JP2018124700A - Ｐｉｄ制御装置、ｐｉｄ制御方法、およびｐｉｄ制御プログラム - Google Patents

Ｐｉｄ制御装置、ｐｉｄ制御方法、およびｐｉｄ制御プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】ＰＩＤパラメータの値が適正な範囲から外れている期間の短縮が図れる技術を提供する。【解決手段】計測値取得機能部２１は、バレル１２を計測したセンサ１３のセンシング信号を処理し、バレル１２の計測値を取得する。記憶部４は、バレル１２の目標値、およびＰＩＤパラメータを記憶する。操作量算出機能部２６は、バレル１２の計測値とバレル１２の目標値との偏差、およびＰＩＤパラメータを用いて操作量を算出する。第１の出力部５、および第２の出力部６は、操作量算出機能部２６が算出した操作量を出力する。第１の更新機能部２４は、バレル１２の計測値の変動幅が第１の幅よりも大きければ、ＰＩＤパラメータを第１の更新処理で更新し、第２の更新機能部２５は、バレル１２の計測値の変動幅が第２の幅よりも小さければ、ＰＩＤパラメータを第２の更新処理で更新する。【選択図】図１

Description

この発明は、ＰＩＤパラメータを用いて、温度、圧力、速度等の制御対象をＰＩＤ制御する技術に関する。
従来、ＰＩＤパラメータを用いて、温度、圧力、速度等の制御対象をＰＩＤ制御する装置がある。この種の装置には、ＰＩＤ制御で用いるＰＩＤパラメータを自動的に設定するオートチューニング機能を有するものがある。オートチューニング機能を有する装置は、ユーザがオートチューニングキーの押下等の特定の操作を行うと、ＰＩＤパラメータの自動設定にかかる処理を実行する。このオートチューニング機能によるＰＩＤパラメータの自動設定は、操作量を所定のパターンで変化させて、制御対象の変化パターンを検出する処理と、ここで検出した制御対象の変化パターンに基づいて、ＰＩＤパラメータを算出し設定（更新）する処理によって構成される。
また、特許文献１に記載された装置は、制御対象の応答波形に乱れを検出すると、応答波形の振動の周期および減衰率の少なくとも一方の特徴量を用いてＰＩＤパラメータを更新する構成である。すなわち、特許文献１に記載された装置は、制御対象にかかる機器の周辺環境の変化や、機器自体の設定変更等によってＰＩＤパラメータの値が適正な範囲から外れると、自動的にＰＩＤパラメータを更新する構成である。
特開平 ５−１０８１０７号公報
しかしながら、特許文献１は、制御対象の応答波形に乱れを検出したことを条件にして、ＰＩＤパラメータの更新を行う構成である。言い換えれば、特許文献１は、制御対象の応答波形に乱れを検出しなければ、ＰＩＤパラメータの更新を行なわない構成である。すなわち、特許文献１は、ＰＩＤパラメータの値が適正な範囲から外れたことをトリガにして、ＰＩＤパラメータの更新を開始する構成であった。このため、特許文献１は、ＰＩＤパラメータの値が適正な範囲から外れている期間（制御対象の応答波形に乱れを検出してから、ＰＩＤパラメータの更新が完了するまでの期間）が長くなる。
生産機器の温度、圧力、速度等が制御対象であると、ＰＩＤパラメータの値が適正な範囲から外れている期間に良品を生産することはできない。したがって、ＰＩＤパラメータの値が適正な範囲から外れている期間が長くなるにつれて、歩留まり率を増加させる。また、ＰＩＤパラメータの値が適正な範囲から外れている期間に消費される電力等によって、ランニングコストを増加させる。
この発明の目的は、ＰＩＤパラメータの値が適正な範囲から外れている期間の短縮が図れる技術を提供することにある。
この発明のＰＩＤ制御装置は、上記目的を達するために、以下のように構成している。
記憶部には、制御対象の目標値、およびＰＩＤパラメータが記憶されている。計測値取得部は、制御対象を計測したセンサのセンシング信号を処理し、制御対象の計測値を取得する。例えば、制御対象が温度であれば、センサは熱電対や測温抵抗体等の温度センサであり、温度センサの出力がセンシング信号である。操作量算出部は、制御対象の計測値と制御対象の目標値との偏差、およびＰＩＤパラメータを用いて操作量を算出する。そして、出力部が、操作量算出部において算出された操作量を出力する。
また、変動幅検出部は、制御対象の計測値の変動幅を検出する。そして、更新部が、変動幅検出部が検出した制御対象の計測値の変動幅に応じてＰＩＤパラメータを更新する。
この構成によれば、ＰＩＤパラメータは、その値が適正な範囲から外れているかどうかにかかわらず、その時点においてより適正な値に更新される。したがって、ＰＩＤパラメータの値が適正な範囲から外れた状況になるのを抑制できるとともに、ＰＩＤパラメータの値が適正な範囲から外れた状況になっても、すぐに適正な範囲の値に更新できる。すなわち、ＰＩＤパラメータの値が適正な範囲から外れている期間の短縮が図れる。
また、更新部は、変動幅検出部が検出した制御対象の計測値の変動幅が、第１の幅よりも大きいとき、または第２の幅よりも小さいときにＰＩＤパラメータを更新する。
制御対象の計測値の変動幅が、第１の幅よりも大きいときは、ＰＩＤパラメータの比例ゲイン（Ｐゲイン）が、比較的大きい値である。反対に、制御対象の計測値の変動幅が、第２の幅よりも小さいときは、ＰＩＤパラメータの比例ゲインが、比較的小さい値である。
したがって、制御対象の計測値の変動幅が、第１の幅よりも大きければ、ＰＩＤパラメータの比例ゲインを、その時点の値よりも小さい値に更新すればよい。また、制御対象の計測値の変動幅が、第２の幅よりも小さければ、ＰＩＤパラメータの比例ゲインを、その時点の値よりも大きい値に更新すればよい。これにより、ＰＩＤパラメータの比例ゲインを、より適正な値に更新できる。
なお、この場合、制御対象の計測値の変動幅が、第１の幅と第２の幅との間にあれば、ＰＩＤパラメータの更新を行わない構成にしてもよい。また、第１の幅と第２の幅は、同じ大きさにしてもよい。
ＰＩＤ制御装置が、ＰＩＤ制御によって加熱冷却制御を行う装置であれば、操作量算出部は、ヒータに対する操作量、およびクーラに対する操作量を算出する、構成にすればよい。
さらに、この場合、記憶部は、ヒータに対する操作量の算出に用いるヒータ用ＰＩＤパラメータ、およびクーラに対する操作量の算出に用いるクーラ用ＰＩＤパラメータを、ＰＩＤパラメータとして記憶し、更新部は、クーラ用ＰＩＤパラメータを更新し、ヒータ用ＰＩＤパラメータを更新しない、構成にしてもよい。このように構成すれば、ＰＩＤ制御装置本体の処理負荷を抑えることができる。
また、出力部から出力しているクーラに対する操作量が０であれば、ヒータに対するＰＩＤ制御が適正でないと推定されるので、クーラ用ＰＩＤパラメータについては更新しない（ヒータ用ＰＩＤパラメータのみ更新する）構成にするのがよい。また、出力部から出力しているヒータに対する操作量が０であれば、クーラに対するＰＩＤ制御が適正でないと推定されるので、ヒータ用ＰＩＤパラメータについては更新しない（クーラ用ＰＩＤパラメータのみ更新する）構成にするのがよい。
この発明によれば、ＰＩＤパラメータの値が適正な範囲から外れている期間の短縮が図れる。
この例にかかるＰＩＤ制御装置の主要部の構成を示すブロック図である。 この例にかかるＰＩＤ制御装置のＰＩＤ制御処理を示すフローチャートである。 この例にかかるＰＩＤ制御装置のＰＩＤパラメータ更新処理を示すフローチャートである。 ハンチング状態であるかどうかの検出にかかる処理、および整定状態であるかどうかの検出にかかる処理を説明する図である。
以下、この発明の実施形態であるＰＩＤ制御装置について説明する。
図１は、この例にかかるＰＩＤ制御装置の主要部の構成を示すブロック図である。この例にかかるＰＩＤ制御装置１は、ＰＩＤ制御により押出成形機１１のバレル１２の温度を制御する。すなわち、この例にかかるＰＩＤ制御装置１の制御対象は、押出成形機１１のバレル１２の温度である。センサ１３が、バレル１２の温度をセンシングする。センサ１３のセンシング信号（バレル１２の温度をセンシングしたセンシング信号）は、ＰＩＤ制御装置１に入力される。また、ヒータ１４は、バレル１２を加熱し、クーラ１５は、バレル１２を冷却する。ＰＩＤ制御装置１は、ヒータ１４に対して操作量を入力するとともに、クーラ１５に対しても操作量を入力する。ヒータ１４は、ＰＩＤ制御装置１から入力された操作量に応じて、バレル１２を加熱する。クーラ１５は、ＰＩＤ制御装置１から入力された操作量に応じて、バレル１２を冷却する。
なお、ＰＩＤ制御装置１は、ヒータ１４に対する操作量、およびクーラ１５に対する操作量を個別に算出する。
ＰＩＤ制御装置１は、図１に示すように、制御部２と、入力部３と、記憶部４と、第１の出力部５と、第２の出力部６とを備えている。
制御部２は、ＰＩＤ制御装置１本体各部の動作を制御する。制御部２は、ハードウェアＣＰＵ、メモリ、その他の電子回路によって構成されている。ハードウェアＣＰＵが、後述する各機能部として機能する。制御部２が有する各機能部の詳細については、後述する。制御部２が、この発明にかかるＰＩＤ制御方法を実行するコンピュータに相当する。また、制御部２は、この発明にかかるＰＩＤ制御プログラムを実行させるコンピュータに相当する。制御部２は、ハードウェアＣＰＵ、メモリ、その他の電子回路を一体化したＬＳＩであってもよい。
入力部３には、センサ１３が接続され、バレル１２の温度をセンシングしたセンサ１３のセンシング信号が入力される。
記憶部４は、目標値、ヒータ用ＰＩＤパラメータ、クーラ用ＰＩＤパラメータ、第１の変動幅、および第２の変動幅を記憶している。目標値は、制御対象であるバレル１２の目標温度である。ユーザは、図示していない操作部等において、記憶部４に対して目標値を設定する入力操作が行える。
ＰＩＤパラメータは、公知のように、比例ゲイン（Ｐゲイン）、積分ゲイン（Ｉゲイン）、および微分ゲイン（Ｄゲイン）で構成される。この例にかかるＰＩＤ制御装置１は、ヒータ用ＰＩＤパラメータとクーラ用ＰＩＤパラメータとにおける、Ｉゲイン、およびＤゲインが共通である構成であってもよいし、共通でない構成であってもよい。ヒータ用ＰＩＤパラメータとクーラ用ＰＩＤパラメータとにおけるＰゲインは、共通ではない。
第１の変動幅は、バレル１２の温度の変動が比較的大きいかどうかの検出に用いるパラメータである。また、第２の変動幅は、バレル１２の温度の変動が比較的小さいかどうかの検出に用いるパラメータである。第１の変動幅は、第２の変動幅よりも大きい値である。第１の変動幅が、この発明で言う第１の幅に相当し、第２の変動幅が、この発明で言う第２の幅に相当する。
第１の出力部５は、接続されているヒータ１４に対して操作量を出力する。第２の出力部６は、接続されているクーラ１５に対して操作量を出力する。第１の出力部５、および第２の出力部６が、この発明で言う出力部に相当する。
次に、制御部２の機能構成について説明する。制御部２は、計測値取得機能部２１と、ハンチング検出機能部２２と、整定状態検出機能部２３と、第１の更新機能部２４と、第２の更新機能部２５と、操作量算出機能部２６と、を有している。
計測値取得機能部２１は、入力部３に入力されたセンサ１３のセンシング信号を処理し、制御対象であるバレル１２の温度を取得する。計測値取得機能部２１が、この発明で言う計測値取得部に相当する。
ハンチング検出機能部２２は、バレル１２の温度が比較的大きく変動しているハンチング状態であるかどうかを検出する。ハンチング検出機能部２２は、予め定められている状態検出周期（１周期は、ｆｔである。）で、ハンチング状態であるかどうかを繰り返し検出する。ハンチング検出機能部２２は、状態検出周期において、計測値取得機能部２１が取得したバレル１２の温度の最大値と、計測値取得機能部２１が取得したバレル１２の温度の最小値との温度差が、記憶部４に記憶している第１の変動幅よりも大きければ、ハンチング状態であると検出する。ハンチング検出機能部２２は、状態検出周期において、計測値取得機能部２１が取得したバレル１２の温度の最大値と、計測値取得機能部２１が取得したバレル１２の温度の最小値との温度差が、記憶部４に記憶している第１の変動幅よりも小さければ、ハンチング状態であると検出しない。
なお、ハンチング検出機能部２２は、状態検出周期において、計測値取得機能部２１が取得したバレル１２の温度の最大値と、計測値取得機能部２１が取得したバレル１２の温度の最小値との温度差が、記憶部４に記憶している第１の変動幅である場合、ハンチング状態であると検出する構成であってもよいし、ハンチング状態であると検出しない構成であってもよい。
整定状態検出機能部２３は、バレル１２の温度がほとんど変動していない整定状態であるかどうかを検出する。整定状態検出機能部２３は、予め定められている状態検出周期で、整定状態であるかどうかを繰り返し検出する。整定状態検出機能部２３は、状態検出周期において、計測値取得機能部２１が取得したバレル１２の温度の最大値と、計測値取得機能部２１が取得したバレル１２の温度の最小値との温度差が、記憶部４に記憶している第２の変動幅よりも小さければ、整定状態であると検出する。整定状態検出機能部２３は、状態検出周期において、計測値取得機能部２１が取得したバレル１２の温度の最大値と、計測値取得機能部２１が取得したバレル１２の温度の最小値との温度差が、記憶部４に記憶している第２の変動幅よりも大きければ、整定状態であると検出しない。
なお、整定状態検出機能部２３は、状態検出周期において、計測値取得機能部２１が取得したバレル１２の温度の最大値と、計測値取得機能部２１が取得したバレル１２の温度の最小値との温度差が、記憶部４に記憶している第２の変動幅である場合、整定状態であると検出する構成であってもよいし、整定状態であると検出しない構成であってもよい。
この例では、上述したように、第１の変動幅は、第２の変動幅よりも大きいので、ハンチング検出機能部２２がハンチング状態であると検出したときに、整定状態検出機能部２３が整定状態であると検出することはない。また、整定状態検出機能部２３が整定状態であると検出したときに、ハンチング検出機能部２２がハンチング状態であると検出することはない。ハンチング検出機能部２２、および整定状態検出機能部２３のそれぞれが、この発明で言う変動幅検出部に相当する構成を有する。
第１の更新機能部２４は、ハンチング検出機能部２２がハンチング状態であると検出すると、記憶部４に記憶しているクーラ用ＰＩＤパラメータを更新する。言い換えれば、第１の更新機能部２４は、ハンチング検出機能部２２がハンチング状態であると検出しなければ、記憶部４に記憶しているクーラ用ＰＩＤパラメータを更新しない。
なお、この例では、第１の更新機能部２４は、記憶部４に記憶しているヒータ用ＰＩＤパラメータについては更新しない構成であるとして説明するが、ヒータ用ＰＩＤパラメータについても更新する構成であってもよい。
第２の更新機能部２５は、整定状態検出機能部２３が整定状態であると検出すると、記憶部４に記憶しているクーラ用ＰＩＤパラメータを更新する。言い換えれば、第２の更新機能部２５は、整定状態検出機能部２３が整定状態であると検出しなければ、記憶部４に記憶しているクーラ用ＰＩＤパラメータを更新しない。
なお、この例では、第２の更新機能部２５も、記憶部４に記憶しているヒータ用ＰＩＤパラメータについては更新しない構成であるとして説明するが、ヒータ用ＰＩＤパラメータについても更新する構成であってもよい。
第１の更新機能部２４、および第２の更新機能部２５が、この発明で言う更新部に相当する。また、第１の更新機能部２４が、この発明で言う第１の更新処理を実行し、第２の更新機能部２５が、この発明で言う第２の更新処理を実行する。
操作量算出機能部２６は、計測値取得機能部２１が取得したバレル１２の温度と、記憶部４に記憶している目標値との偏差に基づき、ヒータ１４に対する操作量、およびクーラ１５に対する操作量を算出する。操作量算出機能部２６は、その時点において記憶部４に記憶しているヒータ用ＰＩＤパラメータを用いて、ヒータ１４に対する操作量を算出する。また、操作量算出機能部２６は、その時点において記憶部４に記憶しているクーラ用ＰＩＤパラメータを用いて、クーラ１５に対する操作量を算出する。操作量算出機能部２６が、この発明で言う操作量算出部に相当する。
第１の出力部５は、操作量算出機能部２６が算出したヒータ１４に対する操作量を接続されているヒータ１４に出力する。第２の出力部６は、操作量算出機能部２６が算出したクーラ１５に対する操作量を接続されているクーラ１５に出力する。
次に、この例にかかるＰＩＤ制御装置１の動作について説明する。この例にかかるＰＩＤ制御装置１は、制御対象であるバレル１２の温度を目標値に制御するＰＩＤ制御処理、および記憶部４に記憶しているクーラ用ＰＩＤパラメータを更新するＰＩＤパラメータ更新処理を並行して行う。
図２は、この例にかかるＰＩＤ制御装置のＰＩＤ制御処理を示すフローチャートである。ＰＩＤ制御装置１は、バレル１２の温度を取得する（ｓ１）。ｓ１では、計測値取得機能部２１が、入力部３に入力されたセンサ１３のセンシング信号を処理することにより、バレル１２の温度を取得する。
操作量算出機能部２６は、ｓ１で取得したバレル１２の温度（計測値）と、記憶部４に記憶しているバレル１２の温度の目標値との偏差を算出する（ｓ２）。操作量算出機能部２６は、ｓ２で算出した偏差、およびこの時点で記憶部４に記憶しているヒータ用ＰＩＤパラメータを用いて、ヒータ１４に対する操作量を算出する（ｓ３）。また、操作量算出機能部２６は、ｓ２で算出した偏差、およびこの時点で記憶部４に記憶しているクーラ用ＰＩＤパラメータを用いて、クーラ１５に対する操作量を算出する（ｓ４）。ｓ３にかかる処理と、ｓ４にかかる処理の順番は、どちらを先に行ってもよいし、並行して行ってもよい。
ＰＩＤ制御装置１は、第１の出力部５がｓ３で算出されたヒータ１４に対する操作量をヒータ１４に出力するとともに、第２の出力部６がｓ４で算出されたクーラ１５に対する操作量をクーラ１５に出力する（ｓ５、ｓ６）。ヒータ１４は、ＰＩＤ制御装置１から入力された操作量に応じた発熱制御を行い、バレル１２を加熱する。また、クーラ１５は、ＰＩＤ制御装置１から入力された操作量に応じて冷却水の流量制御を行い、バレル１２を冷却する。ｓ５にかかる処理と、ｓ６にかかる処理の順番は、どちらを先に行ってもよいし、並行して行ってもよい。
例えば、ＰＩＤ制御装置１は、ｓ１で取得したバレル１２の温度が目標温度よりも一定温度以上高ければ、ヒータ１４に対する操作量を０にする（ヒータ１４の発熱量を０にする。）。また、ＰＩＤ制御装置１は、ｓ１で取得したバレル１２の温度が目標温度よりも一定温度以上低ければ、クーラ１５に対する操作量を０にする（冷却水の流量を０にする。）。また、ＰＩＤ制御装置１は、ｓ１で取得したバレル１２の温度と、目標温度との偏差が一定温度以内であれば、ヒータ１４、およびクーラ１５に対する操作量をともに０にする構成であってもよいし（所謂、デッドバンドを設定した加熱冷却制御を行う構成であってもよいし、）、ヒータ１４、およびクーラ１５に対する操作量をともに０にしない構成であってもよい（所謂、オーバーラップを設定した加熱冷却制御を行う構成であってもよい。）。
ＰＩＤ制御装置１は、ＰＩＤ制御の終了タイミングになるまで（ｓ７）、上述したｓ１〜ｓ６の処理を繰り返す。ＰＩＤ制御の終了タイミングは、例えば押出成形機１１の停止を検出したタイミングにすればよい。また、ＰＩＤ制御装置１は、図２に示すＰＩＤ制御処理を、例えば押出成形機１１の起動に連動して開始する構成にすればよい。
図３は、この例にかかるＰＩＤ制御装置のＰＩＤパラメータ更新処理を示すフローチャートである。ＰＩＤ制御装置１は、ハンチング検出機能部２２、および整定状態検出機能部２３が、状態検出タイミングになるまで、バレル１２の温度を収集する（ｓ１１、ｓ１２）。上述したように、計測値取得機能部２１がバレル１２の温度を取得している。ハンチング検出機能部２２、および整定状態検出機能部２３は、計測値取得機能部２１が取得したバレル１２の温度を収集する。
状態検出タイミングは、バレル１２の温度がハンチング状態であるかどうかの検出、およびバレル１２の温度が整定状態であるかどうかの検出を行うタイミングである。ＰＩＤ制御装置１は、バレル１２の温度がハンチング状態であるかどうかの検出、およびバレル１２の温度が整定状態であるかどうかの検出を状態検出周期で繰り返し行う。ここでは、状態検出周期をｆｔとして説明する。
ＰＩＤ制御装置１は、ｓ１２で状態検出タイミングであると判定すると、ハンチング検出機能部２２が、バレル１２の温度がハンチング状態であるかどうかを検出する（ｓ１３）。ハンチング検出機能部２２は、今回の状態検出周期ｆｔの期間に収集したバレル１２の温度の最大値（Ｍａｘ）と、最小値（Ｍｉｎ）との温度差（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）を、バレル１２の温度の変動幅として取得する（図４参照）。この図４は、状態検出周期ｆｔの期間に収集されたバレル１２の温度の変化を例示したものである。図４に例示している状態検出周期ｆｔは、３つである。ハンチング検出機能部２２は、今回の状態検出周期ｆｔの期間に収集したバレル１２の温度の変動幅が記憶部４に記憶している第１の変動幅よりも大きければ、バレル１２の温度がハンチング状態であると検出する。
ハンチング検出機能部２２が、バレル１２の温度がハンチング状態であると検出しなければ、整定状態検出機能部２３が、バレル１２の温度が整定状態であるかどうかを検出する（ｓ１４）。整定状態検出機能部２３は、ハンチング検出機能部２２と同様に、今回の状態検出周期ｆｔの期間に収集したバレル１２の温度の最大値（Ｍａｘ）と、最小値（Ｍｉｎ）との温度差（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）を、バレル１２の温度の変動幅として取得する。整定状態検出機能部２３は、今回の状態検出周期ｆｔの期間に収集したバレル１２の温度の変動幅が記憶部４に記憶している第２の変動幅よりも小さければ、バレル１２の温度が整定状態であると検出する。ｓ１３にかかる処理と、ｓ１４にかかる処理とは、その順番が上記と逆の順番であってもよい。
ＰＩＤ制御装置１は、ｓ１３でバレル１２の温度がハンチング状態であると検出されると、第１の更新機能部２４が記憶部４に記憶しているクーラ用ＰＩＤパラメータを更新する第１の更新処理を行い（ｓ１５）、ｓ１１に戻る。また、ＰＩＤ制御装置１は、ｓ１４でバレル１２の温度がハンチング状態であると検出されると、第２の更新機能部２５が記憶部４に記憶しているクーラ用ＰＩＤパラメータを更新する第２の更新処理を行い（ｓ１６）、ｓ１１に戻る。
ｓ１５にかかる第１の更新処理では、その時点において記憶部４に記憶しているクーラ用ＰＩＤパラメータのＰゲイン、Ｉゲイン、およびＤゲインのそれぞれを、予め定められた計算式Ｑ1、Ｑ2、Ｑ3によって算出する。計算式Ｑ1は、その時点におけるクーラ用ＰＩＤパラメータのＰゲイン、および今回の状態検出周期ｆｔの期間におけるバレル１２の温度の変動幅を代入することによって、Ｐゲインの更新値が算出されるものである。また、計算式Ｑ2は、その時点におけるクーラ用ＰＩＤパラメータのＩゲイン、および今回の状態検出周期ｆｔの期間におけるバレル１２の温度の変動幅を代入することによって、Ｉゲインの更新値が算出されるものである。さらに、計算式Ｑ3は、その時点におけるクーラ用ＰＩＤパラメータのＤゲイン、および今回の状態検出周期ｆｔの期間におけるバレル１２の温度の変動幅を代入することによって、Ｄゲインの更新値が算出されるものである。
第１の更新機能部２４は、計算式Ｑ1、Ｑ2、Ｑ3によって算出した、Ｐゲイン、Ｉゲイン、およびＤゲインをクーラ用ＰＩＤパラメータとして記憶部４に記憶させる（記憶部４に記憶しているクーラ用ＰＩＤパラメータを更新する。）。また、計算式Ｑ1は、算出されるＰゲインの値（更新するＰゲインの値）が、その時点のＰゲインの値（更新直前のＰゲインの値）よりも小さくなる計算式である。バレル１２の温度の変動幅が、第１の幅よりも大きいときは、ＰＩＤパラメータのＰゲインは、適正な範囲の値であっても、適正な範囲の中央値よりも大きい値である。
また、ｓ１６にかかる第２の更新処理では、その時点において記憶部４に記憶しているクーラ用ＰＩＤパラメータのＰゲイン、Ｉゲイン、およびＤゲインのそれぞれを、予め定められた計算式Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3によって算出する。計算式Ｒ1は、その時点におけるクーラ用ＰＩＤパラメータのＰゲイン、および今回の状態検出周期ｆｔの期間におけるバレル１２の温度の変動幅を代入することによって、Ｐゲインの更新値が算出されるものである。また、計算式Ｒ2は、その時点におけるクーラ用ＰＩＤパラメータのＩゲイン、および今回の状態検出周期ｆｔの期間におけるバレル１２の温度の変動幅を代入することによって、Ｉゲインの更新値が算出されるものである。さらに、計算式Ｒ3は、その時点におけるクーラ用ＰＩＤパラメータのＤゲイン、および今回の状態検出周期ｆｔの期間におけるバレル１２の温度の変動幅を代入することによって、Ｄゲインの更新値が算出されるものである。
第２の更新機能部２５は、計算式Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3によって算出した、Ｐゲイン、Ｉゲイン、およびＤゲインをクーラ用ＰＩＤパラメータとして記憶部４に記憶させる（記憶部４に記憶しているクーラ用ＰＩＤパラメータを更新する。）。計算式Ｒ1は、算出されるＰゲインの値（更新するＰゲインの値）が、その時点のＰゲインの値よりも大きくなる計算式である。バレル１２の温度の変動幅が、第２の幅よりも小さいときは、ＰＩＤパラメータのＰゲインは、適正な範囲の値であっても、適正な範囲の中央値よりも小さい値である。
ＰＩＤ制御装置１は、バレル１２の温度がハンチング状態であると検出されず、且つバレル１２の温度が整定状態であるとも検出されなかった場合、記憶部４に記憶しているクーラ用ＰＩＤパラメータを更新することなく（ｓ１５、またはｓ１６にかかる処理を行うことなく、）、ｓ１１に戻る。
このように、この例のＰＩＤ制御装置１は、ＰＩＤパラメータの値を、適正な範囲から外れているかどうかにかかわらず、その時点においてより適正な値に更新する。したがって、この例のＰＩＤ制御装置１は、ＰＩＤパラメータの値が適正な範囲から外れるのを抑制できるとともに、ＰＩＤパラメータの値が適正な範囲から外れても、すぐに適正な範囲の値に更新できる。すなわち、ＰＩＤパラメータの値が適正な範囲から外れている期間の短縮が図れる。また、押出成形機１１における製品の生産効率を向上させられるとともに、ランニングコストの増加を抑えることができる。
なお、上記の説明では、ｓ１５、およびｓ１６では、ヒータ用ＰＩＤパラメータについては更新しない構成として説明したが、クーラ用ＰＩＤパラメータと同様に、ヒータ用ＰＩＤパラメータも更新する構成であってもよい。
また、ｓ４で算出されたクーラ１５の操作量が０である場合には、すなわち第２の出力部６から出力しているクーラ１５に対する操作量が０である場合には、ヒータ１４に対するＰＩＤ制御が適正でないと推定されるので、ｓ１５、およびｓ１６でクーラ用ＰＩＤパラメータについては更新しない構成にするのがよい。同様に、ｓ３で算出されたヒータ１４の操作量が０である場合には、すなわち第１の出力部５から出力しているヒータ１４に対する操作量が０である場合には、クーラ１５に対するＰＩＤ制御が適正でないと推定されるので、ｓ１５、およびｓ１６でヒータ用ＰＩＤパラメータについては更新しない構成にするのがよい。
また、上記の説明では、ｓ１５、およびｓ１６では、クーラ用ＰＩＤパラメータのＰゲイン、Ｉゲイン、およびＤゲインのそれぞれを更新するとしたが、Ｐゲインのみ更新し、Ｉゲイン、およびＤゲインについては更新しない構成であってもよい。
また、上記の説明では、バレル１２の温度がハンチング状態、および整定状態のどちらでもないとき、ＰＩＤパラメータ（クーラ用ＰＩＤパラメータ、およびヒータ用ＰＩＤパラメータ）を更新しないとしたが、このときもＰＩＤパラメータを更新する構成にしてもよい。
また、加熱冷却制御を行うＰＩＤ制御装置を例にして本願発明を説明したが、加熱、または冷却の一方をＰＩＤ制御する装置であっても本願発明は適用できる。また、本願発明は、制御対象が温度でなく、圧力や速度等であるＰＩＤ制御装置にも適用できる。
１…ＰＩＤ制御装置
２…制御部
３…入力部
４…記憶部
５…第１の出力部
６…第２の出力部
１１…押出成形機
１２…バレル
１３…センサ
１４…ヒータ
１５…クーラ
２１…計測値取得機能部
２２…ハンチング検出機能部
２３…整定状態検出機能部
２４…第１の更新機能部
２５…第２の更新機能部
２６…操作量算出機能部

Claims (10)

  1. 制御対象を計測したセンサのセンシング信号を処理し、前記制御対象の計測値を取得する計測値取得部と、
    前記制御対象の目標値、およびＰＩＤパラメータを記憶する記憶部と、
    前記制御対象の計測値と前記制御対象の目標値との偏差、および前記ＰＩＤパラメータを用いて操作量を算出する操作量算出部と、
    前記操作量算出部が算出した操作量を出力する出力部と、
    前記制御対象の計測値の変動幅を検出する変動幅検出部と、
    前記変動幅検出部が検出した前記制御対象の計測値の変動幅に応じて前記ＰＩＤパラメータを更新する更新部と、を備え、
    前記更新部は、
    前記変動幅検出部が検出した前記制御対象の計測値の変動幅が、第１の幅よりも大きければ、前記記憶部に記憶している前記ＰＩＤパラメータを更新する第１の更新処理を行い、
    前記変動幅検出部が検出した前記制御対象の計測値の変動幅が、第２の幅よりも小さければ、前記記憶部に記憶している前記ＰＩＤパラメータを更新する第２の更新処理を行う、ＰＩＤ制御装置。
  2. 前記第１の幅は、前記第２の幅よりも大きい、請求項１に記載のＰＩＤ制御装置。
  3. 前記第１の更新処理は、前記ＰＩＤパラメータの比例制御にかかる比例ゲインを、その時点の値よりも小さい値に更新する、請求項１、または２に記載のＰＩＤ制御装置。
  4. 前記第２の更新処理は、前記ＰＩＤパラメータの比例制御にかかる比例ゲインを、その時点の値よりも大きい値に更新する、請求項１〜３のいずれかに記載のＰＩＤ制御装置。
  5. 前記操作量算出部は、ヒータに対する操作量、およびクーラに対する操作量を算出する、請求項１〜４のいずれかに記載のＰＩＤ制御装置。
  6. 前記記憶部は、前記ヒータに対する操作量の算出に用いるヒータ用ＰＩＤパラメータ、および前記クーラに対する操作量の算出に用いるクーラ用ＰＩＤパラメータを、前記ＰＩＤパラメータとして記憶し、
    前記更新部は、前記クーラ用ＰＩＤパラメータを更新し、前記ヒータ用ＰＩＤパラメータを更新しない、請求項５に記載のＰＩＤ制御装置。
  7. 前記記憶部は、前記ヒータに対する操作量の算出に用いるヒータ用ＰＩＤパラメータ、および前記クーラに対する操作量の算出に用いるクーラ用ＰＩＤパラメータを、前記ＰＩＤパラメータとして記憶し、
    前記更新部は、前記出力部から出力している前記クーラに対する操作量が０であれば、前記クーラ用ＰＩＤパラメータを更新しない、請求項５に記載のＰＩＤ制御装置。
  8. 前記記憶部は、前記ヒータに対する操作量の算出に用いるヒータ用ＰＩＤパラメータ、および前記クーラに対する操作量の算出に用いるクーラ用ＰＩＤパラメータを、前記ＰＩＤパラメータとして記憶し、
    前記更新部は、前記出力部から出力している前記ヒータに対する操作量が０であれば、前記ヒータ用ＰＩＤパラメータを更新しない、請求項５に記載のＰＩＤ制御装置。
  9. コンピュータが、
    制御対象を計測したセンサのセンシング信号を処理し、前記制御対象の計測値を取得する計測値取得ステップと、
    前記制御対象の計測値と記憶部に記憶している前記制御対象の目標値との偏差、および前記記憶部に記憶しているＰＩＤパラメータを用いて操作量を算出する操作量算出ステップと、
    前記操作量算出ステップで算出した操作量を出力部において出力する出力ステップと、
    前記制御対象の計測値の変動幅を検出する変動幅検出ステップと、
    前記変動幅検出ステップで検出した前記制御対象の計測値の変動幅に応じて前記ＰＩＤパラメータを更新する更新ステップと、を実行するＰＩＤ制御方法であって、
    前記更新ステップは、
    前記変動幅検出ステップで検出した前記制御対象の計測値の変動幅が、第１の幅よりも大きければ、前記記憶部に記憶している前記ＰＩＤパラメータを更新する第１の更新処理を行い、
    前記変動幅検出ステップで検出した前記制御対象の計測値の変動幅が、第２の幅よりも小さければ、前記記憶部に記憶している前記ＰＩＤパラメータを更新する第２の更新処理を行う、ＰＩＤ制御方法。
  10. 制御対象を計測したセンサのセンシング信号を処理し、前記制御対象の計測値を取得する計測値取得ステップと、
    前記制御対象の計測値と記憶部に記憶している前記制御対象の目標値との偏差、および前記記憶部に記憶しているＰＩＤパラメータを用いて操作量を算出する操作量算出ステップと、
    前記操作量算出ステップで算出した操作量を出力部において出力する出力ステップと、
    前記制御対象の計測値の変動幅を検出する変動幅検出ステップと、
    前記変動幅検出ステップで検出した前記制御対象の計測値の変動幅に応じて前記ＰＩＤパラメータを更新する更新ステップと、をコンピュータに実行させるＰＩＤ制御プログラムであって、
    前記更新ステップは、
    前記変動幅検出ステップで検出した前記制御対象の計測値の変動幅が、第１の幅よりも大きければ、前記記憶部に記憶している前記ＰＩＤパラメータを更新する第１の更新処理を行い、
    前記変動幅検出ステップで検出した前記制御対象の計測値の変動幅が、第２の幅よりも小さければ、前記記憶部に記憶している前記ＰＩＤパラメータを更新する第２の更新処理を行う、ＰＩＤ制御プログラム。
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