JP2811041B2 - 均流液面制御装置 - Google Patents
均流液面制御装置Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、タンクや槽などの流体
蓄積効果を利用してタンクの流入流量またはタンクから
の流出流量の変動を吸収して平滑化する均流液面制御装
置、特に制御パラメータの決定が容易なPI制御演算手
段(P;比例、I;積分)を有する均流液面制御装置お
よびその制御パラメータの決定方法に関する。
蓄積効果を利用してタンクの流入流量またはタンクから
の流出流量の変動を吸収して平滑化する均流液面制御装
置、特に制御パラメータの決定が容易なPI制御演算手
段(P;比例、I;積分)を有する均流液面制御装置お
よびその制御パラメータの決定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】鉄鋼、化学、石油精製などのプロセス工
業では一般に連続処理工程で生産が行われ、所定の品質
の製品を得るには工程中の温度、圧力、流量、水位など
の状態を所定の状態に保つことが必要である。これらの
工程中には様々な目的でタンクが設けられるが、これら
のタンクは、工程の上流側からタンクに流入する流量に
変動があっても、これをタンクの液面変動として吸収
し、タンクからの流出流量の変動を小さくして下流側の
工程への影響を少なくするいわゆる均流の目的で使用さ
れることが多い。
業では一般に連続処理工程で生産が行われ、所定の品質
の製品を得るには工程中の温度、圧力、流量、水位など
の状態を所定の状態に保つことが必要である。これらの
工程中には様々な目的でタンクが設けられるが、これら
のタンクは、工程の上流側からタンクに流入する流量に
変動があっても、これをタンクの液面変動として吸収
し、タンクからの流出流量の変動を小さくして下流側の
工程への影響を少なくするいわゆる均流の目的で使用さ
れることが多い。
【0003】このタンクの均流作用を利用した従来の液
面制御装置を図3を参照して具体的に説明する。前工程
からの原料または中間製品の流体が流入管1を通ってタ
ンク2に導入される。タンク2には液面計3が設けられ
ており、タンク2内の液面が検出される。検出された液
面検出信号aはレベルコントローラ4へ送られ、ここで
オペレータなどによって設定された液面設定値信号dと
比較されて制御演算が行われ、流量調節弁5の操作(調
整)信号cが出力され、該調節弁5により流出管6を流
れる次工程への流体流量が調整される。制御演算として
は、最も一般的な市販のコントローラで容易に実現でき
るPI制御演算が広く用いられている。
面制御装置を図3を参照して具体的に説明する。前工程
からの原料または中間製品の流体が流入管1を通ってタ
ンク2に導入される。タンク2には液面計3が設けられ
ており、タンク2内の液面が検出される。検出された液
面検出信号aはレベルコントローラ4へ送られ、ここで
オペレータなどによって設定された液面設定値信号dと
比較されて制御演算が行われ、流量調節弁5の操作(調
整)信号cが出力され、該調節弁5により流出管6を流
れる次工程への流体流量が調整される。制御演算として
は、最も一般的な市販のコントローラで容易に実現でき
るPI制御演算が広く用いられている。
【0004】図3に示す均流液面制御装置では制御演算
手段として不感帯領域付き(GAP付き)PIコントロ
ーラもよく用いられる。これは、タンク2の液面検出信
号aおよび該液面検出信号aと液面設定値信号dとの偏
差である制御偏差信号に対して図4に例示するような不
感帯領域Gを設定し、不感帯内ではPI制御パラメータ
の比例ゲインKを零または小さく設定することにより制
御動作を解除または緩和してタンク自体の均流効果によ
り流出流量の変動を抑えるが、不感帯外では比例ゲイン
Kを大きく、あるいは積分時間Tを短かく設定し、液面
変動を抑えようとするものである。
手段として不感帯領域付き(GAP付き)PIコントロ
ーラもよく用いられる。これは、タンク2の液面検出信
号aおよび該液面検出信号aと液面設定値信号dとの偏
差である制御偏差信号に対して図4に例示するような不
感帯領域Gを設定し、不感帯内ではPI制御パラメータ
の比例ゲインKを零または小さく設定することにより制
御動作を解除または緩和してタンク自体の均流効果によ
り流出流量の変動を抑えるが、不感帯外では比例ゲイン
Kを大きく、あるいは積分時間Tを短かく設定し、液面
変動を抑えようとするものである。
【0005】これら均流液面制御装置においては、均流
と液面制御という相反する要求を実現する必要がある。
即ち均流の目的からは、上流側からタンクへ流入する流
量に変動があった場合でも、タンクから下流側へ流出す
る流量の変動を小さくすることが望ましいが、均流性を
重視し過ぎるあまり、上流からの流入量の大きな変動に
もかかわらず下流側への流出量を一定に保とうとする
と、タンク内の液面は大きく変動し、最悪の場合はタン
クが溢れてしまったり、逆にタンク内が液切れとなった
りしてプラントの安全運転に重大な障害となる。一方、
液面制御の目的においては、流出流量を流入流量にでき
るだけ一致させることが望ましいが、流入流量の変動が
そのまま流出流量の変動に伝わり、したがって次工程へ
の影響を軽減することができない。このように均流液面
制御装置においては液面制御と均流という相反する要求
の最適トレードオフをうまく実現するPIコントローラ
の制御パラメータ(比例ゲインK、積分時間T)を適切
に設定することが必要となるが、従来の装置では前述の
如く液面制御性を向上させる場合は比例ゲインを大きな
値に設定するかまたは積分時間を短かくする、均流性に
重きをおく場合には比例ゲインを小さな値に設定するか
または積分時間を長くするといったごく大まかな指針の
下に設計されていた。
と液面制御という相反する要求を実現する必要がある。
即ち均流の目的からは、上流側からタンクへ流入する流
量に変動があった場合でも、タンクから下流側へ流出す
る流量の変動を小さくすることが望ましいが、均流性を
重視し過ぎるあまり、上流からの流入量の大きな変動に
もかかわらず下流側への流出量を一定に保とうとする
と、タンク内の液面は大きく変動し、最悪の場合はタン
クが溢れてしまったり、逆にタンク内が液切れとなった
りしてプラントの安全運転に重大な障害となる。一方、
液面制御の目的においては、流出流量を流入流量にでき
るだけ一致させることが望ましいが、流入流量の変動が
そのまま流出流量の変動に伝わり、したがって次工程へ
の影響を軽減することができない。このように均流液面
制御装置においては液面制御と均流という相反する要求
の最適トレードオフをうまく実現するPIコントローラ
の制御パラメータ(比例ゲインK、積分時間T)を適切
に設定することが必要となるが、従来の装置では前述の
如く液面制御性を向上させる場合は比例ゲインを大きな
値に設定するかまたは積分時間を短かくする、均流性に
重きをおく場合には比例ゲインを小さな値に設定するか
または積分時間を長くするといったごく大まかな指針の
下に設計されていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述のように均流制御
装置においては、液面制御と均流という相反する要求の
トレードオフをうまく実現するように制御パラメータを
設定したPI制御演算手段がプロセスの安全運転を達成
する鍵となるが、従来はPI制御演算手段の仕様決定に
おけるパラメータの設定には大まかな指針しか与えられ
ておらず、試行錯誤で行っているのが実状であり、最終
的にはエンジニアの勘と経験に頼るところが大きいた
め、最適なプラント運転状態を達成しているとはいい難
い。
装置においては、液面制御と均流という相反する要求の
トレードオフをうまく実現するように制御パラメータを
設定したPI制御演算手段がプロセスの安全運転を達成
する鍵となるが、従来はPI制御演算手段の仕様決定に
おけるパラメータの設定には大まかな指針しか与えられ
ておらず、試行錯誤で行っているのが実状であり、最終
的にはエンジニアの勘と経験に頼るところが大きいた
め、最適なプラント運転状態を達成しているとはいい難
い。
【0007】また前述したGAP付きPIコントローラ
が用いられる場合、液面の変動が比較的小さく許容でき
るときは均流が重視され、液面の変動が大きくなりプラ
ントの安全運転上許容できなくなってきたときは液面制
御性が重視されることになるため、通常のPIコントロ
ーラに比べて、より優れた均流と液面制御のトレードオ
フが達成できるものの、これにおいてもPIパラメータ
の決定は試行錯誤によらざるを得ないのが現状である。
不感帯内では比例ゲインが零になるように設定し液面が
不感帯内にあるとき全くの均流を実現することがしばし
ば行われてきたが、不感帯内で流入流量と流出流量との
間にアンバランスがあると、液面の修正動作が働かない
ため液面は不感帯外に出てPI制御動作が働く。この場
合、特にI動作(積分動作)にあっては、液面が不感帯
を出てから再び不感帯内に入るまでの間動作を継続する
ため流量の過修正が生じ、このため不感帯域を通り過ぎ
て逆の不感帯外へ入り込むとともにこれら一連の動作を
繰り返し行うこととなる。この結果、或る短かい時間
(液面が不感帯内にある間)は均流となるが、全体でみ
ると流量は変動を繰り返す。これを解決するために不感
帯域で作用する逆ヒステリシス手段を設けたり(例えば
特開昭61−72314号公報)、偏差が不感帯領域を
越えてから収束方向に向うときにGAP付き制御演算部
の出力を解除する手段を設けたもの(例えば特開昭61
−72316号公報)も提案されているが、これらは機
構が複雑になる欠点があった。また両者とも不感帯外で
のPIパラメータの設定に関して明確な指針は与えられ
ていない。
が用いられる場合、液面の変動が比較的小さく許容でき
るときは均流が重視され、液面の変動が大きくなりプラ
ントの安全運転上許容できなくなってきたときは液面制
御性が重視されることになるため、通常のPIコントロ
ーラに比べて、より優れた均流と液面制御のトレードオ
フが達成できるものの、これにおいてもPIパラメータ
の決定は試行錯誤によらざるを得ないのが現状である。
不感帯内では比例ゲインが零になるように設定し液面が
不感帯内にあるとき全くの均流を実現することがしばし
ば行われてきたが、不感帯内で流入流量と流出流量との
間にアンバランスがあると、液面の修正動作が働かない
ため液面は不感帯外に出てPI制御動作が働く。この場
合、特にI動作(積分動作)にあっては、液面が不感帯
を出てから再び不感帯内に入るまでの間動作を継続する
ため流量の過修正が生じ、このため不感帯域を通り過ぎ
て逆の不感帯外へ入り込むとともにこれら一連の動作を
繰り返し行うこととなる。この結果、或る短かい時間
(液面が不感帯内にある間)は均流となるが、全体でみ
ると流量は変動を繰り返す。これを解決するために不感
帯域で作用する逆ヒステリシス手段を設けたり(例えば
特開昭61−72314号公報)、偏差が不感帯領域を
越えてから収束方向に向うときにGAP付き制御演算部
の出力を解除する手段を設けたもの(例えば特開昭61
−72316号公報)も提案されているが、これらは機
構が複雑になる欠点があった。また両者とも不感帯外で
のPIパラメータの設定に関して明確な指針は与えられ
ていない。
【0008】本発明は上記問題に鑑み、均流と液面制御
という相反する要求間の最適なトレードオフを実現で
き、これによってプラントに必要以上の変動を与えずに
安全運転を確保できる均流液面制御装置を提供すること
にある。
という相反する要求間の最適なトレードオフを実現で
き、これによってプラントに必要以上の変動を与えずに
安全運転を確保できる均流液面制御装置を提供すること
にある。
【0009】本発明はさらに、前記制御演算手段のPI
制御パラメータの決定を、勘や経験に頼らずに、また煩
雑な試行錯誤を行わずに容易になし得る均流液面制御装
置およびそのPI制御パラメータの決定方法を提供する
ことにある。
制御パラメータの決定を、勘や経験に頼らずに、また煩
雑な試行錯誤を行わずに容易になし得る均流液面制御装
置およびそのPI制御パラメータの決定方法を提供する
ことにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、流体蓄
積容器内の流体液面検出信号および液面設定値信号から
PI制御演算によって流量調整信号を求める制御演算手
段を備えた均流液面制御装置において、前記流体蓄積容
器の断面積をA、流体液面計ゲインをKm 、流量調節計
ゲインをKv とするとき、前記制御演算手段における比
例ゲインKと積分時間Tが KT=2Tp ただしTp =A/(Km ・Kv ) の関係を満たすように設定された均流液面制御装置が提
供される。
積容器内の流体液面検出信号および液面設定値信号から
PI制御演算によって流量調整信号を求める制御演算手
段を備えた均流液面制御装置において、前記流体蓄積容
器の断面積をA、流体液面計ゲインをKm 、流量調節計
ゲインをKv とするとき、前記制御演算手段における比
例ゲインKと積分時間Tが KT=2Tp ただしTp =A/(Km ・Kv ) の関係を満たすように設定された均流液面制御装置が提
供される。
【0011】
【実施例】次に本発明を実施例について図面を参照して
説明する。図1は本発明の1実施例による均流液面制御
装置を設けたタンクシステムの概略図であって、11は
図3の従来例と同種のタンクであり、前工程から流入管
12を介して原料または中間製品の流体が導入される。
タンク11の液面11aは該タンクに設けた液面計13
によって検出され、その液面検出信号aは本発明に係る
制御演算手段14に送られる。制御演算手段14では、
オペレータなどによって設定された液面設定値信号dと
液面検出信号aとを用いてPI制御演算部15でPI制
御演算がなされ、操作信号cが出力される。操作信号c
は流量調節弁16に印加されて該調節弁16の開度が調
整され、流出管17から次工程へ流出する流量が調整さ
れる。
説明する。図1は本発明の1実施例による均流液面制御
装置を設けたタンクシステムの概略図であって、11は
図3の従来例と同種のタンクであり、前工程から流入管
12を介して原料または中間製品の流体が導入される。
タンク11の液面11aは該タンクに設けた液面計13
によって検出され、その液面検出信号aは本発明に係る
制御演算手段14に送られる。制御演算手段14では、
オペレータなどによって設定された液面設定値信号dと
液面検出信号aとを用いてPI制御演算部15でPI制
御演算がなされ、操作信号cが出力される。操作信号c
は流量調節弁16に印加されて該調節弁16の開度が調
整され、流出管17から次工程へ流出する流量が調整さ
れる。
【0012】この装置において、制御演算手段14のP
I制御演算部15に設定されるPI制御パラメータの比
例ゲインKと積分時間TはKT=2Tp の関係を満たす
ように設定されている。ここでTp はプロセス時間と定
義されるものであって、対象とするタンクシステムによ
って決まるパラメータであり、タンク11の断面積A
〔m2 〕、液面計ゲインKm 〔%/m〕(タンク11内
の物理的な単位液面変化に対する液面計13の出力)お
よびバルブゲインKv 〔m3 /(s・%)〕(制御演算
部15が出力する操作信号cの単位変化に対する流量調
節弁16を流れる流量の変化)からTp =A/(Kv ・
Km )として求められる。
I制御演算部15に設定されるPI制御パラメータの比
例ゲインKと積分時間TはKT=2Tp の関係を満たす
ように設定されている。ここでTp はプロセス時間と定
義されるものであって、対象とするタンクシステムによ
って決まるパラメータであり、タンク11の断面積A
〔m2 〕、液面計ゲインKm 〔%/m〕(タンク11内
の物理的な単位液面変化に対する液面計13の出力)お
よびバルブゲインKv 〔m3 /(s・%)〕(制御演算
部15が出力する操作信号cの単位変化に対する流量調
節弁16を流れる流量の変化)からTp =A/(Kv ・
Km )として求められる。
【0013】次に上述の関係を満たすように設定された
制御パラメータについて前記均流液面制御装置の液面制
御性と均流性を具体的に説明する。まず、階段状(ステ
ップ状)の流量外乱変化に対する液面偏差(検出値と設
定値の差)の2乗を時間積分したもの(ISE)を液面
制御性の指標、流出流量の時間変化の2乗を時間積分し
たものを均流性の指標として、タンク断面積A=10m
2 、液面計ゲインKm=50%/m、およびバルブゲイ
ンKv =1m3 /(h・%、hは時間)であるタンクシ
ステム(Tp =720s、sは秒)に対して、階段状の
外乱流量変化1m3 /hに対する上記指標を様々なPI
制御パラメータについて計算したものを表1、表2に示
す。なお上述の液面制御性の指標および均流性の指標
は、rを液面設定値(一定)、c(t)を液面、uを操
作流量の時間微分値(m3 /s2 )とすれば、次式で与
えられる。
制御パラメータについて前記均流液面制御装置の液面制
御性と均流性を具体的に説明する。まず、階段状(ステ
ップ状)の流量外乱変化に対する液面偏差(検出値と設
定値の差)の2乗を時間積分したもの(ISE)を液面
制御性の指標、流出流量の時間変化の2乗を時間積分し
たものを均流性の指標として、タンク断面積A=10m
2 、液面計ゲインKm=50%/m、およびバルブゲイ
ンKv =1m3 /(h・%、hは時間)であるタンクシ
ステム(Tp =720s、sは秒)に対して、階段状の
外乱流量変化1m3 /hに対する上記指標を様々なPI
制御パラメータについて計算したものを表1、表2に示
す。なお上述の液面制御性の指標および均流性の指標
は、rを液面設定値(一定)、c(t)を液面、uを操
作流量の時間微分値(m3 /s2 )とすれば、次式で与
えられる。
【数1】液面制御性の指標=∫{r−c(t)}2dt
(ただし0から∞までの積分) 均流性の指標=∫u2dt(ただし0から∞までの積
分)
(ただし0から∞までの積分) 均流性の指標=∫u2dt(ただし0から∞までの積
分)
【0014】
【表1】
【表2】
【0015】表1の3つのケースにおいて、液面制御性
はどれも同等であるが、均流性はPI制御パラメータが
KT=2Tp の関係を満たしているK=2.0,T=7
20sの場合(0.00208〔(m3 /s2)2 s〕が
最も優れている。一方、表2の3つのケースでは、均流
性はどれも同等であるが、液面制御性はPI制御パラメ
ータがKT=2Tp の関係を満たしているK=2.0,
T=720sの場合(90s)が最も優れている。この
ように、PIパラメータを上記の関係を満たすように定
めることにより、均流と液面制御の両方に最適な制御パ
ラメータが得られるとともに、パラメータ決定の際の自
由度を1つ減らすことができ、これによって煩雑な試行
錯誤が軽減できる。
はどれも同等であるが、均流性はPI制御パラメータが
KT=2Tp の関係を満たしているK=2.0,T=7
20sの場合(0.00208〔(m3 /s2)2 s〕が
最も優れている。一方、表2の3つのケースでは、均流
性はどれも同等であるが、液面制御性はPI制御パラメ
ータがKT=2Tp の関係を満たしているK=2.0,
T=720sの場合(90s)が最も優れている。この
ように、PIパラメータを上記の関係を満たすように定
めることにより、均流と液面制御の両方に最適な制御パ
ラメータが得られるとともに、パラメータ決定の際の自
由度を1つ減らすことができ、これによって煩雑な試行
錯誤が軽減できる。
【0016】さらに、プラントの安全運転の要求を反映
しかつ容易に指定できる以下の設計仕様を与えればPI
制御パラメータは一意に決定でき、PIパラメータの決
定に際しての試行錯誤を完全に排除することができる。
即ち過去のプラント運転データなどを参照して流量外乱
の最大値を仮定し、これが階段状に変化したとして、そ
のときの最大の液面変動があらかじめ設定した値、即ち
プラントの安全運転の要求から求められる許容変動値と
なるように比例ゲインKを決定する。例えば上記のタン
クシステムに対し、流量外乱の大きさ10m3 /h、許
容液面変動5%を指定すれば、PI制御パラメータはK
=1.29,T=1117sと求められる。
しかつ容易に指定できる以下の設計仕様を与えればPI
制御パラメータは一意に決定でき、PIパラメータの決
定に際しての試行錯誤を完全に排除することができる。
即ち過去のプラント運転データなどを参照して流量外乱
の最大値を仮定し、これが階段状に変化したとして、そ
のときの最大の液面変動があらかじめ設定した値、即ち
プラントの安全運転の要求から求められる許容変動値と
なるように比例ゲインKを決定する。例えば上記のタン
クシステムに対し、流量外乱の大きさ10m3 /h、許
容液面変動5%を指定すれば、PI制御パラメータはK
=1.29,T=1117sと求められる。
【0017】図2はGAP付きPIコントローラを用い
たタンクシステムの概略図である。18は不感帯領域付
き制御演算手段であり、液面計13によるタンク11の
液面検出信号aと液面設定値信号dとの差として求めら
れる液面偏差信号bが不感帯領域形成部19に入力され
る。PI制御演算部15では液面偏差信号bが不感帯内
にあるときの比例ゲインKが不感帯外にあるときの比例
ゲインより減少された値に設定される。またこのPI制
御演算部15においても、液面偏差信号bが不感帯内に
ある場合の比例ゲインと積分時間Tに関して上記の関係
KT=2Tp が成り立つようにPIパラメータが設定さ
れている。
たタンクシステムの概略図である。18は不感帯領域付
き制御演算手段であり、液面計13によるタンク11の
液面検出信号aと液面設定値信号dとの差として求めら
れる液面偏差信号bが不感帯領域形成部19に入力され
る。PI制御演算部15では液面偏差信号bが不感帯内
にあるときの比例ゲインKが不感帯外にあるときの比例
ゲインより減少された値に設定される。またこのPI制
御演算部15においても、液面偏差信号bが不感帯内に
ある場合の比例ゲインと積分時間Tに関して上記の関係
KT=2Tp が成り立つようにPIパラメータが設定さ
れている。
【0018】図5(A)は上記のタンクシステムにおい
て、不感帯内で従来のPI制御パラメータによった場合
(符号イ)と本発明によるPI制御パラメータを用いた
場合(符号ロ)の液面の応答を計算機シミュレーション
により求め比較したものであり、図5(B)は同じく流
出流量の応答を従来の場合(符号イ)と本発明の場合
(符号ロ)について計算機シミュレーションにより比較
したものである。ともに流量外乱は大きさ10m3 /h
の階段状とし、従来の場合は不感帯内の比例ゲインKは
0、本発明の場合はK=0.59とした(積分時間は両
者ともT=2442s、不感帯外の比例ゲインは両者と
もK=2.36とした)。不感帯内の比例ゲインが0の
場合、液面および流出流量とも変動が減衰するのに時間
がかかっているのがわかる。
て、不感帯内で従来のPI制御パラメータによった場合
(符号イ)と本発明によるPI制御パラメータを用いた
場合(符号ロ)の液面の応答を計算機シミュレーション
により求め比較したものであり、図5(B)は同じく流
出流量の応答を従来の場合(符号イ)と本発明の場合
(符号ロ)について計算機シミュレーションにより比較
したものである。ともに流量外乱は大きさ10m3 /h
の階段状とし、従来の場合は不感帯内の比例ゲインKは
0、本発明の場合はK=0.59とした(積分時間は両
者ともT=2442s、不感帯外の比例ゲインは両者と
もK=2.36とした)。不感帯内の比例ゲインが0の
場合、液面および流出流量とも変動が減衰するのに時間
がかかっているのがわかる。
【0019】また、GAP付きPI制御を用いる場合、
PI制御パラメータ設定の際の試行錯誤を排除するに
は、まず不感帯幅と不感帯内外の比例ゲインの比(ギャ
ップゲイン)を設定し、さらに、プラントの安全運転の
要求から与えられる設計仕様として過去のデータから求
めた流量外乱の大きさとこれが階段状に変化した場合の
最大値が、あらかじめ設定した液面の変動許容値となる
ように不感帯内の比例ゲインを決定すればよい。例え
ば、流量外乱の大きさ10m3 /h、許容液面変動を5
%、不感帯幅を2.5%、ギャップゲイン1/4とした
とき、積分時間T=2442s、不感帯内の比例ゲイン
K=0.59と決定できる。
PI制御パラメータ設定の際の試行錯誤を排除するに
は、まず不感帯幅と不感帯内外の比例ゲインの比(ギャ
ップゲイン)を設定し、さらに、プラントの安全運転の
要求から与えられる設計仕様として過去のデータから求
めた流量外乱の大きさとこれが階段状に変化した場合の
最大値が、あらかじめ設定した液面の変動許容値となる
ように不感帯内の比例ゲインを決定すればよい。例え
ば、流量外乱の大きさ10m3 /h、許容液面変動を5
%、不感帯幅を2.5%、ギャップゲイン1/4とした
とき、積分時間T=2442s、不感帯内の比例ゲイン
K=0.59と決定できる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、比
例ゲインと積分時間を一定の関係を満たすようにPI制
御演算手段に設定しておくことにより、PI制御パラメ
ータの決定に際しての試行錯誤が軽減または排除でき、
均流と液面制御という相反する要求間の最適トレードオ
フを実現するPI制御パラメータが容易に決定でき、こ
れによってプラントに必要以上の変動を与えずに安全運
転を実現する均流液面制御装置が得られる。
例ゲインと積分時間を一定の関係を満たすようにPI制
御演算手段に設定しておくことにより、PI制御パラメ
ータの決定に際しての試行錯誤が軽減または排除でき、
均流と液面制御という相反する要求間の最適トレードオ
フを実現するPI制御パラメータが容易に決定でき、こ
れによってプラントに必要以上の変動を与えずに安全運
転を実現する均流液面制御装置が得られる。
【図1】本発明の1実施例による均流液面制御装置を有
するタンクシステムの概略図である。
するタンクシステムの概略図である。
【図2】本発明の他の実施例による均流液面制御装置を
有するタンクシステムの概略図である。
有するタンクシステムの概略図である。
【図3】従来の液面制御装置の概略図である。
【図4】GAP付きPIコントローラの入出力特性を示
す図である。
す図である。
【図5】GAP付きPI制御における液面および流出流
量の応答特性を、本発明と従来の場合について比較して
示した図である。
量の応答特性を、本発明と従来の場合について比較して
示した図である。
【符号の説明】 11 タンク 12 流入管 13 液面計 14 制御演算手段 15 PI制御演算部 16 流量調節弁 17 流出管 18 不感帯領域付き制御演算手段 19 不感帯領域形成部 a 液面検出信号 b 液面偏差信号 c 操作信号 d 液面設定値信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−72314(JP,A) 特開 昭61−72316(JP,A) 特開 平5−285617(JP,A) 特開 昭59−22102(JP,A) 特開 平4−127201(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G05D 9/00 G05B 11/42
Claims (4)
- 【請求項1】流体蓄積容器内の流体液面検出信号および
液面設定値信号からPI制御演算によって流量調整信号
を求める制御演算手段を備えた均流液面制御装置におい
て、前記制御演算手段における比例ゲインKと積分時間
Tが KT=2Tp の関係を満たすように設定されていることを特徴とする
均流液面制御装置。ただしTp は、前記流体蓄積容器の
断面積をA、流体液面計ゲインをKm 、流量調節計ゲイ
ンをKv としてTp =A/(Km ・Kv )で定義され
る。 - 【請求項2】あらかじめ設定された大きさの階段状の流
量外乱変化が生じたとき流体の液面変動の最大値があら
かじめ設定された値となるように、前記制御演算手段に
おける比例ゲインKが設定されていることを特徴とする
請求項第1項に記載した均流液面制御装置。 - 【請求項3】前記制御演算手段は、前記流体液面検出信
号と液面設定値信号の偏差である制御偏差に対して不感
帯領域を設定しこの不感帯内外で比例ゲインを変化させ
る不感帯領域付きPI制御演算手段であり、不感帯内に
おける前記比例ゲインKと前記積分時間TがKT=2T
p の関係を満たすように設定されていることを特徴とす
る請求項第1項または第2項に記載した均流液面制御装
置。 - 【請求項4】あらかじめ設定された不感帯幅、不感帯内
外の比例ゲインの比のもとであらかじめ設定された大き
さの階段状の流量外乱変化が生じたとき液面変動の最大
値があらかじめ設定された値となるように不感帯内の比
例ゲインKが設定されていることを特徴とする請求項第
3項に記載した均流液面制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32108893A JP2811041B2 (ja) | 1993-11-27 | 1993-11-27 | 均流液面制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32108893A JP2811041B2 (ja) | 1993-11-27 | 1993-11-27 | 均流液面制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07152438A JPH07152438A (ja) | 1995-06-16 |
JP2811041B2 true JP2811041B2 (ja) | 1998-10-15 |
Family
ID=18128688
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32108893A Expired - Fee Related JP2811041B2 (ja) | 1993-11-27 | 1993-11-27 | 均流液面制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2811041B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4929816B2 (ja) * | 2006-04-24 | 2012-05-09 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 晶析方法 |
JP4912735B2 (ja) * | 2006-05-08 | 2012-04-11 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 晶析方法 |
-
1993
- 1993-11-27 JP JP32108893A patent/JP2811041B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07152438A (ja) | 1995-06-16 |
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