JP3336520B2 - Ｐｉｄ調節計 - Google Patents
Ｐｉｄ調節計Info
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- JP3336520B2 JP3336520B2 JP27292396A JP27292396A JP3336520B2 JP 3336520 B2 JP3336520 B2 JP 3336520B2 JP 27292396 A JP27292396 A JP 27292396A JP 27292396 A JP27292396 A JP 27292396A JP 3336520 B2 JP3336520 B2 JP 3336520B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＰＩＤ調節計に係
り、特に、制御応答が乱れても好ましいＰＩＤ定数を自
動的に設定可能なＰＩＤ調節計の改良に関する。
り、特に、制御応答が乱れても好ましいＰＩＤ定数を自
動的に設定可能なＰＩＤ調節計の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＰＩＤ調節計は、一般的に、制御
対象からの測定値ＰＶと目的に合わせて設定された目標
値ＳＶとの偏差Ｅに基づき操作量ＭＶをＰＩＤ演算し、
その操作量ＭＶを制御対象へ出力する構成を有するが、
制御対象からの測定値ＰＶすなわち制御応答波形が振動
する等して乱れた場合、次のようにその乱れを抑えて安
定制御状態に戻すことが行われていた。
対象からの測定値ＰＶと目的に合わせて設定された目標
値ＳＶとの偏差Ｅに基づき操作量ＭＶをＰＩＤ演算し、
その操作量ＭＶを制御対象へ出力する構成を有するが、
制御対象からの測定値ＰＶすなわち制御応答波形が振動
する等して乱れた場合、次のようにその乱れを抑えて安
定制御状態に戻すことが行われていた。
【０００３】すなわち、ＰＩＤ調節計のオペレータが制
御応答波形の具合を注視しながら外部からＰＩＤ定数を
手動で調整したり、ＰＩＤ調節計のオートチューニング
を実行して制御対象をオン／オフ制御し、その制御応答
から制御対象の特性を同定してＰＩＤ定数を自動的に調
整していた。
御応答波形の具合を注視しながら外部からＰＩＤ定数を
手動で調整したり、ＰＩＤ調節計のオートチューニング
を実行して制御対象をオン／オフ制御し、その制御応答
から制御対象の特性を同定してＰＩＤ定数を自動的に調
整していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＰＩＤ調節計において、オペレータが手動でＰＩＤ定数
を調整して制御応答波形の乱れを抑えるには、オペレー
タの熟練に加えて作業時間が必要となる一方、ＰＩＤ調
節計にオートチューニング機能を搭載しても、オペレー
タがオートチューニングキーを操作する必要があり、何
れにせよ操作が面倒であるという難点があった。
ＰＩＤ調節計において、オペレータが手動でＰＩＤ定数
を調整して制御応答波形の乱れを抑えるには、オペレー
タの熟練に加えて作業時間が必要となる一方、ＰＩＤ調
節計にオートチューニング機能を搭載しても、オペレー
タがオートチューニングキーを操作する必要があり、何
れにせよ操作が面倒であるという難点があった。
【０００５】本発明はそのような状況の下になされたも
ので、制御対象からの制御応答波形が乱れても、制御対
象をオートチューニングすることなく好ましいＰＩＤ定
数を自動的に設定し、安定した制御状態を確保できるＰ
ＩＤ調節計を提供するものである。
ので、制御対象からの制御応答波形が乱れても、制御対
象をオートチューニングすることなく好ましいＰＩＤ定
数を自動的に設定し、安定した制御状態を確保できるＰ
ＩＤ調節計を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そのような課題を解決す
るために本発明は、目標値と測定値との偏差をＰＩＤ定
数に基づきＰＩＤ制御演算部でＰＩＤ演算した操作量を
出力するＰＩＤ調節計であり、その測定値のピーク値を
測定する測定値ピーク測定部と、その操作量のピーク値
を測定する操作量ピーク測定部と、その測定値のピーク
値に基づき測定値の振動の有無を判断する振動判断部
と、この振動判断部が振動を検出したとき測定値および
操作量のピーク値からそれらの振動周期、各振動振幅お
よび振動位相差を測定し、これら振動周期、振動振幅お
よび振動位相差から上記振動を抑える修正ＰＩＤ定数を
算出し、上記ＰＩＤ制御演算部のＰＩＤ定数を変更設定
するＰＩＤ定数算出部を具備している。
るために本発明は、目標値と測定値との偏差をＰＩＤ定
数に基づきＰＩＤ制御演算部でＰＩＤ演算した操作量を
出力するＰＩＤ調節計であり、その測定値のピーク値を
測定する測定値ピーク測定部と、その操作量のピーク値
を測定する操作量ピーク測定部と、その測定値のピーク
値に基づき測定値の振動の有無を判断する振動判断部
と、この振動判断部が振動を検出したとき測定値および
操作量のピーク値からそれらの振動周期、各振動振幅お
よび振動位相差を測定し、これら振動周期、振動振幅お
よび振動位相差から上記振動を抑える修正ＰＩＤ定数を
算出し、上記ＰＩＤ制御演算部のＰＩＤ定数を変更設定
するＰＩＤ定数算出部を具備している。
【０００７】すなわち、本発明は、上記修正ＰＩＤ定数
と、上記振動判断部が振動を検出したときのＰＩＤ定数
とを比較し、修正ＰＩＤ定数が振動を抑える値であると
き、その修正ＰＩＤ定数でＰＩＤ制御演算部のＰＩＤ定
数を変更設定するよう上記ＰＩＤ定数算出部を形成して
いる。
と、上記振動判断部が振動を検出したときのＰＩＤ定数
とを比較し、修正ＰＩＤ定数が振動を抑える値であると
き、その修正ＰＩＤ定数でＰＩＤ制御演算部のＰＩＤ定
数を変更設定するよう上記ＰＩＤ定数算出部を形成して
いる。
【０００８】さらに、本発明は、上記ピーク値から測定
値の減衰率を測定し、その修正ＰＩＤ定数が振動を抑え
る値でないとき、測定値の振動を検出したときの上記Ｐ
ＩＤ定数をその減衰率に基づき修正して上記修正ＰＩＤ
定数を算出し、この修正ＰＩＤ定数でＰＩＤ制御演算部
のＰＩＤ定数を変更設定するよう上記ＰＩＤ定数算出部
を形成することが可能である。
値の減衰率を測定し、その修正ＰＩＤ定数が振動を抑え
る値でないとき、測定値の振動を検出したときの上記Ｐ
ＩＤ定数をその減衰率に基づき修正して上記修正ＰＩＤ
定数を算出し、この修正ＰＩＤ定数でＰＩＤ制御演算部
のＰＩＤ定数を変更設定するよう上記ＰＩＤ定数算出部
を形成することが可能である。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明に係るＰＩＤ調節計の
実施の形態を示すブロック図である。図１において、減
算器１は、目標値ＳＶと後述する測定値ＰＶとの偏差Ｅ
を出力するもので、ＰＩＤ制御演算部３に接続されてい
る。
参照して説明する。図１は本発明に係るＰＩＤ調節計の
実施の形態を示すブロック図である。図１において、減
算器１は、目標値ＳＶと後述する測定値ＰＶとの偏差Ｅ
を出力するもので、ＰＩＤ制御演算部３に接続されてい
る。
【００１０】ＰＩＤ制御演算部３は、予め設定されたＰ
ＩＤ定数に基づき偏差ＥをＰＩＤ演算して操作量ＭＶを
出力するものであり、制御対象５および操作量ピーク測
定部７（図ではＭＶピーク測定部と略称する。）に接続
されている。これら減算器１、ＰＩＤ制御演算部３は従
来のＰＩＤ調節計の基本的な構成であり、ＰＩＤ制御演
算部３に予め設定されるＰＩＤ定数は任意に変更設定可
能になっている。
ＩＤ定数に基づき偏差ＥをＰＩＤ演算して操作量ＭＶを
出力するものであり、制御対象５および操作量ピーク測
定部７（図ではＭＶピーク測定部と略称する。）に接続
されている。これら減算器１、ＰＩＤ制御演算部３は従
来のＰＩＤ調節計の基本的な構成であり、ＰＩＤ制御演
算部３に予め設定されるＰＩＤ定数は任意に変更設定可
能になっている。
【００１１】制御対象５は、操作量ＭＶによって例えば
温度制御、湿度制御、圧力制御、流量制御等される公知
のもので、制御された温度、湿度、圧力、流量等の変化
を測定する測定手段（図示せず）を具備し、その測定手
段で測定され測定値ＰＶを出力するものであり、減算器
１、測定値ピーク測定部９（図ではＰＶピーク測定部と
略称する。）および振動判断部１１に接続されている。
温度制御、湿度制御、圧力制御、流量制御等される公知
のもので、制御された温度、湿度、圧力、流量等の変化
を測定する測定手段（図示せず）を具備し、その測定手
段で測定され測定値ＰＶを出力するものであり、減算器
１、測定値ピーク測定部９（図ではＰＶピーク測定部と
略称する。）および振動判断部１１に接続されている。
【００１２】振動判断部１１は、図２に示すように、予
め設定された振動判断幅Ｂ１を測定値ＰＶが超えたとき
測定値ピーク測定部９へピーク測定開始指令を出力する
一方、後述するように、測定値ピーク測定部９から測定
値ピーク値（極大又は極小）が入力されるタイミング毎
にその入力数をカウントし、その入力数が３つ連続した
とき測定値ＰＶが振動して安定状態でないと判断し、操
作量ピーク測定部７に操作量ＭＶのピーク測定開始指令
を出力する機能を有している。
め設定された振動判断幅Ｂ１を測定値ＰＶが超えたとき
測定値ピーク測定部９へピーク測定開始指令を出力する
一方、後述するように、測定値ピーク測定部９から測定
値ピーク値（極大又は極小）が入力されるタイミング毎
にその入力数をカウントし、その入力数が３つ連続した
とき測定値ＰＶが振動して安定状態でないと判断し、操
作量ピーク測定部７に操作量ＭＶのピーク測定開始指令
を出力する機能を有している。
【００１３】図２における符号Ｐ１〜Ｐ６は測定値ＰＶ
の極大又は極小ピーク値を、符号Ｐ５’、Ｐ６’は操作
量ＭＶの極大又は極小ピーク値を示しており、符号φ１
およびφ２は測定値ＰＶと操作量ＭＶ間の位相差であ
る。
の極大又は極小ピーク値を、符号Ｐ５’、Ｐ６’は操作
量ＭＶの極大又は極小ピーク値を示しており、符号φ１
およびφ２は測定値ＰＶと操作量ＭＶ間の位相差であ
る。
【００１４】また、振動判断部１１は、図３に示すよう
に、入力した測定値ＰＶのピーク値毎にこれを中心とし
た安定判断幅Ｂ２を作成するとともに、測定値ＰＶのピ
ーク期間に基づいて決められた振動判断期間中、この安
定判断幅Ｂ２内に測定値ＰＶが止まっているか否かを判
断し、次に入力された測定値ＰＶが振動判断期間内にお
いてその安定判断幅Ｂ２内に止まっていれば測定値ＰＶ
が安定したと判断し、操作量ピーク測定部７および測定
値ピーク測定部９の測定処理を終了させ、測定値ピーク
値や操作量ピーク値の測定データをクリアーする機能を
有している。
に、入力した測定値ＰＶのピーク値毎にこれを中心とし
た安定判断幅Ｂ２を作成するとともに、測定値ＰＶのピ
ーク期間に基づいて決められた振動判断期間中、この安
定判断幅Ｂ２内に測定値ＰＶが止まっているか否かを判
断し、次に入力された測定値ＰＶが振動判断期間内にお
いてその安定判断幅Ｂ２内に止まっていれば測定値ＰＶ
が安定したと判断し、操作量ピーク測定部７および測定
値ピーク測定部９の測定処理を終了させ、測定値ピーク
値や操作量ピーク値の測定データをクリアーする機能を
有している。
【００１５】振動判断部１１における振動判断幅Ｂ１
は、予め外部から設定されたり、ＰＩＤ調節計の内部で
自動的に演算設定され、更に、安定判断幅Ｂ２は、測定
値ピーク測定部９から入力した各測定値ＰＶのピーク値
毎に所定の手順でこれを中心として作成された幅が設定
される。
は、予め外部から設定されたり、ＰＩＤ調節計の内部で
自動的に演算設定され、更に、安定判断幅Ｂ２は、測定
値ピーク測定部９から入力した各測定値ＰＶのピーク値
毎に所定の手順でこれを中心として作成された幅が設定
される。
【００１６】測定値ピーク測定部９は、振動判断部１１
からピーク値測定開始の指令を受けたとき、測定値ＰＶ
のピーク値（極大又は極小の極値）を測定するもので、
振動判断部１１およびＰＩＤ定数算出部１３に接続され
ており、測定値ＰＶのピーク値を入力した振動判断部１
１が上述した動作を行う。操作量ピーク測定部７は、振
動判断部１１からピーク値測定開始の指令を受けたとき
操作量ＭＶのピーク値（極大又は極小の極値）を測定す
るもので、ＰＩＤ定数算出部１３に接続されている。
からピーク値測定開始の指令を受けたとき、測定値ＰＶ
のピーク値（極大又は極小の極値）を測定するもので、
振動判断部１１およびＰＩＤ定数算出部１３に接続され
ており、測定値ＰＶのピーク値を入力した振動判断部１
１が上述した動作を行う。操作量ピーク測定部７は、振
動判断部１１からピーク値測定開始の指令を受けたとき
操作量ＭＶのピーク値（極大又は極小の極値）を測定す
るもので、ＰＩＤ定数算出部１３に接続されている。
【００１７】ＰＩＤ定数算出部１３は、測定値ピーク測
定部９および操作量ピーク測定部７から入力された測定
値ＰＶのピーク値および操作量ＭＶのピーク値に基づ
き、振動周期（Ｔｃ）、測定値ＰＶの振幅（ＸPV）、操
作量ＭＶの振幅（ＸMV）、操作量ＭＶおよび測定値ＰＶ
の位相差（φ＝（φ１＋φ２）／２）を算出し、これら
を用いて以下のように修正ＰＩＤ定数を算出し、ＰＩＤ
制御演算部３に設定されていたＰＩＤ定数をその修正Ｐ
ＩＤ定数で変更設定する機能を有している。
定部９および操作量ピーク測定部７から入力された測定
値ＰＶのピーク値および操作量ＭＶのピーク値に基づ
き、振動周期（Ｔｃ）、測定値ＰＶの振幅（ＸPV）、操
作量ＭＶの振幅（ＸMV）、操作量ＭＶおよび測定値ＰＶ
の位相差（φ＝（φ１＋φ２）／２）を算出し、これら
を用いて以下のように修正ＰＩＤ定数を算出し、ＰＩＤ
制御演算部３に設定されていたＰＩＤ定数をその修正Ｐ
ＩＤ定数で変更設定する機能を有している。
【００１８】すなわち、測定値ＰＶおよび操作量ＭＶの
振動周期をＴｃ、測定値ＰＶの振動振幅をＸPV、操作量
ＭＶの振幅をＸMV、操作量ＭＶと測定値ＰＶの位相差を
φとしたとき、ＰＩＤ定数算出部１３は、修正ＰＩＤ定
数である比例ゲインＫｐ’、積分時間Ｔｉ’および微分
時間Ｔｄ’を次のようにして求める。
振動周期をＴｃ、測定値ＰＶの振動振幅をＸPV、操作量
ＭＶの振幅をＸMV、操作量ＭＶと測定値ＰＶの位相差を
φとしたとき、ＰＩＤ定数算出部１３は、修正ＰＩＤ定
数である比例ゲインＫｐ’、積分時間Ｔｉ’および微分
時間Ｔｄ’を次のようにして求める。
【００１９】 Ｋｐ’＝Ａ・Ｆ（Ｔｃ、φ）・Ｇ（Ｘ PＶ 、ＸMV） Ｔｉ’＝Ｔ（Ｔｃ、φ） Ｔｄ’＝Ｔｉ／４ ここで、符号Ｆは振動周期Ｔｃと位相差φの関数、符号
Ｇは振動振幅ＸPVとＸMVの関数、符号Ｔは振動周期Ｔｃ
と位相差φの関数であり、何れも制御対象５によって決
定される。
Ｇは振動振幅ＸPVとＸMVの関数、符号Ｔは振動周期Ｔｃ
と位相差φの関数であり、何れも制御対象５によって決
定される。
【００２０】そして、ＰＩＤ定数算出部１３は、それら
算出式を用いて測定値ＰＶの振動が抑えられるようなＰ
ＩＤ定数を修正ＰＩＤ定数として算出し、ＰＩＤ制御演
算部３へ出力する機能を有する。
算出式を用いて測定値ＰＶの振動が抑えられるようなＰ
ＩＤ定数を修正ＰＩＤ定数として算出し、ＰＩＤ制御演
算部３へ出力する機能を有する。
【００２１】また、ＰＩＤ定数算出部１３は、振動判断
部１１が測定値ＰＶの振動を検出したときＰＩＤ制御演
算部３に既設定されていたＰＩＤ定数および振動周期
と、算出した修正ＰＩＤ定数とを比較評価し、修正ＰＩ
Ｄ定数が測定値ＰＶの振動を収束する方向であるかを次
のように確認し、修正ＰＩＤ定数が振動を収束する方向
であったとき、これをＰＩＤ制御演算部３へ出力して変
更設定する機能を有している。すなわち、〔Ｋｐ’＜
Ｋｐ〕のときＫｐ’を設定する。〔Ｔｃ＜Ｔｉ〕かつ
〔Ｔｉ’＜Ｔｉ〕のとき、又は〔Ｔｃ＞Ｔｉ〕かつ〔Ｔ
ｉ’＞Ｔｉ〕のとき、Ｔｉ’、Ｔｄ’を設定する。
部１１が測定値ＰＶの振動を検出したときＰＩＤ制御演
算部３に既設定されていたＰＩＤ定数および振動周期
と、算出した修正ＰＩＤ定数とを比較評価し、修正ＰＩ
Ｄ定数が測定値ＰＶの振動を収束する方向であるかを次
のように確認し、修正ＰＩＤ定数が振動を収束する方向
であったとき、これをＰＩＤ制御演算部３へ出力して変
更設定する機能を有している。すなわち、〔Ｋｐ’＜
Ｋｐ〕のときＫｐ’を設定する。〔Ｔｃ＜Ｔｉ〕かつ
〔Ｔｉ’＜Ｔｉ〕のとき、又は〔Ｔｃ＞Ｔｉ〕かつ〔Ｔ
ｉ’＞Ｔｉ〕のとき、Ｔｉ’、Ｔｄ’を設定する。
【００２２】ここで、は、修正ＰＩＤ定数である比例
ゲインＫｐ’がＰＩＤ制御演算部３に既設定されていた
比例ゲインＫｐより小さいならば、比例ゲインＫｐ’が
振動を収束させる方向であると判断することを意味す
る。
ゲインＫｐ’がＰＩＤ制御演算部３に既設定されていた
比例ゲインＫｐより小さいならば、比例ゲインＫｐ’が
振動を収束させる方向であると判断することを意味す
る。
【００２３】また、は、既設定されている積分時間Ｔ
ｉより振動周期Ｔｃが大きいか小さいかを評価し、振動
周期Ｔｃが積分時間Ｔｉより大きいとき、微分動作が強
くて振動していると判断し、このとき既設定されている
積分時間Ｔｉより修正ＰＩＤ定数の積分時間Ｔｉ’が小
さい値ならば、振動を収束させる方向であると判断す
る。さらに、は、振動周期Ｔｃが積分時間Ｔｉより小
さいとき、積分動作が強くて振動していると判断し、既
設定されている積分時間Ｔｉより修正ＰＩＤ定数の積分
時間Ｔｉ’が大きい値ならば、同様に振動を収束させる
方向であると判断することを意味する。
ｉより振動周期Ｔｃが大きいか小さいかを評価し、振動
周期Ｔｃが積分時間Ｔｉより大きいとき、微分動作が強
くて振動していると判断し、このとき既設定されている
積分時間Ｔｉより修正ＰＩＤ定数の積分時間Ｔｉ’が小
さい値ならば、振動を収束させる方向であると判断す
る。さらに、は、振動周期Ｔｃが積分時間Ｔｉより小
さいとき、積分動作が強くて振動していると判断し、既
設定されている積分時間Ｔｉより修正ＰＩＤ定数の積分
時間Ｔｉ’が大きい値ならば、同様に振動を収束させる
方向であると判断することを意味する。
【００２４】そして、ＰＩＤ定数算出部１３は、修正Ｐ
ＩＤ定数Ｋｐ’、Ｔｉ’、Ｔｄ’が振動を収束させる方
向でなかったとき、測定した６つのピーク値Ｐ１〜Ｐ６
から次のように振動振幅の絶対値Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ
５によって減衰率ＤＭＰを算出し、測定値ＰＶの振動時
にＰＩＤ制御演算部３に既設定されていたＰＩＤ定数に
対し、図４Ａ〜Ｃに示すように、減衰率ＤＭＰに対応す
る修正率で修正ＰＩＤ定数を修正算出し、この修正ＰＩ
Ｄ定数でＰＩＤ制御演算部３のＰＩＤ定数を変更設定す
る機能を有している。 Ｘ２＝Ｐ３−Ｐ２、Ｘ３＝Ｐ３−Ｐ４、Ｘ４＝Ｐ５−Ｐ４、Ｘ５＝Ｐ５−Ｐ６ ＤＭＰ＝｛〔（Ｘ３＋Ｘ４）／（Ｘ２＋Ｘ３）〕 ＋〔（Ｘ４＋Ｘ５）／（Ｘ３＋Ｘ４）〕｝／２ なお、（Ｐ３−Ｐ２）、（Ｐ３−Ｐ４）、（Ｐ５−Ｐ
４）および（Ｐ５−Ｐ６）は絶対値を示す。
ＩＤ定数Ｋｐ’、Ｔｉ’、Ｔｄ’が振動を収束させる方
向でなかったとき、測定した６つのピーク値Ｐ１〜Ｐ６
から次のように振動振幅の絶対値Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ
５によって減衰率ＤＭＰを算出し、測定値ＰＶの振動時
にＰＩＤ制御演算部３に既設定されていたＰＩＤ定数に
対し、図４Ａ〜Ｃに示すように、減衰率ＤＭＰに対応す
る修正率で修正ＰＩＤ定数を修正算出し、この修正ＰＩ
Ｄ定数でＰＩＤ制御演算部３のＰＩＤ定数を変更設定す
る機能を有している。 Ｘ２＝Ｐ３−Ｐ２、Ｘ３＝Ｐ３−Ｐ４、Ｘ４＝Ｐ５−Ｐ４、Ｘ５＝Ｐ５−Ｐ６ ＤＭＰ＝｛〔（Ｘ３＋Ｘ４）／（Ｘ２＋Ｘ３）〕 ＋〔（Ｘ４＋Ｘ５）／（Ｘ３＋Ｘ４）〕｝／２ なお、（Ｐ３−Ｐ２）、（Ｐ３−Ｐ４）、（Ｐ５−Ｐ
４）および（Ｐ５−Ｐ６）は絶対値を示す。
【００２５】従って、ＰＩＤ定数算出部１３は、図４Ａ
に示すように、減衰率ＤＭＰに応じてゲインを下げるよ
うに修正比例ゲインＫｐ’を算出し、振動周期Ｔｃと既
設定されている積分時間Ｔｉとを比較し、振動周期Ｔｃ
が積分時間Ｔｉより小さいとき、微分動作が強くて振動
していると判断し、同図Ｂのように減衰率ＤＭＰに従っ
て既設定の積分時間Ｔｉ、微分時間Ｔｄを修正する修正
率を求めて修正積分時間Ｔｉ’と修正微分時間Ｔｄ’を
算出し、振動周期Ｔｃが積分時間Ｔｉより大きいとき
は、積分動作が強くて振動していると判断し、同図Ｃの
ように減衰率ＤＭＰに従って既設定の積分時間Ｔｉ、微
分時間Ｔｄを修正する修正率を求めて修正積分時間Ｔ
ｉ’と修正微分時間Ｔｄ’を算出し、これら修正ＰＩＤ
定数をＰＩＤ制御演算部３へ出力する機能を有する。
に示すように、減衰率ＤＭＰに応じてゲインを下げるよ
うに修正比例ゲインＫｐ’を算出し、振動周期Ｔｃと既
設定されている積分時間Ｔｉとを比較し、振動周期Ｔｃ
が積分時間Ｔｉより小さいとき、微分動作が強くて振動
していると判断し、同図Ｂのように減衰率ＤＭＰに従っ
て既設定の積分時間Ｔｉ、微分時間Ｔｄを修正する修正
率を求めて修正積分時間Ｔｉ’と修正微分時間Ｔｄ’を
算出し、振動周期Ｔｃが積分時間Ｔｉより大きいとき
は、積分動作が強くて振動していると判断し、同図Ｃの
ように減衰率ＤＭＰに従って既設定の積分時間Ｔｉ、微
分時間Ｔｄを修正する修正率を求めて修正積分時間Ｔ
ｉ’と修正微分時間Ｔｄ’を算出し、これら修正ＰＩＤ
定数をＰＩＤ制御演算部３へ出力する機能を有する。
【００２６】このように構成された本発明のＰＩＤ調節
計では、目標値ＳＶと測定値ＰＶとの偏差Ｅを減算器１
から出力し、この偏差ＥをＰＩＤ定数に基づきＰＩＤ制
御演算部３でＰＩＤ演算して操作量ＭＶを出力する構成
に加えて、その測定値ＰＶのピーク値および操作量ＭＶ
のピーク値を測定する測定値ピーク測定部９および操作
量ピーク測定部７と、測定値ＰＶのピーク値に基づき測
定値ＰＶの振動の有無を判断する振動判断部１１と、こ
の振動判断部１１が振動を検出したとき、測定値ＰＶお
よび操作量ＭＶのピーク値からそれらの振動周期、各振
動振幅および振動位相差を測定し、これら振動周期、振
動振幅および振動位相差から振動を抑える修正ＰＩＤ定
数を算出し、この修正ＰＩＤ定数と、振動判断部１１が
測定値および操作量の振動を検出したときＰＩＤ制御演
算部３に設定されているＰＩＤ定数とを比較し、修正Ｐ
ＩＤ定数が振動を抑える値であるとき、その修正ＰＩＤ
定数でＰＩＤ制御演算部のＰＩＤ定数を変更設定するＰ
ＩＤ定数算出部１３を設けたから、測定値ＰＶが振動等
して乱れても、振動を抑える修正ＰＩＤ定数がＰＩＤ制
御演算部３へ自動的に変更設定されるし、例えばノイズ
やばらつきによって一時的に測定値ＰＶが変動したこと
によって修正ＰＩＤ定数が不完全に算出されても、この
不適切な修正ＰＩＤ定数がＰＩＤ制御演算部３に設定さ
れ難くなる。
計では、目標値ＳＶと測定値ＰＶとの偏差Ｅを減算器１
から出力し、この偏差ＥをＰＩＤ定数に基づきＰＩＤ制
御演算部３でＰＩＤ演算して操作量ＭＶを出力する構成
に加えて、その測定値ＰＶのピーク値および操作量ＭＶ
のピーク値を測定する測定値ピーク測定部９および操作
量ピーク測定部７と、測定値ＰＶのピーク値に基づき測
定値ＰＶの振動の有無を判断する振動判断部１１と、こ
の振動判断部１１が振動を検出したとき、測定値ＰＶお
よび操作量ＭＶのピーク値からそれらの振動周期、各振
動振幅および振動位相差を測定し、これら振動周期、振
動振幅および振動位相差から振動を抑える修正ＰＩＤ定
数を算出し、この修正ＰＩＤ定数と、振動判断部１１が
測定値および操作量の振動を検出したときＰＩＤ制御演
算部３に設定されているＰＩＤ定数とを比較し、修正Ｐ
ＩＤ定数が振動を抑える値であるとき、その修正ＰＩＤ
定数でＰＩＤ制御演算部のＰＩＤ定数を変更設定するＰ
ＩＤ定数算出部１３を設けたから、測定値ＰＶが振動等
して乱れても、振動を抑える修正ＰＩＤ定数がＰＩＤ制
御演算部３へ自動的に変更設定されるし、例えばノイズ
やばらつきによって一時的に測定値ＰＶが変動したこと
によって修正ＰＩＤ定数が不完全に算出されても、この
不適切な修正ＰＩＤ定数がＰＩＤ制御演算部３に設定さ
れ難くなる。
【００２７】そのため、オペレータが手動でＰＩＤ定数
を調整したり、オペレータがＰＩＤ調節計のオートチュ
ーニングキーを操作する必要がなくなり、操作が簡単と
なって操作性が向上するうえ、自動的に安定した制御状
態を確保できる。
を調整したり、オペレータがＰＩＤ調節計のオートチュ
ーニングキーを操作する必要がなくなり、操作が簡単と
なって操作性が向上するうえ、自動的に安定した制御状
態を確保できる。
【００２８】しかも、ＰＩＤ定数算出部１３が、測定値
ＰＶのピーク値からその減衰率ＤＭＰを算出し、測定値
ＰＶの振動時にＰＩＤ制御演算部３に既設定されている
ＰＩＤ定数を減衰率ＤＭＰに対応する修正率で修正して
修正ＰＩＤ定数を算出して変更設定するから、例えばノ
イズやＡ／Ｄ変換器のちらつき等によって測定値ＰＶが
一時的に変動し、振動周期、振動振幅および振動位相差
に基づく修正ＰＩＤ定数の算出がうまくいかなくても、
その修正率による修正算出によって適切な修正ＰＩＤ定
数が得られて設定される利点がある。
ＰＶのピーク値からその減衰率ＤＭＰを算出し、測定値
ＰＶの振動時にＰＩＤ制御演算部３に既設定されている
ＰＩＤ定数を減衰率ＤＭＰに対応する修正率で修正して
修正ＰＩＤ定数を算出して変更設定するから、例えばノ
イズやＡ／Ｄ変換器のちらつき等によって測定値ＰＶが
一時的に変動し、振動周期、振動振幅および振動位相差
に基づく修正ＰＩＤ定数の算出がうまくいかなくても、
その修正率による修正算出によって適切な修正ＰＩＤ定
数が得られて設定される利点がある。
【００２９】そして、上述したＰＩＤ調節計は、上述し
た演算、判断および算出処理機能を有するＣＰＵ、ＣＰ
Ｕの動作プログラムを格納したＲＯＭ、演算や算出デー
タ等を格納するＲＡＭおよびインターフェースであるＩ
／Ｏを有するマイクロコンピュータで構成する場合が多
い。
た演算、判断および算出処理機能を有するＣＰＵ、ＣＰ
Ｕの動作プログラムを格納したＲＯＭ、演算や算出デー
タ等を格納するＲＡＭおよびインターフェースであるＩ
／Ｏを有するマイクロコンピュータで構成する場合が多
い。
【００３０】例えば、ＰＩＤ定数を減衰率ＤＭＰに対応
する修正率で修正して修正ＰＩＤ定数を算出する処理手
順は、図５のようになる。なお、この図５のフローチャ
ートは例えば上述したピーク値Ｐ１〜Ｐ６毎に実行され
る。すなわち、ステップ１００で測定値ＰＶが安定して
いないか判断され、振動判断期間内にて測定値ＰＶのピ
ーク値が安定判断幅Ｂ２内に止まっていてステップ１０
０がＮＯの場合には、ステップ１０１で測定値ＰＶや操
作量ＭＶのピーク値測定データをクリアーして終了す
る。
する修正率で修正して修正ＰＩＤ定数を算出する処理手
順は、図５のようになる。なお、この図５のフローチャ
ートは例えば上述したピーク値Ｐ１〜Ｐ６毎に実行され
る。すなわち、ステップ１００で測定値ＰＶが安定して
いないか判断され、振動判断期間内にて測定値ＰＶのピ
ーク値が安定判断幅Ｂ２内に止まっていてステップ１０
０がＮＯの場合には、ステップ１０１で測定値ＰＶや操
作量ＭＶのピーク値測定データをクリアーして終了す
る。
【００３１】他方、測定値ＰＶが不安定で、ステップ１
００がＹＥＳの場合にはステップ１０２で測定値ＰＶの
ピーク値が６つカウントされたか否か判断され、このス
テップ１０２がＮＯの場合には、ステップ１０３で測定
値ＰＶや操作量ＭＶのピーク値の測定を続行して終了す
る。ステップ１０２がＹＥＳの場合にはステップ１０４
で減衰率ＤＭＰが算出され、続くステップ１０５でＫｐ
が修正されてＫｐ’を算出し、ステップ１０６でＴｉお
よびＴｄを修正してＴｉ’およびＴｄ’を算出し、ステ
ップ１０７でカウンタをクリアーして終了する。
００がＹＥＳの場合にはステップ１０２で測定値ＰＶの
ピーク値が６つカウントされたか否か判断され、このス
テップ１０２がＮＯの場合には、ステップ１０３で測定
値ＰＶや操作量ＭＶのピーク値の測定を続行して終了す
る。ステップ１０２がＹＥＳの場合にはステップ１０４
で減衰率ＤＭＰが算出され、続くステップ１０５でＫｐ
が修正されてＫｐ’を算出し、ステップ１０６でＴｉお
よびＴｄを修正してＴｉ’およびＴｄ’を算出し、ステ
ップ１０７でカウンタをクリアーして終了する。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように本発明のＰＩＤ調節
計は、測定値ピーク測定部で測定値のピーク値を測定
し、操作量ピーク測定部で操作量のピーク値を測定し、
測定値のピーク値に基づき振動判断部で測定値の振動の
有無を判断し、この振動判断部がその振動を検出したと
き、ＰＩＤ定数算出部にてそれら測定値および操作量の
ピーク値からそれらの振動周期、各振動振幅および振動
位相差を測定するとともに、これら振動周期、振動振幅
および振動位相差に基づいて振動を抑える修正ＰＩＤ定
数を算出し、この修正ＰＩＤ定数と、測定値の振動状態
時のＰＩＤ定数とを比較し、修正ＰＩＤ定数が振動を抑
える値であるときその修正ＰＩＤ定数でそのＰＩＤ制御
演算部のＰＩＤ定数を変更設定する構成としたから、制
御対象からの制御応答波形が乱れても、外部からオペレ
ータがＰＩＤ定数を変更設定したり制御対象をオートチ
ューニングすることなく、好ましいＰＩＤ定数を自動的
に設定可能となり、操作性が向上するとともに安定した
制御状態を確保できるし、ノイ ズやばらつき等による測
定値の変動に対してＰＩＤ定数の誤設定を回避できる利
点がある。さらに、ピーク値から測定値の減衰率を測定
し、この減衰率に基づき修正ＰＩＤ定数を算出して変更
設定するよう上記ＰＩＤ定数算出部を形成すれば、上記
振動周期、振動振幅および振動位相差からの修正ＰＩＤ
定数の算出がうまくいかなくても、好ましい修正ＰＩＤ
定数の算出設定が可能となる。
計は、測定値ピーク測定部で測定値のピーク値を測定
し、操作量ピーク測定部で操作量のピーク値を測定し、
測定値のピーク値に基づき振動判断部で測定値の振動の
有無を判断し、この振動判断部がその振動を検出したと
き、ＰＩＤ定数算出部にてそれら測定値および操作量の
ピーク値からそれらの振動周期、各振動振幅および振動
位相差を測定するとともに、これら振動周期、振動振幅
および振動位相差に基づいて振動を抑える修正ＰＩＤ定
数を算出し、この修正ＰＩＤ定数と、測定値の振動状態
時のＰＩＤ定数とを比較し、修正ＰＩＤ定数が振動を抑
える値であるときその修正ＰＩＤ定数でそのＰＩＤ制御
演算部のＰＩＤ定数を変更設定する構成としたから、制
御対象からの制御応答波形が乱れても、外部からオペレ
ータがＰＩＤ定数を変更設定したり制御対象をオートチ
ューニングすることなく、好ましいＰＩＤ定数を自動的
に設定可能となり、操作性が向上するとともに安定した
制御状態を確保できるし、ノイ ズやばらつき等による測
定値の変動に対してＰＩＤ定数の誤設定を回避できる利
点がある。さらに、ピーク値から測定値の減衰率を測定
し、この減衰率に基づき修正ＰＩＤ定数を算出して変更
設定するよう上記ＰＩＤ定数算出部を形成すれば、上記
振動周期、振動振幅および振動位相差からの修正ＰＩＤ
定数の算出がうまくいかなくても、好ましい修正ＰＩＤ
定数の算出設定が可能となる。
【図１】本発明に係るＰＩＤ調節計の実施の形態を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】図１のＰＩＤ調節計の動作を説明する図であ
る。
る。
【図３】図１のＰＩＤ調節計の動作を説明する図であ
る。
る。
【図４】図１のＰＩＤ調節計の動作を説明する図であ
る。
る。
【図５】本発明のＰＩＤ調節計に係る動作を説明するフ
ローチャートである。
ローチャートである。
１ 減算器 ３ ＰＩＤ制御演算部 ５ 制御対象 ７ 操作量ピーク測定部（ＭＶピーク測定部） ９ 測定値ピーク測定部（ＰＶピーク測定部） １１ 振動判断部 １３ ＰＩＤ定数算出部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島田 昌士 東京都大田区久が原５丁目16番６号 理 化工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−108107（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−233006（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−187903（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−135902（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−706（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−123401（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05B 11/36 - 11/42 G05B 13/02
Claims (2)
- 【請求項１】 目標値と制御対象からの測定値との偏差
をＰＩＤ定数に基づきＰＩＤ制御演算部でＰＩＤ演算し
た操作量を前記制御対象へ出力するＰＩＤ調節計におい
て、 前記測定値のピーク値を測定する測定値ピーク測定部
と、 前記操作量のピーク値を測定する操作量ピーク測定部
と、 前記測定値のピーク値に基づき前記測定値の振動の有無
を判断する振動判断部と、 この振動判断部が前記測定値の振動を検出したとき、前
記測定値および操作量のピーク値から前記測定値および
操作量の振動周期、各振動振幅および振動位相差を測定
し、これら振動周期、振動振幅および振動位相差から前
記振動を抑える修正ＰＩＤ定数を算出し、この修正ＰＩ
Ｄ定数と、前記測定値の振動を検出したときの前記ＰＩ
Ｄ定数とを比較し、前記修正ＰＩＤ定数が前記振動を抑
える値であるとき、前記修正ＰＩＤ定数で前記ＰＩＤ制
御演算部の前記ＰＩＤ定数を変更設定するＰＩＤ定数算
出部と、 を具備することを特徴とするＰＩＤ調節計。 - 【請求項２】 前記ＰＩＤ定数算出部は、前記ピーク値
から前記測定値の減衰率を測定し、前記修正ＰＩＤ定数
が前記振動を抑える値でないとき、前記測定値の振動を
検出したときの前記ＰＩＤ定数を前記減衰率に基づき修
正した前記修正ＰＩＤ定数を算出し、この修正ＰＩＤ定
数で前記ＰＩＤ制御演算部の前記ＰＩＤ定数を変更設定
する請求項１記載のＰＩＤ調節計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27292396A JP3336520B2 (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | Ｐｉｄ調節計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27292396A JP3336520B2 (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | Ｐｉｄ調節計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10105201A JPH10105201A (ja) | 1998-04-24 |
| JP3336520B2 true JP3336520B2 (ja) | 2002-10-21 |
Family
ID=17520646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27292396A Expired - Fee Related JP3336520B2 (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | Ｐｉｄ調節計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3336520B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101893849A (zh) * | 2010-07-12 | 2010-11-24 | 绍兴县精功机电研究所有限公司 | 一种pid控制器的控制方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5010717B2 (ja) * | 2010-06-24 | 2012-08-29 | 住友化学株式会社 | Ｐｉｄ制御装置 |
| JP6466165B2 (ja) * | 2014-12-19 | 2019-02-06 | 株式会社鷺宮製作所 | Ｐｉｄ制御装置、および、ｐｉｄ制御方法、ならびに、ｐｉｄ制御装置を備えた試験装置 |
| JP6870284B2 (ja) * | 2016-11-09 | 2021-05-12 | 株式会社明電舎 | プラント制御調整装置 |
| JP6844389B2 (ja) * | 2017-04-05 | 2021-03-17 | 株式会社明電舎 | プラント制御調整装置 |
| KR102451225B1 (ko) | 2018-04-04 | 2022-10-06 | 알케이씨 인스트루먼트 인크 | 제어 장치의 조정 지원 장치 및 제어 장치의 조정 장치 |
| US11852614B2 (en) | 2018-11-28 | 2023-12-26 | Shimadzu Corporation | Material testing machine and method of controlling material testing machine |
-
1996
- 1996-09-25 JP JP27292396A patent/JP3336520B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101893849A (zh) * | 2010-07-12 | 2010-11-24 | 绍兴县精功机电研究所有限公司 | 一种pid控制器的控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10105201A (ja) | 1998-04-24 |
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