JP2019046026A - 制御装置およびパラメータ設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】設定値変換処理のパラメータ設定作業の効率を改善する。【解決手段】制御装置は、設定値ＳＰを入力として時定数ＳＦに従ってＳＰラグフィルタ処理を行ない、変換後の設定値ＳＰ’を出力するＳＰラグフィルタ部１と、パラメータ設定動作用に仮設定された、ステップ状に変化する設定値ＳＰを記憶する記憶部３と、設定値ＳＰのグラフをタッチパネル機能付き表示素子４に表示させる入力画面表示制御部５と、タッチパネル機能付き表示素子４に対するオペレータの操作を基に、設定値ＳＰ’の望ましい軌跡を示す参照軌跡データを出力するラグフィルタイメージ入力部６と、設定値ＳＰにＳＰラグフィルタ処理を施した結果の設定値ＳＰ’の時系列データが、参照軌跡データと最も良く適合するように時定数ＳＦの数値を探索する時定数探索実行部７と、探索結果を提示する探索結果提示部８とを備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばラグフィルタ処理やランプ処理などの設定値変換処理機能を備えた制御装置に係り、特にオペレータが設定値変換処理のパラメータを設定する作業を支援する技術に関するものである。

ＰＩＤ制御を実行するコントローラ（温度制御のための温調計など）は、オペレータが設定する設定値ＳＰとセンサ等により計測される制御量ＰＶとの偏差ＥＲに応じて、操作量ＭＶ（アクチュエータへの指示）を算出する。設定値ＳＰについてはオペレータが一定値を入力するのみではなく、オペレータの入力に応じて、例えば特許文献１に開示されたＳＰラグフィルタ（目標値フィルタ）や特許文献２に開示されたＳＰランプによりＰＩＤ演算に使用する実際の設定値ＳＰへと変換して、制御量ＰＶの立ち上がり時間を調整する方法（操作量ＭＶの出力パターンを調整する方法）が実用されている。

ＳＰラグフィルタやＳＰランプのパラメータとしては、ＳＰラグフィルタについては１次遅れ伝達関数の時定数ＳＦがあり、ＳＰランプについては単位時間あたりのＳＰ変化量ＳＲがある。
ＳＰラグフィルタは、次式のような処理で設定値ＳＰをＳＰ’に変換するものである。
ＳＰ’＝｛１／（１＋ＳＦｓ）｝ＳＰ ・・・（１）

式（１）のｓはラプラス演算子である。時定数ＳＦ＝７０．０秒とした場合の設定値ＳＰ’と、この設定値ＳＰ’に基づく制御の結果として得られる制御量ＰＶとは、例えば図１１のようになる。
ＳＰランプは、設定値ＳＰを一定の変化量ＳＲで継続的に変化するＳＰ’に変換するものである。ＳＰ変化量ＳＲ＝１．０℃／秒とした場合の設定値ＳＰ’と、この設定値ＳＰ’に基づく制御の結果として得られる制御量ＰＶとは、例えば図１２のようになる。

時定数ＳＦやＳＰ変化量ＳＲは、制御量ＰＶの立ち上がりの時間配分のイメージとは直感的に繋がりにくい数値であるため、桁違いなどの設定ミスをしても気付き難い。
設定値ＳＰの６３．２％に達する時間を時定数ＳＦと呼ぶという技術的な意味を、一般のオペレータは知らない可能性が高い。例えば設定値ＳＰが０℃から１００℃に変更されたとき、時定数ＳＦが１００秒であれば、０℃から１００℃に設定値ＳＰ’（温度）が推移する場合の６３．２℃に至る時間が１００秒であり、０℃から１００℃に推移するための全時間の６３．２％が１００秒ではないので、時定数ＳＦの意味を知っていても直感的に分かり難い。

また、例えばＳＰ変化量ＳＲが０．０１２５℃／秒であれば、８０秒で設定値ＳＰ’（温度）が１℃上昇するペースであり、３００℃上昇するのに６時間４０分必要なペースである。０．０１２５という数値から６時間４０分を正しく計算する必要があるので、計算ミス（設定ミス）が起こっても不思議ではない。

マルチループの温調計などでは、その操作およびデータ収集を実行するために、タッチパネル式のＨＭＩ（Human Machine Interface）を備える機器が併用されることがある。例えば図１３の例では、４ループの温調計１００に、タッチパネル機能付きの表示器１０１が設けられている。

したがって、この温調計１００の機能を利用し、設定値ＳＰおよび上記パラメータの数値が設定されたときに、ＰＩＤ演算に使用する実際の設定値ＳＰ’へと変換された後の時系列の変化パターンを、図１４のように表示器１０１にグラフ表示することでオペレータに認識させることも可能である。しかし、設定値ＳＰ’が想定通りではない数値設定であった場合の数値設定変更作業が試行錯誤的になってしまうと効率が悪いので、改善が求められている。

特開平０６−２７４２０３号公報 特開２０１３−１６７９２０号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ラグフィルタ処理やランプ処理などの設定値変換処理機能を備えた制御装置において、設定値変換処理のパラメータ設定作業の効率を改善することができる制御装置およびパラメータ設定方法を提供することを目的とする。

本発明の制御装置は、第１の設定値を入力として、規定されたパラメータに従って設定値変換処理を行ない、変換後の第２の設定値を出力するように構成された設定値変換処理部と、制御動作時に前記第２の設定値と制御対象の制御量とを入力としてＰＩＤ演算により操作量を算出して前記制御対象に出力するように構成されたＰＩＤ制御部と、情報を表示する表示部であると同時にオペレータの操作を受け付ける入力部であるタッチパネル機能付き表示素子と、パラメータ設定動作用に仮設定された、ステップ状に変化する前記第１の設定値を記憶するように構成された記憶部と、パラメータ設定動作時に前記記憶部に記憶された第１の設定値の時間変化を表すグラフを前記タッチパネル機能付き表示素子に表示させるように構成された入力画面表示制御部と、パラメータ設定動作時に前記タッチパネル機能付き表示素子に対するオペレータの操作を基に、前記第２の設定値の望ましい軌跡を示す参照軌跡データを出力するように構成された設定値変換処理イメージ入力部と、パラメータ設定動作時に前記記憶部に記憶された第１の設定値に前記設定値変換処理を施した結果の第２の設定値の時系列データが、前記参照軌跡データと最も良く適合するように前記パラメータの数値を探索するように構成された探索実行部と、この探索実行部によるパラメータ探索結果を提示するように構成された探索結果提示部とを備えることを特徴とするものである。

また、本発明の制御装置の１構成例は、前記探索実行部によって探索されたパラメータの数値を、オペレータの操作に応じて所定の増減範囲内で微調整するように構成された微調整実施部をさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明の制御装置の１構成例は、前記記憶部に記憶された第１の設定値に前記設定値変換処理を施した結果の第２の設定値の時間変化を表すグラフを、前記第１の設定値のグラフと重ねるようにして前記タッチパネル機能付き表示素子に表示させるように構成された処理結果表示制御部をさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明の制御装置の１構成例において、前記設定値変換処理は、ラグフィルタ処理であり、前記パラメータは、前記ラグフィルタ処理の時定数であることを特徴とするものである。
また、本発明の制御装置の１構成例において、前記設定値変換処理は、前記第１の設定値を一定の変化量で継続的に変化する前記第２の設定値に変換するランプ処理であり、前記パラメータは、前記第２の設定値の単位時間あたりの前記変化量であることを特徴とするものである。

また、本発明の制御装置のパラメータ設定方法は、第１の設定値を入力として、規定されたパラメータに従って設定値変換処理を行ない、変換後の第２の設定値を出力するように構成された第１のステップと、制御動作時に前記第２の設定値と制御対象の制御量とを入力としてＰＩＤ演算により操作量を算出して前記制御対象に出力するように構成された第２のステップと、パラメータ設定動作用に仮設定された、ステップ状に変化する前記第１の設定値を記憶する記憶部を参照し、この記憶部に記憶された第１の設定値の時間変化を表すグラフをタッチパネル機能付き表示素子に表示させる第３のステップと、パラメータ設定動作時に前記タッチパネル機能付き表示素子に対するオペレータの操作を基に、前記第２の設定値の望ましい軌跡を示す参照軌跡データを出力する第４のステップと、パラメータ設定動作時に前記記憶部に記憶された第１の設定値に前記設定値変換処理を施した結果の第２の設定値の時系列データが、前記参照軌跡データと最も良く適合するように前記パラメータの数値を探索するように構成された第５のステップと、この第５のステップによるパラメータ探索結果を提示する第６のステップとを含むことを特徴とするものである。

本発明によれば、パラメータ設定動作用に仮設定された、ステップ状に変化する第１の設定値を記憶する記憶部と、パラメータ設定動作時に記憶部に記憶された第１の設定値の時間変化を表すグラフをタッチパネル機能付き表示素子に表示させる入力画面表示制御部と、パラメータ設定動作時にタッチパネル機能付き表示素子に対するオペレータの操作を基に、第２の設定値の望ましい軌跡を示す参照軌跡データを出力する設定値変換処理イメージ入力部と、パラメータ設定動作時に記憶部に記憶された第１の設定値に設定値変換処理を施した結果の第２の設定値の時系列データが、参照軌跡データと最も良く適合するようにパラメータの数値を探索する探索実行部とを設けることにより、設定値変換処理のパラメータ設定作業の効率を改善することができる。

また、本発明では、微調整実施部を設けることにより、探索結果とオペレータのイメージとが一致しない場合にパラメータの数値を微調整することができる。

また、本発明では、処理結果表示制御部を設けることにより、オペレータはパラメータの探索結果を適用した場合の第２の設定値の時間変化を目視で確認することができる。

図１は、本発明の第１の実施例に係る制御装置の構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の第１の実施例に係る制御装置のパラメータ設定動作を説明するフローチャートである。 図３は、本発明の第１の実施例においてオペレータがＳＰラグフィルタ処理後の設定値の望ましい軌跡を入力する例を示す図である。 図４は、本発明の第１の実施例における探索結果表示処理と微調整処理とを説明する図である。 図５は、本発明の第１の実施例に係る制御装置の制御動作を説明するフローチャートである。 図６は、本発明の第２の実施例に係る制御装置の構成を示すブロック図である。 図７は、本発明の第２の実施例に係る制御装置のパラメータ設定動作を説明するフローチャートである。 図８は、本発明の第２の実施例においてオペレータがＳＰランプ処理後の設定値の望ましい軌跡を入力する例を示す図である。 図９は、本発明の第２の実施例における探索結果表示処理と微調整処理とを説明する図である。 図１０は、本発明の第２の実施例に係る制御装置の制御動作を説明するフローチャートである。 図１１は、ＳＰラグフィルタを利用した場合の制御動作を示す図である。 図１２は、ＳＰランプを利用した場合の制御動作を示す図である。 図１３は、マルチループ温調計の外観図である。 図１４は、変換後の設定値をグラフ表示する温調計の例を示す図である。

［発明の原理１］
発明者は、通常は制御量ＰＶの所望の立ち上がりの態様（すなわち実際の設定値ＳＰ’の時系列の変化パターン）をオペレータが認識できていることに着眼した。そこで、ＳＰラグフィルタ処理後またはＳＰランプ処理後の設定値ＳＰ’の、オペレータが望む立ち上がり波形を視覚的な方法で入力できるように支援することに想到した。

具体的には、タッチパネル機能付きの表示器に設定値ＳＰの立ち上がりを時系列でグラフ化するための画面を表示し、タッチパネルのなぞり操作により、ＳＰラグフィルタを利用する場合の設定値ＳＰ’の変化のイメージや、ＳＰランプを利用する場合の設定値ＳＰ’の変化のイメージを、オペレータに入力させる。その後、なぞり操作により入力された設定値ＳＰの変化に適合するパラメータ数値（時定数ＳＦや単位時間あたりのＳＰ変化量ＳＲ）を自動算出し、数値設定画面に表示する。

オペレータは、自動算出された数値をそのまま採用してもよいし、この数値を微調整して最終決定してもよい。微調整作業は、管理し易い数値に変更する程度の作業であるので、桁違いのような誤りも発生しないし、過度な試行錯誤に陥る可能性も低減される。

［発明の原理２］
パラメータ数値の微調整については、変更可能な範囲を規定する上下限を与えるのが好ましい。微調整のつもりの数値変更で、誤って桁違いのような大幅な変更をしてしまう虞を低減することができる。

［第１の実施例］
以下、本発明の第１の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施例に係る制御装置の構成を示すブロック図である。本実施例は、上記発明の原理１、発明の原理２に対応する例であり、設定値ＳＰを変換する手段としてＳＰラグフィルタを用い、制御装置が温調計の場合の例である。

制御装置は、設定値ＳＰ（第１の設定値）を入力として時定数ＳＦ（パラメータ）に従ってＳＰラグフィルタ処理（設定値変換処理）を行ない、変換後の設定値ＳＰ’（第２の設定値）を出力するＳＰラグフィルタ部１（設定値変換処理部）と、制御動作時にＳＰラグフィルタ処理後の設定値ＳＰ’と制御量ＰＶとを入力としてＰＩＤ演算により操作量ＭＶを算出して制御対象に出力するＰＩＤ制御部２と、パラメータ設定動作用に仮設定された、ステップ状に変化する設定値ＳＰを記憶する記憶部３と、情報を表示する表示部であると同時にオペレータの操作を受け付ける入力部であるタッチパネル機能付き表示素子４と、パラメータ設定動作時に記憶部３に記憶された設定値ＳＰの時間変化を表すグラフをタッチパネル機能付き表示素子４に表示させる入力画面表示制御部５と、パラメータ設定動作時にタッチパネル機能付き表示素子４に対するオペレータの操作を基に、設定値ＳＰ’の望ましい軌跡を示す参照軌跡データを出力するラグフィルタイメージ入力部６（設定値変換処理イメージ入力部）と、パラメータ設定動作時に記憶部３に記憶された設定値ＳＰにＳＰラグフィルタ処理を施した結果の設定値ＳＰ’の時系列データが、参照軌跡データと最も良く適合するように時定数ＳＦの数値を探索する時定数探索実行部７と、探索結果を提示する探索結果提示部８と、記憶部３に記憶された設定値ＳＰにＳＰラグフィルタ処理を施した結果の設定値ＳＰ’の時間変化を表すグラフを、設定値ＳＰのグラフと重ねるようにしてタッチパネル機能付き表示素子４に表示させる処理結果表示制御部９と、時定数探索実行部７によって探索された時定数ＳＦの数値を、オペレータの操作に応じて所定の増減範囲内で微調整する微調整実施部１０とを備えている。

＜パラメータ設定動作＞
次に、本実施例の制御装置のパラメータ（時定数ＳＦ）設定動作を、図２を参照して説明する。入力画面表示制御部５は、ＳＰラグフィルタ処理後の設定値ＳＰ’の望ましい立ち上がり軌跡を入力する入力画面をタッチパネル機能付き表示素子４に表示させる（図２ステップＳ１００）。

記憶部３には、パラメータ設定動作用に仮設定された、ステップ状に変化する設定値ＳＰの時系列データが、制御装置のオペレータまたは制御装置メーカの担当者によって事前に登録されている。なお、図１では図示していないが、オペレータまたは担当者が例えば設定値ＳＰの初期値と、設定値ＳＰを変更する時間（例えば制御開始からの経過時間）と、変更後の設定値ＳＰとを指定したときに、設定値ＳＰの時系列データを自動生成する時系列データ生成部を設けるようにしてもよい。

入力画面表示制御部５は、記憶部３に記憶されている設定値ＳＰの時系列データを基に、設定値ＳＰ（制御量ＰＶ）を縦軸とし、時間を横軸として、設定値ＳＰの時間変化を表すグラフを入力画面に表示する。入力画面表示制御部５は、縦軸の目盛りと数値の範囲については、ステップ状に変化する設定値ＳＰの範囲に基づいて自動的に決定すればよい。また、横軸（時間軸）の目盛りと時間範囲については、時系列データの時間範囲に基づいて自動的に決定するか、若しくはオペレータまたはメーカ担当者による事前の設定に応じて決定すればよい。

オペレータは、タッチパネル機能付き表示素子４に表示された設定値ＳＰのグラフを見て、この設定値ＳＰと重ねるように、ＳＰラグフィルタ処理後の設定値ＳＰ’の望ましい軌跡を入力する。入力方法としては、タッチパネル機能付き表示素子４の画面上で指または筆記具等を動かして、設定値ＳＰ’の望ましい軌跡を描く方法が好適である。オペレータの操作に応じて、タッチパネル機能付き表示素子４は、指または筆記具等が接触した画面上の位置を次々と検出して、検出した位置を示す位置座標信号を出力する（図２ステップＳ１０１）。

図３は、オペレータがタッチパネル機能付き表示素子４の画面４０上で指４００を動かして、ＳＰラグフィルタ処理後の設定値ＳＰ’の望ましい軌跡を入力する様子を示す図である。この例では、画面４０に表示されている設定値ＳＰに対し、オペレータがＳＰラグフィルタ処理を意識して軌跡Ｈ１を入力する例を示している。

ラグフィルタイメージ入力部６は、タッチパネル機能付き表示素子４から出力された位置座標信号を受け取ると、位置座標信号が示す画面上の各点を、設定値ＳＰの時系列データと同じ座標系上の点に変換することで、変換後の各点の集まりからなる参照軌跡データを生成する（図２ステップＳ１０２）。言うまでもなく、設定値ＳＰの時系列データの座標系の横軸は時間、縦軸は設定値ＳＰである。入力画面表示制御部５は、設定値ＳＰの時系列データを画面の座標系上の点に変換してタッチパネル機能付き表示素子４に表示させる。ラグフィルタイメージ入力部６は、この入力画面表示制御部５と逆の処理を行なえばよい。

続いて、時定数探索実行部７は、記憶部３に記憶されている設定値ＳＰの時系列データにＳＰラグフィルタ処理を施した結果の設定値ＳＰ’が、参照軌跡データと最も良く適合するようにＳＰラグフィルタ処理の時定数ＳＦの数値を探索（自動算出）して、探索した時定数ＳＦの数値をＳＰラグフィルタ部１に対して設定する（図２ステップＳ１０３）。

時定数探索実行部７は、設定値ＳＰにＳＰラグフィルタ処理を施した結果の設定値ＳＰ’の時系列データと参照軌跡データとの差の積分値（各々のデータを離散値とした場合の偏差総和）が最小となる時定数ＳＦの数値を探索すればよい。また、時定数の定義に基づき時定数ＳＦを算出してもよい。具体的には、時定数探索実行部７は、設定値ＳＰがステップ状に変化する時点（図３の例では１００秒）から設定値ＳＰ’の時系列データが参照軌跡データの最終値の６３．２％に達するまでの変化所要時間を時定数ＳＦとすればよい。図３の軌跡Ｈ１に応じた探索結果によれば、時定数ＳＦ＝６７．２秒になる。

探索結果提示部８は、探索結果の時定数ＳＦの値をタッチパネル機能付き表示素子４に表示させる（図２ステップＳ１０４）。
処理結果表示制御部９は、記憶部３に記憶されている設定値ＳＰの時系列データを入力とし、時定数ＳＦを時定数探索実行部７によって探索された値としたときのＳＰラグフィルタ処理後の設定値ＳＰ’のグラフを、既に表示されている設定値ＳＰのグラフと重ねるようにして、タッチパネル機能付き表示素子４に表示させる（図２ステップＳ１０５）。ＳＰラグフィルタの場合、数学的に正しい曲線をオペレータが入力できるとは限らないので、確認の意味で設定値ＳＰ’のグラフを表示することが好ましい。

また、設定値ＳＰ’の時系列データは、時間軸に沿って並ぶ離散型のデータである。そこで、処理結果表示制御部９は、離散した各データを補間して、時系列データを連続波形で表示することが好ましい。このような補間処理は周知の技術であるので、詳細な説明は省略する。

次に、オペレータは、探索結果の時定数ＳＦの値を、予め定められた増減範囲内で必要に応じて微調整する。すなわち、微調整実施部１０は、オペレータが微調整操作（時定数ＳＦを増減する操作）を行った場合（図２ステップＳ１０６においてＹＥＳ）、この操作に応じて、ＳＰラグフィルタ部１に設定されている時定数ＳＦの値を所定幅だけ増やしたり、所定幅だけ減らす（図２ステップＳ１０７）。そして、微調整実施部１０は、微調整後の時定数ＳＦの値をタッチパネル機能付き表示素子４に表示させる（図２ステップＳ１０８）。

処理結果表示制御部９は、時定数ＳＦを微調整実施部１０による微調整後の値としたときのＳＰラグフィルタ処理後の設定値ＳＰ’のグラフを、既に表示されている設定値ＳＰのグラフと重ねるようにして、タッチパネル機能付き表示素子４に再表示させる（図２ステップＳ１０９）。

微調整実施部１０と処理結果表示制御部９とは、オペレータによる確定操作が行われるまで（図２ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、微調整操作に応じてステップＳ１０７〜Ｓ１０９の処理を繰り返し実行する。
ただし、微調整実施部１０は、時定数ＳＦを段階的に増やした結果、探索結果に対する時定数ＳＦの増加量の絶対値が所定の上限値に達した場合、あるいは時定数ＳＦを段階的に減らした結果、探索結果に対する時定数ＳＦの減少量の絶対値が上限値に達した場合、時定数ＳＦの更なる変更は実施しない。

このように微調整はあくまでも任意である。上記のとおり、数学的に正しい曲線をオペレータが入力できるとは限らないので、探索結果とオペレータのイメージとが一致しないことを想定して微調整機能が設けられている。このような微調整機能により、図４に示すように探索結果の時定数ＳＦ＝６７．２秒を例えばＳＦ＝７０．０秒に微調整することができる。

図４の例では、微調整実施部１０がタッチパネル機能付き表示素子４の画面４０に表示した操作ボタン４１の部分をオペレータが指４００で触れることにより、時定数ＳＦを増減できるようになっている。
こうして、本実施例では、ＳＰラグフィルタのパラメータ（時定数ＳＦ）設定作業の効率を改善することができる。

＜制御動作＞
次に、本実施例の制御装置の制御動作を、図５を参照して説明する。ＳＰラグフィルタ部１は、オペレータからの制御の開始指示に従い、オペレータによって設定された設定値ＳＰ（例えば温度設定値）を入力として（図５ステップＳ２００）、式（１）の伝達関数式で表されるＳＰラグフィルタ処理を施した設定値ＳＰ’を算出する（図５ステップＳ２０１）。
なお、上記のパラメータ設定動作では、記憶部３に予め記憶された設定値ＳＰの時系列データを用いたが、実際の制御においては、従来の制御装置と同様にオペレータが任意に設定した設定値ＳＰを入力とすればよい。

制御量ＰＶ（例えば温度計測値）は、制御対象に設けられたセンサ（例えば温度センサ）によって計測され、ＰＩＤ制御部２に入力される（図５ステップＳ２０２）
ＰＩＤ制御部２は、ＳＰラグフィルタ処理後の設定値ＳＰ’と制御量ＰＶとを入力として、制御量ＰＶが設定値ＳＰ’と一致するように周知のＰＩＤ演算により操作量ＭＶを算出する（図５ステップＳ２０３）。

そして、ＰＩＤ制御部２は、算出した操作量ＭＶを制御対象（例えば加熱装置）に出力する（図５ステップＳ２０４）。
ＳＰラグフィルタ部１とＰＩＤ制御部２とは、以上のようなステップＳ２００〜Ｓ２０４の処理を、制御動作が終了するまで（図５ステップＳ２０５においてＹＥＳ）、制御周期毎に繰り返し実行する。

［第２の実施例］
次に、本発明の第２の実施例について説明する。図６は本発明の第２の実施例に係る制御装置の構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施例は、上記発明の原理１、発明の原理２に対応する例であり、設定値ＳＰを変換する手段としてＳＰランプを用い、制御装置が温調計の場合の例である。

本実施例の制御装置は、ＰＩＤ制御部２と、記憶部３と、タッチパネル機能付き表示素子４と、入力画面表示制御部５と、設定値ＳＰを入力として設定値ＳＰの単位時間あたりのＳＰ変化量ＳＲ（パラメータ）に従ってＳＰランプ処理（設定値変換処理）を行ない、変換後の設定値ＳＰ’を出力するＳＰランプ部１１（設定値変換処理部）と、パラメータ設定動作時にタッチパネル機能付き表示素子４に対するオペレータの操作を基に、設定値ＳＰ’の望ましい軌跡を示す参照軌跡データを出力するランプイメージ入力部１２（設定値変換処理イメージ入力部）と、パラメータ設定動作時に記憶部３に記憶された設定値ＳＰにＳＰランプ処理を施した結果の設定値ＳＰ’の時系列データが、参照軌跡データと最も良く適合するようにＳＰ変化量ＳＲの数値を探索する変化量探索実行部１３と、探索結果を提示する探索結果提示部１４と、記憶部３に記憶された設定値ＳＰにＳＰランプ処理を施した結果の設定値ＳＰ’の時間変化を表すグラフを、設定値ＳＰのグラフと重ねるようにしてタッチパネル機能付き表示素子４に表示させる処理結果表示制御部１５と、変化量探索実行部１３によって探索されたＳＰ変化量ＳＲの数値を、オペレータの操作に応じて所定の増減範囲内で微調整する微調整実施部１６とを備えている。

＜パラメータ設定動作＞
次に、本実施例の制御装置のパラメータ（単位時間あたりのＳＰ変化量ＳＲ）設定動作を、図７を参照して説明する。入力画面表示制御部５の動作（図７ステップＳ３００）は、ステップＳ１００と同様である。

オペレータは、タッチパネル機能付き表示素子４に表示された設定値ＳＰのグラフを見て、この設定値ＳＰと重ねるように、ＳＰランプ処理後の設定値ＳＰ’の望ましい軌跡を入力する。オペレータの操作に応じて、タッチパネル機能付き表示素子４は、指または筆記具等が接触した画面上の位置を次々と検出して、検出した位置を示す位置座標信号を出力する（図７ステップＳ３０１）。

図８は、オペレータがタッチパネル機能付き表示素子４の画面４０上で指４００を動かして、ＳＰランプ処理後の設定値ＳＰ’の望ましい軌跡を入力する様子を示す図である。この例では、画面４０に表示されている設定値ＳＰに対し、オペレータがＳＰランプ処理を意識して軌跡Ｈ２を入力する例を示している。

ランプイメージ入力部１２は、タッチパネル機能付き表示素子４から出力された位置座標信号を受け取ると、位置座標信号が示す画面上の各点を、設定値ＳＰの時系列データと同じ座標系上の点に変換することで、変換後の各点の集まりからなる参照軌跡データを生成する（図７ステップＳ３０２）。このランプイメージ入力部１２の動作は、ラグフィルタイメージ入力部６と同じである。

変化量探索実行部１３は、記憶部３に記憶されている設定値ＳＰの時系列データにＳＰランプ処理を施した結果の設定値ＳＰ’が参照軌跡データと最も良く適合するようにＳＰランプ処理のＳＰ変化量ＳＲの数値を探索（自動算出）して、探索したＳＰ変化量ＳＲの数値をＳＰランプ部１１に対して設定する（図７ステップＳ３０３）。

変化量探索実行部１３は、設定値ＳＰにＳＰランプ処理を施した結果の設定値ＳＰ’の時系列データと参照軌跡データとの差の積分値（各々のデータを離散値とした場合の偏差総和）が最小となるＳＰ変化量ＳＲの数値を探索すればよい。また、変化量探索実行部１３は、参照軌跡データの最小値と最大値とに基づき参照軌跡データの平均変化量を算出し、この平均変化量をＳＰ変化量ＳＲとしてもよい。
図８の軌跡Ｈ２に応じた探索結果によれば、ＳＰ変化量ＳＲ＝１．０２℃／秒になる。

探索結果提示部１４は、探索結果のＳＰ変化量ＳＲの値をタッチパネル機能付き表示素子４に表示させる（図７ステップＳ３０４）。
処理結果表示制御部１５は、記憶部３に記憶されている設定値ＳＰの時系列データを入力とし、ＳＰ変化量ＳＲを変化量探索実行部１３によって探索された値としたときのＳＰランプ処理後の設定値ＳＰ’のグラフを、既に表示されている設定値ＳＰのグラフと重ねるようにして、タッチパネル機能付き表示素子４に表示させる（図７ステップＳ３０５）。ＳＰランプの場合、正しい直線をオペレータが入力できるとは限らないので、確認の意味で設定値ＳＰ’のグラフを表示することが好ましい。

次に、オペレータは、探索結果のＳＰ変化量ＳＲの値を、予め定められた増減範囲内で必要に応じて微調整する。すなわち、微調整実施部１６は、オペレータが微調整操作（ＳＰ変化量ＳＲを増減する操作）を行った場合（図７ステップＳ３０６においてＹＥＳ）、この操作に応じて、ＳＰランプ部１１に設定されているＳＰ変化量ＳＲの値を所定幅だけ増やしたり、所定幅だけ減らしたりする（図７ステップＳ３０７）。そして、微調整実施部１６は、微調整後のＳＰ変化量ＳＲの値をタッチパネル機能付き表示素子４に表示させる（図７ステップＳ３０８）。

処理結果表示制御部１５は、ＳＰ変化量ＳＲを微調整実施部１６による微調整後の値としたときのＳＰランプ処理後の設定値ＳＰ’のグラフを、既に表示されている設定値ＳＰのグラフと重ねるようにして、タッチパネル機能付き表示素子４に再表示させる（図７ステップＳ３０９）。

微調整実施部１６と処理結果表示制御部１５とは、オペレータによる確定操作が行われるまで（図７ステップＳ３１０においてＹＥＳ）、微調整操作に応じてステップＳ３０７〜Ｓ３０９の処理を繰り返し実行する。
ただし、微調整実施部１６は、ＳＰ変化量ＳＲを段階的に増やした結果、探索結果に対するＳＰ変化量ＳＲの増加量の絶対値が所定の上限値に達した場合、あるいはＳＰ変化量ＳＲを段階的に減らした結果、探索結果に対するＳＰ変化量ＳＲの減少量の絶対値が上限値に達した場合、ＳＰ変化量ＳＲの更なる変更は実施しない。

このように微調整はあくまでも任意である。上記のとおり、正しい直線をオペレータが入力できるとは限らないので、探索結果とオペレータのイメージとが一致しないことを想定して微調整機能が設けられている。このような微調整機能により、図９に示すように探索結果のＳＰ変化量ＳＲ＝１．０２℃／秒を例えばＳＲ＝１．０℃／秒に微調整することができる。

図９の例では、微調整実施部１６がタッチパネル機能付き表示素子４の画面４０に表示した操作ボタン４２の部分をオペレータが指４００で触れることにより、ＳＰ変化量ＳＲを増減できるようになっている。
こうして、本実施例では、ＳＰランプのパラメータ（ＳＰ変化量ＳＲ）設定作業の効率を改善することができる。

＜制御動作＞
次に、本実施例の制御装置の制御動作を、図１０を参照して説明する。ＳＰランプ部１１は、オペレータからの制御の開始指示に従い、オペレータによって設定された設定値ＳＰを入力として（図１０ステップＳ４００）、ＳＰランプ処理を施した設定値ＳＰ’を算出する（図１０ステップＳ４０１）。具体的には、ＳＰランプ部１１は、確定したＳＰ変化量ＳＲを１制御周期当りの変化量ＳＲ’に換算し、式（２）のように１制御周期前の設定値ＳＰ’＿ｏｌｄに加算することで、現制御周期の設定値ＳＰ’を算出する。
ＳＰ’＝ＳＰ’＿ｏｌｄ＋ＳＲ’ ・・・（２）

ＳＰランプ部１１は、設定値ＳＰが変更された時点から、設定値ＳＰ’が変更後の設定値ＳＰに達するまで制御周期毎に式（２）の処理を行う。
なお、設定値ＳＰ’＿ｏｌｄの初期値は、変更前の設定値ＳＰであることは言うまでもない。また、上記のパラメータ設定動作では、記憶部３に予め記憶された設定値ＳＰの時系列データを用いたが、実際の制御においては、従来の制御装置と同様にオペレータが任意に設定した設定値ＳＰを入力とすればよい。

制御量ＰＶは、制御対象に設けられたセンサによって計測され、ＰＩＤ制御部２に入力される（図１０ステップＳ４０２）
ＰＩＤ制御部２は、ＳＰランプ処理後の設定値ＳＰ’と制御量ＰＶとを入力として、制御量ＰＶが設定値ＳＰ’と一致するように操作量ＭＶを算出する（図１０ステップＳ４０３）。

そして、ＰＩＤ制御部２は、算出した操作量ＭＶを制御対象に出力する（図１０ステップＳ４０４）。
ＳＰランプ部１１とＰＩＤ制御部２とは、以上のようなステップＳ４００〜Ｓ４０４の処理を、制御動作が終了するまで（図１０ステップＳ４０５においてＹＥＳ）、制御周期毎に繰り返し実行する。

なお、第１の実施例、第２の実施例ともに制御装置（温調計）による温度制御の例で説明してきたが、タッチパネルを併用すれば、マスフローコントローラによる流量制御など、他の制御装置にも本発明を適用できることは言うまでもない。

第１、第２の実施例で説明した制御装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、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第１、第２の実施例で説明した処理を実行する。

本発明は、制御装置に適用することができる。

１…ＳＰラグフィルタ部、２…ＰＩＤ制御部、３…記憶部、４…タッチパネル機能付き表示素子、５…入力画面表示制御部、６…ラグフィルタイメージ入力部、７…時定数探索実行部、８，１４…探索結果提示部、９，１５…処理結果表示制御部、１０，１６…微調整実施部、１１…ＳＰランプ部、１２…ランプイメージ入力部、１３…変化量探索実行部。

Claims (10)

1. 第１の設定値を入力として、規定されたパラメータに従って設定値変換処理を行ない、変換後の第２の設定値を出力するように構成された設定値変換処理部と、
   制御動作時に前記第２の設定値と制御対象の制御量とを入力としてＰＩＤ演算により操作量を算出して前記制御対象に出力するように構成されたＰＩＤ制御部と、
   情報を表示する表示部であると同時にオペレータの操作を受け付ける入力部であるタッチパネル機能付き表示素子と、
   パラメータ設定動作用に仮設定された、ステップ状に変化する前記第１の設定値を記憶するように構成された記憶部と、
   パラメータ設定動作時に前記記憶部に記憶された第１の設定値の時間変化を表すグラフを前記タッチパネル機能付き表示素子に表示させるように構成された入力画面表示制御部と、
   パラメータ設定動作時に前記タッチパネル機能付き表示素子に対するオペレータの操作を基に、前記第２の設定値の望ましい軌跡を示す参照軌跡データを出力するように構成された設定値変換処理イメージ入力部と、
   パラメータ設定動作時に前記記憶部に記憶された第１の設定値に前記設定値変換処理を施した結果の第２の設定値の時系列データが、前記参照軌跡データと最も良く適合するように前記パラメータの数値を探索するように構成された探索実行部と、
   この探索実行部によるパラメータ探索結果を提示するように構成された探索結果提示部とを備えることを特徴とする制御装置。
2. 請求項１記載の制御装置において、
   前記探索実行部によって探索されたパラメータの数値を、オペレータの操作に応じて所定の増減範囲内で微調整するように構成された微調整実施部をさらに備えることを特徴とする制御装置。
3. 請求項１または２記載の制御装置において、
   前記記憶部に記憶された第１の設定値に前記設定値変換処理を施した結果の第２の設定値の時間変化を表すグラフを、前記第１の設定値のグラフと重ねるようにして前記タッチパネル機能付き表示素子に表示させるように構成された処理結果表示制御部をさらに備えることを特徴とする制御装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の制御装置において、
   前記設定値変換処理は、ラグフィルタ処理であり、
   前記パラメータは、前記ラグフィルタ処理の時定数であることを特徴とする制御装置。
5. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の制御装置において、
   前記設定値変換処理は、前記第１の設定値を一定の変化量で継続的に変化する前記第２の設定値に変換するランプ処理であり、
   前記パラメータは、前記第２の設定値の単位時間あたりの前記変化量であることを特徴とする制御装置。
6. 第１の設定値を入力として、規定されたパラメータに従って設定値変換処理を行ない、変換後の第２の設定値を出力するように構成された第１のステップと、
   制御動作時に前記第２の設定値と制御対象の制御量とを入力としてＰＩＤ演算により操作量を算出して前記制御対象に出力するように構成された第２のステップと、
   パラメータ設定動作用に仮設定された、ステップ状に変化する前記第１の設定値を記憶する記憶部を参照し、この記憶部に記憶された第１の設定値の時間変化を表すグラフをタッチパネル機能付き表示素子に表示させる第３のステップと、
   パラメータ設定動作時に前記タッチパネル機能付き表示素子に対するオペレータの操作を基に、前記第２の設定値の望ましい軌跡を示す参照軌跡データを出力する第４のステップと、
   パラメータ設定動作時に前記記憶部に記憶された第１の設定値に前記設定値変換処理を施した結果の第２の設定値の時系列データが、前記参照軌跡データと最も良く適合するように前記パラメータの数値を探索するように構成された第５のステップと、
   この第５のステップによるパラメータ探索結果を提示する第６のステップとを含むことを特徴とする制御装置のパラメータ設定方法。
7. 請求項６記載の制御装置のパラメータ設定方法において、
   前記第５のステップによって探索したパラメータの数値を、オペレータの操作に応じて所定の増減範囲内で微調整する第７のステップをさらに含むことを特徴とする制御装置のパラメータ設定方法。
8. 請求項６または７記載の制御装置のパラメータ設定方法において、
   前記記憶部に記憶された第１の設定値に前記設定値変換処理を施した結果の第２の設定値の時間変化を表すグラフを、前記第１の設定値のグラフと重ねるようにして前記タッチパネル機能付き表示素子に表示させる第８のステップをさらに含むことを特徴とする制御装置のパラメータ設定方法。
9. 請求項６乃至８のいずれか１項に記載の制御装置のパラメータ設定方法において、
   前記設定値変換処理は、ラグフィルタ処理であり、
   前記パラメータは、前記ラグフィルタ処理の時定数であることを特徴とする制御装置のパラメータ設定方法。
10. 請求項６乃至８のいずれか１項に記載の制御装置のパラメータ設定方法において、
    前記設定値変換処理は、前記第１の設定値を一定の変化量で継続的に変化する前記第２の設定値に変換するランプ処理であり、
    前記パラメータは、前記第２の設定値の単位時間あたりの前記変化量であることを特徴とする制御装置のパラメータ設定方法。