JP6417175B2 - 評価装置および評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、過渡状態における制御応答の特徴が現れ易くなるように操作量ＭＶを処理した評価指標を算出する評価装置および評価方法に関するものである。

半導体製造装置では、ＥＥＳ（Equipment Engineering System）が実用段階へと移行してきている。ＥＥＳは、半導体製造装置が正常に機能しているかどうかをデータでチェックし、装置の信頼性や生産性を向上させるシステムである。ＥＥＳの主な目的は、装置自体を対象とする不具合検知（ＦＤ：Fault Detection）、不具合予知（ＦＰ：Fault Prediction）である（非特許文献１参照）。

ＦＤ／ＦＰには、装置コントロールレベル、モジュールレベル、サブシステムレベル、Ｉ／Ｏデバイスレベルという階層化の捉え方がある。装置コントロールレベルのＦＤ／ＦＰは、ホストまたはオペレータから指示された処理条件の基で装置機能が装置スペックの許容範囲内で動作しているかを監視／検知するＦＤ／ＦＰである。モジュールレベルのＦＤ／ＦＰは、デバイスもしくはサブシステムから構成されるモジュールが、指示値どおりに処理を行うことができるかを監視／検知するＦＤ／ＦＰである。サブシステムレベルのＦＤ／ＦＰは、フィードバック制御を行うような複数のデバイスからなる複合システムが、いくつかのパラメータ設定の基で安定して動作しているかを監視／検知するＦＤ／ＦＰである。Ｉ／ＯデバイスレベルのＦＤ／ＦＰは、装置を構成するセンサやアクチュエータが設計値どおりに安定して動作しているかを監視／検知するＦＤ／ＦＰである。このように、Ｉ／Ｏデバイスレベルの主体は、センサやアクチュエータである。

アクチュエータのＦＤ／ＦＰに関しては、（０，１）のビット列のデータ（アクチュエータデータ）で済むシーケンス制御的な動作については、特に実用段階にあると言える。
一方で、センサのＦＤ／ＦＰに関しては、温度、圧力、流量などのプロセス量が対象データになる。これらのデータについては、ｍｓｅｃ．レベルで全てのデータを保存するのが合理的とは言えない。そこで、センサのデータを装置が管理する処理単位毎に、あるいは一定の期間毎に代表値化して、代表値化した値をチェックするＥＥＳ対応の基板処理装置（特許文献１参照）などが提案されている。代表値とは、最大値、最小値、平均値などである。これらの代表値によりＦＤ／ＦＰが実現できれば、全てのデータを監視する場合と比較して通信量、必要メモリ量などを大幅に削減できるので効率的である。

代表値を利用したＦＤ／ＦＰとしては、劣化によるヒータ断線のＦＰや、過電流によるヒータ断線のＦＤなどが知られている。ヒータが劣化する場合、ヒータの抵抗値（非プロセス量）の平均値が徐々に上昇していくので、ヒータの抵抗値の平均値を代表値としてチェックすれば、劣化によるヒータの断線を予知することができる。また、過電流によってヒータが断線した場合、ヒータの抵抗値の最大値が突発的に上昇するので、ヒータの抵抗値の最大値を代表値としてチェックすれば、過電流によるヒータの断線を検知することができる。

ここで、サブシステムに相当する制御ループ（ＰＩＤ制御などを実行するコントローラレベル）については、特許文献２のような加熱装置の温度制御応答の特徴（代表値に相当するもので、設定値ＳＰに対する制御量ＰＶのオーバーシュート量など）を算出し保持する制御機器が提案されている（特許文献２参照）。特許文献２に開示された技術は、制御の不具合状態を把握するために、制御結果をＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）に保存するための技術である。

特開２０１０−２１９４６０号公報 特開２００９−２１７４３９号公報

「装置レベルでの装置機能の性能確認に関する解説書」，社団法人電子情報技術産業協会，２００５年３月２３日

以上のように非プロセス量であれば、ＦＤ／ＦＰの実用化は可能である。しかしながら、プロセス量に関しては、単純な代表値のみで非プロセス量の場合のようなＦＤ／ＦＰを実現できるものが少なく、ＦＤ／ＦＰ機能を十分に実現できていないという問題点があった。ＥＥＳの装置内分散配置は、ＥＥＳの全体効率を高めるために有効な実装方法であるので、コントローラレベルで最も重要な制御状態自体を直接的に扱うＦＤ／ＦＰ機能をさらに強化することが求められている。

特許文献２に開示された技術では、過渡状態における制御応答の特徴量として制御量ＰＶ（加熱温度制御ならば昇温時の温度）を記録対象とする。しかし、制御のＦＤ／ＦＰとしては操作量ＭＶも重要である。この場合、制御量ＰＶのように特定の目標値（設定値ＳＰ）を基準にすると評価指標を与えやすくなるが、操作量ＭＶはその点が単純ではない。操作量ＭＶを評価指標として取り込むための改善が必要である。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、過渡状態における制御応答（例えば昇温時）の特徴が現れ易くなるように操作量ＭＶを処理した評価指標を算出することにより、操作量ＭＶの挙動の再現性を定量的に提示することができる評価装置および評価方法を提供することを目的とする。換言するならば、本発明は、特に簡易型のコントローラレベルで内蔵も外付けも可能な簡易型のＦＤ／ＦＰ関連機能を提供する。

本発明の評価装置は、外部からの指示に従って設定値ＳＰを変更する設定値変更手段と、前記設定値ＳＰと計測器によって計測される制御量ＰＶとに基づき、フィードバック制御の動作として操作量ＭＶを算出する操作量算出手段と、前記操作量ＭＶを制御対象に出力する操作量出力手段と、前記設定値ＳＰの変更に伴って前記制御量ＰＶが前記設定値ＳＰの初期設定値ＳＰＩから最終目標設定値ＳＰＬへと追従する制御応答における前記操作量ＭＶの標準的な時間変化を示す基準変化パターンＭＶＸを予め記憶する基準操作量記憶手段と、この基準操作量記憶手段に記憶されている基準変化パターンＭＶＸを参照し、前記制御応答中の前記操作量ＭＶと前記基準変化パターンＭＶＸとの差異を評価指標として算出する評価指標算出手段とを備え、前記評価指標算出手段は、前記設定値ＳＰが変更されたときに前記制御量ＰＶが前記初期設定値ＳＰＩから前記最終目標設定値ＳＰＬへと追従する制御応答における前記評価指標を、この制御応答の前半の評価指標と後半の評価指標とに分けて算出することを特徴とするものである。

また、本発明の評価装置の１構成例は、さらに、前記評価指標算出手段によって算出された評価指標を提示する評価指標提示手段を備えることを特徴とするものである。
また、本発明の評価装置の１構成例において、前記評価指標算出手段は、前記操作量ＭＶと前記基準変化パターンＭＶＸとの差が正値の評価指標と、前記操作量ＭＶと前記基準変化パターンＭＶＸとの差が負値の評価指標とに分けて前記評価指標を算出することを特徴とするものである。

また、本発明の評価方法は、外部からの指示に従って設定値ＳＰを変更する設定値変更ステップと、前記設定値ＳＰと計測器によって計測される制御量ＰＶとに基づき、フィードバック制御の動作として操作量ＭＶを算出する操作量算出ステップと、前記操作量ＭＶを制御対象に出力する操作量出力ステップと、前記設定値ＳＰの変更に伴って前記制御量ＰＶが前記設定値ＳＰの初期設定値ＳＰＩから最終目標設定値ＳＰＬへと追従する制御応答における前記操作量ＭＶの標準的な時間変化を示す基準変化パターンＭＶＸを予め記憶する基準操作量記憶手段を参照し、前記制御応答中の前記操作量ＭＶと前記基準変化パターンＭＶＸとの差異を評価指標として算出する評価指標算出ステップとを含み、前記評価指標算出ステップは、前記設定値ＳＰが変更されたときに前記制御量ＰＶが前記初期設定値ＳＰＩから前記最終目標設定値ＳＰＬへと追従する制御応答における前記評価指標を、この制御応答の前半の評価指標と後半の評価指標とに分けて算出するステップを含むことを特徴とするものである。

本発明によれば、設定値ＳＰの変更に伴う制御応答中の操作量ＭＶと基準変化パターンＭＶＸとの差異を評価指標として算出することにより、過渡状態における制御応答の特徴が現れ易くなるように操作量ＭＶを処理して取り込むことができ、基準変化パターンＭＶＸに対する操作量ＭＶの挙動の再現性を定量的に提示することができる。本発明では、制御量ＰＶに設定値ＳＰとの差異が現れ難い場合でも、制御対象の装置に劣化が発生していたり、操作量算出手段の制御パラメータ（ＰＩＤパラメータ）が不適切に設定されていたりすれば、操作量ＭＶと基準変化パターンＭＶＸとの差異が現れ易くなるので、オペレータは差異の特徴を認識することができ、差異が生じた原因を推定することができる。

本発明の原理２を説明する図である。 本発明の原理２を説明する図である。 本発明の原理２を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る評価装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る加熱装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る評価装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る評価指標の表示例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る評価指標の他の表示例を示す図である。

［発明の原理１］
フィードバック制御の特に設定値ＳＰランプ入力の場合（設定値ＳＰを一定の変化率ΔＳＰで徐々に変化させる場合）、制御量ＰＶは設定値ＳＰに追従する制御動作になる。すなわち、制御量ＰＶは高い再現性をもって補償される。したがって、制御可能な程度の装置劣化（例えば少しずつの経年変化など）が発生していたとしても、制御量ＰＶには差異が現れ難い。このように制御量ＰＶに差異が現れ難いという点は、特許文献２のように設定値ＳＰステップ入力を扱う場合と大きく異なる部分である。

一方で、制御量ＰＶを設定値ＳＰに追従させるための操作量ＭＶは、制御量ＰＶに差異が現れないように補償するためのものであるから、装置劣化が発生している場合、操作量ＭＶには相当の差異が現れざるを得ない。そこで、発明者は、基準ＳＰ変更パターンに伴う制御応答という過渡状態に対して、操作量ＭＶの評価に焦点を合わせることに着眼した。

ただし、操作量ＭＶの数値自体の累積は絶対値が大きくなるので、経年変化的な微小な差異は定量化しにくい。そこで、ＰＩＤ演算によるフィードバック制御で制御量ＰＶがほぼ再現されている状態を想定すると、まず操作量ＭＶの基準変化パターンＭＶＸを規定することに想到した。そして、基準変化パターンＭＶＸと、実際に得られた制御応答時操作量ＭＶとの差異に基づいて評価指標を定量化すれば、操作量ＭＶの挙動の再現性を定量的に（数値化して）提示できる。

［発明の原理２］
制御応答全般について考えた場合、（Ａ）前半の正側（ＭＶ−ＭＶＸ＞０）の総和、（Ｂ）前半の負側（ＭＶ−ＭＶＸ＜０）の総和、（Ｃ）後半の正側（ＭＶ−ＭＶＸ＞０）の総和、（Ｄ）後半の負側（ＭＶ−ＭＶＸ＜０）の総和の４つに評価指標を分けることで、制御応答全般で正側と負側の差異が相殺されることも起こり難くできるので好適である。

図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図３（Ａ）、図３（Ｂ）は発明の原理２を説明する図であり、図１（Ａ）、図２（Ａ）、図３（Ａ）は制御量ＰＶの変化を示す図、図１（Ｂ）、図２（Ｂ）、図３（Ｂ）はそれぞれ図１（Ａ）、図２（Ａ）、図３（Ａ）に対応する操作量ＭＶの変化を示す図である。図１（Ａ）、図１（Ｂ）は制御応答の前半に（ＭＶ−ＭＶＸ）の正値の総和が大きくなるパターンを示し、図２（Ａ）、図２（Ｂ）は制御応答の前半に（ＭＶ−ＭＶＸ）の負値の総和が大きくなるパターンを示し、図３（Ａ）、図３（Ｂ）は制御応答全般にわたって（ＭＶ−ＭＶＸ）の総和が大きくなるパターンを示している。

例えば、何らかの一時的な外乱により、図１（Ｂ）のように制御応答の前半に基準変化パターンＭＶＸよりも多めに操作量ＭＶが出力され、これに伴い制御応答が標準的なケースよりも即応的に進行したとする。この場合、ＰＩＤ演算によるフィードバック制御ゆえに、制御応答の後半で基準変化パターンＭＶＸよりも少なめに操作量ＭＶが出力される補償動作になる。すなわち、制御応答の前半に（ＭＶ−ＭＶＸ）の正値の総和が大きくなり、制御応答の後半に（ＭＶ−ＭＶＸ）の負値の総和が大きくなるというように定量化される。

また、何らかの一時的な外乱により、図２（Ｂ）のように制御応答の前半に基準変化パターンＭＶＸよりも少なめに操作量ＭＶが出力され、これに伴い制御応答が標準的なケースよりも遅れて進行したとする。この場合、ＰＩＤ演算によるフィードバック制御ゆえに、制御応答の後半で基準変化パターンＭＶＸよりも多めに操作量ＭＶが出力される補償動作になる。すなわち、制御応答の前半に（ＭＶ−ＭＶＸ）の負値の総和が大きくなり、制御応答の後半に（ＭＶ−ＭＶＸ）の正値の総和が大きくなるというように定量化される。

制御応答が振動的にならないように、ＰＩＤパラメータが適切に調整されていれば、上記のように制御応答前半の正側と負側のいずれかと、制御応答後半の正側と負側のいずれかに操作量ＭＶと基準変化パターンＭＶＸとの差異が現れるので、オペレータは差異の特徴を認識できる。

一方、制御応答が振動的になってしまうような、ＰＩＤパラメータの不適切な設定がなされている場合、図３（Ｂ）のように制御応答前半の正側、負側や制御応答後半の正側、負側にそれぞれ操作量ＭＶと基準変化パターンＭＶＸとの差異が現れ易くなるので、オペレータは差異の特徴を認識できる。

以上のように、（Ａ）制御応答前半の（ＭＶ−ＭＶＸ）の正値の総和、（Ｂ）制御応答前半の（ＭＶ−ＭＶＸ）の負値の総和、（Ｃ）制御応答後半の（ＭＶ−ＭＶＸ）の正値の総和、（Ｄ）制御応答後半の（ＭＶ−ＭＶＸ）の負値の総和に分けて評価指標にすることは、ＰＩＤ演算によるフィードバック制御系において、極めて合理的である。

［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図４は本発明の実施の形態に係る評価装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、上記発明の原理１、発明の原理２に対応する例である。ここでは、評価装置を簡易型のコントローラ（温調計）で実現する例として説明する。本実施の形態の評価装置は、従来から温調計に設けられている一般的構成である温調計制御機能部１と、本実施の形態の特徴的構成である評価機能部２とから構成される。

温調計制御機能部１は、温調計外部からの指示に従って設定値ＳＰを変更する設定値変更部１０と、制御量ＰＶを計測器から入力する制御量入力部１１と、設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づき操作量ＭＶを算出する操作量算出部１２と、操作量ＭＶを温調計外部に出力する操作量出力部１３とを備えている。

評価機能部２は、設定値ＳＰの変更に伴う制御応答中の操作量ＭＶの標準的な時間変化を示す基準変化パターンＭＶＸを予め記憶する基準操作量記憶部２０と、設定値ＳＰの変更に伴う制御応答前半の（ＭＶ−ＭＶＸ）の正値の総和を評価指標Ａとして算出する評価指標算出部２１と、制御応答前半の（ＭＶ−ＭＶＸ）の負値の総和を評価指標Ｂとして算出する評価指標算出部２２と、設定値ＳＰの変更に伴う制御応答後半の（ＭＶ−ＭＶＸ）の正値の総和を評価指標Ｃとして算出する評価指標算出部２３と、制御応答後半の（ＭＶ−ＭＶＸ）の負値の総和を評価指標Ｄとして算出する評価指標算出部２４と、算出された評価指標Ａ、評価指標Ｂ、評価指標Ｃ、評価指標Ｄを提示（表示）する評価指標提示部２５とを備えている。

図４の全ての構成は上記発明の原理１に対応し、評価指標算出部２１〜２４と評価指標提示部２５とは上記発明の原理２に対応している。
図５は本実施の形態の適用対象となる加熱装置の構成を示すブロック図である。加熱装置は、処理対象の被加熱物を加熱する加熱処理炉１００と、電気ヒータ１０１と、加熱処理炉１００内の温度を計測する温度センサ１０２と、加熱処理炉１００内の温度を制御する温調計１０３と、電力調整器１０４と、電力供給回路１０５と、加熱装置全体を制御するＰＬＣ（Programmable Logic Controller）１０６とから構成される。

温調計１０３は、温度センサ１０２が計測した制御量ＰＶ（温度）が設定値ＳＰと一致するように操作量ＭＶを算出する。設定値ＳＰは例えばオペレータによって設定される。電力調整器１０４は、操作量ＭＶに応じた電力を決定し、この決定した電力を電力供給回路１０５を通じて電気ヒータ１０１に供給する。こうして、温調計１０３は、加熱処理炉１００内の被加熱物の温度を制御する。図４の温調計制御機能部１と評価機能部２とは温調計１０３に実装される。

以下、本実施の形態の評価装置の動作を図６を参照して説明する。図６は評価装置の動作を示すフローチャートである。ここでは、設定値ＳＰを温度設定値、制御量ＰＶを温度計測値とし、例えば図５に示した加熱装置の温度制御中の操作量ＭＶのデータを収集して評価する場合について説明する。

初めに、オペレータは、設定値ＳＰの変更内容を指定する変更情報を設定値変更部１０に予め設定すると共に（図６ステップＳ１）、変更情報に基づく設定値ＳＰの変更に伴う制御応答中の操作量ＭＶの標準的な時間変化を示す基準変化パターンＭＶＸを基準操作量記憶部２０に予め設定する（図６ステップＳ２）。

変更情報としては、例えば最終目標設定値ＳＰＬ［％］と、変化率ΔＳＰ［％／ｓｅｃ．］とがある。
基準変化パターンＭＶＸは、制御対象の装置（本実施の形態の例では加熱装置）に劣化がないときの制御応答中の標準的な操作量ＭＶを、設定値ＳＰの変更開始時点以後の各時間毎に定めたものである。基準変化パターンＭＶＸは、例えば変更情報の内容で設定値ＳＰを変更する試験を予め実施して確認しておけばよい。

設定値変更部１０は、設定値ＳＰを変更しないときは（図６ステップＳ３においてＮＯ）、設定値ＳＰとして初期設定値ＳＰＩを操作量算出部１２と評価指標算出部２１〜２４とに入力する（図６ステップＳ４）。
制御量ＰＶは、計測器（図５の例では温度センサ１０２）によって計測され、制御量入力部１１を介して操作量算出部１２と評価指標算出部２１〜２４とに入力される（図６ステップＳ５）。

操作量算出部１２は、周知のＰＩＤ制御演算により設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づき操作量ＭＶを算出する（図６ステップＳ６）。
操作量出力部１３は、操作量算出部１２によって算出された操作量ＭＶを制御対象に出力する（図６ステップＳ７）。図５の例では、電力調整器１０４が操作量ＭＶの実際の出力先となる。

以上のようなステップＳ４〜Ｓ７の処理が、設定値ＳＰが変更されるか、あるいはオペレータからの指令によって制御が終了するまで（図６ステップＳ８においてＹＥＳ）、制御周期毎に繰り返し実行される。

次に、設定値変更部１０は、予め定められた設定値変更開始時刻になるか、あるいはオペレータから設定値ＳＰの変更指示を受けると、変更情報で指定された仕様で設定値ＳＰを変更する（図６ステップＳ９）。具体的には、図１（Ａ）、図２（Ａ）、図３（Ａ）に示したように設定値ＳＰを初期設定値ＳＰＩからランプ状に変化させる。このときの設定値ＳＰの変化を規定するのが、変更情報に含まれる変化率ΔＳＰである。また、設定値変更部１０は、設定値ＳＰの変更を開始したことを評価指標算出部２１〜２４に対して通知する。

図６のステップＳ１０，Ｓ１１，Ｓ１２の処理は、それぞれステップＳ５，Ｓ６，Ｓ７と同じである。こうして、設定値ＳＰの変更に伴う制御応答が開始される。
次に、評価指標算出部２１は、設定値ＳＰの変更が開始されると、基準操作量記憶部２０に記憶されている基準変化パターンＭＶＸを参照し、（ＭＶｉ−ＭＶＸｉ）の正値の積算値Ａを次式のように算出する（図６ステップＳ１３）。
Ａ＝Σ（ＭＶｉ−ＭＶＸｉ） ・・・（１）

ＭＶｉは積算値Ａおよび後述する積算値Ｂを算出しようとする現在の制御時点ｉにおいて操作量算出部１２が算出した操作量ＭＶ、ＭＶＸｉは基準変化パターンＭＶＸで定められた、制御時点ｉの操作量ＭＶである。評価指標算出部２１は、制御応答前半において（ＭＶｉ−ＭＶＸｉ）＞０の場合に限り、式（１）の計算を行う。

なお、基準変化パターンＭＶＸでは、設定値ＳＰの変更開始時点を時刻０として、以後の操作量ＭＶの変化を時刻毎に定めている。したがって、設定値変更部１０が実際に設定値ＳＰの変更を開始した時刻をＳＴとすれば、時刻（ｉ−ＳＴ）の操作量ＭＶを基準変化パターンＭＶＸから取得して、これを基準変化パターンＭＶＸで定められた、制御時点ｉの操作量ＭＶとすればよい。

評価指標算出部２２は、設定値ＳＰの変更が開始されると、基準操作量記憶部２０に記憶されている基準変化パターンＭＶＸを参照し、（ＭＶｉ−ＭＶＸｉ）の負値の積算値Ｂを次式のように算出する（図６ステップＳ１４）。
Ｂ＝Σ（ＭＶｉ−ＭＶＸｉ） ・・・（２）
評価指標算出部２２は、制御応答前半において（ＭＶｉ−ＭＶＸｉ）＜０の場合に限り、式（２）の計算を行う。

評価指標算出部２３は、制御応答の後半になると、基準操作量記憶部２０に記憶されている基準変化パターンＭＶＸを参照し、（ＭＶｊ−ＭＶＸｊ）の正値の積算値Ｃを次式のように算出する（図６ステップＳ１５）。
Ｃ＝Σ（ＭＶｊ−ＭＶＸｊ） ・・・（３）

ＭＶｊは積算値Ｃおよび後述する積算値Ｄを算出しようとする現在の制御時点ｊにおいて操作量算出部１２が算出した操作量ＭＶ、ＭＶＸｊは基準変化パターンＭＶＸで定められた、制御時点ｊの操作量ＭＶである。評価指標算出部２３は、制御応答後半において（ＭＶｊ−ＭＶＸｊ）＞０の場合に限り、式（３）の計算を行う。上記と同様に、設定値変更部１０が実際に設定値ＳＰの変更を開始した時刻をＳＴとすれば、時刻（ｊ−ＳＴ）の操作量ＭＶを基準変化パターンＭＶＸから取得して、これを基準変化パターンＭＶＸで定められた、制御時点ｊの操作量ＭＶとすればよい。

評価指標算出部２４は、制御応答の後半になると、基準操作量記憶部２０に記憶されている基準変化パターンＭＶＸを参照し、（ＭＶｊ−ＭＶＸｊ）の負値の積算値Ｄを次式のように算出する（図６ステップＳ１６）。
Ｄ＝Σ（ＭＶｊ−ＭＶＸｊ） ・・・（４）
評価指標算出部２４は、制御応答後半において（ＭＶｊ−ＭＶＸｊ）＜０の場合に限り、式（４）の計算を行う。

こうして、ステップＳ９〜Ｓ１６の処理が、設定値ＳＰの変更に伴う制御応答が終了するまで（図６ステップＳ１７においてＹＥＳ）、制御周期毎に繰り返し実行される。
ここで、制御応答全般とは、設定値ＳＰの変更に伴って制御量ＰＶが初期設定値ＳＰＩから最終目標設定値ＳＰＬに追従する制御応答期間全体を指すものとする。設定値変更部１０は、設定値ＳＰを初期設定値ＳＰＩから一定の変化率ΔＳＰでランプ状に変化させるので、設定値ＳＰが最終目標設定値ＳＰＬにいつ達するかを予め計算することができ、設定値ＳＰが最終目標設定値ＳＰＬに達する時刻に所定時間Ｔを足した時刻を、設定値ＳＰの変更に伴う制御応答の終了時刻として予め計算することができる。終了時刻を決める所定時間Ｔをどのような値に設定すべきかは、設定値ＳＰを変更する試験を予め実施して確認しておけばよい。

そして、制御応答前半とは、設定値ＳＰの変更に伴って制御量ＰＶが初期設定値ＳＰＩから最終目標設定値ＳＰＬの中間まで追従する制御応答期間である。したがって、設定値変更部１０は、上記のように制御応答の終了時刻を計算できれば、制御応答の開始時刻（設定値ＳＰの変更開始時刻）から制御応答の終了時刻までの中間の時刻も予め計算できることになる。設定値変更部１０は、制御応答の中間の時刻に達したときに中間の時刻に達したことを評価指標算出部２１〜２４に対して通知する。

また、制御応答後半とは、制御量ＰＶが前半終了時点（中間時点）から最終目標設定値ＳＰＬまで追従する制御応答期間を指すものとする。設定値変更部１０は、制御応答の終了時刻に達したときに終了時刻に達したことを評価指標算出部２１〜２４に対して通知する。

評価指標算出部２１は、制御応答の開始時刻（設定値ＳＰの変更開始時刻）から制御応答の中間時刻までの制御応答前半において（ＭＶｉ−ＭＶＸｉ）＞０の場合に限り、式（１）の計算を行えばよい。式（１）の積算を繰り返すことにより、積算値Ａは制御応答前半の（ＭＶｉ−ＭＶＸｉ）の正値の総和である評価指標Ａとなる。同様に、評価指標算出部２２は、制御応答前半において（ＭＶｉ−ＭＶＸｉ）＜０の場合に限り、式（２）の計算を行えばよい。式（２）の積算を繰り返すことにより、積算値Ｂは制御応答前半の（ＭＶｉ−ＭＶＸｉ）の負値の総和である評価指標Ｂとなる。

評価指標算出部２３は、制御応答の前半終了時刻（制御応答の中間の時刻）から制御応答の終了時刻までの制御応答後半において（ＭＶｊ−ＭＶＸｊ）＞０の場合に限り、式（３）の計算を行えばよい。式（３）の積算を繰り返すことにより、積算値Ｃは制御応答後半の（ＭＶｊ−ＭＶＸｊ）の正値の総和である評価指標Ｃとなる。同様に、評価指標算出部２４は、制御応答後半において（ＭＶｊ−ＭＶＸｊ）＜０の場合に限り、式（４）の計算を行えばよい。式（４）の積算を繰り返すことにより、積算値Ｄは制御応答後半の（ＭＶｊ−ＭＶＸｊ）の負値の総和である評価指標Ｄとなる。

評価指標提示部２５は、設定値ＳＰの変更に伴う制御応答の終了後、評価指標算出部２１〜２４によって算出された評価指標Ａ、評価指標Ｂ、評価指標Ｃ、評価指標Ｄをオペレータに対して提示（表示）する（図６ステップＳ１８）。
設定値ＳＰの変更に伴う制御応答の終了後は、設定値ＳＰ＝ＳＰＬに基づく制御がステップＳ４〜Ｓ７の処理によって継続されることになる。

図７、図８は評価指標Ａ〜Ｄの表示例を示す図である。図７は制御応答の前半に（ＭＶ−ＭＶＸ）の正値の総和が大きくなるパターンの表示例を示し、図８は制御応答の前半に（ＭＶ−ＭＶＸ）の負値の総和が大きくなるパターンの表示例を示している。

こうして、本実施の形態では、評価指標Ａ〜Ｄを算出して提示することにより、基準変化パターンＭＶＸに対する操作量ＭＶの挙動の再現性を定量的に（数値化して）提示することができる。本実施の形態では、図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図３（Ａ）、図３（Ｂ）で説明したように制御量ＰＶに設定値ＳＰとの差異が現れ難い場合でも、制御対象の装置に劣化が発生していたり、操作量算出部１２のＰＩＤパラメータが不適切に設定されていたりすれば、操作量ＭＶと基準変化パターンＭＶＸとの差異が現れ易くなるので、オペレータは差異の特徴を認識することができ、差異が生じた原因を推定することができる。

なお、本実施の形態では、算出した評価指標Ａ〜Ｄを提示しているが、これに限るものではなく、評価指標Ａ〜ＤをＥＥＰＲＯＭ等の記憶手段に記録するようにしてもよい。

本実施の形態で説明した評価装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って本実施の形態で説明した処理を実行する。

本発明は、過渡状態における制御応答の特徴量として操作量ＭＶを取り込む技術に適用することができる。

１…温調計制御機能部、２…評価機能部、１０…設定値変更部、１１…制御量入力部、１２…操作量算出部、１３…操作量出力部、２０…基準操作量記憶部、２１，２２，２３，２４…評価指標算出部、２５…評価指標提示部。

Claims (6)

1. 外部からの指示に従って設定値ＳＰを変更する設定値変更手段と、
   前記設定値ＳＰと計測器によって計測される制御量ＰＶとに基づき、フィードバック制御の動作として操作量ＭＶを算出する操作量算出手段と、
   前記操作量ＭＶを制御対象に出力する操作量出力手段と、
   前記設定値ＳＰの変更に伴って前記制御量ＰＶが前記設定値ＳＰの初期設定値ＳＰＩから最終目標設定値ＳＰＬへと追従する制御応答における前記操作量ＭＶの標準的な時間変化を示す基準変化パターンＭＶＸを予め記憶する基準操作量記憶手段と、
   この基準操作量記憶手段に記憶されている基準変化パターンＭＶＸを参照し、前記制御応答中の前記操作量ＭＶと前記基準変化パターンＭＶＸとの差異を評価指標として算出する評価指標算出手段とを備え、
   前記評価指標算出手段は、前記設定値ＳＰが変更されたときに前記制御量ＰＶが前記初期設定値ＳＰＩから前記最終目標設定値ＳＰＬへと追従する制御応答における前記評価指標を、この制御応答の前半の評価指標と後半の評価指標とに分けて算出することを特徴とする評価装置。
2. 請求項１記載の評価装置において、
   さらに、前記評価指標算出手段によって算出された評価指標を提示する評価指標提示手段を備えることを特徴とする評価装置。
3. 請求項１または２記載の評価装置において、
   前記評価指標算出手段は、前記操作量ＭＶと前記基準変化パターンＭＶＸとの差が正値の評価指標と、前記操作量ＭＶと前記基準変化パターンＭＶＸとの差が負値の評価指標とに分けて前記評価指標を算出することを特徴とする評価装置。
4. 外部からの指示に従って設定値ＳＰを変更する設定値変更ステップと、
   前記設定値ＳＰと計測器によって計測される制御量ＰＶとに基づき、フィードバック制御の動作として操作量ＭＶを算出する操作量算出ステップと、
   前記操作量ＭＶを制御対象に出力する操作量出力ステップと、
   前記設定値ＳＰの変更に伴って前記制御量ＰＶが前記設定値ＳＰの初期設定値ＳＰＩから最終目標設定値ＳＰＬへと追従する制御応答における前記操作量ＭＶの標準的な時間変化を示す基準変化パターンＭＶＸを予め記憶する基準操作量記憶手段を参照し、前記制御応答中の前記操作量ＭＶと前記基準変化パターンＭＶＸとの差異を評価指標として算出する評価指標算出ステップとを含み、
   前記評価指標算出ステップは、前記設定値ＳＰが変更されたときに前記制御量ＰＶが前記初期設定値ＳＰＩから前記最終目標設定値ＳＰＬへと追従する制御応答における前記評価指標を、この制御応答の前半の評価指標と後半の評価指標とに分けて算出するステップを含むことを特徴とする評価方法。
5. 請求項４記載の評価方法において、
   さらに、前記評価指標算出ステップで算出した評価指標を提示する評価指標提示ステップを含むことを特徴とする評価方法。
6. 請求項４または５記載の評価方法において、
   前記評価指標算出ステップは、前記操作量ＭＶと前記基準変化パターンＭＶＸとの差が正値の評価指標と、前記操作量ＭＶと前記基準変化パターンＭＶＸとの差が負値の評価指標とに分けて前記評価指標を算出するステップを含むことを特徴とする評価方法。