JP2020017231A

JP2020017231A - 調節計

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Publication number: JP2020017231A
Application number: JP2018141767A
Authority: JP
Inventors: 亮 ▲濱▼ノ園; Ryo Hamanosono; 文仁菅原; Fumihito Sugawara; 牧野　豊; Yutaka Makino; 豊牧野; 直俊谷口; Naotoshi Taniguchi
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2018-07-27
Filing date: 2018-07-27
Publication date: 2020-01-30
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Abstract

【課題】非線形な特性を有する制御対象であっても、簡単な調整で対応できるようにする。【解決手段】調節計は、設定値ＳＰと制御量ＰＶを入力として操作量ＭＶを算出するＰＩＤ演算部１と、操作量ＭＶが冷却側閾値以下の場合に、操作量ＭＶの取り得る数値範囲が複数のゾーンに分割され、かつ操作量ＭＶと冷却側操作量ＭＶＣとの関係がゾーン毎に異なるように規定された冷却側テーブル２０に基づいて、操作量ＭＶを冷却側操作量ＭＶＣに変換して冷却装置に出力する冷却側操作量出力部２と、操作量ＭＶが加熱側閾値以上の場合に、操作量ＭＶと加熱側操作量ＭＶＨとの関係が規定された加熱側テーブル３０に基づいて、操作量ＭＶを加熱側操作量ＭＶＨに変換して加熱装置に出力する加熱側操作量出力部３と、複数のゾーンの境界であるゾーン切替点をユーザーの指示に応じて変更するゾーン切替点変更部５とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、調節計に関するものである。

ＰＩＤ演算によって算出された操作量ＭＶに従って加熱出力と冷却出力とを切り替える、加熱冷却ＰＩＤ制御と呼ばれる制御方式が存在し、多くの制御機器で採用されている。加熱冷却ＰＩＤ制御においては加熱側と冷却側で操作器が異なるため、応答特性が異なるので加熱側と冷却側のそれぞれに対して適切なＰＩＤ定数（比例帯、積分時間、微分時間）を設定する必要がある。

押出機などのアプリケーションでは、成形する製品の冷却の方法として電磁弁（ソレノイドバルブ）による冷水の流量制御が用いられるが、冷却側のプロセスゲインが大き過ぎるために、例えば図１１に示すように制御特性がリニアにならない場合が多く、調節計のＰＩＤ定数の切り替えが上手く行われず、制御が大きく乱れる、という問題点があった。

従来は、この問題に対して制御対象ごとに異なるＰＩＤ調整、つまりはＡＴ（オートチューニング）を、通常の線形性を持つ制御対象とは異なる方式とする等の対策を行っていた（特許文献１、特許文献２参照）。
しかしながら、特許文献１、特許文献２に開示された技術では、調整パラメータがＰＩＤ定数のため、ユーザーが感覚的に細かい合わせ込みを行うことが難しい、という問題点があった。また、押出機には水冷方式の他に空冷方式が存在するが、その冷却特性は大きく異なる。特許文献１、特許文献２に開示された技術では、冷却方式がどの方式なのかを設定した後に調整を行う必要がある。

特開２０１６−１７０８０６号公報特開平５−２８９７０４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、非線形な特性を有する制御対象であっても、簡単な調整で対応することができる調節計を提供することを目的とする。

本発明の調節計は、設定値と制御量とを入力としてＰＩＤ制御演算により第１の操作量を算出するように構成されたＰＩＤ演算部と、前記第１の操作量の取り得る数値範囲が複数のゾーンに分割され、かつ前記第１の操作量と変換後の第２の操作量との関係がゾーン毎に異なるように予め規定されたテーブルに基づいて、前記ＰＩＤ演算部によって算出された第１の操作量を前記第２の操作量に変換して冷却装置に出力するように構成された操作量出力部と、前記複数のゾーンの境界であるゾーン切替点をユーザーの指示に応じて変更するように構成されたゾーン切替点変更部とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の調節計の１構成例において、前記複数のゾーンは、強冷却ゾーンと、この強冷却ゾーンよりも前記第１の操作量が大きい範囲に設定され、前記第１の操作量に応じた前記第２の操作量の変化が前記強冷却ゾーンよりも緩やかな通常冷却ゾーンと、この通常冷却ゾーンよりも前記第１の操作量が大きい範囲に設定され、前記第１の操作量に応じた前記第２の操作量の変化が前記通常冷却ゾーンよりも緩やかな極弱冷却ゾーンとからなり、前記ゾーン切替点変更部は、前記強冷却ゾーンと前記通常冷却ゾーンとの境界である前記ゾーン切替点をユーザーの指示に応じて変更することを特徴とするものである。

また、本発明の調節計は、設定値と制御量とを入力としてＰＩＤ制御演算により第１の操作量を算出するように構成されたＰＩＤ演算部と、前記第１の操作量の取り得る数値範囲が複数のゾーンに分割され、かつ前記第１の操作量と変換後の第２の操作量との関係がゾーン毎に異なるように予め規定されたテーブルに基づいて、前記ＰＩＤ演算部によって算出された第１の操作量を前記第２の操作量に変換して加熱装置に出力するように構成された操作量出力部と、前記複数のゾーンの境界であるゾーン切替点をユーザーの指示に応じて変更するように構成されたゾーン切替点変更部とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の調節計の１構成例において、前記ゾーン切替点変更部は、ユーザーによって指示された、前記ゾーン切替点における前記第２の操作量の変更後の値に応じて、前記ゾーン切替点を境界として隣り合う２つのゾーンにおける前記第１の操作量と前記第２の操作量との関係が変わるように前記テーブルを変更することを特徴とするものである。

また、本発明の調節計は、設定値と制御量とを入力としてＰＩＤ制御演算により第１の操作量を算出するように構成されたＰＩＤ演算部と、このＰＩＤ演算部によって算出された第１の操作量が冷却側閾値以下の場合に、この冷却側閾値以下の第１の操作量の取り得る数値範囲が複数の第１のゾーンに分割され、かつ前記第１の操作量と変換後の第２の操作量との関係が第１のゾーン毎に異なるように予め規定された第１のテーブルに基づいて、前記ＰＩＤ演算部によって算出された第１の操作量を前記第２の操作量に変換して冷却装置に出力するように構成された第１の操作量出力部と、前記ＰＩＤ演算部によって算出された第１の操作量が加熱側閾値以上の場合に、前記第１の操作量と変換後の第３の操作量との関係が予め規定された第２のテーブルに基づいて、前記ＰＩＤ演算部によって算出された第１の操作量を前記第３の操作量に変換して加熱装置に出力するように構成された第２の操作量出力部と、前記複数の第１のゾーンの境界である第１のゾーン切替点をユーザーの指示に応じて変更するように構成されたゾーン切替点変更部とを備えることを特徴とするものである。

また、本発明の調節計の１構成例において、前記複数の第１のゾーンは、強冷却ゾーンと、この強冷却ゾーンよりも前記第１の操作量が大きい範囲に設定され、前記第１の操作量に応じた前記第２の操作量の変化が前記強冷却ゾーンよりも緩やかな通常冷却ゾーンと、この通常冷却ゾーンよりも前記第１の操作量が大きい範囲に設定され、前記第１の操作量に応じた前記第２の操作量の変化が前記通常冷却ゾーンよりも緩やかな極弱冷却ゾーンとからなり、前記ゾーン切替点変更部は、前記強冷却ゾーンと前記通常冷却ゾーンとの境界である前記第１のゾーン切替点をユーザーの指示に応じて変更することを特徴とするものである。
また、本発明の調節計の１構成例において、前記ゾーン切替点変更部は、ユーザーによって指示された、前記第１のゾーン切替点における前記第２の操作量の変更後の値に応じて、前記第１のゾーン切替点を境界として隣り合う２つの第１のゾーンにおける前記第１の操作量と前記第２の操作量との関係が変わるように前記第１のテーブルを変更することを特徴とするものである。

また、本発明の調節計の１構成例において、前記第２テーブルは、前記加熱側閾値以上の第１の操作量の取り得る数値範囲が複数の第２のゾーンに分割され、かつ前記第１の操作量と前記第３の操作量との関係が第２のゾーン毎に異なるように予め規定され、前記ゾーン切替点変更部は、前記複数の第２のゾーンの境界である第２のゾーン切替点をユーザーの指示に応じて変更することを特徴とするものである。
また、本発明の調節計の１構成例において、前記ゾーン切替点変更部は、ユーザーによって指示された、前記第２のゾーン切替点における前記第３の操作量の変更後の値に応じて、前記第２のゾーン切替点を境界として隣り合う２つの第２のゾーンにおける前記第１の操作量と前記第３の操作量との関係が変わるように前記第２のテーブルを変更することを特徴とするものである。
また、本発明の調節計の１構成例において、前記ＰＩＤ演算部は、前記第１の操作量が前記冷却側閾値以下となる場合と前記第１の操作量が前記加熱側閾値以上となる場合のいずれにおいても、共通のＰＩＤ定数を用いて前記第１の操作量を算出することを特徴とするものである。

本発明によれば、第１の操作量の取り得る数値範囲を複数のゾーンに分割して、第１の操作量と第２の操作量との関係がゾーン毎に異なるように予め規定されたテーブルに基づいて、第１の操作量を第２の操作量に変換して冷却装置または加熱装置に出力することにより、良好なＰＩＤ制御を実現することができる。また、本発明では、複数のゾーンの境界であるゾーン切替点をユーザーの指示に応じて変更可能とすることにより、非線形な特性を有する制御対象であっても、簡単な調整で対応することが可能となる。

また、本発明では、冷却側閾値以下の第１の操作量の取り得る数値範囲を複数の第１のゾーンに分割して、第１の操作量と変換後の第２の操作量との関係が第１のゾーン毎に異なるように予め規定された第１のテーブルに基づいて、第１の操作量を第２の操作量に変換して冷却装置に出力することにより、良好なＰＩＤ制御を実現することができる。また、本発明では、複数の第１のゾーンの境界であるゾーン切替点をユーザーの指示に応じて変更可能とすることにより、非線形な特性を有する制御対象であっても、簡単な調整で対応することが可能となる。

図１は、本発明の第１の実施例に係る調節計の構成を示すブロック図である。図２は、本発明の第１の実施例に係る調節計の制御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の実施例において冷却側テーブルによって規定されている操作量と冷却側操作量との関係の１例を示す図である。図４は、本発明の第１の実施例において加熱側テーブルによって規定されている操作量と加熱側操作量との関係の１例を示す図である。図５は、冷却ゾーンの分割とゾーン切替点の設定について説明する図である。図６は、本発明の第１の実施例においてゾーン切替点の設定変更を行う場合の調節計の動作を説明するフローチャートである。図７は、本発明の第２の実施例に係る調節計の構成を示すブロック図である。図８は、本発明の第２の実施例において加熱側テーブルによって規定されている操作量と加熱側操作量との関係の１例を示す図である。図９は、本発明の第２の実施例においてゾーン切替点の設定変更を行う場合の調節計の動作を説明するフローチャートである。図１０は、本発明の第１、第２の実施例に係る調節計を実現するコンピュータの構成例を示すブロック図である。図１１は、操作量出力に対する冷却特性の非線形性を説明する図である。

［第１の実施例］
以下、本発明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の実施例に係る調節計の構成を示すブロック図である。調節計は、制御の設定値ＳＰと制御量ＰＶとを入力としてＰＩＤ制御演算により操作量ＭＶを算出するＰＩＤ演算部１と、操作量ＭＶが冷却側閾値以下の場合に操作量ＭＶを冷却側操作量ＭＶＣに変換して冷却装置（不図示）に出力する冷却側操作量出力部２と、操作量ＭＶが加熱側閾値以上の場合に操作量ＭＶを加熱側操作量ＭＶＨに変換して加熱装置（不図示）に出力する加熱側操作量出力部３と、ユーザーからの操作を受け付ける入力部４と、後述するゾーン切替点をユーザーの指示に応じて変更するゾーン切替点変更部５とを備えている。

以下、本実施例では、加熱装置および冷却装置を含むプラスチック押出機を制御対象とし、制御量ＰＶを押出機における原料（プラスチック）の温度として説明する。また、押出機の周囲に配置された冷却配管と、この冷却配管へ供給される冷却媒体（冷水）の流量を制御する電磁弁と、冷却配管を通過した後の冷却媒体を冷却する水温調整設備とを含む装置を冷却装置として説明し、原料を加熱するヒータを加熱装置として説明する。

図２は本実施例の調節計の制御動作を説明するフローチャートである。設定値ＳＰ（温度設定値）は、ユーザーによって設定され、ＰＩＤ演算部１に入力される（図２ステップＳ１００）。
制御量ＰＶ（温度計測値）は、制御対象に設けられたセンサによって計測され、ＰＩＤ演算部１に入力される（図２ステップＳ１０１）。

ＰＩＤ演算部１は、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制御演算により操作量ＭＶを算出する（図２ステップＳ１０２）。操作量ＭＶは、最小０％から最大１００％の範囲の数値である。
なお、従来は加熱側と冷却側で異なるＰＩＤ定数（比例帯、積分時間、微分時間）を用いるようにしていたが、本実施例のＰＩＤ演算部１では、加熱側と冷却側で共通のＰＩＤ定数が予め設定されている。

冷却側操作量出力部２は、操作量ＭＶと冷却側操作量ＭＶＣとを対応付けて記憶する記憶部である冷却側テーブル２０を備えている。
冷却側操作量出力部２は、ＰＩＤ演算部１によって算出された操作量ＭＶが所定の冷却側閾値ＴＨＣ（例えばＴＨＣ＝５０％）以下の場合に（図２ステップＳ１０３においてＹＥＳ）、操作量ＭＶに対応する冷却側操作量ＭＶＣを冷却側テーブル２０から取得することにより、操作量ＭＶを冷却側操作量ＭＶＣに変換して冷却装置に出力する（図２ステップＳ１０４）。

冷却側テーブル２０によって規定されている操作量ＭＶと冷却側操作量ＭＶＣとの関係の１例を図３に示す。操作量ＭＶが冷却側閾値ＴＨＣより大きい場合には、冷却側操作量ＭＶＣは０％である。冷却側操作量ＭＶＣが大きくなる程、冷却能力が高くなることは言うまでもない。

一方、加熱側操作量出力部３は、操作量ＭＶと加熱側操作量ＭＶＨとを対応付けて記憶する記憶部である加熱側テーブル３０を備えている。
加熱側操作量出力部３は、ＰＩＤ演算部１によって算出された操作量ＭＶが所定の加熱側閾値ＴＨＨ（例えばＴＨＨ＝５０％）以上の場合に（図２ステップＳ１０５においてＹＥＳ）、操作量ＭＶに対応する加熱側操作量ＭＶＨを加熱側テーブル３０から取得することにより、操作量ＭＶを加熱側操作量ＭＶＨに変換して加熱装置に出力する（図２ステップＳ１０６）。

加熱側テーブル３０によって規定されている操作量ＭＶと加熱側操作量ＭＶＨとの関係の１例を図４に示す。操作量ＭＶが加熱側閾値ＴＨＨ未満の場合には、加熱側操作量ＭＶＨは０％である。加熱側操作量ＭＶＨが大きくなる程、加熱能力が高くなることは言うまでもない。

以上のようなステップＳ１００〜Ｓ１０６の処理を、調節計の動作が終了するまで（図２ステップＳ１０７においてＹＥＳ）、制御周期毎に繰り返し実行する。

次に、本実施例の特徴について説明する。本実施例では、プラスチック押出機のような非線形な特性を有する制御対象を想定し、図４に示したように加熱側については通常の加熱ＰＩＤ制御の演算結果と同等の加熱側操作量ＭＶＨを出力する一方、冷却側については操作量ＭＶの範囲０％〜ＴＨＣ（％）を目的が異なる複数のゾーンに分けて、各ゾーンで目的に応じた冷却側操作量ＭＶＣを出力できるように冷却側テーブル２０を設定している。また、少なくとも一部のゾーン切替点をユーザーが設定できるようにしている。

図５は本実施例の特徴を説明する図であり、冷却ゾーンの分割とゾーン切替点の設定について説明する図である。
本実施例では、操作量ＭＶ＝０％〜ＴＨＣ（％）の冷却ゾーンを、強冷却ゾーンＺ１と、通常冷却ゾーンＺ２と、極弱冷却ゾーンＺ３の３つに分けている。

強冷却ゾーンＺ１は、強制冷却や降温制御時に冷却装置の最大冷却能力を発揮できるようにすることを目的としたゾーンであり、操作量ＭＶに応じて冷却側操作量ＭＶＣが急激かつ直線的に変化するゾーンとなっている。
通常冷却ゾーンＺ２は、ある程度の通常冷却ができるようにすることを目的としたゾーンであり、操作量ＭＶに応じて冷却側操作量ＭＶＣが直線的に変化するが、冷却側操作量ＭＶＣの変化が強冷却ゾーンＺ１よりも緩やかになっている。

極弱冷却ゾーンＺ３は、小出力時の制御の乱れを小さくすることを目的としたゾーンであり、操作量ＭＶに応じた冷却側操作量ＭＶＣの変化が極端に緩やかになっている。プラスチック押出機の冷却装置では、加熱側出力から丁度切り替わった程度の小出力でも冷却媒体の潜熱による強力な吸熱作用が発生して制御が大きく乱れる。このような制御の乱れと電磁弁やリレーの最小オン時間を考慮して、ＭＶ−ＭＶＣ特性が設定されている。

このように本実施例では、冷却ゾーンを３つに分けて、各ゾーンで目的に応じた冷却側操作量ＭＶＣを出力することにより、良好な冷却ＰＩＤ制御を実現することができる。
なお、本実施例では、冷却ゾーンを３つに分けているが、これに限るものではなく、冷却ゾーンを２つに分けてもよいし、４つ以上に分けてもよい。

また、本実施例では、ユーザーが制御調整を容易にできるようにするため、少なくとも一部のゾーン切替点をユーザーが設定できるようにしている。図５の例では、強冷却ゾーンＺ１と通常冷却ゾーンＺ２との境界であるゾーン切替点ＺＰ１における冷却側操作量ＭＶＣの値を増減できるようになっている。なお、設定変更できるのはゾーン切替点ＺＰ１のみで、通常冷却ゾーンＺ２と極弱冷却ゾーンＺ３との境界であるゾーン切替点ＺＰ２については変更対象としない。

ゾーン切替点ＺＰ１の設定変更を行う場合の調節計の動作を図６を用いて説明する。ユーザーは、制御を開始する前にゾーン切替点ＺＰ１を設定変更したい場合、入力部４を操作して、ゾーン切替点ＺＰ１における冷却側操作量ＭＶＣの所望の値を入力する（図６ステップＳ２００）。例えば冷却装置の電磁弁のバルブが閉まり気味で冷却能力が低いと判明している場合には、ゾーン切替点ＺＰ１における冷却側操作量ＭＶＣの値を大きくし、反対に電磁弁のバルブが開き気味で冷却能力が高いと判明している場合には、ゾーン切替点ＺＰ１における冷却側操作量ＭＶＣの値を小さくする。

ゾーン切替点変更部５は、ユーザーによってゾーン切替点ＺＰ１における冷却側操作量ＭＶＣの変更後の値が入力されると、この入力に応じて冷却側操作量出力部２の冷却側テーブル２０を書き換える（図６ステップＳ２０１）。具体的には、ゾーン切替点ＺＰ１における冷却側操作量ＭＶＣの変更に伴い、強冷却ゾーンＺ１の冷却側操作量ＭＶＣの値が変わるので、ゾーン切替点変更部５は、ゾーン切替点ＺＰ１における冷却側操作量ＭＶＣの変更後の値と、このゾーン切替点ＺＰ１と反対側の端にある強冷却ゾーンＺ１の固定点の値（操作量ＭＶ＝０％における冷却側操作量ＭＶＣ＝１００％）とに基づいて、操作量ＭＶ＝０％とゾーン切替点ＺＰ１との間の各操作量ＭＶに対応する冷却側操作量ＭＶＣの値を線形補間により算出して、冷却側テーブル２０に登録されている当該操作量ＭＶに対応する冷却側操作量ＭＶＣの値を算出した値に書き換える。こうして、ゾーン切替点ＺＰ１の設定変更に応じて、強冷却ゾーンＺ１における冷却側操作量ＭＶＣの値を書き換えることができる。

さらに、ゾーン切替点ＺＰ１における冷却側操作量ＭＶＣの変更に伴い、通常冷却ゾーンＺ２の冷却側操作量ＭＶＣの値も変わるので、ゾーン切替点変更部５は、ゾーン切替点ＺＰ１における冷却側操作量ＭＶＣの変更後の値と、このゾーン切替点ＺＰ１と反対側の端にある通常冷却ゾーンＺ２の固定点の値（ゾーン切替点ＺＰ２における冷却側操作量ＭＶＣの値）とに基づいて、ゾーン切替点ＺＰ１とＺＰ２との間の各操作量ＭＶに対応する冷却側操作量ＭＶＣの値を線形補間により算出して、冷却側テーブル２０に登録されている当該操作量ＭＶに対応する冷却側操作量ＭＶＣの値を算出した値に書き換える。こうして、通常冷却ゾーンＺ２における冷却側操作量ＭＶＣの値を書き換えることができ、ゾーン切替点ＺＰ１の設定変更が終了する。

本実施例では、ゾーン切替点ＺＰ１をユーザーが設定変更可能な項目とすることで、水冷押出機と空冷押出機の両方の制御対象に対応することが可能となり、また各制御対象の出力ゲイン特性に合わせた調整が可能となる。したがって、非線形な特性を有する制御対象であっても、簡単な調整で対応することができる。また、ゾーン切替点ＺＰ１の設定を変更することにより、冷却装置の劣化による冷却能力の低下を補償することも可能である。

特許文献１、特許文献２に開示された技術では、ＰＩＤ定数の設定で調整を行うため、ユーザーはＡＴ実行後の微調整が簡単にできない。一方、本実施例では、冷却能力弱の場合はゾーン切替点ＺＰ１における冷却側操作量ＭＶＣの値を大きくし、冷却能力強の場合はゾーン切替点ＺＰ１における冷却側操作量ＭＶＣの値を小さくする、というように１つのパラメータで制御対象ごとの調整を簡単に実行することができる。例えば空冷方式のプラスチック押出機は水冷方式と比較して冷却能力が低い傾向にあるため、ゾーン切替点ＺＰ１における冷却側操作量ＭＶＣの値を適当に大きな値に初期設定しておき、機器毎の特性に合わせて微調整すればよい。

なお、本実施例では、プラスチック押出機を制御対象として説明しているが、他の制御対象に本実施例の調節計を適用してもよい。
また、冷却側閾値ＴＨＣと加熱側閾値ＴＨＨを共に５０％としたが、冷却側閾値ＴＨＣが加熱側閾値ＴＨＨより高い値であってもよい。ＴＨＣはパラメータとして、ユーザーが設定する事を可能として良い。

［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。第１の実施例では、加熱冷却ＰＩＤ制御における冷却側で説明したが、加熱ゾーンを複数に分けて、ゾーン切替点をユーザーの設定変更可能な項目としてもよい。

図７は本実施例に係る調節計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。本実施例の調節計は、ＰＩＤ演算部１と、冷却側操作量出力部２と、加熱側操作量出力部３と、入力部４と、ゾーン切替点変更部５ａとを備えている。

調節計の制御動作は第１の実施例の図２で説明したとおりである。本実施例の加熱側操作量出力部３の加熱側テーブル３０によって規定されている操作量ＭＶと加熱側操作量ＭＶＨとの関係の１例を図８に示す。一般に、加熱装置（ヒータ）は、操作量ＭＶの増加に対して急激に温度が上昇した後に飽和するという昇温特性を有する。しかし、急激な温度上昇はヒータの断線の原因となり、ヒータの寿命を短くする可能性がある。そこで、図８に示すように加熱ゾーンをＺ４とＺ５の２つに分けることにより、ヒータの急激過ぎる温度上昇を抑制する。また、急激な温度上昇による製品への熱衝撃を抑制することも可能である。

また、ゾーンＺ４とＺ５との境界であるゾーン切替点ＺＰ３をユーザーが設定変更可能な項目とすることで、操作量ＭＶの増加に対する加熱側操作量ＭＶＨの上昇速度を簡単に変えることができ、ヒータの劣化を抑えつつ、高速昇温が可能となる。また、ゾーン切替点ＺＰ３の設定を変更することにより、加熱装置の劣化による加熱能力の低下を補償することも可能である。

ゾーン切替点ＺＰ３の設定変更を行う場合の調節計の動作を図９を用いて説明する。ユーザーは、制御を開始する前にゾーン切替点ＺＰ３を設定変更したい場合、入力部４を操作して、ゾーン切替点ＺＰ３における加熱側操作量ＭＶＨの所望の値を入力する（図９ステップＳ３００）。

ゾーン切替点変更部５ａは、ユーザーによってゾーン切替点ＺＰ３における加熱側操作量ＭＶＨの変更後の値が入力されると、この入力に応じて加熱側操作量出力部３の加熱側テーブル３０を書き換える（図９ステップＳ３０１）。具体的には、ゾーン切替点ＺＰ３における加熱側操作量ＭＶＨの変更に伴い、ゾーンＺ４の加熱側操作量ＭＶＨの値が変わるので、ゾーン切替点変更部５ａは、ゾーン切替点ＺＰ３における加熱側操作量ＭＶＨの変更後の値と、このゾーン切替点ＺＰ３と反対側の端にあるゾーンＺ４の固定点の値（操作量ＭＶ＝ＴＨＨ（％）における加熱側操作量ＭＶＨ＝０％）とに基づいて、操作量ＭＶ＝ＴＨＨ（％）とゾーン切替点ＺＰ３との間の各操作量ＭＶに対応する加熱側操作量ＭＶＨの値を線形補間により算出して、加熱側テーブル３０に登録されている当該操作量ＭＶに対応する加熱側操作量ＭＶＨの値を算出した値に書き換える。

さらに、ゾーン切替点ＺＰ３における加熱側操作量ＭＶＨの変更に伴い、ゾーンＺ５の加熱側操作量ＭＶＨの値も変わるので、ゾーン切替点変更部５ａは、ゾーン切替点ＺＰ３における加熱側操作量ＭＶＨの変更後の値と、このゾーン切替点ＺＰ３と反対側の端にあるゾーンＺ５の固定点の値（操作量ＭＶ＝１００％における加熱側操作量ＭＶＨ＝１００％）とに基づいて、ゾーン切替点ＺＰ３と操作量ＭＶ＝１００％との間の各操作量ＭＶに対応する加熱側操作量ＭＶＨの値を線形補間により算出して、加熱側テーブル３０に登録されている当該操作量ＭＶに対応する加熱側操作量ＭＶＨの値を算出した値に書き換える。こうして、ゾーン切替点ＺＰ１の設定変更が終了する。
冷却側のゾーン切替点変更部５ａの動作は、第１の実施例のゾーン切替点変更部５と同じである。

なお、第１、第２の実施例では、加熱冷却ＰＩＤ制御を例に挙げて説明したが、本発明は加熱ＰＩＤ制御に適用してもよいし、冷却ＰＩＤ制御に適用してもよい。
本発明を加熱ＰＩＤ制御に適用する場合には、図７の構成から冷却側操作量出力部２を除き、図８に示した加熱側テーブル３０の操作量ＭＶの範囲を、ＴＨＨ（％）〜１００％から、０％〜１００％の範囲に変更すればよい。

同様に、本発明を冷却ＰＩＤ制御に適用する場合には、図１の構成から加熱側操作量出力部３を除き、図３に示した冷却側テーブル２０の操作量ＭＶの範囲を、０％〜ＴＨＣ（％）から、０％〜１００％の範囲に変更すればよい。

第１、第２の実施例で説明した調節計は、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。このコンピュータの構成例を図１０に示す。コンピュータは、ＣＰＵ２００と、記憶装置２０１と、インタフェース装置（以下、Ｉ／Ｆと略する）２０２とを備えている。Ｉ／Ｆ２０２には、制御量ＰＶを計測するセンサと、冷却装置と、加熱装置とが接続される。このようなコンピュータにおいて、本発明の動作を実現させるためのプログラムは記憶装置２０１に格納される。ＣＰＵ２００は、記憶装置２０１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、非線形な特性を有する制御対象の制御に適用することができる。

１…ＰＩＤ演算部、２…冷却側操作量出力部、３…加熱側操作量出力部、４…入力部、５，５ａ…ゾーン切替点変更部、２０…冷却側テーブル、３０…加熱側テーブル。

Claims

設定値と制御量とを入力としてＰＩＤ制御演算により第１の操作量を算出するように構成されたＰＩＤ演算部と、
前記第１の操作量の取り得る数値範囲が複数のゾーンに分割され、かつ前記第１の操作量と変換後の第２の操作量との関係がゾーン毎に異なるように予め規定されたテーブルに基づいて、前記ＰＩＤ演算部によって算出された第１の操作量を前記第２の操作量に変換して冷却装置に出力するように構成された操作量出力部と、
前記複数のゾーンの境界であるゾーン切替点をユーザーの指示に応じて変更するように構成されたゾーン切替点変更部とを備えることを特徴とする調節計。
請求項１記載の調節計において、
前記複数のゾーンは、強冷却ゾーンと、この強冷却ゾーンよりも前記第１の操作量が大きい範囲に設定され、前記第１の操作量に応じた前記第２の操作量の変化が前記強冷却ゾーンよりも緩やかな通常冷却ゾーンと、この通常冷却ゾーンよりも前記第１の操作量が大きい範囲に設定され、前記第１の操作量に応じた前記第２の操作量の変化が前記通常冷却ゾーンよりも緩やかな極弱冷却ゾーンとからなり、
前記ゾーン切替点変更部は、前記強冷却ゾーンと前記通常冷却ゾーンとの境界である前記ゾーン切替点をユーザーの指示に応じて変更することを特徴とする調節計。
設定値と制御量とを入力としてＰＩＤ制御演算により第１の操作量を算出するように構成されたＰＩＤ演算部と、
前記第１の操作量の取り得る数値範囲が複数のゾーンに分割され、かつ前記第１の操作量と変換後の第２の操作量との関係がゾーン毎に異なるように予め規定されたテーブルに基づいて、前記ＰＩＤ演算部によって算出された第１の操作量を前記第２の操作量に変換して加熱装置に出力するように構成された操作量出力部と、
前記複数のゾーンの境界であるゾーン切替点をユーザーの指示に応じて変更するように構成されたゾーン切替点変更部とを備えることを特徴とする調節計。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の調節計において、
前記ゾーン切替点変更部は、ユーザーによって指示された、前記ゾーン切替点における前記第２の操作量の変更後の値に応じて、前記ゾーン切替点を境界として隣り合う２つのゾーンにおける前記第１の操作量と前記第２の操作量との関係が変わるように前記テーブルを変更することを特徴とする調節計。
設定値と制御量とを入力としてＰＩＤ制御演算により第１の操作量を算出するように構成されたＰＩＤ演算部と、
このＰＩＤ演算部によって算出された第１の操作量が冷却側閾値以下の場合に、この冷却側閾値以下の第１の操作量の取り得る数値範囲が複数の第１のゾーンに分割され、かつ前記第１の操作量と変換後の第２の操作量との関係が第１のゾーン毎に異なるように予め規定された第１のテーブルに基づいて、前記ＰＩＤ演算部によって算出された第１の操作量を前記第２の操作量に変換して冷却装置に出力するように構成された第１の操作量出力部と、
前記ＰＩＤ演算部によって算出された第１の操作量が加熱側閾値以上の場合に、前記第１の操作量と変換後の第３の操作量との関係が予め規定された第２のテーブルに基づいて、前記ＰＩＤ演算部によって算出された第１の操作量を前記第３の操作量に変換して加熱装置に出力するように構成された第２の操作量出力部と、
前記複数の第１のゾーンの境界である第１のゾーン切替点をユーザーの指示に応じて変更するように構成されたゾーン切替点変更部とを備えることを特徴とする調節計。
請求項５記載の調節計において、
前記複数の第１のゾーンは、強冷却ゾーンと、この強冷却ゾーンよりも前記第１の操作量が大きい範囲に設定され、前記第１の操作量に応じた前記第２の操作量の変化が前記強冷却ゾーンよりも緩やかな通常冷却ゾーンと、この通常冷却ゾーンよりも前記第１の操作量が大きい範囲に設定され、前記第１の操作量に応じた前記第２の操作量の変化が前記通常冷却ゾーンよりも緩やかな極弱冷却ゾーンとからなり、
前記ゾーン切替点変更部は、前記強冷却ゾーンと前記通常冷却ゾーンとの境界である前記第１のゾーン切替点をユーザーの指示に応じて変更することを特徴とする調節計。
請求項５または６記載の調節計において、
前記ゾーン切替点変更部は、ユーザーによって指示された、前記第１のゾーン切替点における前記第２の操作量の変更後の値に応じて、前記第１のゾーン切替点を境界として隣り合う２つの第１のゾーンにおける前記第１の操作量と前記第２の操作量との関係が変わるように前記第１のテーブルを変更することを特徴とする調節計。
請求項５乃至７のいずれか１項に記載の調節計において、
前記第２テーブルは、前記加熱側閾値以上の第１の操作量の取り得る数値範囲が複数の第２のゾーンに分割され、かつ前記第１の操作量と前記第３の操作量との関係が第２のゾーン毎に異なるように予め規定され、
前記ゾーン切替点変更部は、前記複数の第２のゾーンの境界である第２のゾーン切替点をユーザーの指示に応じて変更することを特徴とする調節計。
請求項８記載の調節計において、
前記ゾーン切替点変更部は、ユーザーによって指示された、前記第２のゾーン切替点における前記第３の操作量の変更後の値に応じて、前記第２のゾーン切替点を境界として隣り合う２つの第２のゾーンにおける前記第１の操作量と前記第３の操作量との関係が変わるように前記第２のテーブルを変更することを特徴とする調節計。
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の調節計において、
前記ＰＩＤ演算部は、前記第１の操作量が前記冷却側閾値以下となる場合と前記第１の操作量が前記加熱側閾値以上となる場合のいずれにおいても、共通のＰＩＤ定数を用いて前記第１の操作量を算出することを特徴とする調節計。