JPH0844405A - ファジー論理を使用した前後関係予測による許容範囲の制御方法および装置 - Google Patents
ファジー論理を使用した前後関係予測による許容範囲の制御方法および装置Info
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- JPH0844405A JPH0844405A JP7174949A JP17494995A JPH0844405A JP H0844405 A JPH0844405 A JP H0844405A JP 7174949 A JP7174949 A JP 7174949A JP 17494995 A JP17494995 A JP 17494995A JP H0844405 A JPH0844405 A JP H0844405A
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の分野は工業プラントの物理量を制御
する分野である。本発明の用途は原油処理工業、化学お
よび製紙工業、ならびに、特にガス、発電所および配電
ネットワークにおけるものである。 【解決手段】 本発明によれば、摂動を受ける被制御物
理量の値は作用量を修正することによって2つの限界値
に保たれる。該作用量は下流を安定させるために小さい
幅でなければならなず、摂動を予測するために展開する
ものでなければならない。これは被制御物理量の値、被
制御物理量に関連づけられた2次変数の値、および少な
くとも1つの検出変数または被制御物理量の摂動源にお
ける物理量を表す検出変数の組合せから得られる前後関
係変数の値に基づいて、一連の予め定義された判断規則
に基づいてファジー推論を行うことによって決定され
る。
する分野である。本発明の用途は原油処理工業、化学お
よび製紙工業、ならびに、特にガス、発電所および配電
ネットワークにおけるものである。 【解決手段】 本発明によれば、摂動を受ける被制御物
理量の値は作用量を修正することによって2つの限界値
に保たれる。該作用量は下流を安定させるために小さい
幅でなければならなず、摂動を予測するために展開する
ものでなければならない。これは被制御物理量の値、被
制御物理量に関連づけられた2次変数の値、および少な
くとも1つの検出変数または被制御物理量の摂動源にお
ける物理量を表す検出変数の組合せから得られる前後関
係変数の値に基づいて、一連の予め定義された判断規則
に基づいてファジー推論を行うことによって決定され
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は摂動を受ける被制御
物理量の値を、作用量を修正することによって2つの限
界値の間に維持することからなる制御方法に関する。本
方法によれば、作用量の値は被制御物理量、被制御物理
量の変化の方向と関連づけられた構成2次変数、および
被制御物理量の摂動の原因を表す検出変数の組合せから
計算された前後関係変数の瞬間値を使用して計算され
る。
物理量の値を、作用量を修正することによって2つの限
界値の間に維持することからなる制御方法に関する。本
方法によれば、作用量の値は被制御物理量、被制御物理
量の変化の方向と関連づけられた構成2次変数、および
被制御物理量の摂動の原因を表す検出変数の組合せから
計算された前後関係変数の瞬間値を使用して計算され
る。
【0002】本発明はまた、本方法を実施する装置に関
する。
する。
【0003】用途は、2つの限界値に維持されるととも
に、摂動を受け、かつ2つの製造区画の間を搬送される
製品の流れを安定させるために、作用量を乱すことがで
きるだけ少ないことが望ましい物理量を制御するシステ
ムを含んでいる製造ユニットを活用するすべての産業、
研究所、および工場におけるものである。石油、化学、
石油化学および製紙工業、発電所、セメント工場、およ
びガラス工場が特に関連している。
に、摂動を受け、かつ2つの製造区画の間を搬送される
製品の流れを安定させるために、作用量を乱すことがで
きるだけ少ないことが望ましい物理量を制御するシステ
ムを含んでいる製造ユニットを活用するすべての産業、
研究所、および工場におけるものである。石油、化学、
石油化学および製紙工業、発電所、セメント工場、およ
びガラス工場が特に関連している。
【0004】たとえば、タンク、冷却器、蒸留塔底部の
液体レベル、蒸留塔頂部および分配ネットワークにおけ
るガスの圧力の被制御物理量を挙げることができる。
液体レベル、蒸留塔頂部および分配ネットワークにおけ
るガスの圧力の被制御物理量を挙げることができる。
【0005】
【従来の技術】物理量を制御する周知の方法および装置
は、作用量の値を修正することによって、被制御物理量
の値を一定な設定点の値に近い値に維持することを目的
としている。制御装置が作用するプロセスが乱された
(perturbed)場合、作用変数が大きな変動を
受け、これによって、下流に配置されたシステムの作動
が、これらのシステムの使用を困難とする程度まで乱さ
れるという結果となることが認められる。
は、作用量の値を修正することによって、被制御物理量
の値を一定な設定点の値に近い値に維持することを目的
としている。制御装置が作用するプロセスが乱された
(perturbed)場合、作用変数が大きな変動を
受け、これによって、下流に配置されたシステムの作動
が、これらのシステムの使用を困難とする程度まで乱さ
れるという結果となることが認められる。
【0006】乱された物理量を制御するために、測定可
能な摂動の値を考慮して、被制御物理量の変動の幅を限
定できることも周知であるが、これも作用変数のきわめ
て大きな幅につながるものであり、同じ欠点がある。
能な摂動の値を考慮して、被制御物理量の変動の幅を限
定できることも周知であるが、これも作用変数のきわめ
て大きな幅につながるものであり、同じ欠点がある。
【0007】従来の制御システムの動作を改善するため
に、特に、経験的な専門知識にたよることによって、複
雑なモデリングに置き換わることのできるそれらの実施
を容易にするために、ファジー推論機構を用いた方法が
提案されている。これらの方法のうちの1つが、199
3年6月の定期刊行物「HYDROCARBON PROCESSING」に発
表されたK. E. STOLL 、P. A. S. RALSTONおよびS. RAM
AGANESANによる「SIMPLIFY FUZZY CONTROL IMPLEMENTAT
ION 」という記事に記載されている 本書に記載する制御方法は作用量にしたがって、被制御
物理量を一定の設定点の値に維持することからなってい
る。多数の方法においては、被制御量と設定点の間の差
をできるだけ小さいものとすることが望ましいため、作
用量の変動幅がきわめて大きいことが判明している。
に、特に、経験的な専門知識にたよることによって、複
雑なモデリングに置き換わることのできるそれらの実施
を容易にするために、ファジー推論機構を用いた方法が
提案されている。これらの方法のうちの1つが、199
3年6月の定期刊行物「HYDROCARBON PROCESSING」に発
表されたK. E. STOLL 、P. A. S. RALSTONおよびS. RAM
AGANESANによる「SIMPLIFY FUZZY CONTROL IMPLEMENTAT
ION 」という記事に記載されている 本書に記載する制御方法は作用量にしたがって、被制御
物理量を一定の設定点の値に維持することからなってい
る。多数の方法においては、被制御量と設定点の間の差
をできるだけ小さいものとすることが望ましいため、作
用量の変動幅がきわめて大きいことが判明している。
【0008】さらに、この制御方法は製造システムの上
流に含まれている物理量の変動によってもたらされ、作
用量の大きな変動幅によって明らかとなる摂動にきわめ
て敏感なものである。
流に含まれている物理量の変動によってもたらされ、作
用量の大きな変動幅によって明らかとなる摂動にきわめ
て敏感なものである。
【0009】これらの大きな変動幅は次いで、製造ユニ
ットの下流部分の動作をこれらが作動し得なくなるほど
に混乱させるが、これは最終的には、生産の低下ならび
にプロセス操作員に対する多大な作業負荷につながる。
ットの下流部分の動作をこれらが作動し得なくなるほど
に混乱させるが、これは最終的には、生産の低下ならび
にプロセス操作員に対する多大な作業負荷につながる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、正確
にいえば、これらの欠点を解決することであり、詳細に
いえば、摂動を受ける被制御物理量を、作用量に作用す
るアクチュエータのコマンド値を修正することによって
2つの限界値の間に維持するための方法および装置を提
供することである。この方法およびこの装置によって、
摂動による作用量の変動が、アクチュエータの下流にあ
るシステムにとって認容可能な値まで低下する。
にいえば、これらの欠点を解決することであり、詳細に
いえば、摂動を受ける被制御物理量を、作用量に作用す
るアクチュエータのコマンド値を修正することによって
2つの限界値の間に維持するための方法および装置を提
供することである。この方法およびこの装置によって、
摂動による作用量の変動が、アクチュエータの下流にあ
るシステムにとって認容可能な値まで低下する。
【0011】
【課題を解決するための手段】このため、本発明は、製
造ユニットの作動の特性であり、本ユニットを循環する
流体流を制御するためのバルブの開放値によって表され
る作用量に依存する、摂動を受けている物理量の値を制
御する方法であって、該方法は被制御物理量の値を公称
値のいずれかの側にある2つの限界値の間に維持するた
めに、被制御物理量の瞬間値を使用することによって決
定される作用量の値を修正することからなるタイプのも
のであり、制御のために、被制御物理量の変動方向と関
連づけられた2次構成変数の値、および被制御物理量の
摂動源における物理量を表す少なくとも1つの検出変数
または検出変数の組合せから得られる前後関係変数の値
も使用し、被制御物理量、2次変数、前後関係変数、お
よび作用量に対して、作動範囲と、中央クラスおよび限
界クラスのある一連の特性作動クラスとを規定し、各々
が被制御物理量の1つのクラス、2次変数の1つのクラ
ス、および前後関係変数の1つのクラスを作用変数の1
つのクラスと関連づけることからなる一連の判断規則を
規定し、被制御物理量の値、2次変数の値、および前後
関係変数の値に基づいて一連の判断規則にファジー推論
を行って、作用量の値を得ることによって制御を実施す
ることを特徴とする方法を提供する。
造ユニットの作動の特性であり、本ユニットを循環する
流体流を制御するためのバルブの開放値によって表され
る作用量に依存する、摂動を受けている物理量の値を制
御する方法であって、該方法は被制御物理量の値を公称
値のいずれかの側にある2つの限界値の間に維持するた
めに、被制御物理量の瞬間値を使用することによって決
定される作用量の値を修正することからなるタイプのも
のであり、制御のために、被制御物理量の変動方向と関
連づけられた2次構成変数の値、および被制御物理量の
摂動源における物理量を表す少なくとも1つの検出変数
または検出変数の組合せから得られる前後関係変数の値
も使用し、被制御物理量、2次変数、前後関係変数、お
よび作用量に対して、作動範囲と、中央クラスおよび限
界クラスのある一連の特性作動クラスとを規定し、各々
が被制御物理量の1つのクラス、2次変数の1つのクラ
ス、および前後関係変数の1つのクラスを作用変数の1
つのクラスと関連づけることからなる一連の判断規則を
規定し、被制御物理量の値、2次変数の値、および前後
関係変数の値に基づいて一連の判断規則にファジー推論
を行って、作用量の値を得ることによって制御を実施す
ることを特徴とする方法を提供する。
【0012】他の特徴によれば、本発明は、2次変数が
被制御物理量を時間に関して微分することによって得ら
れることを特徴とする方法を提供する。
被制御物理量を時間に関して微分することによって得ら
れることを特徴とする方法を提供する。
【0013】他の特徴によれば、本発明は、2次変数が
式
式
【0014】
【数2】
【0015】(ただし、E2 は2次変数を表し、DNは
時間に関する被制御物理量の導関数を表し、|DN|は
DNの絶対値を表す)を適用することによって得られる
ことを特徴とする方法を提供する。
時間に関する被制御物理量の導関数を表し、|DN|は
DNの絶対値を表す)を適用することによって得られる
ことを特徴とする方法を提供する。
【0016】他の特徴によれば、本発明は、前後関係変
数の決定が、検出変数の各々の値を決定し、これらの値
の各々に適応時間フィルタ関数を適用し、このようにし
て得られた値を線形に組み合わせ、これらに適応重み付
け係数を割り当てることからなるステップを含んでいる
ことを特徴とする方法を提供する。
数の決定が、検出変数の各々の値を決定し、これらの値
の各々に適応時間フィルタ関数を適用し、このようにし
て得られた値を線形に組み合わせ、これらに適応重み付
け係数を割り当てることからなるステップを含んでいる
ことを特徴とする方法を提供する。
【0017】他の特徴によれば、本発明は、前後関係変
数の決定が、検出変数の各々の値を決定し、これらの値
の各々に適応時間フィルタ関数を適用し、フィルタされ
た変数の各々をファジー変数の形で記述し、得られたフ
ァジー変数を一連の判断規則に組み合わせ、この一連の
規則にファジー推論を行って、前後関係変数を得ること
からなるステップを含んでいることを特徴とする方法を
提供する。
数の決定が、検出変数の各々の値を決定し、これらの値
の各々に適応時間フィルタ関数を適用し、フィルタされ
た変数の各々をファジー変数の形で記述し、得られたフ
ァジー変数を一連の判断規則に組み合わせ、この一連の
規則にファジー推論を行って、前後関係変数を得ること
からなるステップを含んでいることを特徴とする方法を
提供する。
【0018】他の特徴によれば、本発明は、被制御物理
量、2次変数、前後関係変数、および検出変数が三角ク
ラス・メンバーシップ関数プロファイルによってファジ
ー変数の形で記述され、前記クラスが各作動範囲にわた
って均一に分布されていることを特徴とする方法を提供
する。
量、2次変数、前後関係変数、および検出変数が三角ク
ラス・メンバーシップ関数プロファイルによってファジ
ー変数の形で記述され、前記クラスが各作動範囲にわた
って均一に分布されていることを特徴とする方法を提供
する。
【0019】他の特徴によれば、本発明は、被制御物理
量の公称作動範囲に対応する中央クラスが台形クラス・
メンバーシップ関数プロファイルの助けを借りて記述さ
れていることを特徴とする方法を提供する。
量の公称作動範囲に対応する中央クラスが台形クラス・
メンバーシップ関数プロファイルの助けを借りて記述さ
れていることを特徴とする方法を提供する。
【0020】他の特徴によれば、本発明は、被制御物理
量の限界クラスの固有限界を修正して、被制御物理量の
限界の近傍に、摂動フェーズの制御の挙動を適応させる
ようにできることを特徴とする方法を提供する。
量の限界クラスの固有限界を修正して、被制御物理量の
限界の近傍に、摂動フェーズの制御の挙動を適応させる
ようにできることを特徴とする方法を提供する。
【0021】他の特徴によれば、本発明は、2次変数お
よび前後関係変数に対して中央クラスを用いる判断規則
を修正して、被制御物理量の公称値を中心とした制御さ
れた再センタリングを未摂動領域において確実に行える
ようにできることを特徴とする方法を提供する。
よび前後関係変数に対して中央クラスを用いる判断規則
を修正して、被制御物理量の公称値を中心とした制御さ
れた再センタリングを未摂動領域において確実に行える
ようにできることを特徴とする方法を提供する。
【0022】他の特徴によれば、本発明は、被制御物理
量の限界クラスを用いる判断規則を修正して、被制御物
理量の無条件再センタリングを作動範囲内で確実に行え
るようにできることを特徴とする方法を提供する。
量の限界クラスを用いる判断規則を修正して、被制御物
理量の無条件再センタリングを作動範囲内で確実に行え
るようにできることを特徴とする方法を提供する。
【0023】本発明の他の目的は、被制御物理量を決定
する作用量を作用させることによって、摂動を受ける被
制御物理量を2つの限界値以内に維持するための制御装
置であって、被制御物理量を測定し、該量の瞬間値を表
す測定信号を出力の1つにもたらすセンサと、被制御物
理量の値の摂動の原因を表す検出変数を構築できるよう
にすると共に、該変数を表す測定信号を出力にもたらす
測定センサと、作用量を制御するための構成要素に関連
づけられたコマンド入力および出力を含む制御可能なア
クチュエータと、被制御量を測定するためのセンサの出
力と、検出変数用のセンサの出力とに接続されており、
被制御物理量及び検出変数をそれぞれ表す信号を出力の
1つに与える測定回路と、測定回路の出力に接続されて
おり、作用量の計算値を出力の1つにもたらす処理装置
と、処理装置に接続されたダイアログ手段と、処理装置
の出力に接続された入力と制御可能なアクチュエータの
コマンド入力に接続された出力とを含んでいるコマンド
回路とを備えている制御装置において、処理装置が、一
方において、少なくとも1つの判断規則テーブルと、被
制御物理量の値、前記被制御物理量の変動方向に関連づ
けられた構成2次量の値、ならびに被制御物理量に摂動
を引き起こす物理量を表す検出変数の組合せから計算さ
れた前後関係変数の値から作用量を計算するプログラム
であって、ファジー推論機構を用いているプログラムと
を収めており、他方において、計算プログラムを実行す
るためのプログラムを収めている記憶手段を含んでいる
ことを特徴とする制御装置である。
する作用量を作用させることによって、摂動を受ける被
制御物理量を2つの限界値以内に維持するための制御装
置であって、被制御物理量を測定し、該量の瞬間値を表
す測定信号を出力の1つにもたらすセンサと、被制御物
理量の値の摂動の原因を表す検出変数を構築できるよう
にすると共に、該変数を表す測定信号を出力にもたらす
測定センサと、作用量を制御するための構成要素に関連
づけられたコマンド入力および出力を含む制御可能なア
クチュエータと、被制御量を測定するためのセンサの出
力と、検出変数用のセンサの出力とに接続されており、
被制御物理量及び検出変数をそれぞれ表す信号を出力の
1つに与える測定回路と、測定回路の出力に接続されて
おり、作用量の計算値を出力の1つにもたらす処理装置
と、処理装置に接続されたダイアログ手段と、処理装置
の出力に接続された入力と制御可能なアクチュエータの
コマンド入力に接続された出力とを含んでいるコマンド
回路とを備えている制御装置において、処理装置が、一
方において、少なくとも1つの判断規則テーブルと、被
制御物理量の値、前記被制御物理量の変動方向に関連づ
けられた構成2次量の値、ならびに被制御物理量に摂動
を引き起こす物理量を表す検出変数の組合せから計算さ
れた前後関係変数の値から作用量を計算するプログラム
であって、ファジー推論機構を用いているプログラムと
を収めており、他方において、計算プログラムを実行す
るためのプログラムを収めている記憶手段を含んでいる
ことを特徴とする制御装置である。
【0024】他の特徴によれば、本発明は、記憶手段が
検出変数の各々の値に適応時間フィルタ関数を適用し、
かつこのようにして得られた値を線形に組み合わせると
ともに、重み付け係数をこれらに割り当てることによっ
て前後関係変数を計算することからなる処理プログラム
を収めていることを特徴とする装置を提供する。
検出変数の各々の値に適応時間フィルタ関数を適用し、
かつこのようにして得られた値を線形に組み合わせると
ともに、重み付け係数をこれらに割り当てることによっ
て前後関係変数を計算することからなる処理プログラム
を収めていることを特徴とする装置を提供する。
【0025】他の特徴によれば、本発明は、記憶手段が
検出変数の各々の値に適応時間フィルタ関数を適用し、
このようにして得られた値をファジー推論機構にしたが
って一連の判断規則に使用することによって前後関係変
数を計算することからなる処理プログラムを収めている
ことを特徴とする装置を提供する。
検出変数の各々の値に適応時間フィルタ関数を適用し、
このようにして得られた値をファジー推論機構にしたが
って一連の判断規則に使用することによって前後関係変
数を計算することからなる処理プログラムを収めている
ことを特徴とする装置を提供する。
【0026】第1の実施例によれば、本発明の主題は、
測定回路、コマンド回路および処理装置が自立制御アセ
ンブリを構成することを特徴とする装置である。
測定回路、コマンド回路および処理装置が自立制御アセ
ンブリを構成することを特徴とする装置である。
【0027】第2の実施例によれば、本発明の主題は、
測定回路およびコマンド回路が製造ユニットの数値制御
システムの要素であり、処理装置が該数値制御システム
に接続されたコンピュータであり、ダイアログ手段がコ
ンピュータに接続されたコンソールであることを特徴と
する装置である。
測定回路およびコマンド回路が製造ユニットの数値制御
システムの要素であり、処理装置が該数値制御システム
に接続されたコンピュータであり、ダイアログ手段がコ
ンピュータに接続されたコンソールであることを特徴と
する装置である。
【0028】第3の実施例によれば、本発明の主題は、
測定回路、ダイアログ手段および処理装置が製造ユニッ
トの数値制御システムの要素であることを特徴とする装
置である。
測定回路、ダイアログ手段および処理装置が製造ユニッ
トの数値制御システムの要素であることを特徴とする装
置である。
【0029】本発明は添付図面からよりよく理解されよ
う。
う。
【0030】
【発明の実施の形態】一般的にいって、本発明の方法お
よび装置は、作用量の変動を最小とするように作用量に
作用することによって摂動を受ける被制御物理量の値を
2つの限界値の間に維持するために使用される。
よび装置は、作用量の変動を最小とするように作用量に
作用することによって摂動を受ける被制御物理量の値を
2つの限界値の間に維持するために使用される。
【0031】図1に示す本発明の制御装置は次のものを
含んでいる。
含んでいる。
【0032】被制御物理量を測定し、該物理量を表す電
気信号を出力の1つ4にもたらすセンサ1。
気信号を出力の1つ4にもたらすセンサ1。
【0033】被制御物理量の摂動の原因を表す検出変数
を決定するために使用される物理量を測定し、検出変数
を表す電気信号を複数の出力5にもたらす複数個のセン
サ2。
を決定するために使用される物理量を測定し、検出変数
を表す電気信号を複数の出力5にもたらす複数個のセン
サ2。
【0034】センサ1の出力4および複数個のセンサ2
の複数の出力5に接続されており、被制御物理量の値お
よび検出変数の値を表す電気信号をディジタル形式で与
える出力8が設けられている測定回路7。
の複数の出力5に接続されており、被制御物理量の値お
よび検出変数の値を表す電気信号をディジタル形式で与
える出力8が設けられている測定回路7。
【0035】測定回路7の出力8に接続されており、記
憶手段11および実行プロセッサ10を含んでおり、作
用量の値を表す電気信号を与える出力13が設けられて
いる処理装置9。
憶手段11および実行プロセッサ10を含んでおり、作
用量の値を表す電気信号を与える出力13が設けられて
いる処理装置9。
【0036】処理装置の出力13に接続された入力、お
よび出力15が設けられているコマンド回路14。
よび出力15が設けられているコマンド回路14。
【0037】回路14の出力15に接続されたコマンド
入力が設けられている制御可能アクチュエータ16。
入力が設けられている制御可能アクチュエータ16。
【0038】ライン19によって実行プロセッサに接続
されたダイアログ手段18。
されたダイアログ手段18。
【0039】センサ1および複数個の測定センサ2は被
制御物理量の値および被制御物理量に摂動を引き起こす
物理量の値をそれぞれ表すアナログ電気信号を与える。
制御物理量の値および被制御物理量に摂動を引き起こす
物理量の値をそれぞれ表すアナログ電気信号を与える。
【0040】測定回路7はセンサ1および複数個のセン
サ2が与えるアナログ電気信号をディジタル電気信号に
変換する。
サ2が与えるアナログ電気信号をディジタル電気信号に
変換する。
【0041】処理装置9の実行プロセッサ10はライン
8を介して、測定回路7が出力するディジタル電気信号
を受け取る。
8を介して、測定回路7が出力するディジタル電気信号
を受け取る。
【0042】出力値13を得るために、プロセッサ10
は周期的に記憶手段11に収められたプログラムを実行
する。
は周期的に記憶手段11に収められたプログラムを実行
する。
【0043】本発明の方法によれば、作用量の値は次の
ものを使用して決定される。
ものを使用して決定される。
【0044】センサ1が測定する被制御物理量の瞬間
値。
値。
【0045】プロセッサ10が計算する、被制御物理量
の変動方向に関連づけられた構成2次変数の値。
の変動方向に関連づけられた構成2次変数の値。
【0046】複数個のセンサ2が与える測定値からプロ
セッサ10によって得られる、被制御物理量に摂動を引
き起こす物理量を表す前後関係変数の値。
セッサ10によって得られる、被制御物理量に摂動を引
き起こす物理量を表す前後関係変数の値。
【0047】ダイアログ手段18によって、被制御物理
量、2次変数、前後関係変数、および作用量、すなわち
これらの量の各々に固有であり、これらが変動する可能
性のある期間についての作動範囲が規定される。
量、2次変数、前後関係変数、および作用量、すなわち
これらの量の各々に固有であり、これらが変動する可能
性のある期間についての作動範囲が規定される。
【0048】一連の特性作動クラスおよび一連の判断規
則がさらに、図1に示されていない特定のダイアログ・
ツールによって規定される。各規則は被制御物理量の値
のクラス、2次変数のクラス、および前後関係変数のク
ラスを作用変数のクラスと関連づける。
則がさらに、図1に示されていない特定のダイアログ・
ツールによって規定される。各規則は被制御物理量の値
のクラス、2次変数のクラス、および前後関係変数のク
ラスを作用変数のクラスと関連づける。
【0049】この一連の判断規則を得るために、第1の
ステップは瞬間値および2次の変数クラスを作用変数と
組み合わせる第1セットの規則を使用して、コントロー
ラの未摂動作動を記述する。
ステップは瞬間値および2次の変数クラスを作用変数と
組み合わせる第1セットの規則を使用して、コントロー
ラの未摂動作動を記述する。
【0050】このようにして得られたこの第1セットの
規則は次いで、未摂動作動に対応する前後関係変数のク
ラスと関連づけられる。
規則は次いで、未摂動作動に対応する前後関係変数のク
ラスと関連づけられる。
【0051】作用量が被制御物理量を安定させる制御法
則に従うことがわかっているので、作用が2次変数によ
って測定された変化を補償するように、作用の方向が常
に選択される。すなわち、選択した作用によって導かれ
る測定量の変化の方向が常に、2次変数によって与えら
れるものと逆となるように、作用の方向が選択される。
則に従うことがわかっているので、作用が2次変数によ
って測定された変化を補償するように、作用の方向が常
に選択される。すなわち、選択した作用によって導かれ
る測定量の変化の方向が常に、2次変数によって与えら
れるものと逆となるように、作用の方向が選択される。
【0052】前後関係変数のクラスと関連づけられた、
摂動を受ける作動に対応する他のセットの判断規則は、
前後関係変数によって予測される効果が被制御物理量の
瞬間値または2次変数の値の効果と逆であれば、作用量
の変動幅が減衰するように、使用される作用クラスを適
応することによってこの第1セットの規則を修正するこ
とによって得られる。被制御物理量の値と関連づけられ
た効果は、被制御量の公称値を中心とした再センタリン
グを促進することに対応している。
摂動を受ける作動に対応する他のセットの判断規則は、
前後関係変数によって予測される効果が被制御物理量の
瞬間値または2次変数の値の効果と逆であれば、作用量
の変動幅が減衰するように、使用される作用クラスを適
応することによってこの第1セットの規則を修正するこ
とによって得られる。被制御物理量の値と関連づけられ
た効果は、被制御量の公称値を中心とした再センタリン
グを促進することに対応している。
【0053】これによって、2次変数によってもたらさ
れる被制御物理量の変化方向の関数としての作用幅の非
対称性に基づく作用方針がもたらされ、該作用方針によ
って、前後関係変数によって予測される摂動の方向と反
対の方向での被制御物理量の変化を促進することが可能
となるとともに、被制御物理量が許容範囲内に維持され
ることが保証される。
れる被制御物理量の変化方向の関数としての作用幅の非
対称性に基づく作用方針がもたらされ、該作用方針によ
って、前後関係変数によって予測される摂動の方向と反
対の方向での被制御物理量の変化を促進することが可能
となるとともに、被制御物理量が許容範囲内に維持され
ることが保証される。
【0054】このようにして構成されたこれらの規則の
セットによって、作用量の変動について測定された摂動
の効果が従来の制御に比較して急激に減衰するように、
被制御物理量は2つの限界値の間で変化する。
セットによって、作用量の変動について測定された摂動
の効果が従来の制御に比較して急激に減衰するように、
被制御物理量は2つの限界値の間で変化する。
【0055】これらの判断規則のセットに対応するテー
ブルはすべて記憶装置11に格納されている。
ブルはすべて記憶装置11に格納されている。
【0056】プロセッサ10には入力回路7の出力8に
おいて、センサ1によって測定された被制御物理量の
値、および複数個のセンサ2によって測定された検出変
数の値がもたらされる。
おいて、センサ1によって測定された被制御物理量の
値、および複数個のセンサ2によって測定された検出変
数の値がもたらされる。
【0057】プロセッサ10は記憶手段に格納されてい
るプログラムを実行し、これによって、プロセッサ10
はまず、適応アルゴリズムを適用して2次変数の値およ
び前後関係変数の値を決定し、次いで、ファジー推論を
判断規則のセットに実行して、作用変数の値を得る。
るプログラムを実行し、これによって、プロセッサ10
はまず、適応アルゴリズムを適用して2次変数の値およ
び前後関係変数の値を決定し、次いで、ファジー推論を
判断規則のセットに実行して、作用変数の値を得る。
【0058】次いで、プロセッサ10は作用量の符号化
された値をコマンド回路14へ転送する。回路14は作
用量の符号化された値を電気コマンド信号に変換し、該
信号はアクチュエータ16を活動化させる。
された値をコマンド回路14へ転送する。回路14は作
用量の符号化された値を電気コマンド信号に変換し、該
信号はアクチュエータ16を活動化させる。
【0059】本発明の他の特徴によれば、作用量の値の
決定に関与する2次変数は、時間に関して被制御物理量
の値を微分することによって得られるが、これは該量の
変化率を考慮できるようにするものである。
決定に関与する2次変数は、時間に関して被制御物理量
の値を微分することによって得られるが、これは該量の
変化率を考慮できるようにするものである。
【0060】本発明の他の特徴によれば、作用量の値の
決定に関与する2次変数は、次の式を適用することによ
って得られる。
決定に関与する2次変数は、次の式を適用することによ
って得られる。
【0061】
【数3】
【0062】ただし、E2 は2次変数を表し、DNは時
間に関する被制御物理量の導関数を表し、|DN|はD
Nの絶対値を表す 本発明の他の特徴によれば、前後関係変数は検出変数の
各々の値を決定し、次いでこれらの値の各々に時間フィ
ルタ関数(time−filtering funct
ion)を適用し、最後にこのようにして得られた値を
線形に組み合わせるとともに、重み付け係数をこれらに
割り当てることによって得られる。
間に関する被制御物理量の導関数を表し、|DN|はD
Nの絶対値を表す 本発明の他の特徴によれば、前後関係変数は検出変数の
各々の値を決定し、次いでこれらの値の各々に時間フィ
ルタ関数(time−filtering funct
ion)を適用し、最後にこのようにして得られた値を
線形に組み合わせるとともに、重み付け係数をこれらに
割り当てることによって得られる。
【0063】検出変数に対する時間フィルタ関数は、前
後関係変数の計算時に、特定の凍結条件が満たされると
同時に、かつ凍結条件を活動化した時点で得られる値を
検出変数が保持している所定の時間枠の間、該変数を活
動化することによって作成される。
後関係変数の計算時に、特定の凍結条件が満たされると
同時に、かつ凍結条件を活動化した時点で得られる値を
検出変数が保持している所定の時間枠の間、該変数を活
動化することによって作成される。
【0064】凍結期間は実験的に決定され、各検出変数
の特性であり、各用途に固有のものである。重み付け係
数および活動化条件にも同じことが当てはまる。
の特性であり、各用途に固有のものである。重み付け係
数および活動化条件にも同じことが当てはまる。
【0065】本発明の他の特徴によれば、前後関係変数
は次のようにして決定される。検出変数の各々の値を決
定し、次いで、これらの各々に時間フィルタ関数を適用
し、フィルタされた検出変数の各々を次いで、ファジー
変数の形で記述する。
は次のようにして決定される。検出変数の各々の値を決
定し、次いで、これらの各々に時間フィルタ関数を適用
し、フィルタされた検出変数の各々を次いで、ファジー
変数の形で記述する。
【0066】このようにして得られたファジー変数は、
ファジー推論が行われる判断規則のセットと組み合わさ
れる。
ファジー推論が行われる判断規則のセットと組み合わさ
れる。
【0067】本発明のこの特徴によって、制御の挙動は
予測前後関係の関数として漸進的に調節される。
予測前後関係の関数として漸進的に調節される。
【0068】本発明の他の特徴によれば、被制御物理
量、作用変数、前後関係変数、検出変数および作用変数
はファジー変数の形で記述され、三角クラス・メンバー
シップ関数プロファイルは図3および図4に示すように
なる。クラスは各変数の作動範囲全体にわたり均一に分
布する。
量、作用変数、前後関係変数、検出変数および作用変数
はファジー変数の形で記述され、三角クラス・メンバー
シップ関数プロファイルは図3および図4に示すように
なる。クラスは各変数の作動範囲全体にわたり均一に分
布する。
【0069】図3および図4において、ファジー変数の
限界クラスにはCEというラベルが、中央クラスにはC
Cというラベルが、被制御物理量の公称値にはVNとい
うラベルが付けられている。
限界クラスにはCEというラベルが、中央クラスにはC
Cというラベルが、被制御物理量の公称値にはVNとい
うラベルが付けられている。
【0070】本発明の他の特徴によれば、被制御物理量
の公称作動範囲に対応する中央クラスは、台形クラス・
メンバーシップ関数プロファイルを利用して記述され
る。
の公称作動範囲に対応する中央クラスは、台形クラス・
メンバーシップ関数プロファイルを利用して記述され
る。
【0071】被制御物理量に関して、三角中央クラス・
プロファイルを台形プロファイルと置き換えることによ
って、作用変数の幅の漸進的減衰が被制御物理量の公称
値を中心としたパラメータ化可能な近傍で得られる。こ
のパラメータ化は台形クラスの台形の底辺の幅を調節す
ることによって得られる。
プロファイルを台形プロファイルと置き換えることによ
って、作用変数の幅の漸進的減衰が被制御物理量の公称
値を中心としたパラメータ化可能な近傍で得られる。こ
のパラメータ化は台形クラスの台形の底辺の幅を調節す
ることによって得られる。
【0072】本発明の他の特徴によれば、被制御物理量
の値の限界クラスの固有限界は修正されて、この被制御
物理量に対して固定されている限界値に該被制御物理量
が接近したときに、摂動フェーズにおける制御の挙動を
改善する。
の値の限界クラスの固有限界は修正されて、この被制御
物理量に対して固定されている限界値に該被制御物理量
が接近したときに、摂動フェーズにおける制御の挙動を
改善する。
【0073】この特性によって、また摂動が検出された
ときに判断テーブルから選択された作用クラスを考慮す
ることによって、被制御物理量がその公称値から偏倚
し、検出した摂動で考えられる影響を減衰できる良好な
位置決めを行うことが可能となる。この結果を得るため
に、被制御物理量の変化を、被制御物理量の限界クラス
の限度を修正することによって、許容作動範囲内で限度
が調節される範囲内に制限する。
ときに判断テーブルから選択された作用クラスを考慮す
ることによって、被制御物理量がその公称値から偏倚
し、検出した摂動で考えられる影響を減衰できる良好な
位置決めを行うことが可能となる。この結果を得るため
に、被制御物理量の変化を、被制御物理量の限界クラス
の限度を修正することによって、許容作動範囲内で限度
が調節される範囲内に制限する。
【0074】本発明の他の特徴によれば、2次変数およ
び前後関係変数に対して中央クラスを用いる判断規則を
修正して、未摂動領域での被制御物理量の公称値を中心
とした制御された再センタリングを確実に行う。この規
則の修正は、被制御物理量の作動限界に近づいたとき
に、作用変数の幅が増加するように作用量のクラスを修
正することと同等である。それ故、未摂動領域におい
て、被制御物理量がその公称値の近傍に配置され、これ
によって、将来の摂動を考慮した最良の位置に配置され
る。
び前後関係変数に対して中央クラスを用いる判断規則を
修正して、未摂動領域での被制御物理量の公称値を中心
とした制御された再センタリングを確実に行う。この規
則の修正は、被制御物理量の作動限界に近づいたとき
に、作用変数の幅が増加するように作用量のクラスを修
正することと同等である。それ故、未摂動領域におい
て、被制御物理量がその公称値の近傍に配置され、これ
によって、将来の摂動を考慮した最良の位置に配置され
る。
【0075】本発明の他の特徴によれば、被制御物理量
の限界クラスを用いる判断規則を修正して、限界の近傍
の作動範囲内で被制御物理量の無条件再センタリングを
確実に行う。対称となる規則に対するこれらの修正は、
2次変数と無関係な限界クラスを作用量に課すことから
なっている。
の限界クラスを用いる判断規則を修正して、限界の近傍
の作動範囲内で被制御物理量の無条件再センタリングを
確実に行う。対称となる規則に対するこれらの修正は、
2次変数と無関係な限界クラスを作用量に課すことから
なっている。
【0076】図1に示す、本発明の目的を形成する方法
を実現する制御装置の第1実施例によれば、入力回路
7、処理装置9、ダイアログ手段18およびコマンド回
路14は自律アセンブリを構成する。
を実現する制御装置の第1実施例によれば、入力回路
7、処理装置9、ダイアログ手段18およびコマンド回
路14は自律アセンブリを構成する。
【0077】該装置の第2実施例によれば、入力回路7
およびコマンド回路14は製造ユニットの数値制御シス
テムの要素であり、処理装置9は該数値制御システムに
接続されたコンピュータである。
およびコマンド回路14は製造ユニットの数値制御シス
テムの要素であり、処理装置9は該数値制御システムに
接続されたコンピュータである。
【0078】該装置の第3実施例によれば、測定回路
7、コマンド回路14、ダイアログ手段18および処理
装置9は、数値制御システムの要素である。
7、コマンド回路14、ダイアログ手段18および処理
装置9は、数値制御システムの要素である。
【0079】本発明の応用例 本発明の方法および装置は原油の常圧蒸留塔の頂部にあ
る冷却器のレベルを制御するために適用される。
る冷却器のレベルを制御するために適用される。
【0080】施設は図2に示す以下の要素を含んでい
る。
る。
【0081】原油供給パイプライン111 原油供給流量を測定し、出力の1つ5aに該流量を表す
電気信号をもたらすセンサ113 原油用の予熱蒸留器114 複数個のバーナ112 蒸留器114の出口における原油の温度を測定し、出力
の1つ5bに該温度を表す電気信号をもたらすセンサ1
15 原油蒸留塔116 蒸留塔116の頂部にある抽出用のライン117 塔頂部還流冷却器118 還流ポンプ119 冷却器118から蒸気を抽出するためのライン120 ライン120からの供給を受けるエア・クーラのファン
121 エア・クーラのファン121の出口ライン122 ファン121の冷却力を表すエア・クーラの停止/運転
状態に対するセンサ121b 冷却器123 冷却器123内の石油レベル126を測定するための2
つのタップ124および125 冷却器123内の石油レベル126を測定し、該レベル
を表す電気信号を出力の1つ4にもたらすセンサ1 冷却器123から抜き出すためのライン127 石油126を抜き出すためのポンプ128 ポンプ128の送出ライン129 ライン129内の石油流量を測定するためのセンサ13
0 冷却器123内の液体レベルを測定するためのセンサ1
の出力、原油流量を測定するためのセンサ113の出力
5a、冷却力を表すエア・クーラの作動状態を判定する
ためのセンサ121bの出力5cが接続された入力を備
えているコントローラ17。さらに、コントローラ17
は作用量の値を表す電気信号を出力の1つ15にもたら
す。
電気信号をもたらすセンサ113 原油用の予熱蒸留器114 複数個のバーナ112 蒸留器114の出口における原油の温度を測定し、出力
の1つ5bに該温度を表す電気信号をもたらすセンサ1
15 原油蒸留塔116 蒸留塔116の頂部にある抽出用のライン117 塔頂部還流冷却器118 還流ポンプ119 冷却器118から蒸気を抽出するためのライン120 ライン120からの供給を受けるエア・クーラのファン
121 エア・クーラのファン121の出口ライン122 ファン121の冷却力を表すエア・クーラの停止/運転
状態に対するセンサ121b 冷却器123 冷却器123内の石油レベル126を測定するための2
つのタップ124および125 冷却器123内の石油レベル126を測定し、該レベル
を表す電気信号を出力の1つ4にもたらすセンサ1 冷却器123から抜き出すためのライン127 石油126を抜き出すためのポンプ128 ポンプ128の送出ライン129 ライン129内の石油流量を測定するためのセンサ13
0 冷却器123内の液体レベルを測定するためのセンサ1
の出力、原油流量を測定するためのセンサ113の出力
5a、冷却力を表すエア・クーラの作動状態を判定する
ためのセンサ121bの出力5cが接続された入力を備
えているコントローラ17。さらに、コントローラ17
は作用量の値を表す電気信号を出力の1つ15にもたら
す。
【0082】入力がコントローラ17の出力15に接続
されている、ライン129内の石油流量を調節するため
のバルブ16bを制御するためのアクチュエータ16。
されている、ライン129内の石油流量を調節するため
のバルブ16bを制御するためのアクチュエータ16。
【0083】コントローラ17は入力回路7、それ自体
が原油常圧蒸留の数値制御システムの要素を備えている
コマンド回路14、及びプロセッサ10と記憶手段11
とダイアログ手段18とを備えているマイクロコンピュ
ータを備えている。
が原油常圧蒸留の数値制御システムの要素を備えている
コマンド回路14、及びプロセッサ10と記憶手段11
とダイアログ手段18とを備えているマイクロコンピュ
ータを備えている。
【0084】本発明の目的を形成する制御方法および装
置を実施する前に、冷却器123内の石油レベルが周知
のアルゴリズム・コントローラによって制御される。こ
の制御はライン129内の石油流量を制御するためにバ
ルブ16bを操作することによって、レベルを許容範囲
に安定させることからなっている。
置を実施する前に、冷却器123内の石油レベルが周知
のアルゴリズム・コントローラによって制御される。こ
の制御はライン129内の石油流量を制御するためにバ
ルブ16bを操作することによって、レベルを許容範囲
に安定させることからなっている。
【0085】バルブ16bにかけられる作用の変動幅D
Fを次式により周期的に決定する。
Fを次式により周期的に決定する。
【0086】
【数4】
【0087】上式において、各種の項は次のものを表
す。
す。
【0088】N=石油レベル NLIM=Nの上限値または下限値 DN=現在のサンプリングと先行サンプリングの間のN
の変動 DT=サンプリング期間 K=定数 NMAXおよびNMINはNLIMの極限値であり、 DN>0の場合 DF(NMAX)>0 DN<0の場合 DF(NMIN)<0 DN=0の場合 DF=0 このアルゴリズムの場合、作用量はレベルの導関数の平
方に比例し、対象となる限界に関する偏差に逆比例す
る。このようにして得られた制御システムのゲインは非
線形であり、レベルの変化方向に関して非対称である。
の変動 DT=サンプリング期間 K=定数 NMAXおよびNMINはNLIMの極限値であり、 DN>0の場合 DF(NMAX)>0 DN<0の場合 DF(NMIN)<0 DN=0の場合 DF=0 このアルゴリズムの場合、作用量はレベルの導関数の平
方に比例し、対象となる限界に関する偏差に逆比例す
る。このようにして得られた制御システムのゲインは非
線形であり、レベルの変化方向に関して非対称である。
【0089】さらに、限界の近傍において、適切な方向
の最大幅の作用補正が課せられ、許容範囲内でのレベル
の再センタリングが確実に行われる。
の最大幅の作用補正が課せられ、許容範囲内でのレベル
の再センタリングが確実に行われる。
【0090】結果はPIDタイプのアルゴリズムで得ら
れるものよりも良好ではあるが、満足できるものではな
い。
れるものよりも良好ではあるが、満足できるものではな
い。
【0091】ライン129内の石油流量にきわめて大き
な変動が認められ、これは下流のユニットの作動を混乱
させ、製造される製品の品質を損なう。
な変動が認められ、これは下流のユニットの作動を混乱
させ、製造される製品の品質を損なう。
【0092】これらの変動の原因は、原油供給量の変
動、原油の組成の変動、たとえば、バーナの1つが遮断
されたことによって引き起こされた蒸留器114の出口
における原油の温度の変動、エア・クーラのファン12
1によって発生する冷却力の変動であることが判明し
た。
動、原油の組成の変動、たとえば、バーナの1つが遮断
されたことによって引き起こされた蒸留器114の出口
における原油の温度の変動、エア・クーラのファン12
1によって発生する冷却力の変動であることが判明し
た。
【0093】これらの摂動が生じた場合、冷却器123
内の石油レベルが変化できる限界にきわめて迅速に達
し、現位置での制御ループが切れ、公称値に対応した固
定設定点における比例積分に自動的に切り替えられる。
これには出口での石油流量の変動を目立たせる効果があ
る。
内の石油レベルが変化できる限界にきわめて迅速に達
し、現位置での制御ループが切れ、公称値に対応した固
定設定点における比例積分に自動的に切り替えられる。
これには出口での石油流量の変動を目立たせる効果があ
る。
【0094】本発明の目的を形成する方法および装置を
実施して、冷却器123内の石油レベル制御のループ切
れを回避し、かつ摂動源における変動を予め考慮するこ
とにより、またこれらをファジー推論機構で処理するこ
とによってライン129内の石油流量の変動を少なくし
た。
実施して、冷却器123内の石油レベル制御のループ切
れを回避し、かつ摂動源における変動を予め考慮するこ
とにより、またこれらをファジー推論機構で処理するこ
とによってライン129内の石油流量の変動を少なくし
た。
【0095】この特定の用途の場合、被制御物理量はセ
ンサ1で測定した冷却器123内の石油レベルであり、
作用量はセンサ130によって測定したライン129内
の石油流量を制御するためのバルブ16bの位置であ
る。
ンサ1で測定した冷却器123内の石油レベルであり、
作用量はセンサ130によって測定したライン129内
の石油流量を制御するためのバルブ16bの位置であ
る。
【0096】冷却器123内の液体レベルにおける摂動
源を表す検出変数は、以下のものから決定される。
源を表す検出変数は、以下のものから決定される。
【0097】センサ113で測定した、蒸留器114へ
供給される原油流量。
供給される原油流量。
【0098】研究室で決定され、コンソール18を使っ
て記憶手段11へ導入された、原油の石油歩留まりで表
される原油の組成。
て記憶手段11へ導入された、原油の石油歩留まりで表
される原油の組成。
【0099】センサ115で測定した、蒸留器114か
らの出口における原油の温度。
らの出口における原油の温度。
【0100】エア・クーラ駆動モータの状態を考慮する
センサ121bで測定した、作動中のエア・クーラの台
数で表されるファン121の冷却力。
センサ121bで測定した、作動中のエア・クーラの台
数で表されるファン121の冷却力。
【0101】これら4つの情報項目を組み合わせて、後
述の式にしたがって前後関係変数を得る。
述の式にしたがって前後関係変数を得る。
【0102】以下の作動範囲を予め規定する。
【0103】冷却器123内の石油のレベルNである被
制御物理量に対して、0%、100%。これは物理的な
目盛りでの25%と75%に対応する。
制御物理量に対して、0%、100%。これは物理的な
目盛りでの25%と75%に対応する。
【0104】レベルNの時間導関数DNである2次変数
に対して、−100%、+100%、前後関係変数に対
して、−100%、+100%、制御バルブ16bの位
置である作用量Fの変動DFに対して、−100%、+
100%。
に対して、−100%、+100%、前後関係変数に対
して、−100%、+100%、制御バルブ16bの位
置である作用量Fの変動DFに対して、−100%、+
100%。
【0105】次いで、一連の特性クラスを規定する。
【0106】冷却器113内の石油レベルに対する、図
3に示す5つの均等に分布した三角クラス。破線で表し
た中央クラスCCはオプションで、台形を選択すること
ができる。
3に示す5つの均等に分布した三角クラス。破線で表し
た中央クラスCCはオプションで、台形を選択すること
ができる。
【0107】石油レベルの変動方向に関係づけられた構
成2次変数E2、前後関係変数、および作用量Fの変動
を表す変数DFに対する、図4に示す7つの均等に分布
した三角クラス。
成2次変数E2、前後関係変数、および作用量Fの変動
を表す変数DFに対する、図4に示す7つの均等に分布
した三角クラス。
【0108】次いで、図5に示す7つの二次元テーブル
からなる三次元テーブルの形で、一連の判断規則を規定
する。
からなる三次元テーブルの形で、一連の判断規則を規定
する。
【0109】前後関係変数の各々に関して、変数DFの
クラスのテーブル、すなわち7つのテーブルを規定す
る。
クラスのテーブル、すなわち7つのテーブルを規定す
る。
【0110】これら7つのテーブルの各々は、それぞれ
がレベルNの5つのクラス、およびレベル変動の方向に
関連づけられた構成2次変数E2の7つのクラスに対応
している2つの入力を有している。
がレベルNの5つのクラス、およびレベル変動の方向に
関連づけられた構成2次変数E2の7つのクラスに対応
している2つの入力を有している。
【0111】7つのテーブルを図5に示す。テーブルT
0は前後関係変数のクラス0に関連づけられたものであ
り、公称前後関係、すなわち摂動が存在しないことを表
す。
0は前後関係変数のクラス0に関連づけられたものであ
り、公称前後関係、すなわち摂動が存在しないことを表
す。
【0112】テーブルT1、T2およびT3は前後関係
変数のクラス1、2および3と関連づけられている。こ
れらはレベルの増加の予測を表す。
変数のクラス1、2および3と関連づけられている。こ
れらはレベルの増加の予測を表す。
【0113】テーブルT4、T5およびT6はレベルの
減少の予測を表す。
減少の予測を表す。
【0114】それぞれの場合に、1つのテーブルが1つ
の判断規則に関連づけられている。
の判断規則に関連づけられている。
【0115】たとえば、次のようになる。
【0116】前後関係変数がクラス0(テーブルT0、
公称前後関係)に属しており、レベルNがクラス−1
(かなり低いレベル)に属しており、2次変数E2がク
ラス2(若干増加したレベル)に属している場合、作用
変数DFの補正はクラス2(流量の補正が中程度の正方
向)に属する。
公称前後関係)に属しており、レベルNがクラス−1
(かなり低いレベル)に属しており、2次変数E2がク
ラス2(若干増加したレベル)に属している場合、作用
変数DFの補正はクラス2(流量の補正が中程度の正方
向)に属する。
【0117】この規則に関連づけられたセルは図5のテ
ーブルT0の24であり、これは公称前後関係での作動
に対応している。
ーブルT0の24であり、これは公称前後関係での作動
に対応している。
【0118】前後関係変数は次の式によって決定され
る。
る。
【0119】
【数5】
【0120】ただし、各種の項は以下の意味を有してい
る。
る。
【0121】Bi 検出された偏差の相対重み Ci 偏差寄与量の活動化条件 Eint 検出変数の変動 Ti 偏差検出の開始の時点 Di 検出のための時間フィルタ/活動化凍結の特定
の期間 本明細書の例において、摂動を引き起こす物理量を次の
ようにする。
の期間 本明細書の例において、摂動を引き起こす物理量を次の
ようにする。
【0122】 RDT 原油の成分を表す原油の石油歩留まり FBR 原油の流量 TSTILL 蒸留器からの出口における原油の温度 AERO 作動しているエア・クーラの冷却力 DRDT 処理中の原油と処理済みの原油の間の石
油歩留まりの変動 DBFR DTSTILLは従来のP、Iコントローラ
によって制御された量FBRおよびTSTILLの設定
点の測定変動を表す。
油歩留まりの変動 DBFR DTSTILLは従来のP、Iコントローラ
によって制御された量FBRおよびTSTILLの設定
点の測定変動を表す。
【0123】DAEROは現時点で作動しているエア・
クーラの台数と以前のサンプリング時点で作動していた
台数との間の差を表す。
クーラの台数と以前のサンプリング時点で作動していた
台数との間の差を表す。
【0124】次の表は各種のパラメータの値を示す。
【0125】
【表1】
【0126】この表において、F原油SPは蒸留装置の
入口における原油流量コントローラの設定値であり、T
HRESHOLD DFBRおよびTHRESHOLD
DTSTILLはそれぞれ、これらを超えると検出変
数が活動化されるDFBRとDTSTILLの値であ
る。
入口における原油流量コントローラの設定値であり、T
HRESHOLD DFBRおよびTHRESHOLD
DTSTILLはそれぞれ、これらを超えると検出変
数が活動化されるDFBRとDTSTILLの値であ
る。
【0127】原油の変化は常圧蒸留装置のプロセス操作
員によって確認される。
員によって確認される。
【0128】作動しているエア・クーラの台数は16台
である。
である。
【0129】値BiおよびDiは経験的に決定される。
【0130】活動化条件Ciが立証されない場合、前後
関係の計算において寄与量Eint はゼロである。これに
対し、Ciが立証された場合、偏差Eint は図6に示す
ように、次の態様で考慮される。
関係の計算において寄与量Eint はゼロである。これに
対し、Ciが立証された場合、偏差Eint は図6に示す
ように、次の態様で考慮される。
【0131】寄与量Eint の値は検出の開始時Tiに測
定した値に、期間Diの間固定されている。
定した値に、期間Diの間固定されている。
【0132】この期間の間に、Eint の固定値よりも大
きなドリフトが時間Ti以降に検出された場合、寄与量
Eint は新しい値に更新され、この値は期間Diの間凍
結される。
きなドリフトが時間Ti以降に検出された場合、寄与量
Eint は新しい値に更新され、この値は期間Diの間凍
結される。
【0133】未摂動領域における冷却器内の液体レベル
Nの正規値を中心とした制御された再センタリングを確
実に行うために、レベルの導関数および前後関係変数に
対して中央クラスを用いる判断規則が修正される。
Nの正規値を中心とした制御された再センタリングを確
実に行うために、レベルの導関数および前後関係変数に
対して中央クラスを用いる判断規則が修正される。
【0134】これらの修正は図5の表T0のセル21、
22および23に現れ、これらはそれぞれ値−1、0お
よび1を含むこととなる。修正がない場合、これらの値
はゼロである。
22および23に現れ、これらはそれぞれ値−1、0お
よび1を含むこととなる。修正がない場合、これらの値
はゼロである。
【0135】ファジー推論は次の態様で行われる。
【0136】活動ファジー規則の条件を組み合わせるた
めに選択された前提集合演算子はMIN/MAX演算子
である。この演算子は規則の前提条件が連続している場
合には、活動入力クラスと関連する最小メンバーシップ
度を選択し、規則の前提が分離している場合には、最大
メンバーシップ度を選択できるようにする。
めに選択された前提集合演算子はMIN/MAX演算子
である。この演算子は規則の前提条件が連続している場
合には、活動入力クラスと関連する最小メンバーシップ
度を選択し、規則の前提が分離している場合には、最大
メンバーシップ度を選択できるようにする。
【0137】出力における寄与量はクラスのメンバーシ
ップ関数と、前提集合演算子を適用することによって得
られるメンバーシップ度との積を取ることによって規則
の結論クラス・プロファイルを修正して決定される。
ップ関数と、前提集合演算子を適用することによって得
られるメンバーシップ度との積を取ることによって規則
の結論クラス・プロファイルを修正して決定される。
【0138】選択されたファジー化解除法(defuz
zification method)は重心法であ
り、得られた各種の規則結論クラス・プロファイルから
作用量の値を計算できるようにするものである。
zification method)は重心法であ
り、得られた各種の規則結論クラス・プロファイルから
作用量の値を計算できるようにするものである。
【0139】図5で参照符号24で示す、MIN演算子
およびPRODUCT演算子を使用した規則の処理を、
図7に示す。
およびPRODUCT演算子を使用した規則の処理を、
図7に示す。
【0140】本明細書の例では、2次変数は次の式によ
り、時間に関する石油レベルの導関数から得られる。
り、時間に関する石油レベルの導関数から得られる。
【0141】
【数6】
【0142】ただし、E2は2次変数を表し、DNは時
間に関する冷却器の石油レベルNの導関数を表し、|D
N|はDNの絶対値を表す。
間に関する冷却器の石油レベルNの導関数を表し、|D
N|はDNの絶対値を表す。
【0143】本発明の目的を形成するコントローラによ
って得られる結果は次の通りである。
って得られる結果は次の通りである。
【0144】蒸留装置に供給される原油の品質が変化し
た際に制御のループがとぎれることがない。
た際に制御のループがとぎれることがない。
【0145】石油流量に対する最大補正幅が、90から
220t/時間の石油流量に対して1t/分から300
kg/分に低下した。
220t/時間の石油流量に対して1t/分から300
kg/分に低下した。
【0146】得られる結果の例は以下の通りである。
【0147】
【表2】
【図1】本発明の説明によるコントローラの略図であ
る。
る。
【図2】本発明の目的を形成する方法および装置が適用
された原油の常圧蒸留のプラントの略図である。
された原油の常圧蒸留のプラントの略図である。
【図3】説明される例における被制御物理量である石油
レベルに対するクラス・プロファイルの図である。
レベルに対するクラス・プロファイルの図である。
【図4】説明される例に対する2次変数E2、前後関係
変数、および作用量Fの変動DFに対するクラス・プロ
ファイルの図である。
変数、および作用量Fの変動DFに対するクラス・プロ
ファイルの図である。
【図5】説明される例に対する判断テーブルの図であ
る。
る。
【図6】検出変数に対する時間フィルタ機構を表す図で
ある。
ある。
【図7】前提集合のためのMIN/MAX演算子、規則
の結論におけるPRODUCT演算子、ファジー化解除
のための重心法を表す図である。
の結論におけるPRODUCT演算子、ファジー化解除
のための重心法を表す図である。
1,2 センサ 7 測定回路 9 処理装置 10 実行プロセッサ 11 記憶手段 14 コマンド回路 16 アクチュエータ 18 ダイアログ手段
Claims (16)
- 【請求項1】 製造ユニットの作動の特性であり、本ユ
ニットを循環する流体流を制御するためのバルブの開放
値によって表される作用量に依存する、摂動を受ける物
理量の値を制御する方法であって、該方法は被制御物理
量の値を公称値のいずれかの側にある2つの限界値の間
に維持するために、被制御物理量の瞬間値を使用するこ
とによって決定される作用量の値を修正することからな
るタイプのものであり、制御のために、被制御物理量の
変動方向と関連づけられた2次構成変数の値、および被
制御物理量の摂動源における物理量を表す少なくとも1
つの検出変数または検出変数の組合せから得られる前後
関係変数の値も使用し、被制御物理量、2次変数、前後
関係変数、および作用量に対して、作動範囲と、中央ク
ラスおよび限界クラスのある一連の特性作動クラスとを
規定し、各々が被制御物理量の1つのクラス、2次変数
の1つのクラス、および前後関係変数の1つのクラスを
作用変数の1つのクラスと関連づけることからなる一連
の判断規則を規定し、被制御物理量の値、2次変数の
値、および前後関係変数の値に基づいて一連の判断規則
にファジー推論を行って、作用量の値を得ることによっ
て制御を実施することを特徴とする方法。 - 【請求項2】 2次変数が被制御物理量を時間に関して
微分することによって得られることを特徴とする、請求
項1に記載の方法。 - 【請求項3】 2次変数が式 【数1】 (ただし、 E2 は2次変数を表し、 DNは時間に関する被制御物理量の導関数を表し、 |DN|はDNの絶対値を表す)を適用することによっ
て得られることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 前後関係変数の決定が検出変数の各々の
値を決定し、これらの値の各々に適応時間フィルタ関数
を適用し、このようにして得られた値を線形に組み合わ
せ、これらに適応重み付け係数を割り当てることからな
るステップを含んでいることを特徴とする、請求項1に
記載の方法。 - 【請求項5】 前後関係変数の決定が検出変数の各々の
値を決定し、これらの変数の各々に適応時間フィルタ関
数を適用し、フィルタされた検出変数の各々をファジー
変数の形で記述し、得られたファジー変数を一連の判断
規則に組み合わせ、この一連の規則にファジー推論を行
って、前後関係変数を得ることからなるステップを含ん
でいることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 【請求項6】 被制御物理量、2次変数、前後関係変
数、および検出変数が三角クラス・メンバーシップ関数
プロファイルによってファジー変数の形で記述され、前
記クラスが各作動範囲にわたって均一に分布されている
ことを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記
載の方法。 - 【請求項7】 被制御物理量の公称作動範囲に対応する
中央クラスが台形クラス・メンバーシップ関数プロファ
イルの助けを借りて記述されていることを特徴とする、
請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項8】 被制御物理量の値の限界クラスの固有限
界を修正して、被制御物理量の限界の近傍に、摂動フェ
ーズの制御の挙動を適応させるようにできることを特徴
とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項9】 2次変数および前後関係変数に対して中
央クラスを用いる判断規則を修正して、被制御物理量の
公称値を中心とした制御された再センタリングを未摂動
領域で確実に行えるようにできることを特徴とする、請
求項1から8のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項10】 被制御物理量の限界クラスを用いる判
断規則を修正して、被制御物理量の無条件再センタリン
グを作動範囲内で確実に行えるようにできることを特徴
とする、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項11】 被制御物理量を決定する作用量を作用
させることによって、摂動を受ける被制御物理量を2つ
の限界値以内に維持するための制御装置であって、 被制御物理量を測定し、該量の瞬間値を表す測定信号を
出力の1つにもたらすセンサと、 被制御物理量の値の摂動の原因を表す検出変数を構築で
きるようにすると共に、該変数を表す測定信号を出力に
もたらす測定センサと、 作用量を制御するための構成要素に関連づけられたコマ
ンド入力および出力を含む制御可能なアクチュエータ
と、 被制御物理量を測定するためのセンサの出力と、検出変
数用のセンサの出力とに接続されており、被制御物理量
及び検出変数をそれぞれ表す信号を出力の1つに与える
測定回路と、 測定回路の出力に接続されており、作用量の計算値を表
す信号を出力の1つにもたらす処理装置と、 処理装置に接続されたダイアログ手段と、 処理装置の出力に接続された入力と制御可能なアクチュ
エータのコマンド入力に接続された出力とを含んでいる
コマンド回路とを備えている制御装置において、 処理装置が、一方において、少なくとも1つの判断規則
テーブルと、被制御物理量の値、前記被制御物理量の変
動方向に関連づけられた構成2次量の値、ならびに被制
御物理量に摂動を引き起こす物理量を表す検出変数の組
合せから計算された前後関係変数の値から作用量を計算
するプログラムであって、ファジー推論機構を用いてい
るプログラムとを収めており、他方において、計算プロ
グラムを実行するためのプログラムを収めている記憶手
段を含んでいることを特徴とする制御装置。 - 【請求項12】 記憶手段が検出変数の各々の値に適応
時間フィルタ関数を適用し、かつこのようにして得られ
た値を線形に組み合わせるとともに、重み付け係数をこ
れらに割り当てることによって前後関係変数を計算する
ことからなる処理プログラムを収めていることを特徴と
する、請求項11に記載の装置。 - 【請求項13】 記憶手段が検出変数の各々の値に適応
時間フィルタ関数を適用し、このようにして得られた値
をファジー推論機構にしたがって一連の判断規則に使用
することによって前後関係変数を計算することからなる
処理プログラムを収めていることを特徴とする、請求項
11に記載の装置。 - 【請求項14】 測定回路、コマンド回路および処理装
置が自立制御アセンブリを構成することを特徴とする、
請求項11から13のいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項15】 測定回路およびコマンド回路が製造ユ
ニットの数値制御システムの要素であり、処理装置が該
数値制御システムに接続されたコンピュータであり、ダ
イアログ手段がコンピュータに接続されたコンソールで
あることを特徴とする、請求項11から13のいずれか
一項に記載の装置。 - 【請求項16】 測定回路、コマンド回路、ダイアログ
手段および処理装置が製造ユニットの数値制御システム
の要素であることを特徴とする、請求項11から13の
いずれか一項に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9408524 | 1994-07-11 | ||
FR9408524A FR2722310B1 (fr) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | Procede et dispositif de regulation sur une plage admissible avec anticipation sur contextes utilisant la logique floue |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0844405A true JPH0844405A (ja) | 1996-02-16 |
Family
ID=9465217
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7174949A Withdrawn JPH0844405A (ja) | 1994-07-11 | 1995-07-11 | ファジー論理を使用した前後関係予測による許容範囲の制御方法および装置 |
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Country | Link |
---|---|
US (1) | US5831850A (ja) |
EP (1) | EP0692751B1 (ja) |
JP (1) | JPH0844405A (ja) |
CA (1) | CA2153547C (ja) |
DE (1) | DE69509311T2 (ja) |
ES (1) | ES2133687T3 (ja) |
FR (1) | FR2722310B1 (ja) |
GR (1) | GR3030711T3 (ja) |
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