JP4324960B2 - Multivariable predictive control system - Google Patents
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Description
本発明は、複数の制御プロセスとこれら制御プロセス対応する複数の多変数予測制御コントローラを有する多変数予測制御システムに関する。 The present invention relates to a multivariable predictive control system having a plurality of control processes and a plurality of multivariable predictive control controllers corresponding to these control processes.
多変数予測制御システムに関連する先行技術文献としては次のものがある。 Prior art documents related to the multivariable predictive control system include the following.
非特許文献1よりダウンロード可能な資料「TI36J06D10-01」には、多変数制御とモデル予測制御についての技術開示がある。相互に複雑な相関関係がある複数の変数を有する制御プロセスでは、各変数が最適となる操作をするための変数の選択や操作量をオペレータの判断や経験にゆだねることでは、種々の制約条件を守って最適運転を実現することが困難である。 The document “TI36J06D10-01” that can be downloaded from Non-Patent Document 1 has a technical disclosure on multivariable control and model predictive control. In a control process that has multiple variables that have complex correlations with each other, various constraints can be imposed by relying on the operator's judgment and experience to select variables and the amount of operation for each variable to perform an optimal operation. It is difficult to protect and achieve optimal operation.
非特許文献1で開示されている多変数制御コントローラは、相関関係を有する多変数を入力して、次の機能を実現する。
(1)入出力変数の制約条件を守る
(2)制御変数を最適値で定常状態にする
(3)操作変数を最適値で定常状態にする
(4)操作変数の過剰な変動を防ぐ
(5)プラントを最適運転する
The multivariable controller disclosed in Non-Patent Document 1 inputs multivariables having a correlation and realizes the following functions.
(1) Observe the constraints of input / output variables (2) Set the control variable to the steady state with the optimum value (3) Set the manipulated variable to the steady state with the optimum value (4) Prevent excessive fluctuation of the manipulated variable (5) ) Optimum plant operation
非特許文献1で開示されているモデル予測制御コントローラは、その内部にプロセスモデルを有しており、実プロセスの応答がプロセスモデルの応答と一致するような最適操作量を予測する。コントローラはこの情報を使用して制御変数が最終的に目標値になるように操作変数を制御する。 The model predictive control controller disclosed in Non-Patent Document 1 has a process model therein, and predicts an optimum operation amount such that the response of the actual process matches the response of the process model. The controller uses this information to control the manipulated variable so that the control variable finally becomes the target value.
図3は、このような多変数制御とモデル予測制御機能を有する多変数予測制御コントローラを導入した複数プロセスの制御システム構成の一例を示す機能ブロック図である。11,21,31は相関関係のあるプロセスであり、41,51も相関関係のあるプロセスを示す。
FIG. 3 is a functional block diagram showing an example of a control system configuration of a plurality of processes in which a multivariable predictive control controller having such multivariable control and model predictive control functions is introduced.
12,22,32は、プロセス11,21,31に1:1に対応する多変数予測制御コントローラである。同様に、42,52は、プロセス41,51に1:1に対応する多変数予測制御コントローラである。
12, 22, and 32 are multivariable predictive control controllers corresponding to the
13,23,33は、多変数予測制御コントローラ12,22,32に1:1に対応する操作・監視手段である。同様に、43,53は、多変数予測制御コントローラ42,52に1:1に対応する操作・監視手段である。
従来のシステム構成では、相関関係のある複数の制御プロセスへの多変数予測制御コントローラの導入における操作・監視手段は、制御プロセス単位に多変数予測制御コントローラの上位装置として接続される構成であり、多変数予測制御コントローラを個別に扱いプロセス毎に最適化を実施する形態となっていた。 In the conventional system configuration, the operation / monitoring means in the introduction of the multivariable predictive control controller to a plurality of correlated control processes is connected as a host device of the multivariable predictive control controller per control process, The multivariable predictive control controller was individually handled and optimization was performed for each process.
多変数予測制御コントローラには、制御プロセスからの入出力データが数多く存在し、それらが制御プロセス上の他の多変数予測制御コントローラの入出力データに対して互いに影響をあたえるような相関関係があり得る。 A multivariable predictive controller has a lot of input / output data from the control process, and there is a correlation that affects the input / output data of other multivariable predictive control controllers in the control process. obtain.
従来の個別形態の操作・監視手段によるシステム構成では、相関関係を有するプロセスに対してオペレータは複数の操作・監視手段にアクセスする必要がある。従って、相関関係を有するプロセス全体を統括して操作・監視することが煩雑であり、最適なオペレーションの阻害要因となっている。 In a conventional system configuration using individual operation / monitoring means, an operator needs to access a plurality of operation / monitoring means for a process having a correlation. Therefore, it is complicated to operate and monitor the entire correlated process, which is an obstacle to optimum operation.
さらに、複数プロセスにわたる多変数予測制御コントローラの扱う入出力データ数は膨大となることから、これらデータを一元的に統括管理する環境は従来構成では不可能である。 Furthermore, since the number of input / output data handled by the multi-variable predictive control controller over a plurality of processes becomes enormous, an environment for centrally managing these data cannot be achieved with the conventional configuration.
従って本発明が解決しようとする課題は、複数の制御プロセスに対応する複数の多変数予測制御システムの入出力データを一元的に統括管理することが可能な多変数予測制御システムを実現することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to realize a multivariable predictive control system capable of centrally managing input / output data of a plurality of multivariable predictive control systems corresponding to a plurality of control processes. is there.
このような課題を達成するために、本発明の構成は次の通りである。
(1)複数の制御プロセスとこれら制御プロセスに対応する複数の多変数予測制御コントローラを有する多変数予測制御システムにおいて、
独立した制御周期で動作して制御プロセス毎に多変数予測制御を実行すると共に、複数の制御パラメータを有する複数の多変数予測制御コントローラと、
前記複数の多変数予測制御コントローラを統括すると共に、前記多変数予測制御コントローラに関する制約条件を考慮した最適化演算を実行し、最適な制御パラメータの設定範囲を前記多変数予測制御コントローラに与えるメインコントローラと、
前記メインコントローラを統括して操作・監視する操作・監視手段と、
を備えたことを特徴とする多変数予測制御システム。
In order to achieve such an object, the configuration of the present invention is as follows.
(1) In a multivariable predictive control system having a plurality of control processes and a plurality of multivariable predictive control controllers corresponding to these control processes,
A plurality of multivariable predictive control controllers having a plurality of control parameters and performing multivariable predictive control for each control process by operating in independent control cycles ;
Both the governing said plurality of multivariable predictive controller, the main controller providing the running optimization operation of Constrained relates multivariable predictive controller, the setting range of optimal control parameters for the multivariable predictive controller When,
Operation / monitoring means for controlling and monitoring the main controller;
A multivariable predictive control system characterized by comprising:
(2)前記操作・監視手段は、自己を最上位として前記メインコントローラ、多変数予測制御コントローラ、制御プロセスを階層化して示した操作・監視画面を表示することを特徴とする(1)記載の多変数予測制御システム。
(3)前記操作・監視画面は、ツリー状に表示されたアイテムのクリックで該当するアイテムの詳細画面が開かれることを特徴とする(1)又は(2)記載の多変数予測制御システム。
(2) The operation / monitoring unit displays an operation / monitoring screen in which the main controller, the multivariable predictive control controller, and the control process are displayed in a hierarchy with the self as the highest level Multivariable predictive control system.
(3) The multivariable predictive control system according to (1) or (2), wherein the operation / monitoring screen opens a detailed screen of a corresponding item by clicking an item displayed in a tree shape.
(4)前記制御パラメータは、操作変数,制御変数,外乱変数,プロセス出力の少なくともいずれかであることを特徴とする(1)乃至(3)にいずれかに記載の多変数予測制御システム。 ( 4 ) The multivariable predictive control system according to any one of (1) to (3), wherein the control parameter is at least one of an operation variable, a control variable, a disturbance variable, and a process output.
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
(1)相関関係を有する複数の制御プロセスに対応する多変数予測制御コントローラをメインコントローラで統括し、このメインコントローラの上位に操作・監視手段を設ける階層構造をとることにより、相関関係を有するプロセス全体を統括して操作・監視することが可能となり、煩雑な操作が解消された最適なオペレーション環境を提供することができる。
(2)複数プロセスにわたる多変数予測制御コントローラの扱う膨大な入出力データを上位の操作・監視手段により一元的に統括管理する環境を提供することができる。
As is apparent from the above description, the present invention has the following effects.
(1) A multi-variable predictive control controller corresponding to a plurality of correlated control processes is controlled by a main controller, and a process having a correlation is provided by adopting a hierarchical structure in which operation / monitoring means is provided above the main controller. It is possible to control and monitor the entire system, and to provide an optimal operation environment in which complicated operations are eliminated.
(2) It is possible to provide an environment in which a large amount of input / output data handled by a multivariable predictive control controller over a plurality of processes is centrally managed by a higher-level operation / monitoring means.
以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明を適用した多変数予測制御システムの一実施形態を示す機能ブロック図である。図3で説明した従来システムと同一要素には同一符号を付し、説明を省略する。以下、本発明の特徴部につき説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram showing an embodiment of a multivariable predictive control system to which the present invention is applied. The same elements as those in the conventional system described with reference to FIG. Hereinafter, the characteristic part of the present invention will be described.
図1において、100は相関関係を有する制御プロセス11,21,31を統括する多変数予測制御部である。200は相関関係を有する制御プロセス41,51を統括する多変数予測制御部である。
In FIG. 1,
多変数予測制御部100において、101は制御プロセス11に対する多変数予測制御を実行するサブコントローラ、102は制御プロセス21に対する多変数予測制御を実行するサブコントローラ、103は制御プロセス31に対する多変数予測制御を実行するサブコントローラである。
In the multivariable
多変数予測制御部100において、104はメインコントローラであり、サブコントローラ101乃至103の上位にあってこれらを統括し、各サブコントローラが具備する評価関数の最適化を実行する。
In the multivariable
同様に、多変数予測制御部200において、201は制御プロセス41に対する多変数予測制御を実行するサブコントローラ、202は制御プロセス51に対する多変数予測制御を実行するサブコントローラである。
Similarly, in the multivariable
多変数予測制御部200において、203はメインコントローラであり、サブコントローラ201及び202の上位にあってこれらを統括し、各サブコントローラが具備する評価関数の最適化を実行する。
サブコントローラ101、102、103、201、202は図3の従来例における多変数予測制御部コントローラに相当する。
In the multivariable
The
300は、最上位に位置する操作・監視手段であり、多変数予測制御部100のメインコントローラ104及び多変数予測制御部200のメインコントローラ203を統括して操作・監視を実行する。
このように、本発明では最上位に位置する操作・監視手段300のレベル(A)、メインコントローラ104,203のレベル(B)サブコントローラ101乃至103及び201,202のレベル(C)、最下位に位置する制御プロセス11,21,31,41,51のレベル(D)が階層化されたシステム構成を特徴としている。
Thus, in the present invention, the level (A) of the operation / monitoring means 300 located at the highest level, the level (B) of the
最上位に位置する操作・監視手段300は、自己を最上位としてメインコントローラ、サブコントローラ、制御プロセスを階層化して示した操作・監視画面を表示する。この操作・監視画面では、ツリー状に表示されたアイテムのクリックで該当するアイテムの詳細画面が開かれる。 The operation / monitoring means 300 located at the highest level displays an operation / monitoring screen in which the main controller, the sub-controllers, and the control processes are shown in a hierarchy with the self as the highest. In this operation / monitoring screen, a detailed screen of the corresponding item is opened by clicking an item displayed in a tree shape.
図2は階層化表示された画面例であり、最上位の操作・監視手段のレベル(A)より最下位の制御プロセスのレベル(D)までが階層表示されている。最下位の制御プロセスの具体的な表示アイテムは、操作変数、制御変数、外乱変数、プロセス出力であり、これをクリックすることでこのアイテムに属する詳細データが表示される。 FIG. 2 shows an example of a hierarchical display, in which the level (A) of the highest level operation / monitoring means to the level (D) of the lowest level control process are hierarchically displayed. Specific display items of the lowest-level control process are an operation variable, a control variable, a disturbance variable, and a process output. Clicking on this displays detailed data belonging to this item.
オペレータは、操作・監視手段300の階層化画面により相関関係を有するプロセスの全データを統括して一元的に操作・監視することが可能となり、複数の操作・監視画面にアクセスする従来の煩雑な操作が解消される。 The operator can centrally operate and monitor all the data of the correlated processes by the hierarchical screen of the operation / monitoring means 300, and can access a plurality of operation / monitoring screens. The operation is canceled.
サブコントローラは、独立した制御周期で動作して制御プロセス毎に多変数予測制御を実行すると共に複数の制御パラメータを有する。制御パラメータは、前記した操作変数,制御変数,外乱変数,プロセス出力の少なくともいずれかである。 The sub-controller operates in an independent control cycle, performs multivariable predictive control for each control process, and has a plurality of control parameters. The control parameter is at least one of the aforementioned operation variable, control variable, disturbance variable, and process output.
メインコントローラは、サブコントローラに関する制約条件を考慮した制御可能性のチェックと評価関数の最適化演算を実行し、最適な制御パラメータの設定範囲をサブコントローラに与える。 The main controller executes a controllability check and an evaluation function optimization calculation in consideration of the constraint conditions related to the sub-controller, and gives an optimal control parameter setting range to the sub-controller.
以上説明した図1に実施形態では、操作・監視手段300はグループ100及び200の2グループの各メインコントローラ104及び203を統括する例を示したが、さらに他グループを統括する構成も可能であり、1グループのメインコントローラを統括する構成であってもよい。
In the embodiment described above in FIG. 1, the operation /
11,21,31,41,51 制御プロセス
100,200 多変数予測制御コントローラ
101,102,103,201,202 サブコントローラ
104,203 メインコントローラ
300 操作・監視手段
11, 21, 31, 41, 51
Claims (4)
独立した制御周期で動作して制御プロセス毎に多変数予測制御を実行すると共に、複数の制御パラメータを有する複数の多変数予測制御コントローラと、
前記複数の多変数予測制御コントローラを統括すると共に、前記多変数予測制御コントローラに関する制約条件を考慮した最適化演算を実行し、最適な制御パラメータの設定範囲を前記多変数予測制御コントローラに与えるメインコントローラと、
前記メインコントローラを統括して操作・監視する操作・監視手段と、
を備えたことを特徴とする多変数予測制御システム。 In a multivariable predictive control system having a plurality of control processes and a plurality of multivariable predictive control controllers corresponding to these control processes,
A plurality of multivariable predictive control controllers having a plurality of control parameters and performing multivariable predictive control for each control process by operating in independent control cycles ;
Both the governing said plurality of multivariable predictive controller, the main controller providing the running optimization operation of Constrained relates multivariable predictive controller, the setting range of optimal control parameters for the multivariable predictive controller When,
Operation / monitoring means for controlling and monitoring the main controller;
A multivariable predictive control system characterized by comprising:
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7444191B2 (en) | 2005-10-04 | 2008-10-28 | Fisher-Rosemount Systems, Inc. | Process model identification in a process control system |
| US7738975B2 (en) * | 2005-10-04 | 2010-06-15 | Fisher-Rosemount Systems, Inc. | Analytical server integrated in a process control network |
| JP4998601B2 (en) * | 2010-06-21 | 2012-08-15 | 横河電機株式会社 | Operation / monitoring device |
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2003
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103913989A (en) * | 2012-12-28 | 2014-07-09 | 阿自倍尔株式会社 | Optimization device and method thereof, control device and method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2005092584A (en) | 2005-04-07 |
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