JPS60251402A - Process controlling method - Google Patents

Process controlling method

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JPS60251402A
JPS60251402A JP10882884A JP10882884A JPS60251402A JP S60251402 A JPS60251402 A JP S60251402A JP 10882884 A JP10882884 A JP 10882884A JP 10882884 A JP10882884 A JP 10882884A JP S60251402 A JPS60251402 A JP S60251402A
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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
    • G05B13/00Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric

Abstract

PURPOSE:To control various process controls at a point of inflection with stable and high reliability by finding out the gain g1 of an output smaller than a reference value on a curve and the gain g2 of an output larger than that independently and adjusting these gain values so that g1-g2=0 is satisfied. CONSTITUTION:In the dissolved oxygen (DO) concentration control of an active sludge process, parameter application means 28, 29 adjust the gain g1 obtained when the DO concentration is smaller than the reference value and the gain g2 obtained when larger than the reference value respectively. A moving average operating part 30 calculates the reference value from the moving average value of process output for a fixed period. The difference between the gains g1, g2 obtained through the means 28, 29, the operation part 30, etc. is integrated by an integrator 32 and these gains g1, g2 are controlled so as to be equal with each other by properly selecting the integration constant of the output Cr. Consequently, the set point Cr of the DO concentration reaches a value corresponding to a specific inflection point of the process and is inputted to a DO control part as the set point. Thus, various process outputs can be controlled at the inflection point with stable and high reliability.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明に属する技術分野〕 本発明は入力の関係を表わす静特性曲線が変曲点をもつ
各種工業プロセスの出力を変曲点附近に制御する方法に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field to Which the Invention Pertains] The present invention relates to a method for controlling the output of various industrial processes in which a static characteristic curve representing an input relationship has an inflection point near the inflection point.

〔従来技術とその問題点〕[Prior art and its problems]

入出力関係が非線形となる各種プロセスの中には、それ
らの静特性が変曲点をもっているものが多く存在する。
Among the various processes in which the input-output relationship is nonlinear, there are many that have inflection points in their static characteristics.

例えば酸を含む水を連続的に中和するプロセスではh更
とアルカリの当量点でpHが急変するため、アルカリ注
入速度を入力、pHを出力とするとこの両者の間の静特
性は当量点で変曲点をもつ曲線となる。このような関係
は酸化還元プロセスにも見られ酸化還元電位(ORP 
)は酸化性物質と還元性物質の当量点に変曲点を廟する
。変曲点を示すプロセスは上記のような化学プロセスに
限ることなく、例えば固液分離槽において超音波またけ
光の透過量の変化を利用して汚泥界面を検出する場合な
どにも透過量が界面で急変するために、水深に附子る透
過量の特性曲線には変曲点が存在する。
For example, in the process of continuously neutralizing water containing acids, the pH changes suddenly at the equivalence point of alkali, so if the alkali injection rate is input and the pH is the output, the static characteristics between the two will change at the equivalence point. It becomes a curve with an inflection point. Such a relationship is also seen in redox processes, and the redox potential (ORP
) places an inflection point at the equivalence point of oxidizing and reducing substances. Processes that show an inflection point are not limited to the chemical processes mentioned above; for example, when detecting a sludge interface using changes in the amount of ultrasonic and light transmitted in a solid-liquid separation tank, the amount of transmission can also be detected. Because of the sudden change at the interface, there is an inflection point in the characteristic curve of the permeation rate with water depth.

以上の例から変曲点のもつ共通性として、多くの場合変
曲点は広い意味で状態の急激な変化に対応するプロセス
の限界点と見ることができる。このことからプロセスを
その限界点に制御しようとするとき、変曲点が確実に検
出できてプロセスをこの変曲点に制御することができれ
ば制御は極めて容易となシ効果的であることがわかる。
From the above examples, the common feature of inflection points is that in many cases, inflection points can be viewed, in a broad sense, as the breaking point of a process that responds to rapid changes in state. This shows that when trying to control a process to its limit point, if the inflection point can be detected reliably and the process can be controlled to this inflection point, control will be extremely easy and effective. .

これに対して従来用いられているプロセス出力を変曲点
に制御する方法は主として次の二っである。
On the other hand, the following two methods are mainly used in the past to control the process output to the inflection point.

■変曲点における出力の値をあらかじめめておき、出力
がその値になるように制御する。
■Predetermine the output value at the inflection point and control the output so that it reaches that value.

0人力に関する出力の1次微分が最大になるように、ま
たは2次微分が零になるように入力を調整する。
The input is adjusted so that the first derivative of the output with respect to zero human power is maximized or the second derivative is zero.

これらのうち■の方法は変曲点と出力値との関係が常に
一定であれば最も確実であシこの場合は変曲点をとくに
考慮することなく出力を定値制御することかできる。し
かしこのようなケースはむしろまれであると考えた方が
よい。例えば前述のpHもしくはORPの変曲点は共存
物質の影響を受けるし、また電極の特性が変れば変曲点
も変動する。
Among these methods, method (2) is the most reliable if the relationship between the inflection point and the output value is always constant; in this case, the output can be controlled at a constant value without particularly considering the inflection point. However, it is better to consider that such cases are rather rare. For example, the above-mentioned pH or ORP inflection point is affected by coexisting substances, and if the characteristics of the electrode change, the inflection point also changes.

このことは汚泥界面を検出する場合にも当てはまシ、汚
泥密度の変化、光源の変化、受光面の汚れガと変曲点の
位置を変動させる要因が非常に多くある。したがって■
の方法は効果を期待することができない。
This also applies to the detection of the sludge interface; there are many factors that can cause changes in the position of the inflection point, such as changes in sludge density, changes in the light source, and dirt on the light receiving surface. Therefore■
This method cannot be expected to be effective.

次に微分を用いる■の方法はノイズの問題が最も深刻で
ある。入力に関する出力の微係数をめるだめには入力お
よび出力の時間微分をめそれらの比をめなければならな
い。ところが微分演算は1棟の高域フィルタであるため
ノイズが拡大され、そのような信号から有効な情報を得
るのは極めて困難である。さらにプロセス制御の場合、
入出力とも広い範囲で変化させることができないことと
、入力の変化に対して出方は遅れをもって応答し、その
時定数も条件によって変動することなども微分演算を困
難にする要因となっでいる。
Next, method (2) using differentiation has the most serious noise problem. To find the differential coefficient of the output with respect to the input, we must find the time derivatives of the input and output and find their ratio. However, since the differential operation uses a single high-pass filter, noise is magnified, and it is extremely difficult to obtain effective information from such a signal. Furthermore, for process control,
Factors that make differential calculation difficult include the inability to vary input and output over a wide range, the output response to changes in input with a delay, and the time constant varying depending on conditions.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は上述の入点を除去し、安定した高い信頼
性をもって各種プロセス出方を変曲点に制御することが
可能な方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method capable of eliminating the above-mentioned entry points and controlling various process outputs to inflection points with stability and high reliability.

〔発明の要点〕[Key points of the invention]

本発明はプロセス出力に基準値を設け、出力がこの基準
値よシ小さいときの入出力静特性曲線の傾きすなわちゲ
インylと出力がこの基準値よシ大きいときの入出力静
特性曲線の傾きすなわちゲイン92をオンライン同定し
、glとI2とが等しくなるように入力を操作すること
にょシ達成される。
The present invention provides a reference value for the process output, and the slope of the input-output static characteristic curve when the output is smaller than this reference value, that is, the gain yl, and the slope of the input-output static characteristic curve when the output is larger than this reference value, that is, This is achieved by on-line identification of the gain 92 and manipulating the inputs such that gl and I2 are equal.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下本発明を実施例に基づき詳細に説明する。 The present invention will be described in detail below based on examples.

はじめに本発明における基本的な考え方について述べ次
に具体的な実施の態様を示す〇本発明者らはまず出力の
時間遅れの問題を解決することが必要であり、そのため
にプロセスの入出力関係を動特性項を含むモデル式で近
似し、このモデル式を用いて変曲点を探索する方法を検
討した。しかし実際には変曲点をもつような非線形関係
を近代するためにはモデル式も当然非線形となシしたが
ってパラメータ数も多くなり同定演算法も複雑化するの
で特性曲線をモデル式で近似する方法は実用的でないと
判断した。
First, we will describe the basic idea of the present invention, and then we will show specific embodiments.The inventors first need to solve the problem of output time delay, and for that purpose, we have We considered a method of approximating a model equation that includes a dynamic characteristic term and searching for an inflection point using this model equation. However, in reality, in order to modernize a nonlinear relationship that has an inflection point, the model equation must of course be nonlinear, and therefore the number of parameters increases and the identification calculation method becomes complicated, so the method is to approximate the characteristic curve with a model equation. judged to be impractical.

そこで本発明者らは曲線を関数で近似するのではなく、
変曲点を検出することが合目的であるという点に着目し
、変曲点を検出するために最少限必要とするものを詳細
に検討した。その結果、出力に基準値を定め出力がその
基準値よりも小さいときのゲイン11と出力がその基準
値よシ大きいときのゲインy2をめ、l!1=f12と
なるときにその基準値が変曲点に相当すると判定するの
がよいとの結論に達しこのことを本発明の方法に適用し
た。
Therefore, instead of approximating the curve with a function, the inventors
Focusing on the fact that the objective is to detect inflection points, we have carefully examined the minimum requirements for detecting inflection points. As a result, a reference value is set for the output, and the gain 11 when the output is smaller than the reference value and the gain y2 when the output is larger than the reference value are calculated, and l! It was concluded that it is best to determine that the reference value corresponds to the inflection point when 1=f12, and this fact was applied to the method of the present invention.

例えば基準値としては出力の一定時間の移動平均値を用
いることができる0 第1図は例えば変曲点を有する入出力関係曲線を示した
ものであシ、第1図において本発明の方法は静特性曲線
を基準点Pを折点とする折線で近似することを意味して
いる。ただし出力がP点よシ小さいときのゲインg1と
出力がP点よυ大きいときのゲインg2の区別は出力値
と基準値Pの大小関係のみであって近似区間は確定し々
いため11と92は出力の変動幅に依存して変化する。
For example, a moving average value of the output over a certain period of time can be used as the reference value. FIG. 1 shows, for example, an input-output relationship curve having an inflection point, and in FIG. This means that the static characteristic curve is approximated by a broken line whose breaking point is the reference point P. However, the difference between the gain g1 when the output is smaller than point P and the gain g2 when the output is larger than point P is only the magnitude relationship between the output value and the reference value P, and the approximation interval is not fixed, so 11 and 92 changes depending on the fluctuation range of the output.

このように以上の方法は特性曲線を関数で近似すること
はできないが変曲点を検出するためにはglと92が等
しいかどうかだけを問題としているから、出力を変曲点
に制御するために用いることができるのである。しかも
この方法は線形モデルを用いるため、パラメータ同定演
算が簡単である上に、glとg2の差を用いることによ
り信頼性が向上する。すなわちプロセス出力にノイズが
含まれていたシ、プロセス入力に出力からのフィードバ
ックがある場合はパラメータの同定値と真の値との間に
バイアスを生じることが多いが、これらの影響はylと
I2台共通に作用するので、glとg2の差を用いる本
発明の方法によればバイアスの影響などを除去すること
ができるからである。
In this way, the above method cannot approximate the characteristic curve with a function, but in order to detect the inflection point, the only question is whether gl and 92 are equal, so in order to control the output to the inflection point, It can be used for. Moreover, since this method uses a linear model, the parameter identification calculation is simple, and reliability is improved by using the difference between gl and g2. In other words, if the process output contains noise or if the process input has feedback from the output, a bias will often occur between the identified value and the true value of the parameter, but these effects are due to yl and I2. This is because the effect of the bias can be removed by the method of the present invention that uses the difference between gl and g2 since it acts on all the machines.

さらに本発明者らはモデル規範適応システム(Mode
l Reference Adaptive Syst
em、以下MRA Sと略称する。)が本発明を実施す
るのに適していることに着目した。MRASは実プロセ
スおよびその1゛、− 動特性を近似するモデルとからなシ、ノ・フメータ同定
に用いる場合、プロセス出力とモデル出力が一致するよ
うにモデルのパラメータを自動調節するものである。
Furthermore, the present inventors developed a model norm adaptation system (Mode
Reference Adaptive System
em, hereinafter abbreviated as MRA S. ) was found to be suitable for carrying out the present invention. MRAS automatically adjusts the parameters of the model so that the process output and model output match when used for meter identification using an actual process and a model that approximates its dynamic characteristics.

以下MRASを用いて本発明の方法を活性汚泥プロセス
の溶存酸素(以下Doと略称する)濃度制御に適用した
例について具体的に説明する。
An example in which the method of the present invention is applied to controlling dissolved oxygen (hereinafter abbreviated as Do) concentration in an activated sludge process using MRAS will be specifically described below.

はエアレーションを十分に行ない、DO濃度を適正なレ
ベルに維持しなければならない。しかし電力節減などの
観点から微性物の性状が悪化しない範囲でできるだけ少
ない空気量でグロセスを運転することが望ましい。
must be adequately aerated to maintain DO concentrations at appropriate levels. However, from the viewpoint of power saving, etc., it is desirable to operate the grosses with as little amount of air as possible without deteriorating the properties of the fine particles.

活性汚泥プロセスにおいてエアレーションタンク内のあ
る個所でDO濃度Cを測定し、エアレーション空気流量
fとの関係をめると第2図に示す曲線が得られる。エア
レーション空気流量fの増加に対してDO濃度Cはある
点で急激に増加するため第2図に示した静特性曲線上に
は変曲点Qが現われる。本発明者らはDO濃度Cを変曲
点QにおけるCの値と一致するように制御することによ
り、必要最少限の空気量が維持されることを見出し、出
力を変曲点に制御するために本発明を適用した。
In the activated sludge process, when the DO concentration C is measured at a certain point in the aeration tank and the relationship with the aeration air flow rate f is calculated, a curve shown in FIG. 2 is obtained. As the aeration air flow rate f increases, the DO concentration C suddenly increases at a certain point, so an inflection point Q appears on the static characteristic curve shown in FIG. The present inventors discovered that the minimum necessary amount of air can be maintained by controlling the DO concentration C to match the value of C at the inflection point Q, and in order to control the output to the inflection point. The present invention was applied to.

第3図は本発明の適用される活性汚泥プロセスの機器構
成と機能の概要を示す系統図である。第3図では水と空
気の流れは実線、電気信号系統を破線で示しであるがい
ずれも流れの方向を矢印で表わしである。
FIG. 3 is a system diagram showing an overview of the equipment configuration and functions of the activated sludge process to which the present invention is applied. In FIG. 3, the flow of water and air is shown by solid lines, and the electrical signal system is shown by broken lines, and the direction of flow is shown by arrows.

第3図においてエアレーション1から送られる空気は流
量計2を経てエアレーションタンク3の底部から散気管
4により曝気される。また図示してない装置によシー次
処理された原水は流量計5ヲ通ってエアレーションタン
ク3に流入IJIJ16物質が分解された後最終沈澱氾
6に貯留され上澄水を二次処理水として放流するが沈澱
した汚泥は再びエアレーションタンク3に戻される。
In FIG. 3, air sent from an aeration 1 passes through a flow meter 2 and is aerated from the bottom of an aeration tank 3 through an aeration pipe 4. In addition, raw water that has been sequentially treated by a device not shown passes through a flow meter 5 and flows into an aeration tank 3. After the IJIJ16 substances are decomposed, it is stored in a final sedimentation tank 6, and the supernatant water is discharged as secondary treated water. The precipitated sludge is returned to the aeration tank 3.

一方電気信号はエアレーションタンク3内に位置するD
oセンサ7の出力を信号変換器8により伝送信号に変換
し、流量計2,5によシそれぞれ測定されたエアレーシ
ョン空気量および流入水量の信号とともに演算装置9に
入力する。演算装置9は本発明による制御演算を行って
設定値としての目標空気量を調節計10に入力する。調
節計10からエアレーション空気量を設定値に制御する
ための操作信号をインバータ11に入力することにより
インバータ11でエアレーションブロア1の回転数の調
節が行われる。
On the other hand, the electric signal is transmitted from D located inside the aeration tank 3.
The output of the o-sensor 7 is converted into a transmission signal by a signal converter 8, and is input to an arithmetic unit 9 together with the signals of the aeration air amount and inflow water amount measured by the flowmeters 2 and 5, respectively. The calculation device 9 performs control calculation according to the present invention and inputs a target air amount as a set value to the controller 10. The rotation speed of the aeration blower 1 is adjusted by the inverter 11 by inputting an operation signal from the controller 10 to the inverter 11 for controlling the aeration air amount to a set value.

第4図は第3図の構成における制御演算を行うだめのブ
ロック線図を示したものである。第4図において21は
第3図に示したプロセスを表わす部分であシ入力がエア
レーション空気流量f、出力がDO濃度Cである。22
はfをフィルタリングする時定数Tfの1次遅れ要素、
23はCをフィルタリングする時定数■の1次遅れ要素
、24はゲインgが可調節の比例要素、25は時定数T
が可調節の1次遅れ要素、26は25の出力xmの微2
 係数をめるための割算器、27はTを実プロセス忙適
合するように調節するパラメータ適応機構。
FIG. 4 shows a block diagram for performing control calculations in the configuration of FIG. 3. In FIG. 4, numeral 21 represents the process shown in FIG. 3, where the input is the aeration air flow rate f and the output is the DO concentration C. 22
is the first-order lag element of the time constant Tf that filters f,
23 is a first-order lag element with a time constant ■ that filters C, 24 is a proportional element whose gain g is adjustable, and 25 is a time constant T
is an adjustable first-order delay element, and 26 is the fraction of 2 of the output xm of 25.
A divider 27 is used to calculate the coefficient, and 27 is a parameter adaptation mechanism that adjusts T to suit the actual process.

28はDO濃度が基準値より小さいときのゲイン? glを調節するだめの適応機構、29はDO濃度が基準
値より大きいときのゲインI2を調節するための適応機
構、30はプロセス出力をフィルタリングした信号Cf
の移動平均dをめるための移動平均演算部、31はCf
とdを比較しそれらの大小関係に応じてスイッチS1.
I2.I3を開閉するための比較器、32はI2− 、
plを積分し、DO濃度の設定値Crとして出力する積
分器、33はCrとCの差εおよび流入水量信号Wが入
力され、CをCrに制御するだめの目標空気量演算部、
34は33から出力される空気流量信号の基準値fbに
同定過程をスムーズにするために同定用ノイズNを加え
た信号を一定時間保持するサンプルホールド部である。
Is 28 the gain when the DO concentration is lower than the reference value? 29 is an adaptive mechanism for adjusting the gain I2 when the DO concentration is greater than the reference value; 30 is a signal Cf obtained by filtering the process output;
A moving average calculation unit 31 is Cf for calculating the moving average d of
and d, and depending on their magnitude relationship, switch S1.
I2. A comparator for opening and closing I3, 32 is I2-,
an integrator that integrates pl and outputs it as a set value Cr of the DO concentration; 33 is a target air amount calculation unit to which the difference ε between Cr and C and the inflow water amount signal W are inputted, and which controls C to Cr;
Reference numeral 34 denotes a sample hold section that holds for a certain period of time a signal obtained by adding identification noise N to the reference value fb of the air flow signal outputted from 33 in order to smooth the identification process.

24と25からなる破線で囲った部分35は適応モデル
を表わしている。
A portion 35 surrounded by a broken line consisting of 24 and 25 represents an adaptive model.

以上の制御演算は大別して主に二つの部分によシ行われ
る。すなわち第4図に示した一点鎖線から下のプロセス
出力Cを設定値Crに制御するためのDo制御部と一点
鎖線から上のパラメータ同定およびCr調節部である。
The above control calculations are roughly divided into two parts. That is, there is a Do control section for controlling the process output C below the one-dot chain line shown in FIG. 4 to the set value Cr, and a parameter identification and Cr adjustment section above the one-dot chain line.

これら二つの部分のうち、前者は出力Cが設定値Crに
一致するようにフィードバック制御を行い、後者はgl
とI2を演算し、I2−1□が零になるよりに(’rを
調節するものである。
Of these two parts, the former performs feedback control so that the output C matches the set value Cr, and the latter performs gl
and I2 are calculated, and before I2-1□ becomes zero, ('r is adjusted.

次に本実施例における制御動作をパラメータ同定部分か
ら順を追って説明する。パラメータを同定するためには
プロセスの入力fおよび出力Cが必要である。fとCを
まず1次遅れ要素22および23でフィルタリングしそ
れぞれの平滑化信号を得る。 −7次に fとCから平滑化信号を差し引きそれぞれUおよびyと
する。活性汚泥プロセスの場合Uとyの関係は1次遅れ
モデルで表わすことができるから、MRA Sを構成す
る適応モデル35も24と25からなる1次遅れモデル
とすることができる。このMRASの役割はプロセス信
号yと25からの出力澗が一致するように適応モデル3
5の時定数Tおよびゲインyを自動調整することである
。Tとyの自動調整はパラメータ適応機構27.28お
よび29が行う。これらのうち27はTの適応機構であ
り、yとxmの差eおよびxmの時間微分Amが入力さ
れ積分適応アルゴリズムにしたがってTが自動調整され
る。(1)式におけるTOはTの初期値、kTはTの適
応ゲインである。ゲインgの同定動作は本実施例では通
常の場合と異なっている。すなわち本発明の方法では出
力をフィルタリングした信号Cfがその移動平均dよシ
小さいときと大きいときに、それぞれのゲインg1とI
2とを別々に同定できるようにこれらに対応して同定機
構を28と29の二つに分けである。同定アルゴリズム
はである。(2)および(3)式における1!1oとg
2oはそれぞれglと92の初期値、ktは適応ゲイン
である。さらに本発明ではCfと6の大小関係によって
この二つの適応機構28と29の一方だけを作動するよ
うにして、適応モデル35のゲインJとしては作動して
いる方の適応機構が演算するゲイン(ylもしくはI2
)を用いることによ、9、CfがEよシ小さいトキノケ
インg1とCfがδよシ大きいときのゲインI2とを別
々に同定することができるのである。
Next, the control operation in this embodiment will be explained in order starting from the parameter identification part. The input f and output C of the process are required to identify the parameters. First, f and C are filtered by first-order delay elements 22 and 23 to obtain respective smoothed signals. −7 Next, subtract the smoothed signal from f and C to obtain U and y, respectively. In the case of an activated sludge process, the relationship between U and y can be expressed by a first-order lag model, so the adaptive model 35 constituting the MRA S can also be a first-order lag model consisting of 24 and 25. The role of this MRAS is to adapt the adaptive model 3 so that the process signal y and the output from 25 match.
5, the time constant T and gain y are automatically adjusted. Automatic adjustment of T and y is performed by parameter adaptation mechanisms 27, 28 and 29. Of these, 27 are T adaptation mechanisms, in which the difference e between y and xm and the time differential Am of xm are input, and T is automatically adjusted according to an integral adaptation algorithm. In equation (1), TO is the initial value of T, and kT is the adaptive gain of T. The gain g identification operation in this embodiment is different from the normal case. That is, in the method of the present invention, when the signal Cf obtained by filtering the output is smaller and larger than its moving average d, the respective gains g1 and I
The identification mechanism is divided into two, 28 and 29, so that 28 and 29 can be identified separately. The identification algorithm is. 1!1o and g in equations (2) and (3)
2o is the initial value of gl and 92, respectively, and kt is the adaptive gain. Furthermore, in the present invention, only one of the two adaptive mechanisms 28 and 29 is operated depending on the magnitude relationship between Cf and 6, and the gain J of the adaptive model 35 is the gain ( yl or I2
), it is possible to separately identify the gain g1 when Cf is smaller than E and the gain I2 when Cf is larger than δ.

このような一連の作動に対して切換え操作を行うのが比
較器31によって開閉する三つの切換えスイッチS、、
S2およびI3である。また本実施例では同定動作を確
実にするために三つのスイッチが切シ換る時廣および空
気流量fが更新される時点で適応モデル35の出力訓を
プロセス信号yに一致させるようにしている。比較器3
1およびサンプルホールド部34から適応モデル35に
導かれる破線の矢印はこの動作を意味するものである。
Three changeover switches S, which are opened and closed by a comparator 31, perform switching operations for such a series of operations.
S2 and I3. In addition, in this embodiment, in order to ensure the identification operation, the output of the adaptive model 35 is made to match the process signal y at the time when the three switches are switched and when the air flow rate f is updated. . Comparator 3
1 and the dashed arrow leading from the sample and hold unit 34 to the adaptive model 35 indicate this operation.

以上のようにして得られたI2と11の差を積分器32
で積分しその出力をCrとすると積分定数を適正に選ぶ
ことによム91と1!2が等しくなる方向にCrが変化
する1種の積分制御作用が行われ、Crはプロセスの入
出力関係を表わす特性曲線上の変曲、点に相当する値に
達する。このように計算された。
The difference between I2 and 11 obtained in the above manner is calculated by the integrator 32.
If we integrate with reaches a value corresponding to an inflection, point, on the characteristic curve representing . It was calculated like this.

Crは、DO制御部に設定値として入力され、DO濃度
Cが設定値Crに等しくなるようにフィードバック制御
が行われる0この制御動作を行わせるために本実施例で
は通常のPI制御に加えて流入水量Wを用いた補助動作
によシ、流入負荷の急変に対する応答を改善している0
そして制御演算によ請求めた空気量の基準値fbに同定
過程がスムーズに行われるように同定用ノイズNを加算
し、この信号を一定時間保持したものが実際の空気量f
となる。
Cr is input as a set value to the DO control unit, and feedback control is performed so that the DO concentration C becomes equal to the set value Cr. In order to perform this control operation, in this embodiment, in addition to normal PI control, The response to sudden changes in the inflow load is improved by auxiliary operation using the inflow water volume W.
Then, an identification noise N is added to the reference value fb of the air amount requested by the control calculation so that the identification process is carried out smoothly, and this signal is held for a certain period of time to obtain the actual air amount f.
becomes.

以上第3図に示した機器構成および第4図に示した制御
方式によシ実際に活性汚泥プロセスの制御を行い得られ
た結果を第5図(a)〜(d)に示す。第5図(a)〜
(d)はいずれも100時間経過に対して得られた諸デ
ータの変化の様子を示した線図であるが、。
The activated sludge process was actually controlled using the equipment configuration shown in FIG. 3 and the control method shown in FIG. 4, and the results obtained are shown in FIGS. 5(a) to 5(d). Figure 5(a)~
(d) is a diagram showing changes in various data obtained over the course of 100 hours.

これら各線図の縦軸は適当なフ之−ル値(FS)で割っ
て規格化してあり、FS値は各線図に記しである。
The vertical axis of each of these diagrams is normalized by dividing by an appropriate full value (FS), and the FS value is marked on each diagram.

第5図(、)は時定数Tの変化、第5図(b)は出力が
基準値よシ小さいときのゲイン11と出力が基準値よシ
大きいときのI2の変化、第5図(c)はDo濃濃度色
その設定値Crの変化、第5図(ψは空気量と流入水量
Wの変化をそれぞれ表わしている。これらの中で特に本
発明の効果が明らかなのは第5図(c)であシ、第5図
(c)によれば活性汚泥プロセスの制御をはじめCr 
= 0.5 ml//lでスタートし約ioo時間実施
したのに対して、制御開始直後crは若干減少するが5
〜6時間後には増加に転じ約40時間経過するとほぼ一
定値に達する。その後Crは1.5〜2 mg/l K
維持されDO濃度CはCrを中心に約±Im、9/lの
範囲に制御されている。一定値に達した後のCrの値と
第2図に示した曲線の変曲点Qに対応するCの値とを比
較すると両者はよく一致しておシ、このことからも本発
明の目的が十分に達成されていることがわかる。
Figure 5(,) shows the change in time constant T, Figure 5(b) shows the change in gain 11 when the output is smaller than the reference value, and the change in I2 when the output is larger than the reference value, and Figure 5(c) shows the change in the time constant T. ) represents the change in the set value Cr of the Do density color, and Figure 5 (ψ represents the change in the air volume and inflow water volume W, respectively. Among these, the effect of the present invention is particularly clear in Figure 5 (c). ), and according to Figure 5(c), Cr including control of the activated sludge process
= 0.5 ml//l and was carried out for about ioo hours, but immediately after the start of control CR decreased slightly, but 5
It starts to increase after ~6 hours and reaches a nearly constant value after about 40 hours. After that, Cr is 1.5-2 mg/l K
The DO concentration C is maintained and controlled within a range of approximately ±Im, 9/l, centered on Cr. Comparing the value of Cr after reaching a certain value and the value of C corresponding to the inflection point Q of the curve shown in FIG. It can be seen that this has been fully achieved.

なお以上の実施例では本発明を活性汚泥プロセスに適用
して、出力を9.−412となるように調整することに
よシ変曲点付近に制御することの有効性について述べた
が、本発明の方法は活性汚泥プロセスに限られることな
く、入出力関係を表わす静特性曲線が変曲点を有する各
種プロセスに対しても大きな効果が期待され、様々な分
野におけるプロセス制御に応用できるものである。
In the above examples, the present invention is applied to an activated sludge process, and the output is 9. Although we have described the effectiveness of controlling near the inflection point by adjusting it so that -412, the method of the present invention is not limited to activated sludge processes, It is expected that this method will have a great effect on various processes that have an inflection point, and can be applied to process control in various fields.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上実施例で説明したように本発明は入出方間 l係を
示す特性曲線に変曲点をもつプロセスに対して、出力を
その変曲点付近に制御するために、曲線上の基準点よシ
小さい出力のゲイン11と基準点よシ大きい出力のゲイ
ンhとを別々にめ、F2−y□=0となるように調整す
る方法であるから、特性曲線を関数で近似する必袂なく
21と92の大小関係のみで判定でき、したがって線形
モデルを用いてパラメータ同定演算が容易とな9、しか
も!!1とI2の差を用いることからこの両者に共通に
作用するノイズなどの外乱の影響を除去することができ
る。また本発明ではオンラインパラメータ同定に ゛例
えばMRASを用いて実施するのが適していることも実
用性の点で有利となっている。
As explained above in the embodiments, the present invention is designed to control output from a reference point on the curve in order to control the output near the inflection point for a process that has an inflection point in the characteristic curve showing the input/output relationship. Since this method calculates the gain 11 of the smaller output and the gain h of the larger output than the reference point separately and adjusts them so that F2-y□=0, it is not necessary to approximate the characteristic curve with a function 21 It can be determined only by the magnitude relationship between 92 and 92, so parameter identification calculation using a linear model is easy. ! By using the difference between 1 and I2, it is possible to remove the influence of disturbances such as noise that commonly act on both. Furthermore, the present invention is advantageous in terms of practicality because it is suitable for on-line parameter identification to be carried out using, for example, MRAS.

以上のことから本発明の方法は従来の定値制御法や微分
法に比べて著しく信頼性の高い安定した制御動作を可能
とした。特に安定性、信頼性の向上が望まれているプロ
セス制御の目的を十分に満すものであシ、極めて実用的
価値の高い方法ということができる。
From the above, the method of the present invention enables a stable control operation with significantly higher reliability than the conventional constant value control method or differential method. In particular, this method fully satisfies the purpose of process control in which improvements in stability and reliability are desired, and it can be said to be a method of extremely high practical value.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は変曲点をもつ入出力の静特性曲線およびI!1
とI2の関係を示した線図、第2図は活性汚泥プロセス
のエアレーション空気[fとDo濃濃度色関係を示す線
図、第3図は本発明の適用される活性汚泥プロセスの機
器構成と機能を示す系統図。 第4図は本発明の方法による制御演算を示すプロツク線
図、第5図(a)〜(d)は本発明の方法による活性汚
泥プロセスの制御で得られた諸データの時間経過に対す
る変化を示し、それぞれ(a)は時定数T。 (b)は11とg2.(c)はDO濃濃度色設定値Cr
 +’*塙空気耐fと流入水量Wの変化を表わす線図で
ある。 1・・・・・・エアレーションプロア、2・・・・・・
空気流量計。 3・・・・・・エアレーションタンク、4・・・・・・
散気’f、5・・・・・・流入水流量計、6・・・・・
・最終沈澱池、7・・・・・・DOセンサ、8・・・・
・・信号変換器、9・・・・・・演算装置、10・・・
・・・調節計、11・・・・・・インバータ、21・・
・・・・活性汚泥プロセス、22,23.25・・・・
・・1次遅れ要素、24・・・・・・比例要素、26・
・・・・・割算器、27,28.29・・・・・・パラ
メータ適応機構、30・・・・・・移動平均演算部、3
1・・・・・・比較器、32・・・・・・積分器、33
・・・・・・目標空気量演算部、34・・・・・・サン
プルホールド部、35・旧・・適応モデル、C・・・・
・・DIIIII、f・・・・・・エアレーション空気
量、llx・・・・・・出力が基準値よシ小さいときの
ゲイン。 y2・・・・・・出力が基準値よシ大きいときのゲイン
、xm・・・・・・適応モデルの出力、y・・・・・・
プロセス(i号、P・・・・・・出力の基準点、Q・・
・・・・変曲点、W・・・・・・流入水量。 11図 ″j2図
Figure 1 shows input/output static characteristic curves with inflection points and I! 1
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between aeration air [f and Do density color in the activated sludge process, and FIG. 3 is a diagram showing the equipment configuration of the activated sludge process to which the present invention is applied. System diagram showing functions. Figure 4 is a block diagram showing control calculations according to the method of the present invention, and Figures 5 (a) to (d) show changes over time in various data obtained by controlling the activated sludge process according to the method of the present invention. In each case, (a) is the time constant T. (b) is 11 and g2. (c) is the DO density color setting value Cr
+'*Hanawa is a diagram showing changes in air resistance f and inflow water amount W. 1... Aeration Proa, 2...
Air flow meter. 3... Aeration tank, 4...
Diffusion 'f, 5... Inflow water flow meter, 6...
・Final sedimentation tank, 7...DO sensor, 8...
...Signal converter, 9...Arithmetic device, 10...
...Controller, 11...Inverter, 21...
...Activated sludge process, 22, 23.25...
...1st order lag element, 24... Proportional element, 26.
......Divider, 27, 28.29...Parameter adaptation mechanism, 30...Moving average calculation unit, 3
1... Comparator, 32... Integrator, 33
...Target air amount calculation section, 34...Sample hold section, 35.Old...adaptive model, C...
...DIII, f... Aeration air amount, llx... Gain when the output is smaller than the reference value. y2... Gain when the output is larger than the reference value, xm... Output of the adaptive model, y...
Process (No. i, P... Output reference point, Q...
...Inflection point, W...Inflow water volume. Figure 11''j2 Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 工)入力と出力の関係を表わす静特性曲線が変曲のゲイ
ン(11)と出力が基準値よシ大きいときのゲイン(g
2)を同定し、91と12とが等しくなるように出力レ
ベルを調整することによシ、出力を変曲点付近に制御す
ることを特徴とするプロセス制御方法0 2)l¥j許梢求の範囲第1項記載の方法において、基
準値は一定期間の出力の移動平均値とすることを特徴と
するプロセス制御方法0 3)特許請求の範囲第1項もしくは第2項記載の方法に
おいて、11同定用適応機構(28)とI22同定用適
応m(29)とを有するパラメータ同定用モデル規範適
応システム(MRAS)を用いて、出力が基準値より小
さいときは適応*#(28)のみが作動しかつMRAS
の適応モデル(35)のゲインωには11を入力し、出
力が基準値よシ大きいときには適応機構(29)のみが
作動しかつMRA Sの適応モデル(35)のゲイン&
)にはg2を入力することによLJ’1およびg2を同
定することを特徴とするプロセス制御方法。 4)特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記
載の方法において、プロセスの入力が急変する時点また
はプロセスの出力が基準値を通過する時点で、MRAS
の適応モデル(35)の出力信号OIm)と直流成分を
除いたプロセス信号0)とを一致させることを特徴とす
るプロセス制御方法。
[Claims] Engineering) The static characteristic curve representing the relationship between input and output has a gain (11) of inflection and a gain (g) when the output is larger than the reference value.
2) A process control method characterized in that the output is controlled near the inflection point by identifying and adjusting the output level so that 91 and 12 are equal. Scope of Claims In the method according to claim 1, the reference value is a moving average value of output over a certain period of time.3) In the method according to claim 1 or 2, , using a model reference adaptation system (MRAS) for parameter identification having an adaptation mechanism for identification (28) for 11 and an adaptation m (29) for identification of I22, and when the output is smaller than the reference value, only adaptation *# (28) is used. is activated and MRAS
11 is input to the gain ω of the adaptive model (35) of MRA S, and when the output is larger than the reference value, only the adaptive mechanism (29) operates and the gain &
) is a process control method characterized in that LJ'1 and g2 are identified by inputting g2. 4) In the method according to any one of claims 1 to 3, when the input of the process suddenly changes or the output of the process passes the reference value, the MRAS
A process control method characterized in that an output signal OIm) of an adaptive model (35) of the above is matched with a process signal 0) excluding a DC component.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5606512A (en) * 1994-07-27 1997-02-25 The Dow Chemical Company Determining the biodegradability of iminodiacetic acid derivatives

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5606512A (en) * 1994-07-27 1997-02-25 The Dow Chemical Company Determining the biodegradability of iminodiacetic acid derivatives

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