JPS60200303A - プロセス機器の制御装置 - Google Patents

プロセス機器の制御装置

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JPS60200303A
JPS60200303A JP5634684A JP5634684A JPS60200303A JP S60200303 A JPS60200303 A JP S60200303A JP 5634684 A JP5634684 A JP 5634684A JP 5634684 A JP5634684 A JP 5634684A JP S60200303 A JPS60200303 A JP S60200303A
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JP
Japan
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Pending
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JP5634684A
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English (en)
Inventor
Masayuki Toubou
昌幸 当房
Fumihiko Kage
鹿毛 文彦
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00Automatic controllers
    • G05B11/01Automatic controllers electric
    • G05B11/36Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、あるプロセスあるいはプロセス機器の制御に
おいて、入力設定値が設定器を通じて設定され、出力フ
ィードバックにより、出力が入力設定値と等しくなるよ
うなプロセス機器の制御装置に関するものである。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
プラント機器の制御には上記のような単ループ出力フィ
ードバックによるPI制御装置が用いられるのが一般的
である。その基本的構成を第1図に示す。設定器1によ
って設定された設定値aは変化率制限器2を通じて変化
率がgに制限され、減算器3により出力値Cとの偏差d
が計算され、比例ゲイン設定器4と積分ゲイン設定器5
、積分器6において計算された後、加算器7において加
算された入力信号eが制御対象8(例えばプロセス、プ
ロセス機器)に入力され、出力Cが検知器91こよって
検知され、減算器3ヘフイードバツクされる。変化率2
は変化率設定器10によって設定される。
さて大部分のプロセス機器は機械的、物理的な条件lこ
よりその状態変化の速度をむやみに早くすることはでき
ない。そこでプロセス機器Iこ対する設定値aが大きく
変化しても、それを直接入力せず1こ、変化率制限器2
を設けて変化率が2より大きくならないような工夫がな
されている。しかしながらここで偏差dを考えると大き
な変化率が入力される可能性がある。例えばプロセス機
器8が大きな遅れ応答(=無駄時間)をもったものであ
る場合は、設定値に対し出力がゆっくりと追従するため
偏差dが大きな変化率を持ってしまう。また入力信号e
も大きくなる可能性がある。例えばPIパラメータであ
る比例ゲイン設定器4と積分ゲイン設定器5が持つ値(
K、 +KI )が大きな場合はやはり制限対象8には
大きな変化率で入カイh号eが印加されてしまう。
よって変化率制限は制御対象8の前に設けて入力信号e
を制限する制御方法が考えられ、変化率制限器11と変
化率設定器12を設けた制御方法を第2図に示す。
この図の制御方法について次の二つのことが考察できる
−・つはPIパラメータの設定により入力信号eが決定
されても、変化率制限器11で変化率が制限されるため
、結局は入力信号fは変化率制限値2と等しくなって(
通常人力eは変化率制限値2より大きいと考えられる)
、折角PI副制御大きな入力eを計算し、出力信号Cを
設定値a1こ遠く等しくなるように制御しようとしても
、それが生がされていない。
またもう一つは制御対象8の特性1こよっては定常ゲイ
ンが一定ではなく、その状態によって変化する場合があ
る。定常ゲインが一定であれば入方信−j3fが変化率
2で入力されると、出力信号Cも変化率2で変化する。
ところが制御対象8の特性が非常に複雑な場合、制御対
象8は非線型要素を有し、高い出力で運転中であるとき
と低い出力で運転中であるときでは応答が異なり、入力
信号fが変化率すで入力されても、出力Cは変化率2で
は変化しないことがある。変化率2の値を調整して変化
率2で出力Cが変化するようにしても、運転状態が変化
すれば再び調整が必要となる以上まとめれば、プロセス
機器の制御方法はPI制卸方法を行なっていたが、上述
のように出力の変化率制限がある場合、P工制御で速く
応答させるために大きな入力作っても、結局は変化率制
限値の値でしか入力されない。また変化率制限値での制
御といってもそれは制御対象に入力される設定値の変化
率が制限されているにすぎず、本当の意味での出力変化
率制限にはなっていない。
〔発明の目的〕
本発明は以上の不都合を考慮してなされたものであり、
常に実出力変化率が所定の値となるように、自動的に制
御装置側で調整されて常に許容値内で最大の出力変化率
をもった、換言すれは許容値内で極力速い応答を可能と
するプロセス機器の制御装置を提供することを目的とす
る。
〔発明の概要〕
この目的を達成するために、本発明に係る制御装置は積
分器とこの積分器への入力を制限する上下限制限器を設
け、この制限値により出力変化率を制限する。その際に
出力変化率検知器を設けて実出力変化率を検知し、出力
変化率設定値との偏差を算出し、その偏差により上記上
下限制限器の制限値を変化させる調整機能を有すること
により、上記偏差が零になった時実出力変化率が所定の
変化率と等しくなるように制御することを特徴とする。
〔発明の実施例〕
第3図および第4図1こ本発明の一実施例を示す。
図中、第1図および第2図と同一部分には同一番号を付
しその詳細な説明は省略する。設定器1により設定され
た設定値aは減算器3により出力Cと減算され偏差dを
生じる。上下限制限器13は上下限制限値Uにより偏差
dを制限し、積分器14に入力され、その出力が入力信
号fとなり制御対象8に入力される。これより入力信号
fの変化率は上下限制限器13と積分器14により上下
限制限値Uに制限される。制御対象8の出力は出力検知
器9により検知されて、設定値aとの偏差dが得られる
。また出力変化率検知器19により制御対象8の出力の
出力変化率gが検知される。この出力変化率gは設定器
16に設定された所定の変化率制限値fと減算器17に
おいて偏差りが得られ、その偏差りは積分設定器20へ
切替スイッチ18を介して入力される。積分設定器20
はこの出力変化率gと変化率制限値すの偏差りがなくな
るまで上下限制限値Iを調整する。比較器15は偏差d
の絶対値と上下限制限値Uとの大小を比較し、偏差1d
lが上下限制限値Uより大のとき信号i=1、それ以外
はi−〇の信号を切替スイッチ18に送る。切替スイッ
チ18はi = lのとき閉状態、すなわち偏差りは積
分器20に入力されて上下限制限値Uを変化させ、i=
Qのときは開状態、すなわち偏差りは積分器20に入力
されず、上下限制限値Uは変化しない。
以上で述べた構成の動作を説明する。
第3図の制御装置を簡単化して第4図に表わす。
この図では制御対象8=K(定常ゲインがK)、設定値
a = Rのステップ入力としている。
偏差d≧Uのとき、積分器14には定値Uが入力されて
入力信−1’4fは傾きUのランプ入力となり偏差d(
uのとき線型のフィードバックの系となることから第4
図の出力信号Cを時間関数C(t)で表現すると以下の
よう1こなる。
上下限制限値U=変化率制限値すとUを固定値とした上
で定常ゲインにの値によっては必ずしも出力変化率は変
化率制限値すに等しくならないことを示す。
1)ステップ几〉Uの場合(u=b) −u 0515石の範囲では C(t)=に−u−t →−C(t) =Ku=Kb 
−・−(1)t d −Kt −; C(t)=Kue =Kbe””t−(2) 11)ステップ几≦Uの場合(u=b)c(t)=几(
1−e!−Kt) 、 C(t) == RKe ・(3)ステップ1)の
場合は出力変化率g=−aTqt)の値はKbの値をと
り定常ケインK>1の場合は、出力変化率制限すを逸脱
した出力変化率値をとることになってしまう。またステ
ップl)の場合も定常ゲインにの値が大きくなると制限
値すを逸脱する可能性がある。
そこで本発明はUの値を固定とせずに変化率制限値すと
出力変化率gの偏差りをとり積分設定器20により上下
限制限値Uを可変にとり、もし出力変化率gの値が変化
率制限値すより大(小)になるときは上下限制限値Uを
減(増)じて偏差11=Q、つまり出力変化率g=変化
率制限値b1こなるように調整制御する。
(1) (2)(3)式で明らかなように、上記の例の
場合U=にとなったとき、つまり上下限制限値U=変化
率制限値b/定常ゲインI(にUが設定されれば出力変
化率g−変化率制限値すとなる。
次に本制御方法により積分器20の上下限制限値u:b
/Knに設定された後の出力C(t)を計算する。
ステップ111) 几≧Uの場合(u=K)C(t)=
K @u @t −u t>17の範囲では =b、xt ・・・(5) ステップ1v)R<uの場合(u=i)c(t)=■(
1−e ) ステップ111)とlv)いずれの場合も出力変化率g
=−!L−c(oは偏差d〉上下限制限値Uの場合はb
に等i しく、偏差dく上下限制限値Uの場合でもbより小さく
なる。
以上第4図により制御対象の定常ゲインKが変化する場
合に出力変化率を一定にするには、本発明の制御方法の
ように、出力製化率を検知して、変化率制限値との偏差
をと−って変化率制限器を調整することで可能になる。
実際の変化率制限値の初期値設定としては、予め定常ゲ
インを考慮に入れておおまかな設定(上記の例ではu=
 b/K ) を行ない、プロセス機器の運転が始まり
、その運転状態によって定常ゲインに差が出始めたなら
ば、この変化率の自動調整機能が有効に働きたすことが
理解できるであろう。
第4図では制御対象を簡単なものとしたが、一般のより
複雑なプロセス機器にしても制御の応答は同じである。
本発明の制御装置により以下の点が達成できる。
(1) 出力変化率を実際に検知し、自動調整機能によ
って変化率を制御するため、プロセス機器は許?;され
る最大の人力で制御されることにより、プロセス機器の
応答が改善される。
(2) プロセス機器がもつ変化率制限が入力設定値と
出力の偏差をとった後に72されるため、機器側の応答
遅れ等で過大な偏差が出ても常に変化率制限内の制御が
できる。
(3)上下限制限器後の積分器は、変化率を作り出す機
構の一部であるか、同時にP I fli制御装置の積
分器としての役割ももっている。このため従来煩雑であ
ったPIパラメータの調整が必要なくなり、その上、上
記の理由でプロセス機器の応答が速くなる。
(4) 上げ設定と下げ設定で変化率が異なる場合等は
、本方式と同じ機構を上げ設定用と下げ設定用で二個設
ければ簡単に実現できる。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、変化率制限の自動調
整機能を持つことにより、プロセス機器の制御は、定常
ゲインの変化に対応でき、かつ常に許容される最大の入
力で制御されるためプロセス機器の速い応答性改善に大
きく貢献するプロセス機器の制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は一般的なプロセス機器の制御装置
の一例をそれぞれ示す回路図、第3図は本発明に係るプ
ロセス機器の制御装置の一実施例を示す回路図、第4図
は第3図に示した制御装置を簡略化して示すブロック図
である。 1・・・設定器 2・・・変化率制限器3・・・減算器
 4・・・比例ゲイン設定器5・・・積分ゲイン設定器
 6・・・積分器7・・・加算器 8・・・制御対象 9・・・出力検知器 10・・・変化率設定器11・・
・変化率制限器 12・・・変化率設定器13・・・上
下限制限器 14・・・積分器1506.比較器 16
・・・出力変化率制限設定器17・・・減算器 18・
・・切替スイッチ19・・出力変化率検知器 20・・
・積分器代理人 弁理士 則 近 憲 佑 (ほか1名
)第1図 [ 第2図 「 −( /

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. プロセス機器の出力変化を検知する検出器と、出力変化
    率制限値を設定する設定器と、上記検出器からの出力と
    出力変化率制限値からの出力との偏差に応じて上下限制
    限値を調整する上下限制限器と、プロセス機器への設定
    値と出力とからの偏差が零になったとき上記上下限制限
    値の調整を停止する切替装置とを設けたことを特徴とす
    るプロセス機器の制御装置。
JP5634684A 1984-03-26 1984-03-26 プロセス機器の制御装置 Pending JPS60200303A (ja)

Priority Applications (1)

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JP5634684A JPS60200303A (ja) 1984-03-26 1984-03-26 プロセス機器の制御装置

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5634684A JPS60200303A (ja) 1984-03-26 1984-03-26 プロセス機器の制御装置

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JPS60200303A true JPS60200303A (ja) 1985-10-09

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ID=13024665

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JP5634684A Pending JPS60200303A (ja) 1984-03-26 1984-03-26 プロセス機器の制御装置

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