JP3005732B2 - Device control method - Google Patents

Device control method

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JP3005732B2
JP3005732B2 JP3351114A JP35111491A JP3005732B2 JP 3005732 B2 JP3005732 B2 JP 3005732B2 JP 3351114 A JP3351114 A JP 3351114A JP 35111491 A JP35111491 A JP 35111491A JP 3005732 B2 JP3005732 B2 JP 3005732B2
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pid
tuning
auto
neural network
control
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博文 平山
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Azbil Corp
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上利用分野】この発明はニューラルネットワーク
を構築することにより、最適化されたデータでプロセス
制御を行なうことを可能にした装置の制御方法に関し、
たとえば炉の温度を制御する温度調節計等に適用するこ
とができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of controlling a device which enables a process control with optimized data by constructing a neural network.
For example, the present invention can be applied to a temperature controller for controlling the temperature of a furnace.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来技術では、オートチューニングの結
果のデータをそのまま、プロセス制御に用いるために異
なる制御系のP(比例帯)、I(積分時間)、D(微分
時間)パラメータの値の最適化は困難であった。即ち、
制御対象からの信号をもとにその都度その信号に応じた
オートチューニングを実施するいわゆるオンライン学習
を実行し、その後そのオートチューニングの結果によっ
て得られた値を基に、そのオートチューニングに引き続
いてPIDの各パラメータを算出するが、その際制御系
伝達係数(制御系の伝達関数を特定づけるパラメータ
値)が固定であり、全ての制御系に対して最適なPID
定数を設定することが不可能であった。従って、最も平
均的な値を妥協して設定するため、ある系では良好な制
御結果が得られても他の系ではオーバーシュートを起こ
したり、立ち上がりが遅くなり、このためユーザがPI
Dパラメータの調整作業を行なう必要があった。
2. Description of the Related Art In the prior art, in order to use the data of the result of auto-tuning as it is for process control, optimum values of P (proportional band), I (integration time) and D (differential time) parameters of different control systems are used. Conversion was difficult. That is,
A so-called on-line learning is carried out in each case based on the signal from the control object, and auto-tuning is performed in accordance with the signal. Thereafter, based on the value obtained as a result of the auto-tuning, the PID is executed following the auto-tuning. Is calculated, the transfer coefficient of the control system (the parameter that specifies the transfer function of the control system)
Value) is fixed and the optimal PID for all control systems
It was impossible to set a constant. Therefore, since the most average value is set in a compromised manner, even if a good control result is obtained in one system, overshoot occurs in the other system or the start-up is delayed, so that the PI
It was necessary to adjust the D parameter.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は上述のように、制御対象からの信号を受け
るたびにオンライン学習を実行することは制御が複雑と
なり、またPIDの各パラメータを算出する際の制御系
伝達係数が固定であると、全ての系に対して最適なP
ID定数を設定することが不可能となることである。
As described above, the problem to be solved by the present invention is that the execution of online learning every time a signal from a control target is received complicates the control. If the transfer coefficient of the control system at the time of calculation is fixed, the optimum P
This makes it impossible to set an ID constant.

【0004】この発明は上記した点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、ほぼ完全に微調整
された優れた制御結果を学習したニューラルネットワー
クをあらかじめ構築しておき、このニューラルネットワ
ークの最適化されたデータで異なる系を最適にプロセス
制御することを可能にした装置の制御方法を提供するこ
とにある。
[0004] The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and an object thereof is to construct a neural network which has learned an excellent control result which is almost completely fine-tuned in advance, and this neural network is constructed. An object of the present invention is to provide a control method of an apparatus which enables a different system to be optimally controlled with a network-optimized data.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】この発明の装置の制御方
法は、オートチューニングにより得られたPIDパラメ
ータを入力情報とし、制御系に最適になるようにマニュ
アル操作により微調整されたPIDパラメータを出力情
報として、オートチューニングとPIDパラメータの微
調整とを異なる伝達係数を有する複数の制御系で繰り返
し行なってニューラルネットワークを作り、このニュー
ラルネットワークに基づいて、オートチューニングによ
り得られたPIDパラメータを入力情報として最適なP
IDパラメータを決定するようにしたものである。
According to a control method of an apparatus of the present invention, a PID parameter obtained by automatic tuning is used as input information and a PID parameter finely adjusted by a manual operation so as to be optimal for a control system is output. As information, a neural network is created by repeatedly performing auto-tuning and fine-tuning of PID parameters with a plurality of control systems having different transfer coefficients. Based on this neural network, PID parameters obtained by auto-tuning are used as input information. Optimal P
The ID parameter is determined.

【0006】[0006]

【作用】この発明の装置の制御方法は、オートチューニ
ング及び微調整により得られたデータによりニューラル
ネットワークが構築される。この構築されたニューラル
ネットワークを制御装置例えば温度調節計に組み込み、
これに基づいてPIDパラメータが決定され最適な制御
を行なうことができる。
According to the control method of the device of the present invention, a neural network is constructed from data obtained by the automatic tuning and the fine adjustment. Incorporating this constructed neural network into a control device such as a temperature controller,
Based on this, PID parameters are determined, and optimal control can be performed.

【0007】[0007]

【実施例】この発明の装置の制御方法の実施例を図1乃
至図4に基づき説明する。まず、はじめに、多くの異な
った制御系によるオートチューニングと制御結果のサン
プリングを行なう。即ち、ある伝達係数を持つ系でオー
トチューニングを実行する。そして、このオートチュー
ニングの結果を基にPIDパラメータを演算し制御させ
てみる。制御結果をみながら、パラメータをマニュアル
で微調整し、このマニュアルによる微調整で得た最適な
パラメータPm、Im、Dmを得る。そしてマニュアル
による微調整で得た最適なPIDパラメータ、すなわち
Pm、Im、Dmと、オートチューニングにより得られ
たPIDパラメータとの差であるところの変化量を計算
し、オートチューニングにより得られたPIDパラメー
タ、微調整により得られたPIDパラメータ及び変化量
を、ニューラルネットワーク用のデータとする。この場
合、ニューラルネットワークへは、オートチューニング
により得られたPIDパラメータを入力情報として教示
するとともに、微調整により得られたPIDパラメータ
を出力情報として教示してもよいし、変化量を出力情報
として教示してもよい。この作業を異なった制御系で行
ない、多くのデータをサンプリングする。この状態は図
1に示した。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a method for controlling an apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. First, auto-tuning by many different control systems and sampling of control results are performed. That is, auto-tuning is performed in a system having a certain transfer coefficient . Then, PID parameters are calculated and controlled based on the result of the auto tuning. The parameters are finely adjusted manually while observing the control results, and the optimum parameters Pm, Im, and Dm obtained by the manual fine adjustment are obtained. The amount of change, which is the difference between the optimal PID parameters obtained by manual fine adjustment, that is, Pm, Im, and Dm, and the PID parameters obtained by auto tuning is calculated, and the PID parameters obtained by auto tuning are calculated. The PID parameter and the amount of change obtained by the fine adjustment are used as data for the neural network. In this case, the PID parameter obtained by the auto tuning may be taught as input information to the neural network, and the PID parameter obtained by fine adjustment may be taught as output information, or the change amount may be taught as output information. May be. This operation is performed by a different control system, and a large amount of data is sampled. This state is shown in FIG.

【0008】次に、異なる制御系毎の前述したPIDパ
ラメータ等が得られた後に、これらのサンプリングデー
タをニューラルネットワークに教示し、ニューラルネッ
トワークの学習の終了によってニューラルネットワーク
があらかじめ構築される。次に完成したニューラルネッ
トワークをもともとニューラルネットワークの学習機能
を持たない他の制御装置例えば温度調節計に組み込む。
そして、このニューラルネットワークを用いて最適なP
IDを決定し、装置の制御を行なう。
Next, after the above-mentioned PID parameters and the like for different control systems are obtained, these sampling data are taught to a neural network, and the neural network
Upon completion of the learning of the network, a neural network is constructed in advance. Next, the completed neural network is incorporated into another control device that does not originally have a neural network learning function, for example, a temperature controller.
Then, using this neural network, the optimal P
The ID is determined and the device is controlled.

【0009】次に、炉の温度を制御する温度調節計に適
した場合の例に説明する。図において、1はニューラ
ルネットワークを内蔵した温度調節計、2は制御対象で
ある炉、3は炉2のヒータ、4は温度調節計1に基づき
ヒータ3を駆動する増幅器、5は炉2の温度を検出する
温度センサであり、温度センサ5のデータは温度調節計
1に入力される様になっている。
Next, an example of a case suitable for a temperature controller for controlling the temperature of a furnace will be described. In FIG. 2 , 1 is a temperature controller having a built-in neural network, 2 is a furnace to be controlled, 3 is a heater of the furnace 2, 4 is an amplifier for driving the heater 3 based on the temperature controller 1, and 5 is a furnace of the furnace 2. This is a temperature sensor for detecting a temperature, and data of the temperature sensor 5 is inputted to the temperature controller 1.

【0010】さて、実際に制御を行なうには、図3のフ
ローチャートに示す様に、まず、ユーザの判断でオート
チューニングを行う(ステップS1、S2)。オートチ
ューニング動作が終了すると温度調節計1内部でPID
パラメータが演算され(ステップS3)、続けて、微調
整されたパラメータPm、Im、Dmの演算が行なわ
れ、この値をPIDパラメータとして用いる(ステップ
S4)。そして、このパラメータを基にPID演算によ
る炉2の温度調節を行なう(ステップS5)。
In order to actually perform the control, first, as shown in the flowchart of FIG. 3, auto tuning is performed at the discretion of the user (steps S1, S2). When the auto tuning operation is completed, the PID inside the temperature controller 1
The parameters are calculated (step S3), and the finely adjusted parameters Pm, Im, and Dm are calculated, and the calculated values are used as PID parameters (step S4). Then, the temperature of the furnace 2 is adjusted by PID calculation based on the parameters (step S5).

【0011】図4(b)が従来のオートチューニングに
よる制御結果を示す図であり、図4(a)がこの発明に
よる制御結果を示す図である。
FIG. 4B is a diagram showing a control result by the conventional auto tuning, and FIG. 4A is a diagram showing a control result by the present invention.

【0012】[0012]

【発明の効果】この発明による装置の制御方法によれ
ば、上述の様に構成したので以下のような効果を奏す
る。
According to the control method of the apparatus according to the present invention, the following effects can be obtained because the apparatus is configured as described above.

【0013】1.この発明によれば、オートチューニン
グ及び微調整により得られたPIDパラメータを入出力
情報としてニューラルネットワークが構築されるから、
情報量が少なくて済み、かつ最適なPIDを得ることが
できる。従って、簡単な構成で良好な制御が可能にな
り、かつ最小のコストと時間で効果的なパラメータを得
ることが可能となるので特に小型の制御装置に適すると
いう効果がある。 2.従来、人間のマニュアル操作により行なっていたP
ID定数の微調整が自動的に行なわれる。このため、調
整時間が短縮され、また、専門知識のない人でも良好な
制御結果を簡単に得ることが出来る。
1. According to the present invention, auto-tuning
Input and output PID parameters obtained by
Since a neural network is built as information,
The information amount is small, and an optimum PID can be obtained. Accordingly, good control can be achieved with a simple configuration, and effective parameters can be obtained with minimum cost and time, so that there is an effect that it is particularly suitable for a small-sized control device. 2. Conventionally, P which was manually operated by humans
Fine adjustment of the ID constant is automatically performed. Therefore, the adjustment time is shortened, and a good control result can be easily obtained even by a person without specialized knowledge.

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

【図1】この発明のニューラルネットワークの構築の手
順を示した説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a procedure for constructing a neural network according to the present invention.

【図2】この発明を炉の温度調節計に適用した例を示す
ブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an example in which the present invention is applied to a furnace temperature controller.

【図3】炉のパラメータの演算及び制御の状態を示すフ
ローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing a state of calculation and control of furnace parameters.

【図4】同制御結果の一実施例を示す特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing an example of the control result.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 温度調節計 2 炉 3 ヒータ 4 温度センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Temperature controller 2 Furnace 3 Heater 4 Temperature sensor

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】オートチューニングにより得られたPID
パラメータを入力情報とし、制御系に最適になるように
マニュアル操作で微調整されたPIDパラメータを出力
情報として、前記オートチューニングと前記PIDパラ
メータの微調整とを異なる伝達係数を有する複数の制御
系で繰り返し行なってニューラルネットワークを作り、
該ニューラルネットワークに基づいて、オートチューニ
ングにより得られたPIDパラメータを入力情報として
最適なPIDパラメータを決定することを特徴とした装
置の制御方法。
1. A PID obtained by auto-tuning
Parameters as input information, as output information the PID parameters finely adjusted manually to optimize the control system, and a fine adjustment of the auto-tuning and the PID parameters in a plurality of control systems having different transmission coefficients Repeat to create a neural network,
A method of controlling an apparatus, comprising: determining an optimal PID parameter using a PID parameter obtained by auto-tuning as input information based on the neural network.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0721722B2 (en) * 1989-09-29 1995-03-08 横河電機株式会社 Adaptive controller
JP2862308B2 (en) * 1990-02-09 1999-03-03 株式会社日立製作所 Controller adjustment method and adjustment system
JPH03201008A (en) * 1989-12-28 1991-09-02 Toshiba Corp Gain scheduling controller

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