JP2982209B2 - 周期性外乱補償式プロセス制御装置 - Google Patents
周期性外乱補償式プロセス制御装置Info
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- G05B11/01—Automatic controllers electric
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Description
【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は、プロセス制御装置に関し、特に周期性外乱
を与えられる制御システムに適用する周期性外乱補償式
プロセス制御装置に関するものである。
を与えられる制御システムに適用する周期性外乱補償式
プロセス制御装置に関するものである。
《従来の技術》 各種産業機械のためにプロセス制御装置として、PID
制御装置の如く、制御目標値と制御量との制御偏差に対
応した操作量を決定する線形の自動制御装置はよく知ら
れており、これは温度等を所定の制御目標値に保つ定値
制御に用いられている。
制御装置の如く、制御目標値と制御量との制御偏差に対
応した操作量を決定する線形の自動制御装置はよく知ら
れており、これは温度等を所定の制御目標値に保つ定値
制御に用いられている。
《発明が解決しようとする課題》 プラスチックの成形機、包装機等に於ては、成形型、
シール用電気こての温度制御にPID制御が用いられてい
るが、これらに於ては成形品の射出、包装ビニールのシ
ール等の奪熱行為が行われる毎に温度降下が生じること
が知られている。この温度降下に対して、PID制御装置
は制御偏差が大きくなったことに基いて温度を制御目標
値に戻すべく操作量を増大するか、しかしこれは、通常
のゲイン特性のもとに、更には同一アルゴリズムにて行
われることから、温度が制御目標値に戻るまで時間が掛
かる。これは上述の如き産業機械のサイクルタイムの短
縮を阻害する原因になる。
シール用電気こての温度制御にPID制御が用いられてい
るが、これらに於ては成形品の射出、包装ビニールのシ
ール等の奪熱行為が行われる毎に温度降下が生じること
が知られている。この温度降下に対して、PID制御装置
は制御偏差が大きくなったことに基いて温度を制御目標
値に戻すべく操作量を増大するか、しかしこれは、通常
のゲイン特性のもとに、更には同一アルゴリズムにて行
われることから、温度が制御目標値に戻るまで時間が掛
かる。これは上述の如き産業機械のサイクルタイムの短
縮を阻害する原因になる。
本発明は、従来のプロセス制御装置に於ける上述の如
き問題点に着目してなされたものであり、周期性外乱に
対して所要の補償を行うことにより、周期性外乱に対す
る制御性能の向上を図った周期性外乱補償式プロセス制
御装置を提供することを目的としている。
き問題点に着目してなされたものであり、周期性外乱に
対して所要の補償を行うことにより、周期性外乱に対す
る制御性能の向上を図った周期性外乱補償式プロセス制
御装置を提供することを目的としている。
《課題を解決するための手段》 上述の如き目的は、本発明によれば、制御目標値と制
御量との制御偏差に対応した主操作量を決定する主操作
量決定部と、前記制御偏差の前回のピーク値から今回の
ピーク値までのピーク値／ピーク値時間とピーク値とを
順次検出し、今回のピーク値／ピーク値時間と前回のピ
ーク値／ピーク値時間とのピーク値サイクル時間差を、
また、今回のピーク値と前回のピーク値とのピーク値差
を算出して、前記ピーク値サイクル時間差とピーク値差
とから周期性外乱である可能性、外乱周期および外乱の
大きさを決定し、出力する周期性外乱検出部と、前記周
期性外乱検出部からの出力に対応して補助操作量を発生
する補助操作量決定部とを有し、前記主操作量と補助操
作量とを加算した操作量で制御対象を制御することを特
徴とする周期性外乱補償式プロセス制御装置によって達
成される。
御量との制御偏差に対応した主操作量を決定する主操作
量決定部と、前記制御偏差の前回のピーク値から今回の
ピーク値までのピーク値／ピーク値時間とピーク値とを
順次検出し、今回のピーク値／ピーク値時間と前回のピ
ーク値／ピーク値時間とのピーク値サイクル時間差を、
また、今回のピーク値と前回のピーク値とのピーク値差
を算出して、前記ピーク値サイクル時間差とピーク値差
とから周期性外乱である可能性、外乱周期および外乱の
大きさを決定し、出力する周期性外乱検出部と、前記周
期性外乱検出部からの出力に対応して補助操作量を発生
する補助操作量決定部とを有し、前記主操作量と補助操
作量とを加算した操作量で制御対象を制御することを特
徴とする周期性外乱補償式プロセス制御装置によって達
成される。
《作用》 上述の如き構成によれば、周期性外乱に対応して操作
量が修正されるようになる。
量が修正されるようになる。
《実施例》 以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳
細に説明する。
細に説明する。
第１図は本発明による周期性外乱補償式プロセス制御
装置の基本的構成を示している。本発明による周期性外
乱補償式プロセス制御装置は、主操作量決定部としての
PID制御部10と、周期性外乱検出部12と、補助操作量決
定部としてのファジィ操作量発生部14とを有している。
装置の基本的構成を示している。本発明による周期性外
乱補償式プロセス制御装置は、主操作量決定部としての
PID制御部10と、周期性外乱検出部12と、補助操作量決
定部としてのファジィ操作量発生部14とを有している。
PID制御部10は、周知の構成のものであってよく、制
御対象（プラント）16よりの制御量Ｙと制御目標値Ｒと
の制御偏差ｅを加え合せ点18より与えられ、これに基い
て比例操作量と積分操作量と微分操作量とを演算し、そ
の合計の主操作量Upidを加え合せ点20へ出力するように
なっている。
御対象（プラント）16よりの制御量Ｙと制御目標値Ｒと
の制御偏差ｅを加え合せ点18より与えられ、これに基い
て比例操作量と積分操作量と微分操作量とを演算し、そ
の合計の主操作量Upidを加え合せ点20へ出力するように
なっている。
周期性外乱検出部12は、制御偏差ｅの経時的変化より
制御偏差ｅの前回のピーク値から今回のピーク値までの
時間（以下、ピーク／ピーク時間という）とピーク値と
を検出し、今回のピーク／ピーク時間（Tn−Tn-1）と前
回のピーク／ピーク時間（Tn-1−Tn-2）との差（以下、
ピーク値サイクル時間差という）Ｔと、今回のピーク値
Mnと前回のピーク値Mn-1との差（以下、ピーク値差とい
う）Ｍとを算出し、周期性外乱の可能性Ｐと、その外乱
周期Ｓと、外乱の大きさＧとを各々ファジィ推論によっ
て決定し、これらの情報をファジィ操作量発生部14へ出
力するようになっている。
制御偏差ｅの前回のピーク値から今回のピーク値までの
時間（以下、ピーク／ピーク時間という）とピーク値と
を検出し、今回のピーク／ピーク時間（Tn−Tn-1）と前
回のピーク／ピーク時間（Tn-1−Tn-2）との差（以下、
ピーク値サイクル時間差という）Ｔと、今回のピーク値
Mnと前回のピーク値Mn-1との差（以下、ピーク値差とい
う）Ｍとを算出し、周期性外乱の可能性Ｐと、その外乱
周期Ｓと、外乱の大きさＧとを各々ファジィ推論によっ
て決定し、これらの情報をファジィ操作量発生部14へ出
力するようになっている。
周期性外乱の可能性Ｐのファジィ推論は、ピーク値サ
イクル時間差Ｔとピーク値差Ｍとを入力要件として、第
３図に示されている如きファジィルールと第４図に示さ
れている如きメンバーシップ関数とに基いて行われるよ
うになっている。
イクル時間差Ｔとピーク値差Ｍとを入力要件として、第
３図に示されている如きファジィルールと第４図に示さ
れている如きメンバーシップ関数とに基いて行われるよ
うになっている。
第３図に示されたファジィルールによれば、ピーク値
サイクル時間差Ｔとピーク値差Ｍとの変化が少なけれ
ば、周期性外乱の可能性Ｐが大きいと推論される。但
し、外乱の大きさは、ファジィ操作量（外乱補償操作
量）が与えられると、小さくなるから、第３図に示され
たファジィルールに於ては、ピーク値サイクル時間差Ｔ
が重視されている。
サイクル時間差Ｔとピーク値差Ｍとの変化が少なけれ
ば、周期性外乱の可能性Ｐが大きいと推論される。但
し、外乱の大きさは、ファジィ操作量（外乱補償操作
量）が与えられると、小さくなるから、第３図に示され
たファジィルールに於ては、ピーク値サイクル時間差Ｔ
が重視されている。
尚、第３図、後述の第５図〜第７図に示されたファジ
ィルールに於ては、言語情報として、NB、NM、NS、ZR、
PS、PM、PBが用いられており、NBは負に大きい、NMは負
で中位、NSは負に小さい、ZRはおよそ零、PSは正に小さ
い、PNは正で中位、PBは正に大きいことを示すファジィ
ラベルである。
ィルールに於ては、言語情報として、NB、NM、NS、ZR、
PS、PM、PBが用いられており、NBは負に大きい、NMは負
で中位、NSは負に小さい、ZRはおよそ零、PSは正に小さ
い、PNは正で中位、PBは正に大きいことを示すファジィ
ラベルである。
上述の如きファジィルールによる周期性外乱の可能性
推論の出力は周期性外乱の可能性Ｐの所定単位時間に於
ける変化分を示すものであり、ファジィ操作量発生部14
へ出力する今回の周期性外乱の可能性Ｐに関する情報は
前回の周期性外乱の可能性（パーセント）に今回の周期
性外乱の可能性の変化分を加算したものであり、これは
０〜100％の範囲の数値情報である。
推論の出力は周期性外乱の可能性Ｐの所定単位時間に於
ける変化分を示すものであり、ファジィ操作量発生部14
へ出力する今回の周期性外乱の可能性Ｐに関する情報は
前回の周期性外乱の可能性（パーセント）に今回の周期
性外乱の可能性の変化分を加算したものであり、これは
０〜100％の範囲の数値情報である。
外乱周期Ｓのファジィ推論は、ピーク値サイクル時間
差Ｔを入力要件として、第５図に示されている如きファ
ジィルールと第４図に示されたメンバーシップ関数と同
等のメンバーシップ関数とによって行われ、所定単位時
間に於ける外乱周期の変化分を推論結果として出力する
ようになっている。この推論によってファジィ操作部14
へ出力する今回の外乱周期Ｓは前回の外乱周期に今回の
外乱周期の変化分を加算したものである。
差Ｔを入力要件として、第５図に示されている如きファ
ジィルールと第４図に示されたメンバーシップ関数と同
等のメンバーシップ関数とによって行われ、所定単位時
間に於ける外乱周期の変化分を推論結果として出力する
ようになっている。この推論によってファジィ操作部14
へ出力する今回の外乱周期Ｓは前回の外乱周期に今回の
外乱周期の変化分を加算したものである。
周期性外乱の大きさＧの推論は、ピーク値差Ｍと周期
性外乱の可能性Ｐとを入力要件として、第６図に示され
ている如きファジィルールと第４図に示されたメンバー
シップ関数と同等のメンバーシップ関数とに基いて行わ
れ、所定単位時間に於ける外乱の大きさの変化分を推論
結果として出力するようになっている。第６図に示され
たファジィルールに於ては、ファジィ操作量が与えられ
ると、外乱の大きさが小さくなるので、その分の補正が
考慮されている。
性外乱の可能性Ｐとを入力要件として、第６図に示され
ている如きファジィルールと第４図に示されたメンバー
シップ関数と同等のメンバーシップ関数とに基いて行わ
れ、所定単位時間に於ける外乱の大きさの変化分を推論
結果として出力するようになっている。第６図に示され
たファジィルールに於ては、ファジィ操作量が与えられ
ると、外乱の大きさが小さくなるので、その分の補正が
考慮されている。
この推論によりファジィ操作量発生部14へ出力する今
回の外乱の大きさＧは前回の外乱の大きさに今回の外乱
の大きさの変化分を加算したものである。
回の外乱の大きさＧは前回の外乱の大きさに今回の外乱
の大きさの変化分を加算したものである。
ファジィ操作量発生部14は、今回の外乱周期Ｓと今回
の外乱の大きさＧと今回の周期性外乱の可能性Ｐとに関
する情報を与えられ、今回の外乱周期Ｓの情報に基いて
ファジィ操作量の計算タイミングを決定し、今回の外乱
の大きさＧと今回の周期性外乱の可能性Ｐとを入力要件
として、第４図に示されている如きファジィルールと第
３図に示されたメンバーシップ関数と同等のメンバーシ
ップ関数とに基いて今回のファジィ操作量（周期性外乱
補償操作量（補助操作量）Ufを決定するようになってい
る。第７図に示されたファジィルールに於ては、外乱の
大きさＧに対応してファジィ操作量Ufが設定される。但
し、周期性外乱の可能性Ｐが少ない場合には、その操作
量Ufが減少される。
の外乱の大きさＧと今回の周期性外乱の可能性Ｐとに関
する情報を与えられ、今回の外乱周期Ｓの情報に基いて
ファジィ操作量の計算タイミングを決定し、今回の外乱
の大きさＧと今回の周期性外乱の可能性Ｐとを入力要件
として、第４図に示されている如きファジィルールと第
３図に示されたメンバーシップ関数と同等のメンバーシ
ップ関数とに基いて今回のファジィ操作量（周期性外乱
補償操作量（補助操作量）Ufを決定するようになってい
る。第７図に示されたファジィルールに於ては、外乱の
大きさＧに対応してファジィ操作量Ufが設定される。但
し、周期性外乱の可能性Ｐが少ない場合には、その操作
量Ufが減少される。
ファジィ操作量発生部14が発生するファジィ操作量Uf
は、加え合せ点20にてPID制御部10よりの主操作量Upid
と加算され、総合的な操作量Ｕとして制御対象16に与え
られる。
は、加え合せ点20にてPID制御部10よりの主操作量Upid
と加算され、総合的な操作量Ｕとして制御対象16に与え
られる。
上述の如き構成によれば、制御開始時には、PID制御
部10の作用によって通常のPID制御と同等の操作量が制
御対象16に与えられる。この時には外乱が生じても周期
性外乱の可能性が少ないので、ファジィ操作量Ufは殆ど
生じない。
部10の作用によって通常のPID制御と同等の操作量が制
御対象16に与えられる。この時には外乱が生じても周期
性外乱の可能性が少ないので、ファジィ操作量Ufは殆ど
生じない。
周期性外乱が入り始めると、周期性外乱検出部12によ
って、上述の如く、その周期Ｓと大きさＧと可能性Ｐと
がファジィ推論され、これに基いてファジィ操作量発生
部14にてファジィ操作量Ufが生じ、これがPID制御部10
による主操作量Upidと共に制御対象16に与えられるよう
になる。そして周期性外乱の回数が増え、周期性外乱の
可能性Ｐが大きくなると、それに応じてファジィ操作量
Ufが増大する。
って、上述の如く、その周期Ｓと大きさＧと可能性Ｐと
がファジィ推論され、これに基いてファジィ操作量発生
部14にてファジィ操作量Ufが生じ、これがPID制御部10
による主操作量Upidと共に制御対象16に与えられるよう
になる。そして周期性外乱の回数が増え、周期性外乱の
可能性Ｐが大きくなると、それに応じてファジィ操作量
Ufが増大する。
周期性外乱を丁度打消すだけのファジィ操作量Ufが与
えられると、定常状態になり、この後に外乱周期Ｓ、大
きさＧが変化しても、自動的に調整されたファジィ操作
量Ufによって周期性外乱補償が行われるようになる。
えられると、定常状態になり、この後に外乱周期Ｓ、大
きさＧが変化しても、自動的に調整されたファジィ操作
量Ufによって周期性外乱補償が行われるようになる。
尚、上述の実施例に於ては、ファジィ推論を用いてフ
ァジィ操作量、即ち周期性外乱補償操作量を決定した
が、これは、ファジィ推論に依存せず、一般的な数式に
よる演算により決定されてもよく、この場合も同様の作
用効果が得られる。
ァジィ操作量、即ち周期性外乱補償操作量を決定した
が、これは、ファジィ推論に依存せず、一般的な数式に
よる演算により決定されてもよく、この場合も同様の作
用効果が得られる。
《発明の効果》 以上の説明から明らかな如く、本発明による周期性外
乱補償式プロセス制御装置に於ては、周期性外乱に対応
した操作量が与えられることから、周期性外乱に対する
制御性能がPID制御のみによる場合に比して大幅に向上
し、制御量の波形の乱れは最小限に抑えられるようにな
る。また外乱の周期、大きさがオペレータにて認識され
ていなくても制御装置により自動的に最適な制御状態へ
到達し、面倒な解析作業等を必要とすることがない。
乱補償式プロセス制御装置に於ては、周期性外乱に対応
した操作量が与えられることから、周期性外乱に対する
制御性能がPID制御のみによる場合に比して大幅に向上
し、制御量の波形の乱れは最小限に抑えられるようにな
る。また外乱の周期、大きさがオペレータにて認識され
ていなくても制御装置により自動的に最適な制御状態へ
到達し、面倒な解析作業等を必要とすることがない。
第１図は本発明による周期性外乱補償式プロセス制御装
置の一つの実施例を示す概略構成図、第２図は周期性外
乱が発生している状態下に於ける制御偏差の波形を示す
波形図、第３図は周期性外乱の可能性推論のファジィル
ールの一例を示すルールテーブル図、第４図はメンバー
シップ関数を示すグラフ、第５図は外乱周期推論のファ
ジィルールの一例を示すルールテーブル図、第６図は外
乱の大きさ推論のファジィルールの一例を示すルールテ
ーブル図、第７図はファジィ操作量決定のためのファジ
ィルールの一例を示すルールテーブル図である。 10……PID制御部 12……周期性外乱検出部 14……ファジィ操作量発生部 16……制御対象
置の一つの実施例を示す概略構成図、第２図は周期性外
乱が発生している状態下に於ける制御偏差の波形を示す
波形図、第３図は周期性外乱の可能性推論のファジィル
ールの一例を示すルールテーブル図、第４図はメンバー
シップ関数を示すグラフ、第５図は外乱周期推論のファ
ジィルールの一例を示すルールテーブル図、第６図は外
乱の大きさ推論のファジィルールの一例を示すルールテ
ーブル図、第７図はファジィ操作量決定のためのファジ
ィルールの一例を示すルールテーブル図である。 10……PID制御部 12……周期性外乱検出部 14……ファジィ操作量発生部 16……制御対象
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−248982（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−85602（ＪＰ，Ａ) 伊藤 修、汎用ファジィコントロール システム、計測技術（昭60．12）ｐｐ. 39−45 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G05B 13/02 G05B 11/32 ＪＩＣＳＴ
Claims (1)
- 【請求項１】制御目標値と制御量との制御偏差に対応し
た主操作量を決定する主操作量決定部と、前記制御偏差
の前回のピーク値から今回のピーク値までのピーク値／
ピーク値時間とピーク値とを順次検出し、今回のピーク
値／ピーク値時間と前回のピーク値／ピーク値時間との
ピーク値サイクル時間差を、また、今回のピーク値と前
回のピーク値とのピーク値差を算出して、前記ピーク値
サイクル時間差とピーク値差とから周期性外乱である可
能性、外乱周期および外乱の大きさを決定し、出力する
周期性外乱検出部と、前記周期性外乱検出部からの出力
に対応して補助操作量を発生する補助操作量決定部とを
有し、前記主操作量と補助操作量とを加算した操作量で
制御対象を制御することを特徴とする周期性外乱補償式
プロセス制御装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2114023A JP2982209B2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 周期性外乱補償式プロセス制御装置 |
| KR1019910006639A KR910018871A (ko) | 1990-04-27 | 1991-04-25 | 주기성 외란 보상식 프로세스 제어 장치 |
| EP91106719A EP0454132A1 (en) | 1990-04-27 | 1991-04-25 | Periodic disturbance compensating process control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2114023A JP2982209B2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 周期性外乱補償式プロセス制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0410101A JPH0410101A (ja) | 1992-01-14 |
| JP2982209B2 true JP2982209B2 (ja) | 1999-11-22 |
Family
ID=14627107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2114023A Expired - Fee Related JP2982209B2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 周期性外乱補償式プロセス制御装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0454132A1 (ja) |
| JP (1) | JP2982209B2 (ja) |
| KR (1) | KR910018871A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5408406A (en) * | 1993-10-07 | 1995-04-18 | Honeywell Inc. | Neural net based disturbance predictor for model predictive control |
| JP3869002B2 (ja) * | 1994-10-28 | 2007-01-17 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 制御システム及びそのような制御システム中で用いられる制御手段、並びに相関システム |
| JP5012075B2 (ja) | 2007-02-15 | 2012-08-29 | 横河電機株式会社 | プロセス制御装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DD82586A (ja) * | ||||
| US4563735A (en) * | 1982-03-26 | 1986-01-07 | Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha | Process controlling method and system involving separate determination of static and dynamic compensation components |
| AU560995B2 (en) * | 1984-02-07 | 1987-04-30 | Toshiba, Kabushiki Kaisha | Process control apparatus |
| DE3772812D1 (de) * | 1986-04-11 | 1991-10-17 | Mitsubishi Electric Corp | Selbsteinstellender regler. |
| JPH07104681B2 (ja) * | 1988-03-18 | 1995-11-13 | 株式会社東芝 | プロセス制御装置 |
-
1990
- 1990-04-27 JP JP2114023A patent/JP2982209B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-04-25 KR KR1019910006639A patent/KR910018871A/ko not_active Application Discontinuation
- 1991-04-25 EP EP91106719A patent/EP0454132A1/en not_active Withdrawn
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 伊藤 修、汎用ファジィコントロールシステム、計測技術（昭６０．１２）ｐｐ．３９−４５ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0410101A (ja) | 1992-01-14 |
| EP0454132A1 (en) | 1991-10-30 |
| KR910018871A (ko) | 1991-11-30 |
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