JP2909747B2 - Controller - Google Patents

Controller

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JP2909747B2
JP2909747B2 JP13852389A JP13852389A JP2909747B2 JP 2909747 B2 JP2909747 B2 JP 2909747B2 JP 13852389 A JP13852389 A JP 13852389A JP 13852389 A JP13852389 A JP 13852389A JP 2909747 B2 JP2909747 B2 JP 2909747B2
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典昭 小山
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【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、リミットサイクル法によるオートチューニ
ング機能を有した調節計に係り、特に、特異なケースに
おいても、迅速かつ最適なPID定数を求めることができ
るようにしたものに関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a controller having an auto-tuning function by a limit cycle method, and in particular, to find a quick and optimal PID constant even in a special case. Related to what can be done.

<従来の技術> 従来のリミットサイクル法によるオートチューニング
機能を有する調節計としては、例えば第10図に示した如
きものがある。なお、この調節計では、PID制御部を省
略してある。
<Conventional Technology> As a conventional controller having an auto-tuning function by a limit cycle method, for example, there is a controller as shown in FIG. In this controller, the PID control unit is omitted.

この調節計において、1は制御量(PV)が入力される
A/D変換器、2は設定値(SV)を設定する設定部、3は
制御量(PV)と設定値(SV)との偏差を求める偏差演算
部、4はPID制御のためのオートチューニング部、5は
オートチューニング部4のON/OFF制御部、6は操作信号
(MV)を出力するD/A変換器である。
In this controller, 1 is a control amount (PV) input
A / D converter, 2 is a setting unit that sets the set value (SV), 3 is a deviation calculation unit that calculates the deviation between the control amount (PV) and the set value (SV), and 4 is an auto tuning for PID control Reference numeral 5 denotes an ON / OFF control unit of the auto tuning unit 4, and reference numeral 6 denotes a D / A converter that outputs an operation signal (MV).

上記オートチューニング部4は、上記ON/OFF制御部5
の他、チューニング管理部10と、リミットサイクル測定
部11と、PID定数算出部12と、PID定数変更部13とからな
る。
The auto-tuning unit 4 includes the ON / OFF control unit 5
In addition, it comprises a tuning management unit 10, a limit cycle measurement unit 11, a PID constant calculation unit 12, and a PID constant change unit 13.

周知のように、この種の調節計では、制御対象、例え
ば加熱炉等をPID制御する場合、制御対象に対する最適P
ID定数を知る必要があるため、先ず、オートチューニン
グ部4によりオートチューニングを実行し、最適なPID
定数を求め、この定数を用いて、目的とするPID制御を
行う。
As is well known, in a controller of this type, when PID control is performed on a control target, for example, a heating furnace or the like, an optimum P
Since it is necessary to know the ID constant, first, the auto-tuning unit 4 executes auto-tuning to determine the optimal PID.
A constant is obtained, and the target PID control is performed using the constant.

<発明が解決しようとする課題> そして、このオートチューニングの一手法として、制
御対象をON/OFF制御して、その制御量(PV)のサイクリ
ング波形(リミットサイクル)から、PID定数を求める
リミットサイクル法があり、良く用いられているが、特
異なケースの場合には、迅速にかつ最適なPID定数が求
められないことが生じる。
<Problem to be Solved by the Invention> As one method of this auto-tuning, a control object is controlled to be ON / OFF, and a limit cycle for obtaining a PID constant from a cycling waveform (limit cycle) of the control amount (PV). There is a method, which is often used, but in a special case, it may not be possible to quickly and optimally determine the PID constant.

例えば、(1)制御量(PV)が設定値(SV)の近傍で
ほぼ安定している状態からオートチューニングを開始す
るケースでは、最初の偏差(e)が小さいため、リミッ
トサイクルの振幅が、本来の振幅よりも小さくなる状態
で発生し始めるので、安定した振幅のリミットサイクル
が得られるまでは、長時間(何周期)かかってしまい、
作業性の低下が避けられない。かといって、リミットサ
イクルが安定しないうちに、PID定数の演算を行ったの
では、最適なPID定数が求められないという問題が生じ
る。
For example, (1) in the case where the auto-tuning is started from a state where the control amount (PV) is almost stable near the set value (SV), the initial deviation (e) is small, so that the amplitude of the limit cycle becomes Since it starts to occur with the amplitude smaller than the original amplitude, it takes a long time (how many cycles) until a stable amplitude limit cycle is obtained.
A decrease in workability is inevitable. However, if the calculation of the PID constant is performed before the limit cycle is stabilized, there arises a problem that an optimum PID constant cannot be obtained.

(2)また、制御対象によっては、むだ時間の極めて短
いものがあり、これに対して、リミットサイクル法によ
るオートチューニングを行った場合、リミットサイクル
そのものが生じないか(得られないか)、あるいは生じ
たとして極めて小さな振幅のリミットサイクルしか得ら
れないケースがある。この場合には、測定が困難であっ
たり、やはり最適なPID定数が求められないという問題
が生じる。
(2) Some control targets have a very short dead time. On the other hand, when the auto-tuning by the limit cycle method is performed, the limit cycle itself does not occur (is not obtained), or In some cases, only a very small amplitude limit cycle can be obtained. In this case, there are problems that the measurement is difficult and that an optimum PID constant cannot be obtained.

(3)また、リミットサイクル法によるオートチューニ
ングでは、設定値(SV)に対して偏差(e)の符号(+
または−)によって出力をON、OFFに変更させるON/OFF
制御を行い、これによって、生じるリミットサイクルを
測定して最適なPID定数を算出するものであるが、この
とき、大きなノイズがあると、このノイズに影響され
て、偏差(e)が一瞬のうちに変わるケースがある。ま
た、ノイズが小さくても、設定値(SV)の近傍での制御
量(PV)の動き(傾き)が非常にゆるやかな場合には、
同様のことが起こり得る。この一瞬の偏差符号の変化に
対して、ON、OFFの変更を行うと、やはり最適なPID定数
が求められないという問題が生じる。
(3) In the auto tuning by the limit cycle method, the sign of the deviation (e) (+
ON / OFF to change the output to ON or OFF by or)
The control is performed to measure the resulting limit cycle to calculate the optimum PID constant. At this time, if there is a large noise, the deviation (e) is affected by the noise and the deviation (e) is instantaneously changed. In some cases. Also, even if the noise is small, if the movement (slope) of the control amount (PV) near the set value (SV) is very gentle,
Similar things can happen. If ON / OFF is changed in response to the instantaneous change of the deviation code, a problem arises that an optimum PID constant cannot be obtained.

本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたも
のである。
The present invention has been made in view of such conventional circumstances.

<課題を解決するための手段> かゝる本発明の特徴とする点は、PID制御のためのリ
ミットサイクル法によるオートチューニング部を備え、
制御対象に対するPID定数をオートチューニングにより
求め、当該定数を用いて、制御量(PV)をPID制御し
て、操作信号(MV)を出力する調節計において、前記オ
ートチューニング部に、オートチューニングのON/OFF制
御部からの出力をサンプルして保持するON/OFF出力サン
プル/ホールド器を設け、このON/OFF出力サンプル/ホ
ールド器の制御を、出力保持時間管理部で管理されたむ
だ時間や時間ヒステリシス、入力不感時間管理部で管理
された入力不感時間により行う点にある。
<Means for Solving the Problems> A feature of the present invention is that an automatic tuning unit using a limit cycle method for PID control is provided.
A PID constant for a control target is obtained by auto tuning, and the controller uses the constant to perform PID control of a control amount (PV) and outputs an operation signal (MV). An ON / OFF output sample / hold unit that samples and holds the output from the / OFF control unit is provided, and the control of this ON / OFF output sample / hold unit is controlled by the dead time and time managed by the output holding time management unit. The hysteresis is performed based on the input dead time managed by the input dead time management unit.

<作用> 従って、上記構成の本調節計では、各ケースに合わせ
て、むだ時間や時間ヒステリシス、入力不感時間を利用
してON/OFF制御部からの出力をコントロールするため、
上述した特異なケースの場合でも、最適なPID制御が求
められる。
<Operation> Therefore, in the controller of the above configuration, the output from the ON / OFF control unit is controlled using the dead time, the time hysteresis, and the input dead time according to each case.
Even in the above-mentioned unique case, optimal PID control is required.

<実施例> 第1図は本発明に係る調節計の一実施例を示したもの
である。
<Embodiment> FIG. 1 shows an embodiment of a controller according to the present invention.

この調節計は、付加装置を除いては、上述した第10図
の調節計と同様であり、当該調節計と同一構成部分に
は、同一符号を付してある。
This controller is the same as the above-described controller of FIG. 10 except for the additional device, and the same components as those of the controller are denoted by the same reference numerals.

本調節計のオートチューニング部40は、上記第10図の
オートチューニング部4に、ON/OFF制御部5の他に、こ
のON/OFF制御部5からの出力をサンプルして保持するON
/OFF出力サンプル/ホールド器41と、リミットサイクル
測定部11からの測定信号を受けてむだ時間(L)を算出
するむだ時間算出部42と、むだ時間(L)および時間ヒ
ステリシスを出力保持時間として管理する出力保持時間
管理部43と、該出力保持時間管理部43に時間ヒステリシ
スを設定する設定部44と、制御量(PV)と設定値(SV)
の現在の偏差(e)と偏差サンプル/ホールド器45によ
り保持された出力更新時の偏差(e)の両方が入力され
る入力不感時間管理部46と、入力不感時間を設定する設
定部47と、出力保持時間管理部43からの時間経過信号お
よび入力不感時間管理部46からの時間経過信号を受け、
前記ON/OFF出力サンプル/ホールド器41、出力保持時間
管理部43、偏差サンプル/ホールド器45および入力不感
時間管理部46により出力を更新する出力更新制御部48と
を付加してなる。
The auto-tuning unit 40 of the controller is an ON / OFF control unit that samples and holds the output from the ON / OFF control unit 5 in addition to the ON / OFF control unit 5 in the auto-tuning unit 4 in FIG.
/ OFF output sample / hold unit 41, dead time calculation unit 42 that receives a measurement signal from limit cycle measurement unit 11 and calculates dead time (L), and uses dead time (L) and time hysteresis as output holding time. An output holding time management unit 43 to be managed; a setting unit 44 for setting time hysteresis in the output holding time management unit 43; a control amount (PV) and a set value (SV)
The input dead time management unit 46 to which both the current deviation (e) and the deviation (e) at the time of updating the output held by the deviation sample / hold unit 45 are input, and a setting unit 47 for setting the input dead time Receiving a time lapse signal from the output holding time management unit 43 and a time lapse signal from the input dead time management unit 46,
An ON / OFF output sample / hold unit 41, an output holding time management unit 43, a deviation sample / hold unit 45, and an output update control unit 48 for updating the output by the input dead time management unit 46 are added.

次に、このように構成された本調節計の動作を、第2
図のフローチャートと共に説明すると、以下の如くであ
る。
Next, the operation of the controller configured as described above will be described in the second section.
This will be described below with reference to the flowchart in FIG.

オートチューニングが開始されると、オートチューニ
ングが終了するまでの間、ステップS1からステップS9
での処理が一定サンプリング周期毎に繰り返される。ス
テップS1で各サンプルでの処理が開始されると、先ず、
ステップS2で、オートチューニングの開始時か否かの判
断を行う。
When auto-tuning is started, until the auto-tuning is completed, the processing from Step S 1 to Step S 9 are repeated every predetermined sampling period. When the processing of each sample in step S 1 is being started,
In step S 2, the auto-tuning start time determining whether or not.

そして、開始時(最初の一回目)のYESの場合には、
ステップS3で、ON/OFF制御部5での出力を算出する。ス
テップS4では、この算出値を、出力更新制御部48からの
信号により、ON/OFF出力サンプル/ホールド器41でサン
プルして、更新し、保持する。
And in case of YES at the start (first time),
In step S 3, it calculates the output in ON / OFF control unit 5. In step S 4, the calculated value, the signal from the output update control unit 48, and a sample with ON / OFF output sample / hold unit 41, updated and maintained.

次に、ステップS5では、むだ時間算出部42で算出され
たむだ時間(L)を出力保持時間管理部43に出力保持時
間としてセットする。また、ステップS6では、入力不感
時間管理部46の入力不感時間判断のための初期化処理を
行う。この入力不感時間は、設定部47により行われる。
In step S 5, it is set as the output hold time to the output holding time management unit 43 the dead time calculated in the dead time calculation unit 42 (L). In step S 6, it performs the initialization processing for the input dead time determination of the input dead time management unit 46. The input dead time is set by the setting unit 47.

上記むだ時間の算出は、例えば第3図に示した条件下
の場合、次のようにして求められる。この第3図は、一
般的なリミットサイクル法によるオートチューニングを
実施した場合の制御量(PV)のリミットサイクルと操作
信号(MV)と設定値(SV)の波形を示したものである。
The dead time is calculated, for example, under the conditions shown in FIG. 3 as follows. FIG. 3 shows a limit cycle of the control amount (PV) and waveforms of the operation signal (MV) and the set value (SV) when auto tuning is performed by a general limit cycle method.

むだ時間(L)は、 L=(L3+L4)/2……式(1) で表される。The dead time (L) is represented by L = (L 3 + L 4 ) / 2 (1).

ここで、SVは設定値、PVは制御量、MVは操作信号、L
1〜4はオートチューニングにより発生したリミットサイ
クルを、リミットサイクル測定部11で測定して求めたむ
だ時間である。
Here, SV is a set value, PV is a control amount, MV is an operation signal, L
Reference numerals 1 to 4 denote dead times obtained by measuring the limit cycle generated by the auto tuning by the limit cycle measuring unit 11.

このむだ時間(L)の算出にあたって、むだ時間L3
L4を用いたのは、リミットサイクルが安定期に入ったと
きの値であるからである。
In calculating the dead time (L), the dead time L 3 ,
L 4 and that used is because a value when the limit cycle has entered a stable period.

このようにオートチューニングを終了すると、むだ時
間(L)は算出され、2回目以降のオートチューニング
では、オートチューニング開始時の出力保持時間にセッ
トするむだ時間(L)として、前回算出したむだ時間
(L)を利用するが、未だオートチューニングが1回も
実行されていないときには、制御対象によって概略妥当
な値を設定しておく。
When the auto-tuning is completed in this way, the dead time (L) is calculated. In the second and subsequent auto-tunings, the previously calculated dead time (L) is set as the dead time (L) set to the output holding time at the start of the auto-tuning. L) is used, but when the auto-tuning has not been executed even once, a roughly appropriate value is set depending on the control target.

ステップS7では、オートチューニングのリミットサイ
クルの測定が行われ、ステップS8で、リミットサイクル
が所定のサイクル数、例えば2サイクル発生したこと
で、オートチューニング終了の判断を行い、終了しない
NOの場合は、ステップS9の終了に至り、引き続き、オー
トチューニングの実行を繰り返し行う。一方、終了した
YESの場合は、ステップS10で、目的とするPID定数と、
むだ時間を算出する。
In step S 7, measurements are taken of the limit cycle auto-tuning, in step S 8, the limit cycle is a predetermined number of cycles, for example, 2 in the cycle has occurred, performs auto tuning completion determination, not ended
If NO, the leads to the end of step S 9, subsequently, repeats the execution of the auto-tuning. Meanwhile, finished
If YES, the Step S 10, and the PID constants of interest,
Calculate the dead time.

また、上記ステップS2で、オートチューニングが開始
時でないNOの場合(2回目以降)は、ステップS11に進
み、出力保持時間管理部43で管理されている出力保持時
間が経過したか否かを判断し、NOの場合は、ステップS7
のリミットサイクル測定に進む。
Further, in step S 2, the case of NO auto-tuning is not at the start (second and subsequent), the process proceeds to step S 11, whether the output holding time that is managed by the output holding time management unit 43 has elapsed And if NO, step S 7
Proceed to limit cycle measurement.

出力保持時間が経過したYESの場合は、ステップS12
進み、入力不感時間管理部46で、制御量(PV)と設定値
(SV)の現在の偏差(e)と偏差サンプル/ホールド器
45により保持された前回の出力更新時の偏差(e)の両
方の符号が比較され、同符号である「=」のYESの場合
には、ステップS13で、入力不感時間判断のための初期
化処理を行い、ステップS7のリミットサイクル測定に進
む。
If YES the output hold time has elapsed, the process proceeds to step S 12, the input dead time management unit 46, the control amount (PV) and the current deviation (e) and deviation sample / hold unit setting (SV)
45 signs of both the deviation (e) at the time of output updating last held are compared by, in the case of YES in the same sign "=" in step S 13, the initial for the input dead time determination performs processing proceeds to limit cycle measurement in the step S 7.

両者が異符号「≠」のNOの場合には、ステップS14
進み、ここで、入力不感時間の経過を判断する。入力不
感時間は不経過のNOの場合は、ステップS7のリミットサ
イクル測定に進む。
Both in the case of NO different signs "≠", the flow proceeds to step S 14, wherein, to determine the course of the input dead time. Input dead time in the case of NO not elapsed, the process proceeds to the limit cycle measurement in the step S 7.

入力不感時間が経過したYESの場合は、ステップS
15で、ON/OFF制御部5での出力を算出する。そして、ス
テップS16で、この算出値を、出力更新制御部48からの
信号により、ON/OFF出力サンプル/ホールド器41でサン
プルして、更新し、保持する。
If the input dead time has elapsed and the answer is YES, go to step S
At 15 , the output of the ON / OFF control unit 5 is calculated. Then, in step S 16, the calculated value, the signal from the output update control unit 48, and a sample with ON / OFF output sample / hold unit 41, updated and maintained.

一方、ステップS17では、設定部44から時間ヒステリ
シスを、出力保持時間として、出力保持時間管理部43に
セットする。
On the other hand, in step S 17, the time hysteresis setting unit 44, as the output hold time is set to the output holding time management unit 43.

次に、ステップS18では、入力不感時間管理部46の入
力不感時間判断のため初期化処理を行い、この後、ステ
ップS7のリミットサイクル測定に進む。
Next, in step S 18, performs initialization processing for input dead time determination of the input dead time management unit 46, and thereafter, the process proceeds to the limit cycle measurement in the step S 7.

つまり、本調節計では、通常のオートチューニングは
勿論のこと、オートチューニング部4のON/OFF制御部5
からの出力を、出力保持時間管理部で管理されたむだ時
間や時間ヒステリシス、入力不感時間管理部で管理され
た入力不感時間を利用して、コントロールするものであ
るため、制御量(PV)が設定値(SV)の近傍でほぼ安定
している状態でオートチューニングを開始するケース、
制御対象のむだ時間が極めて短いケース、制御量(PV)
に種々のノイズがあるケース等の特異なケースの場合に
も、最適に対応することができる。
In other words, the controller uses the ON / OFF control unit 5 of the auto tuning unit 4 in addition to the normal auto tuning.
Is controlled using the dead time and time hysteresis managed by the output holding time management unit and the input dead time managed by the input dead time management unit. Auto-tuning starts when the setting is almost stable near the set value (SV),
Case where the dead time of the controlled object is extremely short, control amount (PV)
It is possible to optimally cope with a special case such as a case where there are various types of noise.

以下、この点についてより具体的に述べる。 Hereinafter, this point will be described more specifically.

(1)制御量(PV)が設定値(SV)の近傍でほぼ安定し
ている状態でオートチューニングを開始するケース。
(1) The case where auto tuning is started in a state where the control amount (PV) is almost stable near the set value (SV).

例えば、最初の偏差(e)は小さい場合、従来の調節
計では、第5図に示したように制御量(PV)が設定値
(SV)の偏差(e)の符号が変わる毎に、直ちにON/OFF
制御が繰り返されるため、リミットサイクルが安定化す
るまでには、長時間(何周期)かかる。当然、このリミ
ットサイクルの安定化が不十分な段階で、PID定数を求
めた場合、最適なPID定数は得られないことになる。
For example, when the initial deviation (e) is small, in the conventional controller, the control amount (PV) is immediately changed every time the sign of the deviation (e) of the set value (SV) changes as shown in FIG. ON / OFF
Since the control is repeated, it takes a long time (how many cycles) until the limit cycle is stabilized. Naturally, if the PID constant is obtained at a stage where the limit cycle is not sufficiently stabilized, the optimum PID constant cannot be obtained.

これに対して、本調節計では、第4図に示したよう
に、出力保持時間管理部43の出力保持時間(むだ時間
(L))の間だけ、制御量(PV)と設定値(SV)の偏差
(e)の符号が変わっても、オートチューニング開始時
の第1回目のON/OFF制御部5の出力が、ON/OFF出力サン
プル/ホールド器41によってむだ時間(L)の期間中保
持されるため、リミットサイクルの迅速な安定化を達成
することができる。
On the other hand, in the present controller, as shown in FIG. 4, the control amount (PV) and the set value (SV) only during the output holding time (dead time (L)) of the output holding time management unit 43. ), The output of the first ON / OFF control unit 5 at the start of auto-tuning by the ON / OFF output sample / hold unit 41 during the dead time (L) even if the sign of the deviation (e) changes As a result, rapid stabilization of the limit cycle can be achieved.

従って、極めて迅速かつ最適なPID定数を求めること
ができる。
Therefore, an extremely quick and optimal PID constant can be obtained.

(2)制御対象のむだ時間が極めて短いケース。(2) A case where the dead time of the control target is extremely short.

例えば、むだ時間が極めて短い制御対象に対して従来
の調節計でオートチューニングを実行すると、第7図に
示したように、リミットサイクルの振幅は非常に小さく
なる。また、このような調節計はマイコンを用いて実現
されるので、むだ時間がサンプリング周期(制御周期)
に近づくと、リミットサイクルは、サンプリング周期に
依存して振幅および周期が不安定になり、安定した測定
が困難になり、正常なPID定数は求められない。
For example, when auto-tuning is performed on a control object having a very short dead time using a conventional controller, the amplitude of the limit cycle becomes very small as shown in FIG. In addition, since such a controller is realized using a microcomputer, the dead time is a sampling period (control period).
When the limit cycle is approached, the amplitude and cycle of the limit cycle become unstable depending on the sampling cycle, making stable measurement difficult, and a normal PID constant cannot be obtained.

これに対して、本調節計では、第6図に示したよう
に、ON/OFF制御部5の出力が、ON/OFF出力サンプル/ホ
ールド器41で保持されている出力と異なるときの入力条
件、すなわちON/OFF出力サンプル/ホールド器41が前回
更新されたときに、偏差サンプル/ホールド器45に保持
された偏差の符号と、現在の偏差の符号が異なる場合で
も、その状態が入力不感時間管理部46の入力不感時間以
上連続していないと、ON/OFF出力サンプル/ホールド器
41の出力は更新されないので、妥当な振幅のリミットサ
イクルが安定して得られる。
On the other hand, in this controller, as shown in FIG. 6, the input condition when the output of the ON / OFF control unit 5 is different from the output held by the ON / OFF output sample / hold unit 41. That is, even when the sign of the deviation held in the deviation sample / hold unit 45 differs from the sign of the current deviation when the ON / OFF output sample / hold unit 41 was updated last time, the state is the input dead time. If it is not continuous for more than the input dead time of the management unit 46, the ON / OFF output sample / hold unit
Since the output of 41 is not updated, a stable limit cycle with a reasonable amplitude can be obtained.

これは、言う換えると、制御対象に対して、安定なリ
ミットサイクルを得るための最小限のむだ時間として、
入力不感時間を挿入したことと等価である。
In other words, this is the minimum dead time for obtaining a stable limit cycle for the controlled object.
This is equivalent to inserting the input dead time.

なお、入力不感時間としては、サンプリング周期が無
視でき、かつあまりPID定数に影響しない程度の小さな
値(目安としてサンプリング周期の10倍程度)を与えて
おく。
Note that, as the input dead time, a small value (about 10 times the sampling period as a guide) is given so that the sampling period can be ignored and does not significantly affect the PID constant.

これにより、やはりリミットサイクルの安定化および
妥当なPID定数の算出が可能となる。
As a result, it becomes possible to stabilize the limit cycle and to calculate an appropriate PID constant.

(3)ノイズがあるケース。(3) Case with noise.

例えば、第8図に示したように制御量(PV)に大きな
ノイズが載っている場合、従来の調節計では、偏差
(e)が一瞬のうちに変わり、これに対応して、直ちに
ON/OFF制御が繰り返されるため、ON/OFF制御部5の出力
は、波形60の形をとり、これでは、正常なリミットサイ
クルが得られなかった。
For example, when a large amount of noise is present in the control amount (PV) as shown in FIG. 8, the conventional controller changes the deviation (e) instantaneously,
Since the ON / OFF control is repeated, the output of the ON / OFF control unit 5 takes the form of a waveform 60, and a normal limit cycle cannot be obtained.

これに対して、本調節計では、同図の波形61で示した
ように、制御量(PV)と設定値(SV)の偏差(e)の符
号が変わっても、それが入力不感時間管理部46の入力不
感時間(図中T1)以上連続しないと、ON/OFF出力サンプ
ル/ホールド器41の出力は、更新されないので、操作信
号(MV)は更新されない。
On the other hand, in the present controller, even if the sign of the deviation (e) between the control amount (PV) and the set value (SV) changes as shown by the waveform 61 in FIG. The output of the ON / OFF output sample / hold unit 41 will not be updated unless the input dead time (T 1 in the figure) of the unit 46 continues for more than the input dead time, so that the operation signal (MV) will not be updated.

さらに、偏差(e)の符号の変化が入力不感時間(図
中T1)以上連続して、ON/OFF出力サンプル/ホールド器
41の出力が更新され、操作信号(MV)が更新されると、
その時点から出力保持時間管理部43の出力保持時間(時
間ヒステリシス、図中T2)経過しないと、入力不感時間
の判断が行われず、再度ON/OFF出力サンプル/ホールド
器41の出力が更新されることがないため、操作信号(M
V)は更新されないので、ノイズに影響されず、最適なP
ID定数を求めることができる。
Further, the change of the sign of the deviation (e) continues for more than the input dead time (T 1 in the figure), and the ON / OFF output sample / hold device
When the output of 41 is updated and the operation signal (MV) is updated,
If the output holding time (time hysteresis, T 2 in the figure) of the output holding time management unit 43 has not elapsed from that point, the input dead time is not determined, and the output of the ON / OFF output sample / hold unit 41 is updated again. Operation signal (M
V) is not updated, so it is not affected by noise and the optimal P
ID constant can be obtained.

また、第9図に示したようにノイズが小さくても、設
定値(SV)の近傍での制御量(PV)の動き(傾き)が非
常にゆるやかな場合には、やはり従来の調節計では、偏
差(e)の符号が変わるごとに、これに対応して、直ち
にON/OFF制御が繰り返されるため、ON/OFF制御部5の出
力は、波形62の形をとり、正常なリミットサイクルが得
られなかった。
Even if the noise is small as shown in FIG. 9, when the movement (slope) of the control amount (PV) in the vicinity of the set value (SV) is very gentle, the conventional controller is still used. Each time the sign of the deviation (e) changes, the ON / OFF control is immediately repeated in response to the change, so that the output of the ON / OFF control unit 5 takes the form of a waveform 62 and a normal limit cycle Could not be obtained.

これに対して、本調節計では、同図の波形63で示した
ように、制御量(PV)と設定値(SV)の偏差(e)の符
号が変わっても、それが入力不感時間管理部46の入力不
感時間(図中T1)以上連続しないと、ON/OFF出力サンプ
ル/ホールド器41の出力は更新されず、操作信号(MV)
は更新されないので、ノイズに影響されない。
On the other hand, in the present controller, even if the sign of the deviation (e) between the control amount (PV) and the set value (SV) changes as shown by the waveform 63 in FIG. The output of the ON / OFF output sample / hold unit 41 is not updated unless the input dead time (T 1 in the drawing) continues for the input dead time of the unit 46, and the operation signal (MV)
Is not updated, so it is not affected by noise.

従って、上記と同様、正常なリミットサイクルが得ら
れ、最適なPID定数を求めることができる。
Therefore, a normal limit cycle can be obtained and an optimal PID constant can be obtained as described above.

つまり、本調節計では、オートチューニングの開始時
において、リミットサイクルの振幅が本来の振幅よりも
小さくて、大きな振幅の安定したリミットサイクルが得
られるまでに長時間が必要とされる場合や、むだ時間の
極めて短い制御対象の場合には、長めのむだ時間を設定
して、短時間で大きな振幅の安定したリミットサイクル
が得られる一方、オートチューニングの開始以降の制御
量(PV)のノイズによるすべての偏差信号の変化に対し
ては、時間ヒステリシスを設定して、偏差(e)の符号
の変化に影響されることなく、最適なリミットサイクル
が得られるようになる。
In other words, in this controller, at the start of auto tuning, the amplitude of the limit cycle is smaller than the original amplitude, and it takes a long time to obtain a stable limit cycle with a large amplitude, In the case of a control target with a very short time, a long dead time can be set to obtain a stable limit cycle with a large amplitude in a short time. With respect to the change of the deviation signal, the time hysteresis is set so that the optimum limit cycle can be obtained without being affected by the change of the sign of the deviation (e).

なお、本発明の調節計には、図示されていないが、種
々の演算や制御用のコントローラとして、マイコンが組
み込まれている。
Although not shown, the controller of the present invention incorporates a microcomputer as a controller for various calculations and controls.

<発明の効果> 以上の説明から明らかなように本発明の調節計によれ
ば、リミットサイクル法によるオートチューニング部を
備えた調節計のオートチューニング部に、オートチュー
ニングのON/OFF制御部からの出力をサンプルして保持す
るON/OFF出力サンプル/ホールド器を設け、このON/OFF
出力サンプル/ホールド器の制御を、出力保持時間管理
部で管理されたむだ時間や時間ヒステリシス、入力不感
時間管理部で管理れた入力不感時間により行うものであ
るため、通常のオートチューニングの実行は勿論のこ
と、次のような優れた効果がえられる。
<Effects of the Invention> As is clear from the above description, according to the controller of the present invention, the auto-tuning section of the controller provided with the auto-tuning section based on the limit cycle method is provided with the auto-tuning ON / OFF control section. An ON / OFF output sample / hold unit that samples and holds the output is provided.
Since the output sample / hold unit is controlled by the dead time and time hysteresis managed by the output holding time management unit and the input dead time managed by the input dead time management unit, the normal auto tuning is executed. Of course, the following excellent effects can be obtained.

(1)制御量(PV)が設定値(SV)の近傍でほぼ安定し
ている状態からオートチューニングを開始するケースに
あっても、迅速に安定したリミットサイクルを得、最適
なPID定数を求めることができる。
(1) Even if auto-tuning is started when the control amount (PV) is almost stable near the set value (SV), a stable limit cycle is quickly obtained and the optimal PID constant is obtained. be able to.

(2)制御対象のむだ時間は極めて短いケースであって
も、安定した振幅のリミットサイクルを得、妥当なPID
定数を求めることができる。
(2) Even if the dead time of the controlled object is extremely short, a stable amplitude limit cycle is obtained and a reasonable PID
Constants can be obtained.

(3)制御量(PV)に種々のノイズがあるケースにあっ
ても、該当ノイズに影響されることなく、最適なPID定
数を求めることができる。
(3) Even in the case where the control amount (PV) includes various noises, an optimum PID constant can be obtained without being affected by the noise.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明に係る調節計の一実施例を示したブロッ
ク図、第2図は本調節計の動作の流れを示したフローチ
ャート、第3図はむだ時間を求めるためのグラフ、第4
図は本調節計の偏差の小さいときの動作状態を示したグ
ラフ、第5図は従来の調節計の偏差の小さいときの動作
状態を示したグラフ、第6図は本調節計の制御対象のむ
だ時間が小さいときの動作状態を示したグラフ、第7図
は従来の調節計の制御対象のむだ時間が小さいときの動
作状態を示したグラフ、第8図は大きなノイズがあると
きの本調節計と従来の調節計との動作状態を併示したグ
ラフ、第9図はノイズが小さく、かつ制御量(PV)の動
きが非常にゆるやかなときの本調節計と従来の調節計と
の動作状態を併示したグラフ、第10図は従来例に係る調
節計を示したブロック図である。 図中、 2……設定部、3……偏差演算部、5……ON/OFF制御
部、40……オートチューニング部、41……ON/OFF出力サ
ンプル/ホールド器、42……むだ時間算出部、43……出
力保持時間管理部、44……時間ヒステリシスの設定部、
45……偏差サンプル/ホールド器、46……入力不感時間
管理部、47……入力不感時間の設定部、48……出力更新
制御部、
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the controller according to the present invention, FIG. 2 is a flowchart showing an operation flow of the controller, FIG. 3 is a graph for obtaining dead time, FIG.
FIG. 5 is a graph showing the operation state of the present controller when the deviation is small, FIG. 5 is a graph showing the operation state of the conventional controller when the deviation is small, and FIG. 6 is the control target of the present controller. FIG. 7 is a graph showing the operation state when the dead time is short, FIG. 7 is a graph showing the operation state when the dead time of the control target of the conventional controller is short, and FIG. Fig. 9 is a graph showing both the operation state of the controller and the conventional controller. Fig. 9 shows the operation of the controller and the conventional controller when the noise is small and the control amount (PV) moves very slowly. FIG. 10 is a block diagram showing a controller according to a conventional example. In the figure, 2 ... setting unit, 3 ... deviation calculation unit, 5 ... ON / OFF control unit, 40 ... auto tuning unit, 41 ... ON / OFF output sample / hold unit, 42 ... dead time calculation Unit, 43: Output holding time management unit, 44: Time hysteresis setting unit,
45: Deviation sample / hold unit, 46: Input dead time management unit, 47: Input dead time setting unit, 48: Output update control unit

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】PID制御のためのリミットサイクル法によ
るオートチューニング部を備え、制御対象に対するPID
定数をオートチューニングにより求め、当該定数を用い
て、制御量(PV)をPID制御して、操作信号(MV)を出
力する調節計において、 前記オートチューニング部に、オートチューニングのON
/OFF制御部からの出力をサンプルして保持するON/OFF出
力サンプル/ホールド器と、リミットサイクルの測定か
らむだ時間を算出するむだ時間算出部と、むだ時間を出
力保持時間として管理する出力保持時間管理部と、当該
出力保持時間管理部からの時間経過信号を受け、前記ON
/OFF出力サンプル/ホールド器の出力を更新するととも
に前記出力保持時間管理部に対し、出力保持時間の初期
化信号を出力する出力更新制御部とを付加し、オートチ
ューニングを開始する際、前記ON/OFF制御部の第1回目
の出力を、ON/OFF出力サンプル/ホールド器により、出
力保持時間管理部によって管理されているむだ時間が経
過するまで保持することを特徴とする調節計。
An automatic tuning unit based on a limit cycle method for PID control is provided.
A constant is obtained by auto-tuning, a PID control of the control amount (PV) is performed using the constant, and the controller outputs an operation signal (MV).
ON / OFF output sample / hold unit that samples and holds the output from the / OFF control unit, dead time calculation unit that calculates the dead time from the limit cycle measurement, and output holding that manages the dead time as the output holding time A time management unit and a time lapse signal from the output holding time management unit;
/ OFF Updates the output of the output sample / hold unit and adds an output update control unit that outputs an output holding time initialization signal to the output holding time management unit. A controller characterized in that the first output of the / OFF control unit is held by an ON / OFF output sample / hold unit until a dead time managed by an output holding time management unit has elapsed.
【請求項2】PID制御のためのリミットサイクル法によ
るオートチューニング部を備え、制御対象に対するPID
定数をオートチューニングにより求め、当該定数を用い
て、制御量(PV)をPID制御して、操作信号(MV)を出
力する調節計において、 前記オートチューニング部に、オートチューニングのON
/OFF制御部からの出力をサンプルして保持するON/OFF出
力サンプル/ホールド器と、制御量(PV)と設定値(S
V)の現在の偏差(e)と偏差サンプル/ホールド器に
より保持された前回の出力更新時の偏差(e)の両方が
入力され、偏差の異符号状態が入力不感時間連続するこ
とを判断する入力不感時間管理部と、入力不感時間を設
定する設定部と、前記入力不感時間管理部からの時間経
過信号を受け、前記ON/OFF出力サンプル/ホールド器、
前記偏差サンプル/ホールド器の出力を更新するととも
に前記入力不感時間管理部に対し、入力不感時間の初期
化信号を出力する出力更新制御部とを付加し、オートチ
ューニングの実行中に上記ON/OFF制御部の出力が反転し
た際に、当該ON/OFF制御部の反転前の出力を、ON/OFF出
力サンプル/ホールド器により、入力不感時間管理部に
よって管理されている入力不感時間が経過するまで保持
することを特徴とする調節計。
2. An automatic tuning unit according to a limit cycle method for PID control, wherein a PID for a control object is provided.
A constant is obtained by auto-tuning, a PID control of the control amount (PV) is performed using the constant, and the controller outputs an operation signal (MV).
ON / OFF output sample / hold unit that samples and holds the output from the / OFF control unit, and the control amount (PV) and set value (S
Both the present deviation (e) of V) and the deviation (e) at the time of the previous output update held by the deviation sample / hold unit are input, and it is determined that the different sign state of the deviation continues for the input dead time. An input dead time management unit, a setting unit for setting an input dead time, and a time lapse signal from the input dead time management unit, the ON / OFF output sample / hold unit;
The output of the deviation sample / hold unit is updated, and an output update control unit that outputs an input dead time initialization signal is added to the input dead time management unit. When the output of the control unit is inverted, the output before the inversion of the ON / OFF control unit is used by the ON / OFF output sample / hold unit until the input dead time managed by the input dead time management unit elapses. A controller characterized by holding.
【請求項3】PID制御のためのリミットサイクル法によ
るオートチューニング部を備え、制御対象に対するPID
定数をオートチューニングにより求め、当該定数を用い
て、制御量(PV)をPID制御して、操作信号(MV)を出
力する調節計において、 前記オートチューニング部に、オートチューニングのON
/OFF制御部からの出力をサンプルして保持するON/OFF出
力サンプル/ホールド器と、時間ヒステリシスを設定す
る設定部と、時間ヒステリシスを出力保持時間として管
理する出力保持時間管理部と、制御量(PV)と設定値
(SV)の現在の偏差(e)と偏差サンプル/ホールド器
により保持された前回の出力更新時の偏差(e)の両方
が入力され、偏差の異符号状態が入力不感時間連続する
ことを判断する入力不感時間管理部と、入力不感時間を
設定する設定部と、前記出力保持時間管理部からの時間
経過信号を受け、前記入力不感時間管理部に対し、入力
不感時間の初期化信号を出力する機能と、前記入力不感
時間管理部からの時間経過信号を受け、前記ON/OFF出力
サンプル/ホールド器、前記偏差サンプル/ホールド器
の出力を更新するとともに、前記出力保持時間管理部に
対し、出力保持時間の初期化信号を出力する機能を持っ
た出力更新制御部とを付加し、オートチューニングの実
行中に前記ON/OFF制御部の出力が反転した際に、当該ON
/OFF制御部の反転前の出力を、ON/OFF出力サンプル/ホ
ールド器により、入力不感時間管理部によって管理され
ている入力不感時間が経過するまで保持するとともに、
一度切り換わった出力を、出力保持時間管理部によって
管理されている時間ヒステリシスの間は保持することを
特徴とする調節計。
3. An automatic tuning unit based on a limit cycle method for PID control, wherein a PID for a control target is provided.
A constant is obtained by auto-tuning, a PID control of the control amount (PV) is performed using the constant, and the controller outputs an operation signal (MV).
An ON / OFF output sample / hold unit that samples and holds the output from the / OFF control unit, a setting unit that sets time hysteresis, an output holding time management unit that manages time hysteresis as the output holding time, and a control amount Both the current deviation (e) of (PV) and the set value (SV) and the deviation (e) at the time of the previous output update held by the deviation sample / hold unit are input. An input dead time management unit that determines that the time is continuous, a setting unit that sets the input dead time, and a time lapse signal from the output holding time management unit. And the function of outputting the initialization signal of the above, and receiving the time lapse signal from the input dead time management unit, updating the outputs of the ON / OFF output sample / hold unit and the deviation sample / hold unit, and An output update control unit having a function of outputting an output holding time initialization signal is added to the output holding time management unit, and when the output of the ON / OFF control unit is inverted during execution of auto tuning. ON
The output before inversion of the / OFF control unit is held by the ON / OFF output sample / hold unit until the input dead time managed by the input dead time management unit elapses,
A controller that holds an output that has been switched once during a time hysteresis managed by an output holding time management unit.
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