專利名稱：燃煤鍋爐的氣體濃度推斷方法以及氣體濃度推斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鍋爐設(shè)備(boiler plant)的控制裝置。另外，本發(fā)明涉及利用神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)(neural net)，推斷作為火力設(shè)備的構(gòu)成要素之一的燃煤鍋爐的氣體成分的濃度、特別 是CO濃度、N0X濃度的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在設(shè)備控制的領(lǐng)域中，一直以來(lái)以PID控制為基本的控制邏輯是主流。另外，也提 出有很多通過(guò)以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為代表的帶教示的學(xué)習(xí)功能，可以靈活應(yīng)對(duì)設(shè)備的特性的技術(shù)。為了利用帶教示的學(xué)習(xí)功能來(lái)構(gòu)成控制裝置，由于有必要預(yù)先準(zhǔn)備成為教示數(shù)據(jù) 的成功事例，因此也提出了無(wú)教示的學(xué)習(xí)方法。作為無(wú)教示學(xué)習(xí)的例子，有強(qiáng)化學(xué)習(xí)法，但該強(qiáng)化學(xué)習(xí)法是學(xué)習(xí)控制的構(gòu)架，通過(guò) 控制對(duì)象等與環(huán)境的反復(fù)實(shí)驗(yàn)性的相互作用，生成向環(huán)境的操作信號(hào)，使從環(huán)境得到的測(cè) 量信號(hào)達(dá)到期望值。該學(xué)習(xí)方法，具有即使事先無(wú)法準(zhǔn)備成功事例，但只要預(yù)先定義期望狀態(tài)，就能夠 自動(dòng)適應(yīng)環(huán)境學(xué)習(xí)期望行動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。在強(qiáng)化學(xué)習(xí)中，具有學(xué)習(xí)功能，以利用從環(huán)境得到的測(cè)量信號(hào)計(jì)算的純量的評(píng)價(jià) 值(在強(qiáng)化學(xué)習(xí)中，被稱為報(bào)酬)為線索，生成向環(huán)境的操作信號(hào)，使從現(xiàn)狀態(tài)到將來(lái)為止 得到的評(píng)價(jià)值的期待值達(dá)到最大。作為實(shí)際安裝此種學(xué)習(xí)功能的方法，具有例如技術(shù)文獻(xiàn)的強(qiáng)化學(xué)習(xí) (Reinforcement Learning)中敘述的 Actor-Critic、Q 學(xué)習(xí)、實(shí)際時(shí)間 Dynamic Programming 等算法。另外，作為發(fā)展上述方法的強(qiáng)化學(xué)習(xí)的構(gòu)架，上述技術(shù)文獻(xiàn)中介紹有稱為 Dyna-結(jié)構(gòu)的構(gòu)架。這是以模擬控制對(duì)象的模型為對(duì)象，預(yù)先學(xué)習(xí)應(yīng)該生成怎樣的操作信 號(hào)，利用該學(xué)習(xí)結(jié)果決定對(duì)控制對(duì)象施加的操作信號(hào)的方法。另外，作為適用強(qiáng)化學(xué)習(xí)的技術(shù)，列舉有日本特開(kāi)2000-35956號(hào)公報(bào)所述的技 術(shù)。該技術(shù)是這樣的技術(shù)預(yù)先具備多個(gè)具有模型和學(xué)習(xí)功能的系統(tǒng)的組即強(qiáng)化學(xué)習(xí)模塊， 各強(qiáng)化學(xué)習(xí)模塊中的模型與控制對(duì)象的預(yù)測(cè)誤差越小，求得取越大值的責(zé)任信號(hào)，與該責(zé) 任信號(hào)成比例地對(duì)于從各強(qiáng)化學(xué)習(xí)模塊生成的向控制對(duì)象的操作信號(hào)進(jìn)行加權(quán)，決定對(duì)控 制對(duì)象施加的操作信號(hào)。燃煤鍋爐使用煤作燃料。在具有燃煤鍋爐的火力發(fā)電設(shè)備中，從鍋爐中排出的環(huán) 境污染物質(zhì)C0、N0x的濃度必須為規(guī)定值以下。C0與N0x生成量的關(guān)系相反，如果空氣(或 氧)過(guò)剩，則N0X的生成量變多；相反如果空氣不足則C0的生成量變多。在近來(lái)的燃煤鍋 爐中，為了降低C0與N0X兩者、并且提高燃燒效率，進(jìn)行階段性地送入空氣的二段燃燒。在該燃燒控制中，進(jìn)行空氣量的調(diào)整、燃燒器燃燒模式的選擇等，作出最合適的燃燒狀態(tài)。用 于最優(yōu)化燃燒控制的調(diào)整，例如，控制增益的調(diào)整、燃燒器燃燒模式的計(jì)劃等，在離線時(shí)預(yù) 先實(shí)施。但是盡管如此，事先調(diào)整的燃燒條件針對(duì)代表性的運(yùn)轉(zhuǎn)模式是最合適的，只不過(guò) 是大體的運(yùn)轉(zhuǎn)計(jì)劃。相對(duì)于此，從經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)出發(fā)，要求對(duì)應(yīng)于時(shí)刻變化的負(fù)荷要求值、大 氣條件、燃料特性等運(yùn)轉(zhuǎn)條件，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)達(dá)到最優(yōu)化，即，控制CO、N0X的濃度在許可范圍 內(nèi)，同時(shí)使燃燒效率最大化。為了實(shí)現(xiàn)這些，需要以現(xiàn)在的運(yùn)轉(zhuǎn)條件為基礎(chǔ)，能夠在線模擬CO、N0X濃度相對(duì)于 控制要求變更的變化。即，相對(duì)于從測(cè)量數(shù)據(jù)得到的現(xiàn)在的運(yùn)轉(zhuǎn)條件，評(píng)價(jià)改變控制要求時(shí) 的燃燒效率和環(huán)境負(fù)荷物質(zhì)的排出量，需要有根據(jù)兩點(diǎn)探索最優(yōu)控制點(diǎn)的功能。作為CO、N0X濃度的推斷方法，有基于如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之類的學(xué)習(xí)型算法，利用實(shí)機(jī)數(shù) 據(jù)對(duì)各運(yùn)轉(zhuǎn)條件與氣體濃度變化傾向之間的關(guān)系建模的方法。使用該方法時(shí)只要有實(shí)機(jī)數(shù) 據(jù)，對(duì)應(yīng)于該實(shí)機(jī)特性就可以簡(jiǎn)單地生成CO、N0X濃度的推斷模型，因此是經(jīng)常適用的方法 之一。另外，還有利用模型推斷CO、N0X濃度的方法(例如，參考專利文獻(xiàn)2)。非專利文獻(xiàn)1 強(qiáng)化學(xué)習(xí)(Reinforcement Learning)，三上貞芳 皆川雅章共譯， 森北出版株式會(huì)社，2000年12月20日出版專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2000-35956號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)2006-132902號(hào)公報(bào)(摘要)但是，在難以執(zhí)行制造程序或如汽車、火車、飛機(jī)等那樣難以以實(shí)際的控制對(duì)象進(jìn) 行反復(fù)實(shí)驗(yàn)性運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，例如日本特開(kāi)2000-35956號(hào)公報(bào)所述，以模擬控制對(duì)象的模 型為對(duì)象，進(jìn)行事前學(xué)習(xí)的方法有效。但是，在日本特開(kāi)2000-35956號(hào)公報(bào)等所述的技術(shù)中，用模型難以完全模擬再現(xiàn) 實(shí)際的控制對(duì)象的舉動(dòng)，一般情況下在模型與實(shí)際控制對(duì)象之間存在模型誤差。并且，有實(shí) 際的控制對(duì)象的舉動(dòng)、其過(guò)程越復(fù)雜，模型誤差越大的傾向。在模型誤差變大時(shí)，由于模型與實(shí)際的控制對(duì)象的舉動(dòng)為不同的結(jié)果，因此即使 采用以該模型為對(duì)象進(jìn)行了事前學(xué)習(xí)的結(jié)果，即使進(jìn)行控制操作也有可能得不到預(yù)想那樣 的改善效果。即，存在著成為學(xué)習(xí)結(jié)果依存于模型特性的局部最優(yōu)解的危險(xiǎn)。還有，日本特開(kāi)2000-35956號(hào)公報(bào)等所述的技術(shù)，對(duì)于安全穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)控制控制 對(duì)象，同時(shí)求出最優(yōu)解沒(méi)有公開(kāi)和暗示。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鍋爐設(shè)備的控制裝置，即使在模擬控制對(duì)象的模型與 實(shí)際控制對(duì)象的舉動(dòng)之間存在誤差的情況下，也能夠盡量排除陷入局部最優(yōu)解的危險(xiǎn)，在 安全穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)控制控制對(duì)象的同時(shí)能夠求出最優(yōu)解。另外，從鍋爐排出的C0、N0x濃度，即使在相同的燃燒條件下，也因?yàn)槊悍N類(以下 稱為煤種)的不同而不同。作為發(fā)電廠的運(yùn)用形態(tài)，就算是運(yùn)轉(zhuǎn)中，也有送往磨機(jī)(粉碎 機(jī))的煤種變化的情況，此時(shí)，從煤種變化后的短時(shí)間內(nèi)，處于變更前與變更后的煤種混合 的狀態(tài)。即，存在從煤種A切換到煤種B時(shí)的過(guò)渡狀態(tài)。由于對(duì)于該種運(yùn)轉(zhuǎn)條件也要求運(yùn)轉(zhuǎn)的最優(yōu)化，因此C0、叫濃度的推斷模型，不僅對(duì)于全部的煤種，對(duì)于多種煤種混合的條件也有高推斷精度的要求。因此，推斷CO、 度的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不僅要對(duì)應(yīng)全部的煤種，也要考慮到改變煤種的過(guò)渡狀態(tài)的情況，即使在至 少兩種煤種混合的狀態(tài)下也必須能夠應(yīng)對(duì)。但是，使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)精度良好地應(yīng)對(duì)這些所有的各種狀態(tài)存在限度，其結(jié)果存在著 模型的推斷精度下降的問(wèn)題。進(jìn)一步，還存在難以在線測(cè)量設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中的煤種切換的問(wèn)題。作為關(guān)于煤種切換 的時(shí)刻而得到的信息，由于只是在儲(chǔ)煤設(shè)備中儲(chǔ)藏了其他種類的煤，所以只是大概馬上會(huì) 切換之類的類推的信息。不僅是測(cè)量所述那樣多種煤種混合的過(guò)渡狀態(tài)下的煤種的混合比 例，就連判斷什么時(shí)候切換為新煤種都很困難。因此，在利用實(shí)機(jī)數(shù)據(jù)在線推斷C0、N0x&度時(shí)，存在的問(wèn)題是難以在線得到與投 入的燃料的煤種相關(guān)的信息。本發(fā)明的另一目的是提供一種燃煤鍋爐的氣體濃度推斷方法以及裝置，對(duì)于各煤 種，包括過(guò)渡狀態(tài)可以高精度地推斷CO、N0X濃度。本發(fā)明的鍋爐設(shè)備的控制裝置，其輸入鍋爐設(shè)備的狀態(tài)量的測(cè)量數(shù)據(jù)即運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù) 據(jù)，基于模擬鍋爐設(shè)備的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)特性的設(shè)備模型，計(jì)算向鍋爐設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)操作指令值，進(jìn) 行運(yùn)轉(zhuǎn)，其特征在于，所述控制裝置具有運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，其儲(chǔ)存有鍋爐設(shè)備的過(guò)去的運(yùn) 轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)；運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)判定裝置，其根據(jù)在該運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中儲(chǔ)存的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，計(jì)算操作量或 工藝值中至少一方的變化傾向，并從該變化傾向信息和負(fù)荷變化指令值判定鍋爐設(shè)備的狀 態(tài)；模型誤差評(píng)價(jià)裝置，其計(jì)算通過(guò)設(shè)備模型計(jì)算的工藝值與鍋爐設(shè)備的測(cè)量值的誤差； 運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)模型化裝置，其將包含在運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)儲(chǔ)存的過(guò)去的數(shù)據(jù)的工藝值與操作指令 值或操作量之間的相互關(guān)系模型化；探索點(diǎn)決定裝置，其利用由模型誤差評(píng)價(jià)裝置計(jì)算的 誤差值、與由運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)模型化裝置生成的通過(guò)運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)模型計(jì)算的工藝值的計(jì)算結(jié)果中的 至少一方，計(jì)算操作指令候補(bǔ)值或操作量候補(bǔ)值；操作指令決定裝置，其利用由探索點(diǎn)決定 裝置計(jì)算的操作指令候補(bǔ)值或操作量候補(bǔ)值和由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)判定裝置判定的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)信息， 決定向控制對(duì)象即鍋爐設(shè)備的操作器輸出的操作指令值。另外，本發(fā)明提供一種燃煤鍋爐的氣體濃度推斷方法，其利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推斷從燃 煤鍋爐排出的氣體成分的濃度，其特征在于，利用按每個(gè)煤種準(zhǔn)備的多個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及煤 種比例判定用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行推斷。另外，本發(fā)明提供一種燃煤鍋爐的氣體濃度推斷裝置，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推斷從燃煤 鍋爐排出的氣體成分的濃度，其特征在于，其具有加法器，所述加法器利用由按每個(gè)煤種準(zhǔn) 備的多個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、煤種比例判定用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、和所述煤種比例判定用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推斷 的混合比例，對(duì)所述按每個(gè)煤種準(zhǔn)備的多個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出的氣體濃度的推斷值進(jìn)行加權(quán)平 均。在本發(fā)明中，按每個(gè)煤種準(zhǔn)備神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，只針對(duì)該煤種進(jìn)行特殊化來(lái)進(jìn)行CO、N0X 濃度推斷用的模擬，提高推斷精度。并且考慮煤種的混合狀態(tài)，也同時(shí)準(zhǔn)備用于推斷現(xiàn)在正 在使用的各煤種的混合比例的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。基于該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推斷的煤種比例，對(duì)各煤種的神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出的CO、N0X濃度的推斷值進(jìn)行加權(quán)平均，作為最終的推斷值。根據(jù)本發(fā)明，即使在模擬控制對(duì)象的模型與實(shí)際的控制對(duì)象的舉動(dòng)之間存在誤差 的情況下，也能夠盡量排除陷入局部最優(yōu)解的危險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)控制控制對(duì)象，同時(shí)實(shí)現(xiàn)可以探索最優(yōu)解的鍋爐設(shè)備的控制裝置。另外在本發(fā)明中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)只要對(duì)各煤種進(jìn)行特殊化并進(jìn)行模擬就可以，因此各 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的推斷精度提高，最終CO、度的推斷精度也可以提高。另外，難以從測(cè)量值 得到的煤種的信息也可以通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)類推，因此在改變煤種時(shí)也可以得到正確的CO、N0X 濃度。


圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的鍋爐設(shè)備的控制裝置的構(gòu)成圖；圖2是表示具備圖1的本發(fā)明實(shí)施例的鍋爐設(shè)備的火力發(fā)電設(shè)備的結(jié)構(gòu)的概略 圖；圖3是說(shuō)明圖1的本發(fā)明實(shí)施例的控制裝置的強(qiáng)化學(xué)習(xí)概念的概略圖；圖4是表示圖1的本發(fā)明實(shí)施例的控制裝置中的修正裝置具備的強(qiáng)化學(xué)習(xí)裝置的 詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖；圖5是表示圖1的本發(fā)明實(shí)施例的控制裝置中的操作條件探索順序的流程圖；圖6是表示CO、N0X的氣體濃度的測(cè)量數(shù)據(jù)與模型特性的關(guān)系的說(shuō)明圖；圖7是表示操作條件探索中的操作參數(shù)設(shè)定以及許可條件設(shè)定的畫面的畫面例；圖8是說(shuō)明測(cè)定鍋爐設(shè)備中的C0、N0x的氣體濃度的氣體濃度測(cè)定位置的概略圖；圖9是表示鍋爐設(shè)備的氣體濃度分布的例子和測(cè)量數(shù)據(jù)的例子的顯示畫面例；圖10是表示鍋爐設(shè)備的氣體濃度分布趨向表示的例子，和鍋爐設(shè)備的燃燒控制 的狀況的例子的說(shuō)明圖；圖11是有關(guān)本發(fā)明的在線氣體濃度推斷裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖12是本發(fā)明的氣體濃度推斷裝置中的氣體濃度推斷部的結(jié)構(gòu)圖；圖13是本發(fā)明的氣體濃度推斷裝置中的煤種比例判定用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)圖；圖14是表示顯示裝置的顯示例的圖。圖中，100-控制對(duì)象的設(shè)備；101-鍋爐；102-燃燒器；103-后空氣口 ；104-空氣加熱 器；200-控制裝置；220-輸入輸出接口 ；221-輸入輸出裝置；230-基本控制指令計(jì)算裝置； 240-運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)；250-修正裝置；260-模型誤差評(píng)價(jià)裝置；263-運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)模型化裝 置；265-運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)判定裝置；270-探索點(diǎn)決定裝置；280-操作指令決定裝置；290-強(qiáng)化學(xué) 習(xí)裝置；291-模型化裝置；292-學(xué)習(xí)裝置；296-數(shù)值解析數(shù)據(jù)庫(kù)；400-數(shù)值解析計(jì)算裝置； 701-在線氣體濃度推斷裝置；702-顯示裝置；711-工藝值數(shù)據(jù)庫(kù)；712-氣體濃度推斷部； 713-運(yùn)轉(zhuǎn)條件設(shè)定部；714-顯示控制部；721-煤種比例判定用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；722-煤種A用氣 體濃度推斷神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；723-煤種B用氣體濃度推斷神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；731-煤種比例判定用神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)的輸出單元；741-加法器。
具體實(shí)施例方式關(guān)于本發(fā)明實(shí)施例的鍋爐設(shè)備的控制裝置，以下參照

。實(shí)施例圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的鍋爐設(shè)備的控制裝置的控制框在圖1中，例如以火力發(fā)電設(shè)備的鍋爐設(shè)備為控制對(duì)象的該設(shè)備100的控制裝置 200，從控制對(duì)象的設(shè)備100接收各種工藝值的測(cè)量信息205，使用這些測(cè)量信息205，在控 制裝置200內(nèi)進(jìn)行預(yù)先編程的計(jì)算，對(duì)設(shè)備100發(fā)送操作指令信號(hào)(控制信號(hào))285。設(shè)備100按照從控制裝置200接收的操作指令信號(hào)285，通過(guò)使設(shè)備100具備的操 作機(jī)器，例如調(diào)節(jié)流經(jīng)設(shè)備內(nèi)部的流體流量的閥的開(kāi)度或減震器開(kāi)度等執(zhí)行器動(dòng)作，來(lái)控 制設(shè)備100的狀態(tài)。另外，控制裝置200根據(jù)從中央供電指令所50接收的負(fù)荷指令信號(hào)51，通過(guò)基本 控制指令計(jì)算裝置230進(jìn)行計(jì)算，將通過(guò)該計(jì)算得到的操作指令信號(hào)(控制信號(hào))285送至 設(shè)備100，控制設(shè)備100的發(fā)電輸出。本實(shí)施例的鍋爐設(shè)備的控制裝置，是適用于構(gòu)成火力發(fā)電設(shè)備的鍋爐設(shè)備的燃燒 控制的例子。在本實(shí)施例中，特別說(shuō)明適用于以降低廢氣中CO以及N0X濃度為目的的鍋爐 設(shè)備的控制裝置的控制功能的例子。圖2表示構(gòu)成作為控制對(duì)象的火力發(fā)電設(shè)備的鍋爐設(shè)備的概略結(jié)構(gòu)。在圖2中，燃料煤在粉碎機(jī)110中被粉碎，作為煤粉與煤搬運(yùn)用的一次空氣、以及 燃燒調(diào)整用的二次空氣一起，通過(guò)燃燒器102投入鍋爐101，在鍋爐101的火爐內(nèi)部燃燒燃 料煤。燃料煤與一次空氣從配管134被導(dǎo)入燃燒器102，二次空氣通過(guò)配管141被導(dǎo)入燃 燒器102。并且，將二段燃燒用的后空氣(after air)通過(guò)后空氣口 103投入鍋爐101。該 后空氣從配管142被導(dǎo)入后空氣口 103。燃料煤在鍋爐101的火爐內(nèi)部燃燒產(chǎn)生的高溫燃燒氣體，在鍋爐101的火爐中沿 箭頭所示路徑向下游側(cè)流動(dòng)，變成燃燒廢氣后從鍋爐101排出，流下向在鍋爐101外部設(shè)置 的空氣加熱器104。通過(guò)了空氣加熱器104的燃燒廢氣，之后在未圖示的廢氣處理裝置中除去燃燒廢 氣中含有的有害物質(zhì)，然后通過(guò)煙囪向大氣排出。另外，從鍋爐101的火爐流下的燃燒廢氣的一部分，從火爐的下游側(cè)通過(guò)廢氣再 循環(huán)系統(tǒng)701被引導(dǎo)，從鍋爐101的火爐底部流入火爐內(nèi)，構(gòu)成在鍋爐101進(jìn)行再循環(huán)。該 燃燒廢氣的再循環(huán)量通過(guò)在廢氣再循環(huán)系統(tǒng)701設(shè)置的流量調(diào)整閥調(diào)節(jié)。在鍋爐101循環(huán)的供水，從在渦輪108設(shè)置的未圖示的凝結(jié)器經(jīng)過(guò)供水泵105被 導(dǎo)入鍋爐101，在設(shè)置于鍋爐101的火爐上的熱交換器106處，被在鍋爐101的火爐內(nèi)部流 下的燃燒氣體加熱而成為高溫高壓的蒸汽。并且在本實(shí)施例中，雖然圖示的熱交換器106的數(shù)量是1個(gè)，但也可以配置多個(gè)熱 交換器。在熱交換器106處產(chǎn)生的高溫高壓的蒸汽，通過(guò)渦輪調(diào)節(jié)器107被導(dǎo)向蒸汽渦輪 108，利用蒸汽具有的能量驅(qū)動(dòng)蒸汽渦輪108，使發(fā)電機(jī)109旋轉(zhuǎn)發(fā)電。接著，對(duì)于從在鍋爐101的火爐上設(shè)置的燃燒器102向鍋爐101的火爐內(nèi)投入的 一次空氣以及二次空氣，從在鍋爐101的火爐上設(shè)置的后空氣口 103投入到鍋爐101的火 爐內(nèi)的后空氣的路徑進(jìn)行說(shuō)明。一次空氣從風(fēng)扇120被導(dǎo)向配管130，在中途分支為通過(guò)空氣加熱器104的配管 132和不通過(guò)空氣加熱器104的配管131，在這些配管132以及配管131流下的一次空氣再次合流于配管133，被導(dǎo)向粉碎機(jī)110。通過(guò)空氣加熱器104的空氣，被從鍋爐101的火爐排出的燃燒廢氣加熱。利用該一次空氣將粉碎機(jī)110生成的煤(煤粉)通過(guò)配管133搬運(yùn)至燃燒器102。二次空氣以及后空氣從風(fēng)扇121被導(dǎo)向配管140，在被空氣加熱器104加熱后，分 支為二次空氣用的配管141和后空氣用的配管142，分別被導(dǎo)向在鍋爐101的火爐上設(shè)置的 燃燒器102和后空氣口 103。本實(shí)施例的鍋爐設(shè)備的控制裝置，為了降低CO以及N0X濃度，具有調(diào)整從燃燒器 102投入鍋爐101的空氣量、以及從后空氣口 103投入到鍋爐101的空氣量的功能。如圖1所示，鍋爐設(shè)備的控制裝置200由如下部分構(gòu)成基本操作指令計(jì)算裝置 230 ；修正裝置250，其改變或修正從基本操作指令計(jì)算裝置230輸出的基本操作指令值 235;運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)240，其存儲(chǔ)收納由過(guò)程測(cè)量值205、操作員的輸入信號(hào)、來(lái)自上位控 制系統(tǒng)的指令信號(hào)等構(gòu)成的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)；輸入輸出接口(輸入輸出I/F)220，其用于與控 制對(duì)象設(shè)備100或操作員等進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)；輸入輸出裝置221，其用于操作員觀看各種數(shù) 據(jù)，或者用于輸入設(shè)定值或運(yùn)轉(zhuǎn)模式、手動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的操作指令等。基本操作指令計(jì)算裝置230以PID(比例、積分、微分)控制器作為基本構(gòu)成要素， 根據(jù)從中央供電指令所50接收到的負(fù)荷指令信號(hào)51，將由設(shè)備100檢測(cè)出的經(jīng)過(guò)輸入輸出 I/F220的過(guò)程測(cè)量值205、操作員的輸入信號(hào)、來(lái)自上位控制系統(tǒng)的指令信號(hào)等作為輸入 進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算并輸出基本操作指令值235，該基本操作指令值235是對(duì)于在設(shè)備100設(shè)置 的、對(duì)流經(jīng)設(shè)備內(nèi)部的流體流量進(jìn)行調(diào)節(jié)的閥、減震器、電動(dòng)機(jī)等各種動(dòng)作機(jī)器的指令值。在本實(shí)施例的鍋爐設(shè)備的控制裝置中，如圖1所示，在控制裝置200具備改變或修 正基本操作指令值235的修正裝置250，下面對(duì)該修正裝置250進(jìn)行說(shuō)明。修正裝置250由如下構(gòu)成強(qiáng)化學(xué)習(xí)裝置290、模型誤差評(píng)價(jià)裝置260、運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)模 型化裝置263、運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)判定裝置265、探索點(diǎn)決定裝置270、以及操作指令決定裝置280。修正裝置250具備的強(qiáng)化學(xué)習(xí)裝置290具有如下功能利用存儲(chǔ)在運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 庫(kù)240中的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)245、測(cè)量數(shù)據(jù)205、以及由數(shù)值解析裝置400計(jì)算出的數(shù)值解析結(jié)果 401，通過(guò)強(qiáng)化學(xué)習(xí)理論學(xué)習(xí)與設(shè)備狀態(tài)對(duì)應(yīng)的適當(dāng)?shù)牟僮鞣椒āＵf(shuō)明了數(shù)值解析裝置400設(shè)于控制裝置200的結(jié)構(gòu)，但是在如柵極計(jì)算機(jī)(grid computer)、超級(jí)計(jì)算機(jī)那樣要求具有大容量計(jì)算能力時(shí)，也可以將數(shù)值解析裝置400與控 制裝置200分開(kāi)設(shè)置。強(qiáng)化學(xué)習(xí)理論的詳細(xì)說(shuō)明，由于例如所述技術(shù)文獻(xiàn)“強(qiáng)化學(xué)習(xí)(Reinforcement Learning)，三上貞芳 皆川雅章共譯，森北出版株式會(huì)社，2000年12月20日出版”中有詳 細(xì)的敘述，此處只對(duì)強(qiáng)化學(xué)習(xí)的概念進(jìn)行說(shuō)明。圖3表示上述強(qiáng)化學(xué)習(xí)理論的控制的概念。控制裝置610對(duì)控制對(duì)象600輸出操作指令630。控制對(duì)象600按照控制指令630 進(jìn)行動(dòng)作。此時(shí)，通過(guò)基于控制指令630的動(dòng)作，控制對(duì)象600的狀態(tài)發(fā)生變化?？刂蒲b置610從控制對(duì)象600接收?qǐng)?bào)酬620，報(bào)酬620是表示變化的狀態(tài)對(duì)于控制 裝置610來(lái)說(shuō)是否優(yōu)選，以及這些是什么程度的量。實(shí)際上從控制對(duì)象600接收的信息為控制對(duì)象的狀態(tài)量，一般是控制裝置610基 于該狀態(tài)量計(jì)算報(bào)酬。一般設(shè)定為，越接近于期望狀態(tài)報(bào)酬越大，越接近不期望的狀態(tài)報(bào)酬
8越小。控制裝置610通過(guò)反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性操作，學(xué)習(xí)報(bào)酬達(dá)到最大(即，盡量接近于期望 狀態(tài))的操作方法，對(duì)應(yīng)于控制對(duì)象600的狀態(tài)自動(dòng)構(gòu)筑適當(dāng)?shù)牟僮?控制)邏輯。以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為代表的帶教示學(xué)習(xí)理論，有必要事先提供成功事例作為教示數(shù)據(jù)， 不適合于新設(shè)備并沒(méi)有運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)的情況，以及因現(xiàn)象復(fù)雜而不能事先準(zhǔn)備成功事例的情 況。相對(duì)于此，所述強(qiáng)化學(xué)習(xí)理論被分類為無(wú)教示學(xué)習(xí)，在具有自動(dòng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)性生成 優(yōu)選操作的能力的觀點(diǎn)上，具有也可以適用于控制對(duì)象特性并不十分明確的情況的優(yōu)點(diǎn)。但是，為了只通過(guò)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，由于需要等待直到存儲(chǔ)有足夠的學(xué) 習(xí)所需的運(yùn)行數(shù)據(jù)，所以需要較長(zhǎng)時(shí)間才能發(fā)揮效果。并且因?yàn)槭欠磸?fù)實(shí)驗(yàn)性學(xué)習(xí)，還有可 能設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)變?yōu)椴槐黄谕臓顟B(tài)，不僅是不被期望，甚至有時(shí)還會(huì)對(duì)設(shè)備安全方面帶來(lái) 危險(xiǎn)。因此，在構(gòu)成本實(shí)施例的鍋爐設(shè)備的控制裝置的控制裝置200中，預(yù)先學(xué)習(xí)以模 擬控制對(duì)象的模型為對(duì)象應(yīng)生成怎樣的操作信號(hào)為好?？刂蒲b置200具備的數(shù)值解析裝置400，基于設(shè)備100的鍋爐構(gòu)造模擬設(shè)備特性， 利用差分法、有限體積法、有限要素法等數(shù)值解析手法，計(jì)算其燃燒(反應(yīng))、氣體流動(dòng)、導(dǎo) 熱過(guò)程。本實(shí)施例的數(shù)值解析手法并不具有特征，因?yàn)椴灰来嬗诮馕鍪址?，所以省略關(guān)于 數(shù)值解析方法的說(shuō)明。通過(guò)數(shù)值解析裝置400的數(shù)值解析計(jì)算各種操作條件下的現(xiàn)象，關(guān)于作為設(shè)備 100的設(shè)備特性的廢氣中的CO濃度或N0X濃度，分別計(jì)算在這些測(cè)量位置的兩者的濃度。在測(cè)量位置的CO濃度或N0X濃度的計(jì)算結(jié)果，由于在其截面的每個(gè)計(jì)算格子(網(wǎng) 格)被計(jì)算，因此將其在測(cè)量位置即鍋爐出口的流路截面的左 右、前 后，分為整體的三 種區(qū)域，分別計(jì)算其平均濃度。作為通過(guò)所述數(shù)值解析裝置400的數(shù)值解析用所述設(shè)備的模型模擬的設(shè)備的運(yùn) 轉(zhuǎn)特性，以廢氣中的CO濃度或N0X濃度為代表進(jìn)行了上述說(shuō)明。但是除了該CO或N0X以 外，也可以對(duì)于廢氣中的C02、S0x、Hg(水銀量)、氟、煤煙或霧構(gòu)成的微粒子類、V0C(揮發(fā)性 有機(jī)化合物)中的至少一種的濃度進(jìn)行模擬。圖4表示本實(shí)施例的鍋爐設(shè)備的控制裝置200的修正裝置250具備的強(qiáng)化學(xué)習(xí)裝 置290的結(jié)構(gòu)。由數(shù)值解析裝置400計(jì)算的計(jì)算結(jié)果401，被存儲(chǔ)在構(gòu)成強(qiáng)化學(xué)習(xí)裝置290 的數(shù)值解析數(shù)據(jù)庫(kù)296中。構(gòu)成強(qiáng)化學(xué)習(xí)裝置290的模型化裝置291，從數(shù)值解析數(shù)據(jù)庫(kù)296讀入必要的數(shù)據(jù) 297，計(jì)算CO濃度、N0X濃度的平均值。該模型化裝置291，將計(jì)算的平均濃度作為教示信號(hào)、將當(dāng)時(shí)的操作條件作為 輸入信號(hào)，在由輸入層、中間層、輸出層構(gòu)成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，利用誤差逆?zhèn)鞑シ?back propagation法)學(xué)習(xí)輸入輸出關(guān)系。所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成以及學(xué)習(xí)方法是一般的方法，并且，這些方法也可以是其它 方法，因?yàn)楸緦?shí)施例不依存于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成或?qū)W習(xí)方法，所以此處省略詳細(xì)說(shuō)明。構(gòu)成強(qiáng)化學(xué)習(xí)裝置290的學(xué)習(xí)裝置292，在設(shè)備100運(yùn)轉(zhuǎn)之前(試運(yùn)轉(zhuǎn)前)，以基于由該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的數(shù)值解析的設(shè)備特性為對(duì)象，學(xué)習(xí)抑制CO、NOx產(chǎn)生量的操作方法。與從學(xué)習(xí)裝置292輸出的操作量相當(dāng)?shù)牟僮餍盘?hào)293，是在鍋爐101設(shè)置的燃燒器 102以及后空氣口 103的各個(gè)位置的空氣流量、每個(gè)燃燒器的空氣流量、以及發(fā)電機(jī)109的 發(fā)電機(jī)輸出。
在本實(shí)施例中，對(duì)所述燃料流量、空氣流量、發(fā)電輸出和CO以及NOx濃度的關(guān)系進(jìn) 行了模型化，但是本實(shí)施例的輸入項(xiàng)目以及輸出項(xiàng)目不限于此。另外在本實(shí)施例中，模型化方法也不限定于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，也可以使用回歸模型等其 它統(tǒng)計(jì)模型。構(gòu)成強(qiáng)化學(xué)習(xí)裝置290的學(xué)習(xí)裝置292，對(duì)由模型化裝置291生成的模型，輸出在 鍋爐101設(shè)置的燃燒器102以及后空氣口 103的各個(gè)位置的空氣流量、每個(gè)燃燒器的燃料 流量構(gòu)成的輸入數(shù)據(jù)293。從學(xué)習(xí)裝置292輸出的輸入數(shù)據(jù)293對(duì)應(yīng)于設(shè)備100的操作條件，分別設(shè)定上下 限值、變化幅度(刻度幅度)，一次操作能取得的最大變化幅度。該輸入數(shù)據(jù)293的各量在 能夠取得值的范圍內(nèi)，隨機(jī)決定各數(shù)值。在強(qiáng)化學(xué)習(xí)裝置290的模型化裝置291中，向生成完畢的模型輸入輸入數(shù)據(jù)293， 在該模型化裝置291中計(jì)算NOx濃度以及CO濃度，作為輸出數(shù)據(jù)294輸出。強(qiáng)化學(xué)習(xí)裝置290的學(xué)習(xí)裝置292，具備計(jì)算報(bào)酬值的構(gòu)成式(1)計(jì)算式的計(jì)算 器，通過(guò)接收來(lái)自模型化裝置291的輸出數(shù)據(jù)294，通過(guò)所述計(jì)算器進(jìn)行式(1)的計(jì)算，計(jì)算 報(bào)酬值。學(xué)習(xí)裝置292的計(jì)算器計(jì)算的報(bào)酬值的報(bào)酬由式(1)定義。此處，R為報(bào)酬值，Onox為NOx值，Oro為CO值，Sra以及Saj為NOx以及CO的目標(biāo)設(shè) 定值，ki、k2、k3、k4為正的常數(shù)。式1R = R^RJRJR4
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n p3 (^NQx - ONOx )、0NOx ^ Sn0x ) XVa <
jo (0ΝΟχ >SNOx) 如式⑴所示，在N0x、C0值分別低于目標(biāo)設(shè)定值的Snot以及Sro時(shí)，提供報(bào)酬R1以 及R2 ；并且，在N0X、CO值分別更低于所述目標(biāo)設(shè)定值的S腿以及Sro時(shí)，提供與其偏差成比 例的報(bào)酬R1以及R2。并且，報(bào)酬的定義方法也可以考慮其他多種方法，不限定于式(1)方法。在學(xué)習(xí)裝置292的計(jì)算器中，為了使由式(1)計(jì)算的報(bào)酬達(dá)到最大，學(xué)習(xí)輸入數(shù)據(jù) 293的組合即操作量，所以結(jié)果上對(duì)應(yīng)于現(xiàn)狀，可以學(xué)習(xí)減少N0X、CO的操作量的組合。學(xué)習(xí)裝置292在學(xué)習(xí)結(jié)束的狀態(tài)下，讀入現(xiàn)在時(shí)刻的設(shè)備100的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)205，根 據(jù)學(xué)習(xí)結(jié)果，通過(guò)計(jì)算器計(jì)算并輸出使式(1)的報(bào)酬達(dá)到最大的操作量295。所述報(bào)酬值通過(guò)所述數(shù)值解析裝置400進(jìn)行的數(shù)值解析，利用由設(shè)備的模型模擬 的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)特性即與廢氣中的CO、NOx, CO2, SOx, Hg(水銀量)、氟、煤煙或霧構(gòu)成的微粒子 類、VOC(揮發(fā)性有機(jī)化合物)中至少一種相對(duì)應(yīng)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算；所述操作指令值的 對(duì)象，是向在鍋爐101的火爐上設(shè)置的燃燒器102供應(yīng)的燃料流量、向燃燒器102供應(yīng)的空 氣流量、向空氣口 103供應(yīng)的空氣流量、向鍋爐101再循環(huán)的廢氣再循環(huán)量、燃燒器101的 設(shè)置角度、供應(yīng)給鍋爐101的供應(yīng)空氣溫度中的至少一個(gè)。但是，本實(shí)施例不依存于該報(bào)酬的提供方法，也可以使用其他方法。根據(jù)以上，由于在設(shè)備100運(yùn)轉(zhuǎn)前，即就算在沒(méi)有設(shè)備100的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的狀態(tài) 下，也可以通過(guò)強(qiáng)化學(xué)習(xí)得到抑制CO、NOx的運(yùn)轉(zhuǎn)操作方法，因此，本實(shí)施例的控制裝置200 可以從設(shè)備100的試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)適用，并可以發(fā)揮效果。例如，在只通過(guò)設(shè)備100的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)的情況下，因?yàn)榉e累數(shù)據(jù)需要幾 周 幾個(gè)月，所以在此期間有可能得不到充分的控制性能。因此有可能鍋爐設(shè)備的CO、NOx 濃度變高而環(huán)境性惡化，或在脫硝裝置使用的藥品(氨)的消耗量增加。另外，由于進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)直到繼續(xù)有足夠的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，所以從安全運(yùn)轉(zhuǎn) 的方面看，還有可能變成不期待的狀態(tài)。相對(duì)于此，根據(jù)本實(shí)施例的運(yùn)轉(zhuǎn)操作方法，由于就算是沒(méi)有設(shè)備100的運(yùn)轉(zhuǎn)前的 運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的狀態(tài)下，也可以通過(guò)強(qiáng)化學(xué)習(xí)得到抑制CO濃度、NOx濃度的運(yùn)轉(zhuǎn)操作方法， 因此可以有效抑制避免所述這些風(fēng)險(xiǎn)。但是，就算在本實(shí)施例中，由于也難以使數(shù)值解析結(jié)果的誤差(與實(shí)機(jī)設(shè)備的測(cè) 量值的偏差)為零，因此在設(shè)備100運(yùn)轉(zhuǎn)后，利用設(shè)備100的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)修正神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模 型的特性。為此，構(gòu)成強(qiáng)化學(xué)習(xí)裝置290的模型化裝置291具有如下功能從儲(chǔ)存于運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn) 數(shù)據(jù)庫(kù)240的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)245在數(shù)值解析數(shù)據(jù)上加上上述操作量與CO濃度、NOx濃度的關(guān)系 數(shù)據(jù)進(jìn)行追加學(xué)習(xí)。通過(guò)在模型化裝置291的追加學(xué)習(xí)，運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)245的特性被反映于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特 性模型。
另外，以由該運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)245修正后的模型為對(duì)象，強(qiáng)化學(xué)習(xí)裝置290的學(xué)習(xí)裝置 292具有再度重新學(xué)習(xí)的功能，由此，可以更高精度地學(xué)習(xí)控制性能良好的操作方法。
當(dāng)然，由于只能從對(duì)于運(yùn)轉(zhuǎn)后的操作條件得到運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，因此有可能還存在著其 它的操作條件更優(yōu)選的狀態(tài)。即有可能陷于局部最優(yōu)解。為了避免這一點(diǎn)，雖然只要利用針對(duì)所有的操作量考慮到的組合進(jìn)行網(wǎng)羅運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái) 取得數(shù)據(jù)即可，但在實(shí)際設(shè)備中，為了安全并且維持穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，這一點(diǎn)不可能做到。于是在本實(shí)施例中，為了減輕陷入局部最優(yōu)解的風(fēng)險(xiǎn)，控制裝置200具有的修正 裝置250中具備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)判定裝置265、模型誤差評(píng)價(jià)裝置260、運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)模型化裝置 263、以及探索點(diǎn)決定裝置270。在設(shè)備100處于額定狀態(tài)時(shí)，如果狀態(tài)穩(wěn)定則操作指令值的變化變小，或幾乎為
一定值，重復(fù)相同狀態(tài)。如果這樣的狀態(tài)為局部最優(yōu)解，則一般情況下由于不會(huì)改變?yōu)槠渌麪顟B(tài)，因此變 得無(wú)法發(fā)現(xiàn)更好的操作條件，但是在本實(shí)施例中，通過(guò)在控制裝置200具備的修正裝置250 中設(shè)置的探索點(diǎn)決定裝置270，具有決定刻意變更的操作條件，探索最佳的操作條件的功 能。因?yàn)椴僮鳁l件的變更很可能導(dǎo)致?tīng)顟B(tài)的惡化，所以決定探索用的操作條件很困難。于是在本實(shí)施例中，考慮通過(guò)在控制裝置200具備的強(qiáng)化學(xué)習(xí)裝置290設(shè)置的所 述模型化裝置291生成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型與設(shè)備測(cè)量值的誤差以及設(shè)備測(cè)量值，即運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn) 數(shù)據(jù)的傾向這兩者，決定操作條件。以下利用圖5的流程圖，說(shuō)明決定探索用的操作條件的順序和功能。在圖5中，首先在狀態(tài)判別的步驟500中，通過(guò)在構(gòu)成圖1所示的控制裝置200的 修正裝置250上設(shè)置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)判定裝置265，判定設(shè)備100處于額定狀態(tài)。即，在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)判定裝置265判定從在控制裝置200設(shè)置的基本控制指令計(jì)算裝 置230輸入的負(fù)荷指令52有無(wú)變化。在負(fù)荷指令52與上次值的偏差的絕對(duì)值在預(yù)先設(shè)定 的基準(zhǔn)值以下時(shí)，判斷為負(fù)荷無(wú)變化。在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)判定裝置265判斷為負(fù)荷無(wú)變化時(shí)，對(duì)于從強(qiáng)化學(xué)習(xí)裝置290輸出的 操作量295，利用運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)判定裝置265進(jìn)一步判斷其與上次值的偏差的絕對(duì)值是否在預(yù) 先設(shè)定的基準(zhǔn)值以下，并且，從規(guī)定的時(shí)間之前開(kāi)始的操作量295的最大值和最小值是否 在預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值以下。在判定是否為額定狀態(tài)的步驟501中，在上述各種值全處于基準(zhǔn)值以下時(shí)，判定 設(shè)備100處于額定狀態(tài)，進(jìn)入判斷數(shù)據(jù)數(shù)是否大于下限值的步驟502。在判斷是否為額定狀態(tài)的步驟501中，由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)判定裝置265判斷輸出的狀態(tài) 判定結(jié)果266，分別輸入模型誤差評(píng)價(jià)裝置260和運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)模型化裝置263。并且，在由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)判定裝置265判斷為不處于額定狀態(tài)時(shí)，不進(jìn)行操作條件的 探索而終止。接著在判斷數(shù)據(jù)數(shù)是否大于下限值的步驟502中，通過(guò)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)判定裝置265，從 向圖2所示的鍋爐101的火爐中設(shè)置的各燃燒器102的現(xiàn)在的供應(yīng)燃料流量和向各燃燒器 102的空氣流量、向鍋爐101的火爐中設(shè)置的各后空氣口 103的空氣流量的值，預(yù)先設(shè)定規(guī)定的偏差量的范圍，檢索進(jìn)入該偏差量的范圍的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將其個(gè)數(shù)與基準(zhǔn)值(數(shù)據(jù) 個(gè)數(shù)下限值)進(jìn)行比較。通過(guò)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)判定裝置265的上述檢索，在判斷數(shù)據(jù)數(shù)是否大于下限值的步驟 502中判斷為檢索的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)大于基準(zhǔn)值時(shí)，即在判斷為“是”時(shí)，進(jìn)入模型誤差計(jì)算的步驟 505 ；在判斷為數(shù)據(jù)數(shù)在基準(zhǔn)值以下，即判斷為“否”時(shí)，進(jìn)入顯示警告的步驟503。模型誤差計(jì)算的步驟505，是修正裝置250具備的模型誤差評(píng)價(jià)裝置260的功能。 該模型誤差評(píng)價(jià)裝置260，對(duì)于在判斷數(shù)據(jù)數(shù)是否大于下限值的步驟502抽取的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn) 數(shù)據(jù)的全點(diǎn)，計(jì)算與模型化裝置291生成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的誤差，進(jìn)入下一個(gè)相關(guān)模型生 成的步驟506。在模型誤差計(jì)算的步驟505的模型誤差評(píng)價(jià)裝置260中，具備構(gòu)成計(jì)算誤差值的 式(2)的計(jì)算式的計(jì)算器，通過(guò)所述計(jì)算器，在每個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)，將與強(qiáng)化學(xué)習(xí)裝置 290上設(shè)置的模型化裝置291生成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的誤差，作為誤差值E1，根據(jù)式(2)進(jìn)行計(jì)算。(式2)El =(運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù))_(模型計(jì)算值) …(2)另外，模型誤差評(píng)價(jià)裝置260具備構(gòu)成計(jì)算平均誤差的式(3)的計(jì)算式的計(jì)算器， 由所述計(jì)算器根據(jù)(3)式計(jì)算平均誤差E2。此處k為運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)。(式3) 判斷數(shù)據(jù)數(shù)是否大于下限值的步驟506，是修正裝置250上設(shè)置的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)模型 化裝置263的功能。通過(guò)該運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)模型化裝置263，利用在判斷數(shù)據(jù)數(shù)是否大于下限值的 步驟502抽取的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的全點(diǎn)，生成操作量與從鍋爐設(shè)備排出廢氣的CO以及NOx濃 度的相關(guān)模型。相關(guān)模型可以是重回歸式、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、其他的統(tǒng)計(jì)模型，是如果輸入操作量參數(shù)則 輸出從鍋爐設(shè)備排出的廢氣的CO、NOx濃度的模型。決定操作參數(shù)的步驟507和操作參數(shù)變更指令的步驟508，是探索點(diǎn)決定裝置270 的功能。在決定操作參數(shù)的步驟507，通過(guò)修正裝置250具備的探索點(diǎn)決定裝置270，首先 讀取通過(guò)決定操作參數(shù)的步驟505的模型誤差評(píng)價(jià)裝置260計(jì)算的誤差值261。圖6是說(shuō)明鍋爐設(shè)備的設(shè)備特性與其模型的特性之間的關(guān)系的圖。圖6(a) 圖 6 (b)的縱軸取從鍋爐設(shè)備排出的廢氣的CO、NOx濃度，橫軸取操作參數(shù)A、B、C、D、E，用點(diǎn)表 示測(cè)量數(shù)據(jù)，用虛線表示實(shí)機(jī)設(shè)備的設(shè)備特性，用實(shí)線表示模型的特性。另外，圖6(c)的縱軸取鍋爐設(shè)備的廢氣的CO、NOx濃度，橫軸取操作參數(shù)A、B、C、 D、E，用點(diǎn)表示測(cè)量數(shù)據(jù)，表示相關(guān)模型與運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。而且，圖6 (d)的縱軸取模型誤差，橫軸取操作參數(shù)A、B、C、D，用點(diǎn)表示測(cè)量數(shù)據(jù)， 用實(shí)線表示相關(guān)曲線。
在圖6(a)中，在虛線的設(shè)備特性與實(shí)線的模型特性處于圖6(a)所示的關(guān)系時(shí)，從 模型特性求得的鍋爐設(shè)備的廢氣的C0、N0x濃度達(dá)到最小的操作點(diǎn)是B ；但是在實(shí)際的設(shè)備 100的設(shè)備特性中，廢氣的C0、N0x濃度達(dá)到最小的點(diǎn)是C操作點(diǎn)最好。如果在操作點(diǎn)B運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備100，則可以得到圖6(a)中用點(diǎn)表示測(cè)量數(shù)據(jù)的設(shè)備 100的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。雖然測(cè)量數(shù)據(jù)中有偏差，但是設(shè)備特性與模型特性之間的誤差值El 為圖6(d)中所示的相關(guān)曲線。如圖6(d)所示，操作點(diǎn)B附近的模型誤差的誤差值為負(fù)，即表示設(shè)備100的運(yùn)轉(zhuǎn) 經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)要小于由模型預(yù)測(cè)的鍋爐設(shè)備的廢氣的CO、NOx濃度。此時(shí)有可能存在相比于模 型的預(yù)測(cè)值進(jìn)一步降低CO、NOx值的操作條件。圖6(d)所示的操作點(diǎn)B附近(現(xiàn)在狀態(tài)附近)的模型誤差值在預(yù)先設(shè)定的誤差 范圍以外時(shí)，通過(guò)由在修正裝置250設(shè)置的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)模型化裝置263生成的相關(guān)模型，預(yù)測(cè) 操作量變更時(shí)的廢氣的CO、NOx濃度。
圖6 (C)表示相關(guān)模型與運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的關(guān)系。根據(jù)圖6 (C)所示的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)， 可以預(yù)測(cè)從相關(guān)模型改變操作條件時(shí)的鍋爐設(shè)備的廢氣的CO、NOx濃度。還有，操作量的變更幅度，從圖7(a)所示的輸入畫面設(shè)定探索時(shí)的最大變化量。 圖7(a)的輸入欄322按每個(gè)操作量輸入最大變化量的值。然后，在向輸入欄322輸入最大變化量后，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊設(shè)定結(jié)束按鈕321，則保存 輸入值。如果按下默認(rèn)設(shè)定按鈕320，自動(dòng)輸入最大變化量相對(duì)于預(yù)先設(shè)定的各操作量的標(biāo) 準(zhǔn)值。在圖5的決定操作參數(shù)的步驟507中，如后述的圖7(b)所示，向探索點(diǎn)決定裝置 270輸入成為進(jìn)行探索的條件的許可上限值和許可下限值。然后通過(guò)該探索點(diǎn)決定裝置270，在設(shè)定的最大變化量的范圍內(nèi)隨機(jī)使操作量的 值的組合變化，計(jì)算用最相關(guān)模型計(jì)算的鍋爐設(shè)備的廢氣的CO、NOx的降低效果大的操作 量，進(jìn)入操作參數(shù)變更指令輸出的步驟508。然后，在操作參數(shù)變更指令輸出的步驟508中，將由探索點(diǎn)決定裝置270計(jì)算出的 廢氣的CO、NOx的降低效果大的所述操作量，作為變更候補(bǔ)271輸出。并且，C0、N0x降低效果的評(píng)價(jià)方法，與所述強(qiáng)化學(xué)習(xí)的報(bào)酬值的定義相同。在相比于現(xiàn)狀的廢氣的CO、NOx濃度，報(bào)酬值成為優(yōu)選值的操作條件不存在時(shí)，即 如圖6(b)所示的狀態(tài)那樣，預(yù)測(cè)在現(xiàn)狀操作點(diǎn)B附近，廢氣的CO、NOx濃度值增加時(shí)，以該 預(yù)測(cè)值處于設(shè)定的許可值的范圍內(nèi)這一條件為基礎(chǔ)，由探索點(diǎn)決定裝置270隨機(jī)選擇變更 操作量的候補(bǔ)。由此，有可能可以發(fā)現(xiàn)如圖6(b)所示的設(shè)備特性的鍋爐設(shè)備的廢氣的C0、叫濃 度達(dá)到最小的操作點(diǎn)D。廢氣的C0、N0濃度的預(yù)測(cè)值的許可范圍，通過(guò)圖7(b)表示的許可條件設(shè)定的輸入 畫面設(shè)定。在圖7(b)的畫面例中，輸入許可修正裝置250上設(shè)置的探索點(diǎn)決定裝置270的 最優(yōu)操作條件的探索的條件。在圖7(b)表示的許可條件設(shè)定的輸入畫面中，可以選擇在廢氣的CO濃度的輸入 欄305、以及廢氣的NO濃度的輸入欄306分別指定濃度的許可上限值；或者在CO濃度的輸 入欄307、以及NO濃度的輸入欄308分別指定從現(xiàn)狀濃度的增加幅度。選擇其中的一個(gè)，向輸入欄305 308輸入各自的許可數(shù)值。并且，如果選擇許可條件設(shè)定的輸入畫面的“征求操作員的許可”，則向操作員顯 示探索點(diǎn)決定裝置207決定的變更操作量，操作員可以判斷變更操作的可否。另外，此時(shí)也 可以通過(guò)操作員的判斷，修正變更操作量進(jìn)行操作。然后在輸入所述許可數(shù)值后，若按下設(shè)定結(jié)束按鈕303，則保存輸入信息。并且，如果選擇許可條件設(shè)定的輸入畫面的“總是禁止探索”，則設(shè)置在修正裝置250上的模型誤差評(píng)價(jià)裝置260、運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)模型化裝置263、運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)判定裝置265、探索點(diǎn) 決定裝置270不執(zhí)行這些處理。在圖6(d)所示的操作點(diǎn)B附近的模型誤差的誤差值處于預(yù)先設(shè)定的誤差范圍內(nèi) 時(shí)，由設(shè)置在學(xué)習(xí)強(qiáng)化裝置290上的模型化裝置291生成的模型，預(yù)測(cè)變更操作量時(shí)的廢氣 的C0、N0x濃度。此時(shí)，在由模型計(jì)算的廢氣的CO、NOx值上加上誤差值E2部分來(lái)作為預(yù)測(cè)值。操作量變更時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，被反映于模型的修正和利用修正后模型的操作方法的 再學(xué)習(xí)中。在本實(shí)施例中，根據(jù)圖6(d)所示的操作點(diǎn)B附近的模型誤差的誤差值是否處于許 可誤差范圍內(nèi)，切換用于預(yù)測(cè)變更操作量時(shí)的廢氣的CO濃度或NOx濃度的模型，但是也可 以使所述探索點(diǎn)決定裝置270具有對(duì)應(yīng)于模型的計(jì)算值和測(cè)量值的大小關(guān)系，決定操作指 令候補(bǔ)值或操作量候補(bǔ)值的計(jì)算中用到的模型的計(jì)算值與運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)模型的計(jì)算值的加權(quán) 的功能，對(duì)應(yīng)于誤差值的大小對(duì)兩模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行荷重平均。另外，操作量的變更幅度與模型的計(jì)算值和測(cè)量值的誤差值成比例地決定。如以上說(shuō)明那樣，在設(shè)備100的狀態(tài)穩(wěn)定的額定狀態(tài)下，通過(guò)有意識(shí)改變操作量， 由此可以從模型的局部最優(yōu)解中解脫出來(lái)而可以學(xué)習(xí)更優(yōu)選的操作條件。此時(shí)，操作量的變更幅度，因?yàn)槭抢迷趶默F(xiàn)狀操作點(diǎn)附近的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)求得 的鍋爐設(shè)備的廢氣C0、N0x濃度的預(yù)測(cè)值、或者在模型的預(yù)測(cè)值上加上模型誤差后得到的預(yù) 測(cè)值來(lái)決定，因此，可以抑制因?yàn)椴僮髁康淖兏鸬念A(yù)測(cè)外狀態(tài)惡化的危險(xiǎn)性，可以實(shí)現(xiàn) 在操作員設(shè)定的運(yùn)轉(zhuǎn)許可范圍內(nèi)安全并且穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。萬(wàn)一作為操作條件變更的結(jié)果，是超出在圖7(b)的許可條件設(shè)定的輸入畫面設(shè) 定的鍋爐設(shè)備的廢氣的CO、NOx濃度的許可值范圍時(shí)，暫時(shí)中止操作條件的變更(探索)。 存儲(chǔ)當(dāng)時(shí)的操作量，向操作員顯示是否再次開(kāi)始探索的信息，服從操作員的輸入(判斷)。 如果操作員的輸入為“中止”，則中止一系列的處理。如果操作員的輸入為“繼續(xù)”，則雖然繼續(xù)操作量變更的處理，但是存儲(chǔ)的相同操 作量值士 α的范圍不作為操作量變更候補(bǔ)選擇。α是按每個(gè)操作量定義預(yù)先設(shè)定的附近 范圍的設(shè)定值。圖8表示從本實(shí)施例對(duì)象的鍋爐設(shè)備排出的廢氣中CO、NOx濃度的測(cè)定例。如圖 8所示，廢氣的CO以及NOx濃度的測(cè)定位置是鍋爐出口位置的氣體流路。鍋爐出口的氣體濃度測(cè)量面，如圖8的右側(cè)部分放大表示那樣，將氣體流路前后 左右分為16份，在該16份的各分割區(qū)域分別設(shè)置有測(cè)定廢氣的CO以及NOx濃度的濃度傳 感器。如此通過(guò)將鍋爐出口的濃度傳感器配置于氣體濃度測(cè)量面，可以遍及鍋爐設(shè)備的氣體流路截面的整個(gè)區(qū)域來(lái)測(cè)定廢氣的CO以及NOx濃度的濃度分布。圖9與圖8同樣，表示在鍋爐出口位置的氣體流路，測(cè)定從本實(shí)施例對(duì)象的鍋爐設(shè) 備排出的廢氣中CO以及NOx濃度的一個(gè)例子。圖9(a)以及圖9(b)都是將鍋爐出口位置 的氣體流路在前后區(qū)分為W、X、Y、 Z，左右區(qū)分為1、2、3、4來(lái)進(jìn)行16分割，表示在該16分割 后的各分割區(qū)域測(cè)定廢氣的CO濃度的結(jié)果。如圖9(a)以及圖9(b)所示，將鍋爐出口位置的氣體流路分割為16份，將在各分 割區(qū)域測(cè)定的廢氣的CO濃度，對(duì)應(yīng)于濃度，用顏色區(qū)分或用單色的濃淡來(lái)表示濃度。并且在圖9(a)以及圖9(b)中，因?yàn)榧垙埖脑?，只表示?CO濃度的測(cè)定值，當(dāng)然 不用說(shuō)同樣也可以表示NOx濃度的測(cè)定值。圖9(a)以及圖9(b)的右側(cè)表示的廢氣的CO濃度的圖表，是將氣體流路如上所述 前后左右分割為16個(gè)區(qū)域，將在各分割區(qū)域測(cè)定的廢氣的CO濃度的平均值匯集于氣體流 路的前后和氣體流路的左右而劃分的結(jié)構(gòu)例。圖9(a)表示在鍋爐出口位置，被分割為16份的氣體流路中的在左右區(qū)域的廢氣 CO濃度的濃度差小，但在前后區(qū)域的廢氣CO濃度的濃度差大的情況；另外，圖9 (b)表示在 鍋爐出口位置，被分割為16份的氣體流路的在前后區(qū)域的廢氣CO濃度的濃度差小，但在左 右區(qū)域的廢氣CO濃度的濃度差大的情況。在鍋爐設(shè)備中，即使是在施加操作指令、以使在構(gòu)成鍋爐101的火爐的前后或左 右向火爐供應(yīng)的燃料流量或空氣流量變得均等的情況下，由于設(shè)備的不同，如圖9(a)以及 圖9(b)所示，在鍋爐出口位置將氣體流路分割為16份的各分割區(qū)域中的廢氣的CO濃度也
有可能產(chǎn)生差異。這是因?yàn)橄蝈仩t101的火爐供應(yīng)空氣或燃料的配管的配置所引起流量差或燃燒 器的旋轉(zhuǎn)、裝置的制造誤差、閥、減震器等執(zhí)行器的動(dòng)作誤差等，多數(shù)情況下難以對(duì)其進(jìn)行 事前預(yù)測(cè)。在本實(shí)施例的鍋爐設(shè)備的控制裝置中，因?yàn)槭虑案鶕?jù)數(shù)值解析結(jié)果學(xué)習(xí)操作方 法，所以這些原因的濃度差不能根據(jù)事前的數(shù)值解析進(jìn)行預(yù)測(cè)。因此，通過(guò)在構(gòu)成控制裝置 200的修正裝置250上設(shè)置的模型誤差評(píng)價(jià)裝置260，計(jì)算圖9(a)以及圖9(b)所示的前后 或左右區(qū)域的CO濃度的平均值的測(cè)量數(shù)據(jù)、與相同操作條件下的數(shù)值解析結(jié)果的誤差。兩者的結(jié)果如圖9(c)所示的作為氣體濃度分布顯示的畫面例那樣，對(duì)比表示測(cè) 量數(shù)據(jù)與數(shù)值解析結(jié)果。在圖9(c)的區(qū)域311以及區(qū)域313，分別表示圖9(a)以及圖9 (b)所示的CO濃度 的平均值和NOx濃度的測(cè)量數(shù)據(jù)，在區(qū)域312以及區(qū)域314分別表示與此相同的操作條件 下的數(shù)值解析結(jié)果。圖9(c)中顯示的測(cè)量數(shù)據(jù)，可以從按下圖9(c)下部的實(shí)機(jī)數(shù)據(jù)選擇按鈕315而 顯示的圖10(a)的氣體濃度分布趨勢(shì)顯示的畫面中指定。圖10(a)是表示本實(shí)施例中的鍋爐設(shè)備的廢氣的氣體濃度分布趨勢(shì)顯示的畫面， 在圖10(a)的畫面的上部分別表示有沿時(shí)刻的經(jīng)緯變化的CO濃度的趨勢(shì)圖330，以及NOx 濃度的趨勢(shì)圖331。在這些CO濃度的趨勢(shì)圖330以及NOx濃度的趨勢(shì)圖331中，可以通過(guò)用鼠標(biāo)左右 移動(dòng)時(shí)刻指定線332來(lái)指定選擇的時(shí)刻，選擇的日期和時(shí)刻在區(qū)域310顯示。
在該圖10 (a)的畫面下部，顯示有由鼠標(biāo)指定的時(shí)刻的CO濃度和NOx濃度的濃度 分布。另外，在圖9(c)的表示氣體濃度分布的畫面中，如果按下下部的數(shù)值解析執(zhí)行按 鈕316，則將在圖10(a)中選擇的時(shí)刻的操作條件發(fā)送給圖1的控制裝置200具備的數(shù)值解 析計(jì)算裝置400，向該數(shù)值解析計(jì)算裝置400發(fā)出計(jì)算執(zhí)行命令。如果在數(shù)值解析計(jì)算裝置400的數(shù)值解析的計(jì)算結(jié)束，則讀入其數(shù)值解析結(jié)果， 在圖9 (c)的區(qū)域312以及區(qū)域314中分別顯示CO以及NOx濃度的計(jì)算值。
另外，如果按下圖9(c)的畫面下部的模型修正按鈕317，則根據(jù)數(shù)值解析計(jì)算裝 置400的數(shù)值解析結(jié)果以及測(cè)定數(shù)據(jù)，對(duì)于在鍋爐出口位置被16分割的氣體流路中的在左 右或前后區(qū)域的與廢氣中CO以及NOx濃度相關(guān)的數(shù)值解析結(jié)果與測(cè)定數(shù)據(jù)之間的偏差進(jìn) 行計(jì)算，與該偏差量成比例在數(shù)值解析的操作量條件中設(shè)置前后或左右的燃料流量差并進(jìn) 行再計(jì)算。所述的廢氣的CO以及NOx濃度的左右或前后的偏差，是起因于燃料流量差而產(chǎn)生 的偏差，其中燃料流量差是從在鍋爐101的火爐前后設(shè)置的多個(gè)燃燒器102向火爐內(nèi)供應(yīng) 的燃料流量因?yàn)槟撤N原因而產(chǎn)生的。在本實(shí)施例中，雖然燃料流量差中設(shè)置偏差，但是作為變更的操作條件，也可以通 過(guò)向設(shè)置在鍋爐101的火爐中的燃燒器102供應(yīng)的空氣流量或向燃燒器102供應(yīng)的空氣的 旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度等來(lái)進(jìn)行調(diào)整。如前所述，由于前后或左右的濃度偏差能夠通過(guò)數(shù)值解析得以再現(xiàn)，因此可以利 用該結(jié)果，可以再次利用構(gòu)成控制裝置200的修正裝置250的強(qiáng)化學(xué)習(xí)裝置290上設(shè)置的 模型化裝置291，再次構(gòu)筑特性模型，可以使用由該模型化裝置291再次構(gòu)筑的模型再學(xué)習(xí) 操作方法。通過(guò)如此，能夠進(jìn)行更符合實(shí)機(jī)特性的學(xué)習(xí)，提高控制裝置200的鍋爐設(shè)備的控 制性能。圖10(b)表示本實(shí)施例的鍋爐設(shè)備的燃燒控制的狀況。如圖10(b)所示的畫面例， 圖10(a)表示用鼠標(biāo)選擇的時(shí)刻的操作量。在鍋爐101的火爐上設(shè)置的前壁以及后壁的燃燒器102以及空氣口 103的燃料流 量、空氣流量，在畫面的左右通過(guò)柱狀圖以及數(shù)字?jǐn)?shù)值表示。操作員可以參考這些顯示數(shù) 據(jù)，設(shè)定探索用的操作量的變更候補(bǔ)271。探索用的操作量的變更候補(bǔ)271的設(shè)定，通過(guò)在數(shù)字值顯示的上部分別輸入數(shù)值 并按下操作量變更設(shè)定按鈕332，由此輸入的數(shù)值被設(shè)定為變更候補(bǔ)271。在圖5的警告顯示的步驟503中，向操作員顯示運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)要小于設(shè)定值的警 告，讓操作員輸入可否繼續(xù)。在判定步驟504判定操作員的輸入。在是“自動(dòng)繼續(xù)”的情況下，進(jìn)入模型誤差計(jì) 算的步驟505 ；在是“手動(dòng)繼續(xù)”的情況下，進(jìn)入輸入操作參數(shù)變更值的步驟509 ；在是“中 止”的情況下，中止其后面的處理并結(jié)束。在圖5的輸入操作參數(shù)變更值的步驟509中，顯示圖10(b)所示的燃燒控制的畫 面，操作員輸入操作量的變更值，進(jìn)入操作參數(shù)變更指令的步驟508。在構(gòu)成圖1的控制裝置200的修正裝置250上設(shè)置的操作指令決定裝置280，接收三種操作量信號(hào)，即基本操作指令值235、從強(qiáng)化學(xué)習(xí)裝置290輸出的操作量295、從探索 點(diǎn)決定裝置270輸出的操作變更候補(bǔ)271。在操作指令決定裝置280中，通常選擇作為強(qiáng)化學(xué)習(xí)結(jié)果的操作量295，決定掃描 指令作為操作指令值285輸出，但是在強(qiáng)化學(xué)習(xí)功能產(chǎn)生異常的情況下，或是在因某種理 由操作員判斷為控制結(jié)果不是所期望的結(jié)果的情況下，選擇基本操作指令值235作為操作 指令值285輸出。另外，在基于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)判定裝置265的狀態(tài)判定結(jié)果266是額定狀態(tài)，允許自動(dòng)探 索的情況下，通過(guò)該操作指令決定裝置280選擇從探索點(diǎn)決定裝置270輸出的操作變更候 補(bǔ)271作為操作指令值285輸出。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，即使是在模型與實(shí)際的控制對(duì)象的舉動(dòng)之間存在誤差的情 況下，也可以極力排除限于局部最優(yōu)解的風(fēng)險(xiǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)在安全、穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)控制控制對(duì)象 的同時(shí)，能夠探索最優(yōu)解的鍋爐設(shè)備的控制裝置。以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。 圖11是表示有關(guān)本發(fā)明的實(shí)施例的在線氣體濃度推斷裝置701的結(jié)構(gòu)的圖。在線 氣體濃度推斷裝置701是計(jì)算機(jī)。在工藝值數(shù)據(jù)庫(kù)(工藝值DB) 711中，收納有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的 推斷處理用到的設(shè)備測(cè)量值的趨勢(shì)數(shù)據(jù)。運(yùn)轉(zhuǎn)條件設(shè)定部713在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的推斷處理中， 在氣體濃度推斷部712設(shè)定對(duì)應(yīng)于運(yùn)轉(zhuǎn)條件的輸入數(shù)據(jù)。在氣體濃度推斷部712中，收納 有用于推斷CO以及NOx濃度的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。氣體濃度推斷部712的輸出被讀入燃煤鍋爐的 控制系統(tǒng)，用于燃燒控制的最優(yōu)化。另外，氣體濃度推斷部71的2輸出的一部分，也被讀入 顯示控制部714，并被顯示于顯示裝置702。圖12表示氣體濃度推斷部712的結(jié)構(gòu)。氣體濃度推斷部712由多個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu) 成。如前所述，在本發(fā)明中按每個(gè)煤種準(zhǔn)備特殊化了的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。在圖12中，煤種A用氣體濃度推斷神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)722、煤種B用氣體濃度推斷神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 722，是對(duì)應(yīng)于各個(gè)煤種的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)應(yīng)于輸入數(shù)據(jù)輸出CO和NOx濃度的推斷值。煤種比例判定用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)721，具有根據(jù)輸入數(shù)據(jù)推斷煤種的混合比例的功能，煤 種比例判定用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)721的輸出，與所述的按每個(gè)煤種準(zhǔn)備的各神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相對(duì)應(yīng)，輸出 各煤種的混合比例。該輸出值作為加法器741的加權(quán)系數(shù)被設(shè)定。即，氣體濃度推斷用的 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以各煤種為條件推斷C0、N0x&度，在加法器741中進(jìn)行與混合比例相對(duì)應(yīng)的加權(quán) 平均處理。以上是關(guān)于本實(shí)施例的氣體濃度推斷裝置整體的大致說(shuō)明，下面，對(duì)在該裝置中 使用的各神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。首先對(duì)于煤種比例判定用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)721，利用圖13進(jìn)行說(shuō)明。煤種比例判定用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，利用在工藝值DB中儲(chǔ)存的設(shè)備的測(cè)量數(shù)據(jù)，也包含混 合狀態(tài)來(lái)判定現(xiàn)在作為燃料投入的煤微粉的煤種類。在煤種比例判定用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出單 元731，用數(shù)值輸出對(duì)于各個(gè)煤種A、煤種B、煤種C的混合比例。在圖13中，雖然各輸出單 元輸出0. 80,0. 15,0. 00的值，但是并不是直接將這些值作為混合比例使用，進(jìn)行規(guī)格化處 理使合計(jì)為1.0。在此例中，通過(guò)規(guī)格化處理得到0. 84,0. 16,0. 00，判定現(xiàn)在的投入原料以 84 %的煤種A、16 %的煤種B的狀態(tài)混合。煤種比例判定用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)721的輸入中，設(shè)定表現(xiàn)因煤種不同而造成的影響的工藝值。例如有CO濃度、NOx濃度、磨機(jī)電動(dòng)機(jī)電力、鍋爐吸收熱量(根據(jù)鍋爐入口、出口的蒸 汽狀態(tài)計(jì)算)、一次空氣流量(非測(cè)量的情況下為一次空氣風(fēng)扇動(dòng)力等)、二次空氣流量、二 段燃燒用空氣流量比、負(fù)荷、燃燒流量等。下面說(shuō)明用于實(shí)現(xiàn)上述處理的煤種比例判定用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)方法。煤種比例判定用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)處理使用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，但除了作為輸入值的工藝值 以外，也需要作為輸出值的煤種的混合比例的值。但是，如前所述，因?yàn)闆](méi)有關(guān)于煤種的測(cè) 量值，所以關(guān)于輸出不能使用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。因此，使用的是在儲(chǔ)煤設(shè)備存儲(chǔ)煤種并經(jīng)過(guò)充分長(zhǎng) 的時(shí)間，預(yù)測(cè)現(xiàn)在投入的燃料只為同一煤種的期間中的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)。例 如，在預(yù)測(cè)投入燃料只為煤種A的情況下，在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中，將相當(dāng)于煤種A的輸出單元 設(shè)為1.0，其它的輸出單元設(shè)為0.0，學(xué)習(xí)與此時(shí)的工藝值的相關(guān)性。同樣，也學(xué)習(xí)煤種B、煤 種C。利用這樣的方法進(jìn)行了學(xué)習(xí)的煤種比例判定用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于投入燃料為同一煤 種時(shí)的工藝值，只由對(duì)應(yīng)于該煤種的單元輸出1.0，其它的單元輸出0.0。另外，即使有多個(gè) 煤種混合的情況下，通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有的內(nèi)插的功能，對(duì)應(yīng)于含各 煤種的比例，單元的輸出 值變大。如此，以工藝值為基礎(chǔ)，可以在線評(píng)價(jià)與投入燃料的煤種相關(guān)的信息。下面，說(shuō)明氣體濃度推斷用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。氣體濃度推斷用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將相當(dāng)于燃燒條件的工藝值作為輸入，輸出此時(shí)的CO、 NOx濃度。輸入與輸出的關(guān)系按每個(gè)煤種學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)處理中，只使用設(shè)備的測(cè)量值。但是，與所述煤種比例判定用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)721 的學(xué)習(xí)同樣，利用預(yù)測(cè)燃料只為同一煤種的期間的數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)。通過(guò)這樣構(gòu)筑各個(gè)煤種 的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，設(shè)定與CO、NOx濃度有關(guān)聯(lián)的工藝值，例如，設(shè)定一次 空氣流量(非測(cè)量的情況下為一次空氣風(fēng)扇動(dòng)力等)、二次空氣流量、二段燃燒用空氣流量 比、負(fù)荷、燃燒流量、燃燒器操作條件、大氣條件(溫度、壓力、濕度)等。在按每個(gè)煤種準(zhǔn)備 的氣體濃度推斷神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，作為輸入使用的數(shù)據(jù)都是共用的。在推斷處理中，不僅是設(shè)備測(cè)量值，也使用來(lái)自燃煤鍋爐控制系統(tǒng)的信號(hào)。這是因 為為了控制系統(tǒng)在線進(jìn)行控制最優(yōu)化，讀入改變控制要求時(shí)的C0、N0x&度的推斷值。例如 相對(duì)于現(xiàn)在的運(yùn)轉(zhuǎn)條件，推斷改變空氣流量等燃燒條件時(shí)的CO、NOx濃度，根據(jù)這些濃度以 及設(shè)備效率的推斷值，探索最優(yōu)的控制點(diǎn)。在控制系統(tǒng)進(jìn)行的燃料控制最優(yōu)化的處理中，圖11所示的運(yùn)轉(zhuǎn)條件設(shè)定部713， 對(duì)應(yīng)于控制要求使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入值變化。即，對(duì)應(yīng)于來(lái)自控制系統(tǒng)的命令改變?cè)谏窠?jīng)網(wǎng) 絡(luò)的輸入設(shè)定的工藝值中的、與控制條件對(duì)應(yīng)的工藝值。例如，在對(duì)改變一次空氣流量時(shí)的 CO、NOx濃度的變化傾向進(jìn)行解析時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)條件設(shè)定部713使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入中的一次空氣 流量的值更新。在以上的處理中，氣體濃度推斷部712輸出的數(shù)據(jù)，被讀入顯示控制部714，并在 顯示裝置702輸出。圖14是顯示裝置702的顯示例。在圖14中，作為趨勢(shì)表示了煤種切 換時(shí)的C0、N0x濃度以及作為燃料投入的煤種的比例。對(duì)于CO以及NOx濃度，對(duì)于各煤種的 排出比例也趨勢(shì)化。根據(jù)以上說(shuō)明的處理，實(shí)現(xiàn)基于控制系統(tǒng)的燃料控制最優(yōu)化用的C0、N0x&度的推斷處理。工業(yè)實(shí)用性本 發(fā)明可以適用于鍋爐設(shè)備的控制裝置。
權(quán)利要求
一種燃煤鍋爐的氣體濃度推斷方法，其利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推斷從燃煤鍋爐排出的氣體成分的濃度，其特征在于，利用按每個(gè)煤種準(zhǔn)備的多個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及煤種比例判定用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行推斷。
2.如權(quán)利要求1所述的燃煤鍋爐的氣體濃度推斷方法，其特征在于，利用所述煤種比例判定用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推斷作為燃料投入的煤的煤種的混合比例，利用 該混合比例，對(duì)所述按每個(gè)煤種準(zhǔn)備的多個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出的氣體濃度的推斷值進(jìn)行加權(quán)平 均，推斷煤種變更時(shí)的氣體成分的濃度。
3.如權(quán)利要求2所述的燃煤鍋爐的氣體濃度推斷方法，其特征在于，在所述煤種比例判定用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)中，使用作為燃料投入的煤是相同的煤種的 期間的數(shù)據(jù)，學(xué)習(xí)該煤種的傾向。
4.一種燃煤鍋爐的氣體濃度推斷裝置，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推斷從燃煤鍋爐排出的氣體成分 的濃度，其特征在于，其具有加法器，所述加法器利用由按每個(gè)煤種準(zhǔn)備的多個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、煤種比例判定用 的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、和所述煤種比例判定用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推斷的混合比例，對(duì)所述按每個(gè)煤種準(zhǔn)備 的多個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出的氣體濃度的推斷值進(jìn)行加權(quán)平均。
5.如權(quán)利要求4所述的燃煤鍋爐的氣體濃度推斷裝置，其特征在于，利用所述煤種比例判定用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，推斷作為燃料投入的煤的煤種的混合比例，利用 該混合比例，由所述加法器對(duì)所述按每個(gè)煤種準(zhǔn)備的多個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出的氣體濃度的推斷 值進(jìn)行加權(quán)平均，推斷煤種變更時(shí)的氣體成分的濃度。
6.如權(quán)利要求5所述的燃煤鍋爐的氣體濃度推斷裝置，其特征在于，在所述煤種比例判定用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)中，使用作為燃料投入的煤為相同的煤種期 間的數(shù)據(jù)，學(xué)習(xí)該煤種的傾向。
7.如權(quán)利要求4所述的燃煤鍋爐的氣體濃度推斷裝置，其特征在于，具備顯示裝置，其顯示作為燃料投入的煤的煤種混合比例的推斷值、或者氣體濃度的 成分的推斷值。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種燃煤鍋爐的氣體濃度推斷方法，其利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推斷從燃煤鍋爐排出的氣體成分的濃度，利用按每個(gè)煤種準(zhǔn)備的多個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及煤種比例判定用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行推斷。本發(fā)明還提供一種燃煤鍋爐的氣體濃度推斷裝置，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推斷從燃煤鍋爐排出的氣體成分的濃度，其具有加法器，所述加法器利用由按每個(gè)煤種準(zhǔn)備的多個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、煤種比例判定用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、和所述煤種比例判定用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推斷的混合比例，對(duì)所述按每個(gè)煤種準(zhǔn)備的多個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出的氣體濃度的推斷值進(jìn)行加權(quán)平均。
文檔編號(hào)F23N5/00GK101859102SQ20101018918
公開(kāi)日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2007年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月11日
發(fā)明者關(guān)合孝朗, 山田昭彥, 林喜治, 楠見(jiàn)尚弘, 江口徹, 深井雅之, 清水悟 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所