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

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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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JP
Japan
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value
control
dead time
time
controller
Prior art date
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Pending
Application number
JP13250286A
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English (en)
Inventor
Katsutomo Hanakuma
花熊 克友
Toru Nagaseko
長迫 透
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Original Assignee
Idemitsu Petrochemical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Idemitsu Petrochemical Co Ltd filed Critical Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Priority to JP13250286A priority Critical patent/JPS62288902A/ja
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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。

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。
[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。
[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。
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。
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。
[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。
[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。
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。
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。
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
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
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。
■ 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)。
■ 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)。
■ 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)。
(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)。
■ 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)。
■ 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)。
■ 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。
■ 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。
[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) 。
■ 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)。
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) 。
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) 。
[相] 一方、Jくαの場合には、L、に、Tの推定を
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。
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。
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。
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。
[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。
【図面の簡単な説明】
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。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP13250286A 1986-06-06 1986-06-06 プロセスの最適制御方法 Pending JPS62288902A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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