JPH0312703A - Process controller - Google Patents
Process controllerInfo
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- JPH0312703A JPH0312703A JP14775889A JP14775889A JPH0312703A JP H0312703 A JPH0312703 A JP H0312703A JP 14775889 A JP14775889 A JP 14775889A JP 14775889 A JP14775889 A JP 14775889A JP H0312703 A JPH0312703 A JP H0312703A
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- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
(産業上の利用分野)
本発明はプロセス制御装置に関するものであり、特にフ
ィードフォワード制御機能を有するものに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a process control device, and particularly to one having a feedforward control function.
(従来の技術)
ボイラプラントにおけるドラムレベルの制御について、
第3図を参照して説明する。ボイラ1の内部に水2が入
っており、火炉6により加熱されて蒸発した蒸気がダク
ト4を矢印の方向に通過する。ボイラ1には給水バイブ
3より水が供給されて、ドラム1内の水位(以下、ドラ
ムレベルという)を調整する。このドラムレベルを一定
に保つには、ドラムレベルを直接測定して一定になるよ
うに給水するフィードバック制御だけでなく、ダクト4
内の主蒸気流量をn1定し、主蒸気流量の変化に対応し
て給水するというフィードフォワード制御が行われる。(Prior art) Regarding drum level control in boiler plants,
This will be explained with reference to FIG. Water 2 is contained inside a boiler 1, and steam that is heated and evaporated by a furnace 6 passes through a duct 4 in the direction of the arrow. Water is supplied to the boiler 1 from a water supply vibrator 3, and the water level in the drum 1 (hereinafter referred to as drum level) is adjusted. In order to keep this drum level constant, it is necessary to not only directly measure the drum level and supply water to a constant level, but also use the duct 4
Feedforward control is performed in which the main steam flow rate within the main steam flow rate is fixed at n1 and water is supplied in response to changes in the main steam flow rate.
この主蒸気流量は、圧力計5でダクト4内の圧力を測定
することにより求まる。This main steam flow rate is determined by measuring the pressure inside the duct 4 with the pressure gauge 5.
しかし、この主蒸気流量の変化とドラムレベルの変化と
の間には、第4図に示すように時間的なずれが存在する
。However, as shown in FIG. 4, there is a time lag between the change in the main steam flow rate and the change in the drum level.
外乱が生じて主蒸気流量が変化した後、この影響を受け
て制御量としてのドラムレベルが変化するまでには時間
的な遅れ(以下、ムダ時間と称す)が生じる。これは、
プロセス内部を蒸気が循環してドラムへ戻るまでに距離
が存在することなどが原因となっており、圧力計5の取
付位置にもよるが、通常数秒から数10秒のムダ時間が
存在する。After a disturbance occurs and the main steam flow rate changes, a time delay (hereinafter referred to as dead time) occurs before the drum level as a control variable changes due to this influence. this is,
This is due to the fact that there is a distance for the steam to circulate inside the process and return to the drum, and depending on the mounting position of the pressure gauge 5, there is normally a wasted time of several seconds to several tens of seconds.
従来は第5図に示すように、外乱が発生した場合、この
外乱をとらえて操作量を演算し、このムダ時間りを考慮
せずに直ちにフィードバック制御による出力結果に加算
して最終的な操作量として制御を行っていた。このため
制御量としてのドラムレベルに変化が生じる以前の段階
で不要な操作を行うこととなり、逆に第5図に示すよう
に制御量の変化を招いて制御性を乱し系の安定を遅らせ
る原因となっていた。Conventionally, as shown in Figure 5, when a disturbance occurs, the amount of operation is calculated by capturing this disturbance, and is immediately added to the output result of feedback control without considering this wasted time to calculate the final operation. The amount was controlled. As a result, unnecessary operations are performed before the drum level as a control variable changes, which in turn causes a change in the control variable as shown in Figure 5, disrupting controllability and delaying the stability of the system. It was the cause.
(発明が解決しようとする課題)
このように従来は外乱が検出されてから制御量に影響が
現われるまでのムダ時間を考慮せずにフィードフォワー
ド制御を行っていたために、制御性を却って悪化させて
いた。(Problem to be solved by the invention) In this way, in the past, feedforward control was performed without considering the wasted time from when a disturbance was detected to when the control amount appeared, which actually worsened controllability. was.
本発明は上記事情に鑑み、ムダ時間の補償を行い制御性
を向上させるプロセス制御装置を提供することを目的と
する。In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a process control device that compensates for wasted time and improves controllability.
(課題を解決するための手段)
本発明のプロセス制御装置は、プロセス制御系に生じた
外乱の影響を受けて制gaOに変化が現われる前に、そ
の外乱の前記制御量に与える影響に対応した操作量を出
力して制御対象を制御するフィードフォワード制御部を
備えたプロセス制御装置において、前記フィードフォワ
ード制御部は、前記外乱が検出されてから前記制御量に
影響が現われるまでに要する、予め測定された時間(以
ドムダ時間と称す)を記憶する手段と、検出された前記
外乱に応じた操作量を演算して制御対象に出力する演算
部と、前記外乱が検出されてから前記ムダ時間が経過す
るまで時間的に遅らせた時点で前記操作量を前記プロセ
ス制御系に出力させるムダ時間補償部とを備えたことを
特徴としている。(Means for Solving the Problems) The process control device of the present invention takes measures to deal with the influence of the disturbance on the control amount before a change in the control gaO occurs due to the influence of the disturbance occurring in the process control system. In a process control device including a feedforward control unit that outputs a manipulated variable to control a controlled object, the feedforward control unit performs a pre-measurement process that is required from when the disturbance is detected to when an effect appears on the controlled variable. means for storing the time during which the disturbance was detected (hereinafter referred to as "dead time"); The present invention is characterized by comprising a wasted time compensator that causes the manipulated variable to be output to the process control system at a time point delayed until the time elapses.
(作 用)
外乱が検出部によって検出されてから、制御量がその影
響を受けて変化が現われるまで時間が経過した時点で、
その外乱に応じた操作量を演算部から制御対象に出力さ
せるため、適切なタイミングで制御を行うことになる。(Function) When the time has elapsed after the disturbance is detected by the detection unit until the controlled variable changes due to its influence,
In order to cause the calculation unit to output a manipulated variable corresponding to the disturbance to the controlled object, control is performed at appropriate timing.
(実施例)
本発明の一実施例によるプロセス制御装置について、そ
の演算要素の構成を示した第1図を参照して説明する。(Embodiment) A process control device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 showing the configuration of its calculation elements.
従来の場合と同様に、制御Nは第3図に示したドラム1
のドラムレベルであり、外乱は主蒸気流量である。As in the conventional case, control N controls drum 1 shown in FIG.
drum level, and the disturbance is the main steam flow rate.
まず、主蒸気流量の変化を外乱として、ドラムレベルに
対しフィードフォワード制御を行う演算要素について説
明する。この制御には比例動作による静特性補償を行う
ものと、微分動作による動特性補償を行うものとがあり
、まず静特性補償による制御について説明する。外乱の
変化を、平衡状態に対する差分Dnとしてとらえる。こ
のDnは、第3図における圧力計5が測定した蒸気圧を
用いて図示されていない主蒸気流量演算部が主蒸気流量
を求め、さらに平衡状態に対する差分Dnとしてムダ時
間補償要素21に与える。ムダ時間補償要素21では、
この外乱の変化量Dnがプロセス14に影響を与えてド
ラムレベルに変化が現われるまでに要するムダ時間りを
ムダ時間記憶部24から得て、このムダ時間りから演算
に必要な時間を差し引いた分を遅らせてDnを比例動作
要素22に出力する。比例動作要素22では、この外乱
の変化量Dnに比例定数Kを掛けてに−Dnとして静特
性補償要素23に出力する。静特性補償要素23では、
前回までの変化m K−D n−1に対する今回の増減
分K・ (Dn −Dn−1)を求め、静特性補償用操
作量K・ΔDnとして加算要素17に与える。First, a calculation element that performs feedforward control on the drum level using a change in the main steam flow rate as a disturbance will be described. This control includes one that performs static characteristic compensation through proportional operation and one that performs dynamic characteristic compensation through differential operation. First, control using static characteristic compensation will be explained. A change in disturbance is taken as a difference Dn with respect to the equilibrium state. This Dn is determined by a main steam flow rate calculating section (not shown) using the steam pressure measured by the pressure gauge 5 in FIG. In wasted time compensation element 21,
The amount of time required for this disturbance change Dn to affect the process 14 and cause a change in the drum level is obtained from the wasted time storage section 24, and the amount of time required for calculation is subtracted from this wasted time. is delayed and outputs Dn to the proportional action element 22. The proportional action element 22 multiplies the variation Dn of the disturbance by a proportionality constant K and outputs the result as -Dn to the static characteristic compensation element 23. In the static characteristic compensation element 23,
The current increase/decrease K·(Dn −Dn−1) with respect to the previous change mK−D n−1 is determined and given to the addition element 17 as the static characteristic compensation operation amount K·ΔDn.
これに対し、動特性補償は以下のような演算要素により
行われる。静特性補償の場合と同様に、ムダ時間補償要
素21によりムダ時間を考慮して時間を遅らせて外乱の
変化ffi D nが比例動作要素22に与えられ、こ
こで比例定数Kが掛は合わされてに−Dnが出力される
。この出力に−Dnが動特性補償要素31に与えられ、
微分時間をTd。On the other hand, dynamic characteristic compensation is performed using the following calculation elements. As in the case of static characteristic compensation, the wasted time compensation element 21 delays the time in consideration of the wasted time and applies the change in disturbance ffi D n to the proportional action element 22, where the proportional constant K is multiplied. -Dn is output. -Dn is given to this output to the dynamic characteristic compensation element 31,
The differential time is Td.
ラプラス演算子をSとしてra −S/ (1,+ra
・S)なる微分動作による演算が行われる。この演算結
果をEnとすると、このEnが不感帯設定要素32に与
えられる。ここでEnの絶対直が所定値以内の場合にゼ
ロの値が、所定値を超える場合にEnの値が加算要素1
8に与えられる。Letting the Laplace operator be S, ra −S/ (1, +ra
・S) Calculation by differential operation is performed. Letting this calculation result be En, this En is given to the dead zone setting element 32. Here, if the absolute directivity of En is within a predetermined value, the value of zero is zero, and if the absolute directivity of En exceeds the predetermined value, the value of En is the addition element 1.
given to 8.
次に、ドラムレベルに対してフィードバック制御を行う
演算要素及び、フィードバック制御と上述したフィード
フォワード制御による最終的な操作量の算出について説
明する。プロセス14からドラムレベルの測定値PVが
出力されるが、この値は主蒸気流量の変化(外乱Dn)
がプロセス14に与えた影響により変動するため、この
影響骨が減算要素により差し引かれた値が比較要素15
に与えられる。比較要素15では、ドラムレベルの設定
値Svと外乱の影響骨が考慮された測定値Pv′とを比
較し、この両者の差である制御偏差eを出力する。PI
D演算要素11において、前回までの操作量Cn−1に
対して今回の増減分△Cnを演算して加算要素17に出
力する。加算要素17では、この出力ΔCnと上述した
静特性補償要素23の出力K・ΔDnとを加算した値Δ
Cn +K・ΔDnをΔMVnとして操作量加算器12
に出力する。操作量加算器12では、前回までの操作量
M V n−1にこの今回の増減分ΔMVnを加算して
、M V nを出力する。加算要素18では、この出力
MVnにさらに上述した不感帯設定要素32からの出力
Enを加算して最終的な操作量としてMVn+Enを給
水流量制御系13に出力する。給水流量制御系13では
、この操作ffiMVn+Enに基づいてボイラ2への
給水の流量を制御する。Next, the calculation elements that perform feedback control on the drum level and the calculation of the final operation amount using the feedback control and the feedforward control described above will be explained. The drum level measurement value PV is output from the process 14, but this value is based on the change in the main steam flow rate (disturbance Dn).
varies depending on the influence it has on the process 14, so the value obtained by subtracting this influence bone by the subtraction element is the comparison element 15.
given to. The comparison element 15 compares the set value Sv of the drum level with the measured value Pv' in which the bones affected by the disturbance are taken into consideration, and outputs a control deviation e which is the difference between the two. P.I.
The D calculation element 11 calculates the current increase/decrease ΔCn with respect to the previous operation amount Cn-1 and outputs it to the addition element 17. The addition element 17 calculates a value Δ which is the sum of this output ΔCn and the above-mentioned output K・ΔDn of the static characteristic compensation element 23.
Manipulated amount adder 12 with Cn +K・ΔDn as ΔMVn
Output to. The manipulated variable adder 12 adds the current increase/decrease ΔMVn to the previous manipulated variable M V n-1 and outputs M V n. The addition element 18 further adds the output En from the dead zone setting element 32 described above to this output MVn, and outputs MVn+En to the water supply flow rate control system 13 as the final manipulated variable. The water supply flow rate control system 13 controls the flow rate of water supplied to the boiler 2 based on this operation ffiMVn+En.
このような制御を行った場合の制御特性を第2図を用い
て説明する。従来の場合と異なり、外乱が検出されてか
らムダ時間りが経過した後操作量をプロセス制御系に与
えているため、制御量に生じる乱れが小さく押えられて
安定までの時間が短縮され、制御性が向上する。Control characteristics when such control is performed will be explained using FIG. 2. Unlike conventional methods, the manipulated variable is given to the process control system after a dead period of time has elapsed after a disturbance is detected, which minimizes disturbances in the controlled variable, shortens the time required for stabilization, and improves control. Improves sex.
上述した実施例は一例であって、本発明を限定するもの
ではない。例えば本実施係では、フィードフォワード制
御として比例動作による静特性補償及び微分動作による
動特性補償を行っているが、必ずしも両者を備える必要
はない。また本実施例ではフィードフォワード制御のみ
ならずフィードバック制御も行うがフィードバック制御
を備えていないものであってもよい。The embodiments described above are merely examples and do not limit the present invention. For example, in this embodiment, static characteristic compensation by proportional operation and dynamic characteristic compensation by differential operation are performed as feedforward control, but it is not necessary to provide both. Further, in this embodiment, not only feedforward control but also feedback control is performed, but it is also possible to have no feedback control.
以上説明したように本発明のプロセス制御装置は、外乱
が検出されてから制御量に影響が現われるまでの時間が
経過した時点で外乱に対応した操作量をプロセス制御体
に出力を行ってムダ時間を補償するものであるため、制
御量に影響が現れる最適なタイミングで操作することに
より制御性を向上させることができる。As explained above, the process control device of the present invention outputs the manipulated variable corresponding to the disturbance to the process control body when the time elapses from the detection of the disturbance until the time when the influence appears on the controlled variable, thereby wasting time. Therefore, controllability can be improved by operating at the optimal timing when the control amount is affected.
第1図は本発明の一実施例によるプロセス制御装置の演
算要素の構成を示すブロック図、第2図は同装置を適用
した場合の制御特性を示す説明図、第3図は同装置が適
用可能なボイラプラントのプロセスを示したブロック図
、第4図は外乱と制御量との関係を示したタイムチャー
ト、第5図は従来のプロセス制御装置を適用した場合の
外乱と制御量との関係を示したタイムチャートである。
1・・・ドラム、2・・・水、3・・・給水パイプ、4
・・・ダクト、5・・・圧力計、6・・・火炉、11・
・・PID演算要素、12・・・操作量加算器、13・
・・給水流量制御系、14・・・プロセス、15・・・
比較要素、16・・・減算要素、17.18・・・加算
要素、21・・・ムダ時間補償要素、22・・・比例動
作要素、23・・・静特性補償要素、24・・・ムダ時
間記憶部、31・・・動特性補償要素、32・・・不感
帯設定要素。Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of calculation elements of a process control device according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram showing control characteristics when the same device is applied, and Fig. 3 is an explanatory diagram showing the control characteristics when the same device is applied. A block diagram showing a possible boiler plant process, Figure 4 is a time chart showing the relationship between disturbance and controlled variable, and Figure 5 is a relationship between disturbance and controlled variable when a conventional process control device is applied. This is a time chart showing the following. 1...Drum, 2...Water, 3...Water supply pipe, 4
...Duct, 5...Pressure gauge, 6...Furnace, 11.
... PID calculation element, 12 ... operation amount adder, 13.
...Water supply flow rate control system, 14...Process, 15...
Comparison element, 16... Subtraction element, 17.18... Addition element, 21... Waste time compensation element, 22... Proportional operation element, 23... Static characteristic compensation element, 24... Waste Time storage section, 31... dynamic characteristic compensation element, 32... dead zone setting element.
Claims (1)
化が現われる前に、その外乱の前記制御量に与える影響
に対応した操作量を出力して制御対象を制御するフィー
ドフォワード制御部を備えたプロセス制御装置において
、 前記フィードフォワード制御部は、前記外乱が検出され
てから前記制御量に影響が現われるまでに要する、予め
測定された時間(以下ムダ時間と称す)を記憶する手段
と、 検出された前記外乱に応じた操作量を演算して前記制御
対象に出力する演算部と、 前記外乱が検出されてから前記ムダ時間が経過するまで
時間的に遅らせた時点で前記操作量を前記プロセス制御
系に出力させるムダ時間補償部とを備えたことを特徴と
するプロセス制御装置。[Scope of Claims] Before a change in the controlled variable appears due to the influence of a disturbance occurring in the process control system, the controlled object is controlled by outputting a manipulated variable corresponding to the influence of the disturbance on the controlled variable. In a process control device including a feedforward control unit, the feedforward control unit calculates a pre-measured time (hereinafter referred to as dead time) required from when the disturbance is detected until the control amount is affected. a storage unit; a calculation unit that calculates a manipulated variable according to the detected disturbance and outputs it to the controlled object; A process control device comprising: a waste time compensator that outputs the manipulated variable to the process control system.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14775889A JPH0312703A (en) | 1989-06-09 | 1989-06-09 | Process controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14775889A JPH0312703A (en) | 1989-06-09 | 1989-06-09 | Process controller |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0312703A true JPH0312703A (en) | 1991-01-21 |
Family
ID=15437495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14775889A Pending JPH0312703A (en) | 1989-06-09 | 1989-06-09 | Process controller |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0312703A (en) |
-
1989
- 1989-06-09 JP JP14775889A patent/JPH0312703A/en active Pending
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