JPH0574844B2 - - Google Patents
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- JPH0574844B2 JPH0574844B2 JP3652285A JP3652285A JPH0574844B2 JP H0574844 B2 JPH0574844 B2 JP H0574844B2 JP 3652285 A JP3652285 A JP 3652285A JP 3652285 A JP3652285 A JP 3652285A JP H0574844 B2 JPH0574844 B2 JP H0574844B2
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- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 56
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- PCTMTFRHKVHKIS-BMFZQQSSSA-N (1s,3r,4e,6e,8e,10e,12e,14e,16e,18s,19r,20r,21s,25r,27r,30r,31r,33s,35r,37s,38r)-3-[(2r,3s,4s,5s,6r)-4-amino-3,5-dihydroxy-6-methyloxan-2-yl]oxy-19,25,27,30,31,33,35,37-octahydroxy-18,20,21-trimethyl-23-oxo-22,39-dioxabicyclo[33.3.1]nonatriaconta-4,6,8,10 Chemical compound C1C=C2C[C@@H](OS(O)(=O)=O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@H](C)CCCC(C)C)[C@@]1(C)CC2.O[C@H]1[C@@H](N)[C@H](O)[C@@H](C)O[C@H]1O[C@H]1/C=C/C=C/C=C/C=C/C=C/C=C/C=C/[C@H](C)[C@@H](O)[C@@H](C)[C@H](C)OC(=O)C[C@H](O)C[C@H](O)CC[C@@H](O)[C@H](O)C[C@H](O)C[C@](O)(C[C@H](O)[C@H]2C(O)=O)O[C@H]2C1 PCTMTFRHKVHKIS-BMFZQQSSSA-N 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D9/00—Level control, e.g. controlling quantity of material stored in vessel
- G05D9/12—Level control, e.g. controlling quantity of material stored in vessel characterised by the use of electric means
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Non-Electrical Variables (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔説明の利用分野〕
本発明は農業用水路の開渠、トンネル等の開水
路の流量制御装置に係り、特に開水路の流下遅れ
時間を減少させることによつて下流水槽の水位を
安定化できる開水路流量制御装置に関する。
路の流量制御装置に係り、特に開水路の流下遅れ
時間を減少させることによつて下流水槽の水位を
安定化できる開水路流量制御装置に関する。
農業用水路などでは、第７図に示したように貯
水池１の水が流水量調節用バルブ２、開水路４を
経由して自然流下により調整水槽５へ導かれ、こ
こから更に需要家へ流下する。調整水槽５の水位
は、需要家への安定した水の供給のためにあまり
変動しないように制御する必要がある。このため
開水路４への流入流量Q0及び需要家への流出流
量Qa（需要家が複数あればその合計流量）を流量
検出器３及び７で検出し、これらの差に応じてバ
ルブ２の開度、つまり流入流量Q0を調節すると
いうフイードバツク制御が行われる。ところが開
水路４が長い場合等にはバルブ２の位置における
流量Q0が変化してから水槽５入口の流量が追随
して変化する迄には大きな流下遅れ時間がかか
り、このために上記のようなフイードバツク制御
が不安定になつて水槽５の水位にハンチングなど
の不都合な変動が生じることがある。この問題を
解決する従来技術としては特許第873851号に開示
されたものがあり、流入量Q0と流出流量Qaとの
間に差が生じた時には、バルブ２の開度を少し変
更してその効果が水槽側に現れるころまで待ち、
また開度を少し変更するという方法を用いてハン
チングなどの発生を防止している。しかしこれで
は応答時間が長くなつて一時的な水槽の水位変動
が大きくなつてしまうのいう欠点がある。
水池１の水が流水量調節用バルブ２、開水路４を
経由して自然流下により調整水槽５へ導かれ、こ
こから更に需要家へ流下する。調整水槽５の水位
は、需要家への安定した水の供給のためにあまり
変動しないように制御する必要がある。このため
開水路４への流入流量Q0及び需要家への流出流
量Qa（需要家が複数あればその合計流量）を流量
検出器３及び７で検出し、これらの差に応じてバ
ルブ２の開度、つまり流入流量Q0を調節すると
いうフイードバツク制御が行われる。ところが開
水路４が長い場合等にはバルブ２の位置における
流量Q0が変化してから水槽５入口の流量が追随
して変化する迄には大きな流下遅れ時間がかか
り、このために上記のようなフイードバツク制御
が不安定になつて水槽５の水位にハンチングなど
の不都合な変動が生じることがある。この問題を
解決する従来技術としては特許第873851号に開示
されたものがあり、流入量Q0と流出流量Qaとの
間に差が生じた時には、バルブ２の開度を少し変
更してその効果が水槽側に現れるころまで待ち、
また開度を少し変更するという方法を用いてハン
チングなどの発生を防止している。しかしこれで
は応答時間が長くなつて一時的な水槽の水位変動
が大きくなつてしまうのいう欠点がある。
本発明の目的は、開水路の流下遅れ時間を少な
くすることにより安定でかつ応答速度の早い制御
を行えるようにした開水路流量制御装置を提供す
るにある。
くすることにより安定でかつ応答速度の早い制御
を行えるようにした開水路流量制御装置を提供す
るにある。
本発明は、開水路内にはその流量によつて変化
する量（これを貯留量という）の水が貯留されて
おり、かつ流下の遅れ時間の大きな要因の１つが
流量変化時の貯留量の変化に追随するためである
ことに着目し、流量を変化させる時には、この貯
留量の変化を補うまでの間大きな流量変化を与
え、その後に流入流量が流出流量に追随するよう
な通常の制御を行うようにしたことを特徴とする
ものである。
する量（これを貯留量という）の水が貯留されて
おり、かつ流下の遅れ時間の大きな要因の１つが
流量変化時の貯留量の変化に追随するためである
ことに着目し、流量を変化させる時には、この貯
留量の変化を補うまでの間大きな流量変化を与
え、その後に流入流量が流出流量に追随するよう
な通常の制御を行うようにしたことを特徴とする
ものである。
以下、本発明を詳細に説明するか、まず実施例
に先立つて開水路の貯留量について述べる。第６
図はその説明図であつて、第７図のバルブ２から
水槽５の入口までの長さをＬとし、開水路に沿つ
た方向の位置を横軸で表している。また縦軸は適
当な水平面を基準にとつた時の水位ELを示して
いる。開水路４の管底は直線ABであり、入口
（バルブ２の位置）で水位EL２、出口（水槽入
口）で水位EL１とする。ある流量Q1で水が流下
している時の水頭は直線DCであり、入口で水位
EL５、出口で水位EL３となつている。従つてこ
の流量Q1の時の貯留量V1は、開水路４がその通
水方向に沿つて一様な断面を有しているとすれ
ば、四角形ABCDに比例する。この状態から流
量がQ2（＞Q1）で一定となつた時には、開水路内
の水頭は直線EFになり、この結果貯留量はV2だ
け、つまり四角形CDEFに比例した量だけ変化す
る。本発明はこの貯留量の変化分に相当する水量
をなるべく短い時間で開水路へ供給することによ
つて遅れ時間を小さくするものである。
に先立つて開水路の貯留量について述べる。第６
図はその説明図であつて、第７図のバルブ２から
水槽５の入口までの長さをＬとし、開水路に沿つ
た方向の位置を横軸で表している。また縦軸は適
当な水平面を基準にとつた時の水位ELを示して
いる。開水路４の管底は直線ABであり、入口
（バルブ２の位置）で水位EL２、出口（水槽入
口）で水位EL１とする。ある流量Q1で水が流下
している時の水頭は直線DCであり、入口で水位
EL５、出口で水位EL３となつている。従つてこ
の流量Q1の時の貯留量V1は、開水路４がその通
水方向に沿つて一様な断面を有しているとすれ
ば、四角形ABCDに比例する。この状態から流
量がQ2（＞Q1）で一定となつた時には、開水路内
の水頭は直線EFになり、この結果貯留量はV2だ
け、つまり四角形CDEFに比例した量だけ変化す
る。本発明はこの貯留量の変化分に相当する水量
をなるべく短い時間で開水路へ供給することによ
つて遅れ時間を小さくするものである。
第１図は本発明の装置の一実施例を示すもの
で、定常時には検出器３で検出された開水路流入
量Q0と検出器７により検出された需要量Qaとの
差が減算器８により算出され、調節部９で演算
（比例、積分等）された制御信号が開度調節部１
４に印加され、これによつてバルブ２が調節され
て調整水槽の水位Ｈが一定となるように制御され
ている。なお、開度計１５はバルブ２の実開度を
検出して、それが指令値と一致するように加減算
器１３へ逆極性で帰還される。更に水位検出器６
により検出されり水位は水位補正部１０へ入力さ
れてその出力は調節部９の出力に加算器１１で加
算されるが、この水位補正部１０の詳細は後述す
る。本発明の特徴とする貯留量演算回路１２は検
出された流入量Q0と需要量Qaを入力とし、Qaの
変化量が所定値をこえた時に貯留量の変化分を算
出してその変化分を開水路４へ短時間で流し込む
ための制御信号を出力し、これは加減算器１３へ
印加される。なお、第１図の開水路４は水平のよ
うにしているが、これは右方下へ流下するような
傾斜があるものとする。これは第２図も同様であ
る。
で、定常時には検出器３で検出された開水路流入
量Q0と検出器７により検出された需要量Qaとの
差が減算器８により算出され、調節部９で演算
（比例、積分等）された制御信号が開度調節部１
４に印加され、これによつてバルブ２が調節され
て調整水槽の水位Ｈが一定となるように制御され
ている。なお、開度計１５はバルブ２の実開度を
検出して、それが指令値と一致するように加減算
器１３へ逆極性で帰還される。更に水位検出器６
により検出されり水位は水位補正部１０へ入力さ
れてその出力は調節部９の出力に加算器１１で加
算されるが、この水位補正部１０の詳細は後述す
る。本発明の特徴とする貯留量演算回路１２は検
出された流入量Q0と需要量Qaを入力とし、Qaの
変化量が所定値をこえた時に貯留量の変化分を算
出してその変化分を開水路４へ短時間で流し込む
ための制御信号を出力し、これは加減算器１３へ
印加される。なお、第１図の開水路４は水平のよ
うにしているが、これは右方下へ流下するような
傾斜があるものとする。これは第２図も同様であ
る。
第２図は貯留量演算回路１２の実施例であり、
その動作説明図が第３図に示されている。今時刻
ｔ＜t1に於ては通常時の制御によつて需要量Qaと
開水路４への流入量Q0（又はq0）と水槽５への流
入量Q1（又はq1）とはすべてほぼ同じ値Q1となつ
ている。時刻t1に需要量Qaが第３図のように変化
し、その変化量が所定の値をこえると第２図の変
化検出器１６がそれを検出し、その出力によつて
アンドゲート１７１，１７２を開く。この結果、
減算器１８によりQa−Q0（又はq0）が算出され貯
留量演算器２０へ入力される。貯留量演算器２０
に於る演算は以下の通りである。今開水路４の定
常状態に於る平均流速をｖ、勾配をＩ、径深を
Ｒ、粗度係数をｎとした時マニング公式として周
知の式(1)が成立する。
その動作説明図が第３図に示されている。今時刻
ｔ＜t1に於ては通常時の制御によつて需要量Qaと
開水路４への流入量Q0（又はq0）と水槽５への流
入量Q1（又はq1）とはすべてほぼ同じ値Q1となつ
ている。時刻t1に需要量Qaが第３図のように変化
し、その変化量が所定の値をこえると第２図の変
化検出器１６がそれを検出し、その出力によつて
アンドゲート１７１，１７２を開く。この結果、
減算器１８によりQa−Q0（又はq0）が算出され貯
留量演算器２０へ入力される。貯留量演算器２０
に於る演算は以下の通りである。今開水路４の定
常状態に於る平均流速をｖ、勾配をＩ、径深を
Ｒ、粗度係数をｎとした時マニング公式として周
知の式(1)が成立する。
ｖ＝（１／ｎ）R2/3・I1/2 ……(1)
定常流量をＱ、開水路の通水断面積をＡ（開水
路に沿つて一様とする）とするとＱ＝ｖ・Ａであ
るから、式(1)は Ｑ・ｎ／I1/2＝Ａ・R2/3 ……(2) に変形される。更に径深Ｒは、今開水路内の通水
断面が幅ｂ、高さｈの矩形とすると Ｒ＝ｂ・ｈ／（ｂ＋2h） ……(3) であり、又 Ａ＝ｂ・ｈ ……(4) である。なお径深Ｒは、通水断面の形状によつて
異るが、通水断面の高さｈを含む式で与えられ
る。式(2)，(3)，(4)で定数はｎ，Ｉ，ｂであり、こ
れらを予め定数設定器１９に設定しておけば定常
流量Ｑと通水断面の高さｈ（第６図の水位）との
関係が与えられ、また流量の変化ΔQを与えれば
水位ｈの変化分Δhが求められる。そこで減算器
１８の出力を流量変化ΔQとみなせば、この変化
による水位ｈの変化Δh、従つて貯溜量の変化V2
＝Δh・ｂ・Ｌ（Ｌは開水路長）が算出できる。貯
留量演算器２０はこのようにして貯留量の変化分
V2を算出し、更にタイマ２１に設定された時間
τに対し Q3＝V2／τ で定まる流量Q3を流す指令を出力する。一方タ
イマ２１は第３図の時刻t1に於る変化検出器１６
出力によつてその出力がオンとなつて演算器２０
から出力Q3が出るようにし、τ時間経過してt2＝
t1＋τになるとその出力をオフとして演算器２０
出力Q3を強制的に０とする。この結果、貯留量
演算部１２を設けない従来装置の場合にはｔ＞t1
では開水路４への流入流量は第３図のQ0に示し
たようにQ2の値となるが、本発明ではt1＜ｔ＜t2
の間、第３図のq0に示したように、このQ2に更
にQ3という流入流量が付加される。従つて水槽
５への流入流量は、従来の場合は第３図Q1のよ
うに時刻t3（＞t2）でやつと目標値Q2に到達し、
大きな時間遅れを有していたが、本発明では第３
図のq1のように、t3より十分小さい時刻t2にほぼ
q1＝Q2とすることができ、流下時間遅れを大幅
に短縮できる。
路に沿つて一様とする）とするとＱ＝ｖ・Ａであ
るから、式(1)は Ｑ・ｎ／I1/2＝Ａ・R2/3 ……(2) に変形される。更に径深Ｒは、今開水路内の通水
断面が幅ｂ、高さｈの矩形とすると Ｒ＝ｂ・ｈ／（ｂ＋2h） ……(3) であり、又 Ａ＝ｂ・ｈ ……(4) である。なお径深Ｒは、通水断面の形状によつて
異るが、通水断面の高さｈを含む式で与えられ
る。式(2)，(3)，(4)で定数はｎ，Ｉ，ｂであり、こ
れらを予め定数設定器１９に設定しておけば定常
流量Ｑと通水断面の高さｈ（第６図の水位）との
関係が与えられ、また流量の変化ΔQを与えれば
水位ｈの変化分Δhが求められる。そこで減算器
１８の出力を流量変化ΔQとみなせば、この変化
による水位ｈの変化Δh、従つて貯溜量の変化V2
＝Δh・ｂ・Ｌ（Ｌは開水路長）が算出できる。貯
留量演算器２０はこのようにして貯留量の変化分
V2を算出し、更にタイマ２１に設定された時間
τに対し Q3＝V2／τ で定まる流量Q3を流す指令を出力する。一方タ
イマ２１は第３図の時刻t1に於る変化検出器１６
出力によつてその出力がオンとなつて演算器２０
から出力Q3が出るようにし、τ時間経過してt2＝
t1＋τになるとその出力をオフとして演算器２０
出力Q3を強制的に０とする。この結果、貯留量
演算部１２を設けない従来装置の場合にはｔ＞t1
では開水路４への流入流量は第３図のQ0に示し
たようにQ2の値となるが、本発明ではt1＜ｔ＜t2
の間、第３図のq0に示したように、このQ2に更
にQ3という流入流量が付加される。従つて水槽
５への流入流量は、従来の場合は第３図Q1のよ
うに時刻t3（＞t2）でやつと目標値Q2に到達し、
大きな時間遅れを有していたが、本発明では第３
図のq1のように、t3より十分小さい時刻t2にほぼ
q1＝Q2とすることができ、流下時間遅れを大幅
に短縮できる。
なお、以上の流量制御は、調整水槽５の出入流
量を平衡させるものであるため、計測誤差その他
の原因によつて調整水槽５の水位が一たん変動し
てしまうと、これはそのままになる。水位補正部
１０はこのために設けられており、その構成例は
第４図及び第５図に示されている。このうち第４
図は、水槽水位が目標水位になるよう補正量を加
える方法で、設定器２３で設定された目標水位
H0と水位計６で検出した水槽水位との偏差ΔHを
減算器２４で算出し、その偏差量ΔHが一定不感
帯２５で設定した値以上の場合は乗算器２６で係
数ＫをΔHに掛算し、これを流量補正量として出
力する。一方、第５図は水位設定器２７，２８で
設定した水位HHとHLの間に水槽水位がない時比
較器２９，３０のどちらかからの出力で接点２９
ａ又は３０ａをオンとし、出力回路２９ｂ又は３
０ｂから−ｋ又はｋの一定の大きさの流量制御信
号を出力する。これらは第１図の加算器１１へ印
加され、調節バルブ２をその分だけ余分に（或は
少なめに）開閉して流入量Q0を変化させ、水位
偏差ΔHを減少させる。
量を平衡させるものであるため、計測誤差その他
の原因によつて調整水槽５の水位が一たん変動し
てしまうと、これはそのままになる。水位補正部
１０はこのために設けられており、その構成例は
第４図及び第５図に示されている。このうち第４
図は、水槽水位が目標水位になるよう補正量を加
える方法で、設定器２３で設定された目標水位
H0と水位計６で検出した水槽水位との偏差ΔHを
減算器２４で算出し、その偏差量ΔHが一定不感
帯２５で設定した値以上の場合は乗算器２６で係
数ＫをΔHに掛算し、これを流量補正量として出
力する。一方、第５図は水位設定器２７，２８で
設定した水位HHとHLの間に水槽水位がない時比
較器２９，３０のどちらかからの出力で接点２９
ａ又は３０ａをオンとし、出力回路２９ｂ又は３
０ｂから−ｋ又はｋの一定の大きさの流量制御信
号を出力する。これらは第１図の加算器１１へ印
加され、調節バルブ２をその分だけ余分に（或は
少なめに）開閉して流入量Q0を変化させ、水位
偏差ΔHを減少させる。
以上の実施例から明らかなように、本発明によ
れば、開水路貯留量変化分に急速に追随できるか
ら流下遅れ時間が少なくなり、制御効果待時間、
水槽水位変動、流量調整バルブの動作頻度等の小
さな、安定な制御が可能になるという効果があ
る。
れば、開水路貯留量変化分に急速に追随できるか
ら流下遅れ時間が少なくなり、制御効果待時間、
水槽水位変動、流量調整バルブの動作頻度等の小
さな、安定な制御が可能になるという効果があ
る。
第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第２図は貯留量演算部の実施例を示す図、第３図
は第１図の実施例の動作説明図、第４図及び第５
図は水位補正回路図の構成例を示す図、第６図は
貯留量の説明図、第７図は開水路システムの説明
図である。 ２……流入量調節バルブ、３……流入量検出
器、４……開水路、５……調整水槽、７……需要
量検出器、１２……貯留量演算回路、１６……流
量変化検出部、１９……定数設定部、２０……貯
留量演算器、２１……タイマ、１７，２２……ア
ンドゲート。
第２図は貯留量演算部の実施例を示す図、第３図
は第１図の実施例の動作説明図、第４図及び第５
図は水位補正回路図の構成例を示す図、第６図は
貯留量の説明図、第７図は開水路システムの説明
図である。 ２……流入量調節バルブ、３……流入量検出
器、４……開水路、５……調整水槽、７……需要
量検出器、１２……貯留量演算回路、１６……流
量変化検出部、１９……定数設定部、２０……貯
留量演算器、２１……タイマ、１７，２２……ア
ンドゲート。
Claims (1)
- １ 開水路の入口に設けられたバルブの開度を開
水路出口に設けられた調整水槽から需要家へとり
出される需要流量に応じた開度制御信号によつて
制御する開水路流量制御装置に於て、上記需要流
量の変化量が予め定められた値をこえた時に該変
化を検出して変化信号を出力する変化検出手段
と、上記変化信号を受けとつた時点より予め設定
された設定時間だけその出力をオンとする計時手
段と、上記需要流量の変化量に対応した開水路貯
留量の変化分を上記設定時間で割つた貯留量補正
信号を算出しかつ該信号を上記計時手段の出力が
オンしている間だけ上記開度制御信号に加算され
るように出力する貯留量演算手段とを設けたこと
を特徴とする開水路流量制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3652285A JPS61196309A (ja) | 1985-02-27 | 1985-02-27 | 開水路流量制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3652285A JPS61196309A (ja) | 1985-02-27 | 1985-02-27 | 開水路流量制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61196309A JPS61196309A (ja) | 1986-08-30 |
| JPH0574844B2 true JPH0574844B2 (ja) | 1993-10-19 |
Family
ID=12472141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3652285A Granted JPS61196309A (ja) | 1985-02-27 | 1985-02-27 | 開水路流量制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61196309A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6678908B2 (ja) * | 2016-06-28 | 2020-04-15 | 富士通株式会社 | 遅れ時間算出プログラム、遅れ時間算出装置および遅れ時間算出方法 |
-
1985
- 1985-02-27 JP JP3652285A patent/JPS61196309A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61196309A (ja) | 1986-08-30 |
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