JP5911455B2 - 環境試験装置および環境試験装置の制御方法 - Google Patents
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Description
内部で生成する制御量に基づいて制御信号を出力する制御部と、
前記制御部による前記制御信号によって制御される操作部と、
前記操作部の近傍に配置されて規定の物理量を検出するメインセンサと、
被試験体の近傍における前記と同じ物理量を検出するサブセンサとを備え、
前記制御部はさらに移動平均演算手段と制御量演算手段とを備え、
前記移動平均演算手段は、前記サブセンサによる検出物理量と前記メインセンサによる検出物理量との差分を時系列的に取得し、その取得した時系列をなす複数タイミングでの前記両検出物理量の差分の移動平均を演算するように構成され、
前記制御量演算手段は、前記移動平均演算手段によって演算された差分の移動平均をオフセット値として、前記制御部に対する目標設定物理量と前記メインセンサによる検出物理量と前記オフセット値とから前記制御量を生成するものであって、前記移動平均演算手段によって演算された差分の移動平均を規定の閾値範囲と比較して、前記移動平均が前記閾値範囲内であればその移動平均を前記オフセット値とし、前記移動平均が前記閾値範囲内でなければその閾値範囲のリミット値を前記オフセット値とすることができるように構成されている。
メインセンサおよびサブセンサからそれぞれ所定の検出物理量を取得するステップと、
前記両検出物理量の差分を求めるステップと、
時系列をなす複数タイミングでの前記両検出物理量の差分の移動平均を演算し、得られた移動平均をオフセット値とするステップと、
制御部に対する目標設定物理量と前記メインセンサによる検出物理量と前記オフセット値とから操作部に対する制御量を生成するステップとを有し、
前記移動平均をオフセット値とするステップは、前記差分の移動平均を規定の閾値範囲と比較して、前記移動平均が前記閾値範囲内であればその移動平均を前記オフセット値とし、前記移動平均が前記閾値範囲内でなければその閾値範囲のリミット値を前記オフセット値とすることができるものである。
MAi =Σ(ΔFi )/k
となる(単純移動平均は一例)。ここで、分子のΣ(ΔFi )は直近の複数k個の検出物理量の差分ΔFn ,ΔFn-1 ,ΔFn-2 ,……,ΔFn-(k-1) の合計で、
Σ(ΔFi )=ΔFn +ΔFn-1 +ΔFn-2 +……+ΔFn-(k-1)
である。すなわち、差分の合計Σ(ΔFi )をその差分の個数kで除算したものが差分の移動平均MAi (単純移動平均)である。この差分の移動平均MAi の情報は制御量演算手段12に渡される。
OSi ←MAi (=Σ(ΔFi )/k)
とされ、オフセット付加手段12aでは、
Fmi ′=Fmi +OSi
となる。なお、ここでは、オフセット値OSi が加算される形になっている点に注意されたい。差分手段12bでは、
ei ′=Fmi ′−Fo
となる。後者の式を変形すると、
ei ′=(Fmi +OSi )−Fo
=(Fmi −Fo)+OSi
=ei +OSi
となる。ここで、
ei =Fmi −Fo
としている(ei は一般的なフィードバック制御にいう偏差に相当している)。
Fo′=Fo−OSi
となる。なお、ここでは、オフセット値OSi が減算される形になっている点に注意されたい。差分手段12dでは、
ei ′=Fmi −Fo′
となる。後者の式を変形すると、
ei ′=Fmi −(Fo−OSi )
=(Fmi −Fo)+OSi
=ei +OSi
となる。
ΔFi =Fmi −Fo
となり、オフセット付加手段12fでは、
ei ′=ΔFi +OSi
となる。後者の式を変形すると、
ei ′=(Fmi −Fo)+OSi
=ei +OSi
となる。なお、ここでは、オフセット値OSi が加算される形になっている点に注意されたい。
MAn =MAn-1 +ΔFn /k−ΔFn-(k-1) /k
としてもよい。この式は、
MAn-1 =(ΔFn-1 +ΔFn-2 +ΔFn-3 +……+ΔFn-(k-2) +ΔFn-(k-1) )/k
を利用すれば、
MAn =(ΔFn +ΔFn-1 +ΔFn-2 +……+ΔFn-(k-1) )/k
と等価であることが理解される。
MAi =Σ(ΔFi )/k
=(ΔFn +ΔFn-1 +ΔFn-2 +……+ΔFn-(k-1) )/k
がある。これは単純移動平均である。
MAth1 ≦MAi ≦MAth2
MAth1 ≦MAi <MAth2
MAth1 <MAi ≦MAth2
MAth1 <MAi <MAth2
のうちのいずれを採用してもよい。さらにここで、下限値MAth1 と上限値MAth2 とは任意の値を取り得るものとする(ただし、MAth1 ≦MAth2 )。また、プラス値、マイナス値に関しても、
MAth1 :マイナス値 MAth2 :マイナス値
MAth1 :マイナス値 MAth2 :ゼロ値
MAth1 :マイナス値 MAth2 :プラス値
MAth1 :ゼロ値 MAth2 :ゼロ値
MAth1 :ゼロ値 MAth2 :プラス値
MAth1 :プラス値 MAth2 :プラス値
のうちのいずれを採用してもよい。装置の保護等のことを考慮してゼロ値の場合も含めている。
−2≦MAi ≦2
−1.5≦MAi <2
−2<MAi ≦2.5
2.1<MAi <2.9
−2.7≦MAi ≦−1.2
0<MAi ≦1.9
−2≦MAi <0
などのように、閾値とその境界判定については全く任意に定めてよい。
MAth1 ≦MAi
MAth1 <MAi
MAi ≦MAth2
MAi <MAth2
のうちのいずれを採用してもよい。
Fmi ′=Fmi +OSi
である。この演算は図2(a)の制御量演算手段12におけるオフセット付加手段12aによって実行される。なお、オフセット値OSi の付加の形態は加算となっている。メインセンサ3による検出物理量Fmi に対してオフセット値OSi を作用させる図2(a)の様式では、オフセット値OSi は「+OSi 」のかたちで作用させる。
ei ′=Fmi ′−Fo
である。この演算は制御量演算手段12における差分手段12bによって行われる。
Fo′=Fo−OSi
である。この演算は図2(b)の制御量演算手段12におけるオフセット付加手段12cによって実行される。なお、オフセット値OSi の付加の形態は減算となっている。制御部10への目標設定物理量Foに対してオフセット値OSi を作用させる図2(b)の様式では、オフセット値OSi は「−OSi 」のかたちで作用させる。
ei ′=Fmi −Fo′
である。この演算は制御量演算手段12における差分手段12dによって行われる。
である。これは、差分手段12eが実行する。なお、ステップS43は図示の位置でなくてもよく、制御量ei ′の算出(ステップS50参照)の前にあればよい。
ei ′=ei +OSi
である。なお、オフセット値OSi の付加の形態は加算となっている。元来の偏差ei (=Fmi −Fo)に対してオフセット値OSi を作用させる図2(c)の様式では、オフセット値OSi は「+OSi 」のかたちで作用させる。
ei ′=ei +OSi =(Fmi −Fo)+OSi
である。
ei ′=(Fmi +OSi )−Fo
とすればよい。
ei ′=Fmi −(Fo−OSi )
とすればよい。メインセンサ3による検出物理量Fmi に対してオフセット値OSi を作用させるときは、加算をもって作用させる。一方、制御部10に対する目標設定物理量Foに対してオフセット値OSi を作用させるときは、減算をもって作用させる。
Fmi ′=Fmi −|OSi |=Fmi +OSi
であり、〔ei ′=Fmi ′−Fo〕であるから、
ei ′=(Fmi +OSi )−Fo
となり、上記のei =Fmi −Fo>0の場合と同じ式で表される。
Fo′=Fo+|OSi |=Fo−OSi
であり、〔ei ′=Fmi −Fo′〕より、
ei ′=Fmi −(Fo−OSi )
となり、これも上記のei =Fmi −Fo>0の場合と同じ式で表される。
ΔFi =Fsi −Fmi
としたが、これに代えて、前者と後者を入れ替えて、
ΔFi =Fmi −Fsi
としてもよい。
Fmi ′=Fmi +OSi
のように作用させる場合と、目標設定物理量Foに対して、
Fo′=Fo−OSi
のように作用させる場合とに画然と区分したが、本発明はこれに限定されるものではなく、オフセット値OSi を2つに分けて、
OSi =OS1i +OS2i
のようにし、
Fmi ′=Fmi +OS1i
Fo′=Fo−OS2i
の組み合わせでオフセット値OSi をメインセンサ3による検出物理量Fmi と目標設定物理量Foとの双方に対して作用させてもよい。
とした上で、
ΔF=Fav−Fm
とするのが前者であり、
ΔF1=F1s−Fm
ΔF2=F2s−Fm
としたうえで、
ΔFav=(ΔF1+ΔF2)/2
とするのが後者である。なお、サフィックスの「av」は平均値を意味する。
温度調節の動作を図10のフローチャートを用いて説明する。このフローチャートの場合、制御量演算手段12は図2(a)のタイプとなっている。この実施例での特徴は、差分の移動平均MAi をオフセット値OSi として用いる対象がメインセンサ3aによる検出温度Tmi となっており、補正偏差である制御量ei ′が補正後の検出温度Tmi ′と制御部10に対する目標設定温度Toとの差分として求められている点にある。
MAi =Σ(ΔTi )/k
=(ΔTn +ΔTn-1 +ΔTn-2 +……+ΔTn-(k-1) )/k
である。
Tmi ′=Tmi +OSi
である。この演算はオフセット付加手段12aによって行われる。ここでは、オフセット値OSi が加算される形になっている。
ei ′=Tmi ′−To
とする。この演算は差分手段12bによって行われる。
ei ′=Tmi ′−To
=(Tmi +OSi )−To
=(Tmi −To)+OSi
となる。ところで、〔ei =Tmi −To〕であるから、結局は、
ei ′=ei +OSi
となる。これは、図7のステップS50の式と同じである。
湿度調節の動作を図12のフローチャートを用いて説明する。
MAi =Σ(ΔHi )/k
=(ΔHn +ΔHn-1 +ΔHn-2 +……+ΔHn-(k-1) )/k
である。
Hmi ′=Hmi +OSi
である。ここでは、オフセット値OSi が加算される形になっている。
ei ′=Hmi ′−Ho
とする。
To′=To−OSi
とする。なお、オフセット値OSi の付加の形態は減算となっている。
ei ′=Tmi −To′
とする。
ei ′=Tmi −To′
=Tmi −(To−OSi )
=(Tmi −To)+OSi
となる。〔ei =Tmi −To〕であるから、結局は、
ei ′=ei +OSi
となる。これは、図7のステップS50の式と同じである。
(2)移動平均を用いた制御は行うが、リミッタを使用しないモード
(3)移動平均は用いず偏差を用いる制御に加えて、リミッタを使用するモード
(4)移動平均は用いず偏差を用いる制御は行うが、リミッタを使用しないモード
例えば、温度、湿度、温湿度などの制御対象物理量の状態が不安定なときや過渡的な変化を示すときには上記の(1)のモードを選択し、それ以外の制御対象物理量の状態が安定なときや制御が不安定になりにくいときには上記の(2),(3),(4)のいずれかのモードを選択する。つまり、(1)のモードから(2),(3),(4)のいずれかのモードへの切り替えや、(2),(3),(4)のいずれかのモードから(1)のモードへの切り替えを行うものであってもよい。この他、(2)と(3)または(4)の切り替えでもよい。また、(1)〜(4)のすべてのモードを備えている必要はない。
2 操作部(空調装置)
2a 温度調節機構
2b 湿度調節機構
2c 送風機
3 メインセンサ
3a 温度のメインセンサ
3b 湿度のメインセンサ
4 被試験体
5 サブセンサ
5a 温度のサブセンサ
5b 湿度のサブセンサ
6 試験室
10 制御部
11 移動平均演算手段
11a 差分算出手段
11b 差分データ記憶手段
11c 移動平均算出手段
11d 検出物理量記憶手段
11e 差分算出手段
11f 移動平均算出手段
12 制御量演算手段
12a オフセット付加手段
12b 差分手段
12c オフセット付加手段
12d 差分手段
12e 差分手段
12f オフセット付加手段
Claims (14)
- 内部で生成する制御量に基づいて制御信号を出力する制御部と、
前記制御部による前記制御信号によって制御される操作部と、
前記操作部の近傍に配置されて規定の物理量を検出するメインセンサと、
被試験体の近傍における前記と同じ物理量を検出するサブセンサとを備え、
前記制御部はさらに移動平均演算手段と制御量演算手段とを備え、
前記移動平均演算手段は、前記サブセンサによる検出物理量と前記メインセンサによる検出物理量との差分を時系列的に取得し、その取得した時系列をなす複数タイミングでの前記両検出物理量の差分の移動平均を演算するように構成され、
前記制御量演算手段は、前記移動平均演算手段によって演算された差分の移動平均をオフセット値として、前記制御部に対する目標設定物理量と前記メインセンサによる検出物理量と前記オフセット値とから前記制御量を生成するものであって、前記移動平均演算手段によって演算された差分の移動平均を規定の閾値範囲と比較して、前記移動平均が前記閾値範囲内であればその移動平均を前記オフセット値とし、前記移動平均が前記閾値範囲内でなければその閾値範囲のリミット値を前記オフセット値とすることができるように構成されている環境試験装置。 - 内部で生成する制御量に基づいて制御信号を出力する制御部と、
前記制御部による前記制御信号によって制御される操作部と、
前記操作部の近傍に配置されて規定の物理量を検出するメインセンサと、
被試験体の近傍における前記と同じ物理量を検出するサブセンサとを備え、
前記制御部はさらに移動平均演算手段と制御量演算手段とを備え、
前記移動平均演算手段は、前記サブセンサによる検出物理量と前記メインセンサによる検出物理量との差分を時系列的に取得し、その取得した時系列をなす複数タイミングでの前記両検出物理量の差分の移動平均を演算するように構成され、
前記制御量演算手段は、前記移動平均演算手段によって演算された差分の移動平均をオフセット値として、前記制御部に対する目標設定物理量と前記メインセンサによる検出物理量と前記オフセット値とから前記制御量を生成するものであって、
前記移動平均演算手段は、前記差分を規定の閾値範囲と比較して、前記差分が前記閾値範囲内であればその差分を前記移動平均の演算に用い、前記差分が前記閾値範囲内でなければその閾値範囲のリミット値を前記移動平均の演算に用いることができるように構成されている環境試験装置。 - 前記制御量演算手段は、
前記メインセンサによる検出物理量に対して前記移動平均演算手段によって得られた前記オフセット値を与えて補正検出物理量を生成するオフセット付加手段と、
前記オフセット付加手段による補正検出物理量と前記目標設定物理量との差分をとり前記制御量とする差分手段とを備えて構成されている請求項1又は2に記載の環境試験装置。 - 前記制御量演算手段は、
前記目標設定物理量に対して前記移動平均演算手段によって得られた前記オフセット値を与えて補正目標設定物理量を生成するオフセット付加手段と、
前記メインセンサによる検出物理量と前記オフセット付加手段による前記補正目標設定物理量との差分をとり前記制御量とする差分手段とを備えて構成されている請求項1又は2に記載の環境試験装置。 - 前記制御量演算手段は、
前記メインセンサによる検出物理量と前記目標設定物理量との差分をとり偏差とする差分手段と、
前記差分手段による偏差に対して前記移動平均演算手段によって得られた前記オフセット値を与えて前記制御量とするオフセット付加手段とを備えて構成されている請求項1又は2に記載の環境試験装置。 - 前記移動平均演算手段は、
時系列をなす複数タイミングで繰り返しながら、前記サブセンサによる検出物理量と前記メインセンサによる検出物理量との差分を算出する差分算出手段と、
前記差分算出手段による検出物理量の差分のデータを時系列をなす複数タイミングのものについて記憶する差分データ記憶手段と、
前記差分データ記憶手段に記憶されている時系列をなす複数タイミングの差分の移動平均を算出する移動平均算出手段とを備えたものとして構成されている請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の環境試験装置。 - 前記移動平均演算手段は、
前記サブセンサによる検出物理量と前記メインセンサによる検出物理量とにつき時系列をなす複数タイミングのものについて記憶する検出物理量記憶手段と、
前記検出物理量記憶手段による時系列をなす複数タイミングでの、同時刻の前記サブセンサによる検出物理量と前記メインセンサによる検出物理量との差分をそれぞれ算出する差分算出手段と、
前記差分算出手段による時系列をなす複数の差分について、その差分の移動平均を算出する移動平均算出手段とを備えたものとして構成されている請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の環境試験装置。 - 前記制御対象が流体の温度または湿度の少なくともいずれか一方を含むものであり、前記操作部が流体に対して温度調節を行う温度調節機構または湿度調節を行う湿度調節機構の少なくともいずれか一方を含むものであり、前記操作部の近傍が流体流出口であり、前記メインセンサおよび前記サブセンサが温度センサまたは湿度センサの少なくともいずれか一方を含むものである請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の環境試験装置。
- 前記サブセンサとして複数のサブセンサが設けられ、前記移動平均演算手段は前記複数のサブセンサによる検出物理量の平均値をもって前記差分の移動平均の演算を行うように構成されている請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の環境試験装置。
- メインセンサおよびサブセンサからそれぞれ所定の検出物理量を取得するステップと、
前記両検出物理量の差分を求めるステップと、
時系列をなす複数タイミングでの前記両検出物理量の差分の移動平均を演算し、得られた移動平均をオフセット値とするステップと、
制御部に対する目標設定物理量と前記メインセンサによる検出物理量と前記オフセット値とから操作部に対する制御量を生成するステップとを有し、
前記移動平均をオフセット値とするステップは、前記差分の移動平均を規定の閾値範囲と比較して、前記移動平均が前記閾値範囲内であればその移動平均を前記オフセット値とし、前記移動平均が前記閾値範囲内でなければその閾値範囲のリミット値を前記オフセット値とすることができる環境試験装置の制御方法。 - メインセンサおよびサブセンサからそれぞれ所定の検出物理量を取得するステップと、
前記両検出物理量の差分を求めるステップと、
時系列をなす複数タイミングでの前記両検出物理量の差分の移動平均を演算し、得られた移動平均をオフセット値とするステップと、
制御部に対する目標設定物理量と前記メインセンサによる検出物理量と前記オフセット値とから操作部に対する制御量を生成するステップとを有し、
前記移動平均をオフセット値とするステップは、前記差分を規定の閾値範囲と比較して、前記差分が前記閾値範囲内であればその差分を前記移動平均の演算に用い、前記差分が前記閾値範囲内でなければその閾値範囲のリミット値を前記移動平均の演算に用いることができる環境試験装置の制御方法。 - 前記制御量を生成するステップは、前記メインセンサによる検出物理量に対して前記オフセット値を与えて補正検出物理量を生成し、前記補正検出物理量と前記目標設定物理量との差分をとることにより前記制御量を生成する請求項10又は11に記載の環境試験装置の制御方法。
- 前記制御量を生成するステップは、前記目標設定物理量に対して前記オフセット値を与えて補正目標設定物理量を生成し、前記メインセンサによる検出物理量と前記補正目標設定物理量との差分をとることにより前記制御量を生成する請求項10又は11に記載の環境試験装置の制御方法。
- 前記制御量を生成するステップは、前記メインセンサによる検出物理量と前記目標設定物理量との差分をとって偏差を生成し、前記偏差に対して前記オフセット値を与えることにより前記制御量を生成する請求項10又は11に記載の環境試験装置の制御方法。
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