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公開番号2024172918
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-12
出願番号2023090977
出願日2023-06-01
発明の名称処理装置、処理方法、およびプログラム
出願人日本製鉄株式会社
代理人個人
主分類G05B 11/36 20060101AFI20241205BHJP(制御;調整)
要約【課題】制御対象を制御する際に操作量が急激に変動することを抑制する。
【解決手段】処理装置100は、中心目標炉温軌道Tr_ref_mid(t)に対してバンド幅BWを設定し、設定したバンド幅BWに炉団温度Tr(t)の予測値が入るための投入熱量Qinの範囲である操作範囲ORを設定し、設定した操作範囲OR内から、燃焼室3に投入する投入熱量Qin(t_c+1)を決定する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
制御対象に与える操作量を制御量の予測値と目標値とに基づいて決定する処理装置であって、
前記制御量の目標値に対する許容誤差範囲であるバンド幅を設定するバンド幅設定部と、
前記制御量の予測値が前記バンド幅に入るための前記操作量の範囲である操作範囲を設定する操作範囲設定部と、
前記操作範囲内から、前記制御対象に与える前記操作量を決定する操作量決定部と、
を備える処理装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記操作量決定部は、前記制御量の予測値が目標値に対応する値になるときの前記操作量の予測値を用いて、前記操作量を決定する、請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
前記操作量決定部は、前記制御量の予測値を算出する予測モデルと、前記制御量の予測値と目標値との差を少なくとも評価する評価関数と、を用いたモデル予測制御を行うことにより、前記制御量の予測値が目標値に対応する値になるときの前記操作量の予測値を算出する、請求項２に記載の処理装置。
【請求項４】
前記操作量決定部は、前記操作範囲内の複数の値と、前記操作量に対する当該複数の値の相対的な重要度を示す重み係数と、に基づいて、前記操作量を決定する、請求項１～３のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項５】
前記複数の値は、前記制御量の予測値が前記バンド幅の上限値になるときの前記操作量の予測値と、前記制御量の予測値が前記バンド幅の下限値に対応する値になるときの前記操作量の予測値に基づく値と、前記制御量の予測値が目標値に対応する値になるときの前記操作量の予測値と、を用いて定められる値を含む、請求項４に記載の処理装置。
【請求項６】
前記操作量決定部は、前記操作量の実績値を用いて表される前記操作量の時間変化に基づいて、前記操作量を決定する、請求項１～３のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項７】
前記バンド幅設定部は、前記操作量に対する前記制御量の時間応答と、前記制御量の予測精度と、前記制御量の目標値と、前記制御対象の操業実績と、のうちの少なくともいずれか一つに基づいて前記バンド幅を設定する、請求項１～３のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項８】
前記操作範囲設定部は、前記制御量の予測値が前記バンド幅の上限値に対応する値であるバンド幅上限値になるときの前記操作量の予測値を前記操作範囲の上限値として設定することと、前記制御量の予測値が前記バンド幅の下限値に対応する値であるバンド幅下限値になるときの前記操作量の予測値を前記操作範囲の下限値として設定することと、のうち、少なくとも一方を行う、請求項１～３のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項９】
前記操作範囲設定部は、前記制御量の予測値を算出する予測モデルと、前記制御量の予測値と前記バンド幅の上限値との差を少なくとも評価する評価関数と、を用いたモデル予測制御を行うことにより、前記制御量の予測値が前記バンド幅上限値になるときの前記操作量の予測値を算出することと、前記制御量の予測値を算出する予測モデルと、前記制御量の予測値と前記バンド幅の下限値との差を少なくとも評価する評価関数と、を用いたモデル予測制御を行うことにより、前記制御量の予測値が前記バンド幅下限値になるときの前記操作量の予測値を算出することと、のうち、少なくとも一方を行う、請求項８に記載の処理装置。
【請求項１０】
前記制御対象は、相前後して加熱される加熱対象に対し連続的に加熱制御を行うことが可能な工業炉を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の処理装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理装置、処理方法、およびプログラムに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
制御対象に与える操作量を制御量の予測値と目標値とに基づいて決定する技術として特許文献１に記載の技術がある。特許文献１には、制御量の予測値が許容範囲を超えて、現在の操作対象の操作量の上限まで操作しても制御量が目標値に達しないような場合、新たな操作対象を検索し、検索した新たな操作対象に関してモデル予測制御を行って最適操作量を探索することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００６－１７２２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、検索した操作対象の最適操作量を探索する際に、制御量の予測値が目標値に近いほど評価が高くなる評価関数の値が最小または最大になる操作量を最適操作量として検索する。したがって、例えば、プロセスの状態変化を予測する予測モデルによる予測誤差が大きい場合、当該大きい予測誤差を打ち消すために急激に変動する操作量が最適操作量として算出され得る。このような最適操作量で操作した場合、操作量がハンチングする虞がある。
【０００５】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、制御対象を制御する際に操作量が急激に変動することを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の処理装置は、制御対象に与える操作量を制御量の予測値と目標値とに基づいて決定する処理装置であって、前記制御量の目標値に対する許容誤差範囲であるバンド幅を設定するバンド幅設定部と、前記制御量の予測値が前記バンド幅に入るための前記操作量の範囲である操作範囲を設定する操作範囲設定部と、前記操作範囲内から、前記制御対象に与える前記操作量を決定する操作量決定部と、を備える。
【０００７】
本発明の処理方法は、制御対象に与える操作量を制御量の予測値と目標値とに基づいて決定する処理方法であって、前記制御量の目標値に対する許容誤差範囲であるバンド幅を設定するバンド幅設定工程と、前記制御量の予測値が前記バンド幅に入るための前記操作量の範囲である操作範囲を設定する操作範囲設定工程と、前記操作範囲内から、前記制御対象に与える前記操作量を決定する操作量決定工程と、を備える。
【０００８】
本発明のプログラムは、前記処理装置の各部としてコンピュータを機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、制御量の目標値に対する許容誤差範囲であるバンド幅を制御量の目標値に対して設定し、設定したバンド幅に制御量の予測値が入るための操作量の範囲である操作範囲を設定し、設定した操作範囲内から、制御対象に与える操作量を決定する。したがって、制御対象に与える操作量を決定する際に、バンド幅の範囲内であれば制御量が目標値からずれることを許容することが出来る。よって、制御量が過度に目標値に近づく（または一致する）ように操作量が決定されることを抑制することが出来る。これにより、操作量が急激に変動することを抑制することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
処理装置の機能的な構成の一例を示す図である。
コークス製造プロセスの一例を示す図である。
炉団温度の一例を説明する図である。
コークスが炭化室から押し出されている様子の一例を示す図である。
コークス温度、炉団温度、投入熱量、および乾留時間と時間との関係の一例を示す図である。
中心目標炉温軌道の一例を示す図である。
バンド幅の一例を示す図である。
操作範囲および操作量の一例を説明する図である。
燃焼室に投入する投入熱量の算出方法の一例を説明する図である。
処理方法の一例を説明するフローチャートである。
炉団温度および投入熱量の時間変化の第１の計算結果（ｋ＝０の場合の計算結果）を示す図である。
炉団温度および投入熱量の時間変化の第２の計算結果（ｋ＝１の場合の計算結果）を示す図である。
炉団温度および投入熱量の時間変化の第３の計算結果（ｋ＝０．８の場合の計算結果）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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