JPH07160307A - Controller - Google Patents

Controller

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JPH07160307A
JPH07160307A JP33917593A JP33917593A JPH07160307A JP H07160307 A JPH07160307 A JP H07160307A JP 33917593 A JP33917593 A JP 33917593A JP 33917593 A JP33917593 A JP 33917593A JP H07160307 A JPH07160307 A JP H07160307A
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Japan
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control amount
gain
unit
internal model
time constant
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Masahito Tanaka
雅人 田中
Hiroyuki Mitsubuchi
裕之 三渕
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Azbil Corp
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Abstract

PURPOSE:To perform excellent control by automatically correcting the time constant of an internal model even when the time constant of a controlled system process is unknown. CONSTITUTION:A feedback control system consists of a command filter part 1, a 1st subtraction process part 3, a manipulated variable arithmetic part 4, an internal model storage part 6a, an internal model output arithmetic part 6b, and a 2nd subtraction process part 8. The gain of the internal model stored in the internal model storage part 6a is corrected by a step width calculation part 9, a noise process part 10, a response start area detection part 11, and a model gain calculation part 12. A process gain identification part 13 calculates the gain estimated value of the controlled system process. A model time constant correction part 14 calculates and outputs the corrected time constant to the internal model storage part 6a to correct the time constant of the internal model.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はIMC(Internal Model
Control)構造の制御アルゴリズムを用いたコントロー
ラに関し、特に制御対象プロセスの時定数が未知の場合
でも内部モデルの時定数を自動的に修正して良好な制御
を行うことができるコントローラに関するものである。
The present invention relates to an IMC (Internal Model)
The present invention relates to a controller using a control algorithm having a control structure, and particularly to a controller capable of automatically correcting the time constant of an internal model to perform good control even when the time constant of a control target process is unknown.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より制御対象プロセスを数式表現し
た内部モデルを組み込んで制御を行うIMC構造の制御
アルゴリズムを用いたコントローラが提案されており、
このIMCコントローラを用いれば制御対象プロセス
(例えばこのコントローラが室内空調機であれば室内環
境に相当する)に大きなむだ時間(空調機から温風が出
てから室内温度が上昇するまでの時間)が存在しても対
応が可能という優れた利点がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been proposed a controller using an IMC structure control algorithm for performing control by incorporating an internal model in which a control target process is expressed by a mathematical expression.
If this IMC controller is used, a large dead time (time from when hot air comes out of the air conditioner to when the indoor temperature rises) in the process to be controlled (e.g., if this controller is an indoor air conditioner corresponds to the indoor environment) It has an excellent advantage that it can be dealt with even if it exists.

【0003】図19は従来のIMCコントローラを用い
た制御系のブロック線図である。33は目標値(室内温
度設定値)から後述するフィードバック量を減算する第
1の減算処理部、32は第1の減算処理部33の出力の
変化が急激に伝わらないようにするためのフィルタ部、
34はフィルタ部32の出力に基づいてこのコントロー
ラの出力である操作量(室内空調機から出る温風又は冷
風の温度)を演算する操作部、36は制御対象プロセス
を数式で近似したものであって制御結果である制御量
(室内温度)に相当する参照制御量を出力する内部モデ
ル、38は制御量から内部モデル36からの参照制御量
を減算してフィードバック量を出力する第2の減算処理
部、40は制御対象プロセスである。
FIG. 19 is a block diagram of a control system using a conventional IMC controller. Reference numeral 33 denotes a first subtraction processing unit that subtracts a feedback amount, which will be described later, from a target value (indoor temperature setting value), and 32 denotes a filter unit that prevents a change in the output of the first subtraction processing unit 33 from being rapidly transmitted. ,
Reference numeral 34 is an operation unit for calculating an operation amount (temperature of hot air or cold air coming out of the indoor air conditioner) which is the output of the controller based on the output of the filter unit 32, and 36 is a mathematical expression approximating the control target process. And a second subtraction process for outputting a feedback amount by subtracting the reference control amount from the internal model 36 from the control amount, and outputting a reference control amount corresponding to the control amount (indoor temperature) as a control result. Part 40 is a process to be controlled.

【0004】また、F、Gc、Gm、Gpはそれぞれフ
ィルタ部32、操作部34、内部モデル36、制御対象
プロセス40の伝達関数、rは目標値、uは操作量、d
は例えば室内環境に対する室外環境等に相当する外乱、
yは制御量、ymは参照制御量、eはフィードバック量
である。
Further, F, Gc, Gm, and Gp are the transfer function of the filter unit 32, the operating unit 34, the internal model 36, and the process 40 to be controlled, r is the target value, u is the manipulated variable, and d is the d.
Is, for example, a disturbance corresponding to the outdoor environment with respect to the indoor environment,
y is a control amount, ym is a reference control amount, and e is a feedback amount.

【0005】次に、このようなIMCコントローラの動
作を説明する。まず、第1の減算処理部33にて目標値
rからフィードバック量eが減算され、この結果がフィ
ルタ部32に出力される。次いで、操作部34にてフィ
ルタ部32の出力から操作量uが演算され、制御対象プ
ロセス40及びコントローラの内部モデル36へ出力さ
れる。そして、第2の減算処理部38にて制御対象プロ
セス40の制御量yから制御対象プロセス40の近似的
な動作をする内部モデル36からの参照制御量ymが減
算され、この結果がフィードバック量eとして第1の減
算処理部33へフィードバックされるフィードバック制
御系が構成されている。
Next, the operation of such an IMC controller will be described. First, the first subtraction processing unit 33 subtracts the feedback amount e from the target value r, and the result is output to the filter unit 32. Next, the operation amount u is calculated by the operation unit 34 from the output of the filter unit 32, and is output to the control target process 40 and the internal model 36 of the controller. Then, the second subtraction processing unit 38 subtracts the reference control amount ym from the internal model 36 that approximates the control target process 40 from the control amount y of the control target process 40, and the result is the feedback amount e. A feedback control system that is fed back to the first subtraction processing unit 33 is configured as.

【0006】このようなIMCコントローラの内部モデ
ル36は、制御対象プロセス40と全く同一になるよう
に数式表現されるのが理想的であり、また操作部34
は、内部モデル36の伝達関数の逆特性(1/Gm)に
なるのが理想的であるが、内部モデル36のむだ時間の
要素については逆数化は不可能なので、通常はむだ時間
の要素は無視する。よって、制御量yは、このような構
成により目標値r、外乱dから次式にて求めることがで
きる。 y=F×Gp×Gc×r/{1+F×Gc×(Gp−Gm)} +(1−F×Gm×Gc)×d/{1+F×Gc×(Gp−Gm)} ・・・(1)
Ideally, the internal model 36 of such an IMC controller is mathematically expressed so as to be exactly the same as the control target process 40, and the operating unit 34 is also used.
Is ideally the inverse characteristic (1 / Gm) of the transfer function of the internal model 36, but the inverse of the dead time element of the internal model 36 is not possible, so normally the dead time element is ignore. Therefore, the control amount y can be obtained by the following equation from the target value r and the disturbance d with such a configuration. y = F * Gp * Gc * r / {1 + F * Gc * (Gp-Gm)} + (1-F * Gm * Gc) * d / {1 + F * Gc * (Gp-Gm)} ... (1 )

【0007】ここで、内部モデル36の伝達関数Gmが
制御対象プロセス40の伝達関数Gpに等しく、操作部
34の伝達関数Gcが内部モデル36の伝達関数の逆数
(1/Gm=1/Gp)に等しい理想的な状態を仮定す
ると、式(1)は次式のようになる。 y=F×r+(1−F)×d ・・・(2)
Here, the transfer function Gm of the internal model 36 is equal to the transfer function Gp of the control target process 40, and the transfer function Gc of the operating section 34 is the reciprocal of the transfer function of the internal model 36 (1 / Gm = 1 / Gp). Assuming an ideal state equal to, equation (1) becomes y = F × r + (1-F) × d (2)

【0008】更に、目標値rに急激な変化がない理想的
な条件であればフィルタ部32は不要となり、F=1に
できるので、制御量yは目標値rと等しくなり(y=
r)、外乱dの影響が全くない制御を実現できることに
なる。また、外乱dに着目すると、制御対象プロセス4
0と内部モデル36に大きなむだ時間があったとしても
両者は操作量uに対して同じ特性を示すので、第2の減
算処理部38の出力であるフィードバック量eは外乱d
のみとなり、外乱dを抑制できることが分かる。
Further, under ideal conditions where the target value r does not change suddenly, the filter unit 32 is unnecessary and F = 1 can be set, so that the control amount y becomes equal to the target value r (y =
r), it is possible to realize the control without any influence of the disturbance d. Focusing on the disturbance d, the controlled process 4
0 and the internal model 36 have the same dead time with respect to the manipulated variable u even if there is a large dead time, the feedback amount e output from the second subtraction processing unit 38 is equal to the disturbance d.
It is understood that the disturbance d can be suppressed.

【0009】このようなIMCコントローラは、通常、
制御対象プロセス40と内部モデル36のモデル同定誤
差が大きくなったときの安定性を示すロバスト安定性、
及び同様に誤差が大きくなったときの性能を示すロバス
ト性能についての設計条件に基づいて設計される。ま
た、このようなモデル同定技術によって内部モデル36
を決定したときに、内部モデル36の制御対象プロセス
40に対するモデル同定誤差はある程度避けられない
が、このモデル同定誤差の見積を誤ったときの制御は想
定通りの動作にならないので、その場合の対策は制御の
知識を有する専門家によって行われる。
Such an IMC controller is usually
Robust stability showing stability when the model identification error between the controlled object process 40 and the internal model 36 becomes large,
And similarly, the design is performed based on the design condition for the robust performance indicating the performance when the error becomes large. In addition, the internal model 36
When determining, the model identification error of the internal model 36 with respect to the control target process 40 is unavoidable to some extent, but control is not performed as expected when the estimation of the model identification error is incorrect. Is done by experts with control knowledge.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】従来のIMCコントロ
ーラは以上のように構成されているので、制御対象プロ
セスの時定数が未知のために内部モデル同定に誤差、す
なわち内部モデルの時定数に誤差があってその見積が不
適当な場合、制御量に振動が発生する等の現象が発生し
てコントローラは想定通りの動作にならず、制御の知識
を有する専門家以外のオペレータはIMCコントローラ
の利用を断念しなければならないという問題点があっ
た。本発明は、上記課題を解決するために、制御対象プ
ロセスの時定数が未知の場合でも内部モデルの時定数を
自動的に修正して良好な制御を行うことができるIMC
構造のコントローラを提供することを目的とする。
Since the conventional IMC controller is constructed as described above, there is an error in the internal model identification because the time constant of the controlled process is unknown, that is, there is an error in the time constant of the internal model. If the estimate is not appropriate, the controller does not operate as expected due to phenomena such as vibration occurring in the control amount, and operators other than experts with control knowledge should use the IMC controller. There was a problem that we had to give up. In order to solve the above problems, the present invention is capable of performing good control by automatically correcting the time constant of the internal model even when the time constant of the controlled process is unknown.
The purpose is to provide a structure controller.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、入力された制
御の目標値を伝達関数が時間遅れの特性で出力する目標
値フィルタ部と、この目標値フィルタ部の出力からフィ
ードバック量を減算する第1の減算処理部と、この第1
の減算処理部の出力を伝達関数が時間遅れの特性で出力
する目標値・外乱フィルタ部と、内部モデルのパラメー
タに基づいて目標値・外乱フィルタ部の出力から操作量
を演算して出力する操作部とからなる操作量演算部と、
内部モデルのパラメータを記憶する内部モデル記憶部
と、内部モデルのパラメータに基づいて操作量から参照
制御量を演算する内部モデル出力演算部と、制御対象プ
ロセスの制御量から内部モデル出力演算部から出力され
た参照制御量を減算してフィードバック量を出力する第
2の減算処理部と、目標値、制御量、参照制御量に基づ
いて制御量及び参照制御量の初期値と整定値との差であ
るステップ幅を算出するステップ幅算出部と、制御量の
ノイズを低減する処理を行うノイズ処理部と、制御量及
び参照制御量のステップ幅、ノイズ処理部から出力され
たノイズ処理後の制御量、参照制御量に基づいて制御量
及び参照制御量が変化を始める応答開始領域の開始時点
と終了時点を検出する応答開始領域検出部と、応答開始
領域の開始時点と終了時点により特定される制御量及び
参照制御量の変化率から内部モデルの修正ゲインを算出
し内部モデル記憶部に記憶されたパラメータ中のゲイン
をこの修正ゲインに変更させるモデルゲイン算出部と、
制御量、参照制御量、修正ゲインに基づき制御対象プロ
セスのゲイン推定値を算出するプロセスゲイン同定部
と、修正ゲイン、ゲイン推定値、及び内部モデル記憶部
に記憶されたパラメータ中の時定数に基づき内部モデル
の修正時定数を算出し、内部モデル記憶部に記憶された
時定数をこの修正時定数に変更させるモデル時定数修正
部とを有するものである。
According to the present invention, a target value filter unit for outputting an input target value for control with a characteristic that a transfer function has a time delay, and a feedback amount is subtracted from the output of the target value filter unit. The first subtraction processing unit and the first
Of the target value / disturbance filter unit that outputs the output of the subtraction processing unit of the transfer function with the characteristic of time delay, and the operation that calculates and outputs the manipulated variable from the output of the target value / disturbance filter unit based on the parameters of the internal model. And a manipulated variable calculation unit,
An internal model storage unit that stores the parameters of the internal model, an internal model output calculation unit that calculates the reference controlled variable from the manipulated variable based on the parameters of the internal model, and an internal model output calculation unit that outputs the controlled variable of the controlled process A second subtraction processing unit that subtracts the reference control amount that is output and outputs a feedback amount, and a control amount based on the target value, the control amount, and the reference control amount, and the difference between the initial value and the settling value of the reference control amount. A step width calculation unit that calculates a certain step width, a noise processing unit that performs processing to reduce noise in the control amount, step widths of the control amount and the reference control amount, and a control amount after noise processing that is output from the noise processing unit. A response start area detection unit that detects the start time and the end time of the response start area where the control quantity and the reference control quantity start to change based on the reference control quantity; and the start time and the end of the response start area. And a model gain calculating section for changing the gain in stored in the internal model storage section to calculate a corrected gain of the internal model from the controlled variable and the reference controlled variable change rate specified parameters to the corrected gain by time,
Based on the control gain, the reference control variable, and the process gain identification unit that calculates the gain estimation value of the control target process based on the correction gain, and the correction gain, the gain estimation value, and the time constant in the parameters stored in the internal model storage unit. A model time constant correction unit that calculates a correction time constant of the internal model and changes the time constant stored in the internal model storage unit to this correction time constant.

【0012】また、前回の目標値追従制御においてプロ
セスゲイン同定部から出力されたゲイン推定値を記憶す
るプロセスゲイン記憶部と、モデル時定数修正部の代わ
りに、プロセスゲイン記憶部に記憶されたゲイン推定
値、現在の目標値追従制御においてプロセスゲイン同定
部から出力されたゲイン推定値、修正ゲイン、及び内部
モデル記憶部に記憶されたパラメータ中の時定数に基づ
き内部モデルの修正時定数を算出し、内部モデル記憶部
に記憶された時定数をこの修正時定数に変更させるモデ
ル時定数算出部とを有するものである。
Further, instead of the process gain storage unit that stores the estimated gain value output from the process gain identification unit in the previous target value tracking control, and the model time constant correction unit, the gain stored in the process gain storage unit is used. The correction time constant of the internal model is calculated based on the estimated value, the estimated gain value output from the process gain identification unit in the current target value tracking control, the correction gain, and the time constant in the parameters stored in the internal model storage unit. , And a model time constant calculation unit for changing the time constant stored in the internal model storage unit to this modified time constant.

【0013】また、入力された制御の目標値を伝達関数
が時間遅れの特性で出力する目標値フィルタ部と、この
目標値フィルタ部の出力からフィードバック量を減算す
る第1の減算処理部と、この第1の減算処理部の出力を
伝達関数が時間遅れの特性で出力する目標値・外乱フィ
ルタ部と、内部モデルのパラメータに基づいて目標値・
外乱フィルタ部の出力から操作量を演算して出力する操
作部とからなる操作量演算部と、内部モデルのパラメー
タを記憶する内部モデル記憶部と、内部モデルのパラメ
ータに基づいて操作量から参照制御量を演算する内部モ
デル出力演算部と、制御対象プロセスの制御量から内部
モデル出力演算部から出力された参照制御量を減算して
フィードバック量を出力する第2の減算処理部と、特定
の制御量に対する制御対象プロセスの時定数推定値を求
めるためのサンプル入力動作時に、2つのサンプル目標
値を交互に生成して目標値フィルタ部へ出力するサンプ
ル目標値生成部と、サンプル目標値の各々について、こ
のサンプル目標値、制御量、参照制御量に基づいて制御
量及び参照制御量の初期値と整定値との差であるステッ
プ幅を算出するステップ幅算出部と、制御量のノイズを
低減する処理を行うノイズ処理部と、制御量及び参照制
御量のステップ幅、ノイズ処理部から出力されたノイズ
処理後の制御量、参照制御量に基づいて制御量及び参照
制御量が変化を始める応答開始領域の開始時点と終了時
点を検出する応答開始領域検出部と、応答開始領域の開
始時点と終了時点により特定される制御量及び参照制御
量の変化率から内部モデルの修正ゲインを算出し内部モ
デル記憶部に記憶されたパラメータ中のゲインをこの修
正ゲインに変更させるモデルゲイン算出部と、制御量、
参照制御量、修正ゲインに基づき制御対象プロセスのゲ
イン推定値を算出するプロセスゲイン同定部と、前回の
サンプル目標値追従制御においてプロセスゲイン同定部
から出力されたゲイン推定値を記憶するプロセスゲイン
記憶部と、このプロセスゲイン記憶部に記憶されたゲイ
ン推定値、現在のサンプル目標値追従制御においてプロ
セスゲイン同定部から出力されたゲイン推定値、修正ゲ
イン、及び内部モデル記憶部に記憶されたパラメータ中
の時定数に基づき制御対象プロセスの時定数推定値を算
出し、内部モデル記憶部に記憶された時定数をこの時定
数推定値に変更させるモデル時定数算出部と、2つのサ
ンプル目標値に基づく特定目標値とモデル時定数算出部
で算出された時定数推定値を記憶するプロセス時定数記
憶部と、通常の目標値追従制御動作時に、プロセス時定
数記憶部から出力された特定目標値と時定数推定値に基
づき制御量に応じた内部モデルの時定数を算出し、内部
モデル記憶部に記憶されたパラメータ中の時定数をこの
算出値に変更させるモデル時定数補間設定部とを有する
ものである。
Further, a target value filter section for outputting the input target value of the control with a characteristic of a time delay of the transfer function, and a first subtraction processing section for subtracting the feedback amount from the output of the target value filter section, Based on the target value / disturbance filter unit that outputs the output of the first subtraction processing unit with the characteristic that the transfer function has a time delay, and the target value
A manipulated variable computing unit including an operating unit that computes and outputs a manipulated variable from the output of the disturbance filter unit, an internal model storage unit that stores parameters of the internal model, and a reference control from the manipulated variable based on the parameters of the internal model. An internal model output calculation unit that calculates the amount, a second subtraction processing unit that subtracts the reference control amount output from the internal model output calculation unit from the control amount of the controlled process, and outputs a feedback amount, and a specific control For the sample target value generator that alternately generates two sample target values and outputs them to the target value filter unit during the sample input operation for obtaining the time constant estimated value of the controlled object process with respect to the quantity, , A step width that is the difference between the control value and the initial value of the reference control amount and the settling value is calculated based on the sample target value, the control amount, and the reference control amount. Up width calculation unit, a noise processing unit that performs noise reduction processing of the control amount, step widths of the control amount and the reference control amount, a control amount after noise processing output from the noise processing unit, and a reference control amount. A response start area detection unit that detects a start time point and an end time point of the response start area based on which the control amount and the reference control quantity start to change, and a control amount and a reference control amount specified by the start time point and the end time point of the response start area A model gain calculation unit that calculates a modified gain of the internal model from the rate of change and changes the gain in the parameters stored in the internal model storage unit to this modified gain;
A process gain identification unit that calculates a gain estimation value of a control target process based on a reference control amount and a modified gain, and a process gain storage unit that stores the gain estimation value output from the process gain identification unit in the previous sample target value tracking control. And the gain estimation value stored in the process gain storage unit, the gain estimation value output from the process gain identification unit in the current sample target value tracking control, the correction gain, and the parameters stored in the internal model storage unit. A model time constant calculation unit that calculates the time constant estimated value of the controlled process based on the time constant and changes the time constant stored in the internal model storage unit to this time constant estimated value, and specification based on two sample target values The process time constant storage unit that stores the target value and the estimated time constant value calculated by the model time constant calculation unit During the value tracking control operation, the time constant of the internal model corresponding to the control amount is calculated based on the specific target value and the time constant estimated value output from the process time constant storage unit, and the parameters stored in the internal model storage unit are calculated. A model time constant interpolation setting unit for changing the time constant to this calculated value.

【0014】[0014]

【作用】本発明によれば、目標値フィルタ部、第1の減
算処理部、操作量演算部、内部モデル記憶部、内部モデ
ル出力演算部、及び第2の減算処理部によってフィード
バック制御系が構成されている。そして、ステップ幅算
出部にて制御量及び参照制御量のステップ幅が算出さ
れ、応答開始領域検出部にて制御量及び参照制御量の応
答開始領域が検出され、モデルゲイン算出部にて内部モ
デルの修正ゲインが算出されて内部モデル記憶部に出力
され、内部モデルのゲインが修正される。次いで、プロ
セスゲイン同定部にて制御対象プロセスのゲイン推定値
が算出され、モデル時定数修正部にて修正ゲイン、ゲイ
ン推定値、及び内部モデルの時定数に基づき内部モデル
の修正時定数が算出されて内部モデル記憶部に出力され
ることにより、内部モデルの時定数が修正される。
According to the present invention, the feedback control system is constituted by the target value filter unit, the first subtraction processing unit, the manipulated variable calculation unit, the internal model storage unit, the internal model output calculation unit, and the second subtraction processing unit. Has been done. Then, the step width calculation unit calculates the step width of the control amount and the reference control amount, the response start region detection unit detects the response start region of the control amount and the reference control amount, and the model gain calculation unit calculates the internal model. The corrected gain of is calculated and output to the internal model storage unit, and the gain of the internal model is corrected. Next, the process gain identification unit calculates the estimated gain value of the control target process, and the model time constant correction unit calculates the corrected time constant of the internal model based on the corrected gain, the estimated gain value, and the time constant of the internal model. And output to the internal model storage unit, the time constant of the internal model is corrected.

【0015】また、前回の目標値追従制御においてプロ
セスゲイン同定部から出力されたゲイン推定値がプロセ
スゲイン記憶部に記憶され、モデル時定数算出部にてプ
ロセスゲイン記憶部に記憶されたゲイン推定値、現在の
目標値追従制御においてプロセスゲイン同定部から出力
されたゲイン推定値から制御対象プロセスのゲインが推
定され、この結果から内部モデルの修正時定数が算出さ
れて内部モデル記憶部に出力されることにより、内部モ
デルの時定数が修正される。
Further, the estimated gain value output from the process gain identification unit in the previous target value tracking control is stored in the process gain storage unit, and the estimated gain value stored in the process gain storage unit in the model time constant calculation unit. , In the current target value tracking control, the gain of the controlled process is estimated from the gain estimation value output from the process gain identifying unit, and the correction time constant of the internal model is calculated from this result and output to the internal model storage unit. This modifies the time constant of the internal model.

【0016】また、サンプル入力動作時にサンプル目標
値生成部から2つのサンプル目標値が交互に生成され、
モデル時定数算出部にてプロセスゲイン記憶部に記憶さ
れた前回のサンプル目標値追従制御におけるゲイン推定
値、現在のサンプル目標値追従制御におけるゲイン推定
値、修正ゲイン、及び内部モデルの時定数に基づき制御
対象プロセスの時定数推定値が算出され、プロセス時定
数記憶部に記憶される。そして、通常の目標値追従制御
動作では、モデル時定数補間設定部によって時定数推定
値に基づき制御量に応じた内部モデルの時定数が算出さ
れ内部モデル記憶部に出力されることにより、内部モデ
ルの時定数が修正される。
Further, at the time of sample input operation, two sample target values are alternately generated from the sample target value generating section,
Based on the estimated gain value in the previous sample target value tracking control, the estimated gain value in the current sample target value tracking control, the modified gain, and the time constant of the internal model stored in the process gain storage unit in the model time constant calculation unit An estimated time constant value of the control target process is calculated and stored in the process time constant storage unit. Then, in the normal target value tracking control operation, the model time constant interpolation setting unit calculates the time constant of the internal model according to the control amount based on the time constant estimated value and outputs it to the internal model storage unit. The time constant of is modified.

【0017】[0017]

【実施例】図1は本発明の1実施例を示すIMC構造の
コントローラのブロック図、図2はこのIMC構造のコ
ントローラを用いた制御系のブロック線図である。図1
において、1は図示しないオペレータによって設定され
た目標値rをこのコントローラに入力する目標値入力
部、2は目標値入力部1からの目標値rを伝達関数が1
次遅れの特性で出力する目標値フィルタ部、3は目標値
フィルタ部2の出力からフィードバック量eを減算する
第1の減算処理部、4は後述する内部モデル記憶部から
のパラメータに基づいて第1の減算処理部3の出力から
操作量uを演算する操作量演算部、5は操作量演算部4
から出力された操作量uを図1では図示しない制御対象
プロセスへ出力する信号出力部である。
1 is a block diagram of an IMC structure controller showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a control system using the IMC structure controller. Figure 1
1 is a target value input section for inputting a target value r set by an operator (not shown) to this controller, and 2 is a transfer function for the target value r from the target value input section 1.
The target value filter unit 3 that outputs with the characteristic of the next delay is a first subtraction processing unit that subtracts the feedback amount e from the output of the target value filter unit 2, and 4 is a first subtraction processing unit based on a parameter from an internal model storage unit that will be described later. The operation amount calculation unit 5 for calculating the operation amount u from the output of the subtraction processing unit 3 of 1 is an operation amount calculation unit 4
This is a signal output unit for outputting the manipulated variable u output from the control target process to the control target process not shown in FIG.

【0018】また、6aはこのコントローラの内部モデ
ルのパラメータを記憶する内部モデル記憶部、6bは内
部モデル記憶部6aから出力されたパラメータに基づい
て内部モデルとしての演算を行い参照制御量ymを出力
する内部モデル出力演算部、7は制御対象プロセスから
の制御量yをこのコントローラに入力する制御量入力
部、8は制御量入力部7から出力された制御量yから内
部モデル出力演算部6bから出力された参照制御量ym
を減算してフィードバック量eを出力する第2の減算処
理部である。
Further, 6a is an internal model storage unit for storing the parameters of the internal model of the controller, and 6b is an operation as an internal model based on the parameters output from the internal model storage unit 6a and outputs a reference control amount ym. An internal model output operation unit, 7 is a control amount input unit for inputting a control amount y from a control target process to this controller, and 8 is an internal model output operation unit 6b based on the control amount y output from the control amount input unit 7. Output reference control amount ym
Is a second subtraction processing unit that subtracts and outputs the feedback amount e.

【0019】また、9は目標値r、制御量y、及び参照
制御量ymに基づいて制御量y、参照制御量ymの初期
値から変化終了の整定値までの差であるステップ幅を算
出するステップ幅算出部、10は制御量yのノイズを低
減する処理を行うノイズ処理部、11は制御量y及び参
照制御量ymのステップ幅、ノイズ処理部10から出力
されたノイズ処理後の制御量、参照制御量ymに基づい
て後述する応答開始領域の開始時点と終了時点を検出す
る応答開始領域検出部、12はこの応答開始領域の開始
時点と終了時点により特定される制御量y及び参照制御
量ymの変化率から内部モデルの修正ゲインを算出して
内部モデル記憶部6aに記憶された内部モデルのゲイン
を修正させるモデルゲイン算出部である。
Further, 9 is a step width which is a difference between an initial value of the control amount y and the reference control amount ym to a set value at the end of change based on the target value r, the control amount y and the reference control amount ym. Step width calculation unit, 10 is a noise processing unit that performs processing for reducing noise of control amount y, 11 is a step width of control amount y and reference control amount ym, control amount after noise processing output from noise processing unit 10 , A response start area detection unit for detecting a start time point and an end time point of a response start area, which will be described later, based on the reference control amount ym, and 12 a control amount y and a reference control specified by the start time point and the end time point of the response start area. It is a model gain calculation unit that calculates a correction gain of the internal model from the rate of change of the amount ym and corrects the gain of the internal model stored in the internal model storage unit 6a.

【0020】また、13は制御量y、参照制御量ym、
及び修正ゲインに基づき制御対象プロセスのゲイン推定
値を算出するプロセスゲイン同定部、14は修正ゲイ
ン、ゲイン推定値、及び内部モデル記憶部6aに記憶さ
れた時定数に基づき内部モデルの修正時定数を算出し、
内部モデル記憶部6aに記憶された時定数をこの修正時
定数に変更させるモデル時定数修正部である。
Further, 13 is a controlled variable y, a reference controlled variable ym,
And a process gain identifying unit that calculates a gain estimated value of the process to be controlled based on the corrected gain, and 14 determines the corrected time constant of the internal model based on the corrected gain, the estimated gain value, and the time constant stored in the internal model storage unit 6a. Calculate,
This is a model time constant correction unit that changes the time constant stored in the internal model storage unit 6a to this correction time constant.

【0021】図2において、4aは操作量演算部4の内
部にあって、第1の減算処理部3の出力を伝達関数が1
次遅れの特性で出力する目標値・外乱フィルタ部、4b
は同じくその内部にあって目標値・外乱フィルタ部4a
の出力から操作量uを演算する操作部、6は内部モデル
記憶部6a及び内部モデル出力演算部6bからなる内部
モデル、F1は目標値フィルタ部2の伝達関数、F2は
目標値・外乱フィルタ部4aの伝達関数である。また、
duは操作量外乱であり、外乱d=Gp×duとするこ
とで制御量外乱dと等価に扱うことができる。
In FIG. 2, reference numeral 4a is inside the manipulated variable calculating unit 4 and the output of the first subtraction processing unit 3 has a transfer function of 1
Target value / disturbance filter unit that outputs with the characteristics of the next delay, 4b
Is also inside the target value / disturbance filter unit 4a.
An operation unit for calculating the manipulated variable u from the output of F, an internal model 6 including an internal model storage unit 6a and an internal model output operation unit 6b, F1 a transfer function of the target value filter unit 2, and F2 a target value / disturbance filter unit. 4a is a transfer function. Also,
du is a manipulated variable disturbance, and can be treated as equivalent to the controlled variable disturbance d by setting the disturbance d = Gp × du.

【0022】なお、図2は図1の目標値フィルタ部2、
第1の減算処理部3、操作量演算部4、内部モデル記憶
部6a、内部モデル出力演算部6b、及び第2の減算処
理部8からなるこのIMC構造のコントローラの基本構
成に、制御対象プロセス40、外乱d、及び操作量外乱
duを含めて制御系として書き直したものである。
FIG. 2 shows the target value filter unit 2 of FIG.
The basic configuration of the controller of this IMC structure including the first subtraction processing unit 3, the manipulated variable calculation unit 4, the internal model storage unit 6a, the internal model output calculation unit 6b, and the second subtraction processing unit 8 has a control target process. 40, the disturbance d, and the manipulated variable disturbance du are rewritten as a control system.

【0023】次に、このようなコントローラの基本構成
の動作について説明する。目標値rは、このコントロー
ラのオペレータ等によって設定され、目標値入力部1を
介して目標値フィルタ部2に入力される。目標値フィル
タ部2は、目標値rをその時定数をT1とする次式のよ
うな伝達関数F1の特性で出力する。 F1=1/(1+T1×s) ・・・(3)
Next, the operation of the basic configuration of such a controller will be described. The target value r is set by the operator of this controller or the like, and is input to the target value filter unit 2 via the target value input unit 1. The target value filter unit 2 outputs the target value r with the characteristic of the transfer function F1 as shown in the following equation, the time constant of which is T1. F1 = 1 / (1 + T1 × s) (3)

【0024】そして、時定数T1は、あらかじめ設定さ
れた初期値を除いて後述する内部モデル6のむだ時間L
mの変更に伴い次式のように設定されるようになってい
る。 T1=4×α×Lm ・・・(4) ここで、αは比例定数であり、例えばα=0.3であ
る。
The time constant T1 is the dead time L of the internal model 6 which will be described later except for the preset initial value.
With the change of m, it is set as the following equation. T1 = 4 × α × Lm (4) Here, α is a proportional constant, for example, α = 0.3.

【0025】次に、第1の減算処理部3は、この目標値
フィルタ部2の出力から第2の減算処理部8から出力さ
れるフィードバック量eを減算する。操作量演算部4内
の目標値・外乱フィルタ部4aは、第1の減算処理部3
の出力をその時定数をT2とする次式のような伝達関数
F2の特性で出力する。 F2=1/(1+T2×s) ・・・(5)
Next, the first subtraction processing unit 3 subtracts the feedback amount e output from the second subtraction processing unit 8 from the output of the target value filter unit 2. The target value / disturbance filter unit 4a in the manipulated variable calculation unit 4 includes the first subtraction processing unit 3
Of the transfer function F2 with the time constant T2. F2 = 1 / (1 + T2 × s) (5)

【0026】そして、時定数T2も目標値フィルタ部2
の時定数T1と同様に初期値を除いてむだ時間Lmの変
更に伴い次式のように変更されるようになっている。 T2=α×Lm ・・・(6) つまり、時定数T1は標準設定として時定数T2の4倍
に設定されている。
The time constant T2 is also set by the target value filter unit 2
Similar to the time constant T1 of (1), it is changed as shown in the following equation with the change of the dead time Lm excluding the initial value. T2 = α × Lm (6) That is, the time constant T1 is set to four times the time constant T2 as a standard setting.

【0027】また、同じく操作量演算部4内の操作部4
bは、目標値・外乱フィルタ部4aの出力から操作量u
を演算するが、その伝達関数Gcは内部モデル記憶部6
aから出力された内部モデル6のゲイン及び時定数によ
り次式となり、図19の例と同様にむだ時間Lmの要素
を除いた内部モデル6の伝達関数Gmの逆数となってい
る。 Gc=(1+Tm×s)/Km ・・・(7) ここで、Km、Tmはそれぞれ内部モデル6のゲイン、
時定数である。
Similarly, the operation unit 4 in the operation amount calculation unit 4
b is the manipulated variable u from the output of the target value / disturbance filter unit 4a.
Of the internal model storage unit 6
The following expression is obtained by the gain and time constant of the internal model 6 output from a, and is the reciprocal of the transfer function Gm of the internal model 6 excluding the elements of the dead time Lm as in the example of FIG. Gc = (1 + Tm × s) / Km (7) where Km and Tm are gains of the internal model 6, respectively.
It is a time constant.

【0028】よって、操作量演算部4全体としての伝達
関数は次式となる。 F2×Gc=(1+Tm×s)/{Km×(1+T2×s)}・・・(8) このようにして、第1の減算処理部3の出力から操作量
uが演算されて信号出力部5を介して制御対象プロセス
40へ出力され、また内部モデル出力演算部6bへ出力
される。
Therefore, the transfer function of the operation amount computing section 4 as a whole is given by the following equation. F2 × Gc = (1 + Tm × s) / {Km × (1 + T2 × s)} (8) In this way, the manipulated variable u is calculated from the output of the first subtraction processing unit 3 and the signal output unit It is output to the control target process 40 via 5 and is also output to the internal model output calculation unit 6b.

【0029】次に、制御対象プロセス40は、1次遅れ
とむだ時間の要素を有するものとしてその伝達関数Gp
を次式のような近似伝達関数で表現できる。 Gp=K×exp(−L×s)/(1+T×s) ・・・(9) ここで、K、L、Tはそれぞれ制御対象プロセス40の
ゲイン、むだ時間、時定数である。
Next, the controlled process 40 assumes that it has the elements of the first-order delay and the dead time, and its transfer function Gp.
Can be expressed by the approximate transfer function as follows. Gp = K * exp (-L * s) / (1 + T * s) (9) Here, K, L, and T are the gain, dead time, and time constant of the control target process 40, respectively.

【0030】そして、内部モデル6は、内部モデル記憶
部6aに記憶されたゲインKm、時定数Tm、及びむだ
時間Lmからなるこれらのパラメータによって、上記の
ような制御対象プロセス40を数式表現したものであ
り、内部モデル出力演算部6bにて操作量演算部4から
出力された操作量uから参照制御量ymを演算する。そ
の伝達関数Gmは次式となる。 Gm=Km×exp(−Lm×s)/(1+Tm×s) ・・・(10)
The internal model 6 is a mathematical expression of the control target process 40 as described above by these parameters including the gain Km, the time constant Tm, and the dead time Lm stored in the internal model storage unit 6a. Then, the internal model output operation unit 6b calculates the reference control amount ym from the operation amount u output from the operation amount operation unit 4. The transfer function Gm is given by the following equation. Gm = Km × exp (−Lm × s) / (1 + Tm × s) (10)

【0031】次に、第2の減算処理部8は、制御量入力
部7を介して入力された制御対象プロセス40からの制
御量yから内部モデル出力演算部6bからの参照制御量
ymを減算してフィードバック量eを出力する。そし
て、このフィードバック量eが上記のように第1の減算
処理部3に入力される。これが、このIMC構造のコン
トローラの基本構成であるフィードバック制御系として
の動作である。
Next, the second subtraction processing unit 8 subtracts the reference control amount ym from the internal model output calculation unit 6b from the control amount y from the control target process 40 input via the control amount input unit 7. Then, the feedback amount e is output. Then, this feedback amount e is input to the first subtraction processing unit 3 as described above. This is the operation as the feedback control system which is the basic configuration of the controller of this IMC structure.

【0032】このような制御系において、ステップ幅算
出部9、ノイズ処理部10、応答開始領域検出部11、
及びモデルゲイン算出部12は、入力された目標値rに
対する制御応答の前半部で内部モデル6のゲインKmを
修正し、続いてプロセスゲイン同定部13は制御応答の
整定時に制御対象プロセス40のゲイン推定値を算出
し、モデル時定数修正部14は内部モデル6の時定数T
mを修正する。
In such a control system, the step width calculating section 9, the noise processing section 10, the response start area detecting section 11,
The model gain calculation unit 12 corrects the gain Km of the internal model 6 in the first half of the control response to the input target value r, and then the process gain identification unit 13 corrects the gain of the control target process 40 when the control response is settled. The estimated value is calculated, and the model time constant correction unit 14 calculates the time constant T of the internal model 6.
Correct m.

【0033】次に、このような動作を説明する。図3
(a)はステップ幅算出部9の動作を説明するための制
御量yの目標値追従性を示す図、図3(b)は同じく参
照制御量ymの目標値追従性を示す図であり、y0、y
1はそれぞれ制御量yの初期値、整定値、ym0、ym
1は参照制御量ymの初期値、整定値、STは制御量y
における整定値y1と初期値y0との差であるステップ
幅、STmは同じく参照制御量ymにおける整定値ym
1と初期値ym0との差であるステップ幅である。
Next, such an operation will be described. Figure 3
FIG. 3A is a diagram showing target value followability of the control amount y for explaining the operation of the step width calculation unit 9, and FIG. 3B is a diagram showing target value followability of the reference control amount ym. y0, y
1 is the initial value, set value, ym0, ym of the controlled variable y, respectively.
1 is the initial value and set value of the reference controlled variable ym, ST is the controlled variable y
Is a step width, which is the difference between the settling value y1 and the initial value y0, and STm is the settling value ym for the reference control amount ym.
The step width is the difference between 1 and the initial value ym0.

【0034】図3(a)では時間0(初期状態)におい
てステップ入力である目標値rが入力されてコントロー
ラから操作量uが制御対象プロセス40に出力され、そ
の結果制御量yが初期値y0から変化して最終的に目標
値rに等しい整定値y1となり、整定状態に移行する様
子が示されている。また、操作量uが内部モデル出力演
算部6bに出力されることにより、内部モデル出力演算
部6bから出力された参照制御量ymが同様に整定値y
m1に整定する様子が図3(b)に示されている。
In FIG. 3A, at time 0 (initial state), the target value r, which is a step input, is input, and the operation amount u is output from the controller to the controlled object process 40. As a result, the control amount y is initialized to y0. Shows that the settling value y1 is finally changed to the target value r, and the settling state is entered. Further, since the manipulated variable u is output to the internal model output operation unit 6b, the reference control amount ym output from the internal model output operation unit 6b is similarly set.
The state of settling to m1 is shown in FIG.

【0035】そして、ステップ幅算出部9はこのような
制御量yのステップ幅STを次式のように算出する。 ST=|r−r0| ・・・(11) ここで、r0は目標値rの初期値である。本来、ステッ
プ幅STの定義からすればST=|y1−y0|=|r
−y0|であり、制御量yにノイズが加わっていなけれ
ば、r0=y0で、ST=|r−y0|=|r−r0|
となる。しかし、制御量yには後述するようにノイズが
加わっていることがあり、このときはr0≠y0となる
ので、式(11)を用いる。
Then, the step width calculation unit 9 calculates the step width ST of such a control amount y according to the following equation. ST = | r−r0 | (11) where r0 is the initial value of the target value r. Originally, from the definition of the step width ST, ST = | y1-y0 | = | r
-Y0 |, and if no noise is added to the controlled variable y, r0 = y0 and ST = | r-y0 | = | r-r0 |
Becomes However, noise may be added to the control amount y as described later, and at this time, r0 ≠ y0. Therefore, the equation (11) is used.

【0036】よって、制御量yにノイズが加わっていな
ければ、ST=|r−y0|を用いても良い。また、同
様に参照制御量ymのステップ幅STmを次式のように
算出する。 STm=|ym1−ym0| ・・・(12)
Therefore, if no noise is added to the control amount y, ST = | r−y0 | may be used. Similarly, the step width STm of the reference control amount ym is calculated by the following equation. STm = | ym1-ym0 | ... (12)

【0037】ここで、制御対象プロセス40の制御量
y、内部モデル6から出力される参照制御量ymは、目
標値r、外乱dから次式にて求めることができる。 y=F1×F2×Gp×Gc×r/{1+F2×Gc×(Gp−Gm)} +(1−F2×Gm×Gc)×d/{1+F2×Gc×(Gp−Gm)} ・・・(13) ym=F1×F2×Gm×Gc×r/{1+F2×Gc×(Gm−Gp)} +(−F2×Gm×Gc)×d/{1+F2×Gc×(Gm−Gp)} ・・・(14)
Here, the control amount y of the controlled process 40 and the reference control amount ym output from the internal model 6 can be obtained from the target value r and the disturbance d by the following equation. y = F1 * F2 * Gp * Gc * r / {1 + F2 * Gc * (Gp-Gm)} + (1-F2 * Gm * Gc) * d / {1 + F2 * Gc * (Gp-Gm)} ... (13) ym = F1 * F2 * Gm * Gc * r / {1 + F2 * Gc * (Gm-Gp)} + (-F2 * Gm * Gc) * d / {1 + F2 * Gc * (Gm-Gp)}.・ ・ (14)

【0038】そして、内部モデル6のゲインKmの現在
値(ここでは初期値)をKm0とすると、式(13)、
(14)より参照制御量ymの初期値ym0は次式とな
る。 ym0=(y0−d)×Km0/K ・・・(15) 式(15)より外乱d=0であれば、制御量初期値y0
と参照制御量初期値ym0との比は、次式のように制御
対象プロセス40のゲインK(ここでは推定値)と内部
モデル6のゲイン現在値Km0との比に一致する。 K/Km0=y0/ym0 (y0≠0、ym0≠0) ・・・(16)
If the current value (initial value here) of the gain Km of the internal model 6 is Km0, then equation (13)
From (14), the initial value ym0 of the reference control amount ym is given by the following equation. ym0 = (y0−d) × Km0 / K (15) From the equation (15), if the disturbance d = 0, the control amount initial value y0
And the reference control amount initial value ym0 match the ratio between the gain K (here estimated value) of the controlled object process 40 and the current gain value Km0 of the internal model 6 as in the following equation. K / Km0 = y0 / ym0 (y0 ≠ 0, ym0 ≠ 0) (16)

【0039】よって、制御対象プロセス40のゲインK
は次式のように推定することができる。 K=Km0×y0/ym0 ・・・(17) また、同様にして制御量整定値y1と参照制御量整定値
ym1との比は、ゲインKとゲイン現在値Km0との比
に一致する。 K/Km0=y1/ym1 ・・・(18) また、制御量整定値y1は前述のように目標値rに一致
する。 y1=r ・・・(19)
Therefore, the gain K of the controlled object process 40
Can be estimated as K = Km0 × y0 / ym0 (17) Similarly, the ratio between the control amount settling value y1 and the reference control amount settling value ym1 matches the ratio between the gain K and the current gain value Km0. K / Km0 = y1 / ym1 (18) Further, the control amount settling value y1 matches the target value r as described above. y1 = r (19)

【0040】したがって、式(12)は式(16)〜
(19)より次式のように変形することができる。 STm=|ym1−ym0|=|y1×Km0/K−y0×Km0/K| =|y1−y0|×Km0/K =|(r×ym0/r0)−ym0| ・・・(20) こうして、ステップ幅算出部9は、制御量yのステップ
幅ST、参照制御量ymのステップ幅STmを式(1
1)、(20)によって算出し、これらを応答開始領域
検出部11に出力する。
Therefore, the equation (12) is expressed by the equations (16)-
From (19), it can be transformed into the following equation. STm = | ym1-ym0 | = | y1 * Km0 / K-y0 * Km0 / K | = | y1-y0 | * Km0 / K = | (r * ym0 / r0) -ym0 | ... (20) Thus The step width calculation unit 9 calculates the step width ST of the control amount y and the step width STm of the reference control amount ym from the formula (1
1) and (20), and outputs them to the response start area detection unit 11.

【0041】次に、応答開始領域検出部11は、ステッ
プ幅ST、STmに基づいて制御量y及び参照制御量y
mの後述する応答開始領域を検出するが、制御量入力部
7から出力された制御量yにはノイズが加わっているこ
とがあり、このようなときは応答開始領域の検出が不正
確になり内部モデル6のゲインKmの修正が適切に実行
されなくなってしまう。このような制御量yのノイズに
は、例えば制御量yを測定し制御量入力部7に出力する
図示しないセンサによる測定ノイズがある。
Next, the response start area detector 11 determines the control amount y and the reference control amount y based on the step widths ST and STm.
Although a response start region of m described later is detected, noise may be added to the control amount y output from the control amount input unit 7. In such a case, the detection of the response start region becomes inaccurate. The gain Km of the internal model 6 will not be corrected properly. Such noise of the control amount y includes, for example, measurement noise by a sensor (not shown) that measures the control amount y and outputs it to the control amount input unit 7.

【0042】そこで、ローパスフィルタであるノイズ処
理部10は、次式のように制御量yをダンピング処理し
てノイズを減少させる。 yd(i)={y(i)+Td×yd(i−1)}/(1+Td) ・・・(21) ここで、yd(i)は本制御系のサンプリング時刻iに
おけるダンピング処理後の制御量y、y(i)はサンプ
リング時刻iにおける制御量yである。また、Tdはダ
ンピング時定数であり、例えばサンプリング周期(制御
周期)が1秒であればTd=5秒である。
Therefore, the noise processing section 10 which is a low-pass filter reduces the noise by damping the control amount y as in the following equation. yd (i) = {y (i) + Td × yd (i-1)} / (1 + Td) (21) where yd (i) is the control after the damping process at the sampling time i of this control system. The quantities y and y (i) are the control quantities y at the sampling time i. Further, Td is a damping time constant, for example, Td = 5 seconds when the sampling cycle (control cycle) is 1 second.

【0043】そして、このダンピング処理後の制御量y
d(i)が応答開始領域検出部11に入力される。次い
で、応答開始領域検出部11は、制御量y及び参照制御
量ymの応答開始領域、すなわち目標値rの入力に対し
て操作量演算部4から操作量uが出力されることにより
制御量y、参照制御量ymがそれぞれ初期値y0、ym
0から変化を始める領域を検出する。
Then, the control amount y after this damping process
d (i) is input to the response start area detection unit 11. Next, the response start area detection unit 11 outputs the operation amount u from the operation amount calculation unit 4 in response to the input of the response start area of the control amount y and the reference control amount ym, that is, the target value r, and thus the control amount y. , Reference control variables ym are initial values y0 and ym, respectively.
A region that starts changing from 0 is detected.

【0044】図4(a)は応答開始領域検出部11の動
作を説明するための制御量yの応答開始領域を示す図、
図4(b)は同じく参照制御量ymの応答開始領域を示
す図であり、i1、i2はそれぞれ制御量yの応答開始
領域の開始時点、終了時点、im1、im2は参照制御
量ymの応答開始領域の開始時点、終了時点である。ま
た、1、2・・・Ny、Ny+1・・・n、n+1の各
数字はサンプリング時刻iであり、応答開始領域の開始
時点を1としている。図4(a)、(b)はそれぞれ図
3(a)、(b)における変化開始部分を拡大した図に
相当する。
FIG. 4A is a diagram showing the response start area of the control amount y for explaining the operation of the response start area detector 11.
FIG. 4B is also a diagram showing the response start region of the reference control amount ym, where i1 and i2 are the start and end points of the response start region of the control amount y, and im1 and im2 are the responses of the reference control amount ym. The start time and the end time of the start area. Further, each number of 1, 2, ... Ny, Ny + 1 ... N, n + 1 is the sampling time i, and the start time of the response start area is 1. FIGS. 4A and 4B correspond to enlarged views of the change start portion in FIGS. 3A and 3B, respectively.

【0045】まず、応答開始領域検出部11は、ステッ
プ幅算出部9から出力された制御量yのステップ幅S
T、ノイズ処理部10から出力されたダンピング処理後
の制御量yd(i)に基づいて次式のように制御量yの
応答開始領域の開始時点i1を検出する。 |yd(i)−yd(0)|>β×ST ・・・(22) ここで、βは比例定数であり、例えばβ=0.05であ
る。
First, the response start area detection unit 11 outputs the step width S of the control amount y output from the step width calculation unit 9.
T, based on the control amount yd (i) after the damping process output from the noise processing unit 10, the start time point i1 of the response start region of the control amount y is detected as in the following equation. | Yd (i) −yd (0) |> β × ST (22) where β is a proportional constant, for example β = 0.05.

【0046】つまり、制御量yの応答開始領域の開始時
点i1は、図4(a)のように現在の制御量y(図4
(a)ではy(i))をノイズ処理した制御量yd
(i)とその初期値yd(0)との差がしきい値β×S
Tを超えた最初のサンプリング時点である。
That is, the start time point i1 of the response start area of the controlled variable y is the current controlled variable y (see FIG. 4A) as shown in FIG.
In (a), the control amount yd obtained by performing noise processing on y (i))
The difference between (i) and its initial value yd (0) is the threshold value β × S.
It is the first sampling point that exceeds T.

【0047】そして、参照制御量ymの応答開始領域の
開始時点im1は次式によって同様に検出される。 |ym−ym0|>β×STm ・・・(23) すなわち、参照制御量ymの応答開始領域の開始時点i
m1は、図4(b)のように現在の参照制御量ymとそ
の初期値ym0との差がしきい値β×STmを超えた最
初のサンプリング時点である。
Then, the start time point im1 of the response start area of the reference control amount ym is similarly detected by the following equation. | Ym−ym0 |> β × STm (23) That is, the start time point i of the response start region of the reference control amount ym
m1 is the first sampling time when the difference between the current reference control amount ym and its initial value ym0 exceeds the threshold value β × STm as shown in FIG.

【0048】次に、制御量yの応答開始領域の終了時点
i2は、制御量yの応答開始領域の開始時点i1からn
サンプリング後の時点か(例えばn=9)、あるいは次
式を満たす最初のサンプリング時点のうちどちらか先に
検出した方とする。 |yd(i)−yd(0)|>δ×ST ・・・(24) ここで、δは比例定数であり、例えばδ=0.20であ
る。そして、式(24)によるサンプリング時点を終了
時点i2とする場合は、開始時点i1からこの終了時点
i2までのサンプリング数をNyとする。
Next, the end time point i2 of the response start area of the controlled variable y is from the start time points i1 to n of the response start area of the controlled variable y.
It is either the time point after sampling (for example, n = 9) or the first sampling time point that satisfies the following equation, whichever is detected first. | Yd (i) −yd (0) |> δ × ST (24) Here, δ is a proportional constant, for example, δ = 0.20. Then, when the sampling time point by the equation (24) is set to the end time point i2, the number of samplings from the start time point i1 to the end time point i2 is set to Ny.

【0049】すなわち、制御量yの応答開始領域の終了
時点i2は、本実施例では9サンプリング後の時点か
(図4(a)ではn+1時点)、あるいはダンピング処
理後の制御量yd(i)とその初期値yd(0)との差
がステップ幅STの20%を超えた最初のサンプリング
時点(図4(a)ではNy+1時点)のうちの早い方な
ので、図4(a)ではNy+1時点を応答開始領域の終
了時点i2としている。
That is, the end time point i2 of the response start region of the controlled variable y is the time point after 9 samplings in this embodiment (n + 1 time point in FIG. 4A) or the controlled variable yd (i) after the damping process. Of the initial sampling time (Ny + 1 time point in FIG. 4A) when the difference between the initial value yd (0) and the initial value yd (0) exceeds 20% of the step width ST, and thus the Ny + 1 time point in FIG. 4A. Is the end time point i2 of the response start area.

【0050】そして、参照制御量ymの応答開始領域の
終了時点im2は、参照制御量ymの応答開始領域の開
始時点im1からnサンプリング後の時点か、あるいは
上記で得られたサンプリング数Nyによる同じく開始時
点からNyサンプリング後の時点のうちどちらか早い方
とする。よって、制御量yの応答開始領域の開始時点i
1から終了時点i2までのサンプリング数と参照制御量
ymの応答開始領域の開始時点im1から終了時点im
2までのサンプリング数が一致するようになっている。
Then, the end time point im2 of the response start area of the reference control amount ym is n sampling points after the start time point im1 of the response start area of the reference control amount ym, or the same as the sampling number Ny obtained above. From the start time to the time after Ny sampling, whichever is earlier. Therefore, the start time i of the response start region of the controlled variable y
The number of samplings from 1 to the end time i2 and the start time im1 to the end time im of the response start region of the reference control amount ym
The sampling numbers up to 2 match.

【0051】また、上記のように終了時点の検出を2点
のうち早い方としているのは、固定サンプリング数nに
よる検出のみでは、制御量yが早めに整定状態に近づい
てしまい後述するゲインKmの修正が間に合わなくなっ
てしまうことがあるからである。応答開始領域検出部1
1は、このようにして検出した応答開始領域の開始時点
i1、im1、終了時点i2、im2をモデルゲイン算
出部12に出力する。
As described above, the detection of the end time is the earlier of the two points. The reason is that the detection by the fixed sampling number n alone causes the control amount y to approach the settling state earlier and the gain Km described later. This is because the correction of may become too late. Response start area detector 1
1 outputs the start time points i1, im1 and the end time points i2, im2 of the response start area thus detected to the model gain calculation unit 12.

【0052】次に、モデルゲイン算出部12は、初期値
y0以後の制御量yを記憶しており、応答開始領域の開
始時点i1、終了時点i2によって特定される制御量
y、すなわち応答開始領域における制御量y(i1)〜
y(i2)を最小2乗法により分析し、制御量変化率
(傾き)Ayを算出する。また、同様に初期値ym0以
後の参照制御量ymを記憶しており、応答開始領域にお
ける参照制御量ym(im1)〜ym(im2)を最小
2乗法により分析し、参照制御量変化率Aymを算出す
る。
Next, the model gain calculation unit 12 stores the control amount y after the initial value y0, and the control amount y specified by the start time point i1 and the end time point i2 of the response start area, that is, the response start area. Control amount y (i1)
y (i2) is analyzed by the method of least squares, and the control amount change rate (slope) Ay is calculated. Similarly, the reference control amount ym after the initial value ym0 is stored, and the reference control amounts ym (im1) to ym (im2) in the response start area are analyzed by the least square method to determine the reference control amount change rate Aym. calculate.

【0053】そして、モデルゲイン算出部12は、内部
モデル6の修正ゲインKm1を次式のように算出する。 Km1=ρ×Km0×Ay/Aym ・・・(25) ここで、ρは安全係数であり、例えばρ=2.0であ
る。
Then, the model gain calculating section 12 calculates the correction gain Km1 of the internal model 6 as in the following equation. Km1 = ρ × Km0 × Ay / Aym (25) where ρ is a safety factor, for example, ρ = 2.0.

【0054】そして、この修正ゲインKm1が内部モデ
ル記憶部6aに出力されることにより、内部モデル記憶
部6aに記憶されているゲイン初期値Km0がこの修正
ゲインKm1に更新される。このようなゲインKm(K
m0)の修正は、制御量y、参照制御量ym共に応答開
始領域が終了した時点で1回行われる。よって、ステッ
プ幅算出部9、ノイズ処理部10、応答開始領域検出部
11、モデルゲイン算出部12によるゲインKmの修正
は、目標値rの入力に対する応答の前半部で行われるこ
とになる。
The corrected gain Km1 is output to the internal model storage unit 6a, so that the gain initial value Km0 stored in the internal model storage unit 6a is updated to the corrected gain Km1. Such gain Km (K
The correction of m0) is performed once when the response start region ends for both the control amount y and the reference control amount ym. Therefore, the correction of the gain Km by the step width calculation unit 9, the noise processing unit 10, the response start area detection unit 11, and the model gain calculation unit 12 is performed in the first half of the response to the input of the target value r.

【0055】ここで、上記のように内部モデル6のゲイ
ンKmを修正するのは以下の理由による。ステップ入力
である目標値rが1〜2次遅れ程度の伝達関数のフィル
タ部(実施例では目標値フィルタ部2、目標値・外乱フ
ィルタ部4aによって2次遅れとなる)を通して操作部
4bに入力される場合、目標値rに含まれる入力高周波
に対する応答となる前半部は、応答全般において最も不
安定な状態である。
The reason why the gain Km of the internal model 6 is corrected as described above is as follows. The target value r, which is a step input, is input to the operation unit 4b through a transfer function filter unit having a delay of about 1st to 2nd order (in the embodiment, the target value filter unit 2 and the target value / disturbance filter unit 4a cause a 2nd order delay). In this case, the first half, which is the response to the input high frequency included in the target value r, is the most unstable state in the overall response.

【0056】よって、IMCコントローラでは、応答開
始領域を含む応答の前半部において内部モデル6と制御
対象プロセス40の誤差が小さいことがその安定性にと
って重要となる。そこで、式(25)のように応答前半
部での制御対象プロセス40の制御量yの変化率と内部
モデル6の参照制御量ymの変化率が近づくように内部
モデル6のゲインKmを修正する。このゲインKmの修
正は応答開始領域の検出結果に応じて応答前半で行えば
十分に効果が得られる。
Therefore, in the IMC controller, it is important for the stability that the error between the internal model 6 and the controlled process 40 is small in the first half of the response including the response start region. Therefore, the gain Km of the internal model 6 is corrected so that the rate of change of the control amount y of the controlled process 40 and the rate of change of the reference control amount ym of the internal model 6 in the first half of the response are close to each other, as shown in Expression (25). . If the gain Km is corrected in the first half of the response according to the detection result of the response start area, the effect is sufficiently obtained.

【0057】そして、このゲインKmの修正により応答
の後半部から最終的な整定時までは制御量yと参照制御
量ymの変化率が合わなくなることが有り得るが、整定
状態に近づく応答後半部における操作部4bへの目標値
rの入力は応答前半部に比べて十分に低周波になるため
に、制御の安定性には余り影響しない。
Although the change rate of the control amount y and the reference control amount ym may not match from the latter half of the response to the final settling due to the correction of the gain Km, in the latter half of the response approaching the settling state. Since the input of the target value r to the operation unit 4b has a frequency sufficiently lower than that in the first half of the response, the control stability is not so affected.

【0058】なお、制御量変化率Ayを算出する際はダ
ンピング処理後の制御量yd(i)でなくダンピング処
理前の制御量y(i)を用いる。これは制御量変化率A
yが大きめに算出される方が安全動作になるからであ
り、ノイズの影響については最小2乗法を用いることに
より排除することができる。また、修正ゲインKm1の
算出に安全係数ρを用いてより安全な動作が得られるよ
うになっている。
When the control amount change rate Ay is calculated, the control amount y (i) before the damping process is used instead of the control amount yd (i) after the damping process. This is the control rate change rate A
This is because a safe operation is obtained when y is calculated larger, and the influence of noise can be eliminated by using the least squares method. Further, a safer operation is obtained by using the safety coefficient ρ for the calculation of the correction gain Km1.

【0059】上記のように内部モデル6のゲインKmを
修正することにより、制御対象プロセス40のゲイン同
定に誤差が含まれる場合でも安定な応答を得ることがで
き、制御量yは次第に整定値y1に近づき、やがて整定
状態となる。
By correcting the gain Km of the internal model 6 as described above, a stable response can be obtained even when the gain identification of the controlled object process 40 includes an error, and the controlled variable y is gradually settled. Approaching, and eventually settling.

【0060】整定状態においては式(18)の関係が成
立し、かつ内部モデル6のゲインKmの現在値Km0は
整定時には修正ゲインKm1となっている。よって、制
御対象プロセス40のゲイン推定値をKpとすると、プ
ロセスゲイン同定部13は、ゲイン推定値Kpを次式の
ように算出する。 Kp=K=Km1×y1/ym1 ・・・(26)
In the settling state, the relation of the equation (18) is established, and the current value Km0 of the gain Km of the internal model 6 is the corrected gain Km1 at the settling time. Therefore, when the estimated gain value of the controlled process 40 is Kp, the process gain identification unit 13 calculates the estimated gain value Kp by the following equation. Kp = K = Km1 × y1 / ym1 (26)

【0061】次に、モデル時定数修正部14は、以下の
ようにして内部モデル6の時定数Tmを修正する。モデ
ルゲイン算出部12によるゲイン修正では、応答開始領
域における制御対象プロセス40の制御量yの変化率と
内部モデル6の参照制御量ymの変化率が近づくように
内部モデル6のゲインKmを修正している。これは、1
次遅れ応答における変化率の等価調整であり、次式に示
される関係を近似的に満たしている。
Next, the model time constant correction unit 14 corrects the time constant Tm of the internal model 6 as follows. In the gain correction by the model gain calculation unit 12, the gain Km of the internal model 6 is corrected so that the change rate of the control amount y of the controlled process 40 and the change rate of the reference control amount ym of the internal model 6 in the response start region are close to each other. ing. This is 1
This is an equivalent adjustment of the rate of change in the next-delay response, and approximately satisfies the relationship shown in the following equation.

【0062】 (d/dt)t=t1[K×{1−exp(−t/T)}] =(d/dt)t=t1[(Km1/ρ)×{1−exp(−t/Tm0)}] ・・・(27) ここで、(d/dt)は時間微分演算子、t1は応答開
始領域の平均時刻(図4(a)、(b)の開始時点i
1、im1と終了時点i2、im2のほぼ中間時点を指
す)、Tm0は内部モデル記憶部6aに記憶されている
内部モデル6の時定数Tmの現在値である。
(D / dt) t = t1 [K × {1-exp (-t / T)}] = (d / dt) t = t1 [(Km1 / ρ) × {1-exp (-t / Tm0)}] (27) Here, (d / dt) is the time differential operator, t1 is the average time of the response start region (start time point i in FIGS. 4A and 4B).
1, im1 and the end time points i2, im2), and Tm0 is the current value of the time constant Tm of the internal model 6 stored in the internal model storage unit 6a.

【0063】そして、式(27)は次式となる。 K/{T×exp(−t1/T)} =(Km1/ρ)/{Tm0×exp(−t1/Tm0) ・・・(28) このとき、式(28)においては平均時刻t1が誤差を
含む不確定パラメータとなるが、平均時刻t1において
はexp(−t1/T)及びexp(−t1/Tm0)
はどちらも1に近い値である。
Then, the equation (27) becomes the following equation. K / {T × exp (−t1 / T)} = (Km1 / ρ) / {Tm0 × exp (−t1 / Tm0) (28) At this time, in the equation (28), the average time t1 is an error. Is an uncertain parameter including, but exp (-t1 / T) and exp (-t1 / Tm0) at the average time t1.
Are both close to 1.

【0064】また、概算レベルではK>Km1/ρであ
ればT>Tm0、K=Km1/ρであればT=Tm0、
K<Km1/ρであればT<Tm0の関係が定性的に成
立する。よって、上記の定性的関係が成立することを必
要条件として以下の簡略関係式を設定することができ
る。 K/T=(Km1/ρ)/Tm0 ・・・(29)
At the approximate level, if K> Km1 / ρ, T>Tm0; if K = Km1 / ρ, T = Tm0,
If K <Km1 / ρ, the relationship of T <Tm0 is qualitatively established. Therefore, the following simplified relational expression can be set on condition that the above qualitative relationship is established. K / T = (Km1 / ρ) / Tm0 (29)

【0065】本実施例のコントローラでは、プロセスゲ
イン同定部13により整定時に制御対象プロセス40の
ゲイン推定値Kpが得られるので、制御対象プロセス4
0のゲインKが応答開始領域と整定時で等しいとすれ
ば、制御対象プロセス40の時定数推定値Tpは次式の
ように算出することができる。 Tp=T=ρ×K×Tm0/Km1 =ρ×Kp×Tm0/Km1 ・・・(30) よって、モデル時定数修正部14は、式(30)により
制御対象プロセス40の時定数推定値Tpを算出する。
In the controller of the present embodiment, the process gain identification unit 13 obtains the estimated gain value Kp of the control target process 40 at the time of settling.
If the gain K of 0 is equal to the response start region at the time of settling, the time constant estimated value Tp of the controlled process 40 can be calculated by the following equation. Tp = T = ρ × K × Tm0 / Km1 = ρ × Kp × Tm0 / Km1 (30) Therefore, the model time constant correction unit 14 uses the equation (30) to estimate the time constant Tp of the control target process 40. To calculate.

【0066】そして、この時定数推定値Tpが修正時定
数Tm1としてモデル時定数修正部14から内部モデル
記憶部6aに出力されることにより、現在内部モデル記
憶部6aに記憶されている時定数Tm0がこの修正時定
数Tm1に更新される。こうして、目標値rが入力され
てからの1回の動作が終了する。
The time constant estimated value Tp is output as the modified time constant Tm1 from the model time constant modifying unit 14 to the internal model storage unit 6a, so that the time constant Tm0 currently stored in the internal model storage unit 6a. Is updated to this correction time constant Tm1. In this way, one operation after the target value r is input is completed.

【0067】すなわち、本実施例のコントローラは、動
作を総轄すると、ステップ幅算出部9、ノイズ処理部1
0、応答開始領域検出部11、及びモデルゲイン算出部
12により制御応答の前半部で内部モデル6のゲインK
mを修正し、続いてプロセスゲイン同定部13により整
定時に制御対象プロセス40のゲイン推定値Kpを算出
し、モデル時定数修正部14により内部モデル6の時定
数Tmを修正する。
That is, the controller of the present embodiment has a step width calculating section 9 and a noise processing section 1 as the overall operation.
0, the response start area detection unit 11, and the model gain calculation unit 12 determine the gain K of the internal model 6 in the first half of the control response.
Then, the process gain identification unit 13 calculates the estimated gain value Kp of the control target process 40 at the time of settling, and the model time constant correction unit 14 corrects the time constant Tm of the internal model 6.

【0068】このような動作により、制御対象プロセス
40の時定数Tが未知の場合でも内部モデル6の時定数
Tmを修正することができるが、式(30)による修正
は簡略推定によるものなので、正確に推定するものでは
なく、時定数Tに近づいていく方向に推定する。したが
って、1回の動作では時定数同定精度が不十分である
が、上記のような動作を繰り返すことにより十分な同定
精度が得られる。
By such an operation, the time constant Tm of the internal model 6 can be corrected even when the time constant T of the controlled process 40 is unknown, but since the correction by the equation (30) is based on the simple estimation, It is not accurately estimated, but estimated in the direction of approaching the time constant T. Therefore, although the time constant identification accuracy is insufficient with one operation, sufficient identification accuracy can be obtained by repeating the above operation.

【0069】図5は本実施例のコントローラをタンク内
の液面の高さの制御に使用したときの目標値追従性を示
す図である。図5は0秒にて目標値r(破線)を液面の
高さ4cmというステップ入力として入力し、続いて3
00、600、900秒にて目標値rをそれぞれ高さ
1、4、1cmとして入力し、その制御結果の液面の高
さである制御量y(実線)を求めたシミュレーション結
果である。
FIG. 5 is a diagram showing the target value followability when the controller of this embodiment is used for controlling the height of the liquid level in the tank. In FIG. 5, at 0 seconds, the target value r (broken line) is input as a step input of 4 cm of liquid level, and then 3
It is a simulation result in which the target value r was input as heights 1, 4, and 1 cm at 00, 600, and 900 seconds, respectively, and the control amount y (solid line), which is the height of the liquid surface of the control result, was obtained.

【0070】ここで、タンク内の液体という制御対象プ
ロセス40のゲインKを8、時定数Tを20秒、むだ時
間Lを10秒とし、本実施例のコントローラの内部モデ
ル6のゲインKmを4、時定数Tmを10秒、むだ時間
Lmを10秒とする。つまり、ゲインKmと時定数Tm
にモデル同定誤差があることになる。また、コントロー
ラの目標値フィルタ部2の時定数T1を24秒、目標値
・外乱フィルタ部4aの時定数T2を6秒とし、制御周
期△tは1秒である。
Here, the gain K of the process 40 to be controlled, which is the liquid in the tank, is 8, the time constant T is 20 seconds, the dead time L is 10 seconds, and the gain Km of the internal model 6 of the controller of this embodiment is 4. , The time constant Tm is 10 seconds, and the dead time Lm is 10 seconds. That is, the gain Km and the time constant Tm
There is a model identification error in. Further, the time constant T1 of the target value filter unit 2 of the controller is 24 seconds, the time constant T2 of the target value / disturbance filter unit 4a is 6 seconds, and the control cycle Δt is 1 second.

【0071】図5に示すように本実施例のコントローラ
によればモデル同定誤差があっても安定な応答が得られ
ることが分かる。また、モデル時定数修正部14によっ
て得られる修正時定数Tm1は、目標値r=4cmによ
る1回目でTm1=16.6秒(同定誤差20.5
%)、目標値r=1cmによる2回目でTm1=19秒
(同5.4%)、同様に3回目で19.7秒(同1.6
%)、4回目でTm1=19.8秒(同1%)と数回の
実施で十分な同定精度を得ることができる。
As shown in FIG. 5, it can be seen that the controller of this embodiment can obtain a stable response even if there is a model identification error. The correction time constant Tm1 obtained by the model time constant correction unit 14 is Tm1 = 16.6 seconds (identification error 20.5) at the first time when the target value r = 4 cm.
%), Tm1 = 19 seconds (5.4%) for the second time with the target value r = 1 cm, and 19.7 seconds (1.6% for the same time) with the third time.
%) At the fourth time, Tm1 = 19.8 seconds (1%), and sufficient identification accuracy can be obtained by performing several times.

【0072】図1の実施例では上記のようにして内部モ
デル6の時定数Tmを修正しているが、ゲインKが制御
量yに連動して変化する非線形性や時間に連動して変化
する時変性の制御対象プロセス40に対しては修正時定
数Tm1が制御対象プロセス40の時定数Tに近づかず
同定誤差が大きくなる。
In the embodiment of FIG. 1, the time constant Tm of the internal model 6 is corrected as described above, but the gain K changes in conjunction with the nonlinearity which changes in association with the control amount y and in time. For the time-varying control target process 40, the correction time constant Tm1 does not approach the time constant T of the control target process 40, and the identification error increases.

【0073】これは、モデル時定数修正部14による制
御対象プロセス40の時定数推定値Tpの算出が制御対
象プロセス40のゲインKが応答開始領域と整定時で等
しいという前提に基づくためであり、これらが大きく異
なれば原理的前提が成立しなくなるからである。したが
って、このような場合には別の対応が必要となる。
This is because the calculation of the time constant estimated value Tp of the controlled object process 40 by the model time constant correction unit 14 is based on the assumption that the gain K of the controlled object process 40 is equal to the response start region at the settling time. This is because if these differ greatly, the theoretical premise will not hold. Therefore, in such a case, another countermeasure is required.

【0074】図6は本発明の他の実施例を示すIMC構
造のコントローラのブロック図であり、図1と同様の部
分には同一の符号を付してある。14aはモデル時定数
算出部であり、前回の目標値追従制御においてプロセス
ゲイン同定部13により算出されたゲイン推定値、現在
の目標値追従制御において同様に算出されたゲイン推定
値、修正ゲイン、及び内部モデル記憶部6aに記憶され
た時定数Tmに基づき内部モデル6の修正時定数Tm1
を算出し、時定数Tmをこの修正時定数Tm1に変更さ
せる。また、15は前回の目標値追従制御においてプロ
セスゲイン同定部13により算出されたゲイン推定値を
記憶しモデル時定数算出部14aに出力するプロセスゲ
イン記憶部である。
FIG. 6 is a block diagram of a controller having an IMC structure showing another embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. Reference numeral 14a denotes a model time constant calculation unit, which has a gain estimated value calculated by the process gain identification unit 13 in the previous target value tracking control, a gain estimated value similarly calculated in the current target value tracking control, a corrected gain, and A modified time constant Tm1 of the internal model 6 based on the time constant Tm stored in the internal model storage unit 6a.
Is calculated, and the time constant Tm is changed to this corrected time constant Tm1. A process gain storage unit 15 stores the gain estimated value calculated by the process gain identification unit 13 in the previous target value tracking control and outputs the estimated value to the model time constant calculation unit 14a.

【0075】本実施例においても、目標値入力部1、目
標値フィルタ部2、第1の減算処理部3、操作量演算部
4、信号出力部5、内部モデル記憶部6a、内部モデル
出力演算部6b、制御量入力部7、及び第2の減算処理
部8からなるコントローラの基本構成の動作は図1の例
と全く同じであり、またステップ幅算出部9、ノイズ処
理部10、応答開始領域検出部11、及びモデルゲイン
算出部12が制御応答の前半部で内部モデル6のゲイン
Kmを修正し、プロセスゲイン同定部13が制御応答の
整定時に制御対象プロセス40のゲイン推定値Kpを算
出する動作も全く同じである。
Also in this embodiment, the target value input unit 1, the target value filter unit 2, the first subtraction processing unit 3, the manipulated variable calculation unit 4, the signal output unit 5, the internal model storage unit 6a, the internal model output calculation. The operation of the basic configuration of the controller including the unit 6b, the control amount input unit 7, and the second subtraction processing unit 8 is exactly the same as the example of FIG. 1, and the step width calculation unit 9, the noise processing unit 10, and the response start The area detection unit 11 and the model gain calculation unit 12 correct the gain Km of the internal model 6 in the first half of the control response, and the process gain identification unit 13 calculates the estimated gain value Kp of the control target process 40 when the control response is settled. The operation to do is exactly the same.

【0076】そこで、本実施例のコントローラにおける
以後の動作を説明する。プロセスゲイン記憶部15は、
前回の目標値入力でプロセスゲイン同定部13によって
算出された制御対象プロセス40のゲイン推定値Kp
(以下、Kp0とする)を記憶している。これに対し
て、現時点の目標値入力でプロセスゲイン同定部13か
ら得られたゲイン推定値KpをKp1とする。
The subsequent operation of the controller of this embodiment will be described. The process gain storage unit 15
The estimated gain value Kp of the control target process 40 calculated by the process gain identification unit 13 with the previous target value input
(Hereinafter, referred to as Kp0) is stored. On the other hand, the gain estimated value Kp obtained from the process gain identification unit 13 at the current target value input is set to Kp1.

【0077】そして、モデル時定数算出部14aは、プ
ロセスゲイン記憶部15に記憶されたゲイン推定値Kp
0と現時点の制御応答でプロセスゲイン同定部13から
得られたゲイン推定値Kp1とに基づき、次式によって
内部モデル6の修正時定数Tm1を算出する。 Tm1=Tp=ρ×{(1−Q)×Kp0+Q×Kp1}×Tm0/Km1 ・・・(31) ここで、Qはプロセスゲイン推定荷重であり、0≦Q≦
1で、例えばQ=0.1である。
Then, the model time constant calculating section 14a is provided with the gain estimated value Kp stored in the process gain storing section 15.
Based on 0 and the estimated gain value Kp1 obtained from the process gain identification unit 13 at the current control response, the correction time constant Tm1 of the internal model 6 is calculated by the following equation. Tm1 = Tp = ρ × {(1-Q) × Kp0 + Q × Kp1} × Tm0 / Km1 (31) Here, Q is the process gain estimation load, and 0 ≦ Q ≦
1, for example, Q = 0.1.

【0078】式(31)は、式(30)に基づく式であ
るが、目標値rが入力される制御の前後で、制御対象プ
ロセス40のゲインKがほぼ直線的に変化するものと仮
定し、制御の前後で求められた制御対象プロセス40の
ゲイン推定値Kpを用いて応答開始領域におけるゲイン
Kを推定するものである。応答開始領域が制御応答の前
半部にあって制御前に近いことから、式(31)のプロ
セスゲイン推定荷重Qは0に近い値をとっている。
The equation (31) is based on the equation (30), but it is assumed that the gain K of the controlled process 40 changes substantially linearly before and after the control in which the target value r is input. , The gain estimation value Kp of the controlled process 40 obtained before and after the control is used to estimate the gain K in the response start region. Since the response start region is in the first half of the control response and is close to that before control, the process gain estimated load Q in equation (31) has a value close to zero.

【0079】そして、この修正時定数Tm1がモデル時
定数算出部14aから内部モデル記憶部6aに出力され
ることにより、現在内部モデル記憶部6aに記憶されて
いる時定数Tm0がこの修正時定数Tm1に更新され
る。こうして、図1の例と同様に本実施例のコントロー
ラにおいても、ステップ幅算出部9、ノイズ処理部1
0、応答開始領域検出部11、及びモデルゲイン算出部
12による内部モデル6のゲインKmの修正と、プロセ
スゲイン同定部13による制御対象プロセス40のゲイ
ン推定値Kpの算出と、プロセスゲイン記憶部15、及
びモデル時定数算出部14aによる内部モデル6の時定
数Tmの修正とを繰り返すことにより、非線形性の制御
対象プロセス40に対しても十分な同定精度と安定な応
答を得ることができる。
The corrected time constant Tm1 is output from the model time constant calculation unit 14a to the internal model storage unit 6a, so that the time constant Tm0 currently stored in the internal model storage unit 6a is changed to the corrected time constant Tm1. Will be updated. Thus, similarly to the example of FIG. 1, also in the controller of the present embodiment, the step width calculation unit 9 and the noise processing unit 1
0, the response start area detection unit 11, and the model gain calculation unit 12 correct the gain Km of the internal model 6, the process gain identification unit 13 calculates the estimated gain value Kp of the control target process 40, and the process gain storage unit 15 By repeating the correction of the time constant Tm of the internal model 6 by the model time constant calculation unit 14a, sufficient identification accuracy and stable response can be obtained even for the non-linear controlled object process 40.

【0080】図7は本実施例のコントローラを図5の例
と同様にタンク内の液面の高さの制御に使用したときの
目標値追従性を示す図である。ここで、制御対象プロセ
ス40のゲインKはK=0.8×y+6.4、すなわち
制御量yに連動して変化するものとし、その他のパラメ
ータについては図5の例と同様とする。
FIG. 7 is a diagram showing the target value followability when the controller of this embodiment is used for controlling the height of the liquid level in the tank, as in the example of FIG. Here, it is assumed that the gain K of the controlled process 40 is K = 0.8 × y + 6.4, that is, it changes in association with the control amount y, and other parameters are the same as in the example of FIG.

【0081】図7に示すように本実施例のコントローラ
によれば、ゲインKが制御量yに連動して変化する非線
形性の制御対象プロセス40に対しても安定な応答が得
られることが分かる。また、モデル時定数算出部14a
により得られる修正時定数Tm1は、目標値r=4cm
による1回目でTm1=21.7秒(同定誤差−7.9
%)、目標値r=1cmによる2回目でTm1=19.
2秒(同4.1%)、同様に3回目で19.2秒(同
4.1%)と数回の実施で十分な同定精度を得ることが
できる。
As shown in FIG. 7, according to the controller of this embodiment, a stable response can be obtained even for the non-linear controlled object process 40 in which the gain K changes in association with the controlled variable y. . Further, the model time constant calculation unit 14a
The correction time constant Tm1 obtained by
Tm1 = 21.7 seconds (identification error −7.9)
%), Tm1 = 19.% in the second time with the target value r = 1 cm.
Sufficient identification accuracy can be obtained by performing the operation several times, such as 2 seconds (4.1% in the same time) and 19.2 seconds in the third time (4.1% in the same time).

【0082】図1、6の例では上記のようにして内部モ
デル6の時定数Tmを修正しているが、時定数Tが制御
量yに連動して変化する非線形性や時間に連動して変化
する時変性の制御対象プロセス40に対しては修正時定
数Tm1が制御対象プロセス40の時定数Tに近づかず
同定誤差が大きくなる。これは、モデル時定数修正部1
4、モデル時定数算出部14aによる修正時定数Tm1
の算出が制御対象プロセス40の時定数Tが応答開始領
域と整定以後で等しいという前提に基づくためであり、
これらが大きく異なれば原理的前提が成立しなくなるか
らである。よって、このような場合には別の対応が必要
となる。
In the example of FIGS. 1 and 6, the time constant Tm of the internal model 6 is corrected as described above. However, the time constant T changes in conjunction with the controlled variable y and the nonlinearity and the time change. For the time-varying controlled process 40 that changes, the correction time constant Tm1 does not approach the time constant T of the controlled process 40, and the identification error increases. This is the model time constant correction unit 1
4. Modified time constant Tm1 by the model time constant calculation unit 14a
Is based on the assumption that the time constant T of the control target process 40 is equal to the response start region after settling,
This is because if these differ greatly, the theoretical premise will not hold. Therefore, in such a case, another measure is required.

【0083】図8は本発明の他の実施例を示すIMC構
造のコントローラのブロック図であり、図1と同様の部
分には同一の符号を付してある。14bはモデル時定数
算出部であり、後述するサンプル入力動作時に、前回の
サンプル目標値追従制御においてプロセスゲイン記憶部
15に記憶されたゲイン推定値、現在のサンプル目標値
追従制御においてプロセスゲイン同定部13から出力さ
れたゲイン推定値、修正ゲインKm1、及び内部モデル
6の時定数Tmに基づき制御対象プロセス40の時定数
推定値を算出し、内部モデル記憶部6aに記憶された時
定数Tmをこの時定数推定値に変更させる。
FIG. 8 is a block diagram of a controller having an IMC structure showing another embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. Reference numeral 14b denotes a model time constant calculation unit, which is used for a sample input operation described later, and which is a gain estimated value stored in the process gain storage unit 15 in the previous sample target value tracking control, and a process gain identification unit in the current sample target value tracking control. The time constant estimated value of the controlled process 40 is calculated based on the gain estimated value output from 13 and the corrected gain Km1 and the time constant Tm of the internal model 6, and the time constant Tm stored in the internal model storage unit 6a is calculated as Change to the estimated value of the time constant.

【0084】また、16は特定の制御量に対する制御対
象プロセス40の時定数推定値を求めるためのサンプル
入力動作時に、2つのサンプル目標値を交互に生成する
サンプル目標値生成部、17は2つのサンプル目標値に
基づく特定目標値とモデル時定数算出部14bで算出さ
れた時定数推定値を記憶するプロセス時定数記憶部、1
8は通常の目標値追従制御動作時に、プロセス時定数記
憶部17から出力された特定目標値と時定数推定値に基
づき制御量yに応じた内部モデル6の時定数Tmを算出
し、内部モデル記憶部6aに記憶された時定数Tmをこ
の算出値に変更させるモデル時定数補間設定部である。
Further, 16 is a sample target value generator for alternately generating two sample target values during the sample input operation for obtaining the time constant estimated value of the controlled object process 40 for a specific control amount, and 17 is two A process time constant storage unit that stores a specific target value based on a sample target value and a time constant estimated value calculated by the model time constant calculation unit 14b, 1
Reference numeral 8 indicates a time constant Tm of the internal model 6 according to the control amount y based on the specific target value and the time constant estimated value output from the process time constant storage unit 17 during the normal target value follow-up control operation. A model time constant interpolation setting unit that changes the time constant Tm stored in the storage unit 6a to this calculated value.

【0085】本実施例においても、コントローラの基本
構成の動作は図1の例と全く同じであるが、特定の制御
量yに対する制御対象プロセス40の時定数Tの推定値
を求めるオフライン動作であるサンプル入力動作時に、
サンプル目標値生成部16は、以下のようにサンプル目
標値を繰り返し出力する。
In this embodiment as well, the operation of the basic configuration of the controller is exactly the same as the example of FIG. 1, but it is an offline operation for obtaining the estimated value of the time constant T of the controlled process 40 for a specific control amount y. During sample input operation,
The sample target value generator 16 repeatedly outputs the sample target value as follows.

【0086】図9、10はサンプル目標値生成部16の
動作を説明するための制御量y及び参照制御量ymの目
標値追従性を示す図であり、r11〜rj2はサンプル目標
値生成部16から出力されたサンプル目標値、y11〜y
j2はサンプル目標値r11〜rj2が出力されたことにより
整定した制御量整定値である。
9 and 10 are diagrams showing the target value followability of the control amount y and the reference control amount ym for explaining the operation of the sample target value generation unit 16, and r11 to rj2 are sample target value generation units 16 respectively. Sample target value output from, y11 to y
j2 is a control amount set value set by the output of the sample target values r11 to rj2.

【0087】サンプル目標値生成部16は、例えば外部
からの指令によりサンプル入力動作に入り、図9に示す
ように特定の2つのサンプル目標値r11、r12を交互に
繰り返し生成して目標値入力部1に出力する。
The sample target value generator 16 enters a sample input operation in response to a command from the outside, for example, and repeatedly generates two specific sample target values r11 and r12 as shown in FIG. Output to 1.

【0088】このとき、サンプル目標値r11、r12に対
するステップ幅算出部9、ノイズ処理部10、応答開始
領域検出部11、モデルゲイン算出部12、プロセスゲ
イン同定部13の動作は図1の例と全く同様であり、目
標値r11又はr12が入力される度に制御応答の前半部で
内部モデル6のゲインKmを修正し、整定状態になると
制御対象プロセス40のゲイン推定値Kpを算出する。
At this time, the operation of the step width calculation unit 9, noise processing unit 10, response start area detection unit 11, model gain calculation unit 12, and process gain identification unit 13 for the sample target values r11 and r12 is the same as the example of FIG. This is exactly the same, and the gain Km of the internal model 6 is corrected in the first half of the control response every time the target value r11 or r12 is input, and the gain estimated value Kp of the controlled process 40 is calculated when the settling state is reached.

【0089】次に、モデル時定数算出部14bは、図6
の例と同様に前回の目標値入力(現在r11が入力されて
いればr12のときである)でプロセスゲイン同定部13
によって算出されプロセスゲイン記憶部15に記憶され
たゲイン推定値Kp0と、現在の目標値入力でプロセス
ゲイン同定部13から得られたゲイン推定値Kp1とに
基づき、式(31)に相当する次式によって制御対象プ
ロセス40の時定数推定値Tpを算出する。 Tp=R×ρ×{(1−Q)×Kp0+Q×Kp1}×Tm0/Km1 +(1−R)×Tm0 ・・・(32)
Next, the model time constant calculating section 14b is operated as shown in FIG.
In the same manner as in the above example, the process gain identification unit 13 receives the previous target value input (when r11 is currently input, it is r12).
Based on the gain estimation value Kp0 calculated by the above and stored in the process gain storage unit 15 and the gain estimation value Kp1 obtained from the process gain identification unit 13 at the current target value input, the following equation corresponding to the equation (31) is obtained. The time constant estimated value Tp of the controlled process 40 is calculated by. Tp = R × ρ × {(1-Q) × Kp0 + Q × Kp1} × Tm0 / Km1 + (1-R) × Tm0 (32)

【0090】ここで、Rはプロセス時定数推定荷重であ
り、0≦R≦1で、繰り返し制御の1回目のみR=1、
以降の繰り返し制御ではR=0.5とする。なお、繰り
返し制御の1回目とは、最初にr11からr12に変化する
ときを意味する。すなわち、サンプル入力動作では、サ
ンプル目標値がr11からr12に変化するときを1回目の
制御とし、前述したように内部モデル6のゲインKmを
修正して制御対象プロセス40のゲイン推定値Kpを算
出し、続いてモデル時定数算出部14bが時定数推定値
Tpを算出するのである。
Here, R is the process time constant estimated load, and 0 ≦ R ≦ 1, and only for the first time of the repetitive control, R = 1,
In the subsequent repeat control, R = 0.5. The first repeat control means the time when the value of r11 is first changed to r12. That is, in the sample input operation, when the sample target value changes from r11 to r12 is the first control, the gain Km of the internal model 6 is corrected and the estimated gain value Kp of the controlled process 40 is calculated as described above. Then, subsequently, the model time constant calculating unit 14b calculates the time constant estimated value Tp.

【0091】そして、この時定数推定値Tpが修正時定
数Tm1としてモデル時定数算出部14bから内部モデ
ル記憶部6aに出力されることにより、現在内部モデル
記憶部6aに記憶されている時定数Tm0がこの修正時
定数Tm1に更新される。
The time constant estimated value Tp is output as the modified time constant Tm1 from the model time constant calculating unit 14b to the internal model storage unit 6a, so that the time constant Tm0 currently stored in the internal model storage unit 6a. Is updated to this correction time constant Tm1.

【0092】また、この時定数推定値Tpはプロセス時
定数記憶部17にも出力され、サンプル目標値r11とr
12の中央値である特定目標値r1 に対応した形でプロセ
ス時定数記憶部17に記憶される(このときの時定数推
定値TpをTp(r1 )とする)。以上で繰り返し制御
の1回目が終了し、次にサンプル目標値生成部16から
サンプル目標値r11が出力されて2回目の繰り返し制御
が上記と同様に行われる。
The estimated time constant value Tp is also output to the process time constant storage unit 17, and sample target values r11 and r
It is stored in the process time constant storage unit 17 in a form corresponding to the specific target value r1 which is the median value of 12 (the time constant estimated value Tp at this time is defined as Tp (r1)). Thus, the first iteration control is completed, the sample target value generator 16 outputs the sample target value r11, and the second iteration control is performed in the same manner as above.

【0093】式(32)は、2つの目標値の間で制御対
象プロセス40の時定数Tがほぼ直線的に変化するもの
と仮定し、時定数Tの平均値を推定するものである。プ
ロセス時定数推定荷重Rを繰り返し制御の1回目でR=
1とするのは、この時点で内部モデル記憶部6aに記憶
されている内部モデル6の時定数の現在値Tm0が不確
かなためである。よって、繰り返し制御の1回目では、
式(32)の右辺第1項[R×ρ×{(1−Q)×Kp
0+Q×Kp1}×Tm0/Km1]のみが用いられ
る。
The equation (32) is for estimating the average value of the time constant T on the assumption that the time constant T of the controlled object process 40 changes substantially linearly between the two target values. The process time constant estimated load R is R =
The reason for setting 1 is that the current value Tm0 of the time constant of the internal model 6 stored in the internal model storage unit 6a at this time is uncertain. Therefore, in the first iteration control,
The first term on the right side of Expression (32) [R × ρ × {(1-Q) × Kp
Only 0 + Q × Kp1} × Tm0 / Km1] is used.

【0094】そして、2回目の繰り返し制御以降では、
1回目の繰り返し制御により内部モデル6の時定数の現
在値Tm0がTm1に修正されていてほぼ確かなものと
なっているので、R=0.5とし、式(32)の右辺第
2項(1−R)×Tm0も第1項と共に用いるようにす
るのである。
Then, after the second repeat control,
Since the current value Tm0 of the time constant of the internal model 6 has been corrected to Tm1 by the first iteration control and is almost certain, R = 0.5 is set, and the second term on the right side of the equation (32) ( 1-R) × Tm0 is also used together with the first term.

【0095】また、式(31)と同様にプロセスゲイン
推定荷重Qも用いているのは、時定数Tが制御量yに応
じて変化するような制御対象プロセス40では、ゲイン
Kも制御量yに応じて変化していることがあり、よって
ゲインKも変化するものとして扱う方が好ましいからで
ある。
Further, the process gain estimated load Q is also used similarly to the equation (31) because the gain K and the control amount y are controlled in the control target process 40 in which the time constant T changes according to the control amount y. It is preferable that the gain K be treated as if it changes.

【0096】上記のような繰り返し制御がサンプル目標
値r11、r12間で数回行われた後、次の繰り返し制御と
して図10に示すようにサンプル目標値生成部16から
サンプル目標値r21、r22が出力されて同様の繰り返し
制御が行われ、サンプル目標値r21、r22の中央値であ
る特定目標値r2 とこのときの時定数推定値Tp(r2
)がプロセス時定数記憶部17に記憶される。
After the above-described iterative control is performed several times between the sample target values r11 and r12, as the next iterative control, the sample target value generator 16 outputs the sample target values r21 and r22 as shown in FIG. The output is repeated and the same repetitive control is performed. The specific target value r2 which is the median of the sample target values r21 and r22 and the time constant estimated value Tp (r2
) Is stored in the process time constant storage unit 17.

【0097】このような繰り返し制御がサンプル目標値
rj1、rj2間まで繰り返され、特定目標値r1 〜rj と
そのそれぞれに対応する時定数推定値Tp(r1 )〜T
p(rj )がプロセス時定数記憶部17に記憶される。
これで、サンプル入力動作が終了する。
Such repetitive control is repeated up to the sample target values rj1 and rj2, and the specific target values r1 to rj and the time constant estimated values Tp (r1) to T corresponding to each of them.
p (rj) is stored in the process time constant storage unit 17.
This completes the sample input operation.

【0098】上記のようなサンプル入力動作は、制御量
yに応じて時定数Tが変化する制御対象プロセス40に
対し、不連続で複数の制御量yi に相当する特定目標値
riのそれぞれについて時定数推定値Tp(ri )を求
めたことになる。
The sample input operation as described above is performed with respect to the control target process 40 in which the time constant T changes according to the control amount y, with respect to each of the specific target values ri corresponding to a plurality of control amounts yi discontinuously. This means that the constant estimated value Tp (ri) has been obtained.

【0099】次に、実際の目標値追従制御動作では、ス
テップ幅算出部9、ノイズ処理部10、応答開始領域検
出部11、モデルゲイン算出部12、プロセスゲイン同
定部13、プロセスゲイン記憶部15、モデル時定数算
出部14b、及びサンプル目標値生成部16は動作しな
い。
Next, in the actual target value tracking control operation, the step width calculation unit 9, the noise processing unit 10, the response start region detection unit 11, the model gain calculation unit 12, the process gain identification unit 13, and the process gain storage unit 15 are performed. The model time constant calculator 14b and the sample target value generator 16 do not operate.

【0100】そして、実際の目標値rの入力に対し操作
量uが出力されることにより制御量yが変化を始める
が、モデル時定数補間設定部18は、プロセス時定数記
憶部17に記憶された時定数推定値Tp(ri )に基づ
き、制御量入力部7から出力された制御量yに応じた内
部モデル6の修正時定数Tm1(y)を次式のように線
形補間して算出する。
The controlled variable y starts to change when the manipulated variable u is output in response to the input of the actual target value r, but the model time constant interpolation setting unit 18 is stored in the process time constant storage unit 17. Based on the estimated time constant value Tp (ri), the corrected time constant Tm1 (y) of the internal model 6 corresponding to the control amount y output from the control amount input unit 7 is linearly interpolated and calculated according to the following equation. .

【0101】 Tm1(y)=Tp(ri )×(y−ri+1 )/(ri −ri+1 ) +Tp(ri+1 )×(y−ri )/(ri+1 −ri ) (ri ≦y≦ri+1 ) ・・・(33) また、y<r1 のときは次式によって算出する。 Tm1(y)=Tp(r1 ) ・・・(34) 同様に、rj ≦yのときは次式によって算出する。 Tm1(y)=Tp(rj ) ・・・(35)Tm1 (y) = Tp (ri) * (y-ri + 1) / (ri-ri + 1) + Tp (ri + 1) * (y-ri) / (ri + 1-ri) (ri .Ltoreq.y.ltoreq.ri + 1) (33) When y <r1 is calculated by the following equation. Tm1 (y) = Tp (r1) (34) Similarly, when rj≤y, it is calculated by the following equation. Tm1 (y) = Tp (rj) (35)

【0102】つまり、モデル時定数補間設定部18は、
制御量yが特定目標値ri 、ri+1間にあると、制御量
yに応じた修正時定数Tm1(y)を時定数推定値Tp
(ri )、Tp(ri+1 )から線形補間して算出する。
そして、この修正時定数Tm1(y)がモデル時定数補
間設定部18から内部モデル記憶部6aに出力されるこ
とにより、現在内部モデル記憶部6aに記憶されている
時定数Tm0が時定数Tm1(y)に更新される。
That is, the model time constant interpolation setting unit 18
When the controlled variable y is between the specific target values ri and ri + 1, the modified time constant Tm1 (y) corresponding to the controlled variable y is set to the estimated time constant Tp.
(Ri) and Tp (ri + 1) are linearly interpolated and calculated.
The corrected time constant Tm1 (y) is output from the model time constant interpolation setting unit 18 to the internal model storage unit 6a, so that the time constant Tm0 currently stored in the internal model storage unit 6a is changed to the time constant Tm1 ( y) is updated.

【0103】このような時定数Tm1(y)の算出と時
定数Tm0の更新は1制御周期△t(例えば△t=1秒
である)ごとに行われる。したがって、サンプル入力動
作時に求めておいた時定数推定値Tp(ri )に基づき
実際の制御量yに応じて内部モデル6の修正時定数Tm
1(y)を算出することにより、制御対象プロセス40
の時定数Tが制御量yに連動して変化する場合でも良好
な制御を行うことができる。なお、本実施例では修正時
定数Tm1(y)を求めるために上記のような線形補間
を用いているが、他の補間方法によっても良い。
The calculation of the time constant Tm1 (y) and the update of the time constant Tm0 are performed every control cycle Δt (for example, Δt = 1 second). Therefore, the corrected time constant Tm of the internal model 6 is adjusted according to the actual control amount y based on the estimated time constant value Tp (ri) obtained during the sample input operation.
By calculating 1 (y), the control target process 40
Good control can be performed even when the time constant T of changes in conjunction with the control amount y. In this embodiment, the linear interpolation as described above is used to obtain the correction time constant Tm1 (y), but other interpolation methods may be used.

【0104】図11は本実施例のコントローラをサンプ
ル入力動作させたときの目標値追従性を示す図であり、
サンプル目標値として4と0.1を入力したものであ
る。ここで、制御対象プロセス40の時定数TはT=2
×y+16、すなわち制御量yに連動して変化するもの
とし、その他のパラメータについては図5の例と同様と
する。
FIG. 11 is a diagram showing the target value followability when the controller of this embodiment is operated for sample input.
4 and 0.1 are input as sample target values. Here, the time constant T of the controlled process 40 is T = 2
Xy + 16, that is, it changes in association with the control amount y, and other parameters are the same as in the example of FIG.

【0105】制御対象プロセス40の時定数Tの平均値
は20秒であるのに対し、モデル時定数算出部14bに
よって得られる時定数推定値Tpは、目標値r=4によ
る1回目でTp=14.9秒(同定誤差34.4%)、
目標値r=0.1による2回目でTp=17.3秒(同
15.8%)、同様に3回目でTp=17.3秒(同1
5.8%)、4回目でTp=19秒(同5.4%)と数
回の繰り返し制御で十分な精度を得ることができ、よっ
てこの時定数推定値Tpを用いる実際の制御では良好な
特性を得ることができる。
While the average value of the time constant T of the controlled process 40 is 20 seconds, the estimated time constant value Tp obtained by the model time constant calculation unit 14b is Tp = 14.9 seconds (identification error 34.4%),
With the target value r = 0.1, Tp = 17.3 seconds (15.8% in the second time) and similarly Tp = 17.3 seconds (1% in the third time).
5.8%), Tp = 19 seconds at the 4th time (5.4%) and sufficient accuracy can be obtained by repeating the control several times. Therefore, the actual control using the time constant estimated value Tp is good. It is possible to obtain various characteristics.

【0106】図12は本発明の他の実施例を示すIMC
構造のコントローラのブロック図であり、図1と同様の
部分には同一の符号を付してある。19は目標値フィル
タ部2の時定数T1及び図12では図示しない目標値・
外乱フィルタ部4aの時定数T2の初期設定を行う初期
フィルタ安全設定部、20は制御量yに制御応答として
の変化が現れない間は、内部モデルのむだ時間を増やし
内部モデル記憶部6aに記憶されたむだ時間Lmをこれ
に更新させることを繰り返す逐次むだ時間更新部であ
る。
FIG. 12 is an IMC showing another embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a controller having a structure, and the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. Reference numeral 19 denotes a time constant T1 of the target value filter unit 2 and a target value not shown in FIG.
An initial filter safety setting unit that initializes the time constant T2 of the disturbance filter unit 4a, and 20 increases the dead time of the internal model and stores it in the internal model storage unit 6a while the control amount y does not change as a control response. This is a sequential dead time updating unit that repeats updating the dead time Lm.

【0107】また、21は制御量y、参照制御量ymの
変化率Ay、Aymに基づきむだ時間推定精度である確
信度を算出する確信度算出部である。22はむだ時間検
出部であり、応答開始領域検出部11から出力された応
答開始領域の開始時点i1、im1、終了時点i2、i
m2により特定される制御量y、参照制御量ymの変化
率Ay、Aym、確信度に基づいて制御対象プロセス4
0のむだ時間Lの推定値を算出し、内部モデル6のむだ
時間Lmをこの推定値に変更させる。
Reference numeral 21 denotes a certainty factor calculation unit for calculating the certainty factor, which is the dead time estimation accuracy, based on the control amount y and the change rates Ay and Aym of the reference control amount ym. Reference numeral 22 denotes a dead time detector, which starts the response start area i1 and im1 and outputs the end time i2 and i of the response start area output from the response start area detector 11.
The control target process 4 based on the control amount y specified by m2, the change rates Ay and Aym of the reference control amount ym, and the certainty factor.
An estimated value of the dead time L of 0 is calculated, and the dead time Lm of the internal model 6 is changed to this estimated value.

【0108】本実施例では、コントローラの基本構成の
動作は図1、6の例と全く同じであり、またステップ幅
算出部9、ノイズ処理部10、応答開始領域検出部1
1、モデルゲイン算出部12、プロセスゲイン同定部1
3、プロセスゲイン記憶部15、及びモデル時定数算出
部14aの動作は図6の例と全く同じである。
In the present embodiment, the operation of the basic configuration of the controller is exactly the same as in the example of FIGS. 1 and 6, and the step width calculation unit 9, noise processing unit 10, response start area detection unit 1
1, model gain calculation unit 12, process gain identification unit 1
3, the operation of the process gain storage unit 15 and the model time constant calculation unit 14a is exactly the same as the example of FIG.

【0109】本実施例のコントローラでは、内部モデル
記憶部6aに記憶された内部モデル6のパラメータの初
期設定として、ゲインKmを制御対象プロセス40のゲ
インKとして想定される最大ゲイン(上限値)Kmuに
設定し、同様に時定数Tmを時定数Tとして想定される
最小時定数(下限値)Tmdに設定し、むだ時間Lmを
むだ時間Lとして可能な最小むだ時間0に設定する。
In the controller of this embodiment, the maximum gain (upper limit value) Kmu that is assumed as the gain K of the controlled object process 40 is set as the gain Km as the initial setting of the parameters of the internal model 6 stored in the internal model storage unit 6a. Similarly, the time constant Tm is set to the minimum time constant (lower limit value) Tmd assumed as the time constant T, and the dead time Lm is set to the minimum possible dead time 0 as the dead time L.

【0110】目標値フィルタ部2の時定数T1、図12
では図示しない目標値・外乱フィルタ部4aの時定数T
2は図1の例で説明したように内部モデル6のむだ時間
Lmの変更に伴って設定されるようになっているが、初
期フィルタ安全設定部19は、次式のように最小時定数
Tmdに応じた時定数T1、T2を目標値フィルタ部
2、目標値・外乱フィルタ部4aに出力して安全性を考
慮した初期設定を行う。 T1=4×α×Sf×Tmd ・・・(36) T2=α×Sf×Tmd ・・・(37) ここで、Sfは安全推定係数であり、例えばSf=50
である。
The time constant T1 of the target value filter unit 2, FIG.
Then, the time constant T of the target value / disturbance filter unit 4a (not shown)
2 is set according to the change of the dead time Lm of the internal model 6 as described in the example of FIG. 1, but the initial filter safety setting unit 19 sets the minimum time constant Tmd by the following equation. The time constants T1 and T2 corresponding to are output to the target value filter unit 2 and the target value / disturbance filter unit 4a to perform the initial setting in consideration of safety. T1 = 4 × α × Sf × Tmd (36) T2 = α × Sf × Tmd (37) Here, Sf is a safety estimation coefficient, for example, Sf = 50.
Is.

【0111】このようなコントローラにおいて、逐次む
だ時間更新部20は以下のようにして内部モデル記憶部
6aに記憶された内部モデル6のむだ時間Lmを修正す
る。図13は逐次むだ時間更新部20の動作を説明する
ための制御量yの変化開始部分を示す図であり、図3
(a)の変化開始部分を拡大した図に相当する。Lm1
は逐次むだ時間更新部20によって変更されたむだ時間
Lm、△tは本制御系の制御周期(サンプリング周期)
であり、制御量y上の○印はサンプリング時点を示して
いる。
In such a controller, the dead time updating unit 20 sequentially corrects the dead time Lm of the internal model 6 stored in the internal model storage unit 6a as follows. FIG. 13 is a diagram showing a change start portion of the control amount y for explaining the operation of the sequential dead time updating unit 20, and FIG.
This corresponds to an enlarged view of the change start portion in (a). Lm1
Is the dead time Lm sequentially changed by the dead time update unit 20, and Δt is the control cycle (sampling cycle) of this control system.
And the ∘ mark on the controlled variable y indicates the sampling time.

【0112】逐次むだ時間更新部20は、ノイズ処理部
10から入力されるダンピング処理後の制御量yd
(i)に基づき次式によって制御量yに制御応答として
の変化が現れたかどうかを判定する。 |yd(i)−yd(0)|<ε×ST=ε×|r−r0| ・・・(38) ここで、εは比例定数であり、例えばε=0.05であ
る。
The sequential dead time updating unit 20 receives the control amount yd after the damping process input from the noise processing unit 10.
Based on (i), it is determined by the following equation whether or not the control amount y has changed as a control response. | Yd (i) −yd (0) | <ε × ST = ε × | r−r0 | (38) Here, ε is a proportional constant, for example, ε = 0.05.

【0113】つまり、図13のようにε×STをしきい
値とし現在の制御量yd(i)と初期値yd(0)との
差がこのしきい値より小さいときは制御量yに変化がな
いと判定し、以上のときは変化が現れたと判定する。こ
のように制御量yの変化の判定にステップ幅STの5%
というしきい値を設けているのは、外乱等による制御量
yの変化を誤って検出するのを防ぐためである。
That is, as shown in FIG. 13, when ε × ST is used as a threshold value and the difference between the current controlled variable yd (i) and the initial value yd (0) is smaller than this threshold value, the controlled variable y is changed. It is determined that there is not, and in the above cases, it is determined that a change has appeared. In this way, 5% of the step width ST is used to judge the change in the control amount y.
The threshold value is provided to prevent erroneous detection of a change in the control amount y due to disturbance or the like.

【0114】そして、制御量yに変化がないと判定した
場合は内部モデル記憶部6aに記憶されているむだ時間
Lmに制御周期△tを加算する。最初はむだ時間Lmの
初期値は0に設定されているので、むだ時間Lmは△t
となる。この加算されたむだ時間Lmが逐次むだ時間更
新部20から内部モデル記憶部6aに出力されることに
より、内部モデル記憶部6aに記憶されている現在のむ
だ時間Lmが更新される。
When it is determined that the control amount y has not changed, the control period Δt is added to the dead time Lm stored in the internal model storage unit 6a. Since the initial value of the dead time Lm is initially set to 0, the dead time Lm is Δt.
Becomes The added dead time Lm is sequentially output from the dead time update unit 20 to the internal model storage unit 6a, so that the current dead time Lm stored in the internal model storage unit 6a is updated.

【0115】そして、上記のようなむだ時間Lmの変更
は、式(38)による判定で制御量yに変化が検出され
ない間繰り返され、変化が検出された時点で停止され
る。この結果、最終的に得られたむだ時間Lmが図13
のLm1である。実際の制御では、むだ時間Lmが制御
周期△tだけ加算されるたびに内部モデル記憶部6aに
出力され、記憶されているむだ時間Lmが変更されてか
ら内部モデル出力演算部6bに出力され、参照制御量y
mが変更されたむだ時間Lmに基づいて演算されるよう
になっている。
Then, the change of the dead time Lm as described above is repeated while the change in the control amount y is not detected by the determination by the equation (38), and is stopped when the change is detected. As a result, the dead time Lm finally obtained is shown in FIG.
Is Lm1. In actual control, the dead time Lm is output to the internal model storage unit 6a every time the control cycle Δt is added, and the stored dead time Lm is changed and then output to the internal model output calculation unit 6b. Reference controlled variable y
The m is calculated based on the changed dead time Lm.

【0116】よって、制御対象プロセス40の制御量y
に変化が現れるまでむだ時間Lmが繰り返し長くなるこ
とにより参照制御量ymが初期値ym0のまま保持さ
れ、制御量yに制御応答による変化が現れてむだ時間L
mの変更が終了した時点から参照制御量ymに変化が現
れるようになる。むだ時間は目標値rが入力されてから
制御量yに変化が現れるまでの時間なので、以上のよう
に制御量yに制御応答としての変化が現れない間は内部
モデル6のむだ時間Lmを逐次更新することにより、制
御対象プロセス40のむだ時間Lが未知の場合にも内部
モデル6のむだ時間Lmを修正することができ、制御特
性の劣化を回避することができる。
Therefore, the control amount y of the controlled process 40
The reference control amount ym is held at the initial value ym0 as the dead time Lm is repeatedly lengthened until a change appears in the control amount y, and a change in the control amount y due to the control response appears in the dead time L.
The change appears in the reference control amount ym when the change of m is completed. Since the dead time is the time from the input of the target value r to the change in the control amount y, as described above, the dead time Lm of the internal model 6 is successively increased while the control amount y does not change as a control response. By updating, the dead time Lm of the internal model 6 can be corrected even when the dead time L of the control target process 40 is unknown, and deterioration of the control characteristics can be avoided.

【0117】次に、逐次むだ時間更新部20にはしきい
値STによる検出限界が存在するので、確信度算出部2
1、むだ時間検出部22がより高精度に内部モデル6の
むだ時間Lmを修正する。まず、確信度算出部21は以
下のようにしてむだ時間推定精度である確信度を算出す
る。
Next, since there is a detection limit based on the threshold value ST in the sequential dead time updating unit 20, the certainty factor calculating unit 2
1. The dead time detection unit 22 corrects the dead time Lm of the internal model 6 with higher accuracy. First, the certainty factor calculation unit 21 calculates the certainty factor, which is the dead time estimation accuracy, as follows.

【0118】確信度算出部21は、制御量入力部7から
出力された初期値y0以後の制御量y、内部モデル出力
演算部6bから出力された初期値ym0以後の参照制御
量ymを記憶しており、応答開始領域検出部11から出
力された応答開始領域の開始時点i1、im1、終了時
点i2、im2に基づいて最小2乗法により、図1の例
のモデルゲイン算出部12と同様の応答開始領域の制御
量変化率Ay、参照制御量変化率Aymを算出する。
The certainty factor calculation unit 21 stores the control amount y after the initial value y0 output from the control amount input unit 7 and the reference control amount ym after the initial value ym0 output from the internal model output calculation unit 6b. The response similar to that of the model gain calculation unit 12 in the example of FIG. 1 is obtained by the least squares method based on the start time points i1, im1 and the end time points i2, im2 of the response start area output from the response start area detection unit 11. The control amount change rate Ay of the start region and the reference control amount change rate Aym are calculated.

【0119】そして、次式により確信度CFを算出し、
むだ時間検出部22に出力する。 CF=exp{−(1−Ay/Aym)2 /AC} ・・・(39) ここで、ACは正数設定値であり、例えばAC=10.
0である。確信度CFは、図14に示すようにAy/A
ym=1のときにCF=1となる釣り鐘型の関数であ
り、Ay/Aym=1のときにむだ時間推定精度が最も
高いことを示している。
Then, the confidence factor CF is calculated by the following equation,
It is output to the dead time detection unit 22. CF = exp {-(1-Ay / Aym) 2 / AC} (39) Here, AC is a positive number set value, for example, AC = 10.
It is 0. The confidence factor CF is Ay / A as shown in FIG.
This is a bell-shaped function in which CF = 1 when ym = 1, and shows that the dead time estimation accuracy is highest when Ay / Aym = 1.

【0120】参照制御量ymには、前述のように内部モ
デル6のむだ時間Lmが逐次むだ時間更新部20にて算
出されたむだ時間Lm1に変更された時点から制御応答
としての変化が現れる。よって、上記の比Ay/Aym
に基づいて確信度CFを算出することはこのむだ時間L
m1による制御応答の結果を評価することになる。
The reference control amount ym changes as a control response from the time when the dead time Lm of the internal model 6 is changed to the dead time Lm1 calculated by the dead time updating unit 20 as described above. Therefore, the above ratio Ay / Aym
Calculating the confidence factor CF based on
The result of the control response by m1 will be evaluated.

【0121】次に、むだ時間検出部22は、以下のよう
にして制御対象プロセス40のむだ時間の推定値Lm2
を算出する。図15(a)はむだ時間検出部22の動作
を説明するための制御量yの応答開始領域を示す図、図
15(b)は同じく参照制御量ymの応答開始領域を示
す図である。
Next, the dead time detecting section 22 estimates the dead time Lm2 of the controlled process 40 as follows.
To calculate. FIG. 15A is a diagram showing a response start region of the control amount y for explaining the operation of the dead time detection unit 22, and FIG. 15B is a diagram showing a response start region of the reference control amount ym.

【0122】図15(a)において、Lm2は算出すべ
き制御対象プロセス40のむだ時間Lの推定値、i0は
制御量yが変化を始める時点、Aはこの点i0から制御
量y上における直線H2〜H1の延長線と初期値y0と
の交点までの時間、Bはこの交点から応答開始領域の開
始時点i1までの時間である。図15(b)において、
im0は参照制御量ymが変化を始める時点、Cは参照
制御量ym上における直線H4〜H3の延長線と初期値
ym0との交点から応答開始領域の開始時点im1まで
の時間、Dは点im0から開始時点im1までの時間で
ある。
In FIG. 15A, Lm2 is the estimated value of the dead time L of the controlled process 40 to be calculated, i0 is the time when the controlled variable y starts to change, and A is the straight line from this point i0 on the controlled variable y. The time from the intersection of the extension line of H2 to H1 and the initial value y0, B is the time from this intersection to the start time point i1 of the response start region. In FIG. 15 (b),
im0 is the time when the reference control amount ym starts to change, C is the time from the intersection of the extension line of the straight lines H4 to H3 on the reference control amount ym and the initial value ym0 to the start time im1 of the response start region, and D is the point im0. From the start time im1.

【0123】むだ時間検出部22にはノイズ処理されな
い制御量y、参照制御量ymが入力されているので、こ
れらの値にはノイズによる影響が加わっている。図15
(a)、(b)は応答開始領域におけるこのノイズの影
響を○印のサンプリング時点のように示しており、その
他の区間についてはこれらを近似した直線のみを示して
いる。
Since the dead time detector 22 is supplied with the control amount y and the reference control amount ym that are not subjected to noise processing, noise is added to these values. Figure 15
(A) and (b) show the influence of this noise in the response start region as at the sampling time of the circle, and for other sections, only the straight lines that approximate these are shown.

【0124】ここで、むだ時間Lm2は時間0から制御
量yの変化開始時点i0までの経過時間として推定する
ことができる。そして、逐次むだ時間更新部20による
変化開始判定しきい値(式(38))の比例定数εと応
答開始領域検出部11による開始時点i1の検出しきい
値(式(22))の比例定数βがε=β=0.05であ
ることから、逐次むだ時間更新部20によって求められ
るむだ時間Lm1は図15(a)のように時間0から開
始時点i1までの時間となる。
Here, the dead time Lm2 can be estimated as the elapsed time from time 0 to the change start time i0 of the controlled variable y. Then, the proportional constant ε of the change start determination threshold value (equation (38)) by the sequential dead time update unit 20 and the proportional constant of the detection threshold value (equation (22)) at the start time point i1 by the response start area detection unit 11 are calculated. Since β is ε = β = 0.05, the dead time Lm1 sequentially obtained by the dead time update unit 20 is the time from time 0 to the start time point i1 as shown in FIG.

【0125】また、前述のようにこのむだ時間Lm1の
確定後に参照制御量ymが変化を始めるので、Lm1は
図15(b)のように時間0から変化開始時点im0ま
での時間となる。
Further, since the reference control amount ym starts to change after the dead time Lm1 is determined as described above, Lm1 is the time from time 0 to change start time im0 as shown in FIG. 15 (b).

【0126】よって、むだ時間の推定値Lm2は、図1
5(a)に示すように逐次むだ時間更新部20によって
求められ現在内部モデル記憶部6aに記憶されているむ
だ時間Lm1、時間A、Bから次式のように算出するこ
とができる。 Lm2=Lm1−B−A ・・・(40)
Therefore, the estimated value Lm2 of the dead time is as shown in FIG.
As shown in FIG. 5 (a), it can be calculated by the following equation from the dead time Lm1, the time A, and the time B which are sequentially obtained by the dead time update unit 20 and are currently stored in the internal model storage unit 6a. Lm2 = Lm1-BA (40)

【0127】むだ時間検出部22は、初期値y0以後の
制御量yを記憶しており、応答開始領域の開始時点i
1、終了時点i2によって特定される制御量y、すなわ
ち応答開始領域における制御量y(i1)〜y(i2)
を最小2乗法により分析し、次式のような1次関数式を
得る。 y(i)=Ay×i+By ・・・(41)
The dead time detector 22 stores the control amount y after the initial value y0, and the start time i of the response start area
1, the control amount y specified by the end time point i2, that is, the control amounts y (i1) to y (i2) in the response start region
Is analyzed by the method of least squares to obtain a linear function expression as follows. y (i) = Ay × i + By (41)

【0128】つまり、式(41)は図15(a)の直線
H2〜H1を表す式であり、Ayはこの直線の傾きであ
る制御量変化率、Byは同じく切片である定数項であ
る。また、むだ時間検出部22は、同様に初期値ym0
以後の参照制御量ymを記憶しており、応答開始領域に
おける参照制御量ym(im1)〜ym(im2)を最
小2乗法により分析し、次式を得る。 ym(i)=Aym×i+Bym ・・・(42)
That is, the expression (41) is an expression representing the straight lines H2 to H1 in FIG. 15A, Ay is the rate of change of the control amount which is the inclination of this straight line, and By is the constant term which is also the intercept. In addition, the dead time detection unit 22 similarly sets the initial value ym0.
The subsequent reference control amount ym is stored, and the reference control amounts ym (im1) to ym (im2) in the response start area are analyzed by the least square method to obtain the following equation. ym (i) = Aym × i + Bym (42)

【0129】これは、参照制御量変化率Aym、定数項
Bymによって図15(b)の直線H4〜H3を表す式
である。こうして、制御量変化率Ay、参照制御量変化
率Aym、定数項By、Bymを算出することができ
る。
This is an equation representing the straight lines H4 to H3 in FIG. 15B by the reference control amount change rate Aym and the constant term Bym. In this way, the control amount change rate Ay, the reference control amount change rate Aym, and the constant terms By and Bym can be calculated.

【0130】次に、時間Bはこれらの得られた値から次
式となる。 B=i1−(r0−By)/Ay ・・・(43) また、時間Aは次式によって求めることができる。 A=(Aym/Ay)1/2 ×(D−C) ・・・(44)
Next, the time B is given by the following equation from these obtained values. B = i1- (r0-By) / Ay (43) Further, the time A can be obtained by the following equation. A = (Aym / Ay) 1/2 × (D−C) (44)

【0131】そして、時間C、Dは次式となる。 C=im1−(ym0−Bym)/Aym ・・・(45) D=im1−Lm1 ・・・(46)Then, the times C and D are given by the following equations. C = im1- (ym0-Bym) / Aym ... (45) D = im1-Lm1 ... (46)

【0132】よって、式(40)は確信度算出部21で
算出された確信度CFと式(43)〜(46)より次式
となる。 Lm2=CF×[Lm1−i1+(r0−By)/Ay −(Aym/Ay)1/2 ×{−Lm1+(ym0−Bym)/Aym}] ・・・(47)
Therefore, the expression (40) is the following expression from the certainty factor CF calculated by the certainty factor calculation unit 21 and the equations (43) to (46). Lm2 = CF * [Lm1-i1 + (r0-By) / Ay- (Aym / Ay) 1/2 * {-Lm1 + (ym0-Bym) / Aym}] ... (47)

【0133】また、むだ時間Lm2が負の値に算出され
たときは次式のようにする。 Lm2=CF×[Lm1−2×{i1−(r0−By)/Ay}] ・・・(48) 式(48)によってもなおLm2が負の値の場合はLm
2=0とする。このように確信度CFを乗じて算出を行
うのは、IMCコントローラにおいては内部モデル6の
むだ時間Lmを制御対象プロセス40のむだ時間Lに比
べて大きめに設定するよりも小さめに設定する方が安全
だからである。
When the dead time Lm2 is calculated as a negative value, the following equation is used. Lm2 = CF × [Lm1-2 × {i1- (r0-By) / Ay}] (48) Even if Lm2 is a negative value according to the equation (48), Lm2
Let 2 = 0. In this way, the calculation is performed by multiplying the certainty factor CF by setting the dead time Lm of the internal model 6 to be smaller than the dead time L of the control target process 40 in the IMC controller. Because it is safe.

【0134】そして、むだ時間検出部22は、このむだ
時間Lm2を制御の整定後に内部モデル記憶部6aに出
力して内部モデル6のむだ時間をLm2に変更させる。
こうして、確信度CFを用いることにより不適当なむだ
時間修正が行われることを防ぎ安全な応答を得ることが
できる。
Then, the dead time detection unit 22 outputs this dead time Lm2 to the internal model storage unit 6a after the control is set, and changes the dead time of the internal model 6 to Lm2.
Thus, by using the confidence factor CF, it is possible to prevent an inappropriate dead time correction from being performed and to obtain a safe response.

【0135】また、通常逐次むだ時間更新部20、むだ
時間検出部22によるむだ時間Lm1、Lm2の算出・
修正は1回だけ行われるが、上記のような確信度CFに
基づくむだ時間Lm2によってもなお検出結果が充分で
ない場合があるので、むだ時間検出部22は、次式によ
って信頼性評価を行い再びむだ時間Lm1、Lm2の算
出を行うかどうかを決定する。 Ay/Aym>Alm1 ・・・(49) Ay/Aym<Alm2 ・・・(50) ここで、Alm1は応答開始領域の変化率比の上限、A
lm2は応答開始領域の変化率比の下限であり、例えば
Alm1=2、Alm2=0.1である。
Also, the calculation of the dead times Lm1 and Lm2 by the normal dead time updating section 20 and the dead time detecting section 22 is carried out.
The correction is performed only once, but the detection result may not be sufficient even with the dead time Lm2 based on the certainty factor CF as described above. Therefore, the dead time detection unit 22 performs reliability evaluation using the following equation and again It is determined whether or not to calculate the dead time Lm1 and Lm2. Ay / Aym> Alm1 (49) Ay / Aym <Alm2 (50) Here, Alm1 is the upper limit of the change rate ratio of the response start region, A
lm2 is the lower limit of the change rate ratio of the response start region, for example, Alm1 = 2 and Alm2 = 0.1.

【0136】式(49)、(50)が共に成立しない場
合、すなわち応答開始領域の変化率比Ay/Aymが上
下限内にある場合は、むだ時間検出結果が充分に信頼で
きるとして以降の制御応答では逐次むだ時間更新部20
によるむだ時間Lm1の算出を停止させ、むだ時間Lm
2の算出についても実行しない。そして、式(49)又
は(50)が成立する場合は信頼できないとして、次の
目標値rの入力においても逐次むだ時間更新部20にむ
だ時間Lm1の算出を実行させ、次いでむだ時間Lm2
の算出を実行する。
If the equations (49) and (50) are not satisfied, that is, if the change rate ratio Ay / Aym of the response start area is within the upper and lower limits, it is assumed that the dead time detection result is sufficiently reliable. In response, the dead time update unit 20
Calculation of the dead time Lm1 due to
The calculation of 2 is also not executed. If Expression (49) or (50) is satisfied, it is considered unreliable, and the dead time update unit 20 is made to sequentially calculate the dead time Lm1 even when the next target value r is input, and then the dead time Lm2.
The calculation of is executed.

【0137】以上のように内部モデル6のむだ時間Lm
を修正することにより、制御対象プロセス40のむだ時
間Lが未知で、かつ制御量yにノイズが加わっていても
精度の高いむだ時間修正を行うことができ、また不適当
なむだ時間修正が行われることを防ぐことができる。
As described above, the dead time Lm of the internal model 6
Is corrected, the dead time L of the control target process 40 is unknown, and even if noise is added to the control amount y, the dead time can be corrected with high accuracy, and an inappropriate dead time correction is performed. You can prevent being exposed.

【0138】したがって、本実施例のコントローラの動
作を総轄すると、目標値入力部1、目標値フィルタ部
2、第1の減算処理部3、操作量演算部4、信号出力部
5、内部モデル記憶部6a、内部モデル出力演算部6
b、制御量入力部7、及び第2の減算処理部8がコント
ローラとしての基本構成の動作をし、ステップ幅算出部
9、ノイズ処理部10、応答開始領域検出部11、及び
モデルゲイン算出部12が、入力された目標値rに対す
る制御応答の前半部で内部モデル6のゲインKmを修正
し、続いてプロセスゲイン同定部13が制御応答の整定
時に制御対象プロセス40のゲイン推定値Kpを算出
し、プロセスゲイン記憶部15、及びモデル時定数算出
部14aが内部モデル6の時定数Tmを修正する。一
方、逐次むだ時間更新部20が制御応答の前半部で内部
モデル6のむだ時間Lmを修正し、確信度算出部21、
及びむだ時間検出部22が更に高精度のむだ時間Lmの
修正と信頼性評価を行うことになる。
Therefore, when the operation of the controller of this embodiment is governed, the target value input unit 1, the target value filter unit 2, the first subtraction processing unit 3, the manipulated variable calculation unit 4, the signal output unit 5, and the internal model storage. Unit 6a, internal model output calculation unit 6
b, the control amount input unit 7, and the second subtraction processing unit 8 operate as a basic configuration as a controller, and the step width calculation unit 9, the noise processing unit 10, the response start area detection unit 11, and the model gain calculation unit. 12 corrects the gain Km of the internal model 6 in the first half of the control response to the input target value r, and then the process gain identifying unit 13 calculates the estimated gain value Kp of the controlled process 40 when the control response is settled. Then, the process gain storage unit 15 and the model time constant calculation unit 14a correct the time constant Tm of the internal model 6. On the other hand, the sequential dead time update unit 20 corrects the dead time Lm of the internal model 6 in the first half of the control response, and the certainty factor calculation unit 21,
Further, the dead time detection unit 22 corrects the dead time Lm with higher accuracy and evaluates the reliability.

【0139】このようにすることにより、制御対象プロ
セス40の特性が未知などの理由によりモデル同定誤差
が大きく、かつ制御量yにノイズが加わっていても、内
部モデル6のゲインKm、時定数Tm、むだ時間Lmを
修正することができるので、精度と信頼性の高い制御を
行うことができ、また制御対象の広い汎用的で使い勝手
の良いコントローラを実現することができる。
By doing so, the gain Km and the time constant Tm of the internal model 6 are increased even if the model identification error is large due to unknown characteristics of the controlled process 40 and noise is added to the controlled variable y. Since the dead time Lm can be corrected, highly accurate and reliable control can be performed, and a general-purpose and easy-to-use controller with a wide control target can be realized.

【0140】図16は本実施例のコントローラを図5の
例と同様にタンク内の液面の高さの制御に使用したとき
の目標値追従性を示す図、図17はこのコントローラの
制御量入力部7から出力された制御量yを示す図、図1
8は同様に従来のIMCコントローラの目標値追従性を
示す図である。図16に示す制御量yは図5、7の例と
同様のものであるが、図17に示す制御量yは図16に
示す制御量yが図示しないセンサによって測定され制御
量入力部7に入力されたものであり、センサによる測定
ノイズが加わっている様子が示されている。
FIG. 16 is a diagram showing the target value followability when the controller of this embodiment is used for controlling the height of the liquid level in the tank as in the example of FIG. 5, and FIG. 17 is the control amount of this controller. The figure which shows the control amount y output from the input part 7, FIG.
Similarly, FIG. 8 is a diagram showing the target value followability of the conventional IMC controller. The control amount y shown in FIG. 16 is the same as the example of FIGS. 5 and 7, but the control amount y shown in FIG. 17 is measured by a sensor (not shown) in the control amount y shown in FIG. It is input, and it is shown that the measurement noise by the sensor is added.

【0141】従来のIMCコントローラは図1の例の基
本構成のみからなるコントローラとし、この従来のIM
Cコントローラには測定ノイズを加えていない。ここ
で、制御対象プロセス40のゲインKは、K=0.8×
y+6.4、すなわち制御量yに連動して変化するもの
とする。また、制御対象プロセス40の時定数Tを20
秒、むだ時間Lを20秒とし、本実施例及び従来のコン
トローラの内部モデルのゲインKmを40秒、時定数T
mを5秒、むだ時間Lmを0秒とする。
The conventional IMC controller is a controller having only the basic configuration of the example of FIG.
No measurement noise was added to the C controller. Here, the gain K of the controlled process 40 is K = 0.8 ×
y + 6.4, that is, it changes in association with the control amount y. Further, the time constant T of the controlled process 40 is set to 20.
Seconds, the dead time L is set to 20 seconds, the gain Km of the internal model of this embodiment and the conventional controller is set to 40 seconds, and the time constant T is set.
Let m be 5 seconds and dead time Lm be 0 seconds.

【0142】また、本実施例と従来のIMCコントロー
ラの目標値フィルタ部2の時定数T1をT1=4×α×
Sf×Tm=120秒、目標値・外乱フィルタ部4aの
時定数T2をT2=α×Sf×Tm=30秒とし、制御
周期Δtは1秒である。また、測定ノイズは最大振幅が
0.2(ステップ幅STの5%)、平均値0のランダム
ノイズとする。
Further, the time constant T1 of the target value filter unit 2 of this embodiment and the conventional IMC controller is T1 = 4 × α ×
Sf × Tm = 120 seconds, the time constant T2 of the target value / disturbance filter unit 4a is T2 = α × Sf × Tm = 30 seconds, and the control cycle Δt is 1 second. The measurement noise is random noise having a maximum amplitude of 0.2 (5% of the step width ST) and an average value of 0.

【0143】図16、18の比較で明らかなように、従
来のIMCコントローラでは測定ノイズを加えていない
にも関わらず制御量yに振動が発生するのに対し、本実
施例のコントローラによれば制御対象プロセス40が非
線形でモデル同定に誤差が含まれ、かつ制御量yに測定
ノイズが含まれる場合でも安定な応答が得られることが
分かる。
As is clear from the comparison between FIGS. 16 and 18, the conventional IMC controller vibrates in the controlled variable y even though no measurement noise is added. It can be seen that a stable response can be obtained even when the controlled object process 40 is non-linear, the model identification includes an error, and the controlled variable y includes measurement noise.

【0144】[0144]

【発明の効果】本発明によれば、制御対象プロセスのモ
デル同定に誤差が含まれる場合でも目標値追従制御動作
中に内部モデルのゲインを自動修正し、次いで内部モデ
ルの時定数を自動修正するので、精度と信頼性の高い制
御を行うことができ、制御対象プロセスの特性変化にも
対応することができる。またこのようなときに制御量に
ノイズが加わっていても制御特性の劣化を回避すること
ができる。また、制御対象プロセスの同定誤差によるト
ラブルの発生を防ぐことができるので、制御の専門的知
識のないオペレータの作業負担を軽減することができ
る。
According to the present invention, the gain of the internal model is automatically corrected during the target value tracking control operation, and then the time constant of the internal model is automatically corrected even when the model identification of the controlled process includes an error. Therefore, it is possible to perform control with high accuracy and reliability, and it is possible to cope with changes in the characteristics of the process to be controlled. Further, in such a case, deterioration of control characteristics can be avoided even if noise is added to the control amount. Further, since it is possible to prevent the occurrence of troubles due to the identification error of the process to be controlled, it is possible to reduce the work load on the operator who does not have specialized control knowledge.

【0145】また、プロセスゲイン記憶部、モデル時定
数算出部を設け、前回の目標値追従制御のゲイン推定値
と現在の目標値追従制御のゲイン推定値から制御対象プ
ロセスのゲインを推定してこの結果から内部モデルの時
定数を自動修正するようにしたので、ゲインが制御量に
連動して変化する非線形性の制御対象プロセスに対して
も精度と信頼性の高い制御を行うことができる。
Further, a process gain storage unit and a model time constant calculation unit are provided to estimate the gain of the control target process from the gain estimation value of the previous target value tracking control and the current gain estimation value of the target value tracking control. Since the time constant of the internal model is automatically corrected from the result, it is possible to perform highly accurate and reliable control even for a non-linear controlled object process whose gain changes in conjunction with the control amount.

【0146】また、サンプル目標値生成部、プロセス時
定数記憶部、モデル時定数補間設定部を設け、オフライ
ン動作であるサンプル入力動作時に特定の制御量に対す
る制御対象プロセスの時定数推定値を求めてプロセス時
定数記憶部に記憶させ、通常の目標値追従制御動作では
この時定数推定値から制御量に応じた内部モデルの時定
数を求め内部モデルの時定数を修正するようにしたの
で、時定数が制御量に連動して変化する非線形性の制御
対象プロセスに対しても精度と信頼性の高い制御を行う
ことができる。
Further, a sample target value generation unit, a process time constant storage unit, and a model time constant interpolation setting unit are provided to obtain a time constant estimated value of a control target process for a specific control amount during a sample input operation which is an offline operation. The time constant of the internal model is stored in the process time constant storage section, and in the normal target value tracking control operation, the time constant of the internal model is calculated from this estimated value of the time constant to correct the internal model time constant. It is possible to perform highly accurate and reliable control even for a non-linear controlled object process that changes in accordance with the control amount.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の1実施例を示すIMC構造のコントロ
ーラのブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a controller having an IMC structure showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1のIMC構造のコントローラを用いた制御
系のブロック線図である。
FIG. 2 is a block diagram of a control system using the controller having the IMC structure of FIG.

【図3】制御量及び参照制御量の目標値追従性を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing target value followability of a control amount and a reference control amount.

【図4】制御量及び参照制御量の応答開始領域を示す図
である。
FIG. 4 is a diagram showing a response start region of a control amount and a reference control amount.

【図5】図1のコントローラをタンク内の液面の高さの
制御に使用したときの目標値追従性を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing target value followability when the controller of FIG. 1 is used to control the height of the liquid level in the tank.

【図6】本発明の他の実施例を示すIMC構造のコント
ローラのブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram of an IMC structure controller according to another embodiment of the present invention.

【図7】図6のコントローラをタンク内の液面の高さの
制御に使用したときの目標値追従性を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing target value followability when the controller of FIG. 6 is used to control the height of the liquid level in the tank.

【図8】本発明の他の実施例を示すIMC構造のコント
ローラのブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram of an IMC structure controller according to another embodiment of the present invention.

【図9】制御量及び参照制御量の目標値追従性を示す図
である。
FIG. 9 is a diagram showing target value followability of a control amount and a reference control amount.

【図10】制御量及び参照制御量の目標値追従性を示す
図である。
FIG. 10 is a diagram showing target value followability of a control amount and a reference control amount.

【図11】図8のコントローラをサンプル入力動作させ
たときの目標値追従性を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing target value followability when the controller of FIG. 8 is operated for sample input.

【図12】本発明の他の実施例を示すIMC構造のコン
トローラのブロック図である。
FIG. 12 is a block diagram of an IMC structure controller according to another embodiment of the present invention.

【図13】制御量yの変化開始部分を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a change start portion of a control amount y.

【図14】図12のコントローラの確信度算出部が算出
する確信度を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a certainty factor calculated by a certainty factor calculation unit of the controller of FIG. 12;

【図15】制御量及び参照制御量の応答開始領域を示す
図である。
FIG. 15 is a diagram showing a response start region of a control amount and a reference control amount.

【図16】図12のコントローラをタンク内の液面の高
さの制御に使用したときの目標値追従性を示す図であ
る。
FIG. 16 is a diagram showing target value followability when the controller of FIG. 12 is used to control the height of the liquid level in the tank.

【図17】図12のコントローラの制御量入力部から出
力された制御量を示す図である。
17 is a diagram showing a control amount output from a control amount input unit of the controller of FIG.

【図18】従来のIMCコントローラの目標値追従性を
示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing a target value followability of a conventional IMC controller.

【図19】従来のIMCコントローラを用いた制御系の
ブロック線図である。
FIG. 19 is a block diagram of a control system using a conventional IMC controller.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 目標値フィルタ部 3 第1の減算処理部 4 操作量演算部 6a 内部モデル記憶部 6b 内部モデル出力演算部 8 第2の減算処理部 9 ステップ幅算出部 10 ノイズ処理部 11 応答開始領域検出部 12 モデルゲイン算出部 13 プロセスゲイン同定部 14 モデル時定数修正部 14a、14b モデル時定数算出部 15 プロセスゲイン記憶部 16 サンプル目標値生成部 17 プロセス時定数記憶部 18 モデル時定数補間設定部 2 Target value filter unit 3 First subtraction processing unit 4 Manipulation amount calculation unit 6a Internal model storage unit 6b Internal model output calculation unit 8 Second subtraction processing unit 9 Step width calculation unit 10 Noise processing unit 11 Response start area detection unit 12 model gain calculation unit 13 process gain identification unit 14 model time constant correction unit 14a, 14b model time constant calculation unit 15 process gain storage unit 16 sample target value generation unit 17 process time constant storage unit 18 model time constant interpolation setting unit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 制御の目標値から制御対象プロセスに出
力する操作量を演算し、制御対象プロセスを数式表現し
た内部モデルにて制御結果である制御対象プロセスの制
御量に相当する参照制御量を演算し、制御量と参照制御
量との差をフィードバックすることにより制御を行うI
MC構造のコントローラにおいて、 入力された制御の目標値を伝達関数が時間遅れの特性で
出力する目標値フィルタ部と、 この目標値フィルタ部の出力からフィードバック量を減
算する第1の減算処理部と、 この第1の減算処理部の出力を伝達関数が時間遅れの特
性で出力する目標値・外乱フィルタ部と、内部モデルの
パラメータに基づいて前記目標値・外乱フィルタ部の出
力から操作量を演算して出力する操作部とからなる操作
量演算部と、 前記内部モデルのパラメータを記憶する内部モデル記憶
部と、 前記内部モデルのパラメータに基づいて前記操作量から
参照制御量を演算する内部モデル出力演算部と、 制御対象プロセスの制御量から前記内部モデル出力演算
部から出力された参照制御量を減算して前記フィードバ
ック量を出力する第2の減算処理部と、 前記目標値、制御量、参照制御量に基づいて制御量及び
参照制御量の初期値と整定値との差であるステップ幅を
算出するステップ幅算出部と、 前記制御量のノイズを低減する処理を行うノイズ処理部
と、 前記制御量及び参照制御量のステップ幅、ノイズ処理部
から出力されたノイズ処理後の制御量、参照制御量に基
づいて制御量及び参照制御量が変化を始める応答開始領
域の開始時点と終了時点を検出する応答開始領域検出部
と、 前記応答開始領域の開始時点と終了時点により特定され
る制御量及び参照制御量の変化率から前記内部モデルの
修正ゲインを算出し前記内部モデル記憶部に記憶された
パラメータ中のゲインをこの修正ゲインに変更させるモ
デルゲイン算出部と、 前記制御量、参照制御量、修正ゲインに基づき制御対象
プロセスのゲイン推定値を算出するプロセスゲイン同定
部と、 前記修正ゲイン、ゲイン推定値、及び内部モデル記憶部
に記憶されたパラメータ中の時定数に基づき内部モデル
の修正時定数を算出し、前記内部モデル記憶部に記憶さ
れた時定数をこの修正時定数に変更させるモデル時定数
修正部とを有することを特徴とするコントローラ。
1. A reference control amount corresponding to a control amount of a control target process, which is a control result, is calculated by calculating an operation amount to be output to a control target process from a control target value, and using an internal model expressing the control target process by a mathematical expression. Control is performed by calculating and feeding back the difference between the control amount and the reference control amount I
In a controller having an MC structure, a target value filter unit that outputs a target value of input control with a characteristic of a time delay of a transfer function, and a first subtraction processing unit that subtracts a feedback amount from the output of the target value filter unit. , A manipulated variable is calculated from the output of the target value / disturbance filter unit based on the parameters of the target value / disturbance filter unit in which the transfer function outputs the output of the first subtraction processing unit with the characteristic of time delay. An operation amount calculation unit including an operation unit that outputs the internal model, an internal model storage unit that stores parameters of the internal model, and an internal model output that calculates a reference control amount from the operation amount based on the parameters of the internal model. The calculation unit and the control amount of the controlled process are subtracted from the reference control amount output from the internal model output calculation unit to output the feedback amount. A second subtraction processing unit; a step width calculation unit that calculates a step width that is a difference between an initial value of the control amount and the reference control amount and a settling value based on the target value, the control amount, and the reference control amount; A noise processing unit that performs processing for reducing noise in the control amount, a step width of the control amount and the reference control amount, a control amount after noise processing output from the noise processing unit, and a control amount and a reference based on the reference control amount. A response start area detection unit that detects a start time point and an end time point of the response start area where the control amount starts to change, and the change rate of the control amount and the reference control amount specified by the start time point and the end time point of the response start area A model gain calculation unit that calculates a correction gain of the internal model and changes the gain in the parameters stored in the internal model storage unit to the correction gain, and the control amount, the reference control amount, and the correction gain. A process gain identification unit that calculates a gain estimation value of the control target process based on the correction gain, the gain estimation value, and a correction time constant of the internal model based on the time constant in the parameters stored in the internal model storage unit. A model time constant correction unit for changing the time constant stored in the internal model storage unit to the correction time constant.
【請求項2】 請求項1記載のコントローラにおいて、 前回の目標値追従制御においてプロセスゲイン同定部か
ら出力されたゲイン推定値を記憶するプロセスゲイン記
憶部と、 モデル時定数修正部の代わりに、前記プロセスゲイン記
憶部に記憶されたゲイン推定値、現在の目標値追従制御
においてプロセスゲイン同定部から出力されたゲイン推
定値、修正ゲイン、及び内部モデル記憶部に記憶された
パラメータ中の時定数に基づき内部モデルの修正時定数
を算出し、前記内部モデル記憶部に記憶された時定数を
この修正時定数に変更させるモデル時定数算出部とを有
することを特徴とするコントローラ。
2. The controller according to claim 1, wherein the process gain storage unit that stores the estimated gain value output from the process gain identification unit in the previous target value tracking control, and the model time constant correction unit are used instead of the process gain storage unit. Based on the estimated gain value stored in the process gain storage unit, the estimated gain value output from the process gain identification unit in the current target value tracking control, the modified gain, and the time constant in the parameters stored in the internal model storage unit. A controller comprising: a model time constant calculation unit that calculates a correction time constant of the internal model and changes the time constant stored in the internal model storage unit to the correction time constant.
【請求項3】 制御の目標値から制御対象プロセスに出
力する操作量を演算し、制御対象プロセスを数式表現し
た内部モデルにて制御結果である制御対象プロセスの制
御量に相当する参照制御量を演算し、制御量と参照制御
量との差をフィードバックすることにより制御を行うI
MC構造のコントローラにおいて、 入力された制御の目標値を伝達関数が時間遅れの特性で
出力する目標値フィルタ部と、 この目標値フィルタ部の出力からフィードバック量を減
算する第1の減算処理部と、 この第1の減算処理部の出力を伝達関数が時間遅れの特
性で出力する目標値・外乱フィルタ部と、内部モデルの
パラメータに基づいて前記目標値・外乱フィルタ部の出
力から操作量を演算して出力する操作部とからなる操作
量演算部と、 前記内部モデルのパラメータを記憶する内部モデル記憶
部と、 前記内部モデルのパラメータに基づいて前記操作量から
参照制御量を演算する内部モデル出力演算部と、 制御対象プロセスの制御量から前記内部モデル出力演算
部から出力された参照制御量を減算して前記フィードバ
ック量を出力する第2の減算処理部と、 特定の制御量に対する制御対象プロセスの時定数推定値
を求めるためのサンプル入力動作時に、2つのサンプル
目標値を交互に生成して前記目標値フィルタ部へ出力す
るサンプル目標値生成部と、 前記サンプル目標値の各々について、このサンプル目標
値、制御量、参照制御量に基づいて制御量及び参照制御
量の初期値と整定値との差であるステップ幅を算出する
ステップ幅算出部と、 前記制御量のノイズを低減する処理を行うノイズ処理部
と、 前記制御量及び参照制御量のステップ幅、ノイズ処理部
から出力されたノイズ処理後の制御量、参照制御量に基
づいて制御量及び参照制御量が変化を始める応答開始領
域の開始時点と終了時点を検出する応答開始領域検出部
と、 前記応答開始領域の開始時点と終了時点により特定され
る制御量及び参照制御量の変化率から前記内部モデルの
修正ゲインを算出し前記内部モデル記憶部に記憶された
パラメータ中のゲインをこの修正ゲインに変更させるモ
デルゲイン算出部と、 前記制御量、参照制御量、修正ゲインに基づき制御対象
プロセスのゲイン推定値を算出するプロセスゲイン同定
部と、 前回のサンプル目標値追従制御においてプロセスゲイン
同定部から出力されたゲイン推定値を記憶するプロセス
ゲイン記憶部と、 このプロセスゲイン記憶部に記憶されたゲイン推定値、
現在のサンプル目標値追従制御においてプロセスゲイン
同定部から出力されたゲイン推定値、修正ゲイン、及び
内部モデル記憶部に記憶されたパラメータ中の時定数に
基づき制御対象プロセスの時定数推定値を算出し、前記
内部モデル記憶部に記憶された時定数をこの時定数推定
値に変更させるモデル時定数算出部と、 前記2つのサンプル目標値に基づく特定目標値とモデル
時定数算出部で算出された時定数推定値を記憶するプロ
セス時定数記憶部と、 通常の目標値追従制御動作時に、プロセス時定数記憶部
から出力された特定目標値と時定数推定値に基づき制御
量に応じた内部モデルの時定数を算出し、前記内部モデ
ル記憶部に記憶されたパラメータ中の時定数をこの算出
値に変更させるモデル時定数補間設定部とを有すること
を特徴とするコントローラ。
3. A reference control amount corresponding to the control amount of the control target process, which is a control result, is calculated by calculating an operation amount to be output to the control target process from a control target value, and using an internal model expressing the control target process by a mathematical expression. Control is performed by calculating and feeding back the difference between the control amount and the reference control amount I
In a controller having an MC structure, a target value filter unit that outputs a target value of input control with a characteristic of a time delay of a transfer function, and a first subtraction processing unit that subtracts a feedback amount from the output of the target value filter unit. , A manipulated variable is calculated from the output of the target value / disturbance filter unit based on the parameters of the target value / disturbance filter unit in which the transfer function outputs the output of the first subtraction processing unit with the characteristic of time delay. An operation amount calculation unit including an operation unit that outputs the internal model, an internal model storage unit that stores parameters of the internal model, and an internal model output that calculates a reference control amount from the operation amount based on the parameters of the internal model. The calculation unit and the control amount of the controlled process are subtracted from the reference control amount output from the internal model output calculation unit to output the feedback amount. A sample for alternately generating two sample target values and outputting them to the target value filter unit during the sample input operation for obtaining the time constant estimated value of the controlled process for the specific control amount with the second subtraction processing unit. With respect to each of the target value generation unit and the sample target value, the step width which is the difference between the control value and the initial value of the reference control amount and the settling value is calculated based on the sample target value, the control amount, and the reference control amount. A step width calculation unit, a noise processing unit that performs processing for reducing noise of the control amount, a step width of the control amount and a reference control amount, a control amount after noise processing output from the noise processing unit, and a reference control amount A response start area detection unit that detects a start time point and an end time point of the response start area where the control amount and the reference control amount start to change based on A model gain calculation unit that calculates a correction gain of the internal model from the change rate of the control amount and the reference control amount that are more specified, and changes the gain in the parameters stored in the internal model storage unit to the correction gain, Process gain identification unit that calculates the estimated gain value of the controlled process based on the controlled variable, reference control amount, and modified gain, and the process that stores the estimated gain value output from the process gain identification unit in the previous sample target value tracking control A gain storage unit and a gain estimation value stored in this process gain storage unit,
In the current sample target value tracking control, the time constant estimated value of the control target process is calculated based on the gain estimated value output from the process gain identification unit, the corrected gain, and the time constant in the parameter stored in the internal model storage unit. , A model time constant calculation unit that changes the time constant stored in the internal model storage unit to this time constant estimated value, and a specific target value based on the two sample target values and a time calculated by the model time constant calculation unit. The process time constant storage unit that stores the constant estimated value and the internal model time corresponding to the control amount based on the specific target value and the time constant estimated value output from the process time constant storage unit during normal target value tracking control operation. A model time constant interpolation setting unit that calculates a constant and changes the time constant in the parameters stored in the internal model storage unit to the calculated value. Controller that.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007122726A (en) * 2005-10-25 2007-05-17 Fisher Rosemount Syst Inc Wireless non-periodic control communication and other process control system
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US10423127B2 (en) 2012-01-17 2019-09-24 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Velocity based control in a non-periodically updated controller
US11199824B2 (en) 2012-01-17 2021-12-14 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Reducing controller updates in a control loop

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