JPS5956084A - 複数炉の温度制御方式 - Google Patents

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】 本発明は複数炉の制御卸方式に関し、特に炉温のような
制御量が多変数である複数炉の制４ｍ１方式に係わる。

従来から、例えば１つのカス燃１；ｌ’ｌｉ装置あ不い
は電熱装置に複数個の炉（あるいは複数のノーンに仕切
られた１つの炉）に熱風を供給し７て香炉（あるいは昏
ゾーン）を所望の湿度に制御することは極めてむｊ″か
しくほとんど実施されていない。従来１斤なわれている
一般的な一実施ｊ＋ｌＪを第１図（ａ）、（ｂｌに示す
。ダンパー１を介してダクト２により連辿する燃焼炉３
と、複数炉４ａ〜４Ｃ（あるいは複数のゾーン４　ａ　
／〜４　ｃ／に仕切られた１つの炉４）に熱風を矢印方
向に供給するブロア５と、香炉４ａ−４Ｃ（あるいは各
シー７４ａ′〜４０′）とそれぞノ七直列に連結された
谷タンパ−６ａ〜６Ｃおよび冷却装置（図示せず）が付
設された例えは三方弁からなる各非十誂装Ｊｔ７　ａ−
７ｃと、ダクト２の湿度、香炉４ａ〜４．Ｃ（あるいは
各ゾーン４３′〜４０′）の導度をそれぞれ検出する各
熱電対８．９ａ〜９Ｃとから構成さＪｔ−Ｃいる。

まず、ダンパー１を所定の開朋にして熱風をブロア５に
より各ダンパ６ａ−５Ｃを介し−Ｃ１１４枦４ａ〜４ｃ
　　（あるいは各ゾーン４ａ′〜４０′）へ供給する。

そして熱電対９）、］・−９０により導度′１゛２〜′
Ｉ゛４を検出し、ダンパー　６ａ〜６Ｃの開度を調整し
て、香炉（あるいは各ゾーン４　ａ／〜４０′）の温度
ケ所望の値にｍ１ｊ−調するため、各冷却装Ｊ　しこよ
って偏度′Ｉ″２〜Ｔ４ヲコントロールＬ、ｌｌ’−ン
パー６ａ〜６Ｃ（７）１つのダンパー１−開閉による各
炉温（あるいは他のゾーンの温度）・＼の影響を非干渉
装置７　ａ　−’／　ｃにより防止して、各炉温（ある
いは谷ゾーンの湿度）が所望の設定値になるよう、Ｐｌ
ｌ）制御することによって温度側ｊ’＋！ＡＩを行なっ
ていた。

しかしながら上ＶＲのように、冷却”４’ｉ　ｌ直がイ
テ］投された非干渉１臂置を介して経験的に手動により
制御することはできても、操作が煩雑で効率的に操作す
ることはき、１つめてむずかしい。しかも余計な熱油を
消費して省エネルギーにも反し、冷却装置が付設された
高１１１１ｉな非干渉装櫛金必要とするためコスト高と
なる安置となっていたＣまた、タンパ−１の開度によっ
ては非干渉装置を介しても制御ｕ１できない場合も生じ
ていた。

従゛つて、非干渉装置を介在萌すに、多数の制御量（本
実施例の場合、各熱電対８．９ａ′−９Ｃによる温度゛
１゛、〜Ｔ、＋　　）を含む多数のａｌｌｌ定喰（本実
施例の場合、各熱電対９ａ〜９Ｃによる湿１規′１゛２
〜′ｖ４）が、多数の操作ｌ（本実施例の書、＠、タッ
パ−１，６ａ・〜６Ｃの開度）の倒れか１つを操作した
時、吃れそれ変動する場合の制御（多変数制御目１）に
おいで、測定量の測定により、各側ｎＬｔｌ　１’ｆ（
−が所望の値になるようにそれぞれの操作量を同時に、
かつ自動的にＮｊｌｌ’を卸することは従来技術では不
ＩＩｊｌ；ｉＦでりった。

また、このような多変数の制御１階と操作量の相関関係
で、このような各対の制御量−操作量に依る制伊１方式
では制御量の安定性が悪く、かつ応答性に劣るという都
へかあった。

本発明の目的は非干渉装置ｒ介在せずに腹スダ炉の多変
数制ｒ卸４Ｅ行なうにあたり、炉、′昌のような割部１
吐を含む測定計の検出要素により、谷“制御量がそバぞ
れ所望の値（設定目標値）になるようにダンパーの開度
のような操作量を同時に、かつ自動的に制御１して、熱
効率のよい省エネルギーとなる複数炉の制御方式（系ン
および、安定性と応答性の一段と向上した制御＠１手段
を佛［其することを目的とする。

以下、本発明による複数炉の側頭１方式を、複数炉の侶
度制御に適用した実施例につき図面に基つき詳述する１
、 先ず、本実Ｊｊ：ｌｉ例イＣ第２図ｔａｌ、（１〕）に
示す。タンパ−１０を介してダクト１１ｉ／こより連、
１１３する１つの燃焼装置１２と、複数炉１３ａ−１３
ｃ（あるいは複数のゾーンに仕りｊられた１つの炉１３
）に熱風を矢印方向に供給するブロア１４と、各戸１　
：Ｉ　ａ〜１３Ｃ（あ４い（〆よ・ｊ１ノー７１：ａ　
ａ’　〜１．５＋”　）内を所望の現度に１ｉ１７１節
するダンパー　１５　；１〜１５Ｃと、これらのダンパ
ー１５ａ〜１５Ｃの開吸俊調節するステッピングモータ
ーＭ１〜Ｍ３ト、ダクト１１および各戸１３ａ・〜１３
Ｃ（あるいは各ゾーン１３ａ′〜１’３Ｃ′）に自己設
された：脣ｌ−電ＱｒＪ　１６．１７ａ　〜１７ｃとか
らなっているｃ’ｈステツピノグモータＭ、〜Ｍ４　　
は入力信号（大綱で示す）が印加され、かつ出力信号（
点線で示す）か発生される。１だ、谷熱戒対１６．１７
ａ〜１７Ｃからは出力’ｌｒ３号が生起される。これら
の信号はＩ、／Ｕ　（Ａ、／Ｉ）　）コントローラ１Ｂ
でＡ−７１Ｊ変換されてＣＬ）ｔ１１９　　（ヒユーレ
ットパラカード社製ＩＮ’　１１００ｆ１ンリー　スノ
ヘ供給きれ、ヤこで演算、制ｉ、ｆｆ１ｌされた信号が
、再びコントローラ１８で１）、／Ａ　変倶されて谷タ
ンパ−１０，１５ａ〜１５Ｃのステッピングモータ１警
１１〜Ｍ４へ印加さｉＬる。

次に、かかる制御方式について第３図に基つき詳述する
、 同方式において、制御Ｉ　’ＸＪ　探である複数炉２０
の、１列えば＋ｉｇ　＋＜　（７，）　Ｊ、’うｉ　ｑ
’、ｉ　ｉ：、’ｌ　Ｃ７）　を回（ｆｔＪｌ　ｔ　（
屯１７　；＋、１ｒ１］、１−ｔ”Ｃにおけるａｇ、度
＞ を含む複数の測定ｈｔ　（屯１６．１７ａ、１Ｔｌ）、
ｔ７ｃにおける７晶）ｊＳ） かダンパーの開度のような複数の操咋譬（ダンパー１０
．１５２１．１５１）、１５ｃの開度）の何れによって
も変動する謁合に、該制＋ｆｌｊｌ　逍がその目標値 に調節層れるように操作１．ｔを制御せんとするもので
ある。

制イ＋Ｉｉｌ　ｌ達Ｙ、〜Ｙ３は、引出しへ２１から引
出されて目標値Ｙｈ、　−ＹＲ３の差引０但２２へ・そ
れぞれ接続され、制７ｊ４１　量と目標値の差 を得ている。

これらの差ε１・・・・・ε３は、演算甥素（シに印加
される。要素Ｃ（は と記述される行列で、 の操作変数１．Ｊ’ｃ、・・・・・１．Ｊ’ｃ３　を線
形処理により馬えるものである。これらの操作変数Ｖま
それぞれ積分罰ＩＩ〜■、に印加され、積分！ＩＴｊｊ
作が遂行されて喧ｌＪｃ、〜Ｕｃ、、と１７で各操作番
Ｕ１−Ｕ４に印ＩＪ【１される。

この旨［Ｊｃは、積分１幾能が遂↑イされる結果１１次
１７）」二うに表わされる。

この積分動作とは、積分ン：引による趣形の積分・１境
能のみならず、積分機能を含む、あるい番：［これと類
似する動作全色ＩＳするものである。

壕だ、積分切作には、動的補１ｉｆ（ケ含まぜるように
してもよい、 なお、演１）、要素Ｃの、 の俗要素は、制御対象と１〜ての複数炉２０を自動ｉ！
ｔｌｌ　１ｆＮＩする前に、予じめその制（１’ｌｌｌ
えＪ象ω・モテルとして峡適１１ｔｌト’ｌｌ　Ｊ’、
ｊ、ｌｊ論と、目標値ＹＲ，〜Ｙｅｔ、をりえるときの
、操作変数［Ｊ′ｃ、〜Ｕ′Ｃ３、操作１ｊｔｌＪ１〜
（ｊ３、制４１４１　計’１’　＋〜）′３の＄勅の７
エミレーン＝３ノとにヨリ求め、最も滴切り・二定めら
れるものである（、ＣＩ）　”ｔ）ｙ　Ｋ、Ｆｕｒｕｔ
ａ　　ｅｔ　　ａｔ　　ａｔ　　ｔｈｅ　　１ＦＡｃ　
　Ｓｙｍｐｏｓｉｕ＋ｒｉ　ｏｎＮｌｃ　Ｔｈｃｏ＋ｙ
　；ｕｎｉ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｌ）ｉｇ
ｉｔａｌ　Ｃｏｒｒｌｒｏｌ。

Ｄｃｌｈｉ、　５ｅｓｓｉｏｎ　２０．１９３２参照）
。

また、引出しへ２１は、フィー　ドパツク要素ＩＳ忙介
して差引き・ユ２３（ｌこ接？、・たＧれ一〇いる、こ
れにより、制Ｇ目１はＹ、−Ｙ、、１含む４１１１定＋
％ｉ’、　Ｙ　１〜Ｙ４にフィードバック動作が線形処
理に上り、Ｙ行され、操作ポ１）１−Ｕ４へ減算的に印
加さ九る３、このフィードバック動作には、動的禰（：
！１　ｋ含−ませるようにしてもよい。フィードバック
の出力ｔ、ｌ　Ｆは、である。

の各要素も、ｉ１１述の最適制Ｈｎ＋理論と、／ユミレ
ー／ヨンとにより予にめ求められるものである。

更に、引出し屯２４は、フイ、−ドフォワード要素Ｎを
イトし７Ｃ力１１１１せへ２３へ１２会続されている。

これにより、１１（・ｌ：ｊ　Ｉ直ＹＲ，〜Ｙ貼に〕・
ｒ−ドフオワー１動作１”ＩＩ　１：、比ＩＰＩＩ　Ｉ
ｌ、＋作か線形処理により遂行されて１ψ作敞ＩＪ　、
　、＝、　１１　、へ加）；γ的に叩ノＩｌ＋さえ１．
る、このン１−ドフオワ−１・動１″１−には、動的補
償イ℃言１せるようにしてもよい。、７・（−ドフＡワ
−トの出力可くＯｌ、 である。

の各望素も、前述と同様に最適制御理論と、ンユミレー
ンヨ／とによって予じめ求められるものである。

このように、操作！ｉＵには、３種類の１栗作木力か供
給される結東、最終的に！１．ｌ：操作儀【Ｊは次のよ
うになる、 Ｕ　；二　Ｕｃ−ＵＦ−ｔ−［ＪＮ 操作刊、へ（供給されるこれらの和出力Ｕｃ　−ＵＦ　
−１−ＵＮ が所定の範囲を越えるときに、前記積分動作を停止塾仕
るリミッタＬが各操作ンｆンに介（Ｅされている（第３
１凶）。

第３１図にし・いて、点線で囲む部分１・−まｃ　ｔ’
　ｕを辰わし、目４票値）′助〜Ｙ＋ｔ、の入カーｆ／
クーフェースにはＡ　、／　ｐ　Ｈｆ　４１へのだめの
入出力装置前Ｌ／’０−１、Ｓ作置ｔＪ、〜１１．の出
力インターフェースにはｌ）　、、／Ａ変換のだめの入
出力装置１１０−２、割部１遺Ｙ１〜ＹＡ金含む測定量
Ｙ１〜Ｙ４の後１…き径路−・の入カイ／ターフエース
にはＡ、　：、／　Ｉ）変換のための人出力装’、ｇ　
Ｌ、１０−３が介在ぢ２ｔている（第３　＋：ＡＪ。

このように構成されて成る多変数自ｌ１ｉ）Ｊ　ｔｔｉ
ｌｌ　（卸系は次のように動作する。

先ず慎数炉２０を働らかせて、制御ｉｉ１’、　Ｙ　１
〜Ｙ。

を含む測定量Ｙ、〜Ｙ４に応じて積分・１νＪ作の初期
値を設定する（第４１閃）。次いで、ＣＰＵは目標１ｉ
ｔｙ　ｘｚ　、〜ＹＲ３、制御′Ｊｉ：　ｙ１〜Ｙ、を
含む測定量Ｙ１〜Ｙ４のデータ４：ｌ洸み取る。Ｃｉ’
　ＩＪの（寅算投素Ｃ、フィードバック要素Ｆ１）・ｒ
−ドンオワード要素Ｎはそれぞれ前述の行列式で表わさ
れる値に従−りでその演算を遂行１２、 金網轡、する。

この操作道出力は、所定の範囲内に維持されて制御され
る心安がある。このため、・讐１慄作耽出力値は、その
範囲にあるか否がが刊ｉ（″、［１され、若しもその範
囲内にあるときは、積分動作全遂行し、範囲ヲ毬えると
きは、リミッタＬを介して出力ぜしめる（第４図）。

と（７）ようにして、各操作変数ＩＪ’ｃ、・・・・は
それぞれ積分器■ｌ゛・°１４　　が１叩］　’）　＠
　、積分動作が隊？テされて の積分出力を生じる。

このような機能を導入すれば、本実施１＋１１のように
操作量としてのダンパーの開度が０・〜１００％である
にもかかわらず、動作開始時から１所分動作を遂行すれ
は、当初は操作量と目標値との差ε１・・・ε３　が太
さいので、ダンパーの開度が事実上２００あるいは３０
０％という不都合な操作量信号を発生するということが
回避される。

こうして、積分器は目標値と制（卸１逢の差が零になる
まＣ積分〜υ作を繰返し、　ｔｌｊｌｌ　ＩｄＡＩ量か
目１路値に可及的にし近′Ｊ″ゐように制御１ｊループ
定形成するものである。

面し、て、操作量Ｕ ＩＪ　　−二　１Ｊｃ−ＬＪＦ　　十　（ＪＮがＨ１尋
きれ、匍１　（３４１対尿２ｕへ出力Δれる。

この場合、フィードバック要素１・゛のフィードバック
出力ｔＪＦは、制ｊｊｌ系の固有の！１！［・ｌｊｌ：
１　安定化させるｉ’Ｊ　貨４ｊ）もつものである。

一方、フィードフォワード要素Ｎの出力ＩＪ　Ｎは、目
標値ＹＲに１ｔｉｌｌ侶１１、−１．ｉ　Ｙか迅速に接
近するようにその立」＝りを堅めるもので、特に炉の動
作開始時に大きな効采忙有する。この要素Ｎにより匍制
御系の応答ヰ（レスポンス）は一段と向−１ニする。

こうして、操作機（Ｊが制御対象２０へ出力されると、
次のす／プリングーまで所定時同遅延沁ぜ、再び次の動
作が繰返される６ 上を記、μ）血汐りにおいて、市ＩＩ　？ｌＩｌ吐、目
（項１直は３１固、操作変数、操作量ば４個、（則定量
に４・個の」易合に一’　イテＡ５１　明Ｌ　タカ、’
ｃ　しｆ　Ｊｔ、　ｅ　］＋Ｊ、１１１固、ｍ　ｌ固（
ｅ、１］、ｍ　＆’Ｊ、正ノ整ＨＢ−ｃ、ｎ　、ｍ　、
３　ｇ　）　（ＤＩニも、本発明は等しく１Ｘ用できる
ものである。

以上の実施例からも明らかなｆうに、本発明によれば、
非干ｊル装置を介在せずに、制＋ｔｉｌ　；！ｔ　Ｊｋ
と１〜ての複数炉の例えばＩｌｉ？＋　）、ｌｊのよう
な複数のω’Ｉ　４ｉ＋Ｉ故を含む測定鼠が、例えばダ
ンバーの開度のような複数の操作１１の伺れによっても
変動する場合に、’＋ｔｆｌｌｉ、Ｍｌ靴をその１１標
値に調゛（盗されるように操作ｌを１間［］」１するに
あたり、制ｉｉ［’ｔｌ　ｉｌと目１票（直の差から１
坪られる陛作変政のそれぞれに積分動作を遂行して各操
作量に印加するようにしたから、各操作量が相仏にかつ
独立し一〇機能を遂行し制御ｉｆ　ｌバ目標値に接近す
るように多変数刊ｉ卸される。亘た、この開側１系にフ
ィードフォワード動作および（または）フィードバンク
動作を遂行させることによりレスポンスが向上し７安定
性が増大Ｌ７、しかも最も幼率よく最小の熱改で各戸の
炉岱を１役定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図にｉｌ）、（１，＋）　６ｉ複１’ｌ炉（あるい
’／Ｊ−「り４’ｌ　Ｑノノ−ンに仕切られた１つの炉
）の従来の実施例を示すＩＳｉ’。 開園、 第２図（２皇）、（１））は制御卸対象と１−ての複数
炉（あるいは儂斂のゾーンに仕切りけ１つの炉）の説明
図、 第３図は該ｉ１ｔ制御ス・１）Ｐへ本発明ケ適用（７た
自動；同１ｊｌｌ方式のブＩＪツクダイヤクラム、第４
図は該方氏の動作）「Ｉ−チャートを示す。 ２０　・・・・・・・複数炉 Ｙ、〜Ｙ３　　・・・制御ｉｋ Ｙ、−Ｙ、・・・測定瞭 ｔＪ、〜Ｕ、・・・操作量 ＹＲ１〜ＹＩえ、・・目標値 ε１〜ε、・・・・ｉｉｉ制御量と目標値の差Ｕ′ｃ、
−し１′、−、・操作変数 代理人　弁Ｊ１す士　　守　谷　−雄 ％　ｌ　図 （ノン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　複数炉の、例えは温度のような゛複数の制御）ｔ
   ′Ｃ を吉む複数の測定量 か、例えばダンパーの開度のような複数の操作Ｖ何れに
   よっても変動する場合に、前記制御量がその目標値 に調節されるように前記操作数を制御するにあたり、前
   記制御量と前記目標値の差 心ら得られる操作変数 ）それぞれに積分動作を遂行し／・１出力を各操作数と
   することを特徴としたｖｉ数炉の制御方式。 １、前記制御量ケ含む複数個の測定：Ａにフィードバッ
   ク動作を遂行したＩ’Ｂ力を前記操作量へ印加すること
   を特徴としたｆｉ−許請求の範囲第１項記載の複数炉の
   制御方式。 ３、　前記目標値にフィードフォワード動作を遂行した
   出力 を前記操作量へ印加すること社特徴とした特許請求の範
   囲第１項または第２項記載の複ｆ、父炉の制一方式。 ４、前記操作量へ供給される、前記出力Ｌｌｃ　−前記
   出力Ｕｌ；’　＋前記出力ＵＮの第１」出力が所定の軸
   間を越えるときに、前記積分動作を停止Ｅ塾亡ることを
   特徴とする特許請求の範１Ｂ＋４　＞れ：３項記載の複
   数炉の制御方式。 ５、前記測定数に応じて前記積分動作の初期値老設定す
   ること全特徴とした特許請し１りの範囲第１項または第
   ２項記載の複数炉の制御方式。 ６、前記操作変数および前配債分動作は線形処理によっ
   て優ら、ｎ、ることを特徴とする特許請求の範囲第１１
   頁記載の複数炉の制御力式。 ７、　前記キｖ！作変数は動的補償足金むことを特徴と
   する特６′１請求の範囲第１項記載のｒ複数炉の制御方
   式。 ８、前記フィードバック動作は線形、Ｉ（＋、４　、ｐ
   ゼによって得ら）１．ることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の復ν（炉の制御方式。 ９、　１ｉｉＩ記フイ一ドバンク動作は動的補償を含む
   こと′Ｉｆ：特徴とした特許請求の範囲第２項記載の、
   ト夏叔炉の制御卸方Ｊ′Ｘ：、ｃ １０、前記フィードフォワード動作は、線形処理によっ
   てイ（上られることを特徴とする特許請求の１屹囲第３
   　、ｌｌ’ｌ記載の複にダ炉の匍１　ｔｉＬ４１方式。 １１、前記フィードフォワード動作は動的補償を含むこ
   とを特徴とする特許：Ｉｔ求の頓囲第３項記載のｉ家政
   枦の前制御方式。