JPS6250901A - プロセス制御装置 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、複数個の操作機器を有する系を統括して制御
する装置に係り、特に、制御量をその目標値に一致させ
るための操作量を適切に決定するのに好適なプロセス制
御装置に関する。

〔発明の背景〕

従来技術として、計測自動制御学会論文集、第２０巻、
第８号に記載された「自動学習ファジィコントローラ」
がある。このコントローラは、第２図に示すように、制
御量ｆをその設定値ｆｒ　　に一致するように、直接フ
ィードバック制菌をするようになっている。学習部は、
制御量ｆの動的な制−特性（安定性、連応性）が向上す
るようＫ。

操作量Ｖの変化量ΔＶの計算に用いる制御ルールを修正
するようになっている。しかし、このコントローラでは
、設定値ｆｒをどのように変更するかについては記載さ
れていない。本発明は、このような直接フィードバック
制御装置を複数個有するシステムにおいて、これらの制
−装置を統括してその設定値ｆｒを適切に変更するのに
好適なプロセス制御装置に関する。このような機能は、
従　　　。

来、運転員がプロセスの状態変化に応じて適切に変更し
ていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、直接フィードバック制御装置や開ルー
ル制−装置を複数個含む制御装置に対して、各制御装置
の設定値ｆｒを適切に変更するのに好適な間接フィート
ノくツク制御方式のプロセス制御装置を提供することで
ある。

〔発明の概要〕

本発明は、従来運転員が行ってきた操作をよシ簡単に自
動化するためには、運転ノウハウを活用して操作機器（
各側副装置の設定値）とそのときの操作量を決定する手
段、及び運転員と同様に操作のやシ方を学習していく手
段が必要であることに着目して生まれたものである。

本発明の第１の特徴は、複数個の制置装置の設定値ｆｒ
ｉをプロセスの状態変化に応じて変更するため、操作機
器（制御装置ｔ）１の操作時期とその操作に伴い変化す
る制御量の変化量の目標値Δｙｒｋとを決定する操ｆ′
￥機器決定手段と、制御量の変化量Δｙｋ　　を前記目
標値Δｙｒｋに一致させるための操作量ｕＩを決定し、
各制御装置の設定値ｆｒｉをΔｆｒｉ（：ｕｉ・Δｙｒ
ｈ）だけ変更する操作量決定手段と共に、変化量Δｙｋ
とその目標値Δｙｒｋとの偏差が所定値以上のとき、操
作量ｕｉを修正する学習手段を設けたことである。ここ
で、操作量目の修正量Δｕ＋ば、操作量ｕｉと制御特性
評価値Ｐｋ（＝Δｙｒｋ／Δｙｋ−１）　　との積に比
例した値とし。

操作量目　をある目標とする値に収束ざぜるためにその
比例ゲインξを０〜１０間の値とする。

本発明の第２の特徴は、操作量ｕｉ　をある目標とする
値によシ速く収束させ、かつ、観測ノイズの影響を低減
するため、前記側副特性評価値Ｐｋの大きさに応じて上
記比例ゲインξを変更するようにしたことである。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図によシ説明する。１ｇ
１図において、１は本発明の主要部である統括制御装置
、２はサブループ制μｓ装置、３は複数個のプロセスか
らなるプラントである。沸騰水形原子力発電プラントで
言えば１例えば、プロセスＡ３１は制−棒駆動系、プロ
セスＢ３２は再循環系、プロセスＣ３３は給水系、プロ
セスＤ３４は原子炉と発電気系である。ｆ、　、　ｆ２
は制御棒の引抜き位置、ｆ、は再循環ポンプ速度、ｆ４
は給水流量、Ｙｔは発電機出力、Ｙｔは原子炉水位でめ
る。実際のプラントは、第１図に記載したプロセスよシ
多くのプロセスがあり複雑であるが、ここでは、ＷＪ単
のため代表的なプロセスのみ示しである。複数個の制御
装置を有するサブループ制闘装置２において、２１は再
循環流量制御装置、２２は給水流量制御装置である。ｆ
ｒｌ、ｆｒ２は、制御棒引抜き位置の設定値、ｆｒＢは
再循環ポンプ速度設定値、ｆｒ４　　は原子炉水位設定
値である。

制御量ｙｋを直接連続的にフィードバック制菌しない間
接フィードバック制御方式の統括制御装置１は、ｆｒｌ
、ｆｒｔ、ｆｒ３などの各プロセスの設定値をΔｆｒｉ
だけ変更するための信号を出力する。

１１はｆｒ、〜ｆｒ４のうちのどれを変更するかすなわ
ちｉを決定し、ざらにそのときの制仰量ｙｋ（ここで、
には１または２）の変化量の目標値Δｙｒｋを決定する
操作機器決定部である。１２はそのときの操作量ｕ１を
制御ルールを用いて決定する操作量決定部であシ、設定
値の変化量Δｆｒｌはｕｉ　とΔｙｒｋの積としてサブ
ループ制御装Ｍ２に出力される。サブループ制御装ｆａ
１２　テＨ，Δｆｒｌの信号を入力すると、対応する設
定値ｆｒｉをΔｆｒｉだけ変更する。この結果、プロセ
スの状態が変化し、対応する制＋１ＪｉＬｙｋがΔｙｋ
　　だけ変化する。

１３は、このときの制御量の変化量Δｙｋとその目′標
値Δｙｒｋ値の差が、より小さくなるように操作量ｕｒ
の決定に使つ六制仰ルールを修正するための学習部であ
る。例えば、制仰棒を操作して発電機出力ｙ、をΔｙｒ
、だけ変更する場合を想定すると、操作機器決定部１１
で、操作機器が選択され（ｉが１または２）、制御ｆ　
ｙ　、の変化量Δｙｒ１（ｈ＝ｘ）が決定される。操作
量決定部１２では。

操作する制−棒ｉの座標、その引抜き位置、周辺の制−
棒の平均引抜き位置、原子炉出力などの情報に基づいて
、対応する制御ルールを用いて操作量ｕ１を決定し、Δ
ｆｒ＋（＝ｕｉΔｙｒ＋）をサブループ制御装置２に出
力する。この結果、　　ｆｒｉがΔｆｒｉだけ変化し１
発電機出力ｙ、がΔｙ、だけ変化する。学習部１３では
、操作量ｕ＋、目標値ΔＹｒ＋　。

変化量Δｙ１に基づいて１次回の操作では、Δｙ１とΔ
ｙｒ、との偏差がより小さくなるように操作量ｕｉの決
定に使用した制御ルールを修正する。以上は・本発明の
概要である。以下、詳細に説明する。

操作機器決定部１１には１次のような運転ルールが記憶
されている。

ルールナ４２ （目標値Δｙ、は０．５チ） ルールナ４５ 操作機器決定部１１では、プロセスの状態変化に応じて
このような運転ルールを適用して、Δｙｒｋとｉを決定
する。

次に、操作量決定部１２の動作を説明する。操作量決定
に使用する制御ルールは１例えば、制御棒の操作に関す
る場合次のようになる。

制−ルールナ０） 制御ルールφ（ｊ＋１） ここで、ＰＢはｐｏｓｉｔｉｖｅ　Ｂｉｇ、　ＰＳはｐ
Ｏ３ｉｔｊＶｅＳｍａｌｌを意味する。

このような制御ルールを用いて操作量ｕｊを決定する方
法を、第３図を用いて簡単に説明する。第３図に示した
ルールは、上記したルールの条件を２つだけ取シ出した
。説明のため簡略化したルールである。制御棒引抜きシ
ーケンスと制御棒パターンよシ操作する制御棒ｉの座標
、その引抜き位置ｆｉ　がわかるので現在のｘｌ、　ｘ
２の値ｘ１０＋”２０が定まる。

ルールナ（ｊ）の条件１が満たされる度合μＨ，条件２
が満たされる度合μｊ２　などを計算し、その最小値μ
ｊをルール÷（ｊ）のメンバーシップ［する。

操作量はｕｊ　とする。そして、このようなルールが複
数個あるので、各ルールが満たされる度合μｊと操作量
ｕｊの重みつき平均値をとって、制−棒の操作ｉｕ、す
なわ％　ｕ　ｉ　を決定する。そして。

実際の引抜き量ΔｆｒｉをＵとΔｙｒＩ　　の積として
出力し、プロセスの状態を変更する。

次に、学習部１３の動作を第４図を用いて説明する。プ
ロセスの状態が変化することによシ、制御１ｋ　ｙｋが
Δｙｋ　　だけ変化したとする。学習部１３では、その
変化量Δｙｋを計算し、制御特注評価値Ｐｋ（＝Δｙｒ
ｋ／Δｙｋ−１）を計算する。ｐｋが０であれば、変化
量Δｙｋがその目標値Δｙｒｋと一致したので、操作量
ｕｉが適切であったことを示している。Ｐｋの絶対値が
大きければ、制御ルールの、操作量ｕｊが不適切であっ
たことになるので、ｕｊを修正する。操作量Ｕ（または
ｕｉ）の修正量ΔＵをここでは１次のようにする。

ΔＵ＝ξＵ（Δｙｒｋ／Δｙｋ−１） ＝ξｕＰｃ　　　　　　　　　　　　・・・（１）ここ
で、Ｘｌ。、Ｘ２゜・・・などのプロセスの状態が同一
のとき、Ｕをある目標とする値に収束させるため、ξを
θ〜１の間とする。また、操作量Ｕは。

幾つかのルールに基づいて決Ｙｌしたので、各ルールの
修正量Δｕｊを操作量Ｕの決定に寄与した度合（メンバ
ーシップμｊ）に比例した値とする。その結果、Δｕｊ
は次のようになる。

Δｕｊ　＝ξｕＰｋμｊΣμｊ／Σμｊ　”　　　　　
−（２）ここで、ξはＰｋの大きざに応じて変更する。

その理由は１次のようである。Ｐｋの絶対値が大であれ
ば、明らかにｕｊは不適切であったと考えられるので、
ξを大にして、ｕｊの修正量Δｕｊを犬にする。一方、
Ｐｋの絶対値が小であれば、Δｙｋを測定する際の観測
ノイズの影響とも考えられるので、ξを０または、小さ
な値として、ｕｊの修正量Δｕｊ　　を小にする。

以上のようにして、操作量Ｕを学習しながら決定する。

前記した本実施例の特性をシミュレーション試験で確認
した。この結果を次に述べる。なお、試験で用いた制鈎
ルールは、６２５個（５×５Ｘ５Ｘ５）であった。

Ｗ、７図に、ｘｌｏｚｘ４゜を一定として試験しな結果
を示す。学習前（初期値）は、Δｙ＋／ΔＹｒ＋の比は
約０．２であったが、３回の学習でΔＹ＋　／ΔＹｒ＋
がほぼｌとな見ルールの操作ｉ！ｋｕｊがその目標値に
収束していること、さらに、ξをＰｋに応じて変更する
（第４図に示した適応ルールを使用）ことにより、ノイ
ズが印加されても、ｕｊが収束することがわかる。

第６図は、Ｘ３０とＸ４０を固定して、Ｘ１０　とＸ２
０　　を変化させながら、操作量ｕｊ　を学習したとき
の結果である。第５図の場合と同様に、ｕｊはほぼ目標
値に収束することがわかった。なお、ここで、Δｙｌ／
Δｙ’＋が必ずしも１，０にならず変動している理由は
、少ないルールで操作量ｕを計算した結果、内挿の誤差
が生じたためである。

Δｙ１／ΔｙｒＩを“１．０に近づけるためには、制御
ルールの数を増加すれば良い。

以上述べたように１本実施例によれば、制調量の変化量
Δｙｋをその目標値Δｙｒｋに一致させるため、制御ル
ールの操作量ｕｊを学習しながら自動的に修正すること
が可能となる。

なお１本実施例の説明では、制御棒引抜き操作を中心と
して説明したが、再循環ポンプ速度を変更して発電機出
力ｙ、を変更することなども、それに対応する運転ルー
ル、制御ルールを用いて実現することは容易である。

本実施例によれば、複数個の制御装置の設定値ｆｒを適
切に変更できる間接フィードバック制御方式のプロセス
制御装置を提供できる。したがって、従来運転員が行っ
ていた操作を自動化できる。

その結果、運転の省力化、合理化、誤操作防止。

プラント起動／停止時間の短縮などを達成できるという
効果がある。

なお、上記実施例では、沸騰水形原子力発電プラントの
制御棒引抜き操作を中心として説明したが。

本発明はこれに限定されることなく、再循環流量制御系
の操作、給水流量系の操作、タービン制御系の操作、給
水加熱器制菌系の操作など各種の制御装置の操作の自動
化に適用できる。このように各種の操作を本発明によシ
自動化することによシ。

運転の省力化、合理化、誤操作防止などを達成できると
いう効果がある。

また、本発明は、沸騰水形原子力発電プラントに限らず
、一般の工業用プラントの自動化に適用できる。その結
果、前記と同様な効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、複数個の制御装置を統括して。

制御量の変化量Δｙをその目標値Δｙｒだけ変更するた
めの操作量Δｆｒ（設定値の変化量）を学習しながら決
定することができる。したがって、従来運転員が行って
きた操作を容易に自動化することが可能となるので、運
転の省力化、合理化、誤操作防止などを達成できるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の系統図、第２図は従来技術
を説明するためのブロック図、第３図〜第６図は本発明
の一実施例の補足説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、複数個の操作機器を有する系を統括して制御する装
   置において、操作機器の操作時期と制御量の変化量の目
   標値Δｙｒとを決定する操作機器決定手段と、制御量の
   変化量Δｙを前記目標値Δｙｒに一致させるための操作
   量ｕを決定する操作量決定手段と、前記変化量Δｙと前
   記目標値Δｙｒとの偏差が所定値以上のとき操作量ｕを
   前記偏差がより小さくなるように修正する学習手段を設
   けたことを特徴とするプロセス制御装置。