JPS6184702A - 取水流量制御装置 - Google Patents
取水流量制御装置Info
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- JPS6184702A JPS6184702A JP20411684A JP20411684A JPS6184702A JP S6184702 A JPS6184702 A JP S6184702A JP 20411684 A JP20411684 A JP 20411684A JP 20411684 A JP20411684 A JP 20411684A JP S6184702 A JPS6184702 A JP S6184702A
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- control
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- 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
- G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
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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】
し発明の技術分野〕
本発明は、所望の制御応答を得るよう（こ制御パラメー
タを自動的１こ補正する浄水場の取水流量制御装置に関
するものである。
タを自動的１こ補正する浄水場の取水流量制御装置に関
するものである。
［発明の技術的背景とその問題点〕
浄水場ｉこおける取水流量制御ｉこは、取水ポンプの回
転数を調整して取水流１を目標流量（こ対応してフィー
ドバック制御するＰＩＤ制却制御般１こ用いられている
が、従来はＰＩＤ制仰演算に用いる制御ハラメータを固
定値して取扱っている。
転数を調整して取水流１を目標流量（こ対応してフィー
ドバック制御するＰＩＤ制却制御般１こ用いられている
が、従来はＰＩＤ制仰演算に用いる制御ハラメータを固
定値して取扱っている。
しかしながら実際の取水流量と取水ポンプ回転数の間に
は非線形の関係があるので、制御パラメータを固定値と
したＰＩＤ＄ｌｌｌでは常＋ｃ望ましい制卸応答を得る
ことは困難である。
は非線形の関係があるので、制御パラメータを固定値と
したＰＩＤ＄ｌｌｌでは常＋ｃ望ましい制卸応答を得る
ことは困難である。
し発明の目的〕
本発明は、取水流量と取水ポンプ回転数との間の非線形
な関係を考慮して制御パラメータをプロセス状態シこ応
じて自動的に補正し、これ）こよって所望の制御応答を
あたえる合理的な取水流量ｆｌｉｌｉ 抑装置を提供す
ることを目的としている。
な関係を考慮して制御パラメータをプロセス状態シこ応
じて自動的に補正し、これ）こよって所望の制御応答を
あたえる合理的な取水流量ｆｌｉｌｉ 抑装置を提供す
ることを目的としている。
本発明は、可変速ポンプを含む複数の取水ポンプを用い
て取水する浄水場の取水流量を、可変速ポンプの運転台
数および回転速度を調整して目標流２１こ制御する取水
流量制御装置において、可変速ポンプの運転台数、回転
速度、取水流量および水位などの現在値から現在の動作
点近傍における取水系統の線形化モデルを算出する取水
モデル演算部と、あらかじめ、設定した流量側脚のステ
ップ応答の行さ過ぎ時間ｔ、および減衰係数ζを満足す
る上記取水モデルに対するＰＩ制制御ラメータＫｐおよ
びＴＩを算出する制御パラメータ演算を備え、上記算出
したＰＩ制制御ラメータに基づいて可変速ポンプの回転
速度を側脚し、これｆこよって取水系統の非線形特性に
かかわらず所望の制御応答をあたえ、着水井の水位変動
を抑制できるようにしたものである。
て取水する浄水場の取水流量を、可変速ポンプの運転台
数および回転速度を調整して目標流２１こ制御する取水
流量制御装置において、可変速ポンプの運転台数、回転
速度、取水流量および水位などの現在値から現在の動作
点近傍における取水系統の線形化モデルを算出する取水
モデル演算部と、あらかじめ、設定した流量側脚のステ
ップ応答の行さ過ぎ時間ｔ、および減衰係数ζを満足す
る上記取水モデルに対するＰＩ制制御ラメータＫｐおよ
びＴＩを算出する制御パラメータ演算を備え、上記算出
したＰＩ制制御ラメータに基づいて可変速ポンプの回転
速度を側脚し、これｆこよって取水系統の非線形特性に
かかわらず所望の制御応答をあたえ、着水井の水位変動
を抑制できるようにしたものである。
〔発明の実施例〕
本発明の一実施例を第１図に示す。
第１図；こおいて、取水井１の水は複数の可変速ポンプ
ｌｌａおよび定速ポンプｌｌｂで汲出され、それぞれの
吐出弁１３および共通の管路２を−通って着水井３に送
られる。
ｌｌａおよび定速ポンプｌｌｂで汲出され、それぞれの
吐出弁１３および共通の管路２を−通って着水井３に送
られる。
可変速ポンプＩｉａはそれぞれ可変速電動＆！１４２ａ
で駆動され、別途ポンプｌｌｂは定速電動機１２ｂで駆
動される。
で駆動され、別途ポンプｌｌｂは定速電動機１２ｂで駆
動される。
取水井の水位す、、可変速電動＆５ｔ２ａの回転速度Ｖ
１取水流”Ａ Ｑ ％および着水井の水位１１□はそれ
ぞａの運転台数ｎと共に入力装置３１を介して演算制御
装置３２（こ入力される。
１取水流”Ａ Ｑ ％および着水井の水位１１□はそれ
ぞａの運転台数ｎと共に入力装置３１を介して演算制御
装置３２（こ入力される。
演算制御装置３２は上記入力信号から所定の演算１こよ
って、運転台数制呻信号および回転速度制御信号を出力
し、それぞれ運転台数制卸″′Ｉｆ装置３４および回転
速度制御装置３５ｔｃ介して颯動機運転台数ｎおよび回
転速度Ｎを制御する。
って、運転台数制呻信号および回転速度制御信号を出力
し、それぞれ運転台数制卸″′Ｉｆ装置３４および回転
速度制御装置３５ｔｃ介して颯動機運転台数ｎおよび回
転速度Ｎを制御する。
演算制御装置３２の演算機能は大きく２っ１こ分れてお
り、第１はｉＩ＋ｌｌ 画対象の微小変化内での線形化
モデルの特性値演算、第２はこの特性値から制御パラメ
ータを決定する演算である。
り、第１はｉＩ＋ｌｌ 画対象の微小変化内での線形化
モデルの特性値演算、第２はこの特性値から制御パラメ
ータを決定する演算である。
線形化モデルの特性値演算は下記のよう１こして行われ
る。
る。
先ず第１図（こおけろ水頭平衡式は下記（１）式であた
えられる。
えられる。
Ｑ
ｈ２−ｈ、＝ｆ、 （ｎ 、Ｑ、Ｎ）−Ｒ／Ｑ” −Ｃ
Ｉ！ −−（１）ｉ ここで １１．： 取水井水位 （ｍ）ｈ２：
着水井水位 （ｍ） Ｑ ： 取水流量 （ｍ’ル） ロ ： ポンプ運転台数 Ｎ ： ポンプ回転速度（ＲＰＭ） ｆｐ（ｎ、Ｑ、Ｎ） ： ポンプ全揚程 （ｍ）ＦＬ
Ｉ！ ：管路損失抵抗 Ｃｌ： 管路慣性係数 一般１こ複数台のポンプには定速ポンプと可変速ポンプ
が併用されるが、定速ポンプのポンプ流量は一定と考え
られるので、以下可変速ポンプのみ１こ着目する。
Ｉ！ −−（１）ｉ ここで １１．： 取水井水位 （ｍ）ｈ２：
着水井水位 （ｍ） Ｑ ： 取水流量 （ｍ’ル） ロ ： ポンプ運転台数 Ｎ ： ポンプ回転速度（ＲＰＭ） ｆｐ（ｎ、Ｑ、Ｎ） ： ポンプ全揚程 （ｍ）ＦＬ
Ｉ！ ：管路損失抵抗 Ｃｌ： 管路慣性係数 一般１こ複数台のポンプには定速ポンプと可変速ポンプ
が併用されるが、定速ポンプのポンプ流量は一定と考え
られるので、以下可変速ポンプのみ１こ着目する。
可変速ポンプｌｌａの回転速度Ｎとポンプ流量Ｑｖとの
関係）こ丸目すると、（１）式は次の（２）式の形とな
る。ｎは可変速ポンプの運転台数である。
関係）こ丸目すると、（１）式は次の（２）式の形とな
る。ｎは可変速ポンプの運転台数である。
Ｊ−ｈ、＝ｆＰ （ｎ＊ Ｑｙ ｌ Ｎ ）−几ｅ −
Ｑ′−ｃ ｅ −ＥＬ−（２＋（２）式のｆｐ（ｎ、Ｑ
ｖ、Ｎ） はポンプの匠祉と全揚程との関係を示すも
ので、これを近似式で示すと（２）式は（３）式に変換
される。
Ｑ′−ｃ ｅ −ＥＬ−（２＋（２）式のｆｐ（ｎ、Ｑ
ｖ、Ｎ） はポンプの匠祉と全揚程との関係を示すも
ので、これを近似式で示すと（２）式は（３）式に変換
される。
・・・・・・（３）
ここでａ、ｂ、ｃは定数である。
（３）式では回転数Ｎと取水流ｕＱとの関係が非線形Ｅ
こなっているので、平衡点の近傍で線形化するち、ΔＱ
＝ΔＱｖ となり、下記（４）式が得られる。
こなっているので、平衡点の近傍で線形化するち、ΔＱ
＝ΔＱｖ となり、下記（４）式が得られる。
＋ （−Ｑｖｏ ＋ ２ＣＮｏ） ΔＮここでサフィッ
クスＯは平衡点ｊこおける値を示し、Δは平衡点を中心
とした微小変化を示している。
クスＯは平衡点ｊこおける値を示し、Δは平衡点を中心
とした微小変化を示している。
（４）式はΔＮとΔＱと１こ関して線形であり、下記（
５）式のよう（こ髪形できる。
５）式のよう（こ髪形できる。
ｄ ｌ ’；ｌａ ｂ−ΔＱ
＝ −−（２Ｒ／Ｑｏ −Ｑｖｏ −−Ｎｏ） ΔＱｄ
ｔ Ｃ１ｎ” ｔｌ ｌｂ ’ １ ＋ −（−Ｑｖｏ ＋ ２ＣＮｏ）ΔＮ＋ −（△ｈ１
−△ｈＪｃｅ ｎ ｃｅ ＝−αΔＱ＋βΔＮ＋γ（Δｈ１．Δｂｔ）・・・・・
・（５）（５）式をブロック図で表示すると第２図のよ
う１こなり、ΔＮ）こ対するΔＱの伝達関数は下記（６
）式で表わされる。
＝ −−（２Ｒ／Ｑｏ −Ｑｖｏ −−Ｎｏ） ΔＱｄ
ｔ Ｃ１ｎ” ｔｌ ｌｂ ’ １ ＋ −（−Ｑｖｏ ＋ ２ＣＮｏ）ΔＮ＋ −（△ｈ１
−△ｈＪｃｅ ｎ ｃｅ ＝−αΔＱ＋βΔＮ＋γ（Δｈ１．Δｂｔ）・・・・・
・（５）（５）式をブロック図で表示すると第２図のよ
う１こなり、ΔＮ）こ対するΔＱの伝達関数は下記（６
）式で表わされる。
β
であり、Ｋは比例ゲイン、Ｔは時定数、Ｓはラプラス演
算子である。
算子である。
まだ、取水流量Ｑｏ は流鍛検出器２２で検出され、ポ
ンプ吐出流量Ｑｖｏは（３）式からｄＱ／ｄｉ項を無視
して下記（９ン式ｌこよって算出される。
ンプ吐出流量Ｑｖｏは（３）式からｄＱ／ｄｉ項を無視
して下記（９ン式ｌこよって算出される。
主Ｌ
・・・（９）
丁なわち、取水系統は（６）式のよう）こ−次遅れ系に
ππとして表現され、その比例ゲインにおよび時定数で
は可変速ポンプの運転台数ｎ１回転数ＮＯ１水位り、、
ｈ、およびあらかじめ既知の常数ａ、ｂ、ｃ。
は可変速ポンプの運転台数ｎ１回転数ＮＯ１水位り、、
ｈ、およびあらかじめ既知の常数ａ、ｂ、ｃ。
Ｒｅ５用いて演算よって算出でき、これ１こよって線形
な制卸モデルが得られる。
な制卸モデルが得られる。
本発明ではさらに上記求められた取水系統の制だめの制
卸装置の伝達関数Ｋｐ（’”ＴＴＴ）のＰＩ制制御ラメ
ータＫｐ、Ｔｉを決定する演算を行う。
卸装置の伝達関数Ｋｐ（’”ＴＴＴ）のＰＩ制制御ラメ
ータＫｐ、Ｔｉを決定する演算を行う。
第３図は取水制卸系統を示すブロック図であり、６１が
取水系統の制−モデル、６２が■Ｉ」岬装置である。
取水系統の制−モデル、６２が■Ｉ」岬装置である。
制御パラメータＫＰ＋ＴＩの決定は下記ｌこ示す３つの
指針１こ基づいて行われる。
指針１こ基づいて行われる。
指針に 減衰係数ζを一定にする。
指針２： ステップ応答における行き過ぎ時間ｔｐ全全
量定こする。
量定こする。
指針３： 交さ周波数ω０１こ近ｉこおけるゲイン傾斜
を一２０ｄｂ／ｄｅｃａｄｅ ｒｃする。
を一２０ｄｂ／ｄｅｃａｄｅ ｒｃする。
これらの指針１こ基づいて、第４図ｆζ示す手順でＰＩ
制制御ラメータＫｐ＋ Ｔ Ｉの演算が行われる。
制制御ラメータＫｐ＋ Ｔ Ｉの演算が行われる。
Ｔなわち先ずステップ（１）で行き過ぎ時間ｔｐおよび
減衰係数ζを設定し、ステップ（２）で可変速ポンプの
吐出Ｒ量Ｑｖｏを前記（９）式より算出する。
減衰係数ζを設定し、ステップ（２）で可変速ポンプの
吐出Ｒ量Ｑｖｏを前記（９）式より算出する。
次にステップ（３）で前記（動式および（８）式を用い
て制卸モデル６１のゲインにおよび時定数Ｔを算出する
。
て制卸モデル６１のゲインにおよび時定数Ｔを算出する
。
次；こステップ（４）でωｎＴを下記α０式を用いて算
出する。
出する。
ωｎＴ＝人（ζ） −十Ｂ （ζ） ・・・・
・・ｖａｔｐ ここ１こＡ（ζ）、Ｂ（ζ）は減衰係数ζ）こより決ま
るパラメータであり、指針３を満足する値である。
・・ｖａｔｐ ここ１こＡ（ζ）、Ｂ（ζ）は減衰係数ζ）こより決ま
るパラメータであり、指針３を満足する値である。
最後１こステップ（５）で上記ωｎＴ＋ ζ、に、Ｔ
より下記αυ式および（１２１式を用いて制卸装置を６
２のｐｒ匍ｊ却パラメータＫｐ、Ｔ＋分算出する。
より下記αυ式および（１２１式を用いて制卸装置を６
２のｐｒ匍ｊ却パラメータＫｐ、Ｔ＋分算出する。
２ｃｍｃｃ＋ＩＴ−１・・・・・・・・・Ｕυ１（ｐ＝
に このよう；こして決定されたＰＩ制制御ラメータＫＰ
＊ Ｔ Ｉは設定されたステップ応答１こ対する行き過
ぎ時間ｔｐおよび減衰係数ζを満足する。
に このよう；こして決定されたＰＩ制制御ラメータＫＰ
＊ Ｔ Ｉは設定されたステップ応答１こ対する行き過
ぎ時間ｔｐおよび減衰係数ζを満足する。
以上説明したように、本発明によれば、可変速ポンプを
含む複数の取水ポンプを用いて取水する浄水場の取水流
量を、可変速ポンプの運転台数および回転速度を調整し
て目標値１こ制卸する取水流量制卸装置において、現在
のポンプの運転台数、回転速度、取水流量、水位などか
ら現在の動作点近傍Ｉこおける線形の取水モデルを算出
し、これ）こ基づいて所望の■す御応答をあたえるＰＩ
制抑パラメータを算出してＰＩ制卸しているので、取水
系統の非線形な特性ｊこかかわらず常に適正な制一応答
が得られ、着水井の水位低下やオーバフローなどのトラ
ブルを防止することが可能となる。
含む複数の取水ポンプを用いて取水する浄水場の取水流
量を、可変速ポンプの運転台数および回転速度を調整し
て目標値１こ制卸する取水流量制卸装置において、現在
のポンプの運転台数、回転速度、取水流量、水位などか
ら現在の動作点近傍Ｉこおける線形の取水モデルを算出
し、これ）こ基づいて所望の■す御応答をあたえるＰＩ
制抑パラメータを算出してＰＩ制卸しているので、取水
系統の非線形な特性ｊこかかわらず常に適正な制一応答
が得られ、着水井の水位低下やオーバフローなどのトラ
ブルを防止することが可能となる。
なお上記実施例はＰＩ制郷の場合を示したが、ＰＩＤ制
却制御菅）こも本発明の適用が可能であり、さら１こプ
ロセス入力信号をフィルタを通して用いること）こより
制−の安定性を向上することが可能である。
却制御菅）こも本発明の適用が可能であり、さら１こプ
ロセス入力信号をフィルタを通して用いること）こより
制−の安定性を向上することが可能である。
第１図は本発明の一実施例を示す系統図、第２図は取水
系統の線形化モデルを示すブロック図、第３図はＰＩ制
制御パラメータを示すブロック図、第４図はｐｒ制御パ
ラメータを算出する演算手順を示すフローチャートであ
る。 ■ 取水井 ２ 管路 ３ 着水井 １１２ 可変速ポンプ １１ｂ 定速ポンプ １２８ 可変速−動機 １２ｂ 定速電動機 １３ 社出弁 ２１．２４ 水位検出器 ２２ 回転速反検出器 ２３ 流量検出器 ３１ 人力装置 ３２ 演算制卸装置 ３３ 出力装置 ３４ 運転台数制御装置 ３５ 回転速度制御装置 （８７３３） 代理人 弁理士 猪 股 祥 晃 （
ほか１名）第 ２ 図 ６八 第 ４Ｕ５Ｉ
系統の線形化モデルを示すブロック図、第３図はＰＩ制
制御パラメータを示すブロック図、第４図はｐｒ制御パ
ラメータを算出する演算手順を示すフローチャートであ
る。 ■ 取水井 ２ 管路 ３ 着水井 １１２ 可変速ポンプ １１ｂ 定速ポンプ １２８ 可変速−動機 １２ｂ 定速電動機 １３ 社出弁 ２１．２４ 水位検出器 ２２ 回転速反検出器 ２３ 流量検出器 ３１ 人力装置 ３２ 演算制卸装置 ３３ 出力装置 ３４ 運転台数制御装置 ３５ 回転速度制御装置 （８７３３） 代理人 弁理士 猪 股 祥 晃 （
ほか１名）第 ２ 図 ６八 第 ４Ｕ５Ｉ
Claims (1)
- 可変速ポンプを含む複数の取水ポンプを用いて取水する
浄水場の取水流量を、可変速ポンプの運転台数および回
転速度を調整して目標流量に制御する取水流量制御装置
において、可変速ポンプの運転台数、回転速度、取水流
量および水位などの現在値から現在の動作点近傍におけ
る取水系統の線形化モデルを算出する取水モデル演算部
と、あらかじめ設定した流量制御のステツプ応答の行き
過ぎ時間ｔｐおよび減衰係数ζを満足する上記取水モデ
ルに対するＰＩ制御パラメータＫｐおよびＴｉを算出す
る制御パラメータ演算部を備え、上記算出したＰＩ制御
パラメータに基づいて可変速ポンプの回転速度を制御す
ることを特徴とする取水流量制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20411684A JPS6184702A (ja) | 1984-10-01 | 1984-10-01 | 取水流量制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20411684A JPS6184702A (ja) | 1984-10-01 | 1984-10-01 | 取水流量制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6184702A true JPS6184702A (ja) | 1986-04-30 |
Family
ID=16485077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20411684A Pending JPS6184702A (ja) | 1984-10-01 | 1984-10-01 | 取水流量制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6184702A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62281001A (ja) * | 1986-05-30 | 1987-12-05 | Toshiba Corp | ポンプ運転制御装置 |
| JP2008194559A (ja) * | 2007-02-08 | 2008-08-28 | Toshiba Corp | 凝集剤注入制御装置 |
| JP2015165130A (ja) * | 2014-02-11 | 2015-09-17 | マグナ パワートレイン バート ハンブルグ ゲーエムベーハー | 可変容量型変速機用ポンプ及び適応制御を備えたコントローラ |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4930993A (ja) * | 1972-07-20 | 1974-03-19 | ||
| JPS5584886A (en) * | 1978-12-22 | 1980-06-26 | Toshiba Corp | Controling method for a number of pump |
| JPS55113998A (en) * | 1979-02-27 | 1980-09-02 | Nippon Atomic Ind Group Co | Core flow rate control device for atomic power plant |
| JPS5657106A (en) * | 1979-10-15 | 1981-05-19 | Toshiba Corp | Adaptive control device |
-
1984
- 1984-10-01 JP JP20411684A patent/JPS6184702A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2008194559A (ja) * | 2007-02-08 | 2008-08-28 | Toshiba Corp | 凝集剤注入制御装置 |
| JP2015165130A (ja) * | 2014-02-11 | 2015-09-17 | マグナ パワートレイン バート ハンブルグ ゲーエムベーハー | 可変容量型変速機用ポンプ及び適応制御を備えたコントローラ |
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