JPH0677202B2 - 最適始動制御装置 - Google Patents

最適始動制御装置

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JPH0677202B2
JPH0677202B2 JP60233760A JP23376085A JPH0677202B2 JP H0677202 B2 JPH0677202 B2 JP H0677202B2 JP 60233760 A JP60233760 A JP 60233760A JP 23376085 A JP23376085 A JP 23376085A JP H0677202 B2 JPH0677202 B2 JP H0677202B2
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JP60233760A
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JPS6293702A (ja
Inventor
泰登 川島
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松下精工株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ビルディング等の空調機制御に用いられる最
適始動時刻を算出する最適始動制御装置に関するもので
ある。
従来の技術 従来、最適始動時刻の決定は、操作者の手によって試行
錯誤的に行なわれていることが多く、最適始動時刻の自
動設定の方法としては、中央制御装置にて最適始動時刻
の計算をし、DDC(Direct Digital Controll)装置に送
信するものが多く、DDC装置内で行なえるような簡易な
最適始動時刻の算出手段がなかった。
発明が解決しようとする問題点 このような従来の構成では、操作者の試行錯誤で行なう
ならば最適始動時刻が正確に定まらず、快適性が損なわ
れたり、省エネ性が損なわれたりする可能性が高く、中
央制御装置で算出する場合でも、DDC装置に送信するデ
ータ数が増加し、通信制御部分が複雑化するという問題
点があった。
本発明はこのような問題点を解決するもので、DDC装置
内で最適始動時刻を自動的に算出するための最適始動制
御装置を提供するものである。
問題点を解決するための手段 この問題点を解決するために本発明の最適始動制御装置
は、サンプリング周期ごとに制御対象の制御量と目標値
との偏差をを算出する偏差量算出手段と、操作部作動開
始時に操作量を最大にし、前記制御対象の制御量のステ
ップ応答特性を測定し、比例ゲイン,時定数、むだ時間
を算出する制御定数算出手段と、次回の操作部作動開始
時刻を、前記偏差量算出手段より算出した偏差と前記制
御定数算出手段より算出した比例ゲイン,時定数,むだ
時間と前記制御量が前記目標値に達することが要求され
る時刻とから算出する最適始動時刻算出手段とからなる
ものである。
作 用 この構成により、制御定数算出手段により、制御対象の
比例ゲイン,時定数,むだ時間を求め、それらの値を用
いて、最適始動時刻算出手段により、制御量がある決め
られた時刻までに目標値に達するための操作部作動の時
刻を算出することとなる。
実施例 以下、本発明の一実施例を第1図〜第7図にもとづき説
明する。
第1図は最適始動制御装置を含んだ制御装置のブロック
図である。第1図において、偏差量算出手段1は、目標
値である目標温度Tと制御量である室温Tとの時刻
tにおける偏差e(t)を算出する。次に、モード切換え
手段2は、操作部である空調機3が停止状態であるとき
は、最適始動時刻算出手段4側のモードになり、空調機
3の運転開始とともに、時定数およびむだ時間算出手段
5側のモードに切り換わり、制御定数算出手段5による
比例ゲインと時定数とむだ時間の算出が終わるとともに
操作量算出手段6側に切り換わる。この操作量算出手段
6は偏差e(t)をもとにして、空調機3の操作量である
冷温水弁開度vを算出し、空調機3へ出力し、制御対象
である部屋7の室温を調節する。第1図において、8が
最適始動制御装置である。
上記構成における動作を第2図により説明する。
第2図において、まず、ステップ10の初期値格納で、偏
差e、冷温水弁開度(操作量)vの初期値を求める。こ
れは、この制御装置が動作を開始したときのみ必要であ
る。偏差量算出手段1では、サンプリング周期ごとに室
温Tと目標温度Tとの偏差を算出するが、ステップ
11ではサンプリング周期が経過したかどうかを判定す
る。サンプリング周期が経過していない場合は、経過す
るまでこのステップにとどまる。経過した場合は、ステ
ップ12へ進み偏差を求める。
時刻tにおける偏差e(t)は、 e(t)=T−T(t) ……(1) となる。T(t)は時刻tにおける室温である。
ステップ13ではモード判定を行なう。操作部である空調
機3が停止状態であるときは、最適始動時刻算出手段4
のモード(モード1)、空調機3が運転開始されると制
御定数算出手段5のモード(モード2)になり、制御定
数算出手段5により時定数とむだ時間の算出が終わると
操作量算出手段6のモード(モード3)に切り換わる。
モード1については第7図、モード2については第3図
〜第6図で説明する。モード3と判定されると、次のス
テップ14で冷温水弁開度(操作量)vを算出する。vの
算出式は、PI制御の場合、 v(t):時刻tにおける冷温水弁開度(操作量) τ:サンプリング周期 K:比例ゲイン T:積分時間(τ,K,Tはあらかじめ
設定された値) (e(t−τ)は前回サンプリング時点における偏差) v(t)の算出が終わると、ステップ15では、今回のサン
プリング時点でのe(t),v(t)の値をe(t−τ),v(t
−τ)として格納しておく。これが終わるとステップ1
にもどり上記の動作をくり返す。
次に、制御定数算出手段5について説明する。
第3図は、室温のステップ応答(暖房時)を示す図であ
り、S字形の曲線となっている(縦軸yは、y=T
(t)−TR0、TR0は時刻0における室温)。このステ
ップ応答特性を(むだ時間系)+(一次遅れ系)で近似
するために第4図に示すようにステップ応答の変曲点を
原点とする−軸を設ける。
今、サンプリング時刻t=t1,t2,…tnのときの応答を
y1,y2,…yとする(ただし、y1,y2,…yはそれぞれ
R1−TR0,TR2−TR0,…,TRn−TR0を示す。TR1,TR2
…TRnはサンプリング時刻t1,t2,…,tにおける室温、
R0は時刻0における室温)。第5図はこのときの観測
データ(t,y)i=1,2,…nから変曲点を求め、比
例ゲイン,時定数,むだ時間を算出する手順のフローチ
ャートである。
第5図において、ステップ21では、初期条件の設定の設
定を行う。iは何番目の観測データかを示す数値であ
り、l1,l2は以下に記述する一次式近似の際の傾きであ
る。ステップ22では、ti−2,yi−2),
(ti−1,yi−1),(t,y)の3個のデータを
用いて最小二乗法によって一次式(y=at+bの型)に
近似する。ステップ23では、ステップ22で求めた傾きを
とする。ステップ24では、lとli−1を比較
し、lが大きい場合はiの値に1を加えてステップ22
へもどる。l≦li−1の場合はステップ25へ進む。
ステップ25では、変曲点を(ti−2,yi−2)とす
る。
第4図に示すとおり、ステップ応答を−軸上で見る
と、一次遅れ系のステップ応答と考えることができる。
次にステップ26で、比例ゲイン,時定数,むだ時間を算
出するが、その手順について説明する。
一次遅れ系の伝達係数は、 T:一次遅れ時定数 Kp:比例ゲイン と表わされる。
(3)式の単位ステップ応答は、初期値を0とすると となる。
観測データ(t,y)i=1,2,…,nを−軸上で表
現したものを とする。
(4)式をtで微分して y′(t)=βe−αt ……(5) さらに両辺の自然対数をとる。
lny′(t)=lnβ−αt ……(6) ここで、lny′(t)=Y(t),lnβ=Zとおけば(6)式は、 Y(t)=−αt+Z ……(7) となり一次式になる。
観測データ から未知数α,βを最適に推定するためには、観測デー
から未知数α,Zを最適に推定すればよい。
時点 での微分値y′を次のように近似する。
α,β,Zの推定値をそれぞれαe,βe,Zeとすると、最小
二乗法により、αe,βe,Zeは次のように推定される。
−軸上で と推定されたステップ応答を−軸上の原点がt−y
軸上で(t1,y1)と表わされるとして、(12)式をt−y
軸上で表現すると、 となる。
(13)式の示すグラフは第6図のようになり、むだ時間Le
は、y=0となる時刻として求まり、 また、時定数(一次遅れ時定数)T、比例ゲインKpは次
式のように求まる、 以上のようにして比例ゲインKp,時定数T,むだ時間Lを
算出する。
次の最適始動時刻算出手段4を第7図により説明する。
まず、ステップ31の目標値到達に要する時間算出では、
偏差量算出手段2より得た偏差eと制御定数算出手段よ
り得た比例ゲインKp,時定数T,むだ時間Lより、その時
点の室温Tから目標温度Tまで室温Tを変化させ
るのに空調機3の冷温水弁開度を100%にしてどれだけ
の時間がかかるかを算出する。
むだ時間を考慮しない場合には、時刻tにおける偏差e
(t)だけ室温Tを変化させるために必要な時間をΔ
t′とすると、 となる。これをΔt′について解くと、 ただし とする。
(20)式で求めたΔt′にむだ時間Lを加えたものが目標
値到達に要する時間Δtである。
Δt=Δt′+L ……(21) つぎに、ステップ32では、室温が目標温度に達すること
が要求される時刻(これをt0とする)のΔt前の時刻tg
を算出する。
tg=t0−Δt ……(22) つぎにステップ33では、現在時刻tと前記tgを比較
し、t<tgならばステップ31へもどる。t≧tgなら
ば、このときのtが最適起動時刻となり、つぎのステ
ップ34にて空調機3を作動させるべき指令を発する。
以上のように本実施例によれば、制御対象7の比例ゲイ
ン,時定数,むだ時間をステップ応答特性を測定するこ
とにより簡単に算出することができ、それらの値を用い
ることにより最適始動時刻を自動的に算出することがで
きる。
なお、本実施例では、式(2)で冷温水弁開度v(t)を算出
する際は、パラメータである比例ゲインK,積分時間T
はあらかじめ設定された値としたが、このK,Tの値を
制御定数算出手段5によって求めた比例ゲインKp,時定
数T,むだ時間Lより求めてもよい。この求め方として
は、代表的なものとしてZiegler−Nicholsの方法により
次式のようになる。
これを行なうことにより、パラメータの自動設定がで
き、最適制御が実現可能となる。
発明の効果 以上のように本発明によれば、制御対象の比例ゲイン,
時定数,むだ時間を求めることにより、最適な始動時刻
を自動的に算出し、操作部を作動させることにより、制
御装置の運転スケジュールの設定作業が軽減され、操作
者の試行錯誤で最適始動時刻を決定するよりも正確にな
り、また、最適始動時刻の算出手段が簡便なものである
ため、DDC装置に組み込むことができ、中央制御装置で
最適始動時刻を算出してDDC装置に送信する必要もな
く、通信制御部分の負担も軽減され、その効果は大なる
ものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による最適始動制御装置を含
んだ制御装置のブロック図、第2図は同最適始動制御装
置の偏差量算出手段、モード切換手段、操作量算出手段
を示すフローチャート、第3図は、室温のステップ応答
を示す特性図、第4図は、ステップ応答の変曲点を原点
とする−軸を設けた図、第5図は本発明の一実施例
による最適始動制御装置の制御定数算出手段により変曲
点を求め比例ゲイン,時定数,むだ時間を算出する手順
を示すフローチャート、第6図は同最適始動制御装置の
制御定数算出手段によるむだ時間の推定を示す図、第7
図は同最適始動制御装置における最適始動時刻算出手段
の動作手順を示すフローチャートである。 1……偏差算出手段、3……操作部、4……最適始動時
刻算出手段、5……制御定数算出手段、7……制御対
象。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】サンプリング周期ごとに制御対象の制御量
    と目標値との偏差を算出する偏差量算出手段と、操作部
    作動開始時に操作量を最大にし、前記制御対象の前記制
    御量のステップ応答特性を測定し、比例ゲイン,時定
    数,むだ時間を算出する制御定数算出手段と、次回の操
    作部作動開始時刻を前記偏差量算出手段より算出した前
    記偏差と前記制御定数算出手段より算出した比例ゲイ
    ン,時定数およびむだ時間と前記制御量が前記目標値に
    達することが要求される時刻とから算出する最適始動時
    刻算出手段とからなる最適始動制御装置。
JP60233760A 1985-10-18 1985-10-18 最適始動制御装置 Expired - Lifetime JPH0677202B2 (ja)

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JPS6293702A JPS6293702A (ja) 1987-04-30
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JP7313563B2 (ja) * 2020-06-29 2023-07-24 三菱電機株式会社 空調機、制御装置、空調システム及び空調方法
CN114110916B (zh) * 2021-11-23 2023-02-28 珠海格力电器股份有限公司 空调水阀运行状态的检测方法、装置、存储介质及空调

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