問題 12

次の各文章の【1】～【13】の中に入れるべき最も適切な字句等をそれぞれの解答群から選び、その記号を答えよ。 また、【A】に当てはまる数値を計算し、その結果を答えよ。ただし、解答は解答すべき数値の最小位の一つ下の位で四捨五入すること。（配点計50点） 図1は、ボイラの出口蒸気圧制御を示したものである。ボイラの出口蒸気の圧力は、圧力調節計により、燃料である重油の流量調節計の設定値を調整することにより制御しており、PID制御が用いられている。 **図1 ボイラ蒸気圧力制御** (図はボイラ、流量調節計、圧力調節計の構成を示している) 1) この圧力調節計と流量調節計の関係のような制御を【 1 】制御といい、圧力調節計を【 2 】調節計、流量調節計を【 3 】調節計と呼ぶ。

2) 圧力調節計と流量調節計で使われるPIDアルゴリズムのP動作の制御パラメータPBを【 4 】、I動作の制御パラメータ$T_I$を【 5 】、D動作の制御パラメータ$T_d$を【 6 】と呼ぶ。そして、PID動作をラプラス変換表示すると、調節計の伝達関数は式【 7 】で表される。

3) これら制御パラメータの値を調整する際に、その値は一般的には経験的に決められるが、より良い制御性を得るためには、対象のプロセスの動特性を計測して決める。 プロセスの動特性の測定方法としては一般に二つの方法がある。一つは、制御動作を行っていない状態で制御対象に一定入力を与え、そのときの出力の測定値の変化を見る【 8 】法であり、もう一つは、調節計を比例動作だけにして比例帯を狭くしてゆき、制御系に持続的な振動を起させることにより測定を行う【 9 】法である。

4) 設定値をステップ状に変化させたときに、測定値の追従性が図2のようになったとすれば、$a_1/a_0$に相当する【 10 】や、$a_2/a_1$に相当する【 11 】が、制御パラメータの値を決める動特性の指標として使用される。 **図2 測定値の追従性**

5) 制御アルゴリズムとしてP動作だけを使用した場合に、偏差がいつまでもゼロにならない【 12 】が生じることがある。 例えば、図1の圧力調節計がP動作のみの調節計で、その設定値が3 MPa、PBが20%、偏差零のときのバイアスが50%、測定値・目標値のスパンが5 MPaであるとする。ある運転条件のとき、圧力調節計の出力が70%でバランスしたとする。出力＝$\frac{100}{PB}$×偏差＋バイアスの関係があるので、そのときの【 12 】は×$10^{-1}$[MPa]生じることになる。 この【 12 】は、制御アルゴリズムに【 13 】動作を加えることにより解消される。