JPS6165305A - 写真乳剤製造プロセスの最適制御方法 - 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、写真乳剤製造ブ［ＩＬ７スの最適制御方法に
関し、更に詳しくは銀電位或い１，１　ｉ１１度等のよ
うに制御量が多変数である写真乳剤製造プロレスの最適
制御方法に関する。

（従来の技術） 印画紙、フィルム等の写真感光材料等に用いられる写真
乳剤としては、ハロゲン化銀を主成分としたものが用い
られる。ハロゲン化銀は、■ｒ等のハロゲン族元素と銀
との化合物であり、写真乳剤として多用される。このよ
うなハ［１ゲン化銀は、晶析操作法により生産される。

晶析操作としては硝酸銀（ＡｑＮＯ３）と臭化カリウム
（ＫＢｒ）乃ｆは］つ化カリウム（ＫＴ）Ｗを加えて反
応晶析させるものである。

ところで、この種の反応晶析ゴ、稈においては、ハロゲ
ン化銀の結晶１そのものを直接測定することができない
。ぞこて、ハロゲン化銀の成長と関連している溶液中の
銀濃度によりハロゲン化銀の成長を予測することが試み
られている。

（発明が解決しようとＪる問題点） ところで、ハロゲン化銀の結晶成ｆｉ　：Ｉ　Ｐｉ！に
おいては、結晶成長のしくみが現象的に十分に解明され
ていない部分もあり、その制御は経験による部分も少く
ない。又、この種の結晶成長工程においては、ハロゲン
化銀の結晶の成長には溶液中銀濃度、ハロゲン濃度の他
、溶液温度、′Ｗ＆拌速度等種々の要素が影響を与える
。モして、これらブ１コセス変量の１つを変化させても
イの他のプ［Ｉセス変量に影響を及ぼす。このような各
プロセス変けの１つを変化させると他のプロセス変量に
も影響を及ぼす場合の制御（多変数制御）において、測
定すべきプロセス変量を計測して、各制御量が所望の値
になるようにそれぞれの操作量を同時に０つ自動的に制
御Ｉすることは従来のＰＩＤ制御では不可能であった。

又、このよう７７制御系においては、制御量と操作＾１
の相関で、８対ごとの制御Ｂ＞−操作量の制御では制御
ｍの安定性が悪く、且つ応答性に劣るという欠点があっ
た。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、その目
的は、写真乳剤製造プ［］セスのような多変数制御工程
においで、安定性及び応答性の優れた最適制御方法を実
現することである。

（問題点を解決］るための手段） 前記した問題点を解決する本発明は、複数のプロセス入
力の集合１（ｋ）を １１（ｋ）＝・［ｔＪ１（ｋ）、・・・、ｊｌｎ（ｋ）
］’＝　［ＩＩＭＴ（ｋ　＞、　Ｕｃ　”　　（ｋ　）
　］”複数の状態の集合Ｘ（ｋ）を Ｘ　（ｋ　）＝　［Ｘ＋　　（ｋ　＞、−、Ｘｍ　　（
ｋ　）　１”プロセスに入力する前記した複数の操作ａ
ｔの集合１１Ｍ（ｋ　）　、　ｌｌｃ　（ｋ　）を１１
　Ｍ　　　（ｋ）＝ｌ：Ｕ　　Ｍ　、　　　Ｉ　　（ｋ
’ｌ、　　　・・・　。

ＵＭ、　ｎ−ｓ　　Ｏ）　］Ｔ ＩＪｃ（ｋ）・・［ｔＪＣ，１（ｋ）、・・・。

ｊ）ｃ、ｓ（ｋ＞］” 複数の目標値パターンの集合ＹＭ（ｋ）をＹＭ　（ｋ　
）＝［ＹＭ、　ｒ　　（ｋ　）、・・・。

ｙｌ、ｌ、　ｓ　　（ｋ　）　］” 複数の入力量の集合ｔｌ’（ｋ＞を Ｕ’　　（ｋ　）＝［Ｕ（ｋ　）、ＩＪ（ｋ−１）、・
・・。

亀１　（ｋ　−１！１１−７Ｖ　）　］と定義し、プラ
ントモデル「（ｋ）がＦ（ｋ）＝０（但し、Ｏは全マト
リクス要素がＯの８行１列の列ベクトル）となるような
次式で表わされる複数の要素の集合をとるものとし、 次式で表わされる評価関数Ｊ（ｋ）を定義し、Ｊ（ｋ）
＝丁１Ｔ（ｋ）・０　（ｋ　）・丁１　（ｋ）＋］ｒ２
”　　（ｋ　）　・Ｐ（ｋ　）　・Ｔ２　（ｋ　）但し
、 、Ｔｚ　　（ｋ）＝［Ｕ（ｋ）−Ｕ（ｋ−１）］Ｇ　　
（ｋ　　）＝ｄｉａ（ｌ［０＋　　　（ｋ　　）、−、
Ｑ８　　　（ｋ　　）　　］Ｒ（ｋ　　）＝ｄｉａｌｌ
［Ｒ＋　　（ｋ　　＞、　　＋＋、　　Ｒｎ　　（ｋ　
　）　　］］二式で表わされる評価関数Ｊ　（ｋ　）を
最小にＪるような操作量■　Ｃを篩出し、この操作量を
プラントに入力ηるようにしたことを特徴とするもので
ある。

即ち、本発明はプラントの現象を数式化し、この数式化
したモＩルに基づいて、銀電位、　ｐ　Ｈ等の複数個の
ｉｔ、ＩＩ　Ｉｌｌ量を制御し、これにより複数の要素
が銀粒子の成長に影響を与える結晶成長過程を最適に制
御しようとするものである。

（実施例） 以下、図面を参照し、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明を実施するための写真乳剤製造プロレス
の一実施例を示ず構成ブ［１ツク図である。

図において、１は複数のパターン操作ｈｋ　ＬＪ　Ｍ（
ｋ）、複数の制御目標値ＹＭ（ｋ）及び複数の状態＠信
号Ｘ（ｋ）を受けて各積演算を行い、系が最適な動作状
態となるような操作１１１’（ｋ）を出力する演算制御
部である。ここで各集合にイリした信号１１ｋｌ＋は離
散的峙間（とびとびの時刻をとるということ）を示して
いる。該演算制御部としては、例えばコンビコータ或い
はマイクロコンピュータが用いられる。２はハロゲン化
銀の結晶を成長させる実プラントである。該実プラント
２には、演算制御部１の演算結果による操作は亀１′（
ｋ）が入力されてプラント内の制御量（例えば溶液中の
銀１１１度乃至は銀電位及びｌ）＋−１）を一定に保つ
ように働く。

プラント２からは、制御結果によるプロセス変」（例え
ば銀電位及びｐト（）が出力される。３はプラント２の
出力Ｙ（ｋ）及び演算制御部１の出力Ｕ’（ｋ）を受（
プるプラントモデルである。該プラントモデル３は複数
個の計算式の集合より成り立っている。そして、該プラ
ントモデル３からは複数個の状態目１信号Ｘ（ｋ）が出
力され、演算制御回路１に印加されている。このように
構成されたプロセスを用いて本発明の詳細な説明する。

今、硝酸銀の流量等の複数のプロレス入力の集合ｔＪ（
ｋ）を次式で表わ１゜ Ｕ（ｋ）＝［Ｕｔ　　（ｋ）、・＝、ＬＪｎ　　（ｋ）
］”＝　［ＬＪＭ”　　（ｋ　＞、　Ｕｃ　”　　（ｋ
　）　］”ここで、王は転置行列を示づ記号である。（
１）式で表わされるマトリクス要素ＬＪ１　（ｋ）、・
・・Ｕｎ（ｋ）は入力の包括的要素を示しており、ｎ行
１列の列ベクトルで表わされる。（２）式で表わされる
マトリクス覗ノＭ”　　（ｋ　）、　ｊｌｃ”　　（ｋ
　）が具体的な入力を表わす。ｌＪＭ”（ｋ）は、コン
ピュータに内蔵されているデータベースの中から本写真
乳剤製造プロセスに用いて最も好適なパターンデータを
取り出したものの集合であり、パターン操作量として演
算制御部１に入力される。

ｔＪｃ”（ｋ）は後述する評価関数Ｊ（ｋ）を最小にす
るような操作量の集合であり、プラント２に加えられる
。これら操作量としτは、例えばＫＢ「や酢酸の添加け
が用いられる。ＩＪｎ’（ｋ）。

ＵｃＴ　（ｋ）を次式で表わす。

ＩＪＭ　（ｋ　）＝　［Ｕｈ、　ｔ　　（ｋ　）、・・
・。

ＵＭ、ｎ−ｓ　　（ｋ　）］　　　　（３）ＬＪｃ　　
（ｋ　）＝［Ｕｃ、　ｔ　　（ｋ　＞、・・・。

Ｕｃ、ｓ　　（ｋ　）］　　　　　　（４）ここで、操
作量■ｃ（ｋ）は８個の要素で表わされた５０１列の列
ベクトルであり、ＫＪＭ（ｋ）は（１）式で表わされる
全体の入力要素数ｎから操作量ＩＪｃ（ｋ）の個数Ｓを
引いた数（ｎ　−ｓ　）個の要素で表わされる（ｎ　−
ｓ　）行１列の列ベクトルである。

次にプラント２の出力Ｙ（ｋ）を次式で表わづ。

Ｙ（ｋ　）＝　［Ｙｌ　　＜ｋ）、・・・、Ｙｓ（ｋ）
］Ｔここで、Ｙ（ｋ＞はＬＪｃ（ｋ）と同様、５０１列
の列ベクトルである。

次に、ハロゲン化銀濃度等の複数の状態の東含×（ｋ）
を次式で表わづ。

Ｘ　　（ｋ　　）　　−［Ｘ＋　　　（ｋ　　）、　　
−、Ｘ１ｌｌ　　　（ｋ　　）　　コ　Ｔここで、状態
ＭＸ　（ｋ　）はｍ個の要素で表わされるｎＩＩＴ　１
列のシ１ベクトルである。Ｘ（ｋ）はプラントモデル３
から出力される。

次に、銀電位等の複数の目標値の集合ＹＭ（ｋ）を次式
で表わす。

ＹＭ　（ｋ　）＝　［ＹＭ、　１　（ｋ　＞、・・・。

ＹＭ、Ｓ　　（ｋ　）］”　　　　（７）ここで、目標
値ＹＭ（ｋ）は８個の要素で表わされる８行１列の列ベ
クトルであり、その要素は実験的に或いは経験的に予め
求めておく。目標値ＹＭ（ｋ）は演算ｍ１ｌｌ　ＩＩＩ
部１に与えられる。

次に、経時変化も含めた複数の入力ｍの集合ＩＪ’（ｋ
）を次式で表わ１゜ ＬＪ’　　　（ｋ　　）＝　　［１１（ｋ　　＞、　　
　ＬＪ　　（ｋ−１）、　　・・・　。

ＩＪ　（ｋ　−ｎｕ　−／ｖ　）　］　　　　（８）こ
こで、７　ＩＩは入力無駄時間、Ｉ２ｙは出力無駄時間
である。例えば、硝酸銀を含む溶液にＫ　Ｂ　ｒ等を添
加する１ｊ！合、系が均一になるように攪拌する。

この攪拌時間は系の遅れ時間（無駄時間）となるので、
最適な制御を行うためには、このような無駄時間の影響
も考慮しなくてはならない。

次に、ハロゲン化銀生成用のプラントモデル［（ハ）を
考える。今このプラントモデル［（ｋ）が Ｆ（ｋ）＝　　Ｏ（９） となるような次式で表わされる複数の要素の集合をとる
ものとする。

ここで、ｆｌ〜ｆｓはカッコ内のベクトル、マトリクス
の要素による関数（例えば溶液中の銀濃度）、’［Ｊ’
（ｋ）は（７）式で定義される入力出（例えば硝酸銀流
量）、Ｘ（ｋ＋ｌ！ｕ＋１）は、例えば次の段階の溶液
中の銀の推定濃度である。

ここで次式で与えられるよ−うな評価関数Ｊ　＜ｋ　）
を考える。

Ｊ　　（ｋ　　）　　−コＵ＋　　”　　　（ｋ　　）
　　・　１０（＋＋＞　　・　丁　１　　（ｋ　）十丁
？０　（ｋ）・ＩＦ！（ｋ）・丁？　〈ｋ）ここで、丁
１（ｋ）は（９）式で表わされるプラントモデルであり
、０（ｋ）、Ｉｌｌ！：（ｋ＞は重み、丁２　（ｋ）は
、プロセス変めの変化を示１モデルである。■、（ｋ＞
、丁２（Ｉｔ＞、０（１（）。

ＩＰ　（ｋ　）はぞれぞれ以下のように定義される。

丁２　　（ｋ）＝［１Ｊ（ｋ）　−ＥＪ（ｋ−１）］Ｇ
　　（ｋ　　）　　＝＝　（ｌｉａ　ｇ　［Ｑｔ　　　
（ｋ　　）　　、　　−、Ｏ８（シ（）］Ｖ　（ｋ　）
・＝ｄｉａＤ［Ｒ＋　　＜ｋ　）、　−、Ｒｎ　　（ｋ
　）　］ここで、（１２）式中のＸの△″は推定値を示
す記号であり、ＸＲのＲ″は基準を示寸記号である。又
、＜１４）、（１５）式の旧ａｇは対角行列を示す。（
１１）式の右辺の第１項はシステムモデルそのものであ
り、第２項はプロセス変量の変化が（■）式で示される
ように表わされる場合において、これらプロセス変量の
変化を最小限に抑えるためのもの或いはプロセス流量が
最小になるようなものである。

第１図に示すプロセスの各工程を上述したように数式化
し、（１１）式で表わされる評価関数Ｊ（ｋ　）を最小
にするような入力ＩＩ’（ｋ）を演算により求める。こ
の演算は、演算制御部１が行う。具体的には、プロント
モデル３から溶液中銀８１度等の推定値の集合Ｘ＜Ｉｎ
が出力され、この集合Ｘ（ｋ）が演算制御部１に入り、
該演算制御部１で推定濃度値の集合Ｘ（ｋ）が目標値Ｙ
Ｍ（ｋ）に等しくなるようなフィードフォワード制御が
該演算制御部１で行われることになる。即ら、演算制御
部１は評価関数Ｊ　（ｋ　）を最小にするようなＵ’（
ｋ）を求め、次にそれに対応した操作１　１Ｊｃ　　（
ｋ　）を求める。このようにして求まった操作ＩＬＨＪ
ｃ（ｋ）を実プラント・２に加えてやれば、ハロゲン化
銀の結晶成長Ｉ程は最適な状態に制御される。操作量Ｌ
ｌｃ（ｋ）の要素としては、例えば前述したＫＢｒが用
いられ、人力路としてプラント２に与えられる。

第２図は第１図に示すプロセスに本発明を適用した場合
の制御パターンを示す図である。図に示す例は、ｎ・・
４．３−２の場合を示している。同図（イ）は制御量の
目標値（出力）ＹＭを、（ロ）はプロセス人力Ｕ（ｋ）
をそれぞれ示す。横軸は何れも時間を示す。（イ）にお
いて、ｆｌは要素ＹＭ、１を、ｆｌは要素ＹＭ、２をそ
れぞれ示している。Ｙ　Ｍ　＋　１としては、例えば銀
電位が、ＹＭ、？としては、例えばｐ　Ｉ−（がそれぞ
れ対応している。（ロ）において、ｆｌは要素ＵＭ、Ｉ
を、［２は要素Ｕ　Ｍ　ｒ　２を、［３は要素ＵＣ＋１
を、ｆ４は要素（Ｊｃ、２をそれぞれ示している。Ｕ　
Ｍ　１１としては、例えばＡＣＩ　ＮＯ３の流量が、Ｕ
Ｍ。

２としては、例えばＫＢｎＫＩの流量が、Ｕｃ。

、としてはＫＢｒの操作量が、Ｕｃ、２としては、例え
ばＨＡＣの操作用がそれぞれ対応している。

第３図は無駄時間を考慮した本発明に係る入出力状態の
フローを示す図である。縦軸はそれぞれ制御関係量、観
測入力及び出力、システム入出力及び状態に区分して記
載されている。横軸はステップ（離散的な時間の流れ）
を示している。図中に示された式はマトリクスを示す。

ＬＪｏ（ｋ）。

Ｙｏ（ｋ）はそれぞれ入力観測値の集合及び出力観測値
の集合を示す。

第４図は本発明を実施するための写真乳剤製造プロセス
の他の実施例を示す構成ブロック図である。第１図と同
一のものは同一の番号を付して示す。図において、１１
は操作信号ＬＪｃ、ｐｉｄ及びｕｃ　、　０１）ｔの内
、何れか一方と入力信号ＩＪＭを受けるコント［ｌ−ラ
、ＳＷは操作信号１０　、　ｐｉｄ及びｌＪｃ　、　ｏ
ｐｔの内、何れか一方を選択してコントローラ１１に伝
える切換スイッチ、１２は目標値ＹＭと測定値（出力）
Ｙとの差信号ｅを受けるＰＩＤ方式のフィードバック要
素である。演算制御部１からは演算により求めた最適操
作信号ＩＪｃ。

ｏｐｔがｆｆｌ力され、コントローラ１１を介してプラ
ント２に印加され、フィードバック要素１２からはＰＩ
Ｄ演算による操作信号Ｕｃ　、　ｐｉｒｌが出力され、
コント・ローラ１１を介してプラント２に印加される。

このように構成されたシステムの動作を説明すれば、以
下のとおりである。

通常の動作状態においては、切換スイッチＳＷは図に示
すように演算制御部１側に接続されており、図に示づシ
ステムは第１図に示すシステムと同様、本発明に係る制
御方法を用いた最適制御動作を行う。次に、何らかの原
因で最適制御動作を実行しているＣＰＵがダウンして最
適制御が不可能になった場合、スイッチＳＷは自動的に
フィードバック蚊素１２側に切り換わり、図に示すシス
テムはフィードバック要素１２→コントローラ１１→プ
ラント２−→フィードバック要素１２のループで通常の
ＰＩＤ制御を行い、システムがダウンするのを防止して
いる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、プロセス
の状態或いは現象を数式化し、数式化モデルにより演算
ｉＩ制御を行うことにより、写真乳剤製造プロセスのよ
うな多変数制御り稈において、安定性及び応答性のすぐ
れた最適制御り法を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ｉよ本発明を実施するための写真乳剤製造プロセ
スの一実施例を示す構成ブ［］ツク図、第２図は第１図
に示すプ［１セスに本発明を適用した場合の制御パター
ンを示す図、第３図は写真乳剤製造プロセスにおける入
出力の状態を示す）［ニー図、第４図は本発明を実施す
るための写真乳剤製造プロセスの他の実施例を示す構成
ブロック図である。 １・・・演算制御部　　　２・・・プラント３・・・プ
ラントモデル １１・・・コントローラ １２・・・フィードバック要素 ＳＷ・・・切換スイッチ 特許出願人　　小西六写真工業株式会社代　　理　　人
　　　弁理士　　井　　島　　藤　　治外１名 Σ　Σ シと

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数のプロセス入力の集合■（ｋ）を ■（ｋ）＝［Ｕ＿１（ｋ）、・・・、Ｕ＿ｎ（ｋ）］＾
   Ｔ−［■＿Ｍ＾Ｔ（ｋ）、■＿Ｃ＾Ｔ（ｋ）］＾Ｔ複数
   の状態の集合■（ｋ）を ■（ｋ）＝［Ｘ＿１（ｋ）、・・・、Ｘ＿ｍ（ｋ）］＾
   Ｔプロセスに入力する前記した複数の操作量の集合■＿
   Ｍ（ｋ）、■＿Ｃ（ｋ）を ■＿Ｍ（ｋ）＝［Ｕ＿Ｍ、＿１（ｋ）、・・・、Ｕ＿Ｍ
   、＿ｎ＿−＿Ｓ（ｋ）］＾Ｔ ■＿Ｃ（ｋ）−［Ｕ＿Ｃ、＿１（ｋ）、・・・、Ｕ＿Ｃ
   、＿Ｓ（ｋ）］＾Ｔ 複数の目標値パターンの集合■＿Ｍ（ｋ）を■＿Ｍ（ｋ
   ）＝［Ｙ＿Ｍ、＿１（ｋ）、・・・、Ｙ＿Ｍ、＿Ｓ（ｋ
   ）］＾Ｔ 複数の入力量の集合■′（ｋ）を ■′（ｋ）＝［■（ｋ）、■（ｋ−１）、・・・、■（
   ｋ−ｌｕ−ｌｙ）］ と定義し、プラントモデル■（ｋ）が■（ｋ）＝■とな
   るような次式で表わされる複数の要素の集合をとるもの
   とし、 ▲数式、化学式、表等があります▼ 次式で表わされる評価関数Ｊ（ｋ）を定義し、Ｊ（ｋ）
   ＝■＿１＾Ｔ（ｋ）・■（ｋ）・■＿１（ｋ）＋■＿２
   ＾Ｔ（ｋ）・■（ｋ）・■＿２（ｋ）但し、 ▲数式、化学式、表等があります▼ ■＿２（ｋ）＝［■（ｋ）−■（ｋ−１）］■（ｋ）＝
   ｄｉａｇ［Ｑ＿１（ｋ）、・・・、Ｑ＿Ｓ（ｋ）］■（
   ｋ）＝ｄｉａｇ［Ｒ＿１（ｋ）、・・・、Ｒ＿ｎ（ｋ）
   ］上式で表わされる評価関数Ｊ（ｋ）を最小にするよう
   な操作量■＿Ｃを算出し、この操作量をプラントに入力
   するようにしたことを特徴とする写真乳剤製造プロセス
   の最適制御方法。