能量总和抑制控制装置、电力总和抑制控制装置和方法.docx

能量总和抑制控制装置、电力总和抑制控制装置和方法专利名称：能量总和抑制控制装置、电力总和抑制控制装置和方法技术领域：本发明涉及具备多个控制回路的多回路控制系统的控制装置和控制方法，特别是涉及进行控制以使得在阶跃响应控制中能量使用量(例如电力消耗量)不超过指定的一定值、且尽可能地不损害针对设定值的随动特性的能量总和抑制控制装置、电力总和抑制控制装置和方法背景技术：伴随着因地球温暖化问题而导致的改法等，工厂和生产线的能量使用量管理正在被严格要求由于工厂内的加热装置和空调设备是能量使用量特别大的设备装置，因此以将能量使用量的上限抑制得低于本来具备的最大量的范围内的方式来进行管理的情况较多例如在使用电力的设备装置中，根据来自电力需求管理系统的指示，进行限制在特定的电力消耗量以内的运用特别是在具备多个电加热器的加热装置中，为了抑制在启动时(设置有多个电加热器的区域一起升温时)被同时供给的总电力，提出了以下的方法在专利文献1所公开的回流装置中，为了减少启动时的消耗电流，在加热器的附近达到热饱和后，再启动下一个加热器，从而错开了启动时间段在专利文献2所公开的半导体晶片的处理装置中，在时间上错开地向各加热器供给电力，以使得在装置启动时在短时间内不会消耗较大电力。

在专利文献3所公开的基板处理装置中，为了减小从电力供给部同时供给的最大电力，按照规定的启动顺序，将各热处理部1台接着1台地依次启动在专利文献4所公开的加热装置中，为了防止因装置启动时的过度的消耗电流而导致的电力故障，首先对位于输送机下方的加热器供给所需要的电力，并且对向位于输送机上方的加热器供给的电力进行限制，从而将合计消耗电力控制在一定值以下，随着炉体内的温度的上升而将温度作为切换参数，进行控制以使得向位于输送机下方的加热器供给的电力减少专利文献1日本特许第2885047号公报专利文献2日本特开平11-126743号公报专利文献3日本特开平11-204412号公报专利文献4日本专利第4似6155号公报专利文献1 专利文献4所公开的技术都是对多个加热器设置时间差来供给电力的方式，因此存在着升温效率变低、即针对阶跃响应时的控制量PV(温度)的设定值SP的随动特性变差这样的问题在制造装置中，在对多个加热器设置时间差来供给电力的情况下，对于装置的启动所需要的时间和启动所需要的电力来说，必然会存在一定程度的偏差，因此需要提供具有余量的时间差来进行启动的切换判断因此，例如在启动(升温)具备4系统的加热控制系统的加热装置的情况下，若分别依次启动加热控制系统，则结果会导致使用的时间在1系统的启动时间的单纯的4倍时间以上。

另外，为了使启动的切换判断容易进行，考虑设法如专利文献4所公开的技术那样，对特定位置的加热器以规定的顺序来供给电力但是，专利文献4所公开的技术是只在完全相同模式的启动时通用的方法，在升温请求根据制造条件等而发生变化的情况下无法应用越是背离了向多个加热器同时供给电力的通常的同时升温这样的最有效的方法的方法，越会产生升温效率降低、或者应用对象被限制中的任意一种问题发明内容本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供一种能量总和抑制控制装置、电力总和抑制控制装置和方法，能够对多个控制系统进行控制，以使得在阶跃响应控制中能量使用量(例如电力消耗量)不会超过指定的一定值，且尽可能地不损害针对设定值的随动特性本发明的能量总和抑制控制装置，其特征在于，具备分配总能量输入单元，其接收对多个控制回路Ri (i = 1 η)的控制致动器的能量使用量进行规定的分配总能量的信息；控制量变化时间估算单元，其估算将各控制回路Ri的操作量MVi从当前值变为特定的输出值时的控制量变化时间；能量抑制单元，其估算使各控制回路Ri的控制量PVi在上述控制量变化时间的期间内变化与设定值SPi的变更对应的量时所需的操作量、即必要输出MUi，根据该必要输出MUi计算出各控制致动器的使用能量的总和、即使用能量总量，搜索该使用能量总量不超过上述分配总能量的上述必要输出MUi的组合，并将最终得到的必要输出MUi设定为各控制回路Ri的操作量输出上限值OHi ；和控制单元，其设置在每个控制回路Ri中，将设定值SPi和控制量PVi作为输入并通过控制运算来计算出操作量MVi，执行将操作量MVi限制在上述操作量输出上限值OHi以下的上限处理，并将进行了上限处理后的操作量MVi输出到对应的控制回路Ri的控制致动器。

另外，本发明的电力总和抑制控制装置，其特征在于，具备分配总电力输入单元，其接收对多个控制回路Ri (i = 1 η)的控制致动器的电力消耗量进行规定的分配总电力PW的信息；控制量变化时间估算单元，其估算将各控制回路Ri的操作量MVi从当前值变为特定的输出值时的控制量变化时间；电力抑制单元，其估算使各控制回路Ri的控制量PVi在上述控制量变化时间的期间内变化与设定值SPi的变更对应的量时所需的操作量、即必要输出MUi，根据该必要输出MUi计算出各控制致动器的使用电力的总和、即使用电力总量Tff,搜索该使用电力总量TW不超过上述分配总电力PW的上述必要输出MUi的组合，并将最终得到的必要输出MUi设定为各控制回路Ri的操作量输出上限值OHi ；和控制单元，其设置在每个控制回路Ri中，将设定值SPi和控制量PVi作为输入并通过控制运算来计算出操作量MVi，执行将操作量MVi限制在上述操作量输出上限值OHi以下的上限处理，并将进行了上限处理后的操作量MVi输出到对应的控制回路Ri的控制致动器另外，本发明的电力总和抑制控制装置，其特征在于，具备分配总电力输入单元，其接收对多个控制回路Ri (i = 1 η)的控制致动器的电力消耗量进行规定的分配总电力PW的信息；控制量变更量计算单元，其根据各控制回路Ri的变更后的设定值SPi和设定值变更前的控制量PVi，计算出各控制回路Ri的控制量PVi的变更量八PVi ；控制量变化率计算单元，其根据各控制回路Ri的设定值变更前的操作量MVi，计算控制量PVi的变化率THi ；升温时间计算单元，其根据上述变更量APVi和上述变化率THi，估算将各控制回路Ri的操作量MVi从当前值变为特定的输出值时的各控制回路Ri的升温时间TLi，并选出上述升温时间TLi中的最大值、即升温时间TL ；必要输出估算单元，其估算使各控制回路Ri的控制量PVi在上述升温时间TL的期间内变化上述变更量八PVi程度时所需的操作量、即必要输出MUi ；使用电力合计计算单元，其根据上述必要输出MUi，计算各控制致动器的使用电力的总和、即使用电力总量TW ；搜索处理单元，其一边逐次变更上述升温时间TL，一边使上述必要输出估算单元和上述使用电力合计计算单元执行处理，搜索上述使用电力总量TW不超过上述分配总电力PW的上述必要输出MUi的组合，并将最终得到的必要输出MUi设定为各控制回路Ri的操作量输出上限值OHi ；和控制单元，其设置在每个控制回路Ri中，将设定值SPi和控制量PVi作为输入并通过控制运算来计算操作量MVi，执行将操作量MVi限制在上述操作量输出上限值OHi以下的上限处理，并将进行了上限处理后的操作量MVi输出到对应的控制回路Ri的控制致动器。

另外，根据本发明的电力总和抑制控制装置的一个构成例，其特征在于，上述控制量变化率计算单元利用操作量MVi的特定的输出值和当前值之差、即操作量上升幅度，对具有代表性的操作量输出时的控制量PVi的变化率进行换算，由此来计算出将操作量MVi从当前值变为特定的输出值时的控制量PVi的变化率THi ；上述必要输出估算单元利用针对操作量输出上限对计算出上述变化率THi的算式求解而得到的算式，计算出上述必要输出 MUi另外，根据本发明的电力总和抑制控制装置的一个构成例，其特征在于，上述控制量变化率计算单元将各控制回路Ri的设定值变更前的操作量MVi、和控制量PVi的变更量八PVi作为输入变量并通过预先设定的第1估算用多项式，计算出控制量PVi的变化率THi，上述必要输出估算单元将各控制回路Ri的设定值变更前的操作量MVi、控制量PVi的变更量APVi、和升温时间TL作为输入变量，并通过预先设定的第2估算用多项式，计算出必要输出MUi，根据设定值变更前的操作量MVi的实验数据、操作量输出上限值OHi的实验数据、控制量PVi的变更量八PVi的实验数据和控制量PVi的变化率THi的实验数据，并通过多变量分析来预先导出上述第1估算用多项式，根据设定值变更前的操作量MVi的实验数据、控制量PVi的变化率THi的实验数据、控制量PVi的变更量八PVi的实验数据和必要输出MUi的实验数据，通过多变量分析来预先导出上述第2估算用多项式。

另外，本发明的能量总和抑制控制方法，其特征在于，包括分配总能量输入步骤，接收对多个控制回路Ri (i = 1 η)的控制致动器的能量使用量进行规定的分配总能量的信息；控制量变化时间估算步骤，估算将各控制回路Ri的操作量MVi从当前值变为特定的输出值时的控制量变化时间；能量抑制步骤，估算使各控制回路Ri的控制量PVi在上述控制量变化时间的期间内变化与设定值SPi的变更对应的量时所需的操作量、即必要输出MUi，根据该必要输出MUi计算出各控制致动器的使用能量的总和、即使用能量总量，搜索该使用能量总量不超过上述分配总能量的上述必要输出MUi的组合，并将最终得到的必要输出MUi设定为各控制回路Ri的操作量输出上限值OHi ；和控制步骤，将设定值SPi和控制量PVi作为输入并通过控制运算来计算出操作量MVi，执行将操作量MVi限制在上述操作量输出上限值OHi以下的上限处理，并将进行了上限处理后的操作量MVi输出到对应的控制回路Ri的控制致动器另外，本发明的电力总和抑制控制方法，其特征在于，包括分配总电力输入步骤，接收对多个控制回路Ri (i = 1 η)的控制致动器的电力消耗量进行规定的分配总电力PW的信息；控制量变化时间估算步骤，估算将各控制回路Ri的操作量MVi从当前值变为特定的输出值时的控制量变化时间；电力抑制步骤，估算使各控制回路Ri的控制量PVi在上述控制量变化时间的期间内变化与设定值SPi的变更对应的量时所需的操作量、即必要输出MUi，根据该必要输出MUi计算出各控制致动器的使用电力的总和、即使用电力总量TW，搜索该使用电力总量TW不超过上述分配总电力PW的上述必要输出MUi的组合，并将最终得到的必要输出MUi设定为各控制回路Ri的操作量输出上限值OHi ；和控制步骤，将设定值SPi和控制量PVi作为输入并通过控制运算来计算出操作量MVi，执行将操作量MVi限制在上述操作量输出上限值OHi以下的上限处理，并将进行了上限处理后的操作量MVi输出到对应的控制回路Ri的控制致动器。

另外，本发明的电力总和抑制控制方法，其特征在于，包括分配总电力输入步骤，接收对多个控制回路Ri (i = 1 η)的控制致动器的电力消耗量进行规定的分配总电力PW的信息；控制量变更量计算步骤，根据各控制回路Ri的变更后的设定值SPi和设定值变更前的控制量PVi，计算出各控制回路Ri的控制量PVi的变更量八PVi ；控制量变化率计算步骤，根据各控制回路Ri的设定值变更前的操作量MVi，计算出控制量PVi的变化率THi ；升温时间计算步骤，根据上述变更量八PVi和上述变化率THi，估算将各控制回路Ri的操作量MVi从当前值变为特定的输出值时的各控制回路Ri的升温时间TLi，并选出上述升温时间TLi中的最大值、即升温时间TL ；必要输出估算步骤，估算使各控制回路Ri的控制量PVi在上述升温时间TL的期间内变化上述变更量Δ PVi程度时所需的操作量、即必要输出MUi ；使用电力合计计算步骤，根据上述必要输出MUi，计算出各控制致动器的使用电力的总和、即使用电力总量TW ；搜索处理步骤，其一边逐次变更上述升温时间TL，一边执行上述必要输出估算步骤和上述使用电力合计计算步骤的处理，搜索上述使用电力总量TW不超过上述分配总电力PW的上述必要输出。