JPS6014362B2 - Variable sampling period control method - Google Patents

Variable sampling period control method

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JPS6014362B2
JPS6014362B2 JP49055501A JP5550174A JPS6014362B2 JP S6014362 B2 JPS6014362 B2 JP S6014362B2 JP 49055501 A JP49055501 A JP 49055501A JP 5550174 A JP5550174 A JP 5550174A JP S6014362 B2 JPS6014362 B2 JP S6014362B2
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sampling period
control
time constant
controlled
variable
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプロセスのサンプリング制御装置に係り特に運
転状態に応じて制御対象プロセスの勤特性が変化する場
合に正確に制御するのに好適なサンプリング制御装置に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a sampling control device for a process, and more particularly to a sampling control device suitable for accurately controlling when the performance characteristics of a controlled process change depending on the operating state.

制御対象プロセスを直接ディジタル計算機で制御(以下
DDCと略称する)を行なう場合に、サンプル値制御方
式が採用される場合が少なくない。
When a controlled process is directly controlled by a digital computer (hereinafter abbreviated as DDC), a sample value control method is often adopted.

すなわち制御装置として使用する計算機の入、出力信号
は時間的に不連続なサンプリング値信号である。従来の
DDCシステムでは制御応答を良好ならしめるためにサ
ンプリング周期を充分短かくし、しかも固定した周期で
サンプラーの開閉制御を行ない計算機に入力し、計算機
で演算された操作量を制御対象に与える方法がとられて
いる。
That is, the input and output signals of the computer used as a control device are temporally discontinuous sampling value signals. In conventional DDC systems, the sampling period is short enough to ensure a good control response, and the sampler is controlled to open and close at a fixed period, input to a computer, and the manipulated variable calculated by the computer is given to the controlled object. It is taken.

しかしこの方法ではサンプリング周期が固定されている
ために場合によっては必要以上に短かし、サンプリング
周期でサンプラーが動作している。例えば定常応答時が
これに該当する。また運転状態に応じてその動特’性が
変化するプロセスを制御する方法として制御系のゲイン
をプロセスの勤特性に応じて変更する方法が提案されて
いる。
However, in this method, the sampling period is fixed, so in some cases it may be made shorter than necessary, and the sampler operates at the sampling period. For example, this applies to steady response. Furthermore, as a method of controlling a process whose dynamic characteristics change depending on the operating state, a method has been proposed in which the gain of the control system is changed according to the dynamic characteristics of the process.

しかしこの場合も制御周期を一定としている。その制御
周期はプロセスの種々の運転条件によって変化する勤特
性から決まる時定数のうち最も小さい時定数で規定され
る。従って前述の場合と同様にプロセスの時定数が大き
いところでも不必要に小さい制御周期で制御ァルゴリズ
ムを実行するという欠点がある。一方上記従来技術の欠
点を解決する方法として次の3種類の可変サンプリング
周期による制御方法が提案されている。
However, in this case as well, the control period is kept constant. The control period is defined by the smallest time constant among the time constants determined from the operating characteristics that vary depending on various operating conditions of the process. Therefore, as in the case described above, there is a drawback that the control algorithm is executed with an unnecessarily small control cycle even when the time constant of the process is large. On the other hand, the following three types of control methods using variable sampling periods have been proposed as methods for solving the drawbacks of the above-mentioned conventional techniques.

その第1の方法は誤差信号の変化率が大きいときサンプ
リング周期を短かくし、定常時のように前記信号の変化
率が小さいときサンプリング周期を長くする可変サンプ
リング周期である。
The first method is a variable sampling period, in which the sampling period is shortened when the rate of change of the error signal is large, and the sampling period is lengthened when the rate of change of the signal is small, such as in a steady state.

しかしこの方法では利得を1とした比例動作のみの調節
計を適用する場合であって、一般に使用される比例、積
分、微分動作を行なう調節計や、他の複雑な制御演算を
行なうものに適用することはできない。第2の方法は過
去の操作量の変化率の和から現時点での操作量の変化率
を推定し、この推定値が大きいときにサンプリング周期
を短かくし、推定値が4・さし、ときにサンプリング周
期を大きくする可変サンプリング周期である。
However, this method applies only to controllers that perform proportional operation with a gain of 1, and is not applicable to commonly used controllers that perform proportional, integral, or differential operations, or those that perform other complex control calculations. I can't. The second method is to estimate the current rate of change in the manipulated variable from the sum of the past rates of change in the manipulated variable, and when this estimated value is large, the sampling period is shortened. This is a variable sampling period that increases the sampling period.

この方法は本来サンプリング周期をプロセスの特性によ
って可変とすべきものを操作量の変化量で代用している
ために、プロセスの特性が不変であっても目標値の変化
や制御量に重畳されているノイズによってサンプリング
周期が変ってしまうという欠点がある。第3の方法は例
えば第1図に示すようなサンプル値制御系について、閉
ル−プ伝達関数の角周波数によりサンプリング周期を決
める方法を提案しているが、現実の計算機制御系では第
2図に示すように制御系への入力側にもサンプラー15
が設けられる。なお第1図、第2図において9は目標値
信号、10は加算器、1 1はサンプルホールド回路、
12は制御対象プロセス、13はフィードバック補償回
路、i4,15はサンプラ−、16はフィードバック補
償回路、18は制御信号である。第3の方法は第1図に
示すような制御系において、閉ループ伝達関数を求め、
閉ループゲインが例えば0.01以下になる角周波数の
逆数からサンプリング周期を決定するもので、制御対象
プロセス12の動特性の特性変動に応じて自動的にサン
プリング周期を変えてゆく方式である。しかし同様の制
御方式を第2図の制御系に適用しようとすると、そのた
めの計算を一層複雑にするばかりで必ずしも得策ではな
い。本発明の目的は上記した従来技術の欠点をなくし、
制御対象プロセスの運転状態に応じた最適なサンプリン
グ周期を決定することにある。
In this method, the sampling period should originally be variable depending on the characteristics of the process, but it is replaced by the amount of change in the manipulated variable, so even if the characteristics of the process remain unchanged, it is superimposed on the change in the target value and the controlled variable. The drawback is that the sampling period changes due to noise. The third method proposes a method of determining the sampling period based on the angular frequency of the closed-loop transfer function for a sample value control system as shown in Fig. 1, but in an actual computer control system, the method shown in Fig. 2 is proposed. As shown in the figure, there is also a sampler 15 on the input side to the control system.
is provided. In Figures 1 and 2, 9 is a target value signal, 10 is an adder, 11 is a sample and hold circuit,
12 is a process to be controlled, 13 is a feedback compensation circuit, i4 and 15 are samplers, 16 is a feedback compensation circuit, and 18 is a control signal. The third method is to find the closed loop transfer function in the control system shown in Figure 1,
The sampling period is determined from the reciprocal of the angular frequency at which the closed-loop gain is, for example, 0.01 or less, and the sampling period is automatically changed in accordance with changes in the dynamic characteristics of the controlled process 12. However, if a similar control method is applied to the control system shown in FIG. 2, it will only make the calculations even more complicated, which is not necessarily a good idea. The purpose of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the prior art,
The objective is to determine the optimal sampling period according to the operating state of the controlled process.

本発明の特徴は制御対象プロセスを一次遅れ特性で近似
し、運転状態に対応した時定数の変化をプロセスの制御
量の関数としてオフラィンで計算して記憶しておき、実
際の制御における制御量から対応する時定数を選択し最
適なサンプリング周期を決定することにある。
A feature of the present invention is that the process to be controlled is approximated by a first-order lag characteristic, and the change in time constant corresponding to the operating state is calculated and stored offline as a function of the control amount of the process. The purpose is to select the corresponding time constant and determine the optimal sampling period.

本発明の他の特徴はある時定数に対するサンプリング周
期が一対一の対応で定まらないときは、その特性の相似
性から当該制御量に対応するサンプリング周期を演算す
る手段を備えていることにある。
Another feature of the present invention is that, when the sampling period for a certain time constant is not determined in a one-to-one correspondence, means is provided for calculating the sampling period corresponding to the control amount from the similarity of the characteristics.

以下第3図に示す本発明の具体的実施例により説明する
A specific embodiment of the present invention shown in FIG. 3 will be explained below.

第3図は第1の制御系1、第2の制御系2、第3の制御
系3から成り制御対象7を制御するものである。
FIG. 3 consists of a first control system 1, a second control system 2, and a third control system 3, and controls a controlled object 7. In FIG.

第1の制御系1は複数の制御量信号8を入力信号とし、
プロセス等価時定数を推定する。
The first control system 1 receives a plurality of control amount signals 8 as input signals,
Estimate the process equivalent time constant.

これはあらかじめオフラィンで制御対象プロセスの動特
性解析を行ない、制御量に対する制御対象プロセスの時
定数を記憶する手段を有する。制御対象プロセスを例え
ば一次遅れ伝達関数で近似した場合の時定数として制御
対象プロセスの動特性を把握し、制御量に対する時定数
として記憶する。すなわち制御量の関数としての時定数
を記憶しておけば任意の制御量に対する時定数を推定す
ることができる。第1の制御系では上述のように制御量
信号8を入力信号とし推定時定数に応じた信号4を出力
する。第2の制御系2では前記推定時定数信号4を入力
信号とし、最適サンプljング周期に対応する信号5を
出力するものである。
This has means for performing an off-line dynamic characteristic analysis of the controlled process in advance and storing the time constant of the controlled process with respect to the controlled variable. The dynamic characteristics of the controlled process are grasped as a time constant when the controlled process is approximated by, for example, a first-order lag transfer function, and stored as a time constant for the controlled variable. That is, by storing the time constant as a function of the controlled variable, it is possible to estimate the time constant for any controlled variable. As described above, the first control system uses the control amount signal 8 as an input signal and outputs the signal 4 according to the estimated time constant. The second control system 2 uses the estimated time constant signal 4 as an input signal and outputs a signal 5 corresponding to the optimum sampling period lj.

すなわちプロセスの推定等価時定数の関数として最適サ
ンプリング周期を決定する。プロセスの等価時定数Tm
(一定値)に対する最適サンプリング周期△tm(一定
値)はあらかじめオフラィンで計算して第2制御系の記
憶手段に託臆しておくが、いま第1の制御系で推定され
た時定数がTであったとするとその相似性を利用してそ
の場合の制御周期△tは‘1}式で演算される。△に(
寺x△tm〕 ‘1’ ここで〔 〕はガウス記号である。
That is, the optimal sampling period is determined as a function of the estimated equivalent time constant of the process. Equivalent time constant Tm of the process
The optimal sampling period Δtm (constant value) for (constant value) is calculated offline in advance and stored in the storage means of the second control system. If so, the control period Δt in that case is calculated using the equation '1' using the similarity. △ (
Temple x △tm] '1' Here, [ ] is a Gauss symbol.

第3の制御系3は制御アルゴリズム実行制御系で速度形
比例、積分制御の場合は操作量6は{2}式により決定
される。
The third control system 3 is a control algorithm execution control system, and in the case of velocity type proportional or integral control, the manipulated variable 6 is determined by the {2} formula.

△P(t)=K,xe(t)+KP{e(t)−e(t
−△t)}/△t〜 ■こ)に△P(t)
:時間tの制御出力(操作量)KI:積分制御ゲイン KP:比例制御ゲイン e(t):時間tにおける制御偏差 (:R(t)−A(t)) R(t):時間tの目標値 A(t):時間tの実測値 以上本発明の基本的事項について述べたが、従来技術と
の対比で本発明を適用した場合の制御特性の例を第4図
〜第6図に示す。
△P(t)=K, xe(t)+KP{e(t)−e(t
-△t)}/△t~ ■ko) to △P(t)
: Control output (operated amount) at time t KI: Integral control gain KP: Proportional control gain e(t): Control deviation at time t (:R(t)-A(t)) R(t): Control output at time t Target value A(t): Actual value at time t The basic matters of the present invention have been described, but examples of control characteristics when the present invention is applied in comparison with the conventional technology are shown in Figs. 4 to 6. show.

第4図は従来から行なわれている定サンプリング周期の
場合を示す。
FIG. 4 shows the case of a conventional constant sampling period.

同図aは目標値が時間toで変化した場合を示す。同図
bはサンプリング周期Tに対して制御対象プロセスの時
定数TPが比較的大きい場合(TP>>T)の例である
。すなわちプロセスの最小時定数に対する最適サンプリ
ング周期Tminlこ等しいサンプリング周期T=Tm
inとした制御特性を示している。操作量、制御量とも
変動が大きいことがわかる。同図cはプロセス時定数T
Pが比較的小さい場合(TP>T)の操作量、制御量の
変動を示す。
Figure a shows a case where the target value changes over time to. FIG. 5B shows an example where the time constant TP of the controlled process is relatively large with respect to the sampling period T (TP>>T). That is, the optimal sampling period Tminl for the minimum time constant of the process is equal to the sampling period T=Tm
The control characteristics are shown as in. It can be seen that both the manipulated variable and the controlled variable have large fluctuations. In the same figure, c is the process time constant T
The figure shows fluctuations in the manipulated variable and controlled variable when P is relatively small (TP>T).

サンプリング周期は同図bの場合と同様にT=Tmjn
である。この場合は同図cの特性から明らかなように制
御性がよいが、定サンプリング周期で制御を行なう場合
は第4図b,cの場合とも同一のサンプリング周期であ
るから、プロセスの時定数TPが大きい場合は著しく制
御性が低下することが分る。第5図は前述の従来技術に
おける可変サンプリング周期による制御方法のうち第2
の方法として述べた方法による場合の例である。
The sampling period is T=Tmjn as in the case of b in the same figure.
It is. In this case, the controllability is good as is clear from the characteristics shown in Figure 4 c, but if control is performed with a constant sampling period, the sampling period is the same in both cases b and c of Figure 4, so the time constant TP of the process It can be seen that when is large, controllability is significantly reduced. FIG. 5 shows the second control method using the variable sampling period in the prior art described above.
This is an example of the method described above.

同図aは目標値の変化を、同図bはその時のサンプリン
グタイミングに対応する制御特性を示す。この場合は過
去の操作量の変化率の和から現時点の操作量の変化率を
推定し、この推定値が大きいときサンプリング周期を短
かくし、推定値が小さいときサンプリング周期を大きく
する可変サンプリング周期制御方法であるから、時庵歌
。で目標値が変化した場合それに伴なう操作量の変化率
の和から次第にサンプリング周期を変えてゆくものであ
る。これらのサンプリング周期の変化は同図bから明ら
かであろう。プロセスの時定数TPが比較的大きい場合
で操作量、制御量とも変動が大きい。同図cは同様にプ
ロセスの時定数TPが比較的小さい場合である。
Figure a shows the change in the target value, and Figure b shows the control characteristics corresponding to the sampling timing at that time. In this case, the variable sampling period control estimates the current rate of change in the manipulated variable from the sum of the past rates of change in the manipulated variable, shortens the sampling period when the estimated value is large, and increases the sampling period when the estimated value is small. Because it is a method, Ji-anka. When the target value changes, the sampling period is gradually changed based on the sum of the change rates of the manipulated variables. These changes in the sampling period will be clear from FIG. When the time constant TP of the process is relatively large, both the manipulated variable and the controlled variable have large fluctuations. Similarly, c in the figure is a case where the process time constant TP is relatively small.

同図b,cから明らかなようにプロセスの時定数がその
運転状態に応じて変動しているにもか)わらず、操作量
の変化率に着目してサンプリング周期を変えているため
に制御特性において、必ずしも良い結果が得られない。
特に第4図の場合と同様にプロセスの時定数が大きい場
合の制御特性が良くない。第6図は本発明を適用した場
合の制御特性の例を示す。
As is clear from Figures b and c, although the time constant of the process fluctuates depending on the operating state, control is controlled because the sampling period is changed by focusing on the rate of change of the manipulated variable. In terms of characteristics, good results are not necessarily obtained.
In particular, the control characteristics are poor when the time constant of the process is large, as in the case of FIG. FIG. 6 shows an example of control characteristics when the present invention is applied.

同図aは目標値の変化を、同図bはこの時のサンプリン
グ周期に対応する操作量、制御量の変化を示す。第4図
、第5図に比較してサンプリング周期の変化に特徴があ
る。これは制御対象プロセスの時定数TPが比較的大き
い場合、同図cはTPが小さい場合である。
Figure a shows the change in the target value, and Figure b shows the change in the manipulated variable and control amount corresponding to the sampling period at this time. Compared to FIGS. 4 and 5, there is a characteristic in the change in sampling period. This is the case when the time constant TP of the controlled process is relatively large, and the case c in the figure is the case where TP is small.

すなわち制御対象プロセスの時定数TPの大きさに応じ
てサンプリング周期を変えるので前記第4図、第5図の
場合に比較して制御特性が著しく改善されていることが
分る。TPが大きいときはサンプリング周期を大きく、
TPが小さいときはサンプリング周期を小さくしている
ので、必要最小限の操作回数で目標値に追従することが
できる。以上述べたことから明らかなように本発明の効
果はサンプリング周期をプロセスの時定数に応じて可変
とするので常に最適の制御周期(サンプリング周期)で
制御アルゴリズムが実行されるので必要最小限の操作回
数で目標値の変化に追従できることにある。また、この
発明によればプラントの動特‘性に応じてサンプリング
周期を可変とするために、計算機内の比例積分調節機能
の比例ゲインTP、積分ゲインK,を固定値と考えるこ
とができ、計算機内での演算処理を著しく簡便なものと
できる。
That is, since the sampling period is changed depending on the magnitude of the time constant TP of the controlled process, it can be seen that the control characteristics are significantly improved compared to the cases shown in FIGS. 4 and 5. When TP is large, increase the sampling period,
Since the sampling period is shortened when TP is small, it is possible to follow the target value with the minimum number of operations required. As is clear from the above, the effect of the present invention is that the sampling period is made variable according to the time constant of the process, so the control algorithm is always executed at the optimal control period (sampling period), so the minimum necessary operation is required. The reason is that it is possible to follow changes in the target value by the number of times. Further, according to the present invention, in order to make the sampling period variable according to the dynamic characteristics of the plant, the proportional gain TP and integral gain K of the proportional-integral adjustment function in the computer can be considered as fixed values. Arithmetic processing within a computer can be significantly simplified.

以下このことについて説明する。まず、制御対象(第1
図12)の特性が1次遅れであり(A−1)式のように
記述される場合について考える。
This will be explained below. First, the controlled object (first
Consider the case where the characteristic in FIG. 12) is a first-order lag and is described as in equation (A-1).

等2F−主A(t)+葦P(t)
…”(A−1)ここに、A(t):時間tのプロセス状
態量 P(t):時間tの制御出力(操作量) K:プロセスゲイン T :プロセス時定数 これを、制御周期△tのサンプル値系に変換する*と、
A(i)=e 「F A(i−1)十(1−e 「「)
KP(i−1) .・..・.(A−2)とな
る。
etc.2F-main A(t)+reed P(t)
…”(A-1) Here, A(t): Process state quantity at time t P(t): Control output (operated amount) at time t K: Process gain T: Process time constant This is the control period △ Convert * to the sample value system of t,
A(i)=e "F A(i-1) ten (1-e "")
KP(i-1).・.. ..・.. (A-2).

但し、i、i−1は夫々今回のサンプリング時点の値を
意味する。一方、速度形比例・積分調節機能の制御アル
ゴリズム(■式)をサンプル値系に変換すると、P(i
〉−P(i−1)=K,(R(i)−A(i))+KP
{(R(i)−A(i))−(R(i−1)−A(i−
1))} ……(A−3)と表わさ
れる。
However, i and i-1 each mean a value at the current sampling time. On the other hand, when the control algorithm (formula ■) of the velocity type proportional/integral adjustment function is converted to a sample value system, P(i
〉-P(i-1)=K, (R(i)-A(i))+KP
{(R(i)-A(i))-(R(i-1)-A(i-
1))} ...It is expressed as (A-3).

(A−3 をP i について整理すると、P(i)
=−(K,十KP)A(i)+KPA(i−1)十P(
i−1)十(K,十KP)R(i)−KPR(i−1)
……(A−4)となる。
(If we organize A-3 with respect to P i , P(i)
=-(K, 10KP)A(i)+KPA(i-1)10P(
i-1) ten (K, ten KP) R (i) - KPR (i-1)
...(A-4).

これに(A−2)式を代入し、整理すると、P(i)=
{一e 了「 K,十(1−e−了「1)KP}A(
i−1)十{,−(・−e4)(K,十KP)K}P(
i−1)十(K,十KP)R(i)−KPR(i−1)
……(A−5)となる。
Substituting equation (A-2) into this and rearranging, P(i)=
{1e 了 “K, 10 (1-e-了 1) KP}A(
i-1) 10{,-(・-e4)(K, 10KP)K}P(
i-1) ten (K, ten KP) R (i) - KPR (i-1)
...(A-5).

この式で、(K,十KP)R(i)−KPR(i−1)
の項は、この系に対する強制外乱項と考えられるので、
この項をほぼ零としこれを無視すると系自身の特性式は
、(A−2)、(A−5)より一般式として次式で表わ
すことができる。
In this formula, (K, 10KP)R(i)-KPR(i-1)
The term is considered to be a forced disturbance term for this system, so
If this term is set to almost zero and ignored, the characteristic equation of the system itself can be expressed as a general equation from (A-2) and (A-5) as follows.

×(i)=■・×(i−1)……(A−6)ここに、X
,(i)=A(i) X2(i)=P(i) XI<i)=1姿2妄言川 X(i−1)=IX,(i−1)X2(i−1)・■=
を袴) 4t の,.=e ちF , の,2ニ(1−e生)K −4t 物:‐e了K,十(1−e牛)KP 物ニ1−(1−e4)(K,十KP)K 従って、系の特性方程式は特性根Z及び単位マトリクス
0=lも9lを用いた行列式(ZO−■)=○より、ー
三みべ2」。
×(i)=■・×(i-1)...(A-6) Here,
, (i) = A (i) X2 (i) = P (i) =
Hakama) 4t. =e ChiF, no, 2 ni (1-e raw) K -4t Thing: -e 了K, 10 (1-e cow) KP Thing ni 1-(1-e4) (K, 10 KP) K Therefore , the characteristic equation of the system is given by the characteristic root Z and the determinant (ZO-■)=○ using the unit matrix 0=l and 9l.

…‐‐‐(A−7>.・.Z−(の,.十の22)Z
+の,.の22−の,2の2,ニ0……(A−8)とな
る。
...---(A-7>..Z-(of,.22 of 10)Z
+の、.. (A-8).

系全体の特性は、(A−8)式の板Zに左右される。こ
こでは、系が2次振動系にならない条件としてZ=0と
し、安定になる条件としてZ=B(0<8<1)を与え
ると、ふ物−化物弓も子.・・‐‐‐くA−9)の,.
十の22 の2つの式が得られる。
The characteristics of the entire system depend on the plate Z of formula (A-8). Here, if we set Z=0 as a condition that the system does not become a secondary oscillation system, and give Z=B (0<8<1) as a condition that the system becomes stable, the Fumono-Bokumono Yumi also becomes a child.・・・--A-9).
Two equations of 10/22 are obtained.

これを解くと、比例積分調節機能の比例・積分ゲインは
、KP= 1 ……(A−10)K,
= 1‐8K(1‐e−半) となる。
Solving this, the proportional/integral gain of the proportional/integral adjustment function is KP= 1...(A-10)K,
= 1-8K (1-e-half).

この(A−10)式は、次のことを表わしている。This formula (A-10) represents the following.

すなわち、プロセスの時定数とゲインがTとKで与えら
れる制御対象に対しては、比例・積分ゲインを(A−1
0)式に従って変更すれば、系は常に安定な特性になる
ということである。各部データをサンプリング入力し、
プロセスへ間欠的に出力する計算機においては、(A−
10)式により求めたKP、KIと制御偏差入力e(t
)とから{2ー式に従った演算を実行することとなる。
In other words, for a controlled object whose process time constant and gain are given by T and K, the proportional/integral gain is expressed as (A-1
0), the system will always have stable characteristics if it is changed according to the equation. Input sample data for each part,
In a computer that outputs intermittently to a process, (A-
10) KP, KI and control deviation input e(t
), the calculation according to the formula {2- is executed.

この場合の問題は、多くのプロセスではプロセスの運転
状態に応じて(A−10)式のプロセス時定数Tが可変
となることであり、e 生の項の演算に多大の処理時間
とメモリ容量を必要とすることとなる。具体的には、計
算機内部のソフト的処理によりテーラー展開あるいはマ
クローリン展開をすることにより最適値を得るが、展開
項数を増やすほど高精度となるため適宜項数を増やしな
がら所定精度となるまで繰り返す必要がある。プロセス
制御用の小型の計算機にとって毎サンプリングごとにこ
の処理を実施することはかなりの高負担であり、大容量
計算機の採用あるいは処理速度の遅延が避けがたい。以
上の例は、プロセスを1次遅れとしたときを示したが、
一般にはより複雑であり(A−lo)式中のe−生の項
数もより多数となる。また、予測制御あるいは適応制御
とす4tるときにもe−「「 の項数が増加する。
The problem in this case is that in many processes, the process time constant T in equation (A-10) is variable depending on the operating state of the process, and it takes a lot of processing time and memory capacity to calculate the raw term e. will be required. Specifically, the optimal value is obtained by performing Taylor expansion or Maclaurin expansion using software processing inside the computer, but as the number of terms in the expansion increases, the accuracy increases, so it is repeated until the specified accuracy is achieved while increasing the number of terms as appropriate. There is a need. For a small computer for process control, performing this processing for each sampling is a considerable burden, and it is difficult to avoid using a large capacity computer or slowing down the processing speed. The above example shows the case where the process is first-order delayed, but
Generally, it is more complicated, and the number of e-raw terms in the (A-lo) equation is also larger. Also, when using predictive control or adaptive control, the number of terms in e-``'' increases.

ところで本発明の場合には、サンプリング周期△tはプ
ロセス時定数Tに応じて‘1}式のように定められた減
・この式で筆=帯でぁり、これは一定である。
By the way, in the case of the present invention, the sampling period Δt is determined according to the process time constant T as shown in the equation '1}.In this equation, brush=band, which is constant.

これにより(A−10)式は(A−11)式のように表
現できる。KP= 1 (A−11)
4tK(e−「F ‐1) K,= 1‐3 K(1‐e−4) この式は、『比例・積分ゲインKP、K,はプロセスの
時定数Tによらず、プロセスゲインKに逆比例するよう
に設定すれば良い』ということを表わしている。
As a result, equation (A-10) can be expressed as equation (A-11). KP= 1 (A-11)
4tK(e-'F-1) K,= 1-3 K(1-e-4) This formula is, ``The proportional/integral gain KP, K, is independent of the process time constant T, and is dependent on the process gain K. This means that it is sufficient to set it so that it is inversely proportional.

すなわち、本発明の効果は、制御周期△tを【1}式で
変更することにより、KP、K,計算時の4te・了、
e−生の計算を省略することができるということである
In other words, the effect of the present invention is that by changing the control period Δt using the formula [1}, KP, K, 4te・end at the time of calculation,
This means that e-raw calculations can be omitted.

また本発明の単独の実施においてもその効果は大きいも
のがあるが、従来技術で述べた第2の可変サンプリング
周期制御と組合わせて実施することも可能である。
Further, although the present invention has great effects when implemented alone, it can also be implemented in combination with the second variable sampling period control described in the prior art.

特に第6図cの定常状態領域での制御を考えた場合に効
果がある。すなわち、操作量の変化が小さい場合にはT
Pから決まるサンプリング周期よりも大きい周期とし、
操作量の変化が検知された場合には本発明としてすでに
述べたようにTPから決まるサンプリング周期で制御ア
ルゴリズムが実行される。このような制御を行なうと第
6図cの定常状態領域における操作回数が減少する効果
がある。また制御量偏差がある一定値以下の場合は本発
明により決まるサンプリング周期よりも大きいサンプリ
ング周期とし、制御量偏差が前記一定値を越えた場合に
本発明により決まるサンプリング周期とする可変サンプ
リング周期制御方法であっても本発明と同様の効果が得
られる。
This is particularly effective when considering control in the steady state region shown in FIG. 6c. In other words, when the change in the manipulated variable is small, T
The period is larger than the sampling period determined by P,
When a change in the manipulated variable is detected, the control algorithm is executed at a sampling period determined from TP, as already described in the present invention. Such control has the effect of reducing the number of operations in the steady state region of FIG. 6c. Further, a variable sampling period control method in which the sampling period is set to be larger than the sampling period determined by the present invention when the control amount deviation is below a certain fixed value, and the sampling period is set to be the sampling period determined by the present invention when the controlled amount deviation exceeds the certain value. However, the same effects as the present invention can be obtained.

図面の簡単な説明第1図は従来技術の説明図を、第2図
はDDCの一般的な制御系を、第3図は本発明の実施例
を説明するブロック図を、第4図〜第5図は従来技術を
実施した場合の制御特性の例を、第6図は本発明を実施
した場合の制御特性の例をそれぞれ示す。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is an explanatory diagram of the prior art, Fig. 2 is a general control system of a DDC, Fig. 3 is a block diagram illustrating an embodiment of the present invention, and Figs. FIG. 5 shows an example of control characteristics when the prior art is implemented, and FIG. 6 shows an example of control characteristics when the present invention is implemented.

符号の説明、1・・・・・・第1の制御系、2・・・・
・・第2の制御系、3・・・・・・第3の制御系、4・
・・・・・プロセスの時定数、5・…・・制御周期信号
、6・・・・・・操作量、7……制御対象プロセス、8
・・・・・・プロセス制御量。
Explanation of symbols, 1...First control system, 2...
...Second control system, 3...Third control system, 4.
... Process time constant, 5 ... Control period signal, 6 ... Manipulated amount, 7 ... Controlled process, 8
...Process control amount.

第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 デイジタル計算機により直接制御対象プロセスを制
御するものにおいて、前記プロセスの運転状態に対応す
る時定数の変化を制御量の関数として記憶している第1
の記憶手段と、前記時定数から決まる最適サンプリング
周期を記憶している第2の記憶手段とを備え、当該運転
時における制御量に対応する時定数を前記第1の記憶手
段により決定し、前記時定数に対応する最適サンプリン
グ周期を前記第2の記憶手段から決定し、該決定された
サンプリング周期により前記制御対象プロセスを制御す
ることを特徴とする可変サンプリング周期制御方法。 2 前記特許請求の範囲第1項記載において、制御量偏
差が一定値以下の場合は前記第2の記憶手段から決まる
サンプリング周期よりも大きいサンプリング周期で制御
することを特徴とする可変サンプリング周期制御方法。
[Scope of Claims] 1. In a system in which a process to be controlled is directly controlled by a digital computer, a first device that stores changes in a time constant corresponding to the operating state of the process as a function of a controlled variable;
and a second storage means storing an optimum sampling period determined from the time constant, the first storage means determining a time constant corresponding to the control amount during the operation, A variable sampling period control method, characterized in that an optimum sampling period corresponding to a time constant is determined from the second storage means, and the controlled process is controlled using the determined sampling period. 2. The variable sampling period control method as set forth in claim 1, characterized in that when the control amount deviation is below a certain value, control is performed at a sampling period larger than the sampling period determined from the second storage means. .
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