０・・・・・・流出液槽、２０・・・・・・薬剤源、
２４・・・・・・検出素子、２６・・・・・・記録計、
２８・・・・・・目標値発生器、３０・・・・・・減算
器、３２・・・・・・非線形関数発生器、３４・・・・
・・制御関数発生器、２２・・・・・・調整弁、７０′
・・・・・・弁別器、６８・・・・・・適応制御関数発
生器、６６・・・・・・バイアス回路網。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 非線形プロセスゲイン関数を有し、所定目標値の特
   定範囲内のプロセス変量値に対する高プロセスゲイン領
   域と、上記範囲外の変量値に対する低ゲイン領域とをも
   った非線形プロセスに使用するプロセス制御システムで
   あって、上記プロセス変量値に対する測定信号を発生す
   る手段と、上記所定目標値に対する上記測定信号の偏差
   に対し非線形的に関連する誤差信号を発生する誤差信号
   発生手段と、上記誤差信号に応答してプロセスを操作し
   該誤差信号の大きさを減少する制御手段とを有するプロ
   セス制御システムにおいて、 上記誤差信号発生手段がスイッチング素子を有し、該ス
   イッチング素子に印加されるバイアス信号の大きさに応
   答して上記誤差信号発生手段の出力を低ゲイン不感帯領
   域と高ゲイン領域の間で切換え、 所定の交差周波数以下の低周波数帯域内に存在する測定
   信号の低周波数成分を検出する低域フィルタ、該低域フ
   ィルタの出力を整流する低域整流器、上記交差周波数以
   上の高周波数帯域内に存在する測定信号の高周波成分を
   検出する高域フィルタ、該高域フィルタの出力を整流し
   上記低域整流器の出力と反対の極性の整流出力を生ずる
   高域整ノ 流器、一方のフィルタと整流器との結合回路
   のゲインを他方の結合回路のゲインに対し変更し、突発
   的振動を予防するゲインステージおよび上記高域および
   低域の両整流器の出力を結合し適応誤差信号を発生する
   加算器を有し、上記偏差に応答しっ て上記高プロセス
   ゲイン領域の巾の変化を検出する検出手段と、該検出手
   段の適応誤差信号に応答し、上記高プロセスゲイン領域
   の巾に対応した大きさのバイアス信号を発生して上記ス
   イッチング素子に印加し、それによって、上記低ゲイン
   不感帯領域の巾が上記高プロセスゲイン領域の巾と一致
   するように調整されるバイアス信号発生手段とを備えた
   ことを特徴とする適応制御システム。