JPH02202602A - 変化率演算器 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 原子力、火力、水力等の発電プラントに採用されるプロ
セス検出装置に関する。

（従来の技術） 従来各プラントにおける各種プロセス量の変化率を適切
に検出して、これをプロセス制御に採用することは１種
々のノイズの影響を受けるため実用化が困難であった。

即ち一般にプロセス量の変化率は第５図の特性図に示す
ように、横軸に時間ｔ、縦軸をプロセス量Ｐとし１時刻
ｔ１とｔ２の間にプロセス量がＰｌからＰ２まで変化し
たとすると。

次の０式で表すことができる。

（Ｐａ−Ｐｘ）／（ｔｔ−ｔｔ）　　　　・・・■しか
し、通常あるプロセス量の変化率と言う場合、この変化
率を求める際の時間間隔Δｔ（ｔｚ　　ｔｔ）は、明確
に定義されていない。

一例としてプロセス量Ｐの時間ｔに対する変化挙動が第
６図（ａ）の特性図のような短時間に小さい変化をした
場合と、第７図（ａ）の特性図のように長時間で大きく
変化した場合を各々の変化率を２つの異なる時間間隔（
長時間間隔Δｔａと短時間間隔Δｔｂ）で判定した結果
を夫々第６図（ｂ）、（ｃ）と第７図（ｂ）、（０）で
示す、このように変化率検出を長時間間隔Δｔａで判定
した変化率は、第６図（ｂ）及び第７図（ｂ）のように
微少のプロセス量変化には影響は受けないが、変化率判
定に遅れが生じる。逆に変化率検出短時間間隔Δｔｂで
判定した変化率は、第６図（Ｑ）及び第７図（Ｑ）で示
すように、判定の遅れはないものの、プロセス量の微少
変化に対しては大幅な影響を受ける。

（発明が解決しようとする課題） 一般に第６図（、）に示すような微少なプロセス量変化
は検出方式あるいは検出回路等に付随するノイズであり
、従ってこれ等ノイズの影響を受けることのない変化率
判定を行うためには、判定時間間隔を長くすれば良いが
、これを長くし過ぎると実際の変化の検出が遅れてしま
う、さらにこの判定のための変化率検出時間間隔に関し
ては、プロセス量が物理的に変化する周期がノイズの周
期と大きく異なっている場合には支障ないが１通常この
２つの周期は第８図の特性図に示すように互が接近１重
複している場合が多く、このため変化率検出時間間隔を
一意的に決定すると重複部分を分割してしまい、互いの
情報量の一部が失われることとなり、この判断は極めて
困難であった。実際にはある周期で検出プロセス量が変
化した場合、その変化が物理的に意味がある可能性と、
ノイズである可能性は第９図に示すように明確に１か０
かに分けられるものではなく、物理的に意味のある可能
性が０．９でノイズである可能性が０．１というような
関係となっている。なおこの各々の可能性をここでは“
帰属度”と呼ぶ、しかしこの帰属度は夫々周期によって
連続的に変化して行くものである。このため従来はある
対象を良好に制御しようとすると、その対象の状態の変
化率、即ちプロセス量を微分してこれをフィードバック
することの必要が多いにも拘らず、ノイズの影響を排除
して真の変化率のみを検知することが困難なため、微分
要素を制御に使用することができないという問題があっ
た。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、その目的とする
ところは、変化する入力を異なる時間間隔における測定
変数の変化率を演算する複数の微分手段と、この出力に
任意の重みをつける加重平均手段により、入力信号に含
まれた短周期のノイズ等の影響を排除し、長周期の本来
の信号変化に対応した出力を応答性良く得られる変化率
演算器を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 異なる時間間隔における測定変数の変化幅を演算する複
数の微分手段と、この微分手段の出力に任意の重みをつ
けるための加重平均手段を具備する。

（作　用） 入力されたプロセス量の物理的に意味のある変化のみに
対して、変化率を求めるために物理的変化に対応する周
期の範囲に対し、複数の変化率演算手段を設け、その出
力に物理的変化への帰属度を基に重みづけを行って、プ
ロセス信号に含まれた短周期のノイズ等の影響を排除し
、長周期の本来のプロセス量変化に対応した出力信号を
応答性を高く得る。

（実施例） 本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は基本的構成図で、プロセス量の物理的に意味の
ある変化のみに対して、変化率を求めるために物理的変
化に対応する周期の範囲に対し、複数の変化率演算手段
を備え、その出力に物理的変化への帰属度を基に重みづ
けを行う、これは次の０式で表される。

ｋｌ：Δｔｌでの変化率が、物理的変化としてどの程度
意味があるかの帰属度、 Ｐ：プロセス量。

また第２図はブロック構成図で、４つの異なる変化率検
出時間間隔の場合を示したものである。

プロセス量Ｐを入力して、この変化率を検出する時間間
隔が第３図に示す、時間間隔Δｔ□、ΔｔｉｔΔｈｌΔ
ｔ４と、夫々異なる４つの微分手段である変化率判定回
路１，２，３．４と、夫々に接続され各変化率の物理的
変化への夫々の帰属度に、、に、。

Ｋ３．　Ｋ、を基にゲインを決定した増幅器５，６゜７
．８及びこれ等の出力を加算する加算器９と、この加算
した出力を規格化するための平均回路ｌＯで構成されて
いる。

次に上記構成による作用について説明する。第４図（ａ
）の特性図に示すように短周期のノイズを含む、長周期
で増加するプロセス信号が入力された場合、従来の装置
においては第４図（ｃ）に示すように、極めて変動に富
む出力となり到底微分フィードバック制御への採用は不
可能である。しかしながら本発明によれば、第４図（ａ
）に示すような信号は、４つの異なる時間間隔の変化率
判定回路１，２，３．４において判定され、さらに増幅
器５，６，７．８にて夫々各変化率の物理的変化への帰
属度Ｋｉ、　Ｋ、、　Ｋ、、　Ｋ、のゲインが乗ぜられ
た後、加算器９にて加算され、さらにこれを平均回路１
０にて帰属度に、、　Ｋ、、　Ｋ、、　Ｋ、の加算値で
除して変化率を出力する。これによる出力は第４図（ｂ
）に示すように、入力されたプロセス信号に含まれた短
周期のノイズ等の影響が排除され。

長周期の本来のプロセス量変化に対応した出力信号が、
しかも応答性を高く得られる。従ってこの出力信号は微
分フィードバック制御に採用して良好な制御が行なえる
。

〔発明の効果〕

以上本発明によれば、その変化がノイズに起因するもの
か、また物理的変化によるものかが明確でない周期のプ
ロセス量の変化に対し、物理的変化であることへの帰属
度を判別して適切な変化率が演算することができるので
、従来実現不能であった微分フィードバック制御が可能
となり、各種プロセス制御に最適な制御システムの自由
な構築とその結果良好な制御が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成図、第２図は本発明の一実
施例のブロック構成図、第３図は周期時間に対する物理
的変化への帰属度特性図、第４図（ａ）は時間対プロセ
ス量特性図、第４図（ｂ）は本発明の変化率演算器の出
力特性図、第４図（ｃ）は従来の変化率演算器の出力特
性図、第５図はプロセス量の変化率特性図、第６図（ａ
）はプロセス量微少変化の特性図、第６図（ｂ）は第６
図（ａ）の長時間間隔で判定したプロセス量の変化率特
性図、第６図（ｃ）は第６図（ａ）の短時間間隔で判定
したプロセス量の変化率特性図、第７図（ａ）はプロセ
ス量長時間変化大の特性図、第７図（ｂ）は第７図（ａ
）の長時間間隔で判定したプロセス量の変化率特性図、
第７図（ｃ）は第７図（ａ）の短時間間隔で判定したプ
ロセス量の変化率特性図、第８図は入力信号の変化周期
特性図、第９図は変化周期に対する帰属度特性図である
。 １．２，３．４・・・変化率判定回路。 ５．６，７．８・・・増幅器、 ９・・・加算器、　　　　　ＩＯ・・・平均回路。 第　１　図 代理人　弁理士　　大　胡　典　夫 第　２　悶 第　　３　　図 弔 図 第 図 ａｔｓ：’ｔイ４．ｔｈ　時間Ｆ５Ｐｉ％第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　異なる時間間隔における測定変数の変化率を演算する
   複数の微分手段と、その微分手段の出力に任意の重みを
   つけるための加重平均手段からなることを特徴とする変
   化率演算器。