JPS63170767A

JPS63170767A - モジユ−ル型動特性シミユレ−タ

Info

Publication number: JPS63170767A
Application number: JP62001060A
Authority: JP
Inventors: Yukio Sonoda; 幸夫園田; Teiji Saitou; 斉藤　禎祠
Original assignee: Toshiba Corp; Nippon Atomic Industry Group Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Nippon Atomic Industry Group Co Ltd
Priority date: 1987-01-08
Filing date: 1987-01-08
Publication date: 1988-07-14

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明はモジュール型動特性シミュレータに係わり、特
に大規模システムの制御系の設計、安全解析あるいは異
常診断に用いるモジュール型動特性シミュレータに関す
る。

（従来の技術）例えば、原子力発電プラント等の大規模システムにおけ
る制御系の設計や安全設計のための動特性解析、あるい
は稼働中のシステムにおける異常診断のための動特性解
析には、計算機による動特性シミュレーションが必要で
ある。しかしながら、従来のシミュレータでは対象とす
るシステムの構成に沿ってプログラムが記述されている
ため、システムの構成が複雑になればそれを模擬するシ
ミュレーション・プログラムも複雑になり、ざらに、入
力データの作成も複雑なものになってしまう。

このため、制御系パラメータや安全パラメータを求める
パラメータ・サーベイのように、同種の計算を繰り返し
行なう場合には入力ミスを犯しやすく、設計仕様に変更
があったような場合には、プログラムそのものの改造が
必要となり大きな労力を要していた。また、異常診断に
おいて異常の検出感度を上げるためには、シミュレータ
が実システムの動特性を精度よく模擬できていることが
要求されるため、パラメータ・サーベイやシミュレーシ
ョン・モデルの改良を繰り返し行なう必要があるが、従
来のシミュレータではこのような作業が非常に複雑にな
ってしまい、その改良には相当の時間がかかるという問
題があった。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は
、システムの設計、安全解析あるいは異常診断等に使用
される動特性シミュレータをモジュール化し、そのモジ
ュールを組合せることにより任意のシミュレーションモ
デルを生成してコンパイルやリンクといった実行形式へ
の変換手順なしで直ちにシミュレーションができるよう
にして各種設計、解析９診断などの作業の効率化を図る
ことにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段および作用）上記目的を
達成するために、本発明はシステムの制御系の設計、安
全解析あるいは異常診断等に使用するモジュール型動特
性シミュレータにおいて、カラー・グラフィック・ディ
スプレイ上でモジュール化された種々の伝達関数から所
望の伝達関数を選んで組合せることにより自動的にシミ
ュレーション・プログラムを生成し、このシミュレーシ
ョン結果を直ちにカラー・グラフィック・ディスプレイ
上に表示するようにしたことを特徴とするものである。

（実施例）本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例のブロック図でおり、同図に
示すように、本実施例のモジュール型動特性シミュレー
タはグラフィックによるＩ１０プログラム１、シミュレ
ーション・モデル・フレーム２、シミュレーション・プ
ログラム３、関数フレーム４、関数ライブラリ５から構
成されている。

しかして、グラフィックによるＩ１０プログラム１はＣ
ＲＴ上の画面と対話しながら所定のデータを入力するた
めのプログラムであり、シミュレーション・モデル・フ
レーム２はユーザ６が指定したモデル名称、入力信号名
、出力信号名、関数名。

パラメータの値、初期値が設定されており、シミュレー
ション・プログラム３はモデル・フレーム２と関数フレ
ーム４から内部データとしてモジュール・フレーム（シ
ミュレーション・モジュール番号、パラメータの値、初
期値、入力信号名、出力信号名、関数のアドレス）と時
系列データ（ＸＩ、Ｘ、２．Ｘ３・・・）を生成するも
のであり、関数フレーム４は初期値の数、パラメータの
数、入力信号の数。

出力信号の数、関数のアドレス（実行形式の関数プログ
ラムがある場所）といった各関数を使うための条件が登
録されており、ざらに関数ライブラリ５には積分器、１
次遅れ、２次遅れ、１次進み／遅れ、２次進み／遅れ、
不感帯やリミッタ、ステップ関数やランプ関数等の関数
発生器といった基本関数等の多数の関数プログラムが登
録されている。　次に、本実施例の処理の流れを第２図
のフローチャートにより説明する。まず、第１ステツプ
１１ではグラフィックＩ１０により計算機と対話しなが
ら関数を示すブロックと信号を示すラインをユーザーが
ＣＲＴ上で繋ぎ合せて模擬すべぎ体系のブロック図を描
くことにより関数単位に入出力信号、パラメータ、初期
値を入力し、次の第２ステツプ１２ではこれらの値を記
述したモデル・フレーム・データを作成する。第３ステ
ツプ１３ではこのモデル・フレームと関数フレームの整
合性をチェックした後、次の第４ステツプ１４ではその
整合性がＯｋか否かの判定を行い、ＮＯであれば第１ス
テツプ１１に戻り整合性がＯｋになるまで繰り返される
。そして、整合性がＯｋであれば第５ステツプ１５では
シミュレーションを実行するためのモジュール・フレー
ムの作成と計算された時系列データが入る領域である信
号フレームを確保して、以下の第６〜第１２ステツプ１
６〜２２によりシミュレーションを実行する。すなわち
、第６ステツプ１６では、先ずｔ＝ｏ、ｎ＝ｏ　　（こ
こでｎは関数の数でおり第３図ではｎ＝２となる）とし
、次の第７ステツプ１７において関数演算の実行を行な
った後、第８ステツプ１８ではｎ＝ｎ＋１として、第９
ステツプ１９ではｎ〉モジュール数の判定を行ないＮｏ
であれば第７ステツプに戻り関数演算を行なってｎ〉モ
ジュールが成立するまで繰り返される。次の第１０ステ
ツプ２０では時系列データを求めるためｔ＝ｔ＋ａｔと
した後、第１１ステツプ２１でｔ　＞　ｔｍａｘが成立
するか否かの判定を行ないＮｏであれば第７ステツプ１
７に戻りｔ　＞　ｔｍａｘが成立するまで繰り返される
。

そして、ｔ　＞　ｔｍａｘが成立すれば次の第１２ステ
ツプ２２ではＣＲＴ上に出力して動特性シミュレーショ
ンは終了する。

ところで、上述したようにモジュール・フレームには初
期値、パラメータ、入出力信号名、関数アドレスといっ
た、その関数を実行するために必要な情報が全て記述さ
れている。関数の実行は、関数ライブラリ５に登録され
ている関数のアドレスの呼び出しによって行われ、引き
数はモジュールのアドレスによって渡される。従って、
プログラム上での関数の実行は、関数アドレス（モジュール・アドレス）という形式で行
われる。このため、模擬する体系が変わって使用する関
数やその順番が変わっても、ＣＲＴ上でブロック図を変
更するだけでプログラムそのものを変更する必要がなく
、コンパイルやリンクといった手続きを踏む必要もない
。

また、時系列データが入る領域は、シミュレーション実
行時に動的に確保されるので、常に最適なモデルが最少
の記憶領域で処理することができる。

次に、ステップ関数を１次遅れシステムに入力した場合
についで本発明のシミュレーションの具体例を第３図に
示した。すなわち、同図は時刻ｔ１にステップ幅ｐ１　
の信号を発生するステップ関数の出力Ｕを、時定数１２
の１次遅れ（丁＝ｔ２　）システムを通した応答ＸをＣ
ＲＴ上でみようとするものである。

ユーザーはこれをＣＲＴ上でマウス等を使って描くだけ
で、システムが自動的に第３図に示すような各種データ
を作成してシミュレーションを行なう。すなわち、モデ
ルフレームとしてはステップ（入力・・・なし、出力・
・・Ｕ、関数・・・５ＴＥＰ、パラメータ・・・ｐｉ、
ｔｌ　、初期値・・・なし）と１次遅れ（入力・・・Ｕ
、出力・・・Ｘ、関数・・・ＩＮＴＧＲＩ、パラメータ
・・・ｔ２゜初期値・・・ＸＯ）が得られる。一方、関
数の使い方を示す関数フレームには５ＴＥＰ　（初期値
・・・０コ、パラメータ・・・２．入力・・・０．出力
・・・１．関数アドレス−０３ｔｅｌ）　）とＩＮＴＧ
Ｒｌ　（初期値−ｉ＝＋、パラメータ・・・１．入力・
・・１．出力・・・１．関数アドレス・・・＠ｉｎｔｇ
ｒｉ　）が登録されており、このモデルフレームと関数
フレームよりモジュール・フレームとしてモジュール１
（パラメータ・・・ｐｌ、ｔｌ　、初期値・・・なし。

入力・・・なし、出力・・・Ｘ、関数アドレス・−＠５
ｔｅｐ　＞とモジュール２（パラメータ・・・ｔ２．初
期値・・・ｘＯ。

入力・・・Ｕ、出力・・・Ｘ、関数アドレス・・・＠ｉ
ｎｔｇｒｌ　）および時系列データｕ　：ｕ（０）、ｕ
（ｔ）、・・・と、Ｘ；ｘ（０）、ｘ（ｔ）、・・・を
作成し、関数ライブラリでシミュレーションを実行する
と、第３図に示すようなステップ関数の出力Ｕと１次遅
れ（丁＝ｔ２　）システムを通した応答Ｘの時系列デー
タの波形表示が得られる。

以上述べたシミュレーションにおいて実機とシミュレー
ションモデルとシミュレーション結果との関係を示した
のが第４図である。

第４図において、同図ａに示すように、実機では設定値
としてステップ波形を設定値として制御器３０に入力す
ると制御器３０からは要求信号が出され、この出力が制
御される機器３１に入力されると、この様器３１の応答
信号が得られ、この応答信号を検出器３２により検出し
て制御器３０にフィードバックされる。一方、シミュレ
ーションモデル（ＣＲＴ上でユーザが描く絵）では同図
すに示すように、ステップ波形は制御器３０でゲイン（
ｘａｉ）とゲイン（Ｘａ２）を積分器（１／ｓ）を通し
たものとがプラスされた後、機器３１に入力されるが、
これは不感帯。

１次遅れ（１／１＋ＴＳ）、リミッタ、ゲイン（ｘｂ）
を経て機器３１の応答信号を得る。この応答信号は検出
器３２の比例回路（ａｘ＋ｂ）を経て再び入力側にフィ
ードバックされる。そして、その結果が同図Ｃに示すよ
うに設定信号、要求信号、応答信号の各波形がＣＲＴ上
に表示される。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によればグラフィック・デ
ィスプレイ上で模擬したい体系のプロツり図を描くだけ
でシミュレーションができるので、発電プラントのよう
な大規模システムの制御系の設計や安全設計のための動
特性解析や、異常診断のための動特性解析等の作業の効
率化が計れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック構成図、第２図は
本発明による処理の流れを説明するための図、第３図は
第１図の具体例の説明図、第４図（ａ）、　（ｂ）、　
（ｃ）はそれぞれ本発明の実機、シミュレーションモデ
ル、シミュレーション結果を示した図である。１・・・グラフィックＩ１０プログラム２・・・モデル
・フレーム３・・・シミュレーションプログラム４・・・関数フレーム　　５・・・関数ライブラリ３０
０９．制御器　　　　　３１・・・制御される機器３２
・・・検出器（８７３３）代理人　弁理士　猪　股　祥　晃（ほか　
１名）合　　の第２図 ◇ シミｚＬ−”−ｖシ業行　　く＝　１ｑ牧ライブラリ◇ 第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）システムの制御系の設計、安全解析あるいは異常
診断等を行うためのモジュール型動特性シミュレータに
おいて、カラー・グラフィック・ディスプレイ上でモジ
ュール化された種々の伝達関数から所望の伝達関数を選
んで組合せることにより、自動的にシミュレーション・
プログラムを生成し、このシミュレーション結果を直ち
にカラー・グラフィック・ディスプレイ上に表示するよ
うにしたことを特徴とするモジュール型動特性シミュレ
ータ。