JPS63191202A - Batch process control system - Google Patents

Batch process control system

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Publication number
JPS63191202A
JPS63191202A JP2231187A JP2231187A JPS63191202A JP S63191202 A JPS63191202 A JP S63191202A JP 2231187 A JP2231187 A JP 2231187A JP 2231187 A JP2231187 A JP 2231187A JP S63191202 A JPS63191202 A JP S63191202A
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JP
Japan
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manipulated variable
time
control
previous
current
Prior art date
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Pending
Application number
JP2231187A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sakae Shinohara
篠原 栄
Teruji Sekozawa
瀬古沢 照治
Seiju Funabashi
舩橋 誠壽
Akira Miyamoto
章 宮本
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP2231187A priority Critical patent/JPS63191202A/en
Publication of JPS63191202A publication Critical patent/JPS63191202A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve the control performance as the processing frequency increases by providing a learning part which stores the control information obtained by the preceding processing and converts this control information so that it can be utilized for the next processing and carrying out the next processing based on said converted information. CONSTITUTION:The manipulated variable u(k) obtained in the preceding processing is stored and then filtered for production of uf(k) which is used as the reference value of the current manipulated variable. here an allowance range DELTAu of the current manipulated variable u(t) is set against the value uf(k). Then the manipulated variable u(t) calculated with use of the preceding parameter theta(t+dtau) is corrected so that the current manipulated variable is set within a range uf(t)+ or -DELTAu. The range DELTAu can be varied in accordance with the value of the deviation between the current control amount y(t) and the target value r(t). That is, the range DELTAu is reduced as said deviation is decreased. Thus it is possible to suppress the vibration of the variable u(t) as well as the vibration of controlled variable y(t). As a result, the batch process control performance is improved as the processing frequency increases.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プロセス制御のオートチューニング方式に係
り、特に、同一処理を繰り返すバッチプロセスの制御方
式に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an autotuning method for process control, and particularly to a control method for a batch process in which the same process is repeated.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、プロセス制御のオートチューニング方式は、連続
プロセス又はバッチプロセスでも1回の処理を対象に考
えたものであり、バッチプロセスのバッチごとに同じ処
理を繰り返し行うという点を利用して、前回処理による
情報を使って行う方法はなかった。
Conventionally, auto-tuning methods for process control have been designed for one-time processing, even in continuous processes or batch processes. There was no way to do it with the information.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

従来のオートチューニング方式において、操作量・制御
量の入出力情報によりプロセスを逐次同定しながら制御
する方式がある。これは、プロセスの特性が非線形・時
変系であり、たえずプロセスの状態変化が予想されるも
のに有効な方式である。しかしこの方式においては、プ
ロセス同定開始直後やプロセス特性が急変するところで
、どうしてもプロセス同定にある程度時間がかかるため
Among conventional auto-tuning methods, there is a method in which processes are sequentially identified and controlled based on input/output information of manipulated variables and controlled variables. This is an effective method when the characteristics of the process are nonlinear and time-varying, and constant changes in the process state are expected. However, with this method, process identification inevitably takes some time immediately after process identification begins or when process characteristics suddenly change.

制御性能が劣化するなどの問題があった。There were problems such as deterioration of control performance.

本発明の目的は、バッチプロセスを対象としオートチュ
ーニング方式により制御する揚台2において、同定開始
時やプロセス特性が急変する部分における制御性の劣化
を、バッチプロセスの特徴である同一処理を繰り返すこ
とに注目して、前回処理のときの情報を利用することに
より制御性が劣化する部分の制御性能向上を計ることで
ある。
The purpose of the present invention is to eliminate the deterioration of controllability at the start of identification and at parts where process characteristics suddenly change in a lifting platform 2 controlled by an auto-tuning method for batch processes by repeating the same process, which is a characteristic of batch processes. The aim is to improve control performance in areas where controllability deteriorates by paying attention to the information from the previous process.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的を達成するため、前回処理の情報の蓄積と、活
用をつぎのようにおこなう。
In order to achieve the above purpose, the information from the previous processing will be accumulated and utilized as follows.

まず、同定部で逐次推定され操作量演算部に送△ られる推定パラメータ0を推定する方法としては一般に
最小二乗法などが用いられ、そのアルゴリ・・・(2) Δ ここで0は、対象プロセスが i=1 で記述できたときの未知パラメータの推定値を、・・・
(4) Zは(5)式で表わされる観測ベクトルである。
First, the least squares method is generally used as a method for estimating the estimated parameter 0, which is sequentially estimated by the identification unit and sent to the manipulated variable calculation unit. The estimated value of the unknown parameter when can be described with i=1 is...
(4) Z is an observation vector expressed by equation (5).

z”(t)= (y(t−t)ty(t−2で)t−w
y(t−n τ)tu(t−d t)、u(t−t −
d t)、−、u(t−ms −d t))・・・(5
) またρは、過去の入出力情報が推定値へ寄与する割合を
表わす忘れ係数で、Pは入出力情報の関係を示す適応ゲ
インと呼ばれるものである。
z”(t)=(y(t-t)ty(at t-2)t-w
y(t-n τ)tu(t-d t), u(t-t-
d t), -, u(t-ms - d t))...(5
) Further, ρ is a forgetting coefficient that represents the proportion of past input/output information contributing to the estimated value, and P is called an adaptive gain that represents the relationship between input and output information.

一方、操作量演算部では、プロセスの遅れ時間dを考慮
して制御量y(t+dτ)が目標値r(t+dτ)と一
致するように、すなわち r(t+d t)  y(t+d t)=O”(6)八 が満されるように、同定部で推定したθを用いて操作M
u (t)を決定する。式で具体化すると、(3)式よ
りy(t+dτ)は、 y(t+d t)=−aly(t+d t−v)−az
y(t+d τ−2τ)−−−−−any(t+dx−
nt)+bou(t;)+btu(t−τ)十・・・+
b、u(t−mτ)           −(7)で
あり、 (6)式と(7)式よりu (k)を求める式
は次式となる。
On the other hand, the manipulated variable calculation section takes into account the process delay time d so that the controlled variable y(t+dτ) matches the target value r(t+dτ), that is, r(t+d t) y(t+d t)=O" (6) Operation M using θ estimated by the identification part so that 8 is satisfied.
Determine u (t). Concretely, from the formula (3), y(t+dτ) is as follows: y(t+d t)=-aly(t+d t-v)-az
y(t+d τ-2τ)---any(t+dx-
nt)+bou(t;)+btu(t-τ)ten...+
b, u(t-mτ) - (7), and the equation for calculating u (k) from equations (6) and (7) is as follows.

■ u(t)=    (r(t+d  τ)+a1y(t
+d  v−t)+−・−b。
■ u(t)=(r(t+d τ)+a1y(t
+d v-t)+-・-b.

+an3’(t+d f−n y)−btu(t−y)
−−bmu(t−mτ))・・・(8) さて、ここで注目すべきことは、同定部と操作量演算部
における入出力情報の違いである。操作量演算部では、
u (k)を決定するために用いる入出力情報は、(8
)式から (y(を十dt)、−、y(t+d τ−nt)、u(
t+t)、−u(t−mτ))・・・(9) 八 であるから、ここで用いる推定パラメータ0は、(9)
式にu (t)を加えて、 (y(t+cl ? )+・−・ty(t+df−n 
t)* u (t)、 −u (t−m で)) =(
t0)により推定されるべきである。しかし実際に同定
Δ 部より送られてくる0は (y(t)+”’ty(t−n t)、u(t−d t
)+ ・・’u(t−dt−mτ))・・・(t1) 使っていることになる。そこで1本発明ではこの八 ような0の時間のずれをなくすために、前回処理へ で各時刻ごとに推定した0をデータとして保存し、次の
処理においてt時刻の操作量u (t)の計算式 に前回の時刻t+dτの(?(t+dτ)を用いるよう
にした。これにより、前回と次の処理の間に、時間軸に
対して、プロセスの状態が同じであれば△ 0の時間ずれが解消され制御性能が向上する。
+an3'(t+d f-n y)-btu(t-y)
--bmu(t-mτ)) (8) Now, what should be noted here is the difference in input and output information between the identification section and the manipulated variable calculation section. In the manipulated variable calculation section,
The input/output information used to determine u (k) is (8
) from the formula (y(10dt), -, y(t+d τ-nt), u(
t+t), -u(t-mτ))...(9) Since 8, the estimated parameter 0 used here is (9)
Adding u (t) to the equation, (y(t+cl?)+・-・ty(t+df−n
t) * u (t), -u (at t-m)) = (
t0). However, the 0 actually sent from the identification Δ section is (y(t)+"'ty(t-n t), u(t-d t
)+...'u(t-dt-mτ))...(t1) is used. Therefore, in the present invention, in order to eliminate this time difference in 0, the 0 estimated at each time in the previous process is saved as data, and in the next process, the manipulated variable u (t) at time t is The calculation formula uses (?(t+dτ)) of the previous time t+dτ.As a result, if the process status is the same with respect to the time axis between the previous and next processing, there will be a time shift of △ 0. is eliminated and control performance is improved.

この場合、時刻tにおける操作量u (t)は前回とそ
の次の処理では値が変り、当然制御量y(t)も変わる
。したがって、プロセスの状態が前回と次では時間軸に
対し同じではなく時間的にずれることが考えられるので
、上記処理により望Δ ましい0を持ってくるためにも、この時間のずれを補正
する必要がある。そのために、後の実施例であげるよう
に、制御bty (t)の大きさによりプロセスの状態
が変化する速度が変わることが経験によってわかってい
るから、前回と今回の制御Ity (t)の差を求め、
その差により経験に基づいて作ったテーブルから時間の
補正量を読み出し、時間軸を補正する。
In this case, the manipulated variable u (t) at time t changes in value between the previous process and the next process, and naturally the controlled variable y(t) also changes. Therefore, it is possible that the state of the process is not the same between the previous and next time, but is time-shifted, so in order to bring Δ to the desired 0 through the above process, this time shift must be corrected. There is a need. For this reason, as will be shown in later examples, it is known from experience that the speed at which the process state changes depends on the size of control bty (t), so the difference between the previous and current control Ity (t) is seek,
Based on the difference, the time correction amount is read from a table created based on experience, and the time axis is corrected.

次に、従来の方式で同定が不完全な部分で起りつる制御
量の振動を抑制する処理について述べる。
Next, a process for suppressing fluctuations in the control amount that occur in areas where identification is incomplete in the conventional method will be described.

まず、前回処理時の操作量u (k)を蓄積し、それに
フィルタをかけたuf(k)を作り、これを今回の操作
量の基準値としておく、そこに、基準値uf(t)に対
しての今回操作量u (t)の許容範囲Δuを設定し、
uf(t)±Δuの範囲内に今△ 回の操作量がはいるように上記の前回の0(t+dτ)
を用いて計算した操作′Itu (t)を修正する。操
作量の許容範囲Δuは、今回の制御量y (t)と目標
値r (t)の偏差の大きさにより変化するようにし、
偏差が小さいほど許容範囲が小さくなるようにした。こ
れにより、操作量u (t)の振動を抑えることができ
、それにより制御量y (t)の振動を抑えることがで
きる。
First, accumulate the manipulated variable u (k) from the previous processing, apply a filter to it to create uf(k), and use this as the reference value for the current manipulated variable. Set the allowable range Δu of the current operation amount u (t) for the current operation amount u (t),
The previous value of 0(t+dτ) is adjusted so that the current △ operation amount is within the range of uf(t)±Δu.
Correct the operation 'Itu (t) calculated using . The allowable range Δu of the manipulated variable is made to change depending on the magnitude of the deviation between the current controlled variable y (t) and the target value r (t),
The smaller the deviation, the smaller the allowable range. Thereby, vibrations in the manipulated variable u (t) can be suppressed, and thereby vibrations in the controlled variable y (t) can be suppressed.

以上述べた処理によれば、処理回数を重ねるにつれて制
御性能が向上する。
According to the processing described above, control performance improves as the number of processing increases.

(作用〕 八 まず、操作量u (t)の決定に前回処理のθ(t+d
τ)を用いる方法においては、前回と今回の処理におけ
るプロセス状態が時間軸に対して同じ八 であれば、操作Jtu(t)の決定に望ましい0が使用
される。それにより前回の処理時よりも制御性能が向上
するはずで、劣下することはない。
(Effect) First, to determine the manipulated variable u (t), use θ(t+d
In the method using τ), if the process states in the previous and current processing are the same 8 with respect to the time axis, a desirable 0 is used to determine the operation Jtu(t). As a result, the control performance should improve compared to the previous processing, and will not deteriorate.

また、前回と今回とでプロセス状態に時間軸のずれが生
じた場合に時間軸を補正する方法においでは、経験的な
処理であるので正確に時間軸を一致させることはできな
いが、時間軸のずれをある程度改善できる。
In addition, in the method of correcting the time axis when there is a time axis deviation between the previous and current process status, it is an empirical process and it is not possible to exactly match the time axis, but the time axis The deviation can be improved to some extent.

制御量y (t)の振動を抑制する方法においては、制
御量y (t)の振動をその原因である操作量u (t
)の振動を抑えることによっておこなっており、また操
作量の基準値として前回の操作量をフィルタリングした
ものを使っているので、極端に制御を乱すような操作M
u (t)をプロセスに加えられることはない。
In the method of suppressing the vibration of the controlled variable y (t), the vibration of the controlled variable y (t) is suppressed by the manipulated variable u (t
) by suppressing the vibration of the controller, and since the filtered value of the previous manipulated variable is used as the reference value for the manipulated variable, operations M that would extremely disturb the control are avoided.
u (t) is never added to the process.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を説明する。 An embodiment of the present invention will be described below.

第1図は1本発明を適用する制御装置のブロック構成図
である。第1図において、制御装置5は、制御信号y 
(t)と操作信号u (t)の各時系列データよりプロ
セス1のパルス伝達関数を同定する同定部3と制御目標
値r (t)と制御信号y (t)との偏差e (t)
と同定部3で同定した八 係数0(t)から操作信号u (t)を発生する操作量
演算部2と、バッチプロセス用の前回処理を行ったとき
の各種情報を蓄え、?#積した情報を処理して、それに
より次のパッチ処理の制御を援助する学習部4により構
成される。
FIG. 1 is a block diagram of a control device to which the present invention is applied. In FIG. 1, the control device 5 receives a control signal y
Identification unit 3 identifies the pulse transfer function of process 1 from each time series data of (t) and operation signal u (t) and the deviation e (t) between control target value r (t) and control signal y (t)
A manipulated variable calculation unit 2 generates an operation signal u (t) from the eight coefficients 0(t) identified by the identification unit 3, and stores various information from the previous processing for the batch process. It is comprised of a learning section 4 that processes the multiplied information and thereby assists in controlling the next patch process.

本実施例における制御対象のプロセス1は第2図に示す
ポリビニル塩化物重合反応(pvc)プロセスを用いた
。このプロセスは、初めに昇温していき、ある温度に達
すると急激な自己発熱をおこす。その後、反応が終りに
近づくと急激に発熱が低下するというように、高い非線
形性・時変特性を持っている。
Process 1 to be controlled in this example used the polyvinyl chloride polymerization reaction (PVC) process shown in FIG. In this process, the temperature begins to rise, and when a certain temperature is reached, rapid self-heating occurs. It has highly nonlinear and time-varying characteristics, with the heat generation decreasing rapidly as the reaction approaches its end.

第2図は、反応缶内19のモノマーを重塔反応させてポ
リビニール塩化物(上下水のパイプ、窓枠等に使用され
ているもの)を生成すプロセスを示すものである。モノ
マーは常温では反応を開始せず、反応の初期段階ではジ
ャケット14から熱を収吸して反応が開始される。ジャ
ケット14には、熱水あるいは冷水が第21gの反応缶
右上から流れ込み、左下に流れ出るようになっている。
FIG. 2 shows a process for producing polyvinyl chloride (used in water and sewage pipes, window frames, etc.) by subjecting the monomers in the reactor 19 to a multilayer reaction. The monomer does not start reacting at room temperature, but in the initial stage of the reaction, the reaction starts by absorbing heat from the jacket 14. Hot water or cold water flows into the jacket 14 from the upper right of the 21g reaction can and flows out from the lower left.

モノマーが反応を開始すると今度は、自己発熱し、反応
が急速に進んでしまうため、ジャケットには、冷水を流
し込まなければならない、つまり1反處の温度を一定値
に保持するようジャケットへの流入水の温度および量を
調節することが必要となる。
Once the monomers start reacting, they will self-heat and the reaction will proceed rapidly, so cold water must be poured into the jacket to maintain the temperature of each bowl at a constant value. It will be necessary to adjust the temperature and amount of water.

反応湿度を一定値にすると茜品質のポリビニールが生成
されるため、このような制御が不可欠となる。また、生
成物の均一性を確保するためモーター11で反応物を攪
拌する。
Such control is essential because madder-quality polyvinyl is produced when the reaction humidity is kept at a constant value. Further, the reactant is stirred by a motor 11 to ensure uniformity of the product.

ミキシクグタンク15では、熱水17と冷水18を混合
し、ジャケットに流入させることができる。熱水の量を
調節するバルブ16を操作することにより、ジャケット
流入温度と量を調節できる。
In the mixing tank 15, hot water 17 and cold water 18 can be mixed and allowed to flow into the jacket. By operating the valve 16 that regulates the amount of hot water, the jacket inflow temperature and amount can be adjusted.

制御装置5は、温度センサ13より得られる反応缶内温
度y (t)を計測し、バルブ16を操作して熱水fi
ku (t)を調節することにより、反応缶内温度を一
定に保持するよう制御する。
The control device 5 measures the temperature y (t) inside the reactor obtained from the temperature sensor 13, and operates the valve 16 to supply hot water fi.
By adjusting ku (t), the temperature inside the reactor is controlled to be kept constant.

制御装置5の中の同定部3.学習部4.操作量演算部2
について動作手順に沿って説明する。
Identification unit 3 in the control device 5. Learning part 4. Operation amount calculation section 2
will be explained along the operating procedure.

バッチ反応処理によって生成されたポリマーは別の工程
に移され1次にはまた、同じようにモノマーを反応缶に
入れて反応させるという繰り返しが行われる。このくり
返しの回数を0回目というようにここでは表現し、バッ
チ処理1サイクルの処理中の時間を一般的にt時刻とい
うように表すす。
The polymer produced by the batch reaction process is transferred to another step, and then the same process is repeated in which monomers are placed in a reaction vessel and reacted. Here, the number of repetitions is expressed as 0th time, and the time during one cycle of batch processing is generally expressed as time t.

1サイクル中のバッチ反応処理の手順について説明する
。同定部は、第7図のブロック71に示すようにまず、
観測ベクトルzT(t)を作る(前記(5)式にも表わ
した)。ここで、yはプロセスからの出力であり、Uは
、操作量である。次に、適応ゲインP (t)を(2)
式のように求める(第7図のブロック72)、更に、推
定パラターΔ タベクトル0(t)は、1回目のバッチ処理の場合には
、第7図の73のように求める。但し、211回目以降
ときは、後述するように、第8図のブロック81か、あ
るいは、第9図のブロック91のように推定パラメータ
を演算する。ここで、学習部には、前回(Q−1)のバ
ッチを推定されたΔ パラメータθm−x(t )が、1サイクルの全時刻t
について記憶されている。
The procedure of batch reaction processing during one cycle will be explained. As shown in block 71 of FIG. 7, the identification section first performs
An observation vector zT(t) is created (also expressed in equation (5) above). Here, y is the output from the process and U is the manipulated variable. Next, the adaptive gain P (t) is expressed as (2)
In addition, the estimated parameter Δ vector 0(t) is determined as shown in the equation (block 72 in FIG. 7) in the case of the first batch processing. However, after the 211th time, the estimated parameters are calculated as in block 81 of FIG. 8 or block 91 of FIG. 9, as will be described later. Here, the learning section stores the Δ parameter θm-x(t) estimated for the previous batch (Q-1) at all times t in one cycle.
is remembered about.

次に、操作量演算部においては、前記(8)式のように
操作量u (t)を求める。1回目のバッチでは、(8
)式を一般化して表わすと5次のようになる。
Next, in the manipulated variable calculating section, the manipulated variable u (t) is calculated as shown in equation (8) above. In the first batch, (8
) can be generalized and expressed as follows.

Δ ux(t)=f (0t(tL y(t)、Ll(t)
)−・(t3)ここでuz(t)は、1回目のバッチの
七時刻の操作量、関数fは(8)式の形式、y(t)は
、時刻を十dτ−nτからt+dτ−τまでの観測値、
ul(t)は時刻t−mτからt−τまでの操作量であ
る。
Δ ux(t)=f (0t(tL y(t), Ll(t)
)−・(t3) Here, uz(t) is the manipulated variable at the 7th time of the first batch, the function f is in the form of equation (8), and y(t) is the time change from 10dτ−nτ to t+dτ− Observations up to τ,
ul(t) is the manipulated variable from time t-mτ to t-τ.

2回目以降のバッチ処理の場合には、後述するように、
操作tuD)の決定に前回処理時のΔ 0□−、(t+dτ)を用いる方法では、次のようにな
る。
In the case of batch processing from the second time onward, as described later,
In the method of using Δ 0□−, (t+dτ) from the previous processing to determine the operation tuD), the result is as follows.

八 ua(j)= f (On−z(t +d’tL  y
m(t)、un(t))・・・(t4) また、2回目以降の場合に、プロセス状態の時間軸のず
れを補正する方法では5次のようになる。
8ua(j)=f(On-z(t+d'tLy
m(t), un(t))...(t4) Furthermore, in the second and subsequent cases, the method of correcting the time axis deviation of the process state is as follows.

八 us(t)=f(θm−t(t + d τ十d τ)
、ym(t )+um(t ))・・・(t5) ここでαについては後述する。
8us(t)=f(θm−t(t+dτ0dτ)
, ym(t)+um(t))...(t5) Here, α will be described later.

このプロセス1に対して上記制御装置5を用い。The above-mentioned control device 5 is used for this process 1.

本発明により制御した場合の効果を以下に示す。The effects of control according to the present invention are shown below.

まず、操作量u (t)の決定に前回処理時の八 〇 a−t(t + dτ)を用いる方法について説明
する。
First, a method of using 80a-t(t+dτ) from the previous processing to determine the manipulated variable u(t) will be described.

1回目の処理のときの操作量ur(t)の計算は、従来
の方式により同定部3で推定された(Is(t)により
行う。これは第7図の手順で行う、2回目へ 以降は、学習部4にVI積された前回のθm−t(t+
dで)を用いる。また同定部3において、(t)八 式によるθ處(t)の計算に2回目以降は、τ時刻へ 前のa m−s (を−τ)を用いるのではなく1代り
に学習部4に蓄積された前回処理のときのθm、−n(
t )を用いる。第7図のブロック73を第8図のブロ
ック81に置き換え実行すること毒こ相当する。この方
法を用いて制御を行った結果を第3図に示す。
The calculation of the manipulated variable ur(t) during the first processing is performed using (Is(t)) estimated by the identification unit 3 using the conventional method. is the previous θm−t(t+
d) is used. In addition, in the identification unit 3, from the second time onwards when calculating θ(t) using equation (t)8, instead of using the previous a m-s (-τ) for the τ time, the learning unit 4 θm, −n(
t) is used. This corresponds to replacing block 73 in FIG. 7 with block 81 in FIG. 8. The results of control using this method are shown in FIG.

本実施例では、立上りの制御性能の向上が顕著であるの
で第3図では、全処理工程のうち、始めの昇温から発熱
プロセスの部分を示す、つまり、PVCプロセスの温度
を一定に維持するように制御したときの制御性能を示す
、(a)は処理回数1回目、(b)は2回目、(c)は
5回目のときである。それぞれを比較してわかるように
、従来方式による1回目より本発明による方式を用いた
2回目のほうが立上りが良くなっており、さらに2回目
より5回目の哄うが良く、制御性能が向上されたことが
わかる。
In this example, since the control performance of the start-up is markedly improved, Fig. 3 shows the part of the heat generation process from the initial temperature increase of the entire treatment process, that is, the temperature of the PVC process is maintained constant. Showing the control performance when controlling as follows, (a) is the first time, (b) is the second time, and (c) is the fifth time. As can be seen by comparing them, the second time using the method according to the present invention has a better start-up than the first time using the conventional method, and the fifth time is better than the second time, and the control performance is improved. I can see that.

次に、前回と今回のブロス状態の時間軸のずれを補iE
する方法について説明する。本実施例のPvCプロセス
の場合、制御量である反応物の温度が高ければプロセス
状態の変化が速くなり、逆に低いと変化は遅くなること
がわかっている。そこで、前回と今回の時刻tにおける
制御ftky (t)の差を求め、第6図のようなテー
ブルを用意しておき、それによって今回のほうが高けれ
ば時間軸を進ませ、低くければ遅らせるようにし、また
制御量の差の大きさによりその補正する量を決めるよう
にした。
Next, compensate for the time axis difference between the previous and current broth states iE
This section explains how to do this. In the case of the PvC process of this example, it is known that the higher the temperature of the reactant, which is the control amount, the faster the process state changes, and conversely, the lower the temperature, the slower the change. Therefore, find the difference between the control ftky (t) at time t between the previous time and this time, prepare a table like the one shown in Figure 6, and use this to advance the time axis if it is higher this time, or delay it if it is lower. In addition, the amount to be corrected is determined based on the magnitude of the difference in control amount.

前回と次の制御量y !(t ) 、 y z(t )
を比較する場合に、それらが振動的である場合を考えて
いるので、次のような観測値にフィルタをかけたものを
比較する。
Previous and next control amount y! (t), yz(t)
When comparing , we are considering the case where they are oscillatory, so we will compare the following filtered observed values.

yz(t)=hly(t)+(hz−hx)y(t−τ
)+()ta−hl)y(t−2τ)+ (t,0−h
 a) y (t −3τ)       ・・・(t
6)ここでhl”haは、1以下の定数 法のようにフィルタをかけたものの差を求める。
yz(t)=hly(t)+(hz-hx)y(t-τ
)+()ta-hl)y(t-2τ)+(t,0-h
a) y (t −3τ) ...(t
6) Here, hl"ha calculates the difference after applying a filter like the method of constants less than or equal to 1.

yzt(t)  yz(t)          ”’
(t7)この値が、温度差であり、第6図の第1カラム
に相当する。第6図の表に基づき、第9図の91、およ
び(t5)式のαを次のように求める。ここで。
yzt(t) yz(t) ”'
(t7) This value is the temperature difference and corresponds to the first column in FIG. Based on the table in FIG. 6, 91 in FIG. 9 and α in equation (t5) are determined as follows. here.

yzl(t)−yz*(t)が、正がまたは負が連続し
て続いたときに、第6図の数値を加算して°“1”以上
になったならば1時刻tをτ時叩進めるかまたは、1時
間遅らせる0例えば、v an(t)  y xz(t
)の値が正で2°にである場合が連続して2回起った場
合は、 0.67+0.67=1.34      ・・・(t
8)となり、1時刻が前記したαとして求められる。
When yzl(t) - yz*(t) continues to be positive or negative, if the values shown in Figure 6 are added together and the value becomes ``1'' or more, change 1 time t to τ time. For example, van(t) y xz(t
) is positive and 2 degrees occurs twice in a row, then 0.67+0.67=1.34...(t
8), and one time can be found as α mentioned above.

この方法を用いた結果を第4図に示す、第4図は第:3
図と同じく昇温から発熱プロセスの部分で。
The results using this method are shown in Figure 4.
As in the figure, the part from temperature rise to exothermic process.

前回と今回のプロセス状態の時間軸のずれを補正する方
法を用いたときの制御性能を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing control performance when using a method of correcting the time axis deviation between the previous and current process states.

(a)は処理回数2回目、(b)は5回目のときである
。第3図の時間軸の補正を行なわなかった場合と比べ、
2回目、5回目とも制御性能が向上し、効果があること
がわかる。
(a) is the second time of processing, and (b) is the fifth time. Compared to the case where the time axis in Figure 3 was not corrected,
It can be seen that the control performance improved in both the second and fifth times, indicating that it was effective.

最後に、制御量が振動的習ある場合にその振動を抑制す
る方法について説明する。今回の操作域の基準値となる
uz(t)は、学習部に蓄積した前回の操作量より、次
式のようにして求める。
Finally, a method for suppressing oscillations when the control amount has an oscillatory behavior will be explained. uz(t), which is the reference value for the current operation range, is determined from the previous operation amount stored in the learning section using the following equation.

un(t)=htu(t)+(ha−ht)X(u (
t −τ)+ u (t + τ))/ 2+・=”・
+(t,0−hn)X(u(t −n t)+u(t+
n で))/2.0・・・(t9) 操作量の許容範囲Δuは、今回のt時刻の制御量y (
t)と目標値r (t)より(t3)式で求めるように
した。
un(t)=htu(t)+(ha-ht)X(u (
t − τ) + u (t + τ))/ 2+・=”・
+(t,0-hn)X(u(t-n t)+u(t+
n ))/2.0...(t9) The allowable range Δu of the manipulated variable is the controlled variable y (
t) and the target value r(t) using equation (t3).

Δu= I r(t)−y(tN Xβ    ・・・
(20)(βは変換係数) (t6)式で求めたuj(t)とと記で求めた△ Δuにより、前に述べた前回処理の0 (t + dτ
)を用いて計算したu (t)を次に示すように修止す
ることとした。(t9)式のuz(t)と(20)式の
Δuを用いて、 ut(t)−Δu<:u(t)≦u、(t)+Δuであ
ればu(t)=u1(t)u(t)<un(t)−Δu
であればu(t)=uz(t)−Δuu(t)>uf(
t)+Δuであれば−u(t)=ut(t)+Δuとす
る。このように、操作量の許容範囲を設け。
Δu=I r(t)−y(tN Xβ...
(20) (β is the conversion coefficient) Using uj(t) obtained from equation (t6) and △ Δu obtained from the notation, 0 (t + dτ
), we decided to modify u (t) as shown below. Using uz(t) in equation (t9) and Δu in equation (20), if ut(t)−Δu<:u(t)≦u, (t)+Δu, then u(t)=u1(t )u(t)<un(t)−Δu
If so, u(t)=uz(t)−Δuu(t)>uf(
t)+Δu, then -u(t)=ut(t)+Δu. In this way, a permissible range for the amount of operation is established.

その範囲内で、操作量を決定する。この方法を用いた結
果を第5図に示す、第5図は第3図と同じく昇温から発
熱プロセスの部分であり、縦軸の温度について拡大した
ものである。(a)は処理回数1回目、(b)は2回目
、(C)は5回目のときである。1回目で起きている振
動は、本方式を用いたことにより2回目では抑制されて
おり、5回目においても振動は抑えられ効果があること
がわかる。
The manipulated variable is determined within that range. The results of using this method are shown in FIG. 5. FIG. 5 shows the process from temperature rise to exothermic process, similar to FIG. 3, and is an enlarged view of the temperature on the vertical axis. (a) is the first time, (b) is the second time, and (C) is the fifth time. The vibrations that occurred during the first test were suppressed during the second test by using this method, and it can be seen that the vibrations were suppressed even during the fifth test and were effective.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、バッチプロセスを対象にオートチュー
ニング方式により制御する場合において、バッチごとに
同じ処理を繰り返す点に着目し前回の処理の情報を前記
手段により次の処理に反映させることで、従来の方式に
おいて制御が不完全であった部分を改善することができ
、処理回数を重ねるごとに制御性能が向上していくとい
う効果がある。
According to the present invention, when controlling a batch process using an auto-tuning method, focusing on the fact that the same process is repeated for each batch, the information of the previous process is reflected in the next process by the above means, thereby making it possible to It is possible to improve the parts where the control was incomplete in the method described above, and the effect is that the control performance improves as the number of processing increases.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明を適用する制御装置のブロック構成図、
第2図は本発明の実施例に用いたポリビニル塩化物重合
反応プロセスの概略図、第3〜5図は第1図の制御装置
により第2図のプロセスを制御したときの結果で、第3
図は前回処理の八 0 m−5c t + dτ)により操作量u (t)
を計算する方法を用いたときの制御xi(温度)の時間
変化を示す図、第4図は、制御量y (t)により時間
軸を補正する方法を用いたときの制御性能を示すv4.
第5図は、制御量y (t)の振動を抑制する方法を用
いたときの制御性能を示す回、第3図。 第5図における各(a)は処理回数1回目、(b)は2
回目、(C)は5回目であり、第4図における各(a)
は処理回数2回目、(b)は5回目である。第6図は時
間軸補正に用いるテーブルの一例である。第7図は、1
回目の制御を行うときの同定部の動作手順を示すフロー
チャート、第8図へ は、前回処理のOm−z(t+dτ)より今回の推定パ
ラメータを求める図、第9図は1時間軸を補正する場合
の推定パラメータを求める図である。
FIG. 1 is a block diagram of a control device to which the present invention is applied;
Figure 2 is a schematic diagram of the polyvinyl chloride polymerization reaction process used in the examples of the present invention, Figures 3 to 5 are the results when the process in Figure 2 was controlled by the control device in Figure 1, and
The figure shows the manipulated variable u (t) by 80 m-5c t + dτ) from the previous process.
FIG. 4 is a diagram showing the temporal change in control xi (temperature) when using the method of calculating v4.
FIG. 5 is a diagram illustrating control performance when using a method of suppressing vibration of the control amount y (t). In Fig. 5, each (a) is the first processing time, and (b) is the second processing number.
(C) is the fifth time, and each (a) in Figure 4
(b) is the second time, and (b) is the fifth time. FIG. 6 is an example of a table used for time axis correction. Figure 7 shows 1
A flowchart showing the operation procedure of the identification unit when performing the second control, Figure 8 is a diagram for calculating the current estimated parameters from Om-z (t + dτ) of the previous process, and Figure 9 is a diagram for correcting the 1 time axis. FIG.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、制御対象となるプロセスの操作量u(t)と制御量
y(t)の入出力情報によりプロセスパラメータの推定
値■(t)を得る同定部と、上記制御量y(t)とプロ
セスの目標値r(t)との偏差e(t)および上記推定
されたパラメータ■(t)を用いて操作量u(t)を演
算する操作量演算部を具備するオートチューニング方式
のプロセス制御装置において、前回処理を行ったときの
制御情報を蓄え、該制御情報を次回処理に利用できるか
たちに変換する学習部を設け、変換された情報を基に次
回処理を行うことを特徴とするバッチプロセス制御方式
。 2、処理回数2回目以降の次回処理において、上記操作
量u(t)の計算には、現時刻tよりプロセスの遅れ時
間dτだけ後の時刻(t+dτ)に前回処理で推定した
プロセスパラメータ ■(t+dτ)を用いることを特徴とする第1項のバッ
チプロセス制御方式。 3、前回処理と今回処理のプロセス状態の時間に対する
ずれを、前回処理と今回処理の上記制御量y(t)の偏
差の大きさから、あらかじめ与えられたテーブルを用い
て補正することを特徴とする第1項のバッチプロセス制
御方式。 4、前回処理時の操作量u(t)にフィルタをかけた量
u_f(t)を今回処理の操作量の基準値とし、また今
回処理の制御量y(t)と目標値r(t)の偏差から今
回処理の操作量の基準値u(t)からの許容範囲Δuを
算出して、 u_f(t)±Δu内に操作量u(t)がおさまるよう
に、上記プロセスパラメータ■(t+dτ)により求め
た操作量を修正することを特徴とする第2項のバッチプ
ロセス制御方式。
[Claims] 1. An identification unit that obtains an estimated value ■(t) of a process parameter from input/output information of a manipulated variable u(t) and a controlled variable y(t) of a process to be controlled, and the controlled variable An automatic device comprising a manipulated variable calculating unit that calculates a manipulated variable u(t) using the deviation e(t) between y(t) and the target value r(t) of the process and the estimated parameter ■(t). In a tuning-type process control device, a learning section is provided to store control information from the previous process, convert the control information into a form that can be used for the next process, and perform the next process based on the converted information. A batch process control method featuring: 2. In the next processing after the second processing number, the above operation amount u(t) is calculated using the process parameter ■( t+dτ). 3. It is characterized by correcting the time difference between the process states of the previous process and the current process based on the magnitude of the deviation of the control amount y(t) between the previous process and the current process using a table given in advance. The batch process control method of the first term. 4. Set the amount u_f(t) obtained by filtering the manipulated variable u(t) in the previous process as the reference value of the manipulated variable in the current process, and set the control amount y(t) in the current process and the target value r(t) Calculate the allowable range Δu of the manipulated variable for this process from the reference value u(t) from the deviation of , and set the above process parameter ■(t+dτ ) The batch process control method according to item 2, characterized in that the manipulated variable determined by the method is corrected.
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Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03148714A (en) * 1989-11-04 1991-06-25 Katsuhisa Furuta Furnace temperature controller by control input

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