JP2635747B2 - プロセス制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、無駄時間の長いプロセスに有効なサンプル
PI制御装置やファジィ制御装置に利用されるプロセス制
御装置に係わり、特に設定値変更や外乱の発生に対する
制御量の改善を図ったプロセス制御装置に関する。
PI制御装置やファジィ制御装置に利用されるプロセス制
御装置に係わり、特に設定値変更や外乱の発生に対する
制御量の改善を図ったプロセス制御装置に関する。
（従来の技術） 一般に、「無駄時間」の長いプロセスを制御するプロ
セス制御系では、制御量が設定値に整定するまでに相当
な時間がかかり、また通常のPID制御のみを用いて操作
量を変更しても無駄時間を経過するまでは制御量が全く
変化しないので、操作量と制御量との位相ずれによって
ハンチング現象を引起すことが多く、このときのPIDパ
ラメータの調整が非常に難しく、またローバスト（Robu
st）性も低い。
セス制御系では、制御量が設定値に整定するまでに相当
な時間がかかり、また通常のPID制御のみを用いて操作
量を変更しても無駄時間を経過するまでは制御量が全く
変化しないので、操作量と制御量との位相ずれによって
ハンチング現象を引起すことが多く、このときのPIDパ
ラメータの調整が非常に難しく、またローバスト（Robu
st）性も低い。
そこで、従来，以上のような不都合を回避するために
種々の無駄時間補償法が考えられており、例えばスミス
法やサンプルPI制御等が上げられる。以下，本発明装置
と直接関係するサンプルPI制御について説明する。この
サンプルPI制御は、PI制御に基づいて操作量を変更した
とき、無駄時間に相当する時間の間その操作出力をその
まま保持し、その操作量に対する確度の高いフィードバ
ック信号が戻ってきた時点で次の操作量を決定する手法
である。つまり、サンプルPI制御は、第６図に示す如く
サンプルPI周期t0ごとに始めのt1（制御実行時間）だけ
PI制御を実行し、そのPI演算出力を（t0−t1）期間保持
してPI制御の結果を持つものであって、（t0−t1）を制
御休止中と呼んでいる。
種々の無駄時間補償法が考えられており、例えばスミス
法やサンプルPI制御等が上げられる。以下，本発明装置
と直接関係するサンプルPI制御について説明する。この
サンプルPI制御は、PI制御に基づいて操作量を変更した
とき、無駄時間に相当する時間の間その操作出力をその
まま保持し、その操作量に対する確度の高いフィードバ
ック信号が戻ってきた時点で次の操作量を決定する手法
である。つまり、サンプルPI制御は、第６図に示す如く
サンプルPI周期t0ごとに始めのt1（制御実行時間）だけ
PI制御を実行し、そのPI演算出力を（t0−t1）期間保持
してPI制御の結果を持つものであって、（t0−t1）を制
御休止中と呼んでいる。
そこで、先ず、最初に，制御休止を持たない通常のPI
制御のアルゴリズムについて述べ、その後，前述した制
御休止を持ったサンプルPIアルゴリズムについて具体的
に説明する。すなわち、この通常のPI制御のアルゴリズ
ムを連続式で表すと、 MV＝kP｛ｅ＋（1/T1）∫e dt｝ ……（１） 上式においてkPは比例ゲイン、TIは積分時間、MVは操
作量、ｅは偏差（＝設定値SV−制御量PV）を示す。
制御のアルゴリズムについて述べ、その後，前述した制
御休止を持ったサンプルPIアルゴリズムについて具体的
に説明する。すなわち、この通常のPI制御のアルゴリズ
ムを連続式で表すと、 MV＝kP｛ｅ＋（1/T1）∫e dt｝ ……（１） 上式においてkPは比例ゲイン、TIは積分時間、MVは操
作量、ｅは偏差（＝設定値SV−制御量PV）を示す。
ところで、デジタルコントローラを用いて上記（１）
式によるPI演算を実行する場合、一定の制御周期Δｔご
とに得られる偏差ｅを用いて行うことになる。今、現時
点をｎ・Δｔ（ｎは整数）とすれば、１つ前の時点は
（ｎ−１）・Δｔとなる。従って、上記（１）式の偏差
ｅに関し、現時点の偏差をen、前回の制御時点の偏差を
en−１で表すと、現時点の偏差enは、 en＝SVn−PVn ……（２） となる。一方、比例項kPは、 kP・ｅ＝kP・en ……（３） となる。また、偏差の積分∫ｅ・dtは、 によって計算できる。よって、上記（１）式をデジタル
的に計算する場合、 で表すことができる。
式によるPI演算を実行する場合、一定の制御周期Δｔご
とに得られる偏差ｅを用いて行うことになる。今、現時
点をｎ・Δｔ（ｎは整数）とすれば、１つ前の時点は
（ｎ−１）・Δｔとなる。従って、上記（１）式の偏差
ｅに関し、現時点の偏差をen、前回の制御時点の偏差を
en−１で表すと、現時点の偏差enは、 en＝SVn−PVn ……（２） となる。一方、比例項kPは、 kP・ｅ＝kP・en ……（３） となる。また、偏差の積分∫ｅ・dtは、 によって計算できる。よって、上記（１）式をデジタル
的に計算する場合、 で表すことができる。
しかし、殆んどのコントローラは下記に示すように制
御周期ごとに操作量の変化量ΔMVnを計算し、得られた
今回の変化量ΔMVnを前回の操作出力MVn−１に加える，
いわゆる速度形アルゴリズムを用いて制御を実行する。
そこで、この（５）式より（ｎ−１）時点の操作量MVを
求めると、 で表わせる。そこで、（５）式から（６）式を引いてΔ
MVnを求めると、 ΔMVn＝MVn−MVn−１ ＝kP｛（en−en−１）＋（Δt/TI）en｝ ……
（７） となる。この（７）式から現時点の操作量MVnは、 MVn＝MVn−１＋ΔMVn ……（８） となり、このMVn−１はメモリに格納されている前回の
操作出力値である。ここで、特に注目に値するのは
（７）式の演算から積分項Σが無くなったことである。
御周期ごとに操作量の変化量ΔMVnを計算し、得られた
今回の変化量ΔMVnを前回の操作出力MVn−１に加える，
いわゆる速度形アルゴリズムを用いて制御を実行する。
そこで、この（５）式より（ｎ−１）時点の操作量MVを
求めると、 で表わせる。そこで、（５）式から（６）式を引いてΔ
MVnを求めると、 ΔMVn＝MVn−MVn−１ ＝kP｛（en−en−１）＋（Δt/TI）en｝ ……
（７） となる。この（７）式から現時点の操作量MVnは、 MVn＝MVn−１＋ΔMVn ……（８） となり、このMVn−１はメモリに格納されている前回の
操作出力値である。ここで、特に注目に値するのは
（７）式の演算から積分項Σが無くなったことである。
次に、サンプルPI制御について説明する。このサンプ
ルPI制御系は第７図に示すような構成をもって表すこと
ができる。図中１はサンプルPI制御装置、２は制御対象
となる実プロセス部、３は外乱関数特性部である。つま
り，このサンプルPI制御系は、制御実行時間t1中は通常
のPI制御と同様な下記式が用いられる。
ルPI制御系は第７図に示すような構成をもって表すこと
ができる。図中１はサンプルPI制御装置、２は制御対象
となる実プロセス部、３は外乱関数特性部である。つま
り，このサンプルPI制御系は、制御実行時間t1中は通常
のPI制御と同様な下記式が用いられる。
ΔMVn＝kP（en−en−１）＋（Δt/TI）en ……（９） 但し、制御休止中はenを強制的に零に設定する。
ここで、サンプルPI制御アルゴリズムを表す（９）式
と通常のPI制御アルゴリズムを表す（７）式との違いは
（９）式に積分項に比例ゲインkPがかかっていないこと
である。すなわち，サンプルPI制御ではkP＝０が許され
る。
と通常のPI制御アルゴリズムを表す（７）式との違いは
（９）式に積分項に比例ゲインkPがかかっていないこと
である。すなわち，サンプルPI制御ではkP＝０が許され
る。
次に、サンプルPI制御における制御パラメータの決定
法について述べる。先ず、実プロセス部２は次の「無駄
時間」と一次遅れの特性を持つものとする。
法について述べる。先ず、実プロセス部２は次の「無駄
時間」と一次遅れの特性を持つものとする。
GP（ｓ）＝｛k/（１＋Ｔ・ｓ）｝ｅ−Ｌ・ｓ……（10） 上式においてｋはプロセスゲイン、Ｔは一次遅れ時定
数（sec）、Ｌは無駄時間（sec）である。従って、以上
の式に基づき、 、サンプルPI制御周期t0は（無駄時間Ｌ＋一次遅れ時
定数Ｔ）より少なくとも長く設定する。
数（sec）、Ｌは無駄時間（sec）である。従って、以上
の式に基づき、 、サンプルPI制御周期t0は（無駄時間Ｌ＋一次遅れ時
定数Ｔ）より少なくとも長く設定する。
、制御実行時間t1はt0の（1/3）〜（1/5）程度に設定
する。
する。
、積分時間は TI≒ｋ・t1 ……（11） の式により求める。なお、（11）式の場合kP＝０がよ
い。
い。
そこで、以上のようなパラメータ決定法にそって具体
的に、ｋ＝1,T＝0.95sec,L＝10secの場合について考え
てみると、（Ｌ＋Ｔ）はほぼ11secなので、t0としては1
1secより大きい15secとする。制御実行時間t1はt0の（1
/5）とすれば、（11）式よりTI＝3sec,kP＝０となる。
なお、制御周期Δｔは0.5secとする。
的に、ｋ＝1,T＝0.95sec,L＝10secの場合について考え
てみると、（Ｌ＋Ｔ）はほぼ11secなので、t0としては1
1secより大きい15secとする。制御実行時間t1はt0の（1
/5）とすれば、（11）式よりTI＝3sec,kP＝０となる。
なお、制御周期Δｔは0.5secとする。
その結果，従来のサンプルPI制御における実行タイミ
ングおよび制御特性は第８図および第９図に示すように
なる。なお、第９図のパルス波形TMCは制御実行時間中
と制御休止中とを区別するために表したタイムチャート
である。従って、このTMCと縦軸の数値とは無関係であ
り、他の制御応答特性も同じである。すなわち、（11）
式に基いてkP,TIを設定した後、第９図に示すようにス
テップ状に設定値SVを変更したとき、最初の制御実行時
間（TMC参照）において始めて操作量MVが制御周期0.5se
cごとに段階的に増加しながら設定値SVに到達する。逆
に言うと、これがパラメータの調整公式である（11）式
を導いた理由でもある。
ングおよび制御特性は第８図および第９図に示すように
なる。なお、第９図のパルス波形TMCは制御実行時間中
と制御休止中とを区別するために表したタイムチャート
である。従って、このTMCと縦軸の数値とは無関係であ
り、他の制御応答特性も同じである。すなわち、（11）
式に基いてkP,TIを設定した後、第９図に示すようにス
テップ状に設定値SVを変更したとき、最初の制御実行時
間（TMC参照）において始めて操作量MVが制御周期0.5se
cごとに段階的に増加しながら設定値SVに到達する。逆
に言うと、これがパラメータの調整公式である（11）式
を導いた理由でもある。
次に、第10図は、TI＝2.8sec,kP＝０に調整したとき
の制御応答特性を示している。この場合には積分が少し
きき過ぎて操作量MVが設定値SVを越えていることが分
る。また、第11図（制御パラメータは第９図と同じ）は
制御実行時間中に設定値SVが変更された場合の制御応答
特性図であって、この場合には設定値の変更から制御量
PVが整定するまで相当な時間がかかっている。さらに、
第12図はサンプルPIのパラメータが第９図と同じで、か
つ、設定値SVが常に一定（50％）としたとき、外乱Ｄが
5secのところで０％から10％に変化したときの制御応答
特性図である。但し、外乱伝達関数GD（ｓ）は、1/（１
＋１・ｓ）である。
の制御応答特性を示している。この場合には積分が少し
きき過ぎて操作量MVが設定値SVを越えていることが分
る。また、第11図（制御パラメータは第９図と同じ）は
制御実行時間中に設定値SVが変更された場合の制御応答
特性図であって、この場合には設定値の変更から制御量
PVが整定するまで相当な時間がかかっている。さらに、
第12図はサンプルPIのパラメータが第９図と同じで、か
つ、設定値SVが常に一定（50％）としたとき、外乱Ｄが
5secのところで０％から10％に変化したときの制御応答
特性図である。但し、外乱伝達関数GD（ｓ）は、1/（１
＋１・ｓ）である。
（発明が解決しようとする課題） 従って、以上べたように従来のサンプルPI制御におい
ては、例えば第９図のように制御休止中の始めごろに設
定値SVの変更があった場合、次の制御実行時間に達する
までサンプルPI制御装置１は操作量MVを固定したまま何
もしないので、制御量PVが設定値SVに整定されるまで、
ほぼ制御休止時間相当分だけ余分な制御の遅れが生じ
る。さらに、第９図について具体的に述べると、15sec
のところで制御実行開始が行われ、その結果，制御量PV
が15secで整定しているにも拘らず、設定値SVの変更が
制御休止中の始めごろ，つまり5secのところで行われる
ために、次の実際の制御実行開始までに10sec余分に長
くかかる。すなわち、設定値変更が生じてから制御量PV
が整定するまでに（10＋15）secの時間を要している。
一方、第11図は、確率的には（3/15）と少ないが、制御
実行時間中に設定値が変更された場合には第９図と制御
パラメータが同じでありながら、第９図とだいぶ違った
制御特性となり、設定値SVが変更されてから制御量PVが
整定するまで約28secかかる。
ては、例えば第９図のように制御休止中の始めごろに設
定値SVの変更があった場合、次の制御実行時間に達する
までサンプルPI制御装置１は操作量MVを固定したまま何
もしないので、制御量PVが設定値SVに整定されるまで、
ほぼ制御休止時間相当分だけ余分な制御の遅れが生じ
る。さらに、第９図について具体的に述べると、15sec
のところで制御実行開始が行われ、その結果，制御量PV
が15secで整定しているにも拘らず、設定値SVの変更が
制御休止中の始めごろ，つまり5secのところで行われる
ために、次の実際の制御実行開始までに10sec余分に長
くかかる。すなわち、設定値変更が生じてから制御量PV
が整定するまでに（10＋15）secの時間を要している。
一方、第11図は、確率的には（3/15）と少ないが、制御
実行時間中に設定値が変更された場合には第９図と制御
パラメータが同じでありながら、第９図とだいぶ違った
制御特性となり、設定値SVが変更されてから制御量PVが
整定するまで約28secかかる。
このように従来のサンプルPI制御装置１においては、
PIパラメータを最適に調整したとしても、設定値変更の
タイミングいかんにより、制御量PVが整定するまでに時
間が大きく変動する。例えば上述の例では一番良好なタ
イミングで設定値の変更が行われた場合には15secで整
定するので、実際的には整定時間は15secからほぼ30sec
の間で変動する。また、第９図と第11図とを比較すれば
明らかなように、制御特性の波形も大きく変わる。
PIパラメータを最適に調整したとしても、設定値変更の
タイミングいかんにより、制御量PVが整定するまでに時
間が大きく変動する。例えば上述の例では一番良好なタ
イミングで設定値の変更が行われた場合には15secで整
定するので、実際的には整定時間は15secからほぼ30sec
の間で変動する。また、第９図と第11図とを比較すれば
明らかなように、制御特性の波形も大きく変わる。
以上のような問題は第12図のように外乱Ｄが印加され
た場合でも同じである。例えば第12図のように制御実行
時間が終わってから直後に外乱Ｄが加わり、次の制御実
行時間まで10secもあるため、外乱による偏差最大の時
間が長時間続いており、非常に悪い制御結果となってい
る。
た場合でも同じである。例えば第12図のように制御実行
時間が終わってから直後に外乱Ｄが加わり、次の制御実
行時間まで10secもあるため、外乱による偏差最大の時
間が長時間続いており、非常に悪い制御結果となってい
る。
本発明は以上のような点に鑑みてなされたもので、何
れのタイミングで設定値が変更され、あるいは外乱が加
わっても、常に最少の時間で制御量を整定し得、安定、
かつ、最良の制御を確保しうるプロセス制御装置を提供
することを目的とする。
れのタイミングで設定値が変更され、あるいは外乱が加
わっても、常に最少の時間で制御量を整定し得、安定、
かつ、最良の制御を確保しうるプロセス制御装置を提供
することを目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明によるプロセス制御装置は上記課題を解決する
ために、無駄時間を含む制御対象に対して、サンプルPI
制御装置によって制御量が設定値に一致するように算出
された操作量を印加し制御を行うプロセス制御装置にお
いて、サンプルPI周期を管理するタイマと、前記設定値
と制御量との偏差の絶対値が予め定めた所定値を越えた
か否かを判断し、前記偏差の絶対値が設定値変更または
外乱発生に起因して前記所定値を越えたとき前記サンプ
ルPI制御装置が現在制御実行中であるか否かに拘らず前
記タイマを初期化し、現在制御休止中であれば直ちに前
記サンプルPI制御装置に制御開始を指示し、既に制御実
行中であれば現時点から新たに前記サンプルPI制御装置
に制御開始を指示し、常に予め定める既定の制御実行時
間の間制御を続行させる制御実行判断手段とを有するタ
イマ監視装置を備えたものである。
ために、無駄時間を含む制御対象に対して、サンプルPI
制御装置によって制御量が設定値に一致するように算出
された操作量を印加し制御を行うプロセス制御装置にお
いて、サンプルPI周期を管理するタイマと、前記設定値
と制御量との偏差の絶対値が予め定めた所定値を越えた
か否かを判断し、前記偏差の絶対値が設定値変更または
外乱発生に起因して前記所定値を越えたとき前記サンプ
ルPI制御装置が現在制御実行中であるか否かに拘らず前
記タイマを初期化し、現在制御休止中であれば直ちに前
記サンプルPI制御装置に制御開始を指示し、既に制御実
行中であれば現時点から新たに前記サンプルPI制御装置
に制御開始を指示し、常に予め定める既定の制御実行時
間の間制御を続行させる制御実行判断手段とを有するタ
イマ監視装置を備えたものである。
（作用） 従って、本発明は以上のような手段を講じたことによ
り、制御実行判断手段において設定値と制御量との偏差
の絶対値が予め定めた所定値を越えたか否かを判断し、
偏差の絶対値が前記所定値を越えたとき現在制御実行中
であるか否かにかかわらずタイマを初期化すると共にフ
ラグ部にフラグを立てる。その結果、現在制御休止中で
あれば直ちに制御実行を開始し、既に制御実行中であれ
ば現時点より新たに制御実行を開始し、何れの場合も既
定の制御実行時間の間制御を続行させる。そして、この
フラグ部のフラグはサンプルPI周期が経過するまでリセ
ットせず、かつ、フラグが立っている間は前記偏差の絶
対値が所定値を越えてもタイマを強制的に初期化しない
ことにより、設定値の変更に対して常に制御量が最少の
時間で設定値に整定するものである。外乱の発生におい
ても同様な作用を有する。
り、制御実行判断手段において設定値と制御量との偏差
の絶対値が予め定めた所定値を越えたか否かを判断し、
偏差の絶対値が前記所定値を越えたとき現在制御実行中
であるか否かにかかわらずタイマを初期化すると共にフ
ラグ部にフラグを立てる。その結果、現在制御休止中で
あれば直ちに制御実行を開始し、既に制御実行中であれ
ば現時点より新たに制御実行を開始し、何れの場合も既
定の制御実行時間の間制御を続行させる。そして、この
フラグ部のフラグはサンプルPI周期が経過するまでリセ
ットせず、かつ、フラグが立っている間は前記偏差の絶
対値が所定値を越えてもタイマを強制的に初期化しない
ことにより、設定値の変更に対して常に制御量が最少の
時間で設定値に整定するものである。外乱の発生におい
ても同様な作用を有する。
（実施例） 以下、本発明装置の一実施例について第１図を参照し
て説明する。図中11は制御量PVが設定値SVに一致するよ
うにサンプルPI演算を実行するサンプルPI制御装置、12
は制御装置11によって得られた操作量MVによって制御さ
れる制御対象となる実プロセス部であって、この実プロ
セス部12はプロセス特性の中に例えば一次遅れや２次遅
れ等の時定数に較べて十分に長い無駄時間を持ってい
る。13は外乱関数特性部を示す。
て説明する。図中11は制御量PVが設定値SVに一致するよ
うにサンプルPI演算を実行するサンプルPI制御装置、12
は制御装置11によって得られた操作量MVによって制御さ
れる制御対象となる実プロセス部であって、この実プロ
セス部12はプロセス特性の中に例えば一次遅れや２次遅
れ等の時定数に較べて十分に長い無駄時間を持ってい
る。13は外乱関数特性部を示す。
また、この装置にはサンプルPI制御用タイマ監視装置
14が設けられている。このタイマ監視装置14は、サンプ
ルPI周期t0を刻時するタイマ141、偏差（SV−PV）の絶
対値が所定の値を越えたか否かを判断し、絶対値が所定
値を越えている場合にはタイマを強制的に初期化し、制
御休止中であれば直ちに制御実行開始指令を出力し、既
に制御実行中であれば現時点より新たに制御実行時間t1
を確保する制御実行判断手段142およびこの制御実行判
断手段142によってタイマ初期化とほとんど同時に制御
実行中のフラグが立てられるフラグ部143およびタイマ
カウント部144等で構成されている。このフラグ部143の
フラグはサンプルPI周期t0が経過するまで制御実行判断
手段142によってリセットされず、一方、フラグ部143に
フラグが立っている間前記制御実行判断手段142では前
記偏差の絶対値の監視経過に基づいてタイマ141を強制
的に初期化しないようになっている。
14が設けられている。このタイマ監視装置14は、サンプ
ルPI周期t0を刻時するタイマ141、偏差（SV−PV）の絶
対値が所定の値を越えたか否かを判断し、絶対値が所定
値を越えている場合にはタイマを強制的に初期化し、制
御休止中であれば直ちに制御実行開始指令を出力し、既
に制御実行中であれば現時点より新たに制御実行時間t1
を確保する制御実行判断手段142およびこの制御実行判
断手段142によってタイマ初期化とほとんど同時に制御
実行中のフラグが立てられるフラグ部143およびタイマ
カウント部144等で構成されている。このフラグ部143の
フラグはサンプルPI周期t0が経過するまで制御実行判断
手段142によってリセットされず、一方、フラグ部143に
フラグが立っている間前記制御実行判断手段142では前
記偏差の絶対値の監視経過に基づいてタイマ141を強制
的に初期化しないようになっている。
次に、以上のように構成された装置の動作について第
２図のフローチャートを用いて説明する。なお、同図は
制御周期ΔＴごとに行われる。まず、電源を立上げると
スタート部から始まり、次のような初期化処理を行う。
すなわち、タイマカウント部144のカウント値NT＝0,フ
ラグ部143のフラグIFY＝０に設定される（ステップS
1）。次に、タイマ時間TIMがタイマカウント値NTを使っ
て計算される（ステップS2）。電源立上げ時は前述のS1
の処理によりNT＝０なのでタイマ141は初期状態（TIM＝
０）になる。
２図のフローチャートを用いて説明する。なお、同図は
制御周期ΔＴごとに行われる。まず、電源を立上げると
スタート部から始まり、次のような初期化処理を行う。
すなわち、タイマカウント部144のカウント値NT＝0,フ
ラグ部143のフラグIFY＝０に設定される（ステップS
1）。次に、タイマ時間TIMがタイマカウント値NTを使っ
て計算される（ステップS2）。電源立上げ時は前述のS1
の処理によりNT＝０なのでタイマ141は初期状態（TIM＝
０）になる。
次に、タイマ監視装置14の制御実行判断手段142は、
偏差の絶対値が予め定めた所定値CEKを越えたか否かを
判断する（ステップS3）。この所定値CEKは対象として
いるプロセス制御系で制御量が整定した安定状態で、ノ
イズで変動する幅よりもある程度大きめの値に予め設定
しておく。このステップS3において偏差の絶対値が所定
値CEKを越えたと判断した場合にはステップS4に移行
し、フラグIFY＝０か否か，つまり未だタイマ141が偏差
の絶対値がCEKを越えたことによって初期化させている
か否かを判断し、IFY＝０の場合にはフラグ部143にフラ
グIFYに「１」を立てると同時にタイマカウンタ部144の
カウント値NTを「０」に設定し、タイマ141の初期化処
理を実行する（ステップS5）。つまり、タイマ時間TIM
＝０に設定する。その後、ステップS6に移行し、ここで
タイマ時間TIMがサンプルPI周期t0を越えたか否かを判
断する。なお、ステップS3,4においてそれぞれの条件が
成立しない場合にはステップS6に移行し同様の判断を行
う。
偏差の絶対値が予め定めた所定値CEKを越えたか否かを
判断する（ステップS3）。この所定値CEKは対象として
いるプロセス制御系で制御量が整定した安定状態で、ノ
イズで変動する幅よりもある程度大きめの値に予め設定
しておく。このステップS3において偏差の絶対値が所定
値CEKを越えたと判断した場合にはステップS4に移行
し、フラグIFY＝０か否か，つまり未だタイマ141が偏差
の絶対値がCEKを越えたことによって初期化させている
か否かを判断し、IFY＝０の場合にはフラグ部143にフラ
グIFYに「１」を立てると同時にタイマカウンタ部144の
カウント値NTを「０」に設定し、タイマ141の初期化処
理を実行する（ステップS5）。つまり、タイマ時間TIM
＝０に設定する。その後、ステップS6に移行し、ここで
タイマ時間TIMがサンプルPI周期t0を越えたか否かを判
断する。なお、ステップS3,4においてそれぞれの条件が
成立しない場合にはステップS6に移行し同様の判断を行
う。
このステップS6においてタイマ時間TIMがサンプルPI
周期t0を越えたと判断した場合にはフラグを「０」と
し、かつ、タイマカウント値を「０」とし、タイマ時間
を初期状態を戻す（ステップS7）。未だ、タイマ時間TI
MがサンプルPI周期t0を越えていない場合にはステップS
7を飛び越えてステップS8に移行する。ここで、タイマ
時間TIMが制御実行時間t1を越えたか否かを判断し、越
えていない場合にはそのまま制御実行を行い、一方、越
えている場合には休止状態を作るためにフラグIFMSのセ
ット，リセットを行う（ステップS9,S10）。引き続き、
タイマカウント値NT＝NT＋１の処理を行った後（ステッ
プS11）、現時点の偏差en＝SV−PVから偏差の変化分DEK
を求める（ステップS12）。その後、制御休止中か否か
を判断し、制御休止中であれば現時点の偏差en、偏差の
変化分DEKをそれぞれ零とし（ステップS14）、また制御
休止中でない場合にはステップS14を飛越えてそれぞれ
ステップS15に移行し、ここで操作量の変化分DMVを求め
た後、第（８）式における現時点の操作量MVを計算し
（ステップS16）、未だ制御周期ΔＴに達していない場
合にはΔＴまで待機した後、ステップS2に戻って同様の
処理を繰返す。
周期t0を越えたと判断した場合にはフラグを「０」と
し、かつ、タイマカウント値を「０」とし、タイマ時間
を初期状態を戻す（ステップS7）。未だ、タイマ時間TI
MがサンプルPI周期t0を越えていない場合にはステップS
7を飛び越えてステップS8に移行する。ここで、タイマ
時間TIMが制御実行時間t1を越えたか否かを判断し、越
えていない場合にはそのまま制御実行を行い、一方、越
えている場合には休止状態を作るためにフラグIFMSのセ
ット，リセットを行う（ステップS9,S10）。引き続き、
タイマカウント値NT＝NT＋１の処理を行った後（ステッ
プS11）、現時点の偏差en＝SV−PVから偏差の変化分DEK
を求める（ステップS12）。その後、制御休止中か否か
を判断し、制御休止中であれば現時点の偏差en、偏差の
変化分DEKをそれぞれ零とし（ステップS14）、また制御
休止中でない場合にはステップS14を飛越えてそれぞれ
ステップS15に移行し、ここで操作量の変化分DMVを求め
た後、第（８）式における現時点の操作量MVを計算し
（ステップS16）、未だ制御周期ΔＴに達していない場
合にはΔＴまで待機した後、ステップS2に戻って同様の
処理を繰返す。
従って、以上のような実施例の構成によれば、第９図
と同じ条件で実プロセス部12およびサンプルPI制御パラ
メータを用いた場合、第３図ないし第５図のような制御
応答特性が得られる。まず、実プロセス部12の伝達関数
特性GP（ｓ）は、 GP（ｓ）＝｛1/（１＋0.95・ｓ）｝ｅ−10・ｓ となる。一方、サンプルPI制御パラメータとしては、kP
＝0,TI＝3sec,t0＝15sec,t1＝3sec,Δｔ＝0.5secとす
る。また、偏差の絶対値を判定する所定値CKE＝２％と
する。
と同じ条件で実プロセス部12およびサンプルPI制御パラ
メータを用いた場合、第３図ないし第５図のような制御
応答特性が得られる。まず、実プロセス部12の伝達関数
特性GP（ｓ）は、 GP（ｓ）＝｛1/（１＋0.95・ｓ）｝ｅ−10・ｓ となる。一方、サンプルPI制御パラメータとしては、kP
＝0,TI＝3sec,t0＝15sec,t1＝3sec,Δｔ＝0.5secとす
る。また、偏差の絶対値を判定する所定値CKE＝２％と
する。
その結果、第３図においては、従来の制御結果例であ
る第９図と同じタイミングで設定値SVが変更された場
合、設定値変更から制御両PVが整定するまで15secとな
り、従来に較べて整定時間が非常に短くなっている。こ
れは、設定値SVの変更による偏差が生じたためにタイマ
監視装置14の制御実行制御手段142が働いてタイマ141を
初期化することにより、直ちに操作量MVを出力して制御
実行中に移行したためである。
る第９図と同じタイミングで設定値SVが変更された場
合、設定値変更から制御両PVが整定するまで15secとな
り、従来に較べて整定時間が非常に短くなっている。こ
れは、設定値SVの変更による偏差が生じたためにタイマ
監視装置14の制御実行制御手段142が働いてタイマ141を
初期化することにより、直ちに操作量MVを出力して制御
実行中に移行したためである。
一方、第４図は、従来の制御結果例である第11図と同
様のタイミングで設定値が変更された場合である。この
設定値の変更は制御実行時間3secの途中である2secのと
ころで設定値変更があったので、従来装置では十分な制
御出力が出せないまま制御休止中になってしまい、２段
階の制御特性となったものである。
様のタイミングで設定値が変更された場合である。この
設定値の変更は制御実行時間3secの途中である2secのと
ころで設定値変更があったので、従来装置では十分な制
御出力が出せないまま制御休止中になってしまい、２段
階の制御特性となったものである。
これに対し、本発明装置においては、以上のような場
合では偏差の絶対値が所定値を越えたときタイマ141が
初期化されるので、その時点から当初の制御実行時間t1
（この場合には3sec）を必ず確保するので、制御用PVが
第３図と同じく15secの時間で整定され、良好な制御特
性を得ることができる。
合では偏差の絶対値が所定値を越えたときタイマ141が
初期化されるので、その時点から当初の制御実行時間t1
（この場合には3sec）を必ず確保するので、制御用PVが
第３図と同じく15secの時間で整定され、良好な制御特
性を得ることができる。
次に、第５図においては、従来の制御結果例である第
12図と同様に外乱Ｄが同じタイミングで加わった場合の
制御応答特性図である。この場合も外乱Ｄによって偏差
の絶対値が所定値（２％）以上になると同時にタイマ監
視装置14の制御実行判断手段142が動作してタイマ141を
初期化するので、直ちに制御実行の開始がなされる。そ
の結果、従来の第12図と較べて、偏差がピーク値（この
場合10％）を保持する時間が半分以下となり、良好な制
御応答特性を得ることができる。
12図と同様に外乱Ｄが同じタイミングで加わった場合の
制御応答特性図である。この場合も外乱Ｄによって偏差
の絶対値が所定値（２％）以上になると同時にタイマ監
視装置14の制御実行判断手段142が動作してタイマ141を
初期化するので、直ちに制御実行の開始がなされる。そ
の結果、従来の第12図と較べて、偏差がピーク値（この
場合10％）を保持する時間が半分以下となり、良好な制
御応答特性を得ることができる。
なお、本発明装置は上記実施例に限定されるものでは
ない。例えば第１図においてサンプルPI制御装置11をサ
ンプル・ファジィ制御装置に置き換えてもよい。この場
合には操作量の変化分の計算式，つまり（９）式がファ
ジィ演算に置換えられることになり、同時にサンプルPI
制御用タイマ監視装置14はサンプル・ファジィ制御タイ
マ監視装置となる。
ない。例えば第１図においてサンプルPI制御装置11をサ
ンプル・ファジィ制御装置に置き換えてもよい。この場
合には操作量の変化分の計算式，つまり（９）式がファ
ジィ演算に置換えられることになり、同時にサンプルPI
制御用タイマ監視装置14はサンプル・ファジィ制御タイ
マ監視装置となる。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、何れのタイミン
グで設定値が変更され、あるいは外乱が加わっても、従
来に比較して常に短い時間で制御量を安定に整定でき、
最良の制御を実行できるプロセス制御装置を提供でき
る。
グで設定値が変更され、あるいは外乱が加わっても、従
来に比較して常に短い時間で制御量を安定に整定でき、
最良の制御を実行できるプロセス制御装置を提供でき
る。
第１図ないし第５図は本発明の実施例を説明するために
示したもので、第１図は本発明装置の概略的な構成図、
第２図は本発明装置の動作を説明するフローチャート、
第３図および第４図はそれぞれ設定値変更タイミングを
変えた場合の制御応答特性図、第５図は外乱を加えた場
合の制御応答特性図、第６図ないし第12図は従来装置を
説明するために示したもので、第６図はサンプルPI制御
における操作量の変化の状態を示す図、第７図は従来装
置の概略構成図、第８図はサンプルPI制御におけるパラ
メータ決定法に基づいて設定した場合の操作量の変化を
示す図、第９図ないし第11図は設定値変更タイミング等
を変えたときの制御応答特性図、第12図は外乱を加えた
場合の制御応答特性図である。 11……サンプルPI制御装置、12……実プロセス部、13…
…外乱関数特性部、14……タイマ監視装置、141……タ
イマ、142……制御実行判断手段、143……フラグ部、14
4……タイマカウント部。
示したもので、第１図は本発明装置の概略的な構成図、
第２図は本発明装置の動作を説明するフローチャート、
第３図および第４図はそれぞれ設定値変更タイミングを
変えた場合の制御応答特性図、第５図は外乱を加えた場
合の制御応答特性図、第６図ないし第12図は従来装置を
説明するために示したもので、第６図はサンプルPI制御
における操作量の変化の状態を示す図、第７図は従来装
置の概略構成図、第８図はサンプルPI制御におけるパラ
メータ決定法に基づいて設定した場合の操作量の変化を
示す図、第９図ないし第11図は設定値変更タイミング等
を変えたときの制御応答特性図、第12図は外乱を加えた
場合の制御応答特性図である。 11……サンプルPI制御装置、12……実プロセス部、13…
…外乱関数特性部、14……タイマ監視装置、141……タ
イマ、142……制御実行判断手段、143……フラグ部、14
4……タイマカウント部。
Claims (1)
- 【請求項１】無駄時間を含む制御対象に対して、サンプ
ルPI制御装置により制御量が設定値に一致するように算
出された操作量を印加し制御を行うプロセス制御装置に
おいて、 サンプルPI周期を管理するタイマと、 前記設定値と制御量との偏差の絶対値が予め定めた所定
値を越えたか否かを判断し、設定値変更または外乱発生
に起因して前記偏差の絶対値が前記所定値を越えたとき
前記サンプルPI制御装置が現在制御実行中であるか否か
に拘らず前記タイマを初期化し、現在制御休止中であれ
ば直ちに前記サンプルPI制御装置に制御開始を指示し、
既に制御実行中であれば現時点から新たに前記サンプル
PI制御装置に制御開始を指示し、常に前記サンプルPI周
期よりも短い予め定める既定の制御実行時間の間制御を
続行させる制御実行判断手段とを有するタイマ監視装置
を備えたことを特徴とするプロセス制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1002441A JP2635747B2 (ja) | 1989-01-09 | 1989-01-09 | プロセス制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1002441A JP2635747B2 (ja) | 1989-01-09 | 1989-01-09 | プロセス制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02183301A JPH02183301A (ja) | 1990-07-17 |
| JP2635747B2 true JP2635747B2 (ja) | 1997-07-30 |
Family
ID=11529361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1002441A Expired - Fee Related JP2635747B2 (ja) | 1989-01-09 | 1989-01-09 | プロセス制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2635747B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6332610A (ja) * | 1986-07-28 | 1988-02-12 | Fuji Electric Co Ltd | プロセス制御装置 |
-
1989
- 1989-01-09 JP JP1002441A patent/JP2635747B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02183301A (ja) | 1990-07-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |