JPH0221303A - 適応制御装置 - Google Patents
適応制御装置Info
- Publication number
- JPH0221303A JPH0221303A JP17068788A JP17068788A JPH0221303A JP H0221303 A JPH0221303 A JP H0221303A JP 17068788 A JP17068788 A JP 17068788A JP 17068788 A JP17068788 A JP 17068788A JP H0221303 A JPH0221303 A JP H0221303A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control
- signal
- adaptive
- constant
- section
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- Pending
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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】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、プロセス状態を監視制御するプロセス計装シ
ステム全般に利用する適応制御装置に係わり、特に所望
とする仕様を満足する適切な制御を実行する適応制御装
置に関する。
ステム全般に利用する適応制御装置に係わり、特に所望
とする仕様を満足する適切な制御を実行する適応制御装
置に関する。
（従来の技術）
従来からオートチューニング方式、セルフチューニング
方式等を用いた適応制御あるいは最適制御の技術が数多
く提案されている。例えば特開昭６２−２１０５０３号
公報が上げられる。しかし、これらオートチューニング
方式やセルフチュニング方式は何れもプロセスから出力
する制御量の変化から最適なＰ！またはＰＩＤ制御定数
を算出してＰＩＤｍｆｍ部に設定しプロセスの制御動作
を実行する構成である。
方式等を用いた適応制御あるいは最適制御の技術が数多
く提案されている。例えば特開昭６２−２１０５０３号
公報が上げられる。しかし、これらオートチューニング
方式やセルフチュニング方式は何れもプロセスから出力
する制御量の変化から最適なＰ！またはＰＩＤ制御定数
を算出してＰＩＤｍｆｍ部に設定しプロセスの制御動作
を実行する構成である。
（発明が解決しようとする課題）
ところで、この種の制御系においては、例えばセンサ、
操作弁等の入出力装置の精度に関する観測ノイズ、ある
いは周囲環境の変化や操業条件の変化等による負荷の変
動、さらには複数の制御系を有する場合の相互干渉等に
よる外乱が生ずる。
操作弁等の入出力装置の精度に関する観測ノイズ、ある
いは周囲環境の変化や操業条件の変化等による負荷の変
動、さらには複数の制御系を有する場合の相互干渉等に
よる外乱が生ずる。
また、ＰＨプロセス制御系では入出力間に非線形要素を
持っている場合が多い。
持っている場合が多い。
従って、以上述べたように種々の制御系では外乱や非線
形性を有しているにも拘らず、従来の適応制御装置はオ
ートチューニングあるいはセルフチューニングを実現す
る手段のみに限定されており、上記構成要素から発生す
る外乱や非線形プロセスに対する考慮が充分に払われて
いない。その結果、実際のプラントの実状に適切に対応
することが難しく、プロセス計装システムの稼働後に所
望とする制御仕様を長期にわたって安定に維持すること
ができない。
形性を有しているにも拘らず、従来の適応制御装置はオ
ートチューニングあるいはセルフチューニングを実現す
る手段のみに限定されており、上記構成要素から発生す
る外乱や非線形プロセスに対する考慮が充分に払われて
いない。その結果、実際のプラントの実状に適切に対応
することが難しく、プロセス計装システムの稼働後に所
望とする制御仕様を長期にわたって安定に維持すること
ができない。
本発明は以上のような実情に鑑みてなされたもので、実
際のプロセスの実状にそくして所望とする制御仕様を充
分に満足させうる適応制御装置を提供することを目的と
する。
際のプロセスの実状にそくして所望とする制御仕様を充
分に満足させうる適応制御装置を提供することを目的と
する。
［発明の構成コ
（課題を解決するための手段）
本発明による適応制御装置は上記目的を達成するために
、目標値とプロセスから出力された制御量との一差信号
を受け、この一差信号を制御定数に基づいて調節演算を
行って操作量を求めて前記プロセスに印加する適応制御
装置において、前記操作量に同定信号を印加して得られ
た信号と前記制御量とをサンプリングし、このサンプリ
ングデータから前記プロセスの動特性を推定し、この動
特性推定モデルを周波数領域に変換して前記制御定数を
取得する適応部をパッケージ化した構成である。
、目標値とプロセスから出力された制御量との一差信号
を受け、この一差信号を制御定数に基づいて調節演算を
行って操作量を求めて前記プロセスに印加する適応制御
装置において、前記操作量に同定信号を印加して得られ
た信号と前記制御量とをサンプリングし、このサンプリ
ングデータから前記プロセスの動特性を推定し、この動
特性推定モデルを周波数領域に変換して前記制御定数を
取得する適応部をパッケージ化した構成である。
（作用）
従って、本発明は以上のような手段を講じたことにより
、前記ＰＩＤ調節部から出力する操作量に同定信号を印
加して得られた信号と前記制御量とをサンプリングし、
このサンプリングデータから前記プロセスの動特性を推
定し、この動特性推定モデルを周波数領域に変換し例え
ば周波数領域における部分マツチングというアルゴリズ
ムに基づいてプロセスの最適な制御定数を得るので、外
乱を生ずる系や非線形性を持つ系であっても容易に最適
制御を実施でき、かつ、適応部をバッケジ化することに
より簡単に適用可能とするものである。
、前記ＰＩＤ調節部から出力する操作量に同定信号を印
加して得られた信号と前記制御量とをサンプリングし、
このサンプリングデータから前記プロセスの動特性を推
定し、この動特性推定モデルを周波数領域に変換し例え
ば周波数領域における部分マツチングというアルゴリズ
ムに基づいてプロセスの最適な制御定数を得るので、外
乱を生ずる系や非線形性を持つ系であっても容易に最適
制御を実施でき、かつ、適応部をバッケジ化することに
より簡単に適用可能とするものである。
（実施例）
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第１図は適応制御装置の基本的な構成を示す図であっ
て、温度、圧力、流量等の伝達系等で構成されたプロセ
ス１０と、このプロセス１０を制御するパッケージ化（
ブロック化）可能な適応部１１から成り、この適応部１
１には適応制御を実施するために必要な複数の信号が入
力されている。この信号とは例えば目標値Ｓｖ、制御量
Ｐ■、同定開始信号Ｓ１．ＭＶ初期化要求信号Ｓ２．Ｍ
Ｖ初期値信号Ｓ３およびＭＶ変化量補正値信号８４等が
上げられる。この適応部１１は上記各種の信号を用いて
適応制御を実行し、得られた例えば調節後の制御定数あ
るいは操作ＱＭＶ等の少なくとも１つの信号をプロセス
１０に印加する。
。第１図は適応制御装置の基本的な構成を示す図であっ
て、温度、圧力、流量等の伝達系等で構成されたプロセ
ス１０と、このプロセス１０を制御するパッケージ化（
ブロック化）可能な適応部１１から成り、この適応部１
１には適応制御を実施するために必要な複数の信号が入
力されている。この信号とは例えば目標値Ｓｖ、制御量
Ｐ■、同定開始信号Ｓ１．ＭＶ初期化要求信号Ｓ２．Ｍ
Ｖ初期値信号Ｓ３およびＭＶ変化量補正値信号８４等が
上げられる。この適応部１１は上記各種の信号を用いて
適応制御を実行し、得られた例えば調節後の制御定数あ
るいは操作ＱＭＶ等の少なくとも１つの信号をプロセス
１０に印加する。
次に、第２図はプロセス１０を含んだ適応部１１の具体
的構成を示す図である。この適応部１１は、第３図に示
す如くプロセス１０の制御と制御定数（演算定数）の設
計を行う部分であって、具体的には設定値Ｓｖとプロセ
ス１０から出力する制御量ＰＶとの一差信号′をＰＩま
たはＰＩＤ制御定数に基づいてＰＩまたはＰＩＤ調節演
算を行ってプロセス１０に印加する操作ｆｆｉＭＶを取
得するＰＩＤ調節部２１のほか、前記ＰＩまたはＰＩＤ
制御定数の最適値を求めるために、同定信号発生部２２
．同定部２３．変換部２４および設計部２５等が備えら
れている。なお、ＰＩＤ５；！］節部２１には前記ＭＶ
初期化要求信号Ｓ２．ＭＶ初期値信号Ｓ３およびＭＶ変
化量補正値信号８４等が人力される。
的構成を示す図である。この適応部１１は、第３図に示
す如くプロセス１０の制御と制御定数（演算定数）の設
計を行う部分であって、具体的には設定値Ｓｖとプロセ
ス１０から出力する制御量ＰＶとの一差信号′をＰＩま
たはＰＩＤ制御定数に基づいてＰＩまたはＰＩＤ調節演
算を行ってプロセス１０に印加する操作ｆｆｉＭＶを取
得するＰＩＤ調節部２１のほか、前記ＰＩまたはＰＩＤ
制御定数の最適値を求めるために、同定信号発生部２２
．同定部２３．変換部２４および設計部２５等が備えら
れている。なお、ＰＩＤ５；！］節部２１には前記ＭＶ
初期化要求信号Ｓ２．ＭＶ初期値信号Ｓ３およびＭＶ変
化量補正値信号８４等が人力される。
この同定信号発生部２２は、前記同定開始信号Ｓ２を受
けてプロセス１０を同定するための同定信号を発生して
前記ＰＩＤ調節部２１の出力に加えて操作量としてプロ
セス１０に印加する。なお、この同定信号は、平均値が
０で、分散が１であるＭ系列信号のほか、通常のステッ
プ信号等が用いられる。前記同定部２３は操作ｉＭＶと
制御量ｐｖとから例えば逐次形最小２乗法を用いてプロ
セス１０の動特性モデルとしてのパルス伝達関数を同定
（推定）する。この同定部２３で得られたパルス伝゛違
関数は変換部２４に送られ、ここで周波数特性モデルと
しての周波数伝達関数に変換した後設計部２５へ送出す
る。この設計部２５では人力された周波数伝達関数から
プロセス１０に最適なＰ演算定数、■演算定数およびＤ
演算定数。
けてプロセス１０を同定するための同定信号を発生して
前記ＰＩＤ調節部２１の出力に加えて操作量としてプロ
セス１０に印加する。なお、この同定信号は、平均値が
０で、分散が１であるＭ系列信号のほか、通常のステッ
プ信号等が用いられる。前記同定部２３は操作ｉＭＶと
制御量ｐｖとから例えば逐次形最小２乗法を用いてプロ
セス１０の動特性モデルとしてのパルス伝達関数を同定
（推定）する。この同定部２３で得られたパルス伝゛違
関数は変換部２４に送られ、ここで周波数特性モデルと
しての周波数伝達関数に変換した後設計部２５へ送出す
る。この設計部２５では人力された周波数伝達関数から
プロセス１０に最適なＰ演算定数、■演算定数およびＤ
演算定数。
つまり制御定数を算出し前記ＰＩＤ調節部２１へ設定す
る機能を持っている。
る機能を持っている。
次に、本発明装置の動作を説明する。第４図は本発明装
置の動作フローであって、目標値Ｓｖとプロセス１０の
制御ＱＰｖとに基づいて操作量ＭＶを算出するが（ステ
ップＳ１）、この閉ループ制御を実行しながら適応動作
によってプロセス１０の動特性に応じた最適な制御定数
を設計しくステップＳ２）、以上の動作を繰返し実行し
ながらプロセス１０を適切な状態で制御する。
置の動作フローであって、目標値Ｓｖとプロセス１０の
制御ＱＰｖとに基づいて操作量ＭＶを算出するが（ステ
ップＳ１）、この閉ループ制御を実行しながら適応動作
によってプロセス１０の動特性に応じた最適な制御定数
を設計しくステップＳ２）、以上の動作を繰返し実行し
ながらプロセス１０を適切な状態で制御する。
上記適応動作は、第５図に示す如＜ＰＩＤ調節部２１の
出力に同定信号発生部２２から同定信号を加えてプロセ
ス１０に印加し、そのときのプロセス入力端の操作１１
Ｍ Ｖとプロセス出力側の制御量Ｐｖとを同定部２３
でサンプリングする（ステップ５１１）。そこで、この
同定部２３では前記操作ＱＭＶおよび制御ＲＰＶのサン
プリングデータから逐次形赦小２乗法あるいはＵＤ分解
フィルタ等を用いてプラント１０の動特性モデルである
パルス伝達関数Ｇ（ｚ’）を推定する（ステップ５１２
）。
出力に同定信号発生部２２から同定信号を加えてプロセ
ス１０に印加し、そのときのプロセス入力端の操作１１
Ｍ Ｖとプロセス出力側の制御量Ｐｖとを同定部２３
でサンプリングする（ステップ５１１）。そこで、この
同定部２３では前記操作ＱＭＶおよび制御ＲＰＶのサン
プリングデータから逐次形赦小２乗法あるいはＵＤ分解
フィルタ等を用いてプラント１０の動特性モデルである
パルス伝達関数Ｇ（ｚ’）を推定する（ステップ５１２
）。
しかる後、以上のようにして求めたパルス伝達関数を変
換部２４に導入する。この変換部２４ではステップＳ１
３において動特性推定モデルであるパルス伝達関数を周
波数領域の表現Ｇ（ｊω）に変換した後に設計部２５に
送出する。この設計部２４においては変換部２４での変
換モデルに対して“周波数領域における部分的モデルマ
ツチングという手法を適用しプラント１０の最適な制御
定数を求める（ステップ５１４）。
換部２４に導入する。この変換部２４ではステップＳ１
３において動特性推定モデルであるパルス伝達関数を周
波数領域の表現Ｇ（ｊω）に変換した後に設計部２５に
送出する。この設計部２４においては変換部２４での変
換モデルに対して“周波数領域における部分的モデルマ
ツチングという手法を適用しプラント１０の最適な制御
定数を求める（ステップ５１４）。
従って、以上のような実施例の構成によれば、前記ＰＩ
Ｄ調節部から出力する操作量に同定信号を印加して得ら
れた信号と前記制御量とをサンプリングし、このサンプ
リングデータから前記プロセスの動特性を推定し、この
動特性推定モデルを周波数領域に変換し例えば周波数領
域における部分マツチングというアルゴリズムに基づい
てプロセスの最適な制御定数を得るので、従来のオート
チューニング方式やセルフチューニング方式と異なり外
乱を生ずる制御系や非線形性を持つ制御系であってもそ
の制御系に充分対処して簡単に最適制御を実施でき、ひ
いては所望とする制御仕様を満足する制御系を実現でき
る。
Ｄ調節部から出力する操作量に同定信号を印加して得ら
れた信号と前記制御量とをサンプリングし、このサンプ
リングデータから前記プロセスの動特性を推定し、この
動特性推定モデルを周波数領域に変換し例えば周波数領
域における部分マツチングというアルゴリズムに基づい
てプロセスの最適な制御定数を得るので、従来のオート
チューニング方式やセルフチューニング方式と異なり外
乱を生ずる制御系や非線形性を持つ制御系であってもそ
の制御系に充分対処して簡単に最適制御を実施でき、ひ
いては所望とする制御仕様を満足する制御系を実現でき
る。
次に、第６図は適応制御部３０を流量制御系に適用した
例を示す概略構成図であって、この適応制御部３０は流
量計３１と操作弁３２との間に設けられている。この適
応制御部３０は具体的には第７図に示すように制御量Ｐ
ｖを開平演算する開平演算部３３と、前記適応部１１と
、弁開度補正部３４等からなっている。この適応部１１
には開平演算部３３の出力および目標＠Ｓｖのほか、同
定開始信号Ｓｌとしてディジタル信号ＤＩ、が入力され
、ＭＶ初期化要求信号Ｓ２としてディジタル信号Ｄ１２
が人力される。また、ＭＶ初期値Ｓ３には５０９６が設
定され、ＭＹ変化量補正値を用いないのでここでは０．
０％となっている。
例を示す概略構成図であって、この適応制御部３０は流
量計３１と操作弁３２との間に設けられている。この適
応制御部３０は具体的には第７図に示すように制御量Ｐ
ｖを開平演算する開平演算部３３と、前記適応部１１と
、弁開度補正部３４等からなっている。この適応部１１
には開平演算部３３の出力および目標＠Ｓｖのほか、同
定開始信号Ｓｌとしてディジタル信号ＤＩ、が入力され
、ＭＶ初期化要求信号Ｓ２としてディジタル信号Ｄ１２
が人力される。また、ＭＶ初期値Ｓ３には５０９６が設
定され、ＭＹ変化量補正値を用いないのでここでは０．
０％となっている。
また、本発明装置は第８図はカスケード制御にも適用で
きる。すなわち、このカスケード制御系は、燃料４１を
流量計４２および流量調節弁４３を通して炉４４内に供
給し燃焼動作を行うと共にこの燃焼動作時の炉内温度を
温度検出器４５で検出する。そして、この温度検出器４
５の検出温度を温度制御部４６に導入し、ここで検出温
度と目標値との一差信号を、制御定数を用いてＰＩまた
はＰＩＤ調節演算を行って操作量を得、この操作量を目
標値として流量制御部４７に供給する。この流量制御部
４７では目標値と流量計４３からの検出流量との偏差を
、同様に制御定数を用いてＰＩまたはＰＩＤ調節演算を
実行し、流量調節弁４３を操作する操作量を得る構成で
ある。
きる。すなわち、このカスケード制御系は、燃料４１を
流量計４２および流量調節弁４３を通して炉４４内に供
給し燃焼動作を行うと共にこの燃焼動作時の炉内温度を
温度検出器４５で検出する。そして、この温度検出器４
５の検出温度を温度制御部４６に導入し、ここで検出温
度と目標値との一差信号を、制御定数を用いてＰＩまた
はＰＩＤ調節演算を行って操作量を得、この操作量を目
標値として流量制御部４７に供給する。この流量制御部
４７では目標値と流量計４３からの検出流量との偏差を
、同様に制御定数を用いてＰＩまたはＰＩＤ調節演算を
実行し、流量調節弁４３を操作する操作量を得る構成で
ある。
しかして、以上のようなカスケード制御系は、本発明装
置との関係では第９図に示すような構成となる。図中、
１１Ａは温度制御部４４に係わる適応部、１１Ｂは流量
制御部４７に係わる適応部である。
置との関係では第９図に示すような構成となる。図中、
１１Ａは温度制御部４４に係わる適応部、１１Ｂは流量
制御部４７に係わる適応部である。
従って、このカスケード制御系においてもそれぞれの制
御部５６．４７に適応部１１Ａ、ＩＩＢを適用すれば、
それぞれの温度変化、流量変化にも係わらず最適な制御
定数を求めて適応制御を実施することができる。
御部５６．４７に適応部１１Ａ、ＩＩＢを適用すれば、
それぞれの温度変化、流量変化にも係わらず最適な制御
定数を求めて適応制御を実施することができる。
［発明の効果］
以上詳記したように本発明によれば、各種の制御系にお
けるプロセスの実状にそくして最適な制御定数を設計し
、その制御定数を用いて調節動作を実行するので、所望
とする制ｇａｆｔ様を充分に満足させ得、かつ、適応部
をパッケージ化することにより種々の制御系に容易に適
用できる適応制御装置を提供できる。
けるプロセスの実状にそくして最適な制御定数を設計し
、その制御定数を用いて調節動作を実行するので、所望
とする制ｇａｆｔ様を充分に満足させ得、かつ、適応部
をパッケージ化することにより種々の制御系に容易に適
用できる適応制御装置を提供できる。
第１図ないし第５図は本発明に係わる適応制御装置の一
実施例を説明するために示したもので、第１図は本発明
装置の基本的な構成図、第２図は第１図に示す適応部の
具体的な構成図、第３図は適応部の基本的な機能図、第
４図は本発明装置の基本動作流れ図、第５図は適応動作
の動作流れ図、第６図および第７図は流量制御系に本発
明装置を適用した図、第８図および第９図はカスケード
制御系に本発明装置を適用した構成図である。 １０・・・プロセス、１１，１．１Ａ、ＩＩＢ・・・適
応部、２１・・・ＰＩＤ調節部、２２・・・同定信号発
生部、２３・・・同定部、２４・・・変換部、２５・・
・設計部、３０・・・適応制御部。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 ＰＶ Ｓｚ ５４ 第１ 図 第３図 第６図 第７図 第８図 第９図
実施例を説明するために示したもので、第１図は本発明
装置の基本的な構成図、第２図は第１図に示す適応部の
具体的な構成図、第３図は適応部の基本的な機能図、第
４図は本発明装置の基本動作流れ図、第５図は適応動作
の動作流れ図、第６図および第７図は流量制御系に本発
明装置を適用した図、第８図および第９図はカスケード
制御系に本発明装置を適用した構成図である。 １０・・・プロセス、１１，１．１Ａ、ＩＩＢ・・・適
応部、２１・・・ＰＩＤ調節部、２２・・・同定信号発
生部、２３・・・同定部、２４・・・変換部、２５・・
・設計部、３０・・・適応制御部。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 ＰＶ Ｓｚ ５４ 第１ 図 第３図 第６図 第７図 第８図 第９図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 目標値とプロセスから出力された制御量との一差信号を
受け、この偏差信号を制御定数に基づいて調節演算を行
って操作量を求めて前記プロセスに印加する適応制御装
置において、 前記操作量に同定信号を印加して得られた信号と前記制
御量とをサンプリングし、このサンプリングデータから
前記プロセスの動特性を推定し、この動特性推定モデル
を周波数領域に変換して前記制御定数を取得する適応部
をパッケージ構成としたことを特徴とする適応制御装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17068788A JPH0221303A (ja) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | 適応制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17068788A JPH0221303A (ja) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | 適応制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0221303A true JPH0221303A (ja) | 1990-01-24 |
Family
ID=15909532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17068788A Pending JPH0221303A (ja) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | 適応制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0221303A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0704776A1 (de) * | 1994-09-28 | 1996-04-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Parametrierung eines PI- oder PID-Reglers |
| JP2010229968A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-14 | Daihatsu Motor Co Ltd | 制御装置 |
-
1988
- 1988-07-08 JP JP17068788A patent/JPH0221303A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0704776A1 (de) * | 1994-09-28 | 1996-04-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Parametrierung eines PI- oder PID-Reglers |
| JP2010229968A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-14 | Daihatsu Motor Co Ltd | 制御装置 |
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