JPS6325702A - プロセスの最適制御方法 - Google Patents
プロセスの最適制御方法Info
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- JPS6325702A JPS6325702A JP16931186A JP16931186A JPS6325702A JP S6325702 A JPS6325702 A JP S6325702A JP 16931186 A JP16931186 A JP 16931186A JP 16931186 A JP16931186 A JP 16931186A JP S6325702 A JPS6325702 A JP S6325702A
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- 238000013404 process transfer Methods 0.000 claims description 9
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- FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N benzyl N-[2-hydroxy-4-(3-oxomorpholin-4-yl)phenyl]carbamate Chemical compound OC1=C(NC(=O)OCC2=CC=CC=C2)C=CC(=C1)N1CCOCC1=O FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 238000005070 sampling Methods 0.000 abstract description 9
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- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、操業状態のデータをもとに、応答出力の最尤
値と実測値の絶対偏差積分を最小にする無駄時間を求め
、プロセスの動特性を推定しつつプロセス制御を行なう
プロセスの最適制御方法に関する。
値と実測値の絶対偏差積分を最小にする無駄時間を求め
、プロセスの動特性を推定しつつプロセス制御を行なう
プロセスの最適制御方法に関する。
［従来の技術］
石油工業、化学工業あるいは製紙工業等のプロセス工業
においては、各種プラント等の制御をプロセス制御によ
って行なっており、その制御方式としては、ＰＩＤ （
比例、ａ分、微分）ｌｈ作による制御方式が広く採用さ
れている。このＰＩＤ制御方式においては、Ｐ動作、！
動作、Ｄ動作を調整するために、制御対象となるプロセ
スの動特性を知る必要がある。
においては、各種プラント等の制御をプロセス制御によ
って行なっており、その制御方式としては、ＰＩＤ （
比例、ａ分、微分）ｌｈ作による制御方式が広く採用さ
れている。このＰＩＤ制御方式においては、Ｐ動作、！
動作、Ｄ動作を調整するために、制御対象となるプロセ
スの動特性を知る必要がある。
従来、プロセスの動特性を推定し、プロセスの制御を行
なう方法としては、特開昭５８−２０７１０４号に示す
ものが知られている。この方法は、ＰＩＤコントローラ
部の出力により得た＊ｍｍ比出力、この調箇計出力にも
とづいて制御される制御対象の出力とからプロセス特性
を推定し、この推定値をもとにして自動的に求めたＰＩ
Ｄパラメータが制御対象の特性に大きな影響をおよぼす
プロセスの負荷および制御量を考慮した許容範囲内にあ
るか否かを判断し、許容範囲外であれば許容範囲の上下
限値に制限されたＰＩＤパラメータを使用する方法とし
である。
なう方法としては、特開昭５８−２０７１０４号に示す
ものが知られている。この方法は、ＰＩＤコントローラ
部の出力により得た＊ｍｍ比出力、この調箇計出力にも
とづいて制御される制御対象の出力とからプロセス特性
を推定し、この推定値をもとにして自動的に求めたＰＩ
Ｄパラメータが制御対象の特性に大きな影響をおよぼす
プロセスの負荷および制御量を考慮した許容範囲内にあ
るか否かを判断し、許容範囲外であれば許容範囲の上下
限値に制限されたＰＩＤパラメータを使用する方法とし
である。
［解決すべき間に点］
しかし、上述した特開昭５８−２０７１０４号のものは
、操作を行なってから応答するまでの時間、つまり無駄
時間を考慮していないため、プロセスの動物性を正確に
推定することが困難であり、最適なプロセス制御の実現
に問題があった。
、操作を行なってから応答するまでの時間、つまり無駄
時間を考慮していないため、プロセスの動物性を正確に
推定することが困難であり、最適なプロセス制御の実現
に問題があった。
本発明は上記の問題点にかんがみてなされたもので、無
駄時間を考慮に入れてプロセスの動物性を正確に推定し
つつ制御を行なうことにより、プロセスの最適な制御を
可能とした制御方法の提供を目的とする。
駄時間を考慮に入れてプロセスの動物性を正確に推定し
つつ制御を行なうことにより、プロセスの最適な制御を
可能とした制御方法の提供を目的とする。
なお、無駄時間を考慮したプロセス制御装置として特開
昭５４−１１６５８０号に示−すものがあるが、このプ
ロセス制Ｗ′ｆｌｔＩにおいては、操作状態のデータを
もとに無駄時間を決定し、プロセスの動物性を推定する
点についてはなんら触れられていない。
昭５４−１１６５８０号に示−すものがあるが、このプ
ロセス制Ｗ′ｆｌｔＩにおいては、操作状態のデータを
もとに無駄時間を決定し、プロセスの動物性を推定する
点についてはなんら触れられていない。
［間ｍ点の解決手段］
本発明のプロセス最適制御方法は、上記の問題点を解決
するため、プロセス伝達５ｔｌ数のシステム・パラメー
タである無駄時間を、零の状態から正の方向にずらして
いったときの、所定時間内における応答出力の最尤値と
実測値の絶対偏差精分を求め、この絶対偏差積分を前回
求めた絶対偏差積分と比較し、前回求めた絶対偏差積分
より小さい場合には、無駄時間をさらに正方向に所定量
だけ変化させて前記比較を綴り返すとともに、前回求め
た絶対偏差積分より大きい場合には、前回の無駄時間を
固定しプロセス伝達関数を推定し、この推定値にもとづ
いて決定したＰＩＤパラメータによってプロセスを制御
する方法としである。
するため、プロセス伝達５ｔｌ数のシステム・パラメー
タである無駄時間を、零の状態から正の方向にずらして
いったときの、所定時間内における応答出力の最尤値と
実測値の絶対偏差精分を求め、この絶対偏差積分を前回
求めた絶対偏差積分と比較し、前回求めた絶対偏差積分
より小さい場合には、無駄時間をさらに正方向に所定量
だけ変化させて前記比較を綴り返すとともに、前回求め
た絶対偏差積分より大きい場合には、前回の無駄時間を
固定しプロセス伝達関数を推定し、この推定値にもとづ
いて決定したＰＩＤパラメータによってプロセスを制御
する方法としである。
［実施例］
以下１本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第１図は本方法を実施する制御系のブロック図を示す０
図面において、１は制御対象となるプロセスであり、例
えば、第２図に示す蒸留塔における塔底液を加熱する温
度制御系（第２図の一点鎖線部分）をモデルとしである
。こり塔底液の温度制御系は、蒸留塔に供給される原料
の量が変化したすすると、＊十分という長い無駄時間の
後に１響が現われるため、最適制御の非常に困難な制御
系である。このプロセス１は後述するＰＩＤ調節計２か
らの出力ＭＹにもとづいてＭＩ御が行なわれ、応答結果
として応答出力ＰＶを出力する。
図面において、１は制御対象となるプロセスであり、例
えば、第２図に示す蒸留塔における塔底液を加熱する温
度制御系（第２図の一点鎖線部分）をモデルとしである
。こり塔底液の温度制御系は、蒸留塔に供給される原料
の量が変化したすすると、＊十分という長い無駄時間の
後に１響が現われるため、最適制御の非常に困難な制御
系である。このプロセス１は後述するＰＩＤ調節計２か
らの出力ＭＹにもとづいてＭＩ御が行なわれ、応答結果
として応答出力ＰＶを出力する。
ＰＩＤ調箇調節計、比較部で求められた制御動作信号、
すなわち、目標値Ｓｖとフィードバックされたプロセス
ｌの応答出力値ＰＶの偏差を入力とし、後述するＰＩＤ
パラメータにしたがってプロセスｌの操作部に操作信号
（調節計出力）ＭＹとして出力するものである。
すなわち、目標値Ｓｖとフィードバックされたプロセス
ｌの応答出力値ＰＶの偏差を入力とし、後述するＰＩＤ
パラメータにしたがってプロセスｌの操作部に操作信号
（調節計出力）ＭＹとして出力するものである。
３はデータサンプリング部で、プロセス１の入出力とな
るｒＩＪｍ計出力ＭＶと応答出方ＰＶを一定時間サンプ
リングするものである。このデータサンプリング部３で
は、無駄時間をＤだけ変化させたときの応答出力ＰＶも
サンプリングする。これらサンプリングされたデータは
、プロセスの伝達関数を推定する推定ＦＡＡにおいて用
いられる。プロセス伝達ｌ５ＳＩ数の推定部４は、無駄
時間を零の状態から正の方向に変化させていったときの
、所定時間における応答出力の最尤値と実Ｉ！Ａ値の絶
対偏差積分を求める。そして、この絶対＠差量分を前回
求めた絶対偏差量分と比較し、前回求めた絶対偏差積分
より小さい場合には、無駄時間をさらに正の方向に所定
量だけ変化させて前記比較を繰り返すとともに、前回求
めた絶対偏差量分より大きい場合には前回の無駄時間を
固定しプロセス伝達関数を推定する。
るｒＩＪｍ計出力ＭＶと応答出方ＰＶを一定時間サンプ
リングするものである。このデータサンプリング部３で
は、無駄時間をＤだけ変化させたときの応答出力ＰＶも
サンプリングする。これらサンプリングされたデータは
、プロセスの伝達関数を推定する推定ＦＡＡにおいて用
いられる。プロセス伝達ｌ５ＳＩ数の推定部４は、無駄
時間を零の状態から正の方向に変化させていったときの
、所定時間における応答出力の最尤値と実Ｉ！Ａ値の絶
対偏差積分を求める。そして、この絶対＠差量分を前回
求めた絶対偏差量分と比較し、前回求めた絶対偏差積分
より小さい場合には、無駄時間をさらに正の方向に所定
量だけ変化させて前記比較を繰り返すとともに、前回求
めた絶対偏差量分より大きい場合には前回の無駄時間を
固定しプロセス伝達関数を推定する。
ＰＩＤパラメータの決定部５は、プロセス伝達関数の推
定部４における推定結果にもとづいて比例ゲインＫｐ、
精分時間Ｔｆ、微分時間Ｔｄの少なくとも一つを変化さ
せ、その変化した値をＰＩＤ謂箇調節計パラメータとす
る。
定部４における推定結果にもとづいて比例ゲインＫｐ、
精分時間Ｔｆ、微分時間Ｔｄの少なくとも一つを変化さ
せ、その変化した値をＰＩＤ謂箇調節計パラメータとす
る。
次に１本実施例方法を第３図に示すフローチャートにも
とづいて説明する。
とづいて説明する。
■ まず、プロセス１の入出力である＊ｍ計出力ＭＶと
応答出力ＰＶを一定時間サンプリングする（３０１）。
応答出力ＰＶを一定時間サンプリングする（３０１）。
■ 無駄時間をＤだけ変化させたときのプロセス１の応
答出力Ｐｖをサンプリングし、謂箇計出力ＭＹとのサン
プリングデータの組み合せを作る（３０２）。
答出力Ｐｖをサンプリングし、謂箇計出力ＭＹとのサン
プリングデータの組み合せを作る（３０２）。
■ 次に、プロセス伝達関数の推定部４において、カル
マンフィルタアルゴリズムによって、離散値系の方程式
、 最尤値：Ｘ（Ｋ◆１）−ＰＸ（Ｋ）＋ＱＵ（Ｋ）より、
ＰとＱを求める（３０３）。
マンフィルタアルゴリズムによって、離散値系の方程式
、 最尤値：Ｘ（Ｋ◆１）−ＰＸ（Ｋ）＋ＱＵ（Ｋ）より、
ＰとＱを求める（３０３）。
タタＬ Ｘ（Ｋ） −ＰＶ（Ｋ−Ｄ）Ｕ（Ｋ）＝ＭＩ
Ｋ） ■ 続いて、最尤値 Ｘ（Ｋ◆１） −ＰＸ（Ｋ） ＋ＱＵ（Ｋ） ニＵ（Ｋ
） を入力するとともに、実測値Ｘ（に◆ｌ）から、最
尤値と実測値の絶対偏差積分（評価ｖ８敗）を求める。
Ｋ） ■ 続いて、最尤値 Ｘ（Ｋ◆１） −ＰＸ（Ｋ） ＋ＱＵ（Ｋ） ニＵ（Ｋ
） を入力するとともに、実測値Ｘ（に◆ｌ）から、最
尤値と実測値の絶対偏差積分（評価ｖ８敗）を求める。
すなわち、実プロセスデータとの差を求める（３０４）
。
。
■ 今回求めた絶対偏差積分Ｊを、前回求めた絶対偏差
積分ＪＯと比較する（３０５）。
積分ＪＯと比較する（３０５）。
Ｊ ＜ Ｊ ｏのときには無駄時間を正の方向に所定量
（Ｄ→口◆１）だけずらしく３０６）、上述したデータ
のサンプリング（３０１）と組み合せ（３０２）、およ
び絶対偏差積分Ｊの算出（３０３）、（３０４）を行な
い、前回求めた絶対偏差積分と比較する。これを、今回
求めた絶対偏差積分が前回求めた絶対偏差積分より大き
くなるまで繰り返す。
（Ｄ→口◆１）だけずらしく３０６）、上述したデータ
のサンプリング（３０１）と組み合せ（３０２）、およ
び絶対偏差積分Ｊの算出（３０３）、（３０４）を行な
い、前回求めた絶対偏差積分と比較する。これを、今回
求めた絶対偏差積分が前回求めた絶対偏差積分より大き
くなるまで繰り返す。
■ 今回求めた絶対偏差積分Ｊが、前回求めた絶対偏差
積分ＪＯより大きいときには、そのときの無駄時間りと
Ｐ、Ｑを記憶する（３０７）。
積分ＪＯより大きいときには、そのときの無駄時間りと
Ｐ、Ｑを記憶する（３０７）。
これにより、応答出力の最尤値と実ａ値の絶対偏差積分
が最小のときの無駄時間りと、Ｐ、Ｑが決定される。
が最小のときの無駄時間りと、Ｐ、Ｑが決定される。
■ 次いで、ｆｉｌＬｋ系の方程式を連続系の状態方程
式へ変換する（３０８）。
式へ変換する（３０８）。
Ｘ＝ｄｘ／ｄｔ＝ＡＸ＋ＢＵ
Ａ＝ＪＬｎ Ｐ／τ・・・・・・（イ）τ：サンプル時
間Ｂ ＝ Ａ Ｑ ／ （１−Ｐ） ・＝ −（ｃ＋）
■ ここで、プロセスの伝達関数の算出を行なう（３０
９）。
間Ｂ ＝ Ａ Ｑ ／ （１−Ｐ） ・＝ −（ｃ＋）
■ ここで、プロセスの伝達関数の算出を行なう（３０
９）。
プロセスモデルは、一般に
Ｋ ｅ−［Ｓ／ （１＋ＴＳ）
で表わされるので、Ｌ（無駄時間）とＫ（プロセスゲイ
ン）およびＴ（時定数）を求めればよい。
ン）およびＴ（時定数）を求めればよい。
このうち、ＬはＬ＝Ｄで、既に決定されている。
また、にとＴは。
Ｋ＝Ｂ／Ａ 、Ｔ＝−１／Ａ であるので、カルマ
ンフィルタで求められ、既に決定されているＰとＱを上
記の（イ）式と（０）式に代入することにより求める。
ンフィルタで求められ、既に決定されているＰとＱを上
記の（イ）式と（０）式に代入することにより求める。
このようにして、プロセス伝達関数すなわちプロセスの
動特性の推定を行なう。
動特性の推定を行なう。
■ 次に、ＰＩＤパラメータの決定を行なう（３１０）
。
。
パラメータの決定部５において、プロセス伝達関数推定
部４で算出した伝達関数 Ｋ １！ −ＬＳ ／（１４−ＴＳ） にもとづイー
（最適なＰＩＤパラメータを決定する。
部４で算出した伝達関数 Ｋ １！ −ＬＳ ／（１４−ＴＳ） にもとづイー
（最適なＰＩＤパラメータを決定する。
ＰＩＤパラメータを決定する際のｉｆｆ則としては１次
のようなものがある。
のようなものがある。
Ｃｂｉｅｎ、 Ｂｒａｉｅｓ、 Ｒｅｇｗｉｃｋ法０外
乱に対する応答（定値制御）の場合Ｋｐ＝０．９Ｔ／Ｋ
Ｌ Ｔ＋＝２．４Ｌ Ｔｏ≠０．４Ｌ Ｏ目標値に対する応答（追値制御）の場合１ｃｐ＝ｏ、
ｓ”ｒ／ＫＩ。
乱に対する応答（定値制御）の場合Ｋｐ＝０．９Ｔ／Ｋ
Ｌ Ｔ＋＝２．４Ｌ Ｔｏ≠０．４Ｌ Ｏ目標値に対する応答（追値制御）の場合１ｃｐ＝ｏ、
ｓ”ｒ／ＫＩ。
ＴＩ＝Ｌ
Ｔｏ ＝０．５１
：ＦＳ４図は、第２図に示す蒸留塔の塔底制御系の調節
出力と応答出力データから、サンプリング間隔６分、サ
ンプリング待間４時間のデータ列を作り、これによって
プロセスの動特性を推定しつつプロセス制御を行なった
結果のグラフである。このグラフ結果からも明らかなよ
うに、実用上十分なプロセスの動特性を得ることができ
た。
出力と応答出力データから、サンプリング間隔６分、サ
ンプリング待間４時間のデータ列を作り、これによって
プロセスの動特性を推定しつつプロセス制御を行なった
結果のグラフである。このグラフ結果からも明らかなよ
うに、実用上十分なプロセスの動特性を得ることができ
た。
なお１本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、たとえば、無駄時間の長い制御系であれば、上記蒸
留塔の塔底温度制御系以外の制御系に応用することも可
濠である。
く、たとえば、無駄時間の長い制御系であれば、上記蒸
留塔の塔底温度制御系以外の制御系に応用することも可
濠である。
［発明の効果］
以上のように未発明によれば、操業状態のデーりをもと
に無駄時間上決定し、プロセスの動特性を推定しつつ最
適なプロセス制御を行なうことができる。また、入力信
号を印加せずに操業状態のままでプロセス特性を決定で
きるので、プロセスを乱す危険がない。
に無駄時間上決定し、プロセスの動特性を推定しつつ最
適なプロセス制御を行なうことができる。また、入力信
号を印加せずに操業状態のままでプロセス特性を決定で
きるので、プロセスを乱す危険がない。
第１図は未発明の一実施例方法を実施する制御系ブロー
、り図、第２図は未実施例方法を応用する蒸留塔の制御
系図、第３図は第１図に示す制御系にもとづいて行なう
本実施例方法のフローチャート、第４図は本実施例方法
を第２図に示す渚留塔の塔底温度制御系に応用した場合
のプロセスの動特性図である。 ｌ：プロセス ２：ＰＩＤ調節計３：データサン
プリング部 ４：プロセス伝達関数の推定部 ５：パラメータの決定部
、り図、第２図は未実施例方法を応用する蒸留塔の制御
系図、第３図は第１図に示す制御系にもとづいて行なう
本実施例方法のフローチャート、第４図は本実施例方法
を第２図に示す渚留塔の塔底温度制御系に応用した場合
のプロセスの動特性図である。 ｌ：プロセス ２：ＰＩＤ調節計３：データサン
プリング部 ４：プロセス伝達関数の推定部 ５：パラメータの決定部
Claims (1)
- プロセス伝達関数のシステム・パラメータである無駄時
間を、零の状態から正の方向にずらしていったときの、
所定時間内における応答出力の最尤値と実測値の絶対偏
差積分を求め、この絶対偏差積分を前回求めた絶対偏差
積分と比較し、前回求めた絶対偏差積分より小さい場合
には、無駄時間をさらに正方向に所定量だけ変化させて
前記比較を繰り返すとともに、前回求めた絶対偏差積分
より大きい場合には、前回の無駄時間を固定しプロセス
伝達関数を推定することを特徴とするプロセスの最適制
御方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16931186A JPS6325702A (ja) | 1986-07-17 | 1986-07-17 | プロセスの最適制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16931186A JPS6325702A (ja) | 1986-07-17 | 1986-07-17 | プロセスの最適制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6325702A true JPS6325702A (ja) | 1988-02-03 |
Family
ID=15884181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16931186A Pending JPS6325702A (ja) | 1986-07-17 | 1986-07-17 | プロセスの最適制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6325702A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52148787A (en) * | 1976-06-03 | 1977-12-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Phase delay detecting compensation method for control system |
| JPS5465274A (en) * | 1977-11-04 | 1979-05-25 | Hideji Hayashibe | Device of automatically adjusting pid value of regulator |
| JPS5739412A (en) * | 1980-08-19 | 1982-03-04 | Toshiba Corp | Proportional, integral and differentiating control device of sample value |
| JPS60249069A (ja) * | 1984-05-24 | 1985-12-09 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | ステップ応答測定装置 |
-
1986
- 1986-07-17 JP JP16931186A patent/JPS6325702A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52148787A (en) * | 1976-06-03 | 1977-12-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Phase delay detecting compensation method for control system |
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| JPS60249069A (ja) * | 1984-05-24 | 1985-12-09 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | ステップ応答測定装置 |
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