JPH05149621A - 流体加熱制御装置 - Google Patents

流体加熱制御装置

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JPH05149621A
JPH05149621A JP3315952A JP31595291A JPH05149621A JP H05149621 A JPH05149621 A JP H05149621A JP 3315952 A JP3315952 A JP 3315952A JP 31595291 A JP31595291 A JP 31595291A JP H05149621 A JPH05149621 A JP H05149621A
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JP
Japan
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deviation
fluid
control amount
target temperature
feedforward control
Prior art date
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Pending
Application number
JP3315952A
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English (en)
Inventor
Masanori Kaneto
聖憲 金礪
Toshiya Tenma
敏也 天満
Daisuke Konishi
大輔 小西
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Harman Co Ltd
Original Assignee
Harman Co Ltd
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Publication date
Application filed by Harman Co Ltd filed Critical Harman Co Ltd
Priority to JP3315952A priority Critical patent/JPH05149621A/ja
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  • Control Of Temperature (AREA)
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  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 出口温度が目標温度になるようなフィードフ
ォワード制御する流体加熱制御装置において、出口温度
の定常偏差を少なくすると共に、過渡特性を改善するこ
と。 【構成】 流体加熱器Yの出口温度Toを検出する湯温
センサS3と、目標温度Tsと出口温度Toとの偏差に
基づいてフィードフォワード制御量Gfの適正値を学習
する学習部34とを設ける。そして、学習部34の情報
に基づいてフィードフォワード制御量Gfを補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、流体加熱器と、その流
体加熱器の出口側における被加熱流体の目標温度を設定
する目標温度設定手段と、前記流体加熱器の出口側にお
ける被加熱流体の出口温度が前記目標温度になるような
フィードフォワード制御量を演算する第1演算手段と、
その第1演算手段の出力に基づいて前記流体加熱器の加
熱状態を制御する制御手段とが設けられた流体加熱制御
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】フィードバック制御では、応答特性の改
善に限界があるためフィードフォワード制御と組み合わ
せて流体加熱器の加熱状態を制御することがある。ここ
で、一般的には、フィードフォワード制御量は、入水温
と目標温度の偏差と、入水量との積に係数を掛けて求め
られる。従来、この係数は固定した値であった。又、フ
ィードバック制御量は、目標温度と出口温度との偏差を
所定の演算式に代入して求められていた。従来、演算式
には必ず積分項が含まれていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】フィードバック制御に
おける積分項は、目標温度と出口温度との定常偏差を無
くすことを目的としている。ところで、流体加熱制御装
置では、一般的に制御遅れが比較的大きい。この制御遅
れが積分項に影響を与えるために、加熱開始時や目標温
度の変化等の外乱が生じたときに安定性が悪くなる虞が
ある。一方、フィードフォワード制御における係数を適
正に決定した場合にも個体のバラツキや経時変化のため
に、目標温度と出口温度との定常偏差が生じる虞があ
る。つまり、上記従来技術では、定常特性と過渡特性の
双方を同時に改善することが困難であった。本発明の目
的は、上記従来欠点を解消して、定常偏差を無くすと共
に過渡特性を改善出来る流体加熱制御装置を得る点にあ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明による第1の特徴構成は、前記出口温度を検
出する出口温度検出手段と、前記目標温度と前記出口温
度との偏差に基づいて前記フィードフォワード制御量の
適正値を学習する学習手段とが設けられ、前記第1演算
手段が、前記学習手段の情報に基づいて前記フィードフ
ォワード制御量を補正するように構成されていることで
ある。
【0005】第2の特徴構成は、前記偏差又は前記偏差
の微分値に比例するフィードバック制御量を演算する第
2演算手段が設けられ、前記制御手段は、前記第1演算
手段と前記第2演算手段との出力の和に基づいて前記流
体加熱器の加熱状態を制御するように構成されているこ
とである。
【0006】第3の特徴構成は、前記第1演算手段が、
ファジー推論におけるメンバーシップ関数を記憶する記
憶手段と、前記メンバーシップ関数を用いて前記フィー
ドフォワード制御量を推論する推論手段とから構成され
ると共に、前記学習手段の情報に基づいて前記メンバー
シップ関数を更新するように構成されていることであ
る。
【0007】
【作用】第1の特徴構成における作用は、以下の通りで
ある。フィードフォワード制御量の適正値は、目標温度
と出口温度との定常偏差が0になるフィードフォワード
制御量である。つまり、出口温度が目標温度より高いと
きにはフィードフォワード制御量が小さく、出口温度が
目標温度より低いときにはフィードフォワード制御量が
大きくなるように補正する。この補正を定常偏差が0に
なるまで繰り返すことによりフィードフォワード制御量
の適正値を求めることが出来る。
【0008】第2の特徴構成における作用は、以下の通
りである。加熱開始時や目標温度の変化等の外乱が生じ
たときには、過渡的に目標温度と出口温度との偏差が大
きくなる。このときフィードフォワード制御だけでは前
記偏差の解消に時間が掛かる。そこで、前記偏差又は前
記偏差の微分値に比例するフィードバック制御を加味す
ることにより、前記偏差の解消に掛かる時間を短縮出来
る。又、積分項のフィードバックを含んでいないので、
過渡応答が不安定になる虞は比較的少ない。
【0009】第3の特徴構成における作用は、以下の通
りである。前記偏差があれば、その偏差が無くなるよう
にメンバーシップ関数を修正して記憶する。そして、次
の推論では、修正したメンバーシップ関数を使用する。
前記偏差が無ければ、メンバーシップ関数の修正は行わ
ない。
【0010】
【発明の効果】第1の特徴構成では、個体のバラツキや
経時変化が生じても、積分項のフィードバックを用いる
ことなくフィードフォワード制御だけで定常偏差を無く
すことが出来る。
【0011】第2の特徴構成では、過渡的な偏差を早期
に解消出来るので、過渡応答を改善出来る。
【0012】第3の特徴構成では、フィードフォワード
制御量をファジー推論で求めるから種々の条件に応じた
適正なフィードフォワード制御量を求め易いものとな
る。しかも、学習手段の情報に基づいてメンバーシップ
関数を更新することにより、ファジー推論をより適正な
ものに出来る。
【0013】
【実施例】以下、本発明を流体加熱制御装置の一例とし
ての給湯制御装置に適用した実施例について図面に基づ
いて説明する。図9に示すように、バーナ1とそのバー
ナ1により加熱される水加熱用の熱交換器2とを備えた
流体加熱器Yが、給湯栓4に給湯路W2を介して接続さ
れている。図中W1は熱交換器2に対する給水路であ
る。バーナ1に対する燃料ガス供給路G1には、燃料ガ
ス供給を断続する二つの開閉弁9,10、及び燃料ガス
供給を調整する電磁式のガス量調整弁11が介装されて
いる。給水路W1には、熱交換器2への通水量Qを検出
する流量センサS1と、熱交換器2への入水温Tiを検
出する水温センサS2とが介装されている。給湯路W2
には、熱交換器2の出口温度Toを検出する出口温度検
出手段としての湯温センサS3が介装されている。尚、
図中14はイグナイタ、15はバーナ1が着火したか否
かを検出するフレームロッドである。そして、これらは
夫々制御装置Hに接続されている。
【0014】又、制御装置Hに制御情報を指令するリモ
ートコントローラRが設けられ、このリモートコントロ
ーラRには、給湯運転の開始・停止を指令する運転スイ
ッチ20と、運転ランプ21と、バーナ1が燃焼中であ
るときに点灯する燃焼ランプ22と、熱交換器2の出口
側における目標温度Tsを設定する目標温度設定手段と
しての目標温度設定器23とが備えられている。
【0015】制御装置Hの構成について説明を加える。
図1に示すように、リモートコントローラRからの指令
情報や各センサの検出情報を入力する入力部31、ファ
ジー推論におけるメンバーシップ関数を記憶する記憶手
段としての記憶部32b、メンバーシップ関数を用いて
フィードフォワード制御量Gfを推論する推論手段とし
ての推論部32a、目標温度Tsと出口温度Toとの偏
差に基づいてフィードフォワード制御量Gfの適正値を
学習する学習手段としての学習部34、前記偏差に比例
するフィードバック制御量Gbを演算する第2演算手段
としての比例演算部35、推論部32aと比例演算部3
5との出力の和に基づいて流体加熱器Yの加熱状態を制
御する制御手段としての出力部36とが設けられてい
る。
【0016】フィードフォワード制御量Gfをファジー
推論する方法について説明する。制御ルールの前件部を
図4及び図5に示す。後件部を図6に夫々示す。図4に
示す第1前件部のメンバーシップ関数Aiは、目標温度
Tsと入水温Tiとの差Tuをファジー変数とする連続
関数として表現されている。図5に示す第2前件部のメ
ンバーシップ関数Bjは、通水量Qをファジー変数とす
る連続関数として表現されている。図中、μi,μjは
夫々のメンバーシップ値、μmaxはメンバーシップ値
の最大値を示す。図6の後件部のマトリクス値Cij
は、バーナ1へのガス供給量を示している。後件部の適
合度hijは、前件部のメンバーシップ値μi,μjの
小さい方を採用する。フィードフォワード制御量Gf
は、数1に示すように、マトリクス値Cijと適合度h
ijの加重平均により求められる。
【0017】
【数1】
【0018】ところで、マトリクス値Cijは、学習部
34の情報に基づいて更新されるようになっている。説
明を加えると、先ず、目標温度Tsと出口温度Toとの
偏差に基づいて学習用偏差Teを求める。前記偏差と学
習用偏差Teとの対応関係を図7に示す。次に、数2に
基づいて修正値Δijを求める。
【0019】
【数2】Δij=Kf×Te×Q×hij÷μmax
【0020】ここで、Kfは1より小さい定数である。
そして、元のマトリクス値Cijに求めた修正値Δij
を加えて新しいマトリクス値Cijとする。もって、通
水量Qと前記差Tuとのあらゆる組み合わせに対するフ
ィードフォワード制御量Gfの適正値を求めることが出
来る。
【0021】次に、フィードバック制御量Gbの演算に
ついて説明する。先ず、目標温度Tsと出口温度Toと
の偏差に基づいて帰還用偏差Tbを求める。前記偏差と
帰還用偏差Tbとの対応関係を図8に示す。フィードバ
ック制御量Gbは、数3により求められる。
【0022】
【数3】Gb=Kb×Tb×Q
【0023】ここで、Kbは定数である。
【0024】次に、図2及び図3に示すフローチャート
に基づいて制御装置Hの作動について説明する。先ず、
運転スイッチ20の情報に基づいて給湯の要否が判別さ
れ、給湯不要の場合には、現在まで給湯中であるか否か
判別される。現在まで給湯中でない場合にはそのままリ
ターンする。また、現在まで給湯中である場合には、消
火処理を実行したのちにリターンする。給湯要が判別さ
れた場合には、流量センサS1の情報に基づいて給湯栓
4が開であるか否か判別される。給湯栓4が閉の場合に
は、現在まで給湯中であるか否か判別され、現在まで給
湯中でない場合にはそのままリターンし、又、現在まで
給湯中である場合には、消火処理を実行したのちにリタ
ーンする。前述の判別で給湯栓4が開であることが判別
されると、点火中であるか否かが判別されることにな
り、点火中でない場合にのみ、バーナ1に着火する点火
処理が実行される。そして、点火から15秒経過するま
では固定モード、点火から15秒経過した後は学習モー
ドとなり流体加熱器Yの加熱状態を制御する。
【0025】学習モードについて説明する。先ず、数3
に基づいてフィードバック制御量Gbを求める。次に、
前記差Tuと通水量Qに基づいて前件部のメンバーシッ
プ値μi,μjを求め、小さい方を後件部の適合度hi
jとする。そして、数1に基づいてフィードフォワード
制御量Gfを求める。ここで、学習用偏差Teが0でな
い場合には、数2に基づいて修正値Δijを求め、マト
リクス値Cijを修正する。そして、フィードバック制
御量Gbとフィードフォワード制御量Gfとの和に基づ
いてガス量調整弁11に対する操作量Iを求める。尚、
操作量Iを求める式を数4に示す。
【0026】
【数4】I=Ka×(Gb×Gf)
【0027】ここで、Kaは定数である。以上の動作を
所定時間経過毎に繰り返す。尚、固定モードは、図3の
ステップ1と2を省略する以外は学習モードと同様であ
る。
【0028】〔別実施例〕上記実施例では、ファジー推
論における制御ルールの前件部を連続関数として、後件
部を離散値として表現したが、いずれも連続関数とする
等メンバーシップ関数の構成は各種変更できる。上記実
施例では、フィードフォワード制御量Gfをファジー推
論していたが、第1演算手段をニューラルネットワーク
により構成し、目標温度Tsと出口温度Toとの偏差に
基づいてネットワークの重み係数を変更するようにして
もよく、第1演算手段や学習手段の具体構成は各種変更
出来る。上記実施例では、比例要素のみによってフィー
ドバック制御を実行していたが、微分要素を加味しても
よい。上記実施例では、給湯制御装置に適用した場合を
示したが、暖房装置等にも適用できる。
【0029】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にする為に符号を記すが、該記入により本発明は添
付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】制御構成のブロック図
【図2】制御作動のフローチャート
【図3】制御作動のフローチャート
【図4】制御ルールの説明図
【図5】制御ルールの説明図
【図6】制御ルールの説明図
【図7】学習用偏差の説明図
【図8】帰還用偏差の説明図
【図9】給湯制御装置の全体概略図
【符号の説明】
23 目標温度設定手段 32 第1演算手段 32a 推論手段 32b 記憶手段 34 学習手段 35 第2演算手段 36 制御手段 Gb フィードバック制御量 Gf フィードフォワード制御量 To 出口温度 Ts 目標温度 Y 流体加熱器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流体加熱器(Y)と、その流体加熱器
    (Y)の出口側における被加熱流体の目標温度(Ts)
    を設定する目標温度設定手段(23)と、前記流体加熱
    器(Y)の出口側における被加熱流体の出口温度(T
    o)が前記目標温度(Ts)になるようなフィードフォ
    ワード制御量(Gf)を演算する第1演算手段(32)
    と、その第1演算手段(32)の出力に基づいて前記流
    体加熱器(Y)の加熱状態を制御する制御手段(36)
    とが設けられた流体加熱制御装置であって、 前記出口温度(To)を検出する出口温度検出手段(S
    3)と、前記目標温度(Ts)と前記出口温度(To)
    との偏差に基づいて前記フィードフォワード制御量(G
    f)の適正値を学習する学習手段(34)とが設けら
    れ、前記第1演算手段(32)が、前記学習手段(3
    4)の情報に基づいて前記フィードフォワード制御量
    (Gf)を補正するように構成されている流体加熱制御
    装置。
  2. 【請求項2】 前記偏差又は前記偏差の微分値に比例す
    るフィードバック制御量(Gb)を演算する第2演算手
    段(35)が設けられ、前記制御手段(36)は、前記
    第1演算手段(32)と前記第2演算手段(35)との
    出力の和に基づいて前記流体加熱器(Y)の加熱状態を
    制御するように構成されている請求項1記載の流体加熱
    制御装置。
  3. 【請求項3】 前記第1演算手段(32)が、ファジー
    推論におけるメンバーシップ関数を記憶する記憶手段
    (32b)と、前記メンバーシップ関数を用いて前記フ
    ィードフォワード制御量(Gf)を推論する推論手段
    (32a)とから構成されると共に、前記学習手段(3
    4)の情報に基づいて前記メンバーシップ関数を更新す
    るように構成されている請求項1又は2記載の流体加熱
    制御装置。
JP3315952A 1991-11-29 1991-11-29 流体加熱制御装置 Pending JPH05149621A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011127862A (ja) * 2009-12-21 2011-06-30 Sanyo Electric Co Ltd 冷却装置及びオープンショーケース

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6383546A (ja) * 1986-09-29 1988-04-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 給湯機の制御装置
JPH01193553A (ja) * 1988-01-28 1989-08-03 Noritz Corp 給湯器

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