JP3412020B2 - Fluid temperature controller - Google Patents

Fluid temperature controller

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JP3412020B2
JP3412020B2 JP16701793A JP16701793A JP3412020B2 JP 3412020 B2 JP3412020 B2 JP 3412020B2 JP 16701793 A JP16701793 A JP 16701793A JP 16701793 A JP16701793 A JP 16701793A JP 3412020 B2 JP3412020 B2 JP 3412020B2
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    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00Control of temperature
    • G05D23/19Control of temperature characterised by the use of electric means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium

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Description

【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、流体の温度を制御する
装置に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a device for controlling the temperature of a fluid.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、大容量の流体の温度制御は、
オンオフ制御あるいは連続制御またはこれら制御の組合
せによって行われている。
2. Description of the Related Art Conventionally, temperature control of a large volume of fluid has been
It is performed by on / off control, continuous control, or a combination of these controls.

【0003】ここに、オンオフ制御とは、所定熱容量の
熱源で発生する熱の流体への供給を、流体の目標温度と
現在温度との偏差の極性に応じてオンオフさせる制御の
ことであり、連続制御とは、上記偏差に基づいて所定熱
容量の熱源で発生する熱を流体に連続的に供給する制御
のことである。
Here, the on / off control is a control for turning on / off the supply of heat generated by a heat source having a predetermined heat capacity to a fluid in accordance with the polarity of the deviation between the target temperature of the fluid and the current temperature. The control is control in which the heat generated by the heat source having the predetermined heat capacity is continuously supplied to the fluid based on the deviation.

【0004】これらオンオフ制御を行う制御装置と連続
制御を行う制御装置の組合せによって温度制御される温
度制御装置においては、目標温度付近に至るまでの一定
量をオンオフ制御装置によって制御し、残りを連続制御
装置によって制御することで、精度よく温度制御を行う
ようにしている。
In the temperature control device in which the temperature is controlled by the combination of the control device for performing the on / off control and the control device for performing the continuous control, the on / off control device controls a certain amount until reaching the target temperature and the rest is continuously operated. The temperature is controlled with high accuracy by controlling the temperature with the control device.

【0005】また、流体の流量、流体の入口と流体の出
口の温度差が切り換えられる場合がある。この場合、温
度制御能力の変更を伴うので、操作盤等に設置された切
換スイッチを操作し、オンオフ制御装置の使用・不使用
を二者択一的に変更し制御能力の切換えを行うようにし
ている。
Further, the flow rate of the fluid and the temperature difference between the fluid inlet and the fluid outlet may be switched. In this case, since the temperature control capability is changed, the changeover switch installed on the operation panel, etc. is operated to selectively change the use / non-use of the on / off control device to switch the control capability. ing.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このように、温度制御
能力の切換えが、二者択一的に行われる従来方式にあっ
ては流体の流量、目標温度を任意に設定することが難し
い。さらに、外部要因によって流体の流量が、温度制御
中に大きく変化するような場合には、流体の熱容量が、
切換スイッチにより二者択一的に設定された熱源の熱容
量とマッチングが取れなくなり、制御の精度を確保する
ことができないという問題が招来する。本発明はこうし
た実状に鑑みてなされたものであり、流体の流量、温度
差の切換えに応じて最適な温度制御をなし得る温度制御
装置を提供することを第1の目的とし、温度制御中にお
ける外乱等に応じて流体の流量等が変化したとしても、
この変化に応じて最適な温度制御をなし得る温度制御装
置を提供することを第2の目的としている。
As described above, in the conventional method in which the temperature control capability is switched alternatively, it is difficult to arbitrarily set the flow rate of the fluid and the target temperature. Furthermore, when the flow rate of the fluid changes significantly during temperature control due to external factors, the heat capacity of the fluid is
This causes a problem that the heat capacity of the heat source set by the changeover switch cannot be matched and the control accuracy cannot be ensured. The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is a first object of the present invention to provide a temperature control device capable of performing optimum temperature control according to switching of a flow rate of a fluid and a temperature difference. Even if the flow rate of the fluid changes due to disturbance, etc.
A second object is to provide a temperature control device capable of performing optimum temperature control according to this change.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】そこで、この発明の第1
発明では、流体の目標温度と該流体の現在温度との偏差
に応じて熱源で発生する熱を前記流体に供給する制御手
段を、複数の熱源ごとに設け、これら複数の制御手段の
中から各制御手段の組合せを適宜選択し前記流体を目標
温度に制御する流体の温度制御装置において、前記偏差
の極性に応じて前記流体への熱の供給をオンオフする制
御を前記複数の制御手段のすべてに行わせ、オンオフの
1周期に対するオン時間の比を演算し、該演算された比
に基づいて前記流体の熱容量を推定し、該推定された熱
容量に対応する熱容量の熱源を制御する各制御手段の組
合わせを前記複数の制御手段の中から選択し、該選択さ
れた組合せの制御手段に温度制御を行わせ、前記流体の
温度を目標温度に制御するようにしている。
Therefore, the first aspect of the present invention
In the invention, the control means for supplying the heat generated by the heat source to the fluid in accordance with the deviation between the target temperature of the fluid and the current temperature of the fluid is provided for each of the plurality of heat sources, and each of the plurality of control means is selected. In a fluid temperature control device that appropriately selects a combination of control means to control the fluid to a target temperature, control for turning on / off heat supply to the fluid in accordance with the polarity of the deviation is applied to all of the plurality of control means. Of the control means for controlling the heat source of the heat capacity corresponding to the estimated heat capacity by calculating the ratio of the ON time to one cycle of ON / OFF, estimating the heat capacity of the fluid based on the calculated ratio. A combination is selected from the plurality of control means, the control means of the selected combination is caused to perform temperature control, and the temperature of the fluid is controlled to the target temperature.

【0008】また、この発明の第2発明の主たる発明で
は、制御手段は、2以上の連続制御手段とオンオフ制御
手段とからなり、選択される各制御手段の組合せ中に、
連続制御手段が常に含められ、流体の温度制御中に、連
続制御手段の操作量が最小値となった場合に、温度制御
を行うオンオフ制御手段を減少させるとともに、連続制
御手段の操作量が最大値となった場合に、温度制御を行
うオンオフ制御手段を増加させるようにしている。
Further, in the main invention of the second aspect of the present invention, the control means is composed of two or more continuous control means and an on / off control means, and during the combination of each control means selected,
The continuous control means is always included, and when the operation amount of the continuous control means becomes the minimum value during the temperature control of the fluid, the on / off control means for performing the temperature control is decreased and the operation amount of the continuous control means is increased to the maximum. When the value is reached, the number of on / off control means for controlling the temperature is increased.

【0009】[0009]

【作用】かかる第1発明の構成によれば、制御手段が複
数設けられて、温度制御前に、すべての制御手段にオン
オフ制御を行わせる。そして、このようにすべての制御
手段にオンオフ制御を行わせたときの、オンオフの1周
期に対するオン時間の比が演算によって求められる。そ
して、この演算された比に基づいて制御対象である流体
の熱容量が推定され、この推定された熱容量に対応する
熱容量の熱源を制御する各制御手段の組合わせが複数の
制御手段の中から選択される。
According to the structure of the first aspect of the invention, a plurality of control means are provided, and all the control means perform on / off control before temperature control. Then, the ratio of the ON time to one ON / OFF cycle when the ON / OFF control is performed by all the control means in this way is calculated. Then, the heat capacity of the fluid to be controlled is estimated based on the calculated ratio, and the combination of the respective control means for controlling the heat source of the heat capacity corresponding to the estimated heat capacity is selected from the plurality of control means. To be done.

【0010】このように選択された各制御手段の組合せ
中の制御手段に温度制御を行わせることで、流体の熱容
量に適合した温度制御が精度よくなされる。
By causing the control means in the combination of the control means thus selected to perform the temperature control, the temperature control adapted to the heat capacity of the fluid can be accurately performed.

【0011】また、第2発明の構成によれば、選択され
る各制御手段の組合せ中に、連続制御手段が常に含めら
れ、流体の温度制御中に、連続制御手段の操作量が最小
値となった場合に、オンオフ制御手段が減少され、また
連続制御手段の操作量が最大値となった場合に、オンオ
フ制御手段が増加されるよう、オンオフ制御手段の増減
がなされ、流体の熱容量の変化に応じた適合した温度制
御が精度よくなされる。
Further, according to the configuration of the second invention, the continuous control means is always included in the combination of the selected control means, and the operation amount of the continuous control means becomes the minimum value during the temperature control of the fluid. If the ON / OFF control means is decreased, the ON / OFF control means is increased / decreased so that the ON / OFF control means is increased when the operation amount of the continuous control means reaches the maximum value. The temperature control adapted to the above is accurately performed.

【0012】[0012]

【実施例】以下、図面を参照して本発明に係る流体の温
度制御装置の実施例について説明する。
Embodiments of the fluid temperature control apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0013】図1は実施例の温度制御装置の構成を示す
ブロック図であり、同図に示すように、この温度制御装
置は、大きくは、流体の温度の目標値SVおよび現在の
流体の温度PV_OUTを入力して、各温度制御部16
〜18に操作量を出力するCPU1と、後述するよう温
度制御に使用する熱源の組合せ等所要のデータが記憶さ
れているメモリ2と、オンオフ制御を行うオンオフ制御
部16、17と、連続制御を行う連続制御部18と、制
御対象の流体が入力され、かつ出力される負荷14と、
この負荷14の出口温度PV_OUTを検出し、CPU
1にフィードバックする出口温度検出部15とから構成
されている。負荷14は、全体の25%の熱容量を有す
る熱源11と同じく25%の熱源12と同じく50%の
熱源13で発生する熱が所要に供給されることで温度制
御される。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a temperature control device according to an embodiment. As shown in FIG. 1, this temperature control device is roughly classified into a target value SV of fluid temperature and a current fluid temperature. PV_OUT is input to each temperature control unit 16
CPU 18 for outputting manipulated variables to 18, a memory 2 in which necessary data such as a combination of heat sources used for temperature control is stored as will be described later, ON / OFF control units 16 and 17 for ON / OFF control, and continuous control. A continuous control unit 18 to perform, a load 14 to which a fluid to be controlled is input and output,
The outlet temperature PV_OUT of the load 14 is detected, and the CPU
It is composed of an outlet temperature detector 15 which feeds back to 1. The temperature of the load 14 is controlled by supplying the heat generated by the heat source 11 having the heat capacity of 25% of the total, the heat source 12 of the same 25%, and the heat source 13 of the same 50%.

【0014】CPU1のモード切換スイッチSWは、負
荷熱容量推定モードあるいは温度制御モードの切換えを
行うスイッチであり、第1接点6に切換えられると、負
荷熱容量推定モードとなり、目標値(流体設定温度)S
Vとフィードバック量(流体出口温度)PV_OUTと
の偏差erがオンオフ制御演算部3を介し負荷熱容量推
定部4に加えられ、後述する推定演算が実行される。ま
た、温度制御開始の際には、スイッチSWは第2接点7
に切り換えられ温度制御モードとなり、偏差erが操作
量演算部5に加えられ、操作量演算部5からは操作量M
Vが連続制御部18に、また負荷熱容量推定部4からは
負荷熱容量推定モード時に選択されたオンオフ制御部1
6、17に対し、給電指令(オン指令)が付与されて温
度制御が実行される。
The mode changeover switch SW of the CPU 1 is a switch for switching the load heat capacity estimation mode or the temperature control mode, and when switched to the first contact 6, the load heat capacity estimation mode is set and the target value (fluid set temperature) S is reached.
The deviation er between V and the feedback amount (fluid outlet temperature) PV_OUT is added to the load heat capacity estimation unit 4 via the on / off control calculation unit 3, and the estimation calculation described below is executed. Further, when starting the temperature control, the switch SW has the second contact 7
Is switched to the temperature control mode, the deviation er is added to the manipulated variable calculation unit 5, and the manipulated variable M is output from the manipulated variable calculation unit 5.
V is supplied to the continuous control unit 18, and the load heat capacity estimating unit 4 selects the ON / OFF control unit 1 selected in the load heat capacity estimating mode.
A power supply command (ON command) is given to 6 and 17, and temperature control is executed.

【0015】オンオフ制御部16のコンタクタ8には、
負荷熱容量推定部4からオン、オフ二位置の信号、つま
り100%(オン)ないしは0%(オフ)の操作量が加
えられて、熱源11に電力を所要に印加し、熱源11で
発生する熱の負荷14への供給をオンオフする。同様
に、オンオフ制御部17のコンタクタ9には、負荷熱容
量推定部4からオン、オフ二位置の信号が加えられて、
熱源12に電力を所要に印加し、熱源12で発生する熱
の負荷14への供給をオンオフする。
The contactor 8 of the on / off control unit 16 includes:
The load heat capacity estimation unit 4 applies a signal at two positions of ON and OFF, that is, a manipulated variable of 100% (ON) or 0% (OFF), to apply electric power to the heat source 11 as required, and heat generated by the heat source 11 is generated. Supply to the load 14 is turned on and off. Similarly, the contactor 9 of the on / off control unit 17 receives a signal of two positions of ON and OFF from the load heat capacity estimation unit 4,
Electric power is applied to the heat source 12 as needed to turn on / off the supply of heat generated by the heat source 12 to the load 14.

【0016】操作量演算部5は、温度制御モード時に、
上記偏差erを所定ゲイン倍等して操作量MVを演算
し、これを連続制御部18の位相制御ユニット10に加
える。連続制御部18の位相制御ユニット10は、操作
量演算部5から加えられた操作量MVに応じて熱源13
に電力を所要に印加し、熱源13で発生する熱の負荷1
4への供給を連続的に制御する。また、位相制御ユニッ
ト10には、負荷熱容量推定モード時に、負荷熱容量推
定部4からオン、オフ二位置の信号、つまり100%
(オン)ないしは0%(オフ)の操作量が加えられて、
熱源13に電力を所要に印加し、熱源13で発生する熱
の負荷14への供給をオンオフする。なお、連続制御部
18はPID制御を行う。
In the temperature control mode, the manipulated variable calculator 5
The deviation er is multiplied by a predetermined gain or the like to calculate a manipulated variable MV, which is added to the phase control unit 10 of the continuous control unit 18. The phase control unit 10 of the continuous controller 18 controls the heat source 13 according to the manipulated variable MV applied from the manipulated variable calculator 5.
Load 1 of the heat generated by the heat source 13
The feed to 4 is continuously controlled. Further, in the phase heat control unit 10, in the load heat capacity estimation mode, the load heat capacity estimating unit 4 outputs a signal of two positions, that is, ON and OFF, that is, 100%.
By adding a manipulated variable of (on) or 0% (off),
Electric power is applied to the heat source 13 as needed to turn on / off the supply of heat generated by the heat source 13 to the load 14. The continuous control unit 18 performs PID control.

【0017】オンオフ制御演算部3は、負荷熱容量推定
モード時に、全ての制御部16、17および18に対
し、偏差erが正の場合に100%の操作量を加え、偏
差erが負の場合に0%の操作量を加え、各制御部1
6、17および18にオンオフ制御を行わせる。
In the load heat capacity estimation mode, the on / off control calculation unit 3 adds an operation amount of 100% to all the control units 16, 17 and 18 when the deviation er is positive, and when the deviation er is negative. 0% operation amount is added and each control unit 1
6. Turn on / off control for 6, 17, and 18.

【0018】負荷熱容量推定部4は、負荷熱容量推定モ
ード時に、上記各制御部16、17および18がオンオ
フ制御動作をしたときのオンオフのサイクルタイムTcy
とオン時間(加熱時間Tht)を計測し、これらの比率、
つまり加熱比率Tht/Tcyから、負荷14の熱容量Qを
推定し、使用する熱源11〜13の組合わせを決定する
処理を行う。以下、すべての制御部16〜18をオンオ
フさせる制御を流量推定動作という。
The load heat capacity estimating unit 4 has an on / off cycle time Tcy when the control units 16, 17 and 18 perform an on / off control operation in the load heat capacity estimating mode.
And the on time (heating time Tht) is measured, and these ratios,
That is, a process of estimating the heat capacity Q of the load 14 from the heating ratio Tht / Tcy and determining the combination of the heat sources 11 to 13 to be used is performed. Hereinafter, the control for turning on / off all the control units 16 to 18 will be referred to as a flow rate estimation operation.

【0019】いま、負荷14の流体の流量をq[l/mi
n]、設定温度SVと負荷14の入口温度との温度差を
ΔT[°c]とすると、負荷14が必要とする熱容量Q
は以下の式(1)によって求められる。
Now, let the flow rate of the fluid of the load 14 be q [l / mi
n] and the temperature difference between the set temperature SV and the inlet temperature of the load 14 is ΔT [° c], the heat capacity Q required by the load 14
Is calculated by the following equation (1).

【0020】Q=C・q・ΔT[kW] …(1) ここで、Cは流体の比重、比熱によって決まる定数であ
る。
Q = C · q · ΔT [kW] (1) Here, C is a constant determined by the specific gravity and specific heat of the fluid.

【0021】さて、この(1)式をみる限りは、負荷1
4の熱容量Qを求めるには、流体の流量q等を計測する
必要があるが、上記するような流量推定動作を行い次式
(2)の演算をすることで、流量q等を計測することな
く、負荷14の熱容量Qを推定することができる。
As far as the equation (1) is concerned, the load 1
In order to obtain the heat capacity Q of No. 4, it is necessary to measure the fluid flow rate q and the like, but to measure the flow rate q and the like by performing the flow rate estimation operation as described above and calculating the following equation (2). Without, the heat capacity Q of the load 14 can be estimated.

【0022】すなわち、熱源11〜13の全熱容量H
と、上記加熱比率Tht/Tcyと、負荷14の熱容量Qと
の間には、 Q=H・Tht/Tcy …(2) という関係が成立し、加熱比率Tht/Tcyが演算されれ
ば、これと既知の値Hから負荷14の熱容量Qが求め得
る。
That is, the total heat capacity H of the heat sources 11 to 13
And the above heating ratio Tht / Tcy and the heat capacity Q of the load 14 satisfy the following relationship: Q = H · Tht / Tcy (2), and if the heating ratio Tht / Tcy is calculated, this From the known value H, the heat capacity Q of the load 14 can be obtained.

【0023】そこで、オンオフ制御部の1モジュールあ
たりの熱容量をhon[kW]、連続制御部の1モジュール
あたりの熱容量をhph[kW]とすると、 non・hon<Q<non・hon+nph・hph …(3) という関係式が成立するように、オンオフ制御部のモジ
ュール数non、連続制御部のモジュール数nphを選択す
れば、安定な制御が期待できる。
Therefore, assuming that the heat capacity per module of the on / off control unit is hon [kW] and the heat capacity per module of the continuous control unit is hph [kW], non.hon <Q <non.hon + nph.hph ... ( Stable control can be expected by selecting the number of modules non of the on / off control unit and the number of modules nph of the continuous control unit so that the relational expression 3) holds.

【0024】よって、熱容量Qに対応する熱容量の熱源
を制御する連続制御部、オンオフ制御部の組合せを図5
に示すように予め決定しておき、これをメモリ2に記憶
しておけば、温度制御を安定して行うことができる。
Therefore, the combination of the continuous control unit and the on / off control unit for controlling the heat source of the heat capacity corresponding to the heat capacity Q is shown in FIG.
If it is determined in advance and stored in the memory 2 as shown in, the temperature control can be stably performed.

【0025】図5は加熱比率Tht/Tcyに応じて各種制
御モードM1、M2、M3が設定され、各種制御モード
に応じた連続制御部、オンオフ制御部の組合せを示して
いる。なお、連続制御ユニット10の制御定数である比
例ゲインKp、積分時間TI、微分時間TDも制御モード
に応じて異ならせている。たとえば、加熱比率Tht/T
cyが0.75未満0.5以上の範囲の場合は、制御モー
ドM2であり、25%の熱源11を制御するオンオフ制
御部16と50%の熱源13を制御する連続制御部18
が選択され、位相制御ユニット10の制御定数として比
例ゲインKp2、積分時間TI2、微分時間TD2が選択され
る。
FIG. 5 shows various control modes M1, M2, and M3 set according to the heating ratio Tht / Tcy, and shows combinations of a continuous control unit and an on / off control unit according to the various control modes. The proportional gain Kp, the integration time TI, and the derivative time TD, which are the control constants of the continuous control unit 10, are also changed according to the control mode. For example, heating ratio Tht / T
When cy is in the range of less than 0.75 and 0.5 or more, the control mode is M2, and the on / off control unit 16 controls the heat source 11 of 25% and the continuous control unit 18 controls the heat source 13 of 50%.
Is selected, and the proportional gain Kp2, the integration time TI2, and the differentiation time TD2 are selected as the control constants of the phase control unit 10.

【0026】図2は、連続制御部18の制御系をより詳
細に示したブロック図であり、同図に示すようにCPU
1で演算された0〜100%の操作量MVは、ディジタ
ル信号としてD/A変換器19に加えられる。D/A変
換器19では入力されたディジタル信号が、電流あるい
は電圧等のアナログ信号MVOに変換され、これが指令
値として電力制御器20に加えられる。電力制御器20
では、電圧あるいは電流の指令値MVOが電力PWに変
換され、これが熱源であるハロゲンランプ13に加えら
れる。ハロゲンランプは、投入された電力PWに応じて
発光し熱量HEATを負荷である純水14に伝える。
FIG. 2 is a block diagram showing the control system of the continuous control section 18 in more detail. As shown in FIG.
The manipulated variable MV of 0 to 100% calculated in 1 is added to the D / A converter 19 as a digital signal. In the D / A converter 19, the input digital signal is converted into an analog signal MVO such as current or voltage, which is added to the power controller 20 as a command value. Power controller 20
Then, the command value MVO of voltage or current is converted into electric power PW, and this is applied to the halogen lamp 13 which is a heat source. The halogen lamp emits light according to the input power PW and transmits the heat quantity HEAT to the pure water 14 as a load.

【0027】ここで、電流あるいは電圧MVOの電力P
Wへの変換、および電力PWの熱量HEATへの変換に
は、非線形性がある。しかし、この補正を演算で行うと
すると、CPU1にかかる演算の負荷が余りにも大きく
なる。そこで、操作量MVと熱量HEATとの関係を実
験あるいは演算によって予め求めておき、それをメモリ
2内にテーブルとして蓄えておくようにすれば、演算時
間の短縮、プログラムサイズの縮小を図ることができ
る。
Here, the power P of the current or voltage MVO
There is non-linearity in the conversion into W and the conversion of the electric power PW into the heat quantity HEAT. However, if this correction is performed by calculation, the calculation load on the CPU 1 becomes too large. Therefore, if the relation between the manipulated variable MV and the heat amount HEAT is obtained in advance by experiments or calculations and is stored as a table in the memory 2, the calculation time and the program size can be shortened. it can.

【0028】以下、図3に示すフローチャートを参照し
て、図1の温度制御装置の起動時の動作について説明す
る。同図3に示すように、温度制御装置の電源投入後
(ステップ101)、モード切換スイッチSWが負荷熱
容量推定モードに切り換えられ(ステップ102)、図
示せぬ加熱開始スイッチがオンにされると、まず、その
オン時点での負荷14の出口温度PV_INITが初期
温度として記憶され(ステップ103)、温度差ΔT
(=SV−PV_INIT)を偏差erとし(ステップ
105)、この偏差erに応じて加熱を開始する(図4
参照;ステップ106)。
The operation of the temperature control device shown in FIG. 1 at the time of startup will be described below with reference to the flow chart shown in FIG. As shown in FIG. 3, after the power source of the temperature control device is turned on (step 101), the mode changeover switch SW is changed over to the load heat capacity estimation mode (step 102), and a heating start switch (not shown) is turned on. First, the outlet temperature PV_INIT of the load 14 at that time is stored as an initial temperature (step 103), and the temperature difference ΔT
Let (= SV-PV_INIT) be the deviation er (step 105), and start heating according to this deviation er (FIG. 4).
See; step 106).

【0029】つぎに、負荷推定動作としてのオンオフ動
作、つまり流体14の温度PV_OUTが、目標温度S
V以下の場合100%の操作量を出力し、逆に温度PV
_OUTが目標温度SVよりも大きい場合に0%の操作
量を各制御部16、17および18に出力する処理がオ
ンオフ制御演算部3でなされる。なお、図4では連続制
御部18に加える操作量MVを示している(図4参照;
ステップ107)。
Next, the on / off operation as the load estimation operation, that is, the temperature PV_OUT of the fluid 14 is the target temperature S
When V or less, 100% operation amount is output and conversely temperature PV
When _OUT is larger than the target temperature SV, the on / off control calculation unit 3 performs a process of outputting a 0% manipulated variable to each of the control units 16, 17 and 18. Note that FIG. 4 shows the manipulated variable MV applied to the continuous control unit 18 (see FIG. 4;
Step 107).

【0030】オンオフ動作中に、オン時間Thtとオンオ
フのサイクルの1周期Tcyが計測され、加熱比率Tht/
Tcy(図4参照)が負荷熱容量推定部4で演算される
(ステップ108)。演算された加熱比率Tht/Tcyに
図5が適用され、流体14の熱容量に適合した熱源の組
合せ、つまり熱源を制御すべき各制御手段16〜18の
組合せ、つまり制御モードM1、M2、M3のいずれか
が選択、決定される。決定された制御モードはメモリに
格納される(ステップ109)。
During the on / off operation, the on time Tht and one cycle Tcy of the on / off cycle are measured, and the heating ratio Tht /
Tcy (see FIG. 4) is calculated by the load heat capacity estimation unit 4 (step 108). FIG. 5 is applied to the calculated heating ratio Tht / Tcy, and the combination of heat sources suitable for the heat capacity of the fluid 14, that is, the combination of the control means 16 to 18 for controlling the heat sources, that is, the control modes M1, M2, and M3. Either is selected and decided. The determined control mode is stored in the memory (step 109).

【0031】以下、モード切換スイッチSWが温度制御
モードに切り換えられ、偏差erが操作量演算部5に加
えられる。
Thereafter, the mode selector switch SW is switched to the temperature control mode, and the deviation er is added to the manipulated variable calculating section 5.

【0032】負荷熱容量推定部4では、メモリから決定
された制御モードM1…を読み出し、負荷熱容量推定モ
ード時に選択されたオンオフ制御部16、17をオン状
態に固定する。一方、操作量演算部5は上記偏差erに
基づき操作量MVを演算し、これを連続制御部18の位
相制御ユニット10に加える処理を行う。これによって
連続制御部18は連続制御により温度制御を行う。な
お、この実施例では、連続制御部18は、常に選択され
る組合せ中に含まれるようになっている(図5参照)。
The load heat capacity estimating unit 4 reads the control mode M1 ... Determined from the memory and fixes the on / off control units 16 and 17 selected in the load heat capacity estimating mode to the ON state. On the other hand, the manipulated variable calculator 5 calculates the manipulated variable MV based on the deviation er, and adds the calculated manipulated variable MV to the phase control unit 10 of the continuous controller 18. Thereby, the continuous control unit 18 controls the temperature by continuous control. In this embodiment, the continuous controller 18 is included in the combinations that are always selected (see FIG. 5).

【0033】図5に示すように、加熱比率Tht/Tcyが
0.5未満の範囲の場合は、制御モードはM1であり、
50%の熱源13を制御する連続制御部18のみが選択
されるとともに、位相制御ユニット10の制御定数とし
て比例ゲインKp1、積分時間TI1、微分時間TD1が選択
され、連続制御部18のみを上記制御定数で動作させる
ことで温度制御がなされる。
As shown in FIG. 5, when the heating ratio Tht / Tcy is less than 0.5, the control mode is M1.
Only the continuous control unit 18 for controlling the 50% heat source 13 is selected, and the proportional gain Kp1, the integration time TI1, and the differential time TD1 are selected as the control constants of the phase control unit 10, and only the continuous control unit 18 is controlled as described above. Temperature control is performed by operating with a constant.

【0034】また、加熱比率Tht/Tcyが0.75未満
0.5以上の範囲の場合は、制御モードはM2であり、
25%の熱源11を制御するオンオフ制御部16と50
%の熱源13を制御する連続制御部18が選択されると
ともに、位相制御ユニット10の制御定数として比例ゲ
インKp2、積分時間TI2、微分時間TD2が選択され、オ
ンオフ制御部16を動作させるとともに連続制御部18
を上記制御定数で動作させることで温度制御がなされ
る。
When the heating ratio Tht / Tcy is in the range of less than 0.75 and 0.5 or more, the control mode is M2,
ON / OFF control units 16 and 50 for controlling the heat source 11 of 25%
%, The continuous control unit 18 for controlling the heat source 13 is selected, and the proportional gain Kp2, the integral time TI2, and the differential time TD2 are selected as the control constants of the phase control unit 10, and the ON / OFF control unit 16 is operated and continuous control is performed. Part 18
Is controlled by the above-mentioned control constant to control the temperature.

【0035】また、加熱比率Tht/Tcyが0.75以上
の範囲の場合は、制御モードはM3であり、すべての制
御部が選択されるとともに、位相制御ユニット10の制
御定数として比例ゲインKp3、積分時間TI3、微分時間
TD3が選択され、オンオフ制御部16、17を動作させ
るとともに連続制御部18を上記制御定数で動作させる
ことで温度制御がなされる。
When the heating ratio Tht / Tcy is in the range of 0.75 or more, the control mode is M3, all control units are selected, and the proportional gain Kp3, which is the control constant of the phase control unit 10, The integration time TI3 and the differential time TD3 are selected, and the on / off control units 16 and 17 are operated, and the continuous control unit 18 is operated with the above-mentioned control constant, whereby temperature control is performed.

【0036】この結果、現在の流体14の熱容量に適合
した最適な温度制御が、安定して精度よくなされること
になる。
As a result, the optimum temperature control suitable for the current heat capacity of the fluid 14 can be stably and accurately performed.

【0037】以上、制御モードM1…に応じてメモリ内
に格納された制御定数Kp1…をそのまま使用する場合に
ついて示したが、必要に応じて制御定数Kp、TI、TD
を後述するリミットサイクル法などによって、再調整す
るようにしてもよい。このような再調整がなされるの
は、いわゆるオートチューニングモード時や制御精度が
一定値以下になった場合などである。
Although the case where the control constants Kp1 ... Stored in the memory according to the control mode M1 ... Is used as it is has been described above, the control constants Kp, TI, TD may be used as necessary.
May be readjusted by the limit cycle method described later. Such readjustment is performed in the so-called auto-tuning mode or when the control accuracy falls below a certain value.

【0038】つぎに、温度制御中に外乱等が発生し、こ
れにより流体の流量等が変化した場合の制御について説
明する。
Next, a description will be given of control in the case where a disturbance or the like is generated during the temperature control and the fluid flow rate or the like changes accordingly.

【0039】制御装置運転中に流体14の流量等が変化
すると、現在選択されている制御モードでは対処できな
くなり、位相制御ユニット10への操作量MVの出力
は、最小(=0%)となり能力過剰となるか、あるいは
最大(=100%)となり能力不足となる。
If the flow rate of the fluid 14 changes while the controller is operating, the control mode currently selected cannot be dealt with, and the output of the manipulated variable MV to the phase control unit 10 becomes the minimum (= 0%), and the capacity is reduced. Excessive, or maximum (= 100%) and insufficient capacity.

【0040】そこで、この実施例では、能力過剰、能力
不足に応じてオンオフ制御部を適宜動作、不動作にして
いる。
Therefore, in this embodiment, the on / off control section is appropriately operated or not operated depending on whether the capacity is excessive or insufficient.

【0041】図6(a)はかかる場合の操作量MVの変
化の様子を示したものであり、温度制御モード時に操作
量MVが、予め設定された時間T1以上最小値(0%)
を示した場合には、能力過剰の場合なので、現在選択さ
れているオンオフ制御部のうちの1つ、たとえば制御部
17を不動作にさせ、供給熱量を減らすようにしている
(図6(b)参照)。また、同様に、温度制御モード時
に操作量MVが、予め設定された時間T2以上最大値
(100%)を示した場合は、能力不足の場合なので、
現在選択されているオンオフ制御部のうち1つ、たとえ
ば制御部17を動作させ、供給熱量を増加させるように
している(図6(b)参照)。
FIG. 6A shows how the manipulated variable MV changes in such a case. In the temperature control mode, the manipulated variable MV has a minimum value (0%) equal to or longer than a preset time T1.
In the case of indicating that the capacity is excessive, one of the on / off control units currently selected, for example, the control unit 17 is made inoperative to reduce the heat supply amount (FIG. 6 (b)). )reference). Similarly, when the manipulated variable MV shows the maximum value (100%) for a preset time T2 or more in the temperature control mode, it means that the capacity is insufficient.
One of the currently selected on / off control units, for example, the control unit 17 is operated to increase the amount of heat supplied (see FIG. 6B).

【0042】なお、この実施例では、制御部の動作不動
作、つまり熱源の増減を1つずつ行うようにしている
が、一度に2以上増減させるような実施も可能である。
In this embodiment, the control unit does not operate, that is, the heat source is increased or decreased one by one, but it is also possible to increase or decrease the heat source by two or more at a time.

【0043】また、設定時間に応じて熱源の増減を行う
ようにしているが、この代わりに図6(a)に示すよう
に操作量MVが最小値に移行するときの傾きAが一定値
以上となった場合に、あるいは操作量MVが最大値に移
行するときの傾きBが一定値以上となった場合に、それ
ぞれ熱源を減じ、あるいは増加させるようにしてもよ
い。また、目標値SVの変更に応じて熱源を増減させる
ような実施も可能である。
Although the heat source is increased or decreased according to the set time, the inclination A when the manipulated variable MV shifts to the minimum value as shown in FIG. In this case, or when the slope B when the manipulated variable MV shifts to the maximum value becomes a certain value or more, the heat source may be reduced or increased, respectively. It is also possible to increase or decrease the heat source according to the change of the target value SV.

【0044】このように熱源の増減に応じて負荷14の
熱容量と加熱能力がバランスすると操作量が変化する。
As described above, when the heat capacity and the heating capacity of the load 14 are balanced according to the increase or decrease of the heat source, the operation amount changes.

【0045】そこで、制御モードの変化に応じて、各モ
ードごとに設定されメモリ内に格納されているKp、T
I、TDなどの制御定数に切り換えるようにしてもよく、
あるいは連続制御部18の制御定数を調整するようにし
てもよい。図7から図11はこの調整処理を説明する図
である。
Therefore, Kp and T stored in the memory which are set for each mode according to the change of the control mode are stored.
It may be possible to switch to a control constant such as I or TD,
Alternatively, the control constant of the continuous controller 18 may be adjusted. 7 to 11 are diagrams for explaining this adjustment processing.

【0046】図7は、連続制御部18の制御系をディジ
タルPID制御ブロックとして表したものである。図
中、wは目標値SVに相当し、eは偏差erに相当し、
uは操作量MVに相当し、yは制御量PV_OUTに相
当する。Tはサンプリング時間である。
FIG. 7 shows the control system of the continuous controller 18 as a digital PID control block. In the figure, w corresponds to the target value SV, e corresponds to the deviation er,
u corresponds to the manipulated variable MV, and y corresponds to the controlled variable PV_OUT. T is a sampling time.

【0047】PID補償器の連続時間制御則は、一般に
つぎの伝達関数で定義される。
The continuous time control law of the PID compensator is generally defined by the following transfer function.

【0048】 Gc=Kp(1+1/TI・s+TD・s) …(4) ここで、Kpは比例ゲイン、TIは積分時間、TDは微分
時間である。
Gc = Kp (1 + 1 / TI · s + TD · s) (4) Here, Kp is a proportional gain, TI is an integration time, and TD is a differential time.

【0049】図7のPID補償器22はディジタル補償
器であるので、上記(4)式を後退差分近似によって離
散時間速度型のPID制御則にすることができ、操作量
u(k)は、 u(k)=u(k−1)+(Kp+KI+KD)・e(k)−(Kp+2KD) ・e(k−1)+Kp・e(k−2) …(5) とサンプリング回数kの関数で表すことができる。
Since the PID compensator 22 of FIG. 7 is a digital compensator, the above equation (4) can be made into a discrete time velocity type PID control law by backward difference approximation, and the manipulated variable u (k) is u (k) = u (k-1) + (Kp + KI + KD) * e (k)-(Kp + 2KD) * e (k-1) + Kp * e (k-2) (5) and the sampling frequency k Can be represented.

【0050】ここで、KI(=KpT/TI)は積分ゲイ
ン、KD(=KpTD/T)は微分ゲインであり、図7中
に伝達関数Gcを示す。
Here, KI (= KpT / TI) is an integral gain, KD (= KpTD / T) is a differential gain, and the transfer function Gc is shown in FIG.

【0051】上記(5)式に含まれているKp、TI、T
Dの各定数は、制御システムに応じた固有の最適値に調
整する必要がある。
Kp, TI, T included in the above equation (5)
Each constant of D needs to be adjusted to an optimum value that is unique to the control system.

【0052】しかし、システムの置かれた環境、制御対
象によっては、Kp、TI、TDの調整は微妙であり、従
来、現場のエンジニアの経験に頼るところが大きかっ
た。
However, the adjustment of Kp, TI, and TD is delicate depending on the environment in which the system is placed and the controlled object, and conventionally, the experience of an on-site engineer has been the main factor.

【0053】そこで、この実施例では、温度制御モード
時に、いわゆる閉ループ式のリミットサイクルチューニ
ング法を採用し、PIDチューニングの初心者でも、簡
単にPIDの調整を行うことができるようにしている。
Therefore, in this embodiment, the so-called closed loop type limit cycle tuning method is adopted in the temperature control mode so that even a beginner of PID tuning can easily adjust the PID.

【0054】すなわち、図8に示すように、PIDチュ
ーニング時には、PID補償器22にて偏差の正負に応
じて操作量がM、−Mとなる2位置のオンオフ制御を行
わせるようにし、図9(a)に示すようにリミットサイ
クルを生成するようにしている。なお、図9の横軸tは
時間である。
That is, as shown in FIG. 8, at the time of PID tuning, the PID compensator 22 performs on / off control of two positions in which the manipulated variables become M and -M according to the positive / negative of the deviation. A limit cycle is generated as shown in (a). The horizontal axis t in FIG. 9 is time.

【0055】図9(a)のリミットサイクルの波形より
振幅X0を計測することができる。また、図9(b)の
操作量uのオンオフサイクルの波形より周期T0および
オン時間Thを計測することができる。
The amplitude X0 can be measured from the waveform of the limit cycle shown in FIG. 9 (a). Further, the period T0 and the on time Th can be measured from the waveform of the on / off cycle of the manipulated variable u in FIG. 9 (b).

【0056】こうして計測された振幅X0等から比例ゲ
インKp等を下記表のごとく決定することができる。な
お、定値制御と追値制御の場合で値を異ならせるように
している。
The proportional gain Kp and the like can be determined from the amplitude X0 and the like thus measured as shown in the following table. It should be noted that the values are made different between the constant value control and the additional value control.

【0057】 上記表において、A=8M/πX0 であり、αは補正
係数である。通常はα=1として比例ゲインKpの値を
算出するが、さらに最適な定数に近づけるため、補正係
数αを制御システムに応じて決定することができる。こ
のαの決定法には、特に決まったことはなく、ベテラン
オペレータの経験によって数値を決めてしまうとか、A
I手法を取り入れることも考えられるが、この実施例で
は、補正係数αは非線形要素の記述関数から次式(6)
のような演算から求めるようにする。
[0057] In the above table, A = 8M / πX0, and α is a correction coefficient. Normally, the value of the proportional gain Kp is calculated with α = 1, but the correction coefficient α can be determined according to the control system in order to bring it closer to the optimum constant. There is no particular method for determining α, and the value is determined by the experience of a veteran operator.
Although it is possible to adopt the I method, in this embodiment, the correction coefficient α is calculated by the following equation (6) from the description function of the nonlinear element.
It should be calculated from such an operation.

【0058】 α=√((1−cos(2Th/T0π))/2) …(6) なお、図10に示すようにPID補償器22で行うオン
オフ動作にヒステリシスを与えるようにしてもよい。な
お、図10中のΔは動作すきまである。このようにヒス
テリシスを与えているのは、制御対象によっては加熱時
間Th、または冷却時間T0−Thがサンプリング時間T
よりも小さくなった場合、α=0となり、比例ゲインK
p=0となってしまうことを抑えるためである。
Α = √ ((1-cos (2Th / T0π)) / 2) (6) As shown in FIG. 10, hysteresis may be given to the on / off operation performed by the PID compensator 22. It should be noted that Δ in FIG. The reason why the hysteresis is given in this way is that the heating time Th or the cooling time T0-Th depends on the controlled object and the sampling time T
If it becomes smaller than, α = 0 and the proportional gain K
This is to prevent p = 0.

【0059】図11に図10の制御系によりヒステリシ
スを有したオンオフ制御を行ったときの、制御量yの波
形および操作量uの波形を、図9と同様に示している。
なお、これら波形の振幅X0等からPID補償器22の
制御定数Kp等を決定する方法は図9の場合と同様であ
る。
FIG. 11 shows the waveform of the controlled variable y and the waveform of the manipulated variable u when the on / off control with hysteresis is performed by the control system of FIG. 10, as in FIG.
The method of determining the control constant Kp of the PID compensator 22 from the amplitude X0 of these waveforms is the same as in the case of FIG.

【0060】このようにヒステリシスを与えた場合、そ
うでない場合よりも、制御量yの振幅X0が増加するこ
とが考えられるが、この増加分を含んだX0を直接用い
たとしても、結果的に補償器22のゲインは小さくなる
方向になるため、その影響で不安定な制御に至ることは
ないと考えられる。
When the hysteresis is applied in this way, the amplitude X0 of the controlled variable y may be increased more than in the case where it is not. However, even if X0 including this increase is directly used, as a result, Since the gain of the compensator 22 tends to decrease, it is considered that the influence thereof does not lead to unstable control.

【0061】以上のように、温度制御モード時に外乱等
によって流体の流量等が変化したとしても、上述するよ
うなPIDチューニングを行うことで、最適な制御定数
Kp等が決定され、安定した精度のよい制御を継続して
行うことができる。
As described above, even if the flow rate of the fluid changes due to disturbance or the like in the temperature control mode, the optimum control constant Kp etc. is determined by performing the PID tuning as described above, and stable accuracy is obtained. Good control can be continued.

【0062】なお、実施例では連続制御部がPID制御
を行う場合について示したが、他の制御、たとえばファ
ジー制御を行う場合にも本発明を適用することができ
る。この場合、PID制御における制御定数である比例
ゲイン、積分時間、微分時間について実施例において行
った処理と同様な処理を、ファジー制御における制御定
数であるメンバシップ関数等について行うようにすれば
よい。
Although the embodiment has shown the case where the continuous control unit performs the PID control, the present invention can be applied to other control such as fuzzy control. In this case, the same processing as the processing performed in the embodiment for the proportional gain, the integration time, and the differential time, which are control constants in PID control, may be performed for the membership function, which is a control constant in fuzzy control.

【0063】なお、実施例では、制御部はオンオフ制御
部と連続制御部からなっているが、オンオフ制御部の
み、あるいは連続制御部のみから構成するようにしても
よい。また、実施例では制御部の合計数、つまり熱源の
合計数を3としているが、これ以上にすることもでき、
また場合によっては合計数が2であってもよい。
In the embodiment, the control section is composed of the on / off control section and the continuous control section, but it may be constituted by only the on / off control section or only the continuous control section. Further, in the embodiment, the total number of control units, that is, the total number of heat sources is set to 3, but the total number may be set to more than this.
Further, in some cases, the total number may be two.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、流
体の熱容量に適合した熱源を制御する制御手段の組合せ
によって温度制御を行うようにしたので、温度制御が安
定して精度よく行われる。また、温度制御中に外乱等が
生じて流体の流量等が変化したとしても、この変化に応
じて最適な組合せが選択し直され温度制御が行われるの
で、外乱にかかわらず精度のよい制御を継続して行うこ
とができる。
As described above, according to the present invention, the temperature control is performed by the combination of the control means for controlling the heat source adapted to the heat capacity of the fluid, so that the temperature control can be stably and accurately performed. . Further, even if a disturbance or the like occurs during the temperature control and the fluid flow rate or the like changes, the optimum combination is selected again according to the change and the temperature control is performed, so that accurate control can be performed regardless of the disturbance. It can be continued.

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

【図1】図1は本発明に係る流体の温度制御装置の実施
例の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a fluid temperature control apparatus according to the present invention.

【図2】図2は図1に示す連続制御部の制御系の構成を
示しブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a control system of the continuous control unit shown in FIG.

【図3】図3は図1のCPUで実行される処理手順を示
すフローチャートで、図1に示す装置の起動時の処理の
みを示す図である。
3 is a flowchart showing a processing procedure executed by the CPU of FIG. 1, and is a diagram showing only processing at the time of activation of the apparatus shown in FIG.

【図4】図4は図3に示す処理を説明するために用いた
グラフであり、オンオフ制御が行われる際の流体の温度
の変化の様子および連続制御部に加えられる制御量の変
化の様子を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph used to explain the process shown in FIG. 3, showing how the temperature of the fluid changes when on / off control is performed and how the control amount applied to the continuous control unit changes. It is a graph which shows.

【図5】図5は図3に示す処理を説明するために用いた
図であり、演算された加熱比率に対応する各制御部の組
合せを示す図である。
5 is a diagram used for explaining the process shown in FIG. 3, and is a diagram showing a combination of control units corresponding to the calculated heating ratio.

【図6】図6は連続制御部による温度制御中に制御能力
過剰ないしは能力不足となった場合に、オンオフ制御部
の動作不動作を指示する様子を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing how the on / off control unit is instructed to operate or not when the control capability becomes excessive or insufficient during temperature control by the continuous control unit.

【図7】図7は図1に示す連続制御部の制御系をディジ
タルPID制御ブロックとして示したブロック図であ
る。
FIG. 7 is a block diagram showing the control system of the continuous control unit shown in FIG. 1 as a digital PID control block.

【図8】図8は図7に示すPID補償器がオンオフ制御
を行うときの制御系のブロック図である。
8 is a block diagram of a control system when the PID compensator shown in FIG. 7 performs on / off control.

【図9】図9は図8に示す制御系によりオンオフ制御が
なされたときの制御量と操作量の変化の様子を示すグラ
フである。
9 is a graph showing how the control amount and the manipulated variable change when on / off control is performed by the control system shown in FIG. 8.

【図10】図10は図9のPID補償器で行われるオン
オフ動作にヒステリシスを与えたときの制御系のブロッ
ク図である。
10 is a block diagram of a control system when hysteresis is given to the on / off operation performed in the PID compensator of FIG. 9.

【図11】図11は図10にに示す制御系によりオンオ
フ制御がなされたときの制御量と操作量の変化の様子を
示すグラフである。
11 is a graph showing how the control amount and the manipulated variable change when ON / OFF control is performed by the control system shown in FIG. 10.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 オンオフ制御演算部 4 負荷熱容量推定部 5 操作量演算部 11 熱源 12 熱源 13 熱源 14 負荷 16 オンオフ制御部 17 オンオフ制御部 18 連続制御部 3 ON / OFF control calculation unit 4 Load heat capacity estimation unit 5 manipulated variable calculator 11 heat source 12 heat sources 13 heat source 14 load 16 ON / OFF control section 17 ON / OFF control unit 18 Continuous control unit

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 流体の目標温度と該流体の現在温度
との偏差に応じて熱源で発生する熱を前記流体に供給す
る制御手段を、複数の熱源ごとに設け、これら複数の制
御手段の中から各制御手段の組合せを適宜選択し前記流
体を目標温度に制御する流体の温度制御装置において、 前記偏差の極性に応じて前記流体への熱の供給をオンオ
フする制御を前記複数の制御手段のすべてに行わせ、オ
ンオフの1周期に対するオン時間の比を演算し、該演算
された比に基づいて前記流体の熱容量を推定し、該推定
された熱容量に対応する熱容量の熱源を制御する各制御
手段の組合わせを前記複数の制御手段の中から選択し、 該選択された組合せの制御手段に温度制御を行わせ、前
記流体の温度を目標温度に制御するようにした流体の温
度制御装置。
1. A control means for supplying heat generated by a heat source to the fluid according to a deviation between a target temperature of the fluid and a current temperature of the fluid is provided for each of the plurality of heat sources. In the fluid temperature control device for controlling the fluid to the target temperature by appropriately selecting a combination of the respective control means from among, the control for turning on / off the heat supply to the fluid according to the polarity of the deviation is performed by the plurality of control means. Controls that are performed by all, calculate the ratio of ON time to one cycle of ON / OFF, estimate the heat capacity of the fluid based on the calculated ratio, and control the heat source of the heat capacity corresponding to the estimated heat capacity A fluid temperature control device in which a combination of means is selected from the plurality of control means, the control means of the selected combination is caused to perform temperature control, and the temperature of the fluid is controlled to a target temperature.
【請求項2】 流体の目標温度と該流体の現在温度
との偏差の極性に応じて熱源で発生する熱の流体への供
給をオンオフするオンオフ制御を行うオンオフ制御手段
または前記偏差に基づいて熱源で発生する熱を前記流体
に連続的に供給する連続制御を行う連続制御手段を、複
数の熱源ごとに設け、これら複数の制御手段の中から各
制御手段の組合せを適宜選択し前記流体を目標温度に制
御する流体の温度制御装置において、 すべてのオンオフ制御手段にオンオフ制御を行わせると
ともにすべての連続制御手段にオンオフ制御を行わせ、
オンオフの1周期に対するオン時間の比を演算し、該演
算された比に基づいて前記流体の熱容量を推定し、該推
定された熱容量に対応する熱容量の熱源を制御する各制
御手段の組合わせを前記複数のオンオフ制御手段および
連続制御手段の中から選択し、 該選択された各制御手段の組合せ中のオンオフ制御手段
にオンオフ制御を行わせるとともに、前記選択された組
合せ中の連続制御手段に連続制御を行わせ、前記流体の
温度を目標温度に制御するようにした流体の温度制御装
置。
2. An on / off control means for performing on / off control for turning on / off the supply of heat generated by the heat source to the fluid in accordance with the polarity of the deviation between the target temperature of the fluid and the current temperature of the fluid, or the heat source based on the deviation. A continuous control means is provided for each of a plurality of heat sources to continuously control the heat generated in the fluid to the fluid, and a combination of the control means is appropriately selected from the plurality of control means to target the fluid. In a fluid temperature control device for controlling the temperature, all on / off control means perform on / off control and all continuous control means perform on / off control,
A combination of control means for calculating a ratio of ON time to one cycle of ON / OFF, estimating the heat capacity of the fluid based on the calculated ratio, and controlling a heat source of a heat capacity corresponding to the estimated heat capacity is used. Selecting from the plurality of on / off control means and continuous control means, causing the on / off control means in the combination of the selected control means to perform on / off control, and continuously to the continuous control means in the selected combination. A fluid temperature control device for controlling the temperature of the fluid to a target temperature.
【請求項3】 前記選択される各制御手段の組合せ
中には、前記連続制御手段が常に含まれており、 前記連続制御手段は所定の制御定数に基づく所定の制御
を行う制御手段であり、前記選択される各制御手段の組
合せごとに、前記連続制御手段の制御に使用される前記
所定の制御定数の各値が予め定められている請求項2記
載の流体の温度制御装置。
3. The continuous control means is always included in the combination of the selected control means, and the continuous control means is a control means for performing a predetermined control based on a predetermined control constant, The fluid temperature control device according to claim 2, wherein each value of the predetermined control constant used for controlling the continuous control means is predetermined for each combination of the selected control means.
【請求項4】 前記オンオフ制御手段および前記連
続制御手段の合計数は2以上であり、前記選択される各
制御手段の組合せ中には、前記連続制御手段が常に含ま
れており、 前記流体の温度制御中に、前記連続制御手段の操作量が
最小値となった場合に、温度制御を行うオンオフ制御手
段を減少させるとともに、前記連続制御手段の操作量が
最大値となった場合に、温度制御を行うオンオフ制御手
段を増加させるようにした請求項2記載の流体の温度制
御装置。
4. The total number of the on / off control means and the continuous control means is 2 or more, and the continuous control means is always included in the combination of the selected control means, During the temperature control, when the operation amount of the continuous control means becomes the minimum value, the ON / OFF control means for performing the temperature control is decreased, and when the operation amount of the continuous control means becomes the maximum value, the temperature 3. The fluid temperature control device according to claim 2, wherein the number of on / off control means for performing control is increased.
【請求項5】 前記連続手段はPID制御を行う制
御手段であり、前記流体の温度制御中に前記連続制御手
段にオンオフ制御を行わせ、リミットサイクルを生成さ
せ、このリミットサイクル波形の振幅とオンオフの1周
期とオン時間とに基づいて前記連続制御手段の制御に使
用される比例ゲイン、積分時間、微分時間の各値を変化
させるようにした請求項2記載の流体の温度制御装置。
5. The continuous means is a control means for performing PID control, and causes the continuous control means to perform on / off control during temperature control of the fluid to generate a limit cycle, and the amplitude and on / off of the limit cycle waveform. 3. The fluid temperature control device according to claim 2, wherein each of the proportional gain, the integral time, and the derivative time used for the control of the continuous control means is changed based on one cycle and the ON time.
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