特開 2024-116434 粉粒体供給装置の制御パラメータの算出方法および粉粒体供給装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024116434

(43)【公開日】2024-08-28

(54)【発明の名称】粉粒体供給装置の制御パラメータの算出方法および粉粒体供給装置

(51)【国際特許分類】

   B65G 65/40 20060101AFI20240821BHJP

【ＦＩ】

B65G65/40 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023022047

(22)【出願日】2023-02-16

(71)【出願人】

【識別番号】000001052

【氏名又は名称】株式会社クボタ

(74)【代理人】

【識別番号】110001298

【氏名又は名称】弁理士法人森本国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田代 崇

(72)【発明者】

【氏名】平嶋 寛士

(72)【発明者】

【氏名】大上 智史

【テーマコード（参考）】

3F075

【Ｆターム（参考）】

3F075AA08

3F075BA01

3F075BB01

3F075CA02

3F075CA06

3F075CA09

3F075CB01

3F075CB04

3F075CB12

3F075CC05

(57)【要約】

【課題】粉粒体の定量供給において、供給精度を向上することができる粉粒体供給装置の制御パラメータの算出方法および粉粒体供給装置を提供する。
【解決手段】粉粒体Ｇが投入されるホッパ１１と、粉粒体Ｇを装置外に排出するフィーダ１２とを備える粉粒体供給装置１００において、粉粒体Ｇの排出量を制御するために用いる制御パラメータの算出方法である。運転初期において初めて投入される粉粒体Ｇをフィーダ１２内において所定速度で搬送することによって、粉粒体Ｇをフィーダ１２内に非充填領域を発生させずに充填する充填工程Ｓ１２と、充填された粉粒体Ｇをフィーダ１２内において上述の所定速度より高速で搬送することによって、粉粒体Ｇをフィーダ１２内で圧密状態とする圧密工程Ｓ１３と、圧密状態にある粉粒体Ｇの排出量を用いて制御パラメータを算出するパラメータ算出工程Ｓ１６とを具備する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

粉粒体が投入されるホッパと、ホッパからの粉粒体をスクリュにより搬送して装置外に排出するフィーダと、を備える粉粒体供給装置において、粉粒体の排出量を制御するために使用される制御パラメータの算出方法であって、
運転初期において初めて投入される粉粒体をフィーダ内において所定速度で搬送することによって、粉粒体をフィーダ内に非充填領域を発生させずに充填する充填工程と、
前記充填された粉粒体をフィーダ内において前記所定速度より高速で搬送することによって、粉粒体をフィーダ内で圧密状態とする圧密工程と、
前記圧密状態にある粉粒体の排出量を用いて制御パラメータを算出するパラメータ算出工程と、を有すること
を特徴とする制御パラメータの算出方法。

【請求項2】

前記パラメータ算出工程が、
前記圧密状態にある粉粒体の排出量の時間軸波形から求めたむだ時間および時定数を用いて、制御のゲイン定数を算出するものであり、さらに前記圧密状態にある粉粒体の最大排出量を用いて、前記ゲイン定数を補正すること
を特徴とする請求項１に記載の制御パラメータの算出方法。

【請求項3】

粉粒体が投入されるホッパと、
ホッパからの粉粒体をスクリュにより搬送して装置外に排出するフィーダと、
粉粒体の排出量を制御するコントローラと、を備える粉粒体供給装置であって、
前記コントローラは、
フィーダ内で粉粒体を搬送するためにスクリュの回転速度を制御する速度制御部と、
粉粒体の排出量に基づいて制御パラメータを算出するパラメータ算出部と、を有し、
前記速度制御部は、
スクリュの回転速度を所定の回転速度に制御することによって粉粒体をフィーダ内に非充填領域を発生させずに充填し、前記回転速度を前記所定の回転速度より高速に制御することによって前記充填された粉粒体をフィーダ内で圧密状態とし、
前記パラメータ算出部は、
前記圧密状態にある粉粒体の排出量を用いて制御パラメータを算出すること
を特徴とする粉粒体供給装置。

【請求項4】

前記パラメータ算出部が、
前記圧密状態にある粉粒体の排出量の時間軸波形から求めたむだ時間および時定数を用いて、制御のゲイン定数を算出するものであり、さらに前記圧密状態にある粉粒体の最大排出量を用いて、前記ゲイン定数を補正すること
を特徴とする請求項３に記載の粉粒体供給装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

粉粒体供給装置の制御パラメータの算出方法および粉粒体供給装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

粉粒体を定量供給などする、いわゆるフィーダとも称される粉粒体供給装置は、既に広く知られている。この種の粉粒体供給装置は、粉粒体が投入されるホッパと、ホッパからの粉粒体をスクリュにより搬送して装置外へ排出するフィーダなどを備える。

【0003】

粉粒体の定量供給は、粉粒体の装置外への排出量（時間当たりの排出質量）を制御することで行われる。具体的には、粉粒体の排出質量をモニタして取得した粉粒体の排出量と予め設定した設定排出量との差分に応じて、粉粒体の排出量をフィードバック制御する。前記のような制御を行う手段を備えた粉粒体供給装置としては、例えば特許文献１に記載の発明がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２３－００３８９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献１に記載の粉粒体供給装置において、フィーダ内に初めて粉粒体が投入されたとき、その粉粒体の流動状態を一様とし、短時間で安定供給が可能な状態とするには、熟練を要する。詳細には、粉粒体とスクリュとの間に、或いは粉粒体とフィーダ内周面との間に空隙が存在する状態は安定な状態とはいえない。空隙発生の有無は、装置の運転条件や手順などに拠る。

【0006】

さらにユーザが初めて使用する粉粒体に対しては、粉粒体排出量の制御に用いる制御パラメータを調整する必要がある。粉粒体の種別が異なると、制御対象となるシステムの特性が異なり、最適な制御パラメータが異なるためである。制御パラメータの調整は、粉粒体の安定供給が可能な状態で行われる必要がある。不安定な状態で制御パラメータの調整が行われたとき、得られたパラメータの精度は低くなる。

【0007】

ここで、制御パラメータの調整は試行錯誤を必要とするため、それ自体も熟練を要する。熟練者によって調整が行われないとき、制御パラメータの精度は低くなる。これらの制御パラメータの精度の低下は、粉粒体供給装置としての定量供給精度の低下につながり、延いては粉粒体の原料ロスにもつながる。

【0008】

よって本発明では、粉粒体供給装置の定量供給精度を向上することができる粉粒体供給装置の制御パラメータの算出方法および粉粒体供給装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記課題を解決するため、第１の発明に係る粉粒体供給装置の制御パラメータの算出方法は、粉粒体が投入されるホッパと、ホッパからの粉粒体をスクリュにより搬送して装置外に排出するフィーダと、を備える粉粒体供給装置において、粉粒体の排出量を制御するために使用される制御パラメータの算出方法であって、運転初期において初めて投入される粉粒体をフィーダ内において所定速度で搬送することによって、粉粒体をフィーダ内に非充填領域を発生させずに充填する充填工程と、前記充填された粉粒体をフィーダ内において前記所定速度より高速で搬送することによって、粉粒体をフィーダ内で圧密状態とする圧密工程と、前記圧密状態にある粉粒体の排出量を用いて制御パラメータを算出するパラメータ算出工程と、を有するものである。

【0010】

また、第２の発明に係る粉粒体供給装置の制御パラメータの算出方法は、前記パラメータ算出工程が、前記圧密状態にある粉粒体の排出量の時間軸波形から求めたむだ時間および時定数を用いて、制御のゲイン定数を算出するものであり、さらに前記圧密状態にある粉粒体の最大排出量を用いて、前記ゲイン定数を補正するものである。

【0011】

また、第３の発明に係る粉粒体供給装置は、粉粒体が投入されるホッパと、ホッパからの粉粒体をスクリュにより搬送して装置外に排出するフィーダと、粉粒体の排出量を制御するコントローラと、を備える粉粒体供給装置であって、前記コントローラは、フィーダ内で粉粒体を搬送するためにスクリュの回転速度を制御する速度制御部と、粉粒体の排出量に基づいて制御パラメータを算出するパラメータ算出部と、を有し、前記速度制御部は、スクリュの回転速度を所定の回転速度に制御することによって粉粒体をフィーダ内に非充填領域を発生させずに充填し、前記回転速度を前記所定の回転速度より高速に制御することによって前記充填された粉粒体をフィーダ内で圧密状態とし、前記パラメータ算出部は、前記圧密状態にある粉粒体の排出量を用いて制御パラメータを算出するものである。

【0012】

さらに、第４の発明に係る粉粒体供給装置は、前記パラメータ算出部が、前記圧密状態にある粉粒体の排出量の時間軸波形から求めたむだ時間および時定数を用いて、制御のゲイン定数を算出するものであり、さらに前記圧密状態にある粉粒体の最大排出量を用いて、前記ゲイン定数を補正するものである。

【発明の効果】

【0013】

発明者らによる調査の結果、粉粒体を安定的に装置外に排出するためには、空隙が無いことに加え、粉粒体がフィーダ内で圧密状態であることが必要だと分かった。ここで、圧密とは、加圧力による粉粒体の体積減少挙動で、粒子の破壊はともなわない挙動である。そして調査を重ねた結果、流動状態を安定化し、圧密状態とできる手法を見出した。その上で、制御パラメータの算出を行う方法を一連のシーケンスとして行えるようにした。

【0014】

よって、本発明による粉粒体供給装置の制御パラメータの算出方法および粉粒体供給装置によれば、粉粒体の状態を圧密状態として安定化した上で、制御パラメータを算出する。これにより、制御パラメータの精度を向上できるため、粉粒体供給装置としての定量供給精度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施の形態に係る粉粒体供給装置の構成を模式的に示す図である。

【図2】同粉粒体供給装置の制御パラメータの算出方法の工程を示すフロー図である。

【図3A】同粉粒体供給装置の制御パラメータの算出方法の工程のうち原料投入工程を示す一部断面図である。

【図3B】同粉粒体供給装置の制御パラメータの算出方法の工程のうち充填工程を示す一部断面図である。

【図3C】同粉粒体供給装置の制御パラメータの算出方法の工程のうち圧密工程を示す一部断面図である。

【図4】同粉粒体供給装置の制御パラメータの算出方法におけるパラメータ算出工程の内容を示すフロー図である。

【図5】同粉粒体供給装置の制御パラメータの算出方法におけるパラメータ算出工程の内容を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図中、同一又は相当部分については、同一の参照符号を付すことで、説明を繰り返さない。

【0017】

［粉粒体供給装置の構成］
まず、図１を参照して、本発明の実施の形態に係る粉粒体供給装置１００の構成について説明する。

【0018】

図１は、粉粒体供給装置１００の構成を示す模式図である。粉粒体供給装置１００は、粉粒体が投入されるホッパ１１と、ホッパ１１からの粉粒体Ｇをスクリュ１２ａにより排出部１２ｂまで搬送して装置外へ排出するフィーダ１２と、スクリュ１２ａを駆動するモータ１３とを少なくとも備える。

【0019】

粉粒体供給装置１００は、さらに粉粒体供給装置１００の質量をモニタする計量部１４と、モニタした粉粒体供給装置１００の質量を粉粒体の排出量（単位時間当たりの粉粒体の排出質量）に変換する質量変換部２０と、粉粒体の排出条件を設定する設定部３０と、粉粒体の排出量を制御するコントローラ４０とを備える。粉粒体の排出量の制御は、モニタした粉粒体排出量の現在値を用いたＰＩ制御により行う。なお質量変換部２０は、コントローラ４０に含まれる。

【0020】

質量変換部２０は、粉粒体供給装置１００の質量を排出量に変換する。具体的には、質量変換部２０は、計量部１４でモニタされた粉粒体供給装置１００の質量を用いて、その単位時間毎の差分から粉粒体の排出量を求める。設定部３０は液晶等によるユーザインターフェースと操作キーなどを備える。ユーザはこれらを操作してコントローラ４０との通信を行い、運転条件の設定などを行う。本発明が課題とする定量供給運転では、運転条件として排出量を設定する（以下、設定した排出量を設定排出量Ｆｒと称する）。

【0021】

コントローラ４０は、粉粒体排出量の現在値が設定排出量Ｆｒとなるようにスクリュ１２ａにつながるモータ１３の回転速度を制御する速度制御部４１と、速度制御部４１からの指令値に基づいてモータ１３を駆動するモータ駆動部４２と、時計４３とを少なくとも備える。

【0022】

コントローラ４０は、さらに制御パラメータを算出するパラメータ算出部４４と、パラメータの算出にあたって必要となる粉粒体Ｇの分量を算出する分量算出部４５と、記憶部４６とを備える。

【0023】

パラメータ算出部４４は、ＰＩ制御で用いるゲイン定数として比例ゲインＫｐおよび積分ゲインＫｉを算出する。また、パラメータ算出部４４は、前記ゲイン定数を補正する補正係数ｋを算出する。補正係数ｋによって補正された前記ゲイン定数を、それぞれ修正比例ゲインＫｐ´および修正積分ゲインＫｉ´と称する。各パラメータの算出方法の詳細は後述する。

【0024】

速度制御部４１は、粉粒体排出量の現在値と設定排出量Ｆｒとの偏差に応じてＰＩ制御を行う。すなわち、前記偏差に修正比例ゲインＫｐ´を掛けた値と、前記偏差の時間積分値に修正積分ゲインＫｉ´を掛けた値の和を用いてモータ目標回転速度Ｎｔを決定し、その値をモータ駆動部４２に指示する。

【0025】

モータ駆動部４２は、モータの回転速度がモータ目標回転速度Ｎｔとなるようにモータを制御する。モータの制御は、例えば、センシングしたモータ回転数をフィードバックして駆動電圧を制御する。以上の構成によって、粉粒体Ｇを設定排出量Ｆｒで定量供給運転するように制御する。

【0026】

［粉粒体供給装置の制御パラメータの算出方法］
次に、図２を参照して、制御パラメータの算出方法について説明する。図２は粉粒体供給装置１００の制御パラメータの算出方法を説明する図である。制御パラメータの算出は、６つの工程から構成される。

【0027】

前半の第１から第３までの工程は、制御パラメータの算出に必要となる排出量データの取得に先立って、制御系を安定化するために行われる工程である。なお、制御系とは、フィードバックループを構成する粉粒体供給装置１００全体を指す。勿論、制御系には、粉粒体Ｇが含まれる。この制御系の安定を阻害する要素として、上述した粉粒体Ｇの流動状態がある。よって、前半の工程では粉粒体Ｇの流動状態を安定化させる。後半の第４から第６までの工程は、制御系を安定化させた後に、制御パラメータの算出に必要な排出量データを取得し、その結果を用いて各パラメータを算出する工程である。

【0028】

以下では、図３を参照して、図２における前半の工程について説明する。図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃは、それぞれ図２の第１、第２および第３工程の状態を示す。

【0029】

図３Ａは、第１工程の原料投入工程Ｓ１１が終了した時点の状態を示している。本工程は、運転初期において、ユーザが初めて粉粒体Ｇをホッパ１１に投入する工程である。その際、図２における全工程を完了するために必要な粉粒体Ｇの分量以上の分量をホッパ１１に投入する。必要となる粉粒体Ｇの分量は、分量算出部４５にて算出され、設定部３０においてユーザに指示される。分量算出部４５は、設定排出量Ｆｒと、予め記憶部４６に記憶してある各工程の運転条件（モータ回転速度および、そのモータ回転速度における運転時間）から必要となる粉粒体Ｇの分量を算出し、設定部３０に表示する。

【0030】

この工程が終了した時点では、フィーダ１２内における粉粒体Ｇは図示のようにホッパ１１直下のフィーダ１２の内部に積み上げられたのみとなる。よって、フィーダ１２内では不規則に空隙部分が存在する。

【0031】

なお、ホッパ１１内やフィーダ１２への供給口でブリッジ（粉詰まり）を起こしやすい粉粒体を扱う場合は、その防止のためにホッパ１１内に攪拌機構などを備えていても良い。

【0032】

図３Ｂは、第２工程の充填工程Ｓ１２が終了した時点の状態を示している。粉粒体Ｇはスクリュ１２ａによってフィーダ１２内を徐々に搬送されて、非充填領域が発生しないように充填される。すなわち、粉粒体Ｇとスクリュ１２ａとの間に、または、粉粒体Ｇとフィーダ１２の内周面との間に空隙部分が発生しないように充填される。

【0033】

スクリュ１２ａの運転条件としては、モータ１３の回転速度を比較的低速とし、できるだけ短い運転時間を設定する。具体的な運転条件は、スクリュ１２ａの口径やスクリュ１２ａの長さ、モータ１３の定格回転速度などに拠って異なる。しかし概ね、モータ１３の回転速度は、モータ１３の定格回転速度の１０％以上４０％以下の範囲内で好適である。

【0034】

ここで運転時間は、本工程においてモータ１３を前記好適な範囲内の回転速度で運転する場合に、フィーダ１２内に粉粒体Ｇを非充填領域が発生しないように充填するために必要となる最小限の時間であり、概ね５ｓ以上５０ｓ以下の範囲内で好適である。これにより、必要最小限の粉粒体Ｇによりフィーダ１２内に粉粒体Ｇを充填することができる。従って、制御パラメータの算出に要する粉粒体Ｇの原料ロスを抑えることができる。

【0035】

モータ１３の回転速度を上記のように比較的低速に設定することにより、粉粒体Ｇとスクリュ１２ａとの接触部位周辺および粉粒体Ｇとフィーダ１２の内周面との接触部位周辺における流動性を良くし、徐々に空隙を埋めながら粉粒体Ｇをフィーダ１２における排出部１２ｂに送り出していくことができる。フィーダ１２内に空隙がある状態でスクリュ１２ａを高速回転すると、粉粒体の流動性が悪くなり、粉粒体Ｇがホッパ１１からフィーダ１２内に流動しない状況となり得る。あるいは不規則に空隙が存在する状態で粉粒体Ｇを搬送する結果、粉粒体Ｇが脈動を伴って排出される状況ともなり得る。

【0036】

図３Ｃは、第３工程の圧密工程Ｓ１３が終了した状態を示す。本工程では、充填された粉粒体Ｇをフィーダ１２内で圧密状態とする。ここで、圧密とは、加圧力により粉粒体の体積が減少する挙動であって、粉粒体粒子の破壊をともなわない。粉粒体は固定と気体の混合体であるため、加圧されることで、気体の混合比率が減少し得る。

【0037】

スクリュ１２ａの運転条件としては、モータ１３の回転速度を比較的高速とし、できるだけ短い運転時間を設定する。具体的な運転条件は、スクリュ１２ａの口径やスクリュ１２ａの長さ、モータ１３の定格回転数などに拠って異なる。しかし概ね、モータ１３の回転速度は、モータ１３の定格回転速度の６０％以上１００％以下の範囲内で好適である。

【0038】

ここで運転時間は、本工程においてモータ１３を前記好適な範囲内の回転速度で運転した場合に、フィーダ１２内を圧密状態とするために必要となる最小限の時間であり、概ね２ｓ以上１５ｓ以下の範囲内で好適である。これにより、必要最小限の粉粒体Ｇによりフィーダ１２内を圧密状態とすることができる。従って、制御パラメータの算出に要する粉粒体Ｇの原料ロスを抑えることができる。粉粒体Ｇの種類によっては再利用ができないものもあるため、粉粒体Ｇの原料ロスはできるだけ少なくすることが望ましい。

【0039】

モータ１３の回転速度を上記のように比較的高速に設定することにより、スクリュ１２ａで粉粒体Ｇに加圧力を与えることができる。その結果、図示するように、ホッパ１１の出口からフィーダ１２における排出部１２ｂに至るまでの排出筒１２ｃ内が圧密状態となる。そして圧密状態となった後に、粉粒体Ｇは装置外に排出される。圧密状態となることで、粉粒体Ｇの密度の変動と流動性の変動とが少なくなり、これらは安定化する。従って、排出量の変動が少なくなり、排出量が安定化する。

【0040】

以上の工程によって、粉粒体Ｇがフィーダ１２内において圧密状態となり、排出量を安定化できる。すなわち、制御系を安定化することができる。

【0041】

再び図２を参照して、後半の第４から第６までの工程について説明する。第４工程は、最大排出量測定工程Ｓ１４である。本工程では、粉粒体供給装置１００の最大排出量Ｆｍを測定する。具体的には、スクリュ１２ａの駆動モータ１３が定格回転速度であるときの、粉粒体の排出量を取得する。詳細は後述するが、制御パラメータの算出において必要となる値である。前工程で粉粒体Ｇが圧密状態となり排出量が安定化しているため、精度の高い値が取得できる。

【0042】

なお、低融点の粉粒体Ｇを扱う場合であって、粉粒体Ｇの温度上昇を抑える目的や、粉粒体Ｇの原料ロスを抑制する目的で、定格回転速度以下のモータ回転速度で前記最大排出量Ｆｍを取得しても良い。例えば、定格回転速度の５０％の回転速度で排出量を取得した場合には、その値を２倍したものが最大排出量Ｆｍとなる。

【0043】

第５工程は、排出量波形測定工程Ｓ１５である。詳細は後述するが、制御パラメータの算出に用いる排出量のステップ応答波形（モータに単位ステップ入力を指示したときに、それに応答する粉粒体排出量の時間軸波形）を、ＰＩ制御を用いずに、すなわち開ループ状態で取得する。ここでも同じく、前工程で粉粒体Ｇが圧密状態となり排出量が安定化しているため、精度の高い波形が取得できる。

【0044】

第６工程は、パラメータ算出工程Ｓ１６である。第４および第５工程で取得した結果から、制御パラメータを算出する。

【0045】

以下では、図４を参照して、前記パラメータ算出工程Ｓ１６で行う内容を説明する。図４は、この工程で対象とする制御パラメータを示している。図示するうち、ゲイン定数として比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび、これらのゲイン定数を補正する補正係数ｋが対象となる。なお、同じく図示する比例定数αについては、後述する。

【0046】

ゲイン定数は、対象とする制御系の物理モデルを構築できれば計算により求まる。しかし、本発明で扱うような粉粒体の挙動は、その特性を物理モデルで表現することが困難である。このような場合に、ゲイン定数を実験的に求める手法がこれまでにいくつか提案されている。

【0047】

例えば、制御系のステップ応答波形からゲイン定数を求める手法（以下、ステップ応答法と称する）として、Ｚｉｅｇｌｅｒ－Ｎｉｃｈｏｌｓ法やＣＨＲ法などがある。なお、本発明におけるステップ応答波形とは、モータに単位ステップ入力（所定のモータ回転速度の過渡的な入力）を指示したとき、それに応答する粉粒体排出量の時間軸波形である。

【0048】

上述のようなステップ応答法では、ステップ応答波形から特性値として時定数Ｔおよびむだ時間Ｌを読み取る。そして、これらの特性値を変数とする経験式を用いてゲイン定数を算出する。つまり、ｆ（ｘ）、ｇ（ｘ）を、ｘを変数とする関数とする場合、例えばＺｉｅｇｌｅｒ－Ｎｉｃｈｏｌｓ法では、Ｋｐ＝ｆ（Ｔ，Ｌ）、Ｋｉ＝ｇ（Ｌ）と表せられる。読み取った特性値をこれらの経験式に代入してゲイン定数を算出する。

【0049】

図５を参照して、ステップ応答波形から特性値を読み取る手順について説明する。但し、ここで説明する読み取り手順は一例であって、決定的なものではない。まず、ステップ応答波形として、粉粒体排出量の時間軸波形をプロットする。次に、この波形の変曲点における接線を引き、接線とＸ軸との交点（時間）から、原点からのむだ時間Ｌが求まる。次に、粉粒体の排出量が最終的に収束する値（Ｋ）の６３．２％となるときの原点からの時間を求める。この時間からむだ時間Ｌを差し引いた値が時定数Ｔである。

【0050】

なお、ステップ応答法は、上記に記載した以外でも、Ｈａｚｅｂｒｏｅｋ ａｎｄ Ｗａｅｒｄｅｎ法、Ｗｏｌｆｅ法、Ｃｈｉｅｎ ，Ｈｒｏｎｅｓ ａｎｄ Ｒｅｓｗｉｃｋ法などがあり、状況に応じて選択できる。

【0051】

次に補正係数ｋについて説明する。補正係数ｋは、比例ゲインＫｐと積分ゲインＫｉの値を設定排出量Ｆｒの大小に追従して補正するものである。例えば、設定排出量Ｆｒが小さい場合には、それに対応してゲイン定数を小さく補正する。これにより、設定排出量Ｆｒに拠らず、排出量を早期安定化できる。

【0052】

補正係数ｋは、最大排出量Ｆｍに対する設定排出量Ｆｒの比（ｋ＝Ｆｒ／Ｆｍ）として求める。そして、比例ゲインＫｐおよび積分ゲインＫｉと補正係数ｋとの積が、それぞれ修正比例ゲインＫｐ´、修正積分ゲインＫｉ´となる。以上により、ＰＩ制御に用いる制御パラメータが算出される。

【0053】

最後に、比例定数αについて説明する。上述したように、粉粒体供給装置１００では、粉粒体排出量をフィードバック制御（ＰＩ制御）している。ここで粉粒体供給装置１００は、さらに粉粒体排出量の制御性を向上するために、フィードバック制御とフィードフォワード制御を組み合わせた２自由度制御を行うこともできる。

【0054】

フィードバック制御は、粉粒体排出量の現在値と、設定排出量Ｆｒとの偏差に応じて制御量を決定する。そのため、運転開始直後は、その偏差が大となり、制御量が過大となることもある。そこで、運転開始直後のみ、フィードフォワード制御を行う。つまり、速度制御部４１は、粉粒体排出量の現在値を用いず、設定排出量Ｆｒに対応したモータ目標回転数Ｎｔをモータ駆動部４２に直接指示する。そして、一旦モータ回転数がモータ目標回転数Ｎｔとなった後は、ＰＩ制御に切り替える。これにより、フィードバック制御（ＰＩ制御）の高い目標値追従精度と、フィードフォワード制御の速い反応速度を両立できる。

【0055】

ここで、モータ回転数と粉粒体排出量の収束値は比例関係にあることが経験的に分かっている。よって、その比例定数をαとすると、モータ目標回転数Ｎｔは設定排出量Ｆｒを用いて、Ｎｔ＝α×Ｆｒとして求まる。比例定数αは、最大排出量Ｆｍに対するモータ定格回転数Ｎｍの比（α＝Ｎｍ／Ｆｍ）として求める。

【0056】

以上述べたように、粉粒体供給装置１００では、粉粒体Ｇの状態を圧密状態として排出量を安定化したうえで、一連のシーケンスにより全ての制御パラメータを導出できる。実際には、ユーザは上記の工程を粉粒体供給装置１００からの都度の指示に従って進める。これにより、ユーザが熟練者でないときでも、その使用環境条件に応じて制御パラメータが最適化される。その結果、粉粒体供給装置１００としての定量供給精度を向上することができる。

【0057】

［実施例：最大排出量Ｆｍ測定結果］
従来手法として、運転初期において、圧密工程Ｓ１３を入れないシーケンスにて取得した最大排出量Ｆｍの測定値は、十分な運用時間を経過した後に測定した値に対して誤差が３４％であった。これに対して、本実施形態の手法により圧密工程Ｓ１３を含めたシーケンスにて、運転初期に取得した最大排出量Ｆｍの値は、十分な運用時間を経過した後に測定した値に対して誤差が０．１１％であった。すなわち運転初期における最大排出量Ｆｍの測定精度が大幅に向上した。

【符号の説明】

【0058】

Ｇ 粉粒体
１１ ホッパ
１２ フィーダ
１２ａ スクリュ
１２ｂ 排出部
１３ モータ
１４ 計量部
２０ 質量変換部
３０ 設定部
４０ コントローラ
４１ 速度制御部
４２ モータ駆動部
４３ 時計
４４ パラメータ算出部
４５ 分量算出部
４６ 記憶部
１００ 粉粒体供給装置
Ｓ１１ 原料投入工程
Ｓ１２ 充填工程
Ｓ１３ 圧密工程
Ｓ１４ 最大排出量測定工程
Ｓ１５ 排出量波形測定工程
Ｓ１６ パラメータ算出工程

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5】