JPS62135902A - プロセスの最適制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、プロセス制御系におけるプロセスの制御を最
適に行なうための方法に関する。

［従来の技術］ 化学工業９石油工業あるいは製紙工業等のプロセス工業
においては、各種プラント等の制御をプロセス制御によ
って行なっている。そしてこの場合、一般には調節計と
して連続形調節計を用い、ＰＩＤ　（比例、積分、微分
）動作によって制御を行なっている。一方、ＰＩＤ動作
のパラメータ調整方法としては、まず調節計をＰ動作に
して、制御系がハンチングを起す限界まで比例感度（ゲ
イン）を高めて行なう限界感度法等の理論的調整方法が
知られている。しかし、これらの方法は、工場で実際に
制御管理を行なうオペレータにとっては非常に難解な方
法であり、はとんど実用化されていない。このため、制
＃８管理を行なっている現場においては、必ずしも容易
ではない調節計の調整すなわちプロセス制御における制
御動作の調整を、なんら定まったパラメータにもどづく
ことなく、手動操作により試行錯誤的は行なっている。

［解決すべき問題点］ １、述のように、従来のプロセス制御におい−Ｃは、制
御動作の調整をＬ動操作により試行錯誤的に行なってい
るため、最適な制御を行なうのに長時間な要することが
しばしばあった。こ−のため、プロセスの制御を行なう
場合、オペレータの勘に頼る部分が多くなるとともに、
これにともなってオペｌ／−夕の熟練度によって制御結
果に差がつき、さらには未熟練のオペレータの場合には
制御性が非常に悪くなるといった問題点があった。

なお、ファジィ集合論の概念を応用［７たファジィ論理
を採用してなる情報分析装置（特開昭５０−２３９５５
号）、あるいは知識工学の分野における推論方式（特開
昭５９−２２３８５２号、同Ｈ−２４８４４号）などが
知られているが、これらにはプロセスの最適制御を行な
う方法についてはなんら触れられていなかった。

本発明はＬ記の間ｈ＋点にかんがみてなされたもので、
熟練オベレー、夕の経験ど知識にもとづいて応答パター
ンと＋＋ｆＩ＋、１との関係なブｒシイ調整則表にまと
めておき、調整する場合にはこの表から調整方法を■１
論して、プロセスを最適に制御するようにしたプロセス
の最適制御力法の１ムｉ供を目的とする。

Ｌ問題点の解決手段１ 」−記目的を達成するため本発明のプロセスの最適制御
方法は、あらかじめ、多種類の応答パターンと、これら
多種類の応答パターンに対応した調整方法を含む資料と
を作成しておき、プロセス制御系に外乱等に起因する応
答パター　ンが生じた場合、この応答パターンに対応す
る調整方法を前記資料にもとづいて］イ１論し、ごの］
イ１論結果にしたがって前記プロセス制御系の調整を行
なう方ノ人としである。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例について図面を参照しつつ説明
する。

第１図は本実施例のプロセスの最適制御方法を実施する
ための全体構成を示すブロック図である。

第１図において、１０はプロセス制御におけるプロセス
であり、所定の原料とエネルギーとをプラントに供給し
、それらに関する温度、流に、圧力、レベル等の環境条
件を定められた値に保つことによって目的の製品を生産
するものである。したがって、均一な製品を生産するた
めには、これらの環境条件および原料や製品の流量ある
いはエネルギー等の埴を最適に制御しなければならない
。この場合の最適制御状態を応答パターンとして示すと
第２図に示すような波形となる。すなわち、ダンピング
比（隣接する正方向の振幅の比二Ｂ／Ａ）が１／４であ
り、サイクリング（振幅数の度合）が−周期半程度の応
答パターンでプロセスを制御すると最適な制御となる。

第１図において、２０はプロセス１０を制御するだめの
調節計であり、プロセス１０とともにプロセス制御系を
形成している。この調節計２０からの信号によって温度
、波用、圧力、レベル等を調整する各操作部（図示ゼず
）が操竹されプロセス制御が行なわれる。本実施例の場
合、操作部の調整をＰＩＤ動作 Ｙ　＝Ｋｐ（ｅ＋　ｌ　／　Ｔ１争ｆ　ｅ　ｄｔ＋Ｔａ
−ｄｅ／ｄｔ）Ｙ：操作部　　　　　Ｋ４．：比例感度
ｅ：偏　差　　　　　Ｔ１：積分時間 Ｔｄ：微分時間 によって行ない、ブーヤスをＰＩＤ制す１するようにし
である。

ここで、応答パターンによるＰＩＤ、３ｉＪ整法を第３
図によって説明する。外乱笠が入った場合、ＰＩＤの設
定イｔ（、ずなわちＩ’　Ｉ　Ｄ　！Ｆｌ＋作の強弱に
よって第３図の最１−列おＪ：びＲｋ”ｒ“列に示すよ
うな応答パターンとなる。したがって、応答パターンに
応じて次のようしこＰＩＤの行設定（Ｉ／ｉを調整する
ことにより、第３図の中央に＞１’；すような最適の応
答パターンとする。

ＯＰ動作（比例動作） （イ）Ｂ／Ａ＞１．／４のときは、比例感度に、を減少
させる。

（ロ）Ｂ／Ａ＜１／４のときは、比例感度Ｋｐを増加さ
せる。

（ハ）サイクリングが大きいときは、比例感度にゆを減
少させる。

（ニ）サイクリングが小さいときは、比例感度Ｋ。

を増加させる。

○　Ｉ動作（積分動作） （イ）Ｂ／Ａ＞１／４のときは、積分時間Ｔｉを減少さ
せる。

（口’）Ｂ／Ａ＜１／４のときは、積分時間Ｔｉを増加
させる。

（ハ）サイクリングが大きいときは、積分時間Ｔｉを減
少させる。

（ニ）周期が長いときは、積分時間Ｔｉを増加させる。

○　Ｄ動作（微分動作） （イ）オフセットがありハンチングしているときは、微
分時間Ｔｄを増加させる。

（ロ）ハンチングし、短い周期で減衰しているときは、
微分時間Ｔｄを減少させる。

第１図において、３０は禎：論処理装置であり、入力さ
れた応答パターンに応じて調節計２０のＰＩＤ動作の比
例感度、積分時間および微分時間をどのように設定すれ
ばよいのかを推論して出力する。すなわち、この推論処
理装２ｔ３０には、あらかじめ作成された多種類の応答
パターンと、これら多種類の応答パターンに対応する調
整方法を含んだ資料が記憶されており、ある応答パター
ンが入力されると、その応答パターンに対応した調整方
法を推論して出力する。本実施例の場合、上記資料とし
て、オペレータの経験と知識によって作成した第４図に
示すようなファジィ（ＦｔｌＺＺＹ）調整則表を用いて
いる。

ここで、ファジィ（Ｆ　ｕｚｚｉｎｅｓｓ）とは、多く
の事象に付随している曖昧さの概念をとりあげ、これを
どのように記述し、どのように処理していくかという問
題に対する一つの手法をいう。また、ファジィ調整則表
は、ダンピング比とサイクリングの組合わせに応じてと
るべき処ｔをマトリックスにしたものである。

次に、本実施例方法を第５図のフローチャートおよび第
６図のファジィルール例によって説明する。

プロセス制御が開始された状態において、外乱あるいは
目標値変更等の入力があり、プロセスｌＯが第６図（１
）におけるような大きなダンピング比とサイクリング比
を有する応答パターンを示したとすると、この応答パタ
ーンをオペレータが推論処理装置３０に入力する（第５
図における１０１の過程）。

Ｍｒ論無処理装置３０、応答パターンが入力されると、
ファジィ調整則表にもとづいて応答パターンに対応した
調整方法を見つけ出し、調節計２０のＰＩＤ動作におけ
る比例感度Ｋｐと積分時間Ｔ１を大きく減少させるべく
推論する（１０２の過程）。

オペレータは、処理装置３０の推論結果にもとづいて調
節計２０の各設定値を調節して操作量の調節を行なう（
１０３の過程）。プロセス１０は上記操作量に応じた制
御を行ない、第６図（２）におけるようなダンピング比
とサイクリングがともに中ぐらいの大きさである応答パ
ターンを示す（１０４の過程）６オペレータは、この応
答パターンが最適な応答パターンか否かを判断する（１
０５の過程）。

オペレータは、応答パターンが最適でない場合には、再
度その応答パターンを推論処理装置３０に入力し、推論
処理装置３０より新たに積分時間Ｔ１を小さく減少させ
るべく旨のＭ］、論を得る。そして、この推論結果にも
とづいて調節計２０の設定値を調整して操作量の調整を
行なう（１０１゜１０２．１０３の過程）、プロセス１
０は上記操作量に応じた制御を行ない第６図（３）にお
けるようなダンピング比が適当でサイクリングが巾ぐら
いの大きさである応答パターンを示す（１０４の過程）
。オペレータは、この応答パターンが最適な応答パター
ンか否かを再度判断する（１０５の過程）。

オペレータは、応答パターンが最適でない場合には、さ
らに、その応答パターンを１ｔ１］論処理装置３０に人
力し、推論処理装置３０より新たに積分昨間Ｔ１を小さ
く減少させるべく旨の推論を得る。

そして、この推論結果にもとづいて調節計２０の設定値
を調整して操作量の調整を行なう（ｉｏｔ　、１０２，
１０３の過程）、、プロセス１０は上記操作早、に応じ
た制御を行ない第６図（４）におけるようなダンピング
比およびサイクリングがともに適当な応答パターンを示
す（１０４の過程）。オペレータは、この応答パターン
が最適な応答パターンか否かを再度判断する（　１．０
５の過程）。その結果、最適な応答パターンであると判
断すると、本方法による応答パターン制御の調整を終了
する。

このように、応答パターンのダンピング比とサイクリン
グに応じた調整方法をファジィ調整地表によって推論し
、この推論結果にもとづいてプロセス制御を行なうので
、調整の難しいＰＩＤ動作によるプロセス制御を迅速に
最適な制御状態とできる。したがって、オペレータの熟
練度にかかわらず、プロセスの安定制御を行なえるとと
もに、オペレータの負１１１荀軽減することができる。

なお、本発明は、１．記実施例に限定されるものではな
く、例えば次のような変形例をも含むものである。

■　応答パターンの推論処理装置３０への人力、推論処
理装置３０からの■１論結果にもとづく調節計２０の調
整、およびプロセスの制御結果を示す応答パターンが最
適か否かの判断の−・部あるいは全部を既存の手段を用
いて自動的に行なうようにしたもの。このようにすると
、本発明方法の自動化を図ることができる。

■　推論処理装置３０に演算機能等を付加させ、推論処
理装置３０がＮ１論１７た谷動作の設定値の増減を、現
時点におしする設定ｆ〆ｌよりどれだけ増減させればよ
いかをＪｊ体的な数（（ｉをもって表わすようにしたも
の。

■　本発明の方υ、をＩ’Ｉ動作、ＰＤ動作によって制
御されるプロヤス制御に適用したもの。

■　資料として、ファジィ調整地表以外の、例えばデシ
ジョン・テーブルを利用したもの。

「発明の効果１ 以」−のように本発明によれば、プロセス制御を試行錯
誤的に行なうのではなく、所定のパラメータにもとづい
て行なうことができるので、容易に最適な制御状態を得
ることができ、プロセスの安定制御が回部となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例のプロセスの最適制御方法を実施する
ための全体構成を示すブロック図、第２図は最適応答状
態の応答パターンを示す波形図、第３図は応答パターン
によるＰＩＤ調整法を示した図、第４図はファジィ調整
地表を示した図、第５図は本発明の実施例方法のフロー
チャートを示した図、第６図は第５図のフローチャート
にもとづ＜ＰＩＤ調整のためのファジィルール例を示し
た図である。 ＩＯ＝プロセス　　　　２０：調節計 ３０：推論処理装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）プロセス制御方法において、あらかじめ、多種類
   の応答パターンと、これら多種類の応答パターンに対応
   した調整方法を含む資料とを作成しておき、プロセス制
   御系に外乱等に起因する応答パターンが生じた場合、こ
   の応答パターンに対応する調整方法を前記資料にもとづ
   いて推論し、この推論結果にしたがって前記プロセス制
   御系の調整を行なうことを特徴としたプロセスの最適制
   御方法。
2. （２）前記プロセス制御系が、ＰＩＤ動作によって調整
   される制御系であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のプロセスの最適制御方法。
3. （３）前記資料が、オペレータの経験と知識にもとづく
   ファジイ調整則表であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項または第２項記載のプロセスの最適制御方法。