JP2003167605A - 制御装置、温度調節器および熱処理装置 - Google Patents
制御装置、温度調節器および熱処理装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 モデルを用いた制御において、目標値応答お
よび外乱応答のいずれにおいてもオーバーシュートやハ
ンチングなどを抑制する。 【解決手段】 目標値応答時には、むた時間補償器４の
出力を、ＰＩＤ演算手段３の入力側に与えるとともに、
強めのＰＩＤゲインでむだ時間補償制御を行う一方、目
標値応答時以外は、むだ時間補償器４をＰＩＤ演算手段
３の入力側に与えることなく、弱めのＰＩＤゲインで通
常のＰＩＤ制御を行うようにしている。
よび外乱応答のいずれにおいてもオーバーシュートやハ
ンチングなどを抑制する。 【解決手段】 目標値応答時には、むた時間補償器４の
出力を、ＰＩＤ演算手段３の入力側に与えるとともに、
強めのＰＩＤゲインでむだ時間補償制御を行う一方、目
標値応答時以外は、むだ時間補償器４をＰＩＤ演算手段
３の入力側に与えることなく、弱めのＰＩＤゲインで通
常のＰＩＤ制御を行うようにしている。
Description
【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、例えば、スミス補償法
のようなモデルを用いた制御を行う制御装置、温度調節
器および熱処理装置に関する。
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、例えば、スミス補償法
のようなモデルを用いた制御を行う制御装置、温度調節
器および熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば、ＰＩＤの温度制御におい
ては、目標値応答時のオーバーシュートを抑制するため
に、ＰＩＤゲインを弱めに設定して制御する場合があ
る。しかしながら、ＰＩＤゲインを弱めにして制御を行
うと、目標温度に達するまでの時間が長くかかることに
なり、高速な昇温が求められる用途には適用できないこ
とになる。
ては、目標値応答時のオーバーシュートを抑制するため
に、ＰＩＤゲインを弱めに設定して制御する場合があ
る。しかしながら、ＰＩＤゲインを弱めにして制御を行
うと、目標温度に達するまでの時間が長くかかることに
なり、高速な昇温が求められる用途には適用できないこ
とになる。
【０００３】そこで、このような場合には、むだ時間を
補償して、強いＰＩＤゲインで高速な昇温を可能にしつ
つ、目標値応答時のオーバシュートを抑制するために、
スミス補償法が用いられることがある。
補償して、強いＰＩＤゲインで高速な昇温を可能にしつ
つ、目標値応答時のオーバシュートを抑制するために、
スミス補償法が用いられることがある。
【０００４】このスミス補償法は、制御対象を、むだ時
間のない制御対象に見立てて制御しやすくするものであ
り、内部に設定した制御対象モデルを用いてむだ時間補
償制御を行うものである。
間のない制御対象に見立てて制御しやすくするものであ
り、内部に設定した制御対象モデルを用いてむだ時間補
償制御を行うものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】スミス補償法は、目標
値応答時のオーバーシュートを抑制できるので、通常の
ＰＩＤ制御に比べて、上述のようにＰＩＤゲインを強め
に設定することができ、このため、外乱が加わると、通
常のＰＩＤ制御よりもハンチングし易いという難点があ
る。
値応答時のオーバーシュートを抑制できるので、通常の
ＰＩＤ制御に比べて、上述のようにＰＩＤゲインを強め
に設定することができ、このため、外乱が加わると、通
常のＰＩＤ制御よりもハンチングし易いという難点があ
る。
【０００６】また，スミス補償法では、むだ時間を補償
するために、内部に制御対象モデルを設定する必要があ
るが、この制御対象モデルを設定するのに必要なプロセ
スゲインや時定数などのパラメータを求めるのが容易で
ないという難点もある。
するために、内部に制御対象モデルを設定する必要があ
るが、この制御対象モデルを設定するのに必要なプロセ
スゲインや時定数などのパラメータを求めるのが容易で
ないという難点もある。
【０００７】本発明は、上述のような点に鑑みてなされ
たものであって、モデルを用いた制御において、目標値
応答および外乱応答のいずれにおいてもオーバーシュー
トやハンチングなどを抑制することを主たる目的とし、
さらには、モデルのパラメータを容易に求めることがで
きるようにすることを目的とする。
たものであって、モデルを用いた制御において、目標値
応答および外乱応答のいずれにおいてもオーバーシュー
トやハンチングなどを抑制することを主たる目的とし、
さらには、モデルのパラメータを容易に求めることがで
きるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、次のように構成している。
達成するために、次のように構成している。
【０００９】すなわち、本発明の制御装置は、目標値と
フィードバック量とに基づいて、制御対象に対する操作
量を演算出力する操作量演算手段と、前記操作量演算手
段からの操作量に基づいて、モデルを用いたむだ時間補
償出力を与えるむだ時間補償手段と、前記むだ時間補償
出力を前記操作量演算手段の入力側に与えてむだ時間補
償制御を行うか、あるいは、前記むだ時間補償出力を前
記操作量演算手段の入力側に与えることなく通常の制御
を行うかを切換える切換手段とを備え、前記切換手段
は、少なくとも目標値応答時には、前記むだ時間補償制
御に切換えるものである。
フィードバック量とに基づいて、制御対象に対する操作
量を演算出力する操作量演算手段と、前記操作量演算手
段からの操作量に基づいて、モデルを用いたむだ時間補
償出力を与えるむだ時間補償手段と、前記むだ時間補償
出力を前記操作量演算手段の入力側に与えてむだ時間補
償制御を行うか、あるいは、前記むだ時間補償出力を前
記操作量演算手段の入力側に与えることなく通常の制御
を行うかを切換える切換手段とを備え、前記切換手段
は、少なくとも目標値応答時には、前記むだ時間補償制
御に切換えるものである。
【００１０】ここで、通常の制御とは、むだ時間補償出
力を用いない制御、すなわち、むだ時間補償を行わない
制御をいう。
力を用いない制御、すなわち、むだ時間補償を行わない
制御をいう。
【００１１】本発明によると、少なくとも目標値応答時
は、むだ時間補償制御を行うので、オーバーシュートや
ハンチングなどが抑制される一方、目標値応答時以外
は、通常の制御を行うことにより、むだ時間補償制御を
継続した場合に比べて、外乱によるハンチングを抑制で
きることになる。
は、むだ時間補償制御を行うので、オーバーシュートや
ハンチングなどが抑制される一方、目標値応答時以外
は、通常の制御を行うことにより、むだ時間補償制御を
継続した場合に比べて、外乱によるハンチングを抑制で
きることになる。
【００１２】本発明の一実施態様においては、前記モデ
ルが、制御対象モデルおよびむだ時間を除いた制御対象
モデルであり、前記むだ時間補償制御が、スミス補償法
によるむだ時間補償制御であり、前記むだ時間補償制御
による制御ゲインを、前記通常の制御の制御ゲインより
も強くしている。
ルが、制御対象モデルおよびむだ時間を除いた制御対象
モデルであり、前記むだ時間補償制御が、スミス補償法
によるむだ時間補償制御であり、前記むだ時間補償制御
による制御ゲインを、前記通常の制御の制御ゲインより
も強くしている。
【００１３】本発明によると、目標値応答時には、制御
ゲインを強くしたスミス補償法によるむだ時間補償制御
を行うので、目標値に高速に到達できるとともに、オー
バーシュートなどを抑制できる一方、目標値応答時以外
は、制御ゲインを弱くした通常の制御を行うことによ
り、外乱によるハンチングを抑制できることになる。
ゲインを強くしたスミス補償法によるむだ時間補償制御
を行うので、目標値に高速に到達できるとともに、オー
バーシュートなどを抑制できる一方、目標値応答時以外
は、制御ゲインを弱くした通常の制御を行うことによ
り、外乱によるハンチングを抑制できることになる。
【００１４】本発明の温度調節器は、目標温度と検出温
度とに基づいて、制御対象に対する操作量を演算出力す
る操作量演算手段と、前記操作量演算手段からの操作量
に基づいて、モデルを用いたむだ時間補償出力を与える
むだ時間補償手段と、前記むだ時間補償出力を前記操作
量演算手段の入力側に与えてむだ時間補償制御を行う
か、あるいは、前記むだ時間補償出力を前記操作量演算
手段の入力側に与えることなく通常の制御を行うかを切
換える切換手段とを備え、前記切換手段は、少なくとも
目標値応答時には、前記むだ時間補償制御に切換えるも
のである。
度とに基づいて、制御対象に対する操作量を演算出力す
る操作量演算手段と、前記操作量演算手段からの操作量
に基づいて、モデルを用いたむだ時間補償出力を与える
むだ時間補償手段と、前記むだ時間補償出力を前記操作
量演算手段の入力側に与えてむだ時間補償制御を行う
か、あるいは、前記むだ時間補償出力を前記操作量演算
手段の入力側に与えることなく通常の制御を行うかを切
換える切換手段とを備え、前記切換手段は、少なくとも
目標値応答時には、前記むだ時間補償制御に切換えるも
のである。
【００１５】本発明によると、少なくとも目標値応答時
は、むだ時間補償制御を行うので、オーバーシュートや
ハンチングなどが抑制される一方、目標値応答時以外
は、通常の制御を行うことにより、むだ時間補償制御を
継続した場合に比べて、外乱によるハンチングを抑制で
きることになる。
は、むだ時間補償制御を行うので、オーバーシュートや
ハンチングなどが抑制される一方、目標値応答時以外
は、通常の制御を行うことにより、むだ時間補償制御を
継続した場合に比べて、外乱によるハンチングを抑制で
きることになる。
【００１６】本発明の一実施態様においては、前記モデ
ルが、制御対象モデルおよびむだ時間を除いた制御対象
モデルであり、前記むだ時間補償制御が、スミス補償法
によるむだ時間補償制御であり、前記むだ時間補償制御
による制御ゲインを、前記通常の制御の制御ゲインより
も強くしている。
ルが、制御対象モデルおよびむだ時間を除いた制御対象
モデルであり、前記むだ時間補償制御が、スミス補償法
によるむだ時間補償制御であり、前記むだ時間補償制御
による制御ゲインを、前記通常の制御の制御ゲインより
も強くしている。
【００１７】本発明によると、目標値応答時には、制御
ゲインを強くしたスミス補償法によるむだ時間補償制御
を行うので、目標温度に高速に到達できるとともに、オ
ーバーシュートなどを抑制できる一方、目標値応答時以
外は、制御ゲインを弱くした通常の制御を行うことによ
り、外乱によるハンチングを抑制できることになる。
ゲインを強くしたスミス補償法によるむだ時間補償制御
を行うので、目標温度に高速に到達できるとともに、オ
ーバーシュートなどを抑制できる一方、目標値応答時以
外は、制御ゲインを弱くした通常の制御を行うことによ
り、外乱によるハンチングを抑制できることになる。
【００１８】本発明の他の実施態様においては、前記操
作量演算手段は、ＰＩ操作量またＰＩＤ操作量を出力す
るものである。
作量演算手段は、ＰＩ操作量またＰＩＤ操作量を出力す
るものである。
【００１９】本発明によると、目標値応答時には、スミ
ス補償法によるＰＩあるいはＰＩＤ制御を行う一方、目
標値応答時以外には、通常のＰＩあるいはＰＩＤ制御を
行うことにより、オーバーシュートやハンチングなどを
抑制できる。
ス補償法によるＰＩあるいはＰＩＤ制御を行う一方、目
標値応答時以外には、通常のＰＩあるいはＰＩＤ制御を
行うことにより、オーバーシュートやハンチングなどを
抑制できる。
【００２０】本発明の好ましい実施態様においては、前
記モデルのパラメータを、ステップ応答法またはリミッ
トサイクル法を用いて求めるものである。
記モデルのパラメータを、ステップ応答法またはリミッ
トサイクル法を用いて求めるものである。
【００２１】本発明によると、制御パラメータを決定す
るためのステップ応答法やリミットサイクル法を用いて
モデルのパラメータも求めることができる。
るためのステップ応答法やリミットサイクル法を用いて
モデルのパラメータも求めることができる。
【００２２】本発明の他の実施態様においては、前記モ
デルのパラメータを、整定時の操作量および検出温度に
基づいて求めるものである。
デルのパラメータを、整定時の操作量および検出温度に
基づいて求めるものである。
【００２３】本発明によると、目標温度で通常の制御を
行いながら整定操作量と検出温度に基づいて、モデルの
パラメータを求めることができる。
行いながら整定操作量と検出温度に基づいて、モデルの
パラメータを求めることができる。
【００２４】本発明の更に他の実施態様においては、前
記モデルのパラメータを、制御を停止した後の検出温度
の変化に基づいて求めるものである。
記モデルのパラメータを、制御を停止した後の検出温度
の変化に基づいて求めるものである。
【００２５】本発明によると、制御を一時停止した後の
検出温度の変化からモデルのパラメータを求めることが
できる。
検出温度の変化からモデルのパラメータを求めることが
できる。
【００２６】本発明の一実施態様においては、前記モデ
ルのパラメータが、プロセスゲインまたは時定数であ
る。
ルのパラメータが、プロセスゲインまたは時定数であ
る。
【００２７】本発明によると、制御パラメータを設定す
るために、最大傾きおよびむだ時間を、従来と同様に求
め、プロセスゲインまたは時定数のいずれか一方を求め
ることにより、モデルを設定するために必要なパラメー
タをすべて求めることができる。
るために、最大傾きおよびむだ時間を、従来と同様に求
め、プロセスゲインまたは時定数のいずれか一方を求め
ることにより、モデルを設定するために必要なパラメー
タをすべて求めることができる。
【００２８】本発明の熱処理装置は、本発明の温度調節
器と、制御対象としての熱処理手段と、前記熱処理手段
を加熱または冷却する手段とを備えている。
器と、制御対象としての熱処理手段と、前記熱処理手段
を加熱または冷却する手段とを備えている。
【００２９】ここで、熱処理装置としては、例えば、半
導体製造プロセスで用いられる熱酸化装置、拡散炉、Ｃ
ＶＤ装置あるいは成形機などがある。、本発明による
と、本発明の温度調節器によって、オーバーシュート、
アンダーシュートあるいはハンチングが抑制された高速
な温度制御が可能となる。
導体製造プロセスで用いられる熱酸化装置、拡散炉、Ｃ
ＶＤ装置あるいは成形機などがある。、本発明による
と、本発明の温度調節器によって、オーバーシュート、
アンダーシュートあるいはハンチングが抑制された高速
な温度制御が可能となる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００３１】（実施の形態１）図１は、本発明の一つの
実施の形態に係る温度調節器のブロック図である。
実施の形態に係る温度調節器のブロック図である。
【００３２】この実施の形態の温度調節器１は、図示し
ない設定部からの設定温度ＳＰと、熱処理炉などの制御
対象２の温度を検出する図示しない温度センサからのフ
ィードバック入力である検出温度ＰＶとに基づいて、制
御対象２の温度制御を行うものである。
ない設定部からの設定温度ＳＰと、熱処理炉などの制御
対象２の温度を検出する図示しない温度センサからのフ
ィードバック入力である検出温度ＰＶとに基づいて、制
御対象２の温度制御を行うものである。
【００３３】この温度調節器１は、設定温度ＳＰとフィ
ードバック量との偏差に基づいて、ＰＩＤ操作量ＭＶを
演算出力するＰＩＤ演算手段３と、ＰＩＤ操作量ＭＶに
基づいてむだ時間補償出力Ｙｔを与えるむだ時間補償器
４とを備えている。
ードバック量との偏差に基づいて、ＰＩＤ操作量ＭＶを
演算出力するＰＩＤ演算手段３と、ＰＩＤ操作量ＭＶに
基づいてむだ時間補償出力Ｙｔを与えるむだ時間補償器
４とを備えている。
【００３４】ＰＩＤ演算手段３は、強めのＰＩＤゲイン
（Ｐ，Ｉ，Ｄ）と弱めのＰＩＤゲイン（Ｐ’，Ｉ’，
Ｄ’）との２種類のＰＩＤゲインが設定されている。こ
のＰＩＤ演算手段３は、むだ時間補償器４の出力Ｙｔを
用いたスミス補償法によるむだ時間補償のＰＩＤ制御時
には、強めのＰＩＤゲイン（Ｐ，Ｉ，Ｄ）を用いてＰＩ
Ｄ操作量ＭＶを演算出力する一方、むだ時間補償器４の
出力を用いない通常のＰＩＤ制御時には、弱めのＰＩＤ
ゲイン（Ｐ’，Ｉ’，Ｄ’）を用いてＰＩＤ操作量ＭＶ
を演算出力する。
（Ｐ，Ｉ，Ｄ）と弱めのＰＩＤゲイン（Ｐ’，Ｉ’，
Ｄ’）との２種類のＰＩＤゲインが設定されている。こ
のＰＩＤ演算手段３は、むだ時間補償器４の出力Ｙｔを
用いたスミス補償法によるむだ時間補償のＰＩＤ制御時
には、強めのＰＩＤゲイン（Ｐ，Ｉ，Ｄ）を用いてＰＩ
Ｄ操作量ＭＶを演算出力する一方、むだ時間補償器４の
出力を用いない通常のＰＩＤ制御時には、弱めのＰＩＤ
ゲイン（Ｐ’，Ｉ’，Ｄ’）を用いてＰＩＤ操作量ＭＶ
を演算出力する。
【００３５】ここで、弱めのＰＩＤゲイン（Ｐ’，
Ｉ’，Ｄ’）は、例えば、通常のオートチューニングで
求まるＰＩＤゲインであり、強めのＰＩＤゲイン（Ｐ，
Ｉ，Ｄ）は、弱めのＰＩＤゲイン（Ｐ’，Ｉ’，Ｄ’）
の、例えば、３倍程度の強さのＰＩＤゲインである。
Ｉ’，Ｄ’）は、例えば、通常のオートチューニングで
求まるＰＩＤゲインであり、強めのＰＩＤゲイン（Ｐ，
Ｉ，Ｄ）は、弱めのＰＩＤゲイン（Ｐ’，Ｉ’，Ｄ’）
の、例えば、３倍程度の強さのＰＩＤゲインである。
【００３６】むだ時間補償器４は、ＰＩＤ操作量ＭＶを
伝達関数Ｐｏ（ｓ）を通した出力から、同じくＰＩＤ操
作量ＭＶを伝達関数Ｐｏ（ｓ）ｅ-Lsを通した出力を減
算した出力（Ｐｏ（ｓ）−Ｐｏ（ｓ）ｅ-Ls）をＰＩＤ
演算手段３の入力側に与えるものである。
伝達関数Ｐｏ（ｓ）を通した出力から、同じくＰＩＤ操
作量ＭＶを伝達関数Ｐｏ（ｓ）ｅ-Lsを通した出力を減
算した出力（Ｐｏ（ｓ）−Ｐｏ（ｓ）ｅ-Ls）をＰＩＤ
演算手段３の入力側に与えるものである。
【００３７】ここで、Ｐｏ（ｓ）は、むだ時間のない理
想条件の伝達関数、すなわち、制御対象の特性からむだ
時間を除いた伝達関数であり、Ｐｏ（ｓ）ｅ-Lsは、一
次遅れおよびむだ時間をもつ制御対象の伝達関数であ
る。なお、この実施の形態では、一次遅れモデルに適用
して説明するが、本発明は、二次遅れなどの高次モデル
にも適用できるものである。
想条件の伝達関数、すなわち、制御対象の特性からむだ
時間を除いた伝達関数であり、Ｐｏ（ｓ）ｅ-Lsは、一
次遅れおよびむだ時間をもつ制御対象の伝達関数であ
る。なお、この実施の形態では、一次遅れモデルに適用
して説明するが、本発明は、二次遅れなどの高次モデル
にも適用できるものである。
【００３８】すなわち、むだ時間補償器４は、むだ時間
のない一次遅れの制御対象モデルと、むだ時間および一
次遅れの制御対象モデルとの二つのモデルとを有してお
り、かかるモデルを設定するためのパラメータは、後述
のようにして決定される。
のない一次遅れの制御対象モデルと、むだ時間および一
次遅れの制御対象モデルとの二つのモデルとを有してお
り、かかるモデルを設定するためのパラメータは、後述
のようにして決定される。
【００３９】むだ時間補償制御においては、むだ時間補
償器４の出力Ｙｔは、温度センサからの検出温度ＰＶに
加えられて見かけの検出温度（ＰＶ＋Ｙｔ）とされ、設
定温度ＳＰとの偏差が算出されてＰＩＤ演算手段３に与
えられる。
償器４の出力Ｙｔは、温度センサからの検出温度ＰＶに
加えられて見かけの検出温度（ＰＶ＋Ｙｔ）とされ、設
定温度ＳＰとの偏差が算出されてＰＩＤ演算手段３に与
えられる。
【００４０】この実施の形態では、目標値応答および外
乱応答のいずれにおいて、オーバーシュートやハンチン
グなどのない制御を行えるようにするために、次のよう
にしている。
乱応答のいずれにおいて、オーバーシュートやハンチン
グなどのない制御を行えるようにするために、次のよう
にしている。
【００４１】すなわち、目標値応答時には、むだ時間補
償器４の出力Ｙｔを検出温度ＰＶに加えて、ＰＩＤ演算
手段３の入力側に与えるとともに、強めのＰＩＤゲイン
（Ｐ，Ｉ，Ｄ）を用いたむだ時間補償ＰＩＤ制御を行う
一方、目標値応答時以外、具体的には、整定した後に
は、切換え手段５によって、むだ時間補償器４を切り離
すとともに、弱めのＰＩＤゲイン（Ｐ’，Ｉ’，Ｄ’）
を用いた通常のＰＩＤ制御に切換えるものである。
償器４の出力Ｙｔを検出温度ＰＶに加えて、ＰＩＤ演算
手段３の入力側に与えるとともに、強めのＰＩＤゲイン
（Ｐ，Ｉ，Ｄ）を用いたむだ時間補償ＰＩＤ制御を行う
一方、目標値応答時以外、具体的には、整定した後に
は、切換え手段５によって、むだ時間補償器４を切り離
すとともに、弱めのＰＩＤゲイン（Ｐ’，Ｉ’，Ｄ’）
を用いた通常のＰＩＤ制御に切換えるものである。
【００４２】なお、目標値応答時とは、最初の立ち上げ
時に限らず、一旦目標温度に整定した後に目標温度が変
更された場合も含むものである。さらには、制御対象が
交換されることによって、整定状態、すなわち、偏差
（目標温度と現在温度との差）が小さい状態から大きい
状態に急に変化した場合も含むものである。例えば、水
槽の中の液体を加熱して一定温度に制御する場合、何度
も使っていると、液が汚れてくるので、定期的に液が交
換されるが、液の温度を１００℃に保っていた状態で一
度液を全部排水して全く新しい液（２０℃）に入れ替え
たような時である。
時に限らず、一旦目標温度に整定した後に目標温度が変
更された場合も含むものである。さらには、制御対象が
交換されることによって、整定状態、すなわち、偏差
（目標温度と現在温度との差）が小さい状態から大きい
状態に急に変化した場合も含むものである。例えば、水
槽の中の液体を加熱して一定温度に制御する場合、何度
も使っていると、液が汚れてくるので、定期的に液が交
換されるが、液の温度を１００℃に保っていた状態で一
度液を全部排水して全く新しい液（２０℃）に入れ替え
たような時である。
【００４３】このように目標値応答時は、むだ時間補償
器４の出力を用いたスミス補償法によるむだ時間補償の
ＰＩＤ制御を行うので、オーバーシュートやハンチング
を生じることがなく、しかも、ＰＩＤゲインを、スミス
補償法を用いない通常のＰＩＤ制御に比べて強めにして
いるので、目標温度に達するまでの時間が短くなって高
速な昇温が可能となる。
器４の出力を用いたスミス補償法によるむだ時間補償の
ＰＩＤ制御を行うので、オーバーシュートやハンチング
を生じることがなく、しかも、ＰＩＤゲインを、スミス
補償法を用いない通常のＰＩＤ制御に比べて強めにして
いるので、目標温度に達するまでの時間が短くなって高
速な昇温が可能となる。
【００４４】また、整定後は、スミス補償法を用いない
弱めのＰＩＤゲインの通常のＰＩＤ制御に切換えるの
で、外乱によるオーバーシュートやハンチングが抑制さ
れることになる。なお、整定したか否かの判断は、検出
温度が一定の温度範囲に収まったか否かによって行って
もよいし、むだ時間補償器４の出力が０になったか否か
によって行ってもよい。その他に、積分以外の操作量
（すなわち比例操作量と微分操作量）が０になったか否
かによって行ってもよい。
弱めのＰＩＤゲインの通常のＰＩＤ制御に切換えるの
で、外乱によるオーバーシュートやハンチングが抑制さ
れることになる。なお、整定したか否かの判断は、検出
温度が一定の温度範囲に収まったか否かによって行って
もよいし、むだ時間補償器４の出力が０になったか否か
によって行ってもよい。その他に、積分以外の操作量
（すなわち比例操作量と微分操作量）が０になったか否
かによって行ってもよい。
【００４５】図２は、この実施の形態のスミス補償法に
よるむだ時間補償ＰＩＤ制御とスミス補償法を用いない
通常のＰＩＤ制御の動作説明に供するフローチャートで
ある。
よるむだ時間補償ＰＩＤ制御とスミス補償法を用いない
通常のＰＩＤ制御の動作説明に供するフローチャートで
ある。
【００４６】先ず、目標値が変更されたか否かを判断し
（ステップｎ１）、目標値が変更されたときには、スミ
ス補償法を用いたむだ時間補償ＰＩＤ制御に移行し（ス
テップｎ３）、強めのＰＩＤゲインにして終了する（ス
テップｎ４）。
（ステップｎ１）、目標値が変更されたときには、スミ
ス補償法を用いたむだ時間補償ＰＩＤ制御に移行し（ス
テップｎ３）、強めのＰＩＤゲインにして終了する（ス
テップｎ４）。
【００４７】ステップｎ１において、目標値が変更され
ていないと判断されたときには、昇温中であるか否かを
判断し（ステップｎ２）、昇温中であるときには、ステ
ップｎ３に移ってむだ時間補償制御を継続し、昇温中で
ないときには、整定したか否かを判断し（ステップｎ
５）、整定したと判断したときには、スミス補償法を用
いない通常のＰＩＤ制御に移行し（ステップｎ６）、弱
めのＰＩＤゲインにして終了する（ステップｎ７）。
ていないと判断されたときには、昇温中であるか否かを
判断し（ステップｎ２）、昇温中であるときには、ステ
ップｎ３に移ってむだ時間補償制御を継続し、昇温中で
ないときには、整定したか否かを判断し（ステップｎ
５）、整定したと判断したときには、スミス補償法を用
いない通常のＰＩＤ制御に移行し（ステップｎ６）、弱
めのＰＩＤゲインにして終了する（ステップｎ７）。
【００４８】図３は、この実施の形態におけるスミス補
償法によるむだ時間補償制御の上述の図１の各部の信号
波形図である。
償法によるむだ時間補償制御の上述の図１の各部の信号
波形図である。
【００４９】同図において、実線Ｌ１はＰＩＤ演算手段
３からのＰＩＤ操作量ＭＶを、破線Ｌ２は制御対象２の
実際の検出温度ＰＶを、一点鎖線Ｌ３はむだ時間補償器
４の出力Ｙｔを、二点鎖線Ｌ４は実際の検出温度ＰＶ
に、むだ時間補償器４の出力Ｙｔが加算され見かけの検
出温度（ＰＶ＋Ｙｔ）をそれぞれ示している。
３からのＰＩＤ操作量ＭＶを、破線Ｌ２は制御対象２の
実際の検出温度ＰＶを、一点鎖線Ｌ３はむだ時間補償器
４の出力Ｙｔを、二点鎖線Ｌ４は実際の検出温度ＰＶ
に、むだ時間補償器４の出力Ｙｔが加算され見かけの検
出温度（ＰＶ＋Ｙｔ）をそれぞれ示している。
【００５０】この図３に示されるように、スミス補償法
によれば、実際の検出温度ＰＶは、むだ時間が経過した
後に、上昇するのであるが、むだ時間補償器４の出力Ｙ
ｔが加算された見かけの検出温度（ＰＶ＋Ｙｔ）は、直
ちに上昇し、むだ時間のない理想の制御対象として制御
を行うものである。また、検出温度ＰＶおよび操作量Ｍ
Ｖが安定すると、むだ時間補償器４の出力Ｙｔは、０と
なり、実際の検出温度ＰＶとみかけの検出温度（ＰＶ＋
Ｙｔ）とは、一致することになる。
によれば、実際の検出温度ＰＶは、むだ時間が経過した
後に、上昇するのであるが、むだ時間補償器４の出力Ｙ
ｔが加算された見かけの検出温度（ＰＶ＋Ｙｔ）は、直
ちに上昇し、むだ時間のない理想の制御対象として制御
を行うものである。また、検出温度ＰＶおよび操作量Ｍ
Ｖが安定すると、むだ時間補償器４の出力Ｙｔは、０と
なり、実際の検出温度ＰＶとみかけの検出温度（ＰＶ＋
Ｙｔ）とは、一致することになる。
【００５１】この実施の形態では、この一致した後に、
スミス補償法によるむだ時間補償ＰＩＤ制御から通常の
ＰＩＤ制御に切換えるものである。
スミス補償法によるむだ時間補償ＰＩＤ制御から通常の
ＰＩＤ制御に切換えるものである。
【００５２】図４は、この実施の形態の操作量ＭＶおよ
び検出温度ＰＶの変化を、スミス補償法を用いない従来
のＰＩＤ制御の操作量および検出温度の変化と比較して
示す波形図である。同図において、実線Ｌ１および破線
Ｌ２は、この実施の形態のＰＩＤ操作量ＭＶおよび検出
温度ＰＶをそれぞれ示し、一点鎖線Ｌ５は従来のＰＩＤ
制御の操作量を、二点鎖線Ｌ６は従来の検出温度をそれ
ぞれ示している。
び検出温度ＰＶの変化を、スミス補償法を用いない従来
のＰＩＤ制御の操作量および検出温度の変化と比較して
示す波形図である。同図において、実線Ｌ１および破線
Ｌ２は、この実施の形態のＰＩＤ操作量ＭＶおよび検出
温度ＰＶをそれぞれ示し、一点鎖線Ｌ５は従来のＰＩＤ
制御の操作量を、二点鎖線Ｌ６は従来の検出温度をそれ
ぞれ示している。
【００５３】この図４に示されるように、スミス補償法
を用いない通常のＰＩＤ制御では、オーバーシュートが
発生しているのに対して、この実施の形態では、目標値
応答時にスミス補償法によるむだ時間補償制御を行って
いるので、オーバーシュートの発生がない。
を用いない通常のＰＩＤ制御では、オーバーシュートが
発生しているのに対して、この実施の形態では、目標値
応答時にスミス補償法によるむだ時間補償制御を行って
いるので、オーバーシュートの発生がない。
【００５４】この実施の形態では、上述のように、実際
の検出温度ＰＶとみかけの検出温度（ＰＶ＋Ｙｔ）とが
一致した後は、通常のＰＩＤ制御に切換えるものであ
り、このＰＩＤ制御では、ＰＩＤゲインが弱めに切換え
られるので、外乱によるハンチングも抑制されることに
なる。なお、通常のＰＩＤ制御に移行した後に、目標温
度が変更されたときには、再びスミス補償法を用いたむ
だ時間補償ＰＩＤ制御に移行することになる。
の検出温度ＰＶとみかけの検出温度（ＰＶ＋Ｙｔ）とが
一致した後は、通常のＰＩＤ制御に切換えるものであ
り、このＰＩＤ制御では、ＰＩＤゲインが弱めに切換え
られるので、外乱によるハンチングも抑制されることに
なる。なお、通常のＰＩＤ制御に移行した後に、目標温
度が変更されたときには、再びスミス補償法を用いたむ
だ時間補償ＰＩＤ制御に移行することになる。
【００５５】次に、むだ時間補償器４におけるモデルを
設定するためのパラメータの求め方について説明する。
設定するためのパラメータの求め方について説明する。
【００５６】この実施の形態では、このパラメータを容
易に求めることができるように、次のようにしている。
易に求めることができるように、次のようにしている。
【００５７】制御対象モデルＰｏ（ｓ）を設定するため
には、プロセスゲインＫ、むだ時間Ｌおよび時定数Ｔを
求める必要がある。
には、プロセスゲインＫ、むだ時間Ｌおよび時定数Ｔを
求める必要がある。
【００５８】一般に、オートチューニングによってＰＩ
Ｄゲインを求めるのであるが、このオートチューニング
では、最大傾きＲとむだ時間Ｌとを求め、これらに基づ
いて、ＰＩＤゲインを算出するようにしている。
Ｄゲインを求めるのであるが、このオートチューニング
では、最大傾きＲとむだ時間Ｌとを求め、これらに基づ
いて、ＰＩＤゲインを算出するようにしている。
【００５９】したがって、従来のオートチューニングで
は、制御対象モデルの設定に必要なパラメータであるプ
ロセスゲインＫおよび時定数Ｔが求まらないことにな
る。
は、制御対象モデルの設定に必要なパラメータであるプ
ロセスゲインＫおよび時定数Ｔが求まらないことにな
る。
【００６０】そこで、この実施の形態では、オートチュ
ーニングによって求まる最大傾きＲと、制御対象モデル
の設定に必要なプロセスゲインＫと、時定数Ｔとの間に
は、Ｒ＝Ｋ／Ｔなる関係があることを利用して、以下の
ようにして、プロセスゲインＫまたは時定数Ｔを求める
ようにしている。
ーニングによって求まる最大傾きＲと、制御対象モデル
の設定に必要なプロセスゲインＫと、時定数Ｔとの間に
は、Ｒ＝Ｋ／Ｔなる関係があることを利用して、以下の
ようにして、プロセスゲインＫまたは時定数Ｔを求める
ようにしている。
【００６１】（１）ステップ応答法を用いたプロセスゲ
インＫの算出 ステップ入力に対する応答波形から従来のオートチュー
ニングと同様に、むだ時間Ｌおよび最大傾きＲを算出す
るとともに、最大傾きＲが算出された後も、応答波形が
整定するまでステップ入力を継続し、得られた出力側の
変化から次式に基づいて、プロセスゲインＫを算出する
ものである。Ｋ＝{出力側の変化(温度変化)}［％ＦＳ］
／{入力側の変化(操作量変化)}［％］図５は、このステ
ップ応答法によるプロセスゲインＫの算出を説明するた
めの波形図であり、同図（ａ）は検出温度の変化を、同
図（ｂ）は操作量の変化をそれぞれ示している。
インＫの算出 ステップ入力に対する応答波形から従来のオートチュー
ニングと同様に、むだ時間Ｌおよび最大傾きＲを算出す
るとともに、最大傾きＲが算出された後も、応答波形が
整定するまでステップ入力を継続し、得られた出力側の
変化から次式に基づいて、プロセスゲインＫを算出する
ものである。Ｋ＝{出力側の変化(温度変化)}［％ＦＳ］
／{入力側の変化(操作量変化)}［％］図５は、このステ
ップ応答法によるプロセスゲインＫの算出を説明するた
めの波形図であり、同図（ａ）は検出温度の変化を、同
図（ｂ）は操作量の変化をそれぞれ示している。
【００６２】この図５においては、操作量がＢ％であ
り、温度変化がフルスケールＦＳに対してＡ％であるの
で、プロセスゲインＫは、Ｋ＝Ａ［％ＦＳ］／Ｂ［％］
となる。
り、温度変化がフルスケールＦＳに対してＡ％であるの
で、プロセスゲインＫは、Ｋ＝Ａ［％ＦＳ］／Ｂ［％］
となる。
【００６３】出力側の変化である温度変化は、上述のよ
うにフルスケールに対する割合を示すものである。
うにフルスケールに対する割合を示すものである。
【００６４】このようにして、ステップ応答法によるオ
ートチューニグを従来よりも長く継続することによっ
て、むだ時間Ｌおよび最大傾きＲを求めると同時に、プ
ロセスゲインＫを併せて求めることができる。
ートチューニグを従来よりも長く継続することによっ
て、むだ時間Ｌおよび最大傾きＲを求めると同時に、プ
ロセスゲインＫを併せて求めることができる。
【００６５】なお、時定数Ｔが長い場合には、プロセス
ゲインＫの算出に時間がかかることになるので、このよ
うな場合には、ステップ入力を小さな値、例えば、２０
％などにするのが好ましい。
ゲインＫの算出に時間がかかることになるので、このよ
うな場合には、ステップ入力を小さな値、例えば、２０
％などにするのが好ましい。
【００６６】（２）整定操作量算出を用いたプロセスゲ
インＫの算出 図６（ａ）に示される検出温度が、例えば、目標温度Ｓ
Ｐに到達して整定したときフルスケールに対する温度変
化Ａ％ＦＳと、同図（ｂ）に示される整定操作量Ｂ％と
を用いて次式に基づいて、プロセスゲインＫを算出する
ものである。 Ｋ＝Ａ［％ＦＳ］／Ｂ［％］ このように整定操作量Ｂ［％］に対する温度変化Ａ［％
ＦＳ］としてプロセスゲインＫを算出するので、実際に
制御したい目標温度ＳＰにおいて、プロセスゲインＫを
算出できることになる。
インＫの算出 図６（ａ）に示される検出温度が、例えば、目標温度Ｓ
Ｐに到達して整定したときフルスケールに対する温度変
化Ａ％ＦＳと、同図（ｂ）に示される整定操作量Ｂ％と
を用いて次式に基づいて、プロセスゲインＫを算出する
ものである。 Ｋ＝Ａ［％ＦＳ］／Ｂ［％］ このように整定操作量Ｂ［％］に対する温度変化Ａ［％
ＦＳ］としてプロセスゲインＫを算出するので、実際に
制御したい目標温度ＳＰにおいて、プロセスゲインＫを
算出できることになる。
【００６７】なお、整定操作量が不安定な場合には、例
えば、平均値などを用いるようにしてもよい。
えば、平均値などを用いるようにしてもよい。
【００６８】（３）リミットサイクル法を用いたプロセ
スゲインＫの算出 図７は、リミットサイクル法を用いたプロセスゲインＫ
の算出を説明するための図であり、同図（ａ）は検出温
度の変化を、同図（ｂ）は操作量の変化をそれぞれ示し
ている。
スゲインＫの算出 図７は、リミットサイクル法を用いたプロセスゲインＫ
の算出を説明するための図であり、同図（ａ）は検出温
度の変化を、同図（ｂ）は操作量の変化をそれぞれ示し
ている。
【００６９】操作量を、例えば、１００％とし、目標温
度、例えば、１００℃に達したら操作量を０％とし、目
標温度を下回ったら再び操作量を１００％とし、これを
繰り返して安定したときのハンチング周期ＴＨに対する
操作量１００％の期間の割合をＢ％とし、ハンチングの
中心の温度までの温度変化のフルスケールに対する割合
をＡ％ＦＳとすると、プロセスゲインＫは、Ｋ＝Ａ／Ｂ
となる。
度、例えば、１００℃に達したら操作量を０％とし、目
標温度を下回ったら再び操作量を１００％とし、これを
繰り返して安定したときのハンチング周期ＴＨに対する
操作量１００％の期間の割合をＢ％とし、ハンチングの
中心の温度までの温度変化のフルスケールに対する割合
をＡ％ＦＳとすると、プロセスゲインＫは、Ｋ＝Ａ／Ｂ
となる。
【００７０】なお、図７では、検出温度は、２０℃から
温度が上昇して９０℃と１３０℃との間を、１１０℃を
中心として振れているので、前記Ａは、９０℃（＝１１
０−２０）のフルスケールに対する割合として算出され
ることになる。
温度が上昇して９０℃と１３０℃との間を、１１０℃を
中心として振れているので、前記Ａは、９０℃（＝１１
０−２０）のフルスケールに対する割合として算出され
ることになる。
【００７１】このリミットサイクル法によれば、従来と
同様にハンチング周期と振幅からＰＩＤゲインを求める
一方、プロセスゲインＫを併せて求めることができる。
同様にハンチング周期と振幅からＰＩＤゲインを求める
一方、プロセスゲインＫを併せて求めることができる。
【００７２】（４）ステップ応答法を用いた時定数Ｔの
算出 ステップ入力に対する応答波形から従来のオートチュー
ニングと同様に、むだ時間Ｌおよび最大傾きＲを算出す
るとともに、最大傾きＲが算出された後も、応答波形
が、整定するまでステップ入力を継続し、図８（ａ）に
示されるように整定値の６３．２％に上昇するまでの時
間として時定数Ｔを算出するものである。
算出 ステップ入力に対する応答波形から従来のオートチュー
ニングと同様に、むだ時間Ｌおよび最大傾きＲを算出す
るとともに、最大傾きＲが算出された後も、応答波形
が、整定するまでステップ入力を継続し、図８（ａ）に
示されるように整定値の６３．２％に上昇するまでの時
間として時定数Ｔを算出するものである。
【００７３】このようにして、ステップ応答によるオー
トチューニグを従来よりも長く継続することによって、
時定数Ｔを算出できることになる。
トチューニグを従来よりも長く継続することによって、
時定数Ｔを算出できることになる。
【００７４】なお、時定数Ｔが長い場合には、その算出
に時間がかかることになるので、このような場合には、
ステップ入力を小さな値、例えば、２０％などにするの
が好ましい。
に時間がかかることになるので、このような場合には、
ステップ入力を小さな値、例えば、２０％などにするの
が好ましい。
【００７５】（５）自然冷却による時定数Ｔの算出
任意の温度まで上昇した時点で、制御を一時停止し、自
然冷却による温度変化から時定数Ｔを求めるものであ
り、図９に示されるように、制御を停止して自然冷却に
よる温度低下の波形に接線を引いたときに、その接線と
制御前の温度である、例えば、室温との交点を求め、制
御を停止した時点から交点に至るまでの時間を時定数Ｔ
とするものである。
然冷却による温度変化から時定数Ｔを求めるものであ
り、図９に示されるように、制御を停止して自然冷却に
よる温度低下の波形に接線を引いたときに、その接線と
制御前の温度である、例えば、室温との交点を求め、制
御を停止した時点から交点に至るまでの時間を時定数Ｔ
とするものである。
【００７６】この自然冷却による時定数の算出は、自然
冷却による温度低下の波形に、接線が引ければ、算出で
きるので、比較的短時間で時定数Ｔを算出することがで
きる。
冷却による温度低下の波形に、接線が引ければ、算出で
きるので、比較的短時間で時定数Ｔを算出することがで
きる。
【００７７】なお、元の制御へは、例えば、自然冷却に
よる冷却側の最大傾きが算出された時点で戻ればよい。
よる冷却側の最大傾きが算出された時点で戻ればよい。
【００７８】以上のようにして求められたプロセスゲイ
ンＫ、時定数Ｔおよび従来と同様にオートチューニング
によって求められたむだ時間Ｌから上述の制御対象モデ
ルは、例えば、次のように示される。
ンＫ、時定数Ｔおよび従来と同様にオートチューニング
によって求められたむだ時間Ｌから上述の制御対象モデ
ルは、例えば、次のように示される。
【００７９】すなわち、むだ時間のない一次遅れの制御
対象モデルＰｏ（ｓ）は、 Ｐｏ（ｓ）＝Ｋ／（ＴＳ＋１） また、むだ時間および一次遅れの制御対象モデルＰｏ
（ｓ）ｅ-Lsは、 Ｐｏ（ｓ）ｅ-Ls＝{Ｋ／（ＴＳ＋１）｝ｅ-LS ここで、Ｓはラプラス演算子である。
対象モデルＰｏ（ｓ）は、 Ｐｏ（ｓ）＝Ｋ／（ＴＳ＋１） また、むだ時間および一次遅れの制御対象モデルＰｏ
（ｓ）ｅ-Lsは、 Ｐｏ（ｓ）ｅ-Ls＝{Ｋ／（ＴＳ＋１）｝ｅ-LS ここで、Ｓはラプラス演算子である。
【００８０】なお、モデルを設定するためのパラメータ
Ｋ，Ｔの上述の各求め方は、この実施の形態、すなわ
ち、スミス補償法を用いたむだ時間補償ＰＩＤ制御と通
常のＰＩＤ制御とを切換える温度調節器に限らず、スミ
ス補償法を用いたむだ時間補償ＰＩＤ制御のみを行う温
度調節器に適用することも可能である。
Ｋ，Ｔの上述の各求め方は、この実施の形態、すなわ
ち、スミス補償法を用いたむだ時間補償ＰＩＤ制御と通
常のＰＩＤ制御とを切換える温度調節器に限らず、スミ
ス補償法を用いたむだ時間補償ＰＩＤ制御のみを行う温
度調節器に適用することも可能である。
【００８１】（その他の実施の形態）上述の実施の形態
では、目標値応答時は、むだ時間補償制御を、それ以外
は、通常の制御を行ったけれども、本発明の他の実施の
形態として、例えば、外乱が予測されるような場合に
は、その外乱が印加される前に、むだ時間補償制御から
通常の制御に切換えるようにしてもよく、むだ時間補償
制御を、目標値応答時以外も行うようにしてもよい。
では、目標値応答時は、むだ時間補償制御を、それ以外
は、通常の制御を行ったけれども、本発明の他の実施の
形態として、例えば、外乱が予測されるような場合に
は、その外乱が印加される前に、むだ時間補償制御から
通常の制御に切換えるようにしてもよく、むだ時間補償
制御を、目標値応答時以外も行うようにしてもよい。
【００８２】上述の実施の形態では、むだ時間補償制御
のＰＩＤゲインを、通常制御のＰＩＤゲインよりも強く
したけれども、必ずしも強くする必要はない。
のＰＩＤゲインを、通常制御のＰＩＤゲインよりも強く
したけれども、必ずしも強くする必要はない。
【００８３】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、ＰＩ制御などにも同様に適用できるものである。
して説明したけれども、本発明は、ＰＩＤ制御に限ら
ず、ＰＩ制御などにも同様に適用できるものである。
【００８４】上述の実施の形態では、ヒータなとの加熱
手段を用いた温度制御に適用して説明したけれども、本
発明は、冷却器などを用いた温度制御に適用してもよ
い。
手段を用いた温度制御に適用して説明したけれども、本
発明は、冷却器などを用いた温度制御に適用してもよ
い。
【００８５】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
する制御装置に適用することもできる。
力、流量、速度あるいは液位などの他の物理状態の制御
する制御装置に適用することもできる。
【００８６】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、少なくと
も目標値応答時は、むだ時間補償制御を行うので、オー
バーシュートやハンチングなどが抑制される一方、目標
値応答時以外は、通常の制御を行うことにより、外乱に
よるハンチングを抑制できることになる。
も目標値応答時は、むだ時間補償制御を行うので、オー
バーシュートやハンチングなどが抑制される一方、目標
値応答時以外は、通常の制御を行うことにより、外乱に
よるハンチングを抑制できることになる。
【００８７】また、むだ時間補償制御の制御ゲインを強
めにすることによって、高速で目標値に到達できること
になる。
めにすることによって、高速で目標値に到達できること
になる。
【図１】本発明の一つの実施の形態に係る温度調節器の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】図１の実施の形態の動作説明に供するフローチ
ャートである。
ャートである。
【図３】図１の実施の形態におけるむだ時間補償制御の
各部の信号波形図である。
各部の信号波形図である。
【図４】図１の実施の形態の操作量および検出温度の変
化を、従来のＰＩＤ制御と比較して示す波形図である。
化を、従来のＰＩＤ制御と比較して示す波形図である。
【図５】ステップ応答によるプロセスゲインＫの算出を
説明するための波形図である。
説明するための波形図である。
【図６】整定操作量を用いたプロセスゲインＫの算出を
説明するための波形図である。
説明するための波形図である。
【図７】リミットサイクル法を用いたプロセスゲインＫ
の算出を説明するための波形図である。
の算出を説明するための波形図である。
【図８】ステップ応答法を用いた時定数Ｔの算出を説明
するための波形図である。
するための波形図である。
【図９】自然冷却による時定数の算出を説明するための
波形図である。
波形図である。
１ 温度調節器
２ 制御対象
３ ＰＩＤ演算手段
４ むだ時間補償器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 内山 直隆
京都府京都市下京区塩小路通堀川東入南不
動堂町801番地 オムロン株式会社内
(72)発明者 米田 元
京都府京都市下京区塩小路通堀川東入南不
動堂町801番地 オムロン株式会社内
(72)発明者 田中 政仁
京都府京都市下京区塩小路通堀川東入南不
動堂町801番地 オムロン株式会社内
Ｆターム(参考） 3K058 AA04 BA00 CA12 CB14 CB23
5H004 GA03 GA30 HA01 HA02 HA03
HB01 HB02 HB03 KB02 KB04
KB06 KC27
Claims (10)
- 【請求項１】 目標値とフィードバック量とに基づい
て、制御対象に対する操作量を演算出力する操作量演算
手段と、 前記操作量演算手段からの操作量に基づいて、モデルを
用いたむだ時間補償出力を与えるむだ時間補償手段と、 前記むだ時間補償出力を前記操作量演算手段の入力側に
与えてむだ時間補償制御を行うか、あるいは、前記むだ
時間補償出力を前記操作量演算手段の入力側に与えるこ
となく通常の制御を行うかを切換える切換手段とを備
え、 前記切換手段は、少なくとも目標値応答時には、前記む
だ時間補償制御に切換えることを特徴とする制御装置。 - 【請求項２】 前記モデルが、制御対象モデルおよびむ
だ時間を除いた制御対象モデルであり、 前記むだ時間補償制御が、スミス補償法によるむだ時間
補償制御であり、 前記むだ時間補償制御による制御ゲインを、前記通常の
制御の制御ゲインよりも強くした請求項１記載の制御装
置。 - 【請求項３】 目標温度と検出温度とに基づいて、制御
対象に対する操作量を演算出力する操作量演算手段と、 前記操作量演算手段からの操作量に基づいて、モデルを
用いたむだ時間補償出力を与えるむだ時間補償手段と、 前記むだ時間補償出力を前記操作量演算手段の入力側に
与えてむだ時間補償制御を行うか、あるいは、前記むだ
時間補償出力を前記操作量演算手段の入力側に与えるこ
となく通常の制御を行うかを切換える切換手段とを備
え、 前記切換手段は、少なくとも目標値応答時には、前記む
だ時間補償制御に切換えることを特徴とする温度調節
器。 - 【請求項４】 前記モデルが、制御対象モデルおよびむ
だ時間を除いた制御対象モデルであり、 前記むだ時間補償制御が、スミス補償法によるむだ時間
補償制御であり、 前記むだ時間補償制御による制御ゲインを、前記通常の
制御の制御ゲインよりも強くした請求項３記載の温度調
節器。 - 【請求項５】 前記操作量演算手段は、ＰＩ操作量また
ＰＩＤ操作量を出力するものである請求項３または４記
載の温度調節器。 - 【請求項６】 前記モデルのパラメータを、ステップ応
答法またはリミットサイクル法を用いて求める請求項３
〜５のいずれかに記載の温度調節器。 - 【請求項７】 前記モデルのパラメータを、整定時の操
作量および検出温度に基づいて求める請求項３〜５のい
ずれかに記載の温度調節器。 - 【請求項８】 前記モデルのパラメータを、制御を停止
した後の検出温度の変化に基づいて求める請求項３〜５
のいずれかに記載の温度調節器。 - 【請求項９】 前記モデルのパラメータが、プロセスゲ
インまたは時定数である請求項６〜８のいずれかに記載
の温度調節器。 - 【請求項１０】 請求項３〜９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手段と、前記熱処理
手段を加熱または冷却する手段とを備えることを特徴と
する熱処理装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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