JPS59103104A - プロセス制御方法 - Google Patents
プロセス制御方法Info
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- JPS59103104A JPS59103104A JP57212550A JP21255082A JPS59103104A JP S59103104 A JPS59103104 A JP S59103104A JP 57212550 A JP57212550 A JP 57212550A JP 21255082 A JP21255082 A JP 21255082A JP S59103104 A JPS59103104 A JP S59103104A
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- Japan
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- signal
- control
- load
- output signal
- component
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-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/0205—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
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- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、温度とか成分を制御する系つ19本質的には
熱量とか物質の混合’+fjU御系において、制御偏差
に負荷率を采することによシ 負荷によるプロセスゲイ
ンの自#袖償を行ない、広範囲負荷変動に対する制御の
安定性を向上する方法に関する。
熱量とか物質の混合’+fjU御系において、制御偏差
に負荷率を采することによシ 負荷によるプロセスゲイ
ンの自#袖償を行ない、広範囲負荷変動に対する制御の
安定性を向上する方法に関する。
プロセスの温度制御あるいは成分制御は本質的には熱量
とか物質の混合制御系であシ、制御対象負荷など大小に
よシプロセスゲインが変化する特質があシ、フィードバ
ック制御単独の場合でもフィードフォワード制御を組み
合せた場合でも、負荷の大小によシ制御のハンチングや
応答の遅れを生じ制御特性を著しく低下させることにな
る。
とか物質の混合制御系であシ、制御対象負荷など大小に
よシプロセスゲインが変化する特質があシ、フィードバ
ック制御単独の場合でもフィードフォワード制御を組み
合せた場合でも、負荷の大小によシ制御のハンチングや
応答の遅れを生じ制御特性を著しく低下させることにな
る。
とくに昨今の経済情勢から檄しい需要変動に適合するフ
レキシブルな生産手段が求められ、負荷が変動してもど
のような大きさの負荷であっても、制御が安定に実行さ
れることが強く求められている。
レキシブルな生産手段が求められ、負荷が変動してもど
のような大きさの負荷であっても、制御が安定に実行さ
れることが強く求められている。
従来技術の例を熱交換器出口温度:ll!!御で説明す
る。
る。
第1a図は、従来の熱交換器出口温度制御装置の植成図
である。
である。
原料配管10/に原料を流して熱交換器103に導き、
熱交換器出口温度が所定温度TI3となるように、スチ
ーム配管/10を通して熱交換器に流す量をスチーム流
量調節弁//3によりてfffl!御する。つ丑広原料
配管10/に温度Tiの原料を流iFiだけ流し、熱交
換器103を通してその熱交換器出口温度T。を出口温
度検出器io≠によ量検出し、温度調節計(TIC−/
)10!に導き設定温度T8と比較してその制御偏差(
T、−T。)を求めて、P(比例)、I(積分)、D(
微分)の組み合せ調節演算後、調節出力信号を加算器/
θ2に導く。
熱交換器出口温度が所定温度TI3となるように、スチ
ーム配管/10を通して熱交換器に流す量をスチーム流
量調節弁//3によりてfffl!御する。つ丑広原料
配管10/に温度Tiの原料を流iFiだけ流し、熱交
換器103を通してその熱交換器出口温度T。を出口温
度検出器io≠によ量検出し、温度調節計(TIC−/
)10!に導き設定温度T8と比較してその制御偏差(
T、−T。)を求めて、P(比例)、I(積分)、D(
微分)の組み合せ調節演算後、調節出力信号を加算器/
θ2に導く。
一方、原料流量Fiを原料流量検出器/θ、2−5検出
し、開平演算器107で開平演算して流量に比例した信
号Fiを求め、これをフィードフォワードモデル101
を通してフィードフォワード補償信号を加算器iotで
温度調節計701の出力信号と加算して操作出力信号Q
Dとし、これを2次調節計のスチーム流量調節計(FI
C−/ )10りの設定信号とし、スチーム配’E?
/10を流れるスチーム流量をスチーム流量検出器ti
/で検出し、開平演算器//コで開平演算して求めたス
チーム流量F8と比較してP(比例)土工(積分)調節
演算した出力信号によシスチーム流量調節弁//3の関
度調整し、スチーム流量を調節して熱交換器出口の原料
温度が所定値TBになるように制御する。
し、開平演算器107で開平演算して流量に比例した信
号Fiを求め、これをフィードフォワードモデル101
を通してフィードフォワード補償信号を加算器iotで
温度調節計701の出力信号と加算して操作出力信号Q
Dとし、これを2次調節計のスチーム流量調節計(FI
C−/ )10りの設定信号とし、スチーム配’E?
/10を流れるスチーム流量をスチーム流量検出器ti
/で検出し、開平演算器//コで開平演算して求めたス
チーム流量F8と比較してP(比例)土工(積分)調節
演算した出力信号によシスチーム流量調節弁//3の関
度調整し、スチーム流量を調節して熱交換器出口の原料
温度が所定値TBになるように制御する。
この従来装置を機能的に一般化してみた構成ブロック図
を第1b図に表わす。
を第1b図に表わす。
第1b図において、比較器/で設定値SVと制御量PV
とを比較して、その偏差を/火脚節計(温度または成分
調節計・coi ) 3に入れてPID調節演算し、加
算器≠を経由した後に速度形→位置影信号変換部!、加
算器tを経てλ火脚節ループの設定値とし、比較部7で
2次制御ループの設定値と制御量を比較して、その偏差
をλ火脚節計(Go2)rに入れてPI調節演算し、プ
ロセス(G、)7に操作信号として与えii+!I御量
(PV)10を所定値に制御する。
とを比較して、その偏差を/火脚節計(温度または成分
調節計・coi ) 3に入れてPID調節演算し、加
算器≠を経由した後に速度形→位置影信号変換部!、加
算器tを経てλ火脚節ループの設定値とし、比較部7で
2次制御ループの設定値と制御量を比較して、その偏差
をλ火脚節計(Go2)rに入れてPI調節演算し、プ
ロセス(G、)7に操作信号として与えii+!I御量
(PV)10を所定値に制御する。
一方、フィードフォワード制御系は制御対象負荷に比例
した負荷信号(1% ) //を係数器/コに乗じて負
荷変動補償信号を得て、この信号を一つに分け、7つは
静特性補償分としてそのまま位置形→速度影信号変換部
/3を経由し静特性ネ1d償信号として加算器≠にて速
度形調節信号と加算する。
した負荷信号(1% ) //を係数器/コに乗じて負
荷変動補償信号を得て、この信号を一つに分け、7つは
静特性補償分としてそのまま位置形→速度影信号変換部
/3を経由し静特性ネ1d償信号として加算器≠にて速
度形調節信号と加算する。
他方、動特性補償分として不完全微分器/4’を経由し
て動特性補償信号とし、加算器tにて位置形調節出力信
号と加算して、この合成信号を操作信号としてλ次調節
ループ以降を)bυ御する。
て動特性補償信号とし、加算器tにて位置形調節出力信
号と加算して、この合成信号を操作信号としてλ次調節
ループ以降を)bυ御する。
ここで、熱交換器で原料の受けるべき熱量、つまシ操作
出力QDは QD= KoX (T8− T、) X F、 ・曲
−−−−−−−−−−(1式)ただし、 Ko は比例係数、 T8 は熱交換器出口原料温度設定値、Ti は熱
交換器入口原料温度、 F、は原料流量である。
出力QDは QD= KoX (T8− T、) X F、 ・曲
−−−−−−−−−−(1式)ただし、 Ko は比例係数、 T8 は熱交換器出口原料温度設定値、Ti は熱
交換器入口原料温度、 F、は原料流量である。
となる。ここで(7式)を変形して、原料温度を/℃上
げるに喀・要な操作信号ΔQDを求めるととなる。
げるに喀・要な操作信号ΔQDを求めるととなる。
この(2式)から、原料温度を/℃上昇させるに必要な
操作信号の大きさが原料流量Fiの大きさに比例して変
化し、例えば原料流量F1が2倍になれば必要操作量つ
まシ必要熱量もコ倍となる。
操作信号の大きさが原料流量Fiの大きさに比例して変
化し、例えば原料流量F1が2倍になれば必要操作量つ
まシ必要熱量もコ倍となる。
このように原料流量F1が変化すれば温度調節計のルー
プゲインが変化し、温度調節計(TIC−/)10!の
制御偏差が同じでも、原料流量F1の大きさに比例して
必要熱量が増減する。
プゲインが変化し、温度調節計(TIC−/)10!の
制御偏差が同じでも、原料流量F1の大きさに比例して
必要熱量が増減する。
しかし従来の制御方式では、負荷に関係なく、温度調節
計101の比例ゲインは一定しているために、例えば原
料流量60%負荷のときに制御特性が最適になるように
調整しておくと、負荷が20条になるとループゲインが
小さくなシ、制御応答が遅′なシオフセットも出て来る
。また、負荷が?o%に低下するとループゲインが大き
くなシ、制御がオーバーシュートしたシー1ンチングを
発生したりして、最適調整した負荷からずれればずれる
ほど制御特性は低下するという致命的な欠陥を持ってい
る。
計101の比例ゲインは一定しているために、例えば原
料流量60%負荷のときに制御特性が最適になるように
調整しておくと、負荷が20条になるとループゲインが
小さくなシ、制御応答が遅′なシオフセットも出て来る
。また、負荷が?o%に低下するとループゲインが大き
くなシ、制御がオーバーシュートしたシー1ンチングを
発生したりして、最適調整した負荷からずれればずれる
ほど制御特性は低下するという致命的な欠陥を持ってい
る。
すなわち、基本的に混合制御系である温度や成分制御シ
ステムにおいては、負荷率の大小によってループゲイン
が変化する。(,2式)によってわかるように、温度を
7℃変化させるための必要熱量である操作量は負荷に比
例して変化する。このことは制御偏差(温度差)が同じ
であっても負荷率が1/−0q6のときに対して負荷率
がgoq&になると、2倍の熱量(操作量)が必要とな
る。従来技術のように負荷率に関係なく、温度調節計i
osの比例ゲインを一定にしておくと、例えばgo%負
荷で制御性が最適となるように調節しておき、負荷がl
l。
ステムにおいては、負荷率の大小によってループゲイン
が変化する。(,2式)によってわかるように、温度を
7℃変化させるための必要熱量である操作量は負荷に比
例して変化する。このことは制御偏差(温度差)が同じ
であっても負荷率が1/−0q6のときに対して負荷率
がgoq&になると、2倍の熱量(操作量)が必要とな
る。従来技術のように負荷率に関係なく、温度調節計i
osの比例ゲインを一定にしておくと、例えばgo%負
荷で制御性が最適となるように調節しておき、負荷がl
l。
係になると実効ループゲインが2倍となり 、j%ンチ
ング現象を発生することになる。
ング現象を発生することになる。
ここにおいて本発明は、従来技術の欠点を解消するため
に、flaI制御対象負荷の太@さまたはプロセスゲイ
ンによシ制御偏差の重みを変えるか、調節計の比例ゲイ
ンを変えて、調節ループゲインを一定にし、負荷の大小
にかかわらず制御特性を安定向上させるプロセス制御方
法を提供することを、その目的とする。
に、flaI制御対象負荷の太@さまたはプロセスゲイ
ンによシ制御偏差の重みを変えるか、調節計の比例ゲイ
ンを変えて、調節ループゲインを一定にし、負荷の大小
にかかわらず制御特性を安定向上させるプロセス制御方
法を提供することを、その目的とする。
本発明は、温度または成分の制御量を検出し調節手段に
導き設定値と比較して1b14御偏差を求めこの制御偏
差を用いた比例・積分・微分の、阻合せ調節演算による
操作出力信号を制御対象に導入し制御量を所定値に制御
するプロセス制御装置において、最大負荷に対する現状
負荷の割合の負荷率に対応し制御偏差あるいは制御比例
ゲインを変え、制御量を所定値に制御するプロセス制御
方法であり、tつの実施例を挙げてフィードパ221間
御とフィードフォワード制御の両系からプロセスを制御
している。
導き設定値と比較して1b14御偏差を求めこの制御偏
差を用いた比例・積分・微分の、阻合せ調節演算による
操作出力信号を制御対象に導入し制御量を所定値に制御
するプロセス制御装置において、最大負荷に対する現状
負荷の割合の負荷率に対応し制御偏差あるいは制御比例
ゲインを変え、制御量を所定値に制御するプロセス制御
方法であり、tつの実施例を挙げてフィードパ221間
御とフィードフォワード制御の両系からプロセスを制御
している。
第2図は、本発明の第1の実施例のブロック図である。
第2図において第1b図と同−符号は同一部分を示す。
この実施例は、第2図の従来装置に一点鎖線で囲った部
分20を付加した手段である。
分20を付加した手段である。
これは従来の制御系の構成に、jiJt!御対象負荷に
比例した負荷信号!(%)、つ−fD負荷率(最大負荷
に対する現状負荷の割合)に比例した信号ビ調節計3の
前段に新に配設した乗算器コによって、比較器/からの
制御偏差に乗するようにしている。
比例した負荷信号!(%)、つ−fD負荷率(最大負荷
に対する現状負荷の割合)に比例した信号ビ調節計3の
前段に新に配設した乗算器コによって、比較器/からの
制御偏差に乗するようにしている。
したがってこの実施例は、負荷率に比例して調−計3の
比例ゲイン(P)を変えたのと等価となる。
比例ゲイン(P)を変えたのと等価となる。
その負荷率に比例した信号を温度筐たけ成分調節計のゲ
インに乗するか、またけ通産形調節出力信号に乗するか
、もしくは制御偏差に乗するかして得た信号を、P、
1. D、の組合せ調節演算し、その出力信号に負荷信
号J (%)によるフィードフォワード補償信号を加算
した値を操作信号として制御対象に導き、制御量を所定
値になるように制御している。
インに乗するか、またけ通産形調節出力信号に乗するか
、もしくは制御偏差に乗するかして得た信号を、P、
1. D、の組合せ調節演算し、その出力信号に負荷信
号J (%)によるフィードフォワード補償信号を加算
した値を操作信号として制御対象に導き、制御量を所定
値になるように制御している。
流れている流体に他の流体によシ熱景を与えて、直接葦
たけ間接的に加熱して温度11rU御をする場合とか、
ある成分の流体に他の成分の流体を混合して所定の成分
を得るような制御系、っ葦り本質的に熱量とか成分の混
合制御系においては、制御量を単位量変化させるに必要
な操作量ΔQDは(2式)のようになる。この(2式)
から制御量を単位量変化させるために必要な操作量は負
荷流量に比例することがわかる。
たけ間接的に加熱して温度11rU御をする場合とか、
ある成分の流体に他の成分の流体を混合して所定の成分
を得るような制御系、っ葦り本質的に熱量とか成分の混
合制御系においては、制御量を単位量変化させるに必要
な操作量ΔQDは(2式)のようになる。この(2式)
から制御量を単位量変化させるために必要な操作量は負
荷流量に比例することがわかる。
すなわち、7次の温度調節計/θ!のループゲインは次
のλつの要素によフ変化し、調節計/θjの制御偏差が
同じでも必要操作量が増減する。
のλつの要素によフ変化し、調節計/θjの制御偏差が
同じでも必要操作量が増減する。
■ 負荷流量(体積流量2重量流量)によって変化する
。
。
@ Ko((−2式)) によって変化する。
(ただし、係数K。の中には負荷の入カ温夏、成分、操
作量の温度、成分、プロセスの効率、周囲温度などによ
る影響がすべて含まれる。)本発明は、このようなルー
プゲインの変化を自動補償して、どのような負荷状態に
おいても最適な制御特性が得られるようにしている。
作量の温度、成分、プロセスの効率、周囲温度などによ
る影響がすべて含まれる。)本発明は、このようなルー
プゲインの変化を自動補償して、どのような負荷状態に
おいても最適な制御特性が得られるようにしている。
この第1の実施例は(,2式)から分るようにループゲ
イン変化の主因は負荷流量なので、負荷率Δ(%)を制
御偏差に乗することによってループゲインを負荷に無関
係に一定となるようにしている。
イン変化の主因は負荷流量なので、負荷率Δ(%)を制
御偏差に乗することによってループゲインを負荷に無関
係に一定となるようにしている。
第3図は、本発明の第2の実施例の制御系の構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
一点鎖線で囲んだ部分30が、この実施例によって付加
された手段である。
された手段である。
第3図では、負荷信号!(%)の係数器isの出力を乗
算器算へ与え、その出力の位置形静特性補償信号3/と
速度形→位置影信号変換部jを通った操作信号とを減算
器3コに入れてその差をとシ、差を積分器33で積分し
た信号を得て、その信号に比例した信号を静特性補償信
号3/に乗算器評で乗するとともに、乗算器35によっ
て制御偏差に乗する負荷率信号(負荷信号J%)に乗す
ることによシ、負荷率信号以外の要因によるループゲイ
ン変化を自動補償する。
算器算へ与え、その出力の位置形静特性補償信号3/と
速度形→位置影信号変換部jを通った操作信号とを減算
器3コに入れてその差をとシ、差を積分器33で積分し
た信号を得て、その信号に比例した信号を静特性補償信
号3/に乗算器評で乗するとともに、乗算器35によっ
て制御偏差に乗する負荷率信号(負荷信号J%)に乗す
ることによシ、負荷率信号以外の要因によるループゲイ
ン変化を自動補償する。
第1の実施例(第2図)では主因である負荷率によるル
ープゲインの自動補償を行なったが、前記■の要因も補
償しなければ最適とはならない。
ープゲインの自動補償を行なったが、前記■の要因も補
償しなければ最適とはならない。
そこでこの第1の実施例では、フィードフォワード補償
モデルのゲインにの最適化係数と同じ最適化係数を負荷
率に乗じた後に制御偏差に乗じて最適化ループゲインを
補償している。
モデルのゲインにの最適化係数と同じ最適化係数を負荷
率に乗じた後に制御偏差に乗じて最適化ループゲインを
補償している。
第7図に、本発明の第3の実施例の構成を示すブロック
図を示す。
図を示す。
一点鎖線で囲んだ部分語が本発明にょシ付加された手段
である。
である。
第7図では、不完全微分部l弘を経由した動特性補償分
の信号を、信号レベル検出器弘lにてその信号の大きさ
によりスイッチ信号を作シ、動特性補償信号が所定値±
Xoの範囲を越えたときスイッチ弘2を非導通とし、フ
ィードバック制御系の速度形調節出力を零にし、更にス
イッチ信号をワンシ百ットスイッチ変換部弘3でワンシ
ョット化し、スイッチ停で負荷率を乗じた制御偏差を加
算器桔で、スイッチ忙が導通状態→非導通状態になった
瞬間に7回のみ速度形静特性信号に加算するようにして
いる。
の信号を、信号レベル検出器弘lにてその信号の大きさ
によりスイッチ信号を作シ、動特性補償信号が所定値±
Xoの範囲を越えたときスイッチ弘2を非導通とし、フ
ィードバック制御系の速度形調節出力を零にし、更にス
イッチ信号をワンシ百ットスイッチ変換部弘3でワンシ
ョット化し、スイッチ停で負荷率を乗じた制御偏差を加
算器桔で、スイッチ忙が導通状態→非導通状態になった
瞬間に7回のみ速度形静特性信号に加算するようにして
いる。
この第3の実施例は、非ランダム外乱に対して、動特性
補償分が所定値±Xoを越えた場合には、フィードバッ
ク制御を中止してフィードフォワード制御のみとしてお
り、特にフィードバック制御の積分動作の悪影響を除去
するシステムにおいて、制御偏差のある状態(通常制御
偏差は必ず存在する)でフィードフォワード制御のみに
切換えるとき、制御偏差を速く収束させるために、制御
偏差に負荷率を乗じた信号に比例した信号を切換時7回
のみフィードフォワード制御の速度形静特性補償信号に
加算して、負荷急変時に安定に速く収束させるようにし
た手段である。
補償分が所定値±Xoを越えた場合には、フィードバッ
ク制御を中止してフィードフォワード制御のみとしてお
り、特にフィードバック制御の積分動作の悪影響を除去
するシステムにおいて、制御偏差のある状態(通常制御
偏差は必ず存在する)でフィードフォワード制御のみに
切換えるとき、制御偏差を速く収束させるために、制御
偏差に負荷率を乗じた信号に比例した信号を切換時7回
のみフィードフォワード制御の速度形静特性補償信号に
加算して、負荷急変時に安定に速く収束させるようにし
た手段である。
第3図は、本発明の第≠の実施例の構成を示すブロック
図である。第5図において第1a図と同じ符号は同一部
分を示す。
図である。第5図において第1a図と同じ符号は同一部
分を示す。
この第グの実施例は、一点鎖線で囲んだ部分50を付加
した手段である。
した手段である。
設定値T8が一定で、熱交換器人口の負荷流体温度TI
がほぼ一定のときには、(1式)により温度調節計10
3の操作出力信号QDは原料流量F1つまり負荷流量に
比例して込る。
がほぼ一定のときには、(1式)により温度調節計10
3の操作出力信号QDは原料流量F1つまり負荷流量に
比例して込る。
この関係を利用して操作出力信号QDから負荷率を推定
し、直線または関数をもった関数発生器j/を介するこ
とによシ、調節計101の比例ゲインを変えるかまたは
制御偏差の大きさを変えることによシ、ループゲインを
補償する手段である。
し、直線または関数をもった関数発生器j/を介するこ
とによシ、調節計101の比例ゲインを変えるかまたは
制御偏差の大きさを変えることによシ、ループゲインを
補償する手段である。
第6図は、本発明の第jの実施例の構成を示すブロック
図である。
図である。
一点鎖線で囲まれた部分6oが第3の実施例にょシ付加
された手段である。
された手段である。
第!の実施例では、温度調節計(TIC−/)10jの
温度設定値信号T8を減算器t/に導き、熱交換器10
3の原料温度に比例した信号T1を測定するか、または
推定値信号を減算器6/に導き、減算して(T、−TI
)なる信号を得てこれを除算器62に導く。除算器62
では温度調節計103の操作信号QDを減算器6ノの出
力信号(TII−T、)で除して、温度を1℃上昇(ま
たは下降)させるに必要な操作信号TIc−/’J10
1の比例ゲインを変えるか、または制御偏差に乗じて制
御偏差の大きさを変えるように構成する。
温度設定値信号T8を減算器t/に導き、熱交換器10
3の原料温度に比例した信号T1を測定するか、または
推定値信号を減算器6/に導き、減算して(T、−TI
)なる信号を得てこれを除算器62に導く。除算器62
では温度調節計103の操作信号QDを減算器6ノの出
力信号(TII−T、)で除して、温度を1℃上昇(ま
たは下降)させるに必要な操作信号TIc−/’J10
1の比例ゲインを変えるか、または制御偏差に乗じて制
御偏差の大きさを変えるように構成する。
設定温度での変更があシ熱交換器入口の負荷流体の温度
T1が変化する場合はさきの第≠の実施例(第5図)の
方式では対応できない。そこで(21℃変えるに必要な
操作信号を求め、これに比例して温度調節計(TIC−
/)#)jの比例ゲインを変えるか、制御偏差に乗じて
制御偏差の大きさを変えるようにしてループゲインの自
動補償を行なっている。
T1が変化する場合はさきの第≠の実施例(第5図)の
方式では対応できない。そこで(21℃変えるに必要な
操作信号を求め、これに比例して温度調節計(TIC−
/)#)jの比例ゲインを変えるか、制御偏差に乗じて
制御偏差の大きさを変えるようにしてループゲインの自
動補償を行なっている。
原料温度Tiがほぼ一定と見なし得る場合は推定値を設
定し、変化が大きい場合には原料温度Tiを測定して実
測値を使用する。
定し、変化が大きい場合には原料温度Tiを測定して実
測値を使用する。
第7図に1本発明の第tの実施例の構成を表わすブロッ
ク図を示す。
ク図を示す。
一点鎖線で囲んだ部分20が第tの実施例によって付加
された手段である。
された手段である。
原料の熱交換器入口温度を温度検出器7/で検出し、原
料の熱交換入口温度T1を得て、これを原料流量信号F
1とともにフィードフォワード係数演算部7ユに導いて
フィードフォワード補償信号を算出する。これを静特性
補償分(太い実線)と動特性補償分(細込実a)に分離
し、静特性補償分は加算器73で温度調節計(T I
C−/ ) 10rの調節出力信号と加算し、この合成
信号なQDとする0合成佃号QDは加算器7sに導き不
完全微分器7弘の出力つまり動特性補償分と加算したの
ち、流量調節計(FIC−/)/θりの設定信号とする
0温度調節計CTlC−1)lOjの温度設定値T8を
減算器7乙に導入し、熱交換器入口の原料温度信号T1
または推定信号を減算器7乙に入力させ、減算して(T
8−Ti)なる信号を得てこれを除算器77に導く。
料の熱交換入口温度T1を得て、これを原料流量信号F
1とともにフィードフォワード係数演算部7ユに導いて
フィードフォワード補償信号を算出する。これを静特性
補償分(太い実線)と動特性補償分(細込実a)に分離
し、静特性補償分は加算器73で温度調節計(T I
C−/ ) 10rの調節出力信号と加算し、この合成
信号なQDとする0合成佃号QDは加算器7sに導き不
完全微分器7弘の出力つまり動特性補償分と加算したの
ち、流量調節計(FIC−/)/θりの設定信号とする
0温度調節計CTlC−1)lOjの温度設定値T8を
減算器7乙に導入し、熱交換器入口の原料温度信号T1
または推定信号を減算器7乙に入力させ、減算して(T
8−Ti)なる信号を得てこれを除算器77に導く。
除算器77ではフィードフォワード制御の静特性補償分
と温度調節計lOjの調節出力を加算した合成信号QD
を、減算器76の出力信号(T、−Ti)で除して、温
度を7℃上昇(または下降)させるに必要な操作信号を
求め、これに比例して温度調節計CTlC−/)lOj
−の比例ゲインを変えるか、または制御偏差に乗じて制
御偏差の大きさを変えるように構成する0 フィードバック制御とフィードフォワード制御を組み合
せた場合には、温度調節計iosの出力信号とフィード
フォワード制御の静特性補償分信号して制御偏差な7℃
変えるに必要な操作量を求め、これに比例して温度調節
計(T I C−/ ) 106の比例ゲインを変える
か、制御偏差に乗じて制御偏差の大きさを変えるように
してループゲインの自動補償を行なう手段である。
と温度調節計lOjの調節出力を加算した合成信号QD
を、減算器76の出力信号(T、−Ti)で除して、温
度を7℃上昇(または下降)させるに必要な操作信号を
求め、これに比例して温度調節計CTlC−/)lOj
−の比例ゲインを変えるか、または制御偏差に乗じて制
御偏差の大きさを変えるように構成する0 フィードバック制御とフィードフォワード制御を組み合
せた場合には、温度調節計iosの出力信号とフィード
フォワード制御の静特性補償分信号して制御偏差な7℃
変えるに必要な操作量を求め、これに比例して温度調節
計(T I C−/ ) 106の比例ゲインを変える
か、制御偏差に乗じて制御偏差の大きさを変えるように
してループゲインの自動補償を行なう手段である。
原料温度Tiがほぼ一定値と見なせる場合は推定値をT
として設定し、原料温度T1の変動が大きい場合にはT
、を測定して実測値を使用する0〔発明の効果〕 第j図、第2図に従来技術と本発明による制御応答波形
の比較図を示す0 第C図は、負荷率の異なる状態で設定値変更を行なった
と危の制御応答の比較図を表わす0♂/は制御対象負荷
曲線、とコは従来技術による制御波形曲線1,5′、?
は本発明による制御波形曲線でSVは設定値(実線)、
pvは制御量(破線)である0 いずれもざ0%負荷率のときに最適PID調整をしてお
りて、負荷5oq6状態で設定値SVを変更したときの
制御応答を示す。
として設定し、原料温度T1の変動が大きい場合にはT
、を測定して実測値を使用する0〔発明の効果〕 第j図、第2図に従来技術と本発明による制御応答波形
の比較図を示す0 第C図は、負荷率の異なる状態で設定値変更を行なった
と危の制御応答の比較図を表わす0♂/は制御対象負荷
曲線、とコは従来技術による制御波形曲線1,5′、?
は本発明による制御波形曲線でSVは設定値(実線)、
pvは制御量(破線)である0 いずれもざ0%負荷率のときに最適PID調整をしてお
りて、負荷5oq6状態で設定値SVを変更したときの
制御応答を示す。
従来技術♂コでは10%のときの制御応答は良好である
が、負荷率50チではループゲインAθ%大きくなシ、
ハンチング現象を生じ制御の質が大きく低下する。
が、負荷率50チではループゲインAθ%大きくなシ、
ハンチング現象を生じ制御の質が大きく低下する。
本発明ざ3によれば、ループゲインが一定になるように
自動補償しであるので、どの負荷率にお込ても制御応答
は良好となシ図示のような応答となる0 第り図は、設定値が一定のとき負荷率が変化した場合の
制御応答波形の比較図である。
自動補償しであるので、どの負荷率にお込ても制御応答
は良好となシ図示のような応答となる0 第り図は、設定値が一定のとき負荷率が変化した場合の
制御応答波形の比較図である。
91は制御対象負荷曲線、タコは従来技術による制御波
形曲線、り3は本発明による制御波形曲線であシ、Sv
は設定値(実線で一定L PVは制御量(点a)である
。
形曲線、り3は本発明による制御波形曲線であシ、Sv
は設定値(実線で一定L PVは制御量(点a)である
。
いずれも負荷率ざ0%のときに最適PID調整をしてお
いて、負荷率力tざO%→50チ→ざ0%に変化したと
きの制御応答の比較を表わすO 従来技術では、ざO多負荷率のときに最適とたつている
ので、負荷率が30%になるとループゲインが割増とな
るから制御量がノ・ノチングし、整定するまでに時間を
必要とし制御の質が悪い曲線夕2のような応答となる。
いて、負荷率力tざO%→50チ→ざ0%に変化したと
きの制御応答の比較を表わすO 従来技術では、ざO多負荷率のときに最適とたつている
ので、負荷率が30%になるとループゲインが割増とな
るから制御量がノ・ノチングし、整定するまでに時間を
必要とし制御の質が悪い曲線夕2のような応答となる。
本発明り3では、負荷率によシルーブゲインを自動補償
し、広範囲の負荷変動に対しても安定な精度の高い制御
が実行できる。
し、広範囲の負荷変動に対しても安定な精度の高い制御
が実行できる。
かくして本発明によれば、次のような効果が認められる
。
。
1\
(5)負荷の大小にかかわらず最適制御ゲインで制御す
るため、制御偏差が生じても最適制御特性をもって応答
する。
るため、制御偏差が生じても最適制御特性をもって応答
する。
03) 広範囲の負荷において、制御設定値を変更し
た時も負荷が急変しtこときも、(ト)と同様に制御に
乱れがなく精度良く安定に応答する。
た時も負荷が急変しtこときも、(ト)と同様に制御に
乱れがなく精度良く安定に応答する。
(Q 制御偏差のある状態で負荷変動があった場合、
フィードフォワード制御と良くマツチし迅速に目標値に
応答し、その効果は大である。
フィードフォワード制御と良くマツチし迅速に目標値に
応答し、その効果は大である。
今や産業界は、
■ 原料、燃料の多様化、
■ 製品の多様化、
■ 経済環境変動による操業率の変化、■ プロセスの
多目的化、 等によシ、フレキシブルな生産手段に対するニーズが強
くなっておシ、フレキシブル・プロセス−オートメ−シ
ロン時代となってbるが5本発明はこの根幹を支える重
要な制御方法である。
多目的化、 等によシ、フレキシブルな生産手段に対するニーズが強
くなっておシ、フレキシブル・プロセス−オートメ−シ
ロン時代となってbるが5本発明はこの根幹を支える重
要な制御方法である。
第is図は従来の熱交換器出口制御装置の構成図、第1
b図はその従来装置を機能的に一般化してみた構成ブロ
ック図、第2図は本発明の第1の実施例のブロック図、
第3図は本発明の第2の実施例の制御系の構成を示すブ
ロック図、第φ図は本発明の第3の実施例の構成を表わ
すブロック図、第3図は本発明の第Vの実施例の構成を
示すブロック図、第を図は本発明の第参の実施例の構成
を表わすブロック図、第7図は本発明の第6の実施例を
示すブロック図、第r図および第り図は従来技術と本発
明による制御応答波形の比較図である。 l・・・比較器 コ・・・乗算器 3・・・1次調節部 ≠・・・加算器 !・・・速度形→位置影信号変換部 6・・・加算器 7・・・比較器 r・・・2法制節部 り・・・制御対象 10・・・制御量 //・・・負荷信号(制御対象負荷率、 11/2・・
・係数器 13・・・位置形→速度影信号変換部 lμ・・・不完全微分部 J・・・付加部分。 30・・・付加部分 3/・・・位置形静時性補償信号 32・・・減算器 33・・・積分器 3t1.・・・乗算器 3S・・・乗算器 侵・・・付加部分 lIl・・・信号レベル検出器 弘2・・・スイッチ 旬・・・ワンシ寥ットスイッチ変換部 停・・・スイッチ 弘5・・・加算器 SO・・・付加部分 j/・・・関数発生器 60・・・付加部分 t/・・・減算器 t2・・・除算器 70・・・付加部分 7/・・・温度検出器 7コ・・・フィードフォワード係数演算部73・・・加
算器 71A・・・不完全微分器 75・・・加算器 76・・・減算器 77・・・除算器 10/・・・原料配管 102・・・原料流量検出器 103・・・熱交換器 IO4!−・・・出口温度検出器 ioz・・・温度調節計 iot・・・加算器 107・・・開平演算器 101・・・フィードフォワードモデル10り・・・ス
チーム流量調節計 /10・・・スチーム配管 ///・・・スチーム流量検出器 //2・・・開平演算器 //J・・・スチーム流量調節弁。 出願人代理人 猪 股 清 児5図 スチーム 第6図 スチーム
b図はその従来装置を機能的に一般化してみた構成ブロ
ック図、第2図は本発明の第1の実施例のブロック図、
第3図は本発明の第2の実施例の制御系の構成を示すブ
ロック図、第φ図は本発明の第3の実施例の構成を表わ
すブロック図、第3図は本発明の第Vの実施例の構成を
示すブロック図、第を図は本発明の第参の実施例の構成
を表わすブロック図、第7図は本発明の第6の実施例を
示すブロック図、第r図および第り図は従来技術と本発
明による制御応答波形の比較図である。 l・・・比較器 コ・・・乗算器 3・・・1次調節部 ≠・・・加算器 !・・・速度形→位置影信号変換部 6・・・加算器 7・・・比較器 r・・・2法制節部 り・・・制御対象 10・・・制御量 //・・・負荷信号(制御対象負荷率、 11/2・・
・係数器 13・・・位置形→速度影信号変換部 lμ・・・不完全微分部 J・・・付加部分。 30・・・付加部分 3/・・・位置形静時性補償信号 32・・・減算器 33・・・積分器 3t1.・・・乗算器 3S・・・乗算器 侵・・・付加部分 lIl・・・信号レベル検出器 弘2・・・スイッチ 旬・・・ワンシ寥ットスイッチ変換部 停・・・スイッチ 弘5・・・加算器 SO・・・付加部分 j/・・・関数発生器 60・・・付加部分 t/・・・減算器 t2・・・除算器 70・・・付加部分 7/・・・温度検出器 7コ・・・フィードフォワード係数演算部73・・・加
算器 71A・・・不完全微分器 75・・・加算器 76・・・減算器 77・・・除算器 10/・・・原料配管 102・・・原料流量検出器 103・・・熱交換器 IO4!−・・・出口温度検出器 ioz・・・温度調節計 iot・・・加算器 107・・・開平演算器 101・・・フィードフォワードモデル10り・・・ス
チーム流量調節計 /10・・・スチーム配管 ///・・・スチーム流量検出器 //2・・・開平演算器 //J・・・スチーム流量調節弁。 出願人代理人 猪 股 清 児5図 スチーム 第6図 スチーム
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 /、温度葦たは成分の制御量を検出して調節手段に導き
設定値と比較して制御偏差を求めての制御偏差を用いた
比例・積分・微分の組合せ調節演算による操作出力信号
を制御対象に導入し制御量を所定値に制御するプロセス
制御装置において、最大負荷に対する現状負荷の割合の
負荷率である負荷信号に対応し制御偏差あるいは制御比
例ゲインを変え、制御量を所定値に制御するようにした
ことを特徴とするプロセス制御方法。 コ、負荷信号を温度または成分の調節手段のゲインに乗
算するかまたは速度形調節出力信号に乗算するかもしく
は制御偏差に乗算するかして得た信号が、比例・積分・
微分の組合せ調節演算され、その出力信号に負荷信号に
比例する信号によるフィードフォワード補償信号を加算
した値を操作信号として制御対象に導き、制御量を所定
値に制御するようにした特許請求の範囲第1項記載のプ
ロセス制御方法。 3、負荷信号に比例した信号を使ったフィードフォワー
ド補償モデルの静特性補償分と比例・積分・微分の組合
せ調節演算の出力信号とを加算した合成信号を操作信号
とし、この操作信号に前記フィードフォワード補償モデ
ルの静特性補償分を一致させるようにその静特性補償分
に修正係数を乗するようにするとともに、負荷信号に前
記静特性補償分信号の修正係数と同じ係数を乗じた信号
を温度または成分の調節手段のゲインに乗するかまたは
速度形調節出力信号に乗するかもしくは制
゛御偏差に乗するかして得た信号を用いて比例・積分
・微分の組合せ調節演算を行なうようにした特許請求の
範囲第1項記載のプロセス制御方法。 ≠、負荷信号に比例した信号を使ったフィードフォワー
ド補償モデルを静特性補償分と動特性袖償分に分離し、
速度影信号に変換した静特性補償分をフィードバック系
の速度形出力信号に加算後位置影信号に変換しておき、
この信号に動特性補償分の不完全微分部を通した信号を
加算した合成信号を操作出力信号として制御対象に導き
プロセスを制御するようにするとともに、前記不完全微
分部の出力信号が所定範囲を超えたときフィードバック
制御系の速度形調節出力信号を零となるようにしてフィ
ードバック制御とフィードフォワード制御を自動選択組
合せするようにしておき、フィードバック制御の速度形
調節出力信号を除去したときフィードバック系の制御偏
差に負荷信号を乗じた信号7回のみフィードフォワード
制御の静特性補償分の速度出力信号に加算するようにし
た特許請求の範囲第1項記載のプロセス制御方法。 !、湿温度たは成分の調節手段の比例・積分の調節出力
信号に比例して葦たは折線関数によって、前記調節手段
のゲインを変えるかあるいは制御偏差の大きさを養える
ヵ・t−たけ速度形調節出力信号の大きさを変えるよう
にした特許請求の範囲第1項記載のプロセス制御方法。 乙、温度または成分の調節手段の比例・積分の調節出力
信号を、温度または成分設定信号から制御対象への負荷
の人口温度筐たは人口成分の測定信号あるいは推定信号
を減じた信号で除した信号の大きさに比例して、前記調
節手段のゲインを変えるか筐たは制御偏差の大きさを変
えるかあるいは速度出力信号の大きさを変えるようにし
た特許請求の範囲第1項記載のプロセス制御方法。 7、 フィードフォワード制御を付加してこれを静特性
補償分と励特性補償分に分離し、静特性補償分と温度嫁
たは成分の調節手段の比例・積分の調節出力信号とを加
算した合成信号を、温度葦たは成分の設定信号から制御
対象への負荷の入口温度または入口成分の測定信号ある
込は推定信号を減算した信号で除した信号の大きさに比
例して、温度または成分の調節手段のゲインを変えるか
葦たけ制御偏差の大きさを変えるかあるいは速度形調節
出力信号を変えるようにした特許請求の範囲第1項記載
のプロセス?jlJ 1′l11方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57212550A JPS59103104A (ja) | 1982-12-03 | 1982-12-03 | プロセス制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57212550A JPS59103104A (ja) | 1982-12-03 | 1982-12-03 | プロセス制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59103104A true JPS59103104A (ja) | 1984-06-14 |
Family
ID=16624538
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57212550A Pending JPS59103104A (ja) | 1982-12-03 | 1982-12-03 | プロセス制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59103104A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0280801A (ja) * | 1988-09-16 | 1990-03-20 | Daikin Ind Ltd | 油圧アクチュエータの速度制御装置および射出成形機 |
WO2014032672A1 (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-06 | Danfoss A/S | A method for controlling a chiller system |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5447006A (en) * | 1977-09-20 | 1979-04-13 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Controlling of steam temperature of boiler |
JPS55143608A (en) * | 1979-04-26 | 1980-11-10 | Shimadzu Corp | Automatic optimum adjustment pid controller |
-
1982
- 1982-12-03 JP JP57212550A patent/JPS59103104A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5447006A (en) * | 1977-09-20 | 1979-04-13 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Controlling of steam temperature of boiler |
JPS55143608A (en) * | 1979-04-26 | 1980-11-10 | Shimadzu Corp | Automatic optimum adjustment pid controller |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0280801A (ja) * | 1988-09-16 | 1990-03-20 | Daikin Ind Ltd | 油圧アクチュエータの速度制御装置および射出成形機 |
WO2014032672A1 (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-06 | Danfoss A/S | A method for controlling a chiller system |
US10107531B2 (en) | 2012-08-31 | 2018-10-23 | Danfoss A/S | Method for controlling a chiller system |
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