モデル予測制御 詳細

モデル予測制御

 本書はモデル予測制御の概念と応用を紹介するものである。 モデル予測制御はエネルギー多消費型の生産設備のような多変数系を対象とするが、本書で紹介するPFC(Predictive Functional Control)は、基本的に1入力1出力系を対象とし、制御構造が簡単なので理解しやすい。また理論からは導けない結果も含まれており、実使用も難しくはない。本書を用いて、諦めていた対象の制御や新しい技術の開発を試みられることを願う。なお著者リシャレはモデル予測制御の生みの親で、その功績により2007年度ノルディック・プロセスコントロール・アワードの受賞が決定した。

奥付2007年2月9日
定価:2625円(本体2500円)
著者:ジャック・リシャレ 江口 元
監修:小崎恭寿男

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■モデル予測制御 目次

はじめに

第1章 なぜモデル予測制御(PFC)の特徴

1.1 PID制御との関係
1.2 工業におけるPFCインパクト
1.3 PFCの目標
1.4 読者のためのガイダンス
1.5 PFCのブロック線図

第2章 内部モデル

2.1 予測の必要性
2.2 モデルのタイプ
  2.2.1 リセットモデルと独立モデルにおける予測誤差の影響
  2.2.2 リセットモデルと独立モデルの安定性の評価
  2.2.3 リセットモデルと独立モデルでのモデル同定
2.3 不安定な場合あるいは漸近安定でない場合のモデル分解による出力予測
  2.3.1 フィードフォワードの利用
  2.3.2 モデルの分解
2.4 プロセスの動きの予測
2.5 モデルによるシミュレーションの注意点

第3章 参照軌道

3.1 参照軌道の必要性
3.2 参照軌道の原理
3.3 むだ時間のあるプロセスの場合

第4章 制御計算

4.1 基本的な制御式の計算
4.2 レギュレータに明示的な積分器が含まれていないこと
4.3 基本関数
4.4 暗黙のうちに積分要素を含むレギュレータ
4.5 積分系の制御
4.6 フィードフォワードの効果
4.7 操作変数の動きの緩和
4.8 コンボリューション表現
4.9 レギュレータの初期化

第5章 パラメータチューニング

5.1 レギュレータの目標
5.2 制御精度
5.3 動特性
  5.3.1 時間領域における応答
  5.3.2 周波数領域における応答
5.4 ロバスト性
5.5 チューニングすべきパラメータの選択
  5.5.1 制御精度
  5.5.2 動特性
5.6 ゲインのミスマッチと閉ループ応答時間(1次系の場合)
5.7 パラメータチューニングのまとめ

第6章 制約の扱い方

6.1 制約の重要性
6.2 操作変数に関する制約
  6.2.1 内部変数CVに関する制約
6.3 内部変数に関する制約

第7章 産業におけるPFCの様々な手法

7.1 ゾーン制御
7.2 カスケード制御
7.3 透過形制御
7.4 マルチMVによる分担制御
7.5 2CV/1MV制御
7.6 状態推定器
7.7 自動補償器
7.8 2CV/2MV制御

第8章 パラメトリック制御(PPC)

8.1 パラメトリックなシステムの安定性
8.2 熱交換システム
8.3 制約の伝達

第9章 極と零点の扱い

9.1 不安定な極と零点
9.2 安定な極と安定な零点の場合
9.3 安定な極と不安定な零点の場合
9.4 不安定な極と安定な零点の場合
9.5 不安定な極と不安定な零点の場合

第10章 PFCの適用事例

10.1 産業における適用事例
10.2 熱交換プロセスの制御
  10.2.1 流体の混合の内分による表現
  10.2.2 熱交換におけるプラグフローモデル
  10.2.3 熱交換における完全混合モデル
10.3 パイロット反応機の事例:ジレジア大学(Gliwise, ポーランド)
  10.3.1 ジャケット出口温度Tcoの制御
10.4 向流型熱交換器の解析の事例
  10.4.1 熱交換器の熱収支
  10.4.2 向流型熱交換器の解析
  10.4.3 熱交換器のモデル
  10.4.4 熱交換器の制御
  10.4.5 制御結果
  10.4.6 結論
10.5 IRAの熱交換器制御の事例
10.6 バッチ反応機の反応温度制御
10.6.1 はじめに
  10.6.2 制御系の構成
  10.6.3 バッチ反応機への導入結果
10.6.4 おわりに

第11章 結論

11.1 PFCの特徴
11.2 PFCの適用範囲と注意点
11.3 これからの姿

Appendix

Appendix1 基本的なプロセスの制御
  1.1 1次の場合(K,T,D)Matlabによるシミュレーション
  1.2 積分系の場合 H=K/p(1+Tp)
Appendix2 
  2.1 統括伝熱係数の計算 U=(temp,flow)
  2.2 時定数の計算
Appendix3 向流型熱交換機の静的モデル
Appendix4 熱冷媒のモデリング

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