JP3522556B2 - 制御モード切換装置及び温度制御システム - Google Patents
制御モード切換装置及び温度制御システムInfo
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- JP3522556B2 JP3522556B2 JP35120698A JP35120698A JP3522556B2 JP 3522556 B2 JP3522556 B2 JP 3522556B2 JP 35120698 A JP35120698 A JP 35120698A JP 35120698 A JP35120698 A JP 35120698A JP 3522556 B2 JP3522556 B2 JP 3522556B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空調制御システム
やヒート／クール制御システム等の温度制御システムに
係り、特に制御装置の２つの制御モードを切り換えるた
めの制御モード切換装置と、この制御モード切換装置を
用いた温度制御システムに関するものである。
やヒート／クール制御システム等の温度制御システムに
係り、特に制御装置の２つの制御モードを切り換えるた
めの制御モード切換装置と、この制御モード切換装置を
用いた温度制御システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】空調給気温度制御は、室内に供給する空
気（以下、給気と呼ぶ）の温度を調整する温度制御技術
である。空調給気温度制御を行う空調制御システムは、
熱交換器という空気を加熱又は冷却することのできる装
置と、この熱交換機に対して室内の空気と外気とを混合
した空気を適当な風量で送り込み、熱交換機で加熱又は
冷却された空気を空調の対象となる室内に送り込むため
の送風機を備えている。このように、空調制御システム
では、加熱又は冷却された給気を室内に送り込むが、こ
のとき給気の温度を調整することで、室内の温度調整を
実現している。
気（以下、給気と呼ぶ）の温度を調整する温度制御技術
である。空調給気温度制御を行う空調制御システムは、
熱交換器という空気を加熱又は冷却することのできる装
置と、この熱交換機に対して室内の空気と外気とを混合
した空気を適当な風量で送り込み、熱交換機で加熱又は
冷却された空気を空調の対象となる室内に送り込むため
の送風機を備えている。このように、空調制御システム
では、加熱又は冷却された給気を室内に送り込むが、こ
のとき給気の温度を調整することで、室内の温度調整を
実現している。
【０００３】最も代表的な熱交換器の構成としては、熱
源装置という水を温水あるいは冷水に加工する装置と、
熱交換器内の配管部分（コイル）と、熱源装置からの温
水又は冷水をコイルに流し込むポンプとを有するものが
ある。図７は、このような空調制御システムの構成を示
すブロック図である。２１は冷水を供給する冷水熱源、
２２は温水を供給する温水熱源、２３は冷水熱源２１か
ら供給される冷水の流量を調節する冷水バルブ、２４は
温水熱源２２から供給される温水の流量を調節する温水
バルブ、２５は冷水バルブ２３を通して送られてきた冷
水により空気を冷却する冷却コイル、２６は温水バルブ
２４を通して送られてきた温水により空気を加熱する加
熱コイル、２７は送風機、２８は制御装置となるＰＩＤ
コントローラ、２９はＰＩＤコントローラ２８の暖房モ
ード、冷房モードという２つの制御モードを切り換える
制御モード切換装置である。
源装置という水を温水あるいは冷水に加工する装置と、
熱交換器内の配管部分（コイル）と、熱源装置からの温
水又は冷水をコイルに流し込むポンプとを有するものが
ある。図７は、このような空調制御システムの構成を示
すブロック図である。２１は冷水を供給する冷水熱源、
２２は温水を供給する温水熱源、２３は冷水熱源２１か
ら供給される冷水の流量を調節する冷水バルブ、２４は
温水熱源２２から供給される温水の流量を調節する温水
バルブ、２５は冷水バルブ２３を通して送られてきた冷
水により空気を冷却する冷却コイル、２６は温水バルブ
２４を通して送られてきた温水により空気を加熱する加
熱コイル、２７は送風機、２８は制御装置となるＰＩＤ
コントローラ、２９はＰＩＤコントローラ２８の暖房モ
ード、冷房モードという２つの制御モードを切り換える
制御モード切換装置である。
【０００４】この空調制御システムは、図示しないポン
プによって温水又は冷水を冷却コイル２５又は加熱コイ
ル２６に流し込むと同時に、室内から空調制御システム
に戻す空気（還気）と外気との混合気を送風機２７によ
ってコイル２５，２６の部分に流し込む。これにより、
加熱コイル２６に温水が流れている場合は空気が加熱さ
れ、冷却コイル２５に冷水が流れている場合は空気が冷
却されるという熱交換が行われ、加熱又は冷却された給
気が送風機２７により空調制御エリアとなる室内に供給
されるようになっている。
プによって温水又は冷水を冷却コイル２５又は加熱コイ
ル２６に流し込むと同時に、室内から空調制御システム
に戻す空気（還気）と外気との混合気を送風機２７によ
ってコイル２５，２６の部分に流し込む。これにより、
加熱コイル２６に温水が流れている場合は空気が加熱さ
れ、冷却コイル２５に冷水が流れている場合は空気が冷
却されるという熱交換が行われ、加熱又は冷却された給
気が送風機２７により空調制御エリアとなる室内に供給
されるようになっている。
【０００５】このとき、室内に供給される給気の温度は
所望の温度に調整する必要があるが、上記のように構成
された熱交換器では、温水あるいは冷水がコイル２５，
２６に流れる流量をバルブ２３，２４の開度により調整
して、所望の温度の給気を得る。このバルブの開度の調
整方法としては、ＰＩＤ制御のような基本的なフィード
バック制御手法が用いられる。図７の例で説明すると、
ＰＩＤコントローラ２８は、オペレータが設定した制御
目標設定値（給気温度設定値）ｒと図示しない温度セン
サによって測定された制御量（給気温度）ＰＶとに基づ
いて制御出力である操作量ＭＶを演算し、冷水バルブ２
３、温水バルブ２４に出力する。この操作量が各バルブ
の図示しない変換器に入力され、この変換器がバルブを
駆動する。このようにして、バルブ２３，２４の開度、
つまり冷水、温水の流量が制御されることにより、給気
温度制御が行われる。
所望の温度に調整する必要があるが、上記のように構成
された熱交換器では、温水あるいは冷水がコイル２５，
２６に流れる流量をバルブ２３，２４の開度により調整
して、所望の温度の給気を得る。このバルブの開度の調
整方法としては、ＰＩＤ制御のような基本的なフィード
バック制御手法が用いられる。図７の例で説明すると、
ＰＩＤコントローラ２８は、オペレータが設定した制御
目標設定値（給気温度設定値）ｒと図示しない温度セン
サによって測定された制御量（給気温度）ＰＶとに基づ
いて制御出力である操作量ＭＶを演算し、冷水バルブ２
３、温水バルブ２４に出力する。この操作量が各バルブ
の図示しない変換器に入力され、この変換器がバルブを
駆動する。このようにして、バルブ２３，２４の開度、
つまり冷水、温水の流量が制御されることにより、給気
温度制御が行われる。
【０００６】一方、恒温試験装置、クリーンルーム、温
室などの槽内・室内空気の温度制御では、ヒータと冷却
装置によるヒート／クール制御という加熱能力と冷却能
力を使い分ける制御技術が用いられる。代表的な装置構
成を記述するならば、空気を暖めたり冷やしたりするこ
とのできる機械装置と、任意の温度の空気を適当な風量
で送り込み、加熱又は冷却された空気を制御対象となる
槽内・室内に送り込むためのファンとを備える装置であ
る。
室などの槽内・室内空気の温度制御では、ヒータと冷却
装置によるヒート／クール制御という加熱能力と冷却能
力を使い分ける制御技術が用いられる。代表的な装置構
成を記述するならば、空気を暖めたり冷やしたりするこ
とのできる機械装置と、任意の温度の空気を適当な風量
で送り込み、加熱又は冷却された空気を制御対象となる
槽内・室内に送り込むためのファンとを備える装置であ
る。
【０００７】図８は、このようなヒート／クール制御シ
ステムの構成を示すブロック図である。３１は空気を冷
却する冷却装置、３２は空気を加熱するヒータ、３３は
槽内の温度を測定する温度センサ、３４はＰＩＤコント
ローラ、３５はＰＩＤコントローラ３４の加熱モード、
冷却モードという２つの制御モードを切り換える制御モ
ード切換装置である。ＰＩＤコントローラ３４は、オペ
レータが設定した制御目標設定値（槽内温度設定値）ｒ
と温度センサ３３によって測定された制御量（槽内温
度）ＰＶとに基づいて操作量ＭＶを演算し、冷却装置３
１、ヒータ３１に出力する。
ステムの構成を示すブロック図である。３１は空気を冷
却する冷却装置、３２は空気を加熱するヒータ、３３は
槽内の温度を測定する温度センサ、３４はＰＩＤコント
ローラ、３５はＰＩＤコントローラ３４の加熱モード、
冷却モードという２つの制御モードを切り換える制御モ
ード切換装置である。ＰＩＤコントローラ３４は、オペ
レータが設定した制御目標設定値（槽内温度設定値）ｒ
と温度センサ３３によって測定された制御量（槽内温
度）ＰＶとに基づいて操作量ＭＶを演算し、冷却装置３
１、ヒータ３１に出力する。
【０００８】冷却装置３１は操作量ＭＶに応じてインバ
ータによりその冷却能力が加減され、ヒータ３２は操作
量ＭＶに応じてＳＣＲによりその加熱能力が加減され
る。図８のヒート／クール制御システムの制御手法を単
純に説明するならば、ＰＩＤコントローラ３４から出力
される操作量ＭＶが５０％以上ならばヒータ３２を操作
量ＭＶに対応して動作させ、操作量ＭＶが５０％未満な
らば冷却装置３１を操作量ＭＶに対応して動作させる加
熱・冷却切換型の温度制御手法である。
ータによりその冷却能力が加減され、ヒータ３２は操作
量ＭＶに応じてＳＣＲによりその加熱能力が加減され
る。図８のヒート／クール制御システムの制御手法を単
純に説明するならば、ＰＩＤコントローラ３４から出力
される操作量ＭＶが５０％以上ならばヒータ３２を操作
量ＭＶに対応して動作させ、操作量ＭＶが５０％未満な
らば冷却装置３１を操作量ＭＶに対応して動作させる加
熱・冷却切換型の温度制御手法である。
【０００９】ところで、前述の空調制御システムでは、
例えば冷房モードで制御中にＰＩＤコントローラ２８か
らの操作量ＭＶが０になって予め設定された時間だけ出
力０の状況が継続すると、制御モード切換装置２９が暖
房モードへの切り換えを行う。また逆に、暖房モードで
制御中にＰＩＤコントローラ２８からの操作量ＭＶが０
になって予め設定された時間だけ出力０の状況が継続す
ると、制御モード切換装置２９が冷房モードへの切り換
えを行う。つまり、空調制御システムでは、冷房モード
で冷房要求がなくなって一定時間経過後に暖房モードに
なり、暖房モードで暖房要求がなくなって一定時間経過
後に冷房モードになるというように２つの制御モードの
切り換えが行われる。
例えば冷房モードで制御中にＰＩＤコントローラ２８か
らの操作量ＭＶが０になって予め設定された時間だけ出
力０の状況が継続すると、制御モード切換装置２９が暖
房モードへの切り換えを行う。また逆に、暖房モードで
制御中にＰＩＤコントローラ２８からの操作量ＭＶが０
になって予め設定された時間だけ出力０の状況が継続す
ると、制御モード切換装置２９が冷房モードへの切り換
えを行う。つまり、空調制御システムでは、冷房モード
で冷房要求がなくなって一定時間経過後に暖房モードに
なり、暖房モードで暖房要求がなくなって一定時間経過
後に冷房モードになるというように２つの制御モードの
切り換えが行われる。
【００１０】一方、ヒート／クール制御システムでは、
例えば加熱モードで制御中にＰＩＤコントローラ３４か
らの操作量ＭＶが５０％未満になると、制御モード切換
装置３５が即座に冷却モードへの切り換えを行う。また
逆に、冷却モードで制御中にＰＩＤコントローラ３４か
らの出力が５０％以上になると、制御モード切換装置３
５が即座に加熱モードへの切り換えを行う。すなわち、
冷却モードや加熱モードはＰＩＤコントローラ３４から
の出力値次第で切り換わる。
例えば加熱モードで制御中にＰＩＤコントローラ３４か
らの操作量ＭＶが５０％未満になると、制御モード切換
装置３５が即座に冷却モードへの切り換えを行う。また
逆に、冷却モードで制御中にＰＩＤコントローラ３４か
らの出力が５０％以上になると、制御モード切換装置３
５が即座に加熱モードへの切り換えを行う。すなわち、
冷却モードや加熱モードはＰＩＤコントローラ３４から
の出力値次第で切り換わる。
【００１１】図９は、図７の空調制御システムや図８ヒ
ート／クール制御システムにおいて、制御モードの切換
判断が正しく行われた場合の出力パターンを示す図であ
る。なお、図９では、コントローラの制御能力（冷房／
冷却能力あるいは暖房／加熱能力）を出力パターンとし
て示している。冷房（冷却）要求が徐々に弱くなって暖
房（加熱）要求に切り換わるような場合、コントローラ
の出力は、図９に示すように、その程度をほぼ正確に反
映し、図９の時刻ｔ１で冷房（冷却）モードから暖房
（加熱）モードへの切り換えが正しく行われる。
ート／クール制御システムにおいて、制御モードの切換
判断が正しく行われた場合の出力パターンを示す図であ
る。なお、図９では、コントローラの制御能力（冷房／
冷却能力あるいは暖房／加熱能力）を出力パターンとし
て示している。冷房（冷却）要求が徐々に弱くなって暖
房（加熱）要求に切り換わるような場合、コントローラ
の出力は、図９に示すように、その程度をほぼ正確に反
映し、図９の時刻ｔ１で冷房（冷却）モードから暖房
（加熱）モードへの切り換えが正しく行われる。
【００１２】一方、図１０のような制御動作では、冷房
（冷却）モードと暖房（加熱）モードの切り換えが正し
く行われない。つまり、図１０では、冷房（冷却）モー
ドから暖房（加熱）モードへの切り換えが時刻ｔ２，ｔ
４，ｔ６で行われ、暖房（加熱）モードから冷房（冷
却）モードへの切り換えが時刻ｔ３，ｔ５，ｔ７で行わ
れている。このような頻繁な制御モードの切り換えが発
生するのは、制御目標設定値ｒの急激な変更操作や何ら
かの外乱による過渡的な状態であり、瞬間的に冷房要求
がなくなっても、過渡状態から整定状態に戻るころには
再び冷房要求が現われる場合などである。図１０のよう
に、瞬間的に冷房要求がなくなったときに暖房動作が入
ると、過渡状態を増幅させる効果が加わり、整定状態へ
の復帰が遅くなるばかりでなく、制御モードの切り換え
が不必要に頻繁に行なわれることにもなり、省エネとい
う観点からも不利になる。
（冷却）モードと暖房（加熱）モードの切り換えが正し
く行われない。つまり、図１０では、冷房（冷却）モー
ドから暖房（加熱）モードへの切り換えが時刻ｔ２，ｔ
４，ｔ６で行われ、暖房（加熱）モードから冷房（冷
却）モードへの切り換えが時刻ｔ３，ｔ５，ｔ７で行わ
れている。このような頻繁な制御モードの切り換えが発
生するのは、制御目標設定値ｒの急激な変更操作や何ら
かの外乱による過渡的な状態であり、瞬間的に冷房要求
がなくなっても、過渡状態から整定状態に戻るころには
再び冷房要求が現われる場合などである。図１０のよう
に、瞬間的に冷房要求がなくなったときに暖房動作が入
ると、過渡状態を増幅させる効果が加わり、整定状態へ
の復帰が遅くなるばかりでなく、制御モードの切り換え
が不必要に頻繁に行なわれることにもなり、省エネとい
う観点からも不利になる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
空調制御システムやヒート／クール制御システム等の温
度制御システムでは、制御の過渡状態において頻繁かつ
不必要な制御モードの切り換えが発生するという問題点
があった。このような切り換えの不具合が発生する原因
は、制御対象のダイナミクス（むだ時間や時定数）が反
映されていないことによるもので、制御系の過渡状態に
対応する切換判断が容易ではないことに起因する。
空調制御システムやヒート／クール制御システム等の温
度制御システムでは、制御の過渡状態において頻繁かつ
不必要な制御モードの切り換えが発生するという問題点
があった。このような切り換えの不具合が発生する原因
は、制御対象のダイナミクス（むだ時間や時定数）が反
映されていないことによるもので、制御系の過渡状態に
対応する切換判断が容易ではないことに起因する。
【００１４】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、制御対象のダイナミクスを反映して制御モ
ードの切り換えを行うことにより、制御の過渡状態にお
ける頻繁かつ不必要な制御モードの切り換えを抑制する
ことができる制御モード切換装置及び温度制御システム
を提供することを目的とする。
れたもので、制御対象のダイナミクスを反映して制御モ
ードの切り換えを行うことにより、制御の過渡状態にお
ける頻繁かつ不必要な制御モードの切り換えを抑制する
ことができる制御モード切換装置及び温度制御システム
を提供することを目的とする。
【００１５】
【００１６】本発明は、請求項１に記載のように、制御
目標設定値と制御量とから制御対象に与える操作量を演
算する制御装置に対して、２つの制御モードを切り換え
るためのモード切換信号を出力する制御モード切換装置
において、制御装置から出力された操作量（ＭＶ）に対
してフィルタリング処理を行うフィルタリング演算部
（１２）と、フィルタリング処理後の操作量（ＭＶ’）
が表す、制御装置の制御能力が継続的に所定値以下とな
る時間（ＴＣ）を測定する経過時間測定部（１４）と、
経過時間測定部によって測定された経過時間が所定時間
以上となったとき、運用中の第１の制御モードから待機
中の第２の制御モードへ切り換えるべくモード切換信号
（ＳＷ）を制御装置に出力するモード切換信号出力部
（１３ａ）と、ＰＩＤ演算を行って操作量を決定する上
記制御装置からＰＩＤパラメータである微分時間（Ｔ
ｄ）を取得し、この微分時間を所定数倍した値を上記フ
ィルタリング演算部のフィルタ時定数（Ｔｆ）として設
定するフィルタ時定数設定部（１６）とを備えるもので
ある。このように、フィルタリング処理後の操作量が表
す、制御装置の制御能力が継続的に所定値以下となる時
間を測定する経過時間測定部と、この経過時間が所定時
間以上となったとき、モード切換信号を制御装置に出力
するモード切換信号出力部とを設けることにより、制御
装置の制御能力が過渡状態において瞬間的に所定値以下
となっても、モード切換信号を直ちに出力することがな
くなるので、過渡状態における頻繁かつ不必要な制御モ
ードの切り換えを更に抑制することができる。また、フ
ィルタリング演算部のフィルタ時定数を制御装置のＰＩ
Ｄパラメータである微分時間の所定数倍とすることによ
り、制御対象のダイナミクスを考慮すべきフィルタ時定
数の設定作業を簡略化することができる。
目標設定値と制御量とから制御対象に与える操作量を演
算する制御装置に対して、２つの制御モードを切り換え
るためのモード切換信号を出力する制御モード切換装置
において、制御装置から出力された操作量（ＭＶ）に対
してフィルタリング処理を行うフィルタリング演算部
（１２）と、フィルタリング処理後の操作量（ＭＶ’）
が表す、制御装置の制御能力が継続的に所定値以下とな
る時間（ＴＣ）を測定する経過時間測定部（１４）と、
経過時間測定部によって測定された経過時間が所定時間
以上となったとき、運用中の第１の制御モードから待機
中の第２の制御モードへ切り換えるべくモード切換信号
（ＳＷ）を制御装置に出力するモード切換信号出力部
（１３ａ）と、ＰＩＤ演算を行って操作量を決定する上
記制御装置からＰＩＤパラメータである微分時間（Ｔ
ｄ）を取得し、この微分時間を所定数倍した値を上記フ
ィルタリング演算部のフィルタ時定数（Ｔｆ）として設
定するフィルタ時定数設定部（１６）とを備えるもので
ある。このように、フィルタリング処理後の操作量が表
す、制御装置の制御能力が継続的に所定値以下となる時
間を測定する経過時間測定部と、この経過時間が所定時
間以上となったとき、モード切換信号を制御装置に出力
するモード切換信号出力部とを設けることにより、制御
装置の制御能力が過渡状態において瞬間的に所定値以下
となっても、モード切換信号を直ちに出力することがな
くなるので、過渡状態における頻繁かつ不必要な制御モ
ードの切り換えを更に抑制することができる。また、フ
ィルタリング演算部のフィルタ時定数を制御装置のＰＩ
Ｄパラメータである微分時間の所定数倍とすることによ
り、制御対象のダイナミクスを考慮すべきフィルタ時定
数の設定作業を簡略化することができる。
【００１７】
【００１８】
【００１９】また、本発明は、請求項２に記載のよう
に、冷却手段と、加熱手段と、冷却手段または加熱手段
に与える操作量を演算する制御装置と、２つの制御モー
ドを切り換えるためのモード切換信号を制御装置に出力
する制御モード切換装置とを有し、冷却手段または加熱
手段の何れかを選択的に動作させて制御対象の温度を制
御する温度制御システムにおいて、上記制御装置は、Ｐ
ＩＤ演算を行って操作量を決定するものであり、上記制
御モード切換装置は、制御装置から出力された操作量に
対してフィルタリング処理を行うフィルタリング演算部
と、フィルタリング処理後の操作量が表す、制御装置の
制御能力が継続的に所定値以下となる時間を測定する経
過時間測定部と、経過時間測定部によって測定された経
過時間が所定時間以上となったとき、運用中の第１の制
御モードから待機中の第２の制御モードへ切り換えるべ
くモード切換信号を制御装置に出力するモード切換信号
出力部と、制御装置からＰＩＤパラメータである微分時
間を取得し、この微分時間を所定数倍した値を上記フィ
ルタリング演算部のフィルタ時定数として設定するフィ
ルタ時定数設定部とを備えるものである。
に、冷却手段と、加熱手段と、冷却手段または加熱手段
に与える操作量を演算する制御装置と、２つの制御モー
ドを切り換えるためのモード切換信号を制御装置に出力
する制御モード切換装置とを有し、冷却手段または加熱
手段の何れかを選択的に動作させて制御対象の温度を制
御する温度制御システムにおいて、上記制御装置は、Ｐ
ＩＤ演算を行って操作量を決定するものであり、上記制
御モード切換装置は、制御装置から出力された操作量に
対してフィルタリング処理を行うフィルタリング演算部
と、フィルタリング処理後の操作量が表す、制御装置の
制御能力が継続的に所定値以下となる時間を測定する経
過時間測定部と、経過時間測定部によって測定された経
過時間が所定時間以上となったとき、運用中の第１の制
御モードから待機中の第２の制御モードへ切り換えるべ
くモード切換信号を制御装置に出力するモード切換信号
出力部と、制御装置からＰＩＤパラメータである微分時
間を取得し、この微分時間を所定数倍した値を上記フィ
ルタリング演算部のフィルタ時定数として設定するフィ
ルタ時定数設定部とを備えるものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】［参考例１］
次に、本発明の参考例について図面を参照して詳細に説
明する。図１は本発明の参考例１を示す制御モード切換
装置のブロック図である。本参考例の制御モード切換装
置は、制御目標設定値と制御量とから制御対象に与える
操作量ＭＶを演算する図示しないコントローラ（制御装
置）に対して、２つの制御モードを切り換えるためのモ
ード切換信号ＳＷを出力するものである。
明する。図１は本発明の参考例１を示す制御モード切換
装置のブロック図である。本参考例の制御モード切換装
置は、制御目標設定値と制御量とから制御対象に与える
操作量ＭＶを演算する図示しないコントローラ（制御装
置）に対して、２つの制御モードを切り換えるためのモ
ード切換信号ＳＷを出力するものである。
【００２１】まず、操作量信号入力部１１は、コントロ
ーラから出力された操作量ＭＶを取り込む。続いて、フ
ィルタリング演算部１２は、操作量信号入力部１１から
出力された操作量ＭＶに対して１次遅れ特性のフィルタ
リング処理を実行する。このフィルタリング演算部１２
の伝達関数Ｆは次式のようになる。 Ｆ＝１／（１＋Ｔｆｓ） ・・・（１）
ーラから出力された操作量ＭＶを取り込む。続いて、フ
ィルタリング演算部１２は、操作量信号入力部１１から
出力された操作量ＭＶに対して１次遅れ特性のフィルタ
リング処理を実行する。このフィルタリング演算部１２
の伝達関数Ｆは次式のようになる。 Ｆ＝１／（１＋Ｔｆｓ） ・・・（１）
【００２２】式（１）において、Ｔｆはフィルタ時定数
である。フィルタ時定数Ｔｆは、制御系の過渡状態にお
ける操作量変動を平滑化するような値に設定される。式
（１）により、フィルタリング演算部１２は、フィルタ
リング処理後の操作量ＭＶ’を次式のように演算するこ
とになる。 ＭＶ’＝｛１／（１＋Ｔｆｓ）｝ＭＶ ・・・（２）
である。フィルタ時定数Ｔｆは、制御系の過渡状態にお
ける操作量変動を平滑化するような値に設定される。式
（１）により、フィルタリング演算部１２は、フィルタ
リング処理後の操作量ＭＶ’を次式のように演算するこ
とになる。 ＭＶ’＝｛１／（１＋Ｔｆｓ）｝ＭＶ ・・・（２）
【００２３】次に、モード切換信号出力部１３は、フィ
ルタリング処理後の操作量ＭＶ’が表すコントローラの
制御能力が所定値（最小値）以下に低下したとき、モー
ド切換信号ＳＷをコントローラに出力する。なお、本参
考例の制御モード切換装置を空調制御システムやヒート
／クール制御システム等の温度制御システムに適用した
場合、冷房／冷却モードにおけるコントローラの制御能
力は冷房／冷却能力であり、暖房／加熱モードにおける
コントローラの制御能力は暖房／加熱能力である。
ルタリング処理後の操作量ＭＶ’が表すコントローラの
制御能力が所定値（最小値）以下に低下したとき、モー
ド切換信号ＳＷをコントローラに出力する。なお、本参
考例の制御モード切換装置を空調制御システムやヒート
／クール制御システム等の温度制御システムに適用した
場合、冷房／冷却モードにおけるコントローラの制御能
力は冷房／冷却能力であり、暖房／加熱モードにおける
コントローラの制御能力は暖房／加熱能力である。
【００２４】こうして、モード切換信号ＳＷが出力され
ると、コントローラの制御モードが冷房／冷却モードで
あれば、暖房／加熱モードに切り換えが行われ、コント
ローラの制御モードが暖房／加熱モードであれば、冷房
／冷却モードに切り換えが行われる。
ると、コントローラの制御モードが冷房／冷却モードで
あれば、暖房／加熱モードに切り換えが行われ、コント
ローラの制御モードが暖房／加熱モードであれば、冷房
／冷却モードに切り換えが行われる。
【００２５】以上のように、コントローラから出力され
た操作量ＭＶに対してフィルタリング処理を行うフィル
タリング演算部１２を設け、このフィルタリング演算部
１２のフィルタ時定数Ｔｆを制御系の過渡状態における
操作量変動を平滑化するような値に設定することによ
り、制御対象のダイナミクス（むだ時間や時定数）を反
映した、コントローラの２つの制御モードの切り換えを
行うことができる。
た操作量ＭＶに対してフィルタリング処理を行うフィル
タリング演算部１２を設け、このフィルタリング演算部
１２のフィルタ時定数Ｔｆを制御系の過渡状態における
操作量変動を平滑化するような値に設定することによ
り、制御対象のダイナミクス（むだ時間や時定数）を反
映した、コントローラの２つの制御モードの切り換えを
行うことができる。
【００２６】これにより、制御の過渡状態における頻繁
かつ不必要な制御モードの切り換えを抑制できるので、
制御をより安定的に実行可能となり、省エネという観点
からも改善効果が得られる。例えば、図２のように、フ
ィルタリング処理前の操作量ＭＶが表すコントローラの
冷房／冷却能力が急変動する場合でも、フィルタリング
処理後の操作量ＭＶ’が表すコントローラの冷房／冷却
能力は、フィルタリング処理によって平滑化され、所定
値（最低値）以下になることがないので、図１０で示し
たような暖房／加熱モードへの不必要な切り換えは行わ
れない。
かつ不必要な制御モードの切り換えを抑制できるので、
制御をより安定的に実行可能となり、省エネという観点
からも改善効果が得られる。例えば、図２のように、フ
ィルタリング処理前の操作量ＭＶが表すコントローラの
冷房／冷却能力が急変動する場合でも、フィルタリング
処理後の操作量ＭＶ’が表すコントローラの冷房／冷却
能力は、フィルタリング処理によって平滑化され、所定
値（最低値）以下になることがないので、図１０で示し
たような暖房／加熱モードへの不必要な切り換えは行わ
れない。
【００２７】［参考例２］
図３は本発明の参考例２を示す制御モード切換装置のブ
ロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付
してある。本参考例においても、操作量信号入力部１１
とフィルタリング演算部１２の動作は参考例１と全く同
じである。つまり、操作量信号入力部１１は、コントロ
ーラから出力された操作量ＭＶを取り込み、フィルタリ
ング演算部１２は、フィルタリング処理後の操作量Ｍ
Ｖ’を式（２）を用いて演算する。
ロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付
してある。本参考例においても、操作量信号入力部１１
とフィルタリング演算部１２の動作は参考例１と全く同
じである。つまり、操作量信号入力部１１は、コントロ
ーラから出力された操作量ＭＶを取り込み、フィルタリ
ング演算部１２は、フィルタリング処理後の操作量Ｍ
Ｖ’を式（２）を用いて演算する。
【００２８】次に、経過時間測定部１４は、フィルタリ
ング処理後の操作量ＭＶ’が表すコントローラの制御能
力が継続的に所定値以下となる時間ＴＣを測定する。モ
ード切換信号出力部１３ａは、経過時間測定部１４によ
って測定された経過時間ＴＣが所定時間以上となったと
き、モード切換信号ＳＷをコントローラに出力する。ま
た、モード切換信号出力部１３ａは、モード切換信号Ｓ
Ｗを出力すると同時に、経過時間測定部１４の経過時間
ＴＣを０にリセットする。
ング処理後の操作量ＭＶ’が表すコントローラの制御能
力が継続的に所定値以下となる時間ＴＣを測定する。モ
ード切換信号出力部１３ａは、経過時間測定部１４によ
って測定された経過時間ＴＣが所定時間以上となったと
き、モード切換信号ＳＷをコントローラに出力する。ま
た、モード切換信号出力部１３ａは、モード切換信号Ｓ
Ｗを出力すると同時に、経過時間測定部１４の経過時間
ＴＣを０にリセットする。
【００２９】以上のように、経過時間測定部１４とモー
ド切換信号出力部１３ａとを設けることにより、コント
ローラの制御能力が過渡状態において瞬間的に所定値以
下となっても、モード切換信号ＳＷを直ちに出力するこ
とがなくなるので、制御の過渡状態における頻繁かつ不
必要な制御モードの切り換えを参考例１よりも更に抑制
することができる。
ド切換信号出力部１３ａとを設けることにより、コント
ローラの制御能力が過渡状態において瞬間的に所定値以
下となっても、モード切換信号ＳＷを直ちに出力するこ
とがなくなるので、制御の過渡状態における頻繁かつ不
必要な制御モードの切り換えを参考例１よりも更に抑制
することができる。
【００３０】［実施の形態の１］
図４は本発明の第１の実施の形態を示す制御モード切換
装置のブロック図であり、図１、図３と同一の構成には
同一の符号を付してある。本実施の形態の制御モード切
換装置は、制御目標設定値と制御量とに基づいてＰＩＤ
演算を行うＰＩＤコントローラを切換対象とするもので
ある。
装置のブロック図であり、図１、図３と同一の構成には
同一の符号を付してある。本実施の形態の制御モード切
換装置は、制御目標設定値と制御量とに基づいてＰＩＤ
演算を行うＰＩＤコントローラを切換対象とするもので
ある。
【００３１】微分時間入力部１５は、図示しないＰＩＤ
コントローラに設定されたＰＩＤパラメータである微分
時間Ｔｄを取り込む。フィルタ時定数設定部１６は、微
分時間入力部１５から出力された微分時間Ｔｄを次式の
ように所定数倍した値をフィルタ時定数Ｔｆとし、これ
をフィルタリング演算部１２ａに出力する。 Ｔｆ＝αＴｄ ・・・（３）
コントローラに設定されたＰＩＤパラメータである微分
時間Ｔｄを取り込む。フィルタ時定数設定部１６は、微
分時間入力部１５から出力された微分時間Ｔｄを次式の
ように所定数倍した値をフィルタ時定数Ｔｆとし、これ
をフィルタリング演算部１２ａに出力する。 Ｔｆ＝αＴｄ ・・・（３）
【００３２】式（３）において、所定数αは４．０〜
６．０程度の実数値である。次に、フィルタリング演算
部１２ａは、上記と同様に式（２）を用いてフィルタリ
ング処理後の操作量ＭＶ’を演算するが、このときのフ
ィルタ時定数Ｔｆとして、フィルタ時定数設定部１６か
ら渡された値を使用する。経過時間測定部１４とモード
切換信号出力部１３ａの動作は参考例２と全く同じであ
る。
６．０程度の実数値である。次に、フィルタリング演算
部１２ａは、上記と同様に式（２）を用いてフィルタリ
ング処理後の操作量ＭＶ’を演算するが、このときのフ
ィルタ時定数Ｔｆとして、フィルタ時定数設定部１６か
ら渡された値を使用する。経過時間測定部１４とモード
切換信号出力部１３ａの動作は参考例２と全く同じであ
る。
【００３３】以上のように、本実施の形態では、フィル
タリング演算部１２ａのフィルタ時定数ＴｆをＰＩＤコ
ントローラの微分時間Ｔｄの所定数倍とすることによ
り、過渡状態における急変動に起因する不必要な制御モ
ードの切り換えが起こらないようにすると同時に、制御
対象のダイナミクスを考慮すべきフィルタ時定数Ｔｆを
自動的に設定することで、フィルタ時定数Ｔｆの設定作
業を簡略化することができる。
タリング演算部１２ａのフィルタ時定数ＴｆをＰＩＤコ
ントローラの微分時間Ｔｄの所定数倍とすることによ
り、過渡状態における急変動に起因する不必要な制御モ
ードの切り換えが起こらないようにすると同時に、制御
対象のダイナミクスを考慮すべきフィルタ時定数Ｔｆを
自動的に設定することで、フィルタ時定数Ｔｆの設定作
業を簡略化することができる。
【００３４】なお、ＰＩＤコントローラの微分時間Ｔｄ
は、通常、制御対象のむだ時間の例えば０．４倍程度に
設定される。したがって、フィルタリング演算部１２ａ
のフィルタ時定数Ｔｆを式（３）のように設定すること
により、制御対象のダイナミクスを考慮したフィルタ時
定数Ｔｆの設定を実現することができる。なお、参考例
１，２においても、ＰＩＤコントローラを使用する場合
には、フィルタリング演算部１２のフィルタ時定数Ｔｆ
を式（３）のように設定することが好ましい。
は、通常、制御対象のむだ時間の例えば０．４倍程度に
設定される。したがって、フィルタリング演算部１２ａ
のフィルタ時定数Ｔｆを式（３）のように設定すること
により、制御対象のダイナミクスを考慮したフィルタ時
定数Ｔｆの設定を実現することができる。なお、参考例
１，２においても、ＰＩＤコントローラを使用する場合
には、フィルタリング演算部１２のフィルタ時定数Ｔｆ
を式（３）のように設定することが好ましい。
【００３５】［実施の形態の２］
図５は、本発明の第２の実施の形態を示す温度制御シス
テムのブロック図である。本実施の形態の温度制御シス
テムは、空調給気温度制御を行う空調制御システムであ
る。なお、冷房装置１は、図７における冷水熱源２１、
冷水バルブ２３及び冷却コイル２５に相当する。また、
暖房装置２は、図７における温水熱源２２、温水バルブ
２４及び加熱コイル２６に相当する。
テムのブロック図である。本実施の形態の温度制御シス
テムは、空調給気温度制御を行う空調制御システムであ
る。なお、冷房装置１は、図７における冷水熱源２１、
冷水バルブ２３及び冷却コイル２５に相当する。また、
暖房装置２は、図７における温水熱源２２、温水バルブ
２４及び加熱コイル２６に相当する。
【００３６】ＰＩＤコントローラ３内の冷房モード制御
演算部４は、制御目標設定値と制御量とに基づいて操作
量ＭＶ1 を次式のように演算する。 ＭＶ1 ＝Ｋｇ1 ×｛１＋１／（Ｔｉ1ｓ）＋Ｔｄ1ｓ｝×（ＳＰ1 −ＰＶ1 ） ・・・（４）
演算部４は、制御目標設定値と制御量とに基づいて操作
量ＭＶ1 を次式のように演算する。 ＭＶ1 ＝Ｋｇ1 ×｛１＋１／（Ｔｉ1ｓ）＋Ｔｄ1ｓ｝×（ＳＰ1 −ＰＶ1 ） ・・・（４）
【００３７】式（４）において、Ｋｇ1 ，Ｔｉ1 ，Ｔｄ
1 は冷房モード制御演算部４に設定されたＰＩＤパラメ
ータである比例ゲイン、積分時間、微分時間であり、Ｓ
Ｐ1 はオペレータによって設定された制御目標設定値
（冷房モード給気温度設定値）、ＰＶ1 は図示しない温
度センサによって測定された制御量（冷房モード給気温
度）である。そして、冷房モード制御演算部４は、算出
した操作量ＭＶ1 を冷水バルブの開度指示値として冷房
装置１に出力する。
1 は冷房モード制御演算部４に設定されたＰＩＤパラメ
ータである比例ゲイン、積分時間、微分時間であり、Ｓ
Ｐ1 はオペレータによって設定された制御目標設定値
（冷房モード給気温度設定値）、ＰＶ1 は図示しない温
度センサによって測定された制御量（冷房モード給気温
度）である。そして、冷房モード制御演算部４は、算出
した操作量ＭＶ1 を冷水バルブの開度指示値として冷房
装置１に出力する。
【００３８】同様に、ＰＩＤコントローラ３内の暖房モ
ード制御演算部５は、制御目標設定値と制御量とに基づ
いて操作量ＭＶ2 を次式のように演算する。 ＭＶ2 ＝Ｋｇ2 ×｛１＋１／（Ｔｉ2ｓ）＋Ｔｄ2ｓ｝×（ＳＰ2 −ＰＶ2 ） ・・・（５）
ード制御演算部５は、制御目標設定値と制御量とに基づ
いて操作量ＭＶ2 を次式のように演算する。 ＭＶ2 ＝Ｋｇ2 ×｛１＋１／（Ｔｉ2ｓ）＋Ｔｄ2ｓ｝×（ＳＰ2 −ＰＶ2 ） ・・・（５）
【００３９】式（５）において、Ｋｇ2 ，Ｔｉ2 ，Ｔｄ
2 は暖房モード制御演算部５に設定されたＰＩＤパラメ
ータである比例ゲイン、積分時間、微分時間であり、Ｓ
Ｐ2は制御目標設定値（暖房モード給気温度設定値）、
ＰＶ2 は制御量（暖房モード給気温度）である。そし
て、暖房モード制御演算部５は、算出した操作量ＭＶ2
を温水バルブの開度指示値として暖房装置２に出力す
る。
2 は暖房モード制御演算部５に設定されたＰＩＤパラメ
ータである比例ゲイン、積分時間、微分時間であり、Ｓ
Ｐ2は制御目標設定値（暖房モード給気温度設定値）、
ＰＶ2 は制御量（暖房モード給気温度）である。そし
て、暖房モード制御演算部５は、算出した操作量ＭＶ2
を温水バルブの開度指示値として暖房装置２に出力す
る。
【００４０】冷房モードから暖房モードへの制御モード
切り換えを行う第１の制御モード切換装置６の構成とし
ては、参考例１，２、実施の形態の１で説明した何れか
の構成を使用すればよい。つまり、第１の制御モード切
換装置６内のフィルタリング演算部１２，１２ａは、フ
ィルタリング処理後の操作量ＭＶ1’ を次式のように演
算する。
切り換えを行う第１の制御モード切換装置６の構成とし
ては、参考例１，２、実施の形態の１で説明した何れか
の構成を使用すればよい。つまり、第１の制御モード切
換装置６内のフィルタリング演算部１２，１２ａは、フ
ィルタリング処理後の操作量ＭＶ1’ を次式のように演
算する。
【００４１】参考例２又は実施の形態の１の構成を使用
する場合、第１の制御モード切換装置６内の経過時間測
定部１４は、フィルタリング処理後の操作量ＭＶ1’ が
表すコントローラの制御能力が継続的に所定値以下とな
る時間ＴＣ1 を測定する。このような経過時間を測定す
るためには、経過時間測定部１４は、コントローラ３の
制御周期ｄｔが経過する度に、次式のような計算を行っ
て経過時間ＴＣ1 を更新すればよい。
する場合、第１の制御モード切換装置６内の経過時間測
定部１４は、フィルタリング処理後の操作量ＭＶ1’ が
表すコントローラの制御能力が継続的に所定値以下とな
る時間ＴＣ1 を測定する。このような経過時間を測定す
るためには、経過時間測定部１４は、コントローラ３の
制御周期ｄｔが経過する度に、次式のような計算を行っ
て経過時間ＴＣ1 を更新すればよい。
【００４２】実施の形態の１の構成を使用する場合、第
１の制御モード切換装置６内のフィルタ時定数設定部１
６は、微分時間Ｔｄ1 を次式のように所定数倍した値を
フィルタ時定数Ｔｆ1 とし、これをフィルタリング演算
部１２ａに出力する。
１の制御モード切換装置６内のフィルタ時定数設定部１
６は、微分時間Ｔｄ1 を次式のように所定数倍した値を
フィルタ時定数Ｔｆ1 とし、これをフィルタリング演算
部１２ａに出力する。
【００４３】そして、参考例１の構成を使用する場合、
第１の制御モード切換装置６内のモード切換信号出力部
１３は、操作量ＭＶ1’ が表すコントローラの制御能力
が所定値以下に低下したとき、モード切換信号ＳＷ１を
出力する。また、参考例２又は実施の形態の１の構成を
使用する場合、モード切換信号出力部１３ａは、経過時
間ＴＣ1 が所定時間以上となったとき、モード切換信号
ＳＷ１を出力すると共に、経過時間測定部１４の経過時
間ＴＣ1 を０にリセットする。
第１の制御モード切換装置６内のモード切換信号出力部
１３は、操作量ＭＶ1’ が表すコントローラの制御能力
が所定値以下に低下したとき、モード切換信号ＳＷ１を
出力する。また、参考例２又は実施の形態の１の構成を
使用する場合、モード切換信号出力部１３ａは、経過時
間ＴＣ1 が所定時間以上となったとき、モード切換信号
ＳＷ１を出力すると共に、経過時間測定部１４の経過時
間ＴＣ1 を０にリセットする。
【００４４】冷房モードで動作中のＰＩＤコントローラ
３に対して、第１の制御モード切換装置６からモード切
換信号ＳＷ１が出力された場合、ＰＩＤコントローラ３
は、冷房モードから暖房モードへ制御モードの切り換え
を行う。すなわち、動作中の冷房モード制御演算部４が
動作を停止し、待機中の暖房モード制御演算部５が動作
を開始する。
３に対して、第１の制御モード切換装置６からモード切
換信号ＳＷ１が出力された場合、ＰＩＤコントローラ３
は、冷房モードから暖房モードへ制御モードの切り換え
を行う。すなわち、動作中の冷房モード制御演算部４が
動作を停止し、待機中の暖房モード制御演算部５が動作
を開始する。
【００４５】同様に、暖房モードから冷房モードへの制
御モード切り換えを行う第２の制御モード切換装置７に
ついても、参考例１，２、実施の形態の１で説明した何
れかの構成を使用すればよい。つまり、第２の制御モー
ド切換装置７内のフィルタリング演算部１２，１２ａ
は、フィルタリング処理後の操作量ＭＶ2’ を次式のよ
うに演算する。
御モード切り換えを行う第２の制御モード切換装置７に
ついても、参考例１，２、実施の形態の１で説明した何
れかの構成を使用すればよい。つまり、第２の制御モー
ド切換装置７内のフィルタリング演算部１２，１２ａ
は、フィルタリング処理後の操作量ＭＶ2’ を次式のよ
うに演算する。
【００４６】参考例２又は実施の形態の１の構成を使用
する場合、第２の制御モード切換装置７内の経過時間測
定部１４は、フィルタリング処理後の操作量ＭＶ2’ が
表すコントローラの制御能力が継続的に所定値以下とな
る時間ＴＣ2 を測定する。このような経過時間を測定す
るためには、コントローラ３の制御周期ｄｔが経過する
度に、次式のような計算を行って経過時間ＴＣ2 を更新
すればよい。
する場合、第２の制御モード切換装置７内の経過時間測
定部１４は、フィルタリング処理後の操作量ＭＶ2’ が
表すコントローラの制御能力が継続的に所定値以下とな
る時間ＴＣ2 を測定する。このような経過時間を測定す
るためには、コントローラ３の制御周期ｄｔが経過する
度に、次式のような計算を行って経過時間ＴＣ2 を更新
すればよい。
【００４７】実施の形態の１の構成を使用する場合、第
２の制御モード切換装置７内のフィルタ時定数設定部１
６は、微分時間Ｔｄ2 を次式のように所定数倍した値を
フィルタ時定数Ｔｆ2 とし、これをフィルタリング演算
部１２ａに出力する。
２の制御モード切換装置７内のフィルタ時定数設定部１
６は、微分時間Ｔｄ2 を次式のように所定数倍した値を
フィルタ時定数Ｔｆ2 とし、これをフィルタリング演算
部１２ａに出力する。
【００４８】そして、参考例１の構成を使用する場合、
第２の制御モード切換装置７内のモード切換信号出力部
１３は、操作量ＭＶ2’ が表すコントローラの制御能力
が所定値以下に低下したとき、モード切換信号ＳＷ２を
出力する。また、参考例２又は実施の形態の１の構成を
使用する場合、モード切換信号出力部１３ａは、経過時
間ＴＣ2 が所定時間以上となったとき、モード切換信号
ＳＷ２を出力すると共に、経過時間測定部１４の経過時
間ＴＣ2 を０にリセットする。
第２の制御モード切換装置７内のモード切換信号出力部
１３は、操作量ＭＶ2’ が表すコントローラの制御能力
が所定値以下に低下したとき、モード切換信号ＳＷ２を
出力する。また、参考例２又は実施の形態の１の構成を
使用する場合、モード切換信号出力部１３ａは、経過時
間ＴＣ2 が所定時間以上となったとき、モード切換信号
ＳＷ２を出力すると共に、経過時間測定部１４の経過時
間ＴＣ2 を０にリセットする。
【００４９】暖房モードで動作中のＰＩＤコントローラ
３に対して、第２の制御モード切換装置７からモード切
換信号ＳＷ２が出力された場合、ＰＩＤコントローラ３
は、暖房モードから冷房モードへ制御モードの切り換え
を行う。すなわち、動作中の暖房モード制御演算部５が
動作を停止し、待機中の冷房モード制御演算部４が動作
を開始する。以上のようにして、空調制御システムにお
いて制御モードの切り換えを行うことができる。
３に対して、第２の制御モード切換装置７からモード切
換信号ＳＷ２が出力された場合、ＰＩＤコントローラ３
は、暖房モードから冷房モードへ制御モードの切り換え
を行う。すなわち、動作中の暖房モード制御演算部５が
動作を停止し、待機中の冷房モード制御演算部４が動作
を開始する。以上のようにして、空調制御システムにお
いて制御モードの切り換えを行うことができる。
【００５０】［実施の形態の３］
図６は、本発明の第３の実施の形態を示す温度制御シス
テムのブロック図である。本実施の形態の温度制御シス
テムは、ヒート／クール制御システムである。ＰＩＤコ
ントローラ３ａ内の冷却モード制御演算部４ａは、操作
量ＭＶ3 を次式のように演算する。
テムのブロック図である。本実施の形態の温度制御シス
テムは、ヒート／クール制御システムである。ＰＩＤコ
ントローラ３ａ内の冷却モード制御演算部４ａは、操作
量ＭＶ3 を次式のように演算する。
【００５１】式（１２）において、Ｋｇ3 ，Ｔｉ3 ，Ｔ
ｄ3 は冷却モード制御演算部４ａに設定された比例ゲイ
ン、積分時間、微分時間であり、ＳＰ3 は制御目標設定
値（冷却モード給気温度設定値）、ＰＶ3 は制御量（冷
却モード給気温度）である。そして、冷却モード制御演
算部４ａは、算出した操作量ＭＶ3 を冷却装置１ａに出
力する。
ｄ3 は冷却モード制御演算部４ａに設定された比例ゲイ
ン、積分時間、微分時間であり、ＳＰ3 は制御目標設定
値（冷却モード給気温度設定値）、ＰＶ3 は制御量（冷
却モード給気温度）である。そして、冷却モード制御演
算部４ａは、算出した操作量ＭＶ3 を冷却装置１ａに出
力する。
【００５２】同様に、ＰＩＤコントローラ３ａ内の加熱
モード制御演算部５ａは、操作量ＭＶ4 を次式のように
演算する。 ＭＶ4 ＝Ｋｇ4 ×｛１＋１／（Ｔｉ4ｓ）＋Ｔｄ4ｓ｝×（ＳＰ4 −ＰＶ4 ） ・・・（１３）
モード制御演算部５ａは、操作量ＭＶ4 を次式のように
演算する。 ＭＶ4 ＝Ｋｇ4 ×｛１＋１／（Ｔｉ4ｓ）＋Ｔｄ4ｓ｝×（ＳＰ4 −ＰＶ4 ） ・・・（１３）
【００５３】式（１３）において、Ｋｇ4 ，Ｔｉ4 ，Ｔ
ｄ4 は加熱モード制御演算部５ａに設定された比例ゲイ
ン、積分時間、微分時間であり、ＳＰ4 は制御目標設定
値（加熱モード給気温度設定値）、ＰＶ4 は制御量（加
熱モード給気温度）である。そして、加熱モード制御演
算部５ａは、算出した操作量ＭＶ4 を加熱装置（ヒー
タ）２ａに出力する。
ｄ4 は加熱モード制御演算部５ａに設定された比例ゲイ
ン、積分時間、微分時間であり、ＳＰ4 は制御目標設定
値（加熱モード給気温度設定値）、ＰＶ4 は制御量（加
熱モード給気温度）である。そして、加熱モード制御演
算部５ａは、算出した操作量ＭＶ4 を加熱装置（ヒー
タ）２ａに出力する。
【００５４】冷却モードから加熱モードへの制御モード
切り換えを行う第１の制御モード切換装置６ａの構成と
しては、実施の形態の２と同様に、参考例１，２、実施
の形態の１で説明した何れかの構成を使用すればよい。
また、加熱モードから冷却モードへの制御モード切り換
えを行う第２の制御モード切換装置７ａについても、参
考例１，２、実施の形態の１で説明した何れかの構成を
使用すればよい。
切り換えを行う第１の制御モード切換装置６ａの構成と
しては、実施の形態の２と同様に、参考例１，２、実施
の形態の１で説明した何れかの構成を使用すればよい。
また、加熱モードから冷却モードへの制御モード切り換
えを行う第２の制御モード切換装置７ａについても、参
考例１，２、実施の形態の１で説明した何れかの構成を
使用すればよい。
【００５５】冷却モードで動作中のＰＩＤコントローラ
３ａに対して、第１の制御モード切換装置６ａからモー
ド切換信号ＳＷ１が出力された場合、動作中の冷却モー
ド制御演算部４ａが動作を停止し、待機中の加熱モード
制御演算部５ａが動作を開始する。
３ａに対して、第１の制御モード切換装置６ａからモー
ド切換信号ＳＷ１が出力された場合、動作中の冷却モー
ド制御演算部４ａが動作を停止し、待機中の加熱モード
制御演算部５ａが動作を開始する。
【００５６】また、加熱モードで動作中のＰＩＤコント
ローラ３ａに対して、第２の制御モード切換装置７ａか
らモード切換信号ＳＷ２が出力された場合、動作中の加
熱モード制御演算部５ａが動作を停止し、待機中の冷却
モード制御演算部４ａが動作を開始する。以上のように
して、ヒート／クール制御システムにおいて制御モード
の切り換えを行うことができる。
ローラ３ａに対して、第２の制御モード切換装置７ａか
らモード切換信号ＳＷ２が出力された場合、動作中の加
熱モード制御演算部５ａが動作を停止し、待機中の冷却
モード制御演算部４ａが動作を開始する。以上のように
して、ヒート／クール制御システムにおいて制御モード
の切り換えを行うことができる。
【００５７】ここで、以上の実施の形態で説明したコン
トローラの制御能力について詳述すると、冷房／冷却モ
ードにおけるコントローラの制御能力が冷房／冷却能力
であり、暖房／加熱モードにおけるコントローラの制御
能力が暖房／加熱能力であることは前述のとおりであ
る。ただし、空調制御システムとヒート／クール制御シ
ステムにおけるコントローラの制御能力の所定値（最低
値）は両システムで異なる。
トローラの制御能力について詳述すると、冷房／冷却モ
ードにおけるコントローラの制御能力が冷房／冷却能力
であり、暖房／加熱モードにおけるコントローラの制御
能力が暖房／加熱能力であることは前述のとおりであ
る。ただし、空調制御システムとヒート／クール制御シ
ステムにおけるコントローラの制御能力の所定値（最低
値）は両システムで異なる。
【００５８】すなわち、空調制御システムでは、冷房モ
ード、暖房モードの何れも操作量ＭＶ（ＭＶ’）が０の
ときがコントローラの制御能力の最低値となる。これに
対し、ヒート／クール制御システムでは、操作量ＭＶ
（ＭＶ’）が０％のときが冷却モードにおけるコントロ
ーラの制御能力の最大値であり、操作量ＭＶ（ＭＶ’）
が５０％のときが冷却モードにおける同制御能力の最低
値である。また、操作量ＭＶ（ＭＶ’）が１００％のと
きが加熱モードにおけるコントローラの制御能力の最大
値であり、操作量ＭＶ（ＭＶ’）が５０％のときが加熱
モードにおける同制御能力の最低値である。
ード、暖房モードの何れも操作量ＭＶ（ＭＶ’）が０の
ときがコントローラの制御能力の最低値となる。これに
対し、ヒート／クール制御システムでは、操作量ＭＶ
（ＭＶ’）が０％のときが冷却モードにおけるコントロ
ーラの制御能力の最大値であり、操作量ＭＶ（ＭＶ’）
が５０％のときが冷却モードにおける同制御能力の最低
値である。また、操作量ＭＶ（ＭＶ’）が１００％のと
きが加熱モードにおけるコントローラの制御能力の最大
値であり、操作量ＭＶ（ＭＶ’）が５０％のときが加熱
モードにおける同制御能力の最低値である。
【００５９】なお、実施の形態の２，３では、コントロ
ーラの制御演算方式としてＰＩＤを用いているが、第
１、第２の制御モード切換装置に実施の形態の１の構成
を使用する場合以外は、ＰＩＤコントローラでなくても
よい。
ーラの制御演算方式としてＰＩＤを用いているが、第
１、第２の制御モード切換装置に実施の形態の１の構成
を使用する場合以外は、ＰＩＤコントローラでなくても
よい。
【００６０】
【発明の効果】本発明によれば、請求項１に記載のよう
に、制御装置から出力された操作量に対してフィルタリ
ング処理を行うフィルタリング演算部を設け、このフィ
ルタリング演算部のフィルタ時定数を制御対象のダイナ
ミクスに対応して設定することにより、制御対象のダイ
ナミクスを反映した、制御装置の２つの制御モードの切
り換えを行うことができる。これにより、制御の過渡状
態における頻繁かつ不必要な制御モードの切り換えを抑
制できるので、制御をより安定的に実行可能となり、省
エネという観点からも改善効果が得られる。
に、制御装置から出力された操作量に対してフィルタリ
ング処理を行うフィルタリング演算部を設け、このフィ
ルタリング演算部のフィルタ時定数を制御対象のダイナ
ミクスに対応して設定することにより、制御対象のダイ
ナミクスを反映した、制御装置の２つの制御モードの切
り換えを行うことができる。これにより、制御の過渡状
態における頻繁かつ不必要な制御モードの切り換えを抑
制できるので、制御をより安定的に実行可能となり、省
エネという観点からも改善効果が得られる。
【００６１】また、請求項２に記載のように、フィルタ
リング処理後の操作量が表す、制御装置の制御能力が継
続的に所定値以下となる時間を測定する経過時間測定部
と、この経過時間が所定時間以上となったとき、モード
切換信号を制御装置に出力するモード切換信号出力部と
を設けることにより、制御装置の制御能力が過渡状態に
おいて瞬間的に所定値以下となっても、モード切換信号
を直ちに出力することがなくなるので、制御の過渡状態
における頻繁かつ不必要な制御モードの切り換えを更に
抑制することができる。
リング処理後の操作量が表す、制御装置の制御能力が継
続的に所定値以下となる時間を測定する経過時間測定部
と、この経過時間が所定時間以上となったとき、モード
切換信号を制御装置に出力するモード切換信号出力部と
を設けることにより、制御装置の制御能力が過渡状態に
おいて瞬間的に所定値以下となっても、モード切換信号
を直ちに出力することがなくなるので、制御の過渡状態
における頻繁かつ不必要な制御モードの切り換えを更に
抑制することができる。
【００６２】また、請求項３に記載のように、フィルタ
リング演算部のフィルタ時定数を制御装置のＰＩＤパラ
メータである微分時間の所定数倍とすることにより、制
御対象のダイナミクスを考慮すべきフィルタ時定数の設
定作業を簡略化することができるので、制御を開始する
までの作業効率を改善することができ、かつ専門的知識
の必要性も抑えられる。
リング演算部のフィルタ時定数を制御装置のＰＩＤパラ
メータである微分時間の所定数倍とすることにより、制
御対象のダイナミクスを考慮すべきフィルタ時定数の設
定作業を簡略化することができるので、制御を開始する
までの作業効率を改善することができ、かつ専門的知識
の必要性も抑えられる。
【００６３】また、請求項４に記載のように、制御モー
ド切換装置にフィルタリング演算部を設け、このフィル
タリング演算部のフィルタ時定数を制御対象のダイナミ
クスに対応して設定することにより、制御対象のダイナ
ミクスを反映した、冷却（冷房）モードと加熱（暖房）
モードの切り換えを行うことができる。これにより、制
御の過渡状態における頻繁かつ不必要な制御モードの切
り換えを抑制できるので、制御をより安定的に実行可能
となり、省エネという観点からも改善効果が得られる。
ド切換装置にフィルタリング演算部を設け、このフィル
タリング演算部のフィルタ時定数を制御対象のダイナミ
クスに対応して設定することにより、制御対象のダイナ
ミクスを反映した、冷却（冷房）モードと加熱（暖房）
モードの切り換えを行うことができる。これにより、制
御の過渡状態における頻繁かつ不必要な制御モードの切
り換えを抑制できるので、制御をより安定的に実行可能
となり、省エネという観点からも改善効果が得られる。
【００６４】また、請求項５に記載のように、制御モー
ド切換装置にフィルタリング処理後の操作量が表す、制
御装置の制御能力が継続的に所定値以下となる時間を測
定する経過時間測定部と、この経過時間が所定時間以上
となったとき、モード切換信号を制御装置に出力するモ
ード切換信号出力部とを設けることにより、制御装置の
制御能力が過渡状態において瞬間的に所定値以下となっ
ても、モード切換信号を直ちに出力することがなくなる
ので、制御の過渡状態における頻繁かつ不必要な制御モ
ードの切り換えを更に抑制することができる。
ド切換装置にフィルタリング処理後の操作量が表す、制
御装置の制御能力が継続的に所定値以下となる時間を測
定する経過時間測定部と、この経過時間が所定時間以上
となったとき、モード切換信号を制御装置に出力するモ
ード切換信号出力部とを設けることにより、制御装置の
制御能力が過渡状態において瞬間的に所定値以下となっ
ても、モード切換信号を直ちに出力することがなくなる
ので、制御の過渡状態における頻繁かつ不必要な制御モ
ードの切り換えを更に抑制することができる。
【００６５】また、請求項６に記載のように、フィルタ
リング演算部のフィルタ時定数を制御装置のＰＩＤパラ
メータである微分時間の所定数倍とすることにより、制
御対象のダイナミクスを考慮すべきフィルタ時定数の設
定作業を簡略化することができるので、制御を開始する
までの作業効率を改善することができ、かつ専門的知識
の必要性も抑えられる。
リング演算部のフィルタ時定数を制御装置のＰＩＤパラ
メータである微分時間の所定数倍とすることにより、制
御対象のダイナミクスを考慮すべきフィルタ時定数の設
定作業を簡略化することができるので、制御を開始する
までの作業効率を改善することができ、かつ専門的知識
の必要性も抑えられる。
【図１】 本発明の参考例１を示す制御モード切換装置
のブロック図である。
のブロック図である。
【図２】 図１の制御モード切換装置によって制御モー
ドの切換判断が正しく行われた場合の出力パターンを示
す図である。
ドの切換判断が正しく行われた場合の出力パターンを示
す図である。
【図３】 本発明の参考例２を示す制御モード切換装置
のブロック図である。
のブロック図である。
【図４】 本発明の第１の実施の形態を示す制御モード
切換装置のブロック図である。
切換装置のブロック図である。
【図５】 本発明の第２の実施の形態を示す温度制御シ
ステムのブロック図である。
ステムのブロック図である。
【図６】 本発明の第３の実施の形態を示す温度制御シ
ステムのブロック図である。
ステムのブロック図である。
【図７】 従来の空調制御システムの構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図８】 従来のヒート／クール制御システムの構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図９】 空調制御システムやヒート／クール制御シス
テムにおいて、制御モードの切換判断が正しく行われた
場合の出力パターンを示す図である。
テムにおいて、制御モードの切換判断が正しく行われた
場合の出力パターンを示す図である。
【図１０】 空調制御システムやヒート／クール制御シ
ステムにおいて、制御モードの切換判断が正しく行われ
ない場合の出力パターンを示す図である。
ステムにおいて、制御モードの切換判断が正しく行われ
ない場合の出力パターンを示す図である。
１…冷房装置、２…暖房装置、３…ＰＩＤコントロー
ラ、４…冷房モード制御演算部、５…暖房モード制御演
算部、６…第１の制御モード切換装置、７…第２の制御
モード切換装置、１ａ…冷却装置、２ａ…加熱装置、３
ａ…ＰＩＤコントローラ、４ａ…冷却モード制御演算
部、５ａ…加熱モード制御演算部、６ａ…第１の制御モ
ード切換装置、７ａ…第２の制御モード切換装置、１１
…操作量信号入力部、１２、１２ａ…フィルタリング演
算部、１３、１３ａ…モード切換信号出力部、１４…経
過時間測定部、１５…微分時間入力部、１６…フィルタ
時定数設定部。
ラ、４…冷房モード制御演算部、５…暖房モード制御演
算部、６…第１の制御モード切換装置、７…第２の制御
モード切換装置、１ａ…冷却装置、２ａ…加熱装置、３
ａ…ＰＩＤコントローラ、４ａ…冷却モード制御演算
部、５ａ…加熱モード制御演算部、６ａ…第１の制御モ
ード切換装置、７ａ…第２の制御モード切換装置、１１
…操作量信号入力部、１２、１２ａ…フィルタリング演
算部、１３、１３ａ…モード切換信号出力部、１４…経
過時間測定部、１５…微分時間入力部、１６…フィルタ
時定数設定部。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G05B 11/36
Claims (2)
- 【請求項１】 制御目標設定値と制御量とから制御対象
に与える操作量を演算する制御装置に対して、２つの制
御モードを切り換えるためのモード切換信号を出力する
制御モード切換装置において、 制御装置から出力された操作量に対してフィルタリング
処理を行うフィルタリング演算部と、フィルタリング処理後の操作量が表す、制御装置の制御
能力が継続的に所定値以下となる時間を測定する経過時
間測定部と、 経過時間測定部によって測定された経過時間が所定時間
以上となったとき、運用中の第１の制御モードから待機
中の第２の制御モードへ切り換えるべくモード切換信号
を制御装置に出力するモード切換信号出力部と、 ＰＩＤ演算を行って操作量を決定する前記制御装置から
ＰＩＤパラメータである微分時間を取得し、この微分時
間を所定数倍した値を前記フィルタリング演算部のフィ
ルタ時定数として設定するフィルタ時定数設定部 とを備
えることを特徴とする制御モード切換装置。 - 【請求項２】 冷却手段と、加熱手段と、冷却手段また
は加熱手段に与える操作量を演算する制御装置と、２つ
の制御モードを切り換えるためのモード切換信号を制御
装置に出力する制御モード切換装置とを有し、冷却手段
または加熱手段の何れかを選択的に動作させて制御対象
の温度を制御する温度制御システムにおいて、 前記制御装置は、ＰＩＤ演算を行って操作量を決定する
ものであり、 前記制御モード切換装置は、制御装置から出力された操
作量に対してフィルタリング処理を行うフィルタリング
演算部と、 フィルタリング処理後の操作量が表す、制御装置の制御
能力が継続的に所定値以下となる時間を測定する経過時
間測定部と、 経過時間測定部によって測定された経過時間が所定時間
以上となったとき、運用中の第１の制御モードから待機
中の第２の制御モードへ切り換えるべくモード切換信号
を制御装置に出力するモード切換信号出力部と、 前記制御装置からＰＩＤパラメータである微分時間を取
得し、この微分時間を所定数倍した値を前記フィルタリ
ング演算部のフィルタ時定数として設定するフィルタ時
定数設定部とを備えることを特徴とする温度制御システ
ム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35120698A JP3522556B2 (ja) | 1998-12-10 | 1998-12-10 | 制御モード切換装置及び温度制御システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35120698A JP3522556B2 (ja) | 1998-12-10 | 1998-12-10 | 制御モード切換装置及び温度制御システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000172301A JP2000172301A (ja) | 2000-06-23 |
| JP3522556B2 true JP3522556B2 (ja) | 2004-04-26 |
Family
ID=18415775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35120698A Expired - Lifetime JP3522556B2 (ja) | 1998-12-10 | 1998-12-10 | 制御モード切換装置及び温度制御システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3522556B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6940047B2 (en) * | 2003-11-14 | 2005-09-06 | Asm International N.V. | Heat treatment apparatus with temperature control system |
| JP2009236450A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-15 | Nippon Spindle Mfg Co Ltd | 温調装置 |
| KR101116946B1 (ko) | 2010-04-09 | 2012-03-14 | 엘에스산전 주식회사 | 비례적분미분 제어기의 모드 전환장치 |
-
1998
- 1998-12-10 JP JP35120698A patent/JP3522556B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000172301A (ja) | 2000-06-23 |
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