JPH02183302A - ファジィ制御方法 - Google Patents
ファジィ制御方法Info
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- JPH02183302A JPH02183302A JP329289A JP329289A JPH02183302A JP H02183302 A JPH02183302 A JP H02183302A JP 329289 A JP329289 A JP 329289A JP 329289 A JP329289 A JP 329289A JP H02183302 A JPH02183302 A JP H02183302A
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- JP
- Japan
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- fuzzy
- control
- sampling period
- gain
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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。
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、プロセスの測定値と目標値の偏差に対して所
定のサンプリング周期でファジィ演算を実行した操作出
力を所定のサンプリング周期で上記プロセスに供給する
ファジィ制御における改善に関する。
定のサンプリング周期でファジィ演算を実行した操作出
力を所定のサンプリング周期で上記プロセスに供給する
ファジィ制御における改善に関する。
（従来の技術）
第７図乃至第９図に基づいて操作出力を直接骨るための
ファジィコントローラにおけるメンバーシップ関数を決
定する従来方法の一例を説明する。
ファジィコントローラにおけるメンバーシップ関数を決
定する従来方法の一例を説明する。
先ず前提条件として、
■制御ルールは既知、
■ベテランオペレータによる実際の操業入出力データは
既知、 ■メンバーシップ関数は未知、 とする。
既知、 ■メンバーシップ関数は未知、 とする。
ここで既知の制御ルールとは、例えば、制御ルール（１
）・・・缶内湯度が高ければ加熱スチームを減らして冷
却水を 増やす。
）・・・缶内湯度が高ければ加熱スチームを減らして冷
却水を 増やす。
制御ルール（２）・・・炉内温度が低ければ加熱スチー
ムを増やして冷却水を 減らす。
ムを増やして冷却水を 減らす。
この制御ルールを反映したメンバーシップ関数の例を、
関数の形状として一般的な台形を用いた場合につき第７
図に示す。（Ａ）は低い、（Ｂ）は高い、（Ｃ）は減ら
す、（Ｄ）は増すの４種類となり、ａ、ｂ、ｃ、ｄ点、
Ｐ＋ ｑ、ｒ、ｓ点が未知なパラメータである。
関数の形状として一般的な台形を用いた場合につき第７
図に示す。（Ａ）は低い、（Ｂ）は高い、（Ｃ）は減ら
す、（Ｄ）は増すの４種類となり、ａ、ｂ、ｃ、ｄ点、
Ｐ＋ ｑ、ｒ、ｓ点が未知なパラメータである。
一方、ベテランオペレータによる実際の操業入出力デー
タは既知であるということは、例えば缶内温度をＸ 、
スチーム供給量をｙ とした場合、（（ｘ ＋３’
）、（ｘ２．ｙ２）、・・・・・、（ｘ、、ｙ、＞１ の組み合わせデータか得られているということである。
タは既知であるということは、例えば缶内温度をＸ 、
スチーム供給量をｙ とした場合、（（ｘ ＋３’
）、（ｘ２．ｙ２）、・・・・・、（ｘ、、ｙ、＞１ の組み合わせデータか得られているということである。
この様な前提でのファジィ演算を実測値Ｘ・で実行した
場合のファジィ制御の演算を第８図により説明する。
場合のファジィ制御の演算を第８図により説明する。
（Ａ）は制御ルール（１）の演算であり、実測値Ｘ に
おいて、メンバーシップ関数′°高い′″に基づいてメ
ンバーシップ関数°″減らす′”により操作量を斜線で
求める演算を表す。
おいて、メンバーシップ関数′°高い′″に基づいてメ
ンバーシップ関数°″減らす′”により操作量を斜線で
求める演算を表す。
（Ｂ）は同様に制御ルール（２）の演算であり、実測値
Ｘ において、メンバーシップ関数”低い″に基づいて
メンバーシップ間数″増やす”により操作量を斜線で求
める演算を表す。
Ｘ において、メンバーシップ関数”低い″に基づいて
メンバーシップ間数″増やす”により操作量を斜線で求
める演算を表す。
第９図は制御ルール（１）、（２）により演算される操
作量を荷重平均した操作量出力Ｙ を求める説明図であ
り、出力値Ｙ、は、 Ｙ・＝Ｙ・＜ｘ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｐ、ｑ。
作量を荷重平均した操作量出力Ｙ を求める説明図であ
り、出力値Ｙ、は、 Ｙ・＝Ｙ・＜ｘ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｐ、ｑ。
ｒ、ｓ）
となる。
通常、メンバーシップ関数の形状（パラメータ）決定は
、ファジィ計算値Ｙ、と実際の操業出力データｙｉがで
きるだけ近くなるように試行錯誤的に調整を繰り返すこ
とによりなされる。
、ファジィ計算値Ｙ、と実際の操業出力データｙｉがで
きるだけ近くなるように試行錯誤的に調整を繰り返すこ
とによりなされる。
一方、自動的にメンバシップ関数の形状決定行う計算手
法も知られている。即ち、 評価関数、 を考え、この評価関数Ｊが最小値となるようにパラメー
タ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｐ、ｑ、ｒ、ｓ）を非線形最適化
法で決定する。この方法は、パラメータの数が増大する
に伴い、大形計算機でも相当の時間を要する。
法も知られている。即ち、 評価関数、 を考え、この評価関数Ｊが最小値となるようにパラメー
タ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｐ、ｑ、ｒ、ｓ）を非線形最適化
法で決定する。この方法は、パラメータの数が増大する
に伴い、大形計算機でも相当の時間を要する。
この非線形最適化法によるパラメータ決定の手法は公知
であり、例えば１９８８年日刊工業新聞社発行、菅野道
雄著「ファジィ制御Ｊ Ｐ１４７に開示されている。
であり、例えば１９８８年日刊工業新聞社発行、菅野道
雄著「ファジィ制御Ｊ Ｐ１４７に開示されている。
次に、バッチ式の反応缶にファジィ制御を適用した場合
の例を説明する。
の例を説明する。
バッチ式反応缶の温度制御は、ＰＴＤコントローラによ
る反応缶内温度からジャケット温度へのカスケードがそ
の主流である。特に、反応温度制御では、多種の反応物
、触媒が関与するために経験的に得られた知識をシーケ
ンス動作にしてＰＩＤ制御と組み合わせる方式が多い。
る反応缶内温度からジャケット温度へのカスケードがそ
の主流である。特に、反応温度制御では、多種の反応物
、触媒が関与するために経験的に得られた知識をシーケ
ンス動作にしてＰＩＤ制御と組み合わせる方式が多い。
ここで経験則の有効性から、ファジィ制御が有効である
と言うことが容易に推考できるが、現在の文献では一般
的な工業プロセスへの応用に関して、例えばｒＴｈｅ
Ａｐｐｌｉｃｓｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｕｚｚｙ Ｃｏｎｔ
ｒ。
と言うことが容易に推考できるが、現在の文献では一般
的な工業プロセスへの応用に関して、例えばｒＴｈｅ
Ａｐｐｌｉｃｓｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｕｚｚｙ Ｃｏｎｔ
ｒ。
５ｙｓｔｅｎ＋ ｔｏ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｐｒｏ
ｃｅｓｓ Ｊ １９７６ Ｍａｌｄａｎｉ他があるが、
化学関係の応用については見当たらない。
ｃｅｓｓ Ｊ １９７６ Ｍａｌｄａｎｉ他があるが、
化学関係の応用については見当たらない。
第１０図により、上述した従来の手法によるメンバーシ
ップ関数を持つファジィコントローラ１０１を有する反
応缶制御ユニット１によるバッチ反応缶制御システムの
例を考える。
ップ関数を持つファジィコントローラ１０１を有する反
応缶制御ユニット１によるバッチ反応缶制御システムの
例を考える。
２はバッチ反応缶、３はこれを取り巻く加熱用ジャケッ
ト、４はジャケットへの加熱用スチームＳの供給管路、
５はジャケットへの冷却用冷水Ｗの供給管路、６はスチ
ームの流量制御弁、７は冷水の流量制御弁、８は反応缶
からの排出管路、９は触媒Ｍの供給管路である。
ト、４はジャケットへの加熱用スチームＳの供給管路、
５はジャケットへの冷却用冷水Ｗの供給管路、６はスチ
ームの流量制御弁、７は冷水の流量制御弁、８は反応缶
からの排出管路、９は触媒Ｍの供給管路である。
１０は缶内の圧力Ｐの圧力センサー １１は缶内の反応
液温度Ｔ の温度センサー、１２はジャゲット内の温度
Ｔ、の温度センサーである。これらセンサーの測定信号
Ｐ、Ｔ、、Ｔ は、制御ユニット１に導かれる。
液温度Ｔ の温度センサー、１２はジャゲット内の温度
Ｔ、の温度センサーである。これらセンサーの測定信号
Ｐ、Ｔ、、Ｔ は、制御ユニット１に導かれる。
制御ユニット１において、１０２は測定値Ｔの現在値Ｔ
Ｉ（ｎ）及び過去複数サンプル周期の測定値をＴ１（ｎ
−１）、 Ｔｌｆｎ−２）−・・を保持する時系列デー
タ保持器である。
Ｉ（ｎ）及び過去複数サンプル周期の測定値をＴ１（ｎ
−１）、 Ｔｌｆｎ−２）−・・を保持する時系列デー
タ保持器である。
１０３は測定値ＴＪの現在値’ｒ”２（ｎ）及び過去複
数サンプル周期の測定値をＴ２（ｎ−１）、 Ｔ２（ｎ
−２）・・・を保持する時系列データ保持器である。
数サンプル周期の測定値をＴ２（ｎ−１）、 Ｔ２（ｎ
−２）・・・を保持する時系列データ保持器である。
１０４は測定値Ｐの現在値ｐ （ｎ）及び過去複数サン
プル周期の測定値をＰ （ｎ−１） 、 Ｐ （ｎ−２
）・・・を保持する時系列データ保持器である。
プル周期の測定値をＰ （ｎ−１） 、 Ｐ （ｎ−２
）・・・を保持する時系列データ保持器である。
１０５は測定値とプログラム的に与えられる設定値ＳＶ
とノ偏差の現在値Ｅ （ｎ） −Ｔ１（ｎ） −３Ｖ及
び過去複数サンプル周期の偏差をＥ（ｎ−１） 、 Ｅ
（ｎ−２）・・・を保持する時系列データ保持器である
。
とノ偏差の現在値Ｅ （ｎ） −Ｔ１（ｎ） −３Ｖ及
び過去複数サンプル周期の偏差をＥ（ｎ−１） 、 Ｅ
（ｎ−２）・・・を保持する時系列データ保持器である
。
１０６は偏差Ｅの変化率（１サンプル周期の変化量）Δ
Ｅ（ｎ） −Ｆ、ｆｎ） −Ｅ（ｎ−１） 、又は測定
値の変化率（ｊサンプル周期の変化量）ΔＥ （ｎ）Ｔ
（ｎ）−Ｔ（ｎ−１）の過去複数サンプル周期の偏差を
ΔＥ（ｎ−１） 、八Ｅ （ｎ−２）・・・を保持する
時系列データ保持器である。
Ｅ（ｎ） −Ｆ、ｆｎ） −Ｅ（ｎ−１） 、又は測定
値の変化率（ｊサンプル周期の変化量）ΔＥ （ｎ）Ｔ
（ｎ）−Ｔ（ｎ−１）の過去複数サンプル周期の偏差を
ΔＥ（ｎ−１） 、八Ｅ （ｎ−２）・・・を保持する
時系列データ保持器である。
１０７はコントローラ１０１の自動又は手動操作出力Ｍ
Ｖの現在値Ｍ Ｖ （ｎ）及び過去複数サンプル周期の
操作出力ＭＶ［ｎ−１） 、 ＭＶ［ｎ−２） ＝−・
を保持する時系列データ保持器である。
Ｖの現在値Ｍ Ｖ （ｎ）及び過去複数サンプル周期の
操作出力ＭＶ［ｎ−１） 、 ＭＶ［ｎ−２） ＝−・
を保持する時系列データ保持器である。
これらデータ保持器の時系列データに基づいてファジィ
コントローラ１０１はそのメンバーシップ関数の最適パ
ラメータを決定し、メンバーシップ関数の基づくファジ
ィ演算により制御弁６，７への操作出力ＭＶを発信する
。
コントローラ１０１はそのメンバーシップ関数の最適パ
ラメータを決定し、メンバーシップ関数の基づくファジ
ィ演算により制御弁６，７への操作出力ＭＶを発信する
。
〈発明が解決しようとする課題〉
反応缶の温度制御の雛しさは吸熱反応と発熱反応が工程
中に含まれていること、その発生のタイミングが掴みに
くいことにある。
中に含まれていること、その発生のタイミングが掴みに
くいことにある。
これは制御の言葉に表現し直せば、むだ時間（Ｌ）、リ
ードタイム（Ｔ’）、プロセスゲイン（Ｇ）か変化する
ことになる。
ードタイム（Ｔ’）、プロセスゲイン（Ｇ）か変化する
ことになる。
いま、プロセスの特性変化が何等かの方法で同定できた
とする。ファジィコントローラでは、パラメータ（■５
．Ｔ、Ｇ）の大きさに対応して制御ルール及びメンバー
シップ関数の形状（ＮＢ、ＮＳ、ＺＥ、ＰＳ、ＰＢ）を
、各入出力変数（偏差Ｅ、変化率ΔＥ、操作出力の増分
ΔＵ）毎に全て調節し直す必要がある。
とする。ファジィコントローラでは、パラメータ（■５
．Ｔ、Ｇ）の大きさに対応して制御ルール及びメンバー
シップ関数の形状（ＮＢ、ＮＳ、ＺＥ、ＰＳ、ＰＢ）を
、各入出力変数（偏差Ｅ、変化率ΔＥ、操作出力の増分
ΔＵ）毎に全て調節し直す必要がある。
プロセス特性の時間変化が頻繁に起こる反応缶などでは
この種の調整作業は非常に煩雑となる。
この種の調整作業は非常に煩雑となる。
従来のファジィ制御では、上述の公知文献１９８８年日
刊工業新聞社発行、菅野道雄著「ファジィ制御Ｊ Ｐ１
１３〜Ｐ１２２に開示されているように、ファジィ適応
制御の考えが導入されている。
刊工業新聞社発行、菅野道雄著「ファジィ制御Ｊ Ｐ１
１３〜Ｐ１２２に開示されているように、ファジィ適応
制御の考えが導入されている。
この手法は、例えばむだ時間Ｌｌ 、Ｌ２におけるメン
バーシップ関数を予め調節しておき、特性変化でむだ時
間がＬ （Ｌ１≦Ｌ≦１−２）と同定されたとき、対応
するメンバーシップ関数を内挿比（１，−Ｌｌ ） ＋
（Ｌ−Ｌ２ ）によって定めるものである。Ｔ、Ｇ
が変化した場合も同様に内挿を行ってメンバーシップ関
数を補正する。
バーシップ関数を予め調節しておき、特性変化でむだ時
間がＬ （Ｌ１≦Ｌ≦１−２）と同定されたとき、対応
するメンバーシップ関数を内挿比（１，−Ｌｌ ） ＋
（Ｌ−Ｌ２ ）によって定めるものである。Ｔ、Ｇ
が変化した場合も同様に内挿を行ってメンバーシップ関
数を補正する。
この様な内挿の手法は、形式的であり、特性変化をメン
バーシップ関数の調整のみで対応する点に無理があり、
さらに、パラメータ数の増加に伴って予め調節、設定し
ておくメンバーシップ関数も増大するので、第１０図で
示したデータ保持器等の構成か複雑となり、調節作業は
極めて煩雑となる問題がある。
バーシップ関数の調整のみで対応する点に無理があり、
さらに、パラメータ数の増加に伴って予め調節、設定し
ておくメンバーシップ関数も増大するので、第１０図で
示したデータ保持器等の構成か複雑となり、調節作業は
極めて煩雑となる問題がある。
本発明は、このような問題点を解消したファジィ制御方
法の提供を目的とする。
法の提供を目的とする。
く課題を解決するための手段〉
本発明の方法の特徴は、プロセスの測定値と目標値の偏
差に対して所定のサンプリング周期でファジィ演算を実
行した操作出力を所定のサンプリング周期で上記プロセ
スに供給すると共に制御ルールとメンバーシップ関数か
固定されたファジィコントローラにおいて、上記プロセ
スの特性くむが時間、リードタイム、プロセスゲイン）
を同定し、この同定結果により上記ファジィコントロー
ラのサンプリング周期を変更する点にある。
差に対して所定のサンプリング周期でファジィ演算を実
行した操作出力を所定のサンプリング周期で上記プロセ
スに供給すると共に制御ルールとメンバーシップ関数か
固定されたファジィコントローラにおいて、上記プロセ
スの特性くむが時間、リードタイム、プロセスゲイン）
を同定し、この同定結果により上記ファジィコントロー
ラのサンプリング周期を変更する点にある。
更に特徴の第２は、上記プロセスの特性（むた時間、リ
ードタイム、プロセスゲイン）を同定し、この同定結果
により上記ファジィコントローラのサンプリング周期並
びにゲインをを変更する点にある。
ードタイム、プロセスゲイン）を同定し、この同定結果
により上記ファジィコントローラのサンプリング周期並
びにゲインをを変更する点にある。
（作用）
ファジィコントローラは、プロセスの測定値と目標値の
偏差に対して所定のサンプリング周期でファジィ演算を
実行した操作出力を所定のサンプリング周期でプロセス
に供給する。
偏差に対して所定のサンプリング周期でファジィ演算を
実行した操作出力を所定のサンプリング周期でプロセス
に供給する。
コントローラ内の制御ルールとメンバーシップ関数は固
定され、同定されたプロセスの特性くむが時間、リード
タイム、プロセスゲイン）によりファジィコントローラ
のサンプリング周期が変更される。
定され、同定されたプロセスの特性くむが時間、リード
タイム、プロセスゲイン）によりファジィコントローラ
のサンプリング周期が変更される。
必要に応じてサンプリング周期並びにゲインの双方が変
更される。
更される。
（実施例）
第１図に基づいて本発明方法を実施したファジィ制御装
置の実施例を説明する。
置の実施例を説明する。
制御ユニット１において、１０８は偏差Ｅを入力するフ
ァジィコントローラ、１０９はコントローラの制御サン
プリング周期ΔｔおよびゲインＫを変更するためのΔｔ
、に変更機能である。
ァジィコントローラ、１０９はコントローラの制御サン
プリング周期ΔｔおよびゲインＫを変更するためのΔｔ
、に変更機能である。
１１０はプロセス特性（Ｌ、Ｔ、Ｇ）の推定手段であり
、この同定結果に基いてΔｔ、に変更機能１０９を駆動
する。
、この同定結果に基いてΔｔ、に変更機能１０９を駆動
する。
プロセスの動特性の同定には種々の方法が提案されてお
り、本発明ではこれらの手法でその動特性は推定可能で
あることを前提とする。
り、本発明ではこれらの手法でその動特性は推定可能で
あることを前提とする。
ファジィコントローラ１０８における偏差およびその変
化率に対する制御ルールは固定、メンバーシップ関数も
固定とされる。
化率に対する制御ルールは固定、メンバーシップ関数も
固定とされる。
Δｔ、に変更機能１０９の機能は、
■むだ時間りの増大に対してはサンプリング周期Δｔを
増加させる。
増加させる。
■プロセスゲインＧの増大に対してはコントローラゲイ
ンＫを減少させる。
ンＫを減少させる。
■リードタイムＴの増大に対してはΔｔとＫを組み合わ
せて増減を調節する。
せて増減を調節する。
これら機能を実現する制御ルールがΔｔ、に変更機能１
０９内に追加される。
０９内に追加される。
従って、制御ルールは、ファジィコントローラにおける
、偏差Ｅ、その変化率ΔＥに関する周知の９個の固定ル
ール、 （１） ＩＦ Ｅ＝ＮＢ ＆ΔＥ＝ＺＥ、ＴＨＮ Δ
Ｕ＝ＮＢ（２） ＩＦ Ｅ＝ＮＳ ＆ΔＥ＝ＺＥ、ＴＨ
Ｎ Δ叶Ｎ５（９）・・・ に加えて、次ぎの４個の制御ルールがΔｔ、に変更機能
１０９内に追加される。
、偏差Ｅ、その変化率ΔＥに関する周知の９個の固定ル
ール、 （１） ＩＦ Ｅ＝ＮＢ ＆ΔＥ＝ＺＥ、ＴＨＮ Δ
Ｕ＝ＮＢ（２） ＩＦ Ｅ＝ＮＳ ＆ΔＥ＝ＺＥ、ＴＨ
Ｎ Δ叶Ｎ５（９）・・・ に加えて、次ぎの４個の制御ルールがΔｔ、に変更機能
１０９内に追加される。
（１０） ＩＦ Ｌ＝ＳＭＡＬＬ ＆ Ｇ＝ＳＨ＾１１
．ＴＨＥＮ Δｔ＝ｓＨ＾１−Ｌ＆に＝ＢＩＧ （１１） ＩＦ Ｌ＝ＳＨＡＩＬ ＆ Ｇ＝ｂ＋ａ、Ｔ
ＨＥＮ Δｔ＝ｓＨＡＬＬ ＆に＝ＳＨＡＬＬ （１２） ＩＦ Ｌ＝ＢＩＧ ＆ Ｇ＝Ｓ１４ＡＬＬ、
ＴＨＥＮ Δｔ＝ＢＩＧ ＆に＝ＢＩＧ （１３） ＩＦ Ｌ＝ＢＩＧ ８ Ｇ＝ＢＩＧ、ＴＨＥ
Ｎ Δｔ＝ＢＩＧ ＆に＝ＳＨＡＬＬ 上記各パラメータの５１４ＡＬＬ、 ＢＩＧの判断基準
はオペレータの経験、実験に基づいて定める。
．ＴＨＥＮ Δｔ＝ｓＨ＾１−Ｌ＆に＝ＢＩＧ （１１） ＩＦ Ｌ＝ＳＨＡＩＬ ＆ Ｇ＝ｂ＋ａ、Ｔ
ＨＥＮ Δｔ＝ｓＨＡＬＬ ＆に＝ＳＨＡＬＬ （１２） ＩＦ Ｌ＝ＢＩＧ ＆ Ｇ＝Ｓ１４ＡＬＬ、
ＴＨＥＮ Δｔ＝ＢＩＧ ＆に＝ＢＩＧ （１３） ＩＦ Ｌ＝ＢＩＧ ８ Ｇ＝ＢＩＧ、ＴＨＥ
Ｎ Δｔ＝ＢＩＧ ＆に＝ＳＨＡＬＬ 上記各パラメータの５１４ＡＬＬ、 ＢＩＧの判断基準
はオペレータの経験、実験に基づいて定める。
リードタイムが変化した場合は、更にΔｔとＫを組み合
わせて追加ルールを作成する。この場合のり、Ｔ、Ｇの
ＳＨ＾１１． ＢＩＧに対応するΔｔとＫのＳＭＡＬＬ
、 ＢＩＧもオペレータの経験９．実験に基づいて定め
る。
わせて追加ルールを作成する。この場合のり、Ｔ、Ｇの
ＳＨ＾１１． ＢＩＧに対応するΔｔとＫのＳＭＡＬＬ
、 ＢＩＧもオペレータの経験９．実験に基づいて定め
る。
上記の説明はプロセスの特性の同定結果に基づいてΔｔ
とＫの双方を変更する場合について説明したが、反応缶
の制御ではサンプリング周期Δｔのみの変更でも有効で
あり、構成を簡単にすることができる。
とＫの双方を変更する場合について説明したが、反応缶
の制御ではサンプリング周期Δｔのみの変更でも有効で
あり、構成を簡単にすることができる。
第２図はその場合の実施例であり、第１０図で説明した
要素と同一要素は同一符号を付して説明を省略し、特徴
部を説明する。プロセス特性推定手段１１０は、圧力測
定値Ｐ、温度測定値Ｔ、及びＴ・、触媒Ｍその他時間情
報、銘柄情報等を入力してプロセスの特性を同定し、フ
ァジィコントローラのΔを変更機能１０９′を駆動し、
Δを変更機能１０９′は、設定される制御ルールに従っ
てサンプリング周期Δｔを変更する。
要素と同一要素は同一符号を付して説明を省略し、特徴
部を説明する。プロセス特性推定手段１１０は、圧力測
定値Ｐ、温度測定値Ｔ、及びＴ・、触媒Ｍその他時間情
報、銘柄情報等を入力してプロセスの特性を同定し、フ
ァジィコントローラのΔを変更機能１０９′を駆動し、
Δを変更機能１０９′は、設定される制御ルールに従っ
てサンプリング周期Δｔを変更する。
次に反応缶プロセスにおける特性推定手段１１０の構成
例について説明する。
例について説明する。
推定のメカニズムとしては、第３図に示すように、プロ
セスモデルに対して時間１反応熱ΔＨ１反応液温度Ｔ１
．ジャゲット温度Ｔｊ、各種パラ？ メータを入力して反応率ＸＡを演算し、この結果に基づ
いてプロセスゲインＧを推定し、更にむだ時間り、リー
ドタイムＴを推定する。
セスモデルに対して時間１反応熱ΔＨ１反応液温度Ｔ１
．ジャゲット温度Ｔｊ、各種パラ？ メータを入力して反応率ＸＡを演算し、この結果に基づ
いてプロセスゲインＧを推定し、更にむだ時間り、リー
ドタイムＴを推定する。
先ず反応缶のモデル式は次の（１）、（２）式で表され
る。
る。
ｄ ｘ Ａ／ ｄ ｔ
（０Ａ１０ＡＯ）ｋ。
ｘＥＸＰ （−Ｅ／ＲＴ、 ） （１）（１／ＣＰ
ρ ） ・ −Δ Ｈ−Ｃ＾ｘｋｏ −ＥＸＰ
（−Ｅ／ＲＴ、）十Ｕ−Ａ （Ｔ、−Ｔ、＞ （
２）ｄＴ、／ｄｔ ：物質Ａの初期濃度（ｍｏｌ／ｍ”） ：物質Ａの濃度（ｍｏｌ／ｍ ） 二速変定数 ：活性エネルギー（ｃａｌ／ｍｏｌ） ：気体定数（ｃａｌ／ｍｏｌ・Ｋ） ＣＰ ：反応液比熱（ｃ ａ ｌ ／ ｋ ｇ−Ｋ ）
ρ ：反応液密度（ｋｇ／ｍ３） ΔトＩ：反応熱（−符号は吸熱を示す）Ｔ・ ：ジャ
ケット温度（６Ｋ） Ｔ、 ：反応液温度（°Ｋ） Ｕ ：伝熱係数 （ｃａｌ／ｍ３−ｓ−Ｋ）Ａ ：
伝熱面積（ｍ２） である。
ρ ） ・ −Δ Ｈ−Ｃ＾ｘｋｏ −ＥＸＰ
（−Ｅ／ＲＴ、）十Ｕ−Ａ （Ｔ、−Ｔ、＞ （
２）ｄＴ、／ｄｔ ：物質Ａの初期濃度（ｍｏｌ／ｍ”） ：物質Ａの濃度（ｍｏｌ／ｍ ） 二速変定数 ：活性エネルギー（ｃａｌ／ｍｏｌ） ：気体定数（ｃａｌ／ｍｏｌ・Ｋ） ＣＰ ：反応液比熱（ｃ ａ ｌ ／ ｋ ｇ−Ｋ ）
ρ ：反応液密度（ｋｇ／ｍ３） ΔトＩ：反応熱（−符号は吸熱を示す）Ｔ・ ：ジャ
ケット温度（６Ｋ） Ｔ、 ：反応液温度（°Ｋ） Ｕ ：伝熱係数 （ｃａｌ／ｍ３−ｓ−Ｋ）Ａ ：
伝熱面積（ｍ２） である。
更に、Ｘ Ａ 、Ｔ Ｊ ； Ｔ ｉ、ΔＨは時間ｔの
関数であり、ｘ＾ （ｔ）、’ｒＪ （ｔｌ 、’ｒ”
、（ｔ）。
関数であり、ｘ＾ （ｔ）、’ｒＪ （ｔｌ 、’ｒ”
、（ｔ）。
ΔＨ（ｔ）である。
上記（１）、（２）式を解いた結果の時間ｔに対する反
応率ＸＡの変化特性を第４図に示す。
応率ＸＡの変化特性を第４図に示す。
第５図は、第４図の特性から求められる反応率ＸＡとそ
の変化率ｄｘ＾／ｄｔの関係からプロセスゲインＧを推
定するテーブルであり、現在のプロセスゲインをこのテ
ーブルを参照して同定する。
の変化率ｄｘ＾／ｄｔの関係からプロセスゲインＧを推
定するテーブルであり、現在のプロセスゲインをこのテ
ーブルを参照して同定する。
プロセスにむだ時間りが存在するときには、（２）式の
右辺第３項の、Ｕ−Ａ （Ｔ、−Ｔ、）を、Ｕ−Ａ（Ｔ
ｊ （ｔ−Ｌ）−Ｔｉ （ｔ−Ｌ））と書き直して
モデルパラメータの１つとしてＬを考える。時々刻々の
取得データをもとにゲイン推定の場合と同様な手順でテ
ーブル手段によりむだ時間りをリアルタイムに同定する
。
右辺第３項の、Ｕ−Ａ （Ｔ、−Ｔ、）を、Ｕ−Ａ（Ｔ
ｊ （ｔ−Ｌ）−Ｔｉ （ｔ−Ｌ））と書き直して
モデルパラメータの１つとしてＬを考える。時々刻々の
取得データをもとにゲイン推定の場合と同様な手順でテ
ーブル手段によりむだ時間りをリアルタイムに同定する
。
リードタイムＴに関しても同様の手順により同定が可能
である。
である。
プロセス特性の同定の他の手法を、第６図により説明す
る。
る。
第６図は、通常のＰＩＤ制御によって制御された反応缶
の温度制御結果を示す特性図であり、（ａ）は反応液温
度Ｔ、とプログラム設定値Ｓｖの関係を示す温度上昇曲
線である。
の温度制御結果を示す特性図であり、（ａ）は反応液温
度Ｔ、とプログラム設定値Ｓｖの関係を示す温度上昇曲
線である。
（ｂ）はジャケット温度Ｔ、と操作出力ＭＶの関係を示
す特性図で、バッチスタート時刻ｔ。からｔｌまではＭ
Ｖ全全開シーケンスが実行され、ｔ からｔ２まではＭ
Ｖプリセットの一定値制御が実行され、ｔ２以降が自動
制御となる。
す特性図で、バッチスタート時刻ｔ。からｔｌまではＭ
Ｖ全全開シーケンスが実行され、ｔ からｔ２まではＭ
Ｖプリセットの一定値制御が実行され、ｔ２以降が自動
制御となる。
（Ｃ）は缶内の発生熱量の変化を示す特性曲線、（ｄ）
は缶内の圧力変化を示す特性曲線である。
は缶内の圧力変化を示す特性曲線である。
このような特性曲線の実例に基づき、（ｂ）のＭＶ値の
実績曲線からプロセスゲインの変化率と（ａ）、（ｂ）
の関係からむだ時間やリードタイムの時間変化を推定す
る。
実績曲線からプロセスゲインの変化率と（ａ）、（ｂ）
の関係からむだ時間やリードタイムの時間変化を推定す
る。
〈発明の効果〉
（１）従来の手法である、プロセス特性が変化するごと
に特性を同定し、その結果に基づいてファジィコントロ
ーラのメンバーシップ関数のパラメータを最適値に調整
することは非常に煩雑となる。
に特性を同定し、その結果に基づいてファジィコントロ
ーラのメンバーシップ関数のパラメータを最適値に調整
することは非常に煩雑となる。
本発明のように、プロセス特性の変化前に用い定値制御
ルール、メンバーシップ関数をそのままに固定し、それ
に代えてサンプリング周期又はサンプリング周期とコン
トローラゲインを可変とすることにより、調節の簡便さ
が実現できると共に、適応制御の制御性を向上せしめる
ことが可能となる。
ルール、メンバーシップ関数をそのままに固定し、それ
に代えてサンプリング周期又はサンプリング周期とコン
トローラゲインを可変とすることにより、調節の簡便さ
が実現できると共に、適応制御の制御性を向上せしめる
ことが可能となる。
（２）メンバーシップ関数や制御ファジィ制御ルールの
作成時に、静的な動作（このままで居たらこの先の落ち
着く先はここであるンとして考えることができ、人間の
不得意な時間的な関係での特性変化の把握、すなわち動
特性の記述がなくてもルールを訣められるので、システ
ムの設計が容易となる。
作成時に、静的な動作（このままで居たらこの先の落ち
着く先はここであるンとして考えることができ、人間の
不得意な時間的な関係での特性変化の把握、すなわち動
特性の記述がなくてもルールを訣められるので、システ
ムの設計が容易となる。
（３）速い応答のプロセスは短いサンプリングタイムで
制御し、遅い応答のプロセスは長いサンプリングタイム
で制御するのは経験のあるオペレータの共通原則であり
、これをファジィ推論部から独立させることにより、推
論部分のソフトウェア構成を小さく、シンプルにするこ
とかできる。
制御し、遅い応答のプロセスは長いサンプリングタイム
で制御するのは経験のあるオペレータの共通原則であり
、これをファジィ推論部から独立させることにより、推
論部分のソフトウェア構成を小さく、シンプルにするこ
とかできる。
第１図は本発明方法を適用したファジィ制御装置の基本
構成図、第２図は本発明方法を適用した反応缶制御装置
の実施例を示す構成図、第３図は反応缶プロセスモデ・
ルを示すブロック線図、第４図はモデル式を解いた結果
を示す反応率の時間変化を示す特性図、第５図は反応率
とその変化率の組合せからプロセスゲインを推定するテ
ーブル構成図、第６図は反応缶のＰＩＤ温度制御結果を
示す特性図、第７図乃至第９図はファジィ制御における
メンバーシップ関数とファジィ演算に関する説明図、第
１０図は従来の手法によるメンバーシップ関数を持つフ
ァジィコントローラ１０１を有する反応缶制御ユニッ１
へ１によるバッチ反応缶制御システムの構成例である。 １・・・制御ユニッｌ〜、１０８・・・ファジィコン１
〜ローラ、１０９・・・Δｔ、に変更機能、１１０・・
・プロセ→］ 区 ｉ 派 区 派
構成図、第２図は本発明方法を適用した反応缶制御装置
の実施例を示す構成図、第３図は反応缶プロセスモデ・
ルを示すブロック線図、第４図はモデル式を解いた結果
を示す反応率の時間変化を示す特性図、第５図は反応率
とその変化率の組合せからプロセスゲインを推定するテ
ーブル構成図、第６図は反応缶のＰＩＤ温度制御結果を
示す特性図、第７図乃至第９図はファジィ制御における
メンバーシップ関数とファジィ演算に関する説明図、第
１０図は従来の手法によるメンバーシップ関数を持つフ
ァジィコントローラ１０１を有する反応缶制御ユニッ１
へ１によるバッチ反応缶制御システムの構成例である。 １・・・制御ユニッｌ〜、１０８・・・ファジィコン１
〜ローラ、１０９・・・Δｔ、に変更機能、１１０・・
・プロセ→］ 区 ｉ 派 区 派
Claims (2)
- （１）プロセスの測定値と目標値の偏差に対して所定の
サンプリング周期でファジィ演算を実行した操作出力を
所定のサンプリング周期で上記プロセスに供給すると共
に制御ルールとメンバーシップ関数が固定されたファジ
ィコントローラにおいて、上記プロセスの特性（むだ時
間，リードタイム，プロセスゲイン）を同定し、この同
定結果により上記ファジィコントローラのサンプリング
周期を変更することを特徴とするファジィ制御方法。 - （２）プロセスの測定値と目標値の偏差に対して所定の
サンプリング周期でフアジィ演算を実行した操作出力を
所定のサンプリング周期で上記プロセスに供給すると共
に制御ルールとメンバーシップ関数が固定されたファジ
ィコントローラにおいて、上記プロセスの特性（むだ時
間，リードタイム，プロセスゲイン）を同定し、この同
定結果により上記ファジィコントローラのサンプリング
周期並びにゲインをを変更することを特徴とするファジ
ィ制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP329289A JPH02183302A (ja) | 1989-01-10 | 1989-01-10 | ファジィ制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP329289A JPH02183302A (ja) | 1989-01-10 | 1989-01-10 | ファジィ制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02183302A true JPH02183302A (ja) | 1990-07-17 |
Family
ID=11553314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP329289A Pending JPH02183302A (ja) | 1989-01-10 | 1989-01-10 | ファジィ制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02183302A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103309233A (zh) * | 2013-05-13 | 2013-09-18 | 陕西国防工业职业技术学院 | 一种模糊pid控制器的设计方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5499884A (en) * | 1978-01-24 | 1979-08-07 | Toshiba Corp | Variafble sample period controller |
| JPS6217807A (ja) * | 1985-07-15 | 1987-01-26 | Omron Tateisi Electronics Co | Ｐｉｄ制御装置 |
| JPS63204401A (ja) * | 1987-02-20 | 1988-08-24 | Yamatake Honeywell Co Ltd | Ｐｉｄコントロ−ラ |
| JPS63231601A (ja) * | 1987-03-20 | 1988-09-27 | Yokogawa Electric Corp | セルフチユ−ニングコントロ−ラ |
-
1989
- 1989-01-10 JP JP329289A patent/JPH02183302A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5499884A (en) * | 1978-01-24 | 1979-08-07 | Toshiba Corp | Variafble sample period controller |
| JPS6217807A (ja) * | 1985-07-15 | 1987-01-26 | Omron Tateisi Electronics Co | Ｐｉｄ制御装置 |
| JPS63204401A (ja) * | 1987-02-20 | 1988-08-24 | Yamatake Honeywell Co Ltd | Ｐｉｄコントロ−ラ |
| JPS63231601A (ja) * | 1987-03-20 | 1988-09-27 | Yokogawa Electric Corp | セルフチユ−ニングコントロ−ラ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103309233A (zh) * | 2013-05-13 | 2013-09-18 | 陕西国防工业职业技术学院 | 一种模糊pid控制器的设计方法 |
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