JPS6327721B2 - - Google Patents
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- JPS6327721B2 JPS6327721B2 JP56183254A JP18325481A JPS6327721B2 JP S6327721 B2 JPS6327721 B2 JP S6327721B2 JP 56183254 A JP56183254 A JP 56183254A JP 18325481 A JP18325481 A JP 18325481A JP S6327721 B2 JPS6327721 B2 JP S6327721B2
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- deviation
- signal
- flow rate
- control
- controller
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D9/00—Level control, e.g. controlling quantity of material stored in vessel
- G05D9/12—Level control, e.g. controlling quantity of material stored in vessel characterised by the use of electric means
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は例えば濃縮器の液位制御等に使用する
多変数系プロセス制御装置の改良に関する。 従来、多変数系プロセス制御装置において古典
的なＰ・Ｉ・Ｄ制御方式（いわゆるＰ・Ｉ・Ｄ調
節計）を用いたものでは次のような問題点があ
る。 多変数系プロセスの入出力信号は１入力１出
力制御系の組み合わせで割り振らなければなら
ない。 多変数系プロセスの入出力間は、１対１で対
応せず、相互に干渉を持つ場合には全体を同時
に考慮してパラメータを決定する必要があるた
め煩雑である。 多変数系プロセスは１入力１出力系でのパラ
メータの選定しかできないため、安定性の範囲
が全体から見ると狭くなり、また試行錯誤の状
態で決定する必要があるため最適性を評価する
ことが難しい。 以上のような問題点は特に蒸発缶液位制御系の
場合に顕著である。以下、その蒸発缶液位制御系
にＰ・Ｉ・Ｄ調節計を用いたプロセス制御装置に
ついて第１図を参照して説明する。即ち、このプ
ロセス制御装置は、給液流量を給液流量調節弁１
を介して蒸発缶２に供給するとともに、同蒸発缶
２内の液位を液位検出器３で検出し、この検出値
を偏差演算器４で設定値ｌと比較して偏差を求め
る。そして、この偏差をＰ・Ｉ・Ｄ調節計５で
Ｐ・Ｉ・Ｄ演算を行なつて操作量を求めた後、こ
の操作量を用いて、加熱蒸気流量調節弁６を操作
し適切な加熱蒸気流量を蒸発缶２に供給すること
により、蒸発缶２内の液位を制御するものであ
る。図中７は給液流量設定器、８は蒸発蒸気流量
排出管、９は濃縮液排出弁である。 しかし、このプロセス制御装置は、給液流量と
加熱蒸気流量との両方が蒸発缶液位の操作量とな
るために、Ｐ・Ｉ・Ｄ調節計５では同時に２つの
量を制御できず安定なプロセス制御が望めない。
また、蒸発缶液位を一定制御する一方、給液流量
は濃縮器の処理量として任意に設定しなければな
らない問題がある。さらに給液流量調節弁１は設
定器７により半固定で一定値制御とし、蒸発缶液
位の制御は専ら加熱蒸気流量の操作だけに頼らな
ければならないため給液流量の設定変更や蒸発缶
内濃縮液の一部分排出などの液位への外乱発生時
の液位制御の応答性及び安定性に大きな影響を及
ぼす。 第２図は濃縮器プロセスを計算機によりシユミ
レートし、加熱蒸気流量のみを操作した場合の蒸
発缶液位の外乱特性を示している。但し、給液流
量0.1l／min変動時の例である。 一方、現代制御理論の一手法を採り入れた最適
レギユレータ法によれば、システムを下記する(1)
式の状態方程式で表わし、この方程式を(2)式のリ
ツカチ方程式で解くと最適制御の評価関数は(3)式
により最適解として求めることができる。 ｘ＝Ax＋Bv …(1) ｖ＝R-1BTπx …(2) Ｊ＝∫∞ 0（xPxT＋vQvT）dt …(3) 但しＡ，Ｂはシステムを表わす行列，ｖは入
力、ｘは出力、Ｒはリツカチ方程式の正定行列、
πはリツカチ方程式の解，PQは正定行列である。 ところが、この最適レギユレータ法は、以下に
述べる問題点を有することから全面的に適用する
には問題が多い。 先ずシステムを完全に状態方程式で表わすこ
とが難しいこと。 リツカチ方程式の解により評価関数を最小に
する上でシステムの過渡応答性と安定性の比重
を決める評価関数中の荷重係数行列Ｐ，Ｑの値
を求めるのは、人間の試行錯誤によらねばなら
なく容易でない。 最適レギユレータ法を多変数率プロセスに全
面的に適用しようとすると、状態方程式の次数
が高くなり、リツカチ方程式の解を計算にて正
確に得ることが難しい。 たとえ解が得られたとしても、状態方程式の
パラメータは実プラントで計測できないシステ
ムの内部状態（エンタルピーなど）であること
が多く、またリツカチ方程式の解の次数が高く
なるとそれを実現する演算器を製作することが
難しいなどのハードウエア上の問題がある。 以上の問題点は蒸発缶液位制御系に於ても妥当
する。この場合、(1)式で表わすプロセス制御装置
において液位および給液流量と設定値との偏差を
最小とするには第３図に示すように給液流量流入
管路１１に新たに給液流量検出器１２を設け、そ
れぞれの検出器３，１２の出力と設定値ｍ・ｌと
の偏差を求め、これらの偏差と積分器１３，１４
の出力とを多変数制御部１５に入力し、ここで給
液流量と加熱蒸気流量の操作量を求めた後、それ
ぞれの操作量を調節弁１，６に加えて制御する４
次入力システムとしている。図中、１６は偏差演
算器である。 従つて、以上のように従来の古典的制御系にお
きかえた場合、制御パラメータは最低限Ｐ（比
例），Ｉ（積分），Ｄ（微分），D2（２次微分）の４
つが必要となる。この結果、最適解を求める計算
が難しくなる。第４図は第２図の古典的制御手段
と同じ条件下で得た過渡応答特性図である。 このように従来の多変数系プロセス制御装置で
は、古典的Ｐ・Ｉ・Ｄ制御方式を用いると同時に
２つ以上の操作量を取扱えない不具合があり、ま
た最適レギユレータ法をそのまま用いるとシステ
ムの次数（次元）が高くなり、レギユレータの計
算が困難となる欠点がある。 本発明は上記実情にかんがみてなされたもの
で、古典的なＰ・Ｉ・Ｄ制御と現代的な制御とを
組合わせて同時に２以上の操作量を取扱かうこと
を可能とし、かつシステムの次数を低くしてレギ
ユレータの設計を容易にし、さらに外乱時におけ
る液位の過度応答特性および安定性の改善を図る
多変数系プロセス制御装置を提供することを目的
とする。 以下、本発明の一実施例について第５図ない
し、第７図を参照して説明する。なお、第５図は
本発明装置を２入力１出力多変数プロセスに適用
した原理構成図、第６図は蒸発缶液位制御系に適
用した一具体例を示す構成図、第７図は第６図の
一部を具体化した信号処理構成図である。先ず、
本発明装置は、第５図に示すように現在制御理論
に基づく最適制御系２１と、この最適制御系２１
の出力を用いて操作量を得る古典的制御器２２と
からなり、最適制御系２１はプロセス２１１と状
態変数フイードバツク形制御器２１２とで一巡フ
イードバツク制御系を構成し、前記プロセス２１
１から出力された制御量ｂと設定値ｌとの偏差か
ら状態変数を考慮した操作量Ｃを求めてプロセス
２１１に入力する構成である。一方、古典的制御
器２２は、最適制御系２１を包括するフイードバ
ツクループを形成し、この制御器２２で得た制御
信号で制御対象ｍを制御してプロセス２１１のも
う１つの操作量ａを得る構成である。この時、古
典的制御器２２はトータルフイードバツクとして
伝達関数の極及び零点の配置が最適になるよう根
軌跡法（又は極配置法）により演算式を求める。 次に、第６図は蒸発缶液位制御系に適用した一
具体例である。この制御系は給液流量ｍ１を給液
流量調節弁３１で流量調節を行つた後蒸発缶３２
に供給する。この蒸発缶３２内の流体は、加熱蒸
気流量調節弁３３を介して加熱管３４に導入され
る加熱蒸気ｍ２によつて加熱蒸発され濃縮され
る。この加熱蒸気は加熱蒸気排出路３５から出力
され、一方濃縮液は濃縮液排出弁３６を通つて排
出される。３７は液位検出器であつて、この検出
器３７から出力された蒸発缶３２内の流体液位信
号は偏差演算器３８に送られ、ここで液位設定値
ｌと比較して偏差信号が得られる。３９は状態変
数フイードバツク形制御器であつて、これは偏差
信号を入力とし、かつシステムの次数（この場合
１入力１出力）より１次高い信号を積分器４０よ
り得て状態変数形フイードバツク演算式により操
作量を求め、この操作量を加熱蒸気流量調節弁３
３に導入し加熱蒸気流量を制御する構成である。
また、４１は前記古典制御器２２に相当する制御
器であつて、前記状態変数フイードバツク形制御
器３９の出力および偏差信号を用いて演算を行つ
た後、この制御器４１の出力を偏差演算器４２に
入れ給液流量設定値ｈと比較して偏差を求め、こ
の偏差信号を給液流量調節弁３１に供給して給液
流量の操作の用に供する構成である。なお、第７
図は第６図に示す制御器３９、積分器４０および
制御器４１で行なう演算式および信号処理構成を
示す図である。なお、第７図において５１は状態
変数フイードバツク形制御器を用いて最適レギユ
レータ法により状態フイードバツク出力を得る部
分であつて、第５図の最適制御系２１に相当す
る。５２，５３は状態変数フイードバツク形制御
器の出力および偏差信号を受け、古典制御器を用
いて根軌跡法により安定解析を行うものであつ
て、第５図の古典制御器２２に相当する。５３は
状態変数合成マトリクスを意味する。 次に、以上のように構成される装置の作用を説
明する。先ず、液位検出器３７で得た蒸発缶３２
の液位信号は偏差演算器３８に入力され、ここで
液位設定値ｌと比較して液位偏差信号を得、この
信号をそのままおよび積分器４０を介して状態変
数フイードバツク形制御器３９に入力する。ここ
で同制御器３９は蒸発缶３２の液位偏差信号およ
び偏差積分信号を最小にすべく第７図に表わす
Kp1（1fT1・１／Ｓ＋TD1・Ｓ）なる演算式を用いて 演算を行ない操作量を求める。 ここで、状態変数フイードバツク形制御器３９
の作用を説明する。 つまり上述した様に蒸発缶液位ループとして
は、加熱蒸気を入力、液位を出力とする状態方程
式で記述し、その評価関数を最小にする値がリツ
カチの方程式の解により与えられるわけである。
具体的には、制御器３９の演算式は蒸発缶液位の
偏差および偏差積分信号を最小にするような加熱
蒸気流量の操作量との関係から求まる。このと
き、状態の検出を実際測定される量（例えば流
量、液位）に換算するため、給液流量と加熱蒸気
流量の２入力を第７図に示す状態変数合成マトリ
ツクス５３により合成している。また制御器４１
の特性として負の係数（TD2）をもつ微分動作を
挿入したことも特徴とする所である。制御器３９
は給液流量を外乱とし、加熱蒸気流量を制御入力
（操作量）とした蒸発缶液位制御系が最適に決定
されるわけであるが、実際は加熱蒸気流量を操作
するだけでは充分な過渡応答性のもつた液位制御
とすることは難しい。そこで、制御器３９を含む
範囲を制御対象とした１入力１出力システム（入
力：給液流量、出力：蒸発缶液位）を考え、この
制御を制御器４１により実行する。 なお、制御器４１の演算式としては、１入力１
出力システムの極及び零点から考えると右平面の
極の存在をなくし、安定な左平面へ極を移すには
ｐ動作だけではなく負の係数を持つＰ・Ｄ動作と
し、右平面に零点を配置した方がシステムの収束
性にすぐれていることがわかる。Ｄ動作の係数
TD2は−∞から＋∞まで変化させた時の適当な負
の値に選んで、その根軌跡図から、ゲイン（ｐ定
数）を決定することにより制御器４１の演算式を
定める。 この制御器４１は、積分動作を含まないため液
位偏差入力が零で安定な時に出力が零となり、給
液流量との偏差出力信号は給液流量のみとなるた
めに定常時は給液流量設定が任意に行なえるシス
テムでもある。 ここに、本制御方式を用いれば、外乱等の過渡
変化時に、結果的には、加熱蒸気流量と給液流量
の両方を同時に操作可能な制御系の設計が達成さ
れることになり、良好な制御結果が期待できる。
なお、第８図は第２図、第４図と同一外乱条件で
の制御結果を示す図である。 従つて、本発明は以上のように構成したので、
古典制御方式では達成できない、２入力１出力の
制御系の構成が可能であり、より良い制御結果が
得られる。また現代制御理論の適用を効果的に行
いかつ、最小限に押えることにより、システムの
次数を少なくし、制御系の設計を容易にすること
ができる。 また、制御結果の成績を最適レギユーレータだ
けに頼らず、極配置法も併用することにより、現
状ハードウエアで達成可能な制御系を構成するこ
とができた。 特に、蒸発缶液位制御系においては、液位偏差
の収束性（過渡応答性）、安定性を向上させるだ
けでなく、定常時には給液流量の任意・設定も可
能であり、単位時間当りの蒸発処理量を定めるた
め、運転操作上も優れた制御システム、を実現で
きる多変数系プロセス制御装置を提供できる。
多変数系プロセス制御装置の改良に関する。 従来、多変数系プロセス制御装置において古典
的なＰ・Ｉ・Ｄ制御方式（いわゆるＰ・Ｉ・Ｄ調
節計）を用いたものでは次のような問題点があ
る。 多変数系プロセスの入出力信号は１入力１出
力制御系の組み合わせで割り振らなければなら
ない。 多変数系プロセスの入出力間は、１対１で対
応せず、相互に干渉を持つ場合には全体を同時
に考慮してパラメータを決定する必要があるた
め煩雑である。 多変数系プロセスは１入力１出力系でのパラ
メータの選定しかできないため、安定性の範囲
が全体から見ると狭くなり、また試行錯誤の状
態で決定する必要があるため最適性を評価する
ことが難しい。 以上のような問題点は特に蒸発缶液位制御系の
場合に顕著である。以下、その蒸発缶液位制御系
にＰ・Ｉ・Ｄ調節計を用いたプロセス制御装置に
ついて第１図を参照して説明する。即ち、このプ
ロセス制御装置は、給液流量を給液流量調節弁１
を介して蒸発缶２に供給するとともに、同蒸発缶
２内の液位を液位検出器３で検出し、この検出値
を偏差演算器４で設定値ｌと比較して偏差を求め
る。そして、この偏差をＰ・Ｉ・Ｄ調節計５で
Ｐ・Ｉ・Ｄ演算を行なつて操作量を求めた後、こ
の操作量を用いて、加熱蒸気流量調節弁６を操作
し適切な加熱蒸気流量を蒸発缶２に供給すること
により、蒸発缶２内の液位を制御するものであ
る。図中７は給液流量設定器、８は蒸発蒸気流量
排出管、９は濃縮液排出弁である。 しかし、このプロセス制御装置は、給液流量と
加熱蒸気流量との両方が蒸発缶液位の操作量とな
るために、Ｐ・Ｉ・Ｄ調節計５では同時に２つの
量を制御できず安定なプロセス制御が望めない。
また、蒸発缶液位を一定制御する一方、給液流量
は濃縮器の処理量として任意に設定しなければな
らない問題がある。さらに給液流量調節弁１は設
定器７により半固定で一定値制御とし、蒸発缶液
位の制御は専ら加熱蒸気流量の操作だけに頼らな
ければならないため給液流量の設定変更や蒸発缶
内濃縮液の一部分排出などの液位への外乱発生時
の液位制御の応答性及び安定性に大きな影響を及
ぼす。 第２図は濃縮器プロセスを計算機によりシユミ
レートし、加熱蒸気流量のみを操作した場合の蒸
発缶液位の外乱特性を示している。但し、給液流
量0.1l／min変動時の例である。 一方、現代制御理論の一手法を採り入れた最適
レギユレータ法によれば、システムを下記する(1)
式の状態方程式で表わし、この方程式を(2)式のリ
ツカチ方程式で解くと最適制御の評価関数は(3)式
により最適解として求めることができる。 ｘ＝Ax＋Bv …(1) ｖ＝R-1BTπx …(2) Ｊ＝∫∞ 0（xPxT＋vQvT）dt …(3) 但しＡ，Ｂはシステムを表わす行列，ｖは入
力、ｘは出力、Ｒはリツカチ方程式の正定行列、
πはリツカチ方程式の解，PQは正定行列である。 ところが、この最適レギユレータ法は、以下に
述べる問題点を有することから全面的に適用する
には問題が多い。 先ずシステムを完全に状態方程式で表わすこ
とが難しいこと。 リツカチ方程式の解により評価関数を最小に
する上でシステムの過渡応答性と安定性の比重
を決める評価関数中の荷重係数行列Ｐ，Ｑの値
を求めるのは、人間の試行錯誤によらねばなら
なく容易でない。 最適レギユレータ法を多変数率プロセスに全
面的に適用しようとすると、状態方程式の次数
が高くなり、リツカチ方程式の解を計算にて正
確に得ることが難しい。 たとえ解が得られたとしても、状態方程式の
パラメータは実プラントで計測できないシステ
ムの内部状態（エンタルピーなど）であること
が多く、またリツカチ方程式の解の次数が高く
なるとそれを実現する演算器を製作することが
難しいなどのハードウエア上の問題がある。 以上の問題点は蒸発缶液位制御系に於ても妥当
する。この場合、(1)式で表わすプロセス制御装置
において液位および給液流量と設定値との偏差を
最小とするには第３図に示すように給液流量流入
管路１１に新たに給液流量検出器１２を設け、そ
れぞれの検出器３，１２の出力と設定値ｍ・ｌと
の偏差を求め、これらの偏差と積分器１３，１４
の出力とを多変数制御部１５に入力し、ここで給
液流量と加熱蒸気流量の操作量を求めた後、それ
ぞれの操作量を調節弁１，６に加えて制御する４
次入力システムとしている。図中、１６は偏差演
算器である。 従つて、以上のように従来の古典的制御系にお
きかえた場合、制御パラメータは最低限Ｐ（比
例），Ｉ（積分），Ｄ（微分），D2（２次微分）の４
つが必要となる。この結果、最適解を求める計算
が難しくなる。第４図は第２図の古典的制御手段
と同じ条件下で得た過渡応答特性図である。 このように従来の多変数系プロセス制御装置で
は、古典的Ｐ・Ｉ・Ｄ制御方式を用いると同時に
２つ以上の操作量を取扱えない不具合があり、ま
た最適レギユレータ法をそのまま用いるとシステ
ムの次数（次元）が高くなり、レギユレータの計
算が困難となる欠点がある。 本発明は上記実情にかんがみてなされたもの
で、古典的なＰ・Ｉ・Ｄ制御と現代的な制御とを
組合わせて同時に２以上の操作量を取扱かうこと
を可能とし、かつシステムの次数を低くしてレギ
ユレータの設計を容易にし、さらに外乱時におけ
る液位の過度応答特性および安定性の改善を図る
多変数系プロセス制御装置を提供することを目的
とする。 以下、本発明の一実施例について第５図ない
し、第７図を参照して説明する。なお、第５図は
本発明装置を２入力１出力多変数プロセスに適用
した原理構成図、第６図は蒸発缶液位制御系に適
用した一具体例を示す構成図、第７図は第６図の
一部を具体化した信号処理構成図である。先ず、
本発明装置は、第５図に示すように現在制御理論
に基づく最適制御系２１と、この最適制御系２１
の出力を用いて操作量を得る古典的制御器２２と
からなり、最適制御系２１はプロセス２１１と状
態変数フイードバツク形制御器２１２とで一巡フ
イードバツク制御系を構成し、前記プロセス２１
１から出力された制御量ｂと設定値ｌとの偏差か
ら状態変数を考慮した操作量Ｃを求めてプロセス
２１１に入力する構成である。一方、古典的制御
器２２は、最適制御系２１を包括するフイードバ
ツクループを形成し、この制御器２２で得た制御
信号で制御対象ｍを制御してプロセス２１１のも
う１つの操作量ａを得る構成である。この時、古
典的制御器２２はトータルフイードバツクとして
伝達関数の極及び零点の配置が最適になるよう根
軌跡法（又は極配置法）により演算式を求める。 次に、第６図は蒸発缶液位制御系に適用した一
具体例である。この制御系は給液流量ｍ１を給液
流量調節弁３１で流量調節を行つた後蒸発缶３２
に供給する。この蒸発缶３２内の流体は、加熱蒸
気流量調節弁３３を介して加熱管３４に導入され
る加熱蒸気ｍ２によつて加熱蒸発され濃縮され
る。この加熱蒸気は加熱蒸気排出路３５から出力
され、一方濃縮液は濃縮液排出弁３６を通つて排
出される。３７は液位検出器であつて、この検出
器３７から出力された蒸発缶３２内の流体液位信
号は偏差演算器３８に送られ、ここで液位設定値
ｌと比較して偏差信号が得られる。３９は状態変
数フイードバツク形制御器であつて、これは偏差
信号を入力とし、かつシステムの次数（この場合
１入力１出力）より１次高い信号を積分器４０よ
り得て状態変数形フイードバツク演算式により操
作量を求め、この操作量を加熱蒸気流量調節弁３
３に導入し加熱蒸気流量を制御する構成である。
また、４１は前記古典制御器２２に相当する制御
器であつて、前記状態変数フイードバツク形制御
器３９の出力および偏差信号を用いて演算を行つ
た後、この制御器４１の出力を偏差演算器４２に
入れ給液流量設定値ｈと比較して偏差を求め、こ
の偏差信号を給液流量調節弁３１に供給して給液
流量の操作の用に供する構成である。なお、第７
図は第６図に示す制御器３９、積分器４０および
制御器４１で行なう演算式および信号処理構成を
示す図である。なお、第７図において５１は状態
変数フイードバツク形制御器を用いて最適レギユ
レータ法により状態フイードバツク出力を得る部
分であつて、第５図の最適制御系２１に相当す
る。５２，５３は状態変数フイードバツク形制御
器の出力および偏差信号を受け、古典制御器を用
いて根軌跡法により安定解析を行うものであつ
て、第５図の古典制御器２２に相当する。５３は
状態変数合成マトリクスを意味する。 次に、以上のように構成される装置の作用を説
明する。先ず、液位検出器３７で得た蒸発缶３２
の液位信号は偏差演算器３８に入力され、ここで
液位設定値ｌと比較して液位偏差信号を得、この
信号をそのままおよび積分器４０を介して状態変
数フイードバツク形制御器３９に入力する。ここ
で同制御器３９は蒸発缶３２の液位偏差信号およ
び偏差積分信号を最小にすべく第７図に表わす
Kp1（1fT1・１／Ｓ＋TD1・Ｓ）なる演算式を用いて 演算を行ない操作量を求める。 ここで、状態変数フイードバツク形制御器３９
の作用を説明する。 つまり上述した様に蒸発缶液位ループとして
は、加熱蒸気を入力、液位を出力とする状態方程
式で記述し、その評価関数を最小にする値がリツ
カチの方程式の解により与えられるわけである。
具体的には、制御器３９の演算式は蒸発缶液位の
偏差および偏差積分信号を最小にするような加熱
蒸気流量の操作量との関係から求まる。このと
き、状態の検出を実際測定される量（例えば流
量、液位）に換算するため、給液流量と加熱蒸気
流量の２入力を第７図に示す状態変数合成マトリ
ツクス５３により合成している。また制御器４１
の特性として負の係数（TD2）をもつ微分動作を
挿入したことも特徴とする所である。制御器３９
は給液流量を外乱とし、加熱蒸気流量を制御入力
（操作量）とした蒸発缶液位制御系が最適に決定
されるわけであるが、実際は加熱蒸気流量を操作
するだけでは充分な過渡応答性のもつた液位制御
とすることは難しい。そこで、制御器３９を含む
範囲を制御対象とした１入力１出力システム（入
力：給液流量、出力：蒸発缶液位）を考え、この
制御を制御器４１により実行する。 なお、制御器４１の演算式としては、１入力１
出力システムの極及び零点から考えると右平面の
極の存在をなくし、安定な左平面へ極を移すには
ｐ動作だけではなく負の係数を持つＰ・Ｄ動作と
し、右平面に零点を配置した方がシステムの収束
性にすぐれていることがわかる。Ｄ動作の係数
TD2は−∞から＋∞まで変化させた時の適当な負
の値に選んで、その根軌跡図から、ゲイン（ｐ定
数）を決定することにより制御器４１の演算式を
定める。 この制御器４１は、積分動作を含まないため液
位偏差入力が零で安定な時に出力が零となり、給
液流量との偏差出力信号は給液流量のみとなるた
めに定常時は給液流量設定が任意に行なえるシス
テムでもある。 ここに、本制御方式を用いれば、外乱等の過渡
変化時に、結果的には、加熱蒸気流量と給液流量
の両方を同時に操作可能な制御系の設計が達成さ
れることになり、良好な制御結果が期待できる。
なお、第８図は第２図、第４図と同一外乱条件で
の制御結果を示す図である。 従つて、本発明は以上のように構成したので、
古典制御方式では達成できない、２入力１出力の
制御系の構成が可能であり、より良い制御結果が
得られる。また現代制御理論の適用を効果的に行
いかつ、最小限に押えることにより、システムの
次数を少なくし、制御系の設計を容易にすること
ができる。 また、制御結果の成績を最適レギユーレータだ
けに頼らず、極配置法も併用することにより、現
状ハードウエアで達成可能な制御系を構成するこ
とができた。 特に、蒸発缶液位制御系においては、液位偏差
の収束性（過渡応答性）、安定性を向上させるだ
けでなく、定常時には給液流量の任意・設定も可
能であり、単位時間当りの蒸発処理量を定めるた
め、運転操作上も優れた制御システム、を実現で
きる多変数系プロセス制御装置を提供できる。
第１図は古典的Ｐ・Ｉ・Ｄ調節計を用いた従来
装置の構成図、第２図は第１図の装置における外
乱時の過渡応答特性図、第３図は現代制御理論の
１つである最適レギユレータ法を用いた従来装置
の構成図、第４図は第３図の装置における外乱時
の過渡応答特性図、第５図ないし第８図は本発明
に係る多変数系プロセス制御装置の一実施例を説
明するために示したもので、第５図は原理構成を
示す図、第６図は蒸発缶液位制御系に適用した一
具体例を示す構成図、第７図は第６図の一部の演
算式を示す図、第８図は第６図の装置における外
乱時の過渡応答特性図である。 ３１……給液流量調節弁、３２……蒸発缶、３
３……加熱蒸気流量調節弁、３７……液位検出
器、３８……偏差演算器、３９……状態変数フイ
ードバツク形制御器、４０……積分器、４１……
制御器、４２……偏差演算器。
装置の構成図、第２図は第１図の装置における外
乱時の過渡応答特性図、第３図は現代制御理論の
１つである最適レギユレータ法を用いた従来装置
の構成図、第４図は第３図の装置における外乱時
の過渡応答特性図、第５図ないし第８図は本発明
に係る多変数系プロセス制御装置の一実施例を説
明するために示したもので、第５図は原理構成を
示す図、第６図は蒸発缶液位制御系に適用した一
具体例を示す構成図、第７図は第６図の一部の演
算式を示す図、第８図は第６図の装置における外
乱時の過渡応答特性図である。 ３１……給液流量調節弁、３２……蒸発缶、３
３……加熱蒸気流量調節弁、３７……液位検出
器、３８……偏差演算器、３９……状態変数フイ
ードバツク形制御器、４０……積分器、４１……
制御器、４２……偏差演算器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ １つの制御量から２つの操作量を求めてプロ
セスを制御する多変数系プロセス制御装置におい
て、 前記制御量検出信号と予め設定された設定信号
とから偏差信号を得る偏差演算部と、この偏差演
算部の偏差信号を積分する積分器と、この積分器
の偏差積分信号と前記偏差信号を受け、最適レギ
ユレータ法により前記偏差積分信号および前記偏
差信号が最小となるような１つの操作量を求める
状態変数フイードバツク形制御器と、この状態変
数フイードバツク形制御器の出力および前記偏差
演算部の偏差信号を用いて根軌跡法により安定解
析を行つて他の１の操作量を求める古典制御器と
を備えたことを特徴とする多変数系プロセス制御
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18325481A JPS5884303A (ja) | 1981-11-16 | 1981-11-16 | 多変数系プロセス制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18325481A JPS5884303A (ja) | 1981-11-16 | 1981-11-16 | 多変数系プロセス制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5884303A JPS5884303A (ja) | 1983-05-20 |
| JPS6327721B2 true JPS6327721B2 (ja) | 1988-06-06 |
Family
ID=16132450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18325481A Granted JPS5884303A (ja) | 1981-11-16 | 1981-11-16 | 多変数系プロセス制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5884303A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02121333U (ja) * | 1988-10-18 | 1990-10-02 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60147803A (ja) * | 1984-01-12 | 1985-08-03 | Toshiba Mach Co Ltd | 多点温度制御装置における連結制御領域の制御定数決定方式 |
| JPS61249101A (ja) * | 1985-04-27 | 1986-11-06 | Fuji Electric Co Ltd | 最適制御システム |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4734896U (ja) * | 1971-05-08 | 1972-12-18 |
-
1981
- 1981-11-16 JP JP18325481A patent/JPS5884303A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02121333U (ja) * | 1988-10-18 | 1990-10-02 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5884303A (ja) | 1983-05-20 |
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