JP2008102743A - Automatic tuning device and automatic tuning method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、PID等のコントローラのパラメータ調整に関する技術であり、特に制御対象に一定振幅の操作量を出力し、この操作量出力に応じた制御応答に基づいてコントローラの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に関するものである。 The present invention relates to a technique for adjusting a parameter of a controller such as a PID, and in particular, a limit cycle auto that outputs an operation amount having a constant amplitude to a controlled object and adjusts a parameter of the controller based on a control response according to the operation amount output. It is about tuning.
汎用の温調計などに搭載されるPIDコントローラには、PIDパラメータの調整を実現するためのオートチューニング機能が備えられており、オートチューニング機能によりPIDパラメータの調整が簡易に行えるようになっている。このオートチューニング機能の代表的な手法としては、制御対象に出力する操作量MVに上限値と下限値を予め設定し、操作量振幅が一定のリミットサイクルを発生させて、PIDパラメータを調整するリミットサイクル方式がある(例えば、特許文献1参照)。 A PID controller mounted on a general-purpose temperature controller or the like has an auto-tuning function for adjusting the PID parameter, and the PID parameter can be easily adjusted by the auto-tuning function. . As a typical method of this auto-tuning function, an upper limit value and a lower limit value are set in advance for the operation amount MV output to the controlled object, a limit cycle with a constant operation amount amplitude is generated, and a PID parameter is adjusted. There is a cycle system (see, for example, Patent Document 1).
以下、リミットサイクル方式について簡単に説明する。図9は従来のリミットサイクル方式を説明するための波形図、図10は従来のリミットサイクル方式の処理の流れを示すフローチャートである。最初に、オートチューニングの実行時に制御対象に出力する操作量MVの下限値OL_ATと上限値OH_ATとを予め設定しておく。
オートチューニングの実行時には、、制御量PVと設定値SPを比較し(図10ステップ401)、制御量PVが設定値SPより大きい場合、操作量MVの下限値OL_ATを制御対象に出力し(ステップ402)、制御量PVが設定値SP以下の場合、操作量MVの上限値OH_ATを制御対象に出力する(ステップ403)。
The limit cycle method will be briefly described below. FIG. 9 is a waveform diagram for explaining a conventional limit cycle method, and FIG. 10 is a flowchart showing a process flow of the conventional limit cycle method. First, a lower limit value OL_AT and an upper limit value OH_AT of the operation amount MV that is output to the control target when auto-tuning is executed are set in advance.
When auto-tuning is executed, the control amount PV is compared with the set value SP (
次に、制御量PVの極値を検出する上下動極値検出処理を行う(ステップ404)。ステップ401〜404の処理を制御周期毎に行い、制御量PVの極値を4つ検出すると、上下動極値の検出完了となる。ここで、設定値SPと制御量PVとの偏差Erは次式により得られる。
Er=SP−PV ・・・(1)
Next, vertical movement extreme value detection processing for detecting the extreme value of the control amount PV is performed (step 404). When the processing of
Er = SP-PV (1)
そして、図9に示すように、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1の極値偏差Er1、2番目に新しい極値における偏差を第2の極値偏差Er2、3番目に新しい極値における偏差を第3の極値偏差Er3とする。また、第1の極値偏差Er1の直前に偏差Erの正負が逆転した時刻t5から第1の極値偏差Er1が得られた時刻t6までの時間を第1の操作量切換経過時間Th1とし、また、第2の極値偏差Er2の直前に偏差Erの正負が逆転した時刻t3から第2の極値偏差Er2が得られた時刻t4までの時間を第2の操作量切換経過時間Th2とする。 Then, as shown in FIG. 9, among the detected four extreme values, the deviation in the latest extreme value is the first extreme value deviation Er1, the deviation in the second new extreme value is the second extreme value deviation Er2, The deviation at the third new extreme value is defined as a third extreme value deviation Er3. Further, the time from the time t5 when the sign of the deviation Er is reversed immediately before the first extreme value deviation Er1 to the time t6 when the first extreme value deviation Er1 is obtained is defined as a first manipulated variable switching elapsed time Th1. Further, the time from the time t3 when the sign of the deviation Er is reversed immediately before the second extreme value deviation Er2 to the time t4 when the second extreme value deviation Er2 is obtained is defined as a second manipulated variable switching elapsed time Th2. .
最後に、比例帯Pb、積分時間Ti及び微分時間TdからなるPIDパラメータを次式のように算出し、算出したPIDパラメータを制御装置の制御演算部に設定する(ステップ405)。
Pb=250|Er2−Er1|/(OH_AT−OL_AT) ・・・(2)
Ti=6(Th1+Th2) ・・・(3)
Td=1.2(Th1+Th2) ・・・(4)
以上で、オートチューニングが終了する。
Finally, a PID parameter composed of the proportional band Pb, the integration time Ti, and the differentiation time Td is calculated as follows, and the calculated PID parameter is set in the control calculation unit of the control device (step 405).
Pb = 250 | Er2-Er1 | / (OH_AT-OL_AT) (2)
Ti = 6 (Th1 + Th2) (3)
Td = 1.2 (Th1 + Th2) (4)
This completes the auto tuning.
市販されているコントローラの多くは、実際の制御中に制御対象に出力する操作量MVの出力上限値OHと出力下限値OLをそのままオートチューニング時の操作量上限値OH_AT、操作量下限値OL_ATとして利用する。通常は、OH=100%、OL=0%に設定されていることが多く、ゆえにオートチューニング時の操作量上限値はOH_AT=100%となり、操作量下限値はOL_AT=0%となることが多い。 Many of the commercially available controllers use the output upper limit value OH and output lower limit value OL of the operation amount MV output to the control target during actual control as the operation amount upper limit value OH_AT and operation amount lower limit value OL_AT at the time of auto-tuning. Use. Normally, OH = 100% and OL = 0% are often set. Therefore, the upper limit value of the operation amount during auto tuning is OH_AT = 100%, and the lower limit value of the operation amount is OL_AT = 0%. Many.
温度制御において保温性の高い制御対象では、設定値SP付近に制御量PVを維持するために必要な操作量MVは、概ねMV=20%以下というようにかなり低い。この状況でOH_AT=100%の設定のままMV=0%〜100%のオートチューニングを実行すると、温度上昇が高くて温度降下が遅い(保温性が高く冷え難い)ので、オートチューニングに多大な時間を要するという問題が生じる(図11)。図11に示した例では、制御対象の保温性が高く冷え難いため、オートチューニング中に操作量上限値OH_ATが出力される時間T_OHに比べて、操作量下限値OL_ATが出力される時間T_OLが長いことが分かる。 In a control object having high heat retention in temperature control, the operation amount MV necessary for maintaining the control amount PV in the vicinity of the set value SP is substantially low, such as approximately MV = 20% or less. In this situation, if auto tuning with MV = 0% to 100% is executed with OH_AT = 100% setting, the temperature rise is high and the temperature drop is slow (high heat retention and difficult to cool), so it takes a lot of time for auto tuning. Problem arises (FIG. 11). In the example shown in FIG. 11, since the heat retaining property of the controlled object is high and it is difficult to cool, the time T_OL at which the operation amount lower limit value OL_AT is output is shorter than the time T_OH at which the operation amount upper limit value OH_AT is output during auto tuning. I understand that it is long.
このような問題については、実際の制御中に利用する操作量出力上限値OHと操作量出力下限値OLをオートチューニング時の操作量上限値OH_ATと操作量下限値OL_ATとして利用する場合に限らず、予め内部で設定された操作量上限値OH_ATと操作量下限値OL_ATが、図11のような不適切な波形を与えるものに該当してしまえば、同様に生じる。問題の対処方法としては、オートチューニングが不適切であると判断できる専門家が、記録計などを用いてオートチューニング時の制御量PVの動きを見ることによって、操作量出力上限値OHと操作量出力下限値OLを適切な値に変更して、オートチューニングを再実行するしかなかった。したがって、多くの場合にオートチューニングが不適切であることが見逃されてしまう可能性があった。 Such a problem is not limited to the case where the operation amount output upper limit value OH and the operation amount output lower limit value OL used during actual control are used as the operation amount upper limit value OH_AT and the operation amount lower limit value OL_AT during auto-tuning. If the manipulated variable upper limit value OH_AT and the manipulated variable lower limit value OL_AT set internally in advance correspond to those giving an inappropriate waveform as shown in FIG. As a countermeasure for the problem, an expert who can determine that auto-tuning is inappropriate uses a recorder or the like to observe the movement of the control amount PV at the time of auto-tuning. There was no choice but to change the output lower limit OL to an appropriate value and re-execute auto-tuning. Therefore, in many cases, it may be overlooked that auto-tuning is inappropriate.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、リミットサイクル方式によるオートチューニング実行時の操作量の上下限値の設定が適切か否かを判定することができる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を提供することを目的とする。
また、本発明は、オートチューニング実行時の操作量の上下限値の適切な修正値を自動的に算出することができる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を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、操作量の上下限値を適切な値に修正した後にオートチューニングを自動的に再実行することができる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を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-described problem, and an auto-tuning apparatus and auto-tuning that can determine whether or not the setting of the upper and lower limit values of an operation amount when performing auto-tuning by a limit cycle method is appropriate It aims to provide a method.
Another object of the present invention is to provide an auto-tuning device and an auto-tuning method that can automatically calculate appropriate correction values for the upper and lower limits of the manipulated variable when auto-tuning is executed.
Another object of the present invention is to provide an auto-tuning device and an auto-tuning method that can automatically re-execute auto-tuning after correcting the upper and lower limit values of the manipulated variable to an appropriate value.
本発明は、コントローラの制御パラメータを設定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たオートチューニング装置において、前記リミットサイクルオートチューニングの実行時に、制御対象に一定振幅の操作量を出力し、この操作量出力に応じた制御応答に基づいてコントローラの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コントローラに設定するリミットサイクルオートチューニング演算手段と、前記リミットサイクルオートチューニングの実行中に出力される前記操作量の出力時間に基づき前記操作量の上下限値の設定が適切か否かを判定する操作量上下限値設定判定手段とを備えるものである。
また、本発明のオートチューニング装置の1構成例において、前記操作量上下限値設定判定手段は、前記リミットサイクルオートチューニングの実行中に前記操作量の上限値が出力される操作量上限値出力時間と前記操作量の下限値が出力される操作量下限値出力時間を測定する時間測定部と、前記操作量上限値出力時間と前記操作量下限値出力時間との比率を算出する比率算出部と、前記比率に基づいて前記操作量の上下限値の設定が適切か否かを判定する判定部とからなるものである。
The present invention provides an auto-tuning apparatus having a limit cycle auto-tuning function for setting a control parameter of a controller. When the limit cycle auto-tuning is executed, an operation amount having a constant amplitude is output to a control target. The control parameter of the controller is calculated based on the control response in accordance with the control cycle, the limit cycle auto-tuning calculating means for setting the calculated control parameter in the controller, and the manipulated variable output during the execution of the limit cycle auto-tuning. And an operation amount upper / lower limit value setting determination unit for determining whether the setting of the upper and lower limit values of the operation amount is appropriate based on an output time.
Further, in one configuration example of the auto-tuning device of the present invention, the operation amount upper / lower limit value setting determination means is an operation amount upper limit value output time during which the upper limit value of the operation amount is output during execution of the limit cycle auto-tuning. A time measurement unit that measures an operation amount lower limit value output time at which the lower limit value of the operation amount is output, and a ratio calculation unit that calculates a ratio between the operation amount upper limit value output time and the operation amount lower limit value output time; The determination unit determines whether or not the setting of the upper and lower limit values of the operation amount is appropriate based on the ratio.
また、本発明のオートチューニング装置は、前記リミットサイクルオートチューニングの実行時に、制御対象に一定振幅の操作量を出力し、この操作量出力に応じた制御応答に基づいてコントローラの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コントローラに設定するリミットサイクルオートチューニング演算手段と、前記リミットサイクルオートチューニングの実行中に検出される制御量の偏差に基づき前記操作量の上下限値の設定が適切か否かを判定する操作量上下限値設定判定手段とを備えるものである。
また、本発明のオートチューニング装置の1構成例において、前記操作量上下限値設定判定手段は、前記リミットサイクルオートチューニングの実行中に制御量が極大値又は極小値に達したときの極値偏差のうち、最新の第1の極値偏差の絶対値とこの第1の極値偏差の直前に検出された第2の極値偏差の絶対値との比率を算出する比率算出部と、前記比率に基づいて前記操作量の上下限値の設定が適切か否かを判定する判定部とからなるものである。
The auto-tuning device of the present invention outputs a manipulated variable having a constant amplitude to the control target when the limit cycle auto-tuning is executed, and calculates a control parameter of the controller based on a control response according to the manipulated variable output. Limit cycle auto-tuning calculating means for setting the calculated control parameter in the controller, and whether the upper and lower limit values of the manipulated variable are appropriate based on the deviation of the controlled variable detected during the execution of the limit cycle auto-tuning And an operation amount upper / lower limit value setting determination means for determining whether or not.
Further, in one configuration example of the auto-tuning device of the present invention, the manipulated variable upper / lower limit value setting determination means is an extreme value deviation when the controlled variable reaches a maximum value or a minimum value during execution of the limit cycle auto-tuning. A ratio calculation unit that calculates a ratio between the absolute value of the latest first extreme value deviation and the absolute value of the second extreme value deviation detected immediately before the first extreme value deviation, and the ratio And a determination unit that determines whether or not the setting of the upper and lower limit values of the operation amount is appropriate.
また、本発明のオートチューニング装置の1構成例は、さらに、前記操作量上下限値設定判定手段によって前記操作量の上下限値の設定が不適切と判定されたときに、前記操作量の上限値と下限値のうち少なくとも一方について適切と推測される修正値を算出して、前記リミットサイクルオートチューニング演算手段から出力される前記操作量の上限値又は下限値を前記修正値に更新する操作量修正手段を備えるものである。
また、本発明のオートチューニング装置の1構成例は、さらに、前記操作量修正手段の処理の終了後に、前記リミットサイクルオートチューニング演算手段を再起動して、前記リミットサイクルオートチューニング演算手段と前記操作量上下限値設定判定手段と前記操作量修正手段とに処理を再実行させる再起動指示手段を備えるものである。
Further, in one configuration example of the auto-tuning device of the present invention, when the operation amount upper / lower limit value setting determination unit determines that the setting of the upper / lower limit values of the operation amount is inappropriate, the upper limit of the operation amount A manipulated variable that calculates a correction value estimated to be appropriate for at least one of the value and the lower limit value, and updates the upper limit value or lower limit value of the manipulated variable output from the limit cycle auto-tuning calculating means to the corrected value Correction means are provided.
Further, in one configuration example of the auto-tuning device of the present invention, the limit cycle auto-tuning calculating unit is restarted after the processing of the operation amount correcting unit is completed, and the limit cycle auto-tuning calculating unit and the operation A restart instructing unit for causing the amount upper / lower limit value setting determining unit and the operation amount correcting unit to re-execute processing is provided.
また、本発明は、リミットサイクルオートチューニング方式によりコントローラの制御パラメータを設定するオートチューニング方法において、前記リミットサイクルオートチューニングの実行時に、制御対象に一定振幅の操作量を出力し、この操作量出力に応じた制御応答に基づいてコントローラの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コントローラに設定するリミットサイクルオートチューニング演算手順と、
前記リミットサイクルオートチューニングの実行中に出力される前記操作量の出力時間に基づき前記操作量の上下限値の設定が適切か否かを判定する操作量上下限値設定判定手順とを備えるものである。
また、本発明のオートチューニング方法は、前記リミットサイクルオートチューニングの実行時に、制御対象に一定振幅の操作量を出力し、この操作量出力に応じた制御応答に基づいてコントローラの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コントローラに設定するリミットサイクルオートチューニング演算手順と、前記リミットサイクルオートチューニングの実行中に検出される制御量の偏差に基づき前記操作量の上下限値の設定が適切か否かを判定する操作量上下限値設定判定手順とを備えるものである。
Further, the present invention provides an auto-tuning method for setting a control parameter of a controller by a limit cycle auto-tuning method, and outputs an operation amount having a constant amplitude to a control target when the limit cycle auto-tuning is executed. A limit cycle auto-tuning calculation procedure for calculating a control parameter of the controller based on a control response according to the control response and setting the calculated control parameter in the controller;
An operation amount upper / lower limit value setting determination procedure for determining whether the setting of the upper and lower limit values of the operation amount is appropriate based on an output time of the operation amount output during execution of the limit cycle auto-tuning. is there.
In the auto tuning method of the present invention, when the limit cycle auto tuning is executed, an operation amount having a constant amplitude is output to the controlled object, and a control parameter of the controller is calculated based on a control response according to the operation amount output. Whether the setting of the upper and lower limit values of the manipulated variable is appropriate based on the limit cycle auto-tuning calculation procedure for setting the calculated control parameter in the controller and the deviation of the controlled variable detected during the execution of the limit cycle auto-tuning And a manipulated variable upper / lower limit value setting determination procedure.
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中に出力される操作量の出力時間に基づく判定により、操作量の上下限値の設定が適切か否かを自動的に判定することができる。その結果、コントローラのオートチューニングが不適切であることを見逃してしまう可能性を大幅に低減することができる。 According to the present invention, it is possible to automatically determine whether or not the setting of the upper and lower limit values of the operation amount is appropriate based on the determination based on the output time of the operation amount output during execution of limit cycle auto-tuning. As a result, it is possible to greatly reduce the possibility of overlooking that the controller auto-tuning is inappropriate.
また、本発明では、リミットサイクルオートチューニングの実行中に検出される制御量の偏差に基づく判定により、操作量の上下限値の設定が適切か否かを自動的に判定することができる。 Further, according to the present invention, it is possible to automatically determine whether or not the setting of the upper and lower limit values of the manipulated variable is appropriate based on the determination based on the deviation of the control amount detected during the execution of limit cycle auto-tuning.
また、本発明では、操作量の上下限値の設定が不適切と判定したときに、操作量の上限値と下限値のうち少なくとも一方について適切と推測される修正値を算出することにより、リミットサイクルオートチューニング演算手段から出力される操作量の上限値又は下限値を修正値に自動的に更新することができる。 Further, in the present invention, when it is determined that the upper and lower limit values of the operation amount are inappropriate, the limit value is calculated by calculating a correction value that is estimated to be appropriate for at least one of the upper limit value and the lower limit value of the operation amount. The upper limit value or lower limit value of the manipulated variable output from the cycle auto-tuning calculating means can be automatically updated to the correction value.
また、本発明では、操作量修正手段の処理の終了後に、リミットサイクルオートチューニング演算手段を再起動することにより、操作量の上下限値を適切な値に修正した後にオートチューニングを自動的に再実行することができる。その結果、コントローラの制御パラメータの適切な設定が可能になる。 In the present invention, after the processing of the manipulated variable correcting means is completed, the limit cycle auto-tuning calculating means is restarted, so that the auto-tuning is automatically restarted after correcting the upper and lower limit values of the manipulated variable to appropriate values. Can be executed. As a result, it is possible to appropriately set the control parameters of the controller.
[発明の原理]
オートチューニング時の操作量上限値OH_ATと操作量下限値OL_ATのバランスの不適切さは、オートチューニング時において操作量上限値OH_ATが出力される時間と操作量下限値OL_ATが出力される時間のバランスの悪さに現れる。したがって、操作量上限値OH_ATが出力される時間と操作量下限値OL_ATが出力される時間をそれぞれ測定し、それらの時間の比率が特定の閾値範囲から外れる場合に、操作量上限値OH_ATと操作量下限値OL_ATの設定が不適切であると自動判定することが可能である。この操作量上下限値が出力される時間に基づく手法を第1の手法と呼ぶ。
[Principle of the Invention]
The imbalance between the manipulated variable upper limit value OH_AT and the manipulated variable lower limit value OL_AT during auto tuning is the balance between the time during which the manipulated variable upper limit value OH_AT is output and the time during which the manipulated variable lower limit value OL_AT is output during auto tuning. Appear in the evil of. Therefore, when the operation amount upper limit value OH_AT is output and when the operation amount lower limit value OL_AT is output, the operation amount upper limit value OH_AT and the operation amount upper limit value OH_AT are compared with each other. It is possible to automatically determine that the setting of the amount lower limit value OL_AT is inappropriate. A method based on the time when the manipulated variable upper and lower limit values are output is referred to as a first method.
また、別の判定指標として、図9で説明した極値偏差の絶対値によっても判定が可能である。すなわち、第1の極値偏差Er1の絶対値と第2の極値偏差Er2の絶対値との比率が特定の閾値範囲から外れる場合に、操作量上限値OH_ATと操作量下限値OL_ATの設定が不適切であると自動判定することが可能である。この極値偏差に基づく手法を第2の手法と呼ぶ。 As another determination index, the determination can also be made based on the absolute value of the extreme value deviation described in FIG. That is, when the ratio between the absolute value of the first extreme value deviation Er1 and the absolute value of the second extreme value deviation Er2 is out of a specific threshold range, the manipulated variable upper limit value OH_AT and the manipulated variable lower limit value OL_AT are set. It is possible to automatically determine that it is inappropriate. This technique based on the extreme value deviation is referred to as a second technique.
さらに、第1、第2の手法のいずれの場合においても、算出される比率に基づき操作量上限値OH_ATと操作量下限値OL_ATを適切なバランスになるように自動的に修正することが可能である。
さらに、修正した操作量上限値OH_ATと操作量下限値OL_ATを用いて、オートチューニングを自動的に再実行することが可能である。
Furthermore, in both cases of the first and second methods, the manipulated variable upper limit value OH_AT and the manipulated variable lower limit value OL_AT can be automatically corrected based on the calculated ratio so as to have an appropriate balance. is there.
Furthermore, auto-tuning can be automatically re-executed using the corrected operation amount upper limit value OH_AT and operation amount lower limit value OL_AT.
以下、本発明の原理をより詳細に説明する。リミットサイクル方式によるオートチューニング時の操作量上限値OH_ATと操作量下限値OL_ATのバランスが不適切な場合、操作量MVと制御量PVの波形は図11に示したようになる。このとき、図11中に示した設定値SPがリミットサイクルの中心点と言われる、操作量上限値OH_ATと操作量下限値OL_ATの切換点に該当する。 Hereinafter, the principle of the present invention will be described in more detail. When the balance between the manipulated variable upper limit value OH_AT and the manipulated variable lower limit value OL_AT at the time of auto tuning by the limit cycle method is inappropriate, the waveforms of the manipulated variable MV and the controlled variable PV are as shown in FIG. At this time, the set value SP shown in FIG. 11 corresponds to a switching point between the operation amount upper limit value OH_AT and the operation amount lower limit value OL_AT, which is called the center point of the limit cycle.
例えば、温度制御において制御対象の温度上昇が速くて温度下降が遅い場合、操作量MV=OL_ATで温度下降中に操作量MV=OH_ATが出力されると、急勾配で温度が上昇するため、制御量(温度)PVが設定値SPを下回る時間は短い。すなわち、温度PVが設定値SPを超えた時点で操作量MV=OL_ATに切り換わるので、操作量MV=OH_ATが出力される時間T_OHは相対的に短時間になる。また、急勾配での温度上昇に伴い、温度PVは設定値SPを大きく超える。すなわち、温度PVが設定値SPを上回る量(図11の例では第1の極値偏差Er1)の絶対値は相対的に大きくなる。 For example, in the temperature control, when the temperature of the control target is fast and the temperature drop is slow, if the operation amount MV = OH_AT is output while the operation amount MV = OL_AT is decreasing, the temperature rises with a steep slope. The time during which the amount (temperature) PV is lower than the set value SP is short. That is, since the operation amount MV = OL_AT is switched to when the temperature PV exceeds the set value SP, the time T_OH during which the operation amount MV = OH_AT is output is relatively short. Further, the temperature PV greatly exceeds the set value SP as the temperature rises at a steep slope. That is, the absolute value of the amount by which the temperature PV exceeds the set value SP (the first extreme value deviation Er1 in the example of FIG. 11) is relatively large.
一方、温度下降は緩い勾配になるため、温度PVが設定値SPに戻るまでには時間がかかり、温度PVが設定値SPを上回る時間は長くなる。すなわち、この間は操作量MV=OL_ATになっており、操作量MV=OL_ATが出力される時間T_OLは相対的に長時間になる。また、温度下降は緩い勾配であるため、温度PVが設定値SPを下回る量(図11の例では第2の極値偏差Er2)の絶対値は相対的に小さくなる。
図11の例では、操作量上限値OH_ATが操作量下限値OL_ATに比べて相対的に高過ぎることにより、設定値SPに対する制御量PVの正負のバランスが不適切な状態になっている。
On the other hand, since the temperature drop has a gentle slope, it takes time until the temperature PV returns to the set value SP, and the time during which the temperature PV exceeds the set value SP becomes long. That is, during this time, the operation amount MV = OL_AT is established, and the time T_OL for outputting the operation amount MV = OL_AT is relatively long. Further, since the temperature drop is a gentle gradient, the absolute value of the amount by which the temperature PV falls below the set value SP (second extreme value deviation Er2 in the example of FIG. 11) becomes relatively small.
In the example of FIG. 11, the manipulated variable upper limit value OH_AT is relatively higher than the manipulated variable lower limit value OL_AT, so that the positive / negative balance of the control value PV with respect to the set value SP is in an inappropriate state.
したがって、操作量上限値OH_ATが出力される時間T_OHと操作量下限値OL_ATが出力される時間T_OLをそれぞれ測定し、それらの比率RT=T_OH/T_OLが特定の閾値より小さい場合は、操作量上限値OH_ATが相対的に高過ぎると判定できる。逆に、比率RTが別の特定の閾値より大きい場合は、操作量下限値OL_ATが相対的に低過ぎると判定できる。比率RTの分子と分母を入れ替えた比率T_OL/T_OHを採用するときも、閾値の扱いを変更すれば、等価な判定が可能であることは言うまでもない。比率T_OL/T_OHを採用するときには、比率T_OL/T_OHが特定の閾値より大きい場合は、操作量上限値OH_ATが相対的に高過ぎると判定でき、比率T_OL/T_OHが別の特定の閾値より小さい場合は、操作量下限値OL_ATが相対的に低過ぎると判定できる。 Accordingly, the time T_OH when the operation amount upper limit value OH_AT is output and the time T_OL when the operation amount lower limit value OL_AT is output are measured, respectively, and the ratio RT = T_OH / T_OL is smaller than a specific threshold value, the operation amount upper limit It can be determined that the value OH_AT is relatively high. Conversely, when the ratio RT is greater than another specific threshold, it can be determined that the operation amount lower limit value OL_AT is relatively too low. Needless to say, even when the ratio T_OL / T_OH in which the numerator and the denominator of the ratio RT are replaced is adopted, the equivalent determination can be made by changing the handling of the threshold. When the ratio T_OL / T_OH is adopted, if the ratio T_OL / T_OH is larger than a specific threshold, it can be determined that the operation amount upper limit value OH_AT is relatively too high, and the ratio T_OL / T_OH is smaller than another specific threshold Can be determined that the operation amount lower limit value OL_AT is relatively low.
また、極値偏差の絶対値の比率RE=|Er2|/|Er1|が特定の閾値より小さい場合は、操作量上限値OH_ATが相対的に高過ぎると判定できる。逆に、比率REが別の特定の閾値より大きい場合は、操作量下限値OL_ATが相対的に低過ぎると判定できる。この説明では、第1の極値偏差Er1が極大値(設定値SPを上回る値)、第2の極値偏差Er2が極小値(設定値SPを下回る値)の場合で説明しているが、極値偏差Er1,Er2のうちどちらが極大値でどちらが極小値であるかに留意すれば、極大値と極小値が入れ替わっても、等価な判定が可能であることは言うまでもない。第1の極値偏差Er1が極小値で第2の極値偏差Er2が極大値の場合には、比率RE=|Er1|/|Er2|を採用すればよい。 Further, when the absolute value ratio RE = | Er2 | / | Er1 | of the extreme value deviation is smaller than a specific threshold value, it can be determined that the operation amount upper limit value OH_AT is relatively too high. Conversely, when the ratio RE is greater than another specific threshold, it can be determined that the operation amount lower limit value OL_AT is relatively too low. In this description, the first extreme value deviation Er1 is a maximum value (a value exceeding the set value SP), and the second extreme value error Er2 is a minimum value (a value below the set value SP). If attention is paid to which of the extreme value deviations Er1 and Er2 is the maximum value and which is the minimum value, it goes without saying that an equivalent determination can be made even if the maximum value and the minimum value are interchanged. When the first extreme value deviation Er1 is a minimum value and the second extreme value deviation Er2 is a maximum value, the ratio RE = | Er1 | / | Er2 | may be adopted.
さらに、比率RTあるいは比率REのアンバランスな分だけ、例えばリニアな関係(比率RT及びREが1である関係)を想定して操作量上限値OH_ATと操作量下限値OL_ATを修正することは可能であり、より適切な操作量上限値OH_ATと操作量下限値OL_ATの算出が可能である。操作量MVと制御量PVがリニアな関係にあることを想定した場合の修正方法の事例は、後述する。ただし、操作量上限値OH_ATと操作量下限値OL_ATの修正方法は、操作量MVと制御量PVのリニアな関係を前提とするものには限定されない。比率RTあるいは比率REのアンバランスな分をどのように操作量上限値OH_ATと操作量下限値OL_ATの修正に反映させるかは、様々なものが考えられるが、いずれにせよ比率RTあるいは比率REに基づくことが、有効な修正の根拠になる。 Furthermore, it is possible to correct the manipulated variable upper limit value OH_AT and the manipulated variable lower limit value OL_AT by assuming, for example, a linear relationship (a relationship in which the ratios RT and RE are 1) by an unbalanced ratio RT or ratio RE. Therefore, the operation amount upper limit value OH_AT and the operation amount lower limit value OL_AT can be calculated more appropriately. An example of a correction method when it is assumed that the manipulated variable MV and the controlled variable PV have a linear relationship will be described later. However, the correction method of the operation amount upper limit value OH_AT and the operation amount lower limit value OL_AT is not limited to a method based on the linear relationship between the operation amount MV and the control amount PV. There are various ways to reflect the imbalance of the ratio RT or the ratio RE in the correction of the manipulated variable upper limit value OH_AT and the manipulated variable lower limit value OL_AT. Based on this is the basis for effective modifications.
[第1の実施の形態]
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施の形態に係るオートチューニング装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、前記第1の手法に基づくものである。
図1のオートチューニング装置は、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SP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PV入力部2と、図示しない制御対象に操作量MVを出力する操作量MV出力部3と、リミットサイクルオートチューニングの操作量下限値OL_ATを設定する2位置操作量下側設定部4と、リミットサイクルオートチューニングの操作量上限値OH_ATを設定する2位置操作量上側設定部5と、リミットサイクルオートチューニングの処理手順を実行して、操作量MVを制御対象に出力し、この操作量出力に応じた制御応答に基づいて図示しないコントローラの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演算部6と、リミットサイクルオートチューニングの起動指示命令を外部から入力しリミットサイクルオートチューニング演算部6に送る起動指示部7と、リミットサイクルオートチューニング実行中に操作量上限値OH_ATが出力される出力時間T_OHと操作量下限値OL_ATが出力される出力時間T_OLを測定する時間測定部8と、操作量上限値出力時間T_OHと操作量下限値出力時間T_OLとの比率RTを算出する比率RT算出部9と、比率RTに基づいて操作量上限値OH_ATと操作量下限値OL_ATの設定が適切か否かを判定する判定部10と、操作量上限値OH_AT又は操作量下限値OL_ATの設定が不適切と判定されたときに、操作量上限値OH_ATと操作量下限値OL_ATのうち少なくとも一方について適切と推測される修正値を算出して、2位置操作量下側設定部4が設定する操作量上限値OH_ATと2位置操作量上側設定部5が設定する操作量下限値OL_ATのうち少なくとも一方を修正値に更新する2位置操作量修正部11と、2位置操作量修正部11の処理の終了後にリミットサイクルオートチューニングの再起動指示命令をリミットサイクルオートチューニング演算部6に送る再起動指示部12とを備える。
[First Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the auto-tuning apparatus according to the first embodiment of the present invention. The present embodiment is based on the first method.
1 includes a set value SP input unit 1 for inputting a set value SP set by an operator of the device, a control amount PV input unit 2 for inputting a control amount PV detected by a sensor (not shown), An operation amount MV output unit 3 that outputs an operation amount MV to a control target (not shown), a two-position operation amount lower setting unit 4 that sets an operation amount lower limit value OL_AT for limit cycle auto tuning, and an operation amount for limit cycle auto tuning The upper position setting unit 5 for setting the upper limit value OH_AT and the processing procedure of limit cycle auto-tuning are executed, the operation amount MV is output to the control target, and based on the control response according to this operation amount output Limit cycle auto-tuning calculation unit 6 for calculating control parameters of a controller (not shown), limit A start instructing unit 7 for inputting a start instruction command for the auto-tuning from the outside and sending it to the limit cycle auto-tuning calculating unit 6; an output time T_OH at which an operation amount upper limit value OH_AT is output during execution of limit cycle auto-tuning; and an operation amount lower limit A time measuring unit 8 that measures the output time T_OL at which the value OL_AT is output, a ratio RT calculating unit 9 that calculates a ratio RT between the operation amount upper limit value output time T_OH and the operation amount lower limit value output time T_OL, and a ratio RT A determination unit 10 for determining whether or not the setting of the operation amount upper limit value OH_AT and the operation amount lower limit value OL_AT is appropriate, and when the setting of the operation amount upper limit value OH_AT or the operation amount lower limit value OL_AT is determined to be inappropriate It is estimated that at least one of the operation amount upper limit value OH_AT and the operation amount lower limit value OL_AT is appropriate. The correction value is calculated, and at least one of the operation amount upper limit value OH_AT set by the two-position operation amount lower setting unit 4 and the operation amount lower limit value OL_AT set by the two-position operation amount upper setting unit 5 is updated to the correction value. And a
図2は図1のオートチューニング装置がチューニング対象とするコントローラの構成を示すブロック図である。
コントローラは、設定値SP入力部20と、制御量PV入力部21と、操作量MV出力部22と、オートチューニング後の通常の制御動作時に、設定値SPと制御量PV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って操作量MVを算出する制御演算部23とを備える。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a controller to be tuned by the auto-tuning apparatus of FIG.
The controller has a set value
次に、本実施の形態のオートチューニング装置のリミットサイクルオートチューニング機能について説明する。図3はオートチューニング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。
まず、起動指示部7は、例えばオペレータからリミットサイクルオートチューニングの起動指示を受けると、リミットサイクルオートチューニング演算部6に起動指示命令を送る。これにより、リミットサイクルオートチューニング演算部6が起動して、リミットサイクルオートチューニングが開始される(図3ステップS100)。
Next, the limit cycle auto-tuning function of the auto-tuning device of this embodiment will be described. FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the auto tuning device when limit cycle auto tuning is executed.
First, the
起動したリミットサイクルオートチューニング演算部6は、制御量PVと設定値SPを比較する(ステップS101)。設定値SPは、装置のオペレータによって設定され、設定値SP入力部1を介してリミットサイクルオートチューニング演算部6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PV入力部2を介してリミットサイクルオートチューニング演算部6に入力される。また、リミットサイクルオートチューニング演算部6には、操作量上限値OH_ATと操作量下限値OL_ATの初期値が予め設定されている。
The activated limit cycle auto-tuning calculation unit 6 compares the control amount PV with the set value SP (step S101). The set value SP is set by the operator of the apparatus, and is input to the limit cycle auto-tuning calculating unit 6 via the set value
リミットサイクルオートチューニング演算部6は、制御量PVが設定値SPより大きい場合、2位置操作量下側設定部4によって設定された操作量下限値OL_ATを操作量MV出力部3に出力し(ステップS102)、制御量PVが設定値SP以下の場合、2位置操作量上側設定部5によって設定された操作量上限値OH_ATを操作量MV出力部3に出力する(ステップS103)。操作量MV出力部3は、操作量MV=OL_AT又はMV=OH_ATを制御対象に出力する。 When the control amount PV is larger than the set value SP, the limit cycle auto-tuning calculation unit 6 outputs the operation amount lower limit value OL_AT set by the two-position operation amount lower setting unit 4 to the operation amount MV output unit 3 (step S102) When the control amount PV is equal to or smaller than the set value SP, the operation amount upper limit value OH_AT set by the two-position operation amount upper setting unit 5 is output to the operation amount MV output unit 3 (step S103). The operation amount MV output unit 3 outputs the operation amount MV = OL_AT or MV = OH_AT to the control target.
次に、リミットサイクルオートチューニング演算部6は、上下動極値検出処理を行う(ステップS104)。図4はリミットサイクルオートチューニング演算部6の上下動極値検出処理を示すフローチャートである。リミットサイクルオートチューニングにおける制御応答は従来と同様であるので、図4と共に図9を用いて上下動極値検出処理を説明する。 Next, the limit cycle auto-tuning calculation unit 6 performs a vertical movement extreme value detection process (step S104). FIG. 4 is a flowchart showing the vertical movement extreme value detection process of the limit cycle auto-tuning calculation unit 6. Since the control response in limit cycle auto-tuning is the same as the conventional one, the vertical movement extreme value detection process will be described with reference to FIG.
まず、リミットサイクルオートチューニング演算部6は、設定値SPと制御量PVに基づいて現制御周期の偏差Erを式(1)により算出する(図4ステップS200)。続いて、リミットサイクルオートチューニング演算部6は、次式が成立するかどうかを判定する(ステップS201)。
|Er|>|Ermax| ・・・(5)
First, the limit cycle auto-tuning calculating unit 6 calculates the deviation Er of the current control cycle based on the set value SP and the control amount PV using the equation (1) (step S200 in FIG. 4). Subsequently, the limit cycle auto-tuning calculation unit 6 determines whether or not the following equation is satisfied (step S201).
| Er |> | Ermax | (5)
式(5)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6は、式(5)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S202)。 In Equation (5), Ermax is the maximum deviation value, and the initial value is 0. When the formula (5) is satisfied, the limit cycle auto-tuning calculation unit 6 sets Ermax = Er, that is, the deviation Er of the current control cycle as the maximum deviation Ermax (step S202).
次に、リミットサイクルオートチューニング演算部6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S203)。
ErEr0<0 ・・・(6)
ここで、Er0は1制御周期前の偏差である。式(6)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(6)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S101に戻る。
Next, the limit cycle auto-tuning calculation unit 6 determines whether the sign of the deviation Er has been switched using the following equation (step S203).
ErEr0 <0 (6)
Here, Er0 is a deviation before one control cycle. Equation (6) is used to determine that the sign of the deviation Er is reversed when the multiplication result of the current deviation Er and the deviation Er0 one control cycle before is negative. If the expression (6) is not established, it is determined that the vertical motion extreme value detection is not completed, and the process returns to step S101.
ステップS101〜S103とS104(ステップS200〜S203)の処理が制御周期毎に繰り返されると、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9の時刻t1になると、式(6)が成立する。 When the processes of steps S101 to S103 and S104 (steps S200 to S203) are repeated for each control cycle, the maximum deviation Ermax is updated as the deviation Er increases. Then, at time t1 in FIG. 9, Equation (6) is established.
式(6)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6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6は、前回式(6)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S204)。なお、式(6)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。 When Expression (6) is satisfied, the limit cycle auto-tuning calculation unit 6 sets Er1 = Ermax, that is, the maximum deviation Ermax as the first extreme value deviation Er1. Further, the limit cycle auto-tuning calculation unit 6 sets the time from the time when the previous equation (6) is established to the latest time when the maximum deviation Ermax is updated as the first manipulated variable switching elapsed time Th1 (step S204). In addition, when Formula (6) is materialized for the first time, the 1st operation amount switching elapsed time Th1 is set to 0.
また、偏差Erの正負が切り換わることは、操作量MVが上限値OH_ATから下限値OL_ATに、あるいは下限値OL_ATから上限値OH_ATに切り換わることを意味する。時間測定部8は、操作量MV出力部3から出力される操作量MVの前回の切換時刻から今回の切換時刻までの時間を操作量上下限値出力時間とする(ステップS204)。今回の切り換わりで操作量MVが下限値OL_ATから上限値OH_ATに切り換わった場合には、測定した出力時間は操作量下限値出力時間T_OLであり、操作量MVが上限値OH_ATから下限値OL_ATに切り換わった場合には、測定した出力時間は操作量上限値出力時間T_OHであることは言うまでもない。なお、式(6)が初めて成立した段階では、操作量上下限値出力時間を測定することはできない。
Further, switching of the sign of the deviation Er means that the manipulated variable MV is switched from the upper limit value OH_AT to the lower limit value OL_AT, or from the lower limit value OL_AT to the upper limit value OH_AT. The
次に、リミットサイクルオートチューニング演算部6は、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S205)。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S206)、ステップS101に戻る。 Next, the limit cycle auto-tuning calculation unit 6 determines whether or not the vertical movement extreme value detection completion condition is satisfied (step S205). In the present embodiment, the detection of four extreme values of the controlled variable PV is set as the vertical movement extreme value detection completion condition. Here, since only one extreme value of the control amount PV is detected, it is determined that the vertical movement extreme value detection is not completed, the maximum deviation Ermax is initialized to 0 (step S206), and the process returns to step S101.
ステップS101〜S103とS104(ステップS200〜S203)の処理を制御周期毎に繰り返し、図9の時刻t3になると、式(6)が再び成立する。式(6)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6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。また、リミットサイクルオートチューニング演算部6は、前回式(6)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S204)。 Steps S101 to S103 and S104 (steps S200 to S203) are repeated for each control cycle, and when time t3 in FIG. 9 is reached, equation (6) is established again. When the equation (6) is established, the limit cycle auto-tuning calculation unit 6 assigns Er2 = Er1, Er1 = Ermax, Th2 = Th1, that is, the value of the first extreme value deviation Er1 to the second extreme value deviation Er2. Then, the maximum deviation Ermax is set as a new first extreme value deviation Er1, and the value of the first manipulated variable switching elapsed time Th1 is substituted into the second manipulated variable switching elapsed time Th2. Further, the limit cycle auto-tuning calculation unit 6 sets the time from the time t1 when the previous equation (6) is established to the latest time t2 when the maximum deviation Ermax is updated as a new first manipulated variable switching elapsed time Th1 ( Step S204).
また、時間測定部8は、操作量MVの前回の切換時刻t1から今回の切換時刻t3までの時間を操作量下限値出力時間T_OLとする(ステップS204)。
次に、リミットサイクルオートチューニング演算部6は、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S205)。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S206)、ステップS101に戻る。
Further, the
Next, the limit cycle auto-tuning calculation unit 6 determines whether or not the vertical movement extreme value detection completion condition is satisfied (step S205). Here, since only two extreme values of the control amount PV are detected, it is determined that the vertical movement extreme value detection is not completed, the maximum deviation Ermax is initialized to 0 (step S206), and the process returns to step S101.
ステップS101〜S104の処理を制御周期毎に繰り返し、図9の時刻t5になると、式(6)が再び成立する。式(6)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6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。また、リミットサイクルオートチューニング演算部6は、前回式(6)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S204)。 When the processing of steps S101 to S104 is repeated for each control cycle and time t5 in FIG. 9 is reached, equation (6) is established again. When Expression (6) is established, the limit cycle auto-tuning calculation unit 6 determines that the third extreme value is the value of the second extreme value deviation Er2, that is, Er3 = Er2, Er2 = Er1, Er1 = Ermax, Th2 = Th1. The first manipulated variable switching elapsed time is assigned to the deviation Er3, the value of the first extreme value deviation Er1 is assigned to the second extreme value deviation Er2, and the maximum deviation Ermax is set as the new first extreme value deviation Er1. The value of Th1 is substituted for the second manipulated variable switching elapsed time Th2. Further, the limit cycle auto-tuning calculation unit 6 sets the time from the time t3 when the previous equation (6) is established to the latest time t4 when the maximum deviation Ermax is updated as a new first manipulated variable switching elapsed time Th1 ( Step S204).
また、時間測定部8は、操作量MVの前回の切換時刻t3から今回の切換時刻t5までの時間を操作量上限値出力時間T_OHとする(ステップS204)。
次に、リミットサイクルオートチューニング演算部6は、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S205)。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S206)、ステップS101に戻る。
The
Next, the limit cycle auto-tuning calculation unit 6 determines whether or not the vertical movement extreme value detection completion condition is satisfied (step S205). Here, since only three extreme values of the control amount PV are detected, it is determined that the vertical movement extreme value detection is not completed, the maximum deviation Ermax is initialized to 0 (step S206), and the process returns to step S101.
ステップS101〜S104の処理を制御周期毎に繰り返し、図9の時刻t7になると、式(6)が再び成立する。式(6)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6は、Er3=Er2、Er2=Er1、Er1=Ermax、Th2=Th1とし、前回式(6)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S204)。 When the processes of steps S101 to S104 are repeated for each control cycle and time t7 in FIG. 9 is reached, equation (6) is established again. When Expression (6) is satisfied, the limit cycle auto-tuning calculation unit 6 sets Er3 = Er2, Er2 = Er1, Er1 = Ermax, Th2 = Th1, and the maximum deviation Ermax from the time t5 when Expression (6) is satisfied last time. The time until the updated latest time t6 is set as a new first operation amount switching elapsed time Th1 (step S204).
また、時間測定部8は、操作量MVの前回の切換時刻t5から今回の切換時刻t7までの時間を操作量下限値出力時間T_OLとする(ステップS204)。なお、操作量下限値出力時間T_OL又は操作量上限値出力時間T_OHを既に測定している場合には、今回の値を測定値として採用する。
The
次に、リミットサイクルオートチューニング演算部6は、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S205)。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S207)、ステップS105に進む。なお、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。 Next, the limit cycle auto-tuning calculation unit 6 determines whether or not the vertical movement extreme value detection completion condition is satisfied (step S205). Here, since four extreme values of the control amount PV have been detected, it is determined that the vertical movement extreme value detection has been completed, the maximum deviation Ermax is initialized to 0 (step S207), and the process proceeds to step S105. Although the extreme value of the control amount PV necessary for calculating the PID parameter is originally three, the first extreme value may be an inappropriate value for the parameter calculation. Are detected.
上下動極値検出の完了後、リミットサイクルオートチューニング演算部6は、コントローラの制御演算部23の制御パラメータ(本実施の形態ではPIDパラメータ)を算出する(ステップS105)。リミットサイクルオートチューニング演算部6は、比例帯Pb、積分時間Ti、微分時間Tdをそれぞれ前記の式(2)、式(3)、式(4)により算出する。そして、リミットサイクルオートチューニング演算部6は、算出した比例帯Pb、積分時間Ti及び微分時間Tdを制御演算部23に設定する。以上でPIDパラメータの算出処理が終了する。リミットサイクルオートチューニング演算部6は、次の再起動まで動作を一旦停止する。
After the detection of the vertical movement extreme value is completed, the limit cycle auto-tuning calculation unit 6 calculates a control parameter (PID parameter in the present embodiment) of the
次に、比率RT算出部9は、操作量上限値出力時間T_OHと操作量下限値出力時間T_OLの比率RT=T_OH/T_OLを算出する(ステップS106)。
判定部10は、操作量上限値OH_ATと操作量下限値OL_ATの設定が適切か否かを判定する(ステップS107)。判定部10は、比率RTが予め設定された閾値C1より大きい場合(ステップS108においてYES)、操作量下限値OL_ATが低過ぎると判断し、2位置操作量修正部11に対して操作量下限値OL_ATの修正を指示する。また、判定部10は、比率RTが予め設定された閾値C2より小さい場合(ステップS109においてYES)、操作量上限値OH_ATが高過ぎると判断し、2位置操作量修正部11に対して操作量上限値OH_ATの修正を指示する。閾値C1,C2は、例えばC1=2、C2=0.5である。
Next, the ratio RT calculation unit 9 calculates a ratio RT = T_OH / T_OL between the operation amount upper limit value output time T_OH and the operation amount lower limit value output time T_OL (step S106).
The
判定部10は、比率RTが閾値C1以下で、かつ閾値C2以上の場合は、操作量上限値OH_ATと操作量下限値OL_ATの設定が適切と判断して、リミットサイクルオートチューニングを終了する。
When the ratio RT is equal to or less than the threshold value C1 and equal to or greater than the threshold value C2, the
2位置操作量修正部11は、判定部10から操作量下限値OL_ATの修正指示を受けた場合、次式のように操作量下限値の修正値OL_ATnewを算出し、この修正値OL_ATnewを2位置操作量下側設定部4に出力する。2位置操作量下側設定部4は、修正値OL_ATnewを操作量下限値OL_ATの新たな値としてリミットサイクルオートチューニング演算部6に設定する(ステップS110)。
OL_ATnew=OL_AT+(OH_AT−OL_AT)(RT−1)
/(RT+1) ・・・(7)
2 position operation
OL_AT new = OL_AT + (OH_AT-OL_AT) (RT-1)
/ (RT + 1) (7)
操作量下限値OL_ATが相対的に低過ぎる場合、操作量下限値OL_ATと操作量上限値OH_ATの適切な平均値は、図5に示すように、平均値から操作量下限値OL_ATまでの距離と平均値から操作量上限値OH_ATまでの距離との比がRT:1となる位置にある。よって、操作量上限値OH_ATと操作量下限値OL_ATとの差OH_AT−OL_ATを(RT+1)個に分割して(RT−1)倍した操作量変更分を操作量下限値OL_ATに加えれば、修正値OL_ATnewが得られる。式(7)は、このような修正の原理に基づくものである。なお、式(7)は、操作量MVと制御量PVがリニアな関係にあることを想定して得られる概算的修正式であり、非線形性や修正マージンを考慮する場合は、適宜修正式に反映すればよい。また、式(7)において修正量を決定する係数部分(RT−1)/(RT+1)は、理論的に最適な正の値であるが、式(7)において(RT−1)/(RT+1)の代わりに任意の正の値β1を用いてもよい。このとき、0<β1≦(RT−1)/(RT+1)が理論的に適切な範囲になる。 When the manipulated variable lower limit value OL_AT is relatively too low, an appropriate average value of the manipulated variable lower limit value OL_AT and the manipulated variable upper limit value OH_AT is, as shown in FIG. 5, the distance from the average value to the manipulated variable lower limit value OL_AT. The ratio between the average value and the distance from the operation amount upper limit value OH_AT to the distance is RT: 1. Therefore, if the difference between the manipulated variable upper limit value OH_AT and the manipulated variable lower limit value OL_AT is divided into (RT + 1) divided by (RT + 1) and multiplied by (RT-1), the manipulated variable change is added to the manipulated variable lower limit value OL_AT. The value OL_AT new is obtained. Equation (7) is based on the principle of such correction. Equation (7) is an approximate correction equation obtained assuming that the manipulated variable MV and the control amount PV are in a linear relationship. When nonlinearity or a correction margin is taken into consideration, the equation (7) is appropriately changed. Reflect it. The coefficient portion (RT-1) / (RT + 1) for determining the correction amount in the equation (7) is a theoretically optimal positive value, but in the equation (7), (RT-1) / (RT + 1) An arbitrary positive value β1 may be used instead of (). At this time, 0 <β1 ≦ (RT−1) / (RT + 1) is a theoretically appropriate range.
また、2位置操作量修正部11は、判定部10から操作量上限値OH_ATの修正指示を受けた場合、次式のように操作量上限値の修正値OH_ATnewを算出し、この修正値OH_ATnewを2位置操作量上側設定部5に出力する。2位置操作量上側設定部5は、修正値OH_ATnewを操作量上限値OH_ATの新たな値としてリミットサイクルオートチューニング演算部6に設定する(ステップS111)。
OH_ATnew=OH_AT+(OH_AT−OL_AT)(RT−1)
/(RT+1) ・・・(8)
Further, when receiving a correction instruction for the operation amount upper limit value OH_AT from the
OH_AT new = OH_AT + (OH_AT-OL_AT) (RT-1)
/ (RT + 1) (8)
操作量上限値OH_ATが相対的に高過ぎる場合、操作量下限値OL_ATと操作量上限値OH_ATの適切な平均値は、図6に示すように、平均値から操作量下限値OL_ATまでの距離と平均値から操作量上限値OH_ATまでの距離との比が1:1/RTとなる位置にある。よって、操作量上限値OH_ATと操作量下限値OL_ATとの差OH_AT−OL_ATを(1/RT+1)個に分割して(1/RT−1)倍した操作量変更分を操作量上限値OH_ATから引けば、修正値OH_ATnewが得られる。式(8)は、以下の式(9)を変形したものである。なお、式(8)、式(9)は、操作量MVと制御量PVが直線的な関係にあることを想定して得られる概算的修正式であり、非線形性や修正マージンを考慮する場合は、適宜修正式に反映すればよい。また、式(8)において修正量を決定する係数部分(RT−1)/(RT+1)は、理論的に最適な負の値であるが、式(8)において(RT−1)/(RT+1)の代わりに任意の負の値β2を用いてもよい。このとき、(RT−1)/(RT+1)≦β2<0が理論的に適切な範囲になる。
OH_ATnew=OH_AT−(OH_AT−OL_AT)(1/RT−1)
/(1/RT+1) ・・・(9)
When the manipulated variable upper limit value OH_AT is relatively too high, an appropriate average value of the manipulated variable lower limit value OL_AT and the manipulated variable upper limit value OH_AT is, as shown in FIG. 6, the distance from the average value to the manipulated variable lower limit value OL_AT. The ratio between the average value and the distance from the operation amount upper limit value OH_AT is 1: 1 / RT. Therefore, the operation amount change amount obtained by dividing the difference OH_AT−OL_AT between the operation amount upper limit value OH_AT and the operation amount lower limit value OL_AT into (1 / RT + 1) and multiplying by (1 / RT−1) is calculated from the operation amount upper limit value OH_AT. By subtracting, the corrected value OH_AT new is obtained. Expression (8) is a modification of the following expression (9). Equations (8) and (9) are approximate correction equations obtained assuming that the manipulated variable MV and the control amount PV are in a linear relationship, and when nonlinearity and a correction margin are considered. May be appropriately reflected in the correction formula. The coefficient portion (RT-1) / (RT + 1) for determining the correction amount in the equation (8) is a theoretically optimal negative value, but in the equation (8), (RT-1) / (RT + 1) Any negative value β2 may be used instead of (). At this time, (RT-1) / (RT + 1) ≦ β2 <0 is a theoretically appropriate range.
OH_AT new = OH_AT- (OH_AT-OL_AT) (1 / RT-1)
/ (1 / RT + 1) (9)
ステップS110又はS111の終了後、再起動指示部12は、リミットサイクルオートチューニングの再起動指示命令をリミットサイクルオートチューニング演算部6に送る。これにより、ステップS100に戻って、リミットサイクルオートチューニング演算部6が再起動する。こうして、ステップS109で判定NOとなって操作量下限値OL_ATと操作量上限値OH_ATの修正が終了するまで、ステップS100〜S111の処理が繰り返される。
After step S110 or S111 ends, the
なお、再起動の回数は予め指定された回数に留め、操作量下限値OL_ATと操作量上限値OH_ATの修正が完全に終了したか否かに関係なく、所定の回数再起動したら、再起動せずにステップS110又はS111で図3の処理を終えるようにしてもよい。 It should be noted that the number of restarts is limited to a pre-specified number, and after restarting a predetermined number of times regardless of whether or not the correction of the operation amount lower limit value OL_AT and the operation amount upper limit value OH_AT has been completed, restart the operation. Instead, the process of FIG. 3 may be terminated in step S110 or S111.
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、コントローラの制制御演算部23は、設定値SP入力部20から入力された設定値SP、制御量PV入力部21から入力された制御量PVに基づいて、次式のようなフィードバック制御演算を行い操作量MVを算出することを制御周期毎に行う。すなわち、制御演算部23は、制御量PVが設定値SPに一致するように操作量MVを算出する。
MV=(α/Pb){1+(1/Tis)+Tds}(SP−PV) ・・(10)
式(10)において、sはラプラス演算子、αは定数で、例えばα=100である。制御演算部23で算出された操作量MVは、操作量出力部22を介して制御対象に出力される。
In a normal control operation after the end of limit cycle auto-tuning, the control /
MV = (α / Pb) {1+ (1 / Tis) + Tds} (SP−PV) (10)
In Expression (10), s is a Laplace operator, α is a constant, for example, α = 100. The operation amount MV calculated by the
以上のように、本実施の形態では、リミットサイクルオートチューニングの実行中に出力される操作量下限値OL_ATと操作量上限値OH_ATの出力時間に基づく判定により、操作量下限値OL_ATと操作量上限値OH_ATの設定が適切か否かを自動的に判定することができる。その結果、コントローラのオートチューニングが不適切であることを見逃してしまう可能性を大幅に低減することができる。 As described above, in this embodiment, the operation amount lower limit value OL_AT and the operation amount upper limit value are determined based on the output time of the operation amount lower limit value OL_AT and the operation amount upper limit value OH_AT that are output during the execution of limit cycle auto-tuning. It can be automatically determined whether or not the value OH_AT is set appropriately. As a result, it is possible to greatly reduce the possibility of overlooking that the controller auto-tuning is inappropriate.
また、本実施の形態では、操作量の上下限値の設定が不適切と判定したときに、操作量下限値OL_ATと操作量上限値OH_ATのうち少なくとも一方を自動的に修正することができる。さらに、本実施の形態では、操作量下限値OL_ATと操作量上限値OH_ATの修正後にリミットサイクルオートチューニング演算部6を再起動することにより、オートチューニングを自動的に再実行することができる。その結果、コントローラの制御パラメータの適切な設定が可能になり、操作量下限値OL_ATと操作量上限値OH_ATの更なる修正も可能になる。 In the present embodiment, when it is determined that the upper and lower limit values of the operation amount are inappropriate, at least one of the operation amount lower limit value OL_AT and the operation amount upper limit value OH_AT can be automatically corrected. Furthermore, in the present embodiment, auto-tuning can be automatically re-executed by restarting the limit cycle auto-tuning calculation unit 6 after correcting the manipulated variable lower limit value OL_AT and the manipulated variable upper limit value OH_AT. As a result, it is possible to appropriately set the control parameters of the controller, and further modification of the operation amount lower limit value OL_AT and the operation amount upper limit value OH_AT is possible.
[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。図7は本発明の第2の実施の形態に係るオートチューニング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。本実施の形態は、前記第2の手法に基づくものである。
図7のオートチューニング装置は、設定値SP入力部1と、制御量PV入力部2と、操作量MV出力部3と、2位置操作量下側設定部4と、2位置操作量上側設定部5と、リミットサイクルオートチューニング演算部6と、起動指示部7と、リミットサイクルオートチューニングの実行中に検出された極値偏差のうち、最新の第1の極値偏差Er1の絶対値とこの第1の極値偏差Er1の直前に検出された第2の極値偏差Er2の絶対値との比率REを算出する比率RE算出部9aと、比率REに基づいて操作量上限値OH_ATと操作量下限値OL_ATの設定が適切か否かを判定する判定部10aと、操作量上限値OH_AT又は操作量下限値OL_ATの設定が不適切と判定されたときに、操作量上限値OH_ATと操作量下限値OL_ATのうち少なくとも一方について適切と推測される修正値を算出して、2位置操作量下側設定部4が設定する操作量上限値OH_ATと2位置操作量上側設定部5が設定する操作量下限値OL_ATのうち少なくとも一方を修正値に更新する2位置操作量修正部11aと、再起動指示部12とを備える。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the auto-tuning apparatus according to the second embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The present embodiment is based on the second method.
7 includes a set value
本実施の形態のオートチューニング装置がチューニング対象とするコントローラの構成は図2に示したとおりである。
次に、本実施の形態のオートチューニング装置のリミットサイクルオートチューニング機能について説明する。図8はオートチューニング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り、図3と同一の処理には同一の符号を付してある。
The configuration of the controller to be tuned by the auto tuning apparatus of the present embodiment is as shown in FIG.
Next, the limit cycle auto-tuning function of the auto-tuning device of this embodiment will be described. FIG. 8 is a flowchart showing an operation of the auto tuning device when limit cycle auto tuning is executed. The same reference numerals are given to the same processes as those in FIG.
ステップS100〜S105の処理は、第1の実施の形態と同じである。ステップS105の終了後、比率RE算出部9aは、第1の極値偏差Er1の絶対値と第2の極値偏差Er2の絶対値の比率REを算出する(ステップS112)。このとき、比率RE算出部9aは、第1の極値偏差Er1が極大値で、第2の極値偏差Er2が極小値の場合は、次式のように極大値側の偏差が分母になり、極小値側の偏差が分子になるようにして比率REを算出する。
RE=|Er2|/|Er1| ・・・(11)
The processes in steps S100 to S105 are the same as those in the first embodiment. After step S105 is completed, the ratio
RE = | Er2 | / | Er1 | (11)
また、比率RE算出部9aは、第1の極値偏差Er1が極小値で、第2の極値偏差Er2が極大値の場合は、式(11)の分母と分子を入れ替えて、次式のように比率REを算出する。
RE=|Er1|/|Er2| ・・・(12)
Further, the ratio
RE = | Er1 | / | Er2 | (12)
判定部10aは、操作量上限値OH_ATと操作量下限値OL_ATの設定が適切か否かを判定する(ステップS113)。判定部10aは、比率REが予め設定された閾値C3より大きい場合(ステップS114においてYES)、操作量下限値OL_ATが低過ぎると判断し、2位置操作量修正部11aに対して操作量下限値OL_ATの修正を指示する。また、判定部10aは、比率REが予め設定された閾値C4より小さい場合(ステップS115においてYES)、操作量上限値OH_ATが高過ぎると判断し、2位置操作量修正部11aに対して操作量上限値OH_ATの修正を指示する。閾値C3,C4は、例えばC3=2、C4=0.5である。
The
2位置操作量修正部11aは、判定部10aから操作量下限値OL_ATの修正指示を受けた場合、次式のように操作量下限値の修正値OL_ATnewを算出し、この修正値OL_ATnewを2位置操作量下側設定部4に出力する。2位置操作量下側設定部4は、修正値OL_ATnewを操作量下限値OL_ATの新たな値としてリミットサイクルオートチューニング演算部6に設定する(ステップS116)。
OL_ATnew=OL_AT+(OH_AT−OL_AT)(RE−1)
/(RE+1) ・・・(13)
式(13)は、第1の実施の形態と同様の操作量下限値OL_ATの修正原理に基づくものであり、図5においてRT:1をRE:1に置換した結果得られるものである。なお、式(13)において修正量を決定する係数部分(RE−1)/(RE+1)は、理論的に最適な正の値であるが、式(13)において(RE−1)/(RE+1)の代わりに任意の正の値β3を用いてもよい。このとき、0<β3≦(RE−1)/(RE+1)が理論的に適切な範囲になる。
When the two-position operation amount correction unit 11a receives a correction instruction for the operation amount lower limit value OL_AT from the
OL_AT new = OL_AT + (OH_AT-OL_AT) (RE-1)
/ (RE + 1) (13)
Expression (13) is based on the same principle of correction of the manipulated variable lower limit value OL_AT as in the first embodiment, and is obtained as a result of replacing RT: 1 with RE: 1 in FIG. The coefficient portion (RE-1) / (RE + 1) for determining the correction amount in the equation (13) is a theoretically optimal positive value, but in the equation (13), (RE-1) / (RE + 1) ) May be used as an arbitrary positive value β3. At this time, 0 <β3 ≦ (RE−1) / (RE + 1) is a theoretically appropriate range.
また、2位置操作量修正部11aは、判定部10aから操作量上限値OH_ATの修正指示を受けた場合、次式のように操作量上限値の修正値OH_ATnewを算出し、この修正値OH_ATnewを2位置操作量上側設定部5に出力する。2位置操作量上側設定部5は、修正値OH_ATnewを操作量上限値OH_ATの新たな値としてリミットサイクルオートチューニング演算部6に設定する(ステップS117)。
OH_ATnew=OH_AT+(OH_AT−OL_AT)(RE−1)
/(RE+1) ・・・(14)
式(14)は、第1の実施の形態と同様の操作量上限値OH_ATの修正原理に基づくものであり、図6において1:1/RTを1:1/REに置換した結果得られるものである。なお、式(14)において修正量を決定する係数部分(RE−1)/(RE+1)は、理論的に最適な負の値であるが、式(14)において(RE−1)/(RE+1)の代わりに任意の負の値β4を用いてもよい。このとき、(RE−1)/(RE+1)≦β4<0が理論的に適切な範囲になる。
When the two-position operation amount correction unit 11a receives a correction instruction for the operation amount upper limit value OH_AT from the
OH_AT new = OH_AT + (OH_AT-OL_AT) (RE-1)
/ (RE + 1) (14)
Expression (14) is based on the same principle of correction of the manipulated variable upper limit value OH_AT as in the first embodiment, and is obtained as a result of replacing 1: 1 / RT with 1: 1 / RE in FIG. It is. The coefficient part (RE-1) / (RE + 1) for determining the correction amount in the equation (14) is a theoretically optimal negative value, but in the equation (14), (RE-1) / (RE + 1) Any negative value β4 may be used instead of (). At this time, (RE-1) / (RE + 1) ≦ β4 <0 is a theoretically appropriate range.
ステップS116又はS117の終了後の再起動指示部12の動作は第1の実施の形態で説明したとおりである。
こうして、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。
The operation of the
Thus, in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
本発明は、PID等のコントローラのパラメータ調整に適用することができる。 The present invention can be applied to controller parameter adjustment such as PID.
1,20…設定値SP入力部、2,21…制御量PV入力部、3,22…操作量MV出力部、4…2位置操作量下側設定部、5…2位置操作量上側設定部、6…リミットサイクルオートチューニング演算部、7…起動指示部、8…時間測定部、9…比率RT算出部、9a…比率RE算出部、10,10a…判定部、11,11a…2位置操作量修正部、12…再起動指示部、23…制御演算部。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記リミットサイクルオートチューニングの実行時に、制御対象に一定振幅の操作量を出力し、この操作量出力に応じた制御応答に基づいてコントローラの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コントローラに設定するリミットサイクルオートチューニング演算手段と、
前記リミットサイクルオートチューニングの実行中に出力される前記操作量の出力時間に基づき前記操作量の上下限値の設定が適切か否かを判定する操作量上下限値設定判定手段とを備えることを特徴とするオートチューニング装置。 In an auto-tuning device with a limit cycle auto-tuning function that sets the control parameters of the controller,
When the limit cycle auto-tuning is executed, an operation amount with a constant amplitude is output to the controlled object, a control parameter of the controller is calculated based on a control response according to the operation amount output, and the calculated control parameter is set in the controller Limit cycle auto-tuning calculation means,
And an operation amount upper / lower limit value setting determination unit for determining whether or not the setting of the upper and lower limit values of the operation amount is appropriate based on an output time of the operation amount output during execution of the limit cycle auto-tuning. Features an auto tuning device.
前記操作量上下限値設定判定手段は、
前記リミットサイクルオートチューニングの実行中に前記操作量の上限値が出力される操作量上限値出力時間と前記操作量の下限値が出力される操作量下限値出力時間を測定する時間測定部と、
前記操作量上限値出力時間と前記操作量下限値出力時間との比率を算出する比率算出部と、
前記比率に基づいて前記操作量の上下限値の設定が適切か否かを判定する判定部とからなることを特徴とするオートチューニング装置。 In the auto tuning device according to claim 1,
The operation amount upper / lower limit value setting determination means includes:
A time measurement unit that measures an operation amount upper limit value output time during which the upper limit value of the operation amount is output during execution of the limit cycle auto-tuning and an operation amount lower limit value output time during which the lower limit value of the operation amount is output;
A ratio calculation unit that calculates a ratio between the operation amount upper limit value output time and the operation amount lower limit value output time;
An auto-tuning apparatus comprising: a determination unit that determines whether or not the setting of the upper and lower limit values of the operation amount is appropriate based on the ratio.
前記リミットサイクルオートチューニングの実行時に、制御対象に一定振幅の操作量を出力し、この操作量出力に応じた制御応答に基づいてコントローラの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コントローラに設定するリミットサイクルオートチューニング演算手段と、
前記リミットサイクルオートチューニングの実行中に検出される制御量の偏差に基づき前記操作量の上下限値の設定が適切か否かを判定する操作量上下限値設定判定手段とを備えることを特徴とするオートチューニング装置。 In an auto-tuning device with a limit cycle auto-tuning function that sets the control parameters of the controller,
When the limit cycle auto-tuning is executed, an operation amount with a constant amplitude is output to the controlled object, a control parameter of the controller is calculated based on a control response according to the operation amount output, and the calculated control parameter is set in the controller Limit cycle auto-tuning calculation means,
And an operation amount upper / lower limit value setting determination means for determining whether or not the setting of the upper and lower limit values of the operation amount is appropriate based on a deviation of the control amount detected during the execution of the limit cycle auto-tuning. Auto tuning device to do.
前記操作量上下限値設定判定手段は、
前記リミットサイクルオートチューニングの実行中に制御量が極大値又は極小値に達したときの極値偏差のうち、最新の第1の極値偏差の絶対値とこの第1の極値偏差の直前に検出された第2の極値偏差の絶対値との比率を算出する比率算出部と、
前記比率に基づいて前記操作量の上下限値の設定が適切か否かを判定する判定部とからなることを特徴とするオートチューニング装置。 In the auto tuning device according to claim 3,
The operation amount upper / lower limit value setting determination means includes:
Among the extreme value deviations when the controlled variable reaches the maximum value or the minimum value during the execution of the limit cycle auto-tuning, the absolute value of the latest first extreme value deviation and immediately before the first extreme value deviation A ratio calculator that calculates a ratio of the detected absolute value of the second extreme value deviation;
An auto-tuning apparatus comprising: a determination unit that determines whether the setting of the upper and lower limit values of the operation amount is appropriate based on the ratio.
さらに、前記操作量上下限値設定判定手段によって前記操作量の上下限値の設定が不適切と判定されたときに、前記操作量の上限値と下限値のうち少なくとも一方について適切と推測される修正値を算出して、前記リミットサイクルオートチューニング演算手段から出力される前記操作量の上限値又は下限値を前記修正値に更新する操作量修正手段を備えることを特徴とするオートチューニング装置。 In the auto-tuning device according to any one of claims 1 to 4,
Furthermore, when it is determined by the operation amount upper / lower limit value setting determination means that the setting of the upper / lower limit value of the operation amount is inappropriate, it is estimated that at least one of the upper limit value and the lower limit value of the operation amount is appropriate. An auto-tuning apparatus, comprising: an operation amount correction unit that calculates a correction value and updates an upper limit value or a lower limit value of the operation amount output from the limit cycle auto-tuning calculation unit to the correction value.
さらに、前記操作量修正手段の処理の終了後に、前記リミットサイクルオートチューニング演算手段を再起動して、前記リミットサイクルオートチューニング演算手段と前記操作量上下限値設定判定手段と前記操作量修正手段とに処理を再実行させる再起動指示手段を備えることを特徴とするオートチューニング装置。 In the auto tuning device according to claim 5,
Further, after the processing of the manipulated variable correcting means is completed, the limit cycle auto-tuning calculating means is restarted, the limit cycle auto-tuning calculating means, the manipulated variable upper / lower limit value setting determining means, the manipulated variable correcting means, An auto-tuning apparatus comprising restart instruction means for re-executing the process.
前記リミットサイクルオートチューニングの実行時に、制御対象に一定振幅の操作量を出力し、この操作量出力に応じた制御応答に基づいてコントローラの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コントローラに設定するリミットサイクルオートチューニング演算手順と、
前記リミットサイクルオートチューニングの実行中に出力される前記操作量の出力時間に基づき前記操作量の上下限値の設定が適切か否かを判定する操作量上下限値設定判定手順とを備えることを特徴とするオートチューニング方法。 In the auto tuning method that sets the control parameters of the controller by the limit cycle auto tuning method,
When the limit cycle auto-tuning is executed, an operation amount with a constant amplitude is output to the controlled object, a control parameter of the controller is calculated based on a control response according to the operation amount output, and the calculated control parameter is set in the controller Limit cycle auto-tuning calculation procedure,
An operation amount upper / lower limit value setting determination procedure for determining whether the setting of the upper and lower limit values of the operation amount is appropriate based on an output time of the operation amount output during execution of the limit cycle auto-tuning. A characteristic auto-tuning method.
前記リミットサイクルオートチューニングの実行時に、制御対象に一定振幅の操作量を出力し、この操作量出力に応じた制御応答に基づいてコントローラの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コントローラに設定するリミットサイクルオートチューニング演算手順と、
前記リミットサイクルオートチューニングの実行中に検出される制御量の偏差に基づき前記操作量の上下限値の設定が適切か否かを判定する操作量上下限値設定判定手順とを備えることを特徴とするオートチューニング方法。 In the auto tuning method that sets the control parameters of the controller by the limit cycle auto tuning method,
When the limit cycle auto-tuning is executed, an operation amount with a constant amplitude is output to the controlled object, a control parameter of the controller is calculated based on a control response according to the operation amount output, and the calculated control parameter is set in the controller Limit cycle auto-tuning calculation procedure,
An operation amount upper / lower limit value setting determination procedure for determining whether or not the setting of the upper and lower limit values of the operation amount is appropriate based on a deviation of the control amount detected during the execution of the limit cycle auto-tuning. Auto tuning method to do.
さらに、前記操作量上下限値設定判定手順によって前記操作量の上下限値の設定が不適切と判定されたときに、前記操作量の上限値と下限値のうち少なくとも一方について適切と推測される修正値を算出して、前記リミットサイクルオートチューニング演算手順で出力する前記操作量の上限値又は下限値を前記修正値に更新する操作量修正手順を備えることを特徴とするオートチューニング方法。 In the auto-tuning method according to claim 7 or 8,
Furthermore, when the setting of the upper and lower limit values of the operation amount is determined to be inappropriate by the operation amount upper and lower limit value setting determination procedure, it is estimated that at least one of the upper limit value and the lower limit value of the operation amount is appropriate. An auto-tuning method comprising an operation amount correction procedure for calculating a correction value and updating an upper limit value or a lower limit value of the operation amount to be output in the limit cycle auto-tuning calculation procedure to the correction value.
さらに、前記操作量修正手順の終了後に、前記リミットサイクルオートチューニング演算手順と前記操作量上下限値設定判定手順と前記操作量修正手順とを再実行させる再起動指示手順を備えることを特徴とするオートチューニング方法。 The auto-tuning method according to claim 9, wherein
And a restart instruction procedure for re-executing the limit cycle auto-tuning calculation procedure, the manipulated variable upper / lower limit value setting determination procedure, and the manipulated variable modification procedure after the manipulated variable modification procedure is completed. Auto tuning method.
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