JP3212336B2 - Limit value control method for PI controller - Google Patents
Limit value control method for PI controllerInfo
- Publication number
- JP3212336B2 JP3212336B2 JP36006791A JP36006791A JP3212336B2 JP 3212336 B2 JP3212336 B2 JP 3212336B2 JP 36006791 A JP36006791 A JP 36006791A JP 36006791 A JP36006791 A JP 36006791A JP 3212336 B2 JP3212336 B2 JP 3212336B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output
- manipulated variable
- limit value
- variable calculator
- value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はある特定の目標に適合す
るよう自動制御装置を構成したとき、その制御装置の出
力を、目標と実際との偏差を比例倍したもの及びその偏
差を時間積分したものとで構成する制御方式に関するも
ので、特に制御の状態に合わせて時間積分項の可変制御
を行なうようにしたものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic control system which is designed to meet a specific target. In particular, the present invention relates to a control method configured to perform variable control of a time integration term in accordance with a control state.
【0002】[0002]
【従来の技術】図3は従来方式のPIコントローラのブ
ロック図であり、100は演算器、101aは偏差の比
例倍を作成するゲイン設定器、102aは偏差の時間積
分を作成する積分器、101bと102bはそれぞれの
リミット値を与える第1,2操作量計算器、103はこ
の2つの操作量計算器からの出力を加算している加算
器、104は加算値に対するリミット値を与えている第
3操作量計算器であり、PIコントローラの動作につい
ては一般的よく知られているので、その説明は省略す
る。しかるに、従来方式では単に加算値を作成するだけ
であり、ここで図3を数式化すれば、数式1のようにな
る。ただし加算値がリミット値に到達しない場合を示し
ている。2. Description of the Related Art FIG. 3 is a block diagram of a conventional PI controller, in which 100 is an arithmetic unit, 101a is a gain setting unit that creates a proportional multiple of a deviation, 102a is an integrator that creates a time integral of the deviation, 101b. And 102b are first and second manipulated variable calculators for giving respective limit values, 103 is an adder for adding outputs from the two manipulated variable calculators, and 104 is a first and a second for giving limit values to the added values. It is a three-operation-amount calculator, and the operation of the PI controller is generally well-known. However, in the conventional method, an addition value is simply created. Here, if FIG. However, the case where the added value does not reach the limit value is shown.
【0003】[0003]
【数1】 (Equation 1)
【0004】ここでPIout はPIコントローラの出力
であり、Kは比例項の定数、errorは目標値と実際
値との偏差を示すものである。PIout は105(制御
対象システム)に送られる操作量である。Here, PIout is an output of the PI controller, K is a constant of a proportional term, and error indicates a deviation between a target value and an actual value. PIout is an operation amount sent to 105 (control target system).
【発明が解決しようとする課題】図3のブロック図の出
力AはPIコントローラの出力である。この出力が自動
制御系の操作量となるが、系が安定な状態つまり目標値
と実際値とが一致している場合には、PIコントローラ
の入力である偏差errorは通常零となる。図3にお
いて偏差が発生すると、PIコントローラの出力Aは数
式1で示す数値となる。ここで、偏差の時間積分項を示
すerrorの積分値は偏差の発生している時間が長い
程大きくなる。さらに、errorの積分値出力=0と
なるためには,偏差の極性が現在のerrorの積分値
の極性と反対でなくてはならない。これを図4の動作波
形図を用いて説明すれば、3a点で目標値と実際値が一
致して〔偏差=0〕となっても、PIコントローラの出
力はerrorの積分が存在するために〔A=0〕とな
らず、図4(c)にみられるような斜線部を形成する。
この時点でPIコントローラはまだ出力を持つことにな
るので、制御系として応答が悪くなる。また、比例倍項
と時間積分項とを加算した出力値を、図5(c)の動作
波形図に示すように得た場合には、4a点でPIコント
ローラの出力Aが図3の操作量計算器104で与えるリ
ミット値に到達する。この状態で図5の4b点になると
偏差が零になったにもかかわらず、時間積分項のために
出力Aは依然リミット値になったままであり,制御対象
にはこれまでと同じ方向の指令を与えることになる。こ
れもまた制御系として応答が悪くなる。比例倍項につい
ては図4(b)から、偏差の極性が反転すると比例倍項
の極性も反転する。従って時間積分項のように偏差の極
性が反転した後も残留することがないので、制御系の応
答に影響することが少ない。以上のようにPIコントロ
ーラでは、時間積分項が偏差の極性変化に対する遅れを
有するため、制御系全体の遅れを生じさるという問題点
がある。The output A in the block diagram of FIG. 3 is the output of the PI controller. This output is the manipulated variable of the automatic control system. When the system is in a stable state, that is, when the target value matches the actual value, the deviation error, which is the input of the PI controller, is usually zero. When a deviation occurs in FIG. 3, the output A of the PI controller becomes a numerical value represented by Expression 1. Here, the integral value of error indicating the time integral term of the deviation increases as the time during which the deviation occurs is long. Further, in order for the integrated value output of the error to be 0, the polarity of the deviation must be opposite to the polarity of the current integrated value of the error. This will be described with reference to the operation waveform diagram of FIG. 4. Even if the target value and the actual value match at point 3a and [deviation = 0], the output of the PI controller has an error integral. [A = 0] is not obtained, and a hatched portion as shown in FIG. 4C is formed.
At this point, since the PI controller still has an output, the response becomes poor as a control system. When an output value obtained by adding the proportional multiplication term and the time integration term is obtained as shown in the operation waveform diagram of FIG. 5C, the output A of the PI controller at point 4a is changed to the manipulated variable of FIG. The limit value provided by the calculator 104 is reached. In this state, at point 4b in FIG. 5, the output A is still at the limit value due to the time integration term even though the deviation has become zero at point 4b in FIG. Will be given. This also results in poor response as a control system. 4B, when the polarity of the deviation is inverted, the polarity of the proportional multiple is also inverted. Therefore, since the difference does not remain even after the polarity of the deviation is inverted as in the case of the time integration term, the influence on the response of the control system is little. As described above, in the PI controller, since the time integration term has a delay with respect to the change in the polarity of the deviation, there is a problem that the entire control system is delayed.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】PIコントローラの時間
積分項の遅れを改善するために、時間積分動作をする回
路に対して新たなリミット回路を設置し、このリミット
回路を動作させるための回路を設置する。さらに、この
リミット回路のリミット値を変化させるための回路を設
置する。すなわち、目標値と実測値との偏差を比例倍し
該比例倍した出力のリミット値を与える第1操作量計算
器と、その偏差を時間積分した積分器の出力のリミット
値を与える第2操作量計算器と、該それぞれの操作量計
算器の出力を加算した加算値に対するリミット値を与え
ている第3操作量計算器からなるPI制御装置におい
て、前記第3操作量計算器の出力から第1操作量計算器
の出力を減算する減算器と、該減算器の出力と前記積分
器の出力とを加算する加算器の出力に対しリミット値を
与える第4操作量計算器と、前記積分器に入力する偏差
を解放すると共に該第2操作量計算器の出力を解放して
前記第4操作量計算器の出力を第3操作量計算器に入力
させるスイッチとから構成され、第4操作量計算器に有
するリミット値を前記第1操作量計算器のリミット値よ
り低く設定することによって、スイッチの切替えによっ
て記憶されている積分器の出力を低く抑え、この出力を
第3操作量計算器に与えることによって偏差の時間積分
量を小さくし、時間積分項による応答遅れがないように
したことにある。In order to improve the delay of the time integration term of the PI controller, a new limit circuit is provided for the circuit performing the time integration operation, and a circuit for operating the limit circuit is provided. Install. Further, a circuit for changing the limit value of the limit circuit is provided. That is, a first manipulated variable calculator for proportionally multiplying a deviation between a target value and an actually measured value and providing a limit value of the output multiplied by the proportionality, and a second operation amount for providing a limit value of an output of an integrator obtained by time-integrating the deviation. In a PI control device comprising an operation amount calculator and a third operation amount calculator giving a limit value to an added value obtained by adding the outputs of the respective operation amount calculators, A subtractor for subtracting the output of the first manipulated variable calculator, a fourth manipulated variable calculator for providing a limit value to the output of the adder for adding the output of the subtractor and the output of the integrator, and the integrator And a switch for releasing the deviation inputted to the second manipulated variable calculator and releasing the output of the second manipulated variable calculator to input the output of the fourth manipulated variable calculator to the third manipulated variable calculator. The limit value of the calculator is stored in the first operation. By setting the value lower than the limit value of the variable calculator, the output of the integrator stored by switching the switch is kept low, and by providing this output to the third manipulated variable calculator, the time integral of the deviation is reduced. , There is no response delay due to the time integral term.
【0006】[0006]
【作用】その作用は、次に述べる実施例と併せて説明す
る。The operation will be described in conjunction with the embodiment described below.
【実施例】図1は本発明にかかるPIコントローラ制御
系に時間積分項制御回路を追加したブロック図、図2は
本発明にかかるPIコントローラ各部の一例を示す動作
波形図であり、従来のPIコントローラと同一部分は1
00,101a,101b,102b,103,105
であり、これらの作用は従来技術で述べたものと同一で
ある。図1において、演算器100は目標値とシステム
105の実際値とから偏差errorを計算し、ゲイン
設定器101a,第1操作量計算器101b ,積分器1
02a,第2操作量計算器102b は各々比例倍項,時
間積分項を計算し、リミットを与えている。加算器10
3はこれらを合成し、第3の操作量計算器104は加算
器103の出力にリミットを与える。減算器108は第
3の操作量計算器104の出力A1から第1の操作量計
101bの出力を減算し、その出力を第4の操作量計算
器107及びスイッチS3に与えている。第4の操作量
計算器107は時間積分項の新しい第1操作量計算器の
リミット値より低く設定したリミット値を与えている部
分である。ゲイン設定器106,設定器109は時間積
分項の初期値を与えている。また、S1,S2,S3は
スイッチであり、各々のスイッチは第3の操作量計算器
104の斜線部分,つまり加算器103からの出力がリ
ミット値に到達した場合に同時に、黒抜き方向に切り換
わるようにする。ここで、ゲイン設定器101a,10
6のK1,K2は任意の定数である。次に、その作用に
ついて説明する。第3の操作量計算器(PI加算値出力
リミッタ)104への入力値がリミット値に到達した部
分(斜線部分)で、切り換えスイッチS1,S2,S3
を動作させ、黒抜き方向へ切り換える。これにより時間
積分項の出力(図1・AI)は下記に示す数式2、数式
3に変化する。1 is a block diagram in which a time integral term control circuit is added to a PI controller control system according to the present invention. FIG. 2 is an operation waveform diagram showing an example of each section of the PI controller according to the present invention. The same part as the controller is 1
00, 101a, 101b, 102b, 103, 105
And these operations are the same as those described in the prior art. In FIG. 1, a calculator 100 calculates a deviation error from a target value and an actual value of the system 105, and calculates a gain setter 101a, a first manipulated variable calculator 101b, an integrator 1
02a and the second manipulated variable calculator 102b calculate the proportional multiplication term and the time integral term, respectively, and give limits. Adder 10
3 synthesizes them, and the third manipulated variable calculator 104 limits the output of the adder 103. The subtractor subtracts the output of the first manipulated variable meter 101b from the output A1 of the third manipulated variable calculator 104, and supplies the output to the fourth manipulated variable calculator 107 and the switch S3. The fourth manipulated variable calculator 107 is a part that gives a limit value of the time integral term set lower than the new limit value of the first manipulated variable calculator. The gain setting unit 106 and the setting unit 109 give an initial value of the time integration term. S1, S2, and S3 are switches, and each switch is cut in the blackout direction at the same time as the hatched portion of the third manipulated variable calculator 104, that is, when the output from the adder 103 reaches the limit value. To be replaced. Here, the gain setting units 101a, 101
K1 and K2 of 6 are arbitrary constants. Next, the operation will be described. When the input value to the third manipulated variable calculator (PI addition value output limiter) 104 reaches the limit value (shaded portion), the changeover switches S1, S2, S3
To switch to the blackout direction. As a result, the output of the time integration term (FIG. 1, AI) changes to the following equations (2) and (3).
【0007】すなわち、数1から数3までは次のように
変形し導きます。スイッチS1・S2・S3が同時に切
り替わると、「error」は「0」となるように構成しま
す。これはPIコントローラの出力がリミット値に到達
した時点で積分動作を止めることを目的とします。また
積分器102aは、この時点で指摘のように蓄積分があ
ります。そこでこの蓄積分を初期値“C”とします。こ
れにより数式(2)の数式中で、0dtは時間積分して
も「0」であり、数式(3)となります。That is, Equations 1 to 3 are transformed and derived as follows. When the switches S1, S2, and S3 are switched at the same time, "error" is set to "0". This is intended to stop the integration operation when the output of the PI controller reaches the limit value. At this point, the integrator 102a has accumulated as indicated. Therefore, this accumulated amount is set as the initial value “C”. As a result, in the equation (2), 0dt is "0" even after time integration, and becomes the equation (3).
【数2】 (Equation 2)
【数3】 (Equation 3)
【0008】ここで、A1は本発明によるPIコントロ
ーラの出力、APは偏差の比例倍項の出力である。K2
は比例倍ゲイン設定器(通常1)である。図1で、A1
が第3の操作量計算器104で与えられるリミット値
(104斜線部分)になると、時間積分項はこれ以上偏
差が増加しないよう積分動作を止め、数式3に相当する
比例倍項になるようゲイン設定器106で与えられる。
また、PIコントーラの出力が、リミット値に到達する
ような系では偏差が大きくなっていることがあり、PI
コントローラの出力に比例倍項の比率を大きくする必要
がある。そこで、減算器108でA1−APを計算し、
時間積分項の出力を(A1−AP)でリミットするべく
第4の操作量計算器(リミッタ)107へ送る。ここで
加算器103には第4の操作量計算器107から(A1
−AP)分しか送られないので、APの増減を優先でき
るようになっている。すなわち、APが変化することで
時間積分項は(A1−AP)で制御されている。図2
は、図5の従来型PIコントローラの出力波形に対し
て、本発明要素を追加した場合のPIコントローラの出
力波形の図であり、加算項が5a点でリミット値に到達
した時点で、時間積分項は新しいリミット値を与えら
れ、このリミット値は図2(c)の加算項がリミットか
ら下がり始める5b点まで、比例倍項の出力によって変
化させられている。その様子を図2(b)の太めの点線
で示す。図2(b)は太めの点線及び実線にて時間積分
項の出力を示している。結果的に、図2(c)が本発明
のPIコントローラの出力であり、図5(c)に比較す
ると明らかに加算項の出力が零に漸近するのが早くなっ
ている。Here, A1 is the output of the PI controller according to the present invention, and AP is the output of the term proportional to the deviation. K2
Is a proportional gain setting device (usually 1). In FIG. 1, A1
Becomes equal to the limit value (the shaded portion 104) given by the third manipulated variable calculator 104, the time integration term stops the integration operation so that the deviation does not increase any more, and the gain becomes a proportional multiple term corresponding to the equation (3). It is provided by the setting device 106.
In a system where the output of the PI controller reaches the limit value, the deviation may be large.
It is necessary to increase the ratio of the proportional double term to the output of the controller. Therefore, A1-AP is calculated by the subtractor 108,
The output of the time integral term is sent to the fourth manipulated variable calculator (limiter) 107 so as to limit the output by (A1-AP). Here, the adder 103 receives the signal (A1) from the fourth manipulated variable calculator 107.
−AP), only the number of APs is sent, so that an increase or decrease in APs can be prioritized. That is, the time integration term is controlled by (A1-AP) by changing the AP. FIG.
FIG. 7 is a diagram of an output waveform of the PI controller in a case where the element of the present invention is added to the output waveform of the conventional PI controller of FIG. 5, and when the addition term reaches the limit value at the point 5a, time integration is performed. The term is given a new limit value, which is changed by the output of the proportional multiplication term until point 5b where the summation term in FIG. 2 (c) begins to fall from the limit. This is shown by the thick dotted line in FIG. FIG. 2 (b) shows the output of the time integration term with thicker dotted and solid lines. As a result, FIG. 2 (c) shows the output of the PI controller of the present invention, and the output of the addition term clearly approaches to zero earlier as compared to FIG. 5 (c).
【0009】[0009]
【発明の効果】以上説明した如く本発明によれば、本発
明方式を含むPIコントローラを用いれば、時間積分項
による応答遅れの発生が少なくなり、極めて有用性の高
い方式である。As described above, according to the present invention, when a PI controller including the method of the present invention is used, the occurrence of a response delay due to the time integral term is reduced, and the method is extremely useful.
【0010】[0010]
【図1】図1は本発明にかかるPIコントローラのリミ
ット値制御を構成する一実施例のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of a limit value control of a PI controller according to the present invention.
【図2】図2は本発明にかかるPIコントローラ各部の
動作波形図である。FIG. 2 is an operation waveform diagram of each part of a PI controller according to the present invention.
【図3】図3は従来方式のPIコントローラのブロック
図である。FIG. 3 is a block diagram of a conventional PI controller.
【図4】図4は従来方式のPIコントローラ各部の動作
波形ずである。FIG. 4 shows operation waveforms of respective parts of a conventional PI controller.
【図5】図5は従来方式のPIコントローラ各部の動作
波形ずである。る。FIG. 5 is an operation waveform diagram of each part of a conventional PI controller. You.
【0011】[0011]
100 演算器 101a ゲイン設定器 101b 第1の操作量計算器 102a 積分器 102b 第2の操作量計算器 103 加算器 104 第3の操作量計算器 105 システム 106 ゲイン設定器 107 第4の操作量計算器 108 減算器 109 設定器 REFERENCE SIGNS LIST 100 arithmetic unit 101a gain setting unit 101b first manipulated variable calculator 102a integrator 102b second manipulated variable calculator 103 adder 104 third manipulated variable calculator 105 system 106 gain setter 107 fourth manipulated variable calculation Device 108 subtractor 109 setting device
Claims (1)
例倍した出力のリミット値を与える第1操作量計算器
と、その偏差を時間積分した積分器の出力のリミット値
を与える第2操作量計算器と、該それぞれの操作量計算
器の出力を加算した加算値に対するリミット値を与えて
いる第3操作量計算器からなるPI制御装置において、 前記第3操作量計算器の出力から第1操作量計算器の出
力を減算する減算器と、該減算器の出力と前記積分器の
出力とを加算する加算器の出力に対しリミット値を与え
る第4操作量計算器と、前記積分器に入力する偏差を解
放すると共に該第2操作量計算器の出力を解放して前記
第4操作量計算器の出力を第3操作量計算器に入力させ
るスイッチとから構成され、 第4操作量計算器に有するリミット値を前記第1操作量
計算器のリミット値より低く設定することによって、ス
イッチの切替えによって記憶されている積分器の出力を
低く抑え、この出力を第3操作量計算器に与えることに
よって偏差の時間積分量を小さくし、時間積分項による
応答遅れがないようにしたことを特徴とするPIコント
ローラのリミット値制御方式。1. A first manipulated variable calculator that proportionally multiplies a deviation between a target value and an actual measurement value and provides a limit value of the output that is proportionally multiplied, and provides a limit value of an output of an integrator that integrates the deviation with respect to time. In a PI control device comprising a second manipulated variable calculator and a third manipulated variable calculator giving a limit value to an added value obtained by adding outputs of the respective manipulated variable calculators, A subtractor for subtracting the output of the first manipulated variable calculator from the output, a fourth manipulated variable calculator for providing a limit value to the output of the adder for adding the output of the subtractor and the output of the integrator, A switch that releases the deviation input to the integrator and releases the output of the second manipulated variable calculator to input the output of the fourth manipulated variable calculator to the third manipulated variable calculator. 4 The limit value of the manipulated variable calculator is By setting the value lower than the limit value of the manipulated variable calculator, the output of the integrator stored by switching the switch is suppressed low, and this output is given to the third manipulated variable calculator to reduce the time integral of the deviation. A limit value control method for a PI controller, wherein there is no response delay due to a time integration term.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP36006791A JP3212336B2 (en) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | Limit value control method for PI controller |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP36006791A JP3212336B2 (en) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | Limit value control method for PI controller |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05181502A JPH05181502A (en) | 1993-07-23 |
JP3212336B2 true JP3212336B2 (en) | 2001-09-25 |
Family
ID=18467741
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP36006791A Expired - Fee Related JP3212336B2 (en) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | Limit value control method for PI controller |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3212336B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5093073B2 (en) * | 2008-11-27 | 2012-12-05 | 株式会社豊田自動織機 | Motor control device and control method |
US9228528B2 (en) | 2011-11-22 | 2016-01-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Feedback control system |
-
1991
- 1991-12-26 JP JP36006791A patent/JP3212336B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05181502A (en) | 1993-07-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4634946A (en) | Apparatus and method for predictive control of a dynamic system | |
JPH06197578A (en) | Parameter identifier | |
JP3212336B2 (en) | Limit value control method for PI controller | |
JPS6382010A (en) | Automatic gain controller | |
JP2506900B2 (en) | Time proportional controller | |
JP3468350B2 (en) | Time proportional control device | |
JPH01292405A (en) | Digital position servo device | |
JP3234109B2 (en) | Process control equipment | |
JP2805821B2 (en) | Controller | |
JPH075929A (en) | Regulating valve controller | |
RU2047887C1 (en) | Proportional integral-differential regulator | |
JP2001022404A (en) | Time proportional controller | |
JPH07219601A (en) | Controller | |
JPH09182293A (en) | Controller for power converter | |
JPH05150802A (en) | Deviation variable and deviation hysteresis type pi control method | |
JPS60176104A (en) | Process controller | |
JPH05127701A (en) | Controller | |
RU2058576C1 (en) | Adaptive control system | |
JP2001290504A (en) | Controller | |
JP2867786B2 (en) | Initial value setting method | |
JP2817538B2 (en) | Feedback control device and control method | |
JPH01126701A (en) | Pi control system for sample value | |
JPH0527802A (en) | Controller | |
JPH0438506A (en) | Device and method for positioning control | |
JPH0690644B2 (en) | Control device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090719 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100719 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100719 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110719 Year of fee payment: 10 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |