JP2001296901A - Controling apparatus and temperature controller and heat treating device - Google Patents

Controling apparatus and temperature controller and heat treating device

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JP2001296901A
JP2001296901A JP2000113402A JP2000113402A JP2001296901A JP 2001296901 A JP2001296901 A JP 2001296901A JP 2000113402 A JP2000113402 A JP 2000113402A JP 2000113402 A JP2000113402 A JP 2000113402A JP 2001296901 A JP2001296901 A JP 2001296901A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce interference in controlling an object to be controlled with interference and also set a control parameter by correctly executing auto-tuning. SOLUTION: This system is provided with a plurality of heaters and a plurality of temperature sensors which are made individually correspond to each other and a plurality of PID control means 61-6n, and the mean temperature of the detected temperatures of the plurality of temperature sensors and a gradient temperature based on the detected temperatures are calculated by a mean temperature and gradient temperature calculating means 5, and an operation signal is outputted by each PID control means 61-6n so that the mean temperature or each gradient temperature can be set as a target value, and the operation signal from each PID control means 61-6n is distributed to each heater by a distributing means 7 so that the control of each PID control means 61-6n can be prevented from affecting the control of the other PID control means.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、制御対象の温度や
圧力などの物理状態を制御する制御装置、制御対象の温
度を制御する温度調節器および温度調節器を用いた熱処
理装置に関し、さらに詳しくは、制御対象の物理状態を
制御する状態制御手段を複数備え、各状態制御手段によ
る制御が、他の状態制御手段による制御に影響を与え
る、いわゆる干渉のある制御対象の制御に好適な技術に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for controlling a physical state such as a temperature and a pressure of a control object, a temperature controller for controlling the temperature of the control object, and a heat treatment apparatus using the temperature controller. The present invention relates to a technique suitable for controlling a controlled object having so-called interference, in which a plurality of state control means for controlling a physical state of a controlled object are provided, and the control by each state controlling means affects the control by another state controlling means. .

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の制御対象、例えば、半導体プロ
セスの熱処理装置として、図26に示される熱酸化装置
があり、この熱酸化装置18は、シリコンのウェハを酸
化するものであって、熱処理炉としての反応管19に必
要なガスを流しながら酸化膜の生成を行うものである。
この熱酸化装置18は、反応管19を外囲する均熱管2
0の周囲に分割して配置された複数、この例では、3つ
の第1〜第3のヒータ211〜213とそれに個別的に対
応する第1〜第3の温度センサ221〜223とを有し、
温度制御は、マイクロコンピュータ23によって、ヒー
タおよび温度センサの各組に対応する領域(以下「ゾー
ン」という)毎に個別に行われている。
2. Description of the Related Art As an object to be controlled of this kind, for example, as a heat treatment apparatus for a semiconductor process, there is a thermal oxidation apparatus shown in FIG. 26, and this thermal oxidation apparatus 18 oxidizes a silicon wafer. An oxide film is formed while flowing a necessary gas through a reaction tube 19 as a furnace.
The thermal oxidation device 18 is provided with a heat equalizing tube 2 surrounding a reaction tube 19.
In this example, three heaters 21 1 to 21 3 and first to third temperature sensors 22 1 to 22 3 individually corresponding to the plurality of heaters 21 1 to 21 3 are provided. And
The temperature control is individually performed by the microcomputer 23 for each area (hereinafter, referred to as “zone”) corresponding to each set of the heater and the temperature sensor.

【0003】すなわち、第1のヒータ211および第1
の温度センサ221が配置された上側の第1のゾーンで
は、第1の温度センサ221の検出出力に基づいて、目
標温度になるように第1のヒータ211が操作され、第
2のヒータ212および第2の温度センサ222が配置さ
れた中間の第2のゾーンでは、第2の温度センサ222
の検出出力に基づいて、目標温度になるように第2のヒ
ータ212が操作され、第3のヒータ213および第3の
温度センサ223が配置された下側の第3のゾーンで
は、第3の温度センサ223の検出出力に基づいて、目
標温度になるように第3のヒータ213が操作される。
That is, the first heater 21 1 and the first heater 21 1
In the first zone of the upper temperature sensor 22 1 is disposed in, on the basis of the detection output of the first temperature sensor 22 1, the first heater 21 1 so that the target temperature is operated, the second In a second intermediate zone where the heater 21 2 and the second temperature sensor 22 2 are arranged, the second temperature sensor 22 2
The second heater 21 2 is operated to reach the target temperature on the basis of the detection output of, and in the lower third zone in which the third heater 21 3 and the third temperature sensor 22 3 are arranged, based on the detection output of the third temperature sensor 22 3, the third heater 21 3 is operated so that the target temperature.

【0004】しかしながら、各ゾーンは熱的に連続して
いるので、一つのゾーンのヒータによる熱量は、そのゾ
ーンのみならず、他のゾーンの温度センサにも影響を与
える、いわゆる干渉を生じる。
However, since each zone is thermally continuous, the amount of heat generated by the heater in one zone affects not only that zone but also the temperature sensors in other zones, so-called interference occurs.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このような干渉がある
ために、特に、過渡時や外乱時に温度のバラツキが顕著
となって均一な温度制御が困難であり、また、各ゾーン
を異なる目標温度に制御するといったことが容易でな
い。
Due to such interference, temperature fluctuations become remarkable, especially during transients and disturbances, making it difficult to perform uniform temperature control. It is not easy to control.

【0006】さらに、温度調節器における最適なPID
制御のパラメータを決定するためのオートチューニング
が正しく実行できないという難点もある。
Further, an optimum PID for a temperature controller
There is also a drawback that auto tuning for determining control parameters cannot be executed correctly.

【0007】以下、オートチューニングが正しく実行で
きない理由について、制御のシュミレーションソフト
(MATLAB)を使用した例を用いて説明する。
Hereinafter, the reason why the auto tuning cannot be executed correctly will be described with reference to an example using simulation software for control (MATLAB).

【0008】先ず、正常にオートチューニングをできる
例として、図27に示される干渉のない独立な第1,第
2の制御対象241,242を制御する場合について説明
する。この例は、独立に二つの制御対象241,242
制御するものであり、第1のPID制御手段251
は、オートチューニングを実行し、第2のPID制御手
段252では、目標値をグランドとしてPID制御を実
行している。なお、261,262は、目標値とフィード
バック量との制御偏差を出力する加算器である。
First, as an example in which auto-tuning can be performed normally, a case will be described in which independent first and second controlled objects 24 1 and 24 2 without interference shown in FIG. 27 are controlled. This example is independent of what controls the two control target 24 1, 24 2, the first PID control means 25 1, running auto-tuning, the second PID controller 25 2, the target value Is used as ground to execute PID control. Here, 26 1 and 26 2 are adders for outputting a control deviation between the target value and the feedback amount.

【0009】図28は、このシステムにおける第1の制
御対象241からの第1のフィードバック量PV1(破
線)、第1のPID制御手段251からの第1の操作量
MV1(実線)、第2の制御対象242からの第2のフ
ィードバック量PV2(二点鎖線)および第2のPID
制御手段252からの第2の操作量MV2(一点鎖線)
を、スコープに表示した波形を示すものであり、第1の
操作量MV1がオンオフするリミットサイクルが生じて
おり、第1のフィードバック量PV1の周期と振幅とを
使って第1のPID制御手段251のPID制御のパラ
メータを決定することができる。
FIG. 28 shows a first feedback amount PV1 (broken line) from the first control object 241 in this system, a first operation amount MV1 (solid line) from the first PID control means 251, Feedback amount PV2 (two-dot chain line) and second PID from the second control target 24 2
The second manipulated variable from the control means 25 2 MV2 (dashed line)
Shows a waveform displayed on a scope, a limit cycle in which the first manipulated variable MV1 is turned on and off occurs, and the first PID control unit 25 uses the cycle and amplitude of the first feedback amount PV1. One PID control parameter can be determined.

【0010】なお、フィードバック量PV1,PV2
は、例えば温度制御における温度センサで検出された検
出温度に相当し、操作量MV1,MV2は、制御対象を
加熱するヒータおよびそのヒータの通電をオンオフする
電磁開閉器からなる操作手段に与えられる操作量であ
る。
The feedback amounts PV1, PV2
Corresponds to, for example, a temperature detected by a temperature sensor in the temperature control, and the manipulated variables MV1 and MV2 are operations provided to operation means including a heater for heating the control target and an electromagnetic switch for turning on and off the power supply to the heater. Quantity.

【0011】次に、図29に示されるように、2入力
(MV1,MV2)2出力(PV1,PV2)の干渉の
ある制御対象27に独立な制御を実行した場合について
説明する。
Next, as shown in FIG. 29, a description will be given of a case where independent control is performed on a control object 27 having two-input (MV1, MV2) and two-output (PV1, PV2) interference.

【0012】この制御対象27は、図30に示されるよ
うに、第1のPID制御手段251からの第1の操作量
MV1が、第1の加算器28に与えられるとともに、第
1の減衰器29で0.9に減衰されて第2の加算器30
に与えられる一方、第2のPID制御手段252からの
第2の操作量MV2が、第2の加算器30に与えられる
とともに、第2の減衰器31で0.9に減衰されて第1
の加算器28に与えられ、各加算器28,30の加算出
力が、第1,第2の遅れ要素32,33にそれぞれ与え
られる構成とされており、この例では、各操作量MV
1,MV2が0.9の割合で他方に加えられて互いに干
渉を生じるものである。
As shown in FIG. 30, the control target 27 receives the first manipulated variable MV1 from the first PID control means 251 to the first adder 28 and performs the first attenuation. Attenuated to 0.9 by the adder 29 and the second adder 30
On the other hand, the second manipulated variable MV2 from the second PID control means 252 is supplied to the second adder 30 and is attenuated to 0.9 by the second attenuator 31 to the first operation amount MV2.
, And the added outputs of the adders 28 and 30 are respectively provided to the first and second delay elements 32 and 33. In this example, each operation amount MV
1, MV2 are added to the other at a ratio of 0.9 to cause interference with each other.

【0013】このような干渉のある制御対象27では、
第1のPID制御手段251で、オートチューニングを
実行し、第2のPID制御手段252では、目標値をグ
ランドとしてPID制御を実行すると、図31に示され
るように、第1の操作量MV1(実線)に、オンオフの
リミットサイクルが生じない場合があり、かかる場合に
は、第1のフィードバック量PV1(破線)の振動の振
幅および周期を正しく測定できず、PID制御のパラメ
ータも計算することができないことになる。
In the control object 27 having such interference,
When the first PID control means 25 1 executes auto-tuning and the second PID control means 25 2 executes PID control with the target value set to ground, as shown in FIG. In some cases, the ON / OFF limit cycle does not occur in MV1 (solid line). In such a case, the amplitude and cycle of the vibration of the first feedback amount PV1 (dashed line) cannot be measured correctly, and the parameters of PID control are also calculated. You will not be able to do it.

【0014】このように第1の操作量MV1がオンオフ
しない原因は、オートチューニングをしない側の第2の
PID制御手段252が干渉してオートチューニング側
の第1のフィードバック量PV1の変化が生じないよう
に勝手に動作してしまうからである。これは、第2の操
作量MV2(一点鎖線)が、第1のフィードバック量P
V1の変化とは逆向きの動きをしていることからも分か
る。
[0014] The reason that not the first on-off operation amount MV1 as the change of the first feedback amount PV1 Autotuning side second PID control means 25 2 on the side not the automatic tuning and interference occurs This is because it operates without permission. This is because the second manipulated variable MV2 (dotted line) is the first feedback quantity P
It can also be seen from the movement in the opposite direction to the change in V1.

【0015】このように、干渉のある制御対象では、P
IDの制御パラメータを設定するためのオートチューニ
ングが実行できず、試行錯誤的な設定にならざるを得
ず、このため、設定に時間を要するとともに、所望の制
御特性を得るのが困難である。
As described above, in the case of a controlled object having interference, P
Auto-tuning for setting the control parameters of the ID cannot be performed, and the setting must be performed by trial and error. Therefore, it takes time to set, and it is difficult to obtain desired control characteristics.

【0016】本発明は、上述の点に鑑みて為されたもの
であって、干渉のある制御対象であっても、その干渉を
低減するとともに、制御パラメータの設定を可能とする
ことを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to reduce the interference and set a control parameter even for a controlled object having interference. I do.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明では、上述の目的
を達成するために、次のように構成している。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is configured as follows.

【0018】すなわち、本発明による制御装置は、制御
対象の物理状態をそれぞれ検出する複数の検出手段から
の情報を、前記物理状態の勾配を示す情報に変換すると
ともに、物理状態の代表状態を示す情報に変換する変換
手段と、前記変換手段からの各情報が個別的に与えられ
る複数の状態制御手段と、前記各状態制御手段からの操
作信号を、複数の操作手段に、各状態制御手段による制
御が、他の状態制御手段による制御に与える影響をなく
す又は小さくするように配分する配分手段と、前記配分
手段の前段に設けられて、少なくとも一つの前記状態制
御手段からの操作信号を制限する制限手段とを備えてい
る。
That is, the control device according to the present invention converts information from a plurality of detecting means for respectively detecting the physical state of the control object into information indicating the gradient of the physical state, and indicates the representative state of the physical state. Conversion means for converting the information into information; a plurality of state control means to which each piece of information from the conversion means is individually given; an operation signal from each state control means to a plurality of operation means; A distributing means for distributing the control so as to eliminate or reduce the influence on the control by the other state controlling means, and a control means provided at a preceding stage of the distributing means to restrict an operation signal from at least one of the state controlling means. Limiting means.

【0019】ここで、物理状態とは、温度、圧力、流
量、速度あるいは液位などの様々な物理量の状態をい
う。
Here, the physical state means a state of various physical quantities such as temperature, pressure, flow rate, speed or liquid level.

【0020】また、物理状態の勾配とは、温度勾配、圧
力勾配、流量勾配、速度勾配などの様々な物理量の勾配
をいう。
The gradient of the physical state refers to a gradient of various physical quantities such as a temperature gradient, a pressure gradient, a flow rate gradient, and a speed gradient.

【0021】さらに、物理状態の代表状態とは、制御対
象の物理状態を代表的に示す状態をいい、例えば、温度
であれば、制御対象の平均温度、ある位置(例えば中央
位置)における温度などをいう。
Further, the representative state of the physical state refers to a state representatively representing the physical state of the control target. For example, if the temperature is a temperature, the average temperature of the control target, the temperature at a certain position (for example, the center position), Say.

【0022】本発明によると、複数の検出手段からの情
報を、物理状態の勾配を示す情報と代表状態を示す情
報、すなわち、干渉のない独立の情報に変換して制御を
行うとともに、配分手段によって各状態制御手段による
制御が、他の状態制御手段による制御に与える影響をな
くす又は小さくするように配分するので、干渉のある制
御対象の制御において、その干渉を低減することが可能
となる。
According to the present invention, control is performed by converting information from the plurality of detecting means into information indicating the gradient of the physical state and information indicating the representative state, that is, independent information without interference. Thus, the control by each state control means is distributed so as to eliminate or reduce the influence on the control by the other state control means, so that it is possible to reduce the interference in the control of the control target having the interference.

【0023】また、少なくとも一つの前記状態制御手段
からの操作信号を制限する制限手段を設けているので、
制限手段で操作信号を制限した状態制御よりも他の状態
制御を優先させた制御を行えることになる。
[0023] Further, since there is provided limiting means for limiting the operation signal from at least one of the state control means,
It is possible to perform control in which another state control is prioritized over state control in which the operation signal is restricted by the restricting means.

【0024】また、本発明の制御装置は、制御対象の物
理状態をそれぞれ検出する複数の検出手段からの情報と
前記複数の検出手段に個別的に対応する複数の目標情報
との偏差を、前記物理状態の勾配を示す情報の偏差に変
換するとともに、物理状態の代表状態を示す情報の偏差
に変換する変換手段と、前記変換手段からの前記勾配を
示す情報の偏差または前記代表状態を示す情報の偏差を
制御偏差として操作信号をそれぞれ出力する複数の状態
制御手段と、前記各状態制御手段からの操作信号を、複
数の操作手段に、各状態制御手段による制御が、他の状
態制御手段による制御に与える影響をなくす又は小さく
するように配分する配分手段と、前記配分手段の前段に
設けられて、少なくとも一つの前記状態制御手段からの
操作信号を制限する制限手段とを備えている。
Further, the control device of the present invention calculates a deviation between information from a plurality of detecting means for respectively detecting a physical state of an object to be controlled and a plurality of target information individually corresponding to the plurality of detecting means. A conversion unit that converts the deviation of the information indicating the gradient of the physical state into a deviation of the information indicating the representative state of the physical state, and a deviation of the information indicating the gradient or the information indicating the representative state from the conversion unit. A plurality of state control means each outputting an operation signal as a control deviation, and an operation signal from each state control means, a plurality of operation means, the control by each state control means, the control by each state control means by other state control means A distributing means for distributing the signal so as to eliminate or reduce the influence on the control; and a distributing means provided before the distributing means for limiting an operation signal from at least one of the state control means. And a restriction means.

【0025】ここで、目標情報とは、物理状態の制御目
標の情報をいい、例えば、目標温度、目標圧力、目標流
量などをいう。
Here, the target information refers to information of a physical state control target, for example, a target temperature, a target pressure, a target flow rate, and the like.

【0026】本発明によると、複数の検出手段からの情
報を、物理状態の勾配あるいは代表状態を利用した情
報、すなわち、干渉のない独立の情報に変換して制御を
行うとともに、配分手段によって各状態制御手段による
制御が、他の状態制御手段による制御に与える影響をな
くす又は小さくするように配分するので、干渉のある制
御対象の制御において、その干渉を低減することが可能
となる。
According to the present invention, control is performed by converting information from a plurality of detecting means into information utilizing a gradient of a physical state or a representative state, that is, independent information without interference, and controlling the distribution by means of a distribution means. Since the control by the state control means is distributed so as to eliminate or reduce the influence on the control by the other state control means, it is possible to reduce the interference in the control of the control target having the interference.

【0027】また、少なくとも一つの前記状態制御手段
からの操作信号を制限する制限手段を設けているので、
制限手段で操作信号を制限した状態制御よりも他の状態
制御を優先させた制御を行えることになる。
[0027] Further, since there is provided limiting means for limiting an operation signal from at least one of the state control means,
It is possible to perform control in which another state control is prioritized over state control in which the operation signal is restricted by the restricting means.

【0028】また、本発明の温度調節器は、制御対象の
温度をそれぞれ検出する複数の温度検出手段から得られ
る検出温度を、複数の検出温度に基づく傾斜温度に変換
するとともに、代表的な代表温度に変換する変換手段
と、前記変換手段からの傾斜温度または代表温度を制御
量として操作信号をそれぞれ出力する複数の温度制御手
段と、前記各温度制御手段からの操作信号を、前記制御
対象を加熱(または冷却)する複数の加熱(または冷
却)手段に、各温度制御手段による制御が、他の温度制
御手段による制御に与える影響をなくす又は小さくする
ように配分する配分手段と、前記配分手段の前段に設け
られて、少なくとも一つの前記温度制御手段からの操作
信号を制限するリミッタとを備えている。
Further, the temperature controller of the present invention converts the detected temperatures obtained from a plurality of temperature detecting means for detecting the temperature of the control object into a gradient temperature based on the plurality of detected temperatures. Conversion means for converting into temperature, a plurality of temperature control means each outputting an operation signal with the inclination temperature or the representative temperature from the conversion means as a control amount, and an operation signal from each of the temperature control means, Distributing means for distributing to a plurality of heating (or cooling) means for heating (or cooling) such that the control by each temperature control means does not affect or reduce the influence on the control by other temperature control means; And a limiter provided at a preceding stage to limit an operation signal from at least one of the temperature control means.

【0029】本発明によると、複数の温度検出手段から
得られる検出温度を、傾斜温度と代表温度、すなわち、
干渉のない独立の情報に変換して制御を行うとともに、
配分手段によって各温度制御手段による制御が、他の温
度制御手段による制御に与える影響をなくす又は小さく
するように配分するので、干渉のある制御対象の制御に
おいて、その干渉を低減することが可能となる。また、
例えば、制御対象を複数のゾーン毎に区分して温度制御
を行う場合に、特定のゾーンの検出温度を代表温度とし
てそのゾーンに着目した制御を行うことができる。
According to the present invention, the detected temperatures obtained from the plurality of temperature detecting means are defined as a gradient temperature and a representative temperature, that is,
Control by converting to independent information without interference,
Since the control by each temperature control means is distributed by the distribution means so as to eliminate or reduce the influence on the control by the other temperature control means, it is possible to reduce the interference in the control of the control target having the interference. Become. Also,
For example, when temperature control is performed by dividing a control target into a plurality of zones, control can be performed focusing on a specific zone using a detected temperature of a specific zone as a representative temperature.

【0030】さらに、少なくとも一つの温度制御手段か
らの操作信号を制限するリミッタを設けているので、リ
ミッタで操作信号を制限した温度制御よりも他の温度制
御、例えば、代表温度としての平均温度に基づく温度制
御よりも傾斜温度に基づく温度制御を優先させた温度制
御を行えることになる。
Further, since a limiter for limiting an operation signal from at least one temperature control means is provided, the temperature control is limited to a temperature control other than the temperature control in which the operation signal is limited by the limiter, for example, to an average temperature as a representative temperature. This makes it possible to perform the temperature control in which the temperature control based on the inclination temperature is prioritized over the temperature control based on the tilt temperature.

【0031】また、本発明の温度調節器は、制御対象の
温度をそれぞれ検出する複数の温度検出手段から得られ
る検出温度と前記複数の温度検出手段に個別的に対応す
る複数の目標温度との偏差を、傾斜温度の偏差に変換す
るとともに、代表的な代表温度の偏差に変換する変換手
段と、前記変換手段からの前記傾斜温度の偏差または前
記代表温度の偏差を制御偏差として操作信号をそれぞれ
出力する複数の温度制御手段と、前記各温度制御手段か
らの操作信号を、複数の操作手段に、各温度制御手段に
よる制御が、他の温度制御手段による制御に与える影響
をなくす又は小さくするように配分する配分手段と、前
記配分手段の前段に設けられて、少なくとも一つの前記
温度制御手段からの操作信号を制限するリミッタとを備
えている。
Further, the temperature controller according to the present invention is characterized in that a detected temperature obtained from a plurality of temperature detecting means for respectively detecting a temperature of a control object and a plurality of target temperatures individually corresponding to the plurality of temperature detecting means. The conversion unit converts the deviation into a deviation of the gradient temperature, and converts the deviation into the representative representative temperature, and the operation signal as the control deviation using the deviation of the gradient temperature or the deviation of the representative temperature from the conversion unit. A plurality of temperature control means to be output, and an operation signal from each of the temperature control means, to the plurality of operation means, so as to eliminate or reduce the influence of the control by each temperature control means on the control by the other temperature control means. And a limiter that is provided in front of the distribution unit and restricts an operation signal from at least one of the temperature control units.

【0032】本発明によると、複数の温度検出手段から
得られる検出温度と目標温度を、傾斜温度の偏差および
代表温度の偏差、すなわち、干渉のない独立の情報に変
換して制御を行うとともに、配分手段によって各温度制
御手段による制御が、他の温度制御手段による制御に与
える影響をなくす又は小さくするように配分するので、
干渉のある制御対象の制御において、その干渉を低減す
ることが可能となる。また、例えば、制御対象を複数の
ゾーン毎に区分して温度制御を行う場合に、特定のゾー
ンの検出温度を代表温度としてそのゾーンに着目した制
御を行うことができる。
According to the present invention, control is performed by converting the detected temperature and the target temperature obtained from the plurality of temperature detecting means into the deviation of the inclination temperature and the deviation of the representative temperature, that is, independent information without interference. Since the control by each temperature control means is distributed by the distribution means so as to eliminate or reduce the influence on the control by the other temperature control means,
In the control of the control target having the interference, the interference can be reduced. In addition, for example, when temperature control is performed by dividing a control target into a plurality of zones, control can be performed focusing on a specific zone using a detected temperature of a specific zone as a representative temperature.

【0033】さらに、少なくとも一つの温度制御手段か
らの操作信号を制限するリミッタを設けているので、リ
ミッタで操作信号を制限した温度制御よりも他の温度制
御、例えば、平均温度に基づく温度制御よりも傾斜温度
に基づく温度制御を優先させた温度制御を行えることに
なる。
Further, since the limiter for limiting the operation signal from at least one temperature control means is provided, the temperature control is different from the temperature control in which the operation signal is limited by the limiter, for example, the temperature control based on the average temperature. Also, the temperature control can be performed with priority given to the temperature control based on the inclination temperature.

【0034】本発明の一実施態様においては、前記代表
温度が複数の検出温度に基づく平均温度であり、少なく
とも一つの前記温度制御手段が、平均温度を制御量とし
て操作信号を出力する温度制御手段または平均温度の偏
差が与えられる温度制御手段である。
In one embodiment of the present invention, the representative temperature is an average temperature based on a plurality of detected temperatures, and at least one of the temperature control means outputs an operation signal using the average temperature as a control amount. Alternatively, it is a temperature control means to which a deviation of the average temperature is given.

【0035】本発明によると、平均温度に基づく温度制
御手段の操作信号がリミッタで制限されるので、平均温
度に基づく温度制御よりも傾斜温度に基づく温度制御を
優先させた温度制御を行えることになる。
According to the present invention, since the operation signal of the temperature control means based on the average temperature is limited by the limiter, it is possible to perform the temperature control in which the temperature control based on the gradient temperature has priority over the temperature control based on the average temperature. Become.

【0036】本発明の熱処理装置は、本発明に係る温度
調節器と、制御対象としての熱処理炉または熱処理盤
と、前記熱処理炉または熱処理盤を加熱(または冷却)
する複数の加熱(または冷却)手段と、前記熱処理炉ま
たは熱処理盤の温度を検出する複数の温度検出手段とを
備えている。
The heat treatment apparatus of the present invention comprises a temperature controller according to the present invention, a heat treatment furnace or a heat treatment plate to be controlled, and heating (or cooling) of the heat treatment furnace or the heat treatment plate.
And a plurality of temperature detecting means for detecting the temperature of the heat treatment furnace or the heat treatment board.

【0037】本発明によると、本発明の温度調節器によ
って熱処理炉あるいは熱処理盤の温度制御を行うので、
干渉を低減した温度制御が可能となる。
According to the present invention, the temperature of the heat treatment furnace or the heat treatment board is controlled by the temperature controller of the present invention.
Temperature control with reduced interference becomes possible.

【0038】[0038]

【発明の実施の形態】以下、図面によって本発明の実施
の形態について詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0039】図1は、本発明の一つの実施の形態に係る
温度調節器を用いた温度制御システムの概略構成図であ
る。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a temperature control system using a temperature controller according to one embodiment of the present invention.

【0040】この実施の形態の温度制御システムは、制
御対象3を加熱する複数のヒータ1 1〜1nと、複数の
ヒータ11〜1nに個別的に対応して制御対象3の温度
を検出する複数の温度センサ21〜2nと、これら温度
センサ21〜2nの検出出力に基づいて、各ヒータ11
1nを図示しない電磁開閉器などを介して操作して制御
対象3の温度を制御する本発明に係る温度調節器4とを
備えている。
The temperature control system of this embodiment is
A plurality of heaters 1 for heating the control target 3 1~ 1n and multiple
Heater 11Temperature of the controlled object 3 individually corresponding to .about.1n
Temperature sensors 2 for detecting temperature1~ 2n and these temperatures
Sensor 212n based on the detected outputs of1~
1n is operated and controlled via an electromagnetic switch (not shown)
A temperature controller 4 according to the present invention for controlling the temperature of the object 3;
Have.

【0041】制御対象3は、熱的に連続して干渉を生じ
るものであり、各ヒータ11〜1nと対応する各温度セ
ンサ21〜2nとがそれぞれ近接して配置されて複数の
ゾーンがそれぞれ形成されている。
The controlled object 3, which generates heat continuously to interference, a plurality of zones and each temperature sensor 2 1 to 2n is arranged close respectively corresponding to the heaters 1 1 1n are Each is formed.

【0042】この温度制御システムは、例えば、上述の
図26に示される熱酸化装置18に適用できるものであ
り、制御対象3を、熱処理炉としての反応管19とし、
第1〜第3のヒータ11〜13を、反応管19の周囲に分
割して配置された第1〜第3のヒータ211〜213
し、第1〜第3の温度センサ21〜23を、各ゾーンの温
度を検出する第1〜第3の温度センサ221〜223とし
て適用することができるものである。
This temperature control system can be applied to, for example, the thermal oxidation apparatus 18 shown in FIG. 26 described above, and the control target 3 is a reaction tube 19 as a heat treatment furnace.
The first to third heaters 1 1 to 1 3, by dividing the periphery of the reaction tube 19 and the first to third heaters 21 1 to 21 3 which is disposed, the first to third temperature sensors 2 1 the ~ 2 3, in which can be applied as the first to third temperature sensors 22 1 to 22 3 which detects the temperature of each zone.

【0043】図2は、図1の温度調節器4のブロック図
であり、この実施の形態の温度調節器4は、複数の温度
センサ21〜2nの検出温度の平均温度および検出温度
に基づく傾斜温度を後述のようにして算出する平均温度
・傾斜温度算出手段(以下「モード変換器」ともいう)
5と、この算出手段5で算出された平均温度または各傾
斜温度がそれぞれ入力される複数の温度制御手段として
のPID制御手段61〜6nと、各PID制御手段61
6nからの操作信号(操作量)を後述のように所定の配
分比で加熱手段を構成する各ヒータ11〜1nに配分す
る配分手段(以下「前置補償器」ともいう)7とを備え
ている。平均温度・傾斜温度算出手段5、PID制御手
段61〜6nおよび配分手段7は、例えば、マイクロコ
ンピュータによって構成される。
[0043] Figure 2 is a block diagram of a temperature controller 4 of Figure 1, the temperature controller 4 of this embodiment is based on the average temperature and the detected temperature of the temperature detected by the plurality of temperature sensors 2 1 to 2n Mean temperature / inclination temperature calculation means (hereinafter also referred to as "mode converter") for calculating the inclination temperature as described later.
5, the PID control means 6 1 ~6N as a plurality of temperature control means the average temperature or the gradient temperature calculated by the calculating means 5 are input, the PID control means 6 1
And a distribution means (hereinafter also referred to as a "pre-compensator") 7 for distributing the operation signal (operation amount) from 6n to each of the heaters 11 to 1n constituting the heating means at a predetermined distribution ratio as described later. ing. Mean temperature and gradient temperature calculating means 5, PID control means 6 1 ~6n and allocation means 7 is composed of, for example, a microcomputer.

【0044】従来では、上述の図26に示されるよう
に、各ゾーン毎に温度を検出して対応するヒータを個別
に制御していたけれども、この実施の形態では、干渉を
なくすために、平均温度・傾斜温度算出手段5で算出さ
れる代表温度としての平均温度および複数の各傾斜温度
を制御量として温度制御を行うようにしている。
Conventionally, as shown in FIG. 26 described above, the temperature is detected for each zone and the corresponding heater is individually controlled. However, in this embodiment, in order to eliminate the interference, the average is controlled. Temperature control is performed using the average temperature as the representative temperature calculated by the temperature / inclination temperature calculation means 5 and the plurality of inclination temperatures as control amounts.

【0045】変換手段としての平均温度・傾斜温度算出
手段5は、複数の温度センサ21〜2nからの情報を、
一つの平均温度と複数の傾斜温度との情報に変換するも
のであり、その理由は、干渉がなく、独立で分かりやす
い情報にするためであり、例えば、次のような演算を行
うものである。
[0045] The average temperature-gradient temperature calculating means 5 as the conversion unit, information from a plurality of temperature sensors 2 1 to 2n,
This is converted into information of one average temperature and a plurality of gradient temperatures. The reason for this is to make the information independent and easy to understand without interference. For example, the following calculation is performed. .

【0046】すなわち、第1の温度センサ21の検出出
力をS1,第2の温度センサ22の検出出力をS2,…
第nの温度センサ2nの検出出力をSnとすると、下記
に示される平均温度Tav,第1の傾斜温度Tt1,第
2の傾斜温度Tt2,…第n−1の傾斜温度Ttn-1
算出する。
[0046] That is, the first temperature sensor 2 1 detection output S1, a second temperature sensor 2 second detection output S2, ...
Calculation When the detection output Sn of the temperature sensor 2n of the n, the average temperature Tav shown below, the first gradient temperature Tt1, the second gradient temperature Tt2, the gradient temperature Tt n-1 of ... the (n-1) I do.

【0047】 Tav=(S1+S2+…Sn)÷n Tt1=(S1+S2+…Sn-1)÷(n−1)−Sn Tt2=(S1+S2+…Sn-2)÷(n−2)−Sn-1 ・ ・ Ttn-1=S1−S2 ここで、Tavは、複数の温度センサ21〜2nの検出
温度の平均温度であり、傾斜温度Tt1は、複数の温度
センサ21〜2nを、温度センサ21〜2n-1と温度セン
サ2nとの二つに区分した場合の温度センサ21〜2n-1
の平均検出温度と温度センサ2nの検出温度との差であ
り、傾斜温度Tt2は、複数の温度センサ21〜2
n-1を、温度センサ21〜2n-2と温度センサ2n-1との二
つに区分した場合の温度センサ21〜2n-2の平均検出温
度と温度センサ2n-1の検出温度との差であり、以下同
様にして、傾斜温度Ttn-1は、温度センサ21と温度セ
ンサ2 2との検出温度の差である。
Tav = (S1 + S2 +... Sn) ÷ n Tt1 = (S1 + S2 +... Sn-1) ÷ (n−1) −Sn Tt2 = (S1 + S2 +... Sn-2) ÷ (n-2) -Sn-1 ・ ・ Ttn-1= S1−S2 where Tav is the number of temperature sensors 21~ 2n detection
The temperature is an average temperature, and the slope temperature Tt1 is a plurality of temperatures.
Sensor 2122n to the temperature sensor 21~ 2n-1And temperature sen
Temperature sensor 2 when divided into two1~ 2n-1
Is the difference between the average detected temperature and the detected temperature of the temperature sensor 2n.
The inclination temperature Tt2 is determined by a plurality of temperature sensors 21~ 2
n-1To the temperature sensor 21~ 2n-2And temperature sensor 2n-1And two
Temperature sensor 2 when divided into two1~ 2n-2Average detected temperature
Degree and temperature sensor 2n-1Is the difference from the detected temperature of
Thus, the slope temperature Ttn-1Is the temperature sensor 21And temperature
Sensor 2 TwoAnd the detected temperature difference.

【0048】以上の式をまとめて、モード変換行列Gm
と称する行列を用いて下記のように表すことができる。
Summarizing the above equations, the mode conversion matrix Gm
It can be expressed as follows using a matrix called.

【0049】[0049]

【数1】 (Equation 1)

【0050】T=Gm・S ただし、T=[Tav Tt1 Tt2 ……Ttn-1T S=[S1 S2 S3 ……SnT この実施の形態では、これら平均温度Tavと複数の傾
斜温度Tt1〜Ttn- 1とを制御量として温度制御を行
うものである。
[0050] T = Gm · S However, T = the [Tav Tt1 Tt2 ...... Tt n- 1] T S = [S1 S2 S3 ...... S n] T this embodiment, these average temperature Tav and a plurality of inclined The temperature is controlled using the temperatures Tt1 to Ttn - 1 as control amounts.

【0051】なお、傾斜温度は、この実施の形態に限ら
れるものではなく、例えば、下記のモード変換行列Gm
に示されるように隣り合う温度センサの検出温度の温度
差や複数の温度センサを二つのグループに区分して各グ
ループの平均検出温度の温度差などの種々の傾斜温度を
用いることができる。
Note that the gradient temperature is not limited to this embodiment. For example, the following temperature conversion matrix Gm
As shown in (2), various gradient temperatures such as a temperature difference between detected temperatures of adjacent temperature sensors and a plurality of temperature sensors divided into two groups can be used.

【0052】[0052]

【数2】 (Equation 2)

【0053】また、傾斜温度は、複数の温度センサを大
きく二つのグループに区分した各グループの平均検出温
度の温度差、各グループをさらに二つに区分した各グル
ープの平均検出温度の温度差、さらに各グループを二つ
に区分した各グループの平均検出温度の温度差といった
ように、マクロな傾斜温度からミクロな傾斜温度までを
算出して用いるようにしてもよい。
The gradient temperature is defined as a temperature difference between the average detected temperatures of each group obtained by dividing a plurality of temperature sensors into two groups, a temperature difference between the average detected temperatures of each group obtained by further dividing each group into two groups, Further, a range from a macro gradient temperature to a micro gradient temperature may be calculated and used, such as a temperature difference between the average detected temperatures of each group obtained by dividing each group into two.

【0054】要するに、温度の傾斜を意味する情報と平
均の情報とに分離して制御できるようにすればよい。
In short, it suffices if the information can be controlled separately from the information indicating the temperature gradient and the average information.

【0055】第1のPID制御手段61は、平均温度・
傾斜温度算出手段5からの平均温度と目標平均温度の制
御偏差に基づいて、平均温度が目標平均温度になるよう
に操作信号を配分手段7に出力し、第2のPID制御手
段62は、平均温度・傾斜温度算出手段5からの第1の
傾斜温度と第1の目標傾斜温度との制御偏差に基づい
て、第1の傾斜温度が第1の目標傾斜温度になるように
操作信号を配分手段7に出力し、第3のPID制御手段
3は、平均温度・傾斜温度算出手段5からの第2の傾
斜温度と第2の目標傾斜温度との制御偏差に基づいて、
第2の傾斜温度が第2の目標傾斜温度になるように操作
信号を配分手段7に出力し、以下同様にして、第nのP
ID制御手段6nは、平均温度・傾斜温度算出手段5か
らの第n−1の傾斜温度と第n−1の目標傾斜温度との
制御偏差に基づいて、第n−1の傾斜温度が第n−1の
目標傾斜温度になるように操作信号を配分手段7に出力
する。
[0055] The first PID control means 6 1, average temperature,
Based on the control deviation of the average temperature and the target average temperature from gradient temperature calculating means 5, and outputs an operation signal so that the average temperature of the target average temperature distribution unit 7, the second PID controller 6 2, An operation signal is distributed based on a control deviation between the first slope temperature and the first target slope temperature from the average temperature / slope temperature calculation means 5 so that the first slope temperature becomes the first target slope temperature. outputs to the means 7, a third PID controller 6 3 based on the control deviation between the second gradient temperature and a second target gradient temperature from the average temperature and gradient temperature calculating means 5,
An operation signal is output to the distributing means 7 so that the second inclination temperature becomes the second target inclination temperature, and so on.
The ID control means 6n determines the (n-1) th slope temperature based on the control deviation between the (n-1) th slope temperature and the (n-1) th target slope temperature from the average temperature / slope temperature calculation means 5. An operation signal is output to the distribution unit 7 so that the target inclination temperature becomes −1.

【0056】すなわち、第1のPID制御手段61は、
平均温度を制御し、第2〜第nの各PID制御手段62
〜6nは、第1〜第n−1の傾斜温度をそれぞれ制御す
るものである。
That is, the first PID control means 6 1
The average temperature is controlled, and each of the second to n-th PID control means 6 2
6 to 6n are for controlling the first to (n-1) -th gradient temperatures, respectively.

【0057】次に配分手段7について説明する。Next, the distribution means 7 will be described.

【0058】この配分手段7は、各PID制御手段61
〜6nからの操作信号(操作量)を、各ヒータ11〜1n
に配分するのであるが、その際に、各PID制御手段6
1〜6nそれぞれによる平均温度または各傾斜温度の制
御が、他のPID制御手段6 1〜6nそれぞれによる平
均温度または傾斜温度の制御に与える干渉をなくすよう
に配分するものである。
The distribution means 7 is provided with each PID control means 61
6n from each heater 11~ 1n
The PID control means 6
1Control of average temperature or slope temperature by each
The other PID control means 6 1~ 6n each flat
Eliminate interference with control of average or ramp temperature
It is to be distributed to.

【0059】例えば、第1のPID制御手段61の操作
信号によって平均温度を変化させる場合に、その操作信
号によって傾斜温度が変化せず、また、第2のPID制
御手段62の操作信号によって第1の傾斜温度を変化さ
せる場合に、その操作信号によって平均温度および他の
傾斜温度が変化せず、同様に、各PID制御手段の操作
信号によって他のPID制御手段による制御が影響され
ないように配分するのである。
[0059] For example, in the case of changing the average temperature by the first operational signal of the PID control means 6 1, without gradient temperature is changed by the operation signal and by a second operation signal PID control means 6 2 When the first gradient temperature is changed, the average temperature and other gradient temperatures are not changed by the operation signal, and similarly, the control by the other PID control units is not affected by the operation signal of each PID control unit. It distributes.

【0060】この配分手段7による配分について、さら
に詳細に説明する。
The distribution by the distribution means 7 will be described in more detail.

【0061】ここで、分かり易くするために、n=2、
すなわち、ゾーンが2つであって、第1,第2のヒータ
1,12、第1、第2の温度センサ21,22、平均温度
を制御する第1のPID制御手段61および両温度セン
サ21,22の検出温度の差である傾斜温度を制御する第
2のPID制御手段62を備える場合に適用して図3に
基づいて説明する。
Here, for simplicity, n = 2,
That is, there are two zones, and the first and second heaters 1 1 and 1 2 , the first and second temperature sensors 2 1 and 2 2 , and the first PID control means 6 1 for controlling the average temperature. FIG. 3 shows a case in which second PID control means 62 for controlling the gradient temperature, which is the difference between the temperatures detected by both temperature sensors 2 1 and 2 2 , is provided.

【0062】この図3は、上述の図29,図30の従来
例で説明した2入力2出力の干渉のある制御対象27に
適用した例であり、図2に対応する部分には、同一の参
照符号を付す。
FIG. 3 shows an example in which the present invention is applied to the control target 27 having the two-input and two-output interference described in the prior art of FIGS. 29 and 30. Reference numerals are assigned.

【0063】平均温度・傾斜温度検出手段5は、第1,
第2の温度センサ21,22の検出出力に相当する制御対
象27からのフィードバック量PV1,PV2を、図4
に示されるように加算器8で加算して減衰器9で1/2
に減衰して平均温度Tavを出力する一方、両温度セン
サ21,22の検出出力に相当するフィードバック量PV
1,PV2を減算器10で減算して傾斜温度Ttを出力
するものである。
The average temperature / inclination temperature detecting means 5 comprises:
The feedback amounts PV1 and PV2 from the control target 27 corresponding to the detection outputs of the second temperature sensors 2 1 and 2 2 are shown in FIG.
As shown in FIG.
And outputs the average temperature Tav while the feedback amount PV corresponding to the detection output of both temperature sensors 2 1 and 2 2.
1 and PV2 are subtracted by the subtractor 10 to output the gradient temperature Tt.

【0064】第1のPID制御手段61は、平均温度・
傾斜温度算出手段5からの平均温度Tavと目標平均温
度の制御偏差に基づいて、平均温度が目標平均温度にな
るように操作信号(操作量)Havを配分手段7に出力
し、第2のPID制御手段6 2は、平均温度・傾斜温度
算出手段5からの傾斜温度Ttと目標傾斜温度との制御
偏差に基づいて、傾斜温度が目標傾斜温度になるように
操作信号(操作量)Htを配分手段7に出力する。
First PID control means 61Is the average temperature
Average temperature Tav from tilt temperature calculating means 5 and target average temperature
The average temperature reaches the target average temperature based on the
Output the operation signal (operation amount) Hav to the distribution means 7
And the second PID control means 6 TwoIs the average temperature / gradient temperature
Control of slope temperature Tt and target slope temperature from calculation means 5
Based on the deviation, the slope temperature will be the target slope temperature.
An operation signal (operation amount) Ht is output to the distribution unit 7.

【0065】配分手段7は、各PID制御手段61,62
の操作信号(操作量)Hav,Htを以下のような配分
比で各ヒータ11,12に配分する。
The distribution means 7 is composed of the PID control means 6 1 , 6 2
Operation signal (operation amount) Hav, the heaters in the allocation ratio as follows Ht 1 1, 1 2 is distributed to.

【0066】すなわち、図5は、図3のシステムの制御
系のブロック線図である。平均温度を制御する第1のP
ID制御手段61から与えられる操作量Havを、配分
手段7で干渉をなくす、すなわち、非干渉化するための
係数である非干渉化係数(配分比)k1,k2で第1,第
2のヒータ11,12にそれぞれ配分するとともに、第2
のPID制御手段62から与えられる操作量Htを、非
干渉化係数(配分比)k3,k4で第1,第2のヒータ1
1,12にそれぞれ配分し、これによって、各ヒータ
1,12に熱量H1,H2がそれぞれ与えられるとする。
FIG. 5 is a block diagram of a control system of the system shown in FIG. The first P controlling the average temperature
An operation amount Hav given from the ID controller 61, eliminating the interference in the allocation means 7, i.e., non-interference coefficient which is a coefficient for non-interacting (distribution ratio) k 1, first with k 2, the 2 of the heater 1 1, 1 with 2 respectively distributed to the second
PID control means an operation amount Ht given from 6 2, non-interacting factor (distribution ratio) k 3, k 4 in the first, second heater 1
1, 1 2 in allocated respectively, whereby each heater 1 1, 1 2 to the amount of heat H 1, H 2 is to be given, respectively.

【0067】また、第1のヒータ11に与えられた熱量
1は、伝達係数(干渉係数)l1で第1の温度センサ2
1に伝わる一方、伝達係数(干渉係数)l2で第2の温度
センサ22に伝わり、同様に、第2のヒータ12に与えら
れた熱量H2は、伝達係数(干渉係数)l3で第1の温度
センサ21に伝わる一方、伝達係数(干渉係数)l4で第
2の温度センサ22に伝わるとする。
The amount of heat H 1 given to the first heater 11 is determined by the transfer coefficient (interference coefficient) l 1 and the first temperature sensor 2.
While transmitted to 1, the second transmitted to the temperature sensor 2 2 by the transfer factor (interference coefficient) l 2, similarly, the amount of heat H 2 given to the second heater 1 2 transfer coefficient (interference coefficient) l 3 in the other hand transmitted to the first temperature sensor 2 1, and transmitted to the transfer coefficient (interference coefficient) l temperature sensor 2 2 second at 4.

【0068】そして、第1の温度センサ21で検出され
た検出温度T1と第2の温度センサ2 2で検出された検出
温度T2とから平均温度Tavおよび傾斜温度Ttが算
出されて各PID制御手段61,62に入力されるという
制御ループが構成されている。
Then, the first temperature sensor 21Detected by
Detected temperature T1And the second temperature sensor 2 TwoDetected by
Temperature TTwoThe average temperature Tav and the slope temperature Tt are calculated from
Issued and each PID control means 61, 6TwoIs input to
A control loop is configured.

【0069】以上のことから平均温度Tavは、次のよ
うに示される。
From the above, the average temperature Tav is expressed as follows.

【0070】 Tav=(T1+T2)/2 ={(l1・H1+l3・H2)+(l2・H1+l4・H2)}/2 ={(l1+l2)H1+(l3+l4)H2}/2 ={(l1+l2)(k1・Hav+k3・Ht) +(l3+l4)(k2・Hav+k4・Ht)}/2 =〔{(l1+l2)k1+(l3+l4)k2}Hav +{(l1+l2)k3+(l3+l4)k4}Ht〕/2 ここで、平均温度Tavは、平均温度の操作量Havの
みの関数で、傾斜温度の操作量Htの影響をなくすよう
に、すなわち、非干渉化を図るために、Htの項を0と
する。
Tav = (T 1 + T 2 ) / 2 = {(l 1 · H 1 + l 3 · H 2 ) + (l 2 · H 1 + l 4 · H 2 )} / 2 = {(l 1 + l 2 ) H 1 + (l 3 + l 4 ) H 2 } / 2 = {(l 1 + l 2 ) (k 1 · Hav + k 3 · Ht) + (l 3 + l 4 ) (k 2 · Hav + k 4 · Ht)} / 2 = [{(l 1 + l 2 ) k 1 + (l 3 + l 4 ) k 2 } Hav + {(l 1 + l 2 ) k 3 + (l 3 + l 4 ) k 4 } Ht] / 2 The average temperature Tav is a function of only the manipulated variable Hav of the average temperature, and the term of Ht is set to 0 so as to eliminate the influence of the manipulated variable Ht of the gradient temperature, that is, to eliminate interference.

【0071】 すなわち、(l1+l2)・k3+(l3+l4)・k4=0 したがって、k4=−{(l1+l2)/(l3+l4)}
3となる。
That is, (l 1 + l 2 ) · k 3 + (l 3 + l 4 ) · k 4 = 0 Therefore, k 4 = − {(l 1 + l 2 ) / (l 3 + l 4 )}.
a k 3.

【0072】同様に、傾斜温度Ttは、次のように示さ
れる。
Similarly, the gradient temperature Tt is expressed as follows.

【0073】 Tt=T1−T2 =(l1・H1+l3・H2)−(l2・H1+l4・H2) =(l1−l2)H1+(l3−l4)H2 =(l1−l2)(k1・Hav+k3・Ht) +(l3−l4)(k2・Hav+k4・Ht) ={(l1−l2)k1+(l3−l4)k2}Hav +{(l1−l2)k3+(l3−l4)k4}Ht ここで、傾斜温度Ttは、傾斜温度の操作量Htのみの
関数で、平均温度の操作量Havの影響をなくすよう
に、すなわち、非干渉化を図るために、Havの項を0
とする。
Tt = T 1 −T 2 = (l 1 · H 1 + l 3 · H 2 )-(l 2 · H 1 + l 4 · H 2 ) = (l 1 -l 2 ) H 1 + (l 3 −l 4 ) H 2 = (l 1 −l 2 ) (k 1 .Hav + k 3 .Ht) + (l 3 −l 4 ) (k 2 .Hav + k 4 .Ht) = {(l 1 −l 2 ) k 1 + (l 3 -l 4) k 2} Hav + {(l 1 -l 2) k 3 + (l 3 -l 4) k 4} Ht where gradient temperature Tt is the gradient temperature operation amount Ht In order to eliminate the influence of the manipulated variable Hav of the average temperature by using only the function, that is, to reduce the interference, the Hav term is set to 0.
And

【0074】 すなわち、(l1−l2)k1+(l3−l4)k2=0 したがって、k2=−{(l1−l2)/(l3−l4)}
1となる。
That is, (l 1 −l 2 ) k 1 + (l 3 −l 4 ) k 2 = 0 Therefore, k 2 = − {(l 1 −l 2 ) / (l 3 −l 4 )}
k 1 to become.

【0075】以上のことから傾斜温度に影響を与えずに
平均温度を制御し、また、平均温度に影響を与えずに傾
斜温度を制御する、すなわち、平均温度と傾斜温度との
干渉をなくした非干渉制御を行うためには、非干渉化係
数(配分比)k1〜k4で配分すればよく、この非干渉化
係数(配分比)k1〜k4を算出するためには、第1のヒ
ータ11の熱量が第1,第2の温度センサ21,22に伝
わる伝達係数(干渉係数)l1,l2および第2のヒータ
2の熱量が第1,第2の温度センサ21,22に伝わる
伝達係数(干渉係数)l3,l4を知る必要がある。
From the above, the average temperature is controlled without affecting the gradient temperature, and the gradient temperature is controlled without affecting the average temperature, that is, the interference between the average temperature and the gradient temperature is eliminated. to perform decoupling control, the non-interference coefficients may be apportioned (distribution ratio) k 1 to k 4, in order to calculate the non-interacting factor (distribution ratio) k 1 to k 4 are the heater 1 1 of heat is first 1, second temperature sensors 2 1, 2 2 to the transmitted transfer coefficient (interference coefficient) l 1, l 2 and the second heat quantity of the heater 1 2 first, the second It is necessary to know the transfer coefficients (interference coefficients) l 3 and l 4 transmitted to the temperature sensors 2 1 and 2 2 .

【0076】なお、非干渉化係数(配分比)k1〜k
4は、k1とk2、k3とk4との比率がそれぞれ分かれ
ば、PID制御のゲインによって対応できるので、絶対
値は必ずしも必要でない。
The decoupling coefficients (distribution ratios) k 1 to k 1
4 can be handled by the gain of PID control if the ratio between k 1 and k 2 and the ratio between k 3 and k 4 are known, so the absolute value is not necessarily required.

【0077】伝達係数(干渉係数)l1〜l4は、次のよ
うにして求めることができる。すなわち、ヒータを一つ
だけ変動させて他のヒータは、一定値に固定、例えば、
オンのままあるいはオフのままとし、ヒータの変化量に
対する各温度センサの変化量の比率を伝達係数とするの
である。
The transfer coefficients (interference coefficients) l 1 to l 4 can be obtained as follows. That is, only one heater is changed and the other heaters are fixed at a constant value, for example,
The ratio of the change amount of each temperature sensor to the change amount of the heater is used as the transfer coefficient while the switch is kept on or off.

【0078】例えば、第2のヒータ22をオフのままの
状態で、第1のヒータ11を、ある温度振幅で変動させ
たときに、第1,第2の温度センサ21,22の検出温度
にどの程度の温度振幅の変動が生じるかによって伝達係
数l1,l2を計測することができ、例えば、ヒータを温
度振幅1で変動させたきに、温度センサの温度振幅が1
0であれば、伝達係数は、10(=10/1)となる。
[0078] For example, in the state of the second heater 2 2 off, first heater 1 1, with variation at a certain temperature amplitude, the first temperature sensor 2 1 second, 2 2 The transfer coefficients l 1 and l 2 can be measured depending on how much the temperature amplitude fluctuates in the detected temperature. For example, when the heater fluctuates at the temperature amplitude 1, the temperature amplitude of the temperature sensor becomes 1
If 0, the transfer coefficient is 10 (= 10/1).

【0079】ここで、図3の配分手段7における非干渉
化係数(配分比)を用いた配分についてさらに具体的に
説明する。制御対象27の特性は、上述の図30に示さ
れており、この特性から伝達係数は、l1=1,l2
0.9,l3=0.9,l4=1である。
Here, the distribution using the decoupling coefficient (distribution ratio) in the distribution means 7 of FIG. 3 will be described more specifically. The characteristic of the control target 27 is shown in FIG. 30 described above, and from this characteristic, the transfer coefficient is l 1 = 1, l 2 =
0.9, l 3 = 0.9, l 4 = 1.

【0080】したがって、上述の非干渉化係数の式に代
入すると、 k4=−{(l1+l2)/(l3+l4)}k3 =−{(1+0.9)/(0.9+1)}k3 =−k3 また、k2=−{(l1−l2)/(l3−l4)}k1 =−{(1−0.9)/(0.9−1)}k1 =k1 となる。
Therefore, when substituting into the above equation of the decoupling coefficient, k 4 = − {(l 1 + l 2 ) / (l 3 + l 4 )} k 3 = − {(1 + 0.9) / (0.9. 9 + 1)} k 3 = −k 3 and k 2 = − {(l 1 −l 2 ) / (l 3 −l 4 )} k 1 = − {(1−0.9) / (0.9− 1)} k 1 = k 1 .

【0081】そこで、仮に各ヒータに配分される熱量の
合計が、Havと等しくなるように、すなわち、k1
2=1となるように設計し、分かり易さのために、k3
=1という条件を加える。
Therefore, suppose that the total amount of heat distributed to each heater is equal to Hav, that is, k 1 +
k 2 = 1, and for simplicity, k 3
= 1 is added.

【0082】これによって、 k2=k1=1/2 また、k4=−k3=−1となり、配分比(非干渉化係
数)が決定される。
As a result, k 2 = k 1 = 1/2 and k 4 = −k 3 = −1, and the distribution ratio (coupling coefficient) is determined.

【0083】つまり、図5に示されるように、平均温度
の操作量Havは、1/2ずつ各ヒータ11,12に配分
し、傾斜温度の操作量Htは、第1のヒータ11には、
そのまま、第2のヒータ12には、符号を変えて配分す
ればよい。
[0083] That is, as shown in FIG. 5, the operation amount Hav average temperature, 1/2 by the heaters 1 1, 1 2 allocated to the operation amount Ht of gradient temperature, the first heater 1 1 In
As it is, the second heater 1 2, may be distributed by changing the code.

【0084】ここで、配分比(非干渉化係数)は、次の
ようにして求めることもできる。
Here, the distribution ratio (decoupling coefficient) can also be obtained as follows.

【0085】すなわち、上述のモード変換行列Gmと上
述の伝達係数(干渉係数)の行列Pとから配分比(非干
渉化係数)の行列(以下「前置補償行列」ともいう)G
cは、以下のように逆行列として求めることもできる。
That is, based on the above-mentioned mode conversion matrix Gm and the above-mentioned transfer coefficient (interference coefficient) matrix P, a distribution ratio (decoupling coefficient) matrix (hereinafter also referred to as “pre-compensation matrix”) G
c can also be obtained as an inverse matrix as follows.

【0086】Gc=(Gm・P)-1 この実施の形態に適用すると、制御対象のある時間の特
性である伝達係数(干渉係数)の行列Pを、
Gc = (Gm · P) −1 When applied to this embodiment, a matrix P of a transfer coefficient (interference coefficient) which is a characteristic of a controlled object at a certain time is expressed by

【0087】[0087]

【数3】 (Equation 3)

【0088】とすると、配分比(非干渉化係数)の行列
である前置補償行列Gcは、
Then, the pre-compensation matrix Gc, which is a matrix of the distribution ratio (decoupling coefficient), is

【0089】[0089]

【数4】 (Equation 4)

【0090】確かめとして、Gm・P・Gc=1となる
かどうかを計算する。
As a check, it is calculated whether or not Gm · P · Gc = 1.

【0091】[0091]

【数5】 (Equation 5)

【0092】なお、この実施の形態では、配分比(非干
渉化係数)を、伝達係数を用いて算出したけれども、本
発明の他の実施の形態として、伝達係数に代えて、周波
数特性も表す伝達関数を用いて算出するようにしてもよ
い。
In this embodiment, the distribution ratio (decoupling coefficient) is calculated using the transfer coefficient. However, as another embodiment of the present invention, instead of the transfer coefficient, a frequency characteristic is also represented. You may make it calculate using a transfer function.

【0093】図3のシステムでは、配分手段7は、図6
に示されるように、平均温度の操作信号(操作量)Ha
vは、各減衰器11,12でそれぞれ1/2に減衰して
加算器13および減算器14にそれぞれ配分され、傾斜
温度の操作信号(操作量)Htは、加算器13および減
算器14にそれぞれ配分され、加算器13の出力H1
第1のヒータ11に、減算器14の出力H2が第2のヒー
タ12に与えられる。
In the system of FIG. 3, the distribution means 7
As shown in the figure, the average temperature operation signal (operation amount) Ha
v is attenuated by 減 衰 in each of the attenuators 11 and 12, and distributed to the adder 13 and the subtractor 14, respectively. The operation signal (operation amount) Ht of the gradient temperature is supplied to the adder 13 and the subtractor 14. are respectively allocated, the heater 1 1 output H 1 is the first adder 13, the output of H 2 subtracter 14 is applied to the second heater 1 2.

【0094】この配分手段7によれば、平均温度の操作
量Havによって平均温度を変化させる場合には、各ヒ
ータ11,12に操作量が等しく配分されるので、傾斜温
度に影響を与えることなく、すなわち、干渉することな
く、平均温度のみを変化させることができる。また、傾
斜温度の操作量Htによって傾斜温度を変化させる場合
には、一方のヒータ11には、その操作量が1倍で与え
られる一方、他方のヒータ12には、−1倍で与えられ
るので、両ヒータに与える総熱量を変化させることな
く、すなわち、平均温度に影響を与えることなく、傾斜
温度のみを変化させることができる。
[0094] According to the allocation means 7, in the case of changing the average temperature by the operation amount Hav average temperature, since the operation amount is distributed equally to each heater 1 1, 1 2, influence the gradient temperature It is possible to change only the average temperature without, that is, without interference. Further, in the case of changing the gradient temperature by the operation amount Ht slope temperature is one of the heater 1 1, while the operation amount is given in 1x, to the other heater 1 2, given by -1 times Therefore, only the gradient temperature can be changed without changing the total amount of heat applied to both heaters, that is, without affecting the average temperature.

【0095】図7は、図3のシステムにおいて、第1の
PID制御手段61でオートチューニングを行った場合
の平均温度・傾斜温度算出手段5からの平均温度Tav
(破線)、第1のPID制御手段61からの平均温度の
操作量Hav(実線)、平均温度・傾斜温度算出手段5
からの傾斜温度Tt(二点鎖線)、第2のPID制御手
段62からの傾斜温度の操作量Ht(一点鎖線)をスコ
ープに表示した波形を示しており、平均温度の操作量H
avがオンオフするリミットサイクルが生じており、平
均温度Tavの周期と振幅とを使ってPID制御のパラ
メータを決定することができる。なお、平均温度Ta
v、傾斜温度Tt、平均温度の操作量Hav、傾斜温度
の操作量Htが、上述の図28,図31の従来例のPV
1、PV2、MV1、MV2にそれぞれ対応する。
FIG. 7 shows the average temperature Tav from the average temperature / inclination temperature calculation means 5 when the first PID control means 61 performs auto-tuning in the system of FIG.
(Broken line), the manipulated variable Hav of the average temperature from the first PID control means 61 (solid line), the average temperature / inclination temperature calculation means 5
And the operation amount Ht (single-dot chain line) of the inclination temperature from the second PID control means 62 is shown on the scope, and the operation amount H of the average temperature is shown.
There is a limit cycle in which av is turned on and off, and parameters of PID control can be determined using the cycle and amplitude of the average temperature Tav. The average temperature Ta
v, the slope temperature Tt, the manipulated variable Hav of the average temperature, and the manipulated variable Ht of the slope temperature are the same as those of the conventional example of FIGS. 28 and 31 described above.
1, PV2, MV1, and MV2.

【0096】なお、第1のPID制御手段61のPID
制御のパラメータが決定された後には、そのパラメータ
を設定し、次は、傾斜温度を制御する第2のPID制御
手段62のオートチューニングを行ってPID制御のパ
ラメータを決定する。
The PID of the first PID control means 6 1
After the control parameters are determined, the parameters are set, and then the PID control parameters are determined by performing automatic tuning of the second PID control means 62 for controlling the tilt temperature.

【0097】このように、平均温度と傾斜温度とを制御
量として制御することにより、干渉のない制御が可能と
なり、PID制御のパラメータを決定するためのオート
チューニングが可能となり、最適な制御パラメータを設
定して所望の制御特性を得ることができる。
As described above, by controlling the average temperature and the gradient temperature as control amounts, it becomes possible to perform control without interference, to perform auto-tuning for determining the parameters of the PID control, and to determine the optimal control parameters. By setting, desired control characteristics can be obtained.

【0098】このようにしてPID制御のパラメータが
設定された後の通常の制御では、平均温度が目標平均温
度になるように、傾斜温度が目標傾斜温度になるように
制御が行われる。
In the normal control after the parameters of the PID control are set as described above, control is performed so that the average temperature becomes the target average temperature and the gradient temperature becomes the target gradient temperature.

【0099】次に、この実施の形態と従来例とのシミュ
レーションの結果を以下に説明する。このシミュレーシ
ョンでは、以下のような制御対象のモデリングを行っ
た。すなわち、熱干渉系の最も簡単な例として、図8に
示すように2組のヒータ11,12と温度センサ21,22
と、その間を熱伝導体50でつないだ熱処理装置を考え
る。制御目的は、2点の温度を任意の設定温度で均一化
することである。図9に制御対象の電気的な等価回路を
示す。R1,R2は、温度センサから周囲の空気への熱抵
抗、C1,C2は、温度センサ近傍の熱容量である。
Next, the results of a simulation between this embodiment and a conventional example will be described below. In this simulation, modeling of the control target as described below was performed. That is, as the simplest example of the thermal interference system, the heater 1 1 two sets of 8, 1 2 and the temperature sensor 2 1, 2 2
And a heat treatment apparatus in which a heat conductor 50 is connected between them. The control purpose is to equalize the temperatures at the two points at an arbitrary set temperature. FIG. 9 shows an electrical equivalent circuit of the control target. R 1 and R 2 are the thermal resistance from the temperature sensor to the surrounding air, and C 1 and C 2 are the heat capacities near the temperature sensor.

【0100】制御対象の入力は、2つのヒータ熱量であ
り、ヒータ11の熱量p1の一部は熱伝導体50を伝わっ
て、熱抵抗R3で温度センサ22の温度θ2に干渉し、ヒ
ータ12の熱量p2の一部は、同様に熱抵抗R3で温度セ
ンサ21の温度θ1に干渉する。また、熱量p2の一部の
熱エネルギーは、熱抵抗R4で熱処理装置が固定されて
いる機械装置本体に熱伝導する。ただし、機械装置本体
の熱容量は、非常に大きいので、周囲温度と一致すると
近似した。
[0100] input of the control object is a two heaters heat, a portion of the heat p 1 of the heater 1 1 transmitted a heat conductor 50, the interference temperature theta 2 of the temperature sensor 2 2 thermal resistance R 3 and, a portion of the heat p 2 of the heater 1 2 is likewise interfere with the thermal resistance R 3 on the temperature theta 1 of the temperature sensor 2 1. A part of the thermal energy of the heat p 2 is conducted to the machine body heat treatment apparatus in thermal resistance R 4 is fixed. However, since the heat capacity of the machine body was very large, it was approximated that the heat capacity coincided with the ambient temperature.

【0101】制御対象の等価回路のパラメータは、R1
=R2=10[℃/W]、R3=1[℃/W]、R4=0.
2[℃/W]、C1=C2=10[J/℃]とした。外乱
は、100Wのステップ状とし、従来例とこの実施の形
態と同じ条件で印加した。
The parameter of the equivalent circuit to be controlled is R 1
= R 2 = 10 [° C./W], R 3 = 1 [° C./W], R 4 = 0.
2 [° C./W] and C 1 = C 2 = 10 [J / ° C.]. The disturbance was in the form of a step of 100 W, and was applied under the same conditions as in the conventional example and this embodiment.

【0102】下記の表1のパラメータによる従来のPI
D制御の応答波形を図10に、下記の表2のパラメータ
によるこの実施の形態の応答波形を、図11に示す。
A conventional PI using the parameters in Table 1 below
FIG. 10 shows the response waveform of the D control, and FIG. 11 shows the response waveform of this embodiment according to the parameters shown in Table 2 below.

【0103】[0103]

【表1】 [Table 1]

【0104】[0104]

【表2】 [Table 2]

【0105】図10,図11を比較すると、従来の制御
方式で2°Cの温度差が発生していたものが、この実施
の形態では、2つのセンサ間の温度差を0.8°Cまで
改善していることが分かる。
When comparing FIG. 10 and FIG. 11, a temperature difference of 2 ° C. is generated by the conventional control method. In this embodiment, the temperature difference between the two sensors is 0.8 ° C. It can be seen that it has improved up to.

【0106】このような特性の差を生み出せる理由は、
この実施の形態では、傾斜温度と平均温度で独立にPI
Dパラメータを設定できる点にある。この例では、表2
に示すように比例ゲインKpに差をつけ平均温度よりも
傾斜温度の収束を優先するように、傾斜温度制御の比例
ゲインKpを平均温度制御の比例ゲインKpよりも大き
な値に設定した。その結果、簡単なPID制御のパラメ
ータの設定であるにも拘わらず、高精度な温度均一化を
期待できるものである。
The reason why such a difference in characteristics can be produced is as follows.
In this embodiment, the PI and the average temperature are independent of each other.
The point is that the D parameter can be set. In this example, Table 2
The proportional gain Kp of the gradient temperature control is set to a value larger than the proportional gain Kp of the average temperature control so as to give a difference to the proportional gain Kp and give priority to the convergence of the gradient temperature over the average temperature as shown in FIG. As a result, high-precision temperature uniformization can be expected despite simple PID control parameter settings.

【0107】さらに、この実施の形態と従来例との目標
値応答および外乱応答の比較結果を、図12〜図15に
示す。なお、ここでは、CHR(Chien, Hrones and Re
swick)の調整則の目標値応答オーバーシュート無しを
平均温度制御に、外乱応答オーバーシュート20%を傾
斜温度制御に使用した。
FIGS. 12 to 15 show comparison results of the target value response and the disturbance response between this embodiment and the conventional example. Note that here, CHR (Chien, Hrones and Re
In the swick) adjustment rule, no target value response overshoot was used for average temperature control, and a disturbance response overshoot of 20% was used for gradient temperature control.

【0108】図12および図13が、この実施の形態の
目標値応答および外乱応答の波形であり、図14および
図15が、従来例の目標値応答および外乱応答の波形を
示している。
FIGS. 12 and 13 show the waveforms of the target value response and the disturbance response of this embodiment, and FIGS. 14 and 15 show the waveforms of the target value response and the disturbance response of the conventional example.

【0109】図14の従来例の目標値応答では、整定時
間も29秒と長く、オーバーシュートも認められたけれ
ども、この実施の形態の目標値応答では、図12に示さ
れるように整定時間も9秒と短く、オーバーシュートも
認められなかった。
In the target value response of the prior art shown in FIG. 14, the settling time was as long as 29 seconds, and overshoot was recognized. However, in the target value response of this embodiment, as shown in FIG. It was as short as 9 seconds and no overshoot was observed.

【0110】また、図15の従来例の外乱応答では、整
定時間も32秒と長く、オーバーシュートもやや認めら
れたのに対して、この実施の形態の外乱応答では、図1
3に示されるように、整定時間も6秒と短く、オーバー
シュートも認められなかった。
Further, in the disturbance response of the conventional example of FIG. 15, the settling time was as long as 32 seconds, and overshoot was slightly recognized. On the other hand, in the disturbance response of this embodiment, FIG.
As shown in FIG. 3, the settling time was as short as 6 seconds, and no overshoot was observed.

【0111】すなわち、この実施の形態では、平均温度
制御は、弱くて遅い制御を、傾斜温度制御は、強くて速
い制御を行ったので、目標値応答および外乱応答のいず
れの場合も、オーバーシュートがなく整定時間も短く満
足できるものとなった。
That is, in this embodiment, the average temperature control performs weak and slow control, and the gradient temperature control performs strong and fast control. Therefore, in both the target value response and the disturbance response, the overshoot occurs. The settling time was short and satisfactory.

【0112】上述の例では、簡単にするために、n=2
の場合について説明したけれども、ゾーンが3つの場
合、すなわち、ヒータ、温度センサおよびPID制御手
段が3つのn=3の場合にも同様に適用できるものであ
る。
In the above example, for simplicity, n = 2
However, the present invention can be similarly applied to the case where the number of zones is three, that is, the case where the number of heaters, temperature sensors and PID control means is three (n = 3).

【0113】すなわち、上述の図5に対応する図16の
ブロック線図に示されるように、第1〜第3のヒータ1
1〜13と、各ヒータ11〜13に個別的に対応する第1〜
第3の温度センサ21〜23とが、第1〜第3の各ゾーン
にそれぞれ配置されており、第1のゾーンと第2のゾー
ンとが隣接し、第2のゾーンと第3のゾーンとが隣接し
ているとし、簡単化のために、隣接するゾーン間でのみ
干渉があるとし、第1のヒータ11から第2の温度セン
サ22への伝達係数(干渉係数)をl1、第2のヒータ1
2から第1,第3の温度センサ21,23への伝達係数
(干渉係数)をl2,l3、第3のヒータ13から第2の
温度センサ22への伝達係数(干渉係数)をl4とし、第
1のヒータ11から第1の温度センサ21といった相対す
る伝達係数(干渉係数)は、1.0とする。
That is, as shown in the block diagram of FIG. 16 corresponding to FIG.
A 1 to 1 3, first to the corresponding individually to each of the heater 1 1 to 1 3
The third temperature sensors 21 to 23 are respectively disposed in the first to third zones, the first zone and the second zone are adjacent to each other, and the second zone and the third zone are arranged. the zone and are adjacent, for simplicity, assume that only the interference between adjacent zones, transfer coefficient from the first heater 1 1 to the second temperature sensor 2 2 (interference coefficient) l 1 , the second heater 1
2 first, third temperature sensor 2 1, transfer factor to 2 3 (interference coefficient) l 2, l 3, transfer coefficient from the third heater 1 3 to the second temperature sensor 2 2 (interference the coefficient) and l 4, opposite transfer coefficient from the first heater 1 1 such first temperature sensors 2 1 (interference coefficient) is 1.0.

【0114】また、干渉をなくすための非干渉化係数
(配分比)について、平均温度を制御する第1のPID
制御手段61の操作量Havを第2,第3のヒータ12
3に配分するための非干渉化係数(配分比)をk1,k
2、第1の傾斜温度Tt1を制御する第2のPID制御手
段62の操作量Ht1を第1,第3のヒータ11,13に配
分するための非干渉化係数(配分比)をk3,k4、第2
の傾斜温度Tt2を制御する第3のPID制御手段63
操作量Ht2を第1,第2のヒータ11,12に配分する
ための非干渉化係数(配分比)をk5,k6とし、第1の
PID制御手段61から第1のヒータ11といった相対す
る非干渉化係数は1.0とする。なお、この例では、第
1の傾斜温度Tt1は、第2,第3の温度センサ22
3の検出温度T2,T3の平均の検出温度と第1の温度
センサ21の検出温度T1との差としており、また、第2
の傾斜温度Tt2は、第2の温度センサ22の検出温度T
2と第3の温度センサ23の検出温度T3との差としてい
る。
A first PID for controlling an average temperature for a decoupling coefficient (allocation ratio) for eliminating interference.
Control means 6 first operation amount Hav second, third heater 1 2,
K 1 the non-interacting factor (distribution ratio) for distributing to 1 3, k
2, non-interference coefficients for distributing the operation amount Ht 1 second PID control means 6 2 for controlling the first gradient temperature Tt 1 in first, third heater 1 1, 1 3 (distribution ratio ) To k 3 and k 4 , the second
The third PID control means 6 3 operation amount Ht2 the first, second heater 1 1, 1 decoupling factor to allocate 2 to the (distribution ratio) k 5 for controlling the gradient temperature Tt 2, and k 6, facing the non-interference coefficients from the first PID control means 6 1 like the first heater 1 1 to 1.0. Note that, in this example, the first inclination temperature Tt1 is equal to the second and third temperature sensors 2 2 ,
2 3 average detected temperature of the detected temperature T 2, T 3 and has a difference between the first and the detected temperature T 1 of the temperature sensor 2 1, and the second
Gradient temperature Tt 2 of the second temperature sensor 2 2 detected temperature T
2 and the difference between the detected temperature T 3 of the third temperature sensor 23.

【0115】このとき、平均温度Tavは、次のように
示される。
At this time, the average temperature Tav is expressed as follows.

【0116】 Tav=(T1+T2+T3)/3 ={(H1+l2・H2)+(l1・H1+H2+l4・H3) +(l3・H2+H3)}/3 ={(1+l1)H1+(1+l2+l3)H2+(1+l4)H3}/3 ={(1+l1)(Hav+k3・Ht1+k5・Ht2) +(1+l2+l3)(k1・Hav+Ht1+k6・Ht2) +(1+l4)(k2・Hav+k4・Ht1+Ht2)}/3 =〔{(1+l1)+(1+l2+l3)k1+(1+l4)k2}Hav +{(1+l1)k3+(1+l2+l3)+(1+l4)k4}Ht1 +{(1+l1)k5+(1+l2+l3)k6+(1+l4)}Ht2〕/3 ここで、平均温度Tavは、平均温度の操作量Havの
みの関数で、傾斜温度の操作量Ht1,Ht2の操作量の
影響をなくすように、すなわち、非干渉化を図るため
に、Ht1,Ht2の項を0とする。
Tav = (T 1 + T 2 + T 3 ) / 3 = {(H 1 + l 2 · H 2 ) + (l 1 · H 1 + H 2 + l 4 · H 3 ) + (l 3 · H 2 + H 3) )} / 3 = {(1 + l 1 ) H 1 + (1 + l 2 + l 3 ) H 2 + (1 + l 4 ) H 3 } / 3 = {(1 + l 1 ) (Hav + k 3 · Ht 1 + k 5 · Ht 2 ) + (1 + l 2 + l 3 ) (k 1 · Hav + Ht 1 + k 6 · Ht 2 ) + (1 + l 4 ) (k 2 · Hav + k 4 · Ht 1 + Ht 2 )} / 3 = [{(1 + l 1 ) + (1 + l 2 + l 3 ) k 1 + (1 + l 4 ) k 2 } Hav + {(1 + l 1 ) k 3 + (1 + l 2 + l 3 ) + (1 + l 4 ) k 4 } Ht 1 + {(1 + l 1 ) k 5 + (1 + l 2) + l 3) k 6 + ( 1 + l 4)} Ht 2 ] / 3, where the average temperature Tav is a function of only the operation amount Hav average temperature, the operation of the gradient temperature amounts Ht 1, Ht 2 To eliminate the influence of the manipulated variable, i.e., in order to non-interference, and 0 to the section Ht 1, Ht 2.

【0117】すなわち、(1+l1)k3+(1+l2
3)+(1+l4)k4=0 (1+l1)k5+(1+l2+l3)k6+(1+l4)=
0 となる。
That is, (1 + l 1 ) k 3 + (1 + l 2 +
l 3) + (1 + l 4) k 4 = 0 (1 + l 1) k 5 + (1 + l 2 + l 3) k 6 + (1 + l 4) =
It becomes 0.

【0118】これを以下のように簡略化する。This will be simplified as follows.

【0119】 la+lb・k3+lc・k4=0 …… ld+le・k5+lf・k6=0 …… 第1の傾斜温度Tt1についても同様にして、第1の傾
斜温度の操作量Ht1のみの関数で、平均温度の操作量
Havおよび第2の傾斜温度の操作量Ht2の影響を受
けないという条件を適用して、以下のような同様の方程
式が得られる。
La + lb · k 3 + lc · k 4 = 0 ld + le · k 5 + lf · k 6 = 0 In the same manner as for the first slope temperature Tt 1 , the manipulated variable Ht 1 of the first slope temperature is also set. By applying the condition that the operation amount Hav of the average temperature and the operation amount Ht2 of the second gradient temperature are not affected by only the function, the following equation can be obtained.

【0120】 lg+lh・k1+li・k2=0 …… lj+lk・k5+ll・k6=0 …… また、第2の傾斜温度Tt2についても同様に、以下の
方程式が得られる。
Lg + lh · k 1 + li · k 2 = 0... Lj + l k · k 5 + l l · k 6 = 0 Also, the following equation is similarly obtained for the second gradient temperature Tt 2 .

【0121】 lm+ln・k1+lo・k2=0 …… lp+lq・k3+lr・k4=0 …… 伝達係数l1〜l4、したがって、la〜lrは、n=2
の場合と同様にして求められるので、非干渉化係数k1
〜k6を未知数とする上記〜の6つ方程式が得られ
ることになり、これら方程式を解くことにより、配分手
段で配分するための非干渉化係数(配分比)k1〜k6
求まることになる。
Lm + ln · k 1 + lo · k 2 = 0 lp + lq · k 3 + lr · k 4 = 0... Transfer coefficients l 1 to l 4 , and therefore, la to lr are n = 2
Since it is determined in the same manner as in the non-interacting factor k 1
As a result, the following six equations, in which the unknowns are set as k 6 , are obtained, and by solving these equations, the decoupling coefficients (allocation ratios) k 1 to k 6 to be allocated by the allocation unit are obtained. become.

【0122】例えば、行列式で求めるとすれば、以下の
ようになる。
For example, if it is determined by a determinant, the following is obtained.

【0123】[0123]

【数6】 (Equation 6)

【0124】[0124]

【数7】 (Equation 7)

【0125】以上のようにして、本発明は、n=3以上
の制御系にも同様に適用することができるものである。
As described above, the present invention can be similarly applied to a control system with n = 3 or more.

【0126】なお、配分比(非干渉化係数)の行列であ
る前置補償行列Gcは、上述のように、モード変換行列
Gmと伝達係数(干渉係数)の行列Pとから求めること
もでき、第1のPID制御手段61から第1のヒータ11
といった相対する非干渉化係数も含めて求めることがで
きる。ここで、制御対象のある時間の特性である伝達係
数(干渉係数)の行列Pを、
The pre-compensation matrix Gc, which is a matrix of the distribution ratio (decoupling coefficient), can be obtained from the mode conversion matrix Gm and the matrix P of the transfer coefficient (interference coefficient) as described above. the first PID controller 6 1 first heater 1 1
Can be obtained including the opposite decoupling coefficient. Here, a matrix P of a transfer coefficient (interference coefficient) which is a characteristic of the control target at a certain time is represented by

【0127】[0127]

【数8】 (Equation 8)

【0128】仮に、l1=l2=l3=l4=0.9と
すると、
Assuming that l1 = l2 = l3 = l4 = 0.9,

【0129】[0129]

【数9】 (Equation 9)

【0130】前置補償行列Gcは、The prefix compensation matrix Gc is

【0131】[0131]

【数10】 (Equation 10)

【0132】確かめとして、Gm・P・Gc=1となる
かどうかを計算する。
As a check, it is calculated whether or not Gm · P · Gc = 1.

【0133】[0133]

【数11】 [Equation 11]

【0134】図17は、本発明の他の実施の形態の温度
調節器のブロック図であり、上述の図2の実施の形態に
対応する部分には、同一の参照符号を付す。なお、この
図17においては、目標平均温度SV平均あるいは目標
傾斜温度SVg1〜SVg−1と、平均温度・傾斜温度
算出手段(モード変換器)5で算出された平均温度PV
平均あるいは傾斜温度PVg1〜PVgn−1との制御
偏差を出力する加算器261〜26nを、PID制御手段
1〜6nの外部に示している。
FIG. 17 is a block diagram of a temperature controller according to another embodiment of the present invention. Parts corresponding to the embodiment of FIG. 2 described above are denoted by the same reference numerals. In FIG. 17, the target average temperature SV average or the target gradient temperatures SVg1 to SVg-1 and the average temperature PV calculated by the average temperature / gradient temperature calculating means (mode converter) 5 are shown.
The adder 26 1 ~ 26 n for outputting a control deviation between the average or gradient temperature PVg1~PVgn-1, shows the outside of the PID control means 6 1 to 6 n.

【0135】この実施の形態では、平均温度制御のPI
D制御手段61からの操作量(操作信号)を制限するリ
ミッタ80を設けている。このようにすることによっ
て、操作量が飽和するような大きな外乱が全体に加わる
ような場合、例えば、熱処理盤にウェハを載置したよう
な場合に、温度を均一化する均一化制御性能を向上させ
ることができる。
In this embodiment, the PI of the average temperature control is
A limiter 80 for limiting the operation amount of the D control unit 61 (operation signal) is provided. In this way, when a large disturbance that saturates the operation amount is applied to the whole, for example, when a wafer is mounted on a heat treatment board, the temperature uniformity control performance is improved. Can be done.

【0136】その理由を以下に詳述する。例えば、熱処
理盤に、外乱としてウェハを載置するような面内温度均
一化の外乱応答時に、操作量の飽和がある場合は、平均
温度制御と傾斜温度制御とはトレードオフとなってい
る。
The reason will be described in detail below. For example, when there is a saturation of the operation amount during a disturbance response of in-plane temperature uniformity in which a wafer is placed as a disturbance on the heat treatment board, the average temperature control and the gradient temperature control are traded off.

【0137】説明の準備として、2入出力系の例で、2
組ある操作量MVについて、図18を用いて述べる。平
均用PIDコントローラ61から出力される信号が平均
MV、傾斜用PIDコントローラ62から出力される信
号が傾斜MVである。平均MVと傾斜MVは、前置補償
器(配分手段)7を通過し、さらに、飽和リミット81
1,812を通過し、ch1MVとch2MVとのch毎
のMVとなる。前置補償器7は、簡単のため図18に示
されるように、1と−1とで構成している。したがっ
て、ch1MV=平均MV−傾斜MVとなっており、c
h2MV=平均MV+傾斜MVの意味になっている。c
h毎に各MVは、当然0%以下と100%以上は出力で
きないのでリミットされている。
As a preparation for explanation, in the case of a two-input / output system,
The set operation amount MV will be described with reference to FIG. Signal signal outputted from the average for the PID controller 61 is outputted average MV, from the tilt PID controller 6 2 is inclined MV. The average MV and the slope MV pass through the pre-compensator (distribution means) 7 and furthermore, the saturation limit 81
1, 81 to pass through a 2, a MV of each ch the ch1MV and Ch2MV. The pre-compensator 7 is composed of 1 and −1 as shown in FIG. 18 for simplicity. Therefore, ch1MV = average MV−slope MV, and c
h2MV = mean MV + slope MV. c
Since each MV cannot output 0% or less and 100% or more for each h, it is limited.

【0138】トレードオフの原因は、図19に示される
ように、平均MVが100%に既に飽和している場合、
傾斜MVが温度差を0にする制御のための値を出力した
としても、ch毎のMVの飽和の中に埋もれてしまい、
機能しないためである。
The cause of the trade-off is that, as shown in FIG. 19, when the average MV is already saturated to 100%,
Even if the slope MV outputs a value for controlling the temperature difference to be zero, it is buried in the saturation of the MV for each channel,
It does not work.

【0139】逆に、傾斜MVが制御量である温度差を0
にするように働かせたいならば、図20のように、平均
MVでch毎のMVが飽和しないように平均MVのリミ
ット値で抑制すればよい。そうすれば、傾斜MVの値
は、ch毎MVに反映され、温度差が0に速く収束す
る。つまり、均一化制御が上手く働くのである。その代
わり、ch毎のMVは、100%よりも小さな値になる
ために、平均的な温度の収束時間は長引くのである。こ
れがトレードオフである。
Conversely, the temperature difference in which the gradient MV is the control amount is set to 0
If it is desired to work such that the MV of each channel does not saturate at the average MV as shown in FIG. Then, the value of the slope MV is reflected on the MV for each channel, and the temperature difference quickly converges to zero. That is, the uniformization control works well. Instead, the MV for each channel becomes smaller than 100%, so that the average temperature convergence time is prolonged. This is a trade-off.

【0140】そこで、この実施の形態では、図17に示
されるように、リミッタ80によって平均温度制御の操
作量の上限値を抑制するので、PID制御手段61〜6
n-1からの操作量が飽和するような大きな外乱を受けた
場合に、傾斜温度制御は、ch毎の操作量の飽和に中に
隠れることなく、表に現れて均一動作が可能となる。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 17, the upper limit of the operation amount of the average temperature control is suppressed by the limiter 80, so that the PID control means 6 1 to 6 are controlled.
When a large disturbance such that the operation amount from n-1 is saturated is received, the inclination temperature control appears in a table without being hidden by the saturation of the operation amount for each channel and enables uniform operation.

【0141】図21は、本発明の他の実施の形態のブロ
ック図であり、上述の実施の形態に対応する部分には、
同一の参照符号を付す。
FIG. 21 is a block diagram of another embodiment of the present invention.
The same reference numerals are given.

【0142】この実施の形態では、平均温度制御の操作
量ではなく、傾斜温度制御の操作量を制限するリミッタ
822〜82nを設けたものである。
In this embodiment, limiters 82 2 to 82 n are provided to limit the operation amount of the inclination temperature control, not the operation amount of the average temperature control.

【0143】この実施の形態は、全体的ではなく部分的
に片寄った外乱が加わった場合、例えば、熱盤の一部
に、低温の物体が接触したような場合に傾斜温度制御を
優先すると、外乱の影響をより受けることになり、した
がって、傾斜温度制御の操作量を抑制して平均温度の収
束を速めるのである。
In this embodiment, when a disturbance that is partially offset, but not entirely, is applied, for example, when a low-temperature object comes into contact with a part of a hot plate, priority is given to the gradient temperature control. Therefore, the operation amount of the inclination temperature control is suppressed and the convergence of the average temperature is accelerated.

【0144】なお、本発明のさらに他の実施の形態とし
て、図22に示されるように、平均温度制御および傾斜
温度制御の両者の操作量を制限するリミッタ80,82
2〜82nを設けてもよい。
As still another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 22, limiters 80 and 82 for limiting the operation amounts of both the average temperature control and the inclination temperature control.
2 to 82 n may be provided.

【0145】上述の実施の形態では、リミッタによって
操作量の上限値を制限したけれども、本発明の他の実施
の形態として、下限値あるいは両者を制限するようにし
てもよい。
In the above-described embodiment, the upper limit of the operation amount is limited by the limiter. However, as another embodiment of the present invention, the lower limit or both may be limited.

【0146】上述の各実施の形態では、各PID制御手
段は、平均温度が目標平均温度になるように、あるい
は、傾斜温度が目標傾斜温度になるようにそれぞれ制御
するものであり、目標平均温度および目標傾斜温度は、
ユーザが設定するのであるが、従来では、各ch毎に目
標温度を設定していたユーザにとっては、目標平均温度
や目標傾斜温度の設定は理解しにくいものである。
In each of the above embodiments, each PID control means controls the average temperature to the target average temperature or the gradient temperature to the target gradient temperature, respectively. And the target ramp temperature are
The user sets the target temperature, but it is difficult for the user who has set the target temperature for each channel in the related art to set the target average temperature and the target inclination temperature.

【0147】そこで、図23に示されるように、各ch
毎の目標温度SPから目標平均温度および目標傾斜温度
を演算するモード変換器5’を設けてもよい。なお、こ
の図23において、上述の図3に対応する部分には、同
一の参照符号を付している。このモード変換器5’は、
制御対象27からのフィードバック量である各chの温
度センサの検出温度から平均温度と傾斜温度とを算出す
るモード変換器5と同じ構成である。
Therefore, as shown in FIG.
A mode converter 5 'for calculating a target average temperature and a target inclination temperature from each target temperature SP may be provided. In FIG. 23, portions corresponding to FIG. 3 described above are denoted by the same reference numerals. This mode converter 5 '
The configuration is the same as that of the mode converter 5 that calculates the average temperature and the inclination temperature from the detected temperatures of the temperature sensors of the respective channels, which are the feedback amounts from the control target 27.

【0148】このようにモード変換器5’を追加するこ
とによって、ユーザは、平均温度や傾斜温度を考慮する
ことなく、従来と同様に各ch毎に目標温度SPを設定
すればよい。
As described above, by adding the mode converter 5 ', the user can set the target temperature SP for each channel in the same manner as in the related art without considering the average temperature and the gradient temperature.

【0149】さらに、本発明の他の実施の形態として、
図24に示されるように、制御対象27からのフィード
バック量である各chの温度センサの検出温度と目標温
度SPとの温度偏差を求め、この各ch毎の温度偏差か
ら制御偏差である平均温度偏差および傾斜温度偏差を演
算するモード変換器5’’を設けてもよい。この構成に
よれば、ユーザは、平均温度や傾斜温度を考慮すること
なく、従来と同様に各chの目標温度を設定できる一
方、モード変換器5’’を一つにすることができ、メモ
リ容量の削減と処理の簡素化を図ることができる。
Further, as another embodiment of the present invention,
As shown in FIG. 24, the temperature deviation between the detected temperature of the temperature sensor of each channel, which is the feedback amount from the control target 27, and the target temperature SP is obtained, and the average deviation, which is the control deviation, is obtained from the temperature deviation of each channel. A mode converter 5 ″ for calculating the deviation and the inclination temperature deviation may be provided. According to this configuration, the user can set the target temperature of each channel in the same manner as in the related art without considering the average temperature and the gradient temperature, and can reduce the number of the mode converters 5 ″ to one. The capacity can be reduced and the processing can be simplified.

【0150】すなわち、上述の各実施の形態では、モー
ド変換器5,5’は、複数の温度センサからの検出温度
を、平均温度および傾斜温度に変換するものであったの
に対して、この実施の形態のモード変換器5’’は、複
数の温度センサからの検出温度と目標温度との温度偏差
を、検出された平均温度と目標平均温度との偏差である
平均温度偏差に変換するとともに、検出された傾斜温度
と目標傾斜温度との偏差である傾斜温度偏差に変換する
ものである。
That is, in each of the above-described embodiments, the mode converters 5, 5 'convert the temperatures detected from the plurality of temperature sensors into the average temperature and the gradient temperature. The mode converter 5 ″ of the embodiment converts a temperature deviation between the detected temperatures from the plurality of temperature sensors and the target temperature into an average temperature deviation that is a deviation between the detected average temperature and the target average temperature. Is converted into a gradient temperature deviation which is a deviation between the detected gradient temperature and the target gradient temperature.

【0151】つまり、上述の各実施の形態では、検出温
度を、平均温度および傾斜温度に変換した後に制御偏差
を求めるのに対して、この実施の形態では、検出温度と
目標温度との温度偏差を求め、その温度偏差を、制御偏
差である平均温度偏差および傾斜温度偏差に変換するも
のである。
That is, in each of the above embodiments, the control deviation is obtained after converting the detected temperature into the average temperature and the gradient temperature, whereas in this embodiment, the temperature deviation between the detected temperature and the target temperature is obtained. And converts the temperature deviation into an average temperature deviation and a gradient temperature deviation, which are control deviations.

【0152】本発明の他の実施の形態として、リミッタ
のリミット値を可変調整できるようにしてもよい。
As another embodiment of the present invention, the limit value of the limiter may be variably adjusted.

【0153】本発明の他の実施の形態として、平均温度
に代えて、例えば、中央のゾーンの温度などを代表温度
とし、代表温度と傾斜温度とを制御量として制御を行っ
てもよい。
As another embodiment of the present invention, instead of the average temperature, for example, control may be performed using the temperature of the central zone as the representative temperature, and the representative temperature and the gradient temperature as control amounts.

【0154】上述の実施の形態では、平均温度は、全体
の平均温度一つだけを用いたけれども、本発明の他の実
施の形態として、例えば、複数に区分した各グループの
各平均温度、すなわち、複数の平均温度を用いるように
してもよい。
In the above embodiment, only one average temperature is used as the average temperature. However, as another embodiment of the present invention, for example, each average temperature of each group divided into a plurality of groups, that is, Alternatively, a plurality of average temperatures may be used.

【0155】上述の実施の形態では、PID制御に適用
して説明したけれども、本発明は、PID制御に限ら
ず、オンオフ制御、比例制御、積分制御などの他の制御
方式にも適用できるものである。
Although the above embodiment has been described by applying to PID control, the present invention is not limited to PID control but can be applied to other control methods such as on / off control, proportional control, and integral control. is there.

【0156】また、本発明の熱処理装置は、熱酸化装置
に限らず、拡散炉やCVD装置、例えば、図25に示さ
れるように、枚葉式のCVD装置における熱処理盤の温
度制御にも適用できるものである。なお、図25におい
て、ウェーハ60が載置される熱処理盤61は、同心状
に外円部62、中間部63、中心部64に3分割されて
おり、各部に個別的に対応するヒータ65〜67が設け
られて各ゾーン毎に温度制御するものである。また、本
発明の熱処理装置は、射出成形機のシリンダ部の温度制
御あるいは包装機のヒータ台の温度制御などにも適用で
きるものである。
The heat treatment apparatus of the present invention is not limited to a thermal oxidation apparatus, but is also applicable to a diffusion furnace or a CVD apparatus, for example, as shown in FIG. 25, for temperature control of a heat treatment board in a single-wafer CVD apparatus. You can do it. In FIG. 25, the heat treatment board 61 on which the wafer 60 is placed is divided concentrically into an outer circle portion 62, an intermediate portion 63, and a central portion 64, and heaters 65 to 65 individually corresponding to the respective portions. A temperature control 67 is provided for each zone. Further, the heat treatment apparatus of the present invention can be applied to temperature control of a cylinder portion of an injection molding machine or temperature control of a heater base of a packaging machine.

【0157】上述の実施の形態では、ヒータなどの加熱
手段を用いた温度制御に適用した説明したけれとも、ペ
ルチェ素子や冷却器などを用いた温度制御に適用しても
よいのは勿論であり、さらに、加熱手段と冷却手段とを
併用する温度制御に適用してもよい。
In the above embodiment, the description has been given of the case where the present invention is applied to temperature control using a heating means such as a heater, but it is needless to say that the present invention may be applied to temperature control using a Peltier element or a cooler. Further, the present invention may be applied to temperature control using both a heating unit and a cooling unit.

【0158】また、本発明は、温度制御に限らず、圧
力、流量、速度あるいは液位などの他の物理状態の制御
に適用することもできる。
Further, the present invention is not limited to temperature control, but can be applied to control of other physical states such as pressure, flow rate, speed or liquid level.

【0159】[0159]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、干渉のあ
る制御対象の制御において、その干渉を低減することが
可能となるとともに、最適な制御パラメータの設定も可
能となる。
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the interference and to set the optimal control parameters in the control of the control object having the interference.

【0160】しかも、制限手段で操作信号を制限した状
態制御よりも他の状態制御を優先させた制御、例えば、
平均温度に基づく温度制御よりも傾斜温度に基づく温度
制御を優先させた温度制御を行えることになり、用途や
制御対象の特性などに応じた適切な制御を行えることに
なる。
In addition, control in which other state control is prioritized over state control in which the operation signal is restricted by the restriction means, for example,
Temperature control can be performed with priority given to temperature control based on the inclination temperature over temperature control based on the average temperature, and appropriate control can be performed according to the application, characteristics of the control target, and the like.

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

【図1】本発明の一つの実施の形態に係る温度制御シス
テムの概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a temperature control system according to one embodiment of the present invention.

【図2】図1の温度調節器のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of the temperature controller of FIG. 1;

【図3】温度センサ、ヒータおよびPID制御手段が2
つの場合の構成図である。
FIG. 3 shows a configuration in which a temperature sensor, a heater, and PID control means are 2
FIG.

【図4】図3の平均温度・傾斜温度算出手段5のブロッ
ク図である。
FIG. 4 is a block diagram of an average temperature / inclination temperature calculation means 5 of FIG. 3;

【図5】図3の制御系のブロック線図である。FIG. 5 is a block diagram of a control system of FIG. 3;

【図6】図3の配分手段のブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of a distribution unit of FIG. 3;

【図7】図3のシステムのオートチューニングの際の波
形図である。
FIG. 7 is a waveform chart at the time of auto tuning of the system of FIG. 3;

【図8】制御対象のモデルを示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a model of a control target.

【図9】制御対象の等価回路図である。FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of a control target.

【図10】従来例の応答波形を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a response waveform of a conventional example.

【図11】実施の形態の応答波形を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a response waveform according to the embodiment.

【図12】実施の形態の目標値応答波形を示す図であ
る。
FIG. 12 is a diagram showing a target value response waveform according to the embodiment.

【図13】実施の形態の外乱応答波形を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a disturbance response waveform according to the embodiment.

【図14】従来例の目標値応答波形を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a target value response waveform of a conventional example.

【図15】従来例の外乱応答波形を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a disturbance response waveform of a conventional example.

【図16】ゾーンが3つの場合の制御系のブロック線図
である。
FIG. 16 is a block diagram of a control system when there are three zones.

【図17】本発明の他の実施の形態のブロック図であ
る。
FIG. 17 is a block diagram of another embodiment of the present invention.

【図18】操作量を説明するための構成図である。FIG. 18 is a configuration diagram for explaining an operation amount.

【図19】傾斜温度制御が働かない場合の操作量の変化
を示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing a change in the operation amount when the tilt temperature control does not work.

【図20】傾斜温度制御が働く場合の操作量の変化を示
す図である。
FIG. 20 is a diagram illustrating a change in the operation amount when the tilt temperature control is activated.

【図21】本発明のさらに他の実施の形態のブロック図
である。
FIG. 21 is a block diagram of still another embodiment of the present invention.

【図22】本発明の他の実施の形態のブロック図であ
る。
FIG. 22 is a block diagram of another embodiment of the present invention.

【図23】本発明のさらに他の実施の形態のブロック図
である。
FIG. 23 is a block diagram of still another embodiment of the present invention.

【図24】本発明の他の実施の形態のブロック図であ
る。
FIG. 24 is a block diagram of another embodiment of the present invention.

【図25】他の熱処理装置を示す図である。FIG. 25 is a view showing another heat treatment apparatus.

【図26】熱酸化装置の構成を示す図である。FIG. 26 is a diagram showing a configuration of a thermal oxidation device.

【図27】干渉のない二つの制御対象を制御するシステ
ムの構成図である。
FIG. 27 is a configuration diagram of a system that controls two control targets without interference.

【図28】図27のシステムのオートチューニングの際
の波形図である。
FIG. 28 is a waveform chart at the time of auto-tuning of the system of FIG. 27;

【図29】干渉のある制御対象を制御するシステムの構
成図である。
FIG. 29 is a configuration diagram of a system that controls a control target having interference.

【図30】図29の制御対象の構成を示す図である。30 is a diagram showing a configuration of a control target in FIG. 29.

【図31】図29のシステムのオートチューニングの際
の波形図である。
31 is a waveform chart at the time of auto tuning of the system of FIG. 29.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

0〜1n ヒータ 20〜2n 温度センサ 3 制御対象 4 温度調節器 5 平均温度・傾斜温度算出手段 61〜6n PID制御手段 7 配分手段 15 ヒータプレート 18 熱酸化装置 80,822〜82n リミッタ1 0 1n heater 2 0 to 2n temperature sensor 3 the controlled object 4 temperature controller 5 average temperature-gradient temperature calculating means 6 1 ~6n PID controller 7 allocation means 15 the heater plate 18 thermal oxidizer 80, 82 2 to 82 n limiter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若林 武志 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 北村 泰一 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 Fターム(参考) 5H004 GB15 GB20 HA01 HB01 JA22 JB08 JB11 JB18 JB20 KA54 KA71 KB02 KB04 KB06 LA15 LA18 5H323 AA27 AA40 BB04 CA06 CB02 CB42 DA01 EE11 FF01 FF10 HH03 KK05 LL01 LL02 LL12 MM06  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Takeshi Wakabayashi 10th Hanazono Dodocho, Ukyo-ku, Kyoto, Kyoto O Inside the Murron Co., Ltd. (72) Taiichi Kitamura 10th Hanazono Dodocho, Ukyo-ku, Kyoto, Kyoto F-term in Muron Corporation (reference)

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 制御対象の物理状態をそれぞれ検出する
複数の検出手段からの情報を、前記物理状態の勾配を示
す情報に変換するとともに、物理状態の代表状態を示す
情報に変換する変換手段と、 前記変換手段からの各情報が個別的に与えられる複数の
状態制御手段と、 前記各状態制御手段からの操作信号を、複数の操作手段
に、各状態制御手段による制御が、他の状態制御手段に
よる制御に与える影響をなくす又は小さくするように配
分する配分手段と、 前記配分手段の前段に設けられて、少なくとも一つの前
記状態制御手段からの操作信号を制限する制限手段と、 を備えることを特徴とする制御装置。
A converting means for converting information from a plurality of detecting means for respectively detecting a physical state of a control object into information indicating a gradient of the physical state and converting the information into information indicating a representative state of the physical state; A plurality of state control means to which each information from the conversion means is individually given; an operation signal from each state control means, a plurality of operation means, control by each state control means, other state control Distributing means for distributing so as to eliminate or reduce the influence on the control by the means, and limiting means provided before the distributing means and restricting an operation signal from at least one state control means. A control device characterized by the above-mentioned.
【請求項2】 制御対象の物理状態をそれぞれ検出する
複数の検出手段からの情報と前記複数の検出手段に個別
的に対応する複数の目標情報との偏差を、前記物理状態
の勾配を示す情報の偏差に変換するとともに、物理状態
の代表状態を示す情報の偏差に変換する変換手段と、 前記変換手段からの前記勾配を示す情報の偏差または前
記代表状態を示す情報の偏差を制御偏差として操作信号
をそれぞれ出力する複数の状態制御手段と、 前記各状態制御手段からの操作信号を、複数の操作手段
に、各状態制御手段による制御が、他の状態制御手段に
よる制御に与える影響をなくす又は小さくするように配
分する配分手段と、 前記配分手段の前段に設けられて、少なくとも一つの前
記状態制御手段からの操作信号を制限する制限手段と、 を備えることを特徴とする制御装置。
2. A deviation between information from a plurality of detecting means for respectively detecting a physical state of a control target and a plurality of target information individually corresponding to the plurality of detecting means, the information indicating a gradient of the physical state. Conversion means for converting into a deviation of the information indicating the representative state of the physical state, and a deviation of the information indicating the gradient or the deviation of the information indicating the representative state from the conversion means as a control deviation. A plurality of state control means each outputting a signal, an operation signal from each of the state control means, a plurality of operation means, the control by each state control means eliminates the influence on the control by other state control means or Distributing means for distributing the signal so as to be reduced, and limiting means provided before the distributing means and restricting an operation signal from at least one of the state control means. Control device and wherein the door.
【請求項3】 制御対象の温度をそれぞれ検出する複数
の温度検出手段から得られる検出温度を、複数の検出温
度に基づく傾斜温度に変換するとともに、代表的な代表
温度に変換する変換手段と、 前記変換手段からの傾斜温度または代表温度を制御量と
して操作信号をそれぞれ出力する複数の温度制御手段
と、 前記各温度制御手段からの操作信号を、前記制御対象を
加熱(または冷却)する複数の加熱(または冷却)手段
に、各温度制御手段による制御が、他の温度制御手段に
よる制御に与える影響をなくす又は小さくするように配
分する配分手段と、 前記配分手段の前段に設けられて、少なくとも一つの前
記温度制御手段からの操作信号を制限するリミッタと、 を備えることを特徴とする温度調節器。
3. A converting means for converting detected temperatures obtained from a plurality of temperature detecting means for detecting a temperature of a control object into a gradient temperature based on the plurality of detected temperatures, and converting the detected temperature into a representative representative temperature. A plurality of temperature control units each outputting an operation signal using the tilt temperature or the representative temperature from the conversion unit as a control amount; and a plurality of operation signals from each of the temperature control units for heating (or cooling) the control target. A allocating means for allocating the heating (or cooling) means so that the control by each temperature control means eliminates or reduces the influence on the control by the other temperature control means; and A limiter for limiting an operation signal from one of the temperature control means.
【請求項4】 制御対象の温度をそれぞれ検出する複数
の温度検出手段から得られる検出温度と前記複数の温度
検出手段に個別的に対応する複数の目標温度との偏差
を、傾斜温度の偏差に変換するとともに、代表的な代表
温度の偏差に変換する変換手段と、 前記変換手段からの前記傾斜温度の偏差または前記代表
温度の偏差を制御偏差として操作信号をそれぞれ出力す
る複数の温度制御手段と、 前記各温度制御手段からの操作信号を、複数の操作手段
に、各温度制御手段による制御が、他の温度制御手段に
よる制御に与える影響をなくす又は小さくするように配
分する配分手段と、 前記配分手段の前段に設けられて、少なくとも一つの前
記温度制御手段からの操作信号を制限するリミッタと、 を備えることを特徴とする温度調節器。
4. A difference between a detected temperature obtained from a plurality of temperature detecting means for respectively detecting a temperature of a control target and a plurality of target temperatures individually corresponding to the plurality of temperature detecting means, is calculated as a deviation of a slope temperature. A conversion means for converting into a representative representative temperature deviation, and a plurality of temperature control means each outputting an operation signal as the deviation of the slope temperature or the deviation of the representative temperature from the conversion means as a control deviation. An operation signal from each of the temperature control means, to a plurality of operation means, distribution means for distributing the control by each temperature control means so as to eliminate or reduce the influence on the control by other temperature control means, A limiter provided before the distribution unit and limiting an operation signal from at least one of the temperature control units.
【請求項5】 前記代表温度が複数の検出温度に基づく
平均温度であり、少なくとも一つの前記温度制御手段
が、平均温度を制御量として操作信号を出力する温度制
御手段または平均温度の偏差が与えられる温度制御手段
である請求項3または4記載の温度調節器。
5. The method according to claim 1, wherein the representative temperature is an average temperature based on a plurality of detected temperatures, and at least one of the temperature control means outputs an operation signal using the average temperature as a control amount or a deviation of the average temperature. The temperature controller according to claim 3, wherein the temperature controller is a temperature control unit.
【請求項6】 請求項3ないし5のいずれかに記載の温
度調節器と、制御対象としての熱処理炉または熱処理盤
と、前記熱処理炉または熱処理盤を加熱(または冷却)
する複数の加熱(または冷却)手段と、前記熱処理炉ま
たは熱処理盤の温度を検出する複数の温度検出手段とを
備えることを特徴とする熱処理装置。
6. The temperature controller according to claim 3, a heat treatment furnace or a heat treatment plate as a control object, and heating (or cooling) the heat treatment furnace or the heat treatment plate.
And a plurality of temperature detecting means for detecting a temperature of the heat treatment furnace or the heat treatment board.
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