[发明专利]最优控制方法、最优控制系统、总控制装置以及局部控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及为了相同的目的而统一地对多个装置进行最优控制的最优控制方法、最优控制系统、总控制装置以及局部控制装置。

背景技术

近年来，为了防止地球暖化，当务之急是在全世界应致力于CO₂排出量的削减。在此，工厂(包括设备(plant))、办公大楼、公共设施/建筑物、汽车、铁路车辆、一般家庭等所有领域中，进行削减能源浪费，实现提高能源利用的效率的各种技术开发。例如，在汽车或铁路车辆中，可采用再生制动来再次利用能源，此外，在一般家庭中，也正在进行太阳能发电等绿色能源的利用。

然而，在工厂或大规模设施等中设置有多个能量关联的控制机器时，为了使工厂或设施整体的消耗能量最小，需要统一地控制这些控制机器。一般地，控制系统通过个别的控制机器可将局部的条件最优化，但例如在多个控制装置输出的控制参数间存在折衷(trade off)关系时，仅通过将该局部的最优化条件累积起来，来不能实现整体系统的最优化。

现在，最广泛利用的系统的控制方法，为朝向一个控制目标值控制一个参数的环路控制(loop control)，稳定性或维修性良好，并且还建立了设计逻辑。此外，作为可确定多个控制参数的控制方法，有模型控制(modelcontrol)。但是，模型控制需要按每个控制系统进行该模型的开发，由此控制系统规模大且变得复杂，从而在该开发中需要较多时间和步骤。因此，现状为模型控制只适用于化学设备等有限的控制系统。

在专利文献1中，公开了一种对可确定多个控制参数的模型控制和可进行一个控制参数的稳定控制的环路控制组合，产生各个特征的控制系统的例子。通过该控制系统，在模型控制中适用最优控制理论，基于预先设定的评价函数和制约条件，进行对多个环路控制的控制参数的确定。即进行将模型控制和环路控制无缝地组合的控制，来实现成本最低的节能控制系统。另外，对最优控制理论进行解说的教科书有例如非专利文献1等多本。

但是，在专利文献1中公开的控制系统中，使用模型控制，因此不能解决该控制系统的模型开发中需要很长时间和很多步骤的现有技术的课题。而且，在该模型开发中，即使类似的控制系统，在最优化的评价函数和制约条件或者系统的状态变量不同的情况下，也必须分别开发不同的模型。还有，即使开发一次模型，在改变该控制系统的结构的情况下，必须再次开发独立的新模型的情况较多。

如果考虑现状的地球环境问题，则预想今后必须进行各种节能系统的开发，但这种模型控制的问题点成为该节能系统的开发的脚镣。因此，尤其对于该控制系统的结构反复变更，此外该制品寿命短这样的一般家庭或汽车等的控制系统，难以说模型控制的最优控制系统的开发以及适用是实用的。

专利文献1：特开2004-17153号公报；

非专利文献1：上浦，“最优控制入门”，コロナ公司，1996年1月。

发明内容

鉴于以上的现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种可进行多个控制参数的最优化，并且能够降低该控制系统的建立所需要的时间和步骤的最优控制方法、最优控制系统、总控制装置以及局部控制装置。

为了实现上述目的，本发明中，最优控制系统包括(a)与局部装置连接并对该局部装置进行控制的局部控制装置；(b)与多个局部控制装置连接并对该多个局部控制装置进行综合控制的总控制装置；(c)针对每个该局部控制装置，设置在该局部控制装置和总控制装置之间，并对在它们之间收发的控制信息进行标准化的控制信息标准化接口。

并且，在该最优控制系统中，按照以下的步骤使控制信息标准化接口和总控制装置工作。

(1)控制信息标准化接口保持有控制条件信息，该控制条件信息包括对于上述局部装置的控制由规定的标准物理量表示的制约条件和评价函数、以及表示局部装置的控制的特征的属性信息，上述控制信息标准化接口将从局部控制装置输出的上述局部物理状态量变换为由规定的物理标准量表示的标准物理状态量。

(2)总控控制装置，基于上述各个控制信息标准化接口所保持的控制条件信息以及上述变换的标准物理状态量，算出针对每个局部控制装置的最优控制目标值。

(3)控制信息标准化接口，将通过总控制装置算出的针对每个局部控制装置的最优控制目标值变换为与每个局部装置对应的物理量的局部控制目标值，并将该变换的局部控制目标值向局部控制装置输出。