JP3203885B2 - 制御対象のオンオフ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は制御対象のオンオフ制御
装置に係り、制御対象をオンオフ制御して例えば温度調
節するオンオフ制御装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のオンオフ制御装置は、例
えば制御対象（図示せず）の温度をセンサ等で検出し、
図１１に示すように、目標とする設定値（ＳＶ）よりも
検出したその測定値（ＰＶ）が低いときにはその制御対
象を加熱するヒータ（図示せず）への電力供給をオン制
御し、測定値（ＰＶ）が設定値（ＳＶ）を超えて上昇し
たときにはヒータへの電力供給をオフ制御し、測定値
（ＰＶ）が設定値（ＳＶ）を超えて低下したときにはヒ
ータへの電力供給を再びオン制御し、これらを繰返すこ
とによってその制御対象の温度を一定に保つようにして
いる。

【０００３】また、制御対象をＰＩＤ制御するために、
その制御対象をオンオフ制御して得られるリミットサイ
クル出力波形からそのＰＩＤパラメータを得る手法も一
般に実施されている。ところが、このようなオンオフ制
御において、例えば測定値（ＰＶ）が設定値（ＳＶ）を
超える付近を示す図１２のように、測定値（ＰＶ）にノ
イズ信号が重畳されていると、極めて短いサイクルでヒ
ータのオンオフ制御が行なわれ、ヒータをオンオフ制御
するリレー等にいわゆるチャタリングが生じ、かえって
出力ノイズが発生したり、リレー等のスイッチ素子の劣
化を招く等の問題点が発生する。なお、図１２は図１１
中の円形部分を拡大したものである。

【０００４】そこで、従来から、図１３に示すように、
設定値（ＳＶ）の両側に動作すきまラインＨを設け、測
定値（ＰＶ）が上昇して設定値（ＳＶ）を超えてから動
作すきまラインＨを超えるまでオフ動作を遅らせ、遅れ
期間ＤＴを経過してからヒータへの電力供給をオフ制御
し、同様に測定値（ＰＶ）が設定値（ＳＶ）を超えて低
下してから遅れ期間ＤＴを経過するまでヒータへの電力
供給を遅らせてオン制御するように構成し、リレー等の
チャタリングの発生を防止することも行われている。ま
た、上述した図１１中の矢符で示すように、測定値（Ｐ
Ｖ）の変化に拘らず、電力供給が一端オン又はオフに切
換わってから出力保持時間（Ｔ１）だけオン又はオフ状
態を維持することにより、チャタリングを防止する方法
もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１３
のように動作すきま特性を設けたオンオフ制御装置で
は、測定値（ＰＶ）が設定値（ＳＶ）を超えてから動作
すきまラインＨに至るまでオンオフ出力が変化しないた
め、その遅れ分ＤＴにより測定値（ＰＶ）の振幅波形が
大きくなり、好ましくない場合がある。一方、図１１中
の矢符で示したように、出力保持時間（Ｔ１）だけオン
又はオフ状態を維持してチャタリングを防止する方式で
は、出力保持時間（Ｔ１）が制御対象の特性すなわち時
定数やむだ時間等にマッチングしている場合には所望の
結果が得られるが、マッチングしていない場合には好ま
しい結果が得られない場合が多い。

【０００６】例えば、出力保持時間（Ｔ１）が図１２中
の出力保持時間（Ｔ２）のように短すぎる場合には、従
来例と同様に極めて短いサイクルでオンオフ制御が行な
われて好ましくないし、図１１中の破線で示すように、
出力保持時間（Ｔ３）が長すぎる場合にはオンオフ制御
が遅れ、測定値（ＰＶ）の振幅波形がその影響で大きく
なり易く、好ましくない場合がある。このように従来の
オンオフ制御装置では、制御対象の特性が変ると適切に
対応できないとか、種々の制御対象に対応した出力保持
時間を設定することが難しく、改善の余地があった。

【０００７】さらに、制御対象をオンオフ制御してＰＩ
Ｄパラメータを得るためにオートチューニングする場合
にも、上述した動作すきまの影響を受けたリミットサイ
クル出力波形が作られ、結果として適切なＰＩＤパラメ
ータを算出できない可能性もあった。そこで、設定値
（ＳＶ）の近傍における測定値（ＰＶ）の動き（傾き）
が緩やかであったり、測定値（ＰＶ）にノイズが重畳さ
れていたり、更には応答特性の異なる複数の制御対象に
対しても、簡単な設定によって測定値（ＰＶ）の振幅波
形を大きくさせることのないオンオフ制御装置が望まれ
ていた。

【０００８】 本発明はこのような状況の下になされたも
ので、測定値の状態や制御対象の応答特性に拘わりな
く、制御対象への適切なオンオフ制御が可能なオンオフ
制御装置の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明のオンオフ制御装置は、所定の設定値の
両側を動作すきまとした動作すきま特性を有し、その設
定値および制御対象側からの測定値に基づきその動作す
きま特性に沿ってオンオフ切換え制御する第１のオンオ
フ制御部と、その設定値を基準としてこの片側にその第
１のオンオフ制御部の動作すきま以下の第１の動作すき
ま特性を有し、それら設定値および測定値に基づきその
第１の動作すきま特性に沿ってその制御対象側をオンオ
フ制御するオンオフ信号を出力する第２のオンオフ制御
部と、その設定値を基準としてこの他方の側にその第１
のオンオフ制御部の動作すきま以下の第２の動作すきま
特性を有し、それら設定値および測定値に基づきその第
２の動作すきま特性に沿ってその制御対象側をオンオフ
制御するオンオフ信号を出力する第３のオンオフ制御部
と、上記第１のオンオフ制御部からのオン信号によって
上記第２のオンオフ制御部２を選択し、上記第１のオン
オフ制御部からのオフ信号によって上記第３のオンオフ
制御部を選択して上記制御対象側へ切換え接続する切換
部とを有する構成である。

【００１０】

【作用】そのような手段を備えた本発明の構成では、動
作すきまより小さい測定値が動作すきま特性に沿って上
昇すると、第１のオンオフ制御部のオン動作により切換
部を介して第２のオンオフ制御部が制御対象側へ選択接
続され、測定値が設定値に達するとオンオフ切換え動作
するとともに切換わったオンオフ状態をホールドしたオ
ンオフ信号が第２のオンオフ制御部から出力される。

【００１１】 測定値が第１のオンオフ制御部の動作すき
まを越えたのち下降すると、第１のオンオフ制御部のオ
フ動作により切換部を介して第３のオンオフ制御部が選
択され、測定値が設定値に達するとオンオフ切換え動作
するとともに切換わったオンオフ状態をホールドしたオ
ンオフ信号が第３のオンオフ制御部から出力される。

【００１２】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。図１は本発明に係るオンオフ制御装置の参考となる
構成例を示すブロック図である。図１において、オンオ
フ制御部１は、予め設定された設定値（ＳＶ）および制
御対象（図１では図示せず）からの測定値（ＰＶ）に基
づきオンオフを判断してオンオフ信号を切換え出力する
ものであり、ホールド解除判断部３および出力ホールド
部５に接続されている。すなわち、オンオフ制御部１
は、ホールド解除判断部３および出力ホールド部５に対
して、例えば図２に示すように、測定値（ＰＶ）が設定
値（ＳＶ）より小さいときにはオン信号を出力し、測定
値（ＰＶ）が設定値（ＳＶ）を超えて上昇したときオフ
信号を出力する一方、測定値（ＰＶ）が設定値（ＳＶ）
を超えて低下したときオン信号を出力制御するものであ
る。

【００１３】ホールド解除領域設定部７はホールド解除
領域を設定するもので、例えば図２に示すように、設定
値（ＳＶ）を含むホールド領域以外のホールド解除領域
をホールド解除判断部３へ設定する機能を有するもの
で、具体的には設定値（ＳＶ）の上側および下側にホー
ルドラインＨ１、Ｈ２を予め外部から設定することによ
って行われる。このホールド解除領域は、上下のホール
ドラインＨ１、Ｈ２と設定値（ＳＶ）との間隔を異なら
せて設定してもよく、また上側のホールドラインＨ１又
は下側のホールドラインＨ２を設定値（ＳＶ）に重なる
ように設定できる。

【００１４】ホールド解除判断部３は、オンオフ制御部
１へ加える測定値（ＰＶ）や設定値（ＳＶ）と同じ測定
値（ＰＶ）や設定値（ＳＶ）から、その測定値（ＰＶ）
がホールド解除領域設定部７で設定されたホールド解除
領域にあるか否か判断するものである。すなわち、ホー
ルド解除判断部３は、測定値（ＰＶ）がホールド解除領
域にあるときにはフラグをオフにしてホールド解除信号
を出力ホールド部５へ出力するとともに、ホールド解除
領域外（換言すればホールド領域）つまり測定値（Ｐ
Ｖ）が設定値（ＳＶ）の近辺にあってもオンオフ制御部
１からのオンオフ信号が変化するまでは、フラグをオフ
のままにしてホールド解除信号を出力する機能を有して
いる。また、ホールド解除判断部３は、測定値（ＰＶ）
がホールド領域内にあってオン信号がオフ信号に又はオ
フ信号がオン信号に変化するとフラグをオンにし、測定
値（ＰＶ）がホールド解除領域に至るまでホールド信号
を出力ホールド部５へ出力する機能を有している。

【００１５】出力ホールド部５は、オンオフ制御部１の
オンオフ信号をそのまま出力するのではなく、ホールド
解除判断部３からのホールド解除信号によって制御対象
側へオンオフ信号を出力制御する一方、ホールド解除判
断部３からのホールド信号によってオンオフ制御部１か
らのオンオフ信号をホールドして出力するものであり、
オンオフ制御部１からのオンオフ信号が変化してもホー
ルド信号入力時のオン又はオフ信号をホールド出力し、
測定値（ＰＶ）がホールド解除領域に至るまで変化させ
ない機能を有している。

【００１６】次に、このような構成のオンオフ制御装置
の動作例を図２を参照して説明する。オンオフ制御部１
は、測定値（ＰＶ）を監視し、測定値（ＰＶ）が設定値
（ＳＶ）を超えて上昇するまでオン信号を出力し、測定
値（ＰＶ）が設定値（ＳＶ）を超えるとオフ信号を出力
し、測定値（ＰＶ）が設定値（ＳＶ）を超えて低下する
までオフ信号をホールド解除判断部３および出力ホール
ド部５へ各々出力する。これは通常のオンオフ動作制御
である。そして、図２中のＡ時点とＧ時点では、オンオ
フ制御部１からの出力がオン信号であり、ホールド解除
判断部３がフラグをオフしてホールド解除信号を出力ホ
ールド部５へ出力するから、出力ホールド部５からオン
信号が出力され、図示しない例えばヒータに電力が供給
されて測定値（ＰＶ）が上昇する。

【００１７】Ａ時点やＧ時点からＢ時点やＨ時点まで
は、オンオフ制御部１からの出力がオン信号であり、ホ
ールド解除判断部３がフラグをオフ状態に維持している
から、出力ホールド部５からオン信号が出力され続け、
測定値（ＰＶ）が上昇し続ける。Ｂ時点とＨ時点は、測
定値（ＰＶ）が設定値（ＳＶ）を横切って上昇する時点
であり、オンオフ制御部１の出力がオン信号からオフ信
号に変化し、ホールド解除判断部３がフラグをオンに切
換えてホールド信号を出力ホールド部５へ出力するか
ら、出力ホールド部５からはオンオフ制御部１からのオ
フ信号がホールド出力され、ヒータへの電力供給が停止
される。Ｃ時点では、測定値（ＰＶ）がホールド解除領
域に入るため、ホールド解除判断部３がフラグをオフし
てホールド解除信号を出力ホールド部５へ出力するか
ら、出力ホールド部５からはオンオフ制御部１からのオ
ンオフ信号がそのまま出力される状態となるが、測定値
（ＰＶ）が設定値（ＳＶ）より大きいからオフ信号が出
力され続け、ヒータへの電力供給が停止され続ける。図
２中のＢ時点―Ｃ時点間がホールド期間である。

【００１８】Ｄ時点では、ホールド解除判断部３からの
ホールド解除信号が出力され続けて出力ホールド部５か
らオフ信号が出力され続け、測定値（ＰＶ）が下降開始
する時点である。Ｄ時点からＥ時点までの間では、オン
オフ制御部１からの出力がオフ信号であり、ホールド解
除判断部３がフラグをオフ状態に維持しているから、出
力ホールド部５からオフ信号が出力され続け、測定値
（ＰＶ）が下降し続ける。Ｅ時点は、測定値（ＰＶ）が
設定値（ＳＶ）を横切って低下する時点であり、オンオ
フ制御部１の出力がオフ信号からオン信号に切換わり、
ホールド解除判断部３がフラグをオンしてホールド信号
を出力ホールド部５へ出力するから、出力ホールド部５
からはオンオフ制御部１からのオン信号がホールド出力
され、ヒータへ電力供給が開始される。

【００１９】Ｆ時点では、測定値（ＰＶ）がホールド解
除領域に入るので、ホールド解除判断部３がフラグをオ
フしてホールド解除信号を出力ホールド部５へ出力し、
出力ホールド部５からはオンオフ制御部１からのオンオ
フ信号がそのまま出力される状態となるが、測定値（Ｐ
Ｖ）が設定値（ＳＶ）より小さいからオン信号が出力さ
れ続け、ヒータへの電力供給が続く。この図２中のＥ時
点―Ｆ時点間がホールド期間である。このような構成例
におけるオンオフ制御装置では、測定値（ＰＶ）が設定
値（ＳＶ）を超えて上昇又は下降することによってオン
オフ制御部１からのオンオフ信号が変化しても、設定値
（ＳＶ）からホールドラインＨ１やＨ２までのホールド
領域では切換えられたオン又はオフ信号がそのまま出力
され続けるので、図１３に示した動作すきま特性を有す
るオンオフ制御装置と比較し、測定値（ＰＶ）の振幅波
形が大きくなることはない。

【００２０】また、上述した図１２に示したように、設
定値（ＳＶ）の近傍での動き（傾き）の緩やかな測定値
（ＰＶ）にノイズ等が乗っている場合でも、測定値（Ｐ
Ｖ）がホールド解除領域に達するまでオン又はオフ信号
の出力が変化しないから、極めて短いサイクルＴ２でヒ
ータ等がオンオフ制御されない。しかも、設定値（Ｓ
Ｖ）に対してホールドラインＨ１やＨ２を適当に設定す
れば、応答特性の異なる種々の制御対象に対して対応可
能であるし、ＰＩＤパラメータを得るためのオートチュ
ーニング動作に用いても正確なリミットサイクル出力波
形を得ることができる。なお、上述した構成例では、測
定値（ＰＶ）が設定値（ＳＶ）を超えてホールド解除領
域に達するまでホールド解除判断部３からのホールド信
号を出力する構成であったが、上述した出力保持期間
（Ｔ２）のようにあまり短い期間は好ましくない。

【００２１】ところで、このように構成されたオンオフ
制御装置はマイクロコンピュータを主体とした制御機器
の一部として一体的に構成される場合が多い。図３は上
述した図１のオンオフ制御装置又は本発明のオンオフ制
御装置を含む制御機器の概略を示すブロック図である。
図３において、制御部９は上述した図１のオンオフ制御
部１、ホールド解除判断部３および出力ホールド部５と
しての演算判断機能を含むＣＰＵ９ａと、このＣＰＵ９
ａの動作プログラムを格納したＲＯＭ９ｂと、インター
フェースとしてのＩ／Ｏ９ｃを有しており、この制御部
９は設定部１１、表示部１３、記憶部１５、測定入力部
１７および出力部１９に接続され、これらを制御してい
る。

【００２２】この制御部９は、測定値（ＰＶ）又は設定
値（ＳＶ）等を表示部１３に表示する制御装置としての
基本的機能の他、上述したオンオフ制御部１、ホールド
解除判断部３および出力ホールド部５としての機能を有
している。また、この制御部９は、測定値（ＰＶ）と設
定値（ＳＶ）との偏差から例えばＰＩＤ演算して操作量
ＭＶを出力する機能も有しており、それらを設定部１１
で選択可能に構成したり、制御中のある条件下でオンオ
フ制御部１等として動作させるように構成可能である。
設定部１１はキーボード等の複数の操作キーを有し、制
御部９の管理下で、上述したホールドラインＨ１やＨ２
の入力によるホールド解除領域設定機能、設定値（Ｓ
Ｖ）の入力設定機能、その他の値入力設定機能や動作選
択機能を有しており、外部の機器から伝送設定入力部と
しても機能させることも可能である。

【００２３】記憶部１５は、設定されたホールド解除領
域やホールド解除判断部３のフラグのオンオフ状態を制
御部９の管理下で記憶する他、制御部９の演算過程の値
その他を記憶するものである。測定入力部１７は、測定
対象としての制御対象２１からの測定値（ＰＶ）を例え
ばデジタル信号にＡ／Ｄ変換して制御部９へ出力するも
のである。なお、測定値（ＰＶ）は図示しないセンサに
よって測定されたものである。出力部１９は、制御部９
で演算された操作量（ＭＶ）に基づきリレー等を駆動し
て制御対象２１を加熱等するものである。

【００２４】このような制御装置において、上述した構
成のオンオフ制御装置は図４に示すようなフローチャー
トによって動作する。なお、以下の処理手順は所定のサ
ンプリング周期毎に実行される。動作プログラムが動作
すると、ステップ４０１で測定値（ＰＶ）がホールド解
除領域にあるか否か判別され、ＮＯの場合にはステップ
４０３に移り、ＹＥＳの場合にはステップ４０２でフラ
グをオフにしてステップ４０３に移る。ステップ４０３
ではフラグがオンか否か判別され、フラグがオンでＹＥ
Ｓの場合には終了し、フラグがオフでステップ４０３が
ＮＯの場合にはステップ４０４に移って設定値（ＳＶ）
と測定値（ＰＶ）の大小関係が比較される。

【００２５】測定値（ＰＶ）が設定値（ＳＶ）より小さ
くて（ＳＶ＞ＰＶ）ステップ４０４がＹＥＳの場合に
は、ステップ４０５で出力をオンにしてステップ４０７
に移り、測定値（ＰＶ）が設定値（ＳＶ）と等しく又は
超えて大きくなって（ＳＶ≦ＰＶ）ステップ４０４がＮ
Ｏの場合には、ステップ４０６で出力をオフにしてステ
ップ４０７に移る。ステップ４０７では前回のオン又は
オフ出力と今回の出力が同じか否か判別され、出力変化
がなくてステップ４０７がＹＥＳの場合には終了し、出
力変化があってステップ４０７がＮＯの場合にはステッ
プ４０８でフラグをオンにして終了する。

【００２６】従って、上述した図２中のＡ時点やＧの時
点ではステップ４０１、ステップ４０２、ステップ４０
３、ステップ４０４、ステップ４０５およびステップ４
０７の処理がなされて終了し、同図Ｂ時点やＨ時点では
ステップ４０１、ステップ４０３、ステップ４０４、ス
テップ４０６、ステップ４０７およびステップ４０８の
処理がなされて終了する。また、図２中Ｂ時点からＣ時
点まではステップ４０１およびステップ４０３の処理が
なされ、同図中Ｃ時点からＥ時点まではステップ４０
１、ステップ４０２（ホールド解除領域のみ）、ステッ
プ４０３、ステップ４０４、ステップ４０６およびステ
ップ４０７の処理がなされる。

【００２７】さらに、図２中のＥ時点からＦ時点までは
ステップ４０１およびステップ４０３の処理がなされ、
同図中のＦ時点ではステップ４０１、ステップ４０２、
ステップ４０３、ステップ４０４、ステップ４０５、ス
テップ４０７の処理がなされて終了する。次に、本発明
に係るオンオフ制御装置の構成例を説明する。図５は本
発明のオンオフ制御装置に係る構成例を示すブロック図
である。図５において、第１のオンオフ制御部２３、第
２のオンオフ制御部２５および第３のオンオフ制御部２
７は並列接続されて同じ測定値（ＰＶ）および設定値
（ＳＶ）が入力されるようになっており、切換部２９は
第１のオンオフ制御部２３によって第２および第３のオ
ンオフ制御部２５、２７を選択的に切換えて図示しない
制御対象側へ接続するように構成されている。

【００２８】第１のオンオフ制御部２３は、設定値（Ｓ
Ｖ）を挟んで両側に動作すきま（ｈ１、ｈ３）特性を有
するオンオフ切換え構成となっており、動作すきま領域
（ｈ１）より小さい領域から動作すきま領域（ｈ１＋ｈ
３）まで変化する間にはオン信号を出力し、動作すきま
（ｈ３）に達するとオフ信号を出力し、オフ状態から測
定値（ＰＶ）が低下しても動作すきま（ｈ１）を超える
までオフ信号を出力するとともに、動作すきま（ｈ１）
に達するとオン信号を出力するよう形成されている。第
２のオンオフ制御部２５は、設定値（ＳＶ）の低領域側
に動作すきま（ｈ１）と等しいか小さい動作すきま（ｈ
２）特性（ｈ１≧ｈ２）を有するオンオフ切換え構成と
なっており、測定値（ＰＶ）が動作すきま領域（ｈ２）
より小さい領域から設定値（ＳＶ）まで変化する間には
オン信号を出力し、設定値（ＳＶ）を超えるとオフ信号
を出力し、オフ状態から測定値（ＰＶ）が低下しても動
作すきま（ｈ２）に達するまでオフ信号を出力するとと
もに、動作すきま（ｈ２）に達するとオン信号を出力す
るよう形成されている。

【００２９】第３のオンオフ制御部２７は、設定値（Ｓ
Ｖ）の高域側に動作すきま（ｈ３）と等しいか小さい動
作すきま（ｈ４）特性（ｈ３≧ｈ４）を有するオンオフ
切換え構成となっており、測定値（ＰＶ）が設定値（Ｓ
Ｖ）より小さい領域から動作すきま領域（ｈ４）まで変
化する間にはオン信号を出力し、動作すきま（ｈ４）を
超えるとオフ信号を出力し、オフ状態から測定値（Ｐ
Ｖ）が低下しても設定値（ＳＶ）に達するまでオフ信号
を出力するとともに、設定値（ＳＶ）に達するとオン信
号を出力するよう形成されている。切換部２９は、第１
のオンオフ制御部２３からのオン信号によって第２のオ
ンオフ制御部２５を制御対象側へ選択的に切換え接続
し、第１のオンオフ制御部２３からのオフ信号によって
第３のオンオフ制御部２７を制御対象側へ選択的に切換
え接続するように形成されている。

【００３０】次に、このようなオンオフ制御装置の動作
を図６を用いて説明する。図６では各々の動作すきまの
関係がｈ１＞ｈ２およびｈ３＞ｈ４に設定されている。
図６におけるＡ時点からＣ時点までは、第１のオンオフ
制御部２３からのオン信号によって切換部２９が第２の
オンオフ制御部２５に切換えられるから、測定値（Ｐ
Ｖ）が設定値（ＳＶ）に達するまでオン信号が第２のオ
ンオフ制御部２５から出力され、例えばヒータに電力が
供給されて制御対象が加熱される。そして、測定値（Ｐ
Ｖ）が設定値（ＳＶ）に達すると、第２のオンオフ制御
部２５からオフ信号が出力され、ヒータへの電力供給が
停止されるとともに動作すきま領域ｈ３を超えるまでオ
フ信号がホールド出力され続ける。

【００３１】Ｃ時点からＥ時点までは、第１のオンオフ
制御部２３からのオフ信号によって切換部２９が第３の
オンオフ制御部２７に切換えられる一方、動作すきま特
性がｈ３＞ｈ４に設定されているから、第３のオンオフ
制御部２７からのオフ信号が出力されるとともに、測定
値（ＰＶ）が動作すきま領域ｈ４に入ってもオフ信号が
出力され続ける。Ｅ時点では、第３のオンオフ制御部２
７からのオン信号が出力され、動作すきま特性がｈ１＞
ｈ２に設定されているから、第３のオンオフ制御部２７
からのオン信号がホールド出力され続けてヒータに電力
が供給されて制御対象が加熱される。

【００３２】Ｆ時点では、第１のオンオフ制御部２３か
らオン信号に切換わり、切換部２９が第２のオンオフ制
御部２５からのオン信号を出力し続ける。このような本
発明のオンオフ制御装置は、測定値（ＰＶ）が設定値
（ＳＶ）を超えて上昇又は下降してオンオフ信号が変化
しても、切換えられたオン信号又はオフ信号がホールド
出力され続けるので、図１の構成例と同様に測定値（Ｐ
Ｖ）の振幅波形が大きくなることはないし、動き（傾
き）の緩やかな測定値（ＰＶ）にノイズ等が乗っても、
測定値（ＰＶ）がホールド解除領域に達するまでオン又
はオフ信号の出力が変化せず、極めて短いサイクルでヒ
ータ等がオンオフ制御されない。ＰＩＤパラメータを得
るためのオートチューニング動作に用いても同様であ
る。

【００３３】ところで、このように構成された本発明の
オンオフ制御装置は、上述した図３に示した制御機器の
一部として一体的に構成される場合が多く、図３の制御
部９によって第１〜第３のオンオフ制御部２３〜２７お
よび切換部２９が形成される。次に、本発明の構成例に
おいて、図３の制御装置で動作させる場合を図７〜図１
０のフローチャートを用いて簡単に説明する。以下の処
理も所定のサンプリング周期毎に実行される。図７にお
いて動作プログラムが動作すると、ステップ７０１で第
１のオンオフ制御部２３のオンオフ制御の判別を行な
う。

【００３４】続くステップ７０２では第１のオンオフ制
御部２３からの出力がオン信号か否か判別され、ＹＥＳ
の場合にはステップ７０３で第２のオンオフ制御部２５
のオンオフ制御の判別処理が行われ、ＮＯの場合にはス
テップ７０４で第３のオンオフ制御部２７のオンオフ制
御の判別処理が行われて終了する。これらのステップ７
０１、ステップ７０３およびステップ７０４の詳細な処
理手順は図８〜図１０に示す通りである。すなわち、第
１のオンオフ制御部２３の判別処理を行うステップ７０
１は、図８に示すように、ステップ８０１で偏差（ＳＶ
−ＰＶ）が動作すきまｈ１より大きいか否かを判別さ
れ、ＳＶ−ＰＶ≧ｈ１であってＹＥＳの場合にはステッ
プ８０２に移ってオン動作してオン信号を出力し、ＳＶ
−ＰＶ＜ｈ１であってＮＯの場合にはステップ８０３に
移って偏差（ＰＶ−ＳＶ）が動作すきまｈ３より大きい
か否か判別される。

【００３５】ＰＶ−ＳＶ≧ｈ３であってＹＥＳの場合に
はステップ８０４でオフ動作してオフ信号を出力して終
了し、ＰＶ−ＳＶ＜ｈ３であってステップ８１３がＮＯ
の場合にはそのまま終了する。第２のオンオフ制御部２
５の判別処理を行うステップ７０３は、図９に示すよう
に、ステップ９０１で偏差（ＳＶ−ＰＶ）が０より小さ
いか否か判別され、ＳＶ−ＰＶ≦０であってＹＥＳの場
合にはステップ９０２でオフ動作してオフ信号を出力し
て終了し、ＳＶ−ＰＶ＞０であってＮＯの場合にはステ
ップ９０３で偏差（ＳＶ−ＰＶ）が動作すきまｈ２より
大きいか否かを判別される。ＳＶ−ＰＶ≧ｈ２であって
ステップ９０３がＹＥＳの場合にはステップ９０４でオ
ン動作してオン信号を出力して終了し、ＳＶ−ＰＶ＜ｈ
２であってステップ９０３がＮＯの場合にはそのまま終
了する。

【００３６】第３のオンオフ制御部２７の判別処理を行
うステップ７０４は、図１０に示すように、ステップ１
０１で偏差（ＳＶ−ＰＶ）が０より大きいか否か判別さ
れ、ＳＶ−ＰＶ≧０であってＹＥＳの場合にはステップ
１０２でオン動作してオン信号を出力して終了し、ＳＶ
−ＰＶ＜０であってＮＯの場合にはステップ１０３で偏
差（ＰＶ−ＳＶ）が動作すきまｈ４より大きいか否かを
判別される。ＰＶ−ＳＶ≧ｈ４であってステップ１０３
がＹＥＳの場合にはステップ１０４でオフ動作してオフ
信号を出力して終了し、ＰＶ−ＳＶ＜ｈ４であってステ
ップ１０３がＮＯの場合にはそのまま終了する。従っ
て、図７〜図１０において、図６中のＡ時点やＧの時点
では、ステップ７０１（ステップ８０１、ステップ８０
２）、ステップ７０２およびステップ７０３（ステップ
９０１、ステップ９０３およびステップ９０４）の処理
がなされて終了し、同図Ｂ時点やＨ時点では、ステップ
７０１（ステップ８０１およびステップ８０２）、ステ
ップ７０２およびステップ７０３（ステップ９０１およ
びステップ９０２）の処理がなされて終了する。

【００３７】さらに、図６中Ｂ時点からＣ時点までは、
ステップ７０１（ステップ８０１、ステップ８０２）、
ステップ７０２およびステップ７０３（ステップ９０１
およびステップ９０２）の処理がなされて終了し、同図
中Ｃ時点からＥ時点まではステップ７０１（ステップ８
０１、ステップ８０３およびステップ８０４）、ステッ
プ７０２およびステップ７０４（ステップ１０１、ステ
ップ１０３およびステップ１０４）の処理がなされる。
また、図６中のＥ時点からＦ時点まではステップ７０１
（ステップ８０１およびステップ８０３）、ステップ７
０２およびステップ７０４（ステップ１０１およびステ
ップ１０５）の処理がなされて終了し、同図中のＦ時点
ではステップ７０１（ステップ８０１およびステップ８
０２）、ステップ７０２およびステップ７０３（ステッ
プ９０１、ステップ９０３およびステップ９０４）の処
理がなされて終了する。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、設定値の
両側を動作すきまとした動作すきま特性を有しその測定
値の動作すきま特性に沿う変化に応じてオンオフ切換え
制御する第１のオンオフ制御部と、その設定値を基準と
してこの片側に第１のオンオフ制御部の動作すきま以下
の第１の動作すきま特性を有しその測定値の第１の動作
すきま特性に沿う変化に応じてオンオフ信号を出力する
第２のオンオフ制御部と、その設定値を基準としてこの
他方の側に第１のオンオフ制御部の動作すきま以下の第
２の動作すきま特性を有しその測定値の第２の動作すき
ま特性に沿う変化に応じてオンオフ信号を出力する第３
のオンオフ制御部と、上記第１のオンオフ制御部からの
オン信号によって上記第２のオンオフ制御部２を、オフ
信号によって上記第３のオンオフ制御部を選択して上記
制御対象側へ切換え接続する切換部とを有するから、オ
ンオフ信号が切換え出力されても、所定期間オン信号又
はオフ信号がホールドして出力される。そのため、測定
値にノイズ等が乗っている場合や応答が早い制御対象等
に対しても、制御対象の特性に関係しないホールド領域
やホールド解除領域を１度設定したり、または制御装置
の初期値として記憶させておくだけで動作すきまなしで
チャタリングを防止し、さらに測定値の振幅波形を大き
くさせずに制御対象をオンオフ制御ができる。また、そ
の結果ＰＩＤパラメータのチューニング時に正確なリミ
ットサイクル出力波形が得られるから適切なＰＩＤパラ
メータが得られる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の参考となるオンオフ制御装置の構成例
を示すブロック図である。

【図２】図１のオンオフ制御装置の動作を説明する図で
ある。

【図３】本発明に係るオンオフ制御装置を含む制御機器
を示すブロック図である。

【図４】図３の制御機器における図１のオンオフ制御装
置の動作を説明するためのフローチャートである。

【図５】本発明に係るオンオフ制御装置の構成例を示す
ブロック図である。

【図６】図５のオンオフ制御装置の動作を説明する図で
ある。

【図７】図３の制御機器における図５のオンオフ制御装
置の動作を説明するためのフローチャートである。

【図８】図３の制御機器における図５のオンオフ制御装
置の動作を説明するためのフローチャートである。

【図９】図３の制御機器における図５のオンオフ制御装
置の動作を説明するためのフローチャートである。

【図１０】図３の制御機器における図５のオンオフ制御
装置の動作を説明するためのフローチャートである。

【図１１】従来のオンオフ制御装置の動作を説明するた
めの図である。

【図１２】従来のオンオフ制御装置の動作を説明するた
めの図である。

【図１３】従来のオンオフ制御装置の動作を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１ オンオフ制御部 ３ ホールド解除判断部 ５ 出力ホールド部 ７ ホールド解除領域設定部 ９ 制御部 ９ａ ＣＰＵ ９ｂ ＲＯＭ ９ｃ Ｉ／Ｏ １１ 設定部 １３ 表示部 １５ 記憶部 １７ 測定入力部 １９ 出力部 ２１ 制御対象 ２３ 第１のオンオフ制御部 ２５ 第２のオンオフ制御部 ２７ 第３のオンオフ制御部 ２９ 切換部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05B 11/36 507 G05B 11/16 G05D 23/19 F24F 11/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の設定値の両側を動作すきまとした
   動作すきま特性を有し、前記設定値および制御対象側か
   らの測定値に基づき前記動作すきま特性に沿ってオンオ
   フ切換え制御する第１のオンオフ制御部と、 前記設定値を基準としてこの片側に前記第１のオンオフ
   制御部の動作すきま以下の第１の動作すきま特性を有
   し、前記設定値および測定値に基づき前記第１の動作す
   きま特性に沿って前記制御対象側をオンオフ制御するオ
   ンオフ信号を出力する第２のオンオフ制御部と、 前記設定値を基準としてこの他方の側に前記第１のオン
   オフ制御部の動作すきま以下の第２の動作すきま特性を
   有し、前記設定値および測定値に基づき前記第２の動作
   すきま特性に沿って前記制御対象側をオンオフ制御する
   オンオフ信号を出力する第３のオンオフ制御部と、 前記第１のオンオフ制御部からのオン信号によって前記
   第２のオンオフ制御部２を選択し、前記第１のオンオフ
   制御部からのオフ信号によって前記第３のオンオフ制御
   部を選択して前記制御対象側へ切換え接続する切換部
   と、 を具備することを特徴とする制御対象のオンオフ制御装
   置。