JP3494082B2 - Time proportional control device - Google Patents
Time proportional control deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は時間比例式制御装置
に係り、制御出力信号に応じた操作量を所定の繰返し周
期(時間比例周期:サイクルタイム)のオン(ON)時
間とオフ(OFF)時間の比で出力し、制御対象へ印加
する交流操作信号をその時間比例出力信号で切換える時
間比例式制御装置の改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a time-proportional control device, in which an operation amount corresponding to a control output signal is turned on and off for a predetermined repetition period (time proportional period: cycle time). The present invention relates to an improvement of a time-proportional control device that outputs an AC operation signal that is output at a time ratio and is applied to a control target by using the time-proportional output signal.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、この種の時間比例式制御装置とし
ては、図9に示すように、減算部1で設定値SVと後述
する制御対象としてのヒータ13からの測定値PVとの
偏差eを出力し、この偏差eをPID演算部3でPID
演算し、フィードフォワード処理部5にて後述する検出
部15からのフィードフォワード量でそのPID演算出
力を補正し、時間比例出力部7で例えば1周期の時間比
例周期で0%〜100%まで変化するのこぎり波とその
補正PID演算出力を比較し(図10参照)、各時間比
例周期毎にPID演算出力がのこぎり波を越えた期間を
ON期間(TON)、越えない期間をOFF期間(TOFF
)とした時間比例出力をゼロクロス制御方式の操作器
9へ出力し、この操作器9で交流電源11からの交流操
作信号を切換えてヒータ13へ供給するとともに、検出
部15でその交流操作信号の例えば電圧変動を検出して
上述したフィードフォワード処理部5へフィードフォワ
ード量として出力する構成を有していた。2. Description of the Related Art Conventionally, as a time proportional control device of this type, as shown in FIG. 9, a deviation e between a set value SV in a subtraction unit 1 and a measured value PV from a heater 13 as a control target, which will be described later, e. Is output, and the deviation e is calculated by the PID calculator 3
The feed-forward processing unit 5 corrects the PID calculation output with a feed-forward amount from a detection unit 15 to be described later, and the time-proportional output unit 7 changes from 0% to 100% in one time-proportional period, for example. The sawtooth wave and its corrected PID calculation output are compared (see FIG. 10), and the period during which the PID calculation output exceeds the sawtooth wave is ON period (TON), and the period when the PID calculation output does not exceed it is OFF period (TOFF).
) Is output to the zero-cross control type operating device 9, the operating device 9 switches the alternating-current operating signal from the alternating-current power supply 11 and supplies it to the heater 13, and the detecting section 15 outputs the alternating-current operating signal. For example, there is a configuration in which a voltage fluctuation is detected and output as a feedforward amount to the feedforward processing unit 5 described above.
【0003】なお、図9中の測定値PVは例えばヒータ
13に配置された図示しないセンサで測定される。その
ため、図10に示すように、例えばPID演算出力が4
0%、のこぎり波の時間比例周期が30秒の場合、ON
期間12秒でOFF期間18秒の時間比例出力が操作器
9へ出力され、この操作器9によってゼロクロス制御さ
れた交流操作信号がヒータ13へ印加されて加熱制御さ
れる。The measured value PV in FIG. 9 is measured by a sensor (not shown) arranged in the heater 13, for example. Therefore, as shown in FIG. 10, for example, the PID calculation output is 4
ON when 0% and sawtooth wave time proportional period is 30 seconds
A time-proportional output having an OFF period of 18 seconds in a period of 12 seconds is output to the operating device 9, and an AC operation signal subjected to zero-cross control by the operating device 9 is applied to the heater 13 for heating control.
【0004】しかも、検出部15からのフィードフォワ
ード量に基づき、フィードフォワード処理部5にてその
外乱の影響が小さくなるようにそのPID演算出力がフ
ィードフォワード処理され、このPID演算出力に基づ
く時間比例出力によってヒータ13が加熱制御されるか
ら、例えば交流操作信号に電圧変動があっても、フィー
ドバック制御よりも早く安定した制御が可能になってい
る。なお、図10中、フィードフォワード処理されたP
ID演算出力は破線で示されている。Moreover, the feedforward processing unit 5 feedforward-processes the PID calculation output so that the influence of the disturbance is reduced based on the feedforward amount from the detection unit 15, and the time proportional based on the PID calculation output. Since the heater 13 is heated and controlled by the output, stable control can be performed faster than the feedback control, even if the AC operation signal changes in voltage, for example. In addition, in FIG. 10, feed-forward processed P
The ID calculation output is shown by a broken line.
【0005】もっとも、現在、時間比例式制御装置はデ
ジタル構成が一般的であり、図10に示すように、比較
波であるのこぎり波が所定の出力分解能(ΔMV)で増
加する場合、のこぎり波におけるΔT間隔の離散的な変
化タイミングで時間比例出力がON/OFF切換え出力
される。At present, however, the time proportional control device generally has a digital structure, and as shown in FIG. 10, when the sawtooth wave which is the comparison wave increases with a predetermined output resolution (ΔMV), the sawtooth wave is used. The time-proportional output is ON / OFF switched and output at discrete change timings of the ΔT interval.
【0006】また、図11に示すように、1周期の時間
比例周期で0%〜100%〜0%まで変化する三角波を
比較波として用いる場合もあり、のこぎり波と同様に時
間比例周期においてPID演算出力が三角波を越えた期
間をON期間(TON1、TON2)、越えない期間をOFF
期間(TOFF )とした時間比例出力を操作器9へ出力す
るよう時間比例出力部7を形成する場合もある。Further, as shown in FIG. 11, a triangular wave varying from 0% to 100% to 0% in one time proportional period may be used as a comparison wave, and like the sawtooth wave, the PID is used in the time proportional period. ON period (TON1, TON2) when the calculation output exceeds the triangular wave, and OFF when it does not exceed the triangular wave
In some cases, the time proportional output unit 7 may be formed so as to output the time proportional output for the period (TOFF) to the operating device 9.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た時間比例式制御装置では、図10からも分かるよう
に、フィードフォワード処理したPID演算出力を時間
比例周期中にのこぎり波と比較して時間比例出力を出力
しても、のこぎり波がONからOFF(又はOFFから
ON)へ変化した時のPID演算出力のみ操作量として
制御対象には反映され、制御安定性に影響を与えるはず
のON時間中に変化した電源電圧変動が反映されず、フ
ィードフォワード量によってより正確な制御を行うには
改善の余地がある。However, in the above-described time proportional control device, as can be seen from FIG. 10, the feedforward processed PID operation output is compared with the sawtooth wave during the time proportional cycle, and the time proportional output is obtained. Even if is output, only the PID calculation output when the sawtooth wave changes from ON to OFF (or from OFF to ON) is reflected as a manipulated variable in the control target, and during the ON time that should affect the control stability. The changed power supply voltage fluctuation is not reflected, and there is room for improvement to perform more accurate control by the feedforward amount.
【0008】また、図12に示すように、のこぎり波が
所定の出力分解能(ΔMV)で増加する場合、のこぎり
波がΔT間隔のタイミングでしか時間比例出力をON/
OFF切換えできないので、本来、T'ON 、T'OFFのタ
イミングで切換えるべきところ、TON、TOFF のような
遅れたタイミングで切換えられて誤差が生じる。すなわ
ち、時間比例出力の出力分解能(ΔMV)との関係で出
力困難なPID演算出力が存在する。Further, as shown in FIG. 12, when the sawtooth wave increases with a predetermined output resolution (ΔMV), the sawtooth wave turns on / off the time proportional output only at the timing of ΔT intervals.
Since it cannot be switched OFF, it should be switched at the timing of T'ON and T'OFF originally, but it is switched at a delayed timing such as TON and TOFF, which causes an error. That is, there is a PID calculation output that is difficult to output due to the output resolution (ΔMV) of the time proportional output.
【0009】さらに、入力ノイズや測定値PVの量子化
誤差等の影響により、図13のようにPID演算出力が
急変した場合、一時的にPID演算出力がのこぎり波を
下回って時間比例出力がOFFに切換わる。Further, when the PID calculation output suddenly changes as shown in FIG. 13 due to the influence of the input noise and the quantization error of the measured value PV, the PID calculation output temporarily falls below the sawtooth wave and the time proportional output is turned off. Switch to.
【0010】しかし、一般の時間比例式制御装置には、
時間比例出力のON/OFF切換え時にチャタリングが
発生するのを防止する機能が搭載されているため、PI
D演算出力が元に戻ってのこぎり波を上回っても時間比
例出力がOFFのまま持続され、時間比例出力が本来O
FFに切換わるまでの間の誤差が生じ易い。このような
課題は、PID演算出力以外の制御出力信号をフィード
フォワード処理部5へ加える構成においても起こる問題
である。However, in a general time proportional control device,
Since it has a function to prevent chattering when switching the time proportional output ON / OFF, PI
Even if the D calculation output returns to the original level and exceeds the sawtooth wave, the time proportional output remains OFF and the time proportional output is originally O.
An error is likely to occur until switching to FF. Such a problem also occurs in a configuration in which a control output signal other than the PID calculation output is added to the feedforward processing unit 5.
【0011】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、制御対象へ及ぼされる外乱の影響を小
さく抑えることが可能で、制御対象を制御するための制
御出力結果を正確かつ安定して制御対象に与えることが
できる時間比例式制御装置の提供を目的とする。The present invention has been made in order to solve such a problem, and it is possible to suppress the influence of the disturbance exerted on the controlled object to a small extent, and to accurately and stably obtain the control output result for controlling the controlled object. It is an object of the present invention to provide a time-proportional control device that can be applied to a controlled object.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明は、制御対象を制御するための制御出力
信号に補正値を加算する加算部と、その制御対象に影響
を及ぼす外乱測定結果からプロセスゲインを変化させる
フィードフォワード量として入力し、これによってその
加算制御出力信号に対し外乱の影響を抑えるようにフィ
ードフォワード処理して加算制御出力信号を出力するフ
ィードフォワード処理部と、このフィードフォワード処
理されたその加算制御出力信号に応じて所定の時間比例
周期内をON/OFF比に変換した時間比例出力をその
制御対象側へ出力する時間比例出力部と、その時間比例
周期内におけるフィードフォワード処理前の加算制御出
力信号の平均値を算出する制御出力信号平均算出部と、
その制御対象を操作する所定の操作信号をONするON
時間をそれら時間比例出力およびフィードフォワード量
に基づき算出し、このON時間に対する時間比例周期の
比からその時間比例出力の実出力を算出する実出力算出
部と、それら加算制御出力信号平均値と実出力との差を
補正値として加算部へ出力する補正値算出部とを具備し
ている。しかも、上前記加算部は、上記繰り返し時間周
期に基づく上記補正値を次の繰返し時間比例周期におけ
る上記制御出力信号に加算するものである。 In order to solve such a problem, the present invention provides an adding section for adding a correction value to a control output signal for controlling a controlled object, and a disturbance affecting the controlled object. A feedforward process that inputs a feedforward amount that changes the process gain from the measurement result, and performs a feedforward process to suppress the influence of disturbance on the addition control output signal, and outputs the addition control output signal. Section, a time-proportional output section that outputs a time-proportional output obtained by converting a predetermined time-proportional cycle into an ON / OFF ratio to the controlled object side according to the feed-forward processed addition control output signal, and the time A control output signal average calculation unit for calculating an average value of the addition control output signal before the feedforward process in the proportional cycle,
ON to turn on a predetermined operation signal to operate the controlled object
An actual output calculation unit that calculates time based on the time-proportional output and the feedforward amount and calculates the actual output of the time-proportional output from the ratio of the time-proportional period to the ON time, and the addition control output signal average value and the actual output calculation unit. A correction value calculation unit that outputs the difference from the output as a correction value to the addition unit is provided. Moreover, the above adder is
The above correction value based on the
Is added to the control output signal.
【0013】また、本発明は、設定値と上記制御対象か
らの測定値との偏差をPID演算するPID演算部を有
し、このPID演算部からのPID演算出力を上記制御
出力信号として補正値に加算するよう上記加算部を形成
することも可能である。Further, the present invention has a PID calculation unit for performing PID calculation of the deviation between the set value and the measured value from the controlled object, and the PID calculation output from this PID calculation unit is used as the control output signal for the correction value. It is also possible to form the adding section so as to add
【0014】[0014]
【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。なお、従来例と共通する部分には
同一の符号を付す。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The same parts as those in the conventional example are designated by the same reference numerals.
【0015】図1は本発明に係る時間比例式制御装置の
実施の形態を示すブロック図である。図1において、減
算部1は、設定値SVと後述するヒータ13からの測定
値PVとを所定のサンプリングタイミングで減算して偏
差eを出力するもので、PID演算部3に接続されてい
る。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a time proportional control device according to the present invention. In FIG. 1, a subtraction unit 1 subtracts a set value SV and a measured value PV from a heater 13 described later at a predetermined sampling timing to output a deviation e, and is connected to a PID calculation unit 3.
【0016】PID演算部3は、その偏差eをPID演
算し、例えば図2AのようなPID演算出力(実線:M
V1〜MV10)を、制御対象を制御する制御出力とし
て所定の制御サンプリング周期で出力するもので、加算
部17に接続されている。The PID calculator 3 performs a PID calculation on the deviation e, and outputs a PID calculation output (solid line: M, for example, as shown in FIG. 2A.
V1 to MV10) are output at a predetermined control sampling period as a control output for controlling the controlled object, and are connected to the addition unit 17.
【0017】加算部17は、PID演算出力に対して後
述する補正値算出部21からの補正値を加算し、例えば
図2Bのように加算PID演算出力(一点鎖線:MV1
1〜MV20)を出力するもので、フィードフォワード
処理部5およびPID出力平均算出部19に接続されて
いる。The addition unit 17 adds the correction value from the correction value calculation unit 21 to be described later to the PID calculation output, and outputs the addition PID calculation output (dotted line: MV1) as shown in FIG. 2B, for example.
1 to MV20), and is connected to the feedforward processing unit 5 and the PID output average calculation unit 19.
【0018】フィードフォワード処理部5は、制御サン
プリング周期毎の加算PID演算出力(MV11〜MV
20)に対し、後述する検出部15からのフィードフォ
ワード量でフィードフォワード処理により補正し、図3
中の破線で示すように、外乱の影響を抑えるような加算
PID演算出力を出力するもので、時間比例出力部7に
接続されている。The feedforward processing section 5 outputs the addition PID calculation output (MV11 to MV) for each control sampling period.
20) is corrected by the feedforward process with the feedforward amount from the detection unit 15 which will be described later.
As shown by the broken line in the figure, it outputs an addition PID calculation output that suppresses the influence of disturbance, and is connected to the time proportional output unit 7.
【0019】図3では各制御サンプリング周期毎にフィ
ードフォワード処理する例が図示されているが、任意の
連続する複数の制御サンプリング毎に同一のフィードフ
ォワード量で補正することも可能である。Although FIG. 3 shows an example in which the feedforward processing is performed for each control sampling cycle, it is also possible to perform correction with the same feedforward amount for every arbitrary plurality of continuous control samplings.
【0020】フィードフォワード処理部5におけるフィ
ードフォワード処理後の操作量としての各加算PID演
算出力は、ヒータ13に印加する印加交流操作信号とし
て設定した基準信号としての所定の操作信号(例えば商
用電源AC100V)をEo、実際にヒータ13に印加
され検出部15で測定された測定電圧をEn とすると、
次のようになる。Each addition PID calculation output as the operation amount after the feedforward processing in the feedforward processing unit 5 is a predetermined operation signal (for example, commercial power supply AC100V of a commercial power supply AC100V, which is set as an applied AC operation signal applied to the heater 13). ) Is Eo, and the measured voltage actually applied to the heater 13 and measured by the detection unit 15 is En,
It looks like this:
【0021】フィードフォワード処理後の操作量=(E
o)2/(En)2×(フィードフォワード処理前の加算P
ID演算出力)Operation amount after feedforward processing = (E
o) 2 / (En) 2 × (addition P before feedforward processing
ID calculation output)
【0022】ここで、測定電圧En の符号n は測定サン
プル数であり、電圧の2乗で処理を行う理由は、ヒータ
抵抗を一定値と考えたときの電力によりこの式を求めて
いるためである。なお電力はプロセスゲインを変化させ
る部分となっている。 Here, the sign n of the measured voltage En is the number of measurement samples, and the reason for performing the processing with the square of the voltage is that this equation is obtained from the electric power when the heater resistance is considered to be a constant value. is there. Note that the power changes the process gain
It has become a part.
【0023】時間比例出力部7は、例えば図3に示すよ
うに、時間比例周期で0%〜100%まで変化するのこ
ぎり波とフィードフォワード処理後の加算PID演算出
力(破線)とを比較し、その時間比例周期(1周期)内
で加算PID演算出力がのこぎり波を越えている期間で
はON状態(TON)で、加算PID演算出力がのこぎり
波より低下する期間ではOFF状態(TOFF )の時間比
例出力を形成するもので、ゼロクロス方式の操作器9お
よび実出力算出部23に接続されている。The time-proportional output unit 7 compares the sawtooth wave that changes from 0% to 100% in a time-proportional cycle with the addition PID calculation output (broken line) after the feedforward processing, as shown in FIG. Within the time-proportional period (1 cycle), it is in the ON state (TON) when the added PID operation output exceeds the sawtooth wave, and in the OFF state (TOFF) when the added PID operation output is lower than the sawtooth wave. It forms an output, and is connected to the zero-cross type operation device 9 and the actual output calculation unit 23.
【0024】図3では、のこぎり波の離散的変化タイミ
ングを大きく図示しているが、実際は細かい離散的タイ
ミングΔTで加算PID演算出力と比較するからフィー
ドフォワード処理に応じてON/OFF比も変化する。
時間比例出力部7はチャタリングを防止する機能を有
し、同一周期内で一度ON/OFF切換え動作後、必ず
しも再びON/OFFの切換えが行われない。In FIG. 3, the discrete change timing of the sawtooth wave is shown largely, but in reality, since the comparison is made with the addition PID operation output at the fine discrete timing ΔT, the ON / OFF ratio also changes according to the feedforward processing. .
The time-proportional output unit 7 has a function of preventing chattering, and after the ON / OFF switching operation is once performed in the same cycle, the ON / OFF switching is not necessarily performed again.
【0025】操作器9は、交流電源11からの交流操作
信号のうち時間比例出力のOFF切換えやON切換えタ
イミングの次に来るゼロクロス点でそれを切換え、制御
対象としてのヒータ13へ印加する機能を有する。ヒー
タ13には、図示しない温度センサ等が配置され、上述
した測定値PVが出力されるようになっている。The operation unit 9 has a function of switching the AC operation signal from the AC power supply 11 at a zero-cross point which comes after the OFF switching or ON switching timing of the time-proportional output and applying it to the heater 13 to be controlled. Have. The heater 13 is provided with a temperature sensor (not shown) and the like, and outputs the above-mentioned measured value PV.
【0026】検出部15は、交流電源11から実際にヒ
ータ13へ印加される交流操作信号の例えば電源電圧E
n を測定し、プロセスゲインを変化させるフィードフォ
ワード量としてその値を出力するもので、フィードフォ
ワード処理部5に接続されている。The detection unit 15 uses, for example, the power supply voltage E of the AC operation signal actually applied to the heater 13 from the AC power supply 11.
It measures n and outputs the value as a feedforward amount that changes the process gain, and is connected to the feedforward processing unit 5.
【0027】PID出力平均算出部19は、各時間比例
周期毎の1周期内における、フィードフォワード処理前
の全ての加算PID演算出力を加算してその平均値を算
出するもので、補正値算出部21に接続されている。例
えば、図2において、MV1〜MV10を加算するとと
もに全体のサンプル数(10)で割った平均値を、百分
率で出力するものである。The PID output average calculating section 19 adds all the addition PID calculation outputs before the feedforward processing within one cycle of each time proportional cycle and calculates the average value thereof. The correction value calculating section 21 is connected. For example, in FIG. 2, the average value obtained by adding MV1 to MV10 and dividing by the total number of samples (10) is output as a percentage.
【0028】実出力算出部23は、各時間比例周期毎に
1周期内において、時間比例出力およびフィードフォワ
ード量に基づき、ヒータ13を操作しているはずの基準
信号としての所定の交流操作信号をONするON時間を
算出し、このON時間に対する時間比例周期の比からそ
の時間比例出力の実出力を例えば百分率で出力するもの
であり、補正値算出部21に接続されている。The actual output calculation unit 23 outputs a predetermined AC operation signal as a reference signal for operating the heater 13 based on the time proportional output and the feedforward amount within one cycle for each time proportional cycle. The ON time to be turned on is calculated, and the actual output of the time proportional output is output, for example, as a percentage from the ratio of the time proportional cycle to the ON time, and is connected to the correction value calculation unit 21.
【0029】ヒータ13には基準信号としての所定の交
流操作信号が印加されているはずであるが、実際には変
動しており、この変動量をフィードフォワード量として
入力して補正した時間比例出力が得られており、この時
のON時間を基準信号の印加された状態でのON時間に
換算出力する。なお、その基準信号は、実出力算出部2
3に予め初期設定されているか、又は電源投入時その他
任意の時点で外部から手動もしくは自動的に入力設定さ
れている。Although a predetermined AC operation signal as a reference signal should be applied to the heater 13, it actually fluctuates, and the time proportional output corrected by inputting this fluctuation amount as a feedforward amount. Is obtained, and the ON time at this time is converted into the ON time in the state where the reference signal is applied and output. The reference signal is the actual output calculation unit 2
3 is preset in advance, or is manually or automatically input from the outside at the time of turning on the power or at any other time.
【0030】具体的には、実出力算出部23では例えば
次のように実出力を出力する。まず、基準信号としての
所定の交流操作信号が印加されたと考えた場合のON時
間を求める。Specifically, the actual output calculating section 23 outputs the actual output as follows, for example. First, an ON time is calculated when it is considered that a predetermined AC operation signal as a reference signal is applied.
【0031】 ON時間 =(E12/Eo2)Δt+(E22/Eo2)Δt+ … +(En2/Eo2)Δt =(ΣEn2/Eo2)Δt ={(ΣEn2/nEo2)Δt}×n =ΣEn2/nEo2 (ON時間)ON time = (E1 2 / Eo 2 ) Δt + (E2 2 / Eo 2 ) Δt + ... + (En 2 / Eo 2 ) Δt = (ΣEn 2 / Eo 2 ) Δt = {(ΣEn 2 / nEo 2 ). Δt} × n = ΣEn 2 / nEo 2 (ON time)
【0032】ここで、Δtは時間比例出力分解能、符号
nはON時間と時間比例出力分解能の比である。すなわ
ち、基準信号としての所定の交流操作信号が印加された
と考えた場合のON時間は、(En/Eo)2 を積算する
とともにその平均値を算出し、実際の時間比例出力のO
N期間に加算した形となる。Here, Δt is the time proportional output resolution, and the symbol n is the ratio of the ON time and the time proportional output resolution. That is, the ON time when it is considered that the predetermined AC operation signal as the reference signal is applied is calculated by adding (En / Eo) 2 and calculating the average value thereof to obtain the actual time proportional output O
It becomes the form which added to N period.
【0033】このON時間を使用して実出力が次のよう
にして求められる。
実出力=(ON時間)/(時間比例周期)Using this ON time, the actual output is obtained as follows. Actual output = (ON time) / (time proportional cycle)
【0034】補正値算出部21は、加算PID演算出力
の平均値から同じ時間比例周期内の実出力値を減算し、
その差分に基づき過不足している出力を求めてその補正
値として出力するものであり、上述した加算部17に接
続されている。The correction value calculation unit 21 subtracts the actual output value within the same time proportional cycle from the average value of the addition PID calculation output,
Based on the difference, an output that is insufficient or deficient is obtained and is output as the correction value, and is connected to the adder unit 17 described above.
【0035】上述した加算部17は、ある時間比例周期
におけるPID演算部3からのPID演算出力につい
て、直前の時間比例周期のPID演算出力に基づく補正
値算出部21からの補正値を加算する機能を有し、時間
比例出力のON/OFFを加算PID演算出力平均値へ
近づけるものである。The above-mentioned addition unit 17 adds a correction value from the correction value calculation unit 21 based on the PID calculation output of the immediately preceding time proportional cycle to the PID calculation output from the PID calculation unit 3 in a certain time proportional cycle. And the ON / OFF of the time proportional output is brought closer to the average value of the added PID calculation output.
【0036】すなわち、加算部17は、図2に示すよう
に、ある時間比例周期における全てのPID演算出力M
V11〜MV20について、直前の時間比例周期のPI
D演算出力MV1〜MV10に基づく補正値を加算し、
一点鎖線で示すような加算PID演算出力を出力する機
能を有する。That is, as shown in FIG. 2, the adder unit 17 outputs all PID calculation outputs M in a certain time proportional cycle.
PI of the immediately preceding time proportional cycle for V11 to MV20
The correction values based on the D operation outputs MV1 to MV10 are added,
It has a function of outputting an addition PID calculation output as shown by a chain line.
【0037】そのため、時間比例出力部7から出力され
る時間比例出力のON/OFF切換えタイミングが、補
正値の加算に応じて変化することにより、そのON/O
FF比も変化する。加算する補正値は、加算する時間比
例周期中は一定であり、次の時間比例周期では直前の時
間比例周期に基づく別の一定の補正値が保持されるとと
もに加算される。Therefore, the ON / OFF switching timing of the time-proportional output output from the time-proportional output unit 7 changes according to the addition of the correction value, so that the ON / O
The FF ratio also changes. The correction value to be added is constant during the time-proportional cycle to be added, and another constant correction value based on the immediately preceding time-proportional cycle is held and added in the next time-proportional cycle.
【0038】もっとも、制御の初回の時間比例周期では
補正値が作成されていないので、加算部17へ入力され
たPID演算出力と加算部17から出力される加算PI
D演算出力は同じになるうえ、フィードフォワード処理
もPID演算出力MV1〜MV10についてなされる。However, since the correction value is not created in the first time proportional cycle of control, the PID calculation output input to the adder 17 and the addition PI output from the adder 17
The D operation output is the same, and feedforward processing is also performed on the PID operation outputs MV1 to MV10.
【0039】次に、上述した本発明に係る時間比例式制
御装置の動作を簡単に説明する。減算部1へ入力された
設定値SVと測定値PVが所定のサンプリングタイミン
グで減算されて、偏差eがPID演算部3へ加えられ
る。Next, the operation of the above-described time proportional control device according to the present invention will be briefly described. The set value SV and the measured value PV input to the subtraction unit 1 are subtracted at a predetermined sampling timing, and the deviation e is added to the PID calculation unit 3.
【0040】PID演算部3では、その偏差eを所定の
制御サンプリング周期でPID演算し、図2Aに示すよ
うなPID演算出力MV1〜MV10を加算部17へ出
力する。The PID calculator 3 performs a PID calculation on the deviation e at a predetermined control sampling cycle, and outputs PID calculation outputs MV1 to MV10 as shown in FIG. 2A to the adder 17.
【0041】加算部17では、制御開始当初、補正値が
入力されていないので、同じPID演算出力MV1〜M
V10を加算PID演算出力としてフィードフォワード
処理部5およびPID出力平均算出部19へ出力する。In the adder 17, since the correction value is not input at the beginning of control, the same PID calculation outputs MV1 to M
V10 is output to the feedforward processing unit 5 and the PID output average calculation unit 19 as an addition PID calculation output.
【0042】フィードフォワード処理部5では、制御サ
ンプリング周期毎の加算PID演算出力MV1〜MV1
0に対し、検出部15からのフィードフォワード量でフ
ィードフォワード処理し(図3参照)、外乱の影響を抑
えるような加算PID演算出力が時間比例出力部7へ加
えられる。In the feedforward processing section 5, the addition PID calculation outputs MV1 to MV1 for each control sampling period.
For 0, feedforward processing is performed with the feedforward amount from the detection unit 15 (see FIG. 3), and an addition PID calculation output that suppresses the influence of disturbance is added to the time proportional output unit 7.
【0043】時間比例出力部7では、フィードフォワー
ド処理された加算PID演算出力とのこぎり波とが比較
され(図3参照)、加算PID演算出力がのこぎり波を
越えている期間ではON状態(TON)、加算PID演算
出力がのこぎり波より低下する期間ではOFF状態(T
OFF )の時間比例出力を形成し、これが操作器9および
実出力算出部23へ出力される。The time-proportional output unit 7 compares the feedforward-processed addition PID calculation output with the sawtooth wave (see FIG. 3), and is in the ON state (TON) during the period when the addition PID calculation output exceeds the sawtooth wave. , In the period when the added PID calculation output is lower than the sawtooth wave, the OFF state (T
OFF), a time-proportional output is formed, and this is output to the manipulator 9 and the actual output calculation unit 23.
【0044】操作器9は、交流電源11からの交流操作
信号をその時間比例出力のON/OFF切換タイミング
の次に来るゼスクロス点で切換え、ヒータ13へ実際に
印加する。The operation device 9 switches the AC operation signal from the AC power supply 11 at the ZETH cross point next to the ON / OFF switching timing of the time proportional output, and actually applies it to the heater 13.
【0045】一方、PID出力平均算出部19では、時
間比例周期内の全ての加算PID演算出力(MV1〜M
V10)を加算するとともに全体のサンプル数(10)
で割った平均値(百分率)が補正値算出部21へ加え
る。On the other hand, the PID output average calculation section 19 outputs all addition PID calculation outputs (MV1 to M) within the time proportional cycle.
V10) is added and the total number of samples (10)
The average value (percentage) divided by is added to the correction value calculation unit 21.
【0046】他方、実出力算出部23では、同じ時間比
例周期内における時間比例出力とフィードフォワード量
に基づき、ヒータ13へ印加しているはずの基準となる
所定の交流操作信号のON期間を求め、このON時間と
時間比例周期から時間比例出力の実出力値を百分率で演
算し、これを補正値算出部21へ加える。On the other hand, the actual output calculating section 23 obtains the ON period of the predetermined AC operation signal serving as the reference that should be applied to the heater 13, based on the time proportional output and the feedforward amount within the same time proportional cycle. The actual output value of the time-proportional output is calculated as a percentage from the ON time and the time-proportional period, and this is added to the correction value calculation unit 21.
【0047】補正値算出部21では、互いに同じ時間比
例周期内の加算PID演算出力の平均値から実出力値が
減算されて補正値を形成し、これが加算部17に加えら
れる。In the correction value calculation unit 21, the actual output value is subtracted from the average value of the addition PID calculation outputs within the same time proportional cycle to form a correction value, which is added to the addition unit 17.
【0048】加算部17では、図2Bに示すように、そ
の補正値の元になる時間比例周期の次の周期の間その補
正値が保持され、PID演算部3からのPID演算出力
に加算され、破線で示す加算PID演算出力(MV11
〜MV20)がフィードフォワード処理部5およびPI
D出力平均算出部19へ加えられる。As shown in FIG. 2B, the adder 17 holds the correction value during the period next to the time proportional period which is the basis of the correction value, and adds it to the PID calculation output from the PID calculation unit 3. , An addition PID calculation output (MV11
~ MV20) is a feedforward processing unit 5 and PI
It is added to the D output average calculation unit 19.
【0049】フィードフォワード処理部5からは、図3
に示すようなフィードフォワード処理された加算PID
演算出力(破線:MV11〜MV20)が時間比例出力
部7へ加えられ、時間比例出力部7からは加算PID演
算出力に応じた時間比例出力が操作器9に加えられる一
方、PID出力平均算出部19、実出力算出部23およ
び補正値算出部21から次の時間比例周期に用いる補正
値が作成される。以降、この動作が繰返される。From the feedforward processing section 5, FIG.
Feed-forwarded additive PID as shown in
The calculation output (broken lines: MV11 to MV20) is applied to the time proportional output unit 7, and the time proportional output unit 7 applies the time proportional output corresponding to the added PID calculation output to the manipulator 9, while the PID output average calculation unit. A correction value used for the next time proportional cycle is created from 19, the actual output calculation unit 23, and the correction value calculation unit 21. Thereafter, this operation is repeated.
【0050】このように本発明の時間比例式制御装置
は、減算部1で設定値SVと測定値PVからの偏差eを
出力し、PID演算部3でその偏差eに基づくPID演
算出力を演算し、加算部17で時間比例周期中のPID
演算出力に補正値を加算し、フィードフォワード処理部
5で外乱測定結果としてのフィードフォワード量を入力
し、これによってその加算PID演算出力に対し外乱の
影響を抑えるようにフィードフォワード処理し、時間比
例出力部7でフィードフォワード処理された加算PID
演算出力とのこぎり波とを比較して加算PID演算出力
に応じた時間比例出力を出力する一方、PID出力平均
算出部19で時間比例周期におけるフィードフォワード
処理前の加算PID演算出力の平均値を算出し、実出力
算出部23でそれら時間比例出力およびフィードフォワ
ード量に基づきヒータ13を操作すべき所定の交流操作
信号をONするON時間を算出してこのON時間に対す
る時間比例周期の比からその時間比例出力の実出力値を
算出し、補正値算出部21でそれら加算PID演算出力
の平均値と時間比例出力の実出力値の差を補正値として
形成し、次の時間比例周期でこの補正値を加算部17で
加算して上述した加算PID演算出力を形成する構成と
した。As described above, in the time proportional control device of the present invention, the subtraction unit 1 outputs the deviation e from the set value SV and the measured value PV, and the PID calculation unit 3 calculates the PID calculation output based on the deviation e. Then, the PID in the time proportional cycle in the adding unit 17
The correction value is added to the calculation output, and the feedforward processing unit 5 inputs the feedforward amount as the disturbance measurement result. By this, the feedforward processing is performed to suppress the influence of the disturbance on the added PID calculation output, and the time proportional Addition PID that has been feedforward processed by the output unit 7.
The calculation output and the sawtooth wave are compared to output a time proportional output corresponding to the addition PID calculation output, while the PID output average calculation unit 19 calculates an average value of the addition PID calculation output before the feedforward process in the time proportional period. Then, the actual output calculation unit 23 calculates the ON time for turning on the predetermined AC operation signal for operating the heater 13 based on the time proportional output and the feedforward amount, and calculates the time from the ratio of the time proportional cycle to the ON time. The actual output value of the proportional output is calculated, and the correction value calculation unit 21 forms a difference between the average value of the added PID calculation outputs and the actual output value of the time proportional output as a correction value, and this correction value is calculated in the next time proportional cycle. Is added by the adder 17 to form the above-mentioned addition PID calculation output.
【0051】そのため、フィードフォワード処理を行っ
た加算PID演算出力について、ONからOFF(又は
OFFからON)へ変化した時ののこぎり波との比較に
よって時間比例出力を出力しても、制御安定性に影響を
与えるON期間中に変化した電源電圧の変動であるフィ
ードフォワード量の変動が次の時間比例周期の補正値に
含まれるうえ、OFF期間中のフィードフォワード量は
補正値の算出に含まれない。Therefore, even if the addition PID calculation output that has been subjected to the feedforward processing is output as a time proportional output by comparison with a sawtooth wave when it changes from ON to OFF (or OFF to ON), the control stability is improved. The fluctuation of the feedforward amount, which is the fluctuation of the power supply voltage that changes during the ON period that affects, is included in the correction value of the next time proportional cycle, and the feedforward amount during the OFF period is not included in the calculation of the correction value. .
【0052】そのため、時間比例周期における適切なフ
ィードフォワード量がヒータ13には反映され、制御対
象へ影響を及ぼす外乱の影響を小さく、早く抑えること
が可能で、安定した制御が可能となる。Therefore, the appropriate feedforward amount in the time proportional cycle is reflected in the heater 13, the influence of the disturbance affecting the controlled object can be suppressed quickly, and stable control can be performed.
【0053】また、上述した図12に示したように、の
こぎり波が出力分解能(ΔMV)の関係からΔT間隔で
しか時間比例出力をON/OFF切換えできず、同図の
ようにTON、TOFF の切換えタイミングが遅れても、当
該時間比例周期の加算PID演算出力に基づく補正値が
作成されて次の時間比例周期においてPID演算出力に
加算反映され、ON/OFFの切換えタイミングを好し
いのこぎり波の切換えタイミングに近づけることが可能
となり、時間比例出力の出力分解能(ΔMV)との関係
で出力困難なPID演算出力の影響がすぐに修正制御さ
れ、早く正確な時間比例制御が可能となる。Further, as shown in FIG. 12, the sawtooth wave can switch ON / OFF the time proportional output only at ΔT intervals due to the output resolution (ΔMV), and as shown in FIG. Even if the switching timing is delayed, a correction value based on the addition PID calculation output of the time proportional cycle is created and added and reflected in the PID calculation output in the next time proportional cycle, so that the ON / OFF switching timing is set to the desired sawtooth wave. It becomes possible to approach the switching timing, and the influence of the PID calculation output, which is difficult to output due to the output resolution (ΔMV) of the time proportional output, is immediately corrected and controlled, and quick and accurate time proportional control becomes possible.
【0054】さらに、入力ノイズや測定値PVの量子化
誤差等の影響でPID演算出力が急変し、図13のよう
に時間比例出力が早くOFFに切換わった時間比例出力
が出力されても、急変した時点以降のPID演算出力の
値を含めた補正値で次の時間比例周期のPID演算出力
が修正されるから、同様に早く正確な時間比例式制御が
可能となる。Further, even if the PID calculation output suddenly changes due to the influence of the input noise, the quantization error of the measured value PV, etc., and the time-proportional output is quickly switched to OFF as shown in FIG. 13, Since the PID calculation output of the next time proportional cycle is corrected with the correction value including the value of the PID calculation output after the sudden change, the time proportional control can be performed similarly quickly.
【0055】さらにまた、従来の時間比例式制御装置で
は、時間比例出力のON/OFF切換え時のPID演算
出力以外は無視されていたが、上述した本発明では個々
の時間比例周期内のPID演算出力が次の時間比例周期
で有効に反映され、この観点からも正確な時間比例式制
御が可能となる。Further, in the conventional time proportional control device, the PID calculation output other than the PID calculation output when the time proportional output is turned ON / OFF is ignored, but in the above-described present invention, the PID calculation within each time proportional period. The output is effectively reflected in the next time-proportional cycle, and from this viewpoint, accurate time-proportional control is possible.
【0056】そのことは、上述した構成では、フィード
フォワード処理による速い段階での補正を確保するとと
もに、フィードフォワード処理後に時間比例出力を得て
ヒータ13を加熱制御することにより生ずる問題点、す
なわち時間比例出力のON/OFF切換え時以外のフィ
ードフォワード量の変動の補正ができないことの改善が
可能となり、ヒータ13への外乱影響を小さく抑えるこ
とが可能で、早く安定した制御が可能となる。This means that, in the above-mentioned structure, the correction at the early stage by the feedforward process is ensured, and the time proportional output is obtained after the feedforward process to control the heating of the heater 13, that is, the time. It becomes possible to improve the fact that the fluctuation of the feedforward amount cannot be corrected except when the proportional output is turned ON / OFF, and it is possible to suppress the influence of the disturbance on the heater 13 to a small extent, thereby enabling quick and stable control.
【0057】上述した本発明に係る時間比例式制御装置
では、比較波としてのこぎり波を用いる構成を説明した
が、三角波を用いる構成も可能である。なお、この三角
波も離散的に変化するものである。In the above-described time proportional control device according to the present invention, the configuration using the sawtooth wave as the comparison wave has been described, but the configuration using the triangular wave is also possible. This triangular wave also changes discretely.
【0058】すなわち、時間比例出力部7は、図5に示
すように、時間比例周期で0%〜100%〜0%まで変
化する三角波を用い、この時間比例周期の半周期におい
て、フィードフォワード処理された加算PID演算出力
(MV11〜MV20)と三角波とを比較し、加算PI
D演算出力が三角波を越えている期間ではON状態(T
ON)、加算PID演算出力が三角波より低下する期間で
はOFF状態(TOFF)の時間比例出力を形成する機能
を有するよう形成可能である。That is, as shown in FIG. 5, the time-proportional output unit 7 uses a triangular wave that changes from 0% to 100% to 0% in a time-proportional cycle, and in a half cycle of this time-proportional cycle, feedforward processing is performed. The added PID calculation outputs (MV11 to MV20) thus generated are compared with the triangular wave, and the addition PI is added.
ON state during the period when the D operation output exceeds the triangular wave (T
ON), the addition PID calculation output can be formed to have a function of forming a time-proportional output in the OFF state (TOFF) in a period in which the output becomes lower than the triangular wave.
【0059】PID出力平均算出部19は、図5を参考
にして示せば、時間比例周期の半周期内の全ての加算P
ID演算出力(MV11〜MV15)を加算するととも
に半周期の全サンプル数(5)で割った平均値(百分
率)を出力するよう形成し、実出力算出部23は、やは
り同じ半周期内の実際の時間比例出力のON/OFF比
(百分率)を出力するように形成されている。The PID output average calculating section 19, referring to FIG. 5, shows all the addition P in the half cycle of the time proportional cycle.
The ID calculation outputs (MV11 to MV15) are added, and the average value (percentage) divided by the total number of samples (5) in the half cycle is formed to be output. It is formed to output the ON / OFF ratio (percentage) of the time proportional output of.
【0060】加算部17は、時間比例周期においてその
補正値の元になる半周期の次の半周期でその補正値が保
持され、PID演算部3からのPID演算出力に加算さ
れて加算PID演算出力(MV16〜MV20)が時間
比例出力部7およびPID出力平均算出部19へ加えら
れる。それ以外は上述した構成と同様である。なお、図
5中の加算PID演算出力MV16〜MV20は、加算
後のものである。In the adding section 17, the correction value is held in the next half cycle of the half cycle which is the basis of the correction value in the time proportional cycle, and the addition value is added to the PID calculation output from the PID calculation section 3 to perform the addition PID calculation. The outputs (MV16 to MV20) are added to the time proportional output unit 7 and the PID output average calculation unit 19. Otherwise, the configuration is the same as described above. Note that the addition PID calculation outputs MV16 to MV20 in FIG. 5 are after addition.
【0061】このように、比較波として三角波を用いる
構成では、三角波の例えば前半の半周期のPID演算出
力に基づいて補正値を作成し、続く後半の半周期でPI
D演算出力に加算補正して時間比例出力を出力すること
が可能となり、同一の時間比例周期内で早い補正が可能
となる利点がある。As described above, in the configuration in which the triangular wave is used as the comparison wave, the correction value is created based on, for example, the PID calculation output of the first half cycle of the triangular wave, and the PI is calculated in the subsequent second half cycle.
It is possible to add and correct the D calculation output and output the time-proportional output, and there is an advantage that the quick correction can be performed within the same time-proportional cycle.
【0062】図6は、比較波として三角波を用いた本発
明に係る時間比例式制御装置について、その動作をシミ
ュレーションした結果の特性図であり、図7は図9に示
した従来の時間比例式制御装置についてシミュレーショ
ンした結果の特性図である。これら図6および図7か
ら、本発明による時間比例式制御装置が制御正確性およ
び安定性に優れていることが分かる。本発明で用いる比
較波は、のこぎり波や三角波のように所定の繰返し周期
を0%〜100%又は0%〜100%〜0%で仮想直線
的に変化するものであれば良い。FIG. 6 is a characteristic diagram of a result of simulating the operation of the time proportional control device according to the present invention using a triangular wave as a comparison wave, and FIG. 7 is a conventional time proportional expression shown in FIG. It is a characteristic view of a result of simulating the control device. From these FIGS. 6 and 7, it can be seen that the time proportional controller according to the present invention is excellent in control accuracy and stability. The comparison wave used in the present invention may be a sawtooth wave or a triangular wave, and may be one that changes in a virtual linear manner with a predetermined repetition period of 0% to 100% or 0% to 100% to 0%.
【0063】上述した本発明の構成では、制御対象を制
御する制御出力信号としてPID演算出力を用いる例を
説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、設
定値(目標値)と制御対象からの測定値からファジィ演
算した出力値に上述した補正値を加算する構成も可能で
あるし、時間の経過とともに所定のパターンで変化する
出力値に上述した補正値を加算する構成も可能である。In the configuration of the present invention described above, an example in which the PID operation output is used as the control output signal for controlling the controlled object has been described, but the present invention is not limited to this. For example, a configuration is possible in which the above-mentioned correction value is added to an output value fuzzy calculated from a set value (target value) and a measured value from a controlled object, or an output value that changes in a predetermined pattern over time is described above. It is also possible to add the correction values.
【0064】すなわち、本発明では、制御対象を直接制
御するためにこれに印加される交流又は直流電力をコン
トロールする時間比例出力が、その制御出力信号に上述
した補正値を加算した加算制御出力信号に基づいて形成
される構成であれば、本発明の目的が達成される。That is, in the present invention, the time-proportional output for controlling the AC or DC power applied to the controlled object for directly controlling the controlled object is the addition control output signal obtained by adding the above-mentioned correction value to the control output signal. The object of the present invention can be achieved by a structure formed on the basis of the above.
【0065】このように、種々の制御出力に対応する本
発明を構成するには、例えば図8に示すように、制御出
力信号を加算部17へ加えて上述した補正値と加算して
加算制御出力信号を出力し、制御出力信号平均算出部2
5で加算制御出力信号の平均値を算出するよう、それら
加算部17および制御出力信号平均算出部25を形成す
れば良く、PID演算部3を除き、他の構成は図1と同
様である。もっとも、PID演算部3を制御出力信号出
力部と考えることも可能である。なお、図8では制御出
力信号平均算出部を制御出力平均算出部と簡略化した。As described above, in order to configure the present invention corresponding to various control outputs, for example, as shown in FIG. 8, a control output signal is added to the adding section 17 and added to the above-mentioned correction value to perform addition control. Outputs the output signal and outputs the control output signal average calculator 2
The addition unit 17 and the control output signal average calculation unit 25 may be formed so as to calculate the average value of the addition control output signal in 5, and the other configurations are the same as those in FIG. 1 except for the PID calculation unit 3. However, it is also possible to consider the PID calculation unit 3 as a control output signal output unit. In FIG. 8, the control output signal average calculation unit is simplified to the control output average calculation unit.
【0066】ところで、上述した本発明の構成では、時
間比例出力部から出力する時間比例出力は、ヒータ13
へ印加する交流操作信号との間で何等かの関連付けを持
たせてON/OFF切換え出力させると、より高精度の
制御が可能となる。By the way, in the above-mentioned configuration of the present invention, the time proportional output from the time proportional output section is the heater 13.
If the output is turned ON / OFF by being associated with the AC operation signal applied to the control signal, higher-precision control becomes possible.
【0067】例えば、操作器11がゼロクロス方式の場
合、ヒータ13へ印加させているはずの上述した基準信
号としての所定の交流操作信号の半周期又はこの整数倍
を時間比例出力部7等へ予め設定し、このタイミングで
ON/OFF切換えして時間比例出力を出力させる構成
も可能である。For example, in the case where the operating unit 11 is of the zero-cross type, the half cycle of the predetermined AC operation signal as the above-mentioned reference signal which should be applied to the heater 13 or an integral multiple thereof is previously sent to the time proportional output unit 7 or the like. A configuration is also possible in which ON / OFF switching is performed at this timing to output a time-proportional output.
【0068】このような構成を採用すれば、ヒータ13
へ印加される交流操作信号に時間的な遅れは生じるもの
の、時間比例出力部7からの時間比例出力のON/OF
F切換え点から交流操作信号のゼロクロス点までの期間
が常に同じとなり、操作器9からのゼロクロス点情報等
がなくとも、時間比例出力部7からの時間比例出力と実
際にヒータ13へ反映された出力が同一時間比となり、
ゼスクロス制御における応答が安定する。If such a structure is adopted, the heater 13
Although there is a time delay in the AC operation signal applied to the
The period from the F switching point to the zero-cross point of the AC operation signal is always the same, and the time-proportional output from the time-proportional output unit 7 and the heater 13 are actually reflected even if there is no zero-cross point information from the operation device 9. The output has the same time ratio,
The response in zess cross control becomes stable.
【0069】さらに、検出部15又は図示しない検出器
により、ヒータ13へ実際に印加させる交流操作信号の
ゼロクロス点を検出して時間比例出力部7へ取込み(図
1中の破線参照)、そのゼロクロス点から例えば1/4
周期前後遅れたタイミングでON/OFFを切換えて時
間比例出力を出力させる構成も可能である。Further, the detection unit 15 or a detector (not shown) detects the zero-cross point of the AC operation signal to be actually applied to the heater 13 and fetches it into the time proportional output unit 7 (see the broken line in FIG. 1). 1/4 from the point
A configuration in which ON / OFF is switched at a timing delayed by about the cycle to output a time-proportional output is also possible.
【0070】この構成によれば、交流電源11からの交
流操作信号に変動があったり、操作器9に動作誤差があ
っても、時間比例出力のON/OFF切換え点が印加交
流操作信号のゼロクロス点の直前や直後となり難くな
り、より一層正確な交流操作信号を安定してヒータ13
へ印加できるから、良好なゼスクロス制御応答が得られ
る。なお、本発明はゼロクロス方式以外の操作器を用い
ることも可能である。According to this structure, even if the AC operation signal from the AC power supply 11 fluctuates or the operation device 9 has an operation error, the ON / OFF switching point of the time proportional output is the zero crossing of the applied AC operation signal. It becomes difficult to immediately before and after the point, and the heater 13 can be stabilized with a more accurate AC operation signal.
As a result, a good X-cross control response can be obtained. It should be noted that the present invention can use an operating device other than the zero-cross system.
【0071】また、上述した実施の形態では、外乱とし
て電源電圧の変動を例にしたが、これ以外にも、例えば
冷却制御の冷却媒体の温度など、プロセスゲインを変化
させる外乱が考えられる。それらの場合、フィードフォ
ワード量によりプロセスゲインがどのように変化するか
を明確にし、フィードフォワード処理部5や実出力算出
部23では各々の式を各フィードフォワード量に対応さ
せて変更する必要があることはいうまでもない。Further, in the above-described embodiment, the fluctuation of the power supply voltage is taken as an example of the disturbance, but other than this, a disturbance that changes the process gain, such as the temperature of the cooling medium for cooling control, may be considered. In those cases, it is necessary to clarify how the process gain changes depending on the feedforward amount, and to change each expression in the feedforward processing unit 5 and the actual output calculation unit 23 in accordance with each feedforward amount. Needless to say.
【0072】本発明に係る時間比例式制御装置は、一般
には所定のプログラムで演算や判断動作するCPU、こ
のCPUの動作プログラムを格納したROM、演算動作
結果を一時的に格納するRAM、外部とのインターフェ
ースであるI/Oを主体としたマイクロコンピュータで
構成する場合が多いが、電子部品を組合せた電子回路で
構成することも可能であり、デジタル構成の機器ではC
PUで扱うデジタル信号が上述した制御出力信号とな
り、アナログ構成の機器では電圧信号や電流信号等のア
ナログ信号が制御出力信号となる。The time proportional control device according to the present invention is generally a CPU that performs an arithmetic operation and a judgment operation by a predetermined program, a ROM that stores an operation program of this CPU, a RAM that temporarily stores the arithmetic operation result, and an external device. In many cases, it is composed of a microcomputer mainly composed of I / O which is the interface of the above, but it can be composed of an electronic circuit in which electronic parts are combined.
The digital signal handled by the PU becomes the above-mentioned control output signal, and the analog signal such as a voltage signal or a current signal becomes the control output signal in a device having an analog configuration.
【0073】[0073]
【発明の効果】以上説明したように本発明の時間比例式
制御装置は、制御対象を制御する制御出力信号に補正値
を加算する加算部と、その制御対象に対する外乱測定結
果からプロセスゲインを変化させるフィードフォワード
量として入力しその加算制御出力信号に対しフィードフ
ォワード処理するフィードフォワード処理部と、このフ
ィードフォワード処理された制御出力信号に応じて時間
比例周期内をON/OFF比に変換した時間比例出力を
出力する時間比例出力部と、その時間比例周期毎にフィ
ードフォワード処理前の加算制御出力信号の平均値を算
出する制御出力信号平均算出部と、それら時間比例出力
およびフィードフォワード量に基づき制御対象を操作す
る所定の操作信号をONするON時間を算出しこのON
時間に対する時間比例周期の比からその時間比例出力の
実出力を算出する実出力算出部と、その加算制御出力信
号平均値と実出力との差から上記補正値を加算部へ出力
する補正値算出部とを具備し、その繰り返し時間周期に
基づく上記補正値を次の繰返し時間比例周期における上
制御出力信号に加算するよう上記加算部を形成してい
る。そのため、プロセスゲインを変化させるフィードフ
ォワード処理を行った加算制御出力について、制御安定
性に影響を与えるON期間中に変化した外乱例えば電源
電圧変動が考慮された時間比例出力が出力されて制御対
象が制御され、時間比例周期における適切なフィードフ
ォワード処理による早い段階での補正を確保し、フィー
ドフォワード処理後に時間比例出力を得て制御対象を制
御することにより生ずる問題点を改善し、制御対象への
外乱影響を小さく抑えることが可能となる。しかも、時
間比例出力の出力分解能(ΔMV)との関係で出力困難
な制御出力信号の補正が可能となったり、ノイズ等に起
因する制御出力信号の急変による影響を小さく抑え、時
間比例周期内の制御出力信号を有効に活用した補正が可
能となる。その結果、上記構成において早く安定した高
精度の時間比例式制御が可能となる。さらに、設定値と
制御対象からの測定値との偏差をPID演算してPID
演算出力を制御信号として出力するPID演算部を設け
る構成では、上述した効果に加えて、時間比例出力の出
力分解能(△MV)との関係で出力困難なPID演算出
力の補正が可能となったり、ノイズ等に起因するPID
演算出力の急変による影響を小さく抑え、時間比例周期
内のPID演算出力を有効に活用した補正が可能とな
る。これにより、PID演算出力を制御信号として出力
する構成においても、同様に早く安定した高精度の時間
比例式制御が可能となる。As described above, the time proportional control device of the present invention changes the process gain from the addition unit for adding the correction value to the control output signal for controlling the controlled object and the disturbance measurement result for the controlled object. A feed-forward processing unit that inputs a feed-forward amount to be input and feed-forward-processes the added control output signal, and a time-proportional time obtained by converting the time proportional period into an ON / OFF ratio according to the feed-forward processed control output signal. A time-proportional output unit that outputs an output, a control output signal average calculation unit that calculates the average value of the addition control output signal before feedforward processing for each time-proportional period, and control based on the time-proportional output and feedforward amount Calculate the ON time to turn on the predetermined operation signal to operate the target
An actual output calculation unit that calculates the actual output of the time proportional output from the ratio of the time proportional cycle to time, and a correction value calculation that outputs the above correction value to the addition unit from the difference between the addition control output signal average value and the actual output. Section and the repetition time cycle
Based on the above correction value in the next repetition time proportional cycle
The adder is formed so as to add to the control output signal.
It Therefore, with respect to the addition control output that has been subjected to the feedforward processing that changes the process gain, a time proportional output that takes into consideration the disturbance that changes during the ON period that affects the control stability, for example, the power supply voltage fluctuation is output, and the control target is It is possible to improve the problems caused by controlling and controlling the controlled object by obtaining the time proportional output after the feedforward processing by ensuring the correction at an early stage by the appropriate feedforward processing in the time proportional cycle. It is possible to suppress the influence of disturbance to be small. In addition, it is possible to correct a control output signal that is difficult to output due to the relationship with the output resolution (ΔMV) of the time proportional output, and to suppress the influence of a sudden change of the control output signal due to noise or the like to be small, It is possible to make a correction by effectively utilizing the control output signal. As a result, in the above configuration, stable and highly accurate time proportional control is possible. In addition, the PID is calculated by calculating the deviation between the set value and the measured value from the controlled object.
In the configuration in which the PID calculation unit that outputs the calculation output as the control signal is provided, in addition to the above-described effects, it is possible to correct the PID calculation output that is difficult to output in relation to the output resolution (ΔMV) of the time proportional output. , PID caused by noise, etc.
It is possible to suppress the influence of the sudden change of the calculation output, and to perform the correction by effectively utilizing the PID calculation output within the time proportional cycle. As a result, even in the configuration in which the PID calculation output is output as the control signal, similarly fast and stable time-proportional control can be performed.
【図1】本発明に係る時間比例式制御装置の実施の形態
を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a time proportional control device according to the present invention.
【図2】図1の時間比例式制御装置に係る動作を説明す
る図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the time proportional control device of FIG.
【図3】図1の時間比例式制御装置に係る動作を説明す
る図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an operation of the time proportional control device of FIG.
【図4】図1の時間比例式制御装置に係る動作を説明す
る図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an operation of the time proportional control device of FIG.
【図5】図1の時間比例式制御装置に係る他の動作を説
明する図である。FIG. 5 is a diagram for explaining another operation of the time proportional control device of FIG.
【図6】図1に係る本発明の時間比例式制御装置のシミ
ュレーション結果を示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing a simulation result of the time proportional control device of the present invention according to FIG. 1.
【図7】従来の時間比例式制御装置のシミュレーション
結果を示す特性図である。FIG. 7 is a characteristic diagram showing a simulation result of a conventional time proportional control device.
【図8】本発明に係る時間比例式制御装置の他の実施の
形態を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing another embodiment of the time proportional control device according to the present invention.
【図9】従来の時比例式制御装置を示すブロック図であ
る。FIG. 9 is a block diagram showing a conventional time proportional control device.
【図10】図9の時間比例式制御装置に係る動作を説明
する図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the time proportional control device of FIG.
【図11】図9の時間比例式制御装置に係る別の動作を
説明する図である。11 is a diagram explaining another operation of the time proportional control device of FIG. 9. FIG.
【図12】図9の時間比例式制御装置に係る動作を説明
する図である。FIG. 12 is a diagram illustrating an operation of the time proportional control device of FIG. 9.
【図13】図9の時間比例式制御装置に係る動作を説明
する図である。FIG. 13 is a diagram for explaining the operation of the time proportional control device of FIG. 9.
1 減算部
3 PID演算部(制御信号出力部)
5 フィードフォワード処理部
7 時間比例出力部
9 操作器
11 交流電源
13 ヒータ(制御対象)
15 検出部
17 加算部
19、25 PID出力平均算出部(制御出力信号平均
算出部)
21 補正値算出部
23 実出力算出部1 Subtraction unit 3 PID calculation unit (control signal output unit) 5 Feedforward processing unit 7 Time proportional output unit 9 Manipulator 11 AC power supply 13 Heater (control target) 15 Detection unit 17 Addition unit 19, 25 PID output average calculation unit ( Control output signal average calculation unit) 21 Correction value calculation unit 23 Actual output calculation unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂倉 浩一 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 (72)発明者 大柳 友香子 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 昭55−3089(JP,A) 特開 平4−205603(JP,A) 特開 平1−251102(JP,A) 特開 平10−285989(JP,A) 特開 昭55−134404(JP,A) 特開 平2−165303(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05B 11/36 G05B 11/28 G05B 11/32 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Koichi Sakakura 5-16-6 Kugahara, Ota-ku, Tokyo Rika Kogyo Co., Ltd. (72) Yukako Oyanagi 5-16-6 Kugahara, Ota-ku, Tokyo (56) Reference JP-A-55-3089 (JP, A) JP-A-4-205603 (JP, A) JP-A 1-251102 (JP, A) JP-A-10-285989 ( JP, A) JP 55-134404 (JP, A) JP 2-165303 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G05B 11/36 G05B 11/28 G05B 11/32
Claims (2)
に補正値を加算する加算部と、 前記制御対象の操作に影響を及ぼす外乱測定結果からプ
ロセスゲインを変化させるフィードフォワード量として
入力し、これによって前記加算部からの加算制御出力信
号に対し前記外乱の影響を抑えるようにフィードフォワ
ード処理して加算制御出力信号を出力するフィードフォ
ワード処理部と、 このフィードフォワード処理された前記加算制御出力信
号に応じて所定の繰返し時間比例周期内をON/OFF
比に変換した時間比例出力を前記制御対象側へ出力する
時間比例出力部と、 前記時間比例周期内における前記フィードフォワード処
理前の前記加算制御出力信号の平均値を算出する制御出
力信号平均算出部と、 前記制御対象を操作する所定の操作信号をONするON
時間を前記時間比例出力およびフィードフォワード量に
基づき算出し、このON時間に対する前記時間比例周期
の比から前記時間比例出力の実出力を算出する実出力算
出部と、 前記加算制御出力信号平均値と実出力との差を前記補正
値として前記加算部へ出力する補正値算出部と、 を具備し、 前記加算部は、前記繰り返し時間周期に基づく前記補正
値を次の前記繰返し時間比例周期における前記制御出力
信号に加算するものである ことを特徴とする時間比例式
制御装置。1. A and adder for adding the correction value to the control output signal for controlling the controlled object, flop from influencing the disturbance measurement result to an operation of the controlled
A feedforward processing unit that inputs as a feedforward amount for changing the process gain, thereby performing a feedforward process on the addition control output signal from the addition unit so as to suppress the influence of the disturbance, and outputting an addition control output signal, ON / OFF in a predetermined repetition time proportional cycle according to the feed-forward processed addition control output signal
A time-proportional output unit that outputs a time-proportional output converted to a ratio to the control target side, and a control output signal average calculation unit that calculates an average value of the addition control output signals before the feedforward processing within the time proportional cycle ON to turn on a predetermined operation signal for operating the controlled object
An actual output calculation unit that calculates time based on the time proportional output and the feedforward amount, and calculates the actual output of the time proportional output from the ratio of the time proportional cycle to the ON time; and the addition control output signal average value. A correction value calculation unit that outputs the difference from the actual output as the correction value to the addition unit , wherein the addition unit corrects the correction based on the repetition time period.
The value of the control output in the next repetition time proportional period
A time proportional control device characterized by being added to a signal .
偏差をPID演算するPID演算部を有し、前記加算部
は前記PID演算部からのPID演算出力を前記制御出
力信号として前記補正値を加算するものである請求項1
記載の時間比例式制御装置。2. A PID calculation unit for performing PID calculation of a deviation between a set value and a measured value from the controlled object, wherein the addition unit corrects the PID calculation output from the PID calculation unit as the control output signal. The method for adding a value
The time-proportional control device described.
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