JPH04303201A - 制御装置 - Google Patents
制御装置Info
- Publication number
- JPH04303201A JPH04303201A JP6739591A JP6739591A JPH04303201A JP H04303201 A JPH04303201 A JP H04303201A JP 6739591 A JP6739591 A JP 6739591A JP 6739591 A JP6739591 A JP 6739591A JP H04303201 A JPH04303201 A JP H04303201A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- controlled object
- control
- model
- control device
- input
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
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
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、むだ時間を含む制御
対象を、その状態変化に追従して制御できる制御装置に
関する。
対象を、その状態変化に追従して制御できる制御装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】熱交換器等のむだ時間を含むシステムを
通常のＰＩＤ制御系等で制御することは極めて困難であ
る。それは、制御系の閉ループ内にむだ時間関数ｅ−Ｌ
Ｓ が含まれるためである。そこで、制御装置に制御対
象のモデルを組み込んでむだ時間分を閉ループ内から追
い出し、通常の一時遅れ，二時遅れ系と同様の制御を可
能にしたものがスミスコントローラである。すなわち、
スミスコントローラとは一般的な一次遅れ系または二時
遅れ系の制御装置の出力を制御対象モデルを介してフィ
ードバックするようにしたものである。制御対象モデル
は一般的に一次遅れ系＋むだ時間で構成されている。図
８は一般的なスミス法による制御システムの構成を示す
図である。制御対象は給湯器である。設定値として入水
量ｓｆ，入水温度Ｔｉおよび設定温度ｒが入力され制御
部３１（伝達関数Ｇｃ（ｓ） ）には前記ｗｆ，Ｔｉお
よびｒ−ｙ−ｚが入力される。すなわち、実際の制御偏
差ｒ−ｙからむだ時間分を予め取り込んだ予測偏差ｚを
加味することでむだ時間を有する制御対象の制御を可能
にしている。この予測偏差ｚは、制御部３１の操作量出
力を制御対象モデル３２の伝達関数（１−ｅ−ＬＳ ）
Ｇ（ｓ） に入力して得られた値である。
通常のＰＩＤ制御系等で制御することは極めて困難であ
る。それは、制御系の閉ループ内にむだ時間関数ｅ−Ｌ
Ｓ が含まれるためである。そこで、制御装置に制御対
象のモデルを組み込んでむだ時間分を閉ループ内から追
い出し、通常の一時遅れ，二時遅れ系と同様の制御を可
能にしたものがスミスコントローラである。すなわち、
スミスコントローラとは一般的な一次遅れ系または二時
遅れ系の制御装置の出力を制御対象モデルを介してフィ
ードバックするようにしたものである。制御対象モデル
は一般的に一次遅れ系＋むだ時間で構成されている。図
８は一般的なスミス法による制御システムの構成を示す
図である。制御対象は給湯器である。設定値として入水
量ｓｆ，入水温度Ｔｉおよび設定温度ｒが入力され制御
部３１（伝達関数Ｇｃ（ｓ） ）には前記ｗｆ，Ｔｉお
よびｒ−ｙ−ｚが入力される。すなわち、実際の制御偏
差ｒ−ｙからむだ時間分を予め取り込んだ予測偏差ｚを
加味することでむだ時間を有する制御対象の制御を可能
にしている。この予測偏差ｚは、制御部３１の操作量出
力を制御対象モデル３２の伝達関数（１−ｅ−ＬＳ ）
Ｇ（ｓ） に入力して得られた値である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このようにスミスコン
トローラを用いればむだ時間を有する制御対象の制御を
簡略に行うことができるが、実際の制御対象と制御対象
モデルとが一致している必要がある。プラントを設置し
たとき現場でこのモデルを調整する必要があるが、この
調整は熟練を要し、極めて手間のかかるものであった。 さらに、従来の制御対象モデルはプラント設置時に調整
されたのちはそのまま固定されていたため、制御対象の
状態に変動があった場合モデルと対象とのミスマッチが
生じ制御性能が極端に悪化するという欠点があった。図
８の制御システムにおいて給湯器の水量を２リットル，
６リットル，９リットルと変化させて温度制御を行った
場合の変化グラフを図９（Ａ）〜（Ｃ）に示す。なお、
制御対象モデル３２は水量が６リットルの場合をモデル
化したものである。同図（Ａ）のように水量が６リット
ルの場合にはほぼ速やかに水温が整定しているが、同図
（Ｂ）に示す水量９リットルの場合には整定時間が長く
なり、同図（Ｃ）に示す水量２リットルの場合には制御
ができなくなっている。このように、従来のスミスコン
トローラは制御対象の変動に対する追従性が極めて悪い
欠点があった。
トローラを用いればむだ時間を有する制御対象の制御を
簡略に行うことができるが、実際の制御対象と制御対象
モデルとが一致している必要がある。プラントを設置し
たとき現場でこのモデルを調整する必要があるが、この
調整は熟練を要し、極めて手間のかかるものであった。 さらに、従来の制御対象モデルはプラント設置時に調整
されたのちはそのまま固定されていたため、制御対象の
状態に変動があった場合モデルと対象とのミスマッチが
生じ制御性能が極端に悪化するという欠点があった。図
８の制御システムにおいて給湯器の水量を２リットル，
６リットル，９リットルと変化させて温度制御を行った
場合の変化グラフを図９（Ａ）〜（Ｃ）に示す。なお、
制御対象モデル３２は水量が６リットルの場合をモデル
化したものである。同図（Ａ）のように水量が６リット
ルの場合にはほぼ速やかに水温が整定しているが、同図
（Ｂ）に示す水量９リットルの場合には整定時間が長く
なり、同図（Ｃ）に示す水量２リットルの場合には制御
ができなくなっている。このように、従来のスミスコン
トローラは制御対象の変動に対する追従性が極めて悪い
欠点があった。
【０００４】この発明は、制御対象モデルを制御条件に
合わせて推論することにより上記課題を解決した制御装
置を提供することを目的とする。
合わせて推論することにより上記課題を解決した制御装
置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、むだ時間を
含む制御対象を制御する制御装置であって、前記制御対
象の中間状態を検出するセンサと、前記センサの検出量
を入力とする制御対象モデルを有するスミスコントロー
ラと、前記制御対象の状態データおよび／または前記対
象に対する設定値が入力される検出手段と、前記検出手
段の検出値に基づき、前記制御対象モデルのパラメータ
を推論する推論手段と、を有することを特徴とする。
含む制御対象を制御する制御装置であって、前記制御対
象の中間状態を検出するセンサと、前記センサの検出量
を入力とする制御対象モデルを有するスミスコントロー
ラと、前記制御対象の状態データおよび／または前記対
象に対する設定値が入力される検出手段と、前記検出手
段の検出値に基づき、前記制御対象モデルのパラメータ
を推論する推論手段と、を有することを特徴とする。
【０００６】
【作用】この発明の制御装置では、スミスコントローラ
内の制御対象モデルのパラメータを推論する推論装置を
設けた。推論のための入力は、制御対象の状態データや
設定値であり、たとえば、制御対象が給湯器の場合、入
水量，入水温度，設定温度等である。これらの値が変化
したときは、推論手段がそのときの制御対象に適合する
制御対象モデルのパラメータを推論する。これにより、
制御対象モデルと実際の制御対象とのミスマッチを防止
することかでき、制御精度を高く保ことができる。
内の制御対象モデルのパラメータを推論する推論装置を
設けた。推論のための入力は、制御対象の状態データや
設定値であり、たとえば、制御対象が給湯器の場合、入
水量，入水温度，設定温度等である。これらの値が変化
したときは、推論手段がそのときの制御対象に適合する
制御対象モデルのパラメータを推論する。これにより、
制御対象モデルと実際の制御対象とのミスマッチを防止
することかでき、制御精度を高く保ことができる。
【０００７】さらにこの発明では、センサによって制御
対象の中間状態を検出し、制御対象モデルにこの値を入
力している。すなわち、制御対象モデルを制御対象の中
間状態以降のモデルを用いている。このようにすること
により、制御対象の状態に変化が生じても、定常ゲイン
がほぼ一定となるのでモデルのミスマッチが生じ難くな
り、制御対象の特性変化による制御性能の低下を防ぐこ
とができる。
対象の中間状態を検出し、制御対象モデルにこの値を入
力している。すなわち、制御対象モデルを制御対象の中
間状態以降のモデルを用いている。このようにすること
により、制御対象の状態に変化が生じても、定常ゲイン
がほぼ一定となるのでモデルのミスマッチが生じ難くな
り、制御対象の特性変化による制御性能の低下を防ぐこ
とができる。
【０００８】
【実施例】図１はこの発明の実施例である制御装置５が
用いられる給湯器システムを示す図である。給湯器１は
熱交換器２を有しており、熱交換器２のほぼ中間部には
温度センサ２ａが設けられている。給湯器２の下部には
バーナー３が設けられている。バーナー３はバルブ６，
４を介して供給されるガスを燃焼させる。バルブ４は制
御装置５の制御により無段階にバルブを開閉する比例バ
ルブである。制御装置５には目標値や制御変数が入力さ
れる。
用いられる給湯器システムを示す図である。給湯器１は
熱交換器２を有しており、熱交換器２のほぼ中間部には
温度センサ２ａが設けられている。給湯器２の下部には
バーナー３が設けられている。バーナー３はバルブ６，
４を介して供給されるガスを燃焼させる。バルブ４は制
御装置５の制御により無段階にバルブを開閉する比例バ
ルブである。制御装置５には目標値や制御変数が入力さ
れる。
【０００９】図２は前記給湯器システムの制御装置のブ
ロック線図である。線型または非線型の制御部１１の操
作量出力ｕは制御対象１０に入力される。制御対象１０
は中間状態以前の制御対象１０ａおよび中間状態以降の
制御対象１０ｂに分割されている。この中間状態の制御
量データｘが取り出され、中間状態以降の制御対象モデ
ル１２，１３に入力される。制御対象モデル１３は一般
的な一次遅れ系であり、伝達関数Ｇ（ｓ） ＝Ｋ／（１
＋ｓＴ）で表現される。また、制御対象モデル１２は、
むだ時間を表現するものであり、指数に含まれるＬは制
御対象１０ｂ（Ｇｐ２（ｓ） のむだ時間推測値である
。ここで、中間状態以前の制御対象１０ａにもむだ時間
が含まれているが、給湯器の熱交換器の場合、前半部分
はむだ時間が小さく後半部分の方がむだ時間が大きくな
っているため、前半部分のむだ時間を無視しても制御性
能に大きな悪影響を与えることはない。制御対象モデル
１２，１３にはモデル推論部１４が接続されている。モ
デル推論部はファジィ推論によって制御対象モデルのパ
ラメータを推論する装置である。ファジィ推論は図４〜
図６に示すルールおよびメンバシップ関数に基づいて実
行される。
ロック線図である。線型または非線型の制御部１１の操
作量出力ｕは制御対象１０に入力される。制御対象１０
は中間状態以前の制御対象１０ａおよび中間状態以降の
制御対象１０ｂに分割されている。この中間状態の制御
量データｘが取り出され、中間状態以降の制御対象モデ
ル１２，１３に入力される。制御対象モデル１３は一般
的な一次遅れ系であり、伝達関数Ｇ（ｓ） ＝Ｋ／（１
＋ｓＴ）で表現される。また、制御対象モデル１２は、
むだ時間を表現するものであり、指数に含まれるＬは制
御対象１０ｂ（Ｇｐ２（ｓ） のむだ時間推測値である
。ここで、中間状態以前の制御対象１０ａにもむだ時間
が含まれているが、給湯器の熱交換器の場合、前半部分
はむだ時間が小さく後半部分の方がむだ時間が大きくな
っているため、前半部分のむだ時間を無視しても制御性
能に大きな悪影響を与えることはない。制御対象モデル
１２，１３にはモデル推論部１４が接続されている。モ
デル推論部はファジィ推論によって制御対象モデルのパ
ラメータを推論する装置である。ファジィ推論は図４〜
図６に示すルールおよびメンバシップ関数に基づいて実
行される。
【００１０】図３は制御装置１１の構成を示す図である
。この制御装置はファジィ制御系２０〜２２、ＰＩＤ制
御系２３〜２７およびフィードフォワード制御系２８で
構成されている。ファジィ制御系は、ファジィ推論装置
２０，増幅器２１および分配器２２からなっている。 ファジィ制御装置２０は一般的な温度制御を実行するた
めのファジィルールおよびメンバシップ関数を備えてい
る。分配器２２はＰＩＤ制御系とこのファジィ制御系と
の寄与度を調整するための回路である。ＰＩＤ制御系は
比例制御器２３，微分制御器２４，積分制御器２５で構
成されている。この出力は前記ファジィ制御系との寄与
度を調整するための分配器２７に入力されている。これ
らの出力およびフィードフォワード制御系２８の出力が
全て加算されて操作量出力ｕが算出される。
。この制御装置はファジィ制御系２０〜２２、ＰＩＤ制
御系２３〜２７およびフィードフォワード制御系２８で
構成されている。ファジィ制御系は、ファジィ推論装置
２０，増幅器２１および分配器２２からなっている。 ファジィ制御装置２０は一般的な温度制御を実行するた
めのファジィルールおよびメンバシップ関数を備えてい
る。分配器２２はＰＩＤ制御系とこのファジィ制御系と
の寄与度を調整するための回路である。ＰＩＤ制御系は
比例制御器２３，微分制御器２４，積分制御器２５で構
成されている。この出力は前記ファジィ制御系との寄与
度を調整するための分配器２７に入力されている。これ
らの出力およびフィードフォワード制御系２８の出力が
全て加算されて操作量出力ｕが算出される。
【００１１】図４〜図６は前記モデル推論部１４が実行
するファジィ推論方式を説明するための図である。図４
はファジィ推論に用いられるルールを示し、図５は入力
変数のメンバシップ関数を示し、図６は出力変数のメン
バシップ関数を示す。図４（Ａ）は、入水流量Ｗｆの条
件のみで、制御対象モデル１２，１３のむだ時間Ｌ，時
定数Ｔ，定常ゲインＫを定めるルールである。すなわち
、制御対象モデルは入水流量によってほぼその性格が決
定される。入水流量のメンバシップ関数は図５（Ａ）に
示す様であり、出力変数であるむだ時間Ｌ，時定数Ｔ，
定常ゲインＫのメンバシップ関数は図６（Ａ）〜（Ｃ）
に示すとおりである。さらに、図４（Ｂ）は設定温度ｒ
と入水温度Ｔｉに基づいて定常ゲインＫおよび時定数Ｔ
を補正するためのルールである。出力変数である補正値
を求めるメンバシップ関数は図６（Ｄ）に示すとおりで
ある。
するファジィ推論方式を説明するための図である。図４
はファジィ推論に用いられるルールを示し、図５は入力
変数のメンバシップ関数を示し、図６は出力変数のメン
バシップ関数を示す。図４（Ａ）は、入水流量Ｗｆの条
件のみで、制御対象モデル１２，１３のむだ時間Ｌ，時
定数Ｔ，定常ゲインＫを定めるルールである。すなわち
、制御対象モデルは入水流量によってほぼその性格が決
定される。入水流量のメンバシップ関数は図５（Ａ）に
示す様であり、出力変数であるむだ時間Ｌ，時定数Ｔ，
定常ゲインＫのメンバシップ関数は図６（Ａ）〜（Ｃ）
に示すとおりである。さらに、図４（Ｂ）は設定温度ｒ
と入水温度Ｔｉに基づいて定常ゲインＫおよび時定数Ｔ
を補正するためのルールである。出力変数である補正値
を求めるメンバシップ関数は図６（Ｄ）に示すとおりで
ある。
【００１２】このようにして入水流量等の制御対象の状
態に基づいて制御対象モデル１２，１３を補正すること
により制御装置５は、入水流量が２リットル，６リット
ル，９リットルと変化しても、図７（Ａ）〜（Ｃ）に示
すように、ほぼ実用に耐える整定特性を備えることがで
きるようになる。
態に基づいて制御対象モデル１２，１３を補正すること
により制御装置５は、入水流量が２リットル，６リット
ル，９リットルと変化しても、図７（Ａ）〜（Ｃ）に示
すように、ほぼ実用に耐える整定特性を備えることがで
きるようになる。
【００１３】
【発明の効果】以上のようにこの発明の制御装置では、
スミスコントローラにおいて制御対象モデルのパラメー
タを、実際の制御対象の状態変化に追従するように常に
推論することにより、制御対象やその設定値がどのよう
に変化してもこれに追従して制御精度を高く保つことが
できる。
スミスコントローラにおいて制御対象モデルのパラメー
タを、実際の制御対象の状態変化に追従するように常に
推論することにより、制御対象やその設定値がどのよう
に変化してもこれに追従して制御精度を高く保つことが
できる。
【図１】はこの発明の実施例である給湯器システムの構
成を示す図、
成を示す図、
【図２】は同給湯器システムの制御線図、
【図３】は同
給湯器システムの制御装置の構成を示す図、
給湯器システムの制御装置の構成を示す図、
【図４】は同給湯器システムのモデル推論部で用いられ
るファジィルールを示す図、
るファジィルールを示す図、
【図５】は同モデル推論部で用いられる入力メンバシッ
プ関数を示す図、
プ関数を示す図、
【図６】は同モデル推論部で用いられる出力メンバシッ
プ関数を示す図、
プ関数を示す図、
【図７】は同給湯器システムで入水量を変化させた時の
制御特性を説明する図である。
制御特性を説明する図である。
【図８】は従来のスミスコントローラの構成を示す図、
【図９】は同従来のスミスコントローラで入水量を変化
させた場合の制御特性を示す図である。
させた場合の制御特性を示す図である。
１１−制御装置、１０ａ，１０ｂ−制御対象、１２，１
３−制御対象モデル、１４−モデル推論部。
３−制御対象モデル、１４−モデル推論部。
Claims (1)
- 【請求項１】むだ時間を含む制御対象を制御する制御装
置であって、前記制御対象の中間状態を検出するセンサ
と、前記センサの検出量を入力とする制御対象モデルを
有するスミスコントローラと、前記制御対象の状態デー
タおよび／または前記対象に対する設定値が入力される
検出手段と、前記検出手段の検出値に基づき、前記制御
対象モデルのパラメータを推論する推論手段と、を有す
ることを特徴とする制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6739591A JPH04303201A (ja) | 1991-03-30 | 1991-03-30 | 制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6739591A JPH04303201A (ja) | 1991-03-30 | 1991-03-30 | 制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04303201A true JPH04303201A (ja) | 1992-10-27 |
Family
ID=13343742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6739591A Pending JPH04303201A (ja) | 1991-03-30 | 1991-03-30 | 制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04303201A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103940093A (zh) * | 2013-01-18 | 2014-07-23 | 株式会社能率 | 供给热水装置及其控制方法 |
| CN104216292A (zh) * | 2014-09-16 | 2014-12-17 | 湖南三一智能控制设备有限公司 | 模糊控制器、模糊控制方法及系统 |
-
1991
- 1991-03-30 JP JP6739591A patent/JPH04303201A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103940093A (zh) * | 2013-01-18 | 2014-07-23 | 株式会社能率 | 供给热水装置及其控制方法 |
| US9557076B2 (en) | 2013-01-18 | 2017-01-31 | Noritz Corporation | Hot water supply apparatus and control method thereof |
| CN103940093B (zh) * | 2013-01-18 | 2018-01-05 | 株式会社能率 | 供给热水装置及其控制方法 |
| CN104216292A (zh) * | 2014-09-16 | 2014-12-17 | 湖南三一智能控制设备有限公司 | 模糊控制器、模糊控制方法及系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3328742B2 (ja) | ニューロｐｉｄ制御装置 | |
| US6688532B2 (en) | Controller, temperature controller and heat processor using same | |
| JP2647217B2 (ja) | 複合制御方法 | |
| CN105388764B (zh) | 基于动态矩阵前馈预测的电液伺服pid控制方法及系统 | |
| CN112180737B (zh) | 一种基于自抗扰控制和类史密斯预估的控制系统控制方法 | |
| Diop et al. | Preserving stability/performance when facing an unknown time-delay | |
| CN109506028B (zh) | 一种压力调节阀的快速随动控制方法 | |
| CN113325696B (zh) | 一种应用于交联电缆生产设备的单神经元pid与模型预测结合的混合控制方法 | |
| CN111413865B (zh) | 一种扰动补偿的单回路过热汽温自抗扰控制方法 | |
| Xakimovich et al. | Mathematical modeling of transient processes of the automatic control system of water level in the steam generator | |
| CN104570729A (zh) | 一种改进型的Smith预估控制器 | |
| CN108508870A (zh) | 一种锅炉汽包水位控制系统性能评估及参数优化的方法 | |
| JPH06149306A (ja) | 水調運転制御装置 | |
| CN114609901A (zh) | 一种焚烧炉模糊自适应温度控制方法及系统 | |
| JPH04303201A (ja) | 制御装置 | |
| CN114942588A (zh) | 状态不可测的非线性系统自适应神经网络观测器控制方法 | |
| Liu et al. | New tuning method for IMC controller | |
| CN113655711A (zh) | 基于模糊控制的线性自抗扰控制器 | |
| JPS62169920A (ja) | ごみ焼却炉の多変数自動燃焼制御方法 | |
| JPS60218105A (ja) | 制御装置 | |
| CN106950835B (zh) | 简洁鲁棒二自由度比例积分控制方法 | |
| JP2000129319A (ja) | 高炉炉熱制御方法及び装置 | |
| Yusof | A Comparative Study of Conventional PID and Fuzzy-PID for DC Motor Speed Control | |
| JPS59117603A (ja) | Ｐｉ制御装置 | |
| CN111061312A (zh) | 催化剂合成过程中的温度自抗扰控制方法及系统 |