JP3259112B2 - controller - Google Patents

controller

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JP3259112B2
JP3259112B2 JP24858193A JP24858193A JP3259112B2 JP 3259112 B2 JP3259112 B2 JP 3259112B2 JP 24858193 A JP24858193 A JP 24858193A JP 24858193 A JP24858193 A JP 24858193A JP 3259112 B2 JP3259112 B2 JP 3259112B2
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dead time
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雅人 田中
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はIMC(Internal Model
Control)構造のコントローラに関し、特に制御対象プ
ロセスのむだ時間が未知であっても内部モデルのむだ時
間を自動的に設定して良好な制御を行うことができるコ
ントローラに関するものである。
The present invention relates to an IMC (Internal Model)
More particularly, the present invention relates to a controller that can automatically set a dead time of an internal model and perform good control even when a dead time of a process to be controlled is unknown.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より制御対象プロセスを数式表現し
た内部モデルを組み込んで制御を行うIMC構造の制御
アルゴリズムを用いたコントローラが提案されており、
このIMCコントローラを用いれば制御対象プロセス
(例えばこのコントローラが室内空調機であれば室内環
境に相当する)に大きなむだ時間(空調機から温風が出
てから室内温度が上昇するまでの時間)が存在しても対
応が可能という優れた利点がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been proposed a controller using a control algorithm having an IMC structure for performing control by incorporating an internal model expressing a process to be controlled mathematically.
If this IMC controller is used, a large dead time (time from when hot air is released from the air conditioner to when the indoor temperature rises) is increased in a process to be controlled (for example, when the controller is an indoor air conditioner, this corresponds to an indoor environment). There is an excellent advantage that it can cope even if it exists.

【0003】図20は従来のIMCコントローラを用い
た制御系のブロック線図である。33は目標値(室内温
度設定値)から後述するフィードバック量を減算する第
1の減算処理部、32は第1の減算処理部33の出力の
変化が急激に伝わらないようにするためのフィルタ部、
34はフィルタ部32の出力に基づいてこのコントロー
ラの出力である操作量(室内空調機から出る温風又は冷
風の温度)を演算する操作部、36は制御対象プロセス
を数式で近似したものであって制御結果である制御量
(室内温度)に相当する参照制御量を出力する内部モデ
ル、38は制御量から内部モデル36からの参照制御量
を減算してフィードバック量を出力する第2の減算処理
部、40は制御対象プロセスである。
FIG. 20 is a block diagram of a control system using a conventional IMC controller. 33 is a first subtraction processing unit for subtracting a feedback amount to be described later from a target value (room temperature set value), and 32 is a filter unit for preventing a change in the output of the first subtraction processing unit 33 from being transmitted suddenly. ,
Reference numeral 34 denotes an operation unit for calculating an operation amount (the temperature of warm air or cold air emitted from the indoor air conditioner) which is an output of the controller based on the output of the filter unit 32. Reference numeral 36 denotes a control process approximated by a mathematical expression. An internal model that outputs a reference control amount corresponding to a control amount (indoor temperature) as a control result, and a second subtraction process that outputs a feedback amount by subtracting the reference control amount from the internal model from the control amount. A unit 40 is a process to be controlled.

【0004】また、F、Gc、Gm、Gpはそれぞれフ
ィルタ部32、操作部34、内部モデル36、制御対象
プロセス40の伝達関数、rは目標値、uは操作量、d
は例えば室内環境に対する室外環境等に相当する外乱、
yは制御量、ymは参照制御量、eはフィードバック量
である。
Further, F, Gc, Gm, and Gp are transfer functions of the filter unit 32, the operation unit 34, the internal model 36, and the controlled process 40, r is a target value, u is an operation amount, and d
Is, for example, a disturbance corresponding to an outdoor environment relative to an indoor environment,
y is a control amount, ym is a reference control amount, and e is a feedback amount.

【0005】次に、このようなIMCコントローラの動
作を説明する。まず、第1の減算処理部33にて目標値
rからフィードバック量eが減算され、この結果がフィ
ルタ部32に出力される。次いで、操作部34にてフィ
ルタ部32の出力から操作量uが演算され、制御対象プ
ロセス40及びコントローラの内部モデル36へ出力さ
れる。そして、第2の減算処理部38にて制御対象プロ
セス40の制御量yから制御対象プロセス40の近似的
な動作をする内部モデル36からの参照制御量ymが減
算され、この結果がフィードバック量eとして第1の減
算処理部33へフィードバックされるフィードバック制
御系が構成されている。
Next, the operation of such an IMC controller will be described. First, the feedback amount e is subtracted from the target value r by the first subtraction processing unit 33, and the result is output to the filter unit 32. Next, the operation amount u is calculated from the output of the filter unit 32 by the operation unit 34 and output to the control target process 40 and the internal model 36 of the controller. Then, the reference control amount ym from the internal model 36 that performs the approximate operation of the control target process 40 is subtracted from the control amount y of the control target process 40 by the second subtraction processing unit 38, and the result is referred to as the feedback amount e. Thus, a feedback control system that feeds back to the first subtraction processing unit 33 is configured.

【0006】このようなIMCコントローラの内部モデ
ル36は、制御対象プロセス40と全く同一になるよう
に数式表現されるのが理想的であり、また操作部34
は、内部モデル36の伝達関数の逆特性(1/Gm)に
なるのが理想的であるが、内部モデル36のむだ時間の
要素については逆数化は不可能なので、通常はむだ時間
の要素は無視する。よって、制御量yは、このような構
成により目標値r、外乱dから次式にて求めることがで
きる。 y=F×Gp×Gc×r/{1+F×Gc×(Gp−Gm)} +(1−F×Gm×Gc)×d/{1+F×Gc×(Gp−Gm)} ・・・(1)
Ideally, the internal model 36 of such an IMC controller is mathematically expressed so as to be exactly the same as the process 40 to be controlled.
Ideally, the inverse characteristic (1 / Gm) of the transfer function of the internal model 36 is obtained, but since the dead time element of the internal model 36 cannot be reciprocalized, the dead time element is usually ignore. Therefore, the control amount y can be obtained from the target value r and the disturbance d by the following equation using such a configuration. y = F × Gp × Gc × r / {1 + F × Gc × (Gp−Gm)} + (1−F × Gm × Gc) × d / {1 + F × Gc × (Gp−Gm)} (1) )

【0007】ここで、内部モデル36の伝達関数Gmが
制御対象プロセス40の伝達関数Gpに等しく、操作部
34の伝達関数Gcが内部モデル36の伝達関数の逆数
(1/Gm=1/Gp)に等しい理想的な状態を仮定す
ると、式(1)は次式のようになる。 y=F×r+(1−F)×d ・・・(2)
Here, the transfer function Gm of the internal model 36 is equal to the transfer function Gp of the process 40 to be controlled, and the transfer function Gc of the operation unit 34 is the reciprocal of the transfer function of the internal model 36 (1 / Gm = 1 / Gp). Assuming an ideal state equal to, Equation (1) becomes: y = F × r + (1−F) × d (2)

【0008】更に、目標値rに急激な変化がない理想的
な条件であればフィルタ部32は不要となり、F=1に
できるので、制御量yは目標値rと等しくなり(y=
r)、外乱dの影響が全くない制御を実現できることに
なる。また、外乱dに着目すると、制御対象プロセス4
0と内部モデル36に大きなむだ時間があったとしても
両者は操作量uに対して同じ特性を示すので、第2の減
算処理部38の出力であるフィードバック量eは外乱d
のみとなり、外乱dを抑制できることが分かる。
Further, under ideal conditions where there is no rapid change in the target value r, the filter unit 32 becomes unnecessary, and F = 1 can be set, so that the control amount y becomes equal to the target value r (y =
r), it is possible to realize control without any influence of the disturbance d. Focusing on the disturbance d, the controlled process 4
0 and the internal model 36 have the same characteristic with respect to the manipulated variable u even if there is a large dead time, so that the feedback amount e, which is the output of the second subtraction processing unit 38, is the disturbance d
It can be seen that the disturbance d can be suppressed.

【0009】このようなIMCコントローラでは既知の
モデル同定技術によって制御対象プロセス40の近似的
な動作をする内部モデル36が決定されるが、内部モデ
ル36のパラメータであるむだ時間が未知の場合に制御
を行いながら対応する手法は存在しない。また、このむ
だ時間を設定できても内部モデル36の制御対象プロセ
ス40に対するモデル同定誤差はある程度避けられず、
このモデル同定誤差の見積を誤ったときの制御は想定通
りの動作にならないので、その場合の対策は制御の知識
を有する専門家によって行われる。
In such an IMC controller, an internal model 36 that performs an approximate operation of the control target process 40 is determined by a known model identification technique. However, when the dead time, which is a parameter of the internal model 36, is unknown, the control is performed. There is no corresponding method while performing. Even if the dead time can be set, a model identification error of the internal model 36 with respect to the control target process 40 cannot be avoided to some extent.
Since the control when the estimation of the model identification error is incorrect does not operate as expected, a countermeasure in that case is taken by an expert having control knowledge.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】従来のIMCコントロ
ーラは以上のように構成されているので、制御を行いな
がら制御対象プロセスの未知のむだ時間に対応すること
はできず、フィルタ部の時定数を設定することもできな
いので、制御の知識を有する専門家以外のオペレータは
IMCコントローラの利用を断念しなければならないと
いう問題点があった。また、制御対象プロセスのむだ時
間を推定して内部モデルを決定することができても、そ
のモデル同定誤差の見積を誤ったときや制御対象プロセ
スのむだ時間が不規則に変動する場合はコントローラが
想定通りの動作にならないという問題点があった。本発
明は、上記課題を解決するために、制御対象プロセスの
むだ時間が未知であっても内部モデルのむだ時間を自動
的に設定して良好な制御を行うことができるコントロー
ラを提供することを目的とする。
Since the conventional IMC controller is configured as described above, it cannot cope with the unknown dead time of the process to be controlled while performing control, and the time constant of the filter unit is reduced. Since it cannot be set, there is a problem that an operator other than an expert having control knowledge must give up using the IMC controller. Even if the internal model can be determined by estimating the dead time of the controlled process, if the estimation of the model identification error is incorrect or the dead time of the controlled process fluctuates irregularly, the controller There was a problem that the operation did not work as expected. The present invention, in order to solve the above-mentioned problem, provides a controller capable of automatically setting a dead time of an internal model and performing good control even when a dead time of a process to be controlled is unknown. Aim.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、入力された制
御の目標値を伝達関数が時間遅れの特性で出力する目標
値フィルタ部と、目標値フィルタ部の出力からフィード
バック量を減算する第1の減算処理部と、第1の減算処
理部の出力を伝達関数が時間遅れの特性で出力する目標
値・外乱フィルタ部と、内部モデルのパラメータに基づ
いて目標値・外乱フィルタ部の出力から操作量を演算し
て出力する操作部とからなる操作量演算部と、内部モデ
ルのパラメータを記憶する内部モデル記憶部と、内部モ
デルのパラメータに基づき操作量から参照制御量を演算
する内部モデル出力演算部と、制御対象プロセスの制御
量から内部モデル出力演算部から出力された参照制御量
を減算してフィードバック量を出力する第2の減算処理
部と、制御量に制御応答としての変化が現れない間は、
内部モデルのパラメータ中のむだ時間を増やして更新し
内部モデル記憶部に記憶されたパラメータ中のむだ時間
をこの更新されたむだ時間に変更させることを繰り返す
逐次むだ時間更新部と、目標値、制御量及び参照制御量
に基づいて、初期値と整定値との差であるステップ幅を
制御量と参照制御量の各々について算出するステップ幅
算出部と、制御量が変化を始める第1の応答開始領域の
開始時点と終了時点を制御量のステップ幅に基づいて検
出すると共に、参照制御量が変化を始める第2の応答開
始領域の開始時点と終了時点を参照制御量のステップ幅
に基づいて検出する応答開始領域検出部と、第1の応答
開始領域の開始時点と終了時点により特定される制御量
の変化量及び第2の応答開始領域の開始時点と終了時点
により特定される参照制御量の変化量に基づく補正時間
を幾何学的に算出し、内部モデル記憶部に記憶された内
部モデルのパラメータ中のむだ時間から補正時間を差し
引くことにより、制御対象プロセスのむだ時間の推定値
を算出し、内部モデル記憶部に記憶された内部モデルの
パラメータ中のむだ時間をこの推定値に変更させるむだ
時間検出部とを有するものである。
According to the present invention, there is provided a target value filter section which outputs a target value of an input control with a time-delay characteristic of a transfer function, and a method of subtracting a feedback amount from an output of the target value filter section. No. 1 subtraction processing unit, a target value / disturbance filter unit which outputs the output of the first subtraction processing unit with a transfer function having a time delay characteristic, and an output of the target value / disturbance filter unit based on the parameters of the internal model. An operation amount calculation unit including an operation unit that calculates and outputs an operation amount; an internal model storage unit that stores internal model parameters; and an internal model output that calculates a reference control amount from the operation amount based on the internal model parameters. An operation unit, a second subtraction processing unit that subtracts the reference control amount output from the internal model output operation unit from the control amount of the process to be controlled, and outputs a feedback amount, and a control unit that controls the control amount. While the change as a response does not appear,
A sequential dead time updating unit that repeats increasing and updating the dead time in the parameters of the internal model and changing the dead time in the parameters stored in the internal model storage unit to the updated dead time; a target value and control Quantity and reference control quantity
Based on the step width, which is the difference between the initial value and the set value
A step width calculation unit for calculating each of the control amount and the reference control amount, and a first response start area in which the control amount starts to change.
The start time and end time are detected based on the step size of the control amount.
And the second response opening when the reference control amount starts to change.
Reference the start time and end time of the start area to the step width of the control amount
Response start area detection unit for detecting based on a first response and a first response
Control amount specified by start time and end time of start area
And the start time and end time of the second response start area
Time based on the amount of change in the reference control amount specified by
Is calculated geometrically, and the
The correction time is calculated from the dead time in the parameters of the
Estimate the dead time of the controlled process by subtracting
And a dead time detecting unit that changes the dead time in the parameters of the internal model stored in the internal model storage unit to the estimated value.

【0012】[0012]

【0013】[0013]

【0014】また、入力された制御の目標値を伝達関数
が時間遅れの特性で出力する目標値フィルタ部と、目標
値フィルタ部の出力からフィードバック量を減算する第
1の減算処理部と、第1の減算処理部の出力を伝達関数
が時間遅れの特性で出力する目標値・外乱フィルタ部
と、内部モデルのパラメータに基づいて目標値・外乱フ
ィルタ部の出力から操作量を演算して出力する操作部と
からなる操作量演算部と、内部モデルのパラメータを記
憶する内部モデル記憶部と、内部モデルのパラメータに
基づいて操作量から参照制御量を演算する内部モデル出
力演算部と、制御対象プロセスの制御量から内部モデル
出力演算部から出力された参照制御量を減算してフィー
ドバック量を出力する第2の減算処理部と、制御量に制
御応答としての変化が現れない間は、内部モデルのパラ
メータ中のむだ時間を増やして更新し内部モデル記憶部
に記憶されたパラメータ中のむだ時間をこの更新された
むだ時間に変更させることを繰り返す逐次むだ時間更新
部と、制御対象プロセスの制御量のノイズを低減する処
理を行いこのノイズが低減された制御量を逐次むだ時間
更新部に出力するノイズ処理部と、目標値、制御量及び
参照制御量に基づいて、初期値と整定値との差であるス
テップ幅を制御量と参照制御量の各々について算出する
ステップ幅算出部と、ノイズ処理部から出力されたノイ
ズ処理後の制御量が変化を始める第1の応答開始領域の
開始時点と終了時点を制御量のステップ幅に基づいて検
出すると共に、参照制御量が変化を始める第2の応答開
始領域の開始時点と終了時点を参照制御量のステップ幅
に基づいて検出する応答開始領域検出部と、第1の応答
開始領域の開始時点と終了時点により特定される制御量
の変化率及び第2の応答開始領域の開始時点と終了時点
により特定される参照制御量の変化率に基づく補正時間
を幾何学的に算出し、内部モデル記憶部に記憶された内
部モデルのパラメータ中のむだ時間から補正時間を差し
引くことにより、制御対象プロセスのむだ時間の推定値
を算出し、内部モデル記憶部に記憶された内部モデルの
パラメータ中のむだ時間をこの推定値に変更させるむだ
時間検出部とを有するものである。
Further, the input control target value is transferred to a transfer function.
Target value filter section that outputs with a time delay characteristic,
Subtract the amount of feedback from the output of the value filter
Transfer function of the first subtraction processing unit and the output of the first subtraction processing unit
Target / disturbance filter section that outputs with time-delay characteristics
And the target value / disturbance noise based on the parameters of the internal model.
An operation unit that calculates and outputs an operation amount from the output of the filter unit;
And the parameters of the internal model.
Internal model storage and internal model parameters
Outputs an internal model that calculates the reference control amount from the operation amount based on the
Internal model based on force calculation unit and controlled variable of controlled process
Subtract the reference control amount output from the output operation unit and
A second subtraction processing section for outputting the feedback amount and a control amount.
As long as there is no change in response, the parameters of the internal model
Increase and update the dead time in the meter and store the internal model
The dead time in the parameters stored in this updated
Repeatedly updating dead time repeatedly to change to dead time
Unit, a noise processing unit that performs a process of reducing noise of the control amount of the control target process, and sequentially outputs the noise-reduced control amount to the dead time updating unit, a target value, a control amount,
Based on the reference control amount, the difference between the initial value and the set value
A step width calculator for calculating the step width for each of the control amount and the reference control amount, and a noise output from the noise processor.
Of the first response start area in which the control amount after the
The start time and end time are detected based on the step size of the control amount.
And the second response opening when the reference control amount starts to change.
Reference the start time and end time of the start area to the step width of the control amount
Response start area detection unit for detecting based on a first response and a first response
Control amount specified by start time and end time of start area
Change rate and start time and end time of the second response start area
Time based on the change rate of the reference control amount specified by
Is calculated geometrically, and the
The correction time is calculated from the dead time in the parameters of the
Estimate the dead time of the controlled process by subtracting
And a dead time detecting unit that changes the dead time in the parameters of the internal model stored in the internal model storage unit to the estimated value.

【0015】また、制御量の変化率及び参照制御量の変
化率に基づいて、逐次むだ時間更新部によって変更され
たむだ時間の推定精度を評価するための確信度を算出す
る確信度算出部と、むだ時間検出部の代わりに、内部モ
デル記憶部に記憶された内部モデルのパラメータ中のむ
だ時間から補正時間を差し引いた結果を確信度を用いて
誤差修正することにより、制御対象プロセスのむだ時間
の推定値を算出し、内部モデル記憶部に記憶された内部
モデルのパラメータ中のむだ時間をこの推定値に変更さ
せる修正むだ時間検出部とを有するものである。
The rate of change of the control variable and the change of the reference
Based on the conversion rate
An internal module is used instead of the confidence calculation unit that calculates the confidence for evaluating the estimation accuracy of the dead time , and the dead time detection unit.
In the parameters of the internal model stored in the Dell storage
The result obtained by subtracting the correction time from the delay time is used as the confidence
By correcting the error, the dead time of the process to be controlled
And a modified dead time detection unit that calculates the estimated value of the dead time and changes the dead time in the parameters of the internal model stored in the internal model storage unit to the estimated value.

【0016】また、入力された制御の目標値を伝達関数
が時間遅れの特性で出力する目標値フィルタ部と、目標
値フィルタ部の出力からフィードバック量を減算する第
1の減算処理部と、第1の減算処理部の出力を伝達関数
が時間遅れの特性で出力する目標値・外乱フィルタ部
と、内部モデルのパラメータに基づいて目標値・外乱フ
ィルタ部の出力から操作量を演算して出力する操作部と
からなる操作量演算部と、内部モデルのパラメータを記
憶する内部モデル記憶部と、内部モデルのパラメータに
基づいて操作量から参照制御量を演算する内部モデル出
力演算部と、制御対象プロセスの制御量から内部モデル
出力演算部から出力された参照制御量を減算してフィー
ドバック量を出力する第2の減算処理部と、制御対象プ
ロセスの制御量のノイズを低減する処理を行うノイズ処
理部と、目標値、制御量及び参照制御量に基づいて、初
期値と整定値との差であるステップ幅を制御量と参照制
御量の各々について算出するステップ幅算出部と、ノイ
ズ処理部から出力されたノイズ処理後の制御量が変化を
始める第1の応答開始領域の開始時点と終了時点を制御
量のステップ幅に基づいて検出すると共に、参照制御量
が変化を始める第2の応答開始領域の開始時点と終了時
点を参照制御量のステップ幅に基づいて検出する応答開
始領域検出部と、第1の応答開始領域の開始時点と第2
の応答開始領域の開始時点との時間差を検出する開始領
域時間差検出部と、第1の応答開始領域の開始時点と終
了時点により特定される制御量の変化率、第2の応答開
始領域の開始時点と終了時点により特定される参照制御
量の変化率及び時間差に基づく補正時間を、ノイズ処理
によるずれを補正しつつ幾何学的に算出し、内部モデル
記憶部に記憶された内部モデルのパラメータ中のむだ時
間から補正時間を差し引くことにより、誤差修正された
むだ時間を算出し、内部モデル記憶部に記憶された内部
モデルのパラメータ中のむだ時間をこの算出されたむだ
時間に変更させるむだ時間修正部とを有するものであ
る。
A target value filter unit for outputting the input target value of the control with a time-delay characteristic of a transfer function; a first subtraction processing unit for subtracting the feedback amount from the output of the target value filter unit; A target value / disturbance filter unit that outputs the output of the subtraction processing unit 1 with a time delay characteristic of the transfer function, and an operation amount is calculated and output from the output of the target value / disturbance filter unit based on the parameters of the internal model. An operation amount calculation unit including an operation unit; an internal model storage unit for storing parameters of the internal model; an internal model output calculation unit for calculating a reference control amount from the operation amount based on the parameters of the internal model; A second subtraction processing unit for subtracting the reference control amount output from the internal model output calculation unit from the control amount of the second model to output a feedback amount, A noise processing unit that performs processing for reducing's target value, based on the control amount and the reference controlled variable, first
The step width, which is the difference between the initial value and the set value, is
A step width calculating unit that calculates for each of the control amounts, Neu
The control amount after noise processing output from the noise
Control the start time and end time of the first response start area to be started
Detection based on the step size of the
Start and end of the second response start area where the response starts to change
A response start area detection unit for detecting a point based on the step width of the reference control amount; a start point of the first response start area;
A start region time difference detection unit for detecting a time difference between the start time of the first response start region and the start time of the first response start region;
Change rate of the control amount specified by the
Reference control specified by the start time and end time of the start area
Correction time based on rate of change of amount and time difference, noise processing
Computes geometrically while correcting the displacement due to
Dead time in the parameters of the internal model stored in the storage unit
Error was corrected by subtracting the correction time from
A dead time correction unit that calculates a dead time and changes the dead time in the parameters of the internal model stored in the internal model storage unit to the calculated dead time.

【0017】[0017]

【作用】本発明によれば、目標値が目標値フィルタ部に
入力され第1の減算処理部にて目標値フィルタ部の出力
からフィードバック量が減算され、操作量演算部にて第
1の減算処理部の出力から操作量が演算されて制御対象
プロセス及び内部モデル出力演算部へ出力される。次
に、第2の減算処理部にて制御対象プロセスの制御量か
ら内部モデル出力演算部からの参照制御量が減算され、
この結果がフィードバック量として第1の減算処理部へ
出力されるフィードバック制御系が構成されている。そ
して、制御量に制御応答としての変化が現れない間は逐
次むだ時間更新部にて内部モデルのパラメータ中のむだ
時間が更新され内部モデル記憶部に出力されることが繰
り返されることにより、内部モデルのむだ時間が設定さ
れる。また、ステップ幅算出部にて制御量及び参照制御
量のステップ幅が算出され、応答開始領域検出部にてこ
のステップ幅に基づき制御量及び参照制御量の応答開始
領域が検出され、むだ時間検出部にて応答開始領域の制
御量及び参照制御量の変化量から制御対象プロセスのむ
だ時間の推定値が算出されて内部モデル記憶部に出力さ
れることにより、内部モデルのむだ時間が修正される。
According to the present invention, the target value is input to the target value filter unit, the feedback amount is subtracted from the output of the target value filter unit in the first subtraction processing unit, and the first subtraction is performed in the operation amount calculation unit. The manipulated variable is calculated from the output of the processing unit and output to the control target process and the internal model output calculation unit. Next, the reference control amount from the internal model output operation unit is subtracted from the control amount of the control target process in the second subtraction processing unit,
A feedback control system in which the result is output to the first subtraction processing unit as a feedback amount is configured. Then, while no change as a control response appears in the control amount, the dead time in the parameters of the internal model is sequentially updated by the dead time updating unit and output to the internal model storage unit is repeated, thereby repeating the internal model. The dead time is set. In addition, the control amount and reference control are performed by the step width calculation unit.
The step width of the amount is calculated and the response start area
Response of control amount and reference control amount based on step width
The area is detected and the dead time detector controls the response start area.
Of the controlled process from the amount of change in the
Is estimated and output to the internal model storage.
This corrects the dead time of the internal model.

【0018】[0018]

【0019】また、ノイズ処理部から出力されたノイズ
処理後の制御量に変化が現れない間は、逐次むだ時間更
新部にて内部モデルのパラメータ中のむだ時間が更新さ
れ内部モデル記憶部に出力されることが繰り返されるこ
とにより、内部モデルのむだ時間が設定される。
In addition, as long as there is no change in the control amount after the noise processing output from the noise processing unit, the dead time in the parameters of the internal model is successively updated by the dead time updating unit and output to the internal model storage unit. By repeating this, the dead time of the internal model is set.

【0020】また、応答開始領域検出部にてステップ幅
及びノイズ処理部から出力されたノイズ処理後の制御量
に基づき制御量及び参照制御量の応答開始領域が検出さ
れ、むだ時間検出部にて応答開始領域の制御量及び参照
制御量の変化率からむだ時間の推定値が算出されて内部
モデルのむだ時間が修正される。
The response start area detecting section detects a response start area of the control amount and the reference control amount based on the step width and the control amount after the noise processing output from the noise processing section. An estimated value of the dead time is calculated from the change rate of the control amount and the reference control amount in the response start area, and the dead time of the internal model is corrected.

【0021】また、確信度算出部にて応答開始領域の制
御量及び参照制御量の変化率に基づきむだ時間推定精度
である確信度が算出され、修正むだ時間検出部にて制御
量及び参照制御量の変化率、及び確信度に基づいてむだ
時間の推定値が算出され内部モデルのむだ時間が修正さ
れる。
A certainty factor, which is a dead time estimation accuracy, is calculated by the certainty factor calculating unit based on the rate of change of the control amount of the response start area and the change rate of the reference control amount. An estimated value of the dead time is calculated based on the rate of change of the quantity and the certainty factor, and the dead time of the internal model is corrected.

【0022】また、開始領域時間差検出部にて応答開始
領域検出部の検出結果から制御量と参照制御量の応答開
始領域の開始時点の時間差が検出され、むだ時間修正部
にて制御量及び参照制御量の変化率、開始領域時間差検
出部により検出された時間差から誤差修正されたむだ時
間が算出され内部モデルのむだ時間が修正される。
The start area time difference detecting section detects the time difference between the control amount and the reference control amount at the start of the response start area from the detection result of the response start area detecting section, and the dead time correcting section detects the control amount and the reference time. The dead time corrected for the error is calculated from the change rate of the control amount and the time difference detected by the start area time difference detection unit, and the dead time of the internal model is corrected.

【0023】[0023]

【実施例】図1は本発明の参考例を示すIMC構造のコ
ントローラのブロック図、図2はこのIMC構造のコン
トローラを用いた制御系のブロック線図である。図1に
おいて、1は図示しないオペレータによって設定された
目標値rをこのコントローラに入力する目標値入力部、
2は目標値入力部1からの目標値rを伝達関数が1次遅
れの特性で出力する目標値フィルタ部、3は目標値フィ
ルタ部2の出力からフィードバック量eを減算する第1
の減算処理部、4は後述する内部モデル記憶部からのパ
ラメータに基づいて第1の減算処理部3の出力から操作
量uを演算する操作量演算部である。
FIG. 1 is a block diagram of a controller having an IMC structure showing a reference example of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a control system using the controller having the IMC structure. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a target value input unit for inputting a target value r set by an operator (not shown) to the controller;
Reference numeral 2 denotes a target value filter unit which outputs a target value r from the target value input unit 1 with a transfer function having a first-order lag characteristic, and reference numeral 3 denotes a first unit for subtracting the feedback amount e from the output of the target value filter unit 2.
Are subtraction processing units 4 and 4 are operation amount calculation units that calculate an operation amount u from the output of the first subtraction processing unit 3 based on parameters from an internal model storage unit described later.

【0024】また、5は操作量演算部4から出力された
操作量uを図1では図示しない制御対象プロセスへ出力
する信号出力部、6aはこのコントローラの内部モデル
のパラメータを記憶する内部モデル記憶部、6bは内部
モデル記憶部6aから出力されたパラメータに基づいて
内部モデルとしての演算を行い参照制御量ymを出力す
る内部モデル出力演算部、7は制御対象プロセスからの
制御量yをこのコントローラに入力する制御量入力部で
ある。
Reference numeral 5 denotes a signal output unit for outputting the manipulated variable u output from the manipulated variable operation unit 4 to a process to be controlled (not shown in FIG. 1), and 6a denotes an internal model storage for storing parameters of an internal model of the controller. And 6b, an internal model output operation unit for performing an operation as an internal model based on the parameters output from the internal model storage unit 6a and outputting a reference control amount ym, and 7 for controlling the control amount y from the process to be controlled by this controller. Is a control amount input unit for inputting the control amount.

【0025】また、8は制御量入力部7から出力された
制御量yから内部モデル出力演算部6bから出力された
参照制御量ymを減算してフィードバック量eを出力す
る第2の減算処理部、9は制御量yに制御応答としての
変化が現れない間は、内部モデルのパラメータ中のむだ
時間を増やし内部モデル記憶部6aに記憶されたパラメ
ータ中のむだ時間をこれに更新させることを繰り返す逐
次むだ時間更新部である。
A second subtraction processing unit 8 subtracts the reference control amount ym output from the internal model output calculation unit 6b from the control amount y output from the control amount input unit 7 and outputs a feedback amount e. , 9 repeatedly increase the dead time in the parameters of the internal model and update the dead time in the parameters stored in the internal model storage unit 6a while no change as a control response appears in the control amount y. A sequential dead time updating unit.

【0026】図2において、4aは操作量演算部4の内
部にあって、第1の減算処理部3の出力を伝達関数が1
次遅れの特性で出力する目標値・外乱フィルタ部、4b
は同じくその内部にあって目標値・外乱フィルタ部4a
の出力から操作量uを演算する操作部、6は内部モデル
記憶部6a及び内部モデル出力演算部6bからなる内部
モデル、F1は目標値フィルタ部2の伝達関数、F2は
目標値・外乱フィルタ部4aの伝達関数である。また、
duは操作量外乱であり、外乱d=Gp×duとするこ
とで制御量外乱dと等価に扱うことができる。
In FIG. 2, reference numeral 4a is inside the manipulated variable calculator 4, and the output of the first subtraction processor 3 is 1
Target value / disturbance filter unit that outputs with next delay characteristics, 4b
Is the target value / disturbance filter section 4a
, An operation unit for calculating an operation amount u from the output of the internal model storage unit 6a and an internal model output operation unit 6b, F1 is a transfer function of the target value filter unit 2, and F2 is a target value / disturbance filter unit 4a is a transfer function. Also,
du is a manipulated variable disturbance, and can be treated equivalent to the control variable disturbance d by setting the disturbance d = Gp × du.

【0027】なお、図2は図1の目標値フィルタ部2、
第1の減算処理部3、操作量演算部4、内部モデル記憶
部6a、内部モデル出力演算部6b、及び第2の減算処
理部8からなるこのIMC構造のコントローラの基本構
成に、制御対象プロセス40、外乱d、及び操作量外乱
duを含めて制御系として書き直したものである。
FIG. 2 shows the target value filter unit 2 of FIG.
The basic configuration of the controller having the IMC structure including the first subtraction processing unit 3, the operation amount calculation unit 4, the internal model storage unit 6a, the internal model output calculation unit 6b, and the second subtraction processing unit 8 includes a process to be controlled. 40, the control system including the disturbance d and the manipulated variable disturbance du is rewritten.

【0028】次に、このようなコントローラの基本構成
の動作について説明する。目標値rは、このコントロー
ラのオペレータ等によって設定され、目標値入力部1を
介して目標値フィルタ部2に入力される。目標値フィル
タ部2は、目標値rをその時定数をT1とする次式のよ
うな伝達関数F1の特性で出力する。 F1=1/(1+T1×s) ・・・(3)
Next, the operation of the basic configuration of such a controller will be described. The target value r is set by an operator of the controller or the like, and is input to the target value filter unit 2 via the target value input unit 1. The target value filter unit 2 outputs the target value r as a characteristic of a transfer function F1 as shown in the following equation with its time constant being T1. F1 = 1 / (1 + T1 × s) (3)

【0029】そして、時定数T1は、あらかじめ設定さ
れた初期値を除いて後述する内部モデル6のむだ時間L
mの変更に伴い次式のように設定されるようになってい
る。 T1=4×α×Lm ・・・(4) ここで、αは比例定数であり、例えばα=0.3であ
る。
The time constant T1 is equal to the dead time L of the internal model 6, which will be described later, excluding a preset initial value.
According to the change of m, the following equation is set. T1 = 4 × α × Lm (4) Here, α is a proportionality constant, for example, α = 0.3.

【0030】次に、第1の減算処理部3は、この目標値
フィルタ部2の出力から第2の減算処理部8から出力さ
れるフィードバック量eを減算する。操作量演算部4内
の目標値・外乱フィルタ部4aは、第1の減算処理部3
の出力をその時定数をT2とする次式のような伝達関数
F2の特性で出力する。 F2=1/(1+T2×s) ・・・(5)
Next, the first subtraction processing section 3 subtracts the feedback amount e output from the second subtraction processing section 8 from the output of the target value filter section 2. The target value / disturbance filter section 4a in the manipulated variable operation section 4 includes a first subtraction processing section 3
Is output with the characteristic of the transfer function F2 as shown in the following equation with its time constant being T2. F2 = 1 / (1 + T2 × s) (5)

【0031】そして、時定数T2も目標値フィルタ部2
の時定数T1と同様に初期値を除いてむだ時間Lmの変
更に伴い次式のように変更されるようになっている。 T2=α×Lm ・・・(6) つまり、時定数T1は標準設定として時定数T2の4倍
に設定されている。
The time constant T2 is also set to the target value filter unit 2.
Similarly to the time constant T1, the following equation is used in accordance with the change in the dead time Lm excluding the initial value. T2 = α × Lm (6) That is, the time constant T1 is set to four times the time constant T2 as a standard setting.

【0032】また、同じく操作量演算部4内の操作部4
bは、目標値・外乱フィルタ部4aの出力から操作量u
を演算するが、その伝達関数Gcは内部モデル記憶部6
aから出力された内部モデル6のゲイン及び時定数によ
り次式となり、図20の例と同様にむだ時間Lmの要素
を除いた内部モデル6の伝達関数Gmの逆数となってい
る。 Gc=(1+Tm×s)/Km ・・・(7) ここで、Km、Tmはそれぞれ内部モデル6のゲイン、
時定数である。
The operation unit 4 in the operation amount calculation unit 4
b is the manipulated variable u from the output of the target value / disturbance filter unit 4a.
Is calculated, and its transfer function Gc is stored in the internal model storage unit 6
According to the gain and the time constant of the internal model 6 output from “a”, the following equation is obtained, and the reciprocal of the transfer function Gm of the internal model 6 excluding the element of the dead time Lm is similar to the example of FIG. Gc = (1 + Tm × s) / Km (7) where Km and Tm are gains of the internal model 6, respectively.
It is a time constant.

【0033】よって、操作量演算部4全体としての伝達
関数は次式となる。 F2×Gc=(1+Tm×s)/{Km×(1+T2×s)}・・・(8) このようにして、第1の減算処理部3の出力から操作量
uが演算されて信号出力部5を介して制御対象プロセス
40へ出力され、また内部モデル出力演算部6bへ出力
される。
Therefore, the transfer function of the entire operation amount calculating section 4 is as follows. F2 × Gc = (1 + Tm × s) / {Km × (1 + T2 × s)} (8) In this way, the manipulated variable u is calculated from the output of the first subtraction processing unit 3 and the signal output unit 5 to the control target process 40 and to the internal model output operation unit 6b.

【0034】次に、制御対象プロセス40は、1次遅れ
とむだ時間の要素を有するものとしてその伝達関数Gp
を次式のような近似伝達関数で表現できる。 Gp=Kp×exp(−Lp×s)/(1+Tp×s) ・・・(9) ここで、Kp、Lp、Tpはそれぞれ制御対象プロセス
40のゲイン、むだ時間、時定数である。
Next, the process 40 to be controlled is assumed to have elements of first-order delay and dead time, and its transfer function Gp
Can be represented by an approximate transfer function such as Gp = Kp × exp (−Lp × s) / (1 + Tp × s) (9) where Kp, Lp, and Tp are a gain, a dead time, and a time constant of the controlled process 40, respectively.

【0035】そして、内部モデル6は、内部モデル記憶
部6aに記憶されたゲインKm、時定数Tm、及びむだ
時間Lmからなるこれらのパラメータによって、上記の
ような制御対象プロセス40を数式表現したものであ
り、内部モデル出力演算部6bにて操作量演算部4から
出力された操作量uから参照制御量ymを演算する。そ
の伝達関数Gmは次式となる。 Gm=Km×exp(−Lm×s)/(1+Tm×s) ・・・(10)
The internal model 6 is a mathematical expression of the control target process 40 described above using these parameters including the gain Km, the time constant Tm, and the dead time Lm stored in the internal model storage unit 6a. In the internal model output operation unit 6b, the reference control amount ym is calculated from the operation amount u output from the operation amount operation unit 4. The transfer function Gm is as follows. Gm = Km × exp (−Lm × s) / (1 + Tm × s) (10)

【0036】次に、第2の減算処理部8は、制御量入力
部7を介して入力された制御対象プロセス40からの制
御量yから内部モデル出力演算部6bからの参照制御量
ymを減算してフィードバック量eを出力する。そし
て、このフィードバック量eが上記のように第1の減算
処理部3に入力される。これで、このIMC構造のコン
トローラの基本構成であるフィードバック制御系が成立
する。
Next, the second subtraction processing unit 8 subtracts the reference control amount ym from the internal model output operation unit 6b from the control amount y from the control target process 40 input via the control amount input unit 7. And outputs the feedback amount e. Then, the feedback amount e is input to the first subtraction processing unit 3 as described above. Thus, a feedback control system, which is a basic configuration of the controller having the IMC structure, is established.

【0037】このような制御系において、逐次むだ時間
更新部9は、以下のようにして内部モデル記憶部6aに
記憶された内部モデル6のむだ時間Lmを変更する。図
3(a)は逐次むだ時間更新部9の動作を説明するため
の制御量yの目標値追従性を示す図、図3(b)はこの
制御量yの変化開始部分を示す図である。y0は制御量
yの初期値、STは制御量yにおける目標値rと初期値
y0との差であるステップ幅、Lm1は逐次むだ時間更
新部9によって変更されたむだ時間Lm、△tは本制御
系の制御周期(サンプリング周期)であり、制御量y上
の○印はサンプリング時点を示している。
In such a control system, the sequential dead time updating section 9 changes the dead time Lm of the internal model 6 stored in the internal model storage section 6a as follows. FIG. 3A is a diagram illustrating the target value followability of the control variable y for explaining the operation of the sequential dead time updating unit 9, and FIG. 3B is a diagram illustrating a change start portion of the control variable y. . y0 is the initial value of the control amount y, ST is the step width which is the difference between the target value r and the initial value y0 in the control amount y, Lm1 is the dead time Lm changed by the sequential dead time updating unit 9, and Δt is the actual time. This is a control cycle (sampling cycle) of the control system, and a circle on the control amount y indicates a sampling time.

【0038】図3(a)では時間0(初期状態)におい
てステップ入力である目標値rが入力されてコントロー
ラから操作量uが制御対象プロセス40に出力され、そ
の結果制御量yが初期値y0から変化して最終的に目標
値rと一致し整定状態に移行する様子が示されており、
図3(b)は図3(a)において制御量yが初期値y0
から変化する最初の部分を拡大した図に相当する。
In FIG. 3A, at time 0 (initial state), a target value r, which is a step input, is input, and an operation amount u is output from the controller to the process 40 to be controlled. As a result, the control amount y becomes the initial value y0. , And finally reaches the target value r and shifts to the set state.
FIG. 3B shows a case where the control amount y in FIG.
Corresponds to an enlarged view of the first part that changes from.

【0039】逐次むだ時間更新部9は、次式によって制
御量yに制御応答としての変化が現れたかどうかを判定
する。 |y−y0|<ε×ST=ε×|r−y0| ・・・(11) ここで、εは比例定数であり、例えばε=0.05であ
る。
The successive dead time updating unit 9 determines whether or not a change as a control response has appeared in the control amount y according to the following equation. | Y−y0 | <ε × ST = ε × | r−y0 | (11) Here, ε is a proportionality constant, for example, ε = 0.05.

【0040】つまり、図3(b)のようにε×STをし
きい値とし現在の制御量yと初期値y0との差がこのし
きい値より小さいときは制御量yに変化がないと判定
し、以上のときは変化が現れたと判定する。このように
制御量yの変化の判定にステップ幅STの5%というし
きい値を設けているのは、外乱等による制御量yの変化
を誤って検出するのを防ぐためである。
That is, as shown in FIG. 3 (b), when ε × ST is used as a threshold value and the difference between the current control value y and the initial value y0 is smaller than this threshold value, there is no change in the control value y. It is determined that a change has occurred in the above case. The reason why the threshold value of 5% of the step width ST is provided for the determination of the change in the control amount y is to prevent the change in the control amount y due to disturbance or the like from being erroneously detected.

【0041】そして、制御量yに変化がないと判定した
場合は内部モデル記憶部6aに記憶されているむだ時間
Lmに制御周期△tを加算する。最初は制御対象プロセ
ス40のむだ時間Lpが未知なので、むだ時間Lmの初
期値は0に設定されており、よってむだ時間Lmは△t
となる。この加算されたむだ時間Lmが逐次むだ時間更
新部9から内部モデル記憶部6aに出力されることによ
り、内部モデル記憶部6aに記憶されている現在のむだ
時間Lmが更新される。
If it is determined that there is no change in the control amount y, the control cycle Δt is added to the dead time Lm stored in the internal model storage unit 6a. At first, since the dead time Lp of the control target process 40 is unknown, the initial value of the dead time Lm is set to 0, so that the dead time Lm is Δt
Becomes The added dead time Lm is sequentially output from the dead time updating unit 9 to the internal model storage unit 6a, so that the current dead time Lm stored in the internal model storage unit 6a is updated.

【0042】そして、上記のようなむだ時間Lmの変更
は、式(11)による判定で制御量yに変化が検出され
ない間繰り返され、変化が検出された時点で停止され
る。この結果、最終的に得られたむだ時間Lmが図3
(b)のLm1である。実際の制御では、むだ時間Lm
が制御周期△tだけ加算されるたびに内部モデル記憶部
6aに出力され、記憶されているむだ時間Lmが変更さ
れてから内部モデル出力演算部6bに出力され、参照制
御量ymが変更されたむだ時間Lmに基づいて演算され
るようになっている。
The change of the dead time Lm as described above is repeated while no change is detected in the control amount y as determined by the equation (11), and stopped when the change is detected. As a result, the finally obtained dead time Lm is shown in FIG.
Lm1 in (b). In actual control, the dead time Lm
Is added to the internal model storage unit 6a each time the control cycle Δt is added, and is output to the internal model output calculation unit 6b after the stored dead time Lm is changed, and the reference control amount ym is changed. The calculation is performed based on the dead time Lm.

【0043】よって、制御対象プロセス40の制御量y
に変化が現れるまでむだ時間Lmが繰り返し長くなるこ
とにより参照制御量ymが初期値y0のまま保持され、
制御量yに制御応答による変化が現れてむだ時間Lmの
変更が終了した時点から参照制御量ymに変化が現れる
ようになる。むだ時間は目標値rが入力されてから制御
量yに変化が現れるまでの時間なので、以上のように制
御量yに制御応答としての変化が現れない間は内部モデ
ル6のむだ時間Lmを逐次更新することにより、制御対
象プロセス40のむだ時間Lpが未知の場合にも内部モ
デル6のむだ時間Lmを設定することができる。
Accordingly, the control amount y of the control target process 40
The reference control amount ym is held at the initial value y0 by repeatedly increasing the dead time Lm until a change appears in
A change due to the control response appears in the control amount y, and a change appears in the reference control amount ym from the time when the change of the dead time Lm ends. The dead time is a time from the input of the target value r to the appearance of a change in the control amount y. Therefore, as described above, the dead time Lm of the internal model 6 is sequentially changed while the change in the control amount y does not appear as a control response. By updating, the dead time Lm of the internal model 6 can be set even when the dead time Lp of the control target process 40 is unknown.

【0044】図1の例では制御量yの制御応答による変
化を誤検出を防ぐためのしきい値によって検出している
ので、検出精度はしきい値によって決まり、制御対象プ
ロセス40のむだ時間Lpをより高精度に検出するには
別の対応が必要となる。図4は本発明の実施例を示す
IMC構造のコントローラのブロック図であり、図1と
同様の部分には同一の符号を付してある。
In the example shown in FIG. 1, since the change due to the control response of the control amount y is detected by a threshold value for preventing erroneous detection, the detection accuracy is determined by the threshold value, and the dead time Lp of the process 40 to be controlled is determined. In order to detect with higher accuracy, another measure is required. FIG. 4 is a block diagram of a controller having an IMC structure showing one embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0045】10は目標値r、制御量y、及び参照制御
量ymに基づいて制御量y、参照制御量ymの初期値か
ら変化終了の整定値までの差であるステップ幅を算出す
るステップ幅算出部である。11は応答開始領域検出部
であり、制御量y、参照制御量ymのステップ幅に基づ
いてそれぞれの応答開始領域、すなわち目標値rの入力
に対して操作量演算部4から操作量uが出力されること
により制御量y、参照制御量ymが初期値から変化を始
める領域を検出する。また、12は応答開始領域の制御
量y、参照制御量ymの変化量から制御対象プロセス4
0のむだ時間Lpの推定値を算出し、内部モデル記憶部
6aに記憶された内部モデル6のむだ時間Lmをこの推
定値に変更させるむだ時間検出部である。
Reference numeral 10 denotes a step width for calculating a step width, which is a difference between the initial value of the control amount y and the reference control amount ym from the set value at the end of the change, based on the target value r, the control amount y, and the reference control amount ym. It is a calculation unit. Reference numeral 11 denotes a response start area detection unit, which outputs the operation amount u from the operation amount calculation unit 4 in response to the input of each response start area, that is, the target value r, based on the step width of the control amount y and the reference control amount ym. As a result, a region where the control amount y and the reference control amount ym start to change from the initial values is detected. Reference numeral 12 denotes the control target process 4 based on the change amount of the control amount y in the response start area and the reference control amount ym.
The dead time detecting unit calculates an estimated value of the dead time Lp of 0, and changes the dead time Lm of the internal model 6 stored in the internal model storage unit 6a to the estimated value.

【0046】本実施例のコントローラの構成は、ステッ
プ幅算出部10、応答開始領域検出部11、むだ時間検
出部12を除いて図1の例と全く同様である。その基本
的な動作も図1の例と同様であり、逐次むだ時間更新部
9が内部モデル記憶部6aに記憶されたむだ時間Lmを
Lm1に変更する。このようなコントローラにおいて、
ステップ幅算出部10、応答開始領域検出部11、及び
むだ時間検出部12は、以下のようにして制御対象プロ
セス40のむだ時間Lpの推定値を算出する。
The configuration of the controller of this embodiment is exactly the same as that of the example shown in FIG. 1 except for the step width calculator 10, the response start area detector 11, and the dead time detector 12. The basic operation is the same as in the example of FIG. 1, and the sequential dead time updating unit 9 changes the dead time Lm stored in the internal model storage unit 6a to Lm1. In such a controller,
The step width calculation unit 10, the response start area detection unit 11, and the dead time detection unit 12 calculate an estimated value of the dead time Lp of the control target process 40 as described below.

【0047】図5はステップ幅算出部10の動作を説明
するための参照制御量ymの目標値追従性を示す図であ
る。ym0は参照制御量ymの初期値、rmは目標値r
に相当する参照制御量ymの整定値、STmは参照制御
量ymにおける整定値rmと初期値ym0との差である
ステップ幅である。図5では図3(a)と同様に目標値
rの入力により参照制御量ymが初期値ym0から変化
し整定値rmに整定する様子が示されている。
FIG. 5 is a diagram illustrating the target value followability of the reference control amount ym for explaining the operation of the step width calculation unit 10. ym0 is the initial value of the reference control amount ym, and rm is the target value r.
Is a set value of the reference control amount ym and STm is a step width which is a difference between the set value rm and the initial value ym0 in the reference control amount ym. FIG. 5 shows a state in which the reference control amount ym changes from the initial value ym0 and is settled to the set value rm by inputting the target value r as in FIG. 3A.

【0048】そして、ステップ幅算出部10は逐次むだ
時間更新部9と同様に制御量yのステップ幅STを次式
にて算出する。 ST=|r−y0| ・・・(12) また、参照制御量ymのステップ幅STmを次式のよう
に算出する。 STm=|rm−ym0| ・・・(13)
Then, the step width calculating unit 10 calculates the step width ST of the control amount y by the following equation, similarly to the sequential dead time updating unit 9. ST = | r−y0 | (12) Further, the step width STm of the reference control amount ym is calculated as in the following equation. STm = | rm-ym0 | (13)

【0049】ここで、制御対象プロセス40の制御量
y、内部モデル6から出力される参照制御量ymは、目
標値r、外乱dから次式にて求めることができる。 y=F1×F2×Gp×Gc×r/{1+F2×Gc×(Gp−Gm)} +(1−F2×Gm×Gc)×d/{1+F2×Gc×(Gp−Gm)} ・・・(14) ym=F1×F2×Gm×Gc×r/{1+F2×Gc×(Gm−Gp)} +(−F2×Gm×Gc)×d/{1+F2×Gc×(Gm−Gp)} ・・・(15)
Here, the control amount y of the control target process 40 and the reference control amount ym output from the internal model 6 can be obtained from the target value r and the disturbance d by the following equation. y = F1 × F2 × Gp × Gc × r / {1 + F2 × Gc × (Gp−Gm)} + (1-F2 × Gm × Gc) × d / {1 + F2 × Gc × (Gp−Gm)} (14) ym = F1 × F2 × Gm × Gc × r / {1 + F2 × Gc × (Gm−Gp)} + (− F2 × Gm × Gc) × d / {1 + F2 × Gc × (Gm−Gp)}・ ・ (15)

【0050】そして、内部モデル6のゲインKmの初期
値をKm0とすると、式(14)、(15)より参照制
御量ymの初期値ym0は次式となる。 ym0=(y0−d)×Km0/Kp ・・・(16) 式(16)より外乱d=0であれば、制御量初期値y0
と参照制御量初期値ym0との比は、次式のように制御
対象プロセス40のゲインKp(ここでは推定値)と内
部モデル6のゲイン初期値Km0との比に一致する。 Kp/Km0=y0/ym0 (y0≠0、ym0≠0) ・・・(17)
Then, assuming that the initial value of the gain Km of the internal model 6 is Km0, the initial value ym0 of the reference control amount ym is given by the following equation from equations (14) and (15). ym0 = (y0−d) × Km0 / Kp (16) From the equation (16), if the disturbance d = 0, the control amount initial value y0
Is equal to the ratio between the gain Kp (here, an estimated value) of the control target process 40 and the gain initial value Km0 of the internal model 6, as shown in the following equation. Kp / Km0 = y0 / ym0 (y0 ≠ 0, ym0 ≠ 0) (17)

【0051】よって、制御対象プロセス40のゲインK
pは次式のように推定することができる。 Kp=Km0×y0/ym0 ・・・(18) また、同様にして目標値rと参照制御量ymの整定値r
mとの比は、ゲインKpとゲイン初期値Km0との比に
一致する。 Kp/Km0=r/rm ・・・(19)
Therefore, the gain K of the process 40 to be controlled is
p can be estimated as follows: Kp = Km0 × y0 / ym0 (18) Similarly, the target value r and the set value r of the reference control amount ym
The ratio to m matches the ratio between the gain Kp and the initial gain value Km0. Kp / Km0 = r / rm (19)

【0052】したがって、式(13)は式(17)〜
(19)より次式のように変形することができる。 STm=|rm−ym0|=|r×Km0/Kp−y0×Km0/Kp| =|r−y0|×Km0/Kp =|(r×ym0/y0)−ym0| ・・・(20) こうして、ステップ幅算出部10は、制御量yのステッ
プ幅ST、参照制御量ymのステップ幅STmを式(1
2)、(20)によって算出し、これらを応答開始領域
検出部11に出力する。
Therefore, equation (13) is obtained by replacing equations (17) to
From (19), the following equation can be used. STm = | rm−ym0 | = | r × Km0 / Kp−y0 × Km0 / Kp | = | r−y0 | × Km0 / Kp = | (r × ym0 / y0) −ym0 | (20) , The step width calculation unit 10 calculates the step width ST of the control amount y and the step width STm of the reference control amount ym by the formula (1).
2) and (20) are calculated and output to the response start area detection unit 11.

【0053】次に、応答開始領域検出部11は、ステッ
プ幅ST、STmに基づいて制御量y及び参照制御量y
mの応答開始領域、すなわち目標値rの入力に対して操
作量演算部4から操作量uが出力されることにより制御
量y、参照制御量ymがそれぞれ初期値y0、ym0か
ら変化を始める領域を検出する。
Next, the response start area detecting section 11 determines the control amount y and the reference control amount y based on the step widths ST and STm.
A response start region of m, that is, a region where the control amount y and the reference control amount ym start to change from the initial values y0 and ym0, respectively, when the operation amount u is output from the operation amount calculating unit 4 in response to the input of the target value r. Is detected.

【0054】図6(a)は応答開始領域検出部11の動
作を説明するための制御量yの応答開始領域を示す図、
図6(b)は同じく参照制御量ymの応答開始領域を示
す図である。i1、i2はそれぞれ制御量yの応答開始
領域の開始時点、終了時点、im1、im2は参照制御
量ymの応答開始領域の開始時点、終了時点、y1、y
2はそれぞれ応答開始領域の開始時点i1、終了時点i
2における制御量、ym1、ym2は同じく開始時点i
m1、終了時点im2における参照制御量である。
FIG. 6A is a diagram showing a response start area of the control variable y for explaining the operation of the response start area detecting unit 11.
FIG. 6B is a diagram showing a response start area of the reference control amount ym. i1 and i2 are the start and end times of the response start area of the control amount y, and im1 and im2 are the start and end times of the response start area of the reference control amount ym and y1 and y, respectively.
2 is the start time i1 and the end time i of the response start area, respectively.
2, the control amounts ym1 and ym2 are also the start time i
m1 is the reference control amount at the end time im2.

【0055】また、1、2・・・j、j+1・・・n、
n+1の各数字はサンプリング時点であり、応答開始領
域の開始時点を1としている。図6(a)、(b)はそ
れぞれ図3(a)、図5における変化開始部分を拡大し
た図に相当する。
Also, 1, 2,... J, j + 1.
Each number of n + 1 is a sampling point, and the start point of the response start area is set to 1. FIGS. 6A and 6B correspond to enlarged views of the change start portion in FIGS. 3A and 5, respectively.

【0056】まず、応答開始領域検出部11は、次式に
よって検出するサンプリング時点を制御量yの応答開始
領域の開始時点i1とする。 |y−y0|>β×ST ・・・(21) ここで、βは比例定数であり、例えばβ=0.05であ
る。
First, the response start area detecting section 11 sets the sampling time detected by the following equation as the start time i1 of the response start area of the control amount y. | Y−y0 |> β × ST (21) Here, β is a proportionality constant, for example, β = 0.05.

【0057】つまり、制御量yの応答開始領域の開始時
点i1は、図6(a)のようにβ×STをしきい値とし
現在の制御量yと初期値y0との差がこのしきい値を超
えた最初のサンプリング時点である。こうして、開始時
点i1の制御量y1が求められる。
That is, at the start time i1 of the response start area of the control amount y, as shown in FIG. 6A, the threshold value is β × ST, and the difference between the current control amount y and the initial value y0 is this threshold. This is the first sampling point that exceeds the value. Thus, the control amount y1 at the start time point i1 is obtained.

【0058】そして、参照制御量ymの応答開始領域の
開始時点im1を同様に検出する。 |ym−ym0|>β×STm ・・・(22) すなわち、参照制御量ymの応答開始領域の開始時点i
m1は、図6(b)のようにβ×STmをしきい値とし
現在の参照制御量ymとその初期値ym0との差がこの
しきい値を超えた最初のサンプリング時点である。こう
して、開始時点im1の参照制御量ym1が求められ
る。
Then, the start time im1 of the response start area of the reference control amount ym is similarly detected. | Ym−ym0 |> β × STm (22) That is, the start point i of the response start area of the reference control amount ym
m1 is the first sampling time point at which the difference between the current reference control amount ym and its initial value ym0 exceeds this threshold value with β × STm as the threshold value as shown in FIG. 6B. Thus, the reference control amount ym1 at the start time im1 is obtained.

【0059】次に、制御量yの応答開始領域の終了時点
i2は、制御量yの応答開始領域の開始時点i1からn
サンプリング後の時点か(例えばn=9)、あるいは次
式を満たす最初のサンプリング時点のうちどちらか先に
検出した方とする。 |y−y0|>δ×ST ・・・(23) ここで、δは比例定数であり、例えばδ=0.20であ
る。そして、式(23)によるサンプリング時点を終了
時点i2とする場合は、開始時点i1からこの終了時点
i2までのサンプリング数をjとする。
Next, the end time point i2 of the response start area of the control amount y is n from the start time point i1 of the response start area of the control amount y.
It is assumed that the point is detected after sampling (for example, n = 9) or the first sampling point satisfying the following expression, whichever is detected first. | Y−y0 |> δ × ST (23) where δ is a proportionality constant, for example, δ = 0.20. When the sampling time according to the equation (23) is the end time i2, the number of samples from the start time i1 to the end time i2 is j.

【0060】すなわち、制御量yの応答開始領域の終了
時点i2は、本実施例では9サンプリング後の時点か
(図6(a)ではn+1時点)、あるいは現在の制御量
yとその初期値y0との差がステップ幅STの20%を
超えた最初のサンプリング時点(図6(a)ではj+1
時点)のうちの早い方なので、図6(a)ではj+1時
点を応答開始領域の終了時点i2としている。こうし
て、終了時点i2の制御量y2が求められる。
That is, the end point i2 of the response start area of the control amount y is the point after 9 samplings in this embodiment (the point n + 1 in FIG. 6A), or the current control amount y and its initial value y0. At the first sampling point (j + 1 in FIG. 6A) when the difference from
6A, the time point j + 1 is set as the end time point i2 of the response start area in FIG. 6A. Thus, the control amount y2 at the end time point i2 is obtained.

【0061】そして、参照制御量ymの応答開始領域の
終了時点im2は、参照制御量ymの応答開始領域の開
始時点im1からnサンプリング後の時点か、あるいは
上記で得られたサンプリング数jによる同じく開始時点
im1からjサンプリング後の時点のうちどちらか早い
方とする。こうして、終了時点im2の参照制御量ym
2が求められる。
The end time im2 of the response start area of the reference control amount ym is the time point n sampling after the start time im1 of the response start area of the reference control amount ym, or the same based on the sampling number j obtained above. The time after j sampling from the start time im1 is the earlier one. Thus, the reference control amount ym at the end time im2
2 is required.

【0062】よって、制御量yの応答開始領域の開始時
点i1から終了時点i2までのサンプリング数と参照制
御量ymの応答開始領域の開始時点im1から終了時点
im2までのサンプリング数が一致するようになってお
り、このn又はjの得られたサンプリング数をNyとす
る。
Therefore, the number of samplings from the start time i1 to the end time i2 of the response start area of the control amount y and the number of samplings from the start time im1 to the end time im2 of the response start area of the reference control amount ym match. And the obtained sampling number of n or j is Ny.

【0063】また、上記のように終了時点i2、im2
の検出を2点のうち早い方としているのは、固定サンプ
リング数nによる検出のみでは、制御量yが早めに整定
状態に近づいてしまい終了時点i2、im2の検出が間
に合わなくなってしまうことがあるからである。応答開
始領域検出部11は、このようにして検出した応答開始
領域における制御量y1、y2、参照制御量ym1、y
m2、制御量yの応答開始領域の開始時点(時間)i
1、サンプリング数Nyをむだ時間検出部12に出力す
る。
As described above, the end time points i2 and im2
The reason why the detection of (i) is the earlier of the two points is that if only the detection with the fixed sampling number n is performed, the control amount y approaches the settling state earlier, and the detection of the end time points i2 and im2 may not be in time. Because. The response start area detection unit 11 controls the control amounts y1 and y2 and the reference control amounts ym1 and y in the response start area detected in this manner.
m2, the start time (time) i of the response start area of the control amount y
1. The sampling number Ny is output to the dead time detection unit 12.

【0064】むだ時間検出部12は、これらの値から以
下のようにして制御対象プロセス40のむだ時間Lpの
推定値を算出する。図7(a)はむだ時間検出部12の
動作を説明するための制御量yの応答開始領域を示す
図、図7(b)は同じく参照制御量ymの応答開始領域
を示す図である。
The dead time detecting section 12 calculates an estimated value of the dead time Lp of the controlled process 40 from these values as follows. FIG. 7A is a diagram illustrating a response start region of the control amount y for explaining the operation of the dead time detection unit 12, and FIG. 7B is a diagram illustrating a response start region of the reference control amount ym.

【0065】図7(a)において、Lm2は算出すべき
制御対象プロセス40のむだ時間Lpの推定値、i0は
制御量yが変化を始める時点、Aはこの点i0から制御
量y上における直線H2〜H1の延長線と初期値y0と
の交点までの時間、Bはこの交点から応答開始領域の開
始時点i1までの時間である。図7(b)において、i
m0は参照制御量ymが変化を始める時点、Cは参照制
御量ym上における直線H4〜H3の延長線と初期値y
m0との交点から応答開始領域の開始時点im1までの
時間、Dは点im0から開始時点im1までの時間であ
る。
In FIG. 7A, Lm2 is an estimated value of the dead time Lp of the process 40 to be calculated, i0 is the time when the control variable y starts to change, and A is a straight line on the control variable y from this point i0. B is the time from the intersection of the extension line of H2 to H1 to the initial value y0, and B is the time from this intersection to the start point i1 of the response start area. In FIG. 7B, i
m0 is a point in time when the reference control amount ym starts to change, C is an extension of the straight lines H4 to H3 on the reference control amount ym and the initial value y
D is the time from the intersection with m0 to the start time im1 of the response start area, and D is the time from the point im0 to the start time im1.

【0066】ここで、むだ時間Lm2は時間0から制御
量yの変化開始時点i0までの経過時間として推定する
ことができる。そして、逐次むだ時間更新部9による変
化開始判定しきい値(式(11))の比例定数εと応答
開始領域検出部11による開始時点i1の検出しきい値
(式(21))の比例定数βがε=β=0.05である
ことから、逐次むだ時間更新部9によって求められるむ
だ時間Lm1は図7(a)のように時間0から開始時点
i1までの時間となる。
Here, the dead time Lm2 can be estimated as the elapsed time from the time 0 to the change start time i0 of the control amount y. Then, the proportional constant ε of the change start determination threshold value (Equation (11)) by the sequential dead time updating unit 9 and the proportional constant of the detection threshold value (Equation (21)) at the start time point i1 by the response start area detection unit 11 Since β is ε = β = 0.05, the dead time Lm1 obtained by the sequential dead time updating unit 9 is a time from time 0 to the start time point i1 as shown in FIG. 7A.

【0067】また、前述のようにこのむだ時間Lm1の
確定後に参照制御量ymが変化を始めるので、Lm1は
図7(b)のように時間0から変化開始時点im0まで
の時間となる。
Since the reference control amount ym starts to change after the dead time Lm1 is determined as described above, Lm1 is the time from time 0 to the change start time im0 as shown in FIG. 7B.

【0068】よって、むだ時間の推定値Lm2は、図7
(a)に示すように逐次むだ時間更新部9によって求め
られ現在内部モデル記憶部6aに記憶されているむだ時
間Lm1、時間A、Bから次式のように算出することが
できる。 Lm2=Lm1−B−A ・・・(24)
Therefore, the estimated value Lm2 of the dead time is calculated as shown in FIG.
As shown in (a), the dead time Lm1 and the times A and B, which are sequentially obtained by the dead time updating unit 9 and are currently stored in the internal model storage unit 6a, can be calculated by the following equation. Lm2 = Lm1-BA (24)

【0069】そして、制御量yの応答開始領域の開始時
点i1から終了時点i2までの時間がサンプリング数N
y、制御周期△tよりNy×△tとなるので、時間Bは
次式となる。 B=Ny×△t×(y1−y0)/(y2−y1) ・・・(25) また、時間Aは次式によって求めることができる。 A={(ym2−ym1)/(y2−y1)}1/2 ×(D−C) ・・・(26)
The time from the start time i1 to the end time i2 of the response start area of the control amount y is equal to the sampling number N.
Since y becomes Ny × Δt from the control period Δt, the time B is given by the following equation. B = Ny × △ t × (y1-y0) / (y2-y1) (25) The time A can be obtained by the following equation. A = {(ym2-ym1) / (y2-y1)} 1/2 × (D−C) (26)

【0070】参照制御量ymの応答開始領域の開始時点
im1から終了時点im2までの時間もNy×△tなの
で、時間Cは次式となる。 C=Ny×△t×(ym1−ym0)/(ym2−ym1) ・・・(27) また、時間Dは次式となる。 D=im1−Lm1 ・・・(28)
The time from the start time im1 to the end time im2 of the response start area of the reference control amount ym is also Ny × △ t, and the time C is given by the following equation. C = Ny × △ t × (ym1-ym0) / (ym2-ym1) (27) The time D is expressed by the following equation. D = im1-Lm1 (28)

【0071】よって、式(24)は式(25)〜(2
8)より次式となる。 Lm2=Lm1−Ny×△t×(y1−y0)/(y2−y1) −{(ym2−ym1)/(y2−y1)}1/2 ×{im1−Lm1 − Ny×△t×(ym1−ym0)/(ym2−ym1)} ・・・(29)
Therefore, the equation (24) can be replaced by the equations (25) to (2)
8) from the following equation. Lm2 = Lm1-Ny × △ t × (y1-y0) / (y2-y1)-{(ym2-ym1) / (y2-y1)} 1/2 × {im1-Lm1-Ny × △ t × (ym1 −ym0) / (ym2-ym1)} (29)

【0072】むだ時間検出部12は、式(29)によっ
て制御対象プロセス40のむだ時間の推定値Lm2を算
出するが、本来0以上の値であるべきむだ時間Lm2が
負の値に算出されたとき、すなわちLm2<0のときは
次式のようにする。 Lm2=Lm1−2×B =Lm1−2×Ny×△t×(y1−y0)/(y2−y1) ・・・(30) 式(30)によってもなおLm2が負の値の場合はLm
2=0とする。
The dead time detector 12 calculates the estimated value Lm2 of the dead time of the process 40 to be controlled by the equation (29). The dead time Lm2, which should be a value equal to or greater than 0, is calculated to be a negative value. When Lm2 <0, the following equation is used. Lm2 = Lm1-2 × B = Lm1-2 × Ny × △ t × (y1-y0) / (y2-y1) (30) According to equation (30), if Lm2 is still a negative value, Lm
2 = 0.

【0073】むだ時間検出部12は、このようにして算
出したむだ時間Lm2を制御応答の終了後、すなわち制
御量yが目標値rに整定した後に内部モデル記憶部6a
に出力する。こうして、内部モデル記憶部6aに記憶さ
れたむだ時間Lm(現在はLm1)が制御対象プロセス
40のむだ時間の推定値Lm2に変更されるが、整定後
に変更されることから実際に制御に使用されるのは次に
目標値rが入力されてからとなる。
The dead time detector 12 calculates the dead time Lm2 calculated in this way after the end of the control response, that is, after the control amount y has settled to the target value r, the internal model storage 6a.
Output to In this way, the dead time Lm (currently Lm1) stored in the internal model storage unit 6a is changed to the estimated value Lm2 of the dead time of the control target process 40, but since it is changed after settling, it is actually used for control. This is after the next input of the target value r.

【0074】そして、以後は逐次むだ時間更新部9によ
るむだ時間Lm1への変更とむだ時間検出部12による
むだ時間Lm2への変更は通常実行されない。以上のよ
うにしてむだ時間Lm1より精度の高いむだ時間Lm2
を算出することができる。
After that, the change to the dead time Lm1 by the sequential dead time updating unit 9 and the change to the dead time Lm2 by the dead time detecting unit 12 are not normally executed. As described above, the dead time Lm2 having higher accuracy than the dead time Lm1
Can be calculated.

【0075】図8は本実施例のコントローラをタンク内
の液面の高さの制御に使用したときの目標値追従性を示
す図、図9は従来のIMCコントローラの目標値追従性
を示す図である。図8、9は0秒にて目標値r(一点鎖
線)を液面の高さ4cmというステップ入力として入力
し、その制御結果の液面の高さである制御量y(実線)
を求めたシミュレーション結果である。また、ここでの
従来のIMCコントローラは、本実施例のコントローラ
において内部モデル6のむだ時間Lmの変更を行わない
ものを用いている。
FIG. 8 is a view showing a target value follow-up property when the controller of this embodiment is used for controlling the liquid level in the tank, and FIG. 9 is a view showing a target value follow-up property of the conventional IMC controller. It is. FIGS. 8 and 9 show a control value y (solid line), which is a target value r (dotted line) input at 0 seconds as a step input of a liquid level of 4 cm, and the control level is the liquid level.
This is a simulation result of obtaining. The conventional IMC controller used here does not change the dead time Lm of the internal model 6 in the controller of the present embodiment.

【0076】ここで、タンク内の液体という制御対象プ
ロセス40のゲインKpを8、時定数Tpを20秒、む
だ時間Lpを15秒とし、本実施例と従来のIMCコン
トローラの内部モデル6のゲインKmを8、時定数Tm
を20秒とし、制御対象プロセス40のむだ時間Lpは
未知としているためむだ時間Lmを0秒とする。また、
本実施例及び従来のIMCコントローラの目標値フィル
タ部2の時定数T1を24秒、目標値・外乱フィルタ部
4aの時定数T2を6秒とし、制御周期△tは1秒であ
る。
Here, the gain Kp of the process 40 to be controlled, which is the liquid in the tank, the time constant Tp is 20 seconds, the dead time Lp is 15 seconds, and the gain of the internal model 6 of the present embodiment and the conventional IMC controller is set. Km is 8, time constant Tm
Is set to 20 seconds, and since the dead time Lp of the control target process 40 is unknown, the dead time Lm is set to 0 second. Also,
The time constant T1 of the target value filter unit 2 of the present embodiment and the conventional IMC controller is 24 seconds, the time constant T2 of the target value / disturbance filter unit 4a is 6 seconds, and the control cycle Δt is 1 second.

【0077】図8は最初の制御応答であり、逐次むだ時
間更新部9によるむだ時間Lm1への変更の結果なの
で、図1のコントローラでも結果は同じである。また、
この結果得られたむだ時間Lm1は18秒である。図
8、9の比較で明らかなように、本実施例のコントロー
ラによれば従来のIMCコントローラに比べて安定な応
答が得られることが分かる。また、算出された制御対象
プロセス40のむだ時間の推定値Lm2は15秒であ
る。
FIG. 8 shows the first control response, which is the result of the change to the dead time Lm1 by the successive dead time updating unit 9. Therefore, the result is the same in the controller of FIG. Also,
The resulting dead time Lm1 is 18 seconds. As is clear from the comparison between FIGS. 8 and 9, it can be seen that the controller of the present embodiment can provide a more stable response than the conventional IMC controller. The calculated estimated value Lm2 of the dead time of the control target process 40 is 15 seconds.

【0078】図1の例において、制御量入力部7から出
力された制御量yにノイズが加わると、制御量yの変化
開始の検出、むだ時間Lm1の算出が不正確になり制御
が不安定になってしまう。このような制御量yのノイズ
には、例えば制御量yを測定し制御量入力部7に出力す
るセンサによる測定ノイズがある。
In the example of FIG. 1, when noise is added to the control amount y output from the control amount input unit 7, the detection of the start of the change of the control amount y and the calculation of the dead time Lm1 become inaccurate, and the control becomes unstable. Become. Such noise of the control amount y includes, for example, a measurement noise by a sensor that measures the control amount y and outputs it to the control amount input unit 7.

【0079】図10は本発明の他の参考例を示すIMC
構造のコントローラのブロック図であり、図1と同様の
部分には同一の符号を付してある。9aは図1の逐次む
だ時間更新部9と同様の処理を後述するノイズ処理部か
ら出力されたダンピング処理後の制御量yに基づいて行
う逐次むだ時間更新部、13は制御量yのノイズを低減
する処理を行うノイズ処理部である。
[0079] Figure 10 shows another reference example of the present invention IMC
FIG. 2 is a block diagram of a controller having a structure, and portions similar to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. 9a is a sequential dead time updating unit that performs the same processing as the sequential dead time updating unit 9 of FIG. 1 based on the control amount y after the damping process output from the noise processing unit described later. This is a noise processing unit that performs a process of reducing noise.

【0080】次に、本参考例のコントローラの動作を説
明する。基本的な動作は図1の例と同様であるが、ロー
パスフィルタであるノイズ処理部13は、次式のように
制御量yをダンピング処理してノイズを減少させる。 yd(i)={y(i)+Td×yd(i−1)}/(1+Td) ・・・(31)
[0080] Next, the operation of the controller of the present embodiment. The basic operation is the same as in the example of FIG. 1, but the noise processing unit 13 as a low-pass filter reduces the noise by damping the control amount y as in the following equation. yd (i) = {y (i) + Td × yd (i-1)} / (1 + Td) (31)

【0081】ここで、yd(i)は本制御系のサンプリ
ング時刻iにおけるダンピング処理後の制御量y、y
(i)はサンプリング時刻iにおける制御量yである。
また、Tdはダンピング時定数であり、例えば制御周期
△tが1秒であればTd=5秒である。そして、このダ
ンピング処理後の制御量yd(i)が逐次むだ時間更新
部9aに入力される。
Here, yd (i) is the control amount y, y after the damping process at the sampling time i of the present control system.
(I) is the control amount y at the sampling time i.
Td is a damping time constant. For example, if the control period Δt is 1 second, Td = 5 seconds. Then, the control amount yd (i) after the damping process is sequentially input to the dead time updating unit 9a.

【0082】逐次むだ時間更新部9aの動作は図1の逐
次むだ時間更新部9と同様であるが、ダンピング処理後
の制御量yd(i)が入力されるので、制御量yの変化
の検出は式(11)に相当する次式によって行われる。 |yd(i)−yd(0)|<ε×ST2 ・・・(32) 式(32)において、ST2は制御量yにおけるノイズ
対応のステップ幅であるが、ステップ幅STと異なり次
式にて算出する。
The operation of the sequential dead time updating unit 9a is the same as that of the sequential dead time updating unit 9 in FIG. 1, but the control amount yd (i) after the damping process is input, so that the change of the control amount y is detected. Is performed by the following equation corresponding to equation (11). | Yd (i) −yd (0) | <ε × ST2 (32) In the equation (32), ST2 is a step width corresponding to noise in the control amount y. And calculate.

【0083】 ST2=|r−r0| ・・・(33) ここで、r0は目標値rの初期値である。制御の初期状
態は整定状態でもあることから制御量yにノイズが加わ
っていなければ、r0=y0で、ST=|r−y0|=
|r−r0|となる。しかし、制御量yにノイズが加わ
っているとr0≠y0となるので、ノイズ対応のステッ
プ幅としては上記のST2を用いる。こうして、制御量
yにノイズが加わっていても制御量yに変化が現れたか
どうかを正しく検出することができる。
ST2 = | r−r0 | (33) Here, r0 is an initial value of the target value r. Since the initial state of the control is also a settling state, if no noise is added to the control amount y, r0 = y0 and ST = | r−y0 | =
| R−r0 |. However, if noise is added to the control amount y, r0 ≠ y0, so the above ST2 is used as the step width corresponding to the noise. In this way, it is possible to correctly detect whether or not the control amount y has changed even if noise is added to the control amount y.

【0084】逐次むだ時間更新部9aのこのような制御
量yの変化検出を除く動作は、逐次むだ時間更新部9と
同じである。したがって、図1の例と同様に制御量yに
制御応答としての変化が現れない間は内部モデル6のむ
だ時間Lmを逐次更新して最終的にむだ時間Lm1に変
更することにより、制御対象プロセス40のむだ時間L
pが未知で、かつ制御量yにノイズが加わっていても制
御特性の劣化を回避することができる。
The operation of the sequential dead time updating unit 9a except for the detection of such a change in the control amount y is the same as that of the sequential dead time updating unit 9. Therefore, as in the example of FIG. 1, while the change in the control amount y does not appear as a control response, the dead time Lm of the internal model 6 is sequentially updated and finally changed to the dead time Lm1, thereby controlling the process to be controlled. 40 dead times L
Even if p is unknown and noise is added to the control amount y, deterioration of control characteristics can be avoided.

【0085】図4の例でも制御量yにノイズが加わって
いると、応答開始領域の検出、むだ時間Lm2の算出が
不正確になってしまうので、ノイズ対応が必要となる。
図11は本発明の他の実施例を示すIMC構造のコント
ローラのブロック図であり、図4、10と同様の部分に
は同一の符号を付してある。
Also in the example of FIG. 4, if noise is added to the control amount y, the detection of the response start area and the calculation of the dead time Lm2 become inaccurate, so that it is necessary to deal with noise.
FIG. 11 is a block diagram of a controller having an IMC structure showing another embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIGS.

【0086】10aは図4のステップ幅算出部10と同
様でノイズに対応した制御量及び参照制御量のステップ
幅を算出するステップ幅算出部、11aは制御量及び参
照制御量のステップ幅、ノイズ処理部13から出力され
たノイズ処理後の制御量yd(i)、参照制御量ymに
基づいて応答開始領域の開始時点i1、im1と終了時
点i2、im2を検出する応答開始領域検出部、12a
は応答開始領域の開始時点i1、im1と終了時点i
2、im2により特定される制御量y及び参照制御量y
mの変化率からむだ時間の推定値Lm2を算出し、内部
モデル記憶部6aに記憶されたむだ時間Lmをこの推定
値に変更させるむだ時間検出部である。
Reference numeral 10a denotes a step width calculator for calculating the step width of the control amount and the reference control amount corresponding to the noise, similarly to the step width calculator 10 of FIG. 4, and 11a denotes the step width of the control amount and the reference control amount, and the noise. A response start area detection unit 12a that detects the start time i1, im1 and the end time i2, im2 of the response start area based on the control amount yd (i) after noise processing and the reference control amount ym output from the processing unit 13;
Are the start time i1 and im1 of the response start area and the end time i
2, the control amount y specified by im2 and the reference control amount y
A dead time detection unit that calculates an estimated value Lm2 of the dead time from the change rate of m, and changes the dead time Lm stored in the internal model storage unit 6a to this estimated value.

【0087】ステップ幅算出部10aは、ステップ幅算
出部10と同様にして制御量y、参照制御量ymのステ
ップ幅を算出するが、これらには逐次むだ時間更新部9
aと同様の理由からノイズ対応のステップ幅としてそれ
ぞれST2、STm2を用いる。
The step width calculation unit 10a calculates the step widths of the control amount y and the reference control amount ym in the same manner as the step width calculation unit 10.
For the same reason as in a, ST2 and STm2 are used as step widths corresponding to noise.

【0088】よって、制御量yのステップ幅ST2は式
(33)によって算出され、参照制御量ymのステップ
幅STm2は式(20)に基づく次式によって算出され
る。 STm2=|(r×ym0/r0)−ym0| ・・・(34) こうして、ステップ幅算出部10aは、制御量yのステ
ップ幅ST2、参照制御量ymのステップ幅STm2を
算出し、これらを応答開始領域検出部11aに出力す
る。
Therefore, the step width ST2 of the control amount y is calculated by the equation (33), and the step width STm2 of the reference control amount ym is calculated by the following equation based on the equation (20). STm2 = | (r × ym0 / r0) −ym0 | (34) Thus, the step width calculator 10a calculates the step width ST2 of the control amount y and the step width STm2 of the reference control amount ym, and calculates these. Output to the response start area detection unit 11a.

【0089】次に、応答開始領域検出部11aは、これ
らステップ幅ST2、STm2、ノイズ処理部13から
出力されたダンピング処理後の制御量yd(i)、内部
モデル出力演算部6bから出力された参照制御量ymに
基づいて応答開始領域を検出する。
Next, the response start area detection section 11a outputs the step widths ST2 and STm2, the control amount yd (i) after the damping processing output from the noise processing section 13, and the output from the internal model output calculation section 6b. A response start area is detected based on the reference control amount ym.

【0090】応答開始領域検出部11aの動作は図4の
応答開始領域検出部11の動作とほぼ同様であるが、式
(21)に相当する次式によって検出するサンプリング
時点を制御量yの応答開始領域の開始時点i1とする。 |yd(i)−yd(0)|>β×ST2 ・・・(35)
The operation of the response start area detecting section 11a is almost the same as the operation of the response start area detecting section 11 in FIG. 4, but the sampling point detected by the following equation corresponding to the equation (21) is determined by the response of the control amount y. The start time of the start area is i1. | Yd (i) −yd (0) |> β × ST2 (35)

【0091】つまり、制御量yの応答開始領域の開始時
点i1は、ノイズ処理された現在の制御量yd(i)と
その初期値yd(0)との差がしきい値β×ST2を超
えた最初のサンプリング時点である。そして、参照制御
量ymの応答開始領域の開始時点im1を同様に次式に
よって検出する。 |ym−ym0|>β×STm2 ・・・(36)
That is, at the start point i1 of the response start area of the control amount y, the difference between the current noise-processed control amount yd (i) and its initial value yd (0) exceeds the threshold value β × ST2. This is the first sampling time. Then, the start time im1 of the response start area of the reference control amount ym is similarly detected by the following equation. | Ym−ym0 |> β × STm2 (36)

【0092】次に、制御量yの応答開始領域の終了時点
i2を検出する図4の例の式(23)に相当する式は次
式となる。 |yd(i)−yd(0)|>δ×ST2 ・・・(37) よって、終了時点i2は、図4の例と同様に開始時点i
1からnサンプリング後の時点か、あるいは式(37)
を満たす最初のサンプリング時点のうちどちらか先に検
出した方とし、式(37)によるサンプリング時点を終
了時点i2とする場合は、開始時点i1から終了時点i
2までのサンプリング数をjとする。
Next, an equation corresponding to the equation (23) in the example of FIG. 4 for detecting the end point i2 of the response start area of the control amount y is as follows. | Yd (i) −yd (0) |> δ × ST2 (37) Thus, the end time point i2 is the start time point i as in the example of FIG.
The time after 1 to n samplings, or equation (37)
If the first sampling point that satisfies is detected, whichever is detected first, and the sampling point according to equation (37) is the end point i2, the start point i1 to the end point i
The sampling number up to 2 is j.

【0093】そして、参照制御量ymの応答開始領域の
終了時点im2は、参照制御量ymの応答開始領域の開
始時点im1からnサンプリング後の時点か、あるいは
上記で得られたサンプリング数jによる同じく開始時点
からjサンプリング後の時点のうちどちらか早い方とす
る。応答開始領域検出部11aは、このようにして検出
した応答開始領域の開始時点i1、im1、終了時点i
2、im2をむだ時間検出部12aに出力する。
The end time im2 of the response start area of the reference control amount ym is n times after the start time im1 of the response start area of the reference control amount ym, or the same based on the sampling number j obtained above. The earlier of j sampling points from the start point. The response start area detection unit 11a calculates the start time i1, im1 and the end time i of the response start area thus detected.
2, and outputs im2 to the dead time detector 12a.

【0094】次に、むだ時間検出部12aは、以下のよ
うにして制御対象プロセス40のむだ時間の推定値Lm
2を算出する。図12(a)はむだ時間検出部12aの
動作を説明するための制御量yの応答開始領域を示す
図、図12(b)は同じく参照制御量ymの応答開始領
域を示す図である。
Next, the dead time detector 12a calculates the estimated dead time Lm of the process 40 to be controlled as follows.
2 is calculated. FIG. 12A is a diagram illustrating a response start region of the control amount y for explaining the operation of the dead time detection unit 12a, and FIG. 12B is a diagram illustrating a response start region of the reference control amount ym.

【0095】むだ時間検出部12aにはノイズ処理され
ない制御量y、参照制御量ymが入力されているので、
これらの値にはノイズによる影響が加わっている。図1
2(a)、(b)は図7(a)、(b)と同様の図であ
るが、応答開始領域におけるこのノイズの影響を○印の
サンプリング時点のように示しており、その他の区間に
ついてはこれらを近似した直線のみを示している。
Since the control amount y and the reference control amount ym that are not subjected to the noise processing are input to the dead time detection unit 12a,
These values are affected by noise. FIG.
2 (a) and 2 (b) are similar to FIGS. 7 (a) and 7 (b), but show the effect of this noise in the response start region as at the time of sampling with a circle. , Only a straight line approximating these is shown.

【0096】むだ時間の推定値Lm2は、図12(a)
において図7(a)と同様に定義される時間A2、B2
から次式のように算出することができる。 Lm2=Lm1−B2−A2 ・・・(38)
The estimated value Lm2 of the dead time is shown in FIG.
At times A2 and B2 defined in the same manner as in FIG.
Can be calculated from the following equation. Lm2 = Lm1-B2-A2 (38)

【0097】むだ時間検出部12aは、初期値y0以後
の制御量yを記憶しており、応答開始領域の開始時点i
1、終了時点i2によって特定される制御量y、すなわ
ち応答開始領域における制御量y(i1)〜y(i2)
を最小2乗法により分析し、次式のような1次関数式を
得る。 y(i)=Ay×i+By ・・・(39)
The dead time detector 12a stores the control amount y after the initial value y0, and sets the start time i of the response start area.
1. The control amount y specified by the end time point i2, that is, the control amounts y (i1) to y (i2) in the response start area.
Is analyzed by the least-squares method to obtain a linear function expression such as the following expression. y (i) = Ay × i + By (39)

【0098】つまり、式(39)は図12(a)の直線
H6〜H5を表す式であり、Ayはこの直線の傾きであ
る制御量変化率、Byは同じく切片である定数項であ
る。また、むだ時間検出部12aは、同様に初期値ym
0以後の参照制御量ymを記憶しており、応答開始領域
における参照制御量ym(im1)〜ym(im2)を
最小2乗法により分析し、次式を得る。 ym(i)=Aym×i+Bym ・・・(40)
That is, equation (39) is an equation representing the straight lines H6 to H5 in FIG. 12 (a), Ay is a control amount change rate which is the slope of this straight line, and By is a constant term which is also an intercept. In addition, the dead time detection unit 12a similarly calculates the initial value ym
The reference control amounts ym after 0 are stored, and the reference control amounts ym (im1) to ym (im2) in the response start area are analyzed by the least square method to obtain the following equation. ym (i) = Aym × i + Bym (40)

【0099】これは、参照制御量変化率Aym、定数項
Bymによって図12(b)の直線H8〜H7を表す式
である。こうして、制御量変化率Ay、参照制御量変化
率Aym、定数項By、Bymを算出することができ
る。
This is an equation representing the straight lines H8 to H7 in FIG. 12B by the reference control amount change rate Aym and the constant term Bym. Thus, the control amount change rate Ay, the reference control amount change rate Aym, and the constant terms By and Bym can be calculated.

【0100】次に、時間B2はこれらの得られた値から
次式となる。 B2=i1−(r0−By)/Ay ・・・(41) また、時間A2は次式によって求めることができる。 A2=(Aym/Ay)1/2 ×(D2−C2) ・・・(42)
Next, the time B2 is given by the following equation from these obtained values. B2 = i1- (r0-By) / Ay (41) The time A2 can be obtained by the following equation. A2 = (Aym / Ay) 1/2 × (D2-C2) (42)

【0101】そして、時間C2、D2は次式となる。 C2=im1−(ym0−Bym)/Aym ・・・(43) D2=im1−Lm1 ・・・(44)The times C2 and D2 are given by the following equations. C2 = im1- (ym0-Bym) / Aym (43) D2 = im1-Lm1 (44)

【0102】よって、式(38)は式(41)〜(4
4)より次式となる。 Lm2=Lm1−{i1−(r0−By)/Ay} −(Aym/Ay)1/2 ×{−Lm1+(ym0−Bym)/Aym} ・・・(45)
Therefore, Expression (38) is obtained by Expressions (41) to (4).
4) From the following equation: Lm2 = Lm1- {i1- (r0-By) / Ay}-(Aym / Ay) 1/2 * {-Lm1 + (ym0-Bym) / Aym} (45)

【0103】むだ時間検出部12aは、式(45)によ
って制御対象プロセス40のむだ時間の推定値Lm2を
算出するが、本来0以上の値であるべきむだ時間Lm2
が負の値に算出されたときは次式のようにする。 Lm2=Lm1−2×{i1−(r0−By)/Ay} ・・・(46) 式(46)によってもなおLm2が負の値の場合はLm
2=0とする。
The dead time detector 12a calculates an estimated value Lm2 of the dead time of the process 40 to be controlled by the equation (45).
When is calculated to be a negative value, the following equation is used. Lm2 = Lm1-2 × {i1- (r0-By) / Ay} (46) If Lm2 is still a negative value according to equation (46), Lm
2 = 0.

【0104】むだ時間検出部12aは、このむだ時間L
m2をむだ時間検出部12と同様に制御の整定後に内部
モデル記憶部6aに出力して内部モデル6のむだ時間を
Lm2に変更させる。以上のようにして制御量yにノイ
ズが加わっていてもむだ時間Lm1より精度の高いむだ
時間Lm2を算出することができる。
The dead time detector 12a calculates the dead time L
m2 is output to the internal model storage unit 6a after the settling of control similarly to the dead time detection unit 12, and the dead time of the internal model 6 is changed to Lm2. As described above, the dead time Lm2 that is more accurate than the dead time Lm1 can be calculated even when noise is added to the control amount y.

【0105】図13は本実施例のコントローラを図8の
例と同様にタンク内の液面の高さの制御に使用したとき
の目標値追従性を示す図、図14はこのコントローラの
制御量入力部7から出力された制御量yを示す図、図1
5は図4のコントローラの目標値追従性を示す図であ
る。図14では真の制御量ytがセンサによって測定さ
れセンサから制御量入力部7に入力された制御量yが示
されており、センサによる測定ノイズが加わっている様
子が示されている(図8ではyt=yである)。
FIG. 13 is a diagram showing the target value follow-up property when the controller of this embodiment is used for controlling the level of the liquid level in the tank similarly to the example of FIG. 8, and FIG. 14 is the control amount of this controller. FIG. 1 shows a control amount y output from the input unit 7;
FIG. 5 is a diagram showing the target value followability of the controller of FIG. In FIG. 14, the control amount yt measured by the sensor and the control amount y input from the sensor to the control amount input unit 7 is shown, and a state in which measurement noise by the sensor is added is shown (FIG. 8). Then yt = y).

【0106】ここで、制御対象プロセス40、本実施例
及び図4のコントローラのパラメータは図8、9の例と
同様とし、測定ノイズは最大振幅が0.4(ステップ幅
ST2の10%)、平均値0のランダムノイズとする。
図13、15の比較で明らかなように、本実施例のコン
トローラによれば制御量yにノイズが含まれる場合でも
図4のコントローラに比べて安定な応答が得られること
が分かる。また、図4のコントローラで算出されたむだ
時間Lm1が4秒であるのに対し、本実施例のコントロ
ーラで算出されたむだ時間Lm1、Lm2が21秒、1
4秒と制御対象プロセス40のむだ時間Lpに近い値が
得られる。
Here, the control target process 40, the parameters of the present embodiment and the controller of FIG. 4 are the same as those in the examples of FIGS. 8 and 9, the measurement noise has a maximum amplitude of 0.4 (10% of the step width ST2), The random noise has an average value of 0.
As is clear from the comparison between FIGS. 13 and 15, it can be seen that the controller of the present embodiment can provide a more stable response than the controller of FIG. 4 even when the control amount y includes noise. Further, while the dead time Lm1 calculated by the controller of FIG. 4 is 4 seconds, the dead times Lm1 and Lm2 calculated by the controller of the present embodiment are 21 seconds and 1 second.
4 seconds, a value close to the dead time Lp of the control target process 40 is obtained.

【0107】図1、10の例ではむだ時間Lm1を算出
し、図4、11の例ではこのLm1及び更に精度の高い
むだ時間Lm2を算出して内部モデル6のむだ時間Lm
を修正することができるが、内部モデル6の他のパラメ
ータ、すなわちゲインKm、時定数Tmの同定誤差が大
きいと算出されたむだ時間Lm1、Lm2の誤差が大き
くなることがあり、このような場合には修正後の制御が
不安定になるので、むだ時間推定精度の評価をすること
が必要となる。
In the examples of FIGS. 1 and 10, the dead time Lm1 is calculated. In the examples of FIGS. 4 and 11, this dead time Lm1 and the dead time Lm2 with higher accuracy are calculated, and the dead time Lm of the internal model 6 is calculated.
However, if the identification error of the other parameters of the internal model 6, that is, the gain Km and the time constant Tm is large, the errors of the calculated dead times Lm1 and Lm2 may be large. Since the control after the correction becomes unstable, it is necessary to evaluate the dead time estimation accuracy.

【0108】図16は本発明の他の実施例を示すIMC
構造のコントローラのブロック図、図17はこのコント
ローラの確信度算出部が算出する確信度を示す図であ
る。12bは修正むだ時間検出部であり、応答開始領域
検出部11aから出力された応答開始領域の開始時点i
1、im1、終了時点i2、im2により特定される制
御量y、参照制御量ymの変化率Ay、Aym、むだ時
間推定精度である確信度に基づいて制御対象プロセス4
0のむだ時間の推定値を算出し、内部モデル6のむだ時
間Lmをこの推定値に変更させる。14は制御量y、参
照制御量ymの変化率Ay、Aymに基づき確信度を算
出する確信度算出部である。
FIG. 16 shows an IMC showing another embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a block diagram of a controller having a structure, and FIG. 17 is a diagram showing a certainty factor calculated by a certainty factor calculation unit of the controller. Reference numeral 12b denotes a correction dead time detection unit, which is a start time point i of the response start area output from the response start area detection unit 11a.
1, a control target process 4 based on a control amount y specified by an end time i2, im2, a change rate Ay of the reference control amount ym, Aym, and a certainty factor that is a dead time estimation accuracy.
The estimated value of the dead time of 0 is calculated, and the dead time Lm of the internal model 6 is changed to this estimated value. Reference numeral 14 denotes a certainty factor calculation unit that calculates a certainty factor based on a change rate Ay of the control amount y and the reference control amount ym.

【0109】本実施例のコントローラの構成は、修正む
だ時間検出部12b、確信度算出部14を除いて図11
の例と全く同様である。その基本的な動作も図11の例
と同様であるが、確信度算出部14は以下のようにして
むだ時間推定精度である確信度を算出する。
The configuration of the controller of this embodiment is the same as that of FIG. 11 except for the correction dead time detecting unit 12b and the certainty factor calculating unit 14.
This is exactly the same as the example. The basic operation is the same as that of the example of FIG. 11, but the certainty factor calculating unit 14 calculates the certainty factor which is the dead time estimation accuracy as follows.

【0110】確信度算出部14は、制御量入力部7から
出力された初期値y0以後の制御量y、内部モデル出力
演算部6bから出力された初期値ym0以後の参照制御
量ymを記憶しており、応答開始領域検出部11aから
出力された応答開始領域の開始時点i1、im1、終了
時点i2、im2に基づいて最小2乗法により、図11
のむだ時間検出部12aと同様の応答開始領域の制御量
変化率Ay、参照制御量変化率Aymを算出する。
The certainty factor calculation unit 14 stores the control amount y after the initial value y0 output from the control amount input unit 7 and the reference control amount ym after the initial value ym0 output from the internal model output calculation unit 6b. 11 based on the start times i1 and im1 and the end times i2 and im2 of the response start area output from the response start area detection unit 11a by the least square method.
The control amount change rate Ay and the reference control amount change rate Aym in the response start area are calculated in the same manner as the dead time detection unit 12a.

【0111】そして、次式により確信度CFを算出し、
修正むだ時間検出部12bに出力する。 CF=exp{−(1−Ay/Aym)2 /AC} ・・・(47) ここで、ACは正数設定値であり、例えばAC=10.
0である。確信度CFは、図17に示すようにAy/A
ym=1のときにCF=1となる釣り鐘型の関数であ
り、Ay/Aym=1のときにむだ時間推定精度が最も
高いことを示している。
Then, the confidence factor CF is calculated by the following equation.
It outputs to the correction dead time detection part 12b. CF = exp {− (1-Ay / Aym) 2 / AC} (47) where AC is a positive value, for example, AC = 10.
0. The certainty factor CF is Ay / A as shown in FIG.
This is a bell-shaped function where CF = 1 when ym = 1, and indicates that the dead time estimation accuracy is the highest when Ay / Aym = 1.

【0112】参照制御量ymには、前述のように内部モ
デル6のむだ時間Lmが逐次むだ時間更新部9aにて算
出されたむだ時間Lm1に変更された時点から制御応答
としての変化が現れる。よって、上記の比Ay/Aym
に基づいて確信度CFを算出することはこのむだ時間L
m1による制御応答の結果を評価することになる。
The reference control amount ym changes as a control response from the time when the dead time Lm of the internal model 6 is sequentially changed to the dead time Lm1 calculated by the dead time updating unit 9a as described above. Therefore, the above ratio Ay / Aym
Calculating the confidence factor CF based on
The result of the control response by m1 will be evaluated.

【0113】次に、修正むだ時間検出部12bの動作
は、むだ時間検出部12aとほぼ同様であるが、確信度
CFに基づく算出を行うことにより、式(45)に相当
する次式によって制御対象プロセス40のむだ時間の推
定値Lm2を算出する。 Lm2=CF×[Lm1−i1+(r0−By)/Ay −(Aym/Ay)1/2 ×{−Lm1+(ym0−Bym)/Aym}] ・・・(48)
Next, the operation of the corrected dead time detecting section 12b is substantially the same as that of the dead time detecting section 12a, but by performing calculation based on the confidence factor CF, control is performed by the following equation corresponding to the equation (45). The estimated value Lm2 of the dead time of the target process 40 is calculated. Lm2 = CF × [Lm1-i1 + (r0-By) / Ay- (Aym / Ay) 1/2 × {-Lm1 + (ym0-Bym) / Aym}] (48)

【0114】また、むだ時間Lm2が負の値に算出され
たときは次式のようにする。 Lm2=CF×[Lm1−2×{i1−(r0−By)/Ay}] ・・・(49) 式(49)によってもなおLm2が負の値の場合はLm
2=0とする。このように確信度CFを乗じて算出を行
うのは、IMCコントローラにおいては内部モデル6の
むだ時間Lmを制御対象プロセス40のむだ時間Lpに
比べて大きめに設定するよりも小さめに設定する方が安
全だからである。
When the dead time Lm2 is calculated to be a negative value, the following equation is used. Lm2 = CF × [Lm1-2 × {i1- (r0-By) / Ay}] (49) According to equation (49), if Lm2 is still a negative value, Lm
2 = 0. The reason why the calculation is performed by multiplying the certainty factor CF in the IMC controller is to set the dead time Lm of the internal model 6 to be smaller than the dead time Lp of the control target process 40, rather than to be set longer. Because it is safe.

【0115】そして、修正むだ時間検出部12bは、こ
のむだ時間Lm2をむだ時間検出部12aと同様に制御
の整定後に内部モデル記憶部6aに出力して内部モデル
6のむだ時間をLm2に変更させる。こうして、確信度
CFを用いることにより不適当なむだ時間修正が行われ
ることを防ぎ安全な応答を得ることができる。
The dead time detection unit 12b outputs the dead time Lm2 to the internal model storage unit 6a after the settling of control similarly to the dead time detection unit 12a to change the dead time of the internal model 6 to Lm2. . In this way, by using the certainty factor CF, it is possible to prevent improper dead time correction from being performed and to obtain a safe response.

【0116】また、通常図11の例の逐次むだ時間更新
部9a、むだ時間検出部12aによるむだ時間Lm1、
Lm2の算出は1回だけ行われるが、上記のような確信
度CFに基づくむだ時間Lm2によってもなお検出結果
が充分でない場合があるので、修正むだ時間検出部12
bは、次式によって信頼性評価を行い再びむだ時間Lm
1、Lm2の算出を行うかどうかを決定する。 Ay/Aym>Alm1 ・・・(50) Ay/Aym<Alm2 ・・・(51) ここで、Alm1は応答開始領域の変化率比の上限、A
lm2は応答開始領域の変化率比の下限であり、例えば
Alm1=2、Alm2=0.1である。
In addition, the dead time Lm1 by the sequential dead time updating unit 9a and the dead time detecting unit 12a in the example of FIG.
Although the calculation of Lm2 is performed only once, the detection result may still be insufficient even with the dead time Lm2 based on the above-described certainty factor CF.
b is the reliability evaluation by the following equation, and the dead time Lm
1. Determine whether to calculate Lm2. Ay / Aym> Alm1 (50) Ay / Aym <Alm2 (51) where Alm1 is the upper limit of the rate of change in the response start region,
lm2 is the lower limit of the change rate ratio of the response start region, for example, Alm1 = 2 and Alm2 = 0.1.

【0117】式(50)、(51)が共に成立しない場
合、すなわち応答開始領域の変化率比Ay/Aymが上
下限内にある場合は、むだ時間検出結果が充分に信頼で
きるとして以降の制御応答では逐次むだ時間更新部9a
によるむだ時間Lm1の算出を停止させ、むだ時間Lm
2の算出についても実行しない。そして、式(50)又
は(51)が成立する場合は信頼できないとして、次の
目標値rの入力においても逐次むだ時間更新部9aにむ
だ時間Lm1の算出を実行させ、次いでむだ時間Lm2
の算出を実行する。
If both equations (50) and (51) do not hold, that is, if the change rate ratio Ay / Aym of the response start area is within the upper and lower limits, it is determined that the dead time detection result is sufficiently reliable and the subsequent control is performed. In response, successively dead time updating section 9a
Calculation of the dead time Lm1 is stopped, and the dead time Lm
The calculation of 2 is not executed. If the equation (50) or (51) holds, it is considered unreliable, so that the dead time updating unit 9a sequentially calculates the dead time Lm1 even when the next target value r is input, and then the dead time Lm2
Is calculated.

【0118】例えば、図11の例において、コントロー
ラの内部モデル6のゲインKmを80、時定数Tmを4
秒、むだ時間Lmを0秒とし、制御対象プロセス40の
ゲインKpを8、時定数Tpを20秒、むだ時間Lpを
10秒とすると、最終的に得られるむだ時間Lm2は6
秒となる。これは制御対象プロセス40のむだ時間Lp
に対し誤差率66.7%であり、内部モデル6のむだ時
間Lmの固定値として採用できる値ではないので、この
値に固定せずにむだ時間検出を継続する方が良いと判断
すべきである。
For example, in the example of FIG. 11, the gain Km of the internal model 6 of the controller is 80, and the time constant Tm is 4
If the dead time Lm is 0 second, the gain Kp of the control target process 40 is 8, the time constant Tp is 20 seconds, and the dead time Lp is 10 seconds, the finally obtained dead time Lm2 is 6
Seconds. This is the dead time Lp of the process 40 to be controlled.
Since the error rate is 66.7%, which is not a value that can be adopted as a fixed value of the dead time Lm of the internal model 6, it should be determined that it is better to continue the dead time detection without fixing this value. is there.

【0119】本実施例に上記のパラメータを適用して制
御を行うと、Ay/Aym=0.006/0.097=
0.062<Alm2となるので、上記のような不適当
な結果を内部モデル6のむだ時間Lmの固定値としてし
まうことを回避することができる。そして、オペレータ
等の判断により内部モデル6のゲインKmや時定数Tm
を修正した後に再び制御を実行すれば、より信頼性の高
いむだ時間Lm2を内部モデル6の固定値として決定す
ることができる。
When control is performed by applying the above parameters to this embodiment, Ay / Aym = 0.006 / 0.097 =
Since 0.062 <Alm2, it is possible to avoid setting the inappropriate result as described above as a fixed value of the dead time Lm of the internal model 6. The gain Km and the time constant Tm of the internal model 6 are determined by the operator or the like.
If the control is executed again after the correction, the more reliable dead time Lm2 can be determined as the fixed value of the internal model 6.

【0120】なお、本実施例では確信度CF及びこれに
基づくむだ時間Lm2の算出と信頼性評価を図11の例
に適用しているが、図4の例に適用することもできる。
このとき確信度算出部が行う確信度CFの算出は、応答
開始領域検出部11から出力された応答開始領域におけ
る制御量y1、y2、参照制御量ym1、ym2に基づ
く次式となる。 CF=exp[−{1−(y2−y1)/(ym2−ym1)}2 /AC] ・・・(52)
In the present embodiment, the calculation of the certainty factor CF and the dead time Lm2 based on the certainty factor CF and the reliability evaluation are applied to the example of FIG. 11, but may be applied to the example of FIG.
At this time, the calculation of the certainty factor CF performed by the certainty factor calculation unit is based on the control amounts y1 and y2 and the reference control amounts ym1 and ym2 in the response start area output from the response start area detection unit 11. CF = exp [-{1- (y2-y1) / (ym2-ym1)} 2 / AC] (52)

【0121】そして、むだ時間検出部12と同様のむだ
時間検出部が行うむだ時間Lm2の算出は次式となる。 Lm2=CF×[Lm1−Ny×△t×(y1−y0)/(y2−y1) −{(ym2−ym1)/(y2−y1)}1/2 ×{im1−Lm1 − Ny×△t×(ym1−ym0)/(ym2−ym1)}] ・・・(53)
The calculation of the dead time Lm2 performed by the dead time detecting unit similar to the dead time detecting unit 12 is represented by the following equation. Lm2 = CF × [Lm1-Ny × △ t × (y1-y0) / (y2-y1) − {(ym2-ym1) / (y2-y1)} 1/2 × {im1-Lm1−Ny × △ t × (ym1-ym0) / (ym2-ym1)}] (53)

【0122】また、むだ時間Lm2が負の値に算出され
たときは次式のようにする。 Lm2=CF×{Lm1 −2×Ny×△t×(y1−y0)/(y2−y1)} ・・・(54) 式(54)によってもなおLm2が負の値の場合はLm
2=0とする。
When the dead time Lm2 is calculated to be a negative value, the following equation is used. Lm2 = CF × {Lm1−2 × Ny × {t × (y1-y0) / (y2-y1)} (54) According to the equation (54), if Lm2 is still a negative value, Lm
2 = 0.

【0123】また、信頼性評価は式(50)、(51)
に相当する次式によって行う。 (y2−y1)/(ym2−ym1)>Alm1 ・・・(55) (y2−y1)/(ym2−ym1)<Alm2 ・・・(56) このようにして図4の例にも適用することができる。
The reliability evaluation is performed by the following equations (50) and (51).
Is performed according to the following equation. (Y2-y1) / (ym2-ym1)> Alm1 (55) (y2-y1) / (ym2-ym1) <Alm2 (56) Thus, the present invention is also applied to the example of FIG. be able to.

【0124】図1、4、10、11、16いずれの例で
も制御対象プロセスのむだ時間Lpが未知の場合に内部
モデル6のむだ時間Lmを設定することができるが、推
定されたむだ時間Lm1又はLm2には実際の制御対象
プロセス40のむだ時間Lpに対して時間遅れが発生す
ることがある。
In any of the examples of FIGS. 1, 4, 10, 11, and 16, the dead time Lm of the internal model 6 can be set when the dead time Lp of the process to be controlled is unknown, but the estimated dead time Lm1 Alternatively, a time delay may occur in Lm2 with respect to the actual dead time Lp of the process 40 to be controlled.

【0125】そして、むだ時間Lpが不規則に変動する
ような制御対象プロセス40に対し、例えばオペレータ
の判断により逐次むだ時間更新部9又は9aによるむだ
時間Lm1の検出を継続させると、変動分以上のむだ時
間誤差を含む制御が行われることになり、また内部モデ
ル6のむだ時間Lmを検出されたむだ時間Lm1又はL
m2に固定すると変動の累積によってむだ時間誤差が大
きくなる可能性があるので、このような時間遅れを回避
する対応が必要となる。
When the detection of the dead time Lm1 by the dead time updating unit 9 or 9a is continuously performed, for example, by the operator's judgment for the control target process 40 in which the dead time Lp fluctuates irregularly, the fluctuation amount is changed. The control including the dead time error is performed, and the dead time Lm of the internal model 6 is detected.
If it is fixed to m2, there is a possibility that the dead time error will increase due to the accumulation of the fluctuations, so it is necessary to take measures to avoid such a time delay.

【0126】図18は本発明の他の実施例を示すIMC
構造のコントローラのブロック図であり、図4、11と
同様の部分には同一の符号を付してある。15は応答開
始領域検出部11aの検出結果から制御量yと参照制御
量ymにおける応答開始領域の開始時点i1、im1の
時間差を検出する開始領域時間差検出部、16は制御量
y、参照制御量の変化率Ay、Aym、開始領域時間差
検出部15によって検出された時間差から誤差修正され
たむだ時間を算出し、内部モデル記憶部6aに記憶され
た内部モデル6のむだ時間Lmをこの算出されたむだ時
間に変更させるむだ時間修正部である。
FIG. 18 shows an IMC showing another embodiment of the present invention.
It is a block diagram of the controller of a structure, The same code | symbol is attached | subjected to the part similar to FIGS. Reference numeral 15 denotes a start region time difference detection unit for detecting a time difference between start times i1 and im1 of the response start region in the control amount y and the reference control amount ym from the detection result of the response start region detection unit 11a. Of the internal model 6 stored in the internal model storage unit 6a, the dead time Lm of which the error was corrected is calculated from the rate of change Ay, Aym, and the time difference detected by the start area time difference detection unit 15. This is a dead time correction unit for changing to a dead time.

【0127】本実施例の内部モデル記憶部6aには例え
ば図10の例のコントローラで検出されたむだ時間Lm
(図10の例ではLm1)があらかじめ記憶されてお
り、このむだ時間LmをLm0とする。このLm0によ
る制御応答の結果、図11の例と同様のステップ幅算出
部10aが制御量y、参照制御量ymのステップ幅ST
2、STm2を算出し、応答開始領域検出部11aが応
答開始領域の開始時点i1、im1、終了時点i2、i
m2を検出する。
The internal model storage section 6a of this embodiment stores, for example, the dead time Lm detected by the controller shown in FIG.
(Lm1 in the example of FIG. 10) is stored in advance, and the dead time Lm is defined as Lm0. As a result of the control response based on Lm0, the step width calculation unit 10a similar to the example of FIG. 11 executes the step width ST of the control amount y and the reference control amount ym.
2. The response start area detecting unit 11a calculates STm2, and the response start area detection unit 11a starts the response start area at start time i1, im1, and end time i2, i.
m2 is detected.

【0128】そして、開始領域時間差検出部15は、制
御量yの応答開始領域の開始時点i1と参照制御量ym
の開始時点im1との時間差△iを次式によって算出す
る。 △i=im1−i1 ・・・(57) 次に、むだ時間修正部16は、以下のようにして誤差修
正されたむだ時間を算出する。
Then, the start area time difference detecting section 15 determines the start time i1 of the response start area of the control amount y and the reference control amount ym.
Is calculated by the following equation. Δi = im1-i1 (57) Next, the dead time correction unit 16 calculates the dead time after the error correction as follows.

【0129】図19はむだ時間修正部16の動作を説明
するための制御量y及び参照制御量ymの応答開始領域
を示す図であり、図12(a)、(b)と同様の部分に
は同一の符号を付してある。図19は図12(a)、
(b)と同様の図であるが、同一時間軸上で示されてお
り、Lm3は算出すべきむだ時間、B4は制御量yが変
化を始める時点i0から応答開始領域の開始時点i1ま
での時間である。
FIG. 19 is a diagram showing a response start area of the control amount y and the reference control amount ym for explaining the operation of the dead time correction unit 16, and is similar to FIGS. 12 (a) and 12 (b). Are given the same reference numerals. FIG. 19 shows FIG.
FIG. 4B is a diagram similar to (b), but is shown on the same time axis, where Lm3 is a dead time to be calculated, and B4 is the time from the time i0 when the control amount y starts to change to the start time i1 of the response start area. Time.

【0130】むだ時間修正部16は、むだ時間検出部1
2aと同様に初期値y0以後の制御量yを記憶してお
り、応答開始領域における制御量y(i1)〜y(i
2)を最小2乗法により分析し、制御量変化率Ay、定
数項Byを算出する。また、同様に初期値ym0以後の
参照制御量ymを記憶しており、応答開始領域における
参照制御量ym(im1)〜ym(im2)を最小2乗
法により分析し、参照制御量変化率Aym、定数項By
mを算出する。
The dead time correcting section 16 is provided with the dead time detecting section 1.
Similarly to 2a, the control amount y after the initial value y0 is stored, and the control amounts y (i1) to y (i) in the response start area are stored.
2) is analyzed by the least squares method, and the control amount change rate Ay and the constant term By are calculated. Similarly, the reference control amount ym after the initial value ym0 is stored, and the reference control amounts ym (im1) to ym (im2) in the response start area are analyzed by the least square method, and the reference control amount change rate Aym, Constant term By
Calculate m.

【0131】ここで、むだ時間Lm3とあらかじめ設定
されているむだ時間Lm0には図19から次式のような
関係が成立する。 Lm0+C3=Lm3+B4+△i ・・・(58) また、時間B3は図12の時間B2より次式となる。 B3=2×B2=2×{i1−(r0−By)/Ay} ・・・(59)
Here, the following equation is established between the dead time Lm3 and the preset dead time Lm0 from FIG. Lm0 + C3 = Lm3 + B4 + △ i (58) Further, the time B3 is given by the following equation from the time B2 in FIG. B3 = 2 × B2 = 2 × {i1- (r0-By) / Ay} (59)

【0132】よって、時間B4は式(59)より次式と
なる。 B4=2×{i1−(r0−By)/Ay}×(1+0.1×Td) ・・・(60) ここで、ダンピング時定数Tdを用いているのは、ノイ
ズ処理部13のダンピング処理によるずれを補正するた
めである。
Therefore, the time B4 is given by the following equation from the equation (59). B4 = 2 × {i1- (r0−By) / Ay} × (1 + 0.1 × Td) (60) Here, the reason for using the damping time constant Td is that the damping process of the noise processing unit 13 is performed. This is to correct the displacement due to

【0133】また、時間C3は図12の時間C2より次
式となる。 C3=2×C2=2×{im1−(ym0−Bym)/Aym} ・・・(61)
The time C3 is given by the following equation from the time C2 in FIG. C3 = 2 × C2 = 2 × {im1- (ym0−Bym) / Aym} (61)

【0134】よって、むだ時間Lm3は式(58)〜
(61)より次式となる。 Lm3=Lm0+C3−△i−B4 =Lm0+2×{im1−(ym0−Bym)/Aym}−△i −2×{i1−(r0−By)/Ay}×(1+0.1×Td) ・・・(62) 式(62)によるLm3が負の値の場合はLm3=0と
する。
Therefore, the dead time Lm3 is calculated by the following equation (58).
From (61), the following equation is obtained. Lm3 = Lm0 + C3- △ i-B4 = Lm0 + 2 × {im1- (ym0-Bym) / Aym}-△ i-2 × {i1- (r0-By) / Ay} × (1 + 0.1 × Td) (62) If Lm3 according to equation (62) is a negative value, Lm3 = 0.

【0135】そして、むだ時間修正部16は、このむだ
時間Lm3を制御の整定後に内部モデル記憶部6aに出
力し内部モデル6のむだ時間Lm0をLm3に変更させ
る。したがって、内部モデル記憶部6aに記憶されてい
るむだ時間Lm0が制御対象プロセス40のむだ時間L
pに対して遅れている場合やむだ時間Lpが不規則に変
動する場合でもその誤差を修正したむだ時間Lm3を算
出してむだ時間Lm0を修正することができるので、安
全な応答を得ることができる。
Then, the dead time correction unit 16 outputs the dead time Lm3 to the internal model storage unit 6a after the control is settled, and changes the dead time Lm0 of the internal model 6 to Lm3. Therefore, the dead time Lm0 stored in the internal model storage unit 6a is equal to the dead time L of the process 40 to be controlled.
Even when the delay time p is delayed or the dead time Lp fluctuates irregularly, the dead time Lm0 can be calculated by correcting the error, and the dead time Lm0 can be corrected. it can.

【0136】なお、本実施例では制御量yにノイズが加
わっている場合について説明したが、ノイズがない場合
であればステップ幅算出部10a、応答開始領域検出部
11aの代わりに図4のステップ幅算出部10、応答開
始領域検出部11を用い、むだ時間修正部16の式(6
2)を次式とすることで対応できる。 Lm3=Lm0 +2×{Ny×△t×(ym1−ym0)/(ym2−ym1)} −△i−2×{Ny×△t×(y1−y0)/(y2−y1)} ・・・(63)
In this embodiment, the case where noise has been added to the control amount y has been described. However, if there is no noise, the step width calculating unit 10a and the response start area detecting unit 11a are replaced with the steps shown in FIG. Using the width calculation unit 10 and the response start area detection unit 11, the equation (6) of the dead time correction unit 16 is used.
This can be dealt with by making 2) the following equation. Lm3 = Lm0 + 2 × {Ny × {t × (ym1-ym0) / (ym2-ym1)}} − {i−2 × {Ny × {t × (y1-y0) / (y2-y1)}} (63)

【0137】[0137]

【発明の効果】本発明によれば、逐次むだ時間更新部を
設けることにより、制御対象プロセスのむだ時間が未知
であっても内部モデルのむだ時間を目標値追従制御の動
作中に設定することができるので、精度と信頼性の高い
制御を行うことができ、制御対象プロセスの特性変化に
も対応することができる。また、制御対象プロセスの同
定誤差によるトラブルの発生を防ぐことができるので、
制御の専門的知識のないオペレータの作業負担を軽減す
ることができる。また、ステップ幅算出部、応答開始領
域検出部、むだ時間検出部を設けることにより、逐次む
だ時間更新部によって設定された内部モデルのむだ時間
からより精度の高い制御対象プロセスのむだ時間の推定
値を算出することができ、内部モデルのむだ時間をこの
推定値に修正することができる。
According to the present invention, the dead time of the internal model can be set during the operation of the target value tracking control by providing the sequential dead time updating unit even if the dead time of the process to be controlled is unknown. Therefore, highly accurate and reliable control can be performed, and it is possible to cope with a change in characteristics of a process to be controlled. In addition, since it is possible to prevent the occurrence of trouble due to the identification error of the process to be controlled,
It is possible to reduce the workload of an operator who does not have specialized control knowledge. In addition, the step width calculator, the response start area
By providing the area detection unit and the dead time detection unit,
Dead time of the internal model set by the dead time update unit
Estimation of Dead Time of Controlled Process with Higher Accuracy
Value can be calculated and the dead time of the internal model
It can be modified to an estimate.

【0138】[0138]

【0139】[0139]

【0140】また、逐次むだ時間更新部、ノイズ処理
部、ステップ幅算出部、応答開始領域検出部、及びむだ
時間検出部を設けることにより、制御対象プロセスのむ
だ時間が未知で、かつ制御量にノイズが加わっていても
精度の高い制御対象プロセスのむだ時間の推定値を算出
することができ、内部モデルのむだ時間をこの推定値に
修正することができる。
Further, by providing a successive dead time updating section, a noise processing section, a step width calculating section, a response start area detecting section, and a dead time detecting section, the dead time of the process to be controlled is unknown and the control amount is reduced. Even if noise is added, a highly accurate estimated value of the dead time of the process to be controlled can be calculated, and the dead time of the internal model can be corrected to the estimated value.

【0141】また、逐次むだ時間更新部、ノイズ処理
部、ステップ幅算出部、応答開始領域検出部、確信度算
出部、及び修正むだ時間検出部を設けることにより、不
適当なむだ時間修正が行われることを防ぎ安全な応答を
得ることができる。
Further, by providing a successive dead time updating unit, a noise processing unit, a step width calculating unit, a response start area detecting unit, a certainty factor calculating unit, and a corrected dead time detecting unit, inappropriate dead time correction can be performed. And a safe response can be obtained.

【0142】また、ノイズ処理部、ステップ幅算出部、
応答開始領域検出部、開始領域時間差検出部、及びむだ
時間修正部を設けることにより、あらかじめ設定されて
いる内部モデルのむだ時間が制御対象プロセスのむだ時
間に対して遅れている場合や制御対象プロセスのむだ時
間が不規則に変動する場合でも、その誤差を修正したむ
だ時間を算出して内部モデルのむだ時間を修正すること
ができるので、安全な応答を得ることができる。
A noise processing unit, a step width calculating unit,
By providing a response start area detection unit, a start area time difference detection unit, and a dead time correction unit, a case where the dead time of the preset internal model is delayed with respect to the dead time of the control target process or the control target process Even when the dead time fluctuates irregularly, the dead time of the internal model can be corrected by calculating the dead time in which the error is corrected, so that a safe response can be obtained.

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

【図1】本発明の参考例を示すIMC構造のコントロー
ラのブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a controller having an IMC structure showing a reference example of the present invention.

【図2】図1のIMC構造のコントローラを用いた制御
系のブロック線図である。
FIG. 2 is a block diagram of a control system using the controller having the IMC structure of FIG. 1;

【図3】制御量の目標値追従性及びこの制御量の変化開
始部分を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a target value followability of a control amount and a change start portion of the control amount.

【図4】本発明の実施例を示すIMC構造のコントロ
ーラのブロック図である。
4 is a block diagram of a controller of the IMC structure showing an embodiment of the present invention.

【図5】参照制御量の目標値追従性を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing target value followability of a reference control amount.

【図6】制御量及び参照制御量の応答開始領域を示す図
である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a response start area of a control amount and a reference control amount.

【図7】制御量及び参照制御量の応答開始領域を示す図
である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a response start area of a control amount and a reference control amount.

【図8】図4のIMC構造のコントローラの目標値追従
性を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing target value followability of a controller having the IMC structure of FIG. 4;

【図9】従来のIMCコントローラの目標値追従性を示
す図である。
FIG. 9 is a diagram showing target value followability of a conventional IMC controller.

【図10】本発明の他の参考例を示すIMC構造のコン
トローラのブロック図である。
Figure 10 is a block diagram of a controller of the IMC structure shown another exemplary embodiment of the present invention.

【図11】本発明の他の実施例を示すIMC構造のコン
トローラのブロック図である。
FIG. 11 is a block diagram of a controller having an IMC structure according to another embodiment of the present invention.

【図12】制御量及び参照制御量の応答開始領域を示す
図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a response start region of a control amount and a reference control amount.

【図13】図11のIMC構造のコントローラの目標値
追従性を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing target value followability of a controller having the IMC structure of FIG. 11;

【図14】図11の制御量入力部から出力された制御量
yを示す図である。
14 is a diagram illustrating a control amount y output from a control amount input unit in FIG. 11;

【図15】図4のコントローラの目標値追従性を示す図
である。
FIG. 15 is a diagram showing target value followability of the controller of FIG. 4;

【図16】本発明の他の実施例を示すIMC構造のコン
トローラのブロック図である。
FIG. 16 is a block diagram of a controller having an IMC structure according to another embodiment of the present invention.

【図17】図16のコントローラの確信度算出部が算出
する確信度を示す図である。
17 is a diagram showing a certainty factor calculated by a certainty factor calculation unit of the controller in FIG. 16;

【図18】本発明の他の実施例を示すIMC構造のコン
トローラのブロック図である。
FIG. 18 is a block diagram of a controller having an IMC structure according to another embodiment of the present invention.

【図19】制御量及び参照制御量の応答開始領域を示す
図である。
FIG. 19 is a diagram illustrating a response start region of a control amount and a reference control amount.

【図20】従来のIMCコントローラを用いた制御系の
ブロック線図である。
FIG. 20 is a block diagram of a control system using a conventional IMC controller.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 目標値フィルタ部 3 第1の減算処理部 4 操作量演算部 4a 目標値・外乱フィルタ部 4b 操作部 6 内部モデル 6a 内部モデル記憶部 6b 内部モデル出力演算部 8 第2の減算処理部 9、9a 逐次むだ時間更新部 10、10a ステップ幅算出部 11、11a 応答開始領域検出部 12、12a むだ時間検出部 12b 修正むだ時間検出部 13 ノイズ処理部 14 確信度算出部 15 開始領域時間差検出部 16 むだ時間修正部 2 target value filter section 3 first subtraction processing section 4 manipulated variable calculation section 4a target value / disturbance filter section 4b operation section 6 internal model 6a internal model storage section 6b internal model output calculation section 8 second subtraction processing section 9, 9a Sequential dead time updating unit 10, 10a Step width calculating unit 11, 11a Response start region detecting unit 12, 12a Dead time detecting unit 12b Modified dead time detecting unit 13 Noise processing unit 14 Confidence calculating unit 15 Start region time difference detecting unit 16 Dead time correction section

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−106103(JP,A) 特開 昭58−146901(JP,A) 特開 平3−111904(JP,A) 特開 平3−152601(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05B 13/02 - 13/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-1-106103 (JP, A) JP-A-58-146901 (JP, A) JP-A-3-111904 (JP, A) JP-A-3-106 152601 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G05B 13/02-13/04

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 制御の目標値から制御対象プロセスに出
力する操作量を演算し、制御対象プロセスを数式表現し
た内部モデルにて制御結果である制御対象プロセスの制
御量に相当する参照制御量を演算し、制御量と参照制御
量との差をフィードバックすることにより制御を行うI
MC構造のコントローラにおいて、 入力された制御の目標値を伝達関数が時間遅れの特性で
出力する目標値フィルタ部と、 前記目標値フィルタ部の出力からフィードバック量を減
算する第1の減算処理部と、 第1の減算処理部の出力を伝達関数が時間遅れの特性で
出力する目標値・外乱フィルタ部と、内部モデルのパラ
メータに基づいて前記目標値・外乱フィルタ部の出力か
ら操作量を演算して出力する操作部とからなる操作量演
算部と、 前記内部モデルのパラメータを記憶する内部モデル記憶
部と、 前記内部モデルのパラメータに基づいて前記操作量から
参照制御量を演算する内部モデル出力演算部と、 制御対象プロセスの制御量から前記内部モデル出力演算
部から出力された参照制御量を減算して前記フィードバ
ック量を出力する第2の減算処理部と、 前記制御量に制御応答としての変化が現れない間は、前
記内部モデルのパラメータ中のむだ時間を増やして更新
し前記内部モデル記憶部に記憶されたパラメータ中のむ
だ時間をこの更新されたむだ時間に変更させることを繰
り返す逐次むだ時間更新部と、目標値、制御量及び参照制御量に基づいて、初期値と整
定値との差であるステップ幅を制御量と参照制御量の各
々について 算出するステップ幅算出部と、制御量が変化を始める第1の応答開始領域の開始時点と
終了時点を前記制御量のステップ幅に基づいて検出する
と共に、参照制御量が変化を始める第2の応答開始領域
の開始時点と終了時点を前記参照制御量のステップ幅に
基づいて検出する 応答開始領域検出部と、前記第1の応答開始領域の開始時点と終了時点により特
定される制御量の変化 量及び前記第2の応答開始領域の
開始時点と終了時点により特定される参照制御量の変化
量に基づく補正時間を幾何学的に算出し、前記内部モデ
ル記憶部に記憶された内部モデルのパラメータ中のむだ
時間から前記補正時間を差し引くことにより、制御対象
プロセスのむだ時間の推定値を算出し、前記 内部モデル
記憶部に記憶された内部モデルのパラメータ中のむだ時
間をこの推定値に変更させるむだ時間検出部とを有する
ことを特徴とするコントローラ。
An operation amount to be output to a control target process is calculated from a control target value, and a reference control amount corresponding to a control amount of the control target process, which is a control result, is calculated by an internal model expressing the control target process in a mathematical expression. Calculate and feed back the difference between the control amount and the reference control amount.
A controller having an MC structure, wherein a target value filter unit that outputs a target value of the input control with a time delay characteristic of a transfer function; a first subtraction processing unit that subtracts a feedback amount from an output of the target value filter unit; A target value / disturbance filter unit that outputs the output of the first subtraction processing unit with a transfer function having a time delay characteristic, and an operation amount is calculated from the output of the target value / disturbance filter unit based on the parameters of the internal model. An operation amount calculation unit comprising: an operation unit for outputting the internal model; an internal model storage unit for storing the parameters of the internal model; and an internal model output calculation for calculating a reference control amount from the operation amount based on the parameters of the internal model. And a unit for subtracting the reference control amount output from the internal model output calculation unit from the control amount of the control target process to output the feedback amount. And a subtraction processing unit, while a change as a control response does not appear in the control amount, increases and updates the dead time in the parameters of the internal model and updates the dead time in the parameters stored in the internal model storage unit. A successive dead time updating unit that repeats changing to the updated dead time , and an initial value and an adjustment based on the target value, the control amount, and the reference control amount.
The step width, which is the difference from the fixed value, is set for each of the control amount and the reference control amount.
A step width calculation unit for calculating each of them, a start time of a first response start area where a control amount starts to change, and
Detecting the end point based on the step width of the control amount
And the second response start area in which the reference control amount starts to change.
The start time and end time of the
A response start area detection unit that detects the first response start area based on the start time and the end time of the first response start area.
The amount of change in the controlled variable and the second response start area
Change of reference control amount specified by start time and end time
The correction time based on the quantity is geometrically calculated and the internal model is calculated.
In the parameters of the internal model stored in the
By subtracting the correction time from the time,
A controller configured to calculate an estimated value of the dead time of the process, and to change the dead time in the parameters of the internal model stored in the internal model storage unit to the estimated value;
【請求項2】 制御の目標値から制御対象プロセスに出
力する操作量を演算し、制御対象プロセスを数式表現し
た内部モデルにて制御結果である制御対象プロセスの制
御量に相当する参照制御量を演算し、制御量と参照制御
量との差をフィードバックすることにより制御を行うI
MC構造のコントローラにおいて、 入力された制御の目標値を伝達関数が時間遅れの特性で
出力する目標値フィルタ部と、 前記目標値フィルタ部の出力からフィードバック量を減
算する第1の減算処理部と、 第1の減算処理部の出力を伝達関数が時間遅れの特性で
出力する目標値・外乱フィルタ部と、内部モデルのパラ
メータに基づいて前記目標値・外乱フィルタ部の出力か
ら操作量を演算して出力する操作部とからなる操作量演
算部と、 前記内部モデルのパラメータを記憶する内部モデル記憶
部と、 前記内部モデルのパラメータに基づいて前記操作量から
参照制御量を演算する内部モデル出力演算部と、 制御対象プロセスの制御量から前記内部モデル出力演算
部から出力された参照制御量を減算して前記フィードバ
ック量を出力する第2の減算処理部と、 前記制御量に制御応答としての変化が現れない間は、前
記内部モデルのパラメータ中のむだ時間を増やして更新
し前記内部モデル記憶部に記憶されたパラメータ中のむ
だ時間をこの更新されたむだ時間に変更させることを繰
り返す逐次むだ時間更新部と、 制御対象プロセスの制御量のノイズを低減する処理を行
いこのノイズが低減された制御量を逐次むだ時間更新部
に出力するノイズ処理部と、目標値、制御量及び参照制御量に基づいて、初期値と整
定値との差であるステップ幅を制御量と参照制御量の各
々について 算出するステップ幅算出部と、前記ノイズ処理部から出力されたノイズ処理後の制御量
が変化を始める第1の応答開始領域の開始時点と終了時
点を前記制御量のステップ幅に基づいて検出すると共
に、参照制御量が変化を始める第2の応答開始領域の開
始時点と終了時点を前記参照制御量のステップ幅に基づ
いて検出する 応答開始領域検出部と、前記第1の応答開始領域の開始時点と終了時点により特
定される制御量の変化率及び前記第2の応答開始領域の
開始時点と終了時点により特定される参照制御量の変化
率に基づく補正時間を幾何学的に算出し、前記内部モデ
ル記憶部に記憶された内部モデルのパラメータ中のむだ
時間から前記補正時間を差し引くことにより、制御対象
プロセスのむだ時間の推定値を算出し、前記 内部モデル
記憶部に記憶された内部モデルのパラメータ中のむだ時
間をこの推定値に変更させるむだ時間検出部とを有する
ことを特徴とするコントローラ。
2. A control target value is output to a process to be controlled.
Calculate the manipulated variables to be applied, and formulate the controlled process
Control of the process to be controlled,
Calculates the reference control amount corresponding to the control amount, and calculates the control amount and the reference control.
I which controls by feeding back the difference from the quantity
In the controller of MC structure, the transfer target function receives the target value of the control with the time delay characteristic.
A target value filter for outputting, and a feedback amount reduced from the output of the target value filter.
A first subtraction processing unit for calculating the output of the first subtraction processing unit, and a transfer function having a time delay characteristic.
The target value / disturbance filter section to be output and the parameters of the internal model
The output of the target value / disturbance filter unit based on the meter
Control unit that calculates the control input from the
Arithmetic unit and an internal model storage for storing parameters of the internal model
And the operation amount based on the parameters of the internal model.
An internal model output calculation unit for calculating a reference control amount; and the internal model output calculation unit based on a control amount of a process to be controlled.
Subtracting the reference control amount output from the
A second subtraction processing unit that outputs a control amount, and a control unit that outputs no change as a control response to the control amount.
Update by increasing dead time in parameters of internal model
In the parameters stored in the internal model storage unit,
Change the dead time to this updated dead time.
A continuous delay updating unit, a noise processing unit that performs processing to reduce noise of the control amount of the control target process, and outputs the noise-reduced control amount to the sequential dead time updating unit, a target value, and a control amount. And the initial control value based on the
The step width, which is the difference from the fixed value, is set for each of the control amount and the reference control amount.
And a control amount after noise processing output from the noise processing unit.
Start and end times of the first response start area where the response starts to change
When a point is detected based on the step width of the control amount,
Then, the second response start area in which the reference control amount starts to change is opened.
The start time and the end time are determined based on the step width of the reference control amount.
And a response start area detecting section for detecting the first response start area and a start time and an end time of the first response start area.
The rate of change of the controlled variable and the second response start area.
Change of reference control amount specified by start time and end time
The correction time based on the ratio is geometrically calculated, and the internal model is calculated.
In the parameters of the internal model stored in the
By subtracting the correction time from the time,
A controller configured to calculate an estimated value of the dead time of the process, and to change the dead time in the parameters of the internal model stored in the internal model storage unit to the estimated value;
【請求項3】 請求項記載のコントローラにおいて、前記制御量の変化率及び前記参照制御量の変化率に基づ
いて、前記逐次むだ時間更新部によって変更されたむだ
時間の推定精度を評価するための 確信度を算出する確信
度算出部と、前記むだ時間検出部の代わりに、前記内部モデル記憶部
に記憶された内部モデルのパラメータ中のむだ時間から
前記補正時間を差し引いた結果を前記確信度を用いて誤
差修正することにより、制御対象プロセスのむだ時間の
推定値を算出し、前記 内部モデル記憶部に記憶された内
部モデルのパラメータ中のむだ時間をこの推定値に変更
させる修正むだ時間検出部とを有することを特徴とする
コントローラ。
3. The controller according to claim 2 , wherein a change rate of the control amount and a change rate of the reference control amount are determined.
And the dead time changed by the sequential dead time updating unit.
A confidence calculation unit that calculates a confidence for evaluating the estimation accuracy of time; and the internal model storage unit instead of the dead time detection unit.
From the dead time in the parameters of the internal model stored in
The result obtained by subtracting the correction time is erroneously calculated using the certainty factor.
By correcting the difference, the dead time of the controlled process
A controller configured to calculate an estimated value and change a dead time in parameters of the internal model stored in the internal model storage unit to the estimated value;
【請求項4】 制御の目標値から制御対象プロセスに出
力する操作量を演算し、制御対象プロセスを数式表現し
た内部モデルにて制御結果である制御対象プロセスの制
御量に相当する参照制御量を演算し、制御量と参照制御
量との差をフィードバックすることにより制御を行うI
MC構造のコントローラにおいて、 入力された制御の目標値を伝達関数が時間遅れの特性で
出力する目標値フィルタ部と、 前記目標値フィルタ部の出力からフィードバック量を減
算する第1の減算処理部と、 第1の減算処理部の出力を伝達関数が時間遅れの特性で
出力する目標値・外乱フィルタ部と、内部モデルのパラ
メータに基づいて前記目標値・外乱フィルタ部の出力か
ら操作量を演算して出力する操作部とからなる操作量演
算部と、 前記内部モデルのパラメータを記憶する内部モデル記憶
部と、 前記内部モデルのパラメータに基づいて前記操作量から
参照制御量を演算する内部モデル出力演算部と、 制御対象プロセスの制御量から前記内部モデル出力演算
部から出力された参照制御量を減算して前記フィードバ
ック量を出力する第2の減算処理部と、 制御対象プロセスの制御量のノイズを低減する処理を行
うノイズ処理部と、目標値、制御量及び参照制御量に基づいて、初期値と整
定値との差であるステップ幅を制御量と参照制御量の各
々について 算出するステップ幅算出部と、前記ノイズ処理部から出力されたノイズ処理後の制御量
が変化を始める第1の応答開始領域の開始時点と終了時
点を前記制御量のステップ幅に基づいて検出すると共
に、参照制御量が変化を始める第2の応答開始領域の開
始時点と終了時点を前記参照制御量のステップ幅に基づ
いて検出する 応答開始領域検出部と、前記第1の応答開始領域の開始時点と前記第2の応答開
始領域の開始時点との 時間差を検出する開始領域時間差
検出部と、前記第1の応答開始領域の開始時点と終了時点により特
定される制御量の変化率、前記第2の応答開始領域の開
始時点と終了時点により特定される参照制御量の変化率
及び前記時間差に基づく補正時間を、前記ノイズ処理に
よるずれを補正しつつ幾何学的に算出し、前記内部モデ
ル記憶部に記憶された内部モデルのパラメータ中のむだ
時間から前記補正時間を差し引くことにより、誤差修正
されたむだ時間を算出し、前記 内部モデル記憶部に記憶
された内部モデルのパラメータ中のむだ時間をこの算出
されたむだ時間に変更させるむだ時間修正部とを有する
ことを特徴とするコントローラ。
4. An operation amount to be output to a control target process is calculated from a control target value, and a reference control amount corresponding to a control amount of the control target process, which is a control result, is calculated by an internal model expressing the control target process in a mathematical expression. Calculate and feed back the difference between the control amount and the reference control amount.
A controller having an MC structure, wherein a target value filter unit that outputs a target value of the input control with a time delay characteristic of a transfer function; a first subtraction processing unit that subtracts a feedback amount from an output of the target value filter unit; A target value / disturbance filter unit that outputs the output of the first subtraction processing unit with a transfer function having a time delay characteristic, and an operation amount is calculated from the output of the target value / disturbance filter unit based on the parameters of the internal model. An operation amount calculation unit comprising: an operation unit for outputting the internal model; an internal model storage unit for storing the parameters of the internal model; and an internal model output calculation for calculating a reference control amount from the operation amount based on the parameters of the internal model. And a unit for subtracting the reference control amount output from the internal model output calculation unit from the control amount of the control target process to output the feedback amount. And subtraction processing section, a noise processing unit for performing processing of reducing the control amount of the noise of the controlled process, the target value, based on the control amount and the reference controlled variable, initial value and integer
The step width, which is the difference from the fixed value, is set for each of the control amount and the reference control amount.
And a control amount after noise processing output from the noise processing unit.
Start and end times of the first response start area where the response starts to change
When a point is detected based on the step width of the control amount,
Then, the second response start area in which the reference control amount starts to change is opened.
The start time and the end time are determined based on the step width of the reference control amount.
A response start area detecting section for detecting the start time of the first response start area;
Japanese and initiation region time difference detector for detecting a time difference between the start time of the start area, the end time and start time of the first response start region
The rate of change of the controlled variable to be set, and the opening of the second response start area.
Change rate of reference control amount specified by start time and end time
And the correction time based on the time difference is used for the noise processing.
The geometric model is calculated while correcting the displacement, and the internal model is calculated.
In the parameters of the internal model stored in the
Error correction by subtracting the correction time from the time
Controller; and a is the calculated dead time, the internal model storage section into the dead time correction unit for changing the dead time to the calculated dead time in the parameter of the stored internal model.
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