JP4704677B2 - 冷暖房制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、建造物の空気調和に関するものであり、特に冷暖房機能により建造物の温度制御を行う冷暖房制御装置に関するものである。

住居等の建造物の空気調和設備では、冷房機能と暖房機能のそれぞれについてＰＩＤ制御により温度制御を行うのが一般的である。この場合、適切な温度制御を行うには、冷暖房機能それぞれのＰＩＤパラメータ値を適切に求めなければならない（このオペレーションをＰＩＤパラメータチューニングという）。しかしながら、ＰＩＤパラメータチューニングは、空気調和に関する知識のみならず、制御工学等の専門知識も要求されるため、誰にでも容易に行えるものではない。このため、従来よりＰＩＤパラメータチューニングを自動的に行うオートチューニング方法が望まれており、例えばリミットサイクルを利用したオートチューニング方法などが実際に提案されいる。

従来のオートチューニング方法の一例として、リミットサイクルを利用したオートチューニング方法について説明する（例えば引用文献１参照。）。
冷房暖房設備等の制御対象をＯＮ−ＯＦＦ制御、すなわち２位置制御するとき、縦軸を制御量ＰＶ、横軸を時間とする座標系において、制御量ＰＶは一定のサイクルで連続する滑らかな波形を描くように上下動する。このような制御量ＰＶの変化をリミットサイクルといい、このリミットサイクルが描く波形をリミットサイクル波形という。

ここで、引用文献１のチューニング方法は、産業用の熱処理装置を対象としているため、一般住居等の空気調和設備の場合と用途や制約が異なるが、暖房機能を実現する昇温器と冷房機能を実現する降温器とによる温度制御という点では共通する。したがって、原理的には、引用文献１のチューニング方法でも、一般住居用空気調和設備のＰＩＤパラメータのオートチューニングを自動的に完了できると期待できる。

このリミットサイクルを利用した従来のオートチューニング方法の場合、まず、昇温器のみを動作させ、得られたリミットサイクル波形から昇温器のＰＩＤパラメータ算出する（オートチューニング前半）。次に、昇温器と降温器とを動作させ、別のリミットサイクル波形を発生させる（オートチューニング後半）。そして、オートチューニング前半のリミットサイクル振幅と、オートチューニング後半のリミットサイクル振幅とに基づいて、降温器のＰＩＤパラメータのうちＰ（比例帯）を算出することにより、オートチューニングを終了する。
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
特開平５−２８９７０４号公報

通常、空気調和設備は、常温（２０〜２５℃程度）付近で温度制御を行うため、オートチューニングを行う場合にも常温付近での温度制御を想定しなければならない。上述したように、従来の方法では、オートチューニング前半は昇温器のみを動作させてリミットサイクルを発生させるため、空気調和の対象となる住居内の温度が上がった後はその住居内を単に放置することにより温度を下げている。しかしながら、常温状態で昇温器を動作させると、住居内外の温度差が小さいため、その住居内を放置しても殆ど温度が下がらず、その結果リミットサイクルが発生しないため、オートチューニングができない場合がある。
このような事態を防ぐために、可能な限り昇温器の出力を小さく絞り込み、温度の上昇を抑制することで、リミットサイクルを発生させることも考えられる。しかしながら、住居用の冷暖房器は、一定時間のサイクルタイム内で出力０％の状態と１００％の状態とを時分割で割り振ることにより、中間的な出力状態を達成するように設定されている場合が多い。例えば、１０分間のサイクルタイムにおいて、冷暖房器を出力０％の状態で３分間運転し、出力１００％の状態で７分間運転したとすると、その１０分間における冷暖房器の出力は７０％ということになる。
したがって、リミットサイクルのような不特定のサイクルで温度を上下動させる操作は、住居用の冷暖房機器の温度制御に適用することはできない。また、時分割操作では、オートチューニングに適したきれいなリミットサイクル波形を発生させることができない。結論として、従来の方法では、住居用の冷暖房器を想定した場合に、ＰＩＤパラメータをオートチューニングで適切な値を求めることが不可能だった。
そこで、本発明は上述したような課題を解決するためになされたものであり、住居用等の冷暖房器等の空気調和設備においても、ＰＩＤパラメータを適切な値に調整できるオートチューニング機能を有する冷暖房制御装置を提供することを目的とする。

上述したような課題を解決するために、本発明にかかる冷暖房制御装置は、被制御空間の制御量を検出する制御量検出手段と、検出された制御量とこの制御量に対して設定された設定値とから、昇温器と降温器とを有する冷暖房器の操作量をＰＩＤパラメータに基づくＰＩＤ制御演算により算出するＰＩＤ制御演算手段と、オートチューニング時に、冷暖房器の昇温器と降温器とを交互に動作させて制御量のリミットサイクル波形を発生させ、このリミットサイクル波形から制御量の最上昇温度および制御量の最降下温度並びに昇温器または降温器の運転時間である操作量切換経過時間を検出するリミットサイクル発生手段と、最上昇温度、最降下温度、操作量切換経過時間に基づき、上記ＰＩＤパラメータを算出し、ＰＩＤ制御演算手段に設定するＰＩＤパラメータ算出手段と、制御量が冷暖房器を停止した状態で到達する被制御空間の平衡温度を昇温器と降温器の切換温度として記憶する切換温度記憶手段とを備えた冷暖房制御装置であって、リミットサイクル発生手段は、制御量が切換温度記憶手段に記憶された平衡温度を超えると降温器を動作させ、制御量が平衡温度を下回ると昇温器を動作させることを特徴とする。

上記冷暖房制御装置において、リミットサイクル発生手段は、昇温器または降温器を１００％の出力で交互に動作させるようにしてもよい。

上記冷暖房制御装置において、オートチューニングを開始する前に、冷暖房器を所定時間停止させ、この所定時間の経過後、リミットサイクル発生手段にオートチューニングを開始させる停止保持処理手段をさらに備えるようにしてもよい。

本発明によれば、オートチューニング時に、冷暖房器を停止した状態で到達する被制御空間の平衡温度に基づいて昇温器と降温器の動作を切り換えることにより制御量のリミットサイクル波形を発生させるので、オートチューニングに適したリミットサイクル波形を生成することが可能となり、結果として住居用等の冷暖房器においてもＰＩＤパラメータを適切な値に調整することができる。

また、本発明によれば、オートチューニングの最初に昇温器または降温器のどちらを動作させるかを平衡温度に基づいて決定するので、被制御空間の状況に関係なく、オートチューニングに適したリミットサイクルを発生させることができる。
また、本発明によれば、オートチューニング時に昇温器または降温器を１００％の出力で交互に動作させるので、従来のように常温放置による温度下降や温度上昇を待つ必要がない。

また、本発明によれば、冷暖房器を所定時間停止させ、この所定時間の経過後、リミットサイクル発生手段にオートチューニングを開始させる停止保持処理手段をさらに備えることにより、被制御空間の平衡温度を自動的に確定することができるので、オートチューニングに適したリミットサイクル波形を容易に生成することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、第１の実施の形態にかかる冷暖房制御装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態にかかる冷暖房制御装置は、暖房として機能する昇温器と冷房として機能する降温器とを有する冷暖房器の動作を制御することにより、冷暖房器により熱処理が施された空気を住居等の被制御空間に供給し、この被制御空間の温度制御を図るものである。このような冷暖房制御装置は、ＣＰＵ等の演算装置と、メモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）等の記憶装置と、外部との情報の送受を行うＩ/Ｆ装置を備えたコンピュータまたはコントローラーと、このコンピュータまたはコントローラーにインストールされたプログラムとから構成される。すなわちハードウェア装置とソフトウェアとが協働することによって、上記ハードウェア資源がプログラムによって制御され、後述する設定値ＳＰ入力部１１と、制御量ＰＶ検出部１２と、切換温度記憶部１３と、リミットサイクル発生部１４と、最上昇温度記憶部１５と、最降下温度記憶部１６と、操作量切換経過時間記憶部１７と、第１のＰＩＤパラメータ算出部１８と、第２のＰＩＤパラメータ算出部１９と、ＰＩＤ制御演算部２０と、操作量ＭＶ出力部２１とが実現される。

設定値ＳＰ入力部１１は、冷暖房器により昇温、降温、除湿、送風等の熱処理などの空気調和が行われた空気が供給される建造物などの被制御空間の設定温度等の設定値ＳＰを、ＰＩＤ制御演算部２０に入力する。この設定値ＳＰは、利用者が図示しない入力装置を介して適宜設定することができる。
制御量ＰＶ検出部１２は、被制御空間の気温等の制御量ＰＶ検出し、ＰＩＤ制御演算部２０に入力する。
切換温度記憶部１３は、冷暖房器を停止した状態で到達する平衡温度Ｔｍを操作量ＭＶの切換温度として記憶し、リミットサイクル発生部１４に入力する。
リミットサイクル発生部１４は、制御量ＰＶと平衡温度Ｔｍに基づいてリミットサイクルのオートチューニングを行う。すなわち、リミットサイクル発生部１４は、制御量ＰＶが平衡温度Ｔｍを超えると降温器を動作させ、制御量ＰＶが平衡温度Ｔｍを下回ると昇温器を動作させる指示を操作量ＭＶ出力部２１に出すことにより、制御量ＰＶに基づくリミットサイクル波形を発生させる。

最上昇温度記憶部１５は、制御量ＰＶに基づくリミットサイクル波形において、最新の極大値に相当する最上昇温度Ｔ１を記憶する。
最降下温度記憶部１６は、制御量ＰＶに基づくリミットサイクル波形において、最新の極小値に相当する最降下温度Ｔ２を記憶する。
操作量切換経過時間記憶部１７は、リミットサイクルにおいて、操作量ＭＶを切り換えたときから制御量ＰＶ上下動の最上昇温度Ｔ１または最降下温度Ｔ２が測定されるまでの経過時間である操作量切換経過時間Ｔｈを記憶する。

第１のＰＩＤパラメータ算出部１８は、平衡温度Ｔｍ、最上昇温度Ｔ１、最降下温度Ｔ２に基づいて、昇温器側比例帯Ｐｂｈと降温器側比例帯Ｐｂｃを算出する。
第２のＰＩＤパラメータ算出部１９は、操作量切換経過時間Ｔｈに基づいて、積分時間Ｔｉおよび微分時間Ｔｄを算出する。
ＰＩＤ制御演算部２０は、設定値ＳＰおよび制御量ＰＶに基づいて、冷暖房器の運転を制御する操作量ＭＶを算出する。また、オートチューニングの際に、第１のＰＩＤパラメータ算出部１８および第２のＰＩＤパラメータ算出部１９が算出した昇温器側比例帯Ｐｂｈ、降温器側比例帯Ｐｂｃ、積分時間Ｔｉおよび微分時間Ｔｄに基づいて操作量ＭＶを算出する。
操作量ＭＶ出力部２１は、ＰＩＤ制御演算部から入力される操作量ＭＶまたはリミットサイクル発生部１４から入力される操作量ＭＶに基づいて、冷暖房器の運転を制御する信号を生成し、その冷暖房器に出力する。この冷暖房器としては、エアハンドリングユニット、ファンコイルユニット、パッケージエアコン等の公知の熱源設備が用いられる。

ここで、リミットサイクルによりオートチューニングが達成される原理について説明する。
プロセスゲインをＫｐ、プロセス時定数をＴｐ、プロセスむだ時間をＬｐとすると、制御対象Ｐの伝達関数は、下式（１）で表すことができる。
Ｐ＝Ｋｐｅｘｐ（−Ｌｐｓ）／（１＋Ｔｐｓ） ・・・（１）

リミットサイクル発生時における制御対象の操作量の高い側をＡＵ、低い側をＡＬとし、リミットサイクル中の平均操作量出力が０．５（ＡＵ＋ＡＬ）になる制御量ＰＶ近傍でリミットサイクルを発生させる場合、リミットサイクルの制御量ＰＶの最大変化率ｄＰＶｍａｘは、０．５（Ｋｐ／Ｔｐ）（ＡＵ−ＡＬ）となる。また、操作量切換時点から制御量ＰＶの最降下温度までの所要時間Ｔｈ（操作量切換経過時間）はＬｐとなり、同様に操作量切換時点から制御量ＰＶの最上昇温度までの所要時間ＴｈもＬｐとなる（Ｔｈ＝Ｌｐ）。したがって、最降下温度から最上昇温度までの所要時間はほぼ２．０Ｌｐとなり、上下動幅Ａｈはほぼ式（２）で表すことができる。
Ａｈ＝２．０ＬｐｄＰＶｍａｘ＝（Ｋｐ／Ｔｐ）Ｌｐ（ＡＵ−ＡＬ） ・・・（２）

通常、制御対象は微少な高次遅れ特性が存在するので、上下動幅Ａｈは式（２）の７５％程度、すなわち式（３）で表すことができる。
Ａｈ＝０．７５（Ｋｐ／Ｔｐ）Ｌｐ（ＡＵ−ＡＬ） ・・・（３）

一般的なＰＩＤパラメータの設定指針として、比例帯Ｐｂ、積分時間Ｔｉ、微分時間Ｔｄは、それぞれ式（４）〜（６）のように提案されている。
Ｐｂ＝１００．０ＫｐＬｐ／（ＡｐＴｐ） ・・・（４）
Ｔｉ＝ＡｉＬｐ ・・・（５）
Ｔｄ＝ＡｄＬｐ ・・・（６）

式（４）〜（６）において、Ａｐ、Ａｉ、Ａｄは、それぞれ任意の定数であり、例えばＡｐ＝１．２、Ａｉ＝２．０、Ａｉ＝０．４２の数値が提案されている。

これらから、リミットサイクルに基づくＰＩＤパラメータは、式（７）〜（９）により算出することができる。
Ｐｂ＝１００．０ＫｐＬｐ／（１．２Ｔｐ）＝１００．０Ａｈ／｛０．９（ＡＵ−ＡＬ）｝ ・・・（７）
Ｔｉ＝２．０Ｌｐ＝２．０Ｔｈ ・・・（８）
Ｔｄ＝０．４２Ｌｐ＝０．４２Ｔｈ ・・・（９）

次に、本実施の形態にかかる冷暖房制御装置のＰＩＤパラメータ設定の原理について図２を参照して説明する。図２（ａ）は、リミットサイクル波形の変化を示す図、（ｂ）は、（ａ）における操作量ＭＶの変化を示す図である。

本実施の形態では、図２（ｂ）によく示されるように、リミットサイクルの高い側の操作量ＡＵを暖房側操作量ＭＶｈ＝１００％とし、かつ低い側の操作量ＡＬを冷房側操作量ＭＶｃ＝１００％として設定する。この場合、冷房側操作量ＭＶｃは冷却効果を与えるものなので、上式（７）のＡＵ−ＡＬは、ＭＶｈ＋ＭＶｃ＝２００となる。
ここで、冷暖房器を停止した状態で到達する平衡温度Ｔｍを操作量ＭＶの切換温度として冷暖房器をＯＮ−ＯＦＦすることによりリミットサイクルを発生させ、このリミットサイクルの最上昇温度Ｔ１および最降下温度Ｔ２を測定すると、上下動幅Ａｈは、Ｔ１−Ｔ２という関係になる。
また、リミットサイクル発生時には、降温器と昇温器を交互にＯＮ−ＯＦＦさせるので、比例帯は、冷暖房の比例帯の平均値Ｐｂｍが得られる。
さらに、住居用の冷暖房器などの場合、降温器と温度センサの距離は昇温器と温度センサの距離とほぼ同等なので、冷房側と暖房側で計測されるべきプロセスむだ時間Ｌｐは、無視できる程度の誤差範囲内に収まる。

これらの条件を式（７）〜（９）に適用すると、ＰＩＤパラメータの比例帯Ｐｂｍ、積分時間Ｔｉ、微分時間Ｔｄは、式（１０）〜（１２）により算出することができる。
Ｐｂｍ＝１００．０ＫｐＬｐ／（１．２Ｔｐ）＝１００．０Ａｈ／｛０．９（ＭＶｈ＋ＭＶｃ）｝＝Ａｈ／１．８ ・・・（１０）
Ｔｉ＝２．０Ｌｐ＝２．０Ｔｈ ・・・（１１）
Ｔｄ＝０．４２Ｌｐ＝０．４２Ｔｈ ・・・（１２）

本実施の形態では、冷暖房器を停止した状態で到達する平衡温度Ｔｍを操作量ＭＶの切換温度としているので、上下動幅Ａｈに対する昇温器の寄与率αと降温器の寄与率βは、それぞれ式（１３）、（１４）により表すことができる。
α＝（Ｔ１−Ｔｍ）／（Ｔ１−Ｔ２）＝（Ｔ１−Ｔｍ）／Ａｈ ・・・（１３）
β＝（Ｔｍ−Ｔ２）／（Ｔ１−Ｔ２）＝（Ｔｍ−Ｔ２）／Ａｈ ・・・（１４）

したがって、暖房側の比例帯Ｐｂｈと冷房側の比例帯Ｐｂｃも、上下動幅Ａｈに対する寄与率の比に対応して、式（１５）、（１６）で表すことができる。
Ｐｂｈ＝２．０αＰｂｍ＝２．０αＡｈ／１．８＝（Ｔ１−Ｔｍ）／０．９ ・・・（１５）
Ｐｂｃ＝２．０βＰｂｍ＝２．０βＡｈ／１．８＝（Ｔｍ−Ｔ２）／０．９ ・・・（１６）

積分時間Ｔｉ、微分時間Ｔｄについては、冷暖房側ともに上述した式（１１）、（１２）により算出することができる。
なお、平衡温度Ｔｍに到達するために冷暖房器を停止した状態にしておく時間は、プロセス時定数Ｔｐの２〜３倍が目安になる。住居用の冷暖房器などは夜間の２、３時間が好ましい。

次に、図１〜４を参照して、本実施の形態にかかる冷暖房制御装置の動作について説明する。図３は、本実施の形態にかかる冷暖房制御装置のオートチューニングの動作を示すフローチャート、図４は、本実施の形態にかかる冷暖房制御装置のオートチューニング時のリミットサイクル波形の一例を示す図である。
まず、オートチューニングを行うために冷暖房制御装置を起動すると（ステップＳ３０１）、切換温度記憶部１３は、その起動時の平衡温度Ｔｍを、操作量ＭＶの切換温度として記憶する（ステップＳ３０２）。

リミットサイクル発生部１４は、以下に示す基本動作Ａの処理を行う（ステップＳ３０３）。
リミットサイクル発生部１４は、制御量ＰＶ検出部１２から入力される制御量ＰＶと、切換温度記憶部１３に記憶された平衡温度Ｔｍに基づき、昇温器または降温器のどちらを動作させるか、その操作量ＭＶを設定する。ここで、Ｔｍ−ＰＶ＞０．０の場合、リミットサイクル発生部１４は、ＭＶ＝ＭＶｈ＝１００．０と設定し、昇温器を動作させる。一方、Ｔｍ−ＰＶ≦０．０の場合、リミットサイクル発生部１４は、ＭＶ＝ＭＶｃ＝１００．０と設定し、降温器を動作させる。

なお、リミットサイクルを発生させるサイクル数は、図２または図４に示す数量に限定されず、適宜自由に設定することができる。したがって、リミットサイクルを終了させる時期も、安定した波形のリミットサイクルを発生させた後であるならば、適宜自由に設定することができる。

昇温器または降温器を動作させると、リミットサイクル発生部１４は、上述した式（１１）、（１２）、（１５）、（１６）により昇温器側比例帯Ｐｂｈ、降温器側比例帯Ｐｂｃ、積分時間Ｔｉ、微分時間Ｔｄを算出するのに必要な最上昇温度Ｔ１、最降下温度Ｔ２および操作量切換経過時間Ｔｈを検出するための基本動作Ｂの処理を行う（ステップＳ３０４）。この処理について以下に示す。

まず、リミットサイクル発生部１４は、Ｔｍ−ＰＶで定義される偏差Ｅｒについて、リミットサイクル終了直前の制御量ＰＶの極値に対応する最新極値偏差Ｅｒ１と、この偏差の前の制御量ＰＶの極値に対応する最新前極値偏差Ｅｒ２と、この偏差の前の制御量ＰＶの極値に対応する最新前々極値偏差Ｅｒ３とを検出する。ここで、極値検出方法としては、操作量ＭＶを切り換えた時点以降、｜Ｅｒ｜＞｜Ｅｒ_max｜の判定式が成り立つＥｒが検出されたときに、そのＥｒをＥｒ_maxとして更新して、次に操作量ＭＶを切り換えた時点において確定されるＥｒ_maxに対応する制御量ＰＶを極値として確定すればよい。この極値が極大値または極小値のどちらであるかに関しては、式（１７）、（１８）により判定する。すなわち、式（１７）を満足する場合は極小値であり、式（１８）を満足する場合は極大値である。
Ｅｒ＝Ｔｍ−ＰＶ＞０．０ ・・・（１７）
Ｅｒ＝Ｔｍ−ＰＶ＜０．０ ・・・（１８）

このようにして検出された最新極値偏差Ｅｒ１または最新前極値偏差Ｅｒ２に対応する温度が、最上昇温度Ｔ１または最降下温度Ｔ２となる。例えば、図４の場合では、最新極値偏差Ｅｒ１に対応する温度が最上昇温度Ｔ１（最新極値偏差Ｅｒ１が極小値の場合は最降下温度Ｔ２）、最新前極値偏差Ｅｒ２に対応する温度が最降下温度Ｔ２（最新前極値偏差Ｅｒ２が極大値の場合は最上昇温度Ｔ１）となる。
検出された最上昇温度Ｔ１および最降下温度Ｔ２は、それぞれ最上昇温度記憶部１５および最降下温度記憶部１６にそれぞれ記憶される。

また、リミットサイクル発生部１４は、操作量ＭＶを切り換えた時点から最上昇点温度Ｔ１または最降下温度Ｔ２を測定した時点までの経過時間を表す操作量切換経過時間について、リミットサイクル終了直前の最新操作量切換経過時間Ｔｈ１と、この前の操作量切換経過時間である最新前操作量切換経過時間Ｔｈ２とを検出する。
ここで、操作量ＭＶを切り換えた時点とは、制御量ＰＶと、平衡温度Ｔｍとが一致した時点を意味する。具体的には、図２または図４において、制御量ＰＶの曲線と、平衡温度Ｔｍの直線との交点を意味する。

なお、最新極値偏差Ｅｒ１、最新前極値偏差Ｅｒ２、最上昇温度Ｔ１、最降下温度Ｔ２、最新操作量切換経過時間Ｔｈ１、最新前操作量切換経過時間Ｔｈ２などのオートチューニングに必要なパラメータは、一例として図２や図４に示すグラフ等において、所定時間間隔で各値をサンプリングすることにより検出することができる。

このようにして検出された最新操作量切換経過時間Ｔｈ１および最新前操作量切換経過時間Ｔｈ２に基づいて、リミットサイクル発生部１４は、操作量切換経過時間Ｔｈを下式（１９）により算出する。
Ｔｈ＝０．５（Ｔｈ１＋Ｔｈ２） ・・・（１９）

リミットサイクル発生部１４により算出された操作量切換経過時間Ｔｈは、操作量切換経過時間記憶部１７に記憶される。

次に、リミットサイクル発生部１４は、上述した基本動作Ａ、Ｂが終了したか否かを判定する（ステップＳ３０５）。基本動作Ａ、Ｂが終了していない場合、すなわち最上昇温度Ｔ１、最降下温度Ｔ２および操作量切換経過時間Ｔｈが算出されていない場合（ステップＳ３０５：ＮＯ）、リミットサイクル発生部１４は、ステップＳ３０３の処理に戻るよう指示を出す。

最上昇温度Ｔ１、最降下温度Ｔ２および操作量切換経過時間Ｔｈが算出されている場合（ステップＳ３０５：ＹＥＳ）、第１のＰＩＤパラメータ算出部１８は、式（１５）、（１６）により、昇温器側比例帯Ｐｂｈと降温器側比例帯Ｐｂｃを算出する（ステップＳ３０６）。

比例帯が算出されると、第２のＰＩＤパラメータ算出部１９は、操作量切換経過時間Ｔｈに基づいて、式（１１）、（１２）により、積分時間Ｔｉ、微分時間Ｔｄを算出する（ステップＳ３０７）。

算出された昇温器側比例帯Ｐｂｈ、降温器側比例帯Ｐｂｃ、積分時間Ｔｉ、微分時間Ｔｄは、ＰＩＤ制御演算部２０の新たなＰＩＤパラメータとして設定される。ＰＩＤ制御演算部２０は、新たなＰＩＤパラメータに基づいてＰＩＤ制御演算を行うことにより操作量ＭＶを算出し、操作量ＭＶ出力部２１に入力する。操作量ＭＶ出力部２１は、入力された操作量ＭＶに基づいて、昇温器または降温器の運転を制御する信号を生成し、冷暖房器に対して出力する。

このように、本発明によれば、オートチューニング時に、冷暖房器を停止した状態で到達する被制御空間の平衡温度Ｔｍに基づいて昇温器と降温器の動作を切り換えることにより制御量ＰＶのリミットサイクル波形を発生させるので、オートチューニングに適したリミットサイクル波形を生成することが可能となり、結果として住居用等の冷暖房器においてもＰＩＤパラメータを適切な値に調整することができる。

また、本発明によれば、オートチューニング時に昇温器または降温器を１００％の出力で動作させるので、従来のように常温放置による温度下降や温度上昇を待つ必要がない。

次に、図５を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。図５は、第２の実施の形態にかかる冷暖房制御装置の構成を示すブロック図である。
なお、本実施の形態は、上述した第１の実施の形態にさらに停止保持処理部５１を設けたものである。したがって、第１の実施の形態と同等の構成要素については同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。

停止保持処理部５１は、オートチューニングを開始する前に予め設定された停止時間Ｔｓだけ昇温器と降温器の運転を停止させ、その停止時間Ｔｓが経過すると、リミットサイクル発生部１４にリミットサイクルの発生等の図３におけるステップＳ３０２以降の一連のオートチューニング処理を開始させる旨の指示を出力する。

このような構成にすることにより、被制御空間の平衡温度を自動的に確定することができるので、オートチューニングに適したリミットサイクル波形を容易に生成することが可能となる。

なお、停止時間Ｔｓは、適宜自由に設定することができる。

第１の実施の形態にかかる冷暖房制御装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）はリミットサイクル波形の変化を示す図、（ｂ）は図２（ａ）における操作量ＭＶの変化を示す図である。 本実施の形態にかかる冷暖房制御装置のオートチューニングの動作を示すフローチャートである。 本実施の形態にかかる冷暖房制御装置のオートチューニング時のリミットサイクル波形の一例を示す図である。 第２の実施の形態にかかる冷暖房制御装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１１…設定値ＳＰ入力部、１２…制御量ＰＶ入力部、１３…切換温度記憶部、１４…リミットサイクル発生部、１５…最上昇温度記憶部、１６…最降下温度記憶部、１７…操作量切換経過時間記憶部、１８…第１のＰＩＤパラメータ算出部、１９…第２のＰＩＤパラメータ算出部、２０…ＰＩＤ制御演算部、２１…操作量ＭＶ出力部、５１…停止保持処理部。

Claims (3)

1. 被制御空間の制御量を検出する制御量検出手段と、
   検出された制御量とこの制御量に対して設定された設定値とから、昇温器と降温器とを有する冷暖房器の操作量をＰＩＤパラメータに基づくＰＩＤ制御演算により算出するＰＩＤ制御演算手段と、
   オートチューニング時に、前記冷暖房器の昇温器と降温器とを交互に動作させて前記制御量のリミットサイクル波形を発生させ、このリミットサイクル波形から前記制御量の最上昇温度および前記制御量の最降下温度並びに前記昇温器または前記降温器の運転時間である操作量切換経過時間を検出するリミットサイクル発生手段と、
   前記最上昇温度、前記最降下温度、前記操作量切換経過時間に基づき、前記ＰＩＤパラメータを算出し、前記ＰＩＤ制御演算手段に設定するＰＩＤパラメータ算出手段と、
   前記制御量が前記冷暖房器を停止した状態で到達する前記被制御空間の平衡温度を前記昇温器と前記降温器の切換温度として記憶する切換温度記憶手段と
   を備えた冷暖房制御装置であって、
   前記リミットサイクル発生手段は、前記制御量が前記切換温度記憶手段に記憶された前記平衡温度を超えると前記降温器を動作させ、前記制御量が前記平衡温度を下回ると前記昇温器を動作させる
   ことを特徴とする冷暖房制御装置。
2. 前記リミットサイクル発生手段は、前記昇温器または前記降温器を１００％の出力で動作させる
   ことを特徴とする請求項１記載の冷暖房制御装置。
3. オートチューニングを開始する前に、前記冷暖房器を所定時間停止させ、この所定時間の経過後、前記リミットサイクル発生手段に前記オートチューニングを開始させる停止保持処理手段
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２記載の冷暖房制御装置。

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