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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