JP2002049406A - 制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 最遅制御ループ以外のコントローラの整定待
機時間を削減して、省エネルギーを実現する。 【解決手段】 コントローラＰＩＤ1 〜ＰＩＤn は、第
１〜第ｎ制御ループの制御量を各設定値と一致させるべ
く制御を行う。ステップ応答進捗度算出部Ｃ＿R1は、制
御量変化が最も遅い第１制御ループのステップ応答の進
捗度α1 を算出する。制御ループ内部設定値算出部Ｃ＿
S2〜Ｃ＿Snは、第２〜第ｎ制御ループの制御量が第１制
御ループの制御量に同期して変化するように、第２〜第
ｎ制御ループの設定値をステップ応答の進捗度α1 に基
づいて補正して対応するコントローラＰＩＤ2 〜ＰＩＤ
n に与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の制御ループ
の制御量を各設定値と一致させるべく制御を行う複数の
コントローラを備えた制御装置に係り、特に制御量変化
が最も遅い最遅制御ループ以外のコントローラの整定待
機時間を削減して、省エネルギーを実現することができ
る制御装置および制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、制御系を１つの装置内に複数
ループ有する装置（例えば電気ヒータをアクチュエータ
とする半導体製造装置）が知られている。このような装
置では、各制御ループ毎のコントローラを独立に動作さ
せていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、各制御
ループの制御量は必ずしも同一の速度で変化するもので
はない。各制御ループの制御量変化に速度差がある場
合、最も変化の遅い最遅制御ループ以外の制御ループの
応答が最遅制御ループの応答よりも速く進むため、最遅
制御ループ以外の制御ループのコントローラは最遅制御
ループの応答が完了するまで整定状態を維持しつつ待機
しなければならない。したがって、これらのコントロー
ラでは、応答完了後の整定状態を維持しつつ待機する整
定待機時間が発生し、この整定待機時間の分だけエネル
ギー消費量が大きくなるという問題点があった。本発明
は、上記課題を解決するためになされたもので、最遅制
御ループ以外のコントローラの整定待機時間を削減し
て、省エネルギーを実現することができる制御装置およ
び制御方法を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の制御装置は、第
１制御ループの制御量を設定値と一致させるべく制御を
行う第１のコントローラ（ＰＩＤ1 ）と、前記第１制御
ループより制御量変化が速い１つ以上の他の制御ループ
の制御量を各設定値と一致させるべく制御を行う１つ以
上の他のコントローラ（ＰＩＤ2 〜ＰＩＤn ）と、前記
第１制御ループのステップ応答の進捗度（α1 ）を算出
するステップ応答進捗度算出部（Ｃ＿R1）と、前記他の
コントローラ毎に設けられ、対応する前記他の制御ルー
プの制御量が前記第１制御ループの制御量に同期して変
化するように、対応する前記他の制御ループの設定値を
前記ステップ応答の進捗度に基づいて補正して対応する
前記他のコントローラに与える制御ループ内部設定値算
出部（Ｃ＿S2〜Ｃ＿Sn）とからなるものである。

【０００５】また、本発明の制御装置は、複数の制御ル
ープの制御量を各設定値と一致させるべく制御を行う複
数のコントローラ（ＰＩＤ1 〜ＰＩＤn ）と、このコン
トローラ毎に設けられ、対応する前記制御ループのステ
ップ応答の進捗度（α1 〜αn ）を算出する複数のステ
ップ応答進捗度算出部（Ｃ＿R1a 〜Ｃ＿Rna ）と、この
ステップ応答進捗度算出部によって算出されたステップ
応答の進捗度のうち最も遅い最遅進捗度（αmin ）を選
択する最遅ステップ応答進捗度算出部（Ｃ＿Rm）と、前
記コントローラ毎に設けられ、対応する前記制御ループ
の制御量が前記最遅進捗度の制御量に同期して変化する
ように、対応する前記制御ループの設定値を前記最遅進
捗度に基づいて補正して対応する前記コントローラに与
える制御ループ内部設定値算出部（Ｃ＿S1a 〜Ｃ＿Sna
）とからなるものである。

【０００６】また、本発明の制御方法は、複数の制御ル
ープの制御量を各設定値と一致させるべく制御を行う複
数のコントローラを備えた制御装置において、制御量変
化が最も遅い第１制御ループのステップ応答の進捗度を
算出し、前記第１制御ループ以外の他の制御ループの制
御量が前記第１制御ループの制御量に同期して変化する
ように、前記他の制御ループの設定値を前記ステップ応
答の進捗度に基づいて補正して対応する前記コントロー
ラに与えるようにしたものである。

【０００７】そして、本発明の制御方法は、各制御ルー
プのステップ応答の進捗度を算出し、算出したステップ
応答の進捗度のうち最も遅い最遅進捗度を選択し、各制
御ループの制御量が前記最遅進捗度の制御量に同期して
変化するように、各制御ループの設定値を前記最遅進捗
度に基づいて補正して対応する前記コントローラに与え
るようにしたものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】［実施の形態の１］次に、本発明
の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態となる制御装置の構成
を示すブロック図である。図１の制御装置は、第１〜第
ｎ（ｎは２以上の整数）制御ループの制御量を各設定値
と一致させるべく制御を行う第１〜第ｎのコントローラ
ＰＩＤ1 〜ＰＩＤn と、制御量変化が最も遅い第１制御
ループのステップ応答の進捗度を算出するステップ応答
進捗度算出部Ｃ＿R1と、第１制御ループのコントローラ
ＰＩＤ1 以外の他のコントローラＰＩＤ2 〜ＰＩＤn 毎
に設けられ、第２〜第ｎ制御ループの制御量が第１制御
ループの制御量に同期して変化するように、第２〜第ｎ
制御ループの設定値を前記ステップ応答の進捗度に基づ
いて補正してコントローラＰＩＤ2 〜ＰＩＤn に与える
制御ループ内部設定値算出部Ｃ＿S2〜Ｃ＿Snとから構成
されている。

【０００９】第１制御ループは第１のコントローラＰＩ
Ｄ1 と制御対象Ｐｒｏｃ1 とから構成され、第２制御ル
ープは第２のコントローラＰＩＤ2 と制御対象Ｐｒｏｃ
2 とから構成され、第３制御ループは第３のコントロー
ラＰＩＤ3 と制御対象Ｐｒｏｃ3 とから構成され、第ｎ
制御ループは第ｎのコントローラＰＩＤn と制御対象Ｐ
ｒｏｃn とから構成される。

【００１０】本実施の形態は、例えば立ち上げ等のステ
ップ応答を同時に行う複数の制御系を１つの装置内に複
数ループ備える装置（半導体製造装置等）において、各
制御ループが独立した制御系として動作し、かつ各制御
ループのステップ応答完了までの所要時間が異なる場合
に、これら複数ループを対象として適用することができ
る。特に、本実施の形態は、制御量変化が最も遅い制御
ループ（第１の制御ループ）を予め把握している場合に
適用することができる。

【００１１】以下、本実施の形態の制御装置の動作につ
いて説明する。図２、図３は図１の制御装置の動作を示
すフローチャート図である。最初に、ステップ応答進捗
度算出部Ｃ＿R1は、図示しないセンサによって計測され
た、第１制御ループの制御対象Ｐｒｏｃ1 の制御量ＰＶ
1 に次式のような伝達関数表現で表されるノイズ処理を
施して制御量ＰＶ1 のノイズを低減する（ステップ１０
１）。 ＰＶ1*＝｛１／（１＋Ｔｆｓ）｝ＰＶ1 ・・・（１）

【００１２】式（１）において、ＰＶ1*はノイズ処理後
の制御量、Ｔｆはノイズフィルタ時定数である。このよ
うにローパスフィルタに相当するノイズ処理を施すこと
により、制御量ＰＶ1 のノイズを低減することができ
る。制御量ＰＶ1 のノイズとしては、制御量ＰＶ1 を測
定する図示しないセンサによる測定ノイズ等がある。

【００１３】続いて、ステップ応答進捗度算出部Ｃ＿R1
は、第１制御ループ、第２制御ループ、第３制御ルー
プ、・・・、第ｎ制御ループについて設定された外部設
定値ＳＰ1x，ＳＰ2x，ＳＰ3x，・・・，ＳＰnxのいずれ
かが予め指定された対応する所定値ｄＳＰ1 ，ｄＳＰ2
，ｄＳＰ3 ，・・・，ｄＳＰn よりも大幅に変更され
たかどうかを判定する（ステップ１０４）。

【００１４】 ＳＰkx＞ＳＰkx’＋ｄＳＰk （ただし、ｋ＝１，２，３，・・・，ｎ） ・・・（２） ＳＰkx＜ＳＰkx’−ｄＳＰk （ただし、ｋ＝１，２，３，・・・，ｎ） ・・・（３） 式（２）、式（３）において、ＳＰkx’は第ｋ制御ルー
プの１制御周期前の外部設定値である。

【００１５】ステップ応答進捗度算出部Ｃ＿R1は、式
（２）または式（３）が成立した場合、すなわち第ｋ
（ｋ＝１，２，３，・・・，ｎ）制御ループの現制御周
期の外部設定値ＳＰkxが１制御周期前の外部設定値ＳＰ
kx’に所定値ｄＳＰk を足した値より大きい場合、また
は外部設定値ＳＰkxが１制御周期前の外部設定値ＳＰk
x’から所定値ｄＳＰk を引いた値より小さい場合、外
部設定値ＳＰkxの変更量が所定値ｄＳＰk より大である
と判定して、現制御周期をステップ応答の開始時点とす
る（ステップ１０４においてＹＥＳ）。

【００１６】ステップ応答進捗度算出部Ｃ＿R1は、ステ
ップ１０４において判定ＹＥＳとなった場合、第１制御
ループの現制御周期のノイズ処理制御量ＰＶ1*をステッ
プ応答開始前の第１制御ループ制御量ＰＶ1aとし、現制
御周期の外部設定値ＳＰ1xをステップ応答開始後の第１
制御ループ設定値ＳＰ1bとし、第１制御ループのステッ
プ応答の進捗度α1 を０にリセットする（ステップ１０
５）。制御量ＰＶ1*をステップ応答開始前の制御量ＰＶ
1aとするのは、制御量ＰＶ1*が現制御周期より前にコン
トローラＰＩＤ1 から出力された操作量出力ＭＶ1 に対
する制御対象Ｐｒｏｃ1 の応答を示しているからであ
る。

【００１７】なお、動作開始後の最初の制御周期では、
ステップ応答進捗度算出部Ｃ＿R1は、ステップ１０４，
１０５の処理を実施せずに、初期化処理を行う（ステッ
プ１０２，１０３）。すなわち、ステップ応答進捗度算
出部Ｃ＿R1は、現制御周期のノイズ処理制御量ＰＶ1*を
制御量ＰＶ1aの初期値とし、現制御周期の外部設定値Ｓ
Ｐ1xを設定値ＳＰ1bの初期値とし、ステップ応答進捗度
α1 を０にリセットする。

【００１８】そして、ステップ応答進捗度算出部Ｃ＿R1
は、第１制御ループのステップ応答進捗度α1 を算出す
る（ステップ１０６）。ステップ応答進捗度α1 はΔα
〜１の実数であり、１に近いほどステップ応答が進んで
いることを示す。Δαはステップ応答進捗度補正量（例
えば、０．０５）である。

【００１９】ステップ応答進捗度算出部Ｃ＿R1は、制御
量ＰＶ1aと設定値ＳＰ1bとが等しい場合、ステップ応答
進捗度α1 を１とする。また、制御量ＰＶ1aと設定値Ｓ
Ｐ1bとが等しくない場合、制御量ＰＶ1aと設定値ＳＰ1b
とノイズ処理制御量ＰＶ1*とを用いてステップ応答進捗
度α1 を次式のように算出する。 α1 ＝（ＰＶ1*−ＰＶ1a）／（ＳＰ1b−ＰＶ1a）＋Δα ・・・（４）

【００２０】さらに、ステップ応答進捗度算出部Ｃ＿R1
は、算出したステップ応答進捗度α1 が１制御周期前の
ステップ応答進捗度α1’ より小さい場合、１制御周期
前のステップ応答進捗度α1’ を現制御周期におけるス
テップ応答進捗度α1 とする。また、ステップ応答進捗
度算出部Ｃ＿R1は、算出したステップ応答進捗度α1が
１より大きい場合、現制御周期におけるステップ応答進
捗度α1 を１とする。ただし、最初の制御周期では、α
1’ は０である。こうして、ステップ１０６の処理が終
了する。

【００２１】なお、ステップ１０１において制御量ＰＶ
1 にノイズ処理を施す理由は、ステップ１０６において
ステップ応答進捗度α1 を正しく算出するためである。
制御量ＰＶ1 にノイズ成分が存在すると、ステップ応答
進捗度α1 の算出に誤差が発生する。

【００２２】次に、第２制御ループ内部設定値算出部Ｃ
＿S2は、図示しないセンサによって計測された、第２制
御ループの制御対象Ｐｒｏｃ2 の制御量ＰＶ2 に次式の
ような伝達関数表現で表されるノイズ処理を施して制御
量ＰＶ2 のノイズを低減する（ステップ１０７）。 ＰＶ2*＝｛１／（１＋Ｔｆｓ）｝ＰＶ2 ・・・（５） 式（５）において、ＰＶ2*はノイズ処理後の制御量であ
る。

【００２３】続いて、第２制御ループ内部設定値算出部
Ｃ＿S2は、第１制御ループ、第２制御ループ、第３制御
ループ、・・・、第ｎ制御ループについて設定された外
部設定値ＳＰ1x，ＳＰ2x，ＳＰ3x，・・・，ＳＰnxのい
ずれかが予め指定された対応する所定値ｄＳＰ1 ，ｄＳ
Ｐ2 ，ｄＳＰ3 ，・・・，ｄＳＰn よりも大幅に変更さ
れたかどうかを判定する（ステップ１１０）。

【００２４】第２制御ループ内部設定値算出部Ｃ＿S2
は、前記の式（２）または式（３）が成立した場合、外
部設定値ＳＰkx（ｋ＝１，２，３，・・・，ｎ）の変更
量が所定値ｄＳＰk より大であると判定して、現制御周
期をステップ応答の開始時点とする（ステップ１１０に
おいてＹＥＳ）。

【００２５】第２制御ループ内部設定値算出部Ｃ＿S2
は、ステップ１１０において判定ＹＥＳとなった場合、
第２制御ループの現制御周期のノイズ処理制御量ＰＶ2*
をステップ応答開始前の第２制御ループ制御量ＰＶ2aと
し、現制御周期の外部設定値ＳＰ2xをステップ応答開始
後の第２制御ループ設定値ＳＰ2bとする（ステップ１１
１）。

【００２６】なお、動作開始後の最初の制御周期では、
第２制御ループ内部設定値算出部Ｃ＿S2は、ステップ１
１０，１１１の処理を実施せずに、初期化処理を行う
（ステップ１０８，１０９）。すなわち、第２制御ルー
プ内部設定値算出部Ｃ＿S2は、現制御周期のノイズ処理
制御量ＰＶ2*を制御量ＰＶ2aの初期値とし、現制御周期
の外部設定値ＳＰ2xを設定値ＳＰ2bの初期値とし、制御
量ＰＶ2aを内部設定値ＳＰ2 の初期値とする。

【００２７】次に、第２制御ループ内部設定値算出部Ｃ
＿S2は、第２制御ループの内部設定値ＳＰ2 を次式のよ
うに算出する（ステップ１１２）。 ＳＰ2 ＝（ＳＰ2’Ｔｘ＋ＳＰ2*ｄＴ ）／（Ｔｘ＋ｄＴ） ・・・（６） ＳＰ2’ は第２制御ループの１制御周期前の内部設定値
ＳＰ2 であり、最初の制御周期の場合には制御量ＰＶ2a
を初期値として用いる。Ｔｘは移行時間であり、例えば
Ｔｘ＝２Ｔｆ〜５Ｔｆとする。ｄＴは制御周期である。
また、ＳＰ2*は第２制御ループの内部設定値リファレン
スであり、次式のように求められる。

【００２８】 ＳＰ2*＝（ＳＰ2b−ＰＶ2a）α1 ＋ＰＶ2a ・・・（７） 以上でステップ１１２の処理が終了する。なお、ステッ
プ１０７において制御量ＰＶ2 にノイズ処理を施す理由
は、ステップ１１２において内部設定値ＳＰ2を正しく
算出するためである。

【００２９】次に、第３制御ループ内部設定値算出部Ｃ
＿S3は、図示しないセンサによって計測された、第３制
御ループの制御対象Ｐｒｏｃ3 の制御量ＰＶ3 に次式の
ような伝達関数表現で表されるノイズ処理を施して制御
量ＰＶ3 のノイズを低減する（ステップ１１３）。 ＰＶ3*＝｛１／（１＋Ｔｆｓ）｝ＰＶ3 ・・・（８） 式（８）において、ＰＶ3*はノイズ処理後の制御量であ
る。

【００３０】続いて、第３制御ループ内部設定値算出部
Ｃ＿S3は、前記の式（２）または式（３）が成立するか
どうかを判定する（ステップ１１６）。第３制御ループ
内部設定値算出部Ｃ＿S3は、ステップ１１６において式
（２）または式（３）が成立して判定ＹＥＳとなった場
合、第３制御ループの現制御周期のノイズ処理制御量Ｐ
Ｖ3*をステップ応答開始前の第３制御ループ制御量ＰＶ
3aとし、現制御周期の外部設定値ＳＰ3xをステップ応答
開始後の第３制御ループ設定値ＳＰ3bとする（ステップ
１１７）。

【００３１】なお、動作開始後の最初の制御周期では、
第３制御ループ内部設定値算出部Ｃ＿S3は、ステップ１
１６，１１７の処理を実施せずに、初期化処理を行う
（ステップ１１４，１１５）。すなわち、第３制御ルー
プ内部設定値算出部Ｃ＿S3は、現制御周期のノイズ処理
制御量ＰＶ3*を制御量ＰＶ3aの初期値とし、現制御周期
の外部設定値ＳＰ3xを設定値ＳＰ3bの初期値とし、制御
量ＰＶ3aを内部設定値ＳＰ3 の初期値とする。

【００３２】次に、第３制御ループ内部設定値算出部Ｃ
＿S3は、第３制御ループの内部設定値ＳＰ3 を次式のよ
うに算出する（ステップ１１８）。 ＳＰ3 ＝（ＳＰ3’Ｔｘ＋ＳＰ3*ｄＴ ）／（Ｔｘ＋ｄＴ） ・・・（９） ＳＰ3’ は第３制御ループの１制御周期前の内部設定値
ＳＰ3 であり、最初の制御周期の場合には制御量ＰＶ3a
を初期値として用いる。また、ＳＰ3*は第３制御ループ
の内部設定値リファレンスであり、次式のように求めら
れる。 ＳＰ3*＝（ＳＰ3b−ＰＶ3a）α1 ＋ＰＶ3a ・・・（１０）

【００３３】以上のようにステップ１０７〜１１２，１
１３〜１１８と同様の処理を繰り返して、第ｎ−１制御
ループ内部設定値算出部Ｃ＿Sn-1（不図示）が内部設定
値ＳＰn-1 を算出し終えた後、第ｎ制御ループ内部設定
値算出部Ｃ＿Snは、図示しないセンサによって計測され
た、第ｎ制御ループの制御対象Ｐｒｏｃn の制御量ＰＶ
n に次式のような伝達関数表現で表されるノイズ処理を
施して制御量ＰＶn のノイズを低減する（ステップ１５
１）。 ＰＶn*＝｛１／（１＋Ｔｆｓ）｝ＰＶn ・・・（１１） 式（１１）において、ＰＶn*はノイズ処理後の制御量で
ある。

【００３４】続いて、第ｎ制御ループ内部設定値算出部
Ｃ＿Snは、前記の式（２）または式（３）が成立するか
どうかを判定する（ステップ１５４）。第ｎ制御ループ
内部設定値算出部Ｃ＿Snは、ステップ１５４において式
（２）または式（３）が成立して判定ＹＥＳとなった場
合、第ｎ制御ループの現制御周期のノイズ処理制御量Ｐ
Ｖn*をステップ応答開始前の第ｎ制御ループ制御量ＰＶ
naとし、現制御周期の外部設定値ＳＰnxをステップ応答
開始後の第ｎ制御ループ設定値ＳＰnbとする（ステップ
１５５）。

【００３５】なお、動作開始後の最初の制御周期では、
第ｎ制御ループ内部設定値算出部Ｃ＿Snは、ステップ１
５４，１５５の処理を実施せずに、初期化処理を行う
（ステップ１５２，１５３）。すなわち、第ｎ制御ルー
プ内部設定値算出部Ｃ＿Snは、現制御周期のノイズ処理
制御量ＰＶn*を制御量ＰＶnaの初期値とし、現制御周期
の外部設定値ＳＰnxを設定値ＳＰnbの初期値とし、制御
量ＰＶnaを内部設定値ＳＰn の初期値とする。

【００３６】次に、第ｎ制御ループ内部設定値算出部Ｃ
＿Snは、第ｎ制御ループの内部設定値ＳＰn を次式のよ
うに算出する（ステップ１５６）。 ＳＰn ＝（ＳＰn’Ｔｘ＋ＳＰn*ｄＴ ）／（Ｔｘ＋ｄＴ） ・・・（１２） ＳＰn’ は第ｎ制御ループの１制御周期前の内部設定値
ＳＰn であり、最初の制御周期の場合には制御量ＰＶna
を初期値として用いる。また、ＳＰn*は第ｎ制御ループ
の内部設定値リファレンスであり、次式のように求めら
れる。 ＳＰn*＝（ＳＰnb−ＰＶna）α1 ＋ＰＶna ・・・（１３）

【００３７】次に、第１のコントローラＰＩＤ1 は、次
式のような伝達関数表現で表されるＰＩＤ演算を実行し
て操作量出力ＭＶ1 を算出する（ステップ１５７）。 ＭＶ1 ＝Ｋｇ1 ｛１＋１／（Ｔｉ1 ｓ）＋Ｔｄ1 ｓ｝（ＳＰ1x−ＰＶ1 ） ・・・（１４） 式（１４）において、Ｋｇ1 、Ｔｉ1 、Ｔｄ1 はそれぞ
れコントローラＰＩＤ1 の比例ゲイン、積分時間、微分
時間である。第１のコントローラＰＩＤ1 は、算出した
操作量出力ＭＶ1 を制御対象Ｐｒｏｃ1 へ出力する。

【００３８】第２のコントローラＰＩＤ2 は、第２制御
ループ内部設定値算出部Ｃ＿S2から出力された内部設定
値ＳＰ2 を用いて次式のような伝達関数表現で表される
ＰＩＤ演算を実行して操作量出力ＭＶ2 を算出する（ス
テップ１５８）。 ＭＶ2 ＝Ｋｇ2 ｛１＋１／（Ｔｉ2 ｓ）＋Ｔｄ2 ｓ｝（ＳＰ2 −ＰＶ2 ） ・・・（１５） 式（１５）において、Ｋｇ2 、Ｔｉ2 、Ｔｄ2 はそれぞ
れコントローラＰＩＤ2 の比例ゲイン、積分時間、微分
時間である。第２のコントローラＰＩＤ2 は、算出した
操作量出力ＭＶ2 を制御対象Ｐｒｏｃ2 へ出力する。

【００３９】第３のコントローラＰＩＤ3 は、第３制御
ループ内部設定値算出部Ｃ＿S3から出力された内部設定
値ＳＰ3 を用いて次式のようなＰＩＤ演算を実行して操
作量出力ＭＶ3 を算出する（ステップ１５９）。 ＭＶ3 ＝Ｋｇ3 ｛１＋１／（Ｔｉ3 ｓ）＋Ｔｄ3 ｓ｝（ＳＰ3 −ＰＶ3 ） ・・・（１６） 式（１６）において、Ｋｇ3 、Ｔｉ3 、Ｔｄ3 はそれぞ
れコントローラＰＩＤ3 の比例ゲイン、積分時間、微分
時間である。第３のコントローラＰＩＤ3 は、算出した
操作量出力ＭＶ3 を制御対象Ｐｒｏｃ3 へ出力する。

【００４０】以上のような操作量出力の算出を順次行
い、第ｎ−１のコントローラＰＩＤn-1 （不図示）が操
作量出力ＭＶn-1 を算出し終えた後、第ｎのコントロー
ラＰＩＤn は、第ｎ制御ループ内部設定値算出部Ｃ＿Sn
から出力された内部設定値ＳＰn を用いて次式のような
ＰＩＤ演算を実行して操作量出力ＭＶn を算出する（ス
テップ１９０）。

【００４１】 ＭＶn ＝Ｋｇn ｛１＋１／（Ｔｉn ｓ）＋Ｔｄn ｓ｝（ＳＰn −ＰＶn ） ・・・（１７） 式（１７）において、Ｋｇn 、Ｔｉn 、Ｔｄn はそれぞ
れコントローラＰＩＤn の比例ゲイン、積分時間、微分
時間である。第ｎのコントローラＰＩＤn は、算出した
操作量出力ＭＶn を制御対象Ｐｒｏｃn へ出力する。以
上のステップ１０１〜１９０を１制御周期における処理
とし、ステップ１０１〜１９０の処理を制御周期毎に繰
り返す。

【００４２】本実施の形態では、２ループ以上の制御系
に対する外部からの操作として、ほぼ同時に外部設定値
ＳＰ1x，ＳＰ2x，ＳＰ3x，・・・，ＳＰnxの変更を行な
った後に、予め把握されている最も変化の遅い制御量
（第１制御ループ）のステップ応答進捗度α1 が、ステ
ップ応答進捗度算出部Ｃ＿R1で算出され、その結果が他
の制御ループの内部設定値算出部Ｃ＿S2〜Ｃ＿Snに出力
される。

【００４３】各内部設定値算出部Ｃ＿S2〜Ｃ＿Snでは、
それぞれ対応する第２〜第ｎ制御ループの制御量ＰＶ2
〜ＰＶn の進捗度を最も変化の遅い第１制御ループの制
御量ＰＶ1 に同期させるために、ステップ応答進捗度α
1 に基づいて第２〜第ｎ制御ループのステップ応答を抑
制する方向に補正した内部設定値ＳＰ2 〜ＳＰn が算出
される。

【００４４】最も変化の遅い第１制御ループのコントロ
ーラＰＩＤ1 は、オペレータによって設定された本来の
外部設定値ＳＰ1xに基づき操作量出力ＭＶ1 を算出す
る。第２〜第ｎ制御ループのコントローラＰＩＤ2 〜Ｐ
ＩＤn は、補正された内部設定値ＳＰ2 〜ＳＰn に基づ
き操作量出力ＭＶ2 〜ＭＶn を算出する。

【００４５】以上の構成により、第１〜第ｎ制御ループ
において外部設定値ＳＰ1x〜ＳＰnxがほぼ同時に変更さ
れたときに、最も変化の遅い第１制御ループ以外の制御
ループのステップ応答が第１制御ループのステップ応答
よりも際立って速く進むのを抑制することができ、第１
制御ループ以外のコントローラＰＩＤ2 〜ＰＩＤn にお
いて、ステップ応答完了後の整定状態を維持しつつ待機
する整定待機時間を削減することができる。

【００４６】コントローラＰＩＤ1 〜ＰＩＤn が例えば
ヒータを制御して昇温制御を行う場合、従来の制御装置
では、少なくとも第１制御ループのステップ応答が完了
するまで、コントローラＰＩＤ2 〜ＰＩＤn は高温の整
定状態を維持しつつ待機しなければならず、エネルギー
消費量が大きくなる。これに対して、本実施の形態の制
御装置では、コントローラＰＩＤ2 〜ＰＩＤn の整定待
機時間を削減することができるので、エネルギー消費量
を低減することができ、省エネルギーを実現することが
できる。

【００４７】図４は各制御ループのコントローラＰＩＤ
1 〜ＰＩＤn を独立に動作させる従来の制御装置の制御
動作例を示す図、図５は本実施の形態の制御装置の制御
動作例を示す図である。図４、図５は、第１制御ループ
の外部設定値ＳＰ1xがＳＰ1aからＳＰ1bに変更され、第
２制御ループの外部設定値ＳＰ2xがＳＰ2aからＳＰ2bに
変更され、第３制御ループの外部設定値ＳＰ3xがＳＰ3a
からＳＰ3bに変更され、第ｎ制御ループの外部設定値Ｓ
ＰnxがＳＰnaからＳＰnbに変更されたときの制御量ＰＶ
1 ，ＰＶ2 ，ＰＶ3 ，・・・，ＰＶn を求めたシミュレ
ーション結果である。ただし、図４、図５では、第１〜
第３制御ループについてのみ記載している。また、図
４、図５の例では、第１制御ループを最も制御量変化の
遅いループとしている。

【００４８】図４に示すように、従来の制御装置では、
第１制御ループの制御量ＰＶ1 が設定値ＳＰ1bに到達す
る前に第２制御ループ、第３制御ループ、・・・、第ｎ
制御ループの制御量ＰＶ2 ，ＰＶ3 ，・・・，ＰＶn が
先にＳＰ2b，ＳＰ3b，・・・，ＳＰnbに到達するので、
第２制御ループ、第３制御ループ、・・・、第ｎ制御ル
ープのコントローラＰＩＤ2 ，ＰＩＤ3 ，・・・，ＰＩ
Ｄn にそれぞれ整定待機時間Ｔ＿w2，Ｔ＿w3，・・・，
Ｔ＿wnが発生する。

【００４９】これに対して、本実施の形態では、図５に
示すように、第１制御ループの制御量ＰＶ1 の変化に同
期して第２制御ループ、第３制御ループ、・・・、第ｎ
制御ループの制御量ＰＶ2 ，ＰＶ3 ，・・・，ＰＶn を
変化させるので、第２制御ループ、第３制御ループ、・
・・、第ｎ制御ループのコントローラＰＩＤ2 ，ＰＩＤ
3 ，・・・，ＰＩＤn に整定待機時間が発生しない。

【００５０】［実施の形態の２］図６は本発明の第２の
実施の形態となる制御装置の構成を示すブロック図であ
る。図６の制御装置は、第１〜第ｎのコントローラＰＩ
Ｄ1 〜ＰＩＤn と、コントローラＰＩＤ1 〜ＰＩＤn 毎
に設けられ、第１〜第ｎ制御ループのステップ応答の進
捗度を算出するステップ応答進捗度算出部Ｃ＿R1a 〜Ｃ
＿Rna と、ステップ応答進捗度算出部Ｃ＿R1a 〜Ｃ＿Rn
a によって算出されたステップ応答の進捗度のうち最も
遅い最遅進捗度を選択する最遅ステップ応答進捗度算出
部Ｃ＿Rmと、コントローラＰＩＤ1 〜ＰＩＤn 毎に設け
られ、第１〜第ｎ制御ループの制御量が最遅進捗度の制
御量に同期して変化するように、第１〜第ｎ制御ループ
の設定値を最遅進捗度に基づいて補正してコントローラ
ＰＩＤ1 〜ＰＩＤn に与える制御ループ内部設定値算出
部Ｃ＿S1a 〜Ｃ＿Sna とから構成されている。

【００５１】実施の形態の１では、制御量変化が最も遅
い制御ループを予め把握している場合に適用している
が、本実施の形態では、制御量変化が最も遅い制御ルー
プを予め把握できない場合に適用することができる。

【００５２】以下、本実施の形態の制御装置の動作につ
いて説明する。図７、図８は図６の制御装置の動作を示
すフローチャート図である。第１制御量ステップ応答進
捗度算出部Ｃ＿R1a によるステップ２０１〜２０６の処
理は、実施の形態の１で説明した第１制御量ステップ応
答進捗度算出部Ｃ＿R1によるステップ１０１〜１０６の
処理と殆ど同じであるので、詳細な説明は省略する。実
施の形態の１と異なるのは、ステップ応答進捗度算出部
Ｃ＿R1a が設定値ＳＰ1bと制御量ＰＶ1aとを第１制御ル
ープ内部設定値算出部Ｃ＿S1a へ出力する点である。

【００５３】次に、第２制御量ステップ応答進捗度算出
部Ｃ＿R2a は、図示しないセンサによって計測された、
第２制御ループの制御対象Ｐｒｏｃ2 の制御量ＰＶ2 に
式（５）の伝達関数表現で表されるノイズ処理を施して
ノイズ処理制御量ＰＶ2*を生成する（ステップ２０
７）。

【００５４】続いて、第２制御量ステップ応答進捗度算
出部Ｃ＿R2a は、第１制御ループ、第２制御ループ、第
３制御ループ、・・・、第ｎ制御ループについて設定さ
れた外部設定値ＳＰ1x，ＳＰ2x，ＳＰ3x，・・・，ＳＰ
nxのいずれかが予め指定された対応する所定値ｄＳＰ1
，ｄＳＰ2 ，ｄＳＰ3 ，・・・，ｄＳＰn よりも大幅
に変更されたかどうかを判定する（ステップ２１０）。

【００５５】第２制御量ステップ応答進捗度算出部Ｃ＿
R2a は、前記の式（２）または式（３）が成立した場
合、外部設定値ＳＰkx（ｋ＝１，２，３，・・・，ｎ）
の変更量が所定値ｄＳＰk より大であると判定して、現
制御周期をステップ応答の開始時点とする（ステップ２
１０においてＹＥＳ）。

【００５６】第２制御量ステップ応答進捗度算出部Ｃ＿
R2a は、ステップ２１０において判定ＹＥＳとなった場
合、第２制御ループの現制御周期のノイズ処理制御量Ｐ
Ｖ2*をステップ応答開始前の第２制御ループ制御量ＰＶ
2aとし、現制御周期の外部設定値ＳＰ2xをステップ応答
開始後の第２制御ループ設定値ＳＰ2bとし、第２制御ル
ープのステップ応答の進捗度α2 を０にリセットする
（ステップ２１１）。

【００５７】なお、動作開始後の最初の制御周期では、
第２制御量ステップ応答進捗度算出部Ｃ＿R2a は、ステ
ップ２１０，２１１の処理を実施せずに、初期化処理を
行う（ステップ２０８，２０９）。すなわち、第２制御
量ステップ応答進捗度算出部Ｃ＿R2a は、現制御周期の
ノイズ処理制御量ＰＶ2*を制御量ＰＶ2aの初期値とし、
現制御周期の外部設定値ＳＰ2xを設定値ＳＰ2bの初期値
とし、ステップ応答進捗度α2 を０にリセットする。

【００５８】そして、第２制御量ステップ応答進捗度算
出部Ｃ＿R2a は、第２制御ループのステップ応答進捗度
α2 を算出する（ステップ２１２）。第２制御量ステッ
プ応答進捗度算出部Ｃ＿R2a は、制御量ＰＶ2aと設定値
ＳＰ2bとが等しい場合、ステップ応答進捗度α2 を１と
する。また、制御量ＰＶ2aと設定値ＳＰ2bとが等しくな
い場合、制御量ＰＶ2aと設定値ＳＰ2bとノイズ処理制御
量ＰＶ2*とを用いてステップ応答進捗度α2 を次式のよ
うに算出する。 α2 ＝（ＰＶ2*−ＰＶ2a）／（ＳＰ2b−ＰＶ2a）＋Δα ・・・（１８）

【００５９】さらに、第２制御量ステップ応答進捗度算
出部Ｃ＿R2a は、算出したステップ応答進捗度α2 が１
制御周期前のステップ応答進捗度α2’ より小さい場
合、１制御周期前のステップ応答進捗度α2’ を現制御
周期におけるステップ応答進捗度α2 とする。また、第
２制御量ステップ応答進捗度算出部Ｃ＿R2a は、算出し
たステップ応答進捗度α2 が１より大きい場合、現制御
周期におけるステップ応答進捗度α2 を１とする。ただ
し、最初の制御周期では、α2’ は０である。こうし
て、ステップ２１２の処理が終了する。

【００６０】次に、第３制御量ステップ応答進捗度算出
部Ｃ＿R3a は、図示しないセンサによって計測された、
第３制御ループの制御対象Ｐｒｏｃ3 の制御量ＰＶ3 に
式（８）の伝達関数表現で表されるノイズ処理を施して
ノイズ処理制御量ＰＶ3*を生成する（ステップ２１
３）。

【００６１】続いて、第３制御量ステップ応答進捗度算
出部Ｃ＿R3a は、第１制御ループ、第２制御ループ、第
３制御ループ、・・・、第ｎ制御ループについて設定さ
れた外部設定値ＳＰ1x，ＳＰ2x，ＳＰ3x，・・・，ＳＰ
nxのいずれかが予め指定された対応する所定値ｄＳＰ1
，ｄＳＰ2 ，ｄＳＰ3 ，・・・，ｄＳＰn よりも大幅
に変更されたかどうかを判定する（ステップ２１６）。

【００６２】第３制御量ステップ応答進捗度算出部Ｃ＿
R3a は、前記の式（２）または式（３）が成立した場
合、外部設定値ＳＰkx（ｋ＝１，２，３，・・・，ｎ）
の変更量が所定値ｄＳＰk より大であると判定して、現
制御周期をステップ応答の開始時点とする（ステップ２
１６においてＹＥＳ）。

【００６３】第３制御量ステップ応答進捗度算出部Ｃ＿
R3a は、ステップ２１６において判定ＹＥＳとなった場
合、第３制御ループの現制御周期のノイズ処理制御量Ｐ
Ｖ3*をステップ応答開始前の第３制御ループ制御量ＰＶ
3aとし、現制御周期の外部設定値ＳＰ3xをステップ応答
開始後の第３制御ループ設定値ＳＰ3bとし、第３制御ル
ープのステップ応答の進捗度α3 を０にリセットする
（ステップ２１７）。

【００６４】なお、動作開始後の最初の制御周期では、
第３制御量ステップ応答進捗度算出部Ｃ＿R3a は、ステ
ップ２１６，２１７の処理を実施せずに、初期化処理を
行う（ステップ２１４，２１５）。すなわち、第３制御
量ステップ応答進捗度算出部Ｃ＿R3a は、現制御周期の
ノイズ処理制御量ＰＶ3*を制御量ＰＶ3aの初期値とし、
現制御周期の外部設定値ＳＰ3xを設定値ＳＰ3bの初期値
とし、ステップ応答進捗度α3 を０にリセットする。

【００６５】そして、第３制御量ステップ応答進捗度算
出部Ｃ＿R3a は、第３制御ループのステップ応答進捗度
α3 を算出する（ステップ２１８）。第３制御量ステッ
プ応答進捗度算出部Ｃ＿R3a は、制御量ＰＶ3aと設定値
ＳＰ3bとが等しい場合、ステップ応答進捗度α3 を１と
する。また、制御量ＰＶ3aと設定値ＳＰ3bとが等しくな
い場合、制御量ＰＶ3aと設定値ＳＰ3bとノイズ処理制御
量ＰＶ3*とを用いてステップ応答進捗度α3 を次式のよ
うに算出する。 α3 ＝（ＰＶ3*−ＰＶ3a）／（ＳＰ3b−ＰＶ3a）＋Δα ・・・（１９）

【００６６】さらに、第３制御量ステップ応答進捗度算
出部Ｃ＿R3a は、算出したステップ応答進捗度α3 が１
制御周期前のステップ応答進捗度α3’ より小さい場
合、１制御周期前のステップ応答進捗度α3’ を現制御
周期におけるステップ応答進捗度α3 とする。また、第
３制御量ステップ応答進捗度算出部Ｃ＿R3a は、算出し
たステップ応答進捗度α3 が１より大きい場合、現制御
周期におけるステップ応答進捗度α3 を１とする。ただ
し、最初の制御周期では、α3’ は０である。こうし
て、ステップ２１８の処理が終了する。

【００６７】以上のようにステップ２０７〜２１２，２
１３〜２１８と同様の処理を繰り返して、第ｎ−１制御
量ステップ応答進捗度算出部Ｃ＿Rn-1a （不図示）が第
ｎ−１制御ループのステップ応答進捗度αn-1 を算出し
終えた後、第ｎ制御量ステップ応答進捗度算出部Ｃ＿Rn
a は、図示しないセンサによって計測された、第ｎ制御
ループの制御対象Ｐｒｏｃn の制御量ＰＶn に式（１
１）の伝達関数表現で表されるノイズ処理を施してノイ
ズ処理制御量ＰＶn*を生成する（ステップ２５１）。

【００６８】続いて、第ｎ制御量ステップ応答進捗度算
出部Ｃ＿Rna は、第１制御ループ、第２制御ループ、第
３制御ループ、・・・、第ｎ制御ループについて設定さ
れた外部設定値ＳＰ1x，ＳＰ2x，ＳＰ3x，・・・，ＳＰ
nxのいずれかが予め指定された対応する所定値ｄＳＰ1
，ｄＳＰ2 ，ｄＳＰ3 ，・・・，ｄＳＰn よりも大幅
に変更されたかどうかを判定する（ステップ２５４）。

【００６９】第ｎ制御量ステップ応答進捗度算出部Ｃ＿
Rna は、前記の式（２）または式（３）が成立した場
合、外部設定値ＳＰkx（ｋ＝１，２，３，・・・，ｎ）
の変更量が所定値ｄＳＰk より大であると判定して、現
制御周期をステップ応答の開始時点とする（ステップ２
５４においてＹＥＳ）。

【００７０】第ｎ制御量ステップ応答進捗度算出部Ｃ＿
Rna は、ステップ２５４において判定ＹＥＳとなった場
合、第ｎ制御ループの現制御周期のノイズ処理制御量Ｐ
Ｖn*をステップ応答開始前の第ｎ制御ループ制御量ＰＶ
naとし、現制御周期の外部設定値ＳＰnxをステップ応答
開始後の第ｎ制御ループ設定値ＳＰnbとし、第ｎ制御ル
ープのステップ応答の進捗度αn を０にリセットする
（ステップ２５５）。

【００７１】なお、動作開始後の最初の制御周期では、
第ｎ制御量ステップ応答進捗度算出部Ｃ＿Rna は、ステ
ップ２５４，２５５の処理を実施せずに、初期化処理を
行う（ステップ２５２，２５３）。すなわち、第ｎ制御
量ステップ応答進捗度算出部Ｃ＿Rna は、現制御周期の
ノイズ処理制御量ＰＶn*を制御量ＰＶnaの初期値とし、
現制御周期の外部設定値ＳＰnxを設定値ＳＰnbの初期値
とし、ステップ応答進捗度αn を０にリセットする。

【００７２】そして、第ｎ制御量ステップ応答進捗度算
出部Ｃ＿Rna は、第ｎ制御ループのステップ応答進捗度
αn を算出する（ステップ２５６）。第ｎ制御量ステッ
プ応答進捗度算出部Ｃ＿Rna は、制御量ＰＶnaと設定値
ＳＰnbとが等しい場合、ステップ応答進捗度αn を１と
する。また、制御量ＰＶnaと設定値ＳＰnbとが等しくな
い場合、制御量ＰＶnaと設定値ＳＰnbとノイズ処理制御
量ＰＶn*とを用いてステップ応答進捗度αn を次式のよ
うに算出する。 αn ＝（ＰＶn*−ＰＶna）／（ＳＰnb−ＰＶna）＋Δα ・・・（２０）

【００７３】さらに、第ｎ制御量ステップ応答進捗度算
出部Ｃ＿Rna は、算出したステップ応答進捗度αn が１
制御周期前のステップ応答進捗度αn’ より小さい場
合、１制御周期前のステップ応答進捗度αn’ を現制御
周期におけるステップ応答進捗度αn とする。また、第
ｎ制御量ステップ応答進捗度算出部Ｃ＿Rna は、算出し
たステップ応答進捗度αn が１より大きい場合、現制御
周期におけるステップ応答進捗度αn を１とする。ただ
し、最初の制御周期では、αn’ は０である。こうし
て、ステップ２５６の処理が終了する。

【００７４】次に、最遅ステップ応答進捗度算出部Ｃ＿
Rmは、第１制御ループ、第２制御ループ、第３制御ルー
プ、・・・、第ｎ制御ループの全てのステップ応答進捗
度α1 ，α2 ，α3 ，・・・，αn から最小値（最遅制
御量ステップ応答進捗度）αmin を算出して、各内部設
定値算出部Ｃ＿S1a 〜Ｃ＿Sna へ出力する（ステップ２
５７）。

【００７５】すなわち、最遅ステップ応答進捗度算出部
Ｃ＿Rmは、ステップ応答進捗度α1がステップ応答進捗
度α2 より小さい場合、α1 を最小値αmin とし、α1
がα2 以上の場合、α2 を最小値αmin とする。さら
に、最遅ステップ応答進捗度算出部Ｃ＿Rmは、この最小
値αmin よりステップ応答進捗度α3 が小さい場合、α
3 を最小値αmin とする。以下、同様に最小値αmin と
ステップ応答進捗度との大小比較をαn まで繰り返し
て、最小値αmin を確定する。

【００７６】次いで、第１制御ループ内部設定値算出部
Ｃ＿S1a は、第１制御ループの内部設定値ＳＰ1 を次式
のように算出する（ステップ２５８）。 ＳＰ1 ＝（ＳＰ1’Ｔｘ＋ＳＰ1*ｄＴ ）／（Ｔｘ＋ｄＴ） ・・・（２１） ＳＰ1’ は第１制御ループの１制御周期前の内部設定値
ＳＰ1 であり、最初の制御周期の場合には制御量ＰＶ1a
を初期値として用いる。また、ＳＰ1*は第１制御ループ
の内部設定値リファレンスであり、次式のように求めら
れる。 ＳＰ1*＝（ＳＰ1b−ＰＶ1a）αmin ＋ＰＶ1a ・・・（２２）

【００７７】第２制御ループ内部設定値算出部Ｃ＿S2a
は、第２制御ループの内部設定値ＳＰ2 を次式のように
算出する（ステップ２５９）。 ＳＰ2 ＝（ＳＰ2’Ｔｘ＋ＳＰ2*ｄＴ ）／（Ｔｘ＋ｄＴ） ・・・（２３） ＳＰ2’ は第２制御ループの１制御周期前の内部設定値
ＳＰ2 であり、最初の制御周期の場合には制御量ＰＶ2a
を初期値として用いる。また、ＳＰ2*は第２制御ループ
の内部設定値リファレンスであり、次式のように求めら
れる。 ＳＰ2*＝（ＳＰ2b−ＰＶ2a）αmin ＋ＰＶ2a ・・・（２４）

【００７８】第３制御ループ内部設定値算出部Ｃ＿S3a
は、第３制御ループの内部設定値ＳＰ3 を次式のように
算出する（ステップ２６０）。 ＳＰ3 ＝（ＳＰ3’Ｔｘ＋ＳＰ3*ｄＴ ）／（Ｔｘ＋ｄＴ） ・・・（２５） ＳＰ3’ は第３制御ループの１制御周期前の内部設定値
ＳＰ3 であり、最初の制御周期の場合には制御量ＰＶ3a
を初期値として用いる。また、ＳＰ3*は第３制御ループ
の内部設定値リファレンスであり、次式のように求めら
れる。 ＳＰ3*＝（ＳＰ3b−ＰＶ3a）αmin ＋ＰＶ3a ・・・（２６）

【００７９】以下同様に内部設定値の算出を繰り返し
て、第ｎ−１制御ループ内部設定値算出部Ｃ＿Sn-1a
（不図示）が第ｎ−１制御ループの内部設定値ＳＰn-1
を算出し終えた後、第ｎ制御ループ内部設定値算出部Ｃ
＿Sna は、第ｎ制御ループの内部設定値ＳＰn を次式の
ように算出する（ステップ２９０）。 ＳＰn ＝（ＳＰn’Ｔｘ＋ＳＰn*ｄＴ ）／（Ｔｘ＋ｄＴ） ・・・（２７）

【００８０】ＳＰn’ は第ｎ制御ループの１制御周期前
の内部設定値ＳＰn であり、最初の制御周期の場合には
制御量ＰＶnaを初期値として用いる。また、ＳＰn*は第
ｎ制御ループの内部設定値リファレンスであり、次式の
ように求められる。 ＳＰn*＝（ＳＰnb−ＰＶna）αmin ＋ＰＶna ・・・（２８）

【００８１】次に、第１のコントローラＰＩＤ1 は、第
１制御ループ内部設定値算出部Ｃ＿S1a から出力された
内部設定値ＳＰ1 を用いて次式のような伝達関数表現で
表されるＰＩＤ演算を実行して操作量出力ＭＶ1 を算出
する（ステップ２９１）。 ＭＶ1 ＝Ｋｇ1 ｛１＋１／（Ｔｉ1 ｓ）＋Ｔｄ1 ｓ｝（ＳＰ1 −ＰＶ1 ） ・・・（２９） 式（２９）において、Ｋｇ1 、Ｔｉ1 、Ｔｄ1 はそれぞ
れコントローラＰＩＤ1 の比例ゲイン、積分時間、微分
時間である。第１のコントローラＰＩＤ1 は、算出した
操作量出力ＭＶ1 を制御対象Ｐｒｏｃ1 へ出力する。

【００８２】第２のコントローラＰＩＤ2 は、第２制御
ループ内部設定値算出部Ｃ＿S2a から出力された内部設
定値ＳＰ2 を用いて式（１５）のようなＰＩＤ演算を実
行して操作量出力ＭＶ2 を算出する（ステップ２９
２）。第２のコントローラＰＩＤ2 は、算出した操作量
出力ＭＶ2 を制御対象Ｐｒｏｃ2 へ出力する。

【００８３】第３のコントローラＰＩＤ3 は、第３制御
ループ内部設定値算出部Ｃ＿S3a から出力された内部設
定値ＳＰ3 を用いて式（１６）のようなＰＩＤ演算を実
行して操作量出力ＭＶ3 を算出する（ステップ２９
３）。第３のコントローラＰＩＤ3 は、算出した操作量
出力ＭＶ3 を制御対象Ｐｒｏｃ3 へ出力する。

【００８４】以上のような操作量出力の算出を順次行
い、第ｎ−１のコントローラＰＩＤn-1 （不図示）が操
作量出力ＭＶn-1 を算出し終えた後、第ｎのコントロー
ラＰＩＤn は、第ｎ制御ループ内部設定値算出部Ｃ＿Sn
a から出力された内部設定値ＳＰn を用いて式（１７）
のようなＰＩＤ演算を実行して操作量出力ＭＶn を算出
する（ステップ３２０）。第ｎのコントローラＰＩＤn
は、算出した操作量出力ＭＶn を制御対象Ｐｒｏｃn へ
出力する。以上のステップ２０１〜３２０を１制御周期
における処理とし、ステップ２０１〜３２０の処理を制
御周期毎に繰り返す。

【００８５】本実施の形態では、２ループ以上の制御系
に対する外部からの操作として、ほぼ同時に外部設定値
ＳＰ1x，ＳＰ2x，ＳＰ3x，・・・，ＳＰnxの変更を行な
った後に、各制御ループのステップ応答進捗度α1 〜α
n がステップ応答進捗度算出部Ｃ＿R1a 〜Ｃ＿Rna で算
出され、その結果が最遅ステップ応答進捗度算出部Ｃ＿
Rmに出力される。

【００８６】最遅ステップ応答進捗度算出部Ｃ＿Rmで
は、各制御ループのステップ応答進捗度α1 〜αn の最
小値、すなわち最も遅いステップ応答進捗度αmin が算
出され、この最遅進捗度αmin が各制御ループの内部設
定値算出部Ｃ＿S1a 〜Ｃ＿Snaに出力される。

【００８７】各内部設定値算出部Ｃ＿S1a 〜Ｃ＿Sna で
は、それぞれ対応する第１〜第ｎ制御ループの制御量Ｐ
Ｖ1 〜ＰＶn の進捗度を最も変化の遅い制御ループの制
御量に同期させるために、最遅進捗度αmin に基づいて
第１〜第ｎ制御ループのステップ応答を抑制する方向に
補正した内部設定値ＳＰ1 〜ＳＰn が算出される。この
際、最も遅い制御ループについても同様の処理が行われ
るが、設定値補正演算は、この最遅制御ループの応答速
度に影響を与えない程度の処理とする。そして、第１〜
第ｎ制御ループのコントローラＰＩＤ1 〜ＰＩＤn は、
補正された内部設定値ＳＰ1 〜ＳＰn に基づいて操作量
出力ＭＶ1 〜ＭＶn を算出する。

【００８８】以上の構成により、第１〜第ｎ制御ループ
において外部設定値ＳＰ1x〜ＳＰnxがほぼ同時に変更さ
れたときに、最も変化の遅い制御ループ以外の制御ルー
プのステップ応答が最遅制御ループのステップ応答より
も際立って速く進むのを抑制することができ、最遅制御
ループ以外のコントローラにおいて整定待機時間を削減
することができ、省エネルギーを実現することができ
る。特に、本実施の形態では、最も変化の遅い最遅制御
ループを予め把握しておく必要がなく、状況によりステ
ップ応答速度が異なり、最遅制御ループが変わる場合で
も、適切に動作させることができる。

【００８９】図９は本実施の形態の制御装置の制御動作
例を示す図である。図９は、第１制御ループの外部設定
値ＳＰ1xがＳＰ1aからＳＰ1bに変更され、第２制御ルー
プの外部設定値ＳＰ2xがＳＰ2aからＳＰ2bに変更され、
第３制御ループの外部設定値ＳＰ3xがＳＰ3aからＳＰ3b
に変更され、第ｎ制御ループの外部設定値ＳＰnxがＳＰ
naからＳＰnbに変更されたときの制御量ＰＶ1 ，ＰＶ2
，ＰＶ3 ，・・・，ＰＶn を求めたシミュレーション
結果である。ただし、図９では、第１〜第３制御ループ
についてのみ記載している。また、図９の例では、第２
制御ループを最も制御量変化の遅いループとしている。

【００９０】図９から分かるように、本実施の形態を適
用すれば、制御量変化が最も遅い第２制御ループの制御
量ＰＶ2 の変化に同期して第１制御ループ、第３制御ル
ープ、・・・、第ｎ制御ループの制御量ＰＶ1 ，ＰＶ3
，・・・，ＰＶn を変化させるので、第１制御ルー
プ、第３制御ループ、・・・、第ｎ制御ループのコント
ローラＰＩＤ1 ，ＰＩＤ3 ，・・・，ＰＩＤn に整定待
機時間が発生しない。なお、実施の形態の１，２では、
ｎ≧４の場合について説明しているが、ｎ≧２であれ
ば、本発明を適用できることは言うまでもない。また、
実施の形態の１，２では、全ての外部設定値を同時に変
更しているが、これに限るものではなく、実施の形態の
１では、ｎループ中の最遅ループを含む２ループ以上を
若干タイミングをずらして変更した場合でも、効果を得
ることができる。また、実施の形態の２では、ｎループ
中の任意の２ループ以上を若干タイミングをずらして変
更した場合でも、効果を得ることができる。

【００９１】

【発明の効果】本発明によれば、制御量変化が最も遅い
第１制御ループのステップ応答の進捗度を算出し、第１
制御ループ以外の他の制御ループの制御量が第１制御ル
ープの制御量に同期して自動的に変化するように、他の
制御ループの設定値をステップ応答の進捗度に基づいて
補正して対応するコントローラに与えるようにしたこと
により、他の制御ループのコントローラの整定待機時間
を削減することができるので、エネルギー消費量を低減
することができ、省エネルギーを実現することができ
る。

【００９２】また、各制御ループのステップ応答の進捗
度を算出し、算出したステップ応答の進捗度のうち最も
遅い最遅進捗度を選択し、各制御ループの制御量が最遅
進捗度の制御量に同期して自動的に変化するように、各
制御ループの設定値を最遅進捗度に基づいて補正して対
応するコントローラに与えるようにしたことにより、他
の制御ループのコントローラの整定待機時間を削減する
ことができるので、エネルギー消費量を低減することが
でき、省エネルギーを実現することができる。また、算
出したステップ応答の進捗度のうち最も遅い最遅進捗度
を選択するようにしたので、最も変化の遅い最遅制御ル
ープを予め把握しておく必要がなく、状況によりステッ
プ応答速度が異なり、最遅制御ループが変わる場合で
も、適切に動作させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態となる制御装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】 図１の制御装置の動作を説明するためのフロ
ーチャート図である。

【図３】 図１の制御装置の動作を説明するためのフロ
ーチャート図である。

【図４】 従来の制御装置の制御動作例を示す図であ
る。

【図５】 図１の制御装置の制御動作例を示す図であ
る。

【図６】 本発明の第２の実施の形態となる制御装置の
構成を示すブロック図である。

【図７】 図６の制御装置の動作を説明するためのフロ
ーチャート図である。

【図８】 図６の制御装置の動作を説明するためのフロ
ーチャート図である。

【図９】 図６の制御装置の制御動作例を示す図であ
る。

【符号の説明】

ＰＩＤ1 〜ＰＩＤn …コントローラ、Ｐｒｏｃ1 〜Ｐｒ
ｏｃn …制御対象、Ｃ＿R1、Ｃ＿R1a 〜Ｃ＿Rna …ステ
ップ応答進捗度算出部、Ｃ＿S2〜Ｃ＿Sn、Ｃ＿S1a 〜Ｃ
＿Sna …制御ループ内部設定値算出部、Ｃ＿Rm…最遅ス
テップ応答進捗度算出部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１制御ループの制御量を設定値と一致
   させるべく制御を行う第１のコントローラと、 前記第１制御ループより制御量変化が速い１つ以上の他
   の制御ループの制御量を各設定値と一致させるべく制御
   を行う１つ以上の他のコントローラと、 前記第１制御ループのステップ応答の進捗度を算出する
   ステップ応答進捗度算出部と、 前記他のコントローラ毎に設けられ、対応する前記他の
   制御ループの制御量が前記第１制御ループの制御量に同
   期して変化するように、対応する前記他の制御ループの
   設定値を前記ステップ応答の進捗度に基づいて補正して
   対応する前記他のコントローラに与える制御ループ内部
   設定値算出部とからなることを特徴とする制御装置。
2. 【請求項２】 複数の制御ループの制御量を各設定値と
   一致させるべく制御を行う複数のコントローラと、 このコントローラ毎に設けられ、対応する前記制御ルー
   プのステップ応答の進捗度を算出する複数のステップ応
   答進捗度算出部と、 このステップ応答進捗度算出部によって算出されたステ
   ップ応答の進捗度のうち最も遅い最遅進捗度を選択する
   最遅ステップ応答進捗度算出部と、 前記コントローラ毎に設けられ、対応する前記制御ルー
   プの制御量が前記最遅進捗度の制御量に同期して変化す
   るように、対応する前記制御ループの設定値を前記最遅
   進捗度に基づいて補正して対応する前記コントローラに
   与える制御ループ内部設定値算出部とからなることを特
   徴とする制御装置。
3. 【請求項３】 複数の制御ループの制御量を各設定値と
   一致させるべく制御を行う複数のコントローラを備えた
   制御装置において、 制御量変化が最も遅い第１制御ループのステップ応答の
   進捗度を算出し、 前記第１制御ループ以外の他の制御ループの制御量が前
   記第１制御ループの制御量に同期して変化するように、
   前記他の制御ループの設定値を前記ステップ応答の進捗
   度に基づいて補正して対応する前記コントローラに与え
   るようにしたことを特徴とする制御方法。
4. 【請求項４】 複数の制御ループの制御量を各設定値と
   一致させるべく制御を行う複数のコントローラを備えた
   制御装置において、 各制御ループのステップ応答の進捗度を算出し、 算出したステップ応答の進捗度のうち最も遅い最遅進捗
   度を選択し、 各制御ループの制御量が前記最遅進捗度の制御量に同期
   して変化するように、各制御ループの設定値を前記最遅
   進捗度に基づいて補正して対応する前記コントローラに
   与えるようにしたことを特徴とする制御方法。