JP2001325004A - Plant controller - Google Patents
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- JP2001325004A JP2001325004A JP2000141070A JP2000141070A JP2001325004A JP 2001325004 A JP2001325004 A JP 2001325004A JP 2000141070 A JP2000141070 A JP 2000141070A JP 2000141070 A JP2000141070 A JP 2000141070A JP 2001325004 A JP2001325004 A JP 2001325004A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、事業用発電プラン
トや一般産業プラントなどのプロセス値に基づきプラン
トを制御するプラント制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plant control apparatus for controlling a plant based on process values of a commercial power plant or a general industrial plant.
【0002】[0002]
【従来の技術】プラントの制御においては、遅れやむだ
時間の大きな制御量がある。例えば、発電プラントの負
荷の増加に応じてタービンに供給する蒸気量を制御する
には、ボイラに供給する給水流量を増加させ燃料流量を
増加させることになるが、蒸気の発生までには大きな遅
れやむだ時間がある。2. Description of the Related Art In a plant control, there is a large amount of control with a long delay and a dead time. For example, to control the amount of steam supplied to the turbine in response to an increase in the load on the power plant, the flow rate of the feedwater supplied to the boiler must be increased to increase the fuel flow rate, but a large delay occurs before the generation of steam. There is dead time.
【0003】ボイラは熱容量が大きいため、蒸気流量指
令値が変化してからその指令値どおりに蒸気が生成され
るまでには大きな遅れ時間やむだ時間があり、プラント
の制御が難しくしている。こういったプラントに一般的
なPID制御方式のプラント制御装置を用いた場合には
ゲインを落とさざるを得なくなり、良好な制御性は実現
しづらい。[0003] Since the boiler has a large heat capacity, there is a large delay time and a dead time between the change in the steam flow rate command value and the generation of steam in accordance with the command value, making it difficult to control the plant. When a general PID control plant control device is used for such a plant, the gain must be reduced, and good controllability is hardly realized.
【0004】図15は、従来のプラント制御装置のブロ
ック構成図である。プラント1で計測されたプロセス値
Pの中には、ある一定値に制御したいものや、ある設定
値P0に追従制御させたいものがある。これを行うのが
既設制御手段2であり、プラント1に対して、プロセス
値P及び設定値P0から既設操作量Sを演算出力する。FIG. 15 is a block diagram of a conventional plant control device. Some of the process values P measured in the plant 1 may be controlled to a certain value or controlled to follow a certain set value P0. This is performed by the existing control means 2, which calculates and outputs the existing operation amount S to the plant 1 from the process value P and the set value P0.
【0005】一般に、既設制御手段2の制御方式として
はPID制御方式が圧倒的に多く使われている。これ
は、チューニングパラメータが少なくパラメータの調整
方法もある程度確立されており、扱いやすい制御系であ
るためである。特にプラント運開前では詳細なプラント
特性が不明な場合が多いので、高度な設計手法に基づく
制御系を導入しづらい。この点でも、プラント運開当初
はロバスト性を持つPID制御系が多く用いられる。Generally, the PID control method is overwhelmingly used as a control method of the existing control means 2. This is because the tuning system has few tuning parameters, a parameter adjustment method has been established to some extent, and the control system is easy to handle. Especially before plant operation, detailed plant characteristics are often unknown, so it is difficult to introduce a control system based on advanced design techniques. At this point, a PID control system having robustness is often used at the beginning of plant operation.
【0006】PID制御方式のプラント制御装置では、
大きな時定数やむだ時間といった動特性を持つプラント
に対してのPID制御の制御効果は限定的である。こう
いった動特性を持つプラントに対しては、予測制御が効
果的である。特にプラント運開後は、運転データに基づ
いてプラントの運転特性を模擬する高精度な予測モデル
を作ることが可能であるため、モデル予測制御が用いら
れる場合が多い。In a PID control type plant control device,
The control effect of the PID control on a plant having dynamic characteristics such as a large time constant and a dead time is limited. Predictive control is effective for plants having such dynamic characteristics. In particular, after the plant is started, a high-precision prediction model that simulates the operation characteristics of the plant can be created based on the operation data. Therefore, model prediction control is often used.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところが、プラント運
開後に既設のPID制御系(既設制御手段2)から、モ
デル予測制御系への移行を考えたときには、すでにプラ
ントはPID制御系で運転されているため、モデル予測
制御系への移行に当たり、次の問題点を考慮する必要が
ある。However, when the shift from the existing PID control system (the existing control means 2) to the model predictive control system is considered after the operation of the plant, the plant is already operated by the PID control system. Therefore, it is necessary to consider the following problems when shifting to a model predictive control system.
【0008】プラント1は24時間連続運転されている
場合が多く、制御系入れ替えのためにプラントを停止す
ることは、かなり困難である。また、事前に綿密な制御
設計や検討が行われたとしても、プラントに組み込んだ
ときに新規制御系の再調整は避けられず、再調整が済む
までは既設制御系よりも制御性能が低下してしまう恐れ
がある。[0008] In many cases, the plant 1 is operated continuously for 24 hours, and it is quite difficult to stop the plant for replacing the control system. In addition, even if detailed control design and study were performed in advance, readjustment of the new control system was unavoidable when incorporated into the plant, and the control performance was lower than that of the existing control system until readjustment was completed. There is a risk that it will.
【0009】さらに長年運転を続け、プラント特性に変
化があった場合に、PID制御系はかなり一般的な制御
方式であり現場でも容易に再調整することができるが、
モデル予測制御の調整は専門家による調整となることも
多く再調整しづらくなるため、再調整するまでの間の制
御性を十分に保証することができない。[0009] If the plant has been operated for many years and there is a change in plant characteristics, the PID control system is a fairly common control method and can be easily readjusted even on site.
Adjustment of model predictive control is often performed by an expert, and it is difficult to readjust. Therefore, it is not possible to sufficiently guarantee controllability until readjustment.
【0010】また、初期導入時には信頼性の点でも不安
があり、リスクを冒してまで制御性を追求できない場合
がある。またコスト的な面から大量の演算が必要なモデ
ル予測制御はDCSに実装しづらく、PC等に実装した
場合には信頼性がDCSより劣ってしまうので、バック
アップの方法も考慮する必要がある。[0010] In addition, at the time of initial introduction, there is a concern about reliability, and controllability may not be pursued until risk is taken. In addition, model predictive control that requires a large amount of computation is difficult to implement in DCS from the viewpoint of cost, and if implemented in a PC or the like, the reliability is inferior to DCS. Therefore, it is necessary to consider a backup method.
【0011】こういった問題点から、従来は制御性が十
分でなく、たとえ効果的と思われる代替制御方式があっ
たとしても、既設の制御系(特にPID制御系)で運転
を続けざるを得ない場合が多かった。Due to these problems, controllability is not sufficient in the past, and even if there is an alternative control method which seems to be effective, operation must be continued with the existing control system (particularly, PID control system). In many cases, it was not possible.
【0012】本発明の目的は、既設制御系が導入された
プラントに対して制御性の向上を図ることができるプラ
ント制御装置を提供するものである。An object of the present invention is to provide a plant control apparatus capable of improving controllability of a plant into which an existing control system is introduced.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係わる
プラント制御装置は、プラントのプロセス値及びその設
定値に基づいて既設操作量を演算出力する既設制御手段
と、前記プロセス値及びその設定値に基づいて追加制御
操作量を演算出力する追加制御手段と、前記プロセス値
が予め定めた変化をしたか否かを検出する検出手段と、
前記検出手段が前記プロセス値の変化を検出したときは
前記追加制御手段で演算された追加制御操作量を出力し
前記プロセス値の変化が復帰したときは追加制御操作量
の出力を停止する出力切替手段と、前記既設制御手段の
既設操作量及び前記追加制御手段の追加制御操作量に基
づいて前記プラントへの操作量を求め出力する操作量生
成手段とを備えたことを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a plant control apparatus for calculating and outputting an existing manipulated variable based on a process value of a plant and its set value, and the process value and its setting. Additional control means for calculating and outputting an additional control operation amount based on the value, and detection means for detecting whether the process value has changed in a predetermined manner,
An output switching unit that outputs the additional control operation amount calculated by the additional control unit when the detection unit detects the change in the process value, and stops the output of the additional control operation amount when the change in the process value returns. Means, and an operation amount generating means for obtaining and outputting an operation amount to the plant based on the existing operation amount of the existing control means and the additional control operation amount of the additional control means.
【0014】請求項1の発明に係わるプラント制御装置
においては、出力切替手段は、検出手段がプロセス値の
変化を検出したときは追加制御手段で演算された追加制
御操作量を出力し、プロセス値の変化が復帰したときは
追加制御操作量の出力を停止する。操作量生成手段は、
既設制御手段の既設操作量及び追加制御手段の追加制御
操作量に基づいてプラントへの操作量を求め出力する。In the plant control device according to the first aspect of the present invention, the output switching means outputs the additional control operation amount calculated by the additional control means when the detecting means detects a change in the process value, and outputs the process value. Is stopped, the output of the additional control manipulated variable is stopped. The manipulated variable generation means includes:
An operation amount for the plant is obtained and output based on the existing operation amount of the existing control means and the additional control operation amount of the additional control means.
【0015】請求項2の発明に係わるプラント制御装置
は、請求項1の発明において、前記追加制御手段は、プ
ラントの特性を表す予測モデルを与える予測モデル設定
手段と、プロセス値や操作量に関する評価関数及び制約
条件を与える評価関数制約条件設定手段と、前記制約条
件を満たし前記評価関数を最小にする追加制御操作量を
演算出力する最適計算手段とを備えたことを特徴とす
る。According to a second aspect of the present invention, in the plant control apparatus according to the first aspect, the additional control means includes a prediction model setting means for providing a prediction model representing a characteristic of the plant; It is characterized by comprising evaluation function constraint condition setting means for giving a function and a constraint condition, and optimal calculation means for calculating and outputting an additional control operation amount that satisfies the constraint condition and minimizes the evaluation function.
【0016】請求項2の発明に係わるプラント制御装置
においては、請求項1の発明の作用に加え、追加制御手
段は、予測モデル設定手段により与えられる予測モデ
ル、評価関数制約条件設定手段により与えられる評価関
数制約条件、及び設定値とプロセス値に基づき最適計算
手段により最適な操作量を逐次演算出力する。In the plant control apparatus according to the second aspect of the present invention, in addition to the operation of the first aspect, the additional control means is provided by the prediction model and the evaluation function constraint condition setting means provided by the prediction model setting means. The optimal operation amount is sequentially calculated and output by the optimal calculation means based on the evaluation function constraint condition and the set value and the process value.
【0017】請求項3の発明に係わるプラント制御装置
は、請求項1又は請求項2の発明において、前記検出手
段は、プロセス値が予め設定された設定範囲を逸脱した
とき前記プロセス量に変化があったと検出することを特
徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the plant control apparatus according to the first or second aspect, the detecting means detects a change in the process amount when the process value deviates from a preset range. It is characterized by detecting that there is.
【0018】請求項3の発明に係わるプラント制御装置
においては、請求項1又は請求項2の発明の作用に加
え、検出手段は、プロセス値が予め設定された設定範囲
を逸脱したときプロセス量に変化があったと検出し、出
力切替手段に切替信号を出力する。In the plant control apparatus according to the third aspect of the present invention, in addition to the operation of the first or second aspect of the present invention, the detecting means may determine the process amount when the process value deviates from a preset range. It detects that there has been a change and outputs a switching signal to the output switching means.
【0019】請求項4の発明に係わるプラント制御装置
は、請求項1又は請求項2の発明において、前記検出手
段は、プロセス値の変化率が予め設定された設定範囲を
逸脱したとき前記プロセス量に変化があったと検出する
ことを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the plant control apparatus according to the first or second aspect of the present invention, the detecting means is configured to output the process amount when the rate of change of the process value is out of a preset range. Is detected as having changed.
【0020】請求項4の発明に係わるプラント制御装置
においては、請求項1又は請求項2の発明の作用に加
え、検出手段は、プロセス値の変化率が予め設定された
設定範囲を逸脱したときプロセス量に変化があったと検
出し、出力切替手段に切替信号を出力する。According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the operation of the first or second aspect, the detecting means detects when the rate of change of the process value deviates from a preset setting range. It detects that the process amount has changed, and outputs a switching signal to the output switching means.
【0021】請求項5に係わるプラント制御装置は、請
求項1又は請求項2の発明において、前記出力切替手段
は、プロセス値の変化が復帰してから所定の時間経過後
に前記追加制御手段で演算された追加制御操作量の出力
を停止することを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the plant control device according to the first or second aspect of the present invention, the output switching means calculates by the additional control means after a lapse of a predetermined time after the change of the process value is restored. The output of the added additional control operation amount is stopped.
【0022】請求項5に係わるプラント制御装置は、請
求項1又は請求項2の発明の作用に加え、出力切替手段
は、プロセス値の変化があったとき追加制御手段で演算
された追加制御操作量を出力し、プロセス値の変化が復
帰してから所定の時間経過後に追加制御手段で演算され
た追加制御操作量の出力を停止する。これにより、追加
制御手段による制御の有効期間を調整可能とする。According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the function of the first or second aspect of the present invention, the output switching means includes an additional control operation calculated by the additional control means when a process value changes. The output of the additional control operation amount calculated by the additional control means is stopped after a predetermined time has elapsed after the change in the process value is restored. Thereby, the validity period of the control by the additional control means can be adjusted.
【0023】請求項6に係わるプラント制御装置は、請
求項1又は請求項2の発明において、前記出力切替手段
は、プロセス値の変化が復帰してから所定の時間経過後
に前記追加制御手段で演算された追加制御操作量を徐々
に減衰させてその出力を停止することを特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, in the plant control apparatus according to the first or second aspect, the output switching means performs the calculation by the additional control means after a predetermined time has elapsed after the change in the process value has been restored. The output of the additional control operation amount is gradually attenuated to stop the output.
【0024】請求項6に係わるプラント制御装置におい
ては、請求項1又は請求項2の発明の作用に加え、出力
切替手段は、プロセス値の変化があったとき追加制御手
段で演算された追加制御操作量を出力し、プロセス値の
変化が復帰してから所定の時間経過後に追加制御手段で
演算された追加制御操作量を徐々に減衰させてその出力
を停止する。これにより、急激な変化を防止する。According to a sixth aspect of the present invention, in addition to the function of the first or second aspect of the present invention, the output switching means includes an additional control means which is operated by the additional control means when the process value changes. An operation amount is output, and after a predetermined time elapses after the change in the process value is restored, the additional control operation amount calculated by the additional control means is gradually attenuated, and the output is stopped. This prevents a sudden change.
【0025】請求項7に係わるプラント制御装置は、請
求項1又は請求項2の発明において、前記出力切替手段
は、プロセス値の変化が復帰したとき前記追加制御手段
で演算された追加制御操作量に予め定めた変化率制限を
かけてその出力を停止することを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, in the plant control device according to the first or second aspect, the output switching means includes an additional control operation amount calculated by the additional control means when a change in the process value is restored. Is subjected to a predetermined change rate limit, and the output is stopped.
【0026】請求項7に係わるプラント制御装置におい
ては、請求項1又は請求項2の発明の作用に加え、出力
切替手段は、プロセス値の変化があったとき追加制御手
段で演算された追加制御操作量を出力し、プロセス値の
変化が復帰したとき追加制御手段で演算された追加制御
操作量に予め定めた変化率制限をかけてその出力を停止
する。これにより、急激な変化を防止する。According to a seventh aspect of the present invention, in addition to the function of the first or second aspect, the output switching means further comprises an additional control means which is operated by the additional control means when the process value changes. An operation amount is output, and when the change in the process value is restored, the output is stopped by applying a predetermined change rate limit to the additional control operation amount calculated by the additional control means. This prevents a sudden change.
【0027】請求項8に係わるプラント制御装置は、請
求項1又は請求項2の発明において、前記操作量生成手
段は、前記既設制御手段からの既設操作量と前記追加制
御手段からの追加制御操作量とを加算し操作量として出
力することを特徴とする。According to an eighth aspect of the present invention, in the plant control device according to the first or second aspect of the present invention, the operation amount generating means includes an existing operation amount from the existing control means and an additional control operation from the additional control means. The amount is added to the output and output as an operation amount.
【0028】請求項8に係わるプラント制御装置は、請
求項1又は請求項2の発明の作用に加え、操作量生成手
段は、既設制御手段からの既設操作量と追加制御手段か
らの追加制御操作量とを加算し操作量として出力する。
これにより、既設制御手段による制御に追加制御手段に
よる制御を加味させる。According to an eighth aspect of the present invention, in the plant control device according to the first or second aspect, the operation amount generating means includes an existing operation amount from the existing control means and an additional control operation from the additional control means. The amount is added and output as an operation amount.
Thus, the control by the additional control unit is added to the control by the existing control unit.
【0029】請求項9に係わるプラント制御装置は、請
求項1又は請求項2の発明において、前記操作量生成手
段は、前記既設制御手段からの既設操作量と前記追加制
御手段からの追加制御操作量とのいずれか一方又は双方
に所定のゲインを乗算して加算し操作量として出力する
ことを特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, in the plant control device according to the first or second aspect of the present invention, the operation amount generating means includes an existing operation amount from the existing control means and an additional control operation from the additional control means. One or both of the amounts are multiplied by a predetermined gain, added, and output as an operation amount.
【0030】請求項9に係わるプラント制御装置におい
ては、請求項1又は請求項2の発明の作用に加え、操作
量生成手段は、既設制御手段からの既設操作量と追加制
御手段からの追加制御操作量とのいずれか一方又は双方
に所定のゲインを乗算して加算し操作量として出力す
る。これにより、既設制御と追加制御との比率を調整で
きる。According to a ninth aspect of the present invention, in addition to the operation of the first or second aspect, the operation amount generating means includes an existing operation amount from the existing control means and an additional control from the additional control means. One or both of the operation amounts are multiplied by a predetermined gain and added, and output as an operation amount. Thus, the ratio between the existing control and the additional control can be adjusted.
【0031】請求項10に係わるプラント制御装置は、
請求項1又は請求項2の発明において、前記操作量生成
手段は、前記既設制御手段からの既設操作量と前記追加
制御手段からの追加制御操作量とのいずれか一方又は双
方に上下限制限あるいは変化率制限をかけてから加算し
操作量として出力することを特徴とする。[0031] The plant control device according to claim 10 is
In the invention of claim 1 or claim 2, the operation amount generating means restricts upper or lower limits to one or both of an existing operation amount from the existing control means and an additional control operation amount from the additional control means. It is characterized in that it is added after limiting the rate of change, and is output as an operation amount.
【0032】請求項10に係わるプラント制御装置にお
いては、請求項1又は請求項2の発明の作用に加え、操
作量生成手段は、既設制御手段からの既設操作量と追加
制御手段からの追加制御操作量とのいずれか一方又は双
方に上下限制限あるいは変化率制限をかけてから加算し
操作量として出力する。According to a tenth aspect of the present invention, in addition to the function of the first or second aspect, the operation amount generating means includes an existing operation amount from the existing control means and an additional control from the additional control means. One or both of the manipulated variables are subjected to upper / lower limit or rate-of-change limits and then added and output as manipulated variables.
【0033】請求項11に係わるプラント制御装置は、
請求項1又は請求項2の発明において、前記操作量生成
手段は、前記既設制御手段又は前記追加制御手段の異常
を検出したときは既設操作量又は追加制御操作量のうち
異常でない方を操作量として出力することを特徴とす
る。[0033] The plant control device according to claim 11 is:
In the invention according to claim 1 or 2, when the operation amount generation means detects an abnormality of the existing control means or the additional control means, the operation amount generation means determines the non-abnormal operation amount of the existing operation amount or the additional control operation amount. Is output.
【0034】請求項11に係わるプラント制御装置にお
いては、請求項1又は請求項2の発明の作用に加え、操
作量生成手段は、既設制御手段又は追加制御手段の異常
を検出したときは既設操作量又は追加制御操作量のうち
異常でない方を操作量として出力する。これにより、既
設制御手段及び追加制御手段は互いにバックアップでき
る。In the plant control apparatus according to the eleventh aspect, in addition to the function of the invention of the first or second aspect, the operation amount generating means detects the abnormality of the existing control means or the additional control means. The non-abnormal one of the amount or the additional control operation amount is output as the operation amount. Thus, the existing control means and the additional control means can back up each other.
【0035】[0035]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図1は本発明の第1の実施の形態に係わるプラン
ト制御装置のブロック構成図である。この第1の実施の
形態は、図15に示した従来例に対し、プロセス値及び
その設定値に基づいて追加制御操作量を演算出力する追
加制御手段を設け、検出手段がプロセス値の変化を検出
したときは、出力切替手段を介して追加制御手段で演算
された追加制御操作量を操作量生成手段に入力し、既設
制御手段の既設操作量に加味してプラントへの操作量を
求め出力するようにしたものである。Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a block configuration diagram of a plant control device according to the first embodiment of the present invention. The first embodiment is different from the conventional example shown in FIG. 15 in that additional control means for calculating and outputting an additional control operation amount based on a process value and its set value is provided, and a detecting means detects a change in the process value. When detected, the additional control operation amount calculated by the additional control means is input to the operation amount generation means via the output switching means, and the operation amount to the plant is calculated and output in consideration of the existing operation amount of the existing control means. It is something to do.
【0036】既設制御手段2は、プラント1からのプロ
セス値P及びその設定値P0に基づいて既設操作量Sを
演算し操作量生成手段3に出力する。一方、追加制御手
段4はプロセス値P及び設定値P0に基づいて追加制御
操作量uiを演算し出力切替手段5を介して操作量生成手
段3に出力する。この追加制御手段4は、大きな遅れ時
間やむだ時間を持つプラント1に適した制御方式として
のモデル予測制御を行うものである。The existing control means 2 calculates an existing manipulated variable S based on the process value P from the plant 1 and its set value P0, and outputs it to the manipulated variable generating means 3. On the other hand, the additional control means 4 calculates an additional control operation amount ui based on the process value P and the set value P0, and outputs it to the operation amount generation means 3 through the output switching means 5. The additional control means 4 performs model predictive control as a control method suitable for the plant 1 having a large delay time and a dead time.
【0037】出力切替手段5は検出手段6からの切替信
号aにより追加制御操作量uiを出力するか出力しないか
の切り替えを行う。検出手段6はプロセス値Pが予め定
めた変化を検出したときに切替信号aを出力する。The output switching means 5 switches between outputting and not outputting the additional control manipulated variable ui according to the switching signal a from the detecting means 6. The detecting means 6 outputs a switching signal a when the process value P detects a predetermined change.
【0038】操作量生成手段3は、既設制御手段2の既
設操作量Sと追加制御手段4の追加制御操作量uiとから
プラント1への操作量Rを求めプラント1に出力し、プ
ラント1を操作量Rにより運転する。これにより、大き
な遅れ時間やむだ時間を持つプラント1に対しても適正
な制御が可能となる。The manipulated variable generating means 3 obtains the manipulated variable R for the plant 1 from the existing manipulated variable S of the existing control means 2 and the additional control manipulated variable ui of the additional control means 4 and outputs the manipulated variable R to the plant 1. The operation is performed with the operation amount R. As a result, appropriate control can be performed even for the plant 1 having a large delay time or a dead time.
【0039】図2は、プラント制御装置を事業用の発電
プラントに適用した場合のブロック構成図である。プラ
ント1が発電プラントである場合には、蒸気を発生させ
るボイラや原子炉などの蒸気発生手段7と、その発生蒸
気を動力源として稼動する蒸気タービンなどの蒸気消費
手段8とから構成される。FIG. 2 is a block diagram showing a case where the plant control device is applied to a power plant for business use. When the plant 1 is a power plant, the plant 1 includes a steam generating means 7 such as a boiler or a nuclear reactor for generating steam, and a steam consuming means 8 such as a steam turbine operating using the generated steam as a power source.
【0040】例えば、火力発電プラントである場合に
は、操作量として蒸気流量指令値信号R1が操作量生成
手段3より蒸気発生手段(ボイラ)7に出力される。蒸
気発生手段7はこの蒸気流量指令値信号R1に基づき燃
料流量などを制御して、この燃焼により蒸気を発生させ
る。ボイラの蒸発器は熱容量が大きいため、蒸気流量指
令値信号R1が変化してから、指令値どおりの発生蒸気
が生成されるまでには大きな遅れ時間やむだ時間があ
る。For example, in the case of a thermal power plant, a steam flow rate command value signal R 1 is output from the manipulated variable generating means 3 to the steam generating means (boiler) 7 as a manipulated variable. The steam generation means 7 controls the fuel flow rate and the like based on the steam flow rate command value signal R1, and generates steam by the combustion. Since the evaporator of the boiler has a large heat capacity, there is a large delay time and a dead time from when the steam flow rate command value signal R1 changes to when steam generated according to the command value is generated.
【0041】いま、プロセス値Pとしてボイラの蒸気圧
力信号P1を制御量とする場合には、モデル予測制御を
行う追加制御手段4は、ボイラの蒸気圧力信号P1及び
その設定値P0に加え、消費蒸気流量信号P2やボイラ
蒸気圧力に影響を与えるその他のプロセス量(例えば、
補助的な燃料流量、給水温度など)としての外乱信号G
を取り込み制御を行う。蒸気圧力の目標値は設定値P0
により与えられる。When the steam pressure signal P1 of the boiler is used as the control value as the process value P, the additional control means 4 for performing model predictive control adds the steam pressure signal P1 of the boiler and its set value P0 to the consumption value. The steam flow signal P2 and other process quantities that affect the boiler steam pressure (eg,
Disturbance signal G as auxiliary fuel flow, feedwater temperature, etc.
And take control. The target value of the steam pressure is the set value P0
Given by
【0042】予測する対象として既設制御手段2を含ま
ない場合には、既設操作量Sはモデル予測制御に対して
外乱となるため、これを外乱信号Gとして追加制御手段
4に取り込んでも良い。When the existing control means 2 is not included as a target to be predicted, the existing operation amount S becomes a disturbance with respect to the model prediction control, and this may be taken into the additional control means 4 as a disturbance signal G.
【0043】図3は、追加制御手段4のブロック構成図
である。追加制御手段4は、大きな遅れ時間やむだ時間
を持つプラントに適したモデル予測制御を行うものであ
り、プラント1の特性を表す予測モデルを与える予測モ
デル設定手段9と、プロセス値や操作量に関する評価関
数及び制約条件を与える評価関数制約条件設定手段10
と、制約条件を満たし評価関数を最小にする追加制御操
作量uiを演算出力する最適計算手段11とを備えてい
る。FIG. 3 is a block diagram of the additional control means 4. The additional control means 4 performs model predictive control suitable for a plant having a large delay time or a dead time, and includes a prediction model setting means 9 for providing a prediction model representing characteristics of the plant 1 and a process value and an operation amount. Evaluation function constraint condition setting means 10 for giving an evaluation function and a constraint condition
And an optimal calculation means 11 for calculating and outputting an additional control operation amount ui that satisfies the constraint condition and minimizes the evaluation function.
【0044】予測モデル設定手段9では、下記の予測モ
デル式で予測する対象の特性を表す予測モデルを与え
る。これはプラントのみでも良いし、プラントと制御系
を組み合わせたものでも良く、どの範囲の機器や制御装
置を予測するかに依存する。The prediction model setting means 9 gives a prediction model representing the characteristic of the object to be predicted by the following prediction model formula. This may be a plant alone or a combination of a plant and a control system, depending on the range of equipment and control devices to be predicted.
【0045】[0045]
【数1】 (Equation 1)
【0046】評価関数制約条件設定手段10では、制御
量(プロセス値P)、操作量(追加制御操作量ui)の目
標値からの偏差を測る尺度として評価関数を与える。必
要により、制御量やその増分、操作量やその増分に対す
る制約条件を設定することもできる。The evaluation function constraint condition setting means 10 gives an evaluation function as a scale for measuring the deviation of the control amount (process value P) and the operation amount (additional control operation amount ui) from the target values. If necessary, it is possible to set constraints on the control amount and its increment, and on the operation amount and its increment.
【0047】[0047]
【数2】 (Equation 2)
【0048】上記の制約条件を満たし、評価関数を最小
(目標値からの偏差を最小)にするような最適操作量の
増分Δuは、最適計算手段11により求められる。具体
的な計算方法として各種方式が提案されている。例え
ば、特開平5−120256号公報に示されているよう
な方式が適用できる。The optimum calculation amount increment Δu that satisfies the above-mentioned constraint conditions and minimizes the evaluation function (minimizes the deviation from the target value) is obtained by the optimum calculation means 11. Various methods have been proposed as specific calculation methods. For example, a system as disclosed in JP-A-5-120256 can be applied.
【0049】最適計算して求まったΔuを時間方向に積
分すると、下記計算式により最適な追加制御操作量uiと
なるuiが求まる。When Δu obtained by the optimum calculation is integrated in the time direction, ui which is the optimum additional control operation amount ui is obtained by the following formula.
【0050】[0050]
【数3】 (Equation 3)
【0051】図4は、検出手段6のブロック構成図であ
る。検出手段6は、プロセス値が予め定めた変化したと
きに切替信号aを出力する。例えば、ボイラ蒸気圧力制
御の場合では、消費蒸気流量信号P2をプロセス値Pと
して監視して変化検出を行うことができる。予め定数設
定手段12により、プロセス値Pのしきい値を設定して
定数記憶手段13に記憶させる。比較手段14では、逐
次プロセス値Pと定数記憶手段13のしきい値とを比較
し、もしこのしきい値以上になれば、切替信号aとして
ON信号を出力し、しきい値未満であれば、切替信号aと
してOFF信号を出力する。FIG. 4 is a block diagram of the detecting means 6. The detecting means 6 outputs a switching signal a when the process value changes by a predetermined amount. For example, in the case of boiler steam pressure control, change detection can be performed by monitoring the consumed steam flow rate signal P2 as the process value P. The threshold value of the process value P is set in advance by the constant setting unit 12 and stored in the constant storage unit 13. The comparing means 14 compares the sequential process value P with a threshold value of the constant storage means 13, and if the threshold value is exceeded, the switching signal a
An ON signal is output, and if it is less than the threshold value, an OFF signal is output as the switching signal a.
【0052】これにより、プラントの運転状態(あるプ
ロセス値がしきい値を超えたか超えないか)に応じてON
/OFF信号を切り替えて出力することができる。Thus, the ON state is set according to the operation state of the plant (whether a certain process value exceeds or does not exceed a threshold value).
/ OFF signal can be switched and output.
【0053】また、図5のような検出手段6の構成でも
よい。変化率演算手段15によりプロセス値Pの単位時
間当たりの変化率ΔPを演算する。この変化率ΔPが定
数設定手段12及び定数記憶手段13に設定記憶される
しきい値を超えたか超えないかを比較手段14で比較す
る。しきい値以上になれば、切替信号aとしてON信号を
出力し、しきい値未満であれば切替信号aとしてOFF信
号を出力する。The configuration of the detecting means 6 as shown in FIG. 5 may be used. The change rate calculating means 15 calculates the change rate ΔP of the process value P per unit time. The comparing unit 14 compares whether the rate of change ΔP exceeds or does not exceed the threshold value set and stored in the constant setting unit 12 and the constant storage unit 13. If the threshold value is exceeded, an ON signal is output as the switching signal a, and if less than the threshold value, an OFF signal is output as the switching signal a.
【0054】これにより、例えば、ボイラ蒸気圧力に大
きな影響を与える消費蒸気流量信号P2をプロセス値P
として監視して、この変化率によりON/OFF信号を切り替
えて出力することができる。なお上述の定数設定手段1
2は、プラントのプロセス値を入力とし、しきい値を出
力する関数として与えられても良い。As a result, for example, the consumed steam flow rate signal P2, which greatly affects the boiler steam pressure, is changed to the process value P.
And ON / OFF signals can be switched and output according to the rate of change. Note that the above constant setting means 1
2 may be given as a function of inputting a process value of a plant and outputting a threshold value.
【0055】出力切替手段5は、検出手段6からの切替
信号aにより、追加制御手段4からの追加制御操作量ui
を操作量生成手段3へ出力するか出力しないか切り替え
るものであり、プラント1の運用方法によっては、常
時、追加制御操作量uiを効かせたり、逆に、常時、追加
制御操作量uiを効かせない場合もある。The output switching means 5 receives the additional control operation amount ui from the additional control means 4 according to the switching signal a from the detection means 6.
Is switched between output and non-output to the manipulated variable generating means 3. Depending on the operation method of the plant 1, the additional control manipulated variable ui is always effective, or conversely, the additional control manipulated variable ui is always effective. You may not be able to do so.
【0056】切替信号a=ON:追加制御操作量uiを出力
する 切替信号a=OFF:追加制御操作量uiを出力しないSwitching signal a = ON: outputting additional control operation amount ui Switching signal a = OFF: not outputting additional control operation amount ui
【0057】図6は操作量生成手段3のブロック構成図
である。図6に示した操作量生成手段3は最も単純な一
例である。追加制御操作量uiと既設操作量Sとを加算手
段16により加算し、操作量Rとしてプラントへ出力す
る。例えば、プラント1のボイラ蒸気圧力P1を制御す
るための操作量として、PID制御などにより実現され
る既設操作量Sと、モデル予測制御などにより実現され
る追加制御操作量uiとを加えたものを出力することにな
る。FIG. 6 is a block diagram of the manipulated variable generator 3. The operation amount generating means 3 shown in FIG. 6 is one of the simplest examples. The additional control operation amount ui and the existing operation amount S are added by the adding means 16 and output as an operation amount R to the plant. For example, as an operation amount for controlling the boiler steam pressure P1 of the plant 1, a value obtained by adding an existing operation amount S realized by PID control or the like and an additional control operation amount ui realized by model prediction control or the like is added. Output.
【0058】図7は、発電プラントにおける蒸気圧力を
制御する場合の制御特性を示す特性図である。時点T1
から時点T2まで消費蒸気流量が増加した時の既設制御
は次のようになる。消費蒸気流量に見合った蒸気流量の
発生がない場合には、蒸気の圧力が低下する。プラント
にむだ時間がある場合には、蒸気圧力が低下し始めてす
ぐに制御操作量(既設)が増加しても、実際に発生蒸気
流量(既設)が増加し始めるのは、むだ時間分遅れる。FIG. 7 is a characteristic diagram showing control characteristics when controlling the steam pressure in the power plant. Time point T1
The existing control when the consumed steam flow rate increases from to the time T2 is as follows. When there is no generation of the steam flow rate corresponding to the consumed steam flow rate, the pressure of the steam decreases. If the plant has a dead time, even if the control operation amount (existing) increases immediately after the steam pressure starts to decrease, the actual increase in the generated steam flow rate (existing) is delayed by the dead time.
【0059】むだ時間がある場合には、制御操作量(既
設)はゆっくりした変化しかできず、発生蒸気流量(既
設)もゆっくりしか増加しない。そのため蒸気圧力(既
設)と蒸気圧力目標値との偏差は、しばらく大きいまま
となる。これは、既設制御(例えばPID制御)ではむ
だ時間を小さくするにはゲインを上げることになるが、
そうすると振動的になってしまうので、ゲインを抑える
必要があるためである。If there is a dead time, the control operation amount (existing) can only change slowly, and the generated steam flow rate (existing) only increases slowly. Therefore, the deviation between the steam pressure (existing) and the steam pressure target value remains large for a while. This means that in the existing control (for example, PID control), the gain is increased to reduce the dead time,
This is because it becomes oscillating, and it is necessary to suppress the gain.
【0060】一方、モデル予測制御では時点T1から時
点T2まで消費蒸気流量が増加すると、検出手段6で
は、例えばあるしきい値以上の変化率発生としてプロセ
ス変化を検出するため切替信号aをONする。そうすると
モデル予測制御として実現されている追加制御手段4の
出力が出力切替手段5を通して操作量生成手段3へ出力
される。操作量生成手段3では、既設操作量Sと追加制
御操作量uiとの和をとった蒸気流量指令値信号R1がプ
ラント1へ出力される。この蒸気流量指令値信号R1
は、図7では制御操作量(既設+モデル予測)として示
している。On the other hand, in the model predictive control, when the consumed steam flow rate increases from time T1 to time T2, the detecting means 6 turns on the switching signal a to detect a process change, for example, as a change rate exceeding a certain threshold value. . Then, the output of the additional control means 4 realized as the model predictive control is output to the manipulated variable generation means 3 through the output switching means 5. In the operation amount generating means 3, a steam flow rate command value signal R 1 which is the sum of the existing operation amount S and the additional control operation amount ui is output to the plant 1. This steam flow command value signal R1
Is shown as the control operation amount (existing + model prediction) in FIG.
【0061】これにより、図7の特性図から明らかなよ
うに、消費蒸気流量の変化が大きい間だけ、モデル予測
制御をフィードフォワード的に効かせることができるた
め、既設制御の操作量をモデル予測制御により補い、蒸
気圧力の目標値への復帰を早めることができる。As a result, as apparent from the characteristic diagram of FIG. 7, the model predictive control can be effected in a feed-forward manner while the change in the consumed steam flow rate is large. This can be compensated by the control and the return of the steam pressure to the target value can be expedited.
【0062】追加制御手段4の制御が有効となる時間
は、出力切替手段5がプロセス値の変化を検出したとき
からプロセス値の変化が復帰したときまでであるが、プ
ロセス値の変化が復帰してから所定の時間経過後とする
ことも可能である。The time when the control by the additional control means 4 is valid is from when the output switching means 5 detects the change in the process value to when the change in the process value is restored. It is also possible that a predetermined time has elapsed since the start of the process.
【0063】図8は、その場合の出力切替手段5のブロ
ック構成図である。出力切替手段5は内部にタイマ手段
17(オフディレイタイマ)を持ち、切替信号aがONに
なるとタイマ手段17はそのままON信号を出力し、ON/O
FF切替手段18はすぐに追加制御操作量uiを出力する。
切替信号aがOFFになると、タイマ手段17が時刻を数
え始め、ある時間になるとOFF信号を出力する。この時O
N/OFF切替手段18は、追加制御操作量uiを出力しなく
なる。これにより、プラント状態変化が終わっても、す
ぐに追加制御手段4の制御をうち切ることなく、この制
御を有効にする時間を調整できる。FIG. 8 is a block diagram of the output switching means 5 in that case. The output switching means 5 has a timer means 17 (off-delay timer) inside, and when the switching signal a is turned on, the timer means 17 outputs an ON signal as it is, and the ON / O
The FF switching means 18 immediately outputs the additional control operation amount ui.
When the switching signal a is turned off, the timer means 17 starts counting time, and outputs an OFF signal at a certain time. At this time O
The N / OFF switching unit 18 does not output the additional control operation amount ui. As a result, even when the plant state change is completed, the time for which the additional control means 4 is enabled can be adjusted without immediately stopping the control of the additional control means 4.
【0064】また、図9に示すように、出力切替手段5
に減衰手段19を持たせることができる。切替信号aが
ONになると、ON/OFF切替手段18はすぐに追加制御操作
量uiを出力する。切替信号aがOFFになると、タイマ手
段17が時刻を数え始め、この時刻を減衰手段19に出
力する。減衰手段19ではこの時刻に基づくゲイン関数
などを参照して、追加制御操作量出力ui'を切替信号a
がOFFになった時の値から、徐々に減衰させることがで
きる。これにより、追加制御操作量出力ui'が急に0に
なることを防ぐことができるので、既設制御に対して、
追加制御の急激なOFFが外乱となることを防ぐことがで
きる。Further, as shown in FIG.
May be provided with a damping means 19. The switching signal a
When it is turned ON, the ON / OFF switching means 18 immediately outputs the additional control operation amount ui. When the switching signal a is turned off, the timer means 17 starts counting time and outputs this time to the attenuation means 19. The damping means 19 refers to the gain function based on the time and outputs the additional control manipulated variable output ui 'to the switching signal a.
Can be gradually attenuated from the value when is turned off. As a result, it is possible to prevent the additional control manipulated variable output ui 'from suddenly becoming zero.
It is possible to prevent a sudden OFF of the additional control from becoming a disturbance.
【0065】また、図10に示すように、出力切替手段
5に変化率制限手段20を持たせることができる。切替
信号aのON/OFF時に追加制御操作量出力ui'が急激にON/
OFFすることを防ぎ、やはり追加制御のOF/OFFが既設制
御に対して外乱的になることを防ぐことができる。As shown in FIG. 10, the output switching means 5 can be provided with a change rate limiting means 20. When the switching signal a is turned ON / OFF, the additional control manipulated variable output ui 'suddenly turns ON / OFF.
It is possible to prevent the additional control from being turned off, and to prevent the additional control OF / OFF from being disturbed with respect to the existing control.
【0066】操作量生成手段3は、図6に示すような単
純な加算ばかりでなく、図11に示すように、ゲイン設
定手段21A、21Bとゲイン記憶手段22A、22B
により設定され記憶されるゲインを、追加制御操作量ui
と既設操作量Sのどちらか一方又は両方にかけてから加
え操作量Rとして出力することもできる。この場合、ゲ
インの相対的な大小を設定することで、既設制御と追加
制御との効き具合(どちらが良く効くか)を調整するこ
とができる。The manipulated variable generating means 3 includes not only simple addition as shown in FIG. 6 but also gain setting means 21A and 21B and gain storage means 22A and 22B as shown in FIG.
The gain set and stored by
It can also be output as an operation amount R after being applied to one or both of the existing operation amount S and both. In this case, by setting the relative magnitude of the gain, it is possible to adjust the effectiveness of the existing control and the additional control (which is more effective).
【0067】さらに、どちらかのゲインを0とすると、
既設制御のみを効かせたり、あるいは切替信号aを常時
ONすることも併用して、追加制御のみを効かせるように
することもできる。Further, assuming that one of the gains is 0,
Only the existing control is effective, or the switching signal a is always
It is also possible to use only the additional control in combination with turning on.
【0068】また、図12に示すように、操作量生成手
段3に上下限制限手段23A、23Bを持たせたり、こ
の代わりに変化率制限手段を持たせることで、操作量R
の上下限値や変化率を適切に設定することができる。As shown in FIG. 12, the operation amount generating means 3 is provided with upper and lower limit means 23A and 23B or, alternatively, is provided with a change rate limiting means.
The upper and lower limit values and the rate of change can be set appropriately.
【0069】図13は、本発明の第2の実施の形態に係
わるプラント制御装置のブロック構成図である。この第
2の実施の形態は、図1に示した第1の実施の形態に対
し、既設制御手段2及び追加制御手段4はそれぞれ制御
状態信号X、Yを操作量生成手段3に出力し、操作量生
成手段3は、既設制御手段3又は追加制御手段4の異常
を検出したときは既設操作量又は追加制御操作量のうち
異常でない方を操作量として出力するようにしたもので
ある。FIG. 13 is a block diagram of a plant control device according to the second embodiment of the present invention. This second embodiment is different from the first embodiment shown in FIG. 1 in that the existing control means 2 and the additional control means 4 respectively output control state signals X and Y to the operation amount generation means 3, When detecting an abnormality of the existing control means 3 or the additional control means 4, the operation amount generation means 3 outputs the existing operation amount or the additional control operation amount which is not abnormal as the operation amount.
【0070】図13において、いま、既設制御手段3又
は追加制御手段4のうちのいずれかの制御手段が故障し
た場合を考える。追加制御手段4と既設制御手段2との
内部に制御演算周期毎にカウントアップするロジックを
持たせ、その結果をそれぞれ既設制御状態信号X、追加
制御状態信号Yとして出力する。In FIG. 13, it is assumed that one of the existing control means 3 and the additional control means 4 has failed. The additional control means 4 and the existing control means 2 are provided with logic for counting up in each control operation cycle, and the results are output as an existing control state signal X and an additional control state signal Y, respectively.
【0071】操作量生成手段3では、図14に示すよう
に、出力切替手段24にて双方の信号を監視して、カウ
ントアップが止まった場合には、止まった方の制御手段
が故障したと判断して、残りの正常な制御手段の出力だ
けを操作量Rとして出力する。これにより、残りの制御
系をバックアップとして使うことができる。In the manipulated variable generating means 3, as shown in FIG. 14, both signals are monitored by the output switching means 24, and when the count-up stops, it is determined that the control means which has stopped has failed. Judgment is made, and only the output of the remaining normal control means is output as the manipulated variable R. Thus, the remaining control system can be used as a backup.
【0072】[0072]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、既
設制御手段に加えて追加制御手段を設け、追加制御手段
をプラントの制御にフィードフォワード的に使える。つ
まり、2つの制御系を並立して使えるので、既設制御系
のみでは難しかった制御応答の改善を達成できる。As described above, according to the present invention, the additional control means is provided in addition to the existing control means, and the additional control means can be used for the control of the plant in a feed-forward manner. That is, since two control systems can be used side by side, it is possible to achieve an improvement in control response which was difficult with only the existing control system.
【0073】さらに既設制御手段を主として使い、新規
追加した追加制御手段を従として使い、徐々に追加制御
手段をチューニングしたり、追加制御手段を切り離して
保守したり等を容易に行うことができる。また、どちら
かの制御手段が故障などでダウンしたときに、残りをバ
ックアップとしても利用可能である。Further, the existing control means is mainly used, and the newly added additional control means is used as a slave, so that the additional control means can be easily tuned, and the additional control means can be easily separated and maintained. Further, when one of the control means goes down due to a failure or the like, the rest can be used as a backup.
【0074】追加制御手段として、モデル予測制御を使
うことで、既設のPID制御では良好に制御しづらかっ
た大きな遅れやむだ時間を含む制御対象にも有効であ
る。By using the model predictive control as the additional control means, it is also effective for a control object including a large delay or dead time, which is difficult to control well with the existing PID control.
【0075】追加制御系のON/OFF基準は、プラントの状
態量や変化率の大きさに基づき自由に設定できるので、
既設制御が苦手な領域を中心に、フィードフォワード的
に追加制御をかけ、応答を改善することができる。ま
た、出力切替手段の中に、減衰手段や変化率制限手段を
設けることで、追加制御手段のON/OFFが既設制御手段に
とって外乱的になり、制御性が悪化するのを防ぐことが
できる。The ON / OFF criterion for the additional control system can be freely set based on the state of the plant and the magnitude of the rate of change.
It is possible to improve the response by applying additional control in a feed-forward manner, mainly in an area where the existing control is weak. Further, by providing the attenuation means and the change rate limiting means in the output switching means, it is possible to prevent the ON / OFF of the additional control means from being disturbed by the existing control means, thereby preventing the controllability from deteriorating.
【図1】本発明の第1の実施の形態に係わるプラント制
御装置のブロック構成図。FIG. 1 is a block diagram of a plant control device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1の実施の形態に係わるプラント制
御装置を事業用の発電プラントに適用した場合のブロッ
ク構成図。FIG. 2 is a block diagram showing a case where the plant control device according to the first embodiment of the present invention is applied to a commercial power plant.
【図3】本発明の第1の実施の形態における追加制御手
段のブロック構成図。FIG. 3 is a block diagram of an additional control unit according to the first embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第1の実施の形態における検出手段の
一例を示すブロック構成図。FIG. 4 is a block diagram showing an example of a detecting unit according to the first embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第1の実施の形態における検出手段の
他の一例を示すブロック構成図。FIG. 5 is a block diagram showing another example of the detecting means according to the first embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第1の実施の形態における操作量生成
手段の一例を示すブロック構成図。FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of an operation amount generating unit according to the first embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第1の実施の形態での発電プラントに
おける蒸気圧力を制御する場合の制御特性を示す特性
図。FIG. 7 is a characteristic diagram illustrating control characteristics when controlling the steam pressure in the power plant according to the first embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第1の実施の形態における出力切替手
段の一例を示すブロック構成図。FIG. 8 is a block diagram showing an example of an output switching unit according to the first embodiment of the present invention.
【図9】本発明の第1の実施の形態における出力切替手
段の他の一例を示すブロック構成図。FIG. 9 is a block diagram showing another example of the output switching means according to the first embodiment of the present invention.
【図10】本発明の第1の実施の形態における出力切替
手段のさらに別の他の一例を示すブロック構成図。FIG. 10 is a block diagram showing still another example of the output switching means according to the first embodiment of the present invention.
【図11】本発明の第1の実施の形態における操作量生
成手段の他の一例を示すブロック構成図。FIG. 11 is a block diagram showing another example of the manipulated variable generator according to the first embodiment of the present invention.
【図12】本発明の第1の実施の形態における操作量生
成手段のさらに別の他の一例を示すブロック構成図。FIG. 12 is a block diagram showing still another example of the manipulated variable generator according to the first embodiment of the present invention.
【図13】本発明の第2の実施の形態に係わるプラント
制御装置のブロック構成図。FIG. 13 is a block diagram of a plant control device according to a second embodiment of the present invention.
【図14】本発明の第2の実施の形態における操作量生
成手段の一例を示すブロック構成図。FIG. 14 is a block diagram illustrating an example of an operation amount generating unit according to the second embodiment of the present invention.
【図15】従来のプラント制御装置のブロック構成図。FIG. 15 is a block diagram of a conventional plant control device.
1…プラント、2…既設制御手段、3…操作量生成手
段、4…追加制御手段、5…出力切替手段、6…検出手
段、7…蒸気発生手段、8…蒸気消費手段、9…予測モ
デル設定手段、10…評価関数制約条件設定手段、11
…最適計算手段、12…定数設定手段、13…定数記憶
手段、14…比較手段、15…変化率演算手段、16…
加算手段、17…タイマ手段、18…ON/OFF切替手段、
19…減衰手段、20…変化率制限手段、21…ゲイン
設定手段、22…ゲイン記憶手段、23…上下限制限手
段、24…出力切替手段DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Plant, 2 ... Existing control means, 3 ... Manipulation amount generation means, 4 ... Additional control means, 5 ... Output switching means, 6 ... Detection means, 7 ... Steam generation means, 8 ... Steam consumption means, 9 ... Prediction model Setting means, 10 ... evaluation function constraint condition setting means, 11
... Optimal calculation means, 12 ... Constant setting means, 13 ... Constant storage means, 14 ... Comparing means, 15 ... Change rate calculating means, 16 ...
Addition means, 17 ... timer means, 18 ... ON / OFF switching means,
19: damping means, 20: change rate limiting means, 21: gain setting means, 22: gain storage means, 23: upper and lower limit limiting means, 24: output switching means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 利広 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中工場内 Fターム(参考) 5H004 GA16 GB04 HA03 HB02 HB03 KA53 KA54 KA65 KA66 KA69 KB02 KB04 KB06 KB33 KB34 KC10 KC27 KC56 LB03 LB06 LB07 MA02 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Toshihiro Yamada 1 Toshiba-cho, Fuchu-shi, Tokyo F-term in Toshiba Fuchu Plant (reference) 5H004 GA16 GB04 HA03 HB02 HB03 KA53 KA54 KA65 KA66 KA69 KB02 KB04 KB06 KB33 KB34 KC10 KC27 KC56 LB03 LB06 LB07 MA02
Claims (11)
基づいて既設操作量を演算出力する既設制御手段と、前
記プロセス値及びその設定値に基づいて追加制御操作量
を演算出力する追加制御手段と、前記プロセス値が予め
定めた変化をしたか否かを検出する検出手段と、前記検
出手段が前記プロセス値の変化を検出したときは前記追
加制御手段で演算された追加制御操作量を出力し前記プ
ロセス値の変化が復帰したときは追加制御操作量の出力
を停止する出力切替手段と、前記既設制御手段の既設操
作量及び前記追加制御手段の追加制御操作量に基づいて
前記プラントへの操作量を求め出力する操作量生成手段
とを備えたことを特徴とするプラント制御装置。1. An existing control means for calculating and outputting an existing operation amount based on a process value of a plant and its set value, and an additional control means for calculating and outputting an additional control operation amount based on the process value and its set value. Detecting means for detecting whether the process value has changed by a predetermined amount, and outputting an additional control operation amount calculated by the additional control means when the detecting means detects a change in the process value. An output switching unit for stopping the output of the additional control operation amount when the change in the process value is restored; and an operation on the plant based on the existing operation amount of the existing control unit and the additional control operation amount of the additional control unit. A plant control device, comprising: a manipulated variable generation means for calculating and outputting a quantity.
表す予測モデルを与える予測モデル設定手段と、プロセ
ス値や操作量に関する評価関数及び制約条件を与える評
価関数制約条件設定手段と、前記制約条件を満たし前記
評価関数を最小にする追加制御操作量を演算出力する最
適計算手段とを備えたことを特徴とする請求項1に記載
のプラント制御装置。2. The additional control means includes: a prediction model setting means for giving a prediction model representing a characteristic of a plant; an evaluation function constraint condition setting means for giving an evaluation function and a constraint condition relating to a process value or an operation amount; 2. The plant control apparatus according to claim 1, further comprising: an optimum calculation unit that calculates and outputs an additional control operation amount that satisfies the following condition.
された設定範囲を逸脱したとき前記プロセス量に変化が
あったと検出することを特徴とする請求項1又は請求項
2に記載のプラント制御装置。3. The plant control according to claim 1, wherein the detecting means detects that the process amount has changed when the process value deviates from a preset setting range. apparatus.
予め設定された設定範囲を逸脱したとき前記プロセス量
に変化があったと検出することを特徴とする請求項1又
は請求項2に記載のプラント制御装置。4. The apparatus according to claim 1, wherein the detecting unit detects that the process amount has changed when a change rate of the process value deviates from a preset setting range. Plant control equipment.
が復帰してから所定の時間経過後に前記追加制御手段で
演算された追加制御操作量の出力を停止することを特徴
とする請求項1又は請求項2に記載のプラント制御装
置。5. The output switching means stops the output of the additional control operation amount calculated by the additional control means after a predetermined time has elapsed after the change of the process value is restored. Or the plant control apparatus according to claim 2.
が復帰してから所定の時間経過後に前記追加制御手段で
演算された追加制御操作量を徐々に減衰させてその出力
を停止することを特徴とする請求項1又は請求項2に記
載のプラント制御装置。6. The output switching means according to claim 1, wherein after a predetermined time elapses after the change of the process value has returned, the additional control operation amount calculated by said additional control means is gradually attenuated to stop the output. The plant control device according to claim 1 or 2, wherein:
が復帰したとき前記追加制御手段で演算された追加制御
操作量に予め定めた変化率制限をかけてその出力を停止
することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のプ
ラント制御装置。7. The output switching means, when the change in the process value is restored, stops the output by applying a predetermined change rate limit to the additional control operation amount calculated by the additional control means. The plant control device according to claim 1 or 2, which performs the control.
段からの既設操作量と前記追加制御手段からの追加制御
操作量とを加算し操作量として出力することを特徴とす
る請求項1又は請求項2に記載のプラント制御装置。8. The operation amount generating unit according to claim 1, wherein the operation amount generation unit adds an existing operation amount from the existing control unit and an additional control operation amount from the additional control unit and outputs the added operation amount. The plant control device according to claim 2.
段からの既設操作量と前記追加制御手段からの追加制御
操作量とのいずれか一方又は双方に所定のゲインを乗算
して加算し操作量として出力することを特徴とする請求
項1又は請求項2に記載のプラント制御装置。9. The operation amount generating means multiplies one or both of the existing operation amount from the existing control means and the additional control operation amount from the additional control means by a predetermined gain and adds the operation amount. The plant control device according to claim 1, wherein the output is a quantity.
手段からの既設操作量と前記追加制御手段からの追加制
御操作量とのいずれか一方又は双方に上下限制限あるい
は変化率制限をかけてから加算し操作量として出力する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のプラン
ト制御装置。10. The operation amount generation unit applies an upper / lower limit or a change rate limit to one or both of an existing operation amount from the existing control unit and an additional control operation amount from the additional control unit. 3. The plant control device according to claim 1, wherein the plant control device outputs the operation amount as an operation amount. 4.
手段又は前記追加制御手段の異常を検出したときは既設
操作量又は追加制御操作量のうち異常でない方を操作量
として出力することを特徴とする請求項1又は請求項2
に記載のプラント制御装置。11. The operation amount generating means, when detecting an abnormality of the existing control means or the additional control means, outputs the existing operation amount or the additional control operation amount which is not abnormal as the operation amount. Claim 1 or Claim 2
3. The plant control device according to 1.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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- 2000-05-15 JP JP2000141070A patent/JP2001325004A/en active Pending
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