JPS5846721B2

JPS5846721B2 - プラントの最適化制御方法

Info

Publication number: JPS5846721B2
Application number: JP16245580A
Authority: JP
Inventors: 伸夫栗原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1980-11-17
Filing date: 1980-11-17
Publication date: 1983-10-18
Also published as: JPS5717009A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明はノイズの多いプラントの最適化制御方法に関し
、特に定常状態においてプラントを最適に運転するのは
勿論のこと、過渡状態においてもプラントを安定に運転
することのできるプラントの最適化制御方法に関する。

〔発明の背景〕

一般にプラントといった場合、種々のものかあるが、こ
れらはいずれも複数個の入力と複数個の出力とを有し、
入力信号間あるいは出力信号間の関係が所定の関係とな
るように制御されている。

このようなプラントの最適化制御は重要であるにもかか
わらずうまくおこなわれていないのが現状である。

プラントでは主制御系の他に例えばプラントの効率等を
最適に制御するために、最適化制御装置を設けている。

これはプラント入力の一部に効率等の探索信号を重畳し
てプラントに入力し、この探索信号に対応するプラント
出力とから、プラントの人出力信号間の相関関係を求め
ることによりプラントを最適に運転するものである。

つまりプラントの最適化制御を行なう場合にはプラント
入力信号と、前記の探索信号とを加算してプラントに加
え、プラントに入力された探索信号の入出力信号間の相
関関係により求まる成分（以下最適化信号と称する）に
より最適化を行なうものである。

しかしながら、このような方法では探索信号自体が大き
過ぎるとプラントに擾乱を与えることになってしまい制
御系が不安定になる欠点がある。

一方探索信号の振幅を小さくすると、探索信号に対応す
る出力信号の変化分が小さくなるために相関関係が求め
られなくなってしまう。

またプラントの定常状態における最適化制御にとどまら
ず、過渡状態においても最適化制御をおこなうことが望
まれているが、それを実現した例はない。

〔発明の目的〕

本発明は以上の点に鑑みて威されたもので、その目的と
するところはプラントの最適化制御方法において、制御
対象プラントの定常状態あるいは過渡状態にかかわらず
、最適運転点を求めうる最適化制御方法を提供すること
にある。

〔発明の概要〕

本発明は、前記制御対象プラントの出力信号から該プラ
ントの最適化信号の修正信号を求め、前記修正信号があ
らかじメチめられた値よりも小さいとき前記最適化信号
を修正し、前記制御対象プラントの出力信号の最適化を
はかることに特徴がある。

〔発明の実施例〕

本発明を火力発電用ボイラの効率を最大に制御する場合
の最適化制御方法について述べる。

一般にボイラ効率を最適化制御するには複数のボイラ入
力とボイラ出力のうちボイラの空気過剰率に対する主蒸
気圧力をもって行なうことが応答性、効果等の点で最良
であることを実験で確認している。

第１図は本発明を火力発電用ボイラに適用した場合の一
実施例を示した図であり、ボイラー７には燃料、空気お
よび水等が入力量として供給され、圧力、温度、流量等
が出力される。

これらは所定の関係となるように制御系が構成されてい
る。

つまり入力量のうち燃料と空気についてみれば、ボイラ
負荷要求に対し、比例ゲインの異なる２つの比例積分調
節器Ｐ■１、ＰＩ３を介して、空気過剰率が所定の関
係となるように空気と燃料が制御されている。

点線で示す部分１２は本発明になる最適化制御装置であ
り、調節器Ｐ■２の出力に探索信号令（１）と最適化信
号ｘ（ｔ）とを加算器２、．２２において加算して
入力することにより空気過剰率を変更し、ボイラ効率の
最大点を求める。

次にボイラー７の特性について考えてみると、ボイラの
効率に対して非線形要素３と線形要素４に分けて考える
ことができる。

ここでこれらの要に素から戊るボイラ特性を１次遅れ□＋Ｔ８として仮定す
れば、前者３はゲインＫに相当し、後者は□＋０．に相
当する。

ただし、Ｔはボイラ時定数、Ｓはプララス演算子である
。

ゲインには時間と共に変化するため、常にゲイン最小点
を求めて最適化制御を行なう必要がある。

第２図ａはボイラの非線形要素３、即ち空気過剰率に対
する主蒸気圧力のボイラ効率を示した図であり、横軸に
最適化信号ｘ（ｔ）、縦軸にボイラ効率をとった場合を
示している。

以下この特性を効率山と称するものとする。

尚、横軸フ（ｔ）は空気過剰率であると考えてもよい。

同図より明らかなように、通常運転状態において空気過
剰率とボイラ効率との関係は、空気過剰率が小さい（Ａ
’点）と不完全燃焼により燃焼効率が低下する。

逆に太き週ぎる（Ｃ′点）と火炉の温度が低下して放射
伝熱量が減少し、また燃焼ガス量が増加して伝熱面を通
るガス速度が増して熱吸収量の増加がそれに伴わなくな
るとガス温度が上昇し熱損失が増加するといった傾向が
ある。

そのためボイラ効率を最高にするような空気過剰率（Ｂ
／点）が存在する。

ところがこの効率山は負荷の変動、燃料の性状、発熱量
あるいは伝熱面の汚れといった様々な外乱によって時間
的に絶えず変動している。

最適化制御装置とはこの極値（効率最大点）を求めるも
のであり、極値の探索のために、ボイラに悪影響を与え
るものであってはならない。

つまりボイラ効率の最大となる運転点を探索するには、
空気過剰率に減少変動を与えることにより行なうもので
あり、実際にはボイラに取込む空気流量を人口ベーン１
４等の開度を微少に変動させることにより行なうもので
ある。

しかし、この人口ベーン開度の変動によりボイラに悪影
響を与えるものであってはならず、ボイラが連続操業中
に特殊な入力を与えるので操業状態を乱さぬよう充分小
さな信号とせねばならない。

ここで、プラントの最適化制御に用いる探索信号ｘ（ｔ
）とし□、系列信号と呼（よれ７い６信号や用いる。

これは白色性（あらゆる周波数成分を含む）を持った２
値信号であり、擬似ランダム信号（ＰｓｅｕｄｏＲａ
ｎｄｏｍＢｉｎａｒｙＳｉｇｎａｌ）とも呼ば
れる。

Ｍ系列信号が十分小さければ効率山を微小範囲で線形と
みなすことができるから、本発明は効率に関連した操作
パラメータにＭ系列信号を重畳して入力し、これに対応
するプラント出力を取出し、この入出力の相関関数を計
算し、効率最大点の操作量を決定する。

尚ここではＭ系列信号を探索信号として述べるが、これ
はＭ系列信号に限ったものではなく、プラントの出力信
号の振動と相関のない他の探索信号でも同様である− ここでＭ系列信号とは第１図に示すようなもので、最小
パルス巾がＡ１振幅がａｌ周期がＮＡで表わされる
ような周期信号であり、あらゆる周波数成分を含み、−
周期１Ｍについて積分するとその平均値はほとんど零で
あるためその絶対値２ａが操作信号に対して充分に小さ
ければ探索を行なう上で、プラントに悪影響を与えるこ
とはない。

このＭ系列信号を探索信号として用いると次のような利
点がある。

（１）白色性を持っているのでインパルス応答を求めた
場合にバラツキが小さく、（２）周期ＮＡでの信号パタ
ーンに再現性があり、（３）２値信号だから信号の作成
が容易、（４）相関関数の計算が簡単なとである。

第１図において、１はＭ系列信号発生器、２（２−１，
２−２）は加算器、１１は最適化信号調整器、１４は入
口ベーン、１５は押込通風機、１６は出口ダンパであり
、操作信号はＰＩ３の出力の他に最適化信号ｊ（ｔ）と
Ｍ系列信号全（１）とを加算したものである。

ＰＩ３の出力信号に対して最適化信号＝（ｔ）とＭ系列
信号仝（１）に相当する量だけボイラ１７の空気過剰率
が変えられる。

（尚、第１図の火力発電用ボイラでは探索信号”２（ｔ
）と最適化信号Ｘ（ｔ）とは共に空気流量に加えられて
いるが、後に第１表を参照して述べるように、プラント
に八よってはＸ（ｔ）とＸ（ｔ）とは夫々別個のプラント入
力−へに加えられることもある。

）第１図はＸ（ｔ）とＸ（ｔ）とが同一のプラント入力
に印加された例である。

次に前述したようにボイラ１７の特性を線形要素４と非
線形要素３に分けて考えれば、Ｍ系列信号Ｘ仝（１）に
対応した出力信号の変化分は第２図ａに示すように非線
形要素３（効率−Ｙ（ｘ、ｕ）但し、Ｕは外乱を示す。

）により、その極性と大きさが変化する。

つまり最適化信号ｘ（ｔ）の大きさく空気過剰率と等価
である）により効率−Ｙ（ｘ、ｕ）の右（Ｃ点
）と左（Ａ点）とでは極性と大きさが変化するものであ
る。

そして効率最大の点Ｂ（効率−の頂き）では、出力は殆
んど零である。

前述したようにここでＭ系列信号’＞（ｔ）を十分に小
さくとれば、その微少範囲内で効率−Ｙ（ｘ、ｕ）を線
形とみることができる。

したがって効率−Ｙ（ｘ、ｕ）の傾きは、ｘ（ｔ）をス
テップ入力したときの出力信号の変化分’５ｔ）の値、
すなわちインディシアル応答ｒ（α）の時刻α□におけ
る値ｒ（αＬ）から高精度に求めることができる。

一方、Ｍ系列信号仝（１）は非線形要素３の他に線形要
素４によっても影響を受ける。

ここで４は１次遅れ□＋Ｔｓと考えられるから、その出
力は同図すのｙ（ｔ）のように表わされる。

以上のような経過を経て、主蒸気圧力が効率を求める信
号として蒸気圧力検出器１８を介して最適化制御装置１
２に取り込まれる。

ここで１９はストレンメータ、２０は低減フィルタ、４
１は増幅器であり、このようにして導出された信号Ｙ（
ｔ）はひげ状の外乱を取り除いた信号である。

このＹ（１）は、直流分ｙ（、）とＭ系列信号仝（、）
に対応する成分◆（１）とから成るｙ（ｔ）と最適化信
号マ（ｔ）の変動分に対応した信号Ｙ（ｔ）から成り立
っている。

次にＭ系列信号気ｔ）を用いて行なう場合の最適化制御
について数式を示し、詳細に説明する。

（１）式および（２）式が成り立つことは第１図よりも
明らかである。

ここで（１０）式の第２項φｘｙ（α）は、Ｍ系列信号
、（１）と直流分７（ｔ）との相互相関関数である。

また、第１項のφ全ｙ（α）は、Ｍ系列信号仝（１）と
ｙ（ｔ）との相互相関関数で、ｙ（ｔ）はＭ系列信号仝
（１）の影響による変動成分と直流成分とから成ってい
ることから、φ仝７（α）の値ｃｄ（ｔ）の影響がなく
なるまで充分大きくαをとればφ仝ｙ（α）の値と一致
する。

し八−八たがって、φｘｙ（α）をφｘｙ（ψの区間（α１．α
２）における平均値で近似する。

ただし、（１０）’式の第２項はφｘｙ（α）を近似し
たものであり、積分範囲を示すα１．α２はインパルス
応答ｇ（α）が充分整定する時点におけるαの値をとっ
たものである。

ａＯ）′式でもとめられたインパルス応答ｇ（α）を区
間（αＳ〜αＬ）積分して得られるインデイシャル応答
値ｒ（αＬ）は（１１式で与えられる。

ただしαＳはＭ系列信号の擬似白色性によるインパルス
応答の立入りのずれを考慮した積分開始時刻（零に近い
）である。

α、はインパルス応答を積分するときの積分区間の終了
時刻である。

αＬはプラントの動特性からあらかじめ定められる。

ｒ（αＬ）は（９）式に示すＺで正規化しているので単
位入力を与えたときのインデイシャル応答に相当する。

したがってａυ式のｒ（αＬ）は（一般的にαＬはαを
充分大きな値にしたときの値）効率−の傾きを表わす。

云い替えれば操作人力ＸにおけるＣ（ｔ）に対する効率
変化分を表わしている。

ここで０９式におけるＭ（ｔ）は（■２）式で表わされ
る。

このＭ（ｔ）は０９式の第２項目式中（）で囲まれた部
分を置きかえたものである。

相関信号発生器７の出力信号Ｍ（ｔ）はプラントの応答
信号ｙ（ｔ）に無関係な信号であり信号Ｑ（ｔ）から決
まる。

このインデイシャル応答値ｒ（αＬ）と効率−Ｙｏ（
ｘ、ｕ）との間には次のような関係がある。

つまり気ｔ）が微小であってその変化範囲内における効
率−Ｙ。

（ｘ、ｕ）が線形であると見なせるときの伝達関数をＧ
（ｓ、ｘ、ｕ）とすると（１４）、（１５１式が成立す
る。

ただしＵは外乱である。ただしＹ。

はｓ＝０のときのＹの値である。（Ｓはラプラス演
算子）ここで（１４）および（１５）式は、００式により求め
られたｒ（αＬ）が第２図の効率−Ｙ。

（ｘ、ｕ）の傾きを表わすことを示しており、相関信号
Ｍ（ｔ）とから効率−の傾きｒ（αＬ）が求められる。

第２図は第１図に示すｇ（τ）の静特性を示していて、
ｘ（ｔ）がＡ′→Ｂ′→Ｃ′となると、静特性の傾きす
なわちインデイシャル応答ｒ（αＬ）が変わる。

この値ｒ（αＬ）を用いて効率制御が可能となる。

例えば（１６）式にしたがって最適化信号調整器１１で
積分することによりｒ（αＬ）に比例して最適化信号マ
（１）を変化させれば効率の最高値に移動させることが
できる。

ここで、（１３）式において、右辺の第２項は誤差項で
ある。

というのは本来ｒ（αＬ）は（１７）式で求めるもので
あるからであり、（１３）式のｒ（αＬ）は０（ｔ）と
ｙ（ｔ）との相互相関関数から求めたものであるから
である。

ここで、相関信号Ｍ（ｔ）は平均値が零である’ｘ’（
ｔ）より求められる信号であり、（０〜ＮＪ）まで積分
すれば零となる信号であるので直流分ｙ（ｔ）が一定で
あれば適当な所定値の加算により第２項は消滅し、ｒ（
αＬ）の正しい値が求められる。

第１図により本発明の最適化制御の構成と動作の概要に
ついて説明する。

Ｍ系列信号発生器１で探索信号であるＭ系列信号（気ｔ
））を発生し、加算器２で最適化信号（Ｘ（ｔ） ’）
と加算し特定操作信号として操作信号（Ｘ（１））を
プラントに入力する。

ここで信号は制御による変化分を扱かうことにする。

前記操作信号に対応するプラントの特定出力信号（第１
図では主蒸気圧力信号）を蒸気圧力検出器１８で計測し
、ストレンメーク１９、低域フィルタ２０、増幅器４１
を介して検出信号Ｙ（ｔ）を得る。

最適化制御装置１２はこの検出信号Ｙ（ｔ）から後述す
る直流分推定器６により、操作信号Ｘ（ｔ）の直流成分
すなわち最適化信号ｘ（１）振動分に対応した信号Ｙ（
ｔ）を演算する。

Ｙ（ｔ）＝Ｙ（ｔ）＋ｙ（ｔ）で表わされるから
、減算器２９でＹ（ｔ）からＹ（ｔ）を差引いて、信号
ｙ（ｔ）を求める。

一方、Ｍ系列信号発生器１から出力される探索信号％ｔ
）を相関信号発生器７に伝送し、相関信号Ｍ（ｔ）を発
生させる。

この相関信号Ｍ（ｔ）と前記の特定出力信号ｙ（ｔ）と
から乗算器８、積分器９を介して時間αＳからαＬまで
の間のプラントのインデイシャル応答の大きさｒ（αＬ
）を算出する。

このｒ（αＬ）を用いて最適化信号調整器１１を介して
１（ｔ）を算出し加算器２に伝送することにより最適化
制御系を構成する。

最適化信号調整器１１では、たとえば（１６）式に従っ
てｒ（αＬ）を積分して、いわゆる積分”；：＊Ｊ”な
う。

第３図はＭ系列ｔ）の発生回路およびＭ系列信号
より相関信号Ｍ（ｔ）を求める具体的回路を示す図であ
る。

ただし、第１図と同じ符号を附して示すものは同一物を
示す。

２−３．２−４は加算器を示す。

同図において、まず１はＭ系列信号発生器であり信号像
ｔ）はｎビット動シフトレジスタ３２ａより（２ｎ−１
）の周期で発生される。

第３図におけるＭ系列信号発生器では、これに（２ｎ−
（ｎ＋１））ビットのシフトレジスタ３２ｂをシリーズ
に追加し、１周期分ＮＪの信号が取り出せるようにして
あり、このＭ系列信号へｘ（１）は最適化信号７（ｔ）およびＰＩ３の出力と重
畳されプラントに人力される。

一方、Ｍ系列信号蛍ｔ）より相関信号Ｍ（ｔ）が求めら
れる。

２４．２４はシフトレジスタ３２ａ。３２ｂの適当な位
置に接続されており、２４と２５の和は相関信号Ｍ（ｔ
）を求める（１２）式のうち動特性測定項（第１項）に
相当する。

また２６．２７もシフトレジスタ３２ａ、３２ｂの適
当な位置に接続されており、その和は相関信号Ｍ（ｔ）
を求める（１２）式のうち直流分補正項（第２項）に相
当する。

つまり２４と２５は（αＳ−αＬ）の区間内のＭ系列信
号Ｑ（ｔ−ａ）を、また２６と２７は（α−α２）の
区間内のＭ系列信号ζ（ｔ−α）を加算するものである
。

係数器２８は（１２）式第２項のＣＩＬ−ａ８を設定し
たものである。

３３は相関信α２−α１号Ｍ（ｔ）の初期値Ｍ（ｏ）を設定したもので、加算器
２−４の出力に所定の係数を掛けた（係数器２４）もの
が、０２）式で表わされる相関信号Ｍ（ｔ）である。

第１図において８は乗算器で参り、このようにして求め
られた相関信号Ｍ（ｔ）とｔ）および〒に対応するボ
イラ出・力、５ｔ）との積を求める。

この乗算器８の出力を積分器９により積分したもの力’
０１）式で示したボイラのインディシャル一応答（効率
−の傾きｒ（αＬ））に相当する。

第４図ａは直流分推定回路６の一例回路であり、ボイラ
出力Ｙ（ｔ）より直流分Ｙ（ｔ）を推定する一種のフィ
ルタである。

ここで扱う直流分Ｙ（ｔ）は、最適化制御信号Ｘ（１）
に対して増加あるいは減少する修正を加えたことによる
出力信号の変動分であり、先に述べたａＯ）′式の右辺
第２項に相当する直流分ｙとは異なる。

第４図ａにおいて２１は積分器、２２は記憶装置、２３
は加算器、３０はスイッチ、であり、２８（２８−ｒ
〜２８、）は係数器である。

まず、ｙ（ｔ）は同図すに示すように積分回路２１によ
って積分された後、スイッチ３０の閉成により所定の周
期Ｊｔで記憶装置２２に取り込まれる。

つまりｙ（ｔ）がディジタル量であれば、２２に取り込
まれる情報ｙ ’ （ｔ）は所定の周期内Ａｔにおける
ｙ（ｔ）を加算したものである。

記憶装置２２は取込まれた情報ｙ ’ （ｔ）を順次記
憶するもので、例えば５つの情報ｙ ’ （ｔ）を常に
記憶している。

つまり、現在の取込み時点をｔ。

とすれば２２にはｙ ’ （０）からｙ’（−４）まで
の５つの情報が記憶されており、次の取込み時点ｔ１に
はｙ ’ （１）からｙｌ（−３）までの情報が記憶さ
れる。

尚、積分器２１はスイッチ３０が閉じてｙ’（ｔ）の取
込みが或された後、その内容がリセット（Ｒｅ５ｅｔ
）されて、その後再度ｙ（ｔ）の積分を開始する。

ここで、直流分推定回路についてみれば、以上説明のよ
うにして時系列的に所定の周期で取込まれた５個の情報
（ｙ ’ （０）〜ｙ’（−４））を直線近似すること
により、Ｙ（ｔ）に含まれる直流分Ｙ（ｔ）を推定する
ものである。

つまり同図すに示すように、取込み時点ｔｏにおいて
、２２に記憶された５つの情報（ｙ ’ （０）〜ｙ’
（−４））を直線ｙ’（ｔ）で直線近似したとき、ｙ
’ （０）〜ｙ’（−４）と直線ｙ’（ｔ）との偏差ε
。

〜ε４の２乗和（目＋εｆ十４＋εＸ＋εｉ）が最小
となるような直線の初期値ＡＯ（時点ｔ。

における値）と傾きＡ１を求めるものである。

そしてこの初期値Ａ。と傾きＡ１に応じて時点ｔ。

からｔｌまでのｙ′Ｏｔの値を予測し、このｔ。

からｔｌまでの間で予測されたｙ’（ｔ）を直流分
Ｙ（ｔ）として用いる。

以上説明したように２２の出力を５点とし、その偏差の
２乗和を最小とするような直線ｙ’（ｔ）の初期値Ａ。

と傾きＡ。は一般に次の式で表わされる。

第４図ａの係数乗算器２８は以上の０４）および０５）
式の係数を設定したものであり、加算器２３−２および
２３−１には０４）および（１５）式に基づく初期値Ａ
Ｏ（現在の取込み時点における値）と傾きＡ１とが導出
される。

２３−３も加算器を示す。ここでＡ。

およびＡ１の値はスイッチ３０の閉成により、次の情
報ｙ ’ （ｔ）が入力されるまでは出力を継続する。

従って直流分推定器６の出力Ｙ（ｔ）はＡ１（ｔ）＋Ａ
ｎで表わされ、この出力ｙ（ｔ）は過去の５つの情報ｙ
’ （０）〜ｙ’（−４）を直線近似したときに得ら
れる直線ｙ ’ （ｔ）について、時点ｔ。

からｔｌまでの変化の様子を予測したものである。

直流分推定器６はこのようにして求められた時点ｔ。

からｔｌまでのｙ’（ｔ）の値をＹ（ｔ）に含まれ
た直流分Ｙ（ｔ）とし、Ｙ（ｔ）からＹ（ｔ）を差引く
ことによって負ｔ）により効率−の傾きｒ（αＬ）を求
めるものである。

尚、取込時点ｔ１においてはｙ’（１）〜ｙ’（−３）
の５つの情報によりｔｌにおける初期値Ａ。

と傾きＡ１が新たに決定さへこれに応じてｔｌから
ｔ２の範囲内のｙ’（ｔ）が予測さへＹ（ｔ）が求めら
れる。

第１図において、２９は減算器であり、以上の様にして
求めモ壽たｙ（ｔ）とボイラ出力ｙ（ｔ）とから、Ｍ系
列信号ｔ）に対応するボイラ出力ｙ（ｔ）のみが導出
される。

ただし、第４図において、取込み周期Ｊｔおよび記憶装
置２２の記憶点数（ここでは５点とした）は、実際の直
流成分Ｙ（ｔ）に対し、これを最適に近似するために必
要なものである。

従って、Ｊｔおよび記憶点数を決定するには電子計算機
等による十分なシミュレーションの結果を参考にして最
適に決定されねばならない。

尚、直流分推定器６の起動はプラントが定常運転状態に
あるとき、２２の内容を全て零にセットしておき、その
後ｙ（ｔ）を順次入力し、全ての記憶が威されたことを
もって行なわれる。

次にこのようにして求められた令ｔ）と、Ｍ系列信号仝
（１）より求められえ前８．ｏオ、。

ヤ（１）よより効率−の傾きｒ（αＬ）が求められる。

このとき（１７）式に示すようなｙ（ｔ）に影響されな
いｒ（αＬ）が求められる。

ここでｒ（αＬ）はボイラ特性のインデイシャル応答を
示したものであり、ａ７）式にも示すように全１）と９
’（ｔ）の相互相関関数φり負α）を積分して得られる
。

従って以上詳細に述べたようなＭ系列信号’４ｔ）に
よる探索とは、結果的にはボイラにステップ信号を入力
し、そのインデイシャル応答ｒ（αＬ）を求めたものに
等しい。

第２図すは最適化信号Ｘ（ｔ）の大きさに対するインデ
イシャル応答ｒ（αＬ）の変化の様子を説明するための
もので、効率−の右（空気過剰事大）と左（空気過剰事
大）とでは、ｒ（αＬ）の極性が変化している。

また最適化信号ｘ（ｔ）の大きさにより、応答が十分に
整定する時点αＬの値ｒ（αＬ）が異なる。

従ってこのようにして求められたｒ（αＬ）の大きさと
極性とに対応して最適化信号７（ｔ）の大きさを変化す
れば、常に効率最大プラント運転が期待できる。

尚同図にも示すように効率最大の点Ｂにおけるインデイ
シャル応答ｒ（αＬ）は零である。

従ってプラントの効率を最大とするにはｒ（αＬ）＝
０となるまで最適化信号ｘ（ｔ）を制御すればよい。

定常状態の場合はこれでよいが、過渡状態の場合には一
時的にｒ（αＬ）が急変しかつ値が大きくなる。

したがって、以上のようにして求められたｒ（αＬ）が
急激に変化したものであるか否かを判断して、緩やかで
あると認められる時にのみｒ（αＬ）に応じて最適化信
号ｘ（ｔ）を調整した方がよい。

つまりプラント過渡状態において、ｒ（αＬ）に応じて
最適化信号ｘ（１）を調整することは、プラントの安定
を乱すのみで、プラント効率を向上させるという効果は
期待できない。

第５図は本発明になるｒ（αＬ）の判断回路１０の一実
施例回路である。

この回路は所定の周期、（１により時系列的に取り込ま
れた複数個のｒ（αＬ）の分散（偏より）を計算するこ
とにより、ｒ（αＬ）が正常に変化したか否かを判断す
る回路である。

つまり、同図において、ｒ（αＬ）は第３図のｙ（ｔ）
と同様に積分器により、所定の周期Ｊｔだけ積分された
後、スイッチ３０の閉成により記憶装置２２の内部に
／（αＬ）として順次取り込まれる。

２２は例えば５個のデータｒｎ〜ｒ′ｎ−４を記憶する
ものであり、加算回路２３と平均回路４４を介して、５
個のデータ１０〜ｒ′ｎ−４の平均値輻が求められる
。

２９（２９−１〜２９−３）は減算回路で平均値ｒｍと
ｒｎ〜ｒ／ｎ−４との夫々の偏差ε（ｎ）〜ε’（ｎ
−４）を求める。

４５は４７の出力の二乗値を求める二乗回路である。

２３は加算回路で、この出力は５つの情報ｒ／、、、
ｒ／、−４の平均値ｒｍに対する／、、ｒ／ｎ−４の分
散（偏より）を表わしている。

比較回路４８はこの分散値が所定の設定値以内であると
き出力する回路である。

４６はホールド回路であり、４８の出力があるとき、イ
ンデイシャル応答値ｒ（αＬ）を出力する。

そして４８の出力がないとき、即ち、ｒ（αＬ）の分散
が大きい場合にはｒ（αＬ）は出力しない。

従って分散が所定値以内にあるときは判断回路の出力は
ｒ（αＬ）がそのまま出力されるが、分散が大きくなっ
た場合には出力されない。

ここで、ｒ（αＬ）の分散が大きくなる場合について考
えてみれば、これは現在取り込まれた／、が、そ
れ以前に取込まれたｒ′ｎ−１〜ｒ′ｎ−４に較べて急
激に増加あるいは減少しているために起るもので、この
ような現象は例えばプラント過渡時に発生するものであ
る。

従って、以上説明した本発明になる判断回路を附加して
も、定常運転時はｒ（αＬ）に応じて最適化信号Ｘ（１
）が調整されるため、効率最大のプラント運転が期待で
きる。

またプラント過渡時等においてｒ（αＬ）が異常に増加
あるいは減少するときは、最適化信号の調整は行なわな
い。

このとき＝＜１＞は無用に調整されないから、過渡状態
のときにマ（ｔ）の増加あるいは減少によりプラントの
安定度が乱されることはない。

第１図において１１は最適化信号調整器であり、以上の
ように、ｒ（αＬ）の大きさと極性に応じて最適化信号
ｘ（ｔ）を調整する。

尚判断回路１０は分散の他にバラツキ、絶縁値等をみる
ものでもよい。

最適化信号ｘ（ｔ）は調整装置の出力に較べて十分小さ
い（調整装置の出力は効率−の頂き近くに設定される。

）から、分散が極端に大きくなることはない。

そのため分散が所定の値より大きくなることは異常であ
ると考えられる。

＊＊以上、本発明にな
る最適化制御装置を火力発電用ボイラに適用した場合を
例に、詳細に説明したが、これは他の一般的なプラント
に適用しても同様の効果を得ることができる。

つまり、この最適化制御装置は連続プロセスの最適化を
行なうのに好適である。

その目的関数としてはボイラその他の効率をはじめ、収
率、生産コスト、利益、損失、品質など様々な場合に対
して適用できる。

第１表は本発明を他のプラントに適用した場合と前述し
た実施例との対応を示したものである。

同図において例１は第１図を参照して詳細に説明した火
力発電用ボイラの例を示したものであり、例の２，４お
よび５は例１の火力発電ボイラの場合と同様に探索信号
を注入するプラントと最適化信号により制御するプラン
ト入力とは一致している。

つまり、第１図のボイラにとれば、空気流量に探索信号
を加えることにより効率−の傾きを求めると共に、最適
化信号を空気流量に加えて効率を最大値まで移動するも
のである。

これに対し、例３は探索信号を注入するプラント入力と
最適化信号により制御するプラント入力とが一致しない
例である。

つまり、この最適化制御はボイラ出口の蒸気温度制御系
の持つパラメータ（時定数、ゲイン）の値を変更しプラ
ントを最適に保つためのもので、ボイラのスプレ水量に
探索信号を加えることによりプラントを最適とすること
のできるパラメータの値を探索すると共に、最適化信号
によりパラメータを変更し、プラントを最適となるよう
制御するものである。

以上説明のように本発明になる最適化制御方法は探索信
号を注入するプラント入力と最適化信号により制御され
るプラント入力とは別個のものであっても同様の効果が
期待できる。

尚、本発明はボイラの効率を最適に制御する場合につい
て述べたが、ここで探索信号はＭ系列信号に関わらず、
白色性を有する他の如何なる信号でもよいことは言うま
でもない。

また第１表の対応によれば探索信号および最適化信号は
設定値に加えられ、第１図では調節器ＰＩの出力に加算
されるようになっている。

これはゲインが異なるのみで、いずれにしても同様であ
ることは勿論である。

〔発明の効果〕

本発明によると制御対象プラントに過渡状態が発生して
も、安定した最適化制御を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる最適化制御装置の全体回路図、第
２図は効率−の頂上を探索す冬（ことを説明するための
図、第３図はＭ系列信号ｔ）より相関信号Ｍ（ｔ）を
求めるための具体的回路構成図、第４図は直流分推定回
路の一例回路図およびその動作波形図、第５図は効率−
の傾きｒ（αＬ）が正常に変化したものであることを判
断する回路の一実施例を示している。１３・・・・・・探索信号加算器、１４・・・・・・人
口ベーン、１５・・・・・・押込通風機、１６・・・・
・・出口ダンパ、１９・・・・・・ストレンメータ、２
０・・・・・・低域フィルタ、４１・・・・・・増幅器
、４８・・・・・・比較回路、２９（２９。〜２９．）・・・・・・減算器、１・・・・・・探索信
号発生器、２・・・・・・加算器、３・・・・・・ボイ
ラ効率静特性、４・・・・・・ボイラ効率動特性、５・
・・・・・外乱特性、６・・・・・・直流分推定器、７
・・・・・・相関信号発生器、８・・・・・・掛算器、
９・・・・・・時間平均器、１０・・・・・・判断器、
１１・・・・・・最適化信号調整器、１７・・・・・・
ボイラ、２１・・・・・・積分器、２２・・・・・・記
憶装置、２３・・・・・・加算器、２８・・・・・・係
数乗算器、３１・・・・・・パルス発生器、３２・・・
・・・シフトレジスタ、３３・・・・・・相関関数の初
期値、４４・・・・・・平均回路、４５・・・・・・二
乗回路、４６・・・・・・ゲート回路、１８・・・・・
・蒸気圧力検出器。

Claims

【特許請求の範囲】１制御対象プラントの特定の操作信号の変化に対する
特定の出力信号を最適にする操作信号が存在するプラン
トであって最適化信号により前記操作信号を順次修正し
前記特定出力信号の最適化をはかるプラントの最適化制
御方法において、前記特定出力信号から前記最適化信号
を修正するための修正信号を求め、前記修正信号があらかじめ定められた値よりも小さいと
きにそのときの最適化信号を前記修正信号を用いて修正
し、前記プラントの特定出力信号の最適化をはかることを特
徴とするプラントの最適化制御方法。