JPS6318202B2 - - Google Patents

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JPS6318202B2
JPS6318202B2 JP55113030A JP11303080A JPS6318202B2 JP S6318202 B2 JPS6318202 B2 JP S6318202B2 JP 55113030 A JP55113030 A JP 55113030A JP 11303080 A JP11303080 A JP 11303080A JP S6318202 B2 JPS6318202 B2 JP S6318202B2
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JP
Japan
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signal
transfer function
identification
control
sample value
Prior art date
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Application number
JP55113030A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS5739412A (en
Inventor
Takashi Shigemasa
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP11303080A priority Critical patent/JPS5739412A/en
Priority to AU72725/81A priority patent/AU528431B2/en
Priority to EP81105528A priority patent/EP0045857B1/en
Priority to US06/283,173 priority patent/US4451878A/en
Priority to DE8181105528T priority patent/DE3171308D1/en
Publication of JPS5739412A publication Critical patent/JPS5739412A/en
Publication of JPS6318202B2 publication Critical patent/JPS6318202B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B21/00Systems involving sampling of the variable controlled
    • G05B21/02Systems involving sampling of the variable controlled electric

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプロセスを閉ループ制御しながらサン
プル値PID制御演算部のサンプル値制御定数をプ
ロセスの動作変動に伴なつて最適値に自動調整す
る機能を有するサンプル値PID制御装置に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a sample value PID control device which has a function of automatically adjusting a sample value control constant of a sample value PID control calculation unit to an optimum value in accordance with process operation fluctuations while controlling a process in a closed loop. Regarding.

制御対象となるプロセスを最適条件で制御する
にはそのプロセスの動特性を知る手続が必要とな
る。この手続はその動特性の同定
(Identification)と呼んでいる。この同定を行な
うには、プロセスを制御する制御装置を切離して
開ループ動作で同定する場合と、制御装置をプロ
セスに接続し、そのプロセスを制御しながら同定
を行なう閉ループ動作の場合とがある。この同定
は、経済性、品質管理上、あるいは安全上などの
観点から、操業中のプロセスの動特性変化に応じ
られるように、閉ループ動作中で速やかに同定す
ることが望ましい。
In order to control a process to be controlled under optimal conditions, a procedure is required to know the dynamic characteristics of the process. This procedure is called identification of its dynamic characteristics. There are two ways to perform this identification: one is to disconnect the control device that controls the process and use open-loop operation, and the other is to connect the control device to the process and perform identification while controlling the process. From the viewpoint of economy, quality control, or safety, it is desirable to perform this identification quickly during closed-loop operation so as to be able to respond to changes in the dynamic characteristics of the process during operation.

従来のサンプル値PID制御装置は上述したよう
な閉ループ動作中でプロセスを制御しながら同定
できるものはなく、単にプロセスの既知の動作状
態を推測して、プロセスの出力変化に対応した制
御定数を手動で変更しながら、そのプロセスをサ
ンプル値PID制御するものとか、あるいはプロセ
スの動作が未知である場合には、そのプロセスの
出力変化を特性図などで描き出して、その特性図
などを参考にしてプロセスの動特性を知つて制御
装置の制御定数を決定するものであつた。
Conventional sample value PID controllers do not have the ability to identify while controlling the process during closed-loop operation as described above, but simply estimate the known operating state of the process and manually set control constants that correspond to changes in the process output. If the process is to be controlled by sample value PID while making changes using The control constants of the controller were determined by knowing the dynamic characteristics of the controller.

この種の制御装置としては、アナログ量で扱う
アナログ方式の制御装置と、データをサンプリン
グしながら制御するデジタル方式の制御装置とが
あるが、上述した制御装置の制御定数を決定でき
るものにはアナログ方式のものしか現実にはなく
(例えば、「最適制御入門」増淵著、オーム社発行
p.284に記載の適応制御方式等)、しかも、その制
御定数を計算するのに、大型の計算機を導入しな
ければならず、極めて不経済なものであつた。ま
た、デジタル方式の制御装置で、特にサンプル値
PID制御装置であつては、閉ループ制御の応答を
見ながら制御定数を調整する方法のためプロセス
の動特性に応じた制御定数に調整する調整期間が
長くかかり、その操作も面倒であつた。
This type of control device includes an analog type control device that handles analog quantities, and a digital type control device that controls while sampling data. In reality, there are only methods using this method (for example, "Introduction to Optimal Control" by Masubuchi, published by Ohmsha)
(e.g., the adaptive control method described on page 284), and in order to calculate the control constants, a large computer had to be installed, which was extremely uneconomical. In addition, in digital control devices, especially sample values
In the case of a PID control device, since the control constants are adjusted while observing the response of the closed-loop control, it takes a long time to adjust the control constants to match the dynamic characteristics of the process, and the operation is also troublesome.

この発明は上述した従来装置の欠点を解決する
ためになされたもので、サンプリング周期にとら
われずに、例えば、その周期を長くして、制御定
数の計算が簡易な計算機でも実現できるようにし
ても、その制御性能を低下させることのないサン
プル値PID制御装置を構成することを目的とし、
さらに、制御装置の実機調整期間がほとんど不要
となり、プロセスの操業中でもそのプロセス動特
性を同定でき、最適な制御定数で制御でき、プラ
ントを高稼動率で操作することができるサンプル
値PID制御装置を提供することを目的とする。
This invention was made to solve the above-mentioned drawbacks of the conventional device, and is not limited to the sampling period; for example, by increasing the period and making it possible to calculate the control constants even with a simple computer. , the purpose is to configure a sample value PID control device that does not reduce its control performance,
In addition, the sample value PID control system eliminates the need for actual adjustment of the control system, allows identification of the process dynamic characteristics even during process operation, enables control with optimal control constants, and allows the plant to be operated at high operating rates. The purpose is to provide.

この発明は、サンプル値制御定数を用いてサン
プル値PID制御を行なうサンプル値PID制御演算
部と、パーシステント・エキサイテイング信号か
らなる同定信号を発生する同定信号発生部と、こ
の同定信号発生部の発生した同定信号とを加算し
て得る操作信号をサンプルホールドするサンプル
ホールド部と、このサンプルホールド部の出力信
号とで操作されるプロセスから得られるプロセス
信号とプロセスの制御すべき値に設定してなる目
標値信号との偏差を演算し、この演算して得た偏
差信号を一定周期毎に前記サンプル値PID制御演
算部に入力してなる回路と、上記操作信号とプロ
セス信号とを入力してパルス伝達関数を同定する
パルス伝達関数同定部と、このパルス伝達関数同
定部で同定したパルス伝達関数からS領域の伝達
関数を演算する伝達関数演算部と、この伝達関数
演算部で演算した伝達関数とサンプル制御周期を
用いてサンプル値制御定数を演算するサンプル値
制御定数演算部とを具備し、前記サンプル値制御
定数演算部で得られたサンプル値制御定数を前記
サンプル値PID制御演算部の制御定数としプロセ
スを閉ループ制御しながら、この制御定数を速や
かに自動調整できるサンプル値PID制御装置であ
る。
The present invention includes a sample value PID control calculation section that performs sample value PID control using sample value control constants, an identification signal generation section that generates an identification signal consisting of a persistent exciting signal, and an identification signal generation section that performs sample value PID control using sample value control constants. A sample and hold section samples and holds an operation signal obtained by adding the generated identification signal, and the output signal of this sample and hold section is used to set the process signal obtained from the operated process and the value to be controlled for the process. A circuit that calculates the deviation from the target value signal and inputs the deviation signal obtained by this calculation to the sample value PID control calculation section at regular intervals, and inputs the operation signal and the process signal. a pulse transfer function identification unit that identifies a pulse transfer function; a transfer function calculation unit that calculates an S-region transfer function from the pulse transfer function identified by the pulse transfer function identification unit; and a transfer function calculated by the transfer function calculation unit. and a sample value control constant calculation unit that calculates a sample value control constant using the sample control period, and the sample value control constant obtained by the sample value control constant calculation unit is controlled by the sample value PID control calculation unit. This is a sample value PID control device that can quickly and automatically adjust the control constant while controlling the process in a closed loop.

この発明は特に同定信号としてパーシステント
リ・エキサイテイング(Persistently exciting)
信号を用いたサンプル値PID制御装置である。こ
のパーシステントリ・エキサイテイング
(Persistently exciting)信号はM系列信号、乱
数信号白色雑音信号などの定常不規則過程に属す
る信号であり、たとえばI.Gustavsson他著により
Identification of processes in closed loop−
Identifiability and Accuracy Accuracy
Aspects−として1977年発行された雑誌
Automaticaの第65頁に定義されている。
This invention particularly uses persistently exciting signals as identification signals.
This is a sample value PID control device using signals. This persistently exciting signal is a signal that belongs to a stationary irregular process, such as an M-sequence signal, a random number signal, or a white noise signal.
Identification of processes in closed loop−
Identification and Accuracy
A magazine published in 1977 as Aspects
Defined on page 65 of Automatica.

以下この発明の一実施例について図面を用いて
詳細に説明する。第1図はこの発明に係るサンプ
ル値PID制御装置の回路構成を示すブロツク図で
ある。
An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the circuit configuration of a sample value PID control device according to the present invention.

制御対象は例えば鉄鋼、化学工業プラント内の
温度、圧力などを自動制御されるように構成され
たプロセス1で、サンプルホールド部2、目標値
r(t)とプロセス1の制御量を帰還してなるプ
ロセス信号y(t)との制御偏差e(t)(e(t)
=r(t)−y(t))を演算する演算部3と、所定
のサンプリング制御周期τで動作するサンプラ4
と、このサンプラ4の出力するサンプルされた偏
差信号e*(t)を基にプロセス1を制御するサ
ンプル値PID制御演算部5とで基本的なサンプル
値PID制御装置が構成されている。
The controlled object is, for example, a process 1 configured to automatically control the temperature, pressure, etc. in a steel or chemical industrial plant. The control deviation e(t) with the process signal y(t) (e(t)
=r(t)-y(t)), and a sampler 4 that operates at a predetermined sampling control period τ.
A basic sampled value PID control device is constituted by a sampled value PID control calculation section 5 that controls the process 1 based on the sampled deviation signal e*(t) outputted from the sampler 4.

サンプル値PID制御演算部5の出力信号u′*
(t)は、同定信号発生部7の発生する同定信号
v*(t)と加算部6で加算し、この加算した出力
信号u*(t)をサンプルホールド部2に入力し
て、プロセス1を操作する操作信号u(t)を得
る。この得られた操作信号u(t)によつてプロ
セス1は制御される。
Output signal u′ of sampled value PID control calculation unit 5 *
(t) is an identification signal generated by the identification signal generating section 7.
v * (t) and is added in an adder 6, and the added output signal u * (t) is input to the sample hold unit 2 to obtain an operation signal u(t) for operating the process 1. Process 1 is controlled by the obtained operation signal u(t).

加算部6の出力信号u*(t)とプロセス信号y
(t)からサンプラ8を介して得られるサンプル
プロセス信号y*(t)とによつて、サンプル値
PID制御定数Kc(比例ゲイン)、Ti(積分時定数)、
Td(微分時定数)を演算する。この演算はパルス
伝達関数同定部9、伝達関数演算部10およびサ
ンプル値制御定数演算部11で行なわれる。ここ
で演算されたサンプル値PID制御定数は、サンプ
ル値PID制御演算部5に入力する。すなわちプロ
セス1の変動に遂従してこの演算部5の制御定数
が調整されるのである。
Output signal u * (t) of adder 6 and process signal y
(t) by the sample process signal y * (t) obtained through the sampler 8.
PID control constants Kc (proportional gain), Ti (integral time constant),
Calculate Td (differential time constant). This calculation is performed by a pulse transfer function identification section 9, a transfer function calculation section 10, and a sample value control constant calculation section 11. The sample value PID control constant calculated here is input to the sample value PID control calculation section 5. That is, the control constant of this calculation section 5 is adjusted in accordance with the fluctuations in the process 1.

次に本発明の装置の各構成部分についてさらに
詳細に説明する。
Next, each component of the apparatus of the present invention will be explained in more detail.

プロセス1のコントローラであるサンプル値制
御演算部5は、後述のサンプル値制御定数を用い
てサンプラ4の出力信号e*(t)を次のアルゴリ
ズムで演算処理して、信号u′*(t)を出力する。
このアルゴリズムは周知の速度型PIDアルゴリズ
ムであり、比例ゲインKc、積分時定数Ti、微分
時定数をTd、サンプル制御周期をτとすると、
サンプル値PID制御演算部5の出力信号u′*tは、 u′*(t)=u′*(t−τ)+Δu′*(t)……第1
式 ただし、 Δu′*(t)=Kc{(e(t)−e(t−τ))+τ
/Tie (t) +Td/τ(e(t)−2e(t−τ)+e(t−2τ)
)} ……第2式 で示される。この演算は第2図に示すフローチヤ
ートの順に、まずu′*(t)をステツプ12で実行
し、次にu′*(t)をステツプ13で実行する。
The sample value control calculation unit 5, which is the controller of the process 1, processes the output signal e * (t) of the sampler 4 using the following algorithm using sample value control constants to be described later, and generates the signal u' * (t). Output.
This algorithm is a well-known speed-type PID algorithm, where the proportional gain Kc, the integral time constant Ti, the differential time constant Td, and the sample control period τ.
The output signal u' * t of the sample value PID control calculation unit 5 is expressed as u' * (t) = u' * (t - τ) + Δu' * (t)...
Formula However, Δu′ * (t)=Kc {(e(t)−e(t−τ))+τ
/Tie (t) +Td/τ(e(t)−2e(t−τ)+e(t−2τ)
)} ... is shown by the second formula. This operation is performed in the order of the flowchart shown in FIG. 2: first, u' * (t) is executed in step 12, and then u' * (t) is executed in step 13.

加算部6は、サンプル値制御演算部5の出力信
号u′*(t)と同定信号v*(t)を加算し、加算さ
れた信号u*(t)がサンプルホールド部2でサン
プルホールドされてプロセス1への操作信号u
(t)となる。すなわち次式で示される。
The adder 6 adds the output signal u′ * (t) of the sample value control calculation unit 5 and the identification signal v * (t), and the added signal u * ( t) is sampled and held in the sample hold unit 2. operation signal u to process 1
(t). That is, it is expressed by the following equation.

u(t)=u′*(t)+v*(t) ……第3式 同定信号発生部7は操作信号に加える同定信号
v*(t)を発生する。この同定信号v*(t)は多
周波数成分を含んでいる信号で、本実施例では簡
単なアルゴリズムで作ることができるM系列信号
を同定信号として用いた。このM系列信号を発生
させる具体的な構成は、一般に良く知られている
ので、ここでは詳細な説明は省略する。例えば信
号の周期を127とし、その振幅をAmとした時の
M系列信号は適当な初期状態C(t−1τ)=0また
は1、(ただしi=0、1、……7)を設定する
ことにより発生することができる。この場合は、
次の第4式および第5式の演算を実行することに
よつて同定信号v*(t)が得られる。
u(t)=u' * (t)+v * (t)...3rd formula The identification signal generator 7 generates an identification signal to be added to the operation signal.
Generate v * (t). This identification signal v * (t) is a signal containing multi-frequency components, and in this embodiment, an M-sequence signal that can be generated by a simple algorithm is used as the identification signal. Since the specific configuration for generating this M-sequence signal is generally well known, detailed explanation will be omitted here. For example, when the period of the signal is 127 and the amplitude is Am, the M-sequence signal is set to an appropriate initial state C(t-1τ) = 0 or 1 (however, i = 0, 1, ... 7). This can occur due to in this case,
The identification signal v * (t) can be obtained by executing the following equations 4 and 5.

C(t)=MOD(C(t−τ)+C(t−7τ)、2)
……第4式 v*(t)=Am(2C(t)−1) ……第5式 測サンプラ8は、サンプラ4と同期して動作し、
プロセス信号y(t)をサンプリングする。この
サンプルされた信号を記号y*(t)を付したプロ
セス信号とした。
C(t)=MOD(C(t-τ)+C(t-7τ), 2)
...Fourth equation v * (t)=Am(2C(t)-1)...The fifth equation measurement sampler 8 operates in synchronization with the sampler 4,
Sample the process signal y(t). This sampled signal was designated as a process signal with the symbol y * (t).

パルス伝達関数同定部9は出力信号u*(t)と
プロセス信号y*(t)から、プロセス1の動特性
をあらわすパルス伝達関数を時系列処理により同
定するものである。本実施例でのパルス伝達関数
同定部は遂次近似最尤度型フイルタで構成されて
いる。
The pulse transfer function identification unit 9 identifies a pulse transfer function representing the dynamic characteristics of the process 1 from the output signal u * (t) and the process signal y * (t) by time-series processing. The pulse transfer function identification section in this embodiment is composed of a successive approximation maximum likelihood type filter.

なお同定信号は、Persistently exciting信号と
してM系列信号を用いているので、IEEE
Transaction on Automatic Control、1976年12
月、Identifiability Condition for Linear
Multivariable System Operating Under
Feedback、(837〜840頁)T.Soderstrom他著に
記載の定理より、閉ループ制御中にプロセス1へ
の操作信号u*(t)とプロセス信号y*(t)から、
プロセス1のパルス伝達関数が同定可能となる。
Note that the identification signal uses an M-sequence signal as a persistently exciting signal, so the IEEE
Transaction on Automatic Control, 1976 12
Moon, Identifiability Condition for Linear
Multivariable System Operating Under
Feedback, (pp. 837-840) From the theorem described in T. Soderstrom et al., from the operation signal u * (t) to process 1 and the process signal y * (t) during closed-loop control,
The pulse transfer function of process 1 can now be identified.

同定手法は、最小2乗法、最尤度法、補助変数
法、拡張最小2乗法などがあるが本実施例では観
測ノイズに強く、同定精度の高い最尤度法を用い
た。この最尤度法による同定は遂次近似最尤度型
同定フイルタのアルゴリズムで実行できる。いま
操作信号u*(t)とに着目してプロセス1および
観測ノイズξ(t)の等価モデルを示すと、第3
図に示すように、プロセスの等価パラメータはブ
ロツク14のようになり、観測ノイズの等価パラ
メータはブロツク15のようになる。また同定す
べき未知パラメータai、bj+ci(ただし、i=1、
2、……、m、j=1、2、……、n)をペクト
ルθ^であらわすと、 θ^T=〔a^1、a^2、……、a^m、・b^1、b^2、……、b^n
、・
c^1、c^2、……、cm〕 ……第6式 (ただしTは転置をあらわす) となり、近似最尤度型同定フイルタのアルゴリズ
ムはカルマンフイルタに類似した次の第7式〜第
17式で示すことができる。
Identification methods include the least squares method, the maximum likelihood method, the auxiliary variable method, and the extended least squares method, but in this example, the maximum likelihood method, which is resistant to observation noise and has high identification accuracy, was used. Identification using the maximum likelihood method can be performed using a successive approximation maximum likelihood identification filter algorithm. Now, focusing on the operation signal u * (t) and showing the equivalent model of process 1 and observation noise ξ(t), the third
As shown in the figure, the equivalent parameters of the process are as shown in block 14, and the equivalent parameters of the observation noise are as shown in block 15. Also, unknown parameters to be identified ai, bj + ci (where i = 1,
2, ..., m, j = 1, 2, ..., n) is expressed as a spectrum θ^, then θ^ T = [a^ 1 , a^ 2 , ..., a^m, ・b^ 1 , b^ 2 , ..., b^n
,・
c^ 1 , c^ 2 , ..., cm] ...Equation 6 (where T represents transposition), and the algorithm of the approximate maximum likelihood identification filter is similar to the Kalman filter using the following Equations 7 to 6.
It can be shown by equation 17.

θ^(t)=θ^(t−τ)+ p(t−τ)・(t)/λ(t)+T(t)・p
(t−τ)(t)・ε (t) ……第7式 ここで、p(t)は次式で示される(n+2m)×
(n+2m)行列である。
θ^(t)=θ^(t-τ)+p(t-τ)・(t)/λ(t)+ T (t)・p
(t-τ)(t)・ε (t)...Equation 7 Here, p(t) is expressed by the following equation (n+2m)×
It is a (n+2m) matrix.

p(t)=〔p(t−τ)− p(t−τ)(t)T(t)p(t−τ)/λ(
t)+(t)・p(t−τ)(t)〕/ λ(t) ……第8式 また、ε(t)は次式で示される、同定誤差であ
る。
p(t)=[p(t-τ)-p(t-τ)(t) T (t)p(t-τ)/λ(
t)+(t)・p(t-τ)(t)]/λ(t)...8th equation Further, ε(t) is an identification error expressed by the following equation.

ε(t)=y*(t)−〔−y*(t−τ)、−y*(t−
2τ)、……y*(t−mτ);u*(t−τ)、u*(t−
2τ)、……、(u*(t−nτ);ε(t−τ)、ε(t

2τ)、……;ε(t−mτ)〕×θ^(t−τ)
……第9式 さらに(t)は、次式で与えられる(n+2m)
ベクトルである。
ε(t)=y * (t)−[−y * (t−τ),−y * (t−
2τ), ...y * (t-mτ); u * (t-τ), u * (t-
2τ), ..., (u * (t-nτ); ε(t-τ), ε(t

2τ),...;ε(t-mτ)]×θ^(t-τ)
... Equation 9 Furthermore, (t) is given by the following equation (n+2m)
It is a vector.

T(t)=〔−y〓(t−τ)、−y〓(t−2τ)、
……−y〓
(t−mτ);u〓(t−τ)、……、u〓(t−nτ);
ε〓(t
−τ)、……、ε〓(t−mτ)〕 ……第10式 ここで(t)ベクトルの要素を、近似最尤度法
では次のようにして近似する。
T (t) = [−y〓(t−τ), −y〓(t−2τ),
……−y〓
(t-mτ); u〓(t-τ), ..., u〓(t-nτ);
ε〓(t
-τ), .

またλ(t)は、forgetting factorであり、次
のように選ぶ。
Further, λ(t) is a forgetting factor, which is selected as follows.

プロセス動特性が変化しない場合 λ(t)=1.0 ……第14式 または、λ(t)=α・λ(t−τ)+(1−α)
……第15式 (0.95λ(o)1 0.95α1) プロセス動特性が変化する場合、 λ(t)=α(0.95α<1) ……第16式 初期値として、次のように選ぶ。
When the process dynamic characteristics do not change λ(t) = 1.0 ...Equation 14 Or, λ(t) = α・λ(t-τ)+(1-α)
...Equation 15 (0.95λ(o)1 0.95α1) When the process dynamic characteristics change, λ(t)=α(0.95α<1) ...The initial value of Equation 16 is selected as follows.

θ(o)=0 p(o)=β・I} ……第17式 ただし、βは103〜105程度の実数、Iは単位行
列である。
θ(o)=0 p(o)=β·I} ...Formula 17 Where, β is a real number of about 10 3 to 10 5 and I is a unit matrix.

このように設定することにより、{u*(t)}、
{y*(t)}のデータがサンプル制御周期毎に入力
され、その入力毎に上述した近似最尤度型同定ア
ルゴリズムにより、プロセスおよび観測ノイズの
モデルパラメータが遂次同定される。従つて、同
定パラメータのうちai(i=1、……、m)、bj
(j=1、……、n)を用いてプロセスのパルス
伝達関数は、次式で示される。
By setting like this, {u * (t)},
The data of {y * (t)} is inputted every sample control period, and model parameters of process and observation noise are sequentially identified for each input using the approximate maximum likelihood type identification algorithm described above. Therefore, among the identification parameters, ai (i=1, ..., m), bj
The pulse transfer function of the process using (j=1, . . . , n) is expressed by the following equation.

これら一連の、パルス伝達関数同定部9のアル
ゴリズムを、第4図に示した。ステツプ(16)
は、第11式乃至第13式の部分の演算ブロツクであ
り、ステツプ17はT(t)ペクトルと、φT(t)
ペクトルをセツトアツプする演算ブロツクであ
り、ステツプ(18)では、第9式を演算する。ス
テツプ(19)では第7式と第8式を演算する。そ
してステツプ(20)は同定結果θ(t)を用いて
プロセスのパルス伝達関数Gp(z)を設定する演
算ブロツクである。
A series of these algorithms of the pulse transfer function identifying section 9 is shown in FIG. Step (16)
is the calculation block of the 11th to 13th equations, and step 17 calculates the T (t) vector and φ T (t)
This is a calculation block for setting up a spectrum, and in step (18), the ninth equation is calculated. In step (19), the seventh and eighth equations are calculated. Step (20) is a calculation block that uses the identification result θ(t) to set the pulse transfer function Gp(z) of the process.

伝達関数演算部10ではパルス伝達関数同定部
9で同定したパルス伝達関数から、S領域におけ
るプロセスの伝達関数を演算する。演算方法は、
同定したパルス伝達関数G^p(z)のステツプ応答
をもつ、ムダ時間を含む2次おくれプロセスG〓p
(s)を求めることによつて、プロセスの伝達関
数を演算するものである。
The transfer function calculation unit 10 calculates the transfer function of the process in the S domain from the pulse transfer function identified by the pulse transfer function identification unit 9. The calculation method is
A quadratic delay process G〓p including dead time with a step response of the identified pulse transfer function G^p(z)
By determining (s), the transfer function of the process is calculated.

G〓p(s)=Ke-Ls/(T1S+1)(T2S+1)……第1
9式 このプロセスG〓p(s)のステツプ応答を第5図に
示す。ステツプ応答で最大の傾きを生ずる時間
tmaxと、第5図に示したTAとTBは、L1,T1
T2と第20〜第22式のような関係がある。
G〓p(s)=Ke -Ls /(T 1 S+1) (T 2 S+1)...1st
Equation 9 The step response of this process G〓p(s) is shown in FIG. Time at which maximum slope occurs in step response
tmax and T A and T B shown in Figure 5 are L 1 , T 1 ,
There is a relationship between T 2 and equations 20 to 22.

tmax=L+T1T2/T1−T2ln(T1 T2)……第20式 TA=T1(T2/T1)T2/T2−T1 ……第21式 TB=T1+T2 ……第22式 また、α=TB/TA、β=T2/T1とすると、L,
T1,T2は次のようにして求めることができる。
tmax=L+T 1 T 2 /T 1 -T 2 ln ( T1 T2 )... 20th equation T A = T 1 (T 2 / T 1 ) T 2 / T 2 - T 1 ... 21st equation T B = T 1 + T 2 ...22nd formula Also, if α=T B / TA and β=T 2 /T 1 , then L,
T 1 and T 2 can be determined as follows.

α=(1+β)・β/β1−p ……第23式 T1=TAα/(1+β) ……第24式 T2=TAaβ/(1+β) ……第25式 L=tmax−TAαβ・ln(1/β)/(1−β2) ……第26式 ここで、αが求まると、第23式の関係よりあらか
じめ数表を作つておくことによりβを逆算するこ
とができる。また、TA、tmaxが求まると、T1
T2,Lを求めることができる。
α=(1+β)・β/β 1 −p ...23rd formula T 1 =T A α/(1+β) ...24th formula T 2 =T Aa β/(1+β) ...25th formula L=tmax −T A αβ・ln(1/β)/(1−β 2 ) ...Equation 26Here, once α is determined, β can be calculated backwards by creating a numerical table in advance from the relationship in Equation 23. be able to. Also, when T A and tmax are found, T 1 ,
T 2 and L can be found.

次に、同定したパルス伝達関数e^p(z)より
tmax、α、TAを求める。第18式の分子を分母で
割ることにより、27式のように表わすことができ
る。
Next, from the identified pulse transfer function e^p(z),
Find tmax, α, and T A. By dividing the numerator of Equation 18 by the denominator, it can be expressed as Equation 27.

G^p(z)=i=1 g^iz-i ……第27式 このとき、インパルスg^i(i=1、2、……)は、
次式のアルゴリズムにより求めることができる。
G^p (z) = i=1 g^iz -i ...Formula 27 In this case, the impulse g^i (i = 1, 2, ...) is
It can be determined using the following algorithm.

g1=b1 g^2=b^2−a^1g^1 g^3=b^3−a^1g^2−a^2g^1 ……………………… g^n=b^o−a^1g^o-1−a^2o-2…a^ng^o-n ……………………………………………第28式 このインパルス列の中で最大のものが、ステツプ
応答で最大の傾きを与えるから、最大のインパル
スをg^mxとすると、次のようになる。
g 1 =b 1 g^ 2 =b^ 2 −a^ 1 g^ 1 g^ 3 =b^ 3 −a^ 1 g^ 2 −a^ 2 g^ 1 ……………………… g ^n=b^ o −a^ 1 g^ o-1 −a^ 2o-2 …a^ n g^ on ……………………………………………Equation 28 This impulse Since the largest one in the series gives the largest slope in the step response, if the largest impulse is g^mx, we get:

g^mx=MAX〔g^1、g^2、g^3、……〕……第29式 最大のインパルスがMX番目であるとすると、最
大の傾きを生ずる時刻tmaxは次のようになる。
g^mx = MAX [g^ 1 , g^ 2 , g^ 3 , ...] ...Formula 29 Assuming that the maximum impulse is the MXth one, the time tmax at which the maximum slope occurs is as follows: .

tmax=(MX−1)・τ ……第30式 その最大の傾きを与える接線より、TAは、次の
ように求めることができる。
tmax=(MX-1)・τ...Formula 30 From the tangent that gives the maximum slope, T A can be obtained as follows.

TA=τ/gmx・K ……第31式 αはTA,TB,K、間の比例関係より、次式で求
めることができる。
T A = τ/gmx·K ...Equation 31 α can be obtained from the following equation from the proportional relationship between T A , T B , and K.

α=1−(nx-1i=1 g^i)/K ……第32式 ここで、プロセスゲインKは第18式でz=iとす
ることにより、次のように求めることができる。
α=1−( nx-1i=1 g^i)/K ...Equation 32 Here, the process gain K can be calculated as follows by setting z=i in Equation 18. .

K=(oi=1 b^i)/(1+nj=1 a^j) ……第33式 以上のようにして、tmax、TA、αがインパル
ス応答より求めることができたので、第23〜26式
および第33式を用いて、T1,T2,L,Kが求め
ることができ、プロセスの伝達関数G〓p(s)が求
めることができる。次のステツプのために、第19
式のexp部分をTaylor展開し、分母形にまとめる
と、第34式となる。
K=( oi=1 b^i)/(1+ nj=1 a^j) ...Formula 33 As above, tmax, T A and α could be found from the impulse response. Therefore, using Equations 23 to 26 and Equation 33, T 1 , T 2 , L, and K can be obtained, and the process transfer function G〓p(s) can be obtained. For the next step, the 19th
When the exp part of the formula is expanded by Taylor and summarized in the denominator form, the 34th formula is obtained.

G(s)=1/(h〓0+h〓1S+h〓2S2+h〓3S3+……

……第34式 ここで、h〓0=1/K h〓1=(T1+T2+L)/K h〓2=(T1T2+(T1+T2)L+1/2L2/K ……第35式 h〓3=(T1T2L+(T1+T2)L2/2+L3/6)/K 以上より、プロセスのS領域の伝達関数G〓p
(s)を計算するアルゴリズムが求まり、これを
第6図にフローチヤートで示した。第6図中のス
テツプ(21)は第28式を、ステツプ(2)は第29式
を、ステツプ(23)は、第30〜33式をステツプ
(24)は第23式の関係から、あらかじめ求めた逆
関数β=f(α)を、ステツプ(25)式は、第24
〜26式を、ステツプ(26)式は第34〜35式をそれ
ぞれ演算するブロツクである。第7図は、β=f
(α)なる逆関数を図示したものである。
G(s)=1/(h〓 0 +h〓 1 S+h〓 2 S 2 +h〓 3 S 3 +……
)
...Equation 34 Here, h〓 0 = 1/K h〓 1 = (T 1 +T 2 +L) /K h〓 2 = (T 1 T 2 + (T 1 +T 2 )L + 1/2L 2 /K ...Equation 35 h〓 3 = (T 1 T 2 L + (T 1 + T 2 ) L 2 /2 + L 3 /6) / K From the above, the transfer function G〓p of the S region of the process
An algorithm for calculating (s) was found and is shown in the flowchart of FIG. In Figure 6, step (21) uses equation 28, step (2) uses equation 29, step (23) uses equations 30 to 33, and step (24) uses equation 23 in advance. The obtained inverse function β=f(α) is expressed as step Equation (25) in the 24th
Step (26) is a block that calculates equations 34 to 35, respectively. Figure 7 shows β=f
This is a diagram illustrating the inverse function (α).

サンプル値制御定数部11は本実施例では、伝
達関数演算部10で求められたプロセスの伝達関
数G〓p(s)から、北森が計測自動制御学会論文
集、1979年第15巻第5号p113〜136、制御対象の
部分的知識に基くサンプル値制御系の設計法の中
で述べている方法によりサンプル値制御定数を演
算している。G〓p(s)が設定された後の、サンプ
ル値PID制御パラメータ(Kc;比例ゲイン、
Ti;積分時定数Td;微分時定数)を導出する部
分をアルゴリズム化して、第8図に示した。な
お、サンプル制御周期は同定の時と異なる場合を
考慮して、△tとする。ステツプ(27)は、サン
プル値コントローラの動作モードを判定する部分
である。ステツプ(28)はPI動作の場合の、σ
に関する2次式の根を求めるブロツクであり、ス
テツプ(29)はPID動作の場合で、σに関する3
次式の根を求めるブロツクである。求まつた根の
中で、正の最小根σ*をステツプ(30)で求める。
このσ*を用いてサンプル値PIDパラメータをステ
ツプ(31)、(32)で演算する。このサンプル値制
御定数演算部11で演算された新らたなサンプル
値制御定数を用いて、サンプル値制御演算部5が
サンプル値制御演算を行なうことになり、制御定
数の自動調整機能が実行されることになる。
In this embodiment, the sample value control constant unit 11 is calculated from the transfer function G〓p(s) of the process obtained by the transfer function calculation unit 10. The sample value control constant is calculated by the method described in pages 113 to 136, a method for designing a sample value control system based on partial knowledge of the controlled object. After G〓p(s) is set, the sample value PID control parameter (Kc; proportional gain,
The part for deriving Ti: integral time constant (Td: differential time constant) is made into an algorithm and shown in FIG. Note that the sample control period is set to Δt in consideration of the case where it is different from the time of identification. Step (27) is the part that determines the operating mode of the sample value controller. Step (28) is σ in case of PI operation.
This is a block for finding the root of a quadratic equation with respect to σ, and step (29) is for PID operation.
This is a block that finds the roots of the following equation. Among the roots found, the minimum positive root σ * is found in step (30).
Using this σ * , sample value PID parameters are calculated in steps (31) and (32). Using the new sample value control constant calculated by the sample value control constant calculation unit 11, the sample value control calculation unit 5 will perform sample value control calculation, and the automatic adjustment function of the control constant will be executed. That will happen.

次に、本発明装置を2次おくれプロセスに適用
した例を示す。この2次おくれプロセスの伝達関
数Gp(s)は、厳密な同定の結果第36式のように
なることがわかつた。
Next, an example will be shown in which the apparatus of the present invention is applied to a secondary delay process. As a result of strict identification, it was found that the transfer function Gp(s) of this second-order lag process is as shown in Equation 36.

Gp(s)=1/1.387+21.628S+46.377S2 ……第36式 この2次おくれプロセスに対して、従来形のサン
プル値PIコントローラ、(第1図で7,9,10,
11のブロツクがないもの)を用いて、ステツプ応
答(目標値変化0.2)させた時の操作信号u(t)
とプロセス信号y(t)の様子が第9図である。
なお、サンプル周期T=0.2秒、比例ゲインKc=
4.11、積分時定数Ti=5.0秒である。50(%)のオ
ーバーシユートが見られ、整定するのに60秒以上
かかつており、あまり適切な応答とは言えない。
Gp (s) = 1/1.387 + 21.628S + 46.377S 2 ... Equation 36 For this quadratic delay process, the conventional sample value PI controller (7, 9, 10,
Operation signal u(t) when making a step response (target value change 0.2) using
FIG. 9 shows the state of the process signal y(t).
In addition, sampling period T = 0.2 seconds, proportional gain Kc =
4.11, the integral time constant Ti = 5.0 seconds. An overshoot of 50% was observed, and it took over 60 seconds to settle, which is not a very appropriate response.

第10図は、本発明の装置を用いて、閉ループ
制御中にプロセス動特性を同定し、同定結果か
ら、最適なサンプル値PI定数を導出し、その導
出結果を用いてステツプ応答をさせた時の、操作
信号u(t)とプロセス信号y(t)の様子であ
る。区間Aは、制御定数Kc=1.0、Ti=15.6に固
定し、振巾0.1のM系列信号を注入しながら、閉
ループで同定を行なつている期間である。区間B
はパルス伝達関数同定部9と伝達関数演算部10
と、サンプル値制御定数演算部11を全て動作さ
せて制御している期間である。区間Cは、収束し
た制御定数(Ki=4.063、Ti=15.605)を用いて、
目標値変化させた時のステツプ応答波形である。
オーバーシユート10%で、整定時間18〔秒〕と、
良くダンピングの利いたステツプ応答が得られて
おり、適切な制御定数にチユーニングされている
ことがわかる。参考のため、パルス伝達関数同定
部で得られたパルス伝達関数のステツプ応答(プ
ロツト)を第11図に示した。実線は実プロセス
のステツプ応答であり、良く同定されていること
がわかる。
Figure 10 shows the case in which process dynamic characteristics are identified during closed-loop control using the device of the present invention, an optimal sample value PI constant is derived from the identification results, and a step response is generated using the derived results. This is the state of the operation signal u(t) and the process signal y(t). Section A is a period in which the control constants Kc = 1.0 and Ti = 15.6 are fixed, and identification is performed in a closed loop while injecting an M-sequence signal with an amplitude of 0.1. Section B
are the pulse transfer function identification section 9 and the transfer function calculation section 10
This is a period in which all sample value control constant calculation units 11 are operated and controlled. Section C uses converged control constants (Ki = 4.063, Ti = 15.605),
This is a step response waveform when the target value is changed.
With 10% overshoot, settling time is 18 seconds.
It can be seen that a well-damped step response was obtained, and that the control constant was tuned to an appropriate value. For reference, the step response (plot) of the pulse transfer function obtained by the pulse transfer function identification section is shown in FIG. The solid line is the step response of the actual process, and it can be seen that it is well identified.

以上に示したように、サンプリング周期が変つ
ても、パルス伝達関数に変換してから、プロセス
に多いむだ時間を有する2次遅れ系のS領域の伝
達関数に変換し、このS領域の伝達関数でサンプ
ル値制御定数を決定しているので、安定に制御さ
れていることがわかる。また、小さな同定信号を
用いて極めて短い時間でプロセスの動特性がオン
ラインで同定でき、その結果から、サンプル値制
御定数を同じくオンラインで調整することができ
た。
As shown above, even if the sampling period changes, the pulse transfer function is converted into a pulse transfer function, and then converted into an S-domain transfer function of a second-order lag system that has a lot of dead time in the process. Since the sample value control constant is determined by , it can be seen that the control is stable. Furthermore, the dynamic characteristics of the process could be identified online in a very short time using a small identification signal, and the sample value control constants could also be adjusted online based on the results.

以上、詳述したように、本発明によれば、サン
プル値コントローラの出力信号に小さな同定信号
を加えて操作信号としてプロセスへ注入し、閉ル
ープ制御を実施しながら、サンプル制御周期毎の
操作信号とプロセス信号とから、プロセスのパル
ス伝達関数を同定し、そのパルス伝達関数からS
領域の伝達関数を演算し、その伝達関数からサン
プル値制御定数を演算し、その演算結果の制御定
数を用いて閉ループ制御を行なわせることによ
り、サンプル周期の如何を問わずに安定した制御
定数を決定できるので、例えば、その周期を長く
して、サンプリング中に制御定数を簡単な演算手
段でゆつくりと計算すれば良く(格別に高速な計
算のできる大型計算機で計算する必要がない。)、
しかも適切にかつ安定して自動的にサンプル値制
御定数を調整することができる。
As described in detail above, according to the present invention, a small identification signal is added to the output signal of the sample value controller and injected into the process as an operation signal, and while performing closed loop control, the operation signal for each sample control period is From the process signal, identify the pulse transfer function of the process, and from the pulse transfer function S
By calculating the transfer function of the area, calculating the sample value control constant from the transfer function, and performing closed-loop control using the control constant of the calculation result, stable control constants can be obtained regardless of the sample period. For example, it is sufficient to lengthen the cycle and slowly calculate the control constant using a simple calculation method during sampling (there is no need to use a large computer that can perform extremely high-speed calculations).
Moreover, the sample value control constant can be adjusted automatically and appropriately and stably.

本発明による装置ではプロセスの動特性を知る
のに閉ループ制御中に微少な同定信号を用いてい
るので、従来装置の限界感度法、リミツトサイク
ル法などと比べてプロセスを大きく変動させない
ので実用的である。また、閉ループ制御を実行し
ながら、プロセス動特性の同定と制御定数の自動
調整ができるので、コントローラの実機調整期間
がほとんどいらなくなる。また、プロセスを操業
中にも、自動調整ができるので、プラントを高い
稼動率で操作することができ、利すること非常に
大である。
Since the device according to the present invention uses a minute identification signal during closed-loop control to determine the dynamic characteristics of the process, it does not cause large fluctuations in the process compared to the limit sensitivity method, limit cycle method, etc. of conventional devices, making it more practical. It is. Furthermore, since process dynamic characteristics can be identified and control constants can be automatically adjusted while executing closed-loop control, there is almost no need for adjustment of the actual controller. Moreover, since automatic adjustment can be performed even during process operation, the plant can be operated at a high operating rate, which is very beneficial.

また、コントローラの比例ゲインを零に固定す
ると、閉ループ状態となるが、同定信号をコント
ローラの出力箇所で加えているので、閉ループの
みならず、開ループでもプロセスの動特性を同定
できる。
Furthermore, when the proportional gain of the controller is fixed to zero, a closed loop state occurs, but since the identification signal is added at the output of the controller, the dynamic characteristics of the process can be identified not only in the closed loop but also in the open loop.

また、プロセスのパルス伝達関数を同定するの
に、カルマンフイルタに類化した、遂次形の近似
最尤度型フイルタを用いており、統計処理が自動
的に行なわれているのでフイルタ効果があり、観
測ノイズの影響を受けることなく、安定した同定
ならびに、制御定数の自動調整が行なえる。
In addition, to identify the pulse transfer function of the process, a successive approximate maximum likelihood filter similar to a Kalman filter is used, and statistical processing is performed automatically, so there is no filter effect. , stable identification and automatic adjustment of control constants can be performed without being affected by observation noise.

また、パーシステントリ・エキサイト信号をパ
ルス伝達関数同定部に入力する操作信号は加算部
6の出力からに限らずサンプリングホールド部の
出力からA/D変換器を介して得られる信号を用
いても良い。
Further, the operation signal for inputting the persistent excite signal to the pulse transfer function identification section is not limited to the output of the adding section 6, but may also be a signal obtained from the output of the sampling and holding section via an A/D converter. good.

また、本発明の装置は、各演算ブロツクをマイ
クロコンピユータを用いたデジタルシステムのソ
フトウエアで実現できることは言うまでもない。
Further, it goes without saying that in the apparatus of the present invention, each calculation block can be realized by software of a digital system using a microcomputer.

上述した本発明の実施例では、プロセスのパル
ス伝達関数を同定するのに、近似最尤度法を用い
たが、不偏一致推定値が得られる同定法であれば
拡張最小2乗法、補助変数法、モデル規範形パラ
メータ同定法など何でも良い。
In the embodiment of the present invention described above, the approximate maximum likelihood method was used to identify the pulse transfer function of the process, but any identification method that can obtain unbiased matching estimates may be the extended least squares method or the auxiliary variable method. , model reference form parameter identification method, etc. can be used.

また、同定信号として、M系列信号を用いたが
定常不規則過程に属する信号であれば、M系列以
外の擬似ランダム信号(Pseudo−Random
Binary Signal)でも、正規乱数信号でも、何で
も良い。また、M系列信号を直接に用いるではな
く、一旦発生させたM系列信号をデジタルフイル
タを通して得た出力信号を用いても良い。
Furthermore, although an M-sequence signal was used as the identification signal, if the signal belongs to a stationary irregular process, a pseudo-random signal other than the M-sequence (Pseudo-Random signal) is used.
Binary Signal), normal random number signal, or anything is fine. Furthermore, instead of directly using the M-sequence signal, an output signal obtained by passing the generated M-sequence signal through a digital filter may be used.

なお特に同定信号にM系列信号を用いることに
よつて、M系列信号は2値(+1,−1)もしく
は3値(+1,0,−1)の値を取るので、同定
するプロセスを無理なく動作させることができ、
安全に同定できる。またM系列信号は多くの周波
数成分を含んでいるので、同定する時間を短縮す
ることができる。さらにまたM系列信号はその発
生が比較的容易で簡単なロジツクの構成で得られ
るので、装置を小型化できる。
In particular, by using the M-sequence signal as the identification signal, the M-sequence signal takes binary (+1, -1) or ternary (+1, 0, -1) values, so the identification process can be made easier. can be made to work,
Can be safely identified. Furthermore, since the M-sequence signal includes many frequency components, the time required for identification can be shortened. Furthermore, since the M-sequence signal is relatively easy to generate and can be obtained with a simple logic configuration, the device can be miniaturized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、この発明の一実施例を示すブロツク
図であり、第5図と第7図を除く第2図から第8
図までは、第1図内の各ブロツクの内容を説明す
るフローチヤート図、第5図は、ムダ時間を含む
2次おくれ系のステツプ応答波形を示す波形図、
第7図は、αからβを導出する際の逆関数f(α)
をそれぞれ示す曲線図、第9図は、2次おくれプ
ロセスのステツプ応答を示す曲線図、第10図
は、自動調整時の応答および自動調整後の制御定
数を用いてステツプ応答を示す曲線図、第11図
は、2次おくれプロセスと同定したパルス伝達関
数のステツプ応答を比較した曲線図である。 1……プロセス、2……サンプルホールド部、
4……サンプラ、5……サンプル値制御演算部、
7……同定信号発生部、9……パルス伝達関数同
定部、10……伝達関数演算部、11……サンプ
ル値制御定数演算部。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 8 excluding FIGS.
The figures up to this figure are flowcharts explaining the contents of each block in Fig. 1, and Fig. 5 is a waveform diagram showing a step response waveform of a quadratic delay system including dead time.
Figure 7 shows the inverse function f(α) when deriving β from α.
9 is a curve diagram showing the step response of the quadratic delay process. FIG. 10 is a curve diagram showing the step response using the response during automatic adjustment and the control constant after automatic adjustment. FIG. 11 is a curve diagram comparing the step response of the pulse transfer function identified as a second-order delay process. 1...process, 2...sample hold section,
4... Sampler, 5... Sample value control calculation section,
7... Identification signal generation section, 9... Pulse transfer function identification section, 10... Transfer function calculation section, 11... Sample value control constant calculation section.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 制御対象となるプロセスをサンプル値制御す
るサンプル値PID制御演算部を有するものにおい
て、前記サンプル値PID制御演算部で制御される
制御ループ内にパーシステントリ・エキサイテイ
ング信号からなる同定信号を印加する同定信号発
生部と、この印加した同定信号に前記サンプル値
PID制御演算部の出力信号を加算して得られる操
作信号および前記プロセスの制御量をサンプリン
グして得られるプロセス信号を入力して、これら
の操作信号とプロセス信号とでプロセスのパルス
伝達関数を同定するパルス伝達関数同定部と、こ
のパルス伝達関数同定部で同定したパルス伝達関
数のステツプ応答からムダ時間を含む2次遅れ系
のS(ラプラス演算子)領域の伝達関数を演算す
る伝達関数演算部と、この伝達関数演算部で演算
した結果から前記サンプル値PID制御演算部の制
御定数を算出するサンプル値制御定数演算部とを
具備してなることを特徴とするサンプル値PID制
御装置。
1. In a device having a sample value PID control calculation unit that controls a process to be controlled using sample values, an identification signal consisting of a persistent exciting signal is applied to a control loop controlled by the sample value PID control calculation unit. and an identification signal generator that applies the sample value to the applied identification signal.
Input the operation signal obtained by adding the output signals of the PID control calculation unit and the process signal obtained by sampling the control amount of the process, and identify the pulse transfer function of the process using these operation signals and the process signal. a pulse transfer function identification section that calculates a transfer function in the S (Laplace operator) domain of a second-order lag system including dead time from the step response of the pulse transfer function identified by the pulse transfer function identification section; and a sampled value control constant calculation section that calculates a control constant of the sampled value PID control calculation section from the result of calculation by the transfer function calculation section.
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