JPS59149504A - プロセス制御装置 - Google Patents

プロセス制御装置

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Publication number
JPS59149504A
JPS59149504A JP1443183A JP1443183A JPS59149504A JP S59149504 A JPS59149504 A JP S59149504A JP 1443183 A JP1443183 A JP 1443183A JP 1443183 A JP1443183 A JP 1443183A JP S59149504 A JPS59149504 A JP S59149504A
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JP
Japan
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output
disturbance
control
signal
lower limit
Prior art date
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Pending
Application number
JP1443183A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuo Hiroi
広井 和男
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP1443183A priority Critical patent/JPS59149504A/ja
Publication of JPS59149504A publication Critical patent/JPS59149504A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/0205—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Feedback Control In General (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〕 本発明はプロセスの動特性が一次の遅れと積分の積で表
わされるプロセスの制御に係り、特にフィニドパック制
御とフィードフォワード制御を併用するプロセス制御装
置に関する。
〔発明の技術的背景〕
プロセスの中には、その動特性が一次の遅れと積分で表
わされ、−次の遅れと積分との間に外乱が入ってくるケ
ースがあり、その代表的な例としてドラムボイラ蒸気圧
力制御系などがある。様々な外乱の下で制御対象が所定
の目標値になるように制御する方式には、フィードバッ
ク制御、フィードフォワード制御、シーケンス制御など
種々のものがある。ところで、フィードバック制御では
外乱の影響が出力に現れてから偏差を打ち消すように訂
正動作を起こすのに対し、フィードフォワード制御では
外乱が入った場合にそれが系の出力に影響を及ばず以前
に外乱を検出し、必要な訂正動作を先まわりして起こす
ものであるため、これらコつの制御方式を併用させてよ
り有効な制御特性を得ることが試みられている。
このようなフィードバック制御とフィードフォワード制
御とを組み合せた従来装置の一構成例を第1図を参照し
て説明する。第1図は従来装置の−構成例のブロック図
である。第1の加算要素/は外部から入力される設定値
信号SVと制御対象コかも与えられるプロセス値信号P
Vにもとづいて偏差値信号enを出力する。第1の乗算
要素3は偏差値信号e に比例ゲインKpを乗じ、出力
Kpxenを加算要素≠に与える。また、第コの乗算要
素jは外乱Dnにあらかじめ設定されたフィードフォワ
ード係数KFを乗じ、出力に、xDn(フィードフォワ
ード制御の静特性補償分)を加η、要素≠に与える。加
算要素≠の出力は調節要素乙に与えられ、ここで比例+
微分動作が行なわれた後、操作信号Mvnとして制御対
象コに与えられる。制御対象コに与えられた操作信号M
vnは一次遅れ要素コ を介して加算要素、2bに与え
られる。また外乱Dnは伝達関数要素、2cを介して加
算要素コ。に与えられる。加算要素、2bはこれらの差
を積分要素、2dに与える。和分要素、2dはプロセス
値信号PVを出力し、とチtを第1の加算要素lにフィ
ードバックする。
次に、第1図に示す一朴・成例の動作を説明する。
加算要素≠の出力は調節要素tに力えもれ、ここで比例
+微分動作が行なわれた後に操作信号MVnとして出力
されるため、操作信号MvnはMvn−(Kpxen+
DnxKF)(/+Tl5)・・(1)但し、K :比
例ゲイン、e:偏差、D;外乱1、  p K、:フィードフォワード係数、T、:微分時間、Bニ
ラプラス演算子 となる。
式(1)において静的な部分のみを取り出すと、操作信
号MvnF3の値は ns   p  n   n   P’   ・・・・
・・(2)となる。すなわち、操作信号は (操作信号)−(フィードバック制御出力信号)+(フ
ィードフォワード制御比 力信号) となっていることがわかる。ここで、第1図の構成例に
おいては、フィードフォワード係数K。
は一定値となっている。従って、フィードフォワード制
御が理想的に行なわれている場合にはKpxenは零と
なるイフィードバック出力信号が零となる)はずである
が、外乱などがあるとフィードバック出力信号による補
正がされる。すなわち、外乱が発生すると、フィードフ
ォワード係数が最適でない伊(外乱の大きさに比例)だ
け制御量が変化し、それによって偏差が発生する。この
偏差によってフィードバック制御の調節出力Kp×e 
が変化し、操作信号が補正され、これによつて制御糸を
所定値に保つというサイクルが繰り返される。
〔背景技術の問題点〕
上述の如〈従来装置においては、フィードフォワード係
数に、は一定値となっている。ところが、フィードフォ
ワード係数は、元来プロセスがある状態で決定した定数
であるために、プロセスの紅年変化および測定誤差、外
乱としては測定されていないが制御量に影響を与える物
理的諸条件(温度、圧力、流量、レベル成分など)の変
化などによって、当該システムの最適なKFの値はラン
ダムに変化していく。このように、従来装置のフィード
フォワード係数に、は常に最適状態とはなっていないた
めに、外乱の影響が制御量に現れかつこれが外乱の大き
さに比例して変化するだけでなく、この制御量に現れた
外乱の影響をフィートノ(ツク制御で修正するために、
制御の整定時間がかかるなどの欠点がある。また、フィ
ードフォワード制御が最適化されていないために、外乱
によるオフセットが残るという欠点もある。このため、
フィードバック制御とフィードフォワード制御を併用さ
せた効果を完全に生かしきってはおらず、プロセス制御
の実用上で大きな欠点となっている。
現代ではフレキシブルグロ士スオートメーシ璽ン時代と
呼はれており、1d品を経済的に高品質を維持して生産
していくためには、負荷変動などの外乱に対して制御系
が影響を受けないことが升要である。特に、最近の上流
から下流工程までの−貝した連続プロセスにおいては、
途中の7つの制御系の小さな乱れがプロセス全体に波及
する。このためプロセス制御系においては、外乱の影響
をいかに抑制するかによってプラントの経済運転、高速
化、高品質化、安全性が決定される。
〔発明の目的〕
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、プロセスの
vJ特性が一次返れと存:分で表わされるプロセス制御
の、フィードバック制御とフィードフォワード制御の組
合せにおいて、フィードフォワードモデルを最適化する
プロセス制御装置を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
上記の目的を実現するため本発明は、従来装置に、外乱
にフィードフォワード係数を芽じた信号の下限を制限す
る下限制限要素と、下限制限要素の出力と偏差に比例ゲ
インを乗じた信号とを乗算する乗′M、要素とを設け、
調節手段がこれらの出力および外乱にフィードフォワー
ド係数を乗じた信号にもとづいて操作信号を出力するよ
うにしたプロセス制御装置を提供するものである。
〔発明の実施例〕
第2図乃至第3図を参照して本発明の詳細な説明する。
第2図は一実施例のプロ・ツク図で、第7図と同一の要
素は同一の符号で示しである。乗算要素jの出力を下限
制限する下限制限要素l/を設け、乗算要素3の出力と
下限制限要素l/の出力を9P、算する第3の乗算要素
/コを設ける。n周部手段を構成する加算要素ψは、乗
算要素j、1.2の出力を加ヤ、して結果を調節要素乙
に与える。
第2図に示す一実施例の動作を説明する。
まず、下限制限要素l/の設定値り。の価をり。
=7Oo係とすると、下限制限要素//の出力信号はl
となって乗算要素/コは素通しと同じになる。従って、
操作信号Mvnは MV  −(KpXen+DnXKF)(/+T、e)
  ・−・−−−(J)となる。これは、第1図の檀成
例で示した式(1)と同じである。すなわち、第2図の
一実施例において下限制限要素/lの設定値をり。−/
θOSとすると、第1図の一構成例と全く同一の動作を
することになる。
次に、下限制限要素//の設定値をLo−301%とし
たとき゛(外乱の通常変化の下限値)を例に説明する。
O≦DnxKF≦Loのときは、式(3)と同様にして
求めることができ、 M V 1□−(’ K p Xθ、xLo+DnxK
、、)(/+T、5)−(<z)となる。
DnxKF≧Loのときは下限制限要素//は素通しと
なる。従って、操作信号は MVn−(Kp’en×nn xK 、、+D、XK、
) (/ +T、5)=DnxKF(/+Kpxen)
(/+T、8) −= (、t)となる。
このようにして、フィードフォワード制御を主体とし、
フィードバック制御系の信号Kp×θ。
によってフィードフォワード係数をK p (/ +K
p xe n )とすることにより常に最適化し、外乱
の影響がプロセスの制御量に現れないようにすることが
できる。また、外乱の変動によって制御量の整定時間が
、遅れたり、外乱によるオフセットが残ったりする欠点
をなくすことができる。
第3図は本発明の他の実施例を説明する図で、第2図と
同一の要素は同一の符号で示しである。
第2図の実施例では調節要素6は比例十完全微分という
形(/+T、s)で表わされているが、実際の装置では
完全微分動作はほとんど使用されない。
そこで、比例+不完全微分動作をさせるために不完全微
分要素q/を用いたり、進み/′遅れ要素4Z、2を用
いたりすることができる。この場合、γは通常/   
 / の場合、/10〜乙の範囲にある。
第v図は本発明の他の実施例のブロック図で、第2図と
同一の要素は同一の符号で示しである。
演算要素/、2の出力は差分演p−要素9.7に力える
。ここで、差分演算要素グ、7はKp×θ□×Dn×K
Fを入力し、K p xK F (e n xD n−
〇n−/×Dn−/)を出力する。また、差分演算要素
弘、7の出力は信号変換演算要素件を介して加算要素≠
に与えられる。ここで、信号変換演算要素件はK  x
K、(enxDn−on  、xDn−/)を入力し、
KpxK2×enxDnを出力する。
このようにして、第2図に示すようにフィードバツク制
御系の調節演算を位置形比例調節演算方式とするのでは
なく、 K×Σ(en−On−/ ) −Kp×enとして、速
度形比例調節演算方式とすることができる。
第j図は本発明の他の実施例のブロック図で、第2図乃
至第V図と同一の要素は同一の符号で示しである。加初
要素lコの出力は第1図と同様の差分演算要素ダ、7を
介して加算要素グに与えられる。
また、乗算、要素の出力DnXK 、は、差分演算要素
轄を介して出力K 、 (Dn−D、、、 )として加
算要素グに与えられる。そして、加算要素≠の出力は第
V図と同様の・信号変換演算要素件を介して調節要素t
、に寿えられる。このように、フィードバック制御、フ
ィードフォワード制御のいずれの調節演算も速度影信号
としてから加算し、その後位置影信号に変換してから調
節要素AK与えると、調節手段を構成する調節計を手動
から自動に切換えるときK、バランスレスバンプレス切
換が容易になる効果がある。
〔発明の効果〕
上述の如く本発明によれば、従来装置に、外乱にフィー
ドフォワード係数を乗じた信号の下限を制限する下限制
限要素と、下限制限要素の出力と偏差に比例ゲインを乗
じた信号とを乗算する乗算要素を設け、調節手段がこれ
らの出力および外乱にフィードフォワード係数を乗じた
信号にもとづいて操作信号を出力するように1−だので
、フィードフォワード係数をフィードパ・・り制御の調
節出力信号によって修正し、フィードフォワード係数が
自動的に最適値になるようにすることのできるプロセス
制御装置がえられる。そのため、外乱による整定時間が
必要になること、外乱によるオフセットが残ることなど
の欠点を除去できる。
また、下限制限要素の設定値り。を変化させるだけで従
来方式とする(L、=100%とする)ことができるの
で、装置の構成を変更させることなく制御方式を変更さ
せることができ、実用上極めて有用である。さらに、下
限制限要素は、外乱がD  −0となったとき、フィー
ドバック制御系の出力を零でなくある4Lに保持し、シ
ステムの安全を確保する機能もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来装置の一構成例のブロック図、第2図は本
発明の一実施例のブロック図、第3図は本発明の他の実
施例を説明する図、第V図および第j図は本発明の他の
実施例のプロソクレ1である。 /、≠・・・加算要素、! 制御幻象、j、jt、/、
2・・・乗算要素、6・・・か°4節要素、//・・・
下限制限要素、ダ、? 、 +j・・・差分演算要素、
lIq・・信号:A5.俟演貌−要紮。 出動人代丹人  猪  股     清第1図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 外部から与えられる設定値信号および制御対象から出力
    されるプロセス値信号にもとづいて偏差値信号を出力す
    る第1の加算要素と、前記第1の加算要素の出力にあら
    かじめ設定された比例ゲインを乗する第1の乗算要素と
    、外乱にあらかじめ設定されたフィードフォワード係数
    を乗算する第2の乗算要素と、前記第2の乗算要素の出
    力信号をあらかじめ与えられる任意の設定値で下限制限
    する下限制限要素と、前記下限制限要素の出力と前記第
    1の乗算要素の出力を乗算する第3の乗算要素と、前記
    第1および第3の乗算要素の出力にもとづいて操作信号
    を出力する調整手段とを備え、前記制御対象は前記外乱
    の下で前記操作信号にもとづいて制御されるプロセス制
    御装置。
JP1443183A 1983-01-31 1983-01-31 プロセス制御装置 Pending JPS59149504A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1443183A JPS59149504A (ja) 1983-01-31 1983-01-31 プロセス制御装置

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JP1443183A JPS59149504A (ja) 1983-01-31 1983-01-31 プロセス制御装置

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JPS59149504A true JPS59149504A (ja) 1984-08-27

Family

ID=11860826

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JP1443183A Pending JPS59149504A (ja) 1983-01-31 1983-01-31 プロセス制御装置

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JP (1) JPS59149504A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6289121A (ja) * 1985-10-15 1987-04-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 制御装置
JPH0621513U (ja) * 1992-04-17 1994-03-22 石塚硝子株式会社 抗菌性を有するスポンジ製品

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6289121A (ja) * 1985-10-15 1987-04-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 制御装置
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