JPS61103202A - フイ−ドフオワ−ド制御装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明はフィードバック調節計を補助的に用いるフィー
ドフォワード制御装置において、負荷の過渡的な変化に
よって生ずるフィードバック調節計出力の変化に起因す
る制御量のオーバーシェードを抑制するための手段に関
する。

〈従来技術〉 第３図に示すコンプレ、サーのフィードフォワード制御
装置及び第４図に示す動作説明図罠より従来技術の問題
点につき説明する。ｌはレシーバタンク、２はレシーバ
タ／りに空気Ａを圧送するポンプ、３は大容量の負荷ラ
イン、４は小容量の負荷ライン、５．６は負荷ライン３
，４の流ｉＦ□、Ｆ２を検出する流量センサ、ｅＦ工、
ｅ、２はこれら流量センサの検出信号、７，８は各ライ
ンの流量Ｆ□、Ｆ２の制御弁である。９は流量ｒ□の調
節計で、外部より設定される設定信号ＳＦ□及び検出信
号ｅＦ工に基づいて制御弁７の開度を調節する。１０は
流量Ｆの調筒針で、外部よシ設定される設定信号ＳＦ□
及び検出信号ｅＦ２に基づいて制御弁８の開度を調節す
る。

１１はレシーバタンク内の圧力Ｐを検出する圧力センサ
、１２は圧力検出信号ｅ、と圧力設定値ｓｐに基づいて
操作出力Ｍｐを発生するフィードバック調節計、Ｍｐは
この調節出である。１３は大容量負荷ラインの流量検出
信号ｅＦ１に関連したフィードフォワード信号Ｆ、Ｆを
発生する演算器、Ｋけそのゲインである。１４はフィー
ドフォワード信号Ｆ−Ｆを調節計操作出力ＭＰを加算す
る加３を器であり、その出力（Ｆ−Ｆ　＋ＭＰ）Ｋよシ
ポンプ２０回転数が制御され、レジ−・バタンク１内の
圧力Ｐが設定値Ｓ、に等しく々るような制御系□が形成
されている。各流量設定値Ｓ、□。

ＳＦ２及び圧力設定値ＳＰは上位の管理装置よシ与えら
れる。

このような制御系では、レシーバタンク内の圧力を一定
に制御するために１負荷流量の内影響の大きい大容量側
の流ｔＦの変化に基づくフィードフォワード信号Ｆ−Ｆ
を主としてポンプの制御を行ない、圧力設定値とレシー
バタンク内の圧力の間に偏差がある場合にだけ圧力フィ
ードパ、り調節計が出力を生じ圧力を設定値に高精度で
一致させるように制御する。

即ち、負荷流量が増加してレシーバタンク内の圧力が低
下したとき、フィードフォワード信号Ｆ・ＰＫよるポン
プ２の制御によってタンク内の圧力コ）　　　　　を増
加させるループでは、演算誤差が含まれており、完全に
圧力低下を補償させることが困難なためにフィードパ、
り調節計による制御によシ圧力の変動を整定させる。

演算器１３においてフィードフォワード信号Ｆ−Ｆに与
えられるゲインには、入力信号ｅｖ□が０〜１００チの
変化範囲の静的状態をとらえて算出されるもので、その
値も信号が０チと１００チ近くでは大きな差を設ける必
要があ）、折線関数発生器等を用いてＫを非直線的に変
化させ、負荷状態に合“　せた最適のフィードフォワー
ド制御を実現している。

しかしながらこのようなゲイン補正はあくまでも負荷流
量信号ｅＦ１が静的な状態をとるとき有効であシ、負荷
が変化している動的な状態における過渡状態では有効に
働かない。即ち負荷流量が急速に変化している場合はレ
シーバタンク内の圧力の変化も大きく、従りてフィード
バック調節計１２の偏差４大きくその操作出力ＭＰは大
きく変化する。

この変化はポンプ２の操作出力として直接印加されるの
でポンプの回転数は急上昇し、レシーバタンク内の圧力
Ｐは設定値をこえてオーパージ為−□トシ、このオーバ
ーシェードにより操作出力ＭＰは逆方向に大きく変化す
る。この変化でポンプへの操作出力は大きく減少し圧力
Ｐはアンダーシェードシ、整定までに長い時間を要する
という欠点が生ずる。このような過渡的な圧力変動は負
荷流量の変化速度が大きい程影響が大きく、プロセスの
効率ダウン、ひいてはプラント全体の効率を悪化させる
原因となっている。

第４図は負荷流量の動的変化によって制御量にオーバー
シェード、アンダーシェードが化スル様子を説明するた
めの波形図である。（４）の実線は時刻ｔ。よりｔ工の
間に負荷流量Ｆ１が一定量変化した場合の波形、（Ｂ）
は負荷流量信号ｅｙ□を入力とするフィードフォワード
信号Ｆ−Ｆの波形、（Ｃ）は制御量であるレシーバタン
ク内の圧力Ｐの検出信号ｅｐの波形でＴはｔ０以後の整
定時間を示す・（ロ）は調節計１２の操作出力Ｍｐの波
形、（６）はポンプ２への操作出力（Ｆ、Ｆ＋ＭＰ）の
波形で（Ｂ）　＋　（Ｃ）の合成波形である。

各図において点線は、負荷流量の変化速度が速くなった
場合の応答を示しており、オーバーシュート、アンダー
シェードが実線の場合より大きくなっている。（Ｃ）で
明らかなように、従来装置では負荷の変動が整定し念時
刻ｔ１以後も制御ｉｋＰの振動が大きく、整定に長時間
を要する。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明は負荷の変化が動的状態にあるときに、操作部へ
のフィードパ、り調節計の操作出力の加算を抑制する手
段を設けて上記問題点を解決したフィードフォワード制
御装置の提供を目的とする。

く問題を解決するための手段〉 本発明の構成上の特徴は、フィードフォワード制御系に
おいて、フ（−ドパ、り調節計出力をフィードフォワー
ド信号に加算して操作出力とすると共に系の整定時にお
ける上記フィードバック調節計出力を基準としてその変
化量に関連して上記操作出力の変化を抑える手段を設け
た点にある。

〈実施例〉 第１図及び第２図に基づき本発明装置の実施例及びその
作用につき説明する。第３図と同一要素には同一符号を
付し説明を省略する。本発明の特徴部分は点線のプロ、
り１４に示され加算器の構成にある。プロ、り１４に−
おいて１４１は４個の入力Ｅ１゜Ｅ２．　Ｅ３．　Ｅ４
及び１個のバイアス人力Ｂに基づいてＥｏ−Ｅ１＋　Ｅ
２＋　Ｅ３−　Ｅ４−　Ｂ　　　　　　　　　（１）な
る出力を発生する機能を有する加減算器である。

１４２は３個の入力Ｎ工、　Ｎ２　、Ｎ３に基づいてな
る出力を発生し、加減算器１４１に入力Ｅ４として与え
、る機能を有する乗除算器である。

調節計１２の操作出力へは加減算器の入力Ｅ３及び乗除
算器１４２の入力Ｎ２とし°Ｃ供給される。フィードフ
ォワード信号Ｆ−Ｆは加減算器の入力Ｅ□、Ｅ２及び乗
除算器の入力Ｎ□として供給される。加減算器の出力Ｅ
。がポンプ２の操作出力として供給される。

このような構成において系が整定していて調節計１２の
操作出力がゼロのときのへの値をＭｐｏ　としたとき、
乗除算器の一定人力Ｎ３を ７％、　　　　　　Ｎ３−、ＭＰ。（３゜に選定すれば
、加減算器１４１０入力Ｅ４は、となる。

ここで系が整定している場合には、Ｍｐ”Ｍｐｏ　であ
υ、（４）式のＥは、Ｅ−Ｆ−Ｆ　となる。従って（１
）式よりＥｏは、 Ｅｏ＝　２Ｆ−Ｆ　＋　Ｍ、、。−Ｆ−Ｆ　−Ｂ＝　Ｆ
−Ｆ　＋　ＭＰｏ−Ｂ　　　　　　　　　　　（５）と
なり、従来のフィードフォワードと同一の操作出力が得
られる。

次に第２図（４）に示すごとく負荷流量Ｆ□がｔ。より
ｔ工の期間に増加した場合は、フィードフォワード信号
Ｆ−Ｆは＠）のごとく変化する。この結果レシーバタン
ク内の圧力は急速に低下し始め、圧力検出信号ｅｐは（
Ｃ）のごとくに変化し、これに伴って設定値ＳＰとの偏
差が増大し調節計１２の操作出力〜は（９）のどとく整
定時の〜より増大する。

このように、への増大により（４）式の出力Ｅ４は、整
定時の出力Ｅ４よりは増大する。ここで”ｐｌＭｐｏ−
’α（α＞１）とすると（４）式よりＥ４＝αＦ−Ｆと
なるので、（５）式よシ Ｅｏ＝（２−α）Ｆ−Ｆ　＋　Ｍ、　−Ｂ　　　　　　
　（６）で与えられる操作出力Ｅ。は（５）式の場合の
Ｅ。よシも小さくなる。

従ってポンプ２への操作出力は従来装置に比較して小さ
くなシ、圧力Ｐの上昇は抑制される。その結果調節計１
２の操作出力への変化による制御量Ｐの変化は小さくな
り、従来装置に比較してｔ□以後のオーパージエート、
アンダーシェードが極めて小さく、急速にＭｐｏ　Ｋ収
束する。従って（切に示すごとく制御量である圧力Ｐの
検出信号ｅｐのｔ□以後のオーバーシェード、アンダー
シェードは極めて小さく、整定時間Ｔは従来装置に比較
して極めて短縮される。（６）はポンプ２への操作量を
示し、なめらかに−ｔｒしいフィードフォワード信号の
墾定値に追従する変化を示す。

このように、本発明によれば、フィードフォワード信号
が静的状態に戻った時点よシ極めて短時間の内に系を整
定させることができる。

即ち、本発明の特徴は、負荷変動によυフィードフォワ
ード信号が変化している期間にフィードバック調節計の
操作出力の加算を抑制させることにあり、そのための実
現手段は第１図の実施例のごとき乗除算器、加算器を用
いる以外に１調節計操作出力の変化率を検出する手段を
設け、これら手段の出力よりポンプへの操作量を補正す
るようにすることも可能である。

く効果〉 以上説明したように、本発明によれば、負荷の変化に伴
って生ずるフィードバック調節計出力に起因するオーパ
ージニートを極めて効果的に抑制せしめることができ、
フィードフォワード制御装置の持つ問題点を改善するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図はその
動作説明図、第３図は従来装置の一例を示す構成図、第
４図はその動作説明図である。 １・・・レシーバタンク、２・・・ポンプ、３，４・・
・負荷ライン、９．１０・・・流量調節計、１２・・・
圧力調節計、１４１・・・加減算器、１４２・・・乗除
算器。 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. フィードフォワード制御系において、フィードバック調
   節計出力をフィードフォワード信号に加算して操作出力
   とすると共に系の過渡変化時における上記フィードバッ
   ク調節計出力を基準としてその変化量に関連して上記操
   作出力の変化を抑える手段を設けたことを特徴とするフ
   ィードフォワード制御装置。