JPH01159702A - オートチューニング初期値推定方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、運転実績のある制御ループの調節計にオート
チューニング機能を導入する場合において、制御ループ
のプロセス特性のパラメータを推定（同定）してオート
チューニング機能に初期設定する方法の改善に間する。

（従来の技術） 通常の調節機能による運転実績のある制御ループ調節計
にオートチューニング機能を３ＥＬ加して制御性の向上
を図る場合には、そのオートチューニング機能をスター
トさせるための先行初期値情報として制御ループのプロ
セスの特性を表すパラメータを入力する必要がある。

この場合のパラメータとしては、１次遅れオ、？性を近
県させるパラメータである２、ゲインＫ　１時定数Ｔ０
．むだ時間り、や、その変形である応答波動周期などで
ある。

（発明が解決しようとする問題点） オペレータは賛段から当該ループを運転しており、経験
的にも感覚的にも熟知しているプロセスであったとして
も、その特性を定量的に表現するなめには、ステップ応
答テストを実行することによって、プロセス特性を１次
遅れ特性に近似させるためのパラメータＫｐ、Ｔ、、Ｌ
、を計測するか、又は閉ループで外乱を入れてその応答
波動周期を観測するなどの作業が必要となる。

ところが、このような作業は連続プロセスなどでは外乱
となるので、シャットダウンや特別の状況下においての
み実施できるものであり、プロセスの生産現場では最も
実施困難で、はとんどその機会がない。

更にオートチューニングへの移行対象ループが数百ルー
プもある場合では、各ループの初期値設定は極めて困難
な問題であり、オートチューニング機能導入の障害要因
となっている。

本発明はこの様な問題点を解消できる初期値推定方法の
提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明の方法の特徴は、オートチューニング機能を適用
すべき制御ループの調節計に既に使用された実績のパラ
メータ値である比例帯ＰＢ、積分時間′ｒ・、微分時間
Ｔ、がそのループの一般的な「 ループ特性知識データベースのパラメータ値の範囲内に
入っていることを確認する第１ステップと、上記実績パ
ラメータ値から一般経験に基づいて予め決定されている
パラメータ算出演算式により当該ループのプロセス特性
を表すパラメータとしてのゲインに１１時定数Ｔｐむだ
時間り、を推定演算する第２ステップと、オーバーシュ
ートの許容並びに応答スピードの速さに関するオペレー
タによるあいまい評価情報に基づいて上記推定演算によ
るプロセスのパラメータ値の修正を実行する第３ステッ
プとよりなる。

（作用） 第１ステップでは、使用実績のパラメータ値（比例帯Ｐ
Ｂ、積分時間Ｔｉ、微分時間１゛、）が■ そのループの一般的なループ特性知識データベースのパ
ラメータ値と比較され、この範囲内に入っているか否か
が確認される。

第２ステップでは、実績パラメータ値から一般経験に基
づいて予め決定されている演算式に基づいて、当該ルー
プのプロセス特性を表すパラメータ（ゲインＫ　１時定
数Ｔ　むだ時間Ｌ　）が推ｐ　　　　　ｐ　　　　　ｐ 定演算される。

第３ステップでは、オーバーシュートの許容並びに応答
スピードの速さに関するオペレータのあいまい評価情報
入力に基づいて推定演算されたプロセス特性のパラメー
タ値の修正が実行される。

（実施例） 第１図に基づいて本発明方法を実施するためのシステム
構成の一例を説明する。１はマイクロコンピュータ手段
によるソフト的な機能で実現される制御ステーションで
あり、特定の制御ループのセンサー２よりの測定値ｐｖ
を入力し、操作端３に操作出力ＭＶを発信する。

制御ステーション１において、１０１は調節計機ＲＨで
あり、測定値ＰＶと設定値ＳＶの偏差をＰ。

Ｉ、Ｄｆｆｉ＋＋御演算して操作出力ＭＶを発信する。

１０２は制御パラメータ値（比例帯ＰＢ、積分時間′「
、微分時間Ｔ　）の格納ファイル、１０Ｔ　　　　　　
　ｄ ３は当該制御ループのタグナンバーＴＧの格納ファイル
である。

４はマンマシン機能４０１．プロセス特性のパラメータ
推定演算機能４０２．記憶手段４０３を有する計算機シ
ステムであり、制御ステーション１とは通信バス４、通
信ユニット（ゲートウェイ）６を介して推定演算機能４
０２と結合している。

記憶手段４０３には、制御対象に対応したプロセス特性
パラメータの適正な範囲を表す一般的ループ特性知識に
関するデータベース、一般経験に基づく最適ＰＩＤ調節
ルールテーブル、同じくこれを変形した実績制御パラメ
ータとプロセス特性パラメータの関係を表すパラメータ
算出テーブル、比例帯の実績データよりゲインを推定演
算するゲイン推定チャートが記憶されている。

次に本発明の推定機能について説明する。

（１）第１ステップ 第２図は、−数的ループ特性知識に関するデータベース
テーブルであり、制御ループの対象がＦＩＣ（流量）、
ＰＩｃ（圧力）、ＬＩｃ（レベル）、ＴＩＣ（温度）に
対応して、一般常識的なＰＩＤパラメータの範囲が設定
されており、第１ステップでは、タグナンバー情報で特
定される当該ループの過去の使用実績の制御パラメータ
がこの範囲内であればオートチューニングの適用が可能
な一般的な制御ループであり、この範囲を逸脱する実績
を有するループは本発明による推定が使用できない特殊
な制御ループであると判断する。

尚、第２図のデータベーステーブルにおけるプロセス特
性に、、Ｌ、は、本発明方法によるプロセス特性の推定
結果が常識的であるか否かを確認するための参考＝ｔ’
４報として記入されている。

（２）第２ステップ 第１ステップで一般的な制御ループであると判断された
ものについて、実績制御パラメータを利用してプロセス
特性のパラメータを予め決められた演算式により推定演
算する。

第３図は、制御モードＣＰ、ＰＩ、ＰＩＤ）に対応して
プロセス特性パラメータ（プロセスの時定数Ｔ　とゲイ
ンＫ　）と最適制御パラメータのＰ　　　　　　　　　
　　ρ 関係を表す一般経験に基づく最適ＰＩＤ調節ルールテー
ブルの一例である。

第４図は、第３図を変形したテーブルであり、制御モー
ドに対応して実績制御パラメータとプロセス特性パラメ
ータの関係を表すパラメータ算出テーブルの形態となっ
ている。

即ち、むだ時間り、は実績制御パラメータＴｉ。

Ｔｄから推定され、プロセスの時定数Ｔ、とゲインに、
の関係は、求められたＬｐと実績制御パラメータの比例
帯ＰＢデータの代入により１次式の関係として推定され
る。

第５図は、積分時間Ｔ、をパラメータとする比例帯情報
ＰＢからプロセスのゲインに、、を推定するチャートで
あり、この推定値を第３図のテーブルで導かれるに、と
Ｔ、の１次式の関ｆ系に代入することによりＴ、が推定
される。

（３）第３ステップ この様に推定されたプロセス特性のパラメータに対して
、第３ステ・ｙプではオペレータからのあいまい情報を
マンマシンａ能４０１を介して入力して、修正する。

第６図はオーバーシュートの許容に関するあいよい情報
の概念図であり、オーバーシュートを許ず場合は、ゲイ
ンＫ　及び時定数Ｔｐは推定値そのままとし、中間の場
合はに、を少し増加しＴ。

を少し減少する補正を実行する。オーバーシュートを許
さない場合は、Ｋ　を更に増加しＴ　を更ｐ に減少する補正を実行する。

第７図は応答スピードに関するあいまい情報の概念図で
あり、中間の場合はゲインに、及び時定数Ｔ　は推定値
そのままとし、遠い場合はＫＤを少し減少しＴ、を少し
増加する補正を実行する。

スピードが遅い場合は、Ｋ　を増加しＴ、を減少する補
正を実行する。

以上、第１〜第３ステップによりプロセス特性のパラメ
ータの推定が終了し、これらを初期情報としてオートチ
ューニングＩＲ能をスタートさせることができるが、更
に使用するチューニングアルゴリズムにより、当該ルー
プの特性をもっともよく反映するパラメータに修正さて
使用される。

第５図は、以上説明した第１〜第３ステップの信号処理
手順をフローチャートにより示したものである。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、次のような効果
を期待することができる。

（１）プロセスの応答テストを行わずにプロセス特性デ
ータを入手することがてきる４ （２）オートチューニングコントローラの初期値データ
を実績制御パラメータに基づく推定演算により、オンラ
インで入手できる。

（３）コンピュータ手段により高速処理できるために、
ループ数が多い場合にオートチューニング機能を導入す
る場合の初１ｔ１１設定が極めて効率よくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実現するためのシステム構成の一
例を示す構成図、第２図は一般的なループ特性知識に関
するデータベーステーブルの例、第３図は′Ｉ＆適ＰＩ
Ｄ調節ルールテーブルの例、第４図は第３図を変形した
プロセス特性パラメータ算出のためのテーブルの例、第
５図は比例帯データからプロセスのゲインを求める推定
チャートの例、第６図、第７図はオペレータからのあい
まい情報による修正に関する概念図、第８図は本発明方
法の信号処理の手順を示すフローチャート図である。 １・・・制御ステーション　　２・・・センサー　　３
・・・操作端　　４・・・計算機システム　　５・・・
通信バス６・・・通信ユニット　　４０１・・・マンマ
シン機能４０２・・・推定演算機能　　４０３・・・記
憶手段代理人　弁理士　小　沢　信　助 第１図 第２図 （−数的ループＦＰ圧知識データベーステーブル）（最
適ＰＩＤ調節ルールテーブル） 第４図 （パラメータ環部テーブル） 第　５　図 １艶肛ｍ４（１）式　、８

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. オートチューニング機能を適用すべき制御ループの調節
   計に既に使用された実績のパラメータ値である比例帯Ｐ
   Ｂ、積分時間Ｔ＿ｉ、微分時間Ｔ＿ｄがそのループの一
   般的なループ特性知識データベースのパラメータ値の範
   囲内に入つていることを確認する第１ステップと、上記
   実績パラメータ値から一般経験に基づいて予め決定され
   ているパラメータ算出演算式により当該ループのプロセ
   ス特性を表すパラメータとしてのゲインＫ＿ｐ、時定数
   Ｔ＿ｐむだ時間Ｌ＿ｐを推定演算する第２ステップと、
   オーバーシュートの許容並びに応答スピードの速さに関
   するオペレータによるあいまい評価情報に基づいて上記
   推定演算によるプロセスのパラメータ値の修正を実行す
   る第３ステップとよりなるオートチューニング初期値推
   定方法。