JPS60161724A - 混合制御装置 - Google Patents
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- JPS60161724A JPS60161724A JP59016851A JP1685184A JPS60161724A JP S60161724 A JPS60161724 A JP S60161724A JP 59016851 A JP59016851 A JP 59016851A JP 1685184 A JP1685184 A JP 1685184A JP S60161724 A JPS60161724 A JP S60161724A
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- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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- G05D11/13—Controlling ratio of two or more flows of fluid or fluent material characterised by the use of electric means
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- G—PHYSICS
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- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D11/00—Control of flow ratio
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- G05D11/13—Controlling ratio of two or more flows of fluid or fluent material characterised by the use of electric means
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/10—Mixing gases with gases
- B01F23/19—Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams; Arrangements, e.g. comprising controlling means
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- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
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- B01F35/21—Measuring
- B01F35/211—Measuring of the operational parameters
- B01F35/2111—Flow rate
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- B01F35/2201—Control or regulation characterised by the type of control technique used
- B01F35/2202—Controlling the mixing process by feed-back, i.e. a measured parameter of the mixture is measured, compared with the set-value and the feed values are corrected
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- B01F35/22—Control or regulation
- B01F35/2201—Control or regulation characterised by the type of control technique used
- B01F35/2203—Controlling the mixing process by feed-forward, i.e. a parameter of the components to be mixed is measured and the feed values are calculated
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
- B01F35/80—Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed
-
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
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- B01F35/80—Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed
- B01F35/82—Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed by adding a material to be mixed to a mixture in response to a detected feature, e.g. density, radioactivity, consumed power or colour
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、濃度、温度等品質を異（ニする複数の流体を
混合して所望の品質を持った流体をつくり出す混合制御
装置の改良Ｃ＝関する。
混合して所望の品質を持った流体をつくり出す混合制御
装置の改良Ｃ＝関する。
近年における経済の低迷の中で、需要の多様化並びに経
済環境の変化（＝伴なって益々フレキシブルに必要な品
物を所望の品質で必要な量だけつくり出して提供する合
理的なフレキシブル・プロセス・オートメーションの要
請が強くなってきている。かかるプロセス・オートメー
ションに対応するため（二は、プラントの各制御系の１
変化対応力”つまり変化（二対する応答性、制御性を向
上させなければならない。
済環境の変化（＝伴なって益々フレキシブルに必要な品
物を所望の品質で必要な量だけつくり出して提供する合
理的なフレキシブル・プロセス・オートメーションの要
請が強くなってきている。かかるプロセス・オートメー
ションに対応するため（二は、プラントの各制御系の１
変化対応力”つまり変化（二対する応答性、制御性を向
上させなければならない。
プロセス制御系の中には、送風温度制御、送風湿度制御
２．濁度制御、燃料カロリー制御等、数多くの混合制御
が含まれているが、これらの制御系は生産量等の負荷変
化によって過渡応答特性、制御性が大きく影響を受ける
ことになる。
２．濁度制御、燃料カロリー制御等、数多くの混合制御
が含まれているが、これらの制御系は生産量等の負荷変
化によって過渡応答特性、制御性が大きく影響を受ける
ことになる。
そこで、プロセス制御系としては、生産量等の負荷変化
によって応答性、制御性等が影響を受けることがなく、
シかも省エネルギー化によって均一の製品をつくり出す
のが重要なポイントとなってくる。
によって応答性、制御性等が影響を受けることがなく、
シかも省エネルギー化によって均一の製品をつくり出す
のが重要なポイントとなってくる。
第１図は、かかる要請の下（＝実現された従来の混合制
御装置の構成図である 即ち、この装置は、ａ度Ｘａ
の流体Ａと濃度ｘｂ の流体Ｂとを混合して所望の濃度
Ｘｃ の流体Ｃをつくり出す装置であり、具体的には、
流量発信器１を設置してなる第１の管体２を流通する流
体Ａに、流量発信器３および流量調節弁４の順序で設置
してなる第２の管体５を流通する流体Ｂを混入して所望
０度Ｘｃ の流体Ｃをつくり出し、これを第３の管体６
により所定の需要端へ送るものである。この混合のため
の制御としては、第１および第２の管体２，５にそれぞ
れ濃度発信器７．８が設けられ、濃度発信器７で検出さ
れた流体Ａの濃度Ｘａ と、濃度発信器８で検出された
流体Ｂの濃度ｘｂ とを比率演算要素９（−送り、ここ
で濃度設定値ＸＳ を用いて下式に基づく演算によって
濃度比率Ｋをめている。即ち、上記制御系において流体
Ａの流量をＦａ、流体Ｂの流量をＦｂ とすると、定常
状態における物質の収支から、 が成立すること（＝なる。そこで、（２１式を（１）式
に代入すると、濃度比率には、 Ｘａ＋ＫｘＸｂ＝＝（１＋Ｋ）ＸＸｓ によりめることができる。
御装置の構成図である 即ち、この装置は、ａ度Ｘａ
の流体Ａと濃度ｘｂ の流体Ｂとを混合して所望の濃度
Ｘｃ の流体Ｃをつくり出す装置であり、具体的には、
流量発信器１を設置してなる第１の管体２を流通する流
体Ａに、流量発信器３および流量調節弁４の順序で設置
してなる第２の管体５を流通する流体Ｂを混入して所望
０度Ｘｃ の流体Ｃをつくり出し、これを第３の管体６
により所定の需要端へ送るものである。この混合のため
の制御としては、第１および第２の管体２，５にそれぞ
れ濃度発信器７．８が設けられ、濃度発信器７で検出さ
れた流体Ａの濃度Ｘａ と、濃度発信器８で検出された
流体Ｂの濃度ｘｂ とを比率演算要素９（−送り、ここ
で濃度設定値ＸＳ を用いて下式に基づく演算によって
濃度比率Ｋをめている。即ち、上記制御系において流体
Ａの流量をＦａ、流体Ｂの流量をＦｂ とすると、定常
状態における物質の収支から、 が成立すること（＝なる。そこで、（２１式を（１）式
に代入すると、濃度比率には、 Ｘａ＋ＫｘＸｂ＝＝（１＋Ｋ）ＸＸｓ によりめることができる。
そして、以上のようにしてめた濃度比率には乗算要素１
ｏに送られ、ここで濃度比率にと流量発信器１から送ら
れてくる流体Ａの流口Ｆａとを乗算し、この乗算によっ
て得た流量を更に後続の乗算要素１１に供給している。
ｏに送られ、ここで濃度比率にと流量発信器１から送ら
れてくる流体Ａの流口Ｆａとを乗算し、この乗算によっ
て得た流量を更に後続の乗算要素１１に供給している。
一方、前記第３の管体６には濃度発信器１２が設置され
、この濃度発信器１２からは混合流体Ｃの濃度Ｘｃ が
濃度調節部１３（二供給されている。この濃度調節部１
３は流体Ｃの濃度Ｘｃと濃度設定値ＸＩＩ とを用いて
比較調節演算を行なうことによって濃度差信号ΔＸをめ
、これを前記乗算要素１）に供給している。従って、乗
算要素１１としては、前段の乗算要素１ｏの流量と濃度
調節部１３から送られてくる濃度差信号ΔＸとを乗算し
、この乗算値を流量調節部１４へ流体Ｂの流量目標値Ｆ
Ｂとして供給する。
、この濃度発信器１２からは混合流体Ｃの濃度Ｘｃ が
濃度調節部１３（二供給されている。この濃度調節部１
３は流体Ｃの濃度Ｘｃと濃度設定値ＸＩＩ とを用いて
比較調節演算を行なうことによって濃度差信号ΔＸをめ
、これを前記乗算要素１）に供給している。従って、乗
算要素１１としては、前段の乗算要素１ｏの流量と濃度
調節部１３から送られてくる濃度差信号ΔＸとを乗算し
、この乗算値を流量調節部１４へ流体Ｂの流量目標値Ｆ
Ｂとして供給する。
従って、流量調節部１４は、乗算要素１１からの流量目
標値Ｆｓ を用いて流体Ｂの流量ｐｂ を修正するよう
流量調節弁４の開度を調節して流体Ａに対する流体Ｂの
混入量を制御することにより、所望ａａＸｅ の流体Ｃ
を得ている。
標値Ｆｓ を用いて流体Ｂの流量ｐｂ を修正するよう
流量調節弁４の開度を調節して流体Ａに対する流体Ｂの
混入量を制御することにより、所望ａａＸｅ の流体Ｃ
を得ている。
ところで、流体Ｂの流−ｌ目標値Ｆ８ は、前記乗算要
素１ノで下式によりめられるが。
素１ノで下式によりめられるが。
５−Ｘａ
Ｆ ｓ ＝ Ｆ ａ Ｘ （Ｘｂ−Ｘ、） ｘムＸ・・
・・・・・・・（４）この式中、△Ｘは、―没設定値Ｘ
ｓ を１とすると、１を中心として修正される。従って
、△Ｘ＝ｌ＋△Ｃとおくと、 Ｘ ｓ −Ｘ ａ ＦＩＩ＝ＦａＸ （） Ｘ （１＋△Ｃ） −・・・ｆ
５）Ｘ ｂ −Ｘ ｓ となる。ゆえ（＝、（５１式から明らかなよう（二、流
体Ｂの流量目標値Ｆｓは流体Ａの流量Ｆａ に濃度比率
Ｋを掛けて算出されている。このため、従来装置にあっ
ては次のような点が問題として指摘されている。
・・・・・・・（４）この式中、△Ｘは、―没設定値Ｘ
ｓ を１とすると、１を中心として修正される。従って
、△Ｘ＝ｌ＋△Ｃとおくと、 Ｘ ｓ −Ｘ ａ ＦＩＩ＝ＦａＸ （） Ｘ （１＋△Ｃ） −・・・ｆ
５）Ｘ ｂ −Ｘ ｓ となる。ゆえ（＝、（５１式から明らかなよう（二、流
体Ｂの流量目標値Ｆｓは流体Ａの流量Ｆａ に濃度比率
Ｋを掛けて算出されている。このため、従来装置にあっ
ては次のような点が問題として指摘されている。
■ 流体Ｂの流量目標値ＦＢ は、流体Ａの流量Ｆａ
のみで算出されているので、流体Ｃの流量つまり負荷流
量Ｆ（！ ＝ （＝Ｆａ＋Ｆｂ ）が変化しても、この
過渡的な変化を目標値Ｆ８ に反映させられない。従っ
て、このプロセス制御系は過渡的な変化に対して流体Ｂ
の流量目標値Ｆｓ を正確に算出することができず、濃
度制御が乱れると言った不具合がある。
のみで算出されているので、流体Ｃの流量つまり負荷流
量Ｆ（！ ＝ （＝Ｆａ＋Ｆｂ ）が変化しても、この
過渡的な変化を目標値Ｆ８ に反映させられない。従っ
て、このプロセス制御系は過渡的な変化に対して流体Ｂ
の流量目標値Ｆｓ を正確に算出することができず、濃
度制御が乱れると言った不具合がある。
■ また、負荷流量Ｆｃ が変化したとき、濃度制御系
のダインは変化するが、このｒイン修５−Ｘａ 正はＦａＸ（−）により行なっているので、Ｘｂ−Ｘｓ 正確なダイン修正となっていない。このため、負荷流量
ＦＣが変化すると、濃度制御のダインが最適値からずれ
てしまい、制御性が低下する欠点がある。
のダインは変化するが、このｒイン修５−Ｘａ 正はＦａＸ（−）により行なっているので、Ｘｂ−Ｘｓ 正確なダイン修正となっていない。このため、負荷流量
ＦＣが変化すると、濃度制御のダインが最適値からずれ
てしまい、制御性が低下する欠点がある。
本発明は以上のような点に着目してなされたもので、負
荷流量の変化に対する応答性の向上を図り、また負荷流
量の変化）＝伴なう制御系のダイン自動修正を可能にし
て制御特性を大幅に改善する混合制御装置を提供するこ
とにある。
荷流量の変化に対する応答性の向上を図り、また負荷流
量の変化）＝伴なう制御系のダイン自動修正を可能にし
て制御特性を大幅に改善する混合制御装置を提供するこ
とにある。
第１の発明は、ある品質を持った流量Ｆａの流体人と、
異なる品質を持った流量Ｆｂの流体Ｂを混合して所望の
品質を持った流量Ｆｃ（Ｆａ ＋Ｆｂ）の流体Ｃをつく
り出す装置において、流体Ａ、Ｂの混合後の負荷流量を
演算によってへこの負荷流量と品質設定値に対する流体
人の品質差とからゲイン修正量を算出し、このゲイン修
正量を用いてフィード・フォワード出力信号および流体
Ｂの品質制御出力信号を得、これら両市力信号を用いて
流体Ａと流体Ｂの混合量を制御するようにした混合制御
装置である。
異なる品質を持った流量Ｆｂの流体Ｂを混合して所望の
品質を持った流量Ｆｃ（Ｆａ ＋Ｆｂ）の流体Ｃをつく
り出す装置において、流体Ａ、Ｂの混合後の負荷流量を
演算によってへこの負荷流量と品質設定値に対する流体
人の品質差とからゲイン修正量を算出し、このゲイン修
正量を用いてフィード・フォワード出力信号および流体
Ｂの品質制御出力信号を得、これら両市力信号を用いて
流体Ａと流体Ｂの混合量を制御するようにした混合制御
装置である。
次に、第２の発明にあっては、第１の発明の構成要素に
更に遅れ・進み要素を付加し、プロセス制御系の動的モ
デルに応じて遅れ補償または進み補償を行なう混合制御
装置である。
更に遅れ・進み要素を付加し、プロセス制御系の動的モ
デルに応じて遅れ補償または進み補償を行なう混合制御
装置である。
〔第１の発明の実施例〕
第２図は本発明の一実施例を示す構成図であって、この
装置は、流体Ａの流通する第１の管体２Ｃ二流量発信器
１が設置され、また流体Ｂの流通するｉ２の管体５（二
流量発信器３および流量調節弁４が設置されるととも（
二、流量調節弁４によって流量調節されて得た流体Ｂを
流体Ａに混合し、所望濃度の流体Ｃを得るという点では
第１図と同様である。
装置は、流体Ａの流通する第１の管体２Ｃ二流量発信器
１が設置され、また流体Ｂの流通するｉ２の管体５（二
流量発信器３および流量調節弁４が設置されるととも（
二、流量調節弁４によって流量調節されて得た流体Ｂを
流体Ａに混合し、所望濃度の流体Ｃを得るという点では
第１図と同様である。
以下、本装置において特に異なる点について述べると、
先ず、負荷流量推定演算要素２１と濃度差演算要素２２
とを設け、前者の演算要素２１では流量発信器１（二よ
って得た流体Ａの流量Ｆａ と流量発信器３によって得
た流量Ｆｂ とを加算して流体Ｃの負荷流量Ｆｃ ＝
Ｆａ ＋ Ｆｂ をめ、一方、後者の演算要素２２では
濃度発信器８から出力される流体Ｂの濃度ｘｂ から濃
度発信器７から出力される流体Ａの濃度ＸＦＩ を引算
して濃度差（Ｘｂ−Ｘａ）をめ、これらの負荷流量およ
び濃度差をそれぞれゲイン修正量演算要素２３へ供給す
る。このダイン修正量演算要素２３は、負荷流量Ｆ’ｅ
を濃度差で除算してダイン修正量をめた後、この修正
量をゲイン修正用濃度制御部２４およびフィード・フォ
ワード（以下、ＦＦと指称する）制御部２５に供給する
。このｒイン修正用濃度制御部２４には濃度発信器１２
で得た流体Ｃのａ度Ｘｃ と濃度設定値Ｘ８ とからめ
た濃度制御出力ΔＸ′が濃度調節部１３から与えられて
おり、ここで前記ダイン修正量とａ度制御出力ΔＸ′と
を乗算して流量目標値演算要素２６に供給する。また、
前記ＦＦ制御部２５は、流体Ａの＃度偏差演算要素２７
（二でめたａ度偏差（Ｘｓ −Ｘａ ）とダインｓ −
Ｘａ 修正量とを乗算してＦＦ出力Ｆｃ Ｘ （ｘ、Ｘａ ）
を得るものであり、ここで得たＦＦ出力は流量目標値演
算要素２６に供給する。この演算要素２６は、ＦＦ出力
とダイン修正された濃度制パ御出力とを乗算し、この乗
算値を流体Ｂの流量目標値として流量調節部１４に供給
する。この流量調節部１４は流量発信器３から得た流体
Ｂの流量が流量目標値となるような操作出力をめ、これ
に基づいて流量調節弁４の開度を調節するものである。
先ず、負荷流量推定演算要素２１と濃度差演算要素２２
とを設け、前者の演算要素２１では流量発信器１（二よ
って得た流体Ａの流量Ｆａ と流量発信器３によって得
た流量Ｆｂ とを加算して流体Ｃの負荷流量Ｆｃ ＝
Ｆａ ＋ Ｆｂ をめ、一方、後者の演算要素２２では
濃度発信器８から出力される流体Ｂの濃度ｘｂ から濃
度発信器７から出力される流体Ａの濃度ＸＦＩ を引算
して濃度差（Ｘｂ−Ｘａ）をめ、これらの負荷流量およ
び濃度差をそれぞれゲイン修正量演算要素２３へ供給す
る。このダイン修正量演算要素２３は、負荷流量Ｆ’ｅ
を濃度差で除算してダイン修正量をめた後、この修正
量をゲイン修正用濃度制御部２４およびフィード・フォ
ワード（以下、ＦＦと指称する）制御部２５に供給する
。このｒイン修正用濃度制御部２４には濃度発信器１２
で得た流体Ｃのａ度Ｘｃ と濃度設定値Ｘ８ とからめ
た濃度制御出力ΔＸ′が濃度調節部１３から与えられて
おり、ここで前記ダイン修正量とａ度制御出力ΔＸ′と
を乗算して流量目標値演算要素２６に供給する。また、
前記ＦＦ制御部２５は、流体Ａの＃度偏差演算要素２７
（二でめたａ度偏差（Ｘｓ −Ｘａ ）とダインｓ −
Ｘａ 修正量とを乗算してＦＦ出力Ｆｃ Ｘ （ｘ、Ｘａ ）
を得るものであり、ここで得たＦＦ出力は流量目標値演
算要素２６に供給する。この演算要素２６は、ＦＦ出力
とダイン修正された濃度制パ御出力とを乗算し、この乗
算値を流体Ｂの流量目標値として流量調節部１４に供給
する。この流量調節部１４は流量発信器３から得た流体
Ｂの流量が流量目標値となるような操作出力をめ、これ
に基づいて流量調節弁４の開度を調節するものである。
次に、以上のように構成された装置の作用を説明する。
流量発信器１により流体Ａの流量Ｆａを検出し、また流
量発信器３により命中学会流体Ｂの流量Ｆｂ を検出し
、これらの流量Ｆａ 、Ｆｂは負荷流量演算要素２１（
二送られ、ここで流量Ｆａ とＦｂ とを加算して混合
後の負荷流量Ｆｃ ＝ Ｆａ ＋ Ｆｂ をめ、ｒイン
修正修正量演算要素２ニ おいては、各濃度発信器７，８の出力である流体人の＠
ｆｌ Ｘｉ と流体Ｂの１！１度ｘｂ とを取込んで
濃度差Ｘｂ − Ｘａをめ、同様にゲイン修正量演算要
素２３に供給する。この演算要素２３は、負荷流量Ｆａ
をａ反差Ｘｂ − Ｘａで除算してゲイン修正量，／
ｘｂ − Ｘａをめた後、これをゲイン修正用濃度制御
部２４とＦＦ制御部２５に導入する。ここで、Ｆｌｙ’
制御部２５は、ゲイン修正量Ｆｙｘｂ−Ｘａと濃度偏差
演算要素２２からの濃度偏差（Ｘｓ−Ｘａ）とを受け、
この両信号の乗Ｘｓ − Ｘａ 算によってＦＦＦＦ力Ｆｃ（−招璽＝１７）をめて流量
目標値演算要素２６に加える。
量発信器３により命中学会流体Ｂの流量Ｆｂ を検出し
、これらの流量Ｆａ 、Ｆｂは負荷流量演算要素２１（
二送られ、ここで流量Ｆａ とＦｂ とを加算して混合
後の負荷流量Ｆｃ ＝ Ｆａ ＋ Ｆｂ をめ、ｒイン
修正修正量演算要素２ニ おいては、各濃度発信器７，８の出力である流体人の＠
ｆｌ Ｘｉ と流体Ｂの１！１度ｘｂ とを取込んで
濃度差Ｘｂ − Ｘａをめ、同様にゲイン修正量演算要
素２３に供給する。この演算要素２３は、負荷流量Ｆａ
をａ反差Ｘｂ − Ｘａで除算してゲイン修正量，／
ｘｂ − Ｘａをめた後、これをゲイン修正用濃度制御
部２４とＦＦ制御部２５に導入する。ここで、Ｆｌｙ’
制御部２５は、ゲイン修正量Ｆｙｘｂ−Ｘａと濃度偏差
演算要素２２からの濃度偏差（Ｘｓ−Ｘａ）とを受け、
この両信号の乗Ｘｓ − Ｘａ 算によってＦＦＦＦ力Ｆｃ（−招璽＝１７）をめて流量
目標値演算要素２６に加える。
一方、濃度調節部１３では流体Ｂのａ開制御出力△Ｘ′
をめ、さらにゲイン修正用濃度制御部２４において濃度
制御出力△Ｘ′ とダイン修正量−’／ｘｂ−Ｘａ と
からゲイン修正された流体ΔＸ′ Ｂの濃度制御出力ＦｃＸ（）（６Ｘａ）をめ、このａ度
制御出力が流量目標値演算要素２６に加えられている。
をめ、さらにゲイン修正用濃度制御部２４において濃度
制御出力△Ｘ′ とダイン修正量−’／ｘｂ−Ｘａ と
からゲイン修正された流体ΔＸ′ Ｂの濃度制御出力ＦｃＸ（）（６Ｘａ）をめ、このａ度
制御出力が流量目標値演算要素２６に加えられている。
従って、この演算要素２６はこＸｓ −Ｘａ十△Ｘ′
力を加算してＦｃｘ（ｘｂ−Ｘａ 請求め、これを流体
Ｂの流量目標値Ｆ１１ として流量調節部１４に供給す
る。この流量調節部１４は、流量目標値ＦＢ と流篭発
信器３からの流体Ｂの流＠Ｆｂ とを比較しその偏差が
零となるように流量調節弁４の開度を調節し、混合後の
流体Ｃの濃度Ｘｃ が所定値Ｘ８ となるように混合制
御するものである。
Ｂの流量目標値Ｆ１１ として流量調節部１４に供給す
る。この流量調節部１４は、流量目標値ＦＢ と流篭発
信器３からの流体Ｂの流＠Ｆｂ とを比較しその偏差が
零となるように流量調節弁４の開度を調節し、混合後の
流体Ｃの濃度Ｘｃ が所定値Ｘ８ となるように混合制
御するものである。
しかして、以上のような装置（二おいて、定常状態（Δ
Ｘ’＝Ｑ、Ｘｃ＝Ｘｓ、Ｆｓ＝Ｆｂ）Ｃおける物質収支
（温度の場合は熱収支）の観点から、の関係式が成立す
る。そこで、この（７）式を（６）式に代入すると、 を得ることができる。
Ｘ’＝Ｑ、Ｘｃ＝Ｘｓ、Ｆｓ＝Ｆｂ）Ｃおける物質収支
（温度の場合は熱収支）の観点から、の関係式が成立す
る。そこで、この（７）式を（６）式に代入すると、 を得ることができる。
ここで、プロセス制御系が定常状態からずれると、濃度
調節部１３の出力△Ｘ′ の力を借りなければならない
。このときの流体Ｂの流量目標値Ｆｓ を上記（８）式
からめると、次のよう（＝なる。
調節部１３の出力△Ｘ′ の力を借りなければならない
。このときの流体Ｂの流量目標値Ｆｓ を上記（８）式
からめると、次のよう（＝なる。
ΔＸ′はｆＭ［制御出力を示している。従って、ＦＰ制
御出力は混合後の負荷流量ｆｉ’ｃ Ｃ比率でディン修
正されていることが分る。
御出力は混合後の負荷流量ｆｉ’ｃ Ｃ比率でディン修
正されていることが分る。
従って、以上のような構成によれば、流体Ｂの流量目標
値Ｆｓ を叫式のよう（二算定して流体Ｂを流体Ａに混
入し、流体Ｃの濃度を所望値となるように混合制御して
いるので、従来技術の（５）式と比ＱＷして次のような
特徴を有している。
値Ｆｓ を叫式のよう（二算定して流体Ｂを流体Ａに混
入し、流体Ｃの濃度を所望値となるように混合制御して
いるので、従来技術の（５）式と比ＱＷして次のような
特徴を有している。
■ 流体Ｂの流量目標値Ｆ８ の算出基準は、従来技術
では流体人の流ＪｉｉＦａ を用いていたが、本発明装
置では混合後のトータル流量つまり負荷流量Ｆｃ を用
いているので、負荷流量の変化に速比して正確な流体Ｂ
の流量を算定して制御でき、グランド制御系の応答性を
高めることかでさる。
では流体人の流ＪｉｉＦａ を用いていたが、本発明装
置では混合後のトータル流量つまり負荷流量Ｆｃ を用
いているので、負荷流量の変化に速比して正確な流体Ｂ
の流量を算定して制御でき、グランド制御系の応答性を
高めることかでさる。
■ また、従来装置のゲイン修正は理論上正確なもので
なかった。本発明装置では、流体Ｃの流量ＦＣツまり負
荷流量Ｆｃ （＝Ｆａ＋Ｆｂ ）を用いてＦｃｘ（Ｘｂ
−Ｘａ） によりダイン修正を行なっているため、濃度
制御のゲイン修正を正確に行ない得、しかも負荷流量Ｆ
Ｃ１Ｃ３Ａの濃［ｉＸａ、流体Ｂの濃度ｘｂがどんなに
変化しても、それに対応して自動修正されて最適値に保
たれ、安定な制御を行なうことができる。
なかった。本発明装置では、流体Ｃの流量ＦＣツまり負
荷流量Ｆｃ （＝Ｆａ＋Ｆｂ ）を用いてＦｃｘ（Ｘｂ
−Ｘａ） によりダイン修正を行なっているため、濃度
制御のゲイン修正を正確に行ない得、しかも負荷流量Ｆ
Ｃ１Ｃ３Ａの濃［ｉＸａ、流体Ｂの濃度ｘｂがどんなに
変化しても、それに対応して自動修正されて最適値に保
たれ、安定な制御を行なうことができる。
〔第２の発明の実施例〕
第２図の装置はフィード・フォワードモデルが静的モデ
ルであるが、第３図のように負荷流量推定演算要素２ノ
とダイン修正量演算要素２３との間に遅れ・進み要素３
１を設け、動的モデルの流量目標値Ｆｓ をめることも
可能である。他の構成は第２図と同じである。即ち、外
乱となる負荷流量Ｆｅ の変化時（＝その流体Ｃの濃度
Ｘｃ の変化までの時定数をＴＤ とし、流体Ｂの流量
目標値Ｆｓの変化Ｃ二対する流体Ｃの濃度Ｘｅ の変化
までの時定数なＴＰ とし、（８’）式から下記のよう
な式を導き出すことができる。
ルであるが、第３図のように負荷流量推定演算要素２ノ
とダイン修正量演算要素２３との間に遅れ・進み要素３
１を設け、動的モデルの流量目標値Ｆｓ をめることも
可能である。他の構成は第２図と同じである。即ち、外
乱となる負荷流量Ｆｅ の変化時（＝その流体Ｃの濃度
Ｘｃ の変化までの時定数をＴＤ とし、流体Ｂの流量
目標値Ｆｓの変化Ｃ二対する流体Ｃの濃度Ｘｅ の変化
までの時定数なＴＰ とし、（８’）式から下記のよう
な式を導き出すことができる。
従って、上式より第３図のような遅れ・進み要素３ノを
付加すれば、動的モデルの流量目標値ｐｓ をめること
ができる。この０秒式においてＴＤ？ＴＰの関係≦二あ
る場合（二は遅れ・進み要素となり、 （１秒式をその
まま用いて流量目標値Ｆｓをめる。一方、ＴＤ≦ＴＰの
とき、つまり進み補償の場合（二は理論上（１１）式と
同じ（＝なるが、実際のプロセス制御系において濃度制
御出力△Ｘ′に動特性補償を加えると、応答遅れにより
オーバーイぎ正してハツチング現象が生じて有害となる
ので、進み補償時における動特性補償はＦＦ制御のみに
かけ、濃度制御からは省略するのが望ましい。ゆえ（＝
、０９式よりＴＤ≦ＴＰのときは、・・・・・・０オ または、 ・・・・・・９秒 の計算によって、流体Ｂの流量目標値Ｆ８ をめればよ
い。従って、第２図の装置に第３図のような動的補償手
段を加えることにより、外乱となる負荷流量Ｆｃが変化
したときの制御性はさらに向上させることができる。
付加すれば、動的モデルの流量目標値ｐｓ をめること
ができる。この０秒式においてＴＤ？ＴＰの関係≦二あ
る場合（二は遅れ・進み要素となり、 （１秒式をその
まま用いて流量目標値Ｆｓをめる。一方、ＴＤ≦ＴＰの
とき、つまり進み補償の場合（二は理論上（１１）式と
同じ（＝なるが、実際のプロセス制御系において濃度制
御出力△Ｘ′に動特性補償を加えると、応答遅れにより
オーバーイぎ正してハツチング現象が生じて有害となる
ので、進み補償時における動特性補償はＦＦ制御のみに
かけ、濃度制御からは省略するのが望ましい。ゆえ（＝
、０９式よりＴＤ≦ＴＰのときは、・・・・・・０オ または、 ・・・・・・９秒 の計算によって、流体Ｂの流量目標値Ｆ８ をめればよ
い。従って、第２図の装置に第３図のような動的補償手
段を加えることにより、外乱となる負荷流量Ｆｃが変化
したときの制御性はさらに向上させることができる。
なお、上記第１および第２の発明に係る実施例では、流
体Ａおよび流体Ｂの濃度を検出する濃度発信器７，８を
設けているが、濃度が一定と見做せる場合１二は濃度発
信器７，８を省略して一定値の信号を設定することによ
り代用することができる。また、Ｘ ｓ ））Ｘ ａ
と見做せる場合にはαＧ）式における分母および分子の
Ｘａ を省略でき、同様にＸｂ））Ｘａ と見做せる場
合には００式における分母のＸａを省略できる。また、
流体Ａと流体Ｂの流量Ｆａ 、 Ｆｂをそれぞれ測定し
たが、Ｆ Ｃ＝Ｆ’ ａ ＋Ｆ ｂの関係式が明らかに
知っているので、ＦＣ、Ｆａ 、Ｆｂのうち何れか２つ
以上測定すればよいことになる。また、上記実施例は品
質の一例として濃度の混合について述べたが、温度その
他極々の品質のものについて適用できる。さらに、上記
実施例では位置影信号による演算方式で説明したが、速
度影信号による演算でも、本発明の要旨を逸脱しない範
囲で適用できるものとする。また、上記実施例は、２種
の流体を混合する例について述べたが、３種以上の流体
の混合制御にも適用できることは言うまでもなく、また
第２の管体側に流量調節弁４を設けたが、第１および第
２の管体の両方に流Ｍ：調節弁を設けるとともに、流量
調節部１４の代りに比率制御部を設け、両流体の流量の
比率を考慮して相関的に２つの流量調節弁を制御する構
成としてもよい。
体Ａおよび流体Ｂの濃度を検出する濃度発信器７，８を
設けているが、濃度が一定と見做せる場合１二は濃度発
信器７，８を省略して一定値の信号を設定することによ
り代用することができる。また、Ｘ ｓ ））Ｘ ａ
と見做せる場合にはαＧ）式における分母および分子の
Ｘａ を省略でき、同様にＸｂ））Ｘａ と見做せる場
合には００式における分母のＸａを省略できる。また、
流体Ａと流体Ｂの流量Ｆａ 、 Ｆｂをそれぞれ測定し
たが、Ｆ Ｃ＝Ｆ’ ａ ＋Ｆ ｂの関係式が明らかに
知っているので、ＦＣ、Ｆａ 、Ｆｂのうち何れか２つ
以上測定すればよいことになる。また、上記実施例は品
質の一例として濃度の混合について述べたが、温度その
他極々の品質のものについて適用できる。さらに、上記
実施例では位置影信号による演算方式で説明したが、速
度影信号による演算でも、本発明の要旨を逸脱しない範
囲で適用できるものとする。また、上記実施例は、２種
の流体を混合する例について述べたが、３種以上の流体
の混合制御にも適用できることは言うまでもなく、また
第２の管体側に流量調節弁４を設けたが、第１および第
２の管体の両方に流Ｍ：調節弁を設けるとともに、流量
調節部１４の代りに比率制御部を設け、両流体の流量の
比率を考慮して相関的に２つの流量調節弁を制御する構
成としてもよい。
以上詳記したように第１の発明によれば、少なくとも２
種の流体トータル流量つまり負荷流量を算出基準として
混合流骨を算出しているので、負荷流量の変化に速比し
て正確に流体の流量を制御でき、また負荷流量Ｆｃを８
１５びした流量ＦＣ，流体Ａ 、Ｂの濃度Ｘ ａ ＋
Ｘ ｂの何れの変化に対しても適切にダイン修正されて
最適値に保持し得てプロセス制御系の安定性を確保でき
る。
種の流体トータル流量つまり負荷流量を算出基準として
混合流骨を算出しているので、負荷流量の変化に速比し
て正確に流体の流量を制御でき、また負荷流量Ｆｃを８
１５びした流量ＦＣ，流体Ａ 、Ｂの濃度Ｘ ａ ＋
Ｘ ｂの何れの変化に対しても適切にダイン修正されて
最適値に保持し得てプロセス制御系の安定性を確保でき
る。
また、制御の安定性および応答特性が確保されれば安定
した品質のものをつくることが可能となり、しかも負荷
流量Ｆｃ を使用しているため流量目標値ＦＢ と実際
の流体Ｂの流量Ｆｂ との偏差が少なくなり、その分だ
け弁開閉機構その他の要素の稼動を抑えることが可能と
なり、省エネルギー化に寄与し、また、流体Ｃの濃度Ｘ
ｃを限界値近くまで上げて制御できるため生産性の向上
が図れ、フレキシブルな混合制御装置を実現できる。
した品質のものをつくることが可能となり、しかも負荷
流量Ｆｃ を使用しているため流量目標値ＦＢ と実際
の流体Ｂの流量Ｆｂ との偏差が少なくなり、その分だ
け弁開閉機構その他の要素の稼動を抑えることが可能と
なり、省エネルギー化に寄与し、また、流体Ｃの濃度Ｘ
ｃを限界値近くまで上げて制御できるため生産性の向上
が図れ、フレキシブルな混合制御装置を実現できる。
また、第２の発明によれば、動的補償の追加により、外
乱となる負荷流量の変化に対し更に制御性を向上し得る
混合制御装置を提供できる。
乱となる負荷流量の変化に対し更に制御性を向上し得る
混合制御装置を提供できる。
第１図は従来装置の構成図、第２図は第１の発明に係る
装置の一実施例を示す構成図、第３図は第２の発明に係
る装置の一部のみを示す図である。 １．３・・・流量発信器、４・・・流量調節弁、７゜８
．１２・・・濃度発信器、１３・・・ａ度調節部、１４
・・・流量調節部、２ノ・・・負荷流量推定演算要素、
２２・・・濃度差演算要素、２３・・・ゲイン修正量演
算要素、２４・・・ダイン修正用濃度制御部、２５・・
・フィード・フォワード制御部、２６・・・流量目標値
演算要素、２７・・・濃度偏差演算要素、３１・・・遅
れ・進み要素。
装置の一実施例を示す構成図、第３図は第２の発明に係
る装置の一部のみを示す図である。 １．３・・・流量発信器、４・・・流量調節弁、７゜８
．１２・・・濃度発信器、１３・・・ａ度調節部、１４
・・・流量調節部、２ノ・・・負荷流量推定演算要素、
２２・・・濃度差演算要素、２３・・・ゲイン修正量演
算要素、２４・・・ダイン修正用濃度制御部、２５・・
・フィード・フォワード制御部、２６・・・流量目標値
演算要素、２７・・・濃度偏差演算要素、３１・・・遅
れ・進み要素。
Claims (7)
- （１） 品質の異なる少なくとも２種の流（＊（以下、
この２種の流体を第１および第２の流体と指称する）を
混合して所望の品質の流体をつくり出す装置において、
前記第１の流体と第２ノ流体のトータル流量をめ、この
トータル流量と前記第１．第２の流体の品質差とに基づ
いてグイ／修正量を算出するｒイン修正量演算手段と、
この手段によって得られたグイ／修正量が入力され、こ
のグイ／修正量と前記第２の流体の品質制御出力信号と
を掛は合せてｒイン修正された第２の流体の品質制御出
力信号を得る品質制御出力手段と、前記ゲイン修正量と
品質設定値に対する第１の流体の品質差の信号とを掛は
合せてフィード・フォワード出力信号を得るフィード・
フォワード制御部と、この制御部によって得たフィード
・フォワード出力信号と前記品質制御出力手段によって
得た品質制御出力信号とを用いて前記第１の流体と第２
の流体の混合量を制御する流量制御手段とを備えてなる
ことを特徴とする混合制御装置。 - （２）第１および第２の品質は、濃度または温度などで
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の混合
制御装置。 - （３）流量制御手段は、フィード・フォワード制御部に
よって得たフィード・フォワード出力信号と前記品質制
御出力手段によって得た品質制御出力信号とを用いて流
体の混合流量目標値を算出し、この混合流量目標値に基
づいて第１の流体および第２の流体の倒れか一方または
両方の流体の流量を制御することを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の混合制御装置。 - （４）品質の異なる少なくとも２種の流体（以下、この
２種の流体を第１および第２の流体と指称する）を混合
して所望の品質の流体をつくり出す装置において、前記
第１の流体と第２の流体のトータル流量をめ、このトー
タル流量に遅れ・進み要素を付加して動的補償を行なう
手段と、この手段によって補償されたトータル流量と前
記第１．第２の流体の品質差とに基づいてケ゛イン修正
量を算出するケ゛イン修正量演算手段と、この手段によ
って得られたダイン修正量が入力され、このゲイン修正
量と前記第２の流体の品質制御出力信号とを掛は合せて
ゲイン修正された第２の流体の品質制御出力信号を得る
彎 品質制御出力手段と、前記ダイン修正量と品質設定値に
対する第１の流体の品質差の信号とを掛は合せてフィー
ド・フォワード出力信号を得るフィード−フォワード制
御部と、この制御部によって得たフィード・フォワード
出力信号と前記品質制御出力手段によって得た品質制御
出力信号とを用いて前記第１の流体と第２の流体の混合
量を制御する流量制御手段とを 備えてなることを特徴とする混合制御装置０ - （５）流量制御手段は、フィード・フォワード開側１部
によって得たフィード・フォワード出力信号と前記品質
制御出力手段によって得た品質制御出力信号とを用いて
流体の混合流量目標値を算出し、この混合流量目標値に
基づいて第１の流体および第２の流体の倒れか一方また
は両方の流体の流量を制御することを特徴とする特許請
求の範囲第４項記載の混合制御装置。 - （６）動的補償手段は、混合流体の流量の変化に伴なう
該流体の品質変化の間 の時定数なＴ Ｄ ｓ第２の流体の流量目標値の変化に
伴なう混合流体の品質変化 の間の時定数をＴＰとし、がっＴＤ ≧Ｔ、の関係にある場合、遅れ・進み 要素を遅れ補償として作用させることを特徴とする特許
請求の範囲第４項記載の混合制御装置。 - （７）動的補償手段は、混合流体の流量の変化に伴なう
該流体の品質変化の間の時定数なＴＤ、第２の流体の流
量目標値の変化に伴なう混合へ流体の品質変化の間の時
定数なＴＰ とし、かつＴＤ≦１゛２の関係にある場合
、前記遅れ・進み要素がフィード・フォワード出力信号
および品質制御出力信号のうちフィード・フォワード出
力信号≦二のみ進み補償として作用させることを特徴と
する特許請求の範囲第４項記載の混合制御装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59016851A JPS60161724A (ja) | 1984-02-01 | 1984-02-01 | 混合制御装置 |
| US06/694,995 US4621927A (en) | 1984-02-01 | 1985-01-25 | Mixture control apparatus and mixture control method |
| KR1019850000643A KR890005073B1 (ko) | 1984-02-01 | 1985-02-01 | 유체혼합 제어장치와 그의 제어방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59016851A JPS60161724A (ja) | 1984-02-01 | 1984-02-01 | 混合制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60161724A true JPS60161724A (ja) | 1985-08-23 |
| JPS6343129B2 JPS6343129B2 (ja) | 1988-08-29 |
Family
ID=11927714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59016851A Granted JPS60161724A (ja) | 1984-02-01 | 1984-02-01 | 混合制御装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4621927A (ja) |
| JP (1) | JPS60161724A (ja) |
| KR (1) | KR890005073B1 (ja) |
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| WO2022009753A1 (ja) * | 2020-07-09 | 2022-01-13 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 流体混合装置 |
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