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JPH10206038A - ファジーロジックを用いた炉加熱制御方法 - Google Patents

ファジーロジックを用いた炉加熱制御方法

Info

Publication number
JPH10206038A
JPH10206038A JP9355354A JP35535497A JPH10206038A JP H10206038 A JPH10206038 A JP H10206038A JP 9355354 A JP9355354 A JP 9355354A JP 35535497 A JP35535497 A JP 35535497A JP H10206038 A JPH10206038 A JP H10206038A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
parameters
control
furnace
command
controller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9355354A
Other languages
English (en)
Inventor
Piliszczuk Alicja Borysowicz
アリーシャ ボリソヴィッチ−ピリスチャク
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fives Stein SA
Original Assignee
Stein Heurtey SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stein Heurtey SA filed Critical Stein Heurtey SA
Publication of JPH10206038A publication Critical patent/JPH10206038A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/0265Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric the criterion being a learning criterion
    • G05B13/0275Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric the criterion being a learning criterion using fuzzy logic only

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Fuzzy Systems (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Electric Ovens (AREA)
  • Control Of High-Frequency Heating Circuits (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Electric Stoves And Ranges (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 従来の制御手段と、与えられた状況およびそ
の入力で受け取る情報に基づいて制御装置のパラメータ
を適合させることのできるファジースーパバイザとを用
いる炉加熱制御方法を提供する。 【解決手段】 指令/測定のずれに従って制御かつ調節
すべきプロセスの状態、すなわち過渡状態もしくは定常
状態を検出し、制御を中断することなく状態間に円滑な
切り替えを確保しながら、状態(過渡状態もしくは定常
状態)に基づいた制御アルゴリズムを選択し、製造体積
および製造速度ならびに装填温度を考慮して特定の要求
に基づいて制御装置のパラメータを計算する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はファジーロジック技
術を用いた炉加熱制御システムに関する。
【0002】
【従来の技術】鉄鋼製造およびガラス業界における炉に
おいては、加熱領域への燃料の流量が加熱制御ループに
おいて設定かつ調節される。1領域の加熱制御のブロッ
ク図を図1に示す。この図は完全に従来の制御システム
に関するものであるため、説明されない。
【0003】制御装置、すなわちコントローラの性能は
その内部パラメータの適切な選択および適切な調節に依
存する。最も一般的な解決法は制御装置の1組の固定パ
ラメータを得ることにある。これを行うためには、プロ
セスの数学的モデル(伝達関数)が入手可能でなければ
ならず、ついで、制御装置のパラメータを関係づける式
を適用しなければならない。これらの式は常に過渡応答
の品質と定常状態との間に妥協をもたらすものであるこ
とが認識されるべきである。さらに、パラメータがこれ
らの式から派生するような従来の制御装置は単純な等式
で記載できるようなプロセスにのみ適用される。
【0004】これは、実際には、極めて複雑であって単
純な関数ではモデル化できない炉加熱プロセスには当て
はまらない。
【0005】さらに、このようなプロセスは、時間の経
過とともに、様々な変形もしくは外乱を受ける。これら
のうち、過渡段階を生成する製造の一時停止および再
開;製造の変化、すなわち異なった型、寸法および質量
の生成物が順に炉に入ること。これは熱要求の連続変化
を伴う;および炉における生成物通過速度変化を特記す
ることができる。
【0006】この結果、固定パラメータを有する制御装
置は、たとえ「理想的に」充分調節されたとしても、プ
ロセスの複雑さおよび不確かさについての一定の制限を
超えることはない。
【0007】これらの理由により、一定ではなく、与え
られた操作状況に応じてパラメータを適合させることの
できる調節を探求することが好都合であった。
【0008】したがって、従来の自動制御システムの枠
組みの中で、自動適応性制御装置の概念が登場した。こ
の型の制御装置の指針となる思想は、操作条件に対して
制御作用を順応させるために、制御装置の係数をオンラ
インで調節することにある。しかしながら、この思想は
依然として非適応性制御装置の場合と同一の原理、すな
わち必要に応じて単純化され依然として固定化されたプ
ロセスの数学的モデルに基づいており、そのパラメータ
の値のみがオンラインで調節される。制御装置の瞬間調
節は依然として従来の妥協的応答に基づいた単純な式の
適用によるものとなっている。
【0009】したがって、この手法では、従来の適用式
から派生するパラメータの調節は依然として最適化され
ない。さらに、モデルは、たとえそのパラメータが変更
可能とされたとしても、単純でなければならず、制御か
つ調整されるプロセスの実行によって引き起こされる瞬
間的な構造変化を組み込むことはできず、モデルは瞬間
的にシステムを記述しなくなることがあり、したがっ
て、制御に顕著な劣化が生じることがある。
【0010】モデル化が困難なプロセスに新たな制御技
術、例えばファジーロジックを適用することによって、
さらに満足な状況が得られている。
【0011】ファジーロジックを用いるコントローラす
なわちファジーコントローラは操作者がシステムを手動
で制御しなければならない場合に操作者によって用いら
れるであろう戦略を示すロジックモデルに基づくもので
ある。直感的な制御戦略は、厳密な様式で定量的な情報
を処理するための方法を供給するファジーアルゴリズム
によって近似することができる。
【0012】いくつかのファジーコントローラが既に市
販されている。これらは数学的モデルに基づくのではな
く、ファジー推理を適用するものであるが、標準的なコ
ントローラであって、特定のシステムについては最適な
ものではないことが主な欠点である。事実、調節は指令
/温度測定のずれの制御に基づき、このずれに比例して
作用を増加させるものである。このような調節モード
は、特に炉の場合のように、顕著な慣性を有するシステ
ムには全く応用されない。
【0013】標準的なファジーコントローラを使用する
ことにより、ファジー制御技術の2つの重要な利点が失
われる。すなわち、コントローラの入力が選択できず、
したがって、特定の用途に有用と考えられかつプロセス
に影響するパラメータを考慮することが不可能である。
ファジーコントローラの入力はエラーおよびエラーの差
分のような標準的な変数である;ルールは、ルールベー
スも標準的で固定されているため、観察および実験から
抽出されたプロセスおよびその挙動に関する知識によっ
て適用することができない。
【0014】同じ問題が残る。すなわち、標準的な解決
法が入手可能であるが、標準的であるために、依然とし
ていくつかの妥協があり、したがって、この解決法は最
適なものではなく、また与えられた状況に常に適してい
るものではない。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】この従来技術の現状か
ら出発して上述の問題点を解決することを目的とし、本
発明は従来の制御装置に、与えられた状況およびその入
力で受け取る情報に基づいて制御装置のパラメータを適
合させることのできるファジースーパバイザを備えてな
る制御システムを提供する。
【0016】
【課題を解決するための手段】したがって、本発明は従
来の制御手段と、与えられた状況およびその入力で受け
取る情報に基づいて制御装置のパラメータを適合させる
ことのできるファジースーパバイザとを用いる炉加熱制
御方法であって、指令/測定のずれに従って制御かつ調
節すべきプロセスの状態、すなわち過渡状態もしくは定
常状態を検出し、制御を中断することなく状態間に円滑
な切り替えを確保しながら、状態(過渡状態もしくは定
常状態)に基づいた制御アルゴリズムを選択し、以下の
因子、すなわち、製造体積および製造速度、すなわち炉
内で処理される生成物塊の質量および製造スピードなら
びに装填温度を考慮して特定の要求に基づいて制御装置
のパラメータを計算する工程を含むことを特徴とする。
【0017】また、本発明によれば、制御装置のパラメ
ータを計算する際に、以下の因子、すなわち、指令と炉
壁の測定温度との間の現在のずれを示すエラー、および
与えられた時間段階で測定された前記壁温度における変
化を考慮することができる。
【0018】
【実施例】以下、図面を参照して説明する本発明の非制
限的な実施例により、本発明の他の特徴および利点が明
らかになるであろう。
【0019】上述のように、本発明の制御方法において
は、制御アルゴリズムは2つの段階からなる: 1)指令/測定のずれに従って制御かつ調節すべきプロ
セスの状態、すなわち過渡状態もしくは定常状態を検出
すること。状態毎に1つづつ計2つのアルゴリズムを用
意し、本発明によれば、ファジーロジック原理に基づい
たトグルがもたらされ、これによって適当なアルゴリズ
ムが選択される一方、制御を中断することなく、状態間
の円滑な切り替えが確保される; 2)いくつかの因子を考慮しながら、所望のシステムの
特定の要求のために設定されかつ微調整されたルールベ
ースに従って制御装置のパラメータを計算すること。こ
れらのパラメータとは特に以下のものである:製造体積
および速度。なぜなら、生成物および製造速度を考慮す
ることにより、炉内に生じる瞬間的な状況に応じて制御
を適当に調節することができるからである。ある領域の
挙動、応答および熱要求は炉がその100%まで充填さ
れた時と、速度が最大であって、極端な場合、領域が部
分的もしくは完全に空な時とでは同じでないことが明ら
かである。また、本発明の制御方法は許容される全速度
範囲および可能な全充填範囲を考慮する;炉の装填温
度;指令と炉壁の測定温度との間の現在のずれを示すエ
ラー;および与えられた時間段階で測定された炉壁温度
における変化。この変数の制御は本発明の好ましい用途
においては極めて有用である。なぜなら、このプロセス
は指令変化シーケンスを被るからであり、そのシステム
の反応が(炉の顕著な慣性のために)遅れるとすると、
エラーの変化を単に観察することだけによってプロセス
中の実際の変化を推測することは不可能である。一方、
これらのパラメータを監視することにより、システムの
応答の方向およびスピードを正確に決定することが可能
になる。
【0020】本発明の方法に用いられる制御アルゴリズ
ムを図3に示す。この図において、 A:定常状態用アルゴリズムによって計算されたパラメ
ータの適用量 B:過渡状態用アルゴリズムによって計算されたパラメ
ータの適用量 1:エラー 2:壁温度の変化 3:生成物の質量 4:炉の製造速度 5:装填温度 Kps,Kis,Kds:定常ルーチンにおいて計算さ
れた制御装置のパラメータ(比例因子、積分因子、微分
因子) δKps,δKis,δKds:製造体積および装填温
度によって制御装置のパラメータを補正するための因子 Kpt,Kit,Kdt,δKpt,δKit,δKd
t:過渡ルーチンにおいて計算された製造装置のパラメ
ータおよび補正因子である。
【0021】本発明の方法によって用いられるファジー
制御を図2に示す。この図を図1と比べることにより、
本発明の方法が、ファジースーパバイザの作用下で従来
の制御システムに供給すべきパラメータを修正するため
に、炉中に生じる熱的状態と製造条件とをいかに考慮す
るかを認めることができる。
【0022】したがって、本発明によれば、炉の制御を
プロセスの状態、すなわち過渡状態もしくは定常状態、
炉に生じる熱条件、すなわち指令/測定ずれ;装填温
度、炉の応答時間等、製造速度、すなわち製造体積、炉
における生成物通過速度によって適合させる制御アルゴ
リズムが得られる。
【0023】
【発明の効果】本発明の制御方法を用いることにより、
上述の従来の制御システムの欠点を解消し、製造体積を
増加させ、炉の特異的な製造を減少させるとともに、加
熱量を改善することが可能になる。
【0024】本発明の方法によって得られる結果を示す
1例として図4(a),(b)および図5(a),
(b)を参照する。
【0025】これらの図は予加熱領域(図4(a),
(b))および加熱領域(図5(a),(b))の挙動
の特性曲線を示すものであり、 曲線1:指令値 曲線2:測定値 曲線3:燃料流量 曲線4:制御装置のパラメータKp
【0026】図4は炉の定常状態挙動を示すものであ
り、(a)はファジースーパバイザのない従来の制御シ
ステムに関し、(b)はファジースーパバイザを備えた
本発明の制御システムを示す。
【0027】図5は炉の過渡状態挙動を示すものであ
り、(a)はファジースーパバイザのない従来の制御シ
ステムに関し、(b)はファジースーパバイザを備えた
本発明の制御システムを示す。
【0028】図4(a)と(b)、図5(a)と(b)
を比較検討することにより、従来の制御方法に対する本
発明の利点が明確になる。すなわち、ファジースーパバ
イザを用いた本発明の方法においては測定曲線が指令曲
線にかなりより正確に追従しており、本発明によって得
られる制御の正確さを実証している。
【0029】本発明による方法の使用から生じる他の利
点のうち、指令の変化に対する迅速な反応、炉からの製
造の増加、特異的な消費の減少、および制御失敗による
操作者介入の減少をもたらす、より良好な信頼性を特記
することができる。
【0030】本発明はもちろん上述の実施例に限定され
るものではなく、その全ての変更例を包含するものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本明細書の前段で記載したような従来の制御シ
ステムを示すブロック図。
【図2】本発明のファジースーパバイザを示すブロック
図。
【図3】本発明の制御方法に使用される制御アルゴリズ
ムを示す図。
【図4】定常状態中の予加熱領域の挙動の特性曲線を示
す図であって、(a)はファジーコントローラのない場
合(すなわち従来の制御方法)、(b)は本発明の方法
を用いるファジーコントローラを用いた場合を示す。
【図5】図4と同様に、過渡状態中の加熱領域の挙動の
特性曲線を示す図であって、(a)はファジーコントロ
ーラのない場合(すなわち従来の制御方法)、(b)は
本発明の方法によるファジーコントローラを用いた場合
を示す。
【符号の説明】
A 定常状態用アルゴリズムによって計算されたパラメ
ータの適用量 B 過渡状態用アルゴリズムによって計算されたパラメ
ータの適用量 1 エラー 2 壁温度の変化 3 生成物の質量 4 炉の製造速度 5 装填温度

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 本発明は従来の制御手段と、与えられた
    状況およびその入力で受け取る情報に基づいて制御装置
    のパラメータを適合させることのできるファジースーパ
    バイザとを用いる炉加熱制御方法であって、 指令/測定のずれに従って制御かつ調節すべきプロセス
    の状態、すなわち過渡状態もしくは定常状態を検出し、 制御を中断することなく状態間に円滑な切り替えを確保
    しながら、ファジーロジック原理に基づいたトグルを用
    いることにより、状態(過渡状態もしくは定常状態)に
    基づいた制御アルゴリズムを選択し、 以下の因子、すなわち、 製造体積および製造速度、すなわち炉内で処理される生
    成物塊の質量および製造スピード、ならびに装填温度を
    考慮した特定の要求に基づいて制御装置のパラメータを
    計算する工程を含むことを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 特定の要求に基づいて制御装置のパラメ
    ータを計算する際に、指令と炉壁の測定温度との間の現
    在のずれを示すエラーをも考慮することを特徴とする請
    求項1記載の制御方法。
  3. 【請求項3】 特定の要求に基づいて制御装置のパラメ
    ータを計算する際に、与えられた時間段階で測定された
    前記壁温度における変化をも考慮することを特徴とする
    請求項1記載の制御方法。
JP9355354A 1996-12-23 1997-12-24 ファジーロジックを用いた炉加熱制御方法 Pending JPH10206038A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9615896 1996-12-23
FR9615896A FR2757614B1 (fr) 1996-12-23 1996-12-23 Procede de regulation du chauffage d'un four mettant en oeuvre la technique de la logique floue

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10206038A true JPH10206038A (ja) 1998-08-07

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JP9355354A Pending JPH10206038A (ja) 1996-12-23 1997-12-24 ファジーロジックを用いた炉加熱制御方法

Country Status (7)

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US (1) US5995532A (ja)
EP (1) EP0851325B1 (ja)
JP (1) JPH10206038A (ja)
AT (1) ATE239929T1 (ja)
DE (2) DE69721710T2 (ja)
ES (1) ES2117961T3 (ja)
FR (1) FR2757614B1 (ja)

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ES2117961T1 (es) 1998-09-01
FR2757614B1 (fr) 1999-02-05
DE69721710D1 (de) 2003-06-12
ATE239929T1 (de) 2003-05-15
FR2757614A1 (fr) 1998-06-26
US5995532A (en) 1999-11-30
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