JP2008181356A - Temperature control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、温度制御に用いるＰＩＤ制御のパラメータを調整する技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for adjusting parameters of PID control used for temperature control.
温度制御に用いるＰＩＤ制御のパラメータを調整する技術としては、ステップ応答法を用いて求めた制御対象の伝達関数に基づいて、ＰＩＤ制御の各種パラメータを設定する技術が知られている（たとえば、特許文献１）。
さて、制御対象の伝達関数が固定的なものでなく、制御対象の状態や制御内容に応じて変化するものであるときには、ステップ応答法によって、制御対象に発現した単一の伝達関数に整合するように求めたＰＩＤ制御のパラメータによっては、適正に制御対象の温度制御を行うことができない場合が生じる。 Now, when the transfer function of the controlled object is not fixed and changes depending on the state of the controlled object and the control content, it is matched with the single transfer function expressed in the controlled object by the step response method. Depending on the PID control parameters obtained as described above, the temperature control of the control target may not be performed properly.
そこで、本発明は、ＰＩＤ制御を用いた温度制御を行う温度制御装置において、制御対象の状態や制御内容によらずに、制御対象の伝達関数に、より幅広く整合するＰＩＤ制御のパラメータを自動設定することを課題とする。 Therefore, the present invention automatically sets PID control parameters that are more widely matched to the transfer function of the controlled object, regardless of the state of the controlled object and the control content, in a temperature control device that performs temperature control using PID control. The task is to do.
前記課題達成のために、本発明は、所定の動作を行う制御対象装置の温度を目標温度に制御する温度制御装置を、前記制御対象装置の温度を検出する温度センサと、設定されたＰＩＤ制御パラメータを用いたＰＩＤ制御によって、前記温度センサが検出した温度に応じた、前記制御対象装置の温度を制御する温度制御信号を出力するＰＩＤ制御部と、前記ＰＩＤ制御パラメータを前記ＰＩＤ制御部に設定するＰＩＤ制御パラメータ設定部とより構成すると共に、前記ＰＩＤ制御パラメータ設定部を、前記制御対象装置の複数の異なる動作状態の各々について、当該動作状態に前記制御対象装置の動作を制御しつつ、前記温度制御信号のステップ変化に対する、前記温度センサが検出する温度の応答をステップ応答データとして収集するステップ応答データ収集部と、前記ステップ応答データ収集部が収集した各ステップ応答データについて、当該ステップ応答データが示す応答に適合するＰＩＤ制御パラメータを算出すると共に、算出した各ＰＩＤ制御パラメータの平均を、前記ＰＩＤ制御部に設定する前記ＰＩＤ制御パラメータとして算定するＰＩＤ制御パラメータ算定部とを含めて構成したものである。 In order to achieve the object, the present invention provides a temperature control device that controls the temperature of a control target device that performs a predetermined operation to a target temperature, a temperature sensor that detects the temperature of the control target device, and a set PID control. A PID control unit that outputs a temperature control signal for controlling the temperature of the device to be controlled according to the temperature detected by the temperature sensor by PID control using parameters, and sets the PID control parameter in the PID control unit The PID control parameter setting unit, and the PID control parameter setting unit for each of a plurality of different operation states of the control target device while controlling the operation of the control target device to the operation state, A step of collecting the response of the temperature detected by the temperature sensor with respect to the step change of the temperature control signal as step response data. For each step response data collected by the response data collection unit and the step response data collection unit, a PID control parameter suitable for the response indicated by the step response data is calculated, and an average of the calculated PID control parameters is And a PID control parameter calculation unit that calculates the PID control parameter set in the PID control unit.
このような温度制御装置によれば、制御対象装置の動作状態に関する様々な状況下における応答に対してステップ応答法で各々求めたＰＩＤ制御パラメータの平均を、ＰＩＤ制御に用いるＰＩＤ制御パラメータとして自動設定することができる。そして、このように自動設定されるＰＩＤ制御パラメータは、制御対象装置の動作状態によらずに、制御対象の伝達関数に、より幅広く整合するＰＩＤ制御パラメータであることが期待できる。 According to such a temperature control device, the average of the PID control parameters respectively obtained by the step response method with respect to responses in various situations related to the operation state of the control target device is automatically set as the PID control parameters used for PID control. can do. The PID control parameter automatically set in this way can be expected to be a PID control parameter that more widely matches the transfer function of the control target regardless of the operation state of the control target device.
ここで、このような温度制御装置は、より具体的には、たとえば、液冷されるエンジンの温度を目標温度に制御する温度制御装置として適用することができる。
すなわち、この場合には、温度制御装置を、たとえば、前記液冷に用いる冷却液の温度を検出する温度検出手段と、前記冷却液の前記エンジンへ供給される液量を調整するバルブと、設定されたＰＩＤ制御パラメータを用いたＰＩＤ制御によって、前記温度センサが検出した温度に応じて、前記バルブの開度を調整するＰＩＤ制御部と、前記ＰＩＤ制御パラメータを前記ＰＩＤ制御部に設定するＰＩＤ制御パラメータ設定部とより構成する。ただし、前記ＰＩＤ制御パラメータ設定部は、前記エンジンの回転数と出力トルクとの複数の異なる組み合わせの各々について、当該組み合わせに前記エンジンの回転数と出力トルクとを制御しつつ、前記バルブの開度のステップ変化に対する、前記温度センサが検出する温度の応答をステップ応答データとして収集するステップ応答データ収集部と、前記ステップ応答データ収集部が収集した各ステップ応答データについて、当該ステップ応答データが示す応答に適合するＰＩＤ制御パラメータを算出すると共に、算出した各ＰＩＤ制御パラメータの平均を、前記ＰＩＤ制御部に設定する前記ＰＩＤ制御パラメータとして算定するＰＩＤ制御パラメータ算定部とを含めて構成する。
Here, more specifically, such a temperature control device can be applied as, for example, a temperature control device that controls the temperature of an engine that is liquid-cooled to a target temperature.
That is, in this case, the temperature control device is set, for example, with a temperature detection means for detecting the temperature of the coolant used for the liquid cooling, a valve for adjusting the amount of the coolant supplied to the engine, A PID control unit that adjusts the opening of the valve according to the temperature detected by the temperature sensor by PID control using the PID control parameter, and PID control that sets the PID control parameter in the PID control unit It consists of a parameter setting unit. However, for each of a plurality of different combinations of the engine speed and the output torque, the PID control parameter setting unit controls the engine speed and the output torque for the combination, while controlling the opening degree of the valve. A step response data collection unit that collects, as step response data, a temperature response detected by the temperature sensor with respect to a step change, and a response indicated by the step response data for each step response data collected by the step response data collection unit And a PID control parameter calculation unit that calculates an average of the calculated PID control parameters as the PID control parameter set in the PID control unit.
また、前記課題達成のために、本発明は、所定の動作を行う制御対象装置の温度を目標温度に制御する温度制御装置を、前記制御対象装置の温度を検出する温度センサと、設定されたＰＩＤ制御パラメータを用いたＰＩＤ制御によって、前記温度センサが検出した温度に応じた、前記制御対象装置の温度を制御する温度制御信号を出力するＰＩＤ制御部と、前記ＰＩＤ制御パラメータを前記ＰＩＤ制御部に設定するＰＩＤ制御パラメータ設定部とより構成すると共に、前記ＰＩＤ制御パラメータ設定部を、前記温度制御信号のステップ変化前後の値の複数の異なる組み合わせの各々について、当該組み合わせのステップ変化前後の値によるステップ変化に対する、前記温度センサが検出する温度の応答をステップ応答データとして収集するステップ応答データ収集部と、前記ステップ応答データ収集部が収集した各ステップ応答データについて、当該ステップ応答データが示す応答に適合するＰＩＤ制御パラメータを算出すると共に、算出した各ＰＩＤ制御パラメータの平均を、前記ＰＩＤ制御部に設定する前記ＰＩＤ制御パラメータとして算定するＰＩＤ制御パラメータ算定部とを含めて構成したものである。 In order to achieve the above object, the present invention sets a temperature control device that controls the temperature of a control target device that performs a predetermined operation to a target temperature, and a temperature sensor that detects the temperature of the control target device. A PID control unit that outputs a temperature control signal for controlling the temperature of the device to be controlled according to the temperature detected by the temperature sensor by PID control using a PID control parameter, and the PID control unit that outputs the PID control parameter. And a PID control parameter setting unit for each of a plurality of different combinations of values before and after the step change of the temperature control signal according to values before and after the step change of the combination. The response of the temperature detected by the temperature sensor to the step change is collected as step response data. For each step response data collected by the step response data collection unit and the step response data collection unit, a PID control parameter suitable for the response indicated by the step response data is calculated, and an average of the calculated PID control parameters is calculated. And a PID control parameter calculation unit that calculates the PID control parameter set in the PID control unit.
このような温度制御装置によれば、温度制御信号の様々なレベル下におけるステップ変化の応答に対してステップ応答法で各々求めたＰＩＤ制御パラメータの平均を、ＰＩＤ制御に用いるＰＩＤ制御パラメータとして自動設定することができる。そして、このように自動設定されるＰＩＤ制御パラメータは、温度制御信号のレベルによらずに、制御対象の伝達関数に、より幅広く整合するＰＩＤ制御パラメータであることが期待できる。 According to such a temperature control device, the average of the PID control parameters obtained by the step response method with respect to the response of the step change under various levels of the temperature control signal is automatically set as the PID control parameter used for the PID control. can do. The PID control parameter that is automatically set in this way can be expected to be a PID control parameter that more widely matches the transfer function to be controlled regardless of the level of the temperature control signal.
ここで、このような温度制御装置は、より具体的には、たとえば、液冷されるエンジンの温度を目標温度に制御する温度制御装置として適用することができる。
すなわち、この場合には、温度制御装置を、たとえば、前記液冷に用いる冷却液の温度を検出する温度検出手段と、前記冷却液の前記エンジンへ供給される液量を調整するバルブと、設定されたＰＩＤ制御パラメータを用いたＰＩＤ制御によって、前記温度センサが検出した温度に応じて、前記バルブの開度を調整するＰＩＤ制御部と、前記ＰＩＤ制御パラメータを前記ＰＩＤ制御部に設定するＰＩＤ制御パラメータ設定部とより構成する。ただし、前記ＰＩＤ制御パラメータ設定部は、前記バルブの開度のステップ変化前後の値の複数の異なる組み合わせの各々について、当該組み合わせのステップ変化前後の値による前記バルブの開度のステップ変化に対する、前記温度センサが検出する温度の応答をステップ応答データとして収集するステップ応答データ収集部と、前記ステップ応答データ収集部が収集した各ステップ応答データについて、当該ステップ応答データが示す応答に適合するＰＩＤ制御パラメータを算出すると共に、算出した各ＰＩＤ制御パラメータの平均を、前記ＰＩＤ制御部に設定する前記ＰＩＤ制御パラメータとして算定するＰＩＤ制御パラメータ算定部とを含めて構成する。
Here, more specifically, such a temperature control device can be applied as, for example, a temperature control device that controls the temperature of an engine that is liquid-cooled to a target temperature.
That is, in this case, the temperature control device is set, for example, with a temperature detection means for detecting the temperature of the coolant used for the liquid cooling, a valve for adjusting the amount of the coolant supplied to the engine, A PID control unit that adjusts the opening of the valve according to the temperature detected by the temperature sensor by PID control using the PID control parameter, and PID control that sets the PID control parameter in the PID control unit It consists of a parameter setting unit. However, the PID control parameter setting unit, for each of a plurality of different combinations of values before and after the step change of the valve opening, for the step change of the valve opening by the value before and after the step change of the combination, A step response data collecting unit that collects a temperature response detected by the temperature sensor as step response data; and for each step response data collected by the step response data collecting unit, a PID control parameter that matches a response indicated by the step response data And an average of the calculated PID control parameters, including a PID control parameter calculation unit that calculates the PID control parameter set in the PID control unit.
以上のように、本発明によれば、ＰＩＤ制御を用いた温度制御を行う温度制御装置において、制御対象の伝達関数に、より幅広く整合したＰＩＤ制御のパラメータを自動設定することができる。 As described above, according to the present invention, in a temperature control device that performs temperature control using PID control, it is possible to automatically set PID control parameters that are more widely matched to the transfer function to be controlled.
以下、本発明の実施形態を、エンジン試験時におけるエンジンの温度制御への適用を例にとり説明する。
図１に、本実施形態に係るエンジン試験システムの構成を示す。
図示するように、エンジン試験システムは、試験対象のエンジン１、エンジン１の出力軸にトルクを作用させるダイナモメータ２、エンジン１に冷却水を供給する冷却装置３、エンジン１に供給される冷却水の水量を調整する、開度制御信号ＣＮＴによって開度が制御されるバルブ４、冷却水の温度ＴＭＰを検出する温度センサ５、温度制御装置６を備えている。そして、エンジン１の回転数は温度制御装置６からの制御信号ＣＮＴＲＥＶによって制御され、ダイナモメータ２がエンジン１の出力軸に作用するトルクすなわちエンジン１の出力トルクは、温度制御装置６からの制御信号ＣＮＴＴＱによって制御される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described taking application to engine temperature control during an engine test as an example.
FIG. 1 shows a configuration of an engine test system according to the present embodiment.
As shown in the figure, the engine test system includes an engine 1 to be tested, a dynamometer 2 that applies torque to the output shaft of the engine 1, a cooling device 3 that supplies cooling water to the engine 1, and cooling water that is supplied to the engine 1. Is provided with a valve 4 whose opening is controlled by an opening control signal CNT, a temperature sensor 5 for detecting the temperature TMP of the cooling water, and a temperature control device 6. The rotational speed of the engine 1 is controlled by a control signal CNTREV from the temperature control device 6, and the torque that the dynamometer 2 acts on the output shaft of the engine 1, that is, the output torque of the engine 1 is a control signal from the temperature control device 6. Controlled by CNTTQ.
また、温度制御装置６は、サンプルデータ６１を取得するサンプルデータ取得部６２と、サンプルデータ６１に基づいてＰＩＤ制御パラメータを設定するＰＩＤパラメータ算出部６３と、ＰＩＤパラメータ算出部６３が設定したＰＩＤ制御パラメータを用いたＰＩＤ制御によって、エンジン１の温度制御を行うＰＩＤ制御部６４とを有する
すなわち、ＰＩＤ制御部６４は、温度制御実行時には、制御信号ＣＮＴＲＥＶと制御信号ＣＮＴＴＱによって、エンジン１の回転数と出力トルクを所定の値に制御しつつ、下記式（１）で示すＰＩＤ制御で温度制御を行う。ただし、ＴＧＴは、オペレータから指令された温度制御の目標温度であり、比例ゲインＫｐ、積分時間ＴＩ、微分時間ＴＤは、ＰＩＤパラメータ算出部６３によって算出されたＰＩＤ制御パラメータである。また、前述の通り、ＴＭＰは温度センサ５で検出した冷却水の温度であり、ＣＮＴはバルブ４の開度を制御する制御信号である。
The temperature control device 6 includes a sample data acquisition unit 62 that acquires the sample data 61, a PID parameter calculation unit 63 that sets a PID control parameter based on the sample data 61, and a PID control set by the PID parameter calculation unit 63. A PID control unit 64 that controls the temperature of the engine 1 by PID control using parameters. That is, when the temperature control is executed, the PID control unit 64 uses the control signal CNREV and the control signal CNTTQ to While controlling the output torque to a predetermined value, temperature control is performed by PID control represented by the following formula (1). However, TGT is a target temperature for temperature control instructed by the operator, and proportional gain Kp, integration time TI, and differentiation time TD are PID control parameters calculated by PID parameter calculation unit 63. As described above, TMP is the temperature of the cooling water detected by the temperature sensor 5, and CNT is a control signal for controlling the opening degree of the valve 4.
以下、このようなＰＩＤ制御部６４のＰＩＤ制御による温度制御に用いられるＰＩＤ制御パラメータの設定動作について説明する。
まず、ＰＩＤ制御パラメータの算出をオペレータから指示されると、サンプルデータ取得部６２は、サンプルデータ取得処理を行う。
図２ａに、このサンプルデータ取得処理の手順を示す。
ここで、サンプルデータ取得処理では、予め定義された複数のテストパターンを用いる。
ここで、一つのテストパターンは、開始バルブ開度ＣＮＴＳ、終了バルブ開度ＣＮＴＥ、回転数ＲＥＶ、トルクＴＱの値の一つの組み合わせであり、開始バルブ開度ＣＮＴＳ、終了バルブ開度ＣＮＴＥ、回転数ＲＥＶ、トルクＴＱの様々な値の組み合わせがテストパターンとして予め定義されている。ただし、このテストバターンは、予め設定された各項目の値の始値と終値と隣接する値間のステップ幅とに応じて、サンプルデータ取得処理実行開始時に生成するようにしてもよい。
Hereinafter, the setting operation of the PID control parameter used for the temperature control by the PID control of the PID control unit 64 will be described.
First, when an operator instructs the calculation of the PID control parameter, the sample data acquisition unit 62 performs a sample data acquisition process.
FIG. 2a shows the procedure of this sample data acquisition process.
Here, in the sample data acquisition process, a plurality of predefined test patterns are used.
Here, one test pattern is a combination of the values of the start valve opening CNTS, the end valve opening CNTE, the rotation speed REV, and the torque TQ, and the start valve opening CNTS, the end valve opening CNTE, and the rotation speed. Combinations of various values of REV and torque TQ are defined in advance as test patterns. However, this test pattern may be generated at the start of execution of the sample data acquisition process according to the preset start value and end value of each item and the step width between adjacent values.
そして、図示するように各テストパターンについて（ステップ２０２、２０４、２２０、２２４）、以下の処理を行う。
すなわち、まず、バルブ開度を制御する制御信号ＣＮＴの値と温度センサ５が検出する温度ＴＭＰの値とをデータとして時系列に記録するデータ記録動作を開始した上で（ステップ２０６）、制御信号ＣＮＴを操作してバルブ４の開度をテストパターンが示す開始バルブ開度ＣＮＴＳに制御すると共に、制御信号ＣＮＴＲＥＶを操作してエンジン１の回転数をテストパターンが示す回転数ＲＥＶに制御すると共に、制御信号ＣＮＴＴＱを操作してエンジン１の出力トルクを、テストパターンが示すトルクＴＱに制御する（ステップ２０８）。
そして、温度センサ５が検出する温度ＴＭＰが安定するのを待って（ステップ２１０）、制御信号ＣＮＴを操作してバルブ４の開度をテストパターンが示す終了バルブ開度ＣＮＴＥに制御する（ステップ２１２）。
Then, as shown in the figure, the following processing is performed for each test pattern (steps 202, 204, 220, and 224).
That is, first, after starting the data recording operation to record the value of the control signal CNT for controlling the valve opening and the value of the temperature TMP detected by the temperature sensor 5 as data (step 206), the control signal The CNT is operated to control the opening of the valve 4 to the start valve opening CNTS indicated by the test pattern, and the control signal CNREV is operated to control the rotation speed of the engine 1 to the rotation speed REV indicated by the test pattern. The control signal CNTTQ is operated to control the output torque of the engine 1 to the torque TQ indicated by the test pattern (step 208).
Then, after the temperature TMP detected by the temperature sensor 5 is stabilized (step 210), the control signal CNT is operated to control the opening degree of the valve 4 to the end valve opening degree CNTE indicated by the test pattern (step 212). ).
そして、再度、温度センサ５が検出する温度ＴＭＰが安定するのを待って（ステップ２１４）、データ記録動作を停止し（ステップ２１６）、それまで記録してきたデータを、テストパターンと共にサンプルデータ６１として保存する（ステップ２１８）。
ここで、このようにして保存されるサンプルデータ６１の例を図３に示す。
図示するように、たとえば、(開始バルブ開度ＣＮＴＳ、終了バルブ開度ＣＮＴＥ、回転数ＲＥＶ、トルクＴＱ)が、（ＣＮＴ１１、ＣＮＴ１２、ＲＥＶ１、ＴＱ１）であるテストパターンに対して、テストパターンと共にサンプルデータ６１に含められて保存されるデータは、バブルの開度が制御信号ＣＮＴ=ＣＮＴ１１で制御されており、かつ、温度ＴＭＰが開始温度ＴＭＰＳで安定しているときに、バブルの開度の制御信号ＣＮＴのＣＮＴ１１からＣＮＴ１２へのステップ変化を与えた場合の、当該温度ＴＭＰが終了温度ＴＭＰＥで安定するまでの応答を表すものとなる。
Then, after waiting for the temperature TMP detected by the temperature sensor 5 to be stabilized again (step 214), the data recording operation is stopped (step 216), and the data that has been recorded so far is used as sample data 61 together with the test pattern. Save (step 218).
Here, an example of the sample data 61 stored in this way is shown in FIG.
As shown in the figure, for example, for a test pattern in which (start valve opening CNTS, end valve opening CNTE, rotation speed REV, torque TQ) is (CNT11, CNT12, REV1, TQ1), a sample together with the test pattern is sampled. The data included and stored in the data 61 is the control of the bubble opening when the opening of the bubble is controlled by the control signal CNT = CNT11 and the temperature TMP is stable at the start temperature TMPS. When the step change of the signal CNT from CNT11 to CNT12 is given, it represents the response until the temperature TMP is stabilized at the end temperature TMPE.
さて、以上のようにして全てのテストパターンについてのサンプルデータ６１の保存が完了したならば（ステップ２２０）、ＰＩＤパラメータ算出部６３のＰＩＤパラメータ算出処理を起動し（ステップ２２２）、サンプルデータ取得処理を終了する。
次に、このようにして起動されるＰＩＤパラメータ算出部６３のＰＩＤパラメータ算出処理について説明する。
図２ｂに、このＰＩＤパラメータ算出処理について説明する。
図示するように、この処理では、保存されている各サンプルデータ６１について（ステップ２５２、２５４、２５８、２６４）、当該サンプルデータ６１に基づいてＰＩＤ制御パラメータを算出する処理を行う（ステップ２５６）。
ここで、各サンプルデータ６１に基づくＰＩＤ制御パラメータの算出は、ステップ応答法に従い次のように行う。
すなわち、たとえば、図４に示すような、制御信号ＣＮＴの開始バルブ開度ＣＮＴｉ１から終了バルブ開度ＣＮＴｉ２へのステップ変化に対して、開始温度ＴＭＰＳから終了温度ＴＭＰＥに変化して安定する温度ＴＭＰの応答ＴＭＰ（ｔ）を示すサンプルデータ６１に対しては、次のようにＰＩＤ制御パラメータを算出する
まず、終了温度ＴＭＰＥと開始温度ＴＭＰＳとの差分を、終了バルブ開度ＣＮＴｉ２と開始バルブ開度ＣＮＴｉ１との差分の差分で除算した値を等価ゲインＫとする。次に、温度ＴＭＰの応答曲線ＴＭＰ（ｔ）の勾配が最大となる点（変曲点）における接線ＡとＴＭＰ=開始温度ＴＭＰＳとの交点Ｂを求める。また、さらに、終了温度ＴＭＰＥと開始温度ＴＭＰＳとの差分の６３.２％、温度を開始温度ＴＭＰＳから変化させた温度と、応答曲線ＴＭＰ（ｔ）との交点Ｃを求める。そして、御信号ＣＮＴを開始バルブ開度ＣＮＴｉ１から終了バルブ開度ＣＮＴｉ２に変化させた時点ｔｓから交点Ｂまでの経過時点を等価むだ時間Ｌとして求め、交点Ｂから交点Ｃまでの経過時点を等価時定数Ｔとして求める。
When the storage of the sample data 61 for all the test patterns is completed as described above (step 220), the PID parameter calculation process of the PID parameter calculation unit 63 is started (step 222), and the sample data acquisition process is started. Exit.
Next, the PID parameter calculation process of the PID parameter calculation unit 63 activated in this way will be described.
FIG. 2b illustrates this PID parameter calculation process.
As shown in the figure, in this process, for each stored sample data 61 (steps 252, 254, 258, 264), a process of calculating PID control parameters based on the sample data 61 is performed (step 256).
Here, the calculation of the PID control parameter based on each sample data 61 is performed as follows according to the step response method.
That is, for example, with respect to the step change from the start valve opening CNTi1 to the end valve opening CNTi2 of the control signal CNT as shown in FIG. 4, the temperature TMP that changes and stabilizes from the start temperature TMPS to the end temperature TMPE. For the sample data 61 indicating the response TMP (t), the PID control parameter is calculated as follows. First, the difference between the end temperature TMPE and the start temperature TMPS is calculated as the end valve opening CNTi2 and the start valve opening CNTi1. A value obtained by dividing the difference by the difference is defined as an equivalent gain K. Next, an intersection B between the tangent line A and TMP = starting temperature TMPS at the point (inflection point) at which the gradient of the response curve TMP (t) of the temperature TMP is maximum is obtained. Further, an intersection C of the response curve TMP (t) with 63.2% of the difference between the end temperature TMPE and the start temperature TMPS, the temperature changed from the start temperature TMPS, and the response curve TMP (t) is obtained. Then, the elapsed time from the time ts when the control signal CNT is changed from the start valve opening CNTi1 to the end valve opening CNTi2 is obtained as an equivalent dead time L, and the elapsed time from the intersection B to the intersection C is equivalent. Obtained as a constant T.
そして、比例ゲインＫｐ=（Ｋｇ×Ｔ）/（Ｋ×Ｌ）、積分時間ＴＩ=ＫＩ×Ｌ、微分時間ＴＤ=Ｋｄ×Ｌとして求める。但し、Ｋｇ、ＫＩ、Ｋｄは、目標とする応答に応じて予めオペレータが設定した定数である。
さて、図２ｂに戻り、以上のようにして、各サンプルデータ６１に基づいてＰＩＤ制御パラメータを求めたならば、求めたＰＩＤ制御パラメータの群から、特異な値を示しているＰＩＤ制御パラメータを自動的にもしくはオペレータから指定された条件に従って取り除いた上で（ステップ２６０）、ＰＩＤ制御パラメータの群に含まれるＰＩＤ制御パラメータの平均（相加平均値や、相乗平均値や、適当な重みを用いた加重平均値など）を、比例ゲインＫｐ、積分時間ＴＩ、微分時間ＴＤの各パラメター毎に平均Ｋｐav、ＴＩav、ＴＤavとして算出し、算出した各パラメータの平均Ｋｐav、ＴＩav、ＴＤavを、ＰＩＤ制御におけるＰＩＤ制御に用いるＰＩＤ制御パラメータＫｐ、ＴＩ、ＴＤとして設定する（ステップ２６２）。
Then, the proportional gain Kp = (Kg × T) / (K × L), the integration time TI = KI × L, and the differential time TD = Kd × L are obtained. However, Kg, KI, and Kd are constants set in advance by the operator according to the target response.
Now, returning to FIG. 2b, when the PID control parameters are obtained based on the respective sample data 61 as described above, the PID control parameters indicating unique values are automatically selected from the obtained group of PID control parameters. Or after removal according to conditions specified by the operator (step 260), the average of the PID control parameters included in the group of PID control parameters (arithmetic mean value, geometric mean value, and appropriate weights were used) Weighted average values, etc.) are calculated as average Kpav, TIav, TDav for each parameter of proportional gain Kp, integration time TI, and derivative time TD, and the average Kpav, TIav, TDav of each parameter calculated is PID in PID control. The PID control parameters Kp, TI, and TD used for control are set (step 262).
そして、ＰＩＤパラメータ算出処理を終了する。
以上、本発明の実施形態について説明した。
以上のように、本実施形態によれば、エンジン１の回転数や出力トルクやバルブ４の開度などに関する様々な状況下における応答に対してステップ応答法で各々求めたＰＩＤ制御パラメータの平均を、ＰＩＤ制御に用いるＰＩＤ制御パラメータとして自動設定することができる。そして、このように自動設定されるＰＩＤ制御パラメータは、エンジン１の回転数や出力トルクや温度制御においてバルブ４の開度を制御するために出力する制御信号ＣＮＴのレベルによらずに、エンジン試験システムの伝達関数に、より幅広く整合するＰＩＤ制御パラメータであることが期待できる。よって、本実施形態によれば、様々な状況下において、より適切な温度制御を行えることができるようになる。
Then, the PID parameter calculation process ends.
The embodiment of the present invention has been described above.
As described above, according to the present embodiment, the average of the PID control parameters respectively obtained by the step response method with respect to responses in various situations relating to the rotational speed, output torque, opening degree of the valve 4 and the like of the engine 1 is obtained. It can be automatically set as a PID control parameter used for PID control. The PID control parameters automatically set in this way are not limited to the engine test regardless of the level of the control signal CNT output for controlling the opening degree of the valve 4 in the engine speed, output torque, and temperature control. It can be expected that the PID control parameters are more widely matched to the transfer function of the system. Therefore, according to the present embodiment, more appropriate temperature control can be performed under various circumstances.
ところで、以上の実施形態は、エンジン試験システムの適用を例にとり説明したが、本実施形態で示した温度制御の技術は、ＰＩＤ制御を用いて行う任意の温度制御に同様に適用することができる。 By the way, although the above embodiment explained taking application of an engine test system as an example, the technology of temperature control shown in this embodiment can be similarly applied to arbitrary temperature control performed using PID control. .
１…エンジン、２…ダイナモメータ、３…冷却装置、４…バルブ、５…温度センサ、６…温度制御装置、６１…サンプルデータ、６２…サンプルデータ取得部、６３…ＰＩＤパラメータ算出部、６４…ＰＩＤ制御部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine, 2 ... Dynamometer, 3 ... Cooling device, 4 ... Valve, 5 ... Temperature sensor, 6 ... Temperature control device, 61 ... Sample data, 62 ... Sample data acquisition part, 63 ... PID parameter calculation part, 64 ... PID control unit.
Claims (6)
前記制御対象装置の温度を検出する温度センサと、
設定されたＰＩＤ制御パラメータを用いたＰＩＤ制御によって、前記温度センサが検出した温度に応じた、前記制御対象装置の温度を制御する温度制御信号を出力するＰＩＤ制御部と、
前記ＰＩＤ制御パラメータを前記ＰＩＤ制御部に設定するＰＩＤ制御パラメータ設定部とを有し、
前記ＰＩＤ制御パラメータ設定部は、
前記制御対象装置の複数の異なる動作状態の各々について、当該動作状態に前記制御対象装置の動作を制御しつつ、前記温度制御信号のステップ変化に対する、前記温度センサが検出する温度の応答をステップ応答データとして収集するステップ応答データ収集部と、
前記ステップ応答データ収集部が収集した各ステップ応答データについて、当該ステップ応答データが示す応答に適合するＰＩＤ制御パラメータを算出すると共に、算出した各ＰＩＤ制御パラメータの平均を、前記ＰＩＤ制御部に設定する前記ＰＩＤ制御パラメータとして算定するＰＩＤ制御パラメータ算定部とを有することを特徴とする温度制御装置。
A temperature control device that controls the temperature of a control target device that performs a predetermined operation to a target temperature,
A temperature sensor for detecting the temperature of the device to be controlled;
A PID control unit that outputs a temperature control signal for controlling the temperature of the device to be controlled according to the temperature detected by the temperature sensor by PID control using a set PID control parameter;
A PID control parameter setting unit that sets the PID control parameter in the PID control unit;
The PID control parameter setting unit
For each of a plurality of different operation states of the control target device, a response of the temperature detected by the temperature sensor to a step change of the temperature control signal while controlling the operation of the control target device to the operation state is a step response A step response data collection unit that collects data,
For each step response data collected by the step response data collection unit, a PID control parameter suitable for the response indicated by the step response data is calculated, and an average of the calculated PID control parameters is set in the PID control unit. A temperature control apparatus comprising: a PID control parameter calculation unit that calculates the PID control parameter.
前記制御対象装置の温度を検出する温度センサと、
設定されたＰＩＤ制御パラメータを用いたＰＩＤ制御によって、前記温度センサが検出した温度に応じた、前記制御対象装置の温度を制御する温度制御信号を出力するＰＩＤ制御部と、
前記ＰＩＤ制御パラメータを前記ＰＩＤ制御部に設定するＰＩＤ制御パラメータ設定部とを有し、
前記ＰＩＤ制御パラメータ設定部は、
前記温度制御信号のステップ変化前後の値の複数の異なる組み合わせの各々について、当該組み合わせのステップ変化前後の値によるステップ変化に対する、前記温度センサが検出する温度の応答をステップ応答データとして収集するステップ応答データ収集部と、
前記ステップ応答データ収集部が収集した各ステップ応答データについて、当該ステップ応答データが示す応答に適合するＰＩＤ制御パラメータを算出すると共に、算出した各ＰＩＤ制御パラメータの平均を、前記ＰＩＤ制御部に設定する前記ＰＩＤ制御パラメータとして算定するＰＩＤ制御パラメータ算定部とを有することを特徴とする温度制御装置。
A temperature control device that controls the temperature of a control target device that performs a predetermined operation to a target temperature,
A temperature sensor for detecting the temperature of the device to be controlled;
A PID control unit that outputs a temperature control signal for controlling the temperature of the device to be controlled according to the temperature detected by the temperature sensor by PID control using a set PID control parameter;
A PID control parameter setting unit that sets the PID control parameter in the PID control unit;
The PID control parameter setting unit
For each of a plurality of different combinations of values before and after the step change of the temperature control signal, a step response that collects a temperature response detected by the temperature sensor as step response data with respect to the step change due to the value before and after the step change of the combination A data collection unit;
For each step response data collected by the step response data collection unit, a PID control parameter suitable for the response indicated by the step response data is calculated, and an average of the calculated PID control parameters is set in the PID control unit. A temperature control apparatus comprising: a PID control parameter calculation unit that calculates the PID control parameter.
前記液冷に用いる冷却液の温度を検出する温度検出手段と、
前記冷却液の前記エンジンへ供給される液量を調整するバルブと、
設定されたＰＩＤ制御パラメータを用いたＰＩＤ制御によって、前記温度センサが検出した温度に応じて、前記バルブの開度を調整するＰＩＤ制御部と、
前記ＰＩＤ制御パラメータを前記ＰＩＤ制御部に設定するＰＩＤ制御パラメータ設定部とを有し、
前記ＰＩＤ制御パラメータ設定部は、
前記エンジンの回転数と出力トルクとの複数の異なる組み合わせの各々について、当該組み合わせに前記エンジンの回転数と出力トルクとを制御しつつ、前記バルブの開度のステップ変化に対する、前記温度センサが検出する温度の応答をステップ応答データとして収集するステップ応答データ収集部と、
前記ステップ応答データ収集部が収集した各ステップ応答データについて、当該ステップ応答データが示す応答に適合するＰＩＤ制御パラメータを算出すると共に、算出した各ＰＩＤ制御パラメータの平均を、前記ＰＩＤ制御部に設定する前記ＰＩＤ制御パラメータとして算定するＰＩＤ制御パラメータ算定部とを有することを特徴とする温度制御装置。
A temperature control device for controlling the temperature of a liquid-cooled engine to a target temperature,
Temperature detecting means for detecting the temperature of the coolant used for liquid cooling;
A valve for adjusting the amount of the coolant supplied to the engine;
A PID control unit that adjusts the opening of the valve according to the temperature detected by the temperature sensor by PID control using a set PID control parameter;
A PID control parameter setting unit that sets the PID control parameter in the PID control unit;
The PID control parameter setting unit
For each of a plurality of different combinations of the engine speed and output torque, the temperature sensor detects a step change in the valve opening while controlling the engine speed and output torque in the combination. A step response data collection unit that collects temperature response to be performed as step response data;
For each step response data collected by the step response data collection unit, a PID control parameter suitable for the response indicated by the step response data is calculated, and an average of the calculated PID control parameters is set in the PID control unit. A temperature control apparatus comprising: a PID control parameter calculation unit that calculates the PID control parameter.
前記液冷に用いる冷却液の温度を検出する温度検出手段と、
前記冷却液の前記エンジンへ供給される液量を調整するバルブと、
設定されたＰＩＤ制御パラメータを用いたＰＩＤ制御によって、前記温度センサが検出した温度に応じて、前記バルブの開度を調整するＰＩＤ制御部と、
前記ＰＩＤ制御パラメータを前記ＰＩＤ制御部に設定するＰＩＤ制御パラメータ設定部とを有し、
前記ＰＩＤ制御パラメータ設定部は、
前記バルブの開度のステップ変化前後の値の複数の異なる組み合わせの各々について、当該組み合わせのステップ変化前後の値による前記バルブの開度のステップ変化に対する、前記温度センサが検出する温度の応答をステップ応答データとして収集するステップ応答データ収集部と、
前記ステップ応答データ収集部が収集した各ステップ応答データについて、当該ステップ応答データが示す応答に適合するＰＩＤ制御パラメータを算出すると共に、算出した各ＰＩＤ制御パラメータの平均を、前記ＰＩＤ制御部に設定する前記ＰＩＤ制御パラメータとして算定するＰＩＤ制御パラメータ算定部とを有することを特徴とする温度制御装置。
A temperature control device for controlling the temperature of a liquid-cooled engine to a target temperature,
Temperature detecting means for detecting the temperature of the coolant used for liquid cooling;
A valve for adjusting the amount of the coolant supplied to the engine;
A PID control unit that adjusts the opening of the valve according to the temperature detected by the temperature sensor by PID control using a set PID control parameter;
A PID control parameter setting unit that sets the PID control parameter in the PID control unit;
The PID control parameter setting unit
For each of a plurality of different combinations of values before and after the step change of the valve opening, a response of the temperature detected by the temperature sensor to the step change of the valve opening due to the value before and after the step change of the combination is stepped A step response data collection unit for collecting response data;
For each step response data collected by the step response data collection unit, a PID control parameter suitable for the response indicated by the step response data is calculated, and an average of the calculated PID control parameters is set in the PID control unit. A temperature control apparatus comprising: a PID control parameter calculation unit that calculates the PID control parameter.
前記温度制御装置において、前記制御対象装置の複数の異なる動作状態の各々について、当該動作状態に前記制御対象装置の動作を制御しつつ、前記温度制御信号のステップ変化に対する、前記制御対象装置の温度の応答をステップ応答データとして収集するステップと、
前記温度制御装置において、前記収集した各ステップ応答データについて、当該ステップ応答データが示す応答に適合するＰＩＤ制御パラメータを算出すると共に、算出した各ＰＩＤ制御パラメータの平均を、前記自動設定する前記ＰＩＤ制御パラメータとして算定するステップとを有することを特徴とするＰＩＤ制御パラメータ設定方法。
In the temperature control device that controls the temperature of the control target device to a target temperature by outputting a temperature control signal for controlling the temperature of the control target device according to the temperature of the control target device by PID control, the PID A PID control parameter setting method for automatically setting control PID control parameters,
In the temperature control device, for each of a plurality of different operation states of the control target device, the temperature of the control target device with respect to a step change of the temperature control signal while controlling the operation of the control target device to the operation state. Collecting the response of as step response data;
In the temperature control device, for each collected step response data, a PID control parameter suitable for a response indicated by the step response data is calculated, and an average of the calculated PID control parameters is automatically set. And a step of calculating as a parameter.
前記温度制御装置において、前記温度制御信号のステップ変化前後の値の複数の異なる組み合わせの各々について、当該組み合わせのステップ変化前後の値によるステップ変化に対する、前記制御対象装置の温度の応答をステップ応答データとして収集するステップと、
前記温度制御装置において、前記収集した各ステップ応答データについて、当該ステップ応答データが示す応答に適合するＰＩＤ制御パラメータを算出すると共に、算出した各ＰＩＤ制御パラメータの平均を、前記自動設定する前記ＰＩＤ制御パラメータとして算定するステップとを有することを特徴とするＰＩＤ制御パラメータ設定方法。 In the temperature control device that controls the temperature of the control target device to a target temperature by outputting a temperature control signal for controlling the temperature of the control target device according to the temperature of the control target device by PID control, the PID A PID control parameter setting method for automatically setting control PID control parameters,
In the temperature control device, for each of a plurality of different combinations of values before and after the step change of the temperature control signal, the response of the temperature of the control target device to the step change due to the value before and after the step change of the combination is step response data. As a step to collect as
In the temperature control device, for each collected step response data, a PID control parameter suitable for a response indicated by the step response data is calculated, and an average of the calculated PID control parameters is automatically set. And a step of calculating as a parameter.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102734269A (en) * | 2012-07-09 | 2012-10-17 | 重庆大学 | Energy-saving oil supply system of remanufactured heavy machine tool |
| CN114047275A (en) * | 2022-01-17 | 2022-02-15 | 华谱科仪(北京)科技有限公司 | Temperature control method and device for chromatograph |
| CN114879773A (en) * | 2022-05-11 | 2022-08-09 | 淄柴机器有限公司 | Control method for cooling water difference temperature of engine test bed |
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2007
- 2007-01-25 JP JP2007014532A patent/JP2008181356A/en active Pending
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| CN114879773A (en) * | 2022-05-11 | 2022-08-09 | 淄柴机器有限公司 | Control method for cooling water difference temperature of engine test bed |
| CN114879773B (en) * | 2022-05-11 | 2024-03-08 | 淄柴机器有限公司 | Control method for differential temperature of cooling water of engine test bed |
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