JPS59188706A - プラント制御系の異常診断装置 - Google Patents
プラント制御系の異常診断装置Info
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- JPS59188706A JPS59188706A JP58062505A JP6250583A JPS59188706A JP S59188706 A JPS59188706 A JP S59188706A JP 58062505 A JP58062505 A JP 58062505A JP 6250583 A JP6250583 A JP 6250583A JP S59188706 A JPS59188706 A JP S59188706A
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- signal
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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
- G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
- G05B23/02—Electric testing or monitoring
- G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
- G05B23/0218—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
- G05B23/0243—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults model based detection method, e.g. first-principles knowledge model
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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】
この発明は、プラントの運転信頼性、稼動率向上に寄与
するためにプラント制御器の異常を検出し、診断するプ
ラント制御系の異常診断装置に関するものである。
するためにプラント制御器の異常を検出し、診断するプ
ラント制御系の異常診断装置に関するものである。
従来この種の装置として第１図に示すものがあった。図
において、１は診断対象である制御装置、２は制御装置
１０入力信号、３は制御装置１の出力信号、４は制御装
置１の診断装置である。前記診断装置４は以下に示す演
算部によって構成されている。すなわち、５および６は
それぞれ制御装置１０入力信号２、出力信号３を読み込
むためのデータ収集装置（たとえばアナログディジタル
変換器）、７および８はそれぞれデータ収集装置５およ
び６により量子化された入出力信号、９は量子化された
入力信号７を順次とり込む遅延装置、１０は量子化され
た出力信号８を順次とり込む遅延装置、１１は遅、延装
置９に蓄わえられた過去ｎ個の入力信号、１２は遅延装
置１０に蓄わえられた過去ｍ個の出力信号、１３は１ス
テツプ前のパラメータ信号であり、１４は入力信号列１
１．出力信号列１２．パラメータ信号列１３を用いて現
在の出力信号８を推定するパラメータ追従モデルである
。１５は推定された出力信号であり、１６はこの出力信
号１５と現在の出力信号８を比較し偏差を計算する加算
器、１７は加算器１６で得られた偏差、１８は入力信号
列１１．出力信号列１２゜および偏差１７を用いてパラ
メータ信号１３を修正演算するオンラインパラメータ同
定演算装置である。なお符号Ａはこれらの構成をまとめ
たパラメータ同定演算装置群である。１９は得られたパ
ラメータ信号１３に基づいて異常検出指標を演算する指
標演算装置、２０は得られた指標、２１は指標２０をあ
る定められたレベルと比較し、異常を判定する異常判定
装置、２２は異常判定装置２１で得られた異常判定信号
である。２３は判定装置２１が異常と判定した時に動作
する変調箇所同定装置である。２４は同定装置２３で得
られた診断結果であり、判定信号２２と診断結果２４は
表示装置（たとえばＣＲＴ）を介して運転員に提示され
る。
において、１は診断対象である制御装置、２は制御装置
１０入力信号、３は制御装置１の出力信号、４は制御装
置１の診断装置である。前記診断装置４は以下に示す演
算部によって構成されている。すなわち、５および６は
それぞれ制御装置１０入力信号２、出力信号３を読み込
むためのデータ収集装置（たとえばアナログディジタル
変換器）、７および８はそれぞれデータ収集装置５およ
び６により量子化された入出力信号、９は量子化された
入力信号７を順次とり込む遅延装置、１０は量子化され
た出力信号８を順次とり込む遅延装置、１１は遅、延装
置９に蓄わえられた過去ｎ個の入力信号、１２は遅延装
置１０に蓄わえられた過去ｍ個の出力信号、１３は１ス
テツプ前のパラメータ信号であり、１４は入力信号列１
１．出力信号列１２．パラメータ信号列１３を用いて現
在の出力信号８を推定するパラメータ追従モデルである
。１５は推定された出力信号であり、１６はこの出力信
号１５と現在の出力信号８を比較し偏差を計算する加算
器、１７は加算器１６で得られた偏差、１８は入力信号
列１１．出力信号列１２゜および偏差１７を用いてパラ
メータ信号１３を修正演算するオンラインパラメータ同
定演算装置である。なお符号Ａはこれらの構成をまとめ
たパラメータ同定演算装置群である。１９は得られたパ
ラメータ信号１３に基づいて異常検出指標を演算する指
標演算装置、２０は得られた指標、２１は指標２０をあ
る定められたレベルと比較し、異常を判定する異常判定
装置、２２は異常判定装置２１で得られた異常判定信号
である。２３は判定装置２１が異常と判定した時に動作
する変調箇所同定装置である。２４は同定装置２３で得
られた診断結果であり、判定信号２２と診断結果２４は
表示装置（たとえばＣＲＴ）を介して運転員に提示され
る。
次に動作について説明する。第１図において診断対象で
ある制御装置１の入出力信号２，３をデータ収集装置５
，６でサンプルし量子化された入出力信号７，８を遅延
装置９，１０にサンプルされる毎に格納する。遅延装置
９ 、１０には入出力信号５，６のそれぞれ過去ｎ個、
過去ｍ個の量子化された信号が格納されている。これら
の入出力信号１１，１２および１ステツプ前のパラメー
タ信号１３を用い現時点の出力信号８をパラメータ追従
モデル１４で計算する。この演算は制御器の伝達関数を
離散化した構造のモデルを用いて行なわれ、一般に以下
のように書ける。
ある制御装置１の入出力信号２，３をデータ収集装置５
，６でサンプルし量子化された入出力信号７，８を遅延
装置９，１０にサンプルされる毎に格納する。遅延装置
９ 、１０には入出力信号５，６のそれぞれ過去ｎ個、
過去ｍ個の量子化された信号が格納されている。これら
の入出力信号１１，１２および１ステツプ前のパラメー
タ信号１３を用い現時点の出力信号８をパラメータ追従
モデル１４で計算する。この演算は制御器の伝達関数を
離散化した構造のモデルを用いて行なわれ、一般に以下
のように書ける。
Ｙ（ｋ）：にステップ時の量子化された出力信号８ｕ（
ｋ）：にステップ時の量子化された入力信号７θ（ｋ）
： ｋステップ時のパラメータ信号ベクトル１３ｙ（
ｋ）：にステップ時の出力推定値１５Ｚ（ｋ）＝Ｃｙ（
ｋ−１） 、＋＋、 ｙ（ｋ−ｍ） 、 ｕ（ｋｌ、
ｕ （ｋ−１） 。
ｋ）：にステップ時の量子化された入力信号７θ（ｋ）
： ｋステップ時のパラメータ信号ベクトル１３ｙ（
ｋ）：にステップ時の出力推定値１５Ｚ（ｋ）＝Ｃｙ（
ｋ−１） 、＋＋、 ｙ（ｋ−ｍ） 、 ｕ（ｋｌ、
ｕ （ｋ−１） 。
・・・、 ｕ （ｋ−ｎ＋１ ） ）”とすると、
ｙ（ｋｌ＝ｚ （ｋ）θ（ｋ−１） ・・・・・・
・・・・・・ ０次に加算器１６では出力偏差１７を計
算する。偏差ＩＴをｅ（ｋ）とすると ｅ（ｋｌ＝ｙ（ｋｌ −ｙ（ｋ） ・−・・・−・・
・・・・■である。次にオンライン同定演算装置１８は
前記偏差１Ｔおよびプラント入出力信号１１．１２を用
いパラメータ信号１３を修正する。同定アルゴリズムは
逐次型最小２乗法を用い一般に次の式で書ける。
・・・・・・ ０次に加算器１６では出力偏差１７を計
算する。偏差ＩＴをｅ（ｋ）とすると ｅ（ｋｌ＝ｙ（ｋｌ −ｙ（ｋ） ・−・・・−・・
・・・・■である。次にオンライン同定演算装置１８は
前記偏差１Ｔおよびプラント入出力信号１１．１２を用
いパラメータ信号１３を修正する。同定アルゴリズムは
逐次型最小２乗法を用い一般に次の式で書ける。
Ｇ（ｋｌ：パラメータ修正ゲイン
α ：重み係数
とすると、
次に指標演算装置１９は前記オンライン同定装置１８で
得られたパラメータ信−号１３を用い異常検出のための
指標を計算する。指標は感度を良（するために次のもの
を用いることにする。
得られたパラメータ信−号１３を用い異常検出のための
指標を計算する。指標は感度を良（するために次のもの
を用いることにする。
ここで・ θ（ｋ）＝ Ｃａｌ（ｋ） 、 ａ、（ｋ）
−・−ａｎ＋ｒｒ（” ）また σ＝＝［２１，ｉ
２．・・・、ｉｎ＋□］は正常時パラメータ値。
−・−ａｎ＋ｒｒ（” ）また σ＝＝［２１，ｉ
２．・・・、ｉｎ＋□］は正常時パラメータ値。
次に異常判定装置２１では、あらかじめ定めたレベルと
指標２０を比較し、指標２０がこのレベルを超えた時制
御装置異常と判定し異常判定信号２２をセットする。異
常判定信号２２は２値信号で次の式によりセットされる
。
指標２０を比較し、指標２０がこのレベルを超えた時制
御装置異常と判定し異常判定信号２２をセットする。異
常判定信号２２は２値信号で次の式によりセットされる
。
σ。：設定レベル
異常判定信号２２は異常を運転員に知らせる装置（たと
えばＣＲＴ装置）を駆動し、かつ変調箇所同定装置２３
を駆動する。変調箇所同定装置２３のプラント定数（た
とえばゲイン、時定数等）を演算する。この演算は診断
対象の種類によって決まり、次に示すものはその一例と
してＰＩコントローラの変調箇所同定演算式である。
えばＣＲＴ装置）を駆動し、かつ変調箇所同定装置２３
を駆動する。変調箇所同定装置２３のプラント定数（た
とえばゲイン、時定数等）を演算する。この演算は診断
対象の種類によって決まり、次に示すものはその一例と
してＰＩコントローラの変調箇所同定演算式である。
Ｓ−２１２−１
同定されるパラメータ信号１３は
１）ｏ＝−（２τ＋△Ｔ）
２τ
１）よ＝−（２τ−△Ｔ）
２τ
従って、変調筒／Ｎ同定装置２３では次の演算が行なわ
れる。
れる。
ここで得られた診断結果２４はたとえばＣＲＴ装置を介
して運転員に提示される。
して運転員に提示される。
しかるに、上記の様な構成の従来のプラント制御系の異
常診断装置では、観測雑音が無視できない場合には同定
法として用いている最小二乗法によるパラメータの推定
値にバイアスが生じるため精確な異常診断ができなくな
るという欠点があった。
常診断装置では、観測雑音が無視できない場合には同定
法として用いている最小二乗法によるパラメータの推定
値にバイアスが生じるため精確な異常診断ができなくな
るという欠点があった。
本発明は、上記のような従来の方式の欠点を除去するた
めになされたもので、同定装置として、最小二乗法のか
わりに、補助変数法を用いたものな用いることにより、
観測雑音が無視できない場合にも、推定パラメータにバ
イアスがなく、精確な異常検出が実行できるプラント制
御系の異常診断装置を提供することを目的としている。
めになされたもので、同定装置として、最小二乗法のか
わりに、補助変数法を用いたものな用いることにより、
観測雑音が無視できない場合にも、推定パラメータにバ
イアスがなく、精確な異常検出が実行できるプラント制
御系の異常診断装置を提供することを目的としている。
以下、この発明の一実施例によるプラント制御系の異常
診断装置を図について説明する。第２図は、本実施例の
プラント制御系の異常診断装置のパラメータ同定演算装
置群Ａ′のみを開示した構成図である。なお、このパラ
メータ同定演算装置群Ａ′以外の構成は、第１図の場合
と同様であるので説明を省略する。第２図において、符
号２５は。
診断装置を図について説明する。第２図は、本実施例の
プラント制御系の異常診断装置のパラメータ同定演算装
置群Ａ′のみを開示した構成図である。なお、このパラ
メータ同定演算装置群Ａ′以外の構成は、第１図の場合
と同様であるので説明を省略する。第２図において、符
号２５は。
入力信号列１１とパラメータ信号１３を用いて、プラン
トの制御装置１の出力信号を推定する補助モデル、２６
は補助モデル出力信号、２７は、補助モデル出力信号２
６を順次とり込む遅延装置、２８は遅延装置２７に蓄わ
えられた過去ｍ個の補助モデル出力信号列、２９は入力
信号列１１．出力信号列１２．補助モデル出力信号列２
８．および偏差１７を用いてパラメータ信号１３を修正
演算するオンラインパラメータ同定演算装置である。
トの制御装置１の出力信号を推定する補助モデル、２６
は補助モデル出力信号、２７は、補助モデル出力信号２
６を順次とり込む遅延装置、２８は遅延装置２７に蓄わ
えられた過去ｍ個の補助モデル出力信号列、２９は入力
信号列１１．出力信号列１２．補助モデル出力信号列２
８．および偏差１７を用いてパラメータ信号１３を修正
演算するオンラインパラメータ同定演算装置である。
次に動作について説明する。第１図において診断対象で
ある制御装置１０入出力信号２，３をデータ収集装置５
，６でサンプルし量子化された信号７．８を遅延装置９
，１０にサンプルされる毎に格納する動作は、第２図実
施例の場合も同じである。さらに第１図の場合と同様に
遅延装置９゜１０には入出力信号７，８のそれぞれ過去
ｎ個。
ある制御装置１０入出力信号２，３をデータ収集装置５
，６でサンプルし量子化された信号７．８を遅延装置９
，１０にサンプルされる毎に格納する動作は、第２図実
施例の場合も同じである。さらに第１図の場合と同様に
遅延装置９゜１０には入出力信号７，８のそれぞれ過去
ｎ個。
過去ｍ個の量子化された信号が格納されている。
また補助モデル２５は、入力信号列１１とパラメータ信
号１３を用いてプラントの制御装置１の出力信号を推定
し、得られた補助モデル出力信号２６は遅延装置２７に
格納される。一方、遅延装置２Ｔには過去ｍ個の補助モ
デル出力信号が格納されている。オンラインパラメータ
同定演算装置２９は、プラント入力信号列１１．プラン
ト出力信号列１２゜補助モデル出力信号列２８．偏差１
７を用いて、パラメータ信号１３を修正する。以下には
パラメータ同定演算装置群Ａ′の動作を数式を追って説
明する。いま、変数を以下のように設定する。
号１３を用いてプラントの制御装置１の出力信号を推定
し、得られた補助モデル出力信号２６は遅延装置２７に
格納される。一方、遅延装置２Ｔには過去ｍ個の補助モ
デル出力信号が格納されている。オンラインパラメータ
同定演算装置２９は、プラント入力信号列１１．プラン
ト出力信号列１２゜補助モデル出力信号列２８．偏差１
７を用いて、パラメータ信号１３を修正する。以下には
パラメータ同定演算装置群Ａ′の動作を数式を追って説
明する。いま、変数を以下のように設定する。
ｙ（ｋｌ：にステップ時の量子化された出力信号８ｕ（
ｋｌ：にステップ時の量子化された入力信号７θ（ｋｌ
： ｋステップ時のパラメータ信号ベクトル１３△ ｙ（ｋｌ：にステップ時のパラメータ追従モデル出力信
号１５ｙ（ｋｌ：にステップ時の補助モデル出力信号２
６補助モデル２５は、補助モデル出力信号列２８とプラ
ント入力信号列１１を、下記の０式で表わすベクトルｚ
（ｋ）を用いると０式のように書ける。すなわち、 Ｚ（ｋｌ−（ｘ（ｋ−１） 、 ｘ（ｋ−２） 、・−
、ｘ（ｋ−ｍ） 、 ｕ（ｋ）。
ｋｌ：にステップ時の量子化された入力信号７θ（ｋｌ
： ｋステップ時のパラメータ信号ベクトル１３△ ｙ（ｋｌ：にステップ時のパラメータ追従モデル出力信
号１５ｙ（ｋｌ：にステップ時の補助モデル出力信号２
６補助モデル２５は、補助モデル出力信号列２８とプラ
ント入力信号列１１を、下記の０式で表わすベクトルｚ
（ｋ）を用いると０式のように書ける。すなわち、 Ｚ（ｋｌ−（ｘ（ｋ−１） 、 ｘ（ｋ−２） 、・−
、ｘ（ｋ−ｍ） 、 ｕ（ｋ）。
ｕ（ｋ−１）、・＝、ｕ（ｋ−ｎ＋１）） ・−・
−・＠云に＋＝ａｋ）ｊ ＜ ｋ−１） ・・・・・
・・−・・・・■追従モデルは、プラント入出力信号列
１１，１２を０式で表わすベクトルＺ Ｔｋ）を用いる
と０式のように書ける。
−・＠云に＋＝ａｋ）ｊ ＜ ｋ−１） ・・・・・
・・−・・・・■追従モデルは、プラント入出力信号列
１１，１２を０式で表わすベクトルＺ Ｔｋ）を用いる
と０式のように書ける。
Ｚ（ｋ）−［ｙ（ｋ−１）ｓ・・、ｙ（ｋ−ｍＬｕ（ｋ
）、ｕ（ｋ−１）、−。
）、ｕ（ｋ−１）、−。
ｕ（ｋ−ｎ＋１）） ・・・・・・・・・・・・
■ｙ（ｋｌ＝ｚ’（ｋ） ｊ ＜ ｋ−１） ・・
・・・・・・・・・・・・・０次に加算器１６では出力
偏差１１を計算する。
■ｙ（ｋｌ＝ｚ’（ｋ） ｊ ＜ ｋ−１） ・・
・・・・・・・・・・・・・０次に加算器１６では出力
偏差１１を計算する。
偏差１７をｅ（ｋｌとすると
ｅ（ｋ） ＝ ｙ（ｋｌ −ｙ（ｋ） ・・・・・・
・・・・・・・・・ ■である。
・・・・・・・・・ ■である。
オンラインパラメータ同定演算装置２９は上記に定めた
ベクトルＺ（ｋｌ 、 Ｚ（ｋｌおよび偏差ｅ （ｋ）
を用いて、パラメータ信号を修正する補助変数法と呼ば
れるアルゴリズムを採用すると次の式で書ける。
ベクトルＺ（ｋｌ 、 Ｚ（ｋｌおよび偏差ｅ （ｋ）
を用いて、パラメータ信号を修正する補助変数法と呼ば
れるアルゴリズムを採用すると次の式で書ける。
Ｇ（ｋｌ：パラメータ修正ゲイン
α ：重み係数
とすると、
前記補助変数法は、観測雑音が存在する場合にも不偏一
致推定量が得られる。このオンラインパラメータ同定演
算装置で得られたパラメータ信号１３を用い、異常検出
指標及び変調箇所同定装置においてプラント定数を演算
する。検出指標、プラント定数は従来のもので演算可能
であり、同様の機能を有することが可能である。
致推定量が得られる。このオンラインパラメータ同定演
算装置で得られたパラメータ信号１３を用い、異常検出
指標及び変調箇所同定装置においてプラント定数を演算
する。検出指標、プラント定数は従来のもので演算可能
であり、同様の機能を有することが可能である。
尚、上記実施例では各機能を別々の演算装置で実行する
場合を図で開示したが、全ての演算はひとつのマイクロ
コンピュータでも実現でき、ることは明らかである。
場合を図で開示したが、全ての演算はひとつのマイクロ
コンピュータでも実現でき、ることは明らかである。
以上のように、この発明のプラント制御系の異常診断装
置によれば、オンライン同定演ｘｉｔを補助変数法に基
づいて構成したので、観測雑音が無視できない場合にも
推定パラメータにバイアスがのらず正確に異常が検出で
きる。
置によれば、オンライン同定演ｘｉｔを補助変数法に基
づいて構成したので、観測雑音が無視できない場合にも
推定パラメータにバイアスがのらず正確に異常が検出で
きる。
第１図は従来の最小２乗法を用いたプラント制御系の異
常診断装置の構成図、第２図は本発明の一実施例による
補助変数法を用いたプラント制御系の異常診断装置の部
分構成図である。 Ａ、に・・・パラメータ同定演算装置群、２５・・・補
助モデル、２７・・・遅延装置、２９・・・オンライン
パラメータ同定演算装置。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 大岩増雄 ３６
常診断装置の構成図、第２図は本発明の一実施例による
補助変数法を用いたプラント制御系の異常診断装置の部
分構成図である。 Ａ、に・・・パラメータ同定演算装置群、２５・・・補
助モデル、２７・・・遅延装置、２９・・・オンライン
パラメータ同定演算装置。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 大岩増雄 ３６
Claims (1)
- プラント制御装置の入出力信号を用いて現在の出力状態
を推定するパラメータ追従モデルと、上記入力信号とパ
ラメータ信号を用いて上記制御装置の出力信号を推定す
る補助モデルと、観測雑音が存在するときに上記パラメ
ータ信号を同定することが可能なオンライン・パラメー
タ同定演算装置と、このオンライン・パラメータ同定演
算装置にて同定した上記パラメータ信号を用いて異常の
検出指標を計算する指標演算装置と、上記異常の検出指
標を用いて異常を判定する異常判定装置と、上記制御装
置の故障の検出および故障箇所の同定を実時間で実行す
るために同定した上記パラメータ信号を用い異常箇所を
同定する変調箇所同定装置とを備えたプラント制御系の
異常診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58062505A JPS59188706A (ja) | 1983-04-08 | 1983-04-08 | プラント制御系の異常診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58062505A JPS59188706A (ja) | 1983-04-08 | 1983-04-08 | プラント制御系の異常診断装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59188706A true JPS59188706A (ja) | 1984-10-26 |
Family
ID=13202094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58062505A Pending JPS59188706A (ja) | 1983-04-08 | 1983-04-08 | プラント制御系の異常診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59188706A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS643907U (ja) * | 1987-06-23 | 1989-01-11 | ||
| US4848876A (en) * | 1987-04-22 | 1989-07-18 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Electronic control circuit for preventing abnormal operation of a slave control circuit |
-
1983
- 1983-04-08 JP JP58062505A patent/JPS59188706A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4848876A (en) * | 1987-04-22 | 1989-07-18 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Electronic control circuit for preventing abnormal operation of a slave control circuit |
| JPS643907U (ja) * | 1987-06-23 | 1989-01-11 |
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