JPS61156403A - 制御パラメ−タ自動調整方法 - Google Patents
制御パラメ−タ自動調整方法Info
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- JPS61156403A JPS61156403A JP27594784A JP27594784A JPS61156403A JP S61156403 A JPS61156403 A JP S61156403A JP 27594784 A JP27594784 A JP 27594784A JP 27594784 A JP27594784 A JP 27594784A JP S61156403 A JPS61156403 A JP S61156403A
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
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〕
本発明はプロセスの自動制御に関し、特に一次遅れ系と
して近似される制御対象であって特性の変化するものの
ＩＰｆｉｌＪ１１］におけるパラメータの自動調整に関
する。
して近似される制御対象であって特性の変化するものの
ＩＰｆｉｌＪ１１］におけるパラメータの自動調整に関
する。
〔発明の技術的背景および背景技術の問題点〕一般に入
力Ｕ （Ｓ）と出力Ｘ（Ｓ）の関係が下記の（１）式で
表わされる系は一次遅れ系と呼ばれている。
力Ｕ （Ｓ）と出力Ｘ（Ｓ）の関係が下記の（１）式で
表わされる系は一次遅れ系と呼ばれている。
ここでＫは一次遅れ系のゲイン、■は一次遅れ系の時定
数、Ｓはラプラス演算子である。この様な一次遅れ系の
制御対象に対して制御量を目標値に一致させるためにフ
ィードバック制御を行なう場合において、特に外乱応答
を改善したい場合に、制御量と目標値の偏差及び制御量
の微分に対しである定数を乗じ、その差をもって操作間
の出力牛するいわゆる積分・比例（ＩＰ）制御装置が使
用される事が多い。
数、Ｓはラプラス演算子である。この様な一次遅れ系の
制御対象に対して制御量を目標値に一致させるためにフ
ィードバック制御を行なう場合において、特に外乱応答
を改善したい場合に、制御量と目標値の偏差及び制御量
の微分に対しである定数を乗じ、その差をもって操作間
の出力牛するいわゆる積分・比例（ＩＰ）制御装置が使
用される事が多い。
第４図は上記のような制御を行なう制御装置の構成例で
ある。なお説明のための例として制御系は下水処理プロ
セスにおける曝気槽内溶存酸素濃度制御系を考える。一
般に下水処理プロセスでは、汚濁水を曝気槽内に導き、
曝気槽内の好気性微生物により汚濁水中の有機物を分解
し、汚水と汚泥を互いに分離させる活性汚泥法により、
処理が行なわれる。その際、曝気槽内の溶存酸素濃度（
以降Ｄｏと呼ぶ）の制御が必要不可欠となる。第４図に
おいて送風機１により供給された空気は管路２、ｍｍ制
御弁３を通り、曝気槽４に送られ散気管５により曝気槽
内の汚濁水中に放出される。６はＤｏ検出器で曝気４！
４内に設置され、曝気槽水のＤｏを測定する。７は風量
検出器で風量制御弁３の入口側に設置され、曝気Ｗｉ４
へ流入する風聞を測定する。これらにより、測定された
ブＯセス借は制御装置８へ入力される。制御装置８では
予め内蔵されている機能により演算が実施され、その結
果制御装置８から風ｍ制御弁３に対し開度制御指令３１
が出力される。
ある。なお説明のための例として制御系は下水処理プロ
セスにおける曝気槽内溶存酸素濃度制御系を考える。一
般に下水処理プロセスでは、汚濁水を曝気槽内に導き、
曝気槽内の好気性微生物により汚濁水中の有機物を分解
し、汚水と汚泥を互いに分離させる活性汚泥法により、
処理が行なわれる。その際、曝気槽内の溶存酸素濃度（
以降Ｄｏと呼ぶ）の制御が必要不可欠となる。第４図に
おいて送風機１により供給された空気は管路２、ｍｍ制
御弁３を通り、曝気槽４に送られ散気管５により曝気槽
内の汚濁水中に放出される。６はＤｏ検出器で曝気４！
４内に設置され、曝気槽水のＤｏを測定する。７は風量
検出器で風量制御弁３の入口側に設置され、曝気Ｗｉ４
へ流入する風聞を測定する。これらにより、測定された
ブＯセス借は制御装置８へ入力される。制御装置８では
予め内蔵されている機能により演算が実施され、その結
果制御装置８から風ｍ制御弁３に対し開度制御指令３１
が出力される。
制御装置８の機能は大別して入出力インターフェース部
９、Ｄｏ制御部１０、風量制御部１１から成る。入出力
インターフェース部９はＤＯ検出器６及びＩ！ｌｆｆ１
検出器７による測定値を示ず信号を入力し、かつ風量Ｉ
ＩＩ １０弁３に対する開度υ制御指令３１を出力する
機能を持つ。Ｄｏ制御部１０はＤＯ検出器６により測定
されたＤｏ測定値Ｘが予め設定されたＤｏ目標値ｘｒに
一致する様に送風量目標値ｕｒを演算する機能を持つ。
９、Ｄｏ制御部１０、風量制御部１１から成る。入出力
インターフェース部９はＤＯ検出器６及びＩ！ｌｆｆ１
検出器７による測定値を示ず信号を入力し、かつ風量Ｉ
ＩＩ １０弁３に対する開度υ制御指令３１を出力する
機能を持つ。Ｄｏ制御部１０はＤＯ検出器６により測定
されたＤｏ測定値Ｘが予め設定されたＤｏ目標値ｘｒに
一致する様に送風量目標値ｕｒを演算する機能を持つ。
風量制御部１１は風量検出器７により測定された恩借測
定値ＵがＤｏ制御部１０にて演算された送風量目標値ｕ
ｒに一致する様に風量制御弁３に対する開度制御信号２
を演算する機能をもつ。
定値ＵがＤｏ制御部１０にて演算された送風量目標値ｕ
ｒに一致する様に風量制御弁３に対する開度制御信号２
を演算する機能をもつ。
Ｄｏ制御部１０では送Ｉ！ｌ吊に対するＤｏの応答がほ
ぼ一次遅れ系に近い応答を示すので００測定値ＸとＤｏ
目標値ｘｒから下記の様なＩＰ演算式を用いて送風量目
標値ｕｒを演算する。
ぼ一次遅れ系に近い応答を示すので００測定値ＸとＤｏ
目標値ｘｒから下記の様なＩＰ演算式を用いて送風量目
標値ｕｒを演算する。
ｕｒ（ｎ）−ΔＬＪ ｒ ＋ ｕ ｒ（ｎ−１）
・・・（２）τ ｅｎ ＝ｘｒ −ｘ ・−・−・−
（４）ここで、ｕｒ（ｎ）：今回送風Ｒ目標値ＬＪ ｒ
（ｎ−１） ：前回送風量目標値Δｕｒ：送風量目標値
変分 ｘ（ｎ）：今回Ｄｏ測定値 ｘ （ｎ−１） ：前回Ｄｏ測定値 Ｋｐ：比例ゲイン ＴＩ ＝積分時間 ｅｎ ：今回偏差 τ：制御周期 この様な構成の制御Ｉ装置において、従来ＤＯ制御部１
０におけるＩＰ制御式のパラメータである比例ゲインＫ
ｐ、積分時間ＴＩは固定値であり、その値は望ましい制
御応答になる様、調整された値であった。しかるに、一
般に制御対象の特性が常に変らない場合には、ＩＰ制御
定数は一度調整すれば、常に望ましい制御応答が得られ
るが、制御対象の特性が時々刻々変化している場合には
ＩＰ制御定数を固定値にしておいたのでは、常に望まし
い制御応答を得る事ができない。前記Ｄｏ副制御おいて
も送風量に対するＤＯの応答は一次遅れ系に近い応答を
示すが、その応答性は運転条件の変化により変動する。
・・・（２）τ ｅｎ ＝ｘｒ −ｘ ・−・−・−
（４）ここで、ｕｒ（ｎ）：今回送風Ｒ目標値ＬＪ ｒ
（ｎ−１） ：前回送風量目標値Δｕｒ：送風量目標値
変分 ｘ（ｎ）：今回Ｄｏ測定値 ｘ （ｎ−１） ：前回Ｄｏ測定値 Ｋｐ：比例ゲイン ＴＩ ＝積分時間 ｅｎ ：今回偏差 τ：制御周期 この様な構成の制御Ｉ装置において、従来ＤＯ制御部１
０におけるＩＰ制御式のパラメータである比例ゲインＫ
ｐ、積分時間ＴＩは固定値であり、その値は望ましい制
御応答になる様、調整された値であった。しかるに、一
般に制御対象の特性が常に変らない場合には、ＩＰ制御
定数は一度調整すれば、常に望ましい制御応答が得られ
るが、制御対象の特性が時々刻々変化している場合には
ＩＰ制御定数を固定値にしておいたのでは、常に望まし
い制御応答を得る事ができない。前記Ｄｏ副制御おいて
も送風量に対するＤＯの応答は一次遅れ系に近い応答を
示すが、その応答性は運転条件の変化により変動する。
一般にその時定数は５分〜３０分の間で変化していると
言われている。従って従来Ｄｏ制御部１０におけるＩＰ
制御定数Ｋｐ。
言われている。従って従来Ｄｏ制御部１０におけるＩＰ
制御定数Ｋｐ。
ＴＩを固定値にしておくと常に望ましい制御応答を得る
事ができないため、操作員が定期的に制御。
事ができないため、操作員が定期的に制御。
応答を観察し、ＩＰ制御定数を再調整しなければならな
かった。
かった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、系の非線形性により特性が変動ず・る
制御対象に対して、制御対象の特性変化に追従して常に
望ましい制御応答となる様にＩＰ制御定数を自動的に調
整して制御を行ない得るＩＰ制御定数の自動調整方法を
提供することにある。
制御対象に対して、制御対象の特性変化に追従して常に
望ましい制御応答となる様にＩＰ制御定数を自動的に調
整して制御を行ない得るＩＰ制御定数の自動調整方法を
提供することにある。
本発明は、系の非線形性により特性が変動する制御対象
に対してＩ Ｐ ａＩＩＩｔｌＤ装置にて制御を行うに
当り、制御対象の特性を表わす非線形関数を線形近似し
、一次遅れ系として定式化し、一次遅れ系のパラメータ
であるゲインＫ及び時定数Ｔの値を一次遅れ系の入力及
び出力に相当するプロセス諸ｌｕ及びＸから演算し、そ
の結果と別に指定した減衰係数ζおよび制御応答の行過
ぎ時間ｔｐとを用いて、望ましい制御応答となる様にＩ
Ｐ制御式のパラメータである比例ゲインＫｐと積分時間
ＴＩの値を求め、この値によりＩＰ制御を行なうことを
特徴とする。
に対してＩ Ｐ ａＩＩＩｔｌＤ装置にて制御を行うに
当り、制御対象の特性を表わす非線形関数を線形近似し
、一次遅れ系として定式化し、一次遅れ系のパラメータ
であるゲインＫ及び時定数Ｔの値を一次遅れ系の入力及
び出力に相当するプロセス諸ｌｕ及びＸから演算し、そ
の結果と別に指定した減衰係数ζおよび制御応答の行過
ぎ時間ｔｐとを用いて、望ましい制御応答となる様にＩ
Ｐ制御式のパラメータである比例ゲインＫｐと積分時間
ＴＩの値を求め、この値によりＩＰ制御を行なうことを
特徴とする。
以下本発明を図面に示す一実施例を参照して詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明による制御方法の実施に用いられるＤＯ
制御装置の一例を示したものである。なお、第４図と同
じ符号は同じ機能を示す。図示の例の制御装置の特徴は
制御対象同定部１２、ＩＰ制御定数調整部１３を有して
いる点である。後に詳しく説明するように、制御対象同
定部１２は現在の風足測定値Ｕ及びＤｏ測定値Ｘから一
次遅れ系のゲインＫ及び時定数Ｔを演算する機能を持つ
。
制御装置の一例を示したものである。なお、第４図と同
じ符号は同じ機能を示す。図示の例の制御装置の特徴は
制御対象同定部１２、ＩＰ制御定数調整部１３を有して
いる点である。後に詳しく説明するように、制御対象同
定部１２は現在の風足測定値Ｕ及びＤｏ測定値Ｘから一
次遅れ系のゲインＫ及び時定数Ｔを演算する機能を持つ
。
一方、ＩＰＩＩＩ＠定数調整部１３は制御対象同定部１
２により演算された一次遅れ系のゲインＫ及び時定数Ｔ
から望ましい制御応答を生ずる様なＩＰ制御定数の比例
ゲインＫｐ及び積分時間ＴＩを演算し、ＤＯ制御部１０
のＩ Ｐ １ｌｉｌＪ ｔｌｌ定数を変更する機能を持
つ。
２により演算された一次遅れ系のゲインＫ及び時定数Ｔ
から望ましい制御応答を生ずる様なＩＰ制御定数の比例
ゲインＫｐ及び積分時間ＴＩを演算し、ＤＯ制御部１０
のＩ Ｐ １ｌｉｌＪ ｔｌｌ定数を変更する機能を持
つ。
次に制御対象同定部１２とＩ Ｐ ｔａｌｌ ｉｌｌ定
数調整部１３の機能について詳しく説明する。
数調整部１３の機能について詳しく説明する。
（１） 制御対象同定部１２の機能
制御対象の特性が運転条件の変化等により時々刻々変化
するのは制御対象の入力と出力の関係が非線形である事
に起因している。そして一般の制御対象においてはこの
入力と出力の関係が何らかの非線形関数で表わされる事
が多い。制御対象同定部１２では制御対象−の非線形関
数を平衡点の近傍の微小変化内で線形化し、一次遅れ系
として定式化した演算式を用いプロセス諸量から一次遅
れ系のゲインＫ及び時定ＷＩＴを演算する機能を持つ。
するのは制御対象の入力と出力の関係が非線形である事
に起因している。そして一般の制御対象においてはこの
入力と出力の関係が何らかの非線形関数で表わされる事
が多い。制御対象同定部１２では制御対象−の非線形関
数を平衡点の近傍の微小変化内で線形化し、一次遅れ系
として定式化した演算式を用いプロセス諸量から一次遅
れ系のゲインＫ及び時定ＷＩＴを演算する機能を持つ。
以下Ｄｏ制御系を例に詳細な方法を説明する。
一般に送ｆｆ１ｆｆｉｕとＤｏ値Ｘには下記の（５）式
の関係がある。
の関係がある。
ここで、 ｘ：［）Ｑ値（ＰＰＭ）
Ｕ：送風量（７／時）
又：飽和Ｄｏ値（ＰＰＭ）
Ｒｒ：酸素消費速度（ＰＰＭ／時）
ａ、ｎニブラント固有の定数
上式においてＤＯ値Ｘおよび送ｆｆ１ｌｕは検出可能で
あり、飽和ＤＯ値又は既知の値であり、Ｒｒは検出不可
能なプロセス母であり、ａ、ｎはプラント固有の定数で
ある。（５）式において制御対象の特性である送風量ｕ
とＤｏ値Ｘとの非線形な関係によってＤｏ値の時間変化
が決定することがわかる。この非線形関数を平衡点の近
傍の微小変化内で線形化を行なう。
あり、飽和ＤＯ値又は既知の値であり、Ｒｒは検出不可
能なプロセス母であり、ａ、ｎはプラント固有の定数で
ある。（５）式において制御対象の特性である送風量ｕ
とＤｏ値Ｘとの非線形な関係によってＤｏ値の時間変化
が決定することがわかる。この非線形関数を平衡点の近
傍の微小変化内で線形化を行なう。
今、制御の対象範囲が平衡点の近傍にあるとすると次式
が成り立つ。
が成り立つ。
０＝ａ −ｕｏ （ｘ−ｘｏ ）−Ｒｒｏ−（５）
−（Ｒｒｏ十Δ Ｒｒ） ・
・・・＝ （７）ここで、 ｘＯ：プロセスがある平
衡点にあった時のＤｏ値（ＰＰＭ） ΔＸ：プロセスがある平衡点にあった 時のＤＯ値からの偏差（ＰＰＭ） ｕＯ：プロセスがある平衡点にあった 時の送風量（−７時） ΔＵ：プロセスがある平衡点にあった 時の送風量からの偏差（−７時） Ｒｒｏ：プロセスがある平衡点にあった時の酸素消費速
度（ｐｐｍ／時） ΔＲｒ：プロセスがある平衡点にあった時の酸素消費速
度からの偏差 （ＰＰＭ／時） （７）式においてΔＵ、ΔＸの項を無視し、（６）式を
代入すると下記の（８）式が得られる。
−（Ｒｒｏ十Δ Ｒｒ） ・
・・・＝ （７）ここで、 ｘＯ：プロセスがある平
衡点にあった時のＤｏ値（ＰＰＭ） ΔＸ：プロセスがある平衡点にあった 時のＤＯ値からの偏差（ＰＰＭ） ｕＯ：プロセスがある平衡点にあった 時の送風量（−７時） ΔＵ：プロセスがある平衡点にあった 時の送風量からの偏差（−７時） Ｒｒｏ：プロセスがある平衡点にあった時の酸素消費速
度（ｐｐｍ／時） ΔＲｒ：プロセスがある平衡点にあった時の酸素消費速
度からの偏差 （ＰＰＭ／時） （７）式においてΔＵ、ΔＸの項を無視し、（６）式を
代入すると下記の（８）式が得られる。
ｄ（ΔＸ）
−＝−ａ −ｕｏ ・Δｘ ＋ａ −ｎ −ｕｏ
ｎ−’ｔ （ｘ−ｘｏ）ΔＵ−ΔＲｒ −−−−−・
（８）（８）式はΔＵ、ΔＸに関して線形で、これをブ
ロック線図で表現すると第２図の様になる。但し、同図
で、Ｋｌ 、 Ｋ２ 、 ｉ はそれぞれ次の通りの
意味を持つ。
ｎ−’ｔ （ｘ−ｘｏ）ΔＵ−ΔＲｒ −−−−−・
（８）（８）式はΔＵ、ΔＸに関して線形で、これをブ
ロック線図で表現すると第２図の様になる。但し、同図
で、Ｋｌ 、 Ｋ２ 、 ｉ はそれぞれ次の通りの
意味を持つ。
Ｋ１ ：ａ−ｕＯｏ ・・・・・・（９
）に２：ａ−ｎ−ｕｏ （Ｘ−ＸＯ）・ （１０
）３：積分 従ってこのモデルは一次遅れ系と外乱として表現された
ことになり、一次遅れ系のゲインＫ及び時定数Ｔは次式
で表わされる。
）に２：ａ−ｎ−ｕｏ （Ｘ−ＸＯ）・ （１０
）３：積分 従ってこのモデルは一次遅れ系と外乱として表現された
ことになり、一次遅れ系のゲインＫ及び時定数Ｔは次式
で表わされる。
■＝１／Ｋ、 ＝１／（ａ−ｕＯ）・・・・・・（１２
）（１１）、（１２）式においてａ、ｎ、又は定数であ
るので、制御対象同定部１２はＤｏ検出器６より測定さ
れたＤｏ測定値Ｘ及び風量検出器７により測定された風
量測定値Ｕを（１１）、（１２）式に代入することによ
り一次遅れ系のゲインＫ及び時定数丁を演算できる。こ
の演算はＩＩ ＩＩＩ周期毎に行なわれる。
）（１１）、（１２）式においてａ、ｎ、又は定数であ
るので、制御対象同定部１２はＤｏ検出器６より測定さ
れたＤｏ測定値Ｘ及び風量検出器７により測定された風
量測定値Ｕを（１１）、（１２）式に代入することによ
り一次遅れ系のゲインＫ及び時定数丁を演算できる。こ
の演算はＩＩ ＩＩＩ周期毎に行なわれる。
（２） ＩＰ制御定数調整部１３の機能ＩＰ制御調整
部１３では制御対象同定部１２により演算された一次遅
れ系のゲインＫ、及び時定数丁より下記の設計目標を満
たす様なＩＰ制御器の比例ゲインＫｐ及び積分時間ＴＩ
を演算する機能を持つ。
部１３では制御対象同定部１２により演算された一次遅
れ系のゲインＫ、及び時定数丁より下記の設計目標を満
たす様なＩＰ制御器の比例ゲインＫｐ及び積分時間ＴＩ
を演算する機能を持つ。
設計目標１：減衰係数ζが一定となる様にする。
設計目標２：目標値のステップ状変化に対する制御量の
応答の行過ぎ時間ｔｐ （ｔｉｍｅ ｔｏ ｐｅａｋ）が一定となるようにする
。
応答の行過ぎ時間ｔｐ （ｔｉｍｅ ｔｏ ｐｅａｋ）が一定となるようにする
。
設計目標３：安定性を確保するため、指定された減衰係
数ζ、行過ぎ時間ｔｐに 制限値を設け、制限値内の値に修 正する。
数ζ、行過ぎ時間ｔｐに 制限値を設け、制限値内の値に修 正する。
ＩＰ制御定数調整部１３の機能を示すアルゴリズムを第
３図に示す。第３図においてまず減衰係数ζ及び行過ぎ
時ｆＪｊｐの設定値を入力（ステップ１４）し、制御対
象同定部１２にて演算された一次遅れ系のゲインＫ、時
定数Ｔを入力する（ステップ１５）。安定性を確保する
ため、減衰係数ζ、行過ぎ時間ｔｐの値に制限値を設け
、その値を修正する。（ステップ１６〜ステツプ２２）
ステップ１６〜ステツプ２２において、τは制御周期、
Ｃ１は減衰係数この下限値であり、０．７程度の値が適
当である。Ｃ２は制御周期τによるサンプリング周波数
と対象制御系の固有周波数との関係において安定性を保
証するための定数であり、５〜１０の値が適当である。
３図に示す。第３図においてまず減衰係数ζ及び行過ぎ
時ｆＪｊｐの設定値を入力（ステップ１４）し、制御対
象同定部１２にて演算された一次遅れ系のゲインＫ、時
定数Ｔを入力する（ステップ１５）。安定性を確保する
ため、減衰係数ζ、行過ぎ時間ｔｐの値に制限値を設け
、その値を修正する。（ステップ１６〜ステツプ２２）
ステップ１６〜ステツプ２２において、τは制御周期、
Ｃ１は減衰係数この下限値であり、０．７程度の値が適
当である。Ｃ２は制御周期τによるサンプリング周波数
と対象制御系の固有周波数との関係において安定性を保
証するための定数であり、５〜１０の値が適当である。
次にＩＰ制御器の比例ゲインＫｐ、積分時間ＴＩを各々
（１３）、（１４）式にて演算する（ステップ２３．２
４＞。
（１３）、（１４）式にて演算する（ステップ２３．２
４＞。
Ｋ ｔｐ「「；−−−
ＩＰ制御定数調整部１３は上記のアルゴリズムを制御周
期毎に演算することにより望ましい制御応答を保つＩＰ
制御器の比例ゲインＫｐ、積分時間ｌを決定し、ＤＯ制
御部１０のＩＰＩＩＩ御定数を全定数算した値に変更す
る。
期毎に演算することにより望ましい制御応答を保つＩＰ
制御器の比例ゲインＫｐ、積分時間ｌを決定し、ＤＯ制
御部１０のＩＰＩＩＩ御定数を全定数算した値に変更す
る。
以下、上記の制御装置の動作について説明する。
一次遅れ系で近似される１ＩＩＪＩ１１対象の特性、す
なわち一次遅れ系のゲインＫ及び時定数Ｔが運転条件の
変化等により時々刻々変動していくのに対して、制御対
象同定部１２は（１１）、（１２）式を制御周期毎に演
算して、その時点における一次遅れ系のゲインＫ及び時
定数Ｔを演算する。ＩＰ制御定数調整部１３は演算され
た一次遅れ系のゲインＫ及び時定数丁に対して設定され
た減衰係数ζ及び行過ぎ時間ｔｐが一定となる様なｌ
Ｐ ａｉｌＪ ｔａｎ器の比例ゲインＫｐ、積分時間Ｔ
Ｉを第３図のアルゴリズムに従って演算し、Ｄｏ制御部
１０のＩＰＰ御定数を変更する。Ｄｏ制御部１０は演算
されたＩＰＰ御定数を（３）式に使用し、＜２＞、（３
）、（４）式により送風量目標値ＬＪ ｒを演算する。
なわち一次遅れ系のゲインＫ及び時定数Ｔが運転条件の
変化等により時々刻々変動していくのに対して、制御対
象同定部１２は（１１）、（１２）式を制御周期毎に演
算して、その時点における一次遅れ系のゲインＫ及び時
定数Ｔを演算する。ＩＰ制御定数調整部１３は演算され
た一次遅れ系のゲインＫ及び時定数丁に対して設定され
た減衰係数ζ及び行過ぎ時間ｔｐが一定となる様なｌ
Ｐ ａｉｌＪ ｔａｎ器の比例ゲインＫｐ、積分時間Ｔ
Ｉを第３図のアルゴリズムに従って演算し、Ｄｏ制御部
１０のＩＰＰ御定数を変更する。Ｄｏ制御部１０は演算
されたＩＰＰ御定数を（３）式に使用し、＜２＞、（３
）、（４）式により送風量目標値ＬＪ ｒを演算する。
その結果、制御対象の特性が変化しても行過ぎ時間ｔｐ
が一定となるため、連応性が満足され、又減衰係数ζが
一定で、かつ安定性を確保する様ｔｐ及びこの値を制限
しているため、安定性についても満足され、常に望まし
い制御応答が得られる。
が一定となるため、連応性が満足され、又減衰係数ζが
一定で、かつ安定性を確保する様ｔｐ及びこの値を制限
しているため、安定性についても満足され、常に望まし
い制御応答が得られる。
上記の実施例においては下水処理プロセスにおける暉気
槽内溶存酸素溌度制御系について説明したが、本発明は
これに限定されることなく、一般のプロセス制御系にお
いて制御対象が一次遅れ系で近似され、一次遅れ系のパ
ラメータを制御対象の非線形関数を線形近似した関数式
にて演算できるブＯセスについては全て適用可能である
。
槽内溶存酸素溌度制御系について説明したが、本発明は
これに限定されることなく、一般のプロセス制御系にお
いて制御対象が一次遅れ系で近似され、一次遅れ系のパ
ラメータを制御対象の非線形関数を線形近似した関数式
にて演算できるブＯセスについては全て適用可能である
。
以上のように、本発明によれば、一次遅れ系で近似され
る制御対象の特性変動に対して簡単なアルゴリズムによ
り自動的にＩＰＰ御定数を調整し常時望ましい制御応答
を得ることができる。アルゴリズムが簡単であるため実
用性が高く、制御定数を自動的に調整できるため製品の
試ｗＡ調整時間が短くなる。さらに常時望ましい制御応
答が得られるので制御精度を向上させることができ、従
って、製品品質を向上させることができる。
る制御対象の特性変動に対して簡単なアルゴリズムによ
り自動的にＩＰＰ御定数を調整し常時望ましい制御応答
を得ることができる。アルゴリズムが簡単であるため実
用性が高く、制御定数を自動的に調整できるため製品の
試ｗＡ調整時間が短くなる。さらに常時望ましい制御応
答が得られるので制御精度を向上させることができ、従
って、製品品質を向上させることができる。
第１図は本発明の方法の実施に用いられるＩＰＰ御自動
調整装置の一例を示すブロック図、第２図は線形化され
た溶存酸素濃度モデルを示すブロック線図、第３図は本
発明におけるＩＰＰ御定数調整部の機能を示すアルゴリ
ズムの概略流れ図、第４図は溶存酸素濃度制御系と従来
のＩＰＰ御装置との関係を示すブロック図である。 １・・・送風機、２・・・管路、３・・・風ｍ制御弁、
４・・・曝気槽、５・・・散気管、６・・・Ｄｏ検出器
、７・・・風量検出器、８・・・制御装置、９・・・入
出力インタフェース部、 １０・・・Ｄ Ｏ１，ＩＪ ６１１部、１１・・・ｆｆ
１ｆ！１制御部、１２・・・制御対象同定部、 １３・・・ＩＰｉＩｉＩＪｉｌｌＰ数調整部、Ｘ・・・
ＤＯ測定値、ｘｒ・・・Ｄｏ目標値、ｕｒ・・・風量目
標値、Ｕ・・・ｆｉ量測定値、Ｚ・・・開度制御信号、 Ｋｐ・・・Ｉ Ｐ ｆｉｌ ｔｉｌｌ器の比例ゲイン、
Ｔｌ・・・ＩＰ制制器器積分時間、 Ｋ・・・一次遅れ系のゲイン、 ■・・・−次「れ系の時定数、ζ・・・減衰係数、ｔｐ
・・・行過ぎ時間。 出願人代理人 猪 股 清 Ｒｒ
調整装置の一例を示すブロック図、第２図は線形化され
た溶存酸素濃度モデルを示すブロック線図、第３図は本
発明におけるＩＰＰ御定数調整部の機能を示すアルゴリ
ズムの概略流れ図、第４図は溶存酸素濃度制御系と従来
のＩＰＰ御装置との関係を示すブロック図である。 １・・・送風機、２・・・管路、３・・・風ｍ制御弁、
４・・・曝気槽、５・・・散気管、６・・・Ｄｏ検出器
、７・・・風量検出器、８・・・制御装置、９・・・入
出力インタフェース部、 １０・・・Ｄ Ｏ１，ＩＪ ６１１部、１１・・・ｆｆ
１ｆ！１制御部、１２・・・制御対象同定部、 １３・・・ＩＰｉＩｉＩＪｉｌｌＰ数調整部、Ｘ・・・
ＤＯ測定値、ｘｒ・・・Ｄｏ目標値、ｕｒ・・・風量目
標値、Ｕ・・・ｆｉ量測定値、Ｚ・・・開度制御信号、 Ｋｐ・・・Ｉ Ｐ ｆｉｌ ｔｉｌｌ器の比例ゲイン、
Ｔｌ・・・ＩＰ制制器器積分時間、 Ｋ・・・一次遅れ系のゲイン、 ■・・・−次「れ系の時定数、ζ・・・減衰係数、ｔｐ
・・・行過ぎ時間。 出願人代理人 猪 股 清 Ｒｒ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、特性の変化する制御対象をＩＰ制御するＩＰ制御装
置において、制御対象の特性を表わす非線形関数を線形
近似し、一次遅れ系として定式化し、オンライン実時間
にて一次遅れ系のパラメータであるゲインＫ、時定数Ｔ
の値を、一次遅れ系の入力及び出力に相当するプロセス
諸量から同定し、指定した目標制御応答特性に応じてＩ
Ｐ制御の比例ゲインＫｐ及び積分時間ＴＩを算出するこ
とを特徴とするＩＰ制御パラメータの自動調整方法。 ２、上記目標制御応答特性として減衰係数ζ及び目標値
のステップ変化に対する行過ぎ時間ｔｐを指定するよう
にした特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、上記ＩＰ制御パラメータの比例ゲイン Ｋｐ及び積分時間ＴＩを式 Ｋｐ＝１／Ｋ｛（２ζＴπ）／［ｔｐ√（１−ζ＾２）
］−１｝ＴＩ＝［Ｋｔｐ＾２（１−ζ＾２）］／（Ｔπ
＾２）により求め、この値によりＩＰ制御を行なうよう
にした特許請求の範囲第１項記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27594784A JPS61156403A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 制御パラメ−タ自動調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27594784A JPS61156403A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 制御パラメ−タ自動調整方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61156403A true JPS61156403A (ja) | 1986-07-16 |
Family
ID=17562638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27594784A Pending JPS61156403A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 制御パラメ−タ自動調整方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61156403A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63100501A (ja) * | 1986-10-16 | 1988-05-02 | Kobe Steel Ltd | 油圧サ−ボ系の自動調整装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5882303A (ja) * | 1981-11-10 | 1983-05-17 | Toshiba Corp | Ｐｉｄ制御器 |
| JPS58154004A (ja) * | 1982-03-05 | 1983-09-13 | Toshiba Corp | フイ−ドフオワ−ド制御付オ−トチユ−ニング・コントロ−ラ |
| JPS58207104A (ja) * | 1982-05-27 | 1983-12-02 | Toshiba Corp | オ−トチユ−ニング・コントロ−ラ |
| JPS5916002A (ja) * | 1982-07-19 | 1984-01-27 | Toshiba Corp | Ｐｉ制御方法 |
| JPS59167707A (ja) * | 1983-03-14 | 1984-09-21 | Toshiba Corp | サンプル値制御装置 |
-
1984
- 1984-12-28 JP JP27594784A patent/JPS61156403A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5882303A (ja) * | 1981-11-10 | 1983-05-17 | Toshiba Corp | Ｐｉｄ制御器 |
| JPS58154004A (ja) * | 1982-03-05 | 1983-09-13 | Toshiba Corp | フイ−ドフオワ−ド制御付オ−トチユ−ニング・コントロ−ラ |
| JPS58207104A (ja) * | 1982-05-27 | 1983-12-02 | Toshiba Corp | オ−トチユ−ニング・コントロ−ラ |
| JPS5916002A (ja) * | 1982-07-19 | 1984-01-27 | Toshiba Corp | Ｐｉ制御方法 |
| JPS59167707A (ja) * | 1983-03-14 | 1984-09-21 | Toshiba Corp | サンプル値制御装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63100501A (ja) * | 1986-10-16 | 1988-05-02 | Kobe Steel Ltd | 油圧サ−ボ系の自動調整装置 |
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