JP2004227062A - リミットサイクルオートチューニング方法およびヒートクール制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ヒートモードとクールモードの各々について好適な制御パラメータを求める。
【解決手段】リミットサイクルオートチューニング演算部７と２段階リミットサイクル演算部９は、ヒート側操作量設定値ＡＴｈとクール側操作量設定値ＡＴｃとを交互に出力して第１のリミットサイクルを発生させて第１の制御応答を検出し、変更指示情報ＣＩと操作量変更率μとに基づいてヒート側操作量設定値ＡＴｈまたはクール側操作量設定値ＡＴｃのうちいずれかを変更した第２のリミットサイクルを発生させて第２の制御応答を検出する。ＰＩＤパラメータ算出部１２は、第１の制御応答と第２の制御応答とに基づいてヒートモードとクールモードの各々についてＰＩＤパラメータを算出する。
【選択図】 図１
【解決手段】リミットサイクルオートチューニング演算部７と２段階リミットサイクル演算部９は、ヒート側操作量設定値ＡＴｈとクール側操作量設定値ＡＴｃとを交互に出力して第１のリミットサイクルを発生させて第１の制御応答を検出し、変更指示情報ＣＩと操作量変更率μとに基づいてヒート側操作量設定値ＡＴｈまたはクール側操作量設定値ＡＴｃのうちいずれかを変更した第２のリミットサイクルを発生させて第２の制御応答を検出する。ＰＩＤパラメータ算出部１２は、第１の制御応答と第２の制御応答とに基づいてヒートモードとクールモードの各々についてＰＩＤパラメータを算出する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱アクチュエータに操作量を出力するヒートモードと冷却アクチュエータに操作量を出力するクールモードとを適宜切り換えて温度制御を行うヒートクール制御技術に係り、特に操作量振幅が一定のリミットサイクルを発生させて制御パラメータを調整するリミットサイクルオートチューニング方法およびヒートクール制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
恒温槽装置の槽内空気の温度制御や射出整形機のプラスチック原料の温度制御などでは、ヒータの加熱能力と冷却器の冷却能力を使い分けるヒートクール制御という制御技術が用いられる。代表的な装置構成を記述するならば、空気を暖めたり冷やしたりすることのできる機械装置と、任意の温度の空気を適当な風量で送り込み、加熱又は冷却された空気を制御対象となる槽内・室内に送り込むためのファンとを備える装置である。
【０００３】
図９はこのようなヒートクール制御システムの構成を示すブロック図である。２１は恒温槽、２２は空気を加熱するヒータ、２３は空気を冷却する冷却器、２４は槽内の温度を測定する温度センサ、２５はヒートクール制御装置である。ヒートクール制御装置２５は、オペレータが設定した設定値（槽内温度設定値）ＳＰと温度センサ２４によって測定された制御量（槽内温度）ＰＶとに基づき操作量ＭＶを演算してヒータ２２または冷却器２３に出力する。ヒータ２２は操作量ＭＶに応じてＳＣＲによりその加熱能力が加減され、冷却器２３は操作量ＭＶに応じてインバータによりその冷却能力が加減される。
【０００４】
図９のヒートクール制御システムの制御手法を単純に説明するならば、１つのＰＩＤ制御系を構成し、図１０に示すように操作量ＭＶが０％以上ならばヒータ２２を操作量ＭＶに対応して動作させ（ヒートモード）、逆に操作量ＭＶが０％より小ならば冷却器２３を操作量ＭＶに対応して動作させる（クールモード）加熱・冷却切換型の温度制御手法である。このようにヒートクール制御とは、１ループの温度制御系において加熱用と冷却用のアクチュエータを備える装置構成を適用対象とし、加熱用と冷却用のアクチュエータをセットで扱うシングルループ制御系を構成する制御手法であり、ヒートモードではヒート側操作端（加熱用アクチュエータ）に対し操作量ＭＶを出力し、クールモードではクール側操作端（加熱用アクチュエータ）に対し操作量ＭＶを出力するものである。
【０００５】
以上のヒートクール制御系では、ヒートモードとクールモードでヒートクール制御装置２５のＰＩＤパラメータをそれぞれ適切な値に切り換えなければならないが、この適切な値を自動的に求めるためにオートチューニング方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このオートチューニング方法は、リミットサイクル方式を利用するものであり、まずヒートモード側のＰＩＤパラメータを通常のヒータのみ動作させるリミットサイクル方式により求めた後（オートチューニング前半）、ヒータと冷却器とを動作させてリミットサイクルを発生させる（オートチューニング後半）。そして、このオートチューニング前半のリミットサイクル振幅と、オートチューニング後半のリミットサイクル振幅とに基づき、クールモード側のＰＩＤパラメータのうち比例帯を算出して、オートチューニングを終了する。なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−２８９７０４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ヒートクール制御が利用される装置では、温度を上昇させるためにはヒータによる強制加熱が必要で、温度を降下させるためには冷却器による強制冷却が必要といった装置設計がなされている場合がある。例えば恒温試験装置などでは常温（２５℃程度）で使用される機種があり、このような装置においては常温付近でオートチューニングが行われる。このとき、ヒータのみでリミットサイクルを発生させようとすると、槽内温度を上げた後は常温放置の状態で温度を下げなければならず、温度がほとんど下がらない状況、すなわちリミットサイクルを発生させることが不可能な状況になる。同様に、冷却器のみでリミットサイクルを発生させようとすると、槽内温度を下げた後は常温放置の状態で温度を上げなければならず、温度がほとんど上がらない状況になる。
【０００８】
ヒータのみあるいは冷却器のみではリミットサイクルを発生させることができない場合には、前述のオートチューニング方法のようにヒータのみを動作させてリミットサイクルを発生させることが困難なので、従来のオートチューニング方法を適用できないという問題点があった。以上のように、ヒータのみあるいは冷却器のみではリミットサイクルを発生させることができないヒートクール制御系では、ヒートモードとクールモードの各々について好適な制御パラメータを求めることは従来不可能であった。
【０００９】
なお、前述の説明では、常温付近でオートチューニングを行うことを想定しているが、これはオートチューニングの１例である。常温以外の場合でも、温度を上げて放置したときに温度の平衡点が周囲環境や炉体熱容量により高温で落ち着く場合があり、このような場合には、温度を降下させるために冷却器による強制冷却が必要となる。逆に、温度を下げて放置したときに温度の平衡点が低温で落ち着く場合もあり、このような場合には、温度を上昇させるためにヒータによる強制加熱が必要となる。したがって、常温以外でオートチューニングを行う場合にも、前述の問題点が発生し得る。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ヒートクール制御のためのオートチューニング機能として、ヒータのみあるいは冷却器のみではリミットサイクルを発生させることができない場合であっても、ヒートモードとクールモードの各々について好適な制御パラメータを求めることができるリミットサイクルオートチューニング方法およびヒートクール制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、設定値と制御量との偏差に対して制御パラメータに基づくフィードバック制御演算を行い、加熱アクチュエータに操作量を出力するヒートモードと冷却アクチュエータに操作量を出力するクールモードとを適宜切り換えて温度制御を行うヒートクール制御装置において、前記加熱アクチュエータに所定のヒート側操作量設定値を出力する動作と前記冷却アクチュエータに所定のクール側操作量設定値を出力する動作とを交互に行って前記制御パラメータを算出するリミットサイクルオートチューニング方法であって、前記ヒート側操作量設定値と前記クール側操作量設定値とを交互に出力する第１のリミットサイクルを発生させる第１のリミットサイクル発生手順と、前記第１のリミットサイクルに応じた第１の制御応答を検出する第１の制御応答検出手順と、前記第１のリミットサイクルの後に前記ヒート側操作量設定値あるいは前記クール側操作量設定値のうちいずれを変更するかを指示する所定の変更指示情報と、前記変更の程度を示す所定の操作量変更率とに基づいて前記ヒート側操作量設定値または前記クール側操作量設定値のうちいずれかを変更して第２のリミットサイクルを発生させる第２のリミットサイクル発生手順と、前記第２のリミットサイクルに応じた第２の制御応答を検出する第２の制御応答検出手順と、前記検出された第１の制御応答と第２の制御応答とに基づいて、前記ヒートモードと前記クールモードの各々について前記制御パラメータを算出する制御パラメータ算出手順とを実行するようにしたものである。
【００１２】
また、本発明のリミットサイクルオートチューニング方法は、前記ヒート側操作量設定値と前記クール側操作量設定値とを交互に出力する第１のリミットサイクルを発生させる第１のリミットサイクル発生手順と、前記第１のリミットサイクルに応じた第１の制御応答を検出する第１の制御応答検出手順と、前記第１のリミットサイクルの後に前記ヒート側操作量設定値あるいは前記クール側操作量設定値のうちいずれを変更するかを指示する変更指示情報と、前記変更の程度を示す操作量変更率とを前記第１の制御応答に基づいて決定する操作量変更率算出手順と、前記変更指示情報と前記操作量変更率とに基づいて前記ヒート側操作量設定値または前記クール側操作量設定値のうちいずれかを変更して第２のリミットサイクルを発生させる第２のリミットサイクル発生手順と、前記第２のリミットサイクルに応じた第２の制御応答を検出する第２の制御応答検出手順と、前記検出された第１の制御応答と第２の制御応答とに基づいて、前記ヒートモードと前記クールモードの各々について前記制御パラメータを算出する制御パラメータ算出手順とを実行するようにしたものである。
【００１３】
また、本発明のリミットサイクルオートチューニング方法の１構成例において、前記フィードバック制御演算は、比例帯、積分時間および微分時間からなる前記制御パラメータに基づくＰＩＤ制御演算であり、前記第１の制御応答検出手順は、前記第１の制御応答として制御量の第１の振幅を検出し、前記第２の制御応答検出手順は、前記第２の制御応答として制御量の第２の振幅と、操作量設定値の出力をヒート側に切り換えた時点から制御量が極小値に達するまでのヒート側経過時間と、操作量設定値の出力をクール側に切り換えた時点から制御量が極大値に達するまでのクール側経過時間とを検出し、前記制御パラメータ算出手順は、前記第１の振幅と前記第２の振幅とに基づいてヒート側プロセスゲインとクール側プロセスゲインとの比率を求め、この比率から前記ヒートモードと前記クールモードの各々について前記比例帯を算出し、前記ヒート側経過時間と前記クール側経過時間との平均値から前記ヒートモードと前記クールモードに共通の前記積分時間および微分時間を算出するようにしたものである。
【００１４】
また、本発明のリミットサイクルオートチューニング方法の１構成例において、前記フィードバック制御演算は、比例帯、積分時間および微分時間からなる前記制御パラメータに基づくＰＩＤ制御演算であり、前記第１の制御応答検出手順は、前記第１の制御応答として制御量の第１の振幅と、制御量が極大値に達したときのヒート側最大偏差と、制御量が極小値に達したときのクール側最大偏差とを検出し、前記第２の制御応答検出手順は、前記第２の制御応答として制御量の第２の振幅と、操作量設定値の出力をヒート側に切り換えた時点から制御量が極小値に達するまでのヒート側経過時間と、操作量設定値の出力をクール側に切り換えた時点から制御量が極大値に達するまでのクール側経過時間とを検出し、前記操作量変更率算出手順は、前記ヒート側最大偏差と前記クール側最大偏差とに基づいて前記変更指示情報と前記操作量変更率とを決定し、前記制御パラメータ算出手順は、前記第１の振幅と前記第２の振幅とに基づいてヒート側プロセスゲインとクール側プロセスゲインとの比率を求め、この比率から前記ヒートモードと前記クールモードの各々について前記比例帯を算出し、前記ヒート側経過時間から前記ヒートモードの前記積分時間および微分時間を算出し、前記クール側経過時間から前記クールモードの前記積分時間および微分時間を算出するようにしたものである。
【００１５】
また、本発明は、加熱アクチュエータに所定のヒート側操作量設定値を出力する動作と冷却アクチュエータに所定のクール側操作量設定値を出力する動作とを交互に行って制御パラメータを算出するリミットサイクルオートチューニングの機能を備え、通常動作時には前記加熱アクチュエータに操作量を出力するヒートモードと前記冷却アクチュエータに操作量を出力するクールモードとを適宜切り換えて温度制御を行うヒートクール制御装置において、前記通常動作時に、設定値と制御量との偏差に対して前記制御パラメータに基づくフィードバック制御演算を行って前記加熱アクチュエータまたは前記冷却アクチュエータへの操作量を算出する制御演算手段と、前記オートチューニングの最中に前記ヒート側操作量設定値あるいは前記クール側操作量設定値のうちいずれを変更するかを指示する変更指示情報と、前記変更の程度を示す操作量変更率とを予め記憶する操作量変更率記憶手段と、前記オートチューニングの実行時に、前記ヒート側操作量設定値と前記クール側操作量設定値とを交互に出力する第１のリミットサイクルを発生させた後、前記変更指示情報と前記操作量変更率とに基づいて前記ヒート側操作量設定値または前記クール側操作量設定値のうちいずれかを変更して第２のリミットサイクルを発生させるリミットサイクル発生手段と、前記第１のリミットサイクルに応じた第１の制御応答と前記第２のリミットサイクルに応じた第２の制御応答とを検出する制御応答検出手段と、前記検出された第１の制御応答と第２の制御応答とに基づいて、前記ヒートモードと前記クールモードの各々について前記制御パラメータを算出し、算出した制御パラメータを前記制御演算手段に設定する制御パラメータ算出手段とを備えるものである。
【００１６】
また、本発明のヒートクール制御装置は、前記操作量変更率記憶手段の代わりに、前記第１の制御応答に基づいて前記変更指示情報と前記操作量変更率とを決定する操作量変更率算出手段を備えるものである。
【００１７】
また、本発明のヒートクール制御装置の１構成例において、前記制御演算手段は、比例帯、積分時間および微分時間からなる前記制御パラメータに基づいてＰＩＤ制御演算を行うものであり、前記制御応答検出手段は、前記第１の制御応答として制御量の第１の振幅を検出し、前記第２の制御応答として制御量の第２の振幅と、操作量設定値の出力をヒート側に切り換えた時点から制御量が極小値に達するまでのヒート側経過時間と、操作量設定値の出力をクール側に切り換えた時点から制御量が極大値に達するまでのクール側経過時間とを検出するものであり、前記制御パラメータ算出手段は、前記第１の振幅と前記第２の振幅とに基づいてヒート側プロセスゲインとクール側プロセスゲインとの比率を求め、この比率から前記ヒートモードと前記クールモードの各々について前記比例帯を算出し、前記ヒート側経過時間と前記クール側経過時間との平均値から前記ヒートモードと前記クールモードに共通の前記積分時間および微分時間を算出するものである。
【００１８】
また、本発明のヒートクール制御装置の１構成例において、前記制御演算手段は、比例帯、積分時間および微分時間からなる前記制御パラメータに基づいてＰＩＤ制御演算を行うものであり、前記制御応答検出手段は、前記第１の制御応答として制御量の第１の振幅と、制御量が極大値に達したときのヒート側最大偏差と、制御量が極小値に達したときのクール側最大偏差とを検出し、前記第２の制御応答として制御量の第２の振幅と、操作量設定値の出力をヒート側に切り換えた時点から制御量が極小値に達するまでのヒート側経過時間と、操作量設定値の出力をクール側に切り換えた時点から制御量が極大値に達するまでのクール側経過時間とを検出するものであり、前記操作量変更率算出手段は、前記ヒート側最大偏差と前記クール側最大偏差とに基づいて前記変更指示情報と前記操作量変更率とを決定するものであり、前記制御パラメータ算出手段は、前記第１の振幅と前記第２の振幅とに基づいてヒート側プロセスゲインとクール側プロセスゲインとの比率を求め、この比率から前記ヒートモードと前記クールモードの各々について前記比例帯を算出し、前記ヒート側経過時間から前記ヒートモードの前記積分時間および微分時間を算出し、前記クール側経過時間から前記クールモードの前記積分時間および微分時間を算出するものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。最初に、操作量振幅が一定のリミットサイクルによりＰＩＤパラメータを自動的に調整するリミットサイクルオートチューニングの原理について説明する。オン−オフ制御と同等の操作量出力を継続することにより、制御対象の特性に対応する制御量ＰＶの上下動現象（リミットサイクル）が得られる。ここで、制御対象の伝達関数Ｐを以下のように与える。
Ｐ＝Ｋｐｅｘｐ（−Ｌｐｓ）／（１＋Ｔｐｓ） ・・・（１）
式（１）において、Ｋｐはプロセスゲイン、Ｔｐはプロセス時定数、Ｌｐはプロセスむだ時間、ｓはラプラス演算子である。
【００２０】
リミットサイクルオートチューニングの実行時に出力する振幅一定の操作量ＭＶの上限値をＡＵ、下限値をＡＬとすると、制御量ＰＶが設定値ＳＰ以下ならば操作量ＭＶ＝ＡＵを制御対象に出力し、制御量ＰＶが設定値ＳＰより大ならば操作量ＭＶ＝ＡＬを出力する。リミットサイクル中の操作量出力の時間平均がほぼ０．５（ＡＵ＋ＡＬ）となる制御量ＰＶのときにリミットサイクルを発生させたとすると、制御量ＰＶの最大変化率ｄＰＶｍａｘは、０．５（Ｋｐ／Ｔｐ）（ＡＵ−ＡＬ）となる。
【００２１】
操作量ＭＶがＡＬからＡＵに切り換えられた時点から制御量ＰＶが最降下点に達するまでの所要時間（操作量切換経過時間）Ｔｈａはプロセスむだ時間Ｌｐに等しく、同様に操作量ＭＶがＡＵからＡＬに切り換えられた時点から制御量ＰＶが最上昇点に達するまでの所要時間（操作量切換経過時間）Ｔｈｂもプロセスむだ時間Ｌｐに等しい。そして、リミットサイクル中の操作量出力の時間平均が０．５（ＡＵ＋ＡＬ）となる状態では、制御量ＰＶの最降下点から最上昇点までの所要時間は概ね２Ｌｐとなる。以上により、制御量ＰＶの振幅Ａｈは概ね以下のようになる。
Ａｈ＝２ＬｐｄＰＶｍａｘ＝（Ｋｐ／Ｔｐ）Ｌｐ（ＡＵ−ＡＬ） ・・（２）
【００２２】
通常の制御対象には微小な高次遅れ特性が存在するので、実際の振幅Ａｈは次式に示すように式（２）の７５％程度になる。
Ａｈ＝０．７５（Ｋｐ／Ｔｐ）Ｌｐ（ＡＵ−ＡＬ） ・・・（３）
【００２３】
ここで、比例帯Ｐｂ、積分時間Ｔｉおよび微分時間ＴｄからなるＰＩＤパラメータの設定指針としては、一般に次式に示すようなものが提案されている。
Ｐｂ＝δＫｐＬｐ／（αＴｐ） ・・・（４）
Ｔｉ＝βＬｐ ・・・（５）
Ｔｄ＝γＬｐ ・・・（６）
式（４）〜式（６）において、定数αは例えば１．２、定数βは例えば２、定数γは例えば０．４２、定数δは例えば１００である。
【００２４】
リミットサイクルを発生させると、制御量ＰＶの振幅Ａｈおよび操作量切換経過時間Ｔｈａ，Ｔｈｂ（＝Ｌｐ）が得られるので、ＴｈａとＴｈｂの平均値あるいはどちらか適当な値をＴｈとし、これらを式（４）〜式（６）に代入すると、ＰＩＤパラメータが以下のように算出される。
Ｐｂ＝δＫｐＬｐ／（αＴｐ）＝δＡｈ／｛ε（ＡＵ−ＡＬ）｝ ・・（７）
Ｔｉ＝βＬｐ＝βＴｈ ・・・（８）
Ｔｄ＝γＬｐ＝γＴｈ ・・・（９）
式（７）において、定数εは０．９である。
【００２５】
次に、本実施の形態のヒートクール制御装置の原理について説明する。リミットサイクル中にヒータに出力する操作量ＭＶの値をヒート側操作量設定値ＡＴｈ（０＜ＡＴｈ≦１００％）とし、冷却器に出力する操作量ＭＶの値をクール側操作量設定値ＡＴｃ（−１００≦ＡＴｃ＜０％）とする。最初に、第１のリミットサイクルでは、制御量ＰＶが設定値ＳＰ以下ならば操作量ＭＶ＝ＡＴｈをヒータに出力し、制御量ＰＶが設定値ＳＰより大ならば操作量ＭＶ＝ＡＴｃを冷却器に出力する。次に、第２のリミットサイクルでは、ヒート側操作量設定値をμＡＴｈ（０＜μ＜１）に変更する。
【００２６】
この場合、応答波形（制御量ＰＶ）の振幅は第１のリミットサイクルと第２のリミットサイクルでは異なり、この振幅の相違にはヒート側操作量設定値ＡＴｈ，μＡＴｈを出力しているときのプロセスゲイン（ヒート側プロセスゲイン）とクール側操作量設定値ＡＴｃを出力しているときのプロセスゲイン（クール側プロセスゲイン）とが関与している。
【００２７】
ヒート側プロセスゲインとクール側プロセスゲインとの比率は、ヒータに出力する操作量ＭＶの算出に適した比例帯（ヒート側比例帯）Ｐｂ＿Ｈｅａｔと冷却器に出力する操作量ＭＶの算出に適した比例帯（クール側比例帯）Ｐｂ＿Ｃｏｏｌとの比率でもある。この比率κを次式のように定める。
Ｐｂ＿Ｈｅａｔ：Ｐｂ＿Ｃｏｏｌ＝κ：１−κ ・・・（１０）
【００２８】
比率κにより、第１のリミットサイクルにおける制御量ＰＶの振幅Ａ１、第２のリミットサイクルにおける制御量ＰＶの振幅Ａ２は以下のように表される。
Ａ１＝λ｛κＡＴｈ＋（１−κ）ＡＴｃ｝ ・・・（１１）
Ａ２＝λ｛μκＡＴｈ＋（１−κ）ＡＴｃ｝ ・・・（１２）
式（１１）、式（１２）においてλは比例係数である。
【００２９】
式（１１）、式（１２）から比例係数λを消去し、比率κについてまとめると次式の結果が得られる．
κ＝｛ＡＴｃ（Ａ２−Ａ１）｝／｛ＡＴｃ（Ａ２−Ａ１）＋ＡＴｈ（Ａ２−μＡ１）｝ ・・・（１３）
【００３０】
一方、第２のリミットサイクルでヒート側操作量設定値ＡＴｈを変更する代わりに、クール側操作量設定値をμＡＴｃ（０＜μ＜１）に変更すると、次式の結果が得られる．
κ＝｛ＡＴｃ（μＡ１−Ａ２）｝／｛ＡＴｈ（Ａ１−Ａ２）＋ＡＴｃ（μＡ１−Ａ２）｝ ・・・（１４）
【００３１】
ここで、第２のリミットサイクルでヒート側操作量設定値をμＡＴｈに変更したときに現れる制御量ＰＶの振幅Ａ２に基づき、ヒート側比例帯Ｐｂ＿Ｈｅａｔとクール側比例帯Ｐｂ＿Ｃｏｏｌとの平均値である平均比例帯Ｐｂ＿Ａｖｅを単純に算出すると、次式のようになる。
Ｐｂ＿Ａｖｅ＝δＡ２／｛ε（μＡＴｈ−ＡＴｃ）｝ ・・・（１５）
【００３２】
同様に、第２のリミットサイクルでクール側操作量設定値をμＡＴｃに変更したときに現れる制御量ＰＶの振幅Ａ２に基づき、平均比例帯Ｐｂ＿Ａｖｅを単純に算出すると、次式のようになる。
Ｐｂ＿Ａｖｅ＝δＡ２／｛ε（ＡＴｈ−μＡＴｃ）｝ ・・・（１６）
【００３３】
平均比例帯Ｐｂ＿Ａｖｅに対するヒート側プロセスゲイン（ヒート側比例帯）の関与比率がκ、クール側プロセスゲイン（クール側比例帯）の関与比率が１−κなので、第１のリミットサイクルでＡＴｈであったヒート側操作量設定値を第２のリミットサイクルでμＡＴｈに変更する場合、あるいは第１のリミットサイクルでＡＴｃであったクール側操作量設定値を第２のリミットサイクルでμＡＴｃに変更する場合のいずれにおいても、ヒート側比例帯Ｐｂ＿Ｈｅａｔ、クール側比例帯Ｐｂ＿Ｃｏｏｌは以下のように得られる。
Ｐｂ＿Ｈｅａｔ＝２κＰｂ＿Ａｖｅ ・・・（１７）
Ｐｂ＿Ｃｏｏｌ＝２（１−κ）Ｐｂ＿Ａｖｅ ・・・（１８）
【００３４】
次に、第２のリミットサイクルにおいて操作量ＭＶがクール側操作量設定値ＡＴｃ（またはμＡＴｃ）からヒート側操作量設定値μＡＴｈ（またはＡＴｈ）に切り換えられた時点から制御量ＰＶが極小値に達するまでの操作量切換経過時間をＴｈ＿Ｈｅａｔ、操作量ＭＶがヒート側操作量設定値μＡＴｈ（またはＡＴｈ）からクール側操作量設定値ＡＴｃ（またはμＡＴｃ）に切り換えられた時点から制御量ＰＶが極大値に達するまでの操作量切換経過時間をＴｈ＿Ｃｏｏｌとする。
【００３５】
ＰＩＤパラメータの積分時間と微分時間については、通常のヒートクール制御プロセス装置設計の場合、ヒートモードでもクールモードでも大きな差はない。したがって、第２のリミットサイクルでヒート側操作量設定値をμＡＴｈに変更する場合あるいはクール側操作量設定値をμＡＴｃに変更する場合のいずれにおいても、操作量切換経過時間Ｔｈ＿ＨｅａｔとＴｈ＿Ｃｏｏｌの平均値から平均積分時間Ｔｉ＿Ａｖｅと平均微分時間Ｔｄ＿Ａｖｅを求め、この平均積分時間Ｔｉ＿Ａｖｅと平均微分時間Ｔｄ＿Ａｖｅをヒートモード側およびクールモード側のＰＩＤパラメータとして採用すればよい。
【００３６】
すなわち、平均積分時間Ｔｉ＿Ａｖｅと平均微分時間Ｔｄ＿Ａｖｅは、操作量切換経過時間Ｔｈ＿ＨｅａｔとＴｈ＿Ｃｏｏｌの平均値を式（８）、式（９）に適用することで以下のように算出できる。
Ｔｉ＿Ａｖｅ＝β（Ｔｈ＿Ｈｅａｔ＋Ｔｈ＿Ｃｏｏｌ）／２ ・・・（１９）
Ｔｄ＿Ａｖｅ＝γ（Ｔｈ＿Ｈｅａｔ＋Ｔｈ＿Ｃｏｏｌ）／２ ・・・（２０）
【００３７】
そして、ヒータに出力する操作量ＭＶの算出に適した積分時間（ヒート側積分時間）Ｔｉ＿Ｈｅａｔと冷却器に出力する操作量ＭＶの算出に適した積分時間（クール側積分時間）Ｔｉ＿Ｃｏｏｌとしては、単純に平均積分時間Ｔｉ＿Ａｖｅを使用し、ヒータに出力する操作量ＭＶの算出に適した微分時間（ヒート側微分時間）Ｔｄ＿Ｈｅａｔと冷却器に出力する操作量ＭＶの算出に適した微分時間（クール側微分時間）Ｔｄ＿Ｃｏｏｌとしては、単純に平均微分時間Ｔｄ＿Ａｖｅを使用すればよい。
Ｔｉ＿Ｈｅａｔ＝Ｔｉ＿Ａｖｅ ・・・（２１）
Ｔｉ＿Ｃｏｏｌ＝Ｔｉ＿Ａｖｅ ・・・（２２）
Ｔｄ＿Ｈｅａｔ＝Ｔｄ＿Ａｖｅ ・・・（２３）
Ｔｄ＿Ｃｏｏｌ＝Ｔｄ＿Ａｖｅ ・・・（２４）
【００３８】
以上の原理に基づき、本実施の形態のヒートクール制御装置の構成について説明する。図１は本発明の第１の実施の形態となるヒートクール制御装置の構成を示すブロック図である。図１のヒートクール制御装置は、制御装置のオペレータによって設定された設定値ＳＰを入力する設定値入力部１と、図示しないセンサによって検出された制御量ＰＶを入力する制御量入力部２と、温度制御の加熱機能を実現する加熱アクチュエータとなるヒータ（不図示）または温度制御の冷却機能を実現する冷却アクチュエータとなる冷却器（不図示）に操作量ＭＶを出力する操作量出力部３と、設定値ＳＰと制御量ＰＶとの偏差に対して制御パラメータ（ＰＩＤパラメータ）に基づくＰＩＤ制御演算を行って操作量ＭＶを算出するＰＩＤ制御演算部４と、オートチューニングの実行時にヒータに出力される所定のヒート側操作量設定値ＡＴｈ（０＜ＡＴｈ≦１００％）を記憶するヒート側操作量記憶部５と、オートチューニングの実行時に冷却器に出力される所定のクール側操作量設定値ＡＴｃ（−１００≦ＡＴｃ＜０％）を記憶するクール側操作量記憶部６とを有する。
【００３９】
また、ヒートクール制御装置は、ヒート側操作量設定値ＡＴｈとクール側操作量設定値ＡＴｃとを交互に出力する第１のリミットサイクルと、ヒート側操作量設定値ＡＴｈまたはクール側操作量設定値ＡＴｃのうちいずれかを変更した第２のリミットサイクルを発生させて、第１のリミットサイクルに応じた第１の制御応答と第２のリミットサイクルに応じた第２の制御応答とを検出するリミットサイクルオートチューニング演算部７と、第１のリミットサイクルの後にヒート側操作量設定値ＡＴｈあるいはクール側操作量設定値ＡＴｃのうちいずれを変更するかを指示する所定の変更指示情報ＣＩと、この変更の程度を示す所定の操作量変更率μ（０＜μ＜１）とを記憶する操作量変更率記憶部８と、第１のリミットサイクルと第２のリミットサイクルの実行をリミットサイクルオートチューニング演算部７に指示する２段階リミットサイクル演算部９と、第１のリミットサイクルに応じた第１の制御応答の情報を記憶する第１のリミットサイクル情報記憶部１０と、第２のリミットサイクルに応じた第２の制御応答の情報を記憶する第２のリミットサイクル情報記憶部１１と、検出された第１の制御応答と第２の制御応答とに基づいて、ヒートモードとクールモードの各々についてＰＩＤパラメータを算出し、算出したＰＩＤパラメータをＰＩＤ制御演算部４に設定するＰＩＤパラメータ算出部１２とを有する。リミットサイクルオートチューニング演算部７と２段階リミットサイクル演算部９とは、リミットサイクル発生手段と制御応答検出手段とを構成している。
【００４０】
次に、図１のヒートクール制御装置の動作を図２、図３を用いて説明する。設定値ＳＰは、オートチューニング装置のオペレータによって設定され、設定値入力部１を介してＰＩＤ制御演算部４とリミットサイクルオートチューニング演算部７と２段階リミットサイクル演算部９とに入力される。制御量ＰＶは、図示しないセンサによって検出され、制御量入力部２を介してＰＩＤ制御演算部４とリミットサイクルオートチューニング演算部７と２段階リミットサイクル演算部９とに入力される。
【００４１】
オペレータがリミットサイクルオートチューニングの実行を指示すると、２段階リミットサイクル演算部９が起動して一連の処理が開始される（図２ステップ１０１）。起動した２段階リミットサイクル演算部９は、第１のリミットサイクルの実行をリミットサイクルオートチューニング演算部７に指示し、この指示に応じてリミットサイクルオートチューニング演算部７は、ヒート側操作量記憶部５からヒート側操作量設定値ＡＴｈを読み出し、クール側操作量記憶部６からクール側操作量設定値ＡＴｃを読み出す（ステップ１０２）。
【００４２】
リミットサイクルオートチューニング演算部７は、第１のリミットサイクルの実行時、制御量ＰＶと設定値ＳＰを比較し（ステップ１０３）、制御量ＰＶが設定値ＳＰ以下の場合、操作量出力部３を介してヒート側操作量設定値ＡＴｈを図示しないヒータに出力し（ステップ１０４）、制御量ＰＶが設定値ＳＰより大きい場合、操作量出力部３を介してクール側操作量設定値ＡＴｃを図示しない冷却器に出力する（ステップ１０５）。
【００４３】
次に、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、第１の上下動極値検出処理を行う（ステップ１０６）。図４はリミットサイクルオートチューニング演算部７の第１の上下動極値検出処理を示すフローチャート、図５は第１の上下動極値検出処理を説明するための波形図である。
【００４４】
まず、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づいて現制御周期の偏差Ｅｒを以下のように算出する（図４ステップ２０１）。
Ｅｒ＝ＳＰ−ＰＶ ・・・（２５）
続いて、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、次式が成立するかどうかを判定する（ステップ２０２）。
｜Ｅｒ｜＞｜Ｅｒｍａｘ｜ ・・・（２６）
【００４５】
式（２６）において、Ｅｒｍａｘは偏差の最大値で、初期値は０である。リミットサイクルオートチューニング演算部７は、式（２６）が成立する場合、Ｅｒｍａｘ＝Ｅｒ、すなわち現制御周期の偏差Ｅｒを最大偏差Ｅｒｍａｘとする（ステップ２０３）。
【００４６】
次に、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、偏差Ｅｒの正負が切り換わったかどうかを次式により判定する（ステップ２０４）。
ＥｒＥｒ０＜０ ・・・（２７）
ここで、Ｅｒ０は１制御周期前の偏差である。式（２７）は、現在の偏差Ｅｒと１制御周期前の偏差Ｅｒ０の乗算結果が負のとき、偏差Ｅｒの正負が逆転したと判断するものである。式（２７）が不成立の場合は、上下動極値検出が完了していないと判断して、ステップ１０３に戻る。
【００４７】
ステップ１０３〜１０５と１０６（ステップ２０１〜２０４）の処理が１制御周期ごとに繰り返されると、偏差Ｅｒの増大に伴って最大偏差Ｅｒｍａｘが更新される。そして、図５の時刻ｔ１になると、式（２７）が成立する。式（２７）が成立したとき、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、Ｅｒ１＝Ｅｒｍａｘ、すなわち最大偏差Ｅｒｍａｘを第１の極値偏差Ｅｒ１とする。また、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、前回式（２７）が成立した時刻から最大偏差Ｅｒｍａｘが更新された最新時刻までの時間を第１の操作量切換経過時間Ｔｈ１とする（ステップ２０５）。なお、式（２７）が初めて成立した場合には、第１の操作量切換経過時間Ｔｈ１を０とする。
【００４８】
次に、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、第１の上下動極値検出完了条件が成立したかどうかを判定する（ステップ２０６）。本実施の形態では、制御量ＰＶの極値を４つ検出することを第１の上下動極値検出完了条件とする。ここでは、制御量ＰＶの極値を１つ検出しただけなので、上下動極値検出が完了していないと判断し、最大偏差Ｅｒｍａｘを０に初期化して（ステップ２０７）、ステップ１０３に戻る。
【００４９】
ステップ１０３〜１０６の処理を１制御周期ごとに繰り返し、図５の時刻ｔ３になると、式（２７）が再び成立する。式（２７）が成立したとき、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、Ｅｒ２＝Ｅｒ１、Ｅｒ１＝Ｅｒｍａｘ、Ｔｈ２＝Ｔｈ１、すなわち第１の極値偏差Ｅｒ１の値を第２の極値偏差Ｅｒ２に代入し、最大偏差Ｅｒｍａｘを新たな第１の極値偏差Ｅｒ１とし、第１の操作量切換経過時間Ｔｈ１の値を第２の操作量切換経過時間Ｔｈ２に代入する。さらに、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、前回式（２７）が成立した時刻ｔ１から最大偏差Ｅｒｍａｘが更新された最新時刻ｔ２までの時間を新たな第１の操作量切換経過時間Ｔｈ１とする（ステップ２０５）。
【００５０】
そして、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、第１の上下動極値検出完了条件が成立したかどうかを判定する（ステップ２０６）。ここでは、制御量ＰＶの極値を２つ検出しただけなので、上下動極値検出が完了していないと判断し、最大偏差Ｅｒｍａｘを０に初期化して（ステップ２０７）、ステップ１０３に戻る。
【００５１】
ステップ１０３〜１０６の処理を１制御周期ごとに繰り返し、図５の時刻ｔ５になると、式（２７）が再び成立する。式（２７）が成立したとき、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、Ｅｒ３＝Ｅｒ２、Ｅｒ２＝Ｅｒ１、Ｅｒ１＝Ｅｒｍａｘ、Ｔｈ２＝Ｔｈ１、すなわち第２の極値偏差Ｅｒ２の値を第３の極値偏差Ｅｒ３に代入し、第１の極値偏差Ｅｒ１の値を第２の極値偏差Ｅｒ２に代入し、最大偏差Ｅｒｍａｘを新たな第１の極値偏差Ｅｒ１とし、第１の操作量切換経過時間Ｔｈ１の値を第２の操作量切換経過時間Ｔｈ２に代入する。さらに、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、前回式（２７）が成立した時刻ｔ３から最大偏差Ｅｒｍａｘが更新された最新時刻ｔ４までの時間を新たな第１の操作量切換経過時間Ｔｈ１とする（ステップ２０５）。
【００５２】
そして、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、第１の上下動極値検出完了条件が成立したかどうかを判定する（ステップ２０６）。ここでは、制御量ＰＶの極値を３つ検出しただけなので、上下動極値検出が完了していないと判断し、最大偏差Ｅｒｍａｘを０に初期化して（ステップ２０７）、ステップ１０３に戻る。
【００５３】
ステップ１０３〜１０６の処理を１制御周期ごとに繰り返し、図５の時刻ｔ７になると、式（２７）が再び成立する。式（２７）が成立したとき、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、Ｅｒ３＝Ｅｒ２、Ｅｒ２＝Ｅｒ１、Ｅｒ１＝Ｅｒｍａｘ、Ｔｈ２＝Ｔｈ１とし、前回式（２７）が成立した時刻ｔ５から最大偏差Ｅｒｍａｘが更新された最新時刻ｔ６までの時間を新たな第１の操作量切換経過時間Ｔｈ１とする（ステップ２０５）。
【００５４】
そして、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、第１の上下動極値検出完了条件が成立したかどうかを判定する（ステップ２０６）。ここでは、制御量ＰＶの極値を４つ検出し終えたので、上下動極値検出が完了したと判断し、最大偏差Ｅｒｍａｘを０に初期化して（ステップ２０７）、ステップ１０７に進む。
【００５５】
なお、図５からも分かるように、ＰＩＤパラメータの算出に必要な制御量ＰＶの極値は本来３つであるが、最初の極値はパラメータ算出にとって不適切な値の可能性があるので、制御量ＰＶの極値を４つ検出している。
【００５６】
第１の上下動極値検出処理の完了後、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、第１のリミットサイクルにおける制御量ＰＶの振幅Ａ１を次式のように算出して第１のリミットサイクル情報記憶部１０に格納する（ステップ１０７）。
Ａ１＝｜Ｅｒ２−Ｅｒ１｜ ・・・（２８）
この振幅Ａ１の算出の様子を図６に示す。以上で第１のリミットサイクルが終了する。
【００５７】
次に、２段階リミットサイクル演算部９は、第２のリミットサイクルの実行をリミットサイクルオートチューニング演算部７に指示し、この指示に応じてリミットサイクルオートチューニング演算部７は、ヒート側操作量記憶部５からヒート側操作量設定値ＡＴｈを読み出し、クール側操作量記憶部６からクール側操作量設定値ＡＴｃを読み出す。さらに、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、第２のリミットサイクルにおいてヒート側操作量設定値ＡＴｈあるいはクール側操作量設定値ＡＴｃのうちいずれを変更するかを指示する変更指示情報ＣＩと、操作量変更率μとを操作量変更率記憶部８から読み出す（図３ステップ１０８）。
【００５８】
変更指示情報ＣＩは、制御装置設計上の情報からヒート側の加熱能力とクール側の冷却能力に差があることが分かっている場合、この差を補正するために、能力が高い方の操作量設定値を低くすべくオートチューニング実行前に予め設定される。したがって、変更指示情報ＣＩは、ヒート側の加熱能力が高い場合、ヒート側操作量設定値ＡＴｈをμＡＴｈに変更することを指示し、クール側の冷却能力が高い場合、クール側操作量設定値ＡＴｃをμＡＴｃに変更することを指示する。また、操作量変更率μは、例えば０．６〜０．８程度の係数として設定される。
【００５９】
続いて、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、変更指示情報ＣＩに基づき、クール側あるいはヒート側のうちいずれの操作量設定値を変更するかを判定する（ステップ１０９）。リミットサイクルオートチューニング演算部７は、変更指示情報ＣＩがクール側操作量設定値ＡＴｃの変更を指示している場合、制御量ＰＶと設定値ＳＰを比較して（ステップ１１０）、制御量ＰＶが設定値ＳＰ以下の場合、ヒート側操作量設定値ＡＴｈをヒータに出力し（ステップ１１１）、制御量ＰＶが設定値ＳＰより大きい場合、クール側操作量設定値をμＡＴｃに変更して冷却器に出力する（ステップ１１２）。
【００６０】
次に、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、第２の上下動極値検出処理を行う（ステップ１１３）。この第２の上下動極値検出処理は、図４、図５を用いて説明した第１の上下動極値検出処理と同様である。第１の上下動極値検出処理と異なるのは、検出した４つの極値のうち、最新の極値における偏差を第４の極値偏差Ｅｒ４（図５のＥｒ１に相当）、２番目に新しい極値における偏差を第５の極値偏差Ｅｒ５（図５のＥｒ２に相当）、３番目に新しい極値における偏差を第６の極値偏差Ｅｒ６（図５のＥｒ３に相当）とし、第４の極値偏差Ｅｒ４の直前に偏差Ｅｒの正負が逆転した時刻から第４の極値偏差Ｅｒ４が得られた時刻までの時間を第３の操作量切換経過時間Ｔｈ３（図５のＴｈ１に相当）、第５の極値偏差Ｅｒ５の直前に偏差Ｅｒの正負が逆転した時刻から第５の極値偏差Ｅｒ５が得られた時刻までの時間を第４の操作量切換経過時間Ｔｈ４（図５のＴｈ２に相当）とする点である。
【００６１】
第２の上下動極値検出処理の完了後、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、第２のリミットサイクルにおける制御量ＰＶの振幅Ａ２を次式のように算出して第２のリミットサイクル情報記憶部１１に格納する（ステップ１１４）。
Ａ２＝｜Ｅｒ５−Ｅｒ４｜ ・・・（２９）
【００６２】
さらに、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、第２のリミットサイクルにおいて操作量ＭＶがクール側操作量設定値μＡＴｃからヒート側操作量設定値ＡＴｈに切り換えられた時点から制御量ＰＶが極小値に達するまでの操作量切換経過時間Ｔｈ＿Ｈｅａｔと、操作量ＭＶがヒート側操作量設定値ＡＴｈからクール側操作量設定値μＡＴｃに切り換えられた時点から制御量ＰＶが極大値に達するまでの操作量切換経過時間Ｔｈ＿Ｃｏｏｌとを第２のリミットサイクル情報記憶部１１に格納する（ステップ１１４）。第４の極値偏差Ｅｒ４が負（制御量ＰＶが極大値）であれば、第３の操作量切換経過時間Ｔｈ３がＴｈ＿Ｃｏｏｌ、第４の操作量切換経過時間Ｔｈ４がＴｈ＿Ｈｅａｔであり、第４の極値偏差Ｅｒ４が正（制御量ＰＶが極小値）であれば、第３の操作量切換経過時間Ｔｈ３がＴｈ＿Ｈｅａｔ、第４の操作量切換経過時間Ｔｈ４がＴｈ＿Ｃｏｏｌである。
【００６３】
一方、ステップ１０９において変更指示情報ＣＩがヒート側操作量設定値ＡＴｈの変更を指示している場合、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、制御量ＰＶと設定値ＳＰを比較して（ステップ１１５）、制御量ＰＶが設定値ＳＰ以下の場合、ヒート側操作量設定値をμＡＴｈに変更してヒータに出力し（ステップ１１６）、制御量ＰＶが設定値ＳＰより大きい場合、クール側操作量設定値ＡＴｃを冷却器に出力する（ステップ１１７）。
【００６４】
続いて、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、第２の上下動極値検出処理を行い（ステップ１１８）、第２のリミットサイクルにおける制御量ＰＶの振幅Ａ２と操作量切換経過時間Ｔｈ＿Ｈｅａｔ，Ｔｈ＿Ｃｏｏｌとを第２のリミットサイクル情報記憶部１１に格納する（ステップ１１９）。このステップ１１８，１１９の処理は、それぞれステップ１１３，１１４と同じである。このときの振幅Ａ２の算出の様子を図６に示す。
【００６５】
次に、ステップ１１４または１１９の終了後、ＰＩＤパラメータ算出部１２は、第２のリミットサイクル情報記憶部１１に記憶されている制御量ＰＶの振幅Ａ２と操作量切換経過時間Ｔｈ＿Ｈｅａｔ，Ｔｈ＿Ｃｏｏｌとに基づき、平均ＰＩＤパラメータを算出する（ステップ１２０）。
【００６６】
すなわち、ＰＩＤパラメータ算出部１２は、第２のリミットサイクルでヒート側操作量設定値がμＡＴｈに変更された場合、平均比例帯Ｐｂ＿Ａｖｅを式（１５）により算出し、第２のリミットサイクルでクール側操作量設定値がμＡＴｃに変更された場合、平均比例帯Ｐｂ＿Ａｖｅを式（１６）により算出する。さらに、ＰＩＤパラメータ算出部１２は、第２のリミットサイクルでヒート側操作量設定値がμＡＴｈに変更された場合あるいはクール側操作量設定値がμＡＴｃに変更された場合のいずれにおいても、平均積分時間Ｔｉ＿Ａｖｅを式（１９）により算出し、平均微分時間Ｔｄ＿Ａｖｅを式（２０）により算出する。
【００６７】
続いて、ＰＩＤパラメータ算出部１２は、第２のリミットサイクルでヒート側操作量設定値がμＡＴｈに変更された場合、比例帯比率κを式（１３）により算出し、第２のリミットサイクルでクール側操作量設定値がμＡＴｃに変更された場合、比例帯比率κを式（１４）により算出する（ステップ１２１）。
【００６８】
そして、ＰＩＤパラメータ算出部１２は、ヒート側とクール側の各々について比例帯Ｐｂ、積分時間Ｔｉおよび微分時間ＴｄからなるＰＩＤパラメータを算出する（ステップ１２２）。すなわち、ＰＩＤパラメータ算出部１２は、第２のリミットサイクルでヒート側操作量設定値がμＡＴｈに変更された場合あるいはクール側操作量設定値がμＡＴｃに変更された場合のいずれにおいても、ヒート側比例帯Ｐｂ＿Ｈｅａｔ、ヒート側積分時間Ｔｉ＿Ｈｅａｔ、ヒート側微分時間Ｔｄ＿Ｈｅａｔをそれぞれ式（１７）、式（２１）、式（２３）により算出し、クール側比例帯Ｐｂ＿Ｃｏｏｌ、クール側積分時間Ｔｉ＿Ｃｏｏｌ、クール側微分時間Ｔｄ＿Ｃｏｏｌをそれぞれ式（１８）、式（２２）、式（２４）により算出する。
【００６９】
最後に、ＰＩＤパラメータ算出部１２は、算出したヒート側比例帯Ｐｂ＿Ｈｅａｔ、ヒート側積分時間Ｔｉ＿Ｈｅａｔ、ヒート側微分時間Ｔｄ＿Ｈｅａｔ、クール側比例帯Ｐｂ＿Ｃｏｏｌ、クール側積分時間Ｔｉ＿Ｃｏｏｌおよびクール側微分時間Ｔｄ＿ＣｏｏｌをＰＩＤ制御演算部４に設定する（ステップ１２２）。以上でＰＩＤパラメータの算出処理が終了し、リミットサイクルオートチューニングが終了する。
【００７０】
リミットサイクルオートチューニング終了後の通常の制御動作では、ＰＩＤ制御演算部４は、設定値入力部１から入力された設定値ＳＰ、制御量入力部２から入力された制御量ＰＶに基づいて、ＰＩＤ制御演算を行い操作量ＭＶを算出することを１制御周期ごとに行う。このとき、ＰＩＤ制御演算部４は、１制御周期前の操作量ＭＶが所定値以上（例えば０％以上）の場合、ヒートモードと判断して、次式により制御量ＰＶが設定値ＳＰに一致するように操作量ＭＶを算出し、算出した操作量ＭＶを操作量出力部３を介してヒータに出力する。
ＭＶ＝（ζ／Ｐｂ＿Ｈｅａｔ）｛１＋（１／Ｔｉ＿Ｈｅａｔｓ）＋Ｔｄ＿Ｈｅａｔｓ｝（ＳＰ−ＰＶ） ・・・（３０）
式（３０）において、ｓはラプラス演算子、定数ζは例えば１００である。
【００７１】
また、ＰＩＤ制御演算部４は、１制御周期前の操作量ＭＶが所定値未満の場合、クールモードと判断して、次式により操作量ＭＶを算出し、算出した操作量ＭＶを操作量出力部３を介して冷却器に出力する。
ＭＶ＝（ζ／Ｐｂ＿Ｃｏｏｌ）｛１＋（１／Ｔｉ＿Ｃｏｏｌｓ）＋Ｔｄ＿Ｃｏｏｌｓ｝（ＳＰ−ＰＶ） ・・・（３１）
【００７２】
以上のように、本実施の形態によれば、オートチューニングの実行時に第１のリミットサイクルを発生させて、第１のリミットサイクルに応じた第１の制御応答を検出し、変更指示情報ＣＩと操作量変更率μとに基づいてヒート側操作量設定値ＡＴｈまたはクール側操作量設定値ＡＴｃのうちいずれかを変更した第２のリミットサイクルを発生させて、第２のリミットサイクルに応じた第２の制御応答を検出し、第１の制御応答と第２の制御応答とに基づいて、ヒートモードとクールモードの各々についてＰＩＤパラメータを算出するようにしたので、ヒータのみあるいは冷却器のみではリミットサイクルを発生させられない場合であっても、ヒートモードとクールモードの各々について好適なＰＩＤパラメータを求めることができる。
【００７３】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。最初に、本実施の形態の原理について説明する。第１の実施の形態では、第２のリミットサイクルにおいてヒート側操作量設定値ＡＴｈあるいはクール側操作量設定値ＡＴｃのうちいずれを変更するかを指示する変更指示情報ＣＩと操作量変更率μとを予め設定しておくようにしているが、制御の専門的知識のないオペレータにとってこのような設定は困難である。そこで、本実施の形態では、変更指示情報ＣＩと操作量変更率μとをヒートクール制御装置が自動的に決定する構成を提供する。
【００７４】
自動決定の方法としては、第１のリミットサイクルで発生するヒート側最大偏差Ｅｒｈ（Ｅｒｈ＜０）とクール側最大偏差Ｅｒｃ（Ｅｒｃ＞０）とを検出する。この最大偏差ＥｒｈとＥｒｃの比はヒート側の加熱能力とクール側の冷却能力のバランスを反映したものになるので、この比に基づき変更指示情報ＣＩと操作量変更率μとを自動決定すれば良い。
【００７５】
具体的には、｜Ｅｒｃ｜≧｜Ｅｒｈ｜が成立する場合、操作量変更率μを次式により算出し、クール側操作量設定値ＡＴｃの変更を指示する変更指示情報ＣＩを生成すればよい。
μ＝｜Ｅｒｈ／Ｅｒｃ｜ ・・・（３２）
また、｜Ｅｒｃ｜＜｜Ｅｒｈ｜が成立する場合には、操作量変更率μを次式により算出し、ヒート側操作量設定値ＡＴｈの変更を指示する変更指示情報ＣＩを生成すればよい。
μ＝｜Ｅｒｃ／Ｅｒｈ｜ ・・・（３３）
【００７６】
以上の原理に基づき、本実施の形態のヒートクール制御装置の構成について説明する。図７は本発明の第２の実施の形態となるヒートクール制御装置の構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。リミットサイクルオートチューニング演算部７ａは、図１のリミットサイクルオートチューニング演算部７と同じ機能を有すると共に、第１のリミットサイクル終了後にヒート側最大偏差Ｅｒｈとクール側最大偏差Ｅｒｃとを第１のリミットサイクル情報記憶部１０に格納する機能を有する。また、本実施の形態では、図１の操作量変更率記憶部８の代わりに、第１のリミットサイクルに応じた第１の制御応答に基づいて変更指示情報ＣＩと操作量変更率μとを決定する操作量変更率算出部８ａを有する。
【００７７】
次に、図７のヒートクール制御装置の動作を図８を用いて説明する。オペレータがリミットサイクルオートチューニングの実行を指示すると、２段階リミットサイクル演算部９が起動して一連の処理が開始される（図８ステップ１０１）。ステップ１０２〜１０６の処理は第１の実施の形態と同じである。
【００７８】
第１の上下動極値検出処理の完了後、リミットサイクルオートチューニング演算部７ａは、第１のリミットサイクルにおける制御量ＰＶの振幅Ａ１を式（２８）により算出して第１のリミットサイクル情報記憶部１０に格納すると共に、第１のリミットサイクルにおけるヒート側最大偏差Ｅｒｈとクール側最大偏差Ｅｒｃとを第１のリミットサイクル情報記憶部１０に格納する（ステップ１０７ａ）。第１の極値偏差Ｅｒ１が負（制御量ＰＶが極大値）であれば、第１の極値偏差Ｅｒ１がＥｒｈ、第２の極値偏差Ｅｒ２がＥｒｃであり、第１の極値偏差Ｅｒ１が正（制御量ＰＶが極小値）であれば、第１の極値偏差Ｅｒ１がＥｒｃ、第２の極値偏差Ｅｒ２がＥｒｈである。
【００７９】
次に、操作量変更率算出部８ａは、第１のリミットサイクル情報記憶部１０に記憶されたヒート側最大偏差Ｅｒｈとクール側最大偏差Ｅｒｃとを比較して、｜Ｅｒｃ｜≧｜Ｅｒｈ｜が成立する場合、操作量変更率μを式（３２）により算出して、クール側操作量設定値ＡＴｃの変更を指示する変更指示情報ＣＩを生成する。また、操作量変更率算出部８ａは、｜Ｅｒｃ｜＜｜Ｅｒｈ｜が成立する場合、操作量変更率μを式（３３）により算出して、ヒート側操作量設定値ＡＴｈの変更を指示する変更指示情報ＣＩを生成する（ステップ１２３）。そして、操作量変更率算出部８ａは、算出した操作量変更率μと生成した変更指示情報ＣＩとを記憶する。
【００８０】
ステップ１２３の処理終了後、２段階リミットサイクル演算部９は、第２のリミットサイクルの実行をリミットサイクルオートチューニング演算部７ａに指示し、この指示に応じてリミットサイクルオートチューニング演算部７ａは、ヒート側操作量記憶部５からヒート側操作量設定値ＡＴｈを読み出し、クール側操作量記憶部６からクール側操作量設定値ＡＴｃを読み出す。さらに、リミットサイクルオートチューニング演算部７ａは、変更指示情報ＣＩと操作量変更率μとを操作量変更率算出部８ａから読み出す（ステップ１０８ａ）。
【００８１】
ステップ１０９〜ステップ１２２の処理は第１の実施の形態と同じなので、図示および説明は省略する。
以上により、本実施の形態では、変更指示情報ＣＩと操作量変更率μとを自動的に決定することができる。この結果、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができると共に、制御の専門的知識のないオペレータにとっても利用し易いヒートクール制御装置を実現することができる。
【００８２】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。最初に、本実施の形態の原理について説明する。第２の実施の形態では、操作量変更率μを自動的に決定しているが、このような自動決定方法によれば、第２のリミットサイクルにおいてヒート側最大偏差Ｅｒｈとクール側最大偏差Ｅｒｃとの差が第１のリミットサイクルより小さくなるので、より理想的なオートチューニングが可能となる。
【００８３】
すなわち、第１、第２の実施の形態では、ＰＩＤパラメータの積分時間Ｔｉおよび微分時間Ｔｄがヒートモードでもクールモードでも変わらないことを前提として、平均積分時間Ｔｉ＿Ａｖｅ、平均微分時間Ｔｄ＿Ａｖｅをヒート側およびクール側に共通の積分時間Ｔｉ、微分時間Ｔｄとして採用していた。このような平均積分時間Ｔｉ＿Ａｖｅおよび平均微分時間Ｔｄ＿Ａｖｅに基づく調整方法では、オートチューニング終了後の通常の制御動作においてヒートモードからクールモードに切り換わるとき、あるいはクールモードからヒートモードに切り換わるときに、操作量変化が小さく、不連続な制御動作が発生しないという利点がある。
【００８４】
しかし、制御対象の特性によっては積分時間Ｔｉおよび微分時間Ｔｄをヒートモードとクールモードで変えた方がよい場合もある。本実施の形態は、ヒートモードとクールモードの各々に適した積分時間Ｔｉおよび微分時間Ｔｄを求めることにより、より良好な制御特性を得ることができるヒートクール制御装置を提供する。
【００８５】
第２の実施の形態のように操作量変更率μを自動決定すると、オートチューニングにとって理想的な応答波形が第２のリミットサイクルで現れる。この場合、操作量ＭＶがヒート側操作量設定値μＡＴｈ（またはＡＴｈ）からクール側操作量設定値ＡＴｃ（またはμＡＴｃ）に切り換えられた時点から制御量ＰＶが極大値に達するまでの操作量切換経過時間Ｔｈ＿Ｃｏｏｌは、クール側操作量設定値ＡＴｃ（またはμＡＴｃ）を出力しているときのクール側プロセスむだ時間Ｌｐ＿Ｃｏｏｌと概ね等しくなる。また、操作量ＭＶがクール側操作量設定値ＡＴｃ（またはμＡＴｃ）からヒート側操作量設定値μＡＴｈ（またはＡＴｈ）に切り換えられた時点から制御量ＰＶが極小値に達するまでの操作量切換経過時間Ｔｈ＿Ｈｅａｔは、ヒート側操作量設定値ＡＴｈ（またはμＡＴｈ）を出力しているときのヒート側プロセスむだ時間Ｌｐ＿Ｈｅａｔと概ね等しくなる。
【００８６】
したがって、操作量切換経過時間Ｔｈ＿Ｈｅａｔ，Ｔｈ＿Ｃｏｏｌと式（８））、式（９）に基づき、ヒート側積分時間Ｔｉ＿Ｈｅａｔ、クール側積分時間Ｔｉ＿Ｃｏｏｌ、ヒート側微分時間Ｔｄ＿Ｈｅａｔおよびクール側微分時間Ｔｄ＿Ｃｏｏｌを以下のように算出することができる。
Ｔｉ＿Ｈｅａｔ＝βＬｐ＿Ｈｅａｔ＝βＴｈ＿Ｈｅａｔ ・・・（３４）
Ｔｉ＿Ｃｏｏｌ＝βＬｐ＿Ｃｏｏｌ＝βＴｈ＿Ｃｏｏｌ ・・・（３５）
Ｔｄ＿Ｈｅａｔ＝γＬｐ＿Ｈｅａｔ＝γＴｈ＿Ｈｅａｔ ・・・（３６）
Ｔｄ＿Ｃｏｏｌ＝γＬｐ＿Ｃｏｏｌ＝γＴｈ＿Ｃｏｏｌ ・・・（３７）
【００８７】
本実施の形態のヒートクール制御装置の構成と動作は、第２の実施の形態とほぼ同様であり、異なるのは、図３のステップ１２０において平均積分時間Ｔｉ＿Ａｖｅおよび平均微分時間Ｔｄ＿Ａｖｅの算出が不要な点と、ステップ１２２においてＰＩＤパラメータ算出部１２がＰＩＤパラメータを算出する際に、ヒート側積分時間Ｔｉ＿Ｈｅａｔ、ヒート側微分時間Ｔｄ＿Ｈｅａｔをそれぞれ式（３４）、式（３６）により算出し、クール側積分時間Ｔｉ＿Ｃｏｏｌ、クール側微分時間Ｔｄ＿Ｃｏｏｌをそれぞれ式（３５）、式（３７）により算出する点である。
【００８８】
以上の説明のとおり、本実施の形態によれば、ヒートモードとクールモードの各々についてより好ましい積分時間Ｔｉおよび微分時間Ｔｄを求めることができる。この結果、本実施の形態では、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができると共に、第１、第２の実施の形態に比べてより良好な制御特性を得ることができる。
【００８９】
【発明の効果】
本発明によれば、リミットサイクルオートチューニングの実行時に、所定のヒート側操作量設定値と所定のクール側操作量設定値とを交互に出力する第１のリミットサイクルを発生させて、第１のリミットサイクルに応じた第１の制御応答を検出し、予め定められた変更指示情報と操作量変更率とに基づいてヒート側操作量設定値またはクール側操作量設定値のうちいずれかを変更した第２のリミットサイクルを発生させて、第２のリミットサイクルに応じた第２の制御応答を検出し、第１の制御応答と第２の制御応答とに基づいて、ヒートモードとクールモードの各々について制御パラメータを算出するようにしたので、加熱アクチュエータのみあるいは冷却アクチュエータのみではリミットサイクルを発生させられない場合であっても、ヒートモードとクールモードの各々について好適な制御パラメータを求めることができる。
【００９０】
また、予め定められた変更指示情報と操作量変更率とを用いる代わりに、第１の制御応答に基づいて変更指示情報と操作量変更率とを決定するようにしたので、変更指示情報と操作量変更率とを予め設定する必要がなく、制御の専門的知識のないオペレータにとっても利用し易いヒートクール制御装置を実現することができる。
【００９１】
また、第１の制御応答として制御量の第１の振幅を検出し、第２の制御応答として制御量の第２の振幅とヒート側経過時間とクール側経過時間とを検出し、第１の振幅と第２の振幅とに基づいてヒート側プロセスゲインとクール側プロセスゲインとの比率を求め、この比率からヒートモードとクールモードの各々について比例帯を算出し、ヒート側経過時間とクール側経過時間との平均値からヒートモードとクールモードに共通の積分時間および微分時間を算出するようにしたことにより、比例帯、積分時間および微分時間からなる制御パラメータ（ＰＩＤパラメータ）を容易に求めることができる。また、積分時間および微分時間の算出にヒート側経過時間とクール側経過時間の平均値を用いることにより、オートチューニング終了後の通常の制御動作においてヒートモードからクールモードに切り換わるとき、あるいはクールモードからヒートモードに切り換わるときに、不連続な制御動作が発生しないようにすることができる。
【００９２】
また、第１の制御応答としてヒート側最大偏差とクール側最大偏差とを検出することにより、このヒート側最大偏差とクール側最大偏差とに基づいて変更指示情報と操作量変更率とを容易に決定することができる。また、制御パラメータ算出手順において、ヒート側経過時間からヒートモードの積分時間および微分時間を算出し、クール側経過時間からクールモードの積分時間および微分時間を算出することにより、ヒートモードとクールモードの各々についてより好ましい積分時間および微分時間を求めることができ、より良好な制御特性を得ることができる。
【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ヒートクール制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のヒートクール制御装置のリミットサイクルオートチューニング実行時の動作を示すフローチャートである。
【図３】図１のヒートクール制御装置のリミットサイクルオートチューニング実行時の動作を示すフローチャートである。
【図４】図１のリミットサイクルオートチューニング演算部の第１の上下動極値検出処理を示すフローチャートである。
【図５】第１の上下動極値検出処理を説明するための波形図である。
【図６】制御量の振幅算出処理を説明するための波形図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態となるヒートクール制御装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図７のヒートクール制御装置のリミットサイクルオートチューニング実行時の動作を示すフローチャートである。
【図９】従来のヒートクール制御システムの構成を示すブロック図である。
【図１０】ヒートクール制御における操作量出力を説明するための図である。
【符号の説明】
１…設定値入力部、２…制御量入力部、３…操作量出力部、４…ＰＩＤ制御演算部、５…ヒート側操作量記憶部、６…クール側操作量記憶部、７、７ａ…リミットサイクルオートチューニング演算部、８…操作量変更率記憶部、８ａ…操作量変更率算出部、９…２段階リミットサイクル演算部、１０…第１のリミットサイクル情報記憶部、１１…第２のリミットサイクル情報記憶部、１２…ＰＩＤパラメータ算出部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱アクチュエータに操作量を出力するヒートモードと冷却アクチュエータに操作量を出力するクールモードとを適宜切り換えて温度制御を行うヒートクール制御技術に係り、特に操作量振幅が一定のリミットサイクルを発生させて制御パラメータを調整するリミットサイクルオートチューニング方法およびヒートクール制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
恒温槽装置の槽内空気の温度制御や射出整形機のプラスチック原料の温度制御などでは、ヒータの加熱能力と冷却器の冷却能力を使い分けるヒートクール制御という制御技術が用いられる。代表的な装置構成を記述するならば、空気を暖めたり冷やしたりすることのできる機械装置と、任意の温度の空気を適当な風量で送り込み、加熱又は冷却された空気を制御対象となる槽内・室内に送り込むためのファンとを備える装置である。
【０００３】
図９はこのようなヒートクール制御システムの構成を示すブロック図である。２１は恒温槽、２２は空気を加熱するヒータ、２３は空気を冷却する冷却器、２４は槽内の温度を測定する温度センサ、２５はヒートクール制御装置である。ヒートクール制御装置２５は、オペレータが設定した設定値（槽内温度設定値）ＳＰと温度センサ２４によって測定された制御量（槽内温度）ＰＶとに基づき操作量ＭＶを演算してヒータ２２または冷却器２３に出力する。ヒータ２２は操作量ＭＶに応じてＳＣＲによりその加熱能力が加減され、冷却器２３は操作量ＭＶに応じてインバータによりその冷却能力が加減される。
【０００４】
図９のヒートクール制御システムの制御手法を単純に説明するならば、１つのＰＩＤ制御系を構成し、図１０に示すように操作量ＭＶが０％以上ならばヒータ２２を操作量ＭＶに対応して動作させ（ヒートモード）、逆に操作量ＭＶが０％より小ならば冷却器２３を操作量ＭＶに対応して動作させる（クールモード）加熱・冷却切換型の温度制御手法である。このようにヒートクール制御とは、１ループの温度制御系において加熱用と冷却用のアクチュエータを備える装置構成を適用対象とし、加熱用と冷却用のアクチュエータをセットで扱うシングルループ制御系を構成する制御手法であり、ヒートモードではヒート側操作端（加熱用アクチュエータ）に対し操作量ＭＶを出力し、クールモードではクール側操作端（加熱用アクチュエータ）に対し操作量ＭＶを出力するものである。
【０００５】
以上のヒートクール制御系では、ヒートモードとクールモードでヒートクール制御装置２５のＰＩＤパラメータをそれぞれ適切な値に切り換えなければならないが、この適切な値を自動的に求めるためにオートチューニング方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このオートチューニング方法は、リミットサイクル方式を利用するものであり、まずヒートモード側のＰＩＤパラメータを通常のヒータのみ動作させるリミットサイクル方式により求めた後（オートチューニング前半）、ヒータと冷却器とを動作させてリミットサイクルを発生させる（オートチューニング後半）。そして、このオートチューニング前半のリミットサイクル振幅と、オートチューニング後半のリミットサイクル振幅とに基づき、クールモード側のＰＩＤパラメータのうち比例帯を算出して、オートチューニングを終了する。なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−２８９７０４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ヒートクール制御が利用される装置では、温度を上昇させるためにはヒータによる強制加熱が必要で、温度を降下させるためには冷却器による強制冷却が必要といった装置設計がなされている場合がある。例えば恒温試験装置などでは常温（２５℃程度）で使用される機種があり、このような装置においては常温付近でオートチューニングが行われる。このとき、ヒータのみでリミットサイクルを発生させようとすると、槽内温度を上げた後は常温放置の状態で温度を下げなければならず、温度がほとんど下がらない状況、すなわちリミットサイクルを発生させることが不可能な状況になる。同様に、冷却器のみでリミットサイクルを発生させようとすると、槽内温度を下げた後は常温放置の状態で温度を上げなければならず、温度がほとんど上がらない状況になる。
【０００８】
ヒータのみあるいは冷却器のみではリミットサイクルを発生させることができない場合には、前述のオートチューニング方法のようにヒータのみを動作させてリミットサイクルを発生させることが困難なので、従来のオートチューニング方法を適用できないという問題点があった。以上のように、ヒータのみあるいは冷却器のみではリミットサイクルを発生させることができないヒートクール制御系では、ヒートモードとクールモードの各々について好適な制御パラメータを求めることは従来不可能であった。
【０００９】
なお、前述の説明では、常温付近でオートチューニングを行うことを想定しているが、これはオートチューニングの１例である。常温以外の場合でも、温度を上げて放置したときに温度の平衡点が周囲環境や炉体熱容量により高温で落ち着く場合があり、このような場合には、温度を降下させるために冷却器による強制冷却が必要となる。逆に、温度を下げて放置したときに温度の平衡点が低温で落ち着く場合もあり、このような場合には、温度を上昇させるためにヒータによる強制加熱が必要となる。したがって、常温以外でオートチューニングを行う場合にも、前述の問題点が発生し得る。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ヒートクール制御のためのオートチューニング機能として、ヒータのみあるいは冷却器のみではリミットサイクルを発生させることができない場合であっても、ヒートモードとクールモードの各々について好適な制御パラメータを求めることができるリミットサイクルオートチューニング方法およびヒートクール制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、設定値と制御量との偏差に対して制御パラメータに基づくフィードバック制御演算を行い、加熱アクチュエータに操作量を出力するヒートモードと冷却アクチュエータに操作量を出力するクールモードとを適宜切り換えて温度制御を行うヒートクール制御装置において、前記加熱アクチュエータに所定のヒート側操作量設定値を出力する動作と前記冷却アクチュエータに所定のクール側操作量設定値を出力する動作とを交互に行って前記制御パラメータを算出するリミットサイクルオートチューニング方法であって、前記ヒート側操作量設定値と前記クール側操作量設定値とを交互に出力する第１のリミットサイクルを発生させる第１のリミットサイクル発生手順と、前記第１のリミットサイクルに応じた第１の制御応答を検出する第１の制御応答検出手順と、前記第１のリミットサイクルの後に前記ヒート側操作量設定値あるいは前記クール側操作量設定値のうちいずれを変更するかを指示する所定の変更指示情報と、前記変更の程度を示す所定の操作量変更率とに基づいて前記ヒート側操作量設定値または前記クール側操作量設定値のうちいずれかを変更して第２のリミットサイクルを発生させる第２のリミットサイクル発生手順と、前記第２のリミットサイクルに応じた第２の制御応答を検出する第２の制御応答検出手順と、前記検出された第１の制御応答と第２の制御応答とに基づいて、前記ヒートモードと前記クールモードの各々について前記制御パラメータを算出する制御パラメータ算出手順とを実行するようにしたものである。
【００１２】
また、本発明のリミットサイクルオートチューニング方法は、前記ヒート側操作量設定値と前記クール側操作量設定値とを交互に出力する第１のリミットサイクルを発生させる第１のリミットサイクル発生手順と、前記第１のリミットサイクルに応じた第１の制御応答を検出する第１の制御応答検出手順と、前記第１のリミットサイクルの後に前記ヒート側操作量設定値あるいは前記クール側操作量設定値のうちいずれを変更するかを指示する変更指示情報と、前記変更の程度を示す操作量変更率とを前記第１の制御応答に基づいて決定する操作量変更率算出手順と、前記変更指示情報と前記操作量変更率とに基づいて前記ヒート側操作量設定値または前記クール側操作量設定値のうちいずれかを変更して第２のリミットサイクルを発生させる第２のリミットサイクル発生手順と、前記第２のリミットサイクルに応じた第２の制御応答を検出する第２の制御応答検出手順と、前記検出された第１の制御応答と第２の制御応答とに基づいて、前記ヒートモードと前記クールモードの各々について前記制御パラメータを算出する制御パラメータ算出手順とを実行するようにしたものである。
【００１３】
また、本発明のリミットサイクルオートチューニング方法の１構成例において、前記フィードバック制御演算は、比例帯、積分時間および微分時間からなる前記制御パラメータに基づくＰＩＤ制御演算であり、前記第１の制御応答検出手順は、前記第１の制御応答として制御量の第１の振幅を検出し、前記第２の制御応答検出手順は、前記第２の制御応答として制御量の第２の振幅と、操作量設定値の出力をヒート側に切り換えた時点から制御量が極小値に達するまでのヒート側経過時間と、操作量設定値の出力をクール側に切り換えた時点から制御量が極大値に達するまでのクール側経過時間とを検出し、前記制御パラメータ算出手順は、前記第１の振幅と前記第２の振幅とに基づいてヒート側プロセスゲインとクール側プロセスゲインとの比率を求め、この比率から前記ヒートモードと前記クールモードの各々について前記比例帯を算出し、前記ヒート側経過時間と前記クール側経過時間との平均値から前記ヒートモードと前記クールモードに共通の前記積分時間および微分時間を算出するようにしたものである。
【００１４】
また、本発明のリミットサイクルオートチューニング方法の１構成例において、前記フィードバック制御演算は、比例帯、積分時間および微分時間からなる前記制御パラメータに基づくＰＩＤ制御演算であり、前記第１の制御応答検出手順は、前記第１の制御応答として制御量の第１の振幅と、制御量が極大値に達したときのヒート側最大偏差と、制御量が極小値に達したときのクール側最大偏差とを検出し、前記第２の制御応答検出手順は、前記第２の制御応答として制御量の第２の振幅と、操作量設定値の出力をヒート側に切り換えた時点から制御量が極小値に達するまでのヒート側経過時間と、操作量設定値の出力をクール側に切り換えた時点から制御量が極大値に達するまでのクール側経過時間とを検出し、前記操作量変更率算出手順は、前記ヒート側最大偏差と前記クール側最大偏差とに基づいて前記変更指示情報と前記操作量変更率とを決定し、前記制御パラメータ算出手順は、前記第１の振幅と前記第２の振幅とに基づいてヒート側プロセスゲインとクール側プロセスゲインとの比率を求め、この比率から前記ヒートモードと前記クールモードの各々について前記比例帯を算出し、前記ヒート側経過時間から前記ヒートモードの前記積分時間および微分時間を算出し、前記クール側経過時間から前記クールモードの前記積分時間および微分時間を算出するようにしたものである。
【００１５】
また、本発明は、加熱アクチュエータに所定のヒート側操作量設定値を出力する動作と冷却アクチュエータに所定のクール側操作量設定値を出力する動作とを交互に行って制御パラメータを算出するリミットサイクルオートチューニングの機能を備え、通常動作時には前記加熱アクチュエータに操作量を出力するヒートモードと前記冷却アクチュエータに操作量を出力するクールモードとを適宜切り換えて温度制御を行うヒートクール制御装置において、前記通常動作時に、設定値と制御量との偏差に対して前記制御パラメータに基づくフィードバック制御演算を行って前記加熱アクチュエータまたは前記冷却アクチュエータへの操作量を算出する制御演算手段と、前記オートチューニングの最中に前記ヒート側操作量設定値あるいは前記クール側操作量設定値のうちいずれを変更するかを指示する変更指示情報と、前記変更の程度を示す操作量変更率とを予め記憶する操作量変更率記憶手段と、前記オートチューニングの実行時に、前記ヒート側操作量設定値と前記クール側操作量設定値とを交互に出力する第１のリミットサイクルを発生させた後、前記変更指示情報と前記操作量変更率とに基づいて前記ヒート側操作量設定値または前記クール側操作量設定値のうちいずれかを変更して第２のリミットサイクルを発生させるリミットサイクル発生手段と、前記第１のリミットサイクルに応じた第１の制御応答と前記第２のリミットサイクルに応じた第２の制御応答とを検出する制御応答検出手段と、前記検出された第１の制御応答と第２の制御応答とに基づいて、前記ヒートモードと前記クールモードの各々について前記制御パラメータを算出し、算出した制御パラメータを前記制御演算手段に設定する制御パラメータ算出手段とを備えるものである。
【００１６】
また、本発明のヒートクール制御装置は、前記操作量変更率記憶手段の代わりに、前記第１の制御応答に基づいて前記変更指示情報と前記操作量変更率とを決定する操作量変更率算出手段を備えるものである。
【００１７】
また、本発明のヒートクール制御装置の１構成例において、前記制御演算手段は、比例帯、積分時間および微分時間からなる前記制御パラメータに基づいてＰＩＤ制御演算を行うものであり、前記制御応答検出手段は、前記第１の制御応答として制御量の第１の振幅を検出し、前記第２の制御応答として制御量の第２の振幅と、操作量設定値の出力をヒート側に切り換えた時点から制御量が極小値に達するまでのヒート側経過時間と、操作量設定値の出力をクール側に切り換えた時点から制御量が極大値に達するまでのクール側経過時間とを検出するものであり、前記制御パラメータ算出手段は、前記第１の振幅と前記第２の振幅とに基づいてヒート側プロセスゲインとクール側プロセスゲインとの比率を求め、この比率から前記ヒートモードと前記クールモードの各々について前記比例帯を算出し、前記ヒート側経過時間と前記クール側経過時間との平均値から前記ヒートモードと前記クールモードに共通の前記積分時間および微分時間を算出するものである。
【００１８】
また、本発明のヒートクール制御装置の１構成例において、前記制御演算手段は、比例帯、積分時間および微分時間からなる前記制御パラメータに基づいてＰＩＤ制御演算を行うものであり、前記制御応答検出手段は、前記第１の制御応答として制御量の第１の振幅と、制御量が極大値に達したときのヒート側最大偏差と、制御量が極小値に達したときのクール側最大偏差とを検出し、前記第２の制御応答として制御量の第２の振幅と、操作量設定値の出力をヒート側に切り換えた時点から制御量が極小値に達するまでのヒート側経過時間と、操作量設定値の出力をクール側に切り換えた時点から制御量が極大値に達するまでのクール側経過時間とを検出するものであり、前記操作量変更率算出手段は、前記ヒート側最大偏差と前記クール側最大偏差とに基づいて前記変更指示情報と前記操作量変更率とを決定するものであり、前記制御パラメータ算出手段は、前記第１の振幅と前記第２の振幅とに基づいてヒート側プロセスゲインとクール側プロセスゲインとの比率を求め、この比率から前記ヒートモードと前記クールモードの各々について前記比例帯を算出し、前記ヒート側経過時間から前記ヒートモードの前記積分時間および微分時間を算出し、前記クール側経過時間から前記クールモードの前記積分時間および微分時間を算出するものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。最初に、操作量振幅が一定のリミットサイクルによりＰＩＤパラメータを自動的に調整するリミットサイクルオートチューニングの原理について説明する。オン−オフ制御と同等の操作量出力を継続することにより、制御対象の特性に対応する制御量ＰＶの上下動現象（リミットサイクル）が得られる。ここで、制御対象の伝達関数Ｐを以下のように与える。
Ｐ＝Ｋｐｅｘｐ（−Ｌｐｓ）／（１＋Ｔｐｓ） ・・・（１）
式（１）において、Ｋｐはプロセスゲイン、Ｔｐはプロセス時定数、Ｌｐはプロセスむだ時間、ｓはラプラス演算子である。
【００２０】
リミットサイクルオートチューニングの実行時に出力する振幅一定の操作量ＭＶの上限値をＡＵ、下限値をＡＬとすると、制御量ＰＶが設定値ＳＰ以下ならば操作量ＭＶ＝ＡＵを制御対象に出力し、制御量ＰＶが設定値ＳＰより大ならば操作量ＭＶ＝ＡＬを出力する。リミットサイクル中の操作量出力の時間平均がほぼ０．５（ＡＵ＋ＡＬ）となる制御量ＰＶのときにリミットサイクルを発生させたとすると、制御量ＰＶの最大変化率ｄＰＶｍａｘは、０．５（Ｋｐ／Ｔｐ）（ＡＵ−ＡＬ）となる。
【００２１】
操作量ＭＶがＡＬからＡＵに切り換えられた時点から制御量ＰＶが最降下点に達するまでの所要時間（操作量切換経過時間）Ｔｈａはプロセスむだ時間Ｌｐに等しく、同様に操作量ＭＶがＡＵからＡＬに切り換えられた時点から制御量ＰＶが最上昇点に達するまでの所要時間（操作量切換経過時間）Ｔｈｂもプロセスむだ時間Ｌｐに等しい。そして、リミットサイクル中の操作量出力の時間平均が０．５（ＡＵ＋ＡＬ）となる状態では、制御量ＰＶの最降下点から最上昇点までの所要時間は概ね２Ｌｐとなる。以上により、制御量ＰＶの振幅Ａｈは概ね以下のようになる。
Ａｈ＝２ＬｐｄＰＶｍａｘ＝（Ｋｐ／Ｔｐ）Ｌｐ（ＡＵ−ＡＬ） ・・（２）
【００２２】
通常の制御対象には微小な高次遅れ特性が存在するので、実際の振幅Ａｈは次式に示すように式（２）の７５％程度になる。
Ａｈ＝０．７５（Ｋｐ／Ｔｐ）Ｌｐ（ＡＵ−ＡＬ） ・・・（３）
【００２３】
ここで、比例帯Ｐｂ、積分時間Ｔｉおよび微分時間ＴｄからなるＰＩＤパラメータの設定指針としては、一般に次式に示すようなものが提案されている。
Ｐｂ＝δＫｐＬｐ／（αＴｐ） ・・・（４）
Ｔｉ＝βＬｐ ・・・（５）
Ｔｄ＝γＬｐ ・・・（６）
式（４）〜式（６）において、定数αは例えば１．２、定数βは例えば２、定数γは例えば０．４２、定数δは例えば１００である。
【００２４】
リミットサイクルを発生させると、制御量ＰＶの振幅Ａｈおよび操作量切換経過時間Ｔｈａ，Ｔｈｂ（＝Ｌｐ）が得られるので、ＴｈａとＴｈｂの平均値あるいはどちらか適当な値をＴｈとし、これらを式（４）〜式（６）に代入すると、ＰＩＤパラメータが以下のように算出される。
Ｐｂ＝δＫｐＬｐ／（αＴｐ）＝δＡｈ／｛ε（ＡＵ−ＡＬ）｝ ・・（７）
Ｔｉ＝βＬｐ＝βＴｈ ・・・（８）
Ｔｄ＝γＬｐ＝γＴｈ ・・・（９）
式（７）において、定数εは０．９である。
【００２５】
次に、本実施の形態のヒートクール制御装置の原理について説明する。リミットサイクル中にヒータに出力する操作量ＭＶの値をヒート側操作量設定値ＡＴｈ（０＜ＡＴｈ≦１００％）とし、冷却器に出力する操作量ＭＶの値をクール側操作量設定値ＡＴｃ（−１００≦ＡＴｃ＜０％）とする。最初に、第１のリミットサイクルでは、制御量ＰＶが設定値ＳＰ以下ならば操作量ＭＶ＝ＡＴｈをヒータに出力し、制御量ＰＶが設定値ＳＰより大ならば操作量ＭＶ＝ＡＴｃを冷却器に出力する。次に、第２のリミットサイクルでは、ヒート側操作量設定値をμＡＴｈ（０＜μ＜１）に変更する。
【００２６】
この場合、応答波形（制御量ＰＶ）の振幅は第１のリミットサイクルと第２のリミットサイクルでは異なり、この振幅の相違にはヒート側操作量設定値ＡＴｈ，μＡＴｈを出力しているときのプロセスゲイン（ヒート側プロセスゲイン）とクール側操作量設定値ＡＴｃを出力しているときのプロセスゲイン（クール側プロセスゲイン）とが関与している。
【００２７】
ヒート側プロセスゲインとクール側プロセスゲインとの比率は、ヒータに出力する操作量ＭＶの算出に適した比例帯（ヒート側比例帯）Ｐｂ＿Ｈｅａｔと冷却器に出力する操作量ＭＶの算出に適した比例帯（クール側比例帯）Ｐｂ＿Ｃｏｏｌとの比率でもある。この比率κを次式のように定める。
Ｐｂ＿Ｈｅａｔ：Ｐｂ＿Ｃｏｏｌ＝κ：１−κ ・・・（１０）
【００２８】
比率κにより、第１のリミットサイクルにおける制御量ＰＶの振幅Ａ１、第２のリミットサイクルにおける制御量ＰＶの振幅Ａ２は以下のように表される。
Ａ１＝λ｛κＡＴｈ＋（１−κ）ＡＴｃ｝ ・・・（１１）
Ａ２＝λ｛μκＡＴｈ＋（１−κ）ＡＴｃ｝ ・・・（１２）
式（１１）、式（１２）においてλは比例係数である。
【００２９】
式（１１）、式（１２）から比例係数λを消去し、比率κについてまとめると次式の結果が得られる．
κ＝｛ＡＴｃ（Ａ２−Ａ１）｝／｛ＡＴｃ（Ａ２−Ａ１）＋ＡＴｈ（Ａ２−μＡ１）｝ ・・・（１３）
【００３０】
一方、第２のリミットサイクルでヒート側操作量設定値ＡＴｈを変更する代わりに、クール側操作量設定値をμＡＴｃ（０＜μ＜１）に変更すると、次式の結果が得られる．
κ＝｛ＡＴｃ（μＡ１−Ａ２）｝／｛ＡＴｈ（Ａ１−Ａ２）＋ＡＴｃ（μＡ１−Ａ２）｝ ・・・（１４）
【００３１】
ここで、第２のリミットサイクルでヒート側操作量設定値をμＡＴｈに変更したときに現れる制御量ＰＶの振幅Ａ２に基づき、ヒート側比例帯Ｐｂ＿Ｈｅａｔとクール側比例帯Ｐｂ＿Ｃｏｏｌとの平均値である平均比例帯Ｐｂ＿Ａｖｅを単純に算出すると、次式のようになる。
Ｐｂ＿Ａｖｅ＝δＡ２／｛ε（μＡＴｈ−ＡＴｃ）｝ ・・・（１５）
【００３２】
同様に、第２のリミットサイクルでクール側操作量設定値をμＡＴｃに変更したときに現れる制御量ＰＶの振幅Ａ２に基づき、平均比例帯Ｐｂ＿Ａｖｅを単純に算出すると、次式のようになる。
Ｐｂ＿Ａｖｅ＝δＡ２／｛ε（ＡＴｈ−μＡＴｃ）｝ ・・・（１６）
【００３３】
平均比例帯Ｐｂ＿Ａｖｅに対するヒート側プロセスゲイン（ヒート側比例帯）の関与比率がκ、クール側プロセスゲイン（クール側比例帯）の関与比率が１−κなので、第１のリミットサイクルでＡＴｈであったヒート側操作量設定値を第２のリミットサイクルでμＡＴｈに変更する場合、あるいは第１のリミットサイクルでＡＴｃであったクール側操作量設定値を第２のリミットサイクルでμＡＴｃに変更する場合のいずれにおいても、ヒート側比例帯Ｐｂ＿Ｈｅａｔ、クール側比例帯Ｐｂ＿Ｃｏｏｌは以下のように得られる。
Ｐｂ＿Ｈｅａｔ＝２κＰｂ＿Ａｖｅ ・・・（１７）
Ｐｂ＿Ｃｏｏｌ＝２（１−κ）Ｐｂ＿Ａｖｅ ・・・（１８）
【００３４】
次に、第２のリミットサイクルにおいて操作量ＭＶがクール側操作量設定値ＡＴｃ（またはμＡＴｃ）からヒート側操作量設定値μＡＴｈ（またはＡＴｈ）に切り換えられた時点から制御量ＰＶが極小値に達するまでの操作量切換経過時間をＴｈ＿Ｈｅａｔ、操作量ＭＶがヒート側操作量設定値μＡＴｈ（またはＡＴｈ）からクール側操作量設定値ＡＴｃ（またはμＡＴｃ）に切り換えられた時点から制御量ＰＶが極大値に達するまでの操作量切換経過時間をＴｈ＿Ｃｏｏｌとする。
【００３５】
ＰＩＤパラメータの積分時間と微分時間については、通常のヒートクール制御プロセス装置設計の場合、ヒートモードでもクールモードでも大きな差はない。したがって、第２のリミットサイクルでヒート側操作量設定値をμＡＴｈに変更する場合あるいはクール側操作量設定値をμＡＴｃに変更する場合のいずれにおいても、操作量切換経過時間Ｔｈ＿ＨｅａｔとＴｈ＿Ｃｏｏｌの平均値から平均積分時間Ｔｉ＿Ａｖｅと平均微分時間Ｔｄ＿Ａｖｅを求め、この平均積分時間Ｔｉ＿Ａｖｅと平均微分時間Ｔｄ＿Ａｖｅをヒートモード側およびクールモード側のＰＩＤパラメータとして採用すればよい。
【００３６】
すなわち、平均積分時間Ｔｉ＿Ａｖｅと平均微分時間Ｔｄ＿Ａｖｅは、操作量切換経過時間Ｔｈ＿ＨｅａｔとＴｈ＿Ｃｏｏｌの平均値を式（８）、式（９）に適用することで以下のように算出できる。
Ｔｉ＿Ａｖｅ＝β（Ｔｈ＿Ｈｅａｔ＋Ｔｈ＿Ｃｏｏｌ）／２ ・・・（１９）
Ｔｄ＿Ａｖｅ＝γ（Ｔｈ＿Ｈｅａｔ＋Ｔｈ＿Ｃｏｏｌ）／２ ・・・（２０）
【００３７】
そして、ヒータに出力する操作量ＭＶの算出に適した積分時間（ヒート側積分時間）Ｔｉ＿Ｈｅａｔと冷却器に出力する操作量ＭＶの算出に適した積分時間（クール側積分時間）Ｔｉ＿Ｃｏｏｌとしては、単純に平均積分時間Ｔｉ＿Ａｖｅを使用し、ヒータに出力する操作量ＭＶの算出に適した微分時間（ヒート側微分時間）Ｔｄ＿Ｈｅａｔと冷却器に出力する操作量ＭＶの算出に適した微分時間（クール側微分時間）Ｔｄ＿Ｃｏｏｌとしては、単純に平均微分時間Ｔｄ＿Ａｖｅを使用すればよい。
Ｔｉ＿Ｈｅａｔ＝Ｔｉ＿Ａｖｅ ・・・（２１）
Ｔｉ＿Ｃｏｏｌ＝Ｔｉ＿Ａｖｅ ・・・（２２）
Ｔｄ＿Ｈｅａｔ＝Ｔｄ＿Ａｖｅ ・・・（２３）
Ｔｄ＿Ｃｏｏｌ＝Ｔｄ＿Ａｖｅ ・・・（２４）
【００３８】
以上の原理に基づき、本実施の形態のヒートクール制御装置の構成について説明する。図１は本発明の第１の実施の形態となるヒートクール制御装置の構成を示すブロック図である。図１のヒートクール制御装置は、制御装置のオペレータによって設定された設定値ＳＰを入力する設定値入力部１と、図示しないセンサによって検出された制御量ＰＶを入力する制御量入力部２と、温度制御の加熱機能を実現する加熱アクチュエータとなるヒータ（不図示）または温度制御の冷却機能を実現する冷却アクチュエータとなる冷却器（不図示）に操作量ＭＶを出力する操作量出力部３と、設定値ＳＰと制御量ＰＶとの偏差に対して制御パラメータ（ＰＩＤパラメータ）に基づくＰＩＤ制御演算を行って操作量ＭＶを算出するＰＩＤ制御演算部４と、オートチューニングの実行時にヒータに出力される所定のヒート側操作量設定値ＡＴｈ（０＜ＡＴｈ≦１００％）を記憶するヒート側操作量記憶部５と、オートチューニングの実行時に冷却器に出力される所定のクール側操作量設定値ＡＴｃ（−１００≦ＡＴｃ＜０％）を記憶するクール側操作量記憶部６とを有する。
【００３９】
また、ヒートクール制御装置は、ヒート側操作量設定値ＡＴｈとクール側操作量設定値ＡＴｃとを交互に出力する第１のリミットサイクルと、ヒート側操作量設定値ＡＴｈまたはクール側操作量設定値ＡＴｃのうちいずれかを変更した第２のリミットサイクルを発生させて、第１のリミットサイクルに応じた第１の制御応答と第２のリミットサイクルに応じた第２の制御応答とを検出するリミットサイクルオートチューニング演算部７と、第１のリミットサイクルの後にヒート側操作量設定値ＡＴｈあるいはクール側操作量設定値ＡＴｃのうちいずれを変更するかを指示する所定の変更指示情報ＣＩと、この変更の程度を示す所定の操作量変更率μ（０＜μ＜１）とを記憶する操作量変更率記憶部８と、第１のリミットサイクルと第２のリミットサイクルの実行をリミットサイクルオートチューニング演算部７に指示する２段階リミットサイクル演算部９と、第１のリミットサイクルに応じた第１の制御応答の情報を記憶する第１のリミットサイクル情報記憶部１０と、第２のリミットサイクルに応じた第２の制御応答の情報を記憶する第２のリミットサイクル情報記憶部１１と、検出された第１の制御応答と第２の制御応答とに基づいて、ヒートモードとクールモードの各々についてＰＩＤパラメータを算出し、算出したＰＩＤパラメータをＰＩＤ制御演算部４に設定するＰＩＤパラメータ算出部１２とを有する。リミットサイクルオートチューニング演算部７と２段階リミットサイクル演算部９とは、リミットサイクル発生手段と制御応答検出手段とを構成している。
【００４０】
次に、図１のヒートクール制御装置の動作を図２、図３を用いて説明する。設定値ＳＰは、オートチューニング装置のオペレータによって設定され、設定値入力部１を介してＰＩＤ制御演算部４とリミットサイクルオートチューニング演算部７と２段階リミットサイクル演算部９とに入力される。制御量ＰＶは、図示しないセンサによって検出され、制御量入力部２を介してＰＩＤ制御演算部４とリミットサイクルオートチューニング演算部７と２段階リミットサイクル演算部９とに入力される。
【００４１】
オペレータがリミットサイクルオートチューニングの実行を指示すると、２段階リミットサイクル演算部９が起動して一連の処理が開始される（図２ステップ１０１）。起動した２段階リミットサイクル演算部９は、第１のリミットサイクルの実行をリミットサイクルオートチューニング演算部７に指示し、この指示に応じてリミットサイクルオートチューニング演算部７は、ヒート側操作量記憶部５からヒート側操作量設定値ＡＴｈを読み出し、クール側操作量記憶部６からクール側操作量設定値ＡＴｃを読み出す（ステップ１０２）。
【００４２】
リミットサイクルオートチューニング演算部７は、第１のリミットサイクルの実行時、制御量ＰＶと設定値ＳＰを比較し（ステップ１０３）、制御量ＰＶが設定値ＳＰ以下の場合、操作量出力部３を介してヒート側操作量設定値ＡＴｈを図示しないヒータに出力し（ステップ１０４）、制御量ＰＶが設定値ＳＰより大きい場合、操作量出力部３を介してクール側操作量設定値ＡＴｃを図示しない冷却器に出力する（ステップ１０５）。
【００４３】
次に、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、第１の上下動極値検出処理を行う（ステップ１０６）。図４はリミットサイクルオートチューニング演算部７の第１の上下動極値検出処理を示すフローチャート、図５は第１の上下動極値検出処理を説明するための波形図である。
【００４４】
まず、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づいて現制御周期の偏差Ｅｒを以下のように算出する（図４ステップ２０１）。
Ｅｒ＝ＳＰ−ＰＶ ・・・（２５）
続いて、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、次式が成立するかどうかを判定する（ステップ２０２）。
｜Ｅｒ｜＞｜Ｅｒｍａｘ｜ ・・・（２６）
【００４５】
式（２６）において、Ｅｒｍａｘは偏差の最大値で、初期値は０である。リミットサイクルオートチューニング演算部７は、式（２６）が成立する場合、Ｅｒｍａｘ＝Ｅｒ、すなわち現制御周期の偏差Ｅｒを最大偏差Ｅｒｍａｘとする（ステップ２０３）。
【００４６】
次に、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、偏差Ｅｒの正負が切り換わったかどうかを次式により判定する（ステップ２０４）。
ＥｒＥｒ０＜０ ・・・（２７）
ここで、Ｅｒ０は１制御周期前の偏差である。式（２７）は、現在の偏差Ｅｒと１制御周期前の偏差Ｅｒ０の乗算結果が負のとき、偏差Ｅｒの正負が逆転したと判断するものである。式（２７）が不成立の場合は、上下動極値検出が完了していないと判断して、ステップ１０３に戻る。
【００４７】
ステップ１０３〜１０５と１０６（ステップ２０１〜２０４）の処理が１制御周期ごとに繰り返されると、偏差Ｅｒの増大に伴って最大偏差Ｅｒｍａｘが更新される。そして、図５の時刻ｔ１になると、式（２７）が成立する。式（２７）が成立したとき、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、Ｅｒ１＝Ｅｒｍａｘ、すなわち最大偏差Ｅｒｍａｘを第１の極値偏差Ｅｒ１とする。また、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、前回式（２７）が成立した時刻から最大偏差Ｅｒｍａｘが更新された最新時刻までの時間を第１の操作量切換経過時間Ｔｈ１とする（ステップ２０５）。なお、式（２７）が初めて成立した場合には、第１の操作量切換経過時間Ｔｈ１を０とする。
【００４８】
次に、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、第１の上下動極値検出完了条件が成立したかどうかを判定する（ステップ２０６）。本実施の形態では、制御量ＰＶの極値を４つ検出することを第１の上下動極値検出完了条件とする。ここでは、制御量ＰＶの極値を１つ検出しただけなので、上下動極値検出が完了していないと判断し、最大偏差Ｅｒｍａｘを０に初期化して（ステップ２０７）、ステップ１０３に戻る。
【００４９】
ステップ１０３〜１０６の処理を１制御周期ごとに繰り返し、図５の時刻ｔ３になると、式（２７）が再び成立する。式（２７）が成立したとき、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、Ｅｒ２＝Ｅｒ１、Ｅｒ１＝Ｅｒｍａｘ、Ｔｈ２＝Ｔｈ１、すなわち第１の極値偏差Ｅｒ１の値を第２の極値偏差Ｅｒ２に代入し、最大偏差Ｅｒｍａｘを新たな第１の極値偏差Ｅｒ１とし、第１の操作量切換経過時間Ｔｈ１の値を第２の操作量切換経過時間Ｔｈ２に代入する。さらに、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、前回式（２７）が成立した時刻ｔ１から最大偏差Ｅｒｍａｘが更新された最新時刻ｔ２までの時間を新たな第１の操作量切換経過時間Ｔｈ１とする（ステップ２０５）。
【００５０】
そして、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、第１の上下動極値検出完了条件が成立したかどうかを判定する（ステップ２０６）。ここでは、制御量ＰＶの極値を２つ検出しただけなので、上下動極値検出が完了していないと判断し、最大偏差Ｅｒｍａｘを０に初期化して（ステップ２０７）、ステップ１０３に戻る。
【００５１】
ステップ１０３〜１０６の処理を１制御周期ごとに繰り返し、図５の時刻ｔ５になると、式（２７）が再び成立する。式（２７）が成立したとき、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、Ｅｒ３＝Ｅｒ２、Ｅｒ２＝Ｅｒ１、Ｅｒ１＝Ｅｒｍａｘ、Ｔｈ２＝Ｔｈ１、すなわち第２の極値偏差Ｅｒ２の値を第３の極値偏差Ｅｒ３に代入し、第１の極値偏差Ｅｒ１の値を第２の極値偏差Ｅｒ２に代入し、最大偏差Ｅｒｍａｘを新たな第１の極値偏差Ｅｒ１とし、第１の操作量切換経過時間Ｔｈ１の値を第２の操作量切換経過時間Ｔｈ２に代入する。さらに、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、前回式（２７）が成立した時刻ｔ３から最大偏差Ｅｒｍａｘが更新された最新時刻ｔ４までの時間を新たな第１の操作量切換経過時間Ｔｈ１とする（ステップ２０５）。
【００５２】
そして、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、第１の上下動極値検出完了条件が成立したかどうかを判定する（ステップ２０６）。ここでは、制御量ＰＶの極値を３つ検出しただけなので、上下動極値検出が完了していないと判断し、最大偏差Ｅｒｍａｘを０に初期化して（ステップ２０７）、ステップ１０３に戻る。
【００５３】
ステップ１０３〜１０６の処理を１制御周期ごとに繰り返し、図５の時刻ｔ７になると、式（２７）が再び成立する。式（２７）が成立したとき、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、Ｅｒ３＝Ｅｒ２、Ｅｒ２＝Ｅｒ１、Ｅｒ１＝Ｅｒｍａｘ、Ｔｈ２＝Ｔｈ１とし、前回式（２７）が成立した時刻ｔ５から最大偏差Ｅｒｍａｘが更新された最新時刻ｔ６までの時間を新たな第１の操作量切換経過時間Ｔｈ１とする（ステップ２０５）。
【００５４】
そして、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、第１の上下動極値検出完了条件が成立したかどうかを判定する（ステップ２０６）。ここでは、制御量ＰＶの極値を４つ検出し終えたので、上下動極値検出が完了したと判断し、最大偏差Ｅｒｍａｘを０に初期化して（ステップ２０７）、ステップ１０７に進む。
【００５５】
なお、図５からも分かるように、ＰＩＤパラメータの算出に必要な制御量ＰＶの極値は本来３つであるが、最初の極値はパラメータ算出にとって不適切な値の可能性があるので、制御量ＰＶの極値を４つ検出している。
【００５６】
第１の上下動極値検出処理の完了後、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、第１のリミットサイクルにおける制御量ＰＶの振幅Ａ１を次式のように算出して第１のリミットサイクル情報記憶部１０に格納する（ステップ１０７）。
Ａ１＝｜Ｅｒ２−Ｅｒ１｜ ・・・（２８）
この振幅Ａ１の算出の様子を図６に示す。以上で第１のリミットサイクルが終了する。
【００５７】
次に、２段階リミットサイクル演算部９は、第２のリミットサイクルの実行をリミットサイクルオートチューニング演算部７に指示し、この指示に応じてリミットサイクルオートチューニング演算部７は、ヒート側操作量記憶部５からヒート側操作量設定値ＡＴｈを読み出し、クール側操作量記憶部６からクール側操作量設定値ＡＴｃを読み出す。さらに、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、第２のリミットサイクルにおいてヒート側操作量設定値ＡＴｈあるいはクール側操作量設定値ＡＴｃのうちいずれを変更するかを指示する変更指示情報ＣＩと、操作量変更率μとを操作量変更率記憶部８から読み出す（図３ステップ１０８）。
【００５８】
変更指示情報ＣＩは、制御装置設計上の情報からヒート側の加熱能力とクール側の冷却能力に差があることが分かっている場合、この差を補正するために、能力が高い方の操作量設定値を低くすべくオートチューニング実行前に予め設定される。したがって、変更指示情報ＣＩは、ヒート側の加熱能力が高い場合、ヒート側操作量設定値ＡＴｈをμＡＴｈに変更することを指示し、クール側の冷却能力が高い場合、クール側操作量設定値ＡＴｃをμＡＴｃに変更することを指示する。また、操作量変更率μは、例えば０．６〜０．８程度の係数として設定される。
【００５９】
続いて、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、変更指示情報ＣＩに基づき、クール側あるいはヒート側のうちいずれの操作量設定値を変更するかを判定する（ステップ１０９）。リミットサイクルオートチューニング演算部７は、変更指示情報ＣＩがクール側操作量設定値ＡＴｃの変更を指示している場合、制御量ＰＶと設定値ＳＰを比較して（ステップ１１０）、制御量ＰＶが設定値ＳＰ以下の場合、ヒート側操作量設定値ＡＴｈをヒータに出力し（ステップ１１１）、制御量ＰＶが設定値ＳＰより大きい場合、クール側操作量設定値をμＡＴｃに変更して冷却器に出力する（ステップ１１２）。
【００６０】
次に、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、第２の上下動極値検出処理を行う（ステップ１１３）。この第２の上下動極値検出処理は、図４、図５を用いて説明した第１の上下動極値検出処理と同様である。第１の上下動極値検出処理と異なるのは、検出した４つの極値のうち、最新の極値における偏差を第４の極値偏差Ｅｒ４（図５のＥｒ１に相当）、２番目に新しい極値における偏差を第５の極値偏差Ｅｒ５（図５のＥｒ２に相当）、３番目に新しい極値における偏差を第６の極値偏差Ｅｒ６（図５のＥｒ３に相当）とし、第４の極値偏差Ｅｒ４の直前に偏差Ｅｒの正負が逆転した時刻から第４の極値偏差Ｅｒ４が得られた時刻までの時間を第３の操作量切換経過時間Ｔｈ３（図５のＴｈ１に相当）、第５の極値偏差Ｅｒ５の直前に偏差Ｅｒの正負が逆転した時刻から第５の極値偏差Ｅｒ５が得られた時刻までの時間を第４の操作量切換経過時間Ｔｈ４（図５のＴｈ２に相当）とする点である。
【００６１】
第２の上下動極値検出処理の完了後、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、第２のリミットサイクルにおける制御量ＰＶの振幅Ａ２を次式のように算出して第２のリミットサイクル情報記憶部１１に格納する（ステップ１１４）。
Ａ２＝｜Ｅｒ５−Ｅｒ４｜ ・・・（２９）
【００６２】
さらに、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、第２のリミットサイクルにおいて操作量ＭＶがクール側操作量設定値μＡＴｃからヒート側操作量設定値ＡＴｈに切り換えられた時点から制御量ＰＶが極小値に達するまでの操作量切換経過時間Ｔｈ＿Ｈｅａｔと、操作量ＭＶがヒート側操作量設定値ＡＴｈからクール側操作量設定値μＡＴｃに切り換えられた時点から制御量ＰＶが極大値に達するまでの操作量切換経過時間Ｔｈ＿Ｃｏｏｌとを第２のリミットサイクル情報記憶部１１に格納する（ステップ１１４）。第４の極値偏差Ｅｒ４が負（制御量ＰＶが極大値）であれば、第３の操作量切換経過時間Ｔｈ３がＴｈ＿Ｃｏｏｌ、第４の操作量切換経過時間Ｔｈ４がＴｈ＿Ｈｅａｔであり、第４の極値偏差Ｅｒ４が正（制御量ＰＶが極小値）であれば、第３の操作量切換経過時間Ｔｈ３がＴｈ＿Ｈｅａｔ、第４の操作量切換経過時間Ｔｈ４がＴｈ＿Ｃｏｏｌである。
【００６３】
一方、ステップ１０９において変更指示情報ＣＩがヒート側操作量設定値ＡＴｈの変更を指示している場合、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、制御量ＰＶと設定値ＳＰを比較して（ステップ１１５）、制御量ＰＶが設定値ＳＰ以下の場合、ヒート側操作量設定値をμＡＴｈに変更してヒータに出力し（ステップ１１６）、制御量ＰＶが設定値ＳＰより大きい場合、クール側操作量設定値ＡＴｃを冷却器に出力する（ステップ１１７）。
【００６４】
続いて、リミットサイクルオートチューニング演算部７は、第２の上下動極値検出処理を行い（ステップ１１８）、第２のリミットサイクルにおける制御量ＰＶの振幅Ａ２と操作量切換経過時間Ｔｈ＿Ｈｅａｔ，Ｔｈ＿Ｃｏｏｌとを第２のリミットサイクル情報記憶部１１に格納する（ステップ１１９）。このステップ１１８，１１９の処理は、それぞれステップ１１３，１１４と同じである。このときの振幅Ａ２の算出の様子を図６に示す。
【００６５】
次に、ステップ１１４または１１９の終了後、ＰＩＤパラメータ算出部１２は、第２のリミットサイクル情報記憶部１１に記憶されている制御量ＰＶの振幅Ａ２と操作量切換経過時間Ｔｈ＿Ｈｅａｔ，Ｔｈ＿Ｃｏｏｌとに基づき、平均ＰＩＤパラメータを算出する（ステップ１２０）。
【００６６】
すなわち、ＰＩＤパラメータ算出部１２は、第２のリミットサイクルでヒート側操作量設定値がμＡＴｈに変更された場合、平均比例帯Ｐｂ＿Ａｖｅを式（１５）により算出し、第２のリミットサイクルでクール側操作量設定値がμＡＴｃに変更された場合、平均比例帯Ｐｂ＿Ａｖｅを式（１６）により算出する。さらに、ＰＩＤパラメータ算出部１２は、第２のリミットサイクルでヒート側操作量設定値がμＡＴｈに変更された場合あるいはクール側操作量設定値がμＡＴｃに変更された場合のいずれにおいても、平均積分時間Ｔｉ＿Ａｖｅを式（１９）により算出し、平均微分時間Ｔｄ＿Ａｖｅを式（２０）により算出する。
【００６７】
続いて、ＰＩＤパラメータ算出部１２は、第２のリミットサイクルでヒート側操作量設定値がμＡＴｈに変更された場合、比例帯比率κを式（１３）により算出し、第２のリミットサイクルでクール側操作量設定値がμＡＴｃに変更された場合、比例帯比率κを式（１４）により算出する（ステップ１２１）。
【００６８】
そして、ＰＩＤパラメータ算出部１２は、ヒート側とクール側の各々について比例帯Ｐｂ、積分時間Ｔｉおよび微分時間ＴｄからなるＰＩＤパラメータを算出する（ステップ１２２）。すなわち、ＰＩＤパラメータ算出部１２は、第２のリミットサイクルでヒート側操作量設定値がμＡＴｈに変更された場合あるいはクール側操作量設定値がμＡＴｃに変更された場合のいずれにおいても、ヒート側比例帯Ｐｂ＿Ｈｅａｔ、ヒート側積分時間Ｔｉ＿Ｈｅａｔ、ヒート側微分時間Ｔｄ＿Ｈｅａｔをそれぞれ式（１７）、式（２１）、式（２３）により算出し、クール側比例帯Ｐｂ＿Ｃｏｏｌ、クール側積分時間Ｔｉ＿Ｃｏｏｌ、クール側微分時間Ｔｄ＿Ｃｏｏｌをそれぞれ式（１８）、式（２２）、式（２４）により算出する。
【００６９】
最後に、ＰＩＤパラメータ算出部１２は、算出したヒート側比例帯Ｐｂ＿Ｈｅａｔ、ヒート側積分時間Ｔｉ＿Ｈｅａｔ、ヒート側微分時間Ｔｄ＿Ｈｅａｔ、クール側比例帯Ｐｂ＿Ｃｏｏｌ、クール側積分時間Ｔｉ＿Ｃｏｏｌおよびクール側微分時間Ｔｄ＿ＣｏｏｌをＰＩＤ制御演算部４に設定する（ステップ１２２）。以上でＰＩＤパラメータの算出処理が終了し、リミットサイクルオートチューニングが終了する。
【００７０】
リミットサイクルオートチューニング終了後の通常の制御動作では、ＰＩＤ制御演算部４は、設定値入力部１から入力された設定値ＳＰ、制御量入力部２から入力された制御量ＰＶに基づいて、ＰＩＤ制御演算を行い操作量ＭＶを算出することを１制御周期ごとに行う。このとき、ＰＩＤ制御演算部４は、１制御周期前の操作量ＭＶが所定値以上（例えば０％以上）の場合、ヒートモードと判断して、次式により制御量ＰＶが設定値ＳＰに一致するように操作量ＭＶを算出し、算出した操作量ＭＶを操作量出力部３を介してヒータに出力する。
ＭＶ＝（ζ／Ｐｂ＿Ｈｅａｔ）｛１＋（１／Ｔｉ＿Ｈｅａｔｓ）＋Ｔｄ＿Ｈｅａｔｓ｝（ＳＰ−ＰＶ） ・・・（３０）
式（３０）において、ｓはラプラス演算子、定数ζは例えば１００である。
【００７１】
また、ＰＩＤ制御演算部４は、１制御周期前の操作量ＭＶが所定値未満の場合、クールモードと判断して、次式により操作量ＭＶを算出し、算出した操作量ＭＶを操作量出力部３を介して冷却器に出力する。
ＭＶ＝（ζ／Ｐｂ＿Ｃｏｏｌ）｛１＋（１／Ｔｉ＿Ｃｏｏｌｓ）＋Ｔｄ＿Ｃｏｏｌｓ｝（ＳＰ−ＰＶ） ・・・（３１）
【００７２】
以上のように、本実施の形態によれば、オートチューニングの実行時に第１のリミットサイクルを発生させて、第１のリミットサイクルに応じた第１の制御応答を検出し、変更指示情報ＣＩと操作量変更率μとに基づいてヒート側操作量設定値ＡＴｈまたはクール側操作量設定値ＡＴｃのうちいずれかを変更した第２のリミットサイクルを発生させて、第２のリミットサイクルに応じた第２の制御応答を検出し、第１の制御応答と第２の制御応答とに基づいて、ヒートモードとクールモードの各々についてＰＩＤパラメータを算出するようにしたので、ヒータのみあるいは冷却器のみではリミットサイクルを発生させられない場合であっても、ヒートモードとクールモードの各々について好適なＰＩＤパラメータを求めることができる。
【００７３】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。最初に、本実施の形態の原理について説明する。第１の実施の形態では、第２のリミットサイクルにおいてヒート側操作量設定値ＡＴｈあるいはクール側操作量設定値ＡＴｃのうちいずれを変更するかを指示する変更指示情報ＣＩと操作量変更率μとを予め設定しておくようにしているが、制御の専門的知識のないオペレータにとってこのような設定は困難である。そこで、本実施の形態では、変更指示情報ＣＩと操作量変更率μとをヒートクール制御装置が自動的に決定する構成を提供する。
【００７４】
自動決定の方法としては、第１のリミットサイクルで発生するヒート側最大偏差Ｅｒｈ（Ｅｒｈ＜０）とクール側最大偏差Ｅｒｃ（Ｅｒｃ＞０）とを検出する。この最大偏差ＥｒｈとＥｒｃの比はヒート側の加熱能力とクール側の冷却能力のバランスを反映したものになるので、この比に基づき変更指示情報ＣＩと操作量変更率μとを自動決定すれば良い。
【００７５】
具体的には、｜Ｅｒｃ｜≧｜Ｅｒｈ｜が成立する場合、操作量変更率μを次式により算出し、クール側操作量設定値ＡＴｃの変更を指示する変更指示情報ＣＩを生成すればよい。
μ＝｜Ｅｒｈ／Ｅｒｃ｜ ・・・（３２）
また、｜Ｅｒｃ｜＜｜Ｅｒｈ｜が成立する場合には、操作量変更率μを次式により算出し、ヒート側操作量設定値ＡＴｈの変更を指示する変更指示情報ＣＩを生成すればよい。
μ＝｜Ｅｒｃ／Ｅｒｈ｜ ・・・（３３）
【００７６】
以上の原理に基づき、本実施の形態のヒートクール制御装置の構成について説明する。図７は本発明の第２の実施の形態となるヒートクール制御装置の構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。リミットサイクルオートチューニング演算部７ａは、図１のリミットサイクルオートチューニング演算部７と同じ機能を有すると共に、第１のリミットサイクル終了後にヒート側最大偏差Ｅｒｈとクール側最大偏差Ｅｒｃとを第１のリミットサイクル情報記憶部１０に格納する機能を有する。また、本実施の形態では、図１の操作量変更率記憶部８の代わりに、第１のリミットサイクルに応じた第１の制御応答に基づいて変更指示情報ＣＩと操作量変更率μとを決定する操作量変更率算出部８ａを有する。
【００７７】
次に、図７のヒートクール制御装置の動作を図８を用いて説明する。オペレータがリミットサイクルオートチューニングの実行を指示すると、２段階リミットサイクル演算部９が起動して一連の処理が開始される（図８ステップ１０１）。ステップ１０２〜１０６の処理は第１の実施の形態と同じである。
【００７８】
第１の上下動極値検出処理の完了後、リミットサイクルオートチューニング演算部７ａは、第１のリミットサイクルにおける制御量ＰＶの振幅Ａ１を式（２８）により算出して第１のリミットサイクル情報記憶部１０に格納すると共に、第１のリミットサイクルにおけるヒート側最大偏差Ｅｒｈとクール側最大偏差Ｅｒｃとを第１のリミットサイクル情報記憶部１０に格納する（ステップ１０７ａ）。第１の極値偏差Ｅｒ１が負（制御量ＰＶが極大値）であれば、第１の極値偏差Ｅｒ１がＥｒｈ、第２の極値偏差Ｅｒ２がＥｒｃであり、第１の極値偏差Ｅｒ１が正（制御量ＰＶが極小値）であれば、第１の極値偏差Ｅｒ１がＥｒｃ、第２の極値偏差Ｅｒ２がＥｒｈである。
【００７９】
次に、操作量変更率算出部８ａは、第１のリミットサイクル情報記憶部１０に記憶されたヒート側最大偏差Ｅｒｈとクール側最大偏差Ｅｒｃとを比較して、｜Ｅｒｃ｜≧｜Ｅｒｈ｜が成立する場合、操作量変更率μを式（３２）により算出して、クール側操作量設定値ＡＴｃの変更を指示する変更指示情報ＣＩを生成する。また、操作量変更率算出部８ａは、｜Ｅｒｃ｜＜｜Ｅｒｈ｜が成立する場合、操作量変更率μを式（３３）により算出して、ヒート側操作量設定値ＡＴｈの変更を指示する変更指示情報ＣＩを生成する（ステップ１２３）。そして、操作量変更率算出部８ａは、算出した操作量変更率μと生成した変更指示情報ＣＩとを記憶する。
【００８０】
ステップ１２３の処理終了後、２段階リミットサイクル演算部９は、第２のリミットサイクルの実行をリミットサイクルオートチューニング演算部７ａに指示し、この指示に応じてリミットサイクルオートチューニング演算部７ａは、ヒート側操作量記憶部５からヒート側操作量設定値ＡＴｈを読み出し、クール側操作量記憶部６からクール側操作量設定値ＡＴｃを読み出す。さらに、リミットサイクルオートチューニング演算部７ａは、変更指示情報ＣＩと操作量変更率μとを操作量変更率算出部８ａから読み出す（ステップ１０８ａ）。
【００８１】
ステップ１０９〜ステップ１２２の処理は第１の実施の形態と同じなので、図示および説明は省略する。
以上により、本実施の形態では、変更指示情報ＣＩと操作量変更率μとを自動的に決定することができる。この結果、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができると共に、制御の専門的知識のないオペレータにとっても利用し易いヒートクール制御装置を実現することができる。
【００８２】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。最初に、本実施の形態の原理について説明する。第２の実施の形態では、操作量変更率μを自動的に決定しているが、このような自動決定方法によれば、第２のリミットサイクルにおいてヒート側最大偏差Ｅｒｈとクール側最大偏差Ｅｒｃとの差が第１のリミットサイクルより小さくなるので、より理想的なオートチューニングが可能となる。
【００８３】
すなわち、第１、第２の実施の形態では、ＰＩＤパラメータの積分時間Ｔｉおよび微分時間Ｔｄがヒートモードでもクールモードでも変わらないことを前提として、平均積分時間Ｔｉ＿Ａｖｅ、平均微分時間Ｔｄ＿Ａｖｅをヒート側およびクール側に共通の積分時間Ｔｉ、微分時間Ｔｄとして採用していた。このような平均積分時間Ｔｉ＿Ａｖｅおよび平均微分時間Ｔｄ＿Ａｖｅに基づく調整方法では、オートチューニング終了後の通常の制御動作においてヒートモードからクールモードに切り換わるとき、あるいはクールモードからヒートモードに切り換わるときに、操作量変化が小さく、不連続な制御動作が発生しないという利点がある。
【００８４】
しかし、制御対象の特性によっては積分時間Ｔｉおよび微分時間Ｔｄをヒートモードとクールモードで変えた方がよい場合もある。本実施の形態は、ヒートモードとクールモードの各々に適した積分時間Ｔｉおよび微分時間Ｔｄを求めることにより、より良好な制御特性を得ることができるヒートクール制御装置を提供する。
【００８５】
第２の実施の形態のように操作量変更率μを自動決定すると、オートチューニングにとって理想的な応答波形が第２のリミットサイクルで現れる。この場合、操作量ＭＶがヒート側操作量設定値μＡＴｈ（またはＡＴｈ）からクール側操作量設定値ＡＴｃ（またはμＡＴｃ）に切り換えられた時点から制御量ＰＶが極大値に達するまでの操作量切換経過時間Ｔｈ＿Ｃｏｏｌは、クール側操作量設定値ＡＴｃ（またはμＡＴｃ）を出力しているときのクール側プロセスむだ時間Ｌｐ＿Ｃｏｏｌと概ね等しくなる。また、操作量ＭＶがクール側操作量設定値ＡＴｃ（またはμＡＴｃ）からヒート側操作量設定値μＡＴｈ（またはＡＴｈ）に切り換えられた時点から制御量ＰＶが極小値に達するまでの操作量切換経過時間Ｔｈ＿Ｈｅａｔは、ヒート側操作量設定値ＡＴｈ（またはμＡＴｈ）を出力しているときのヒート側プロセスむだ時間Ｌｐ＿Ｈｅａｔと概ね等しくなる。
【００８６】
したがって、操作量切換経過時間Ｔｈ＿Ｈｅａｔ，Ｔｈ＿Ｃｏｏｌと式（８））、式（９）に基づき、ヒート側積分時間Ｔｉ＿Ｈｅａｔ、クール側積分時間Ｔｉ＿Ｃｏｏｌ、ヒート側微分時間Ｔｄ＿Ｈｅａｔおよびクール側微分時間Ｔｄ＿Ｃｏｏｌを以下のように算出することができる。
Ｔｉ＿Ｈｅａｔ＝βＬｐ＿Ｈｅａｔ＝βＴｈ＿Ｈｅａｔ ・・・（３４）
Ｔｉ＿Ｃｏｏｌ＝βＬｐ＿Ｃｏｏｌ＝βＴｈ＿Ｃｏｏｌ ・・・（３５）
Ｔｄ＿Ｈｅａｔ＝γＬｐ＿Ｈｅａｔ＝γＴｈ＿Ｈｅａｔ ・・・（３６）
Ｔｄ＿Ｃｏｏｌ＝γＬｐ＿Ｃｏｏｌ＝γＴｈ＿Ｃｏｏｌ ・・・（３７）
【００８７】
本実施の形態のヒートクール制御装置の構成と動作は、第２の実施の形態とほぼ同様であり、異なるのは、図３のステップ１２０において平均積分時間Ｔｉ＿Ａｖｅおよび平均微分時間Ｔｄ＿Ａｖｅの算出が不要な点と、ステップ１２２においてＰＩＤパラメータ算出部１２がＰＩＤパラメータを算出する際に、ヒート側積分時間Ｔｉ＿Ｈｅａｔ、ヒート側微分時間Ｔｄ＿Ｈｅａｔをそれぞれ式（３４）、式（３６）により算出し、クール側積分時間Ｔｉ＿Ｃｏｏｌ、クール側微分時間Ｔｄ＿Ｃｏｏｌをそれぞれ式（３５）、式（３７）により算出する点である。
【００８８】
以上の説明のとおり、本実施の形態によれば、ヒートモードとクールモードの各々についてより好ましい積分時間Ｔｉおよび微分時間Ｔｄを求めることができる。この結果、本実施の形態では、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができると共に、第１、第２の実施の形態に比べてより良好な制御特性を得ることができる。
【００８９】
【発明の効果】
本発明によれば、リミットサイクルオートチューニングの実行時に、所定のヒート側操作量設定値と所定のクール側操作量設定値とを交互に出力する第１のリミットサイクルを発生させて、第１のリミットサイクルに応じた第１の制御応答を検出し、予め定められた変更指示情報と操作量変更率とに基づいてヒート側操作量設定値またはクール側操作量設定値のうちいずれかを変更した第２のリミットサイクルを発生させて、第２のリミットサイクルに応じた第２の制御応答を検出し、第１の制御応答と第２の制御応答とに基づいて、ヒートモードとクールモードの各々について制御パラメータを算出するようにしたので、加熱アクチュエータのみあるいは冷却アクチュエータのみではリミットサイクルを発生させられない場合であっても、ヒートモードとクールモードの各々について好適な制御パラメータを求めることができる。
【００９０】
また、予め定められた変更指示情報と操作量変更率とを用いる代わりに、第１の制御応答に基づいて変更指示情報と操作量変更率とを決定するようにしたので、変更指示情報と操作量変更率とを予め設定する必要がなく、制御の専門的知識のないオペレータにとっても利用し易いヒートクール制御装置を実現することができる。
【００９１】
また、第１の制御応答として制御量の第１の振幅を検出し、第２の制御応答として制御量の第２の振幅とヒート側経過時間とクール側経過時間とを検出し、第１の振幅と第２の振幅とに基づいてヒート側プロセスゲインとクール側プロセスゲインとの比率を求め、この比率からヒートモードとクールモードの各々について比例帯を算出し、ヒート側経過時間とクール側経過時間との平均値からヒートモードとクールモードに共通の積分時間および微分時間を算出するようにしたことにより、比例帯、積分時間および微分時間からなる制御パラメータ（ＰＩＤパラメータ）を容易に求めることができる。また、積分時間および微分時間の算出にヒート側経過時間とクール側経過時間の平均値を用いることにより、オートチューニング終了後の通常の制御動作においてヒートモードからクールモードに切り換わるとき、あるいはクールモードからヒートモードに切り換わるときに、不連続な制御動作が発生しないようにすることができる。
【００９２】
また、第１の制御応答としてヒート側最大偏差とクール側最大偏差とを検出することにより、このヒート側最大偏差とクール側最大偏差とに基づいて変更指示情報と操作量変更率とを容易に決定することができる。また、制御パラメータ算出手順において、ヒート側経過時間からヒートモードの積分時間および微分時間を算出し、クール側経過時間からクールモードの積分時間および微分時間を算出することにより、ヒートモードとクールモードの各々についてより好ましい積分時間および微分時間を求めることができ、より良好な制御特性を得ることができる。
【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ヒートクール制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のヒートクール制御装置のリミットサイクルオートチューニング実行時の動作を示すフローチャートである。
【図３】図１のヒートクール制御装置のリミットサイクルオートチューニング実行時の動作を示すフローチャートである。
【図４】図１のリミットサイクルオートチューニング演算部の第１の上下動極値検出処理を示すフローチャートである。
【図５】第１の上下動極値検出処理を説明するための波形図である。
【図６】制御量の振幅算出処理を説明するための波形図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態となるヒートクール制御装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図７のヒートクール制御装置のリミットサイクルオートチューニング実行時の動作を示すフローチャートである。
【図９】従来のヒートクール制御システムの構成を示すブロック図である。
【図１０】ヒートクール制御における操作量出力を説明するための図である。
【符号の説明】
１…設定値入力部、２…制御量入力部、３…操作量出力部、４…ＰＩＤ制御演算部、５…ヒート側操作量記憶部、６…クール側操作量記憶部、７、７ａ…リミットサイクルオートチューニング演算部、８…操作量変更率記憶部、８ａ…操作量変更率算出部、９…２段階リミットサイクル演算部、１０…第１のリミットサイクル情報記憶部、１１…第２のリミットサイクル情報記憶部、１２…ＰＩＤパラメータ算出部。
Claims (8)
- 設定値と制御量との偏差に対して制御パラメータに基づくフィードバック制御演算を行い、加熱アクチュエータに操作量を出力するヒートモードと冷却アクチュエータに操作量を出力するクールモードとを適宜切り換えて温度制御を行うヒートクール制御装置において、前記加熱アクチュエータに所定のヒート側操作量設定値を出力する動作と前記冷却アクチュエータに所定のクール側操作量設定値を出力する動作とを交互に行って前記制御パラメータを算出するリミットサイクルオートチューニング方法であって、
前記ヒート側操作量設定値と前記クール側操作量設定値とを交互に出力する第１のリミットサイクルを発生させる第１のリミットサイクル発生手順と、
前記第１のリミットサイクルに応じた第１の制御応答を検出する第１の制御応答検出手順と、
前記第１のリミットサイクルの後に前記ヒート側操作量設定値あるいは前記クール側操作量設定値のうちいずれを変更するかを指示する所定の変更指示情報と、前記変更の程度を示す所定の操作量変更率とに基づいて前記ヒート側操作量設定値または前記クール側操作量設定値のうちいずれかを変更して第２のリミットサイクルを発生させる第２のリミットサイクル発生手順と、
前記第２のリミットサイクルに応じた第２の制御応答を検出する第２の制御応答検出手順と、
前記検出された第１の制御応答と第２の制御応答とに基づいて、前記ヒートモードと前記クールモードの各々について前記制御パラメータを算出する制御パラメータ算出手順とを実行することを特徴とするリミットサイクルオートチューニング方法。 - 設定値と制御量との偏差に対して制御パラメータに基づくフィードバック制御演算を行い、加熱アクチュエータに操作量を出力するヒートモードと冷却アクチュエータに操作量を出力するクールモードとを適宜切り換えて温度制御を行うヒートクール制御装置において、前記加熱アクチュエータに所定のヒート側操作量設定値を出力する動作と前記冷却アクチュエータに所定のクール側操作量設定値を出力する動作とを交互に行って前記制御パラメータを算出するリミットサイクルオートチューニング方法であって、
前記ヒート側操作量設定値と前記クール側操作量設定値とを交互に出力する第１のリミットサイクルを発生させる第１のリミットサイクル発生手順と、
前記第１のリミットサイクルに応じた第１の制御応答を検出する第１の制御応答検出手順と、
前記第１のリミットサイクルの後に前記ヒート側操作量設定値あるいは前記クール側操作量設定値のうちいずれを変更するかを指示する変更指示情報と、前記変更の程度を示す操作量変更率とを前記第１の制御応答に基づいて決定する操作量変更率算出手順と、
前記変更指示情報と前記操作量変更率とに基づいて前記ヒート側操作量設定値または前記クール側操作量設定値のうちいずれかを変更して第２のリミットサイクルを発生させる第２のリミットサイクル発生手順と、
前記第２のリミットサイクルに応じた第２の制御応答を検出する第２の制御応答検出手順と、
前記検出された第１の制御応答と第２の制御応答とに基づいて、前記ヒートモードと前記クールモードの各々について前記制御パラメータを算出する制御パラメータ算出手順とを実行することを特徴とするリミットサイクルオートチューニング方法。 - 請求項１記載のリミットサイクルオートチューニング方法において、
前記フィードバック制御演算は、比例帯、積分時間および微分時間からなる前記制御パラメータに基づくＰＩＤ制御演算であり、
前記第１の制御応答検出手順は、前記第１の制御応答として制御量の第１の振幅を検出し、
前記第２の制御応答検出手順は、前記第２の制御応答として制御量の第２の振幅と、操作量設定値の出力をヒート側に切り換えた時点から制御量が極小値に達するまでのヒート側経過時間と、操作量設定値の出力をクール側に切り換えた時点から制御量が極大値に達するまでのクール側経過時間とを検出し、
前記制御パラメータ算出手順は、前記第１の振幅と前記第２の振幅とに基づいてヒート側プロセスゲインとクール側プロセスゲインとの比率を求め、この比率から前記ヒートモードと前記クールモードの各々について前記比例帯を算出し、前記ヒート側経過時間と前記クール側経過時間との平均値から前記ヒートモードと前記クールモードに共通の前記積分時間および微分時間を算出することを特徴とするリミットサイクルオートチューニング方法。 - 請求項２記載のリミットサイクルオートチューニング方法において、
前記フィードバック制御演算は、比例帯、積分時間および微分時間からなる前記制御パラメータに基づくＰＩＤ制御演算であり、
前記第１の制御応答検出手順は、前記第１の制御応答として制御量の第１の振幅と、制御量が極大値に達したときのヒート側最大偏差と、制御量が極小値に達したときのクール側最大偏差とを検出し、
前記第２の制御応答検出手順は、前記第２の制御応答として制御量の第２の振幅と、操作量設定値の出力をヒート側に切り換えた時点から制御量が極小値に達するまでのヒート側経過時間と、操作量設定値の出力をクール側に切り換えた時点から制御量が極大値に達するまでのクール側経過時間とを検出し、
前記操作量変更率算出手順は、前記ヒート側最大偏差と前記クール側最大偏差とに基づいて前記変更指示情報と前記操作量変更率とを決定し、
前記制御パラメータ算出手順は、前記第１の振幅と前記第２の振幅とに基づいてヒート側プロセスゲインとクール側プロセスゲインとの比率を求め、この比率から前記ヒートモードと前記クールモードの各々について前記比例帯を算出し、前記ヒート側経過時間から前記ヒートモードの前記積分時間および微分時間を算出し、前記クール側経過時間から前記クールモードの前記積分時間および微分時間を算出することを特徴とするリミットサイクルオートチューニング方法。 - 加熱アクチュエータに所定のヒート側操作量設定値を出力する動作と冷却アクチュエータに所定のクール側操作量設定値を出力する動作とを交互に行って制御パラメータを算出するリミットサイクルオートチューニングの機能を備え、通常動作時には前記加熱アクチュエータに操作量を出力するヒートモードと前記冷却アクチュエータに操作量を出力するクールモードとを適宜切り換えて温度制御を行うヒートクール制御装置において、
前記通常動作時に、設定値と制御量との偏差に対して前記制御パラメータに基づくフィードバック制御演算を行って前記加熱アクチュエータまたは前記冷却アクチュエータへの操作量を算出する制御演算手段と、
前記オートチューニングの最中に前記ヒート側操作量設定値あるいは前記クール側操作量設定値のうちいずれを変更するかを指示する変更指示情報と、前記変更の程度を示す操作量変更率とを予め記憶する操作量変更率記憶手段と、
前記オートチューニングの実行時に、前記ヒート側操作量設定値と前記クール側操作量設定値とを交互に出力する第１のリミットサイクルを発生させた後、前記変更指示情報と前記操作量変更率とに基づいて前記ヒート側操作量設定値または前記クール側操作量設定値のうちいずれかを変更して第２のリミットサイクルを発生させるリミットサイクル発生手段と、
前記第１のリミットサイクルに応じた第１の制御応答と前記第２のリミットサイクルに応じた第２の制御応答とを検出する制御応答検出手段と、
前記検出された第１の制御応答と第２の制御応答とに基づいて、前記ヒートモードと前記クールモードの各々について前記制御パラメータを算出し、算出した制御パラメータを前記制御演算手段に設定する制御パラメータ算出手段とを備えることを特徴とするヒートクール制御装置。 - 請求項５記載のヒートクール制御装置において、
前記操作量変更率記憶手段の代わりに、前記第１の制御応答に基づいて前記変更指示情報と前記操作量変更率とを決定する操作量変更率算出手段を備えることを特徴とするヒートクール制御装置。 - 請求項５記載のヒートクール制御装置において、
前記制御演算手段は、比例帯、積分時間および微分時間からなる前記制御パラメータに基づいてＰＩＤ制御演算を行うものであり、
前記制御応答検出手段は、前記第１の制御応答として制御量の第１の振幅を検出し、前記第２の制御応答として制御量の第２の振幅と、操作量設定値の出力をヒート側に切り換えた時点から制御量が極小値に達するまでのヒート側経過時間と、操作量設定値の出力をクール側に切り換えた時点から制御量が極大値に達するまでのクール側経過時間とを検出するものであり、
前記制御パラメータ算出手段は、前記第１の振幅と前記第２の振幅とに基づいてヒート側プロセスゲインとクール側プロセスゲインとの比率を求め、この比率から前記ヒートモードと前記クールモードの各々について前記比例帯を算出し、前記ヒート側経過時間と前記クール側経過時間との平均値から前記ヒートモードと前記クールモードに共通の前記積分時間および微分時間を算出するものであることを特徴とするヒートクール制御装置。 - 請求項６記載のヒートクール制御装置において、
前記制御演算手段は、比例帯、積分時間および微分時間からなる前記制御パラメータに基づいてＰＩＤ制御演算を行うものであり、
前記制御応答検出手段は、前記第１の制御応答として制御量の第１の振幅と、制御量が極大値に達したときのヒート側最大偏差と、制御量が極小値に達したときのクール側最大偏差とを検出し、前記第２の制御応答として制御量の第２の振幅と、操作量設定値の出力をヒート側に切り換えた時点から制御量が極小値に達するまでのヒート側経過時間と、操作量設定値の出力をクール側に切り換えた時点から制御量が極大値に達するまでのクール側経過時間とを検出するものであり、
前記操作量変更率算出手段は、前記ヒート側最大偏差と前記クール側最大偏差とに基づいて前記変更指示情報と前記操作量変更率とを決定するものであり、
前記制御パラメータ算出手段は、前記第１の振幅と前記第２の振幅とに基づいてヒート側プロセスゲインとクール側プロセスゲインとの比率を求め、この比率から前記ヒートモードと前記クールモードの各々について前記比例帯を算出し、前記ヒート側経過時間から前記ヒートモードの前記積分時間および微分時間を算出し、前記クール側経過時間から前記クールモードの前記積分時間および微分時間を算出するものであることを特徴とするヒートクール制御装置。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008102743A (ja) * | 2006-10-19 | 2008-05-01 | Yamatake Corp | オートチューニング装置およびオートチューニング方法 |
| JP2009122965A (ja) * | 2007-11-15 | 2009-06-04 | Omron Corp | オートチューニング方法、温度調節器および熱処理装置 |
| JP2010003133A (ja) * | 2008-06-20 | 2010-01-07 | Yamatake Corp | 温度制御方法および温度制御装置 |
| WO2014087805A1 (ja) | 2012-12-07 | 2014-06-12 | オムロン株式会社 | 調節器、制御方法および制御プログラム |
| JP2014117824A (ja) * | 2012-12-13 | 2014-06-30 | Omron Corp | 調節器、操作量出力方法、プログラムおよび記憶媒体 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013151646A2 (en) | 2012-04-05 | 2013-10-10 | Carrier Corporation | Hvac system relay autotuning and verification |
| US11237527B2 (en) * | 2014-04-17 | 2022-02-01 | Rovio Entertainment Ltd | Parameter modification |
| JP6953775B2 (ja) | 2016-04-28 | 2021-10-27 | オムロン株式会社 | 出力制御ユニット、出力制御システム、出力制御ユニットの制御方法 |
| JP6874511B2 (ja) * | 2016-04-28 | 2021-05-19 | オムロン株式会社 | 出力制御ユニット、出力制御システム、出力制御ユニットの制御方法 |
| WO2017188433A1 (ja) * | 2016-04-28 | 2017-11-02 | オムロン株式会社 | 出力制御ユニット、出力制御システム、出力制御ユニットの制御方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5819845A (en) * | 1990-11-24 | 1998-10-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Temperature control method for a heating/cooling system |
| JP2802460B2 (ja) | 1992-04-11 | 1998-09-24 | 理化工業株式会社 | 加熱冷却調節計 |
| US5568377A (en) * | 1992-10-29 | 1996-10-22 | Johnson Service Company | Fast automatic tuning of a feedback controller |
| US6317637B1 (en) * | 1998-10-22 | 2001-11-13 | National Instruments Corporation | System and method for maintaining output continuity of PID controllers in response to changes in controller parameters |
| US6266580B1 (en) * | 1999-05-24 | 2001-07-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control apparatus and method of control system having dead time |
| US6783080B2 (en) * | 2002-05-16 | 2004-08-31 | Advanced Thermal Sciences Corp. | Systems and methods for controlling temperatures of process tools |
| JP4112900B2 (ja) * | 2002-05-21 | 2008-07-02 | 株式会社山武 | 制御方法及び制御装置 |
-
2003
- 2003-01-20 JP JP2003010915A patent/JP4291002B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2004
- 2004-01-16 US US10/759,983 patent/US7003379B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008102743A (ja) * | 2006-10-19 | 2008-05-01 | Yamatake Corp | オートチューニング装置およびオートチューニング方法 |
| JP4546437B2 (ja) * | 2006-10-19 | 2010-09-15 | 株式会社山武 | オートチューニング装置およびオートチューニング方法 |
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