JPH08626B2 - 切出し量制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鉱石等の粉粒状となった原料を貯蔵するホ
ッパー、サイロ、ビン、バンカー等の貯槽の下端開口部
から原料を切出すためのゲートとフィーダとを具備した
切出し装置における切出し量制御装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来の一般的な切出し量制御装置は、貯槽の下端開口
部に切出し用のゲートおよびフィーダを配置し、このフ
ィーダ駆動用のモータと、モータの一次電圧を変化させ
る可変電圧器であるスライダックとを具備している。こ
の従来の一般的な切出し量制御装置は、スライダックの
操作により、モータへの加圧電圧を変化させ、もってフ
ィーダの振動数を変化させて貯槽内の原料の切出し量を
変化調節している。

上記した従来の一般的な切出し量制御装置は、切出し
量を下流側の輸送量計量器による測定結果により判断
し、直接あるいは遠隔操作によりパイロットモータを経
由してスライダックを操作することにより、モータの一
次電圧、すなわち切出し量を適度に調整すると云う手動
制御であるため、調整に手間取ると共に、制御精度が悪
いと云う問題がある。

第６図は、ゲート開度を一定にしての材料銘柄毎の切
出し量とモータの一次電圧との関係を示したものである
が、この第６図から、モータの一次電圧が一定であって
も、原料の種類、湿度、貯槽内の原料レベル等の相違に
より切出し量が変動すると云う問題があり、これを一定
に保とうとすると常に輸送量計量器での輸送量である計
量値を監視し、かつこの計量値の変化に応じてスライダ
ックを細かく調整しなければならないので、操作が煩雑
となると云う問題がある。

これらの問題を解消する手段としては、第10図に示す
ように、原料２を貯蔵した貯槽１の下端開口部にゲート
３と一緒に設けられたフィーダ４の切出し量を計量すべ
く切出された原料２を搬送するベルトコンベア５の途中
に設けられた輸送量計量器７で検出された計量信号と、
切出し量設定装置11により設定された切出し量設定信号
との偏差を減算器８で演算し、この偏差を零にすべくPI
D調節器９でPIDフィードバック制御演算し、この結果を
フィードバック制御信号としてフィーダ４の駆動源とし
てのモータ６の電源装置である可変電圧可変周波数装置
10に入力する制御手段（特開昭61-106334号公報）があ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

この特開昭61-106334号公報に示された手段において
は、オペレータの操作調整の省力化を或る程度達成する
ことができるものの、PIDフィードバック制御の各種設
定を原料２の種類、原料２の湿度、貯槽１内の原料レベ
ル等の変化に併せて細かくチューニング作業しなければ
ならない弊害を伴うと共に、貯槽１形状による貯槽１内
での原料２の堆積状態、流動状態の違い及び変化、フィ
ーダ４の切出し特性の違い、ゲート３の開度の変化に対
して有効な制御性を発揮できない。

すなわち、PIDフィードバック制御では、計量信号に
重畳する外乱を最小に抑えるのに最適な制御定数と、設
定値変更に対して最適な追従性を発揮するPID値とは必
ずしも一致せず、両者の要求を同時に満たす調整は難し
いとされており、大きなむだ時間と一次遅れ系である貯
槽１からの切出し量制御においても例外ではなく、高度
な制御精度を得ることは至難とされていた。

また、ゲート３の開度は、これが切出し量を大きく左
右するファクターでありながらオペレータの従来からの
経験と勘とにより、原料２の銘柄と切出し目標値とに従
って適性に調節していた。

第６図中の銘柄Ａをとってゲート開度をパラメータと
した切出し量変化を求めると、その特性は第７図に示す
ようになる。この第７図に示された特性から明らかなよ
うに、ゲート開度は切出し量変化を大きく支配し、小さ
くはフィーダ４の振動数変化で調整することが可能であ
ることが分かる。すなわち、第７図において、切出し量
Wkを得る場合には、ゲート開度を70％とし、モータ６の
一次電圧をVkとすれば良い。

しかしながら、このゲート開度と一次電圧との最適組
合せを求めることは容易ではない。一次電圧については
PID調節器９によりPIDフィードバック系を組むことによ
り或る程度の自動調節ができるが、ゲート開度について
は、原料２の銘柄が400種にも及ぶので、オペレータに
よる設定は試行錯誤的に長時間を要することになってい
た。

例えば、第７図において、切出し量Wkを得るのに、当
初指示点がゲート開度を90％として点にあったとする
と、この指示点を一次電圧を下げて下限の点までシフ
トした後、また切出し量WKよりも大きいので一次電圧を
そのままにしてゲート開度を50％に変えて点に移す。
この点での切出し量Ｗが切出し量WKよりも小さいので
一次電圧を上げて点までシフトさせるが、この点で
の切出し量Ｗがまだ切出し量WKよりも小さいので、一次
電圧をそのままにしてさらにゲート開度を70％に変えて
点に移り一次電圧を下げて目標の切出し量Wkを得るこ
とのできる点を探し出すと云う極めて面倒な操作を行
う。

基本的には、ゲート開度は、原料２の銘柄によって決
まるのであるが、短期的には、原料２の水分、フィーダ
４の切出し特性等の変化によっても微調整を必要とする
ものであり、これをオペレータの経験と勘とで短時間の
内に判定処理するのは極めて困難である。また、ゲート
開度の制御を自動化するにしても、原料２の銘柄別によ
る基本設定は容易ではあるが、短期的な原料２の水分、
フィーダ４の切出し特性等の変化を反映させることは至
難である。

すなわち、貯槽からの原料の切出し量制御において
は、原料の種類、原料の湿度、貯槽内の原料レベルと云
ったプロセス変動があり、貯槽形状、フィーダの切出し
特性の違い、ゲート開度との対応、外乱抑制、設定値変
更追従性に対しても柔軟な調整を達成できると云った課
題を克服した上での操作及びチューニング作業の省力化
と高度な制御精度とを得ることが要求されているのであ
り、またこれとは別に短期的な原料の水分、フィーダの
切出し特性等の変化に対応したゲート開度の微調整を可
能とすることが要求されるのである。

一般的に、フィーダによる原料切出しの過渡特性は、
第８図に示すように、大きなむだ時間TLと一次遅れ時間
Ｔとの系で近似することが可能である。この系をPIDフ
ィードバック制御方式にて最適制御するためのPID演算
式は、 ｍ（ｔ）＝100/PB・｛1/TI・∫ｅ（ｔ）dt＋ｅ（ｔ）＋
TDde（ｔ）/dt｝ である。なお、ｍ（ｔ）は操作出力、PBは比例項、TIは
積分時間、TDは微分時間、ｅ（ｔ）は制御偏差である。

上式におけるPB、TI、TDであるPID設定値は、FP、F
I、FDをPB、TI、TDの最適値を求める関数とすれば、次
のように表わされる。

原料の銘柄の相違、原料の銘柄により異なる粒度、比
重、湿度、貯槽内の原料レベル、貯槽の形状、フィーダ
の切出し特性の違い、ゲート開度との対応と云った点か
らプロセスのＫ、Ｔ、TL値は変化する。また、逆に外乱
抑制と設定値変更追従性の両者にも柔軟な調整を得るこ
とができるようにするには、PID設定値であるPB、TL、T
Dを変化させる必要がある。

このことから、フィーダによる原料切出し量制御にお
いては、PID設定値を、プロセスの特性変化に対応しか
つ柔軟な調整のためにも直接的に変化させる必要がある
ことがわかる。

また、切出し目標値と原料の銘柄の違いと、さらに原
料の水分、フィーダの切出し特性等の変化に基づいた適
正な初期ゲート開度を数学モデルを用いて演算算出する
ことは非常に難しいことは前述の通りであるが、支点を
変えて、一つの原料銘柄の所定の貯槽からの切出し開始
から切出し終了までの１ジョブで見れば、その切出し終
了時点では試行錯誤的制御があったかも知れないが、最
終的にはゲート開度は最適値となっているはずである。
従って、この最も有効な経験値を次回のジョブの初期ゲ
ート開度に順次累積して反映する学習制御を行えば、有
効なゲート開度制御が可能となる。

本発明は、上記した従来技術における問題点を解消
し、従来からの要望を満たすべく創案されたもので、操
作およびチューニング作業の省力化を達成すると共に、
PID設定値をプロセス特性変化への対応および柔軟な調
整のために大幅に変化させ、フィーダによる原料の切出
し量の高度な制御精度を得ることを目的とするものであ
る。

また、他の目的は、原料の銘柄毎の過去のゲート開度
を制御した実績を最も有効な経験値として学習制御によ
り切出し目標値に対応した適正な初期ゲート開度を演算
制御することにある。

さらに、他の目的は、PID調節器に対するPID設定制御
に加えて、初期ゲート開度の演算制御を与えることによ
り、原料の切出し量のより高度な制御精度を得ることに
ある。

〔課題を解決するための手段〕 この目的を達成する本発明の手段は、PID調節器から
出力されるフィードバック制御信号を調整設定する手段
と、適性な初期ゲート開度を演算制御する手段と、両手
段を有機的に結合した手段とがある。

PID調節器からのフィードバック制御信号を調整設定
する手段は、 貯槽内に収納された粉粒状原料のゲートおよびフィーダ
を介しての切出し量を、切出された原料量と設定された
切出し量との偏差値をPID調節器によりPID処理してフィ
ードバック制御信号としてフィーダの駆動源に入力する
切出し量制御装置であること、 原料銘柄と貯槽番号とから予め登録したPID適性値を抽
出してPID基本設定値とする影響信号と、起動時のプロ
セス同定結果によりPID基本設定値の補正演算をさせる
探索信号と、さらに制御途中で偏差値が大きくなる制御
不安定時に探索信号による補正演算に代わって一時的に
強制介入して偏差値によりPID基本制定値の補正演算を
させる偏差信号とを発して段階的な制御を行うPID設定
値を成形し、このPID設定値をPID調節器に出力するPID
設定演算装置を設けること、 にある。

また、適性な初期ゲート開度を演算制御する手段は、 貯槽内に収納された粉粒状原料のゲートおよびフィーダ
を介しての切出し量を、切出された原料量と設定された
切出し量との偏差値をPID調節器によりPID処理してフィ
ードバック制御信号としてフィーダの駆動源に入力する
切出し量制御装置に併設されるものであること、 ジョブ終了時点でのゲート開度比を演算し、この演算結
果とそのジョブの開始時の初期ゲート開度比とから次回
のジョブにおける原料の同一銘柄グループの初期ゲート
開度比を指数平均演算により算出して原料の銘柄グルー
プ別に記憶し、嵩密度と安息角とを基にして各原料を複
数の銘柄グループに分割し、原料の銘柄指定に従って対
応する銘柄グループを選択してこの銘柄グループの記憶
された初期ゲート開度比を取出し、この取出された初期
ゲート開度比から次回のジョブの初期ゲート開度を設定
すると共に、ゲートのその後の補正開閉制御をPID調節
器からの信号により実施するゲート制御装置を設けるこ
と、 にある。

そして両手段を有機的に結合した手段は、 貯槽内に収納された粉粒状原料のゲートおよびフィーダ
を介しての切出し量を、切出された原料量と設定された
切出し量との偏差値をPID調節器によりPID処理してフィ
ードバック制御信号としてフィーダの駆動源に入力する
切出し量制御装置であること、原料の銘柄と貯槽番号と
から予め登録したPID適性値を抽出してPID基本設定値と
させる影響信号と、起動時のプロセス同定結果によりPI
D基本設定値の補正演算をさせる探索信号と、制御途中
で偏差値が大きくなる制御不安定時に探索信号による補
正演算に代わって一時的に強制介入して偏差値によりPI
D基本制定値の補正演算をさせる偏差信号とを発して段
階的な制御を行うPID設定値を成形し、このPID設定値を
PID調節器に出力するPID設定演算装置を設けること、ジ
ョブ終了時点でのゲート開度比を演算し、この演算結果
とそのジョブの開始時の初期ゲート開度比とから次回の
ジョブにおける原料の同一銘柄グループの初期ゲート開
度比を指数平均演算により算出して原料の銘柄グループ
別に記憶し、嵩密度と安息角とを基にして各原料を複数
の銘柄グループに分割し、原料の銘柄指定に従って対応
する銘柄グループを選択してこの銘柄グループの記憶さ
れた初期ゲート開度比を取出し、この取出された初期ゲ
ート開度比から次回のジョブの初期ゲート開度を設定す
ると共に、ゲートのその後の補正開閉制御をPID調節器
からの信号により実施するゲート制御装置を設けるこ
と、 にある。

〔作用〕

PID調節器からのフィードバック制御信号を調整設定
する手段は、影響信号により原料の銘柄と貯槽番号とに
対応して予め登録された多数のPID適性値中から最適の
値を抽出してPID基本制定値とし、この抽出されたPID基
本設定値を探索信号により得られた起動時のプロセス同
定結果に従って補正演算してPID設定値とし、さらに制
御途中で偏差値が大きくなる制御不安定時にだけ、この
探索信号により得られた起動時のプロセス同定結果に従
った補正演算に代わって偏差信号により得られた偏差値
を一時的に強制介入してPID値を直接変更設定してPID基
本制定値をPID設定値に補正演算をするので、原料の種
類については影響信号により、原料の湿度、貯槽内の原
料レベルについては探索信号と偏差信号とにより、貯槽
形状、フィーダの切出し特性、ゲート開度のそれぞれの
違いについては影響信号と探索信号とにより、そして外
乱抑制と設定値変更追従性の両者に対する柔軟な調整に
ついては偏差信号によって、常に高度な制御精度で制御
することとなる。しかも、これらの制御は自動的に行わ
れるため、操作およびチューニング作業を必要としな
い。

すなわち、影響信号によるPID基本設定値の設定と、
探索信号によるPID基本設定値のPID設定値への補正演算
と、偏差信号によるPID基本設定値におけるPID値の強制
変更とを段階的に行う段階制御を行うことにより、プロ
セス同定過程とPID設定値調整過程とを並行して行い、
制御系が何時でも一応は働くようにしておき、適応過程
が進むに従って性能が向上していくような収束過程を歩
ませ、かつその収束過程をできるだけ速くするようにし
ているのである。

また、適正な初期ゲート開度を演算制御する手段は、
停止時に対象銘柄グループの特定ジョブの終了時点での
ゲート全開までの時間と目標切出し量とから停止時ゲー
ト開度比を求め、この停止時ゲート開度比と、同じジョ
ブの開始時の初期ゲート開度比とを取り込み、次のジョ
ブの開始時の初期ゲート開度比を指数平均演算で求めて
おく。

特定の銘柄グループのジョブが指定されたならば、こ
の銘柄グループに対応する初期ゲート開度比を呼び出し
て、切出し量設定装置からの切出し量目標値とから初期
ゲート開度を求め、このようにして求められた初期ゲー
ト開度によりゲートの具体的な初期ゲート制御を行う。
そして、最終的なゲート閉時間の測定結果は、順次累積
されてゲート開度の学習制御がなされる。

すなわち、停止時ゲート開度比と同じジョブの開始時
の初期ゲート開度比とから、次回ジョブの開始時の初期
ゲート開度比を指数平均演算で求めることにより、切出
し目標値と原料の銘柄の違いばかりでなく、短期的な原
料の水分、フィーダの特性変化にも追従することができ
るのである。

そして両手段、すなわちPID調節器からのフィードバ
ック制御信号を調整設定する手段と、適正な初期ゲート
開度を演算制御する手段とを有機的に結合した手段は、
制御の不安定となり易い駆動初期の時点で上記した両手
段の作用を個々に独立して行って、ゲート開度設定不良
による探索信号によるPID基本設定値のPID設定値への補
正演算を常に良好に達成させ、これにより駆動初期に早
期に制御を安定化させる。また、偏差信号による強制制
御に際しては、直接ゲートの開閉を制御して設定値変更
追従性を大幅に高めている。

〔実施例〕

以下、本発明を図面を参照しながら説明する。

第１図は、PID調節器からのフィードバック制御信号
を調整設定する手段の基本回路構成を示すもので、原料
切出し装置は従前と同様に、粉粒状原料２を収納した貯
槽１の下端開口部にゲート３を介してモータ６により駆
動される原料切出し用のフィーダ４を設け、切出された
原料２を所望する箇所に搬送するベルトコンベア５とか
ら構成されている。

この切出し装置に組付けられる切出し量制御装置は、
ベルトコンベア５が形成する原料２の搬送路途中に設け
られ、切出されて輸送されている原料２の輸送量を直接
計量する輸送量計量器７と、CRT等で構成された切出し
量設定装置11と、この切出し量設定装置11で設定された
目標切出し量SVと実際の切出し量である輸送量計量器７
の輸送量PVとの偏差を演算する減算器８と、この減算器
８からの出力によりPID制御するPID調節器９と、このPI
D調節器９の出力である制御出力MVによりモータ６を制
御出力MVに比例した可変電圧可変周波数制御する可変電
圧可変周波数装置10と、PID設定演算装置13とから構成
されている。なお、各装置間のI/F部ではA/DあるいはD/
A変換等がなされるがこれについては省略する。

PID設定演算装置13は、入力装置12から原料２の銘柄
と貯槽番号とを取り込んでPID基本設定値を演算する影
響信号演算装置14と、制御出力MVに加算器19により探索
信号発生装置16からの探索信号を起動時に強制的に重畳
させて、そのプロセスに対するはね返りを輸送量PVによ
りプロセス同定を行い、このプロセス同定結果に従って
PID基本設定値の補正演算をさせる探索信号演算装置15
と、目標切出し量SVと輸送量PVとの偏差である減算器８
の出力を取り込んでこの偏差値が一定値以上となった際
にPID基本設定値への一時的な強制介入演算を行う偏差
信号演算装置17と、この影響信号演算装置14と探索信号
演算装置15と偏差信号演算装置17とでの演算結果をスト
ックしてPID調節器９に演算結果であるPID設定値を指定
するPID値設定装置18とから構成されている。

次に、この第１図に示した実施例の作用を第４図を参
照しながら説明する。

影響信号に従ったプロセス特性を決める一番大きな要
素である原料２の銘柄（原料２の種類および粒度）と貯
槽番号（貯槽番号により自ずとフィーダ４の特性も決定
される）とを入力装置12より取り込む。すなわち、原料
２の銘柄を指定することにより、約400種の銘柄を嵩密
度と安息角とに従って六つに分割された銘柄グループ中
から対応する銘柄グループを選択し、この選択した銘柄
グループと入力された貯槽番号とから、予め登録した設
定値テーブルにより、指定した銘柄と貯槽番号とに適合
した最適PID設定値を抽出してPID基本設定値とする。

次いで、探索信号発生装置16からの探索信号によりゲ
ート３を一定開度とした状態で、制御出力MVを強制的に
最大値としたキック起動を一定時間かけて、第５図に示
すようなプロセスすなわち輸送量PVのはね返り反応をみ
てプロセス同定を実施する。即ち、起動する毎に実際の
プロセスのむだ時間TL、一次遅れ時間Ｔ等の実測定を行
ってプロセス同定結果を得、このプロセス同定結果によ
り予め決めている前記（１）式を基本とする演算により
上記したPID基本設定値を補正演算してPID設定値を演算
する。このように、探索信号は、或る一定時間ｔの間だ
け制御出力MVを強制的に最大とし、これに対応した輸送
量PVからプロセス同定を行うのであるが、例えばゲート
３の詰まりにより原料２が排出されないとむだ時間TL、
一次遅れ時間Ｔは異常に大きな値となり、補正演算も異
常値を出力してPID制御を暴走させる危険がある。そこ
で、第４図に示すように、プロセス同定OKと云う合理性
チェックをかけてそのチェック結果が正当である時にだ
け補正演算を行うようにしている。なお、起動後一定時
間ｔ経過後は速やかに算出されたPID設定値でのPIDフィ
ードバック制御に移行することは云うまでもなく、また
実際の輸送量PVは、第５図に示すように、多少のオーバ
ーシュート後、目標切出し量SVに一致することになる。

影響信号と探索信号とにより設定されたPID設定値に
従ったPIDフィードバック制御中に偏差値が大きくなっ
て制御不安定と判定される状態となったならば、探索信
号による補正に代わって偏差信号によるPID基本設定値
に対する直接的な補正により比例項PBと積分時間TIとを
強引に強く変更して安全領域に引き込む。偏差値が安全
領域に入ったならば、持続振動の発生等の弊害防止のた
めに、素早く基の探索信号によって補正演算されたPID
設定値に戻す。

すなわち、本発明のPID設定演算の方針は、影響信号
によりPID基本設定値を確定しておいて、例え探索信号
によるプロセス同定が失敗して補正演算ができなくて
も、ほぼ安定した制御が得られるようにしている。従っ
て、探索信号による補正演算ではPID基本設定値の各項
を大きく変更させていない。これに対して、偏差信号で
は、PID基本設定値の各項を直接大きく変更し、もって
系の早期安定化を計っているのである。

上記実施例における各種演算の設定値、係数は約950
点にもおよび、これによりきめの細かい制御が達成さ
れ、切出し目標値の追従性は約30secを得ることができ
ると共に、外乱抑制は約±１％以下（±15T/H）の制御
精度を得ることができた。

第２図は、適正な初期ゲート開度を演算制御する手段
の基本的回路構成を示すもので、ｉと云うサフィックス
は銘柄グループ別を示すもので、１〜６グループ設けら
れており、ｊと云うサフィックスは各銘柄グループ毎の
時系列的なジョブ推移を示している。

PIDフィードバック制御系に組付けられるゲート制御
装置20は、ゲート開閉制御装置26と、停止時ゲート開度
比演算装置22と、初期ゲート開度比演算装置24と、初期
ゲート開度比記憶装置25と、初期ゲート開度演算装置23
と、入力部を内蔵した銘柄フアイル装置21とから構成さ
れている。

停止時ゲート開度比演算装置22では、ｉと云う銘柄グ
ループのｊと云うジョブの終了時点でのゲート全閉する
までのゲート閉時間Tcijをゲート開閉制御装置26より取
り込むと共に、その時の目標切出し量Wcijを切出し量設
定装置11より取り込んで、停止時ゲート開度比tcijを下
記の演算式で求める。なお、目標切出し量Wcijは輸送量
計量器７からの測定値としても良い。

tcij＝Tcij/Wcij すなわち、目標切出し量当たりのゲート閉時間として
停止時ゲート開度比を求めている。停止時ゲート開度比
tcijをゲート閉時間Tcijから求めたのは、目標切出し量
Wcijを得るには、ゲート３を逆に全開よりTcij時間だけ
開けば最適であると云うことに他ならない。

初期ゲート開度比演算装置24では、停止時ゲート開度
比tcijとその同じジョブの開始時の初期ゲート開度比to
ijとを、次段の初期ゲート開度比記憶装置25から取り込
み、ｉと云う銘柄グループの次回のジョブ（ｊ＋１）の
開始時の初期ゲート開度比toi（ｊ＋１）を下記の演算
式で求める。

toi（ｊ＋１）＝α・toij＋（１−α）tcij 上式は指数平均演算であって、その意味するところ
は、直近の停止時ゲート開度比tcijと云う実績と、初期
ゲート開度比toijと云う実績でもって次のジョブの初期
ゲート開度比toi（ｊ＋１）を決定するものである。こ
のことから、初期ゲート開度比toijは、今までの累積学
習演算結果を順次蓄積した結果であると言える。αは、
直近の最新データか過去の累積データかの何方かを優先
させるための係数で、０から１までの値を選ぶことによ
り短期的な原料２の水分、フィーダ４の特性等の変化に
も追従することができる。

この初期ゲート開度比演算装置24により演算された結
果である初期ゲート開度比toi（ｊ＋１）は、銘柄グル
ープｉ毎に、次の同じ銘柄グループｉのジョブ発生まで
初期ゲート開度比記憶装置25に記憶保持される。

原料２の銘柄グループｉの選定は、銘柄ファイル装置
21に内蔵された銘柄入力部において400種にも分類され
た銘柄の内の一つを設定することにより達成されるが、
実際には上位のプロコンにより伝送指定される。この銘
柄ファイル装置21における原料２の銘柄分類は、嵩密度
と安息角とにより原料性状を同じくする銘柄グループｉ
に集約するものである。この銘柄ファイル装置21で次の
ｉと言う銘柄グループのジョブが指定されたなら、この
指定信号が初期ゲート開度比記憶装置25に伝送され、銘
柄グループｉに対応する初期ゲート開度比toi（ｊ＋
１）を呼び出して、これを初期ゲート開度演算装置23に
伝送し、これとは別に切出し量設定装置11からの次のジ
ョブ（ｊ＋１）の切出し量目標値Woi（ｊ＋１）を初期
ゲート開度演算装置23に伝送して、初期ゲート開度Toi
（ｊ＋１）を、 Toi（ｊ＋１）＝toi（ｊ＋１）×Woi（ｊ＋１） で求める。この演算は、開度比に切出し量を乗じること
により、実態の初期ゲート開度時間を求めるのに他なら
ない。

ゲート開閉制御装置26は、初期ゲート開度演算装置23
で算出された初期ゲート開度Toi（ｊ＋１）に従ってゲ
ート３の具体的な初期ゲート開制御を行う。このゲート
開閉制御装置26は、その後の切出し量目標値の変化によ
って輸送量PVがPID制御での適正調整幅を逸脱して調整
幅の上下限に達した時に、PID調整器９からの指令によ
りゲート３を開閉制御する。

従って、当然のことながら、同じジョブの開始時と終
了時とでは、ゲート開時間とゲート閉時間とは異なるこ
とになる。そして、最終的なゲート閉時間の測定結果
は、停止時ゲート開度比演算装置にフィードバックさ
れ、順次累積されてゲート開度の学習制御が行われる。

なお、ゲート開閉制御装置26には、手動ゲート開閉設
定器27からの手動補正指令を与えることができるように
なっている。また、上記実施例においては、ゲート開度
制御をゲート３の開もしくは閉時間によって制御した
が、直接ゲート３の開度位置制御で行っても良い。

第９図は、上記したゲート制御装置20の順次繰り返し
処理される流れの例を示したものである。

第３図は、PID調節器からのフィードバック制御信号
を調整設定する手段と、適正な初期ゲート開度を演算制
御する手段とを有機的に結合した手段の基本的回路構成
を示すもので、前記した第１図図示実施例の構成と第２
図図示実施例の構成とを組合せたものとなっている。

この第３図図示実施例のものは、前記した第１図およ
び第２図図示実施例の制御動作を個々にかつ組合せて実
施するようにしたものであるが、起動時には探索信号発
生装置16からの探索信号によりゲート３を強制的に一時
的に一定開度とした状態で、制御出力MVを強制的に最大
値としたキック起動を一定時間かけ、その後に、初期ゲ
ート開度演算装置23に従ったゲート開度とする。この状
態から輸送量PVがPID制御での適正調整幅を離脱して調
整幅の上下限に達した時に、PID調整器９からの指令に
よりゲート３を開閉制御する。

〔発明の効果〕

本発明は、上記した構成となっているので、以下に示
す効果を得ることができる。

フィーダによる貯槽内からの原料の切出し量を貯槽内
の原料の種類、原料の湿度、貯槽内原料のレベルと言っ
たプロセス変動、貯槽形状、フィーダの切出し特性の違
い、ゲート開度との対応、外乱抑制、設定値変更に対す
る追従性の両者にも柔軟に対応して切出し量を精度良く
調整することができる。

上記した切出し量の調整を自動的にかつ高い信頼性を
維持して達成することができる。

省資源、省エネルギーの社会的情勢からプラントの操
業レベルの変更への対応、安定なら良いと言う操業から
より良い制御への要求、難しいプロセスに対するループ
調整等、の調整値の最適化を高い精度で確実に達成でき
る。

最適調整の抑制理論をプロセス制御の現場で使用する
ことが困難であるため、調整作業が試行錯誤していたた
め、調整に時間がかかり、調整結果に個人差が発生し、
改善余地を残した状態で調整を終えなければならず、こ
の問題を解決するために現場で利用できる自動化システ
ムが望まれていたが、制御パラメータの調整作業の自動
化の達成により上記要求を満たすことができる。

プロセス特性が操業条件レベル等により大きく変化す
るプロセスにおいては、その変化に追従してパラメータ
の自動調整を行い、制御性能を安定に維持することが要
求されるが、このプロセス特性の変化に対する素早いそ
して正確な追従を達成することができる。

本発明の実施により、プラントの運転を大きく乱すこ
とがなく、プロセスに加わる外乱、ノイズによりチュー
ニングが乱れると言うことがなく、プロセスの動特性変
化に追従するので、短時間で速やかにチューニングでき
る。

初期ゲート開度を、原料の種類別および切出し目標値
に対応した過去の最適値に従って算出された最適値に設
定するので、制御不安定となり易い運転初期の制御を極
めて安定したものとすることができる。

原料の銘柄の相違、原料の水分の違い、フィーダの切
出し特性の変化等に対しても柔軟に対応することができ
る。

プロセス変動および設定値の変更によるPID制御と合
わせて、ゲート開度をこのPID制御に従動した状態で直
接制御するので、初期制御のより安定した動作を得るこ
とができると共に、大きな偏差に対して速やかに対応す
ることができ、これにより極めて安定した動作を得るこ
とができる。

特に請求項３にあっては、制御の不安定となり易い駆
動初期の時点で、ゲート開度設定不良による探索信号に
よるPID基本設定値への補正演算を常に良好に達成でき
るので、駆動初期に早期に制御を安定化させることがで
きる。また、偏差信号による強制制御に際しては、直接
ゲートの開閉を制御して設定値変更に対する追従性を飛
躍的に高めている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の装置の基本的回路構成の一例
を示すブロック図である。 第２図は、本発明の第２の装置の基本的回路構成の一例
を示すブロック図である。 第３図は、本発明の第３の装置の基本的回路構成の一例
を示すブロック図である。 第４図は、第１図に示した実施例における動作のフロー
チャートを示すものである。 第５図は、第１図および第３図に示した実施例における
探索信号に対する実際の切出し量の変化特性を示す特性
線図である。 第６図は、一般的なフィーダ駆動用モータの一次電圧と
フィーダの切出し量との関係を示す特性線図である。 第７図は、一般的なゲート開度をパラメータとしての一
次電圧と切出し量との関係を示す特性線図である。 第８図は、一般的なフィーダによる原料切出しの過渡特
性を示す特性線図である。 第９図は、第２図および第３図に示した実施例における
処理例を示すチャート図である。 第10図は、従来のPID制御装置の回路構成を示す概略図
である。 符号の説明 1;貯槽、2;原料、3;ゲート、4;フィーダ、5;ベルトコン
ベア、6;モータ、7;輸送量計量器、8;減算器、9;PID調
節器、10;可変電圧可変周波数装置、11;切出し量設定装
置、12;入力装置、13;PID設定演算装置、14;影響信号演
算装置、15;探索信号演算装置、16;探索信号発生装置、
17;偏差信号演算装置、18;PID値設定装置、19;加算器、
20;ゲート制御装置、21;銘柄ファイル装置、22;停止時
ゲート開度比演算装置、23;初期ゲート開度演算装置、2
4;初期ゲート開度比演算装置、25;初期ゲート開度比記
憶装置、26;ゲート開閉制御装置、27;手動ゲート開閉設
定器、MV;制御出力、PV;輸送量、SV;目標切出し量、T;
一次遅れ時間、TL;むだ時間。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−79228（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−13016（ＪＰ，Ａ) 特公 平63−10058（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】貯槽内に収納された粉粒状の原料のゲート
   およびフィーダを介しての切出し量を、切出された原料
   の量と設定された切出し量との偏差値をPID調節器によ
   りPID処理してフィードバック制御信号として前記フィ
   ーダの駆動源に入力する切出し量制御装置において、前
   記原料の銘柄と貯槽番号とから予め登録したPID適性値
   を抽出してPID基本設定値とする影響信号と、起動時の
   プロセス同定結果により前記PID基本設定値の補正演算
   をさせる探索信号と、制御途中で偏差値が大きくなる制
   御不安定時に前記探索信号による補正演算に代わって一
   時的に強制介入して該偏差値により前記PID基本設定値
   の補正演算をさせる偏差信号とを発して段階的な制御を
   行うPID設定値を成形し、該PID設定値を前記PID調節器
   に出力するPID設定演算装置を設けて成る切出し量制御
   装置。
2. 【請求項２】貯槽内に収納された粉粒状の原料のゲート
   およびフィーダを介しての切出し量を、切出された原料
   の量と設定された切出し量との偏差値をPID調節器によ
   りPID処理してフィードバック制御信号として前記フィ
   ーダの駆動源に入力する切出し量制御装置において、ジ
   ョブ終了時点でのゲート開度比を演算し、該演算結果と
   そのジョブの開始時の初期ゲート開度比とから次回のジ
   ョブにおける原料の同一銘柄グループの初期ゲート開度
   比を指数平均演算により算出して原料の銘柄グループ別
   に記憶し、嵩密度と安息角とを基にして各原料を複数の
   銘柄グループに分割し、原料の銘柄指定に従って対応す
   る銘柄グループを選択して該銘柄グループの記憶された
   初期ゲート開度比を取出し、該取出された初期ゲート開
   度比から次回のジョブの初期ゲート開度を設定すると共
   に、ゲートのその後の補正開閉制御を前記PID調節器か
   らの信号により実施するゲート制御装置を設けて成る切
   出し量制御装置。
3. 【請求項３】貯槽内に収納された粉粒状の原料のゲート
   およびフィーダを介しての切出し量を、切出された原料
   の量と設定された切出し量との偏差値をPID調節器によ
   りPID処理してフィードバック制御信号として前記フィ
   ーダの駆動源に入力する切出し量制御装置において、 前記原料の銘柄と貯槽番号とから予め登録したPID適性
   値を抽出してPID基本設定値とする影響信号と、起動時
   のプロセス同定結果により前記PID基本設定値の補正演
   算をさせる探索信号と、制御途中で偏差値が大きくなる
   制御不安定時に前記探索信号による補正演算に代わって
   一時的に強制介入して該偏差値により前記PID基本設定
   値の補正演算をさせる偏差信号とを発して段階的な制御
   を行うPID設定値を成形し、該PID設定値を前記PID調節
   器に出力するPID設定演算装置と、 ジョブ終了時点でのゲート開度比を演算し、該演算結果
   とそのジョブの開始時の初期ゲート開度比とから次回の
   ジョブにおける原料の同一銘柄グループの初期ゲート開
   度比を指数平均演算により算出して原料銘柄グループ別
   に記憶し、嵩密度と安息角とを基にして各原料を複数の
   銘柄グループに分割し、原料銘柄指定に従って対応する
   銘柄グループを選択して該銘柄グループの記憶された初
   期ゲート開度比を取出し、該取出された初期ゲート開度
   比から次回のジョブの初期ゲート開度を設定すると共
   に、ゲートのその後の補正開閉制御を前記PID調節器か
   らの信号により実施するゲート制御装置と、 を設けて成る切出し量制御装置。