JPS6073707A

JPS6073707A - プロセス同定装置

Info

Publication number: JPS6073707A
Application number: JP58181266A
Authority: JP
Inventors: Kazutaka Osagawa; 長川　和孝
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-09-29
Filing date: 1983-09-29
Publication date: 1985-04-25

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、プロセス制御に係り、その制御定数全最適値
に調整するためにプロセス制御対象の同定を行なうプロ
セス同定装置の改良に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

プロセスを最適条件で制御するためには、そのプロセス
制御対象の動特性を知ることが必要である。このような
プロセス制御対象の動特性を知る手続をその動特性の同
定と呼んでいる。

この同定には、プロセス制御対象の制御を中断して行な
う場合と、プロセス制御対象を制御しながら行なう場合
とがある。いずれにしてもその方法は、プロセス制御対
象に入力信号（同定信号）を与え、この同定信号によ）
得られるプロセス制御対象からの出力信号を観測し、こ
れら同定信号と出力信号との関係からプロセス制御対象
の動特性を推定するものである。

ところが、プロセス制御対象の出力信号には、通常ノイ
ズが混入されており、真値とは異なった値となっている
。従来の同定手法では、このノイズの性質がホワイトノ
イズであれば理論的にその影響を受けずに同定可能であ
る。しかし、実際のプロセス制御対象では、ゆっくりと
変動するノイズ（低周波のノイズ）例えば隣接するプラ
ントの外乱や電源によるノイズが多く、このようなノイ
ズに対してはその影響を受けて同定がうまく行なえなか
った。

〔発明の目的〕

本発明は、上記実情に基づいてなされたもので、同定信
号によって得られるプロセス制御対象の出力信号に低周
波のノイズが含まれていてもプロセス制御対象の同定を
正確になし得るプロセス同定装置を提供すること全目的
とする。

〔発明の概要〕

本発明は、同定信号発生手段からプロセス制御対象に同
定信号を送り、この同定信号により得られるノロセス制
御対象の出力信号および前記同定信号の二次差分を二次
差分演算手段によってめ、これら二次差分に基づいて同
定演算手段により所定の同定演算を行なうプロセス同定
装置である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例について第１図ないし第６図全
参照して説明する。第１図は本発明に係るプロセス同定
装置の構成図であＱ１第２図は第１図に示す装置の具体
的な構成図でるる。

第１図において１はプラント２におけるプロセス制御対
象、３は操作端、４は検出端である。

そして、１０はマイクロコンピュータ、１１はディジタ
ル−アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）、１２はアナログ
−ディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）である。当然のこ
とながらマイクロコンピュータ１θは、中央処理演算部
（ＣＰＵ）、ＩＪ−ド・オンリ・メモリ（ＲＯＭ　）　
、アクセスランダム・メモリ（ＲＡＭ　）および入出力
、ｔ？−）’ｒ有している。

ところで、このマイクロコンピュータ１０ば、第２図に
示すような機能會もっている。すなわち、同定信号を一
定周期毎に出力する同定信号発生要素２０．同定信号に
より得られるプロセス制御対象１の出力信号を胱込むプ
ロセス信号測定要素２ノ、同定信号発生要素２０からの
同定信号およびプロセス信号測定要素２１によシ読込ま
れたプロセス制御対象の出力信号の二次差分をめる二次
差分演算手段２２、この二次差分演算要素２２によ請求
められた二次差分に基づいて所定の同定演算を行なう同
定演算要素２βから構成されている。

次に上記の如く構成された装置の動作について第３図に
示す同定処理フローチャートラ参照して説明する。マイ
クロコンピュータ１０は、七の内部のＣＰＵの指令によ
ってディジタルの同定信号（プロセス制御対象１への操
作信号）ｕｉを一定周期毎に出力する。この同定信号ｕ
ｉはＤ　／　Ａ変換器１１によりアナログの電圧信号に
変換されて操作端３に送られる。これによシ、操作端３
は、同定信号ｕ１に応じて弁が開閉する。

そしてノロセス制御対象１からは、同定信号ｕｉに応じ
た出力信号（ｆロセス変数）が出力される。この出力信
号は、検出端４により検収１収てＡ／Ｄ変換器１２によ
りディジタルの出力信号ｙｉに変換されてマイクロコン
ピュータ１０に送られる。そこでマイクロコンピュータ
１０は、出力信号ｙｔを読込んで、この出力信号ｙｉお
よび同定信号ｕ１の二次差分を演算しめる。ここで同定
信号ｕｌおよび出力信号ｙｔを時系列データとし５− ｕｉ　””　ｕｌ　＋　ｕｌ　＋ｕ３　＊”　””（”
）ｙｌ　＝３’Ｉ　ＩＦ！　Ｉ）’Ｓ　−・・・　・・
・（２）で表わすと、その−次差分ΔＪ　ＩＪｙＪは、
Δｕｌ　＝　ｕｌ　−ｕｌ　＃Δｕ、、　＝　ｕｉ　−
ｕ、　、・・・−・・・（３）ΔＦ１＝Ｙｍ　ＦｌｌΔ
ｙｘ　＝＝　ｙ、Ｆ＊　＃・・・　・・・（４）となる
。そして、二次差分Δ（ΔｕｌＯＩＪ（Δｙｓｃ）は、
Δ（ΔＵ、）＝ΔＵ、−ΔＵ□＝ｕ３−２ｕ、　＋ｕ１
　＃・・・　・・・（５）Δ（Δｙ工）＝Δｙ、−ΔＦ
ｌ　＝３’ｓ　２Ｆ！　＋３’１　＊・・・・・・・（
６）となる。このような二次差分Δ（Δｕｋ）　＃Δ（
Δｙｋ）が各データ毎に演算しめられる。しかして、マ
イクロコンピュータ１０は、これら二次差分Δ（Δｕｋ
ＬΔ（Δｙｋ）に基づいて所定の同定演算を行なう。

しかし、上記で説明したようにプロセス制御対象１の出
力信号には、ノイズが加わっている。

すなわち、第４図に示すように同定信号ｕｉに対する出
力信号ｙｌには、ノイズｄｉが加わっている。

このノイズｄｉがホワイトノイズのような性質で高周波
のものであれは、同定演算式はフィルタ　−６− 計算となっているのでそのノイズｄｉの影響は受けない
。しかし、実際のプロセス制御対象１には、低周波のノ
イズ成分が多い。このノイズ成分を近似して示すと第５
図の如くとなる。そこで出力信号ｙｔの読込み時刻をｔ
ｌ　ｍｔｚ　＋！１１・・・とし、この時刻ｔ１＊＊２
．ｔ＠におけるノイズｄをｄｌ。

ｄ、＃ｄ、とすると、ｄｌ−ｄＢ　ｈ　ｄｇ”＝　ｄｇ　＋　ｈｌ　、ｄｌｌ
＝：ｄ、　＋２ｈ、・・・（７）となる。ここでり、、
ｈ、は読込み周期期間におけるノイズｄ、の変動分であ
る。すると出力信号ｙ。

には、これらノイズｄ□＊ｄｚａｄＢが加わっているの
で、）’ｔ　＝＝　Ｋｌ　＋　ｄｌ　・−・（８）７′＝１
・＋４・　・・・（９）Ｆ＊　＝＝　ｘ、＋　ｄＢ　・・・（１１となる。なお
ＸＩ　＊　１２　＊　ｘｌは真値である。そうして実際
に得られた出力信号Ｆｌ　＊Ｖ＊　＋Ｆｓから二次差分
をめると、前記第（６）式からΔ（ΔＶ１）＝　ｙｓ　
２Ｆｇ　＋７１＝　ＸＳ　−２ｘｌ　＋ｘ１　・・・０
υとなる。したがって第α■式から判るようにノイズｄ
□ｈ　ｄ　２　＋　ｄ　＠が除去されたものとなってい
る。

それでは、第２図に示す本装置をプロセス制御対象１と
して例えば熱交換器に適用した場合について第６図を参
照して説明する。この場合、同定信号ｕｌは熱交換器３
０の与える熱量となる。

第６図において３０は熱交換器であり、３１は被熱流体
である。このような熱交換器３０の動特性をめるには、
従来、被熱流体３１の流量が一定であることが必要であ
った。しかし、本装置では、被熱流体３１の流量がゆる
やかに変動しても、この変動は低周波のノイズとして二
次差分演算を行なうことによって除去される。

したがって、被熱流体３１の流量がゆっくり変動してい
ても正確な同定演算ができる。

このように本装置においては、一定周期毎に同定信号ｕ
ｘｋプロセス制御対象１に与え、これら同定信号ｕｌに
よって得られるプロセス制御対象１の出力信号ｙ１およ
び同定信号ｕｉの二次差分Δ（Δｕｋ）　ｓΔ（Δｙｉ
ｃ）をめ、これら二次差分に基づいて所定の同定演算を
行なうようにしたので、プロセス制御対象１の出力信号
ｙｔにノイズｄｉが含まれていてもこのノイズｄｉの影
響を受けずに正確な同定演算ができる。そうして同定演
算の結果、正確なプロセス制御対象１の動特性を知るこ
とができ、さらにこの動特性に基づいてプロセス制御の
制御定数を最適値に調整することができる。

つまシ、熱変換器３０に適用した場合のように、被熱流
体３１の流量がゆっくりと変動していてもその変動の影
響を受けずに、同定演算が行なえ、熱交換器３０の正確
な動特性が得られる。そうして、熱交換器３０での制御
に際し最高な制御定数を設定し得る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、同定信号発生手段の同定信号により得
られるプロセス制御対象の出力信号および同定信号の二
次差分を二次差分演差手段によりめ、これら二次差分に
基づいて同定演算手段によって所定の同定演算を行なう
ので、９− 同定信号によって得られるプロセス制御対象の出力信号
に低周波のノイズが含まれていてもプロセス制御対象の
同定を正確になし得るプロセス同定装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るプロセス同定装置の一実施例を示
す構成図、第２図は本装置の具体的なグロック構成図、
第３図は本装置の動作を示す同定処理フローチャート　
、第４図はプロセス制御対象の出力信号にノイズが加わ
ることを説明するための図、第５図はプロセス制御対象
の低周波ノイズを説明するためのＭ１１００は本装置金
熱交換器に適用した場合の動作を説明するための図であ
る。１・・・プロセス制御対象、２・・・プラント、３・・
・操作端、４・・・検出端、１０・・・マイクロコンピ
ユーｉ、１１・・・ディジタル−アナログ変換器（Ｄ／
Ａ変換器）、１２・・・アナログ−ディジタル変換器（
Ａ／Ｄ変換器）、２０・・・同定信号発生要素、２１・
・・プロセス信号測足要素、２２・・・二次差分１０− 演算要素、２３・・・同定演算要素、３０・・・熱交換
器。出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦１１− 詔３図スタート同一（ブ色号ど放しｕｌ　とＴ３゜ｕｉ　％　出りＴ３゜ブリセス変（支ビひ　ｙｉ　ヒす３゜２ン！しント、づち−Ｃう虹弄Ａ　（ｄＬｌｋ）＝Ｕｉ−２ｕｉ−＋＋ｕｉ−２ＩＪ　
（ＪＹｋ　）＝　ｙｉ　−２／ｉ−＋◆ｙｉ−２テ゛ゝ
タ＝５今シ勅Ｌｌト１−　Ｌｌｉ−２ｕｉ　啼　ｕｌ−１Ｙｉ−＋　ｙｉ−２ｙｉ　”ｙｉ−＋Ａ／ｊｌル１ＡＩＡＸ／１．１に″に今１゜第４図第５図第６図本Ｌｌｉ

Claims

【特許請求の範囲】

プロセス制御対象の同定を行なうための同定信号を発生
する同定信号発生手段と、この同定信号発生手段からの
同定信号および前記プロセス制御対象に入力した前記固
定信号により得られる前記プロセス制御対象の出力信号
の二次差分を演算しめる二次差分演算手段と、この二次
差分演算手段によ請求められた二次差分に基づいて所定
の同定演算を行なう同定演算手段とを具備したことを特
徴とするプロセス同定装置。