JP2009151521A - Pid parameter adjusting device and method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a PID parameter adjusting device and method for surely preventing the generation of hunting. <P>SOLUTION: A PID parameter adjusting device 1 includes: an AT execution part 3 for calculating a PID parameter by a limit cycle type auto-tuning (AT) and setting it to a PID control device 2; a hunting suppression part 5 for correcting the PID parameter in order to suppress hunting when any hunting is generated in controlled variables PV after a PID control device 2 starts control to a control object based on the PID parameter; a setting detection part 6 for ending hunting detection and hunting suppression by the hunting suppression part 5 when the setting state of control is detected; and an AT calculation coefficient correction part 7 for correcting the calculation coefficient of the AT execution part 3 based on the change rate between the PID parameter before correction and the PID parameter after correction of the PID control device 2. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、プロセス制御技術に係り、特にPID制御装置のPIDパラメータを調整するPIDパラメータ調整装置および調整方法に関するものである。   The present invention relates to a process control technique, and more particularly to a PID parameter adjustment device and an adjustment method for adjusting a PID parameter of a PID control device.

温調計などの制御機器では、リミットサイクル方式のオートチューニング(以下、ATとする)機能が広く採用されており、これによりPID制御演算のためのPIDパラメータ値が自動決定される(例えば特許文献1参照)。このリミットサイクル式のAT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パラメータ値を調整するようにしたものである。   In control devices such as temperature controllers, a limit cycle type auto-tuning (hereinafter referred to as AT) function is widely adopted, and PID parameter values for PID control calculation are automatically determined thereby (for example, Patent Documents). 1). This limit cycle type AT is designed to adjust the PID parameter value by setting an upper limit value and a lower limit value in advance for the manipulated variable MV output to the controlled object, generating a limit cycle with a constant manipulated variable amplitude. It is.

特開2006−106925号公報JP 2006-106925 A

特許文献1に開示された従来のATでは、操作量が指定された回数だけ上下動するリミットサイクルを発生させてATを終了するようになっている。そして、操作量出力に対する制御応答、具体的には制御量PVの上下動の幅に関する情報Ahと時間に関する情報Thとに基づいてPIDパラメータ値を決定する。このため、厳密に言えば少ない情報に基づく「最良と考えられる推定値」を算出しているので、制御対象によっては、適切なPIDパラメータ値が算出される場合もあれば、不適切なPIDパラメータ値が算出される場合もあり得る。   In the conventional AT disclosed in Patent Document 1, the AT is terminated by generating a limit cycle in which the operation amount moves up and down a designated number of times. Then, the PID parameter value is determined based on the control response to the operation amount output, specifically, the information Ah related to the vertical movement width of the control amount PV and the information Th related to time. For this reason, strictly speaking, the “estimated value considered to be the best” based on a small amount of information is calculated. Therefore, depending on the control target, an appropriate PID parameter value may be calculated or an inappropriate PID parameter value may be calculated. A value may be calculated.

このとき、従来のATでは、不適切とは言え過剰に安定な制御特性となるPIDパラメータ値が算出された場合は、制御が不安定化するという最悪な状態は回避されることになるが、即応性が過剰になり不安定な制御特性となるPIDパラメータ値が算出された場合は、ハンチングと言われる状態が発生するという問題点があった。ハンチングは、温度や圧力などの制御量PVが設定値SPに整定しない状態であり、製造プロセスにおける歩留まり低下や制御機器の短寿命化などの悪影響の原因にもなってしまう。   At this time, in the case of the conventional AT, if the PID parameter value that is overly stable although it is inappropriate is calculated, the worst state that the control becomes unstable is avoided, When a PID parameter value that is unstable and has unstable control characteristics is calculated, there is a problem that a state called hunting occurs. Hunting is a state in which the control amount PV such as temperature and pressure does not settle to the set value SP, and may cause adverse effects such as a decrease in yield in the manufacturing process and a shortened life of the control device.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ハンチングの発生を確実に回避することができるPIDパラメータ調整装置および調整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 problems, and an object of the present invention is to provide a PID parameter adjusting device and an adjusting method capable of reliably avoiding hunting.

本発明のPIDパラメータ調整装置は、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と予め設定された算出係数に基づきPIDパラメータを算出してPID制御装置に設定するオートチューニング実行手段と、前記PID制御装置が前記PIDパラメータに基づいて制御対象に対する制御を開始した後に、制御量にハンチングが発生した場合に、このハンチングを抑制すべく前記PID制御装置のPIDパラメータを修正するハンチング抑制手段と、前記制御の整定状態を検出したときに、前記ハンチング抑制手段によるハンチング検出とハンチング抑制とを終了させる整定検出手段とを備えるものである。
また、本発明のPIDパラメータ調整装置の1構成例は、さらに、前記PID制御装置の修正前のPIDパラメータと前記ハンチング抑制手段によって修正された修正後のPIDパラメータとの変化比率に基づき、前記オートチューニング実行手段の算出係数を修正する算出係数修正手段を備えるものである。
また、本発明のPIDパラメータ調整装置の1構成例は、さらに、前記制御の整定状態を検出したときに、制御の安定性が確認されたことをユーザに通知する通知手段を備えるものである。
The PID parameter adjusting device of the present invention outputs an operation amount having a constant amplitude to a controlled object, calculates a PID parameter based on a control response corresponding to the operation amount output and a preset calculation coefficient, and sets the PID parameter in the PID control device. Auto-tuning executing means, and when the hunting occurs in the controlled variable after the PID control device starts controlling the control object based on the PID parameter, the PID parameter of the PID control device is to suppress the hunting. And a settling detection means for ending the hunting detection and the hunting suppression by the hunting suppression means when the settling state of the control is detected.
Further, one configuration example of the PID parameter adjusting device according to the present invention is further configured based on a change ratio between the PID parameter before correction of the PID control device and the corrected PID parameter corrected by the hunting suppression unit. Calculation coefficient correction means for correcting the calculation coefficient of the tuning execution means is provided.
In addition, one configuration example of the PID parameter adjusting device of the present invention further includes notification means for notifying the user that the stability of the control has been confirmed when the settling state of the control is detected.

また、本発明のPIDパラメータ調整方法は、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と予め設定された算出係数に基づきPIDパラメータを算出してPID制御装置に設定するオートチューニング実行手順と、前記PID制御装置が前記PIDパラメータに基づいて制御対象に対する制御を開始した後に、制御量にハンチングが発生した場合に、このハンチングを抑制すべく前記PID制御装置のPIDパラメータを修正するハンチング抑制手順と、前記制御の整定状態を検出したときに、前記ハンチング抑制手順によるハンチング検出とハンチング抑制とを終了させる整定検出手順とを備えるものである。   The PID parameter adjustment method of the present invention outputs a manipulated variable having a constant amplitude to a controlled object, calculates a PID parameter based on a control response corresponding to the manipulated variable output and a preset calculation coefficient, and a PID control device. The auto-tuning execution procedure to be set to, and when the hunting occurs in the controlled variable after the PID control device starts controlling the control object based on the PID parameter, the PID control device A hunting suppression procedure for correcting the PID parameter, and a settling detection procedure for ending hunting detection and hunting suppression by the hunting suppression procedure when the settling state of the control is detected.

本発明によれば、オートチューニングの動作が終了した後、制御の整定状態を検出するまでの限られた時間のみハンチング検出とハンチング抑制とを実行するようにしたので、必要に応じてハンチング抑制のためのPIDパラメータ修正を、制御外乱の影響を受けることなく適切に行うことが可能となる。結果として、本発明では、オートチューニング機能とハンチング抑制機能を併用することができ、ハンチングの発生を確実に回避することができる。   According to the present invention, the hunting detection and the hunting suppression are executed only for a limited time after the auto-tuning operation is completed until the control settling state is detected. Therefore, the PID parameter correction can be appropriately performed without being affected by the control disturbance. As a result, in the present invention, the auto-tuning function and the hunting suppression function can be used together, and the occurrence of hunting can be reliably avoided.

また、本発明では、PID制御装置の修正前のPIDパラメータとハンチング抑制手段によって修正された修正後のPIDパラメータとの変化比率に基づき、オートチューニング実行手段の算出係数を修正するようにしたので、何らかの事情によりオートチューニングを再実行しなければならなくなったときに、ハンチング抑制機能を頼りにせずに、安定な制御特性となるPIDパラメータをオートチューニング実行手段で算出することが可能になる。   In the present invention, the calculation coefficient of the auto-tuning executing means is corrected based on the change ratio between the PID parameter before correction of the PID control device and the corrected PID parameter corrected by the hunting suppression means. When it becomes necessary to re-execute auto-tuning for some reason, it becomes possible to calculate the PID parameter that provides stable control characteristics by the auto-tuning executing means without relying on the hunting suppression function.

また、本発明では、PID制御の整定状態を検出したときに、制御の安定性が確認されたことをユーザに通知することにより、ユーザは制御対象を本稼働状態にしてよいことを認識できる。   Further, according to the present invention, when the settling state of PID control is detected, the user can recognize that the control target may be put into a production state by notifying the user that the stability of the control has been confirmed.

[発明の原理1]
特開平9−160604号公報、特開平10−105201号公報などには、温調計などの制御機器に実装可能なハンチング抑制機能(振動判断機能と抑制機能)が開示されている。このハンチング抑制機能は、制御実行中に制御対象の特性が変化してハンチングが発生した場合に、ハンチングを自動検出してPIDパラメータ値を自動修正する機能である。この機能があれば、従来のATの問題点は解消されることになる。しかし、多くの制御系では、制御実行中に連続的に制御量外乱が印加されてハンチングと区別の付き難い状況が発生すると、結果的にハンチング抑制機能の誤動作によるPIDパラメータ値の自動修正が起こる可能性があるため、ATとハンチング抑制機能の併用は実用されていない。
[Principle of Invention 1]
Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 9-160604 and 10-105201 disclose a hunting suppression function (vibration determination function and suppression function) that can be mounted on a control device such as a temperature controller. This hunting suppression function is a function that automatically detects hunting and automatically corrects the PID parameter value when hunting occurs due to a change in the characteristics of the controlled object during execution of control. With this function, the problems of the conventional AT are solved. However, in many control systems, when a control amount disturbance is continuously applied during control execution and a situation that is difficult to distinguish from hunting occurs, automatic correction of the PID parameter value due to malfunction of the hunting suppression function results. Because of this possibility, the combined use of the AT and the hunting suppression function is not practical.

発明者は、このような事情を把握、考察した。その上で、温調計などの制御機器の多くのオペレータが制御量外乱が印加されていない状態でATを起動することに、本発明の発明者は着眼した。すなわち、ATを起動する場合は強制的に操作量MVを上下動させ、これに伴い制御量PVも強制的に上下動させられるので、製造プロセスにおける悪影響が発生することは明らかである。オペレータはそのことを承知しているので、製造プロセスの本稼動中にはATを起動しない。製造プロセスが本稼働していない場合は、周辺機器などの関連動作もないので、結果的に外乱が印加されないことなる。発明者は、このことに着眼し、ATを起動しATが終了した後、ハンチングが検出されないことを自動確認する(整定検出)までの限られた時間のみハンチング抑制機能を実行することで、外乱の影響を受けない適切なハンチング抑制が必要に応じて行なわれるようにすれば、課題解決のために有効であることに想到した。   The inventor grasped and considered this situation. In addition, the inventor of the present invention has focused on the fact that many operators of control devices such as a temperature controller start the AT in a state where no control amount disturbance is applied. That is, when the AT is activated, the manipulated variable MV is forcibly moved up and down, and the control amount PV is forcibly moved up and down accordingly, so that it is clear that an adverse effect in the manufacturing process occurs. Since the operator is aware of this, the AT is not activated during the production process. When the manufacturing process is not in full operation, there is no related operation such as peripheral devices, so that no disturbance is applied as a result. The inventor pays attention to this and executes the hunting suppression function only for a limited time until the automatic confirmation that hunting is not detected (settling detection) after the AT is started and the AT is terminated, thereby causing a disturbance. It was thought that it would be effective to solve the problem if appropriate hunting suppression that was not affected by the problem was made as needed.

[発明の原理2]
ATによって算出されるPIDパラメータ値は、例えば特許文献1などに開示されているように、特定の算出係数を用いて算出される。一方で、ハンチング抑制機能によるPIDパラメータ値の修正では、修正前後のPIDパラメータ値の変化比率を与えることが可能である。したがって、この変化比率を上記算出係数に反映すれば、算出係数自体も自動修正することが可能になる。その場合、何らかの事情によりATを再実行しなければならなくなったときに、基本的にはハンチング抑制機能を頼りにせずに、安定な制御特性となるPIDパラメータ値を算出することが可能になる。
[Principle of Invention 2]
The PID parameter value calculated by the AT is calculated using a specific calculation coefficient as disclosed in Patent Document 1, for example. On the other hand, in the correction of the PID parameter value by the hunting suppression function, it is possible to give the change ratio of the PID parameter value before and after the correction. Therefore, if this change ratio is reflected in the calculated coefficient, the calculated coefficient itself can be automatically corrected. In that case, when AT has to be re-executed for some reason, it is possible to calculate a PID parameter value that provides stable control characteristics without relying on the hunting suppression function basically.

[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は本発明の実施の形態に係るPIDパラメータ調整装置の構成を示すブロック図である。
PIDパラメータ調整装置1は、リミットサイクル式のATによりPIDパラメータを算出し、算出したPIDパラメータをPID制御装置2に設定するAT実行部3と、AT完了通知を出力するAT完了処理部4と、PID制御装置2がPIDパラメータに基づいて制御対象に対する制御を開始した後に、制御量PVにハンチングが発生した場合に、このハンチングを抑制すべくPIDパラメータを修正するハンチング抑制部5と、制御の整定状態を検出したときに、ハンチング抑制部5によるハンチング検出とハンチング抑制とを終了させる整定検出部6と、PID制御装置2の修正前のPIDパラメータとハンチング抑制部5によって修正された修正後のPIDパラメータとの変化比率に基づき、AT実行部3の算出係数を修正するAT算出係数修正部7とを有する。整定検出部6は、制御の整定状態を検出したときに、制御の安定性が確認されたことをユーザに通知する通知手段を構成している。
[Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a PID parameter adjusting apparatus according to an embodiment of the present invention.
The PID parameter adjusting device 1 calculates a PID parameter by a limit cycle type AT, an AT execution unit 3 that sets the calculated PID parameter in the PID control device 2, an AT completion processing unit 4 that outputs an AT completion notification, After the PID control device 2 starts control of the controlled object based on the PID parameter, when hunting occurs in the control amount PV, the hunting suppression unit 5 that corrects the PID parameter to suppress this hunting, and control stabilization When the state is detected, the hunting detection unit 6 terminates hunting detection and hunting suppression, the PID parameter before correction of the PID control device 2 and the corrected PID corrected by the hunting suppression unit 5 A for correcting the calculation coefficient of the AT execution unit 3 based on the change ratio with the parameter A And a calculation coefficient modification unit 7. The settling detection unit 6 constitutes notification means for notifying the user that the stability of the control has been confirmed when the settling state of the control is detected.

図2は本実施の形態のPIDパラメータ調整装置1およびPID制御装置2を適用する温度制御系の1例を示す図である。図2の例では、加熱処理炉11の内部にヒータ12と温度センサ13とが設置されている。温度センサ13は、ヒータ12によって加熱される空気の温度PVを測定する。温調計10は、温度PVが設定値SPと一致するように操作量MVを算出する。電力調整器14は、操作量MVに応じた電力を決定し、この決定した電力を電力供給回路15を通じてヒータ12に供給する。こうして、温調計10は、加熱処理炉11内の温度を制御する。PIDパラメータ調整装置1およびPID制御装置2は、この温調計10の内部に設けられるものである。   FIG. 2 is a diagram showing an example of a temperature control system to which the PID parameter adjusting device 1 and the PID control device 2 of the present embodiment are applied. In the example of FIG. 2, a heater 12 and a temperature sensor 13 are installed inside the heat treatment furnace 11. The temperature sensor 13 measures the temperature PV of the air heated by the heater 12. The temperature controller 10 calculates the manipulated variable MV so that the temperature PV matches the set value SP. The power adjuster 14 determines power according to the operation amount MV, and supplies the determined power to the heater 12 through the power supply circuit 15. Thus, the temperature controller 10 controls the temperature in the heat treatment furnace 11. The PID parameter adjusting device 1 and the PID control device 2 are provided inside the temperature controller 10.

以下、PIDパラメータ調整装置1およびPID制御装置2の動作を説明する。図3はPIDパラメータ調整装置1およびPID制御装置2の動作を示すフローチャート、図4は本実施の形態で用いるリミットサイクル式のATを説明するための波形図である。
設定値SPは、オペレータによって設定され、PIDパラメータ調整装置1とPID制御装置2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、PIDパラメータ調整装置1とPID制御装置2に入力される。
Hereinafter, operations of the PID parameter adjusting device 1 and the PID control device 2 will be described. FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the PID parameter adjusting device 1 and the PID control device 2, and FIG. 4 is a waveform diagram for explaining the limit cycle type AT used in the present embodiment.
The set value SP is set by the operator and input to the PID parameter adjusting device 1 and the PID control device 2. The control amount PV is detected by a sensor (not shown) and input to the PID parameter adjusting device 1 and the PID control device 2.

例えばオペレータの指示によりAT機能が起動すると(図3ステップS1)、AT実行部3は、リミットサイクルを発生させる(ステップS2)。つまり、AT実行部3は、制御量PVが設定値SPより大きい場合、予め定められた操作量下限設定値ALを操作量MVとして制御対象に出力し、制御量PVが設定値SP以下の場合、予め定められた操作量上限設定値AUを操作量MVとして制御対象に出力することを、操作量MVの上下動が所定回数に達するまで繰り返し行う。こうして、図4に示すように操作量MVの振幅が一定のリミットサイクルが発生する。なお、図2の例の場合、操作量MVの出力先が電力調整器14であることは言うまでもない。   For example, when the AT function is activated in accordance with an operator instruction (step S1 in FIG. 3), the AT execution unit 3 generates a limit cycle (step S2). That is, when the control amount PV is larger than the set value SP, the AT execution unit 3 outputs a predetermined operation amount lower limit set value AL to the control target as the operation amount MV, and when the control amount PV is equal to or less than the set value SP. The predetermined operation amount upper limit setting value AU is output as the operation amount MV to the control target until the vertical movement of the operation amount MV reaches a predetermined number of times. Thus, a limit cycle in which the amplitude of the manipulated variable MV is constant as shown in FIG. 4 occurs. In the case of the example in FIG. 2, it goes without saying that the output destination of the manipulated variable MV is the power regulator 14.

続いて、AT実行部3は、上下動極値検出処理を行う(ステップS3)。この上下動極値検出処理では、AT実行部3は、図4に示すように、設定値SPと制御量PVの最新の極値との偏差(SP−PV)である第1の極値偏差Er1、設定値SPと制御量PVの2番目に新しい極値との偏差である第2の極値偏差Er2、第1の極値偏差Er1の直前に偏差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までの時間である第1の操作量切換経過時間Th1、第2の極値偏差Er2の直前に偏差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までの時間である第2の操作量切換経過時間Th2を求める。   Subsequently, the AT execution unit 3 performs a vertical movement extreme value detection process (step S3). In this vertical movement extreme value detection process, as shown in FIG. 4, the AT execution unit 3 performs a first extreme value deviation that is a deviation (SP−PV) between the set value SP and the latest extreme value of the control amount PV. Er1, the second extreme value deviation Er2, which is the deviation between the set value SP and the second new extreme value of the controlled variable PV, and the first time t5 when the positive and negative deviations are reversed immediately before the first extreme value deviation Er1. The first manipulated variable switching elapsed time Th1, which is the time until the time t6 when the extreme value deviation Er1 is obtained, and the second extreme value from the time t3 when the deviation is reversed immediately before the second extreme value deviation Er2. A second manipulated variable switching elapsed time Th2, which is the time until time t4 when the deviation Er2 is obtained, is obtained.

次に、AT実行部3は、上下動極値検出処理で検出した制御応答の結果と、PIDパラメータ値算出用に予め定められた算出係数α0,β0,γ0(例えばα0=1、β0=1、γ0=1)により、PIDパラメータを以下のように算出する(ステップS4)。
Pb0=100.0α0|Er2−Er1|/{0.9(AU−AL)} ・・(1)
Ti0=β0(Th1+Th2) ・・(2)
Td0=0.21γ0(Th1+Th2) ・・(3)
そして、AT実行部3は、算出した比例帯Pb0、積分時間Ti0及び微分時間Td0をPID制御装置2に設定する。以上でATが完了する。なお、ATの詳細については、例えば特許文献1や特開2003−330504号公報などに開示されている。
Next, the AT execution unit 3 calculates the control response result detected in the vertical motion extreme value detection process and the calculation coefficients α0, β0, γ0 (for example, α0 = 1, β0 = 1) predetermined for calculating the PID parameter value. , Γ0 = 1), the PID parameter is calculated as follows (step S4).
Pb0 = 100.0α0 | Er2-Er1 | / {0.9 (AU-AL)} (1)
Ti0 = β0 (Th1 + Th2) (2)
Td0 = 0.21γ0 (Th1 + Th2) (3)
Then, the AT execution unit 3 sets the calculated proportional band Pb0, integration time Ti0, and differentiation time Td0 in the PID control device 2. This completes the AT. Details of the AT are disclosed in, for example, Patent Document 1 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-330504.

AT完了処理部4は、ATが完了すると、PID制御装置2とハンチング抑制部5と整定検出部6にATが完了したことを通知する(ステップS5)。
AT完了通知を受けたPID制御装置2は、設定値SPと制御量PVに基づいて、次式のように操作量MVを算出して制御対象に出力することを制御周期毎に行う(ステップS6)。
MV=(ζ/Pb0){1+(1/Ti0s)+Td0s}(SP−PV)
・・・(4)
式(4)において、sはラプラス演算子、定数ζは例えば100である。ATと同様に、図2の例の場合、操作量MVの出力先が電力調整器14であることは言うまでもない。
When the AT is completed, the AT completion processing unit 4 notifies the PID control device 2, the hunting suppression unit 5, and the settling detection unit 6 that the AT has been completed (step S5).
The PID control device 2 that has received the AT completion notification calculates the manipulated variable MV based on the set value SP and the controlled variable PV and outputs the manipulated variable MV to the control target for each control cycle (step S6). ).
MV = (ζ / Pb0) {1+ (1 / Ti0s) + Td0s} (SP−PV)
... (4)
In Expression (4), s is a Laplace operator, and the constant ζ is 100, for example. Like the AT, in the case of the example of FIG. 2, it goes without saying that the output destination of the manipulated variable MV is the power regulator 14.

一方、AT完了処理部4からAT完了の通知を受けると、ハンチング抑制部5と整定検出部6が起動する。
ハンチング抑制部5は、制御量PVにハンチング(振動)が発生していることを検出すると(ステップS7においてYES)、PID制御装置2のPIDパラメータ(比例帯Pb0、積分時間Ti0、微分時間Td0)を修正し、ハンチングを抑制する(ステップS8)。ハンチング抑制方法については、例えば特開平9−160604号公報、特開平10−105201号公報に開示されている。
On the other hand, when an AT completion notification is received from the AT completion processing unit 4, the hunting suppression unit 5 and the settling detection unit 6 are activated.
When the hunting suppression unit 5 detects that hunting (vibration) has occurred in the control amount PV (YES in step S7), the PID parameters (proportional band Pb0, integration time Ti0, differentiation time Td0) of the PID control device 2 are detected. Is corrected to suppress hunting (step S8). Hunting suppression methods are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 9-160604 and 10-105201.

次に、整定検出部6は、設定値SPと制御量PVに基づき、制御が整定しているかどうかを判定する(ステップS9)。こうして、ステップS6〜S9の処理が制御周期毎に繰り返される。なお、整定判定方法については、例えば特開平9−160604号公報などに開示されている。   Next, the settling detection unit 6 determines whether or not the control is set based on the set value SP and the control amount PV (step S9). In this way, the processing of steps S6 to S9 is repeated for each control cycle. The settling determination method is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-160604.

整定検出部6は、制御が整定状態になったことを検出すると、ハンチング抑制部5の動作(ハンチング検出とハンチング抑制)を終了させると共に(ステップS10)、制御の安定性が確認されたことをユーザに通知する(ステップS11)。このときの通知は、文字表示でもよいし、音声通知でもよいし、LEDを点滅させてもよい。この通知により、ユーザは、制御対象を本稼動状態にしてもよいことを確認できる。すなわち本実施の形態では、本稼動状態になる以前に、外乱の影響を受けない適切なハンチング抑制が必要に応じて行なわれるようになる。   When the settling detection unit 6 detects that the control is in a settling state, the settling detection unit 6 terminates the operation of the hunting suppression unit 5 (hunting detection and hunting suppression) (step S10) and confirms that the stability of the control is confirmed. The user is notified (step S11). The notification at this time may be a character display, a voice notification, or a blinking LED. By this notification, the user can confirm that the control target may be put in the actual operation state. That is, in the present embodiment, appropriate hunting suppression that is not affected by disturbance is performed as necessary before the actual operation state is entered.

最後に、AT算出係数修正部7は、AT実行部3に設定された算出係数α0,β0,γ0を修正する(ステップS12)。ハンチング抑制部5によって修正された最新のPIDパラメータ(整定状態検出時点またはその直前に修正されたPIDパラメータ)のうち、比例帯をPb1、積分時間をTi1、微分時間をTd1とし、修正後の算出係数をα1,β1,γ1とする。このとき、算出係数α1,β1,γ1は、以下のように計算される。
α1=α0(Pb1/Pb0) ・・・(5)
β1=β0(Ti1/Ti0) ・・・(6)
γ1=γ0(Td1/Td0) ・・・(7)
Finally, the AT calculation coefficient correction unit 7 corrects the calculation coefficients α0, β0, and γ0 set in the AT execution unit 3 (step S12). Of the latest PID parameters corrected by the hunting suppression unit 5 (PID parameters corrected at or immediately before the settling state is detected), the proportional band is Pb1, the integration time is Ti1, and the differential time is Td1. The coefficients are α1, β1, and γ1. At this time, the calculation coefficients α1, β1, and γ1 are calculated as follows.
α1 = α0 (Pb1 / Pb0) (5)
β1 = β0 (Ti1 / Ti0) (6)
γ1 = γ0 (Td1 / Td0) (7)

そして、AT算出係数修正部7は、AT実行部3に設定されている算出係数α0,β0,γ0をそれぞれα1,β1,γ1に修正する。ここで、Pb1/Pb0、Ti1/Ti0、Td1/Td0は、PIDパラメータ値の変化比率に相当する。
以上で、PIDパラメータ調整装置1の処理が終了する。以後は、PID制御装置2がステップS6と同様のPID制御を行う。
Then, the AT calculation coefficient correction unit 7 corrects the calculation coefficients α0, β0, and γ0 set in the AT execution unit 3 to α1, β1, and γ1, respectively. Here, Pb1 / Pb0, Ti1 / Ti0, and Td1 / Td0 correspond to the change ratio of the PID parameter value.
Thus, the process of the PID parameter adjusting device 1 is completed. Thereafter, the PID control device 2 performs the same PID control as in step S6.

以上のように、本実施の形態では、ATが終了した後、制御の整定状態を検出するまでの限られた時間のみハンチング検出とハンチング抑制とを実行するようにしたので、必要に応じてハンチング抑制のためのPIDパラメータ修正を、制御外乱の影響を受けることなく適切に行うことが可能となる。外乱の影響を受けない理由は、一般にAT実行時の制御対象は本稼働状態ではないからである。例えば図2の加熱処理炉11の場合、本稼働状態では加熱処理炉11内に加熱対象の製品を搬入するが、本稼働状態以前の状態では製品を搬入しない。結果として、本実施の形態では、AT機能とハンチング抑制機能を併用することができ、ハンチングの発生を確実に回避することができる。   As described above, in the present embodiment, hunting detection and hunting suppression are executed only for a limited time after the AT is completed until the control settling state is detected. PID parameter correction for suppression can be appropriately performed without being affected by control disturbance. The reason for not being affected by the disturbance is that the control target at the time of AT execution is generally not in the active state. For example, in the case of the heat treatment furnace 11 of FIG. 2, the product to be heated is carried into the heat treatment furnace 11 in the actual operation state, but the product is not carried in the state before the operation state. As a result, in this embodiment, the AT function and the hunting suppression function can be used together, and the occurrence of hunting can be reliably avoided.

また、本実施の形態では、PID制御装置2の修正前のPIDパラメータとハンチング抑制部5によって修正された修正後のPIDパラメータとの変化比率に基づき、AT実行部3の算出係数を修正するようにしたので、何らかの事情によりATを再実行しなければならなくなったときに、ハンチング抑制機能を頼りにせずに、安定な制御特性となるPIDパラメータをAT実行手段で算出することが可能になる。すなわち、ATを再実行する場合には、ハンチング抑制機能を再実行しなくてもよいし、ハンチング抑制を再実行する場合でも整定状態までの所要時間を短縮することができる。   Further, in the present embodiment, the calculation coefficient of the AT execution unit 3 is corrected based on the change ratio between the PID parameter before correction of the PID control device 2 and the corrected PID parameter corrected by the hunting suppression unit 5. Therefore, when the AT has to be re-executed for some reason, it becomes possible to calculate the PID parameter that provides stable control characteristics by the AT execution means without relying on the hunting suppression function. That is, when AT is re-executed, the hunting suppression function does not have to be re-executed, and the time required for the settling state can be shortened even when hunting suppression is re-executed.

なお、本実施の形態で説明したPIDパラメータ調整装置1およびPID制御装置2は、CPU、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。CPUは、記憶装置に格納されたプログラムに従って本実施の形態で説明した処理を実行する。   The PID parameter adjustment device 1 and the PID control device 2 described in the present embodiment can be realized by a computer having a CPU, a storage device, and an interface, and a program for controlling these hardware resources. The CPU executes the processing described in the present embodiment in accordance with a program stored in the storage device.

本発明は、PID制御装置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 parameter adjustment of a PID control device.

本発明の実施の形態に係るPIDパラメータ調整装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the PID parameter adjustment apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図1のPIDパラメータ調整装置およびPID制御装置を適用する温度制御系の1例を示す図である。It is a figure which shows one example of the temperature control system to which the PID parameter adjustment apparatus and PID control apparatus of FIG. 1 are applied. 本発明の実施の形態に係るPIDパラメータ調整装置およびPID制御装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the PID parameter adjustment apparatus and PID control apparatus which concern on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態で用いるリミットサイクル式のオートチューニングを説明するための波形図である。It is a wave form chart for explaining limit cycle type auto-tuning used in an embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…PIDパラメータ調整装置、2…PID制御装置、3…AT実行部、4…AT完了処理部、5…ハンチング抑制部、6…整定検出部、7…AT算出係数修正部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... PID parameter adjustment apparatus, 2 ... PID control apparatus, 3 ... AT execution part, 4 ... AT completion process part, 5 ... Hunting suppression part, 6 ... Settling detection part, 7 ... AT calculation coefficient correction part.

Claims (6)

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と予め設定された算出係数に基づきPIDパラメータを算出してPID制御装置に設定するオートチューニング実行手段と、
前記PID制御装置が前記PIDパラメータに基づいて制御対象に対する制御を開始した後に、制御量にハンチングが発生した場合に、このハンチングを抑制すべく前記PID制御装置のPIDパラメータを修正するハンチング抑制手段と、
前記制御の整定状態を検出したときに、前記ハンチング抑制手段によるハンチング検出とハンチング抑制とを終了させる整定検出手段とを備えることを特徴とするPIDパラメータ調整装置。
Auto-tuning executing means for outputting an operation amount having a constant amplitude to a control object, calculating a PID parameter based on a control response according to the operation amount output and a preset calculation coefficient, and setting the PID parameter in the PID control device;
Hunting suppression means for correcting the PID parameter of the PID control device to suppress the hunting when the hunting occurs in the control amount after the PID control device starts control of the controlled object based on the PID parameter; ,
A PID parameter adjustment device comprising: a settling detection unit that terminates hunting detection and hunting suppression by the hunting suppression unit when the settling state of the control is detected.
請求項1記載のPIDパラメータ調整装置において、
さらに、前記PID制御装置の修正前のPIDパラメータと前記ハンチング抑制手段によって修正された修正後のPIDパラメータとの変化比率に基づき、前記オートチューニング実行手段の算出係数を修正する算出係数修正手段を備えることを特徴とするPIDパラメータ調整装置。
The PID parameter adjusting device according to claim 1, wherein
Furthermore, a calculation coefficient correction means for correcting the calculation coefficient of the auto-tuning execution means is provided based on the change ratio between the PID parameter before correction of the PID control device and the corrected PID parameter corrected by the hunting suppression means. A PID parameter adjusting device characterized by the above.
請求項1記載のPIDパラメータ調整装置において、
さらに、前記制御の整定状態を検出したときに、制御の安定性が確認されたことをユーザに通知する通知手段を備えることを特徴とするPIDパラメータ調整装置。
The PID parameter adjusting device according to claim 1, wherein
The PID parameter adjusting apparatus further comprising a notification means for notifying a user that the stability of the control has been confirmed when the settling state of the control is detected.
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と予め設定された算出係数に基づきPIDパラメータを算出してPID制御装置に設定するオートチューニング実行手順と、
前記PID制御装置が前記PIDパラメータに基づいて制御対象に対する制御を開始した後に、制御量にハンチングが発生した場合に、このハンチングを抑制すべく前記PID制御装置のPIDパラメータを修正するハンチング抑制手順と、
前記制御の整定状態を検出したときに、前記ハンチング抑制手順によるハンチング検出とハンチング抑制とを終了させる整定検出手順とを備えることを特徴とするPIDパラメータ調整方法。
An auto-tuning execution procedure for outputting an operation amount having a constant amplitude to a control target, calculating a PID parameter based on a control response according to the operation amount output and a preset calculation coefficient, and setting the PID parameter in the PID control device;
A hunting suppression procedure for correcting the PID parameter of the PID control device to suppress the hunting when the hunting occurs in the control amount after the PID control device starts control of the controlled object based on the PID parameter; ,
A PID parameter adjustment method comprising: a setting detection procedure for ending hunting detection and hunting suppression by the hunting suppression procedure when a settling state of the control is detected.
請求項4記載のPIDパラメータ調整方法において、
さらに、前記PID制御装置の修正前のPIDパラメータと前記ハンチング抑制手順によって修正された修正後のPIDパラメータとの変化比率に基づき、前記オートチューニング実行手順の算出係数を修正する算出係数修正手順を備えることを特徴とするPIDパラメータ調整方法。
The PID parameter adjustment method according to claim 4, wherein
And a calculation coefficient correction procedure for correcting the calculation coefficient of the auto-tuning execution procedure based on a change ratio between the PID parameter before correction of the PID control device and the corrected PID parameter corrected by the hunting suppression procedure. A PID parameter adjustment method characterized by the above.
請求項4記載のPIDパラメータ調整方法において、
さらに、前記制御の整定状態を検出したときに、制御の安定性が確認されたことをユーザに通知する通知手順を備えることを特徴とするPIDパラメータ調整方法。
The PID parameter adjustment method according to claim 4, wherein
The PID parameter adjustment method further comprising a notification procedure for notifying the user that the stability of the control has been confirmed when the settling state of the control is detected.
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