JPS5914013A - フイ−ドバツク制御系の故障検出装置 - Google Patents

フイ−ドバツク制御系の故障検出装置

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Publication number
JPS5914013A
JPS5914013A JP57121205A JP12120582A JPS5914013A JP S5914013 A JPS5914013 A JP S5914013A JP 57121205 A JP57121205 A JP 57121205A JP 12120582 A JP12120582 A JP 12120582A JP S5914013 A JPS5914013 A JP S5914013A
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Pending
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JP57121205A
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English (en)
Inventor
Yoshiyuki Yamamoto
美行 山本
Tsugio Kumaki
熊木 亜夫
Hiroshi Matsushita
央 松下
Toshiyuki Komori
小森 敏幸
Kiichi Hagiwara
萩原 喜一
Hiroyuki Umeda
弘之 梅田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5914013A publication Critical patent/JPS5914013A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0218Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
    • G05B23/0224Process history based detection method, e.g. whereby history implies the availability of large amounts of data
    • G05B23/0227Qualitative history assessment, whereby the type of data acted upon, e.g. waveforms, images or patterns, is not relevant, e.g. rule based assessment; if-then decisions
    • G05B23/0235Qualitative history assessment, whereby the type of data acted upon, e.g. waveforms, images or patterns, is not relevant, e.g. rule based assessment; if-then decisions based on a comparison with predetermined threshold or range, e.g. "classical methods", carried out during normal operation; threshold adaptation or choice; when or how to compare with the threshold

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、フィードバック制御系における制御の故障検
出装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
従来から使用されているフィードバック制御系における
故障検出装置は、第1図に示すように、偏差eから故障
検出する方式である。偏差eを遅れ要素を持つ伝達関数
Cに入力し、その伝達関数Cの出力が許容値範囲から逸
脱したときに故障信号を出力するものである。なお1図
中Aは調節針、Bはプロセス、Dは故障判別器である。
遅れ要素を持つ伝達関数Cは、設定値SVを変更して偏
差eが大きくなったときに故障信号を出さないようにす
るためのものであり、遅れ時間の設定はプロセスの時定
数と想定される設定値の変更とを考慮して決定される。
そのため、設定される遅れ時間はプロセスの時定数より
かなり長くする必要がある。
遅れ要素を持った伝達関数Cの遅れ時間を長くとると、
故障と判断する設定値以上の偏差Cがある程度継続する
必要があり、故障と判断した時にはかなり大きな偏差に
なっている可能性がある。また、設定値の変更を頻繁に
行なうプロセスでは誤った故障信号を発生することもあ
る。
〔発明の目的〕
本発明は、上記のような従来装置の欠点を解消したフィ
ードバック制御系の故障検出装置を提供することを目的
とする。
〔発明の概要〕
本発明は、フィードバック制御系における操作出力信号
と所定時間遅延させた操作出力信号との差を演算する操
作出力変化分演算器と、前記制御系における制御量と所
定時間遅延させた制御量との差を演算する制御量変化分
演算器と、この制御量変化分演算器の出力および前記操
作出力変化分演算器の出力を入力し操作量に対する制御
量の効率を算出する演算器と、この演算器の出力が所定
の許容範囲から逸脱したときオンの状態になる判定器と
、前記操作出力変化分演算器の出力の絶対値が予め設定
された値より大になるとオンの状態になる比較器と、こ
の比較器および前記判定器が両者ともオンのときに故障
信号を出力する論理器とを具備してなるフィードバック
制御系の故障検出装置を実現して所期の目的を達成した
〔発明の実施例〕
本発明の実施例を図面を参照して説明する。第2図は本
発明に係るフィードバック制御系を示すブロック図、第
3図は本発明によるフィードバック制御系の故障検出装
置の一実施例を示すブロック図である。
第3図において、(1)は遅延器で、第2図に示すよう
なフィードバック制御系における操作出力MYを記憶し
所定時間Δtだけ遅延させて出力する。
(2)は操作出力変化分演算器で、遅延器(1)の出力
と現在の操作出力MVとの差ΔMYを演算して出力する
。(3)は遅延器で、第2図に示すようなフィードバッ
ク制御系における制御量pvを記憶し所定時間△tだけ
遅延させて出力する。(4)は制御量変化分演算器で、
遅延器(3)の出力と現在の制御量PVとの差△pvを
演算して出力する。(5)は演算器で、制御量変化分演
算器(4)の出力を操作出力変化分演算器(2)の出力
で除算する。(6)は判定器で、演算器(5)の(3) 出力が所定の許容範囲から逸脱したときオンの状態にな
る。(力は比較器で、操作出力変化分演算器(2)の出
力の絶対値が予め設定された値より大になったときオン
の状態になる。(8)は論理器で、判定器(6)および
比較器(力が両者ともオンのときに故障信号を出力する
次に、上記のように構成された本発明一実施例の作用を
説明する。第3図において、遅延器(1)に入力された
操作出力Mvは一旦記憶され所定時間Δtだけ遅延して
出力され操作出力変化分演算器(2)へ送られる。操作
出力変化分演算器(2)は遅延器(1)から入力された
Δを時間前の操作出力MVと現時点の操作出力MVとの
差、すなわち時間幅△tの間の操作出力の変化量ΔMY
を演算して出力する。
遅延器(3)に入力された制御量Pvは一旦記憶され所
定時間Δtだけ遅延して出力され制御量変化分演算器(
4)へ送られる。制御量変化分演算器(4)は遅延器(
3)から入力されたΔを時間前の制御量pvと現時点の
制御量P■との差、すなわち時間幅Δtの間の制御量の
変化量ΔPVを演算して出力する。
演算器(5)は入力された制御量の変化量△pvを操△
PV (6)へ送る。都ηを操作効果Rと呼び、操作出力の変
化量ΔMYの効果が制御量の変化量△PVにどの程度衣
われているかを評価する指標である。
フィードバック制御が行なわれている場合には操作効果
Rはある許容範囲内にある。しかし、故障した場合には
操作効果Rは許容範囲から逸脱する現象となる。例えば
、タンクのレベル制御で故障モードを考えてみると、調
節弁の動作不良になり弁開度がロックした場合、操作出
力の変化量ΔMVに対して制御量の変化量ΔPVは変化
せず操作効果Rは非常に小さくなる。また、配管の閉塞
等により、制御量の変化量ΔPVは増大し%操作効果B
は大きくなる。
判定器(6)は上記の現象を利用し演算器(5)の出力
すなわちAP=、なる操作効果Rが予め定めたあるΔλ
( 許容範囲を逸脱したときオンの状態になる。
操作効果Rの演算においては、操作出力の変化量ΔMV
が小さいとき、操作効果凡の演算に含まれる誤差が大き
くなる。しかしながら、操作出力の変化量△MVが小さ
い場合は制御が安定していると考えられるので、故障と
判断しないようにする。
すなわち、操作出力の変化量ΔMYがある値以上でなけ
れば故障と判断しないようにすればよい。このために、
比較器(力を設け、比較器(7)は操作出力変化分演算
器(2)の出力△MYの絶対値を予め設定されていた値
と比較し、ΔMvの絶対値が設定値より大になったとき
オンの状態になる。
論理器(8)は、比較器(力および判定器(6)が両者
ともオンであるアンド条件が成立したとき故障信号を出
力する。
上述のように本発明一実施例のフィードバック制御系の
故障検出装置は、操作出力の変化量ΔMvの効果が制御
量の変化量△pviことの程度衣われているかを評価す
る指標R=APVを演算により求め、ΔMY この指標すなわち操作効果Rがフィードバック制御が故
障した場合にある許容範囲から逸脱することを利用して
判定器(6)によりRの値が許容範囲を逸脱しているか
否かを判定し、さらに、操作出力の変化量ΔMYが小さ
い場合は制御が安定していると考えられるので、比較器
(7)憂こより△MYの絶対値が予め設定したある値よ
り大なるとき以外は故障と判断しないようにし、判定器
(6)で凡の値が許容範囲を逸脱し、且つ比較器(力で
ΔMvの絶対値が所定の値より大になったという二つの
条件が成立したとき論理器(8)で故障と判断し故障信
号を出力するようにしたので、操作出力MYの影響が制
御量pvに表われる時点で故障検出することができ、故
障検出までの時間を短かくできるとともに、故障検出時
に偏差eがかなり大きな値に変化している可能性がある
という従来技術の欠点を解消することができる。
次に、本発明の詳細な説明する。
〔1〕  制御量pvが振動を伴う応答曲線の場合1時
間幅△tの設定が系の個有振動数近くを選択すると、第
4図に示すようにPVl中PV、+PV、となるような
ときが起り、操作効果Rがゼロ近くなり、故障信号が出
ることがある。このような場合には、第3図の構成から
なる故障検出装置で時間幅を異ならせたもの複数個を使
用し、そのうちのいくつかが故障と判断したときに故障
信号を出力する方式をとればよい。第5図はその一例を
示すもので、圓は時間幅Δt1の故障検出装置、 Q2
1は時間幅Δt2の故障検出装&、03は時間幅Δ1.
の故障検出装置、■、α1.Oeはアンド回路、a?)
はオア回路である。
このように構成すれば、故障検出装置aυ、 a2+ 
、 (131のうちいずれか二つが故障と判断したとき
にオア回路aηから故障信号が出力される。
〔2〕  プロセスの無駄時間が大きい場合には、操作
出力Mvも無駄時間分だけ遅らす要素を付加する。
すなわち、第6図に示すように、操作出力MYを無駄時
間要素Qυを通して無駄時間分だけ遅らせてから遅延器
口)および操作出力変化分演算器(2)へ入力させるよ
うにする。つまり、操作出力MYの期待される応答がプ
ロセスの無駄時間の影響を受ける場合は、その無駄時間
分だけ遅れて制御量pvが応答するので、操作出力MY
をその無駄時間分だけ遅らせて操作効果を評価する時間
軸を合わせてやるようにしたものである。
〔発明の効果〕
本発明によるフィードバック制御系の故障検出装置では
、操作出力の所定時間幅における変化量および制御量の
所定時間幅における変化量を求める手段と、これら両変
化量から操作効果を求める手段と、操作効果を示す値が
所定の許容範囲を逸脱し且つ操作出力の変化量の絶対値
が所定値より大であるときに故障と判断し故障信号を出
方する継続する必要があり、故障検出時には偏差がかな
り大きな値に変化している可能性があり、さらに設定値
の変更を頻繁に行なうプロセスでは誤った故障信号を発
生することもある等の従来技術の欠点を解消することが
できる。また、従来技術では偏差、すなわち設定値と制
御量との差で表わされる相対値で評価し、この相対値が
フィードバック制御により小さくなることを前提として
いたのに対し、本発明の装置は制御の操作出方に対する
制御量の変化の期待値を評価する、つまり絶対値である
制御量に対する評価で故障判別を行なうため、制御量の
期待される変動(応答)発生時に故障が検出でき、従来
技術にくらべて故障検出するまでの時間を短縮できる。
また、現在のDDCの急速な発達により、DDC制御に
本故障検出装置を組み込むことは容易且つ安価であり、
高信頼性の部品を使用しているマイクロコンピュータで
は複雑な演算をしても信頼性の不安、演算精度の低下を
無視できるという有利性を持っている。
【図面の簡単な説明】
第1図はフィードバック制御系の故障検出装置の従来例
を示すブロック図、第2図は本発明に係るフィードバッ
ク制御系を示すブロック図、第3図は本発明によるフィ
ードバック制御系の故障検出装置の一実施例を示すブロ
ック図、第4図は制御量の振動を伴う応答例を示すグラ
フ、第5図は本発明の一変形例を示すブロック図、第6
図は本発明の他の変形例を示すブロック図である。 1・・・遅延器      2・−・操作出力変化分演
算器aυ 第  1  図 3・−・遅延器      4・・・制御量変化分演算
器5・・演算器     6・・・判定器7・−・比較
器     8・・・論理器11・−・時間幅△1.の
故障検出装置12−・・時間幅△t2の故障検出装置1
3・・時間幅△t8の故障検出装置 14.15.16・・・アンド回路 17・・・オア回
路21・・・無駄時間要素 代理人 弁理士 井 上 −男 a) 第  4  図 第  2  図 第3図 \4占叩 にA1ノ 特開す 第5図 第6図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. フィードバック制御系における操作出力信号と所定時間
    遅延させた操作出力信号との差を演算する操作出力変化
    分演算器と、前記制御系における制御量と所定時間遅延
    させた制御量との差を演算する制御量変化分演算器と、
    この制御量変化分演算器の出力および前記操作出力変化
    分演算器の出力を入力し操作量に対する制御量の効率を
    算出する演算器と、この演算器の出力が所定の許容範囲
    から逸脱したときオンの状態になる判定器と、前記操作
    出力変化分演算器の出力の絶対値が予め設定された値よ
    り大になるとオンの状態になる比較器と、この比較器お
    よび前記判定器が両者ともオンのときに故障信号を出力
    する論理器とを具備してなるフィードバック制御系の故
    障検出装置。
JP57121205A 1982-07-14 1982-07-14 フイ−ドバツク制御系の故障検出装置 Pending JPS5914013A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6380510A (ja) * 1986-09-24 1988-04-11 Sony Corp ロータリートランス

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6380510A (ja) * 1986-09-24 1988-04-11 Sony Corp ロータリートランス

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