(57)【要約】【課題】部分負荷運転時や外乱が入力された場合でも、安定した冷温水出口温度制御を実現する。【解決手段】吸収冷温水機の制御装置であって、冷温水出口温度と設定値の偏差から燃料調節弁、吸収液ポンプ・インバータ周波数を操作するＰＩＤコントローラ３８、ＰＩＤコントローラ３８から出力される操作量の波形分析を行う第１の波形分析器４０、操作量の変化率の波形分析を行う第２の波形分析器４２、負荷率を演算・推定する負荷率演算器４４、並びに、上記の波形分析結果及び演算結果等からＰＩＤコントローラ３８のパラメータをファジィ推論するファジィ演算器４６より構成される。【選択図】        図２
2005030681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を収容した蒸発器と、蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収剤溶液で吸収する吸収器と、吸収器からの吸収剤溶液を加熱して冷媒蒸気を抽出する再生器と、再生器で抽出された冷媒蒸気を凝縮させて前記蒸発器へ供給するための凝縮器とを備え、これらの各機器により吸収冷凍サイクルが形成される吸収冷温水機において、蒸発器から取り出される冷温水の冷温水出口温度が設定値となるように、再生器の加熱量及び吸収器から再生器に送られる吸収液流量をＰＩＤ制御により操作するに際し、これらの操作量の波形分析を行って定量化した操作量振幅度を算出するとともに、冷温水出口温度、吸収器に供給される冷却水の入口温度及び再生温度から負荷率を演算し、操作量振幅度及び負荷率の演算結果からＰＩＤ制御のパラメータをファジィ推論し、ＰＩＤ制御のパラメータを補正して、部分負荷運転時や外乱が入力されたときでも冷温水出口温度を安定して制御することを特徴とする吸収冷温水機の制御方法。
【請求項２】
冷媒を収容した蒸発器と、蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収剤溶液で吸収する吸収器と、吸収器からの吸収剤溶液を加熱して冷媒蒸気を抽出する再生器と、再生器で抽出された冷媒蒸気を凝縮させて前記蒸発器へ供給するための凝縮器とを備え、これらの各機器により吸収冷凍サイクルが形成される吸収冷温水機において、蒸発器から取り出される冷温水の冷温水出口温度が設定値となるように、再生器の加熱量及び吸収器から再生器に送られる吸収液流量をＰＩＤ制御により操作するに際し、これらの操作量の波形分析を行って定量化した操作量振幅度を算出するとともに、冷温水出口温度、吸収器に供給される冷却水の入口温度及び再生温度から負荷率を演算し、操作量振幅度及び負荷率の演算結果と前記冷温水の流量及び前記冷却水入口温度からＰＩＤ制御のパラメータをファジィ推論し、ＰＩＤ制御のパラメータを補正して、部分負荷運転時や外乱が入力されたときでも冷温水出口温度を安定して制御することを特徴とする吸収冷温水機の制御方法。
【請求項３】
冷媒を収容した蒸発器と、蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収剤溶液で吸収する吸収器と、吸収器からの吸収剤溶液を加熱して冷媒蒸気を抽出する再生器と、再生器で抽出された冷媒蒸気を凝縮させて前記蒸発器へ供給するための凝縮器とを備え、これらの各機器により吸収冷凍サイクルが形成される吸収冷温水機において、蒸発器から取り出される冷温水の冷温水出口温度が設定値となるように、再生器の加熱量及び吸収器から再生器に送られる吸収液流量をＰＩＤ制御により操作するに際し、これらの操作量の波形分析を行って定量化した操作量振幅度を算出し、さらに、前記操作量の変化率の波形分析を操作量と同じ手法で行って操作量変化率振幅度を算出するとともに、冷温水出口温度、吸収器に供給される冷却水の入口温度及び再生温度から負荷率を演算し、操作量振幅度、操作量変化率振幅度及び負荷率の演算結果と前記冷温水の流量及び前記冷却水入口温度からＰＩＤ制御のパラメータをファジィ推論し、ＰＩＤ制御のパラメータを補正して、部分負荷運転時や外乱が入力されたときでも冷温水出口温度を安定して制御することを特徴とする吸収冷温水機の制御方法。
【請求項４】
操作量の波形分析は、規定回数を決め、操作量の波形があるしきい値を超える回数が規定回数以上となった場合、そのしきい値を元に定量化し、これを操作量振幅度として出力する請求項１、２又は３記載の吸収冷温水機の制御方法。
【請求項５】
ＰＩＤ制御のパラメータをファジィ推論するに際しては、少なくとも操作量振幅度、負荷率、及びＰＩＤ制御パラメータを決定する制御モードのメンバーシップ関数を設定し、これらのメンバーシップ関数とファジィルールに基づきファジィ推論を実行して、出力された制御モードに応じてＰＩＤ制御のパラメータを補正する請求項１〜４のいずれかに記載の吸収冷温水機の制御方法。
【請求項６】
冷媒を収容した蒸発器と、蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収剤溶液で吸収する吸収器と、吸収器からの吸収剤溶液を加熱して冷媒蒸気を抽出する再生器と、再生器で抽出された冷媒蒸気を凝縮させて前記蒸発器へ供給するための凝縮器とを備え、これらの各機器により吸収冷凍サイクルが形成される吸収冷温水機に、蒸発器から取り出される冷温水の冷温水出口温度と冷温水出口温度設定値の偏差により、再生器の加熱量を調節する制御弁及び吸収器から再生器に送られる吸収液流量を調節する吸収液ポンプをＰＩＤ制御により操作するＰＩＤコントローラを接続した吸収冷温水機の制御装置であって、ＰＩＤコントローラから出力される操作量の波形分析を行って定量化した操作量振幅度を算出する波形分析器と、冷温水出口温度、吸収器に供給される冷却水の入口温度及び再生温度から負荷率を演算する負荷率演算器と、操作量振幅度及び負荷率の演算結果からＰＩＤ制御のパラメータをファジィ推論するファジィ演算器とを設け、ファジィ演算器からの出力でＰＩＤコントローラのパラメータが補正されて、部分負荷運転時や外乱が入力されたときでも冷温水出口温度が安定して制御されるようにしたことを特徴とする吸収冷温水機の制御装置。
【請求項７】
冷媒を収容した蒸発器と、蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収剤溶液で吸収する吸収器と、吸収器からの吸収剤溶液を加熱して冷媒蒸気を抽出する再生器と、再生器で抽出された冷媒蒸気を凝縮させて前記蒸発器へ供給するための凝縮器とを備え、これらの各機器により吸収冷凍サイクルが形成される吸収冷温水機に、蒸発器から取り出される冷温水の冷温水出口温度と冷温水出口温度設定値の偏差により、再生器の加熱量を調節する制御弁及び吸収器から再生器に送られる吸収液流量を調節する吸収液ポンプをＰＩＤ制御により操作するＰＩＤコントローラを接続した吸収冷温水機の制御装置であって、ＰＩＤコントローラから出力される操作量の波形分析を行って定量化した操作量振幅度を算出する波形分析器と、冷温水出口温度、吸収器に供給される冷却水の入口温度及び再生温度から負荷率を演算する負荷率演算器と、操作量振幅度及び負荷率の演算結果と前記冷温水の流量及び前記冷却水入口温度からＰＩＤ制御のパラメータをファジィ推論するファジィ演算器とを設け、ファジィ演算器からの出力でＰＩＤコントローラのパラメータが補正されて、部分負荷運転時や外乱が入力されたときでも冷温水出口温度が安定して制御されるようにしたことを特徴とする吸収冷温水機の制御装置。
【請求項８】
冷媒を収容した蒸発器と、蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収剤溶液で吸収する吸収器と、吸収器からの吸収剤溶液を加熱して冷媒蒸気を抽出する再生器と、再生器で抽出された冷媒蒸気を凝縮させて前記蒸発器へ供給するための凝縮器とを備え、これらの各機器により吸収冷凍サイクルが形成される吸収冷温水機に、蒸発器から取り出される冷温水の冷温水出口温度と冷温水出口温度設定値の偏差により、再生器の加熱量を調節する制御弁及び吸収器から再生器に送られる吸収液流量を調節する吸収液ポンプをＰＩＤ制御により操作するＰＩＤコントローラを接続した吸収冷温水機の制御装置であって、ＰＩＤコントローラから出力される操作量の波形分析を行って定量化した操作量振幅度を算出する第１の波形分析器と、前記操作量の変化率の波形分析を操作量と同じ手法で行って操作量変化率振幅度を算出する第２の波形分析器と、冷温水出口温度、吸収器に供給される冷却水の入口温度及び再生温度から負荷率を演算する負荷率演算器と、操作量振幅度、操作量変化率振幅度及び負荷率の演算結果と前記冷温水の流量及び前記冷却水入口温度からＰＩＤ制御のパラメータをファジィ推論するファジィ演算器とを設け、ファジィ演算器からの出力でＰＩＤコントローラのパラメータが補正されて、部分負荷運転時や外乱が入力されたときでも冷温水出口温度が安定して制御されるようにしたことを特徴とする吸収冷温水機の制御装置。
【請求項９】
波形分析器は、規定回数を決め、操作量の波形があるしきい値を超える回数が規定回数以上となった場合、そのしきい値を元に定量化し、これを操作量振幅度として出力するものである請求項６、７又は８記載の吸収冷温水機の制御装置。
【請求項１０】
ファジィ演算器は、少なくとも操作量振幅度、負荷率、及びＰＩＤ制御パラメータを決定する制御モードのメンバーシップ関数を設定し、これらのメンバーシップ関数とファジィルールに基づきファジィ推論を実行するものであり、ファジィ演算器から出力された制御モードがＰＩＤコントローラに入力されて、制御モードに応じてパラメータが補正されるようにした請求項６〜９のいずれかに記載の吸収冷温水機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収冷温水機（吸収冷凍機も含む）の冷温水取り出し時における冷温水温度制御を行う制御方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球温暖化問題など環境に関する関心が高まっており、エネルギー利用効率の向上、フロンなどの有害物質の削減が求められている。冷温水機の分野では、吸収冷温水機は冷媒にフロンを利用しておらず、ガス・排熱で駆動できるため、地球環境と省エネルギーの観点から注目されている。
【０００３】
例えば、吸収剤に臭化リチウム、冷媒に水を使用する吸収冷温水機は、負荷変動時の過冷却により冷媒である水の凍結が起こる可能性があるため、特に低温冷水取り出し時における冷温水温度制御には高い精度が要求される。しかし、従来のＰＩＤ（比例積分微分）制御による冷温水温度制御では、定格負荷付近での調整を行ったとしても、空調負荷が変動し部分負荷で運転する必要が生じた際、制御対象である吸収冷温水機の特性が変化して制御性が低下し、冷温水出口温度がハンチングすることがある。また、複数台の冷温水機を並列運転している際の台数切替え操作や配水系統の切替えも冷温水温度制御に対する外乱要素となり、冷温水出口温度のハンチングの原因となる。
【０００４】
このような問題を解決するため、従来の制御手法では、冷温水出口温度の設定値からの偏差、冷温水出口温度の変化率及び冷温水入口温度の変化率にメンバーシップ関数を定め、加熱量制御弁（燃料制御弁）の操作量と上記偏差、変化率との間にファジィルールを構成し、ファジィ推論により加熱量制御弁の操作量を制御している（例えば、特許文献１参照）。また、冷温水出口温度の設定値からの偏差と高温再生器の加熱量との間にメンバーシップ関数及びファジィルールを定め、ファジィ推論により高温再生器の加熱量を制御しているものもある（例えば、特許文献２参照）。また、冷温水出口温度の変化率と高温再生器の加熱量との間にメンバーシップ関数及びファジィルールを定め、ファジィ推論により高温再生器の加熱量を制御しているものもある（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−３４４０７８号公報
【特許文献２】
特開平４−３６５５８号公報
【特許文献３】
特開平４−４３２６５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、吸収冷温水機は冷媒に水を用いており、過冷却による凍結の恐れがあるため、特に低温冷水取り出し時における冷水温度制御の要求精度は高い。また、上記のようなファジィ推論による加熱量操作手法も提案されているが、加熱量をファジィ推論により操作する手法は、操作量そのものを操作する制御であって、複雑なメンバーシップ関数とファジィルールの設定が必要となることから、調整が困難である。
【０００７】
本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、吸収冷温水機の冷温水温度制御において、部分負荷時等の定常的に生じるハンチングを防止するため、ハンチングを定量化する波形分析手法を用い、さらに負荷率を推定し、波形分析結果及び負荷率推定値からＰＩＤ制御パラメータをファジィ推論し、パラメータを自動補正することで、安定した制御性を得ることができ、しかも、ハンチングを抑制する機能も有する制御方法及び装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の制御方法は、冷媒を収容した蒸発器と、蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収剤溶液で吸収する吸収器と、吸収器からの吸収剤溶液を加熱して冷媒蒸気を抽出する再生器と、再生器で抽出された冷媒蒸気を凝縮させて前記蒸発器へ供給するための凝縮器とを備え、これらの各機器により吸収冷凍サイクルが形成される吸収冷温水機において、蒸発器から取り出される冷温水の冷温水出口温度が設定値となるように、再生器の加熱量及び吸収器から再生器に送られる吸収液流量をＰＩＤ制御により操作するに際し、これらの操作量の波形分析を行って定量化した操作量振幅度を算出するとともに、冷温水出口温度、吸収器に供給される冷却水の入口温度及び再生温度から負荷率を演算し、操作量振幅度及び負荷率の演算結果からＰＩＤ制御のパラメータをファジィ推論し、ＰＩＤ制御のパラメータを補正して、部分負荷運転時や外乱が入力されたときでも冷温水出口温度を安定して制御するように構成されている。
【０００９】
また、本発明の制御方法は、上記の吸収冷温水機において、蒸発器から取り出される冷温水の冷温水出口温度が設定値となるように、再生器の加熱量及び吸収器から再生器に送られる吸収液流量をＰＩＤ制御により操作するに際し、これらの操作量の波形分析を行って定量化した操作量振幅度を算出するとともに、冷温水出口温度、吸収器に供給される冷却水の入口温度及び再生温度から負荷率を演算し、操作量振幅度及び負荷率の演算結果と前記冷温水の流量及び前記冷却水入口温度からＰＩＤ制御のパラメータをファジィ推論し、ＰＩＤ制御のパラメータを補正して、部分負荷運転時や外乱が入力されたときでも冷温水出口温度を安定して制御することを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の制御方法は、上記の吸収冷温水機において、蒸発器から取り出される冷温水の冷温水出口温度が設定値となるように、再生器の加熱量及び吸収器から再生器に送られる吸収液流量をＰＩＤ制御により操作するに際し、これらの操作量の波形分析を行って定量化した操作量振幅度を算出し、さらに、前記操作量の変化率の波形分析を行って定量化した操作量変化率振幅度を算出するとともに、冷温水出口温度、吸収器に供給される冷却水の入口温度及び再生温度から負荷率を演算し、操作量振幅度、操作量変化率振幅度及び負荷率の演算結果と前記冷温水の流量及び前記冷却水入口温度からＰＩＤ制御のパラメータをファジィ推論し、ＰＩＤ制御のパラメータを補正して、部分負荷運転時や外乱が入力されたときでも冷温水出口温度を安定して制御することを特徴としている。
【００１１】
これらの方法において、操作量（及び操作量変化率）の波形分析は、規定回数を決め、操作量（及び操作量変化率）の波形があるしきい値を超える回数が規定回数以上となった場合、そのしきい値を元に定量化し、これを操作量振幅度（及び操作量変化率振幅度）として出力するものである。また、ＰＩＤ制御のパラメータをファジィ推論するに際しては、少なくとも操作量振幅度、負荷率、（必要に応じて、冷温水流量、冷却水入口温度、操作量変化率振幅度）及びＰＩＤ制御パラメータを決定する制御モードのメンバーシップ関数を設定し、これらのメンバーシップ関数とファジィルールに基づきファジィ推論を実行して、出力された制御モードに応じてＰＩＤ制御のパラメータを補正する。
【００１２】
本発明の装置は、冷媒を収容した蒸発器と、蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収剤溶液で吸収する吸収器と、吸収器からの吸収剤溶液を加熱して冷媒蒸気を抽出する再生器と、再生器で抽出された冷媒蒸気を凝縮させて前記蒸発器へ供給するための凝縮器とを備え、これらの各機器により吸収冷凍サイクルが形成される吸収冷温水機に、蒸発器から取り出される冷温水の冷温水出口温度と冷温水出口温度設定値の偏差により、再生器の加熱量を調節する制御弁（燃料調節弁）及び吸収器から再生器に送られる吸収液流量を調節する吸収液ポンプ（吸収液ポンプ・インバータ周波数）をＰＩＤ制御により操作するＰＩＤコントローラを接続した吸収冷温水機の制御装置であって、ＰＩＤコントローラから出力される操作量の波形分析を行って定量化した操作量振幅度を算出する波形分析器と、冷温水出口温度、吸収器に供給される冷却水の入口温度及び再生温度から負荷率を演算する負荷率演算器と、操作量振幅度及び負荷率の演算結果からＰＩＤ制御のパラメータをファジィ推論するファジィ演算器とを設け、ファジィ演算器からの出力でＰＩＤコントローラのパラメータが補正されて、部分負荷運転時や外乱が入力されたときでも冷温水出口温度が安定して制御されるようにしたことを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の装置は、上記の吸収冷温水機に、蒸発器から取り出される冷温水の冷温水出口温度と冷温水出口温度設定値の偏差により、再生器の加熱量を調節する制御弁（燃料調節弁）及び吸収器から再生器に送られる吸収液流量を調節する吸収液ポンプ（吸収液ポンプ・インバータ周波数）をＰＩＤ制御により操作するＰＩＤコントローラを接続した吸収冷温水機の制御装置であって、ＰＩＤコントローラから出力される操作量の波形分析を行って定量化した操作量振幅度を算出する波形分析器と、冷温水出口温度、吸収器に供給される冷却水の入口温度及び再生温度から負荷率を演算する負荷率演算器と、操作量振幅度及び負荷率の演算結果と前記冷温水の流量及び前記冷却水入口温度からＰＩＤ制御のパラメータをファジィ推論するファジィ演算器とを設け、ファジィ演算器からの出力でＰＩＤコントローラのパラメータが補正されて、部分負荷運転時や外乱が入力されたときでも冷温水出口温度が安定して制御されるようにしたことを特徴としている。
【００１４】
また、本発明の装置は、上記の吸収冷温水機に、蒸発器から取り出される冷温水の冷温水出口温度と冷温水出口温度設定値の偏差により、再生器の加熱量を調節する制御弁（燃料調節弁）及び吸収器から再生器に送られる吸収液流量を調節する吸収液ポンプ（吸収液ポンプ・インバータ周波数）をＰＩＤ制御により操作するＰＩＤコントローラを接続した吸収冷温水機の制御装置であって、ＰＩＤコントローラから出力される操作量の波形分析を行って定量化した操作量振幅度を算出する第１の波形分析器と、前記操作量の変化率の波形分析を行って定量化した操作量変化率振幅度を算出する第２の波形分析器と、冷温水出口温度、吸収器に供給される冷却水の入口温度及び再生温度から負荷率を演算する負荷率演算器と、操作量振幅度、操作量変化率振幅度及び負荷率の演算結果と前記冷温水の流量及び前記冷却水入口温度からＰＩＤ制御のパラメータをファジィ推論するファジィ演算器とを設け、ファジィ演算器からの出力でＰＩＤコントローラのパラメータが補正されて、部分負荷運転時や外乱が入力されたときでも冷温水出口温度が安定して制御されるようにしたことを特徴としている。
【００１５】
これらの装置において、波形分析器は、規定回数を決め、操作量（又は操作量変化率）の波形があるしきい値を超える回数が規定回数以上となった場合、そのしきい値を元に定量化し、これを操作量振幅度（又は操作量変化率振幅度）として出力するものである。また、ファジィ演算器は、少なくとも操作量振幅度、負荷率、（必要に応じて、冷温水流量、冷却水入口温度、操作量変化率振幅度）及びＰＩＤ制御パラメータを決定する制御モードのメンバーシップ関数を設定し、これらのメンバーシップ関数とファジィルールに基づきファジィ推論を実行するものであり、ファジィ演算器から出力された制御モードがＰＩＤコントローラに入力されて、制御モードに応じてパラメータが補正される。
【００１６】
本発明の制御方法及び装置では、ハンチングを起こさない場合はＰＩＤ制御と同じため、従来の手法で定格運転時にＰＩＤコントローラを調整することができる。部分負荷運転時や外乱が入力された場合は、ファジィ演算器からの出力でＰＩＤコントローラのパラメータを自動補正するため、安定した制御性を得ることが可能である。さらに、負荷率演算器で負荷率を推定し、負荷率のメンバーシップ関数を設定することで、ハンチングが予想される部分負荷運転時等にはあらかじめパラメータを補正するため、ハンチングを抑制する機能も有する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することが可能なものである。図１は、本発明の実施の形態による制御装置を備えた吸収冷温水機の一例を示している。本実施の形態の吸収冷温水機は、臭化リチウムを吸収剤として水を冷媒とする組み合わせを使用したシステムである。この吸収冷温水機における吸収冷凍サイクルを説明すると、まず、吸収器１０で多量の冷媒蒸気を吸収して濃度が薄められた吸収剤溶液（稀吸収液）が、吸収器１０から吸収液ポンプ１３により低温熱交換器１２に送給され、この低温熱交換器１２により加熱された後に低温再生器１４に送給される。１５は、吸収液ポンプを調節するインバータ（可変周波数電源装置）である。前記稀吸収液は、この低温再生器１４において低温再生され、吸収している冷媒の一部を放出し濃度がその分高くなって中間濃度の吸収剤溶液（中間吸収液）となる。次に、この中間吸収液は、低温再生器１４から高温熱交換器１６に送給され、この高温熱交換器１６により加熱された後に高温再生器１８に送給される。
【００１８】
前記中間吸収液は、この高温再生器１８において高温再生され、吸収している冷媒（水蒸気）の一部を放出し濃度がさらに高くなって高濃度の吸収剤溶液（濃吸収液）となる。そして、この濃吸収液が前記高温熱交換器１６の加熱側に前記中間吸収液を加熱する加熱源として戻され、さらに、低温熱交換器１２の加熱側に前記稀吸収液を加熱する加熱源として戻された後、前記吸収器１０に帰還する。この帰還した濃吸収液は吸収器１０において伝熱管上に散布され、冷却水入口１１からの冷却水により冷却されながら再び冷媒蒸気を吸収して前記稀吸収液となる。
【００１９】
前記高温再生器１８では、例えば、燃料を燃焼させて加熱源としており、これにより中間吸収液が加熱されて吸収していた冷媒が放出され、この放出された冷媒蒸気は、低温再生器１４にこの低温再生器１４での加熱源として利用された後、凝縮器２０に戻されて凝縮する。１９は燃料調節弁である。凝縮器２０からの冷媒液（水）は蒸発器２２に入り、この凝縮した冷媒液が冷媒ポンプ２４により蒸発器２２の伝熱管（水が流通している）に散布され蒸発潜熱により冷却されて冷水が得られる（冷房運転の場合）。この場合、冷暖切替弁２６は閉となっている。なお、暖房運転の場合は、冷暖切替弁２６は開であり、蒸発器２２の伝熱管（水が流通している）は加熱されて温水が得られる。２５は冷温水入口、２７は冷温水出口である。
また、低温再生器１４からの吸収液配管２８と、高温熱交換器１６と低温熱交換器１２との間の加熱側の吸収液配管３０とを接続するバイパス管３２が設けられ、低温再生器１４を出て高温再生器１８へ供給される中間濃縮吸収液の一部を、吸収器１０へ戻る濃吸収液配管３４にバイパスさせるように構成されている。
【００２０】
このような吸収冷温水機では、ＰＩＤ制御による冷温水温度制御を行っており、ＰＩＤコントローラを内蔵する制御装置３６において、冷温水出口温度と冷温水出口温度設定値の偏差から、上記の燃料調節弁１９と吸収液ポンプ１３のインバータ１５の周波数の操作量を出力して、冷温水温度制御を行っている。
上述したように、本実施の形態における吸収冷温水機は冷媒に水を使用しており、負荷変動時の過冷却により冷媒である水の凍結が起こる可能性があるため、特に低温冷水取り出し時における冷水温度制御には高い精度が要求される。しかし、ＰＩＤコントローラを定格負荷での運転条件にて調整しても、部分負荷運転時や外乱が入力された場合は、制御対象である吸収冷温水機の特性が変化して制御性が低下し、冷温水出口温度のハンチングが生じることがある。
【００２１】
そこで、本実施の形態では、前述の制御装置３６として、部分負荷時等の定常的に生じるハンチングを防止するために、ハンチングを定量化する波形分析手法を用い、さらに負荷率を推定し、波形分析結果及び負荷率推定値からＰＩＤ制御パラメータをファジィ推論し、パラメータを自動補正する機能を有する装置を採用している。具体的には、図２に示すように、冷温水出口温度と設定値の偏差から燃料調節弁、吸収液ポンプ・インバータ周波数を操作するＰＩＤコントローラ３８、ＰＩＤコントローラ３８から出力される操作量の波形分析を行う第１の波形分析器４０、前記操作量の変化率の波形分析を行う第２の波形分析器４２、負荷率を演算して推定する負荷率演算器４４、並びに、上記の波形分析結果及び演算結果等からＰＩＤコントローラ３８のパラメータをファジィ推論するファジィ演算器４６より構成される。ＰＩＤコントローラ３８は定格運転条件にて十分に調整しておく。パラメータの補正計算は定期的（Ｔ１分毎）に演算を行う。波形分析器４０、４２では、ＰＩＤコントローラから出力される操作量及び操作量の変化率を分析し、０〜１００の値を出力する。ファジィ演算器４６では、操作量及び操作量の変化率の波形分析結果、負荷率演算器４４で推定した負荷率、冷温水流量、冷却水入口温度、並びに制御モードのメンバーシップ関数を設定し、これらのメンバーシップ関数とファジィルールに基づき、ファジィ推論により制御モードを出力する。制御モードはＰＩＤコントローラ３８に入力され、モードに応じてパラメータが補正される。
【００２２】
図３は、ＰＩＤコントローラの構成を示している。図３に示すように、冷温水出口温度と設定値の偏差から燃料調節弁及び吸収液ポンプ・インバータ周波数を操作する。定格負荷運転にてＣＰ（比例動作の係数）、ＣＩ（積分動作の係数）、ＣＤ（微分動作の係数）をそれぞれ１とした状態で、十分にＰＩＤコントローラを調整しておく。運用時には、ファジィ演算器より出力される制御モードによって、係数ＣＰ、ＣＩ、ＣＤを決める。図４、図５、図６に、制御モードに対応した係数値を定める換算テーブルの一例を示す。
【００２３】
つぎに、波形分析器について説明する。第１の波形分析器では、操作量（ＭＶ値）の振幅度を０〜１００［％］の値で出力する。Ｔ１分ごとに前回演算以降のＭＶ値の平均値を演算する。平均値に対するピーク幅（ピーク範囲）ＰＲ１をあらかじめ設定しておき、ピーク幅をもとにピーク上下限値を以下のように定義する。
上限値＝平均値＋（ＰＲ１／２）×（Ｎ１−Ｍ＋１）／Ｎ１
下限値＝平均値−（ＰＲ１／２）×（Ｎ１−Ｍ＋１）／Ｎ１
ＰＲ１：ピーク範囲、Ｎ１：ループ総回数（分割数）、Ｍ：ループ回数（１≦Ｍ≦Ｎ１−１）
上限値と下限値を交互に超えた回数を演算する。上下限値を交互に超えた回数が規定回数Ｌ１を超えるまで繰り返す。Ｍ回目に規定回数を超えたとすると、波形分析器からの振幅度は、
振幅度＝１００×（Ｎ１−Ｍ＋１）／Ｎ１
となる。なお、Ｎ１回繰り返しても規定回数を超えなかった場合、振幅度は０とする。図７に、Ｎ１＝８、Ｌ１＝２とした場合の波形分析の一例を示す。この場合、出力値は５０％となる。
【００２４】
第２の波形分析器では、操作量（ＭＶ値）の変化率の振幅度を０〜１００［％］の値で出力する。Ｔ１分ごとに前回演算以降のＭＶ値変化率の平均値を演算する。平均値に対するピーク幅（ピーク範囲）ＰＲ２をあらかじめ設定しておき、ピーク幅をもとにピーク上下限値を以下のように定義する。
上限値＝平均値＋（ＰＲ２／２）×（Ｎ２−Ｍ＋１）／Ｎ２
下限値＝平均値−（ＰＲ２／２）×（Ｎ２−Ｍ＋１）／Ｎ２
ＰＲ２：ピーク範囲、Ｎ２：ループ総回数、Ｍ：ループ回数（１≦Ｍ≦Ｎ２−１）
上限値と下限値を交互に超えた回数を演算する。上下限値を交互に超えた回数が規定回数Ｌ２を超えるまで繰り返す。Ｍ回目に規定回数を超えたとすると、波形分析器からの振幅度は、
振幅度＝１００×（Ｎ２−Ｍ＋１）／Ｎ２
となる。Ｎ２回繰り返しても規定回数を超えなかった場合、振幅度は０とする。
【００２５】
図８に、波形分析の手順を詳述した本発明のフローチャートを示す。図８の波形分析の手順を簡単に説明すると、波形分析１（上述した第１の波形分析器の説明を参照）においては、ＭＶ値（操作量）振幅度を０〜１００［％］の値で出力するが、まず、Ｔ１分ごとに前回演算以降のＭＶ値の平均値を計算し、平均値に対するピーク幅をあらかじめ設定しておき、ピーク幅をもとに定義されたピーク上下限値を交互に超えた回数を演算する。上下限値を交互に超えた回数が規定回数Ｌ１を超えた場合、あるいはＭ（ループ回数）＝Ｎ１（ループ総回数）となった場合は、ＭＶ値振幅度を演算する。Ｍ回目に規定回数を超えたとすると、振幅度＝１００×（Ｎ１−Ｍ＋１）／Ｎ１であり、Ｍ＝Ｎ１の場合は振幅度＝０である。また、Ｍ回目で規定回数を超えない場合は、Ｍ＋１として上下限値を超える回数を演算し、規定回数Ｌ１を超えるか、Ｎ１回となるまで、これを繰り返す。波形分析２のＭＶ値変化率振幅度の演算についても手順は同様である。
これらの演算結果及び負荷率の演算結果などからファジィ演算により制御モードが出力され、制御モードに応じてＰＩＤ制御パラメータが補正される。
【００２６】
負荷率演算器について説明する。負荷率演算器では、高温再生器温度、冷温水出口温度、冷却水入口温度より負荷率の演算を行う。
負荷率＝ｆ（Ｔｏ，Ｔｇ，Ｔｃ）
負荷率の演算式の一例は以下のようなものである。
負荷率＝｛（Ｃ１×Ｔｏ／Ｃ３）０．５×（Ｔｇ−Ｔｃ）−Ｃ２×（Ｔｏ／Ｃ３）０．５｝×１００
Ｔｏ：冷温水出口温度、Ｔｇ：高温再生温度、Ｔｃ：冷却水入口温度、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３：定数
【００２７】
つぎに、ファジィ演算器について説明する。ファジィ演算器ではＴ１分ごとに演算を行う。ＭＶ波形振幅度、ＭＶ波形変化率振幅度、負荷率、冷温水流量、冷却水入口温度、制御モードのメンバーシップ関数と、ファジィルールに基づきファジィ推論を実行する。下記にメンバーシップ関数、ファジィルール、ファジィ推論手法の一例を示す。
【００２８】
（１）メンバーシップ関数
関数Ａ１１  ＭＶ波形振幅が大きい（図９）
関数Ａ１２  ＭＶ波形振幅が小さい（図９）
関数Ａ２１  ＭＶ変化率波形振幅が大きい（図１０）
関数Ａ２２  ＭＶ変化率波形振幅が小さい（図１０）
関数Ａ３１  負荷大きい（図１１）
関数Ａ３２  負荷小さい（図１１）
関数Ａ４１  冷温水流量少ない（図１２）
関数Ａ４２  冷温水流量適度（図１２）
関数Ａ５１  冷却水入口温度低い（図１３）
関数Ａ５２  冷却水入口温度高い（図１３）
関数Ｂ１１  制御モード・普通（図１４）
関数Ｂ１２  制御モード・やや弱く（図１４）
関数Ｂ１３  制御モード・弱く（図１４）
【００２９】
（２）ファジィルール
Ｒ１    ＩＦ  Ａ１１＆Ａ２１    ＴＨＥＮ  Ｂ１３
Ｒ２    ＩＦ  Ａ１２＆Ａ２２    ＴＨＥＮ  Ｂ１１
Ｒ３    ＩＦ  Ａ３１            ＴＨＥＮ  Ｂ１３
Ｒ４    ＩＦ  Ａ３２            ＴＨＥＮ  Ｂ１２
Ｒ５    ＩＦ  Ａ４１            ＴＨＥＮ  Ｂ１３
Ｒ６    ＩＦ  Ａ５１            ＴＨＥＮ  Ｂ１２
例えば、ルール１（Ｒ１）は、ＭＶ値（操作量）の振幅度が大きく（Ａ１１）、ＭＶ値変化率の振幅度も大きければ（Ａ２１）、制御モード３「弱く」（Ｂ１３）を出力するというルールである。
【００３０】
（３）ファジィ推論手法
Ｒ１＝Ａ１１（ｘ１）×Ａ２１（ｘ２）
Ｒ２＝Ａ１２（ｘ１）×Ａ２２（ｘ２）
Ｒ３＝Ａ３１（ｘ３）
Ｒ４＝Ａ３２（ｘ３）
Ｒ５＝Ａ４１（ｘ４）
Ｒ６＝Ａ５１（ｘ５）
出力ｙ＝（Ｒ１×Ｂ１３＋Ｒ２×Ｂ１１＋Ｒ３×Ｂ１３＋Ｒ４×Ｂ１２＋Ｒ５×Ｂ１３＋Ｒ６×Ｂ１２）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４＋Ｒ５＋Ｒ６）
【００３１】
なお、本実施の形態では、操作量（ＭＶ値）の振幅度、操作量（ＭＶ値）変化率の振幅度、負荷率、冷温水流量、冷却水入口温度、並びに制御モードのメンバーシップ関数を設定し、これらのメンバーシップ関数とファジィルールに基づき、ファジィ推論により制御モードを出力しているが、例えば、操作量（ＭＶ値）変化率の波形分析は行わないで、ＭＶ値変化率振幅度のメンバーシップ関数（Ａ２１、Ａ２２）を省略してファジィ推論を実行することも可能である。また、冷温水流量、冷却水入口温度のメンバーシップ関数を設定せずに、ファジィルールＲ５、Ｒ６なしでファジィ推論を実行することも可能である。また、制御モードを何通り設定するかも任意である。
【００３２】
本実施の形態で説明した制御装置での実施例（シミュレーション検討）を下記に示す。Ｔ１＝４０［ｍｉｎ］、ＰＲ１＝２０［％］、Ｌ１＝４とした（図１５参照）。本例では、冷温水流量、冷却水入口温度のメンバーシップ関数は設定しておらず、以下のメンバーシップ関数、ファジィルールでシミュレーションを実施した。
（１）メンバーシップ関数
関数Ａ１１  ＭＶ波形振幅が大きい
関数Ａ１２  ＭＶ波形振幅が小さい
関数Ａ２１  ＭＶ変化率波形振幅が大きい
関数Ａ２２  ＭＶ変化率波形振幅が小さい
関数Ａ３１  負荷大きい
関数Ａ３２  負荷小さい
関数Ｂ１１  制御モード１（普通）
関数Ｂ１２  制御モード２（やや弱く）
関数Ｂ１３  制御モード３（弱く）
（２）ファジィルール
Ｒ１    ＩＦ  Ａ１１＆Ａ２１    ＴＨＥＮ  Ｂ１３
Ｒ２    ＩＦ  Ａ１２＆Ａ２２    ＴＨＥＮ  Ｂ１１
Ｒ３    ＩＦ  Ａ３１            ＴＨＥＮ  Ｂ１３
Ｒ４    ＩＦ  Ａ３２            ＴＨＥＮ  Ｂ１２
【００３３】
図１５に示すように、４０［ｍｉｎ］ごとにファジィ推論によるＰＩＤ制御パラメータの補正が行われるが、部分負荷条件になっても制御モード１で運転を続けていると、ＭＶ値（操作量）がハンチングを起こすようになる。８０［ｍｉｎ］の時点で、以下のようにファジィ推論による補正を実行した。
第１の波形分析器での出力（ＭＶ値振幅度）は１００％、第２の波形分析器での出力（ＭＶ値変化率振幅度）は１００％、負荷率演算器で推定された負荷率は７０％であり、上述したファジィ推論手法から、Ｒ１＝１×１＝１、Ｒ２＝０×０＝０、Ｒ３＝１、Ｒ４＝０、ファジィ演算器からの出力は３となり、制御モード３がＰＩＤコントローラに入力されて、パラメータ（係数）が自動補正される。
図１５からわかるように、ファジィ推論による補正により、ハンチングが抑制されている。１２０［ｍｉｎ］で、再びファジィ推論が実行されるが、ハンチングが抑制されていることから、ファジィ演算器からの出力は≒１となり、制御モードは１に戻る。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、つぎのような効果を奏する。
（１）  吸収冷温水機の冷温水温度制御において、部分負荷時等の定常的に生じるハンチングを防止するため、ハンチングを定量化する波形分析手法を用い、さらに負荷率を推定し、波形分析結果及び負荷率推定値からＰＩＤ制御パラメータをファジィ推論し、パラメータを自動補正することで、部分負荷運転時や外乱が入力された場合でも、安定した冷温水温度制御を実現することができる。
（２）  ハンチングを起こさない場合はＰＩＤ制御と同じため、従来の手法で定格運転時にＰＩＤコントローラを調整することができる。部分負荷運転時や外乱が入力された場合は、ファジィ演算器からの出力でＰＩＤコントローラのパラメータを自動補正するため、安定した制御性を得ることができる。
（３）  負荷率演算器で負荷率を推定し、負荷率のメンバーシップ関数を設定することで、ハンチングが予想される部分負荷運転時等にはあらかじめパラメータを補正するため、ハンチングを抑制する機能も有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による制御装置を備えた吸収冷温水機の一例を示す系統的概略構成説明図である。
【図２】本発明の実施の形態における制御装置の構成を示す説明図である。
【図３】ＰＩＤコントローラの構成図である。
【図４】制御モードに対応した係数ＣＰを決定する換算図である。
【図５】制御モードに対応した係数ＣＩを決定する換算図である。
【図６】制御モードに対応した係数ＣＤを決定する換算図である。
【図７】波形分析により操作量振幅度を演算する一例を説明するための線図である。
【図８】本発明の実施の形態のフローチャートである。
【図９】操作量（ＭＶ値）振幅度のメンバーシップ関数を示す説明図である。
【図１０】操作量（ＭＶ値）変化率振幅度のメンバーシップ関数を示す説明図である。
【図１１】負荷率のメンバーシップ関数を示す説明図である。
【図１２】冷温水流量のメンバーシップ関数を示す説明図である。
【図１３】冷却水入口温度のメンバーシップ関数を示す説明図である。
【図１４】制御モードのメンバーシップ関数を示す説明図である。
【図１５】本実施の形態におけるシミュレーション結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１０  吸収器
１１  冷却水入口
１２  低温熱交換器
１３  吸収液ポンプ
１４  低温再生器
１５  インバータ
１６  高温熱交換器
１８  高温再生器
１９  燃料調節弁
２０  凝縮器
２２  蒸発器
２４  冷媒ポンプ
２５  冷温水入口
２６  冷暖切替弁
２７  冷温水出口
２８、３０  吸収液配管
３２  バイパス管
３４  濃吸収液配管
３６  制御装置
３８  ＰＩＤコントローラ
４０  第１の波形分析器
４２  第２の波形分析器
４４  負荷率演算器
４６  ファジィ演算器
【図１】
2005030681.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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