JPS62288902A - プロセスの最適制御方法 - Google Patents
プロセスの最適制御方法Info
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- JPS62288902A JPS62288902A JP13250286A JP13250286A JPS62288902A JP S62288902 A JPS62288902 A JP S62288902A JP 13250286 A JP13250286 A JP 13250286A JP 13250286 A JP13250286 A JP 13250286A JP S62288902 A JPS62288902 A JP S62288902A
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- 238000013404 process transfer Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000004886 process control Methods 0.000 abstract description 9
- FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N benzyl N-[2-hydroxy-4-(3-oxomorpholin-4-yl)phenyl]carbamate Chemical compound OC1=C(NC(=O)OCC2=CC=CC=C2)C=CC(=C1)N1CCOCC1=O FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 238000013500 data storage Methods 0.000 abstract description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 20
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
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- Feedback Control In General (AREA)
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】
3、発明の詳細な説明
[産業上の利用分野]
本発明は、対照モデルを用いて山登り的方法により、プ
ロセスゲイン、無駄時間および時定数などのプロセス特
性を推定しつつプロセス制御を行なうプロセスの最適制
御方法に関する。
ロセスゲイン、無駄時間および時定数などのプロセス特
性を推定しつつプロセス制御を行なうプロセスの最適制
御方法に関する。
[従来の技術J
石油工業、化学工業あるいは製紙工業等のプロセス工業
においては、各種プラント等の制御をプロセス制御によ
って行なっている。そしてこの場合、一般的にはPID
(比例、積分、微分)−作を行なう調節計により制御
が行なわれている。しかし、制御対象のプロセスが、無
駄時間が長く外乱の大きい、しかも、操作量を変化させ
たときに負荷状況によってプロセス・ゲイン、S駄時間
および時定数などのプロセス特性が変化する第7図に示
すようなプロセスの場合には、プロセス特性を推定する
ことが難しいため、プロセスの変化に対応した最適なP
IDパラメータを調整することが困難であり、従来のP
ID動作による調整では最適な制御が難しかった。
においては、各種プラント等の制御をプロセス制御によ
って行なっている。そしてこの場合、一般的にはPID
(比例、積分、微分)−作を行なう調節計により制御
が行なわれている。しかし、制御対象のプロセスが、無
駄時間が長く外乱の大きい、しかも、操作量を変化させ
たときに負荷状況によってプロセス・ゲイン、S駄時間
および時定数などのプロセス特性が変化する第7図に示
すようなプロセスの場合には、プロセス特性を推定する
ことが難しいため、プロセスの変化に対応した最適なP
IDパラメータを調整することが困難であり、従来のP
ID動作による調整では最適な制御が難しかった。
[解決すべき間°照点]
このため、測定可能なデータをもとにしてパラメータを
゛推定するフィルタリング、例えば、オンラインで入出
力データから多変量解析を行なうカルマン(Kal+*
an)フィルタ法によってパラメータを推定し、プロセ
ス特性を推定する方法などが採用されている。しかし、
この方法では無駄時間を精度よく推定することが難しく
、プロセスの最適制御を行なうことは困難であった。
゛推定するフィルタリング、例えば、オンラインで入出
力データから多変量解析を行なうカルマン(Kal+*
an)フィルタ法によってパラメータを推定し、プロセ
ス特性を推定する方法などが採用されている。しかし、
この方法では無駄時間を精度よく推定することが難しく
、プロセスの最適制御を行なうことは困難であった。
また、O,J、スミスが提案したスミスの線形予測器を
制御系に付加し、無駄時間を補償するバッチ型適応スミ
スの無駄時間補償制御法(第8図(a)参照)がある、
この制御法は、無駄時間が数十分と長いプロセスであっ
て、従来のPIDフィードバック制御では十分に安定な
制御が望めない場合に有効である。しかしこの制御法は
、プロセス特性の判っているときにのみ有効であり、プ
ロセス特性が変化する場合には、線形予測器モデルと実
プロセスとの不一致(モデルエラー)のため、自分で変
動を作り、第8図(b)に示すような発振現象を起こす
問題があった。
制御系に付加し、無駄時間を補償するバッチ型適応スミ
スの無駄時間補償制御法(第8図(a)参照)がある、
この制御法は、無駄時間が数十分と長いプロセスであっ
て、従来のPIDフィードバック制御では十分に安定な
制御が望めない場合に有効である。しかしこの制御法は
、プロセス特性の判っているときにのみ有効であり、プ
ロセス特性が変化する場合には、線形予測器モデルと実
プロセスとの不一致(モデルエラー)のため、自分で変
動を作り、第8図(b)に示すような発振現象を起こす
問題があった。
本発明は上記の問題点にかんがみてなされたものであり
、プロセス特性が変化する場合のプロセス・ゲイン、無
駄時間および時定数のパラメータを精度よく推定するこ
とによって、プロセス制御の向上を図るとともに、省エ
ネルギ化および省力化をも可能としたプロセスの最適制
御方法の提供を目的とする。
、プロセス特性が変化する場合のプロセス・ゲイン、無
駄時間および時定数のパラメータを精度よく推定するこ
とによって、プロセス制御の向上を図るとともに、省エ
ネルギ化および省力化をも可能としたプロセスの最適制
御方法の提供を目的とする。
[問題点の解決手段]
上記目的を達成するため本発明のプロセスの最適制御方
法は、プロセスに入力される調節計出力と、プロセスの
出力であるプロセス変数を所定時間記憶するとともに、
同定部において評価関数が最小となるようにプロセス・
ゲインと無駄時間および時定数のうちの少なくとも−っ
のシステムパラメータを山登り釣力法により推定し、プ
ロセスの最適制御を行なう方法としである。すなわち換
言すれば、本発明は、プロセス伝達関数における無駄時
間、プロ“セスゲインまたは時定数のうちの少なくとも
一つのシステム・パラメータを任意の量だけ変化させた
ときの所定時間内におけるプロセス変数の絶対偏差面積
を求め、この絶対偏差面積を前回求めた絶対偏差面積と
比較し、前回求めた絶対偏差面積より小さい場合には、
この値を初期値として再度システム−パラメータを任意
の量だけ変化させて前記比較を繰り返すとともに、前回
求めた絶対偏差面積より大きい場合には前回のシステム
・パラメータを固定する方法としである。
法は、プロセスに入力される調節計出力と、プロセスの
出力であるプロセス変数を所定時間記憶するとともに、
同定部において評価関数が最小となるようにプロセス・
ゲインと無駄時間および時定数のうちの少なくとも−っ
のシステムパラメータを山登り釣力法により推定し、プ
ロセスの最適制御を行なう方法としである。すなわち換
言すれば、本発明は、プロセス伝達関数における無駄時
間、プロ“セスゲインまたは時定数のうちの少なくとも
一つのシステム・パラメータを任意の量だけ変化させた
ときの所定時間内におけるプロセス変数の絶対偏差面積
を求め、この絶対偏差面積を前回求めた絶対偏差面積と
比較し、前回求めた絶対偏差面積より小さい場合には、
この値を初期値として再度システム−パラメータを任意
の量だけ変化させて前記比較を繰り返すとともに、前回
求めた絶対偏差面積より大きい場合には前回のシステム
・パラメータを固定する方法としである。
[実施例]
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第1図は、本実施例方法をPID調節計を用いたバッチ
型PID自動調整法に応用した場合の制御系のブロック
図を示す。
型PID自動調整法に応用した場合の制御系のブロック
図を示す。
この第1図において、lはプロセスであり、例えば、所
定の原料とエネルギとをプラントに供給し、それらに関
する温度、流量、圧力、レベル等の環境条件を定められ
た値に保つことによって目的の製品を生産するものであ
る。本実施例におけるプロセスlは、プロセス特性が未
知であり、後述するPID調節計2からの出力Uにもと
づいて制御が行なわれ、応答結果としてプロセス変数y
を出力する。
定の原料とエネルギとをプラントに供給し、それらに関
する温度、流量、圧力、レベル等の環境条件を定められ
た値に保つことによって目的の製品を生産するものであ
る。本実施例におけるプロセスlは、プロセス特性が未
知であり、後述するPID調節計2からの出力Uにもと
づいて制御が行なわれ、応答結果としてプロセス変数y
を出力する。
PID調節計2は、比較部で求められた制御動作信号、
すなわち、目標値とフィードバックされたプロセスlの
応答出力値の偏差を入力値とし、例えば後述するPID
調整則にしたがってプロセスlの各操作部に操作信号を
出力するものである。
すなわち、目標値とフィードバックされたプロセスlの
応答出力値の偏差を入力値とし、例えば後述するPID
調整則にしたがってプロセスlの各操作部に操作信号を
出力するものである。
PID調整則(Chien、Hronas、Re5w1
ck 法による制御動作の定数) 0外乱に対する応答(定値制御)の場合Kp=0.9T
/KL TI=2.4L To=0.4L O目標値に対する応答(追値制御)の場合Kp=0.6
T/KL TI =T TO=0.5L 3はデータ記憶部で、プロセスlの入出力となる調節計
出力Uとプロセス変数yを一定時間記憶しておくもので
ある。このデータ記憶部3で記憶されたデータは、プロ
セス特性の推定を行なう同定部lOにおいて用いられる
。
ck 法による制御動作の定数) 0外乱に対する応答(定値制御)の場合Kp=0.9T
/KL TI=2.4L To=0.4L O目標値に対する応答(追値制御)の場合Kp=0.6
T/KL TI =T TO=0.5L 3はデータ記憶部で、プロセスlの入出力となる調節計
出力Uとプロセス変数yを一定時間記憶しておくもので
ある。このデータ記憶部3で記憶されたデータは、プロ
セス特性の推定を行なう同定部lOにおいて用いられる
。
同定部10は対照モデルを用いて山登り釣力法により、
パラメータであるプロセス・ゲインにと、無駄時間りお
よび時定数Tを求め、プロセス特性を推定する。この同
定部10は第2図に示すように、制御対象のプロセスを
模擬した対照モデル11と、必要な演算と処理を行なう
演算処理部12とで構成しである。そして、プロセスl
からのプロセス変数“yと対照モデル11からのプロセ
ス変数yRとの偏差εにもとづき絶対偏差面積をし、さ
らに、この評価関数Jが小さくなるように、対照モデル
11における伝達関数Gp、(S)=K e−SL /
1 +TS(7)パラメータ(プOセスeゲインに;
無駄時間L;時定数T)の一つを変化させる。そして、
評価関数Jが最も小さくなった場合のパラメータの値を
推定値とする。これを順次繰り返すことによって各パラ
メータを推定し、前記PID調節計2における調整期の
プロセス・ゲインに、無駄時間り2時定数Tを修正する
。
パラメータであるプロセス・ゲインにと、無駄時間りお
よび時定数Tを求め、プロセス特性を推定する。この同
定部10は第2図に示すように、制御対象のプロセスを
模擬した対照モデル11と、必要な演算と処理を行なう
演算処理部12とで構成しである。そして、プロセスl
からのプロセス変数“yと対照モデル11からのプロセ
ス変数yRとの偏差εにもとづき絶対偏差面積をし、さ
らに、この評価関数Jが小さくなるように、対照モデル
11における伝達関数Gp、(S)=K e−SL /
1 +TS(7)パラメータ(プOセスeゲインに;
無駄時間L;時定数T)の一つを変化させる。そして、
評価関数Jが最も小さくなった場合のパラメータの値を
推定値とする。これを順次繰り返すことによって各パラ
メータを推定し、前記PID調節計2における調整期の
プロセス・ゲインに、無駄時間り2時定数Tを修正する
。
次に1本実施例方法を第3図に示すフローチャートにも
とづいて説明する。
とづいて説明する。
■ まず、プロセスl(7>入出力である調箇計…力U
とプロセス変数yを、データ記憶部3に所定時間記憶さ
せる(301)。
とプロセス変数yを、データ記憶部3に所定時間記憶さ
せる(301)。
■ 対照モデル11における伝達関数K 6−SL /
1 +TSのプロセス拳ゲインに、無駄時間り9時定数
Tの初期値を設定する(302)。
1 +TSのプロセス拳ゲインに、無駄時間り9時定数
Tの初期値を設定する(302)。
■ 演算処理部12において、プロセス1におけるプロ
セス変数yと、対照モデル11におけるプロセス変数Y
Rとの偏差εを求め、さらに、これにもとづいて絶対偏
差面積、すなわち評価関数■ ここで、対照モデル11
における無駄時間りを多少上下方向に変化させる(30
4)。
セス変数yと、対照モデル11におけるプロセス変数Y
Rとの偏差εを求め、さらに、これにもとづいて絶対偏
差面積、すなわち評価関数■ ここで、対照モデル11
における無駄時間りを多少上下方向に変化させる(30
4)。
(イ)L+L+ΔL
(ロ)L+L−ΔL
■ 無駄時間りをL4L+ΔLとしたときと、L−ΔL
としたときの評価関数J2をそれぞれ求め、これを前回
求めた評価関数J1と比較する(305)。
としたときの評価関数J2をそれぞれ求め、これを前回
求めた評価関数J1と比較する(305)。
■ 評価関数J2が、J2 <J+ となる方向(L+
ΔLo rL−ΔL)に無駄時間をΔLだけ変化させる
(306)。
ΔLo rL−ΔL)に無駄時間をΔLだけ変化させる
(306)。
■ 無駄時間りを、2ΔLだけ変化させ、たときの評価
関数J3を求める(307)。
関数J3を求める(307)。
■ 今回求めた評価関数J3を、前回求めた評価関数1
2と比較する(30 B)。このとき、J3<J2であ
れば、再度無駄時間りをΔLだけ前回と同じ方向に変化
させ(306)、評価関数J4を求め(307)、前回
の評価関数と比較する。これを、今回求めた評価関数J
。、lが前回求めた評価関数Jnより大きくなるまで繰
り返す。
2と比較する(30 B)。このとき、J3<J2であ
れば、再度無駄時間りをΔLだけ前回と同じ方向に変化
させ(306)、評価関数J4を求め(307)、前回
の評価関数と比較する。これを、今回求めた評価関数J
。、lが前回求めた評価関数Jnより大きくなるまで繰
り返す。
■ 今回求めた評価間数J。、lが前回求めた評価関数
JRより大きくなったとき、前回の無駄時間L (L+
nΔL or L −nΔL)と評価関数J(Jl
l)を記憶する(309)、これにより無駄時間の推定
が完了する。
JRより大きくなったとき、前回の無駄時間L (L+
nΔL or L −nΔL)と評価関数J(Jl
l)を記憶する(309)、これにより無駄時間の推定
が完了する。
[株] 次に、対照モデル11におけるプロセス・ゲイ
ンKを多少上下方向に変化させ、上記無駄時間りを求め
た場合と同様のルーチンIにより、プロセス・ゲインK
を推定する(310) 。
ンKを多少上下方向に変化させ、上記無駄時間りを求め
た場合と同様のルーチンIにより、プロセス・ゲインK
を推定する(310) 。
■ 次いで、対照モデル11における時定数Tを多少旧
下方向に変化させ、上記ルーチンエにより同様にして”
時定数Tを推定する(’311)。
下方向に変化させ、上記ルーチンエにより同様にして”
時定数Tを推定する(’311)。
0 上述のようにして求めたプロセス争ゲインにと時定
数Tを記憶するとともに、推定した無駄時間L、プロセ
ス・ゲインに9時定数Tにもとづく評価関数Jを求め記
憶する(312) 。
数Tを記憶するとともに、推定した無駄時間L、プロセ
ス・ゲインに9時定数Tにもとづく評価関数Jを求め記
憶する(312) 。
O評価関数Jと閾値αを比較し、J〉αの場合には、対
照モデル11におけるり、に、Tの初期設定を変更して
、再度上述した工程(302至312)でり、に、Tを
推定し評価関数Jを求める(313) 。
照モデル11におけるり、に、Tの初期設定を変更して
、再度上述した工程(302至312)でり、に、Tを
推定し評価関数Jを求める(313) 。
[相] 一方、Jくαの場合には、L、に、Tの推定を
完了する(314)。
完了する(314)。
これによりプロセス1のプロセス特性が推定できたこと
になる。したがって、調整期の各パラメータI、、に、
Tを上記推定値とし、PIDWR節計2によりプロセス
特性に適したプロセス制御を行なう、このようにして制
御した場合の応答波形例を第4図に示す。
になる。したがって、調整期の各パラメータI、、に、
Tを上記推定値とし、PIDWR節計2によりプロセス
特性に適したプロセス制御を行なう、このようにして制
御した場合の応答波形例を第4図に示す。
次に1本発明方法をスミス予測器を用いたバッチ型適応
スミスPID調整法に応用した場合について、第5図を
参照して説明する。
スミスPID調整法に応用した場合について、第5図を
参照して説明する。
この実施例は、スミス線形予測器モデル21をプロセス
特性の変化に応じて変更するものである。すなわち、予
測器モデル21の伝達関数K (1−e−SL ) 拳
1/ 1 +TSにおける無駄時間り、プロセス・ゲイ
ンに9時定a丁が変化した場合、これらのり、に、Tを
同定部lOにおいて、上述の場合と同様に推定した無駄
時間り、プ占セス・ゲインに9時定数Tに書き控えるこ
とにより制御を行なうものである。これにより、プロセ
ス特性が変化してもモデルと実プロセスとの不一致(モ
デルエラー)による発振現象が起こらず、第6図に示す
ような応答波形例からなる最適なプロセス制御を行なう
ことができる。
特性の変化に応じて変更するものである。すなわち、予
測器モデル21の伝達関数K (1−e−SL ) 拳
1/ 1 +TSにおける無駄時間り、プロセス・ゲイ
ンに9時定a丁が変化した場合、これらのり、に、Tを
同定部lOにおいて、上述の場合と同様に推定した無駄
時間り、プ占セス・ゲインに9時定数Tに書き控えるこ
とにより制御を行なうものである。これにより、プロセ
ス特性が変化してもモデルと実プロセスとの不一致(モ
デルエラー)による発振現象が起こらず、第6図に示す
ような応答波形例からなる最適なプロセス制御を行なう
ことができる。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、例えばパラメータを推定する順番を無駄時間L→プ
ロセス・パラメータに一+□時定数T以外の順番とする
こもできるし、また、パラメータの推定を無駄時間り、
プロセス・パラメータに1時定数Tの任意のもののみに
ついて行なうようにすることもできる。さらに、本発明
を上記以外の制御系に応用することも可能である。
く、例えばパラメータを推定する順番を無駄時間L→プ
ロセス・パラメータに一+□時定数T以外の順番とする
こもできるし、また、パラメータの推定を無駄時間り、
プロセス・パラメータに1時定数Tの任意のもののみに
ついて行なうようにすることもできる。さらに、本発明
を上記以外の制御系に応用することも可能である。
[発明の効果]
以上のように本発明によれば、プロセス特性のパラメー
タを精度よく推定することができるので、プロセスの制
御性の向上を図れ最適なプロセス制御が可能となる。
タを精度よく推定することができるので、プロセスの制
御性の向上を図れ最適なプロセス制御が可能となる。
第1図は本発明方法をバッチ型PID調整法に応用した
場合のブロック図、第2図は同定部の基本的ブロック図
、第3図は本実施例方法のフローチャート、第4図は応
答波形例、第5図は本発明方法をバッチ型適応スミ゛ス
PID調整法に応用した場合のブロック図、第6図は応
答波形例、第7図(a)および(b)は従来の最も一般
的な制御におけるブロック図および応答波形図、第8図
(a)および(b)はパッチ型適応スミスの無駄時間補
償制御におけるブロック図と応答波形図を示す。
場合のブロック図、第2図は同定部の基本的ブロック図
、第3図は本実施例方法のフローチャート、第4図は応
答波形例、第5図は本発明方法をバッチ型適応スミ゛ス
PID調整法に応用した場合のブロック図、第6図は応
答波形例、第7図(a)および(b)は従来の最も一般
的な制御におけるブロック図および応答波形図、第8図
(a)および(b)はパッチ型適応スミスの無駄時間補
償制御におけるブロック図と応答波形図を示す。
Claims (1)
- プロセス伝達関数における、無駄時間、プロセスゲイン
または時定数のうちの少なくとも一つのシステム・パラ
メータを任意の量だけ変化させたときの所定時間内にお
けるプロセス変数の絶対偏差面積を求め、この絶対偏差
面積を前回求めた絶対偏差面積と比較し、前回求めた絶
対偏差面積より小さい場合には、この値を初期値として
再度システム・パラメータを任意の量だけ変化させて前
記比較を繰り返すとともに、前回求めた絶対偏差面積よ
り大きい場合には前回のシステム・パラメータを固定す
ることを特徴としたプロセスの最適制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13250286A JPS62288902A (ja) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | プロセスの最適制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13250286A JPS62288902A (ja) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | プロセスの最適制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62288902A true JPS62288902A (ja) | 1987-12-15 |
Family
ID=15082862
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13250286A Pending JPS62288902A (ja) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | プロセスの最適制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62288902A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02188801A (ja) * | 1988-11-23 | 1990-07-24 | Babcock & Wilcox Co:The | 閉ループ装置のためのパラメータ評価技術 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52148787A (en) * | 1976-06-03 | 1977-12-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Phase delay detecting compensation method for control system |
JPS5465274A (en) * | 1977-11-04 | 1979-05-25 | Hideji Hayashibe | Device of automatically adjusting pid value of regulator |
JPS58191004A (ja) * | 1982-04-30 | 1983-11-08 | Shimadzu Corp | 極値探索回路 |
JPS60249069A (ja) * | 1984-05-24 | 1985-12-09 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | ステップ応答測定装置 |
-
1986
- 1986-06-06 JP JP13250286A patent/JPS62288902A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS52148787A (en) * | 1976-06-03 | 1977-12-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Phase delay detecting compensation method for control system |
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