学会誌「EICA」

[論文] セメント仕上げプロセスのファジィモデルに基づく極配置制御系の設計

内容

セメント産業は、生産中のエネルギー消費が高く特に仕上げ工程では総電力の約７０％が消費されており一層の省電力化が求められている。本論文では、プロセス制御の観点からの仕上げミル多変数システムの制御の改善、すなわち、常時発生する原料被粉砕性の変化に対しシステムの安定性及びエネルギー原単位の維持を目的とした設計を検討した。設計では、動特性変動に対しシステムの極を常に維持するファジィモデルに基づく極配置制御を実施した。その結果は以下のようである。（１）ファジィモデルを用いた設計は、多変数かつ非線形な系に対しても設計の容易さが窺えた。（２）ファジィモデル構築では、既に提案した簡略化モデルのミル排出量に対する戻り粉量の割合を示す変数
を用いることで、煩雑な入力空間の分割が効率よく行えた。（３）安定性の解析では、複雑なシンボリック行列の計算にMATLABが有効であった。（４）設計法の有効性をシミュレーションで確認したところ、ミル粉砕特性の変化に対しシステムの極が常に保たれた安定かつ制御性能が維持された応答が得られこの手法の有効性が示唆された。

巻

7巻1号2002年

Page

21

題名

セメント仕上げプロセスのファジィモデルに基づく極配置制御系の設計

Title

Design of pole placement control system based on fuzzy model in the multivariable<br> cement grinding process

著者

松尾誠治（東京大学）

Authors

著者表記

Author attribution

著者勤務先名

Office name

著者所属名

キーワード

ファジィモデル、極配置、粉砕閉回路、多変数制御、非線形制御

Key Words

fuzzy model, pole placement, closed grinding circuit, multivariable control, nonlinear control

概要

セメント産業は、生産中のエネルギー消費が高く特に仕上げ工程では総電力の約７０％が消費されており一層の省電力化が求められている。本論文では、プロセス制御の観点からの仕上げミル多変数システムの制御の改善、すなわち、常時発生する原料被粉砕性の変化に対しシステムの安定性及びエネルギー原単位の維持を目的とした設計を検討した。設計では、動特性変動に対しシステムの極を常に維持するファジィモデルに基づく極配置制御を実施した。その結果は以下のようである。（１）ファジィモデルを用いた設計は、多変数かつ非線形な系に対しても設計の容易さが窺えた。（２）ファジィモデル構築では、既に提案した簡略化モデルのミル排出量に対する戻り粉量の割合を示す変数
を用いることで、煩雑な入力空間の分割が効率よく行えた。（３）安定性の解析では、複雑なシンボリック行列の計算にMATLABが有効であった。（４）設計法の有効性をシミュレーションで確認したところ、ミル粉砕特性の変化に対しシステムの極が常に保たれた安定かつ制御性能が維持された応答が得られこの手法の有効性が示唆された。

Abstract

Cement grinding process is well-known to require a high energy consumption.
In this paper, we introduce the control system based on fuzzy model into
a multivariable closed grinding circuit. The grinding process considered
here is characterized by its dynamics in relation to the changes of the
operating variables and the mill grinding characteristics. The aim was
to ensure that the system shows stability as well as good control quality
against the process dynamics variation induced by the mill grinding characteristics
change. The authors have already constructed the simplified model based
on population balance model for the control purpose. The system equations
were approximated by fuzzy models. The variation of coefficient of the
proposed simplified model was taken into account in the fuzzy partition.
Nonlinear state feedback controller was computed on the basis of the so-called
pole placement method. The results have been compared with conventional
controls, showing that the transient characteristics could be improved
by this method. Furthermore, the matrix, which satisfies the stable conditions,
was obtained by Tanaka's method with the help of MATLAB and the control
systems could maintain plant stability against the mill grinding characteristics
change.