JP6974142B2 - Control device and control method - Google Patents
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Description
本発明は、フィードバックコントローラにフィードフォワード制御を追加適用する技術に係り、特に、オペレータの操作により任意の操作量加算あるいは操作量減算を実行する場合に適した制御装置および制御方法に関するものである。 The present invention relates to a technique for additionally applying feedforward control to a feedback controller, and more particularly to a control device and a control method suitable for performing arbitrary operation amount addition or operation amount subtraction by an operator's operation.
1個または複数の制御ループを備える装置を扱うために、多機能の汎用フィードバックコントローラ(温調計)が使用されることがある(特許文献1参照)。汎用フィードバックコントローラ(温調計)が対象とする加熱装置の例を図27に示す。 A multifunctional general-purpose feedback controller (temperature controller) may be used to handle a device including one or more control loops (see Patent Document 1). FIG. 27 shows an example of a heating device targeted by a general-purpose feedback controller (temperature controller).
図27の例では、加熱装置は、被加熱物を加熱するための加熱処理炉100と、加熱処理炉100の内部に設置された複数のヒータH1〜H4と、それぞれヒータH1〜H4によって加熱される加熱処理炉100内の温度制御ゾーンZ1〜Z4の温度を測定する複数の温度センサS1〜S4と、ヒータH1〜H4に出力する操作量MV1〜MV4を算出する調節計101と、調節計101から出力された操作量MV1〜MV4に応じた電力をヒータH1〜H4に供給する電力調整器102−1〜102−4とから構成される。調節計101は、温度センサS1〜S4が計測した温度PV1〜PV4が温度設定値SP1〜SP4と一致するように操作量MV1〜MV4を算出する。この図27に示した加熱装置においては、温度PV1〜PV4を制御する制御ループが4個形成されていることになる。
In the example of FIG. 27, the heating device is heated by a
複数の制御ループを備える装置では、制御ゾーン間の干渉の発生により、フィードバック制御だけでは所望の制御結果を得られなくなることがある。また、1個の制御ループのみであっても、強非線形性の影響などにより、フィードバック制御だけでは所望の制御結果を得られなくなることがある。 In a device including a plurality of control loops, the occurrence of interference between control zones may make it impossible to obtain a desired control result by feedback control alone. Further, even if only one control loop is used, a desired control result may not be obtained only by feedback control due to the influence of strong non-linearity or the like.
そこで、代表的なフィードバック制御であるPID制御に、フィードフォワード分を加算する方法が提案されている(特許文献2参照)。特許文献2に開示されているフィードフォワード制御+PID制御は、特にオーバーシュートを発生させないこと(制御結果についての改善)を課題としている。
Therefore, a method of adding a feedforward amount to PID control, which is a typical feedback control, has been proposed (see Patent Document 2). The feedforward control + PID control disclosed in
フィードフォワード制御+PID制御を実現する場合、温度制御のための市販の汎用フィードバックコントローラ(温調計)を、フィードバック制御機能部分(PID制御機能部分)として利用するのが、現実的には得策である。この場合、温調計内部のPID演算における中間変数などは操作できないので、フィードフォワード制御を単純に追加適用できるとは限らず、不具合も発生し得るので、改善が求められている。 When realizing feedforward control + PID control, it is practically a good idea to use a commercially available general-purpose feedback controller (temperature controller) for temperature control as a feedback control function part (PID control function part). .. In this case, since intermediate variables and the like in the PID calculation inside the temperature controller cannot be manipulated, it is not always possible to simply additionally apply the feedforward control, and problems may occur, so improvement is required.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、汎用フィードバックコントローラ(例えばPID制御の温調計)にフィードフォワード制御を追加適用する場合に、不具合の発生を低減することができる制御装置および制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and is a control device capable of reducing the occurrence of defects when feedforward control is additionally applied to a general-purpose feedback controller (for example, a PID-controlled temperature controller). And to provide a control method.
本発明の制御装置は、設定値と制御量とを入力としてPID制御演算により操作量を算出するように構成された操作量算出部と、この操作量算出部で算出された操作量を操作量限界値に基づいて制限するリミット処理を行なうように構成されたリミット処理部と、このリミット処理された操作量を制御対象に出力するように構成された操作量出力部と、フィードフォワードを実行しない通常の制御時に適用される前記操作量限界値の通常値を予め記憶するように構成された通常限界値記憶部と、前記通常値にフィードフォワード分の変更を施した値である操作量限界目標値を取得するように構成された限界値取得部と、前記通常値と異なる前記操作量限界目標値を取得したときに、前記操作量限界目標値に近づいた後に前記通常値へと徐々に収束する前記操作量限界値を算出して前記リミット処理部に設定する限界値変更部とを備え、前記限界値変更部は、前記操作量限界値の時間に関する第1のパラメータを、前記操作量算出部のPIDパラメータに連動して自動決定することを特徴とするものである。
また、本発明の制御装置は、設定値と制御量とを入力としてPID制御演算により操作量を算出するように構成された操作量算出部と、この操作量算出部で算出された操作量を操作量限界値に基づいて制限するリミット処理を行なうように構成されたリミット処理部と、このリミット処理された操作量を制御対象に出力するように構成された操作量出力部と、フィードフォワードを実行しない通常の制御時に適用される前記操作量限界値の通常値を予め記憶するように構成された通常限界値記憶部と、前記通常値にフィードフォワード分の変更を施した値である操作量限界目標値を取得するように構成された限界値取得部と、前記通常値と異なる前記操作量限界目標値を取得したときに、前記操作量限界目標値に近づいた後に前記通常値へと徐々に収束する前記操作量限界値を算出して前記リミット処理部に設定する限界値変更部とを備え、前記操作量限界目標値は、前記通常値をフィードフォワード分だけステップ変更した値である。
The control device of the present invention has an operation amount calculation unit configured to calculate an operation amount by PID control calculation by inputting a set value and a control amount, and an operation amount calculated by this operation amount calculation unit. The limit processing unit configured to perform limit processing that limits based on the limit value, the operation amount output unit configured to output this limit processed operation amount to the control target, and the feed forward are not executed. A normal limit value storage unit configured to store the normal value of the manipulated variable limit value applied at the time of normal control in advance, and a manipulated variable limit target which is a value obtained by changing the normal value by the feed forward. When the limit value acquisition unit configured to acquire the value and the operation amount limit target value different from the normal value are acquired, the operation amount limit target value is approached and then gradually converges to the normal value. A limit value changing unit for calculating the manipulated variable limit value and setting it in the limit processing unit is provided , and the limit value changing unit calculates the manipulated variable with a first parameter relating to the time of the manipulated variable limit value. It is characterized in that it is automatically determined in conjunction with the PID parameter of the unit.
Further, the control device of the present invention has an operation amount calculation unit configured to calculate an operation amount by PID control calculation by inputting a set value and a control amount, and an operation amount calculated by this operation amount calculation unit. A limit processing unit configured to perform limit processing that limits based on the operation amount limit value, an operation amount output unit configured to output this limit processed operation amount to the control target, and feedforward. An operation amount that is a normal limit value storage unit configured to store the normal value of the operation amount limit value applied at the time of normal control that is not executed in advance, and a value obtained by changing the normal value by feedforward. When the limit value acquisition unit configured to acquire the limit target value and the operation amount limit target value different from the normal value are acquired, the operation amount limit target value is approached and then gradually increased to the normal value. The operation amount limit target value is provided with a limit value change unit that calculates the operation amount limit value that converges to the limit value and sets it in the limit processing unit, and the operation amount limit target value is a value obtained by step-changing the normal value by a feedforward amount.
また、本発明の制御装置の1構成例において、前記操作量限界値は、操作量上限値であり、前記リミット処理部は、前記操作量算出部で算出された操作量を前記操作量上限値以下の値に制限するリミット処理を行ない、前記通常限界値記憶部は、前記操作量限界値の通常値として操作量上限通常値を予め記憶し、前記限界値取得部は、前記操作量限界目標値として操作量上限目標値を取得し、前記限界値変更部は、前記限界値取得部が前記操作量上限通常値と異なる前記操作量上限目標値を取得したときに、前記操作量上限目標値に近づいた後に前記操作量上限通常値へと徐々に収束する前記操作量上限値を算出して前記リミット処理部に設定することを特徴とするものである。
また、本発明の制御装置の1構成例において、前記操作量限界値は、操作量下限値であり、前記リミット処理部は、前記操作量算出部で算出された操作量を前記操作量下限値以上の値に制限するリミット処理を行ない、前記通常限界値記憶部は、前記操作量限界値の通常値として操作量下限通常値を予め記憶し、前記限界値取得部は、前記操作量限界目標値として操作量下限目標値を取得し、前記限界値変更部は、前記限界値取得部が前記操作量下限通常値と異なる前記操作量下限目標値を取得したときに、前記操作量下限目標値に近づいた後に前記操作量下限通常値へと徐々に収束する前記操作量下限値を算出して前記リミット処理部に設定することを特徴とするものである。
Further, in one configuration example of the control device of the present invention, the operation amount limit value is the operation amount upper limit value, and the limit processing unit uses the operation amount calculated by the operation amount calculation unit as the operation amount upper limit value. Limit processing is performed to limit to the following values, the normal limit value storage unit stores the operation amount upper limit normal value in advance as the normal value of the operation amount limit value, and the limit value acquisition unit stores the operation amount limit target. The operation amount upper limit target value is acquired as a value, and when the limit value acquisition unit acquires the operation amount upper limit target value different from the operation amount upper limit normal value, the operation amount upper limit target value is obtained. It is characterized in that the operation amount upper limit value that gradually converges to the operation amount upper limit normal value after approaching is calculated and set in the limit processing unit.
Further, in one configuration example of the control device of the present invention, the operation amount limit value is the operation amount lower limit value, and the limit processing unit uses the operation amount calculated by the operation amount calculation unit as the operation amount lower limit value. The limit process for limiting to the above values is performed, the normal limit value storage unit stores the operation amount lower limit normal value in advance as the normal value of the operation amount limit value, and the limit value acquisition unit stores the operation amount limit target. The operation amount lower limit target value is acquired as a value, and when the limit value acquisition unit acquires the operation amount lower limit target value different from the operation amount lower limit normal value, the operation amount lower limit target value is obtained. It is characterized in that the operation amount lower limit value that gradually converges to the operation amount lower limit normal value after approaching is calculated and set in the limit processing unit.
また、本発明の制御装置の1構成例において、前記限界値変更部は、前記フィードフォワードの大きさを規定する第2のパラメータを、前記第1のパラメータに連動して自動決定することを特徴とするものである。 Further , in one configuration example of the control device of the present invention, the limit value changing unit is characterized in that a second parameter defining the size of the feedforward is automatically determined in conjunction with the first parameter. Is to be .
また、本発明の制御方法は、設定値と制御量とを入力としてPID制御演算により操作量を算出する第1のステップと、前記操作量を操作量限界値に基づいて制限するリミット処理を行なう第2のステップと、このリミット処理した操作量を制御対象に出力する第3のステップと、フィードフォワードを実行しない通常の制御時に適用される前記操作量限界値の通常値に、フィードフォワード分の変更を施した値である操作量限界目標値を取得する第4のステップと、前記通常値と異なる前記操作量限界目標値を取得したときに、前記操作量限界目標値に近づいた後に前記通常値へと徐々に収束する前記操作量限界値を算出して設定する第5のステップとを含み、前記第5のステップは、前記操作量限界値の時間に関する第1のパラメータを、前記PID制御演算のPIDパラメータに連動して自動決定するステップを含むことを特徴とするものである。
また、本発明の制御方法は、設定値と制御量とを入力としてPID制御演算により操作量を算出する第1のステップと、前記操作量を操作量限界値に基づいて制限するリミット処理を行なう第2のステップと、このリミット処理した操作量を制御対象に出力する第3のステップと、フィードフォワードを実行しない通常の制御時に適用される前記操作量限界値の通常値に、フィードフォワード分の変更を施した値である操作量限界目標値を取得する第4のステップと、前記通常値と異なる前記操作量限界目標値を取得したときに、前記操作量限界目標値に近づいた後に前記通常値へと徐々に収束する前記操作量限界値を算出して設定する第5のステップとを含み、前記操作量限界目標値は、前記通常値をフィードフォワード分だけステップ変更した値である。
Further, in the control method of the present invention, a first step of calculating an operation amount by a PID control calculation with a set value and a control amount as inputs, and a limit process of limiting the operation amount based on the operation amount limit value are performed. The feed forward portion is added to the second step, the third step of outputting the limit processed operation amount to the control target, and the normal value of the operation amount limit value applied at the time of normal control in which feed forward is not executed. The fourth step of acquiring the manipulated variable limit target value which is the changed value, and when the manipulated variable limit target value different from the normal value is acquired, after approaching the manipulated variable limit target value, the normal look including a fifth step of setting calculates the operation amount limit value gradually converges to a value, the fifth step, the first parameter relating to time of the operation amount limit value, the PID It is characterized by including a step of automatically determining in conjunction with the PID parameter of the control calculation.
Further, in the control method of the present invention, a first step of calculating an operation amount by PID control calculation with a set value and a control amount as inputs, and a limit process of limiting the operation amount based on the operation amount limit value are performed. The feedforward amount is added to the second step, the third step of outputting the limit processed operation amount to the control target, and the normal value of the operation amount limit value applied at the time of normal control in which feedforward is not executed. The fourth step of acquiring the manipulated variable limit target value which is the changed value, and when the manipulated variable limit target value different from the normal value is acquired, after approaching the manipulated variable limit target value, the normal The operation amount limit target value includes a fifth step of calculating and setting the operation amount limit value that gradually converges to a value, and the operation amount limit target value is a value obtained by step-changing the normal value by a feedforward amount.
本発明によれば、通常限界値記憶部と限界値取得部と限界値変更部とを設けることにより、操作量算出部によるフィードバック制御にフィードフォワード制御を追加適用する場合に、フィードバック制御にとっての不具合の発生を低減することができる。 According to the present invention, when the feedforward control is additionally applied to the feedback control by the operation amount calculation unit by providing the normal limit value storage unit, the limit value acquisition unit, and the limit value change unit, there is a problem with the feedback control. Can be reduced.
また、本発明では、操作量限界値の時間に関する第1のパラメータを、操作量算出部のPIDパラメータに連動して自動決定することにより、操作量限界値のフィードフォワード分の変化を、制御の上下動が発生する際の周期と概ね一致させ、また操作量限界値の変化の開始時点からフィードフォワード分が最大印加量に到達するまでの経過時間を、第1のパラメータの時間に概ね一致させることができる。 Further, in the present invention, by automatically determining the first parameter regarding the time of the manipulated variable limit value in conjunction with the PID parameter of the manipulated variable limit value, the change of the manipulated variable limit value by the feed forward is controlled. It roughly matches the cycle when the vertical movement occurs, and the elapsed time from the start of the change of the manipulated variable limit value to the time when the feed forward amount reaches the maximum applied amount is roughly matched with the time of the first parameter. be able to.
また、本発明では、フィードフォワードの大きさを規定する第2のパラメータを、第1のパラメータに連動して自動決定することにより、フィードフォワード分の最大印加量を、操作量限界目標値に概ね一致させることができる。 Further, in the present invention, by automatically determining the second parameter that defines the size of feedforward in conjunction with the first parameter, the maximum application amount for feedforward is roughly set to the operation amount limit target value. Can be matched.
[発明の原理1]
オペレータによる任意の操作量加算分(減算分も含む)は、制御の構造としてはフィードフォワード分として位置付けることができる。
温調計のPID演算による操作量出力は、温調計で算出される操作量MVのみにより出力飽和を判断して、積分動作に対するアンチリセットワインドアップの処理が行なわれる。したがって、定常的に残留するフィードフォワード分をフィードバック分(PID演算による操作量MV)に加算したままにしておくと、温調計側では正常に機能しなくなるという課題を解決する必要がある。例えば、出力飽和には十分に余裕のある操作量MV=60%を温調計が出力しているときに、50%のフィードフォワード分が加算されると110%になり、100%を超える出力飽和状態になるが、温調計としてはアンチリセットワインドアップの処理が実行されないという不整合が発生する。
[
Arbitrary operation amount addition (including subtraction) by the operator can be positioned as feedforward in the control structure.
For the manipulated variable output by the PID calculation of the temperature controller, the output saturation is determined only by the manipulated variable MV calculated by the thermometer, and the anti-reset windup process for the integral operation is performed. Therefore, it is necessary to solve the problem that the temperature controller does not function normally if the feedforward portion that remains constantly is added to the feedback portion (operation amount MV by PID calculation). For example, when the temperature controller outputs an operation amount MV = 60% with sufficient margin for output saturation, when 50% feedforward is added, it becomes 110%, and the output exceeds 100%. Although it becomes saturated, there is an inconsistency that the anti-reset windup process is not executed as the temperature controller.
そこで、発明者は、フィードフォワード分を操作量下限値OLあるいは操作量上限値OHに対して適用し、フィードバック分が操作量下限値OLと操作量上限値OHの範囲内に追従できる速度で操作量下限値OLあるいは操作量上限値OHを元の値に徐々に(段階的に,略連続的に)収束させれば、フィードフォワード分はフィードバック分への加算の構造ではなくなり、理論上はフィードバック制御のみの連続的な操作量MVが出力される制御として動作させられることに想到した。これにより、PID演算にとっての不都合は発生させずに済む。 Therefore, the inventor applies the feedforward amount to the operation amount lower limit value OL or the operation amount upper limit value OH, and operates at a speed at which the feedback amount can follow within the range of the operation amount lower limit value OL and the operation amount upper limit value OH. If the lower limit of quantity OL or the upper limit of manipulated variable OH is gradually (stepwise, almost continuously) converged to the original value, the feedforward portion is no longer a structure of addition to the feedback portion, and in theory, feedback is provided. I came up with the idea that it can be operated as a control that outputs a continuous operation amount MV only for control. This eliminates the inconvenience for PID calculation.
[発明の原理2]
操作量下限値OLあるいは操作量上限値OHの時間に関するパラメータTf(第1のパラメータ)を、PIDパラメータ(例えば積分時間Ti)に連動して自動決定する。これにより、操作量下限値OLあるいは操作量上限値OHのフィードフォワード分の変化が、制御の上下動が発生する際の周期と、概ね一致するように維持し易くできる。
[
The parameter Tf (first parameter) relating to the time of the operation amount lower limit value OL or the operation amount upper limit value OH is automatically determined in conjunction with the PID parameter (for example, integration time Ti). As a result, it is possible to easily maintain the change of the feedforward amount of the operation amount lower limit value OL or the operation amount upper limit value OH so as to be substantially in agreement with the cycle when the vertical movement of the control occurs.
また、オペレータが設定するパラメータ値が、オペレータにとっての視覚的に分かり易い物理量に維持されるように、時間に関するパラメータTfに連動してフィードフォワードの大きさを規定するパラメータKx(第2のパラメータ)を自動変更するのが好適である。例えば、オペレータが設定するパラメータ値が、常にフィードフォワードの最大印加量に対応するように、各パラメータを内部処理することが考えられる。 In addition, the parameter Kx (second parameter) that defines the size of feedforward in conjunction with the time parameter Tf so that the parameter value set by the operator is maintained at a physical quantity that is visually easy for the operator to understand. It is preferable to automatically change. For example, it is conceivable to internally process each parameter so that the parameter value set by the operator always corresponds to the maximum feedforward application amount.
[発明の原理3]
フィードフォワード分は操作量下限値OLあるいは操作量上限値OHのステップ的な変更を意味するように指定させることで、オペレータがフィードフォワード分をマニュアル操作することが容易になる。また、この操作を自動的に再現するための指示内容も簡素化できる。
[
By designating the feedforward portion so as to mean a stepwise change of the operation amount lower limit value OL or the operation amount upper limit value OH, it becomes easy for the operator to manually operate the feedforward amount. In addition, the instruction content for automatically reproducing this operation can be simplified.
[実施例]
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図1は本発明の実施例に係る制御装置の構成を示すブロック図である。本実施例は、上記発明の原理1、発明の原理2、発明の原理3に対応する例である。ここでは、汎用フィードバックコントローラ(PID制御の温調計)への適用例として説明する。
[Example]
Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a control device according to an embodiment of the present invention. This embodiment is an example corresponding to the above-mentioned
制御装置は、設定値SPと制御量PVとを入力としてPID制御演算により操作量MVを算出する操作量算出部1と、操作量算出部1で算出された操作量MVを操作量限界値(操作量下限値OL、操作量上限値OH)に基づいて制限するリミット処理を行なうリミット処理部2と、リミット処理された操作量MVを制御対象に出力する操作量出力部3と、フィードフォワードを実行しない通常の制御時に適用される操作量限界値の通常値のうち、操作量上限通常値OH_Rを予め記憶する通常上限値記憶部4と、フィードフォワードを実行しない通常の制御時に適用される操作量限界値の通常値のうち、操作量下限通常値OL_Rを予め記憶する通常下限値記憶部5と、操作量上限通常値OH_Rにフィードフォワード分の変更を施した値である操作量上限目標値OH_F(操作量限界目標値)を取得するFF(feedforward)上限値取得部6と、操作量下限通常値OL_Rにフィードフォワード分の変更を施した値である操作量下限目標値OL_F(操作量限界目標値)を取得するFF下限値取得部7と、操作量上限通常値OH_Rと異なる操作量上限目標値OH_Fを取得したときに、操作量上限目標値OH_Fに近づいた後に操作量上限通常値OH_Rへと徐々に収束する操作量上限値OHを算出してリミット処理部2に設定する上限値変更部8と、操作量下限通常値OL_Rと異なる操作量下限目標値OL_Fを取得したときに、操作量下限目標値OL_Fに近づいた後に操作量下限通常値OL_Rへと徐々に収束する操作量下限値OLを算出してリミット処理部2に設定する下限値変更部9とを備えている。
The control device sets the operation
通常上限値記憶部4と通常下限値記憶部5とは、通常限界値記憶部10を構成している。FF上限値取得部6とFF下限値取得部7とは、限界値取得部11を構成している。上限値変更部8と下限値変更部9とは、限界値変更部12を構成している。
図2は本実施例の制御系のブロック線図である。図2のPは制御対象を示している。
The normal upper limit
FIG. 2 is a block diagram of the control system of this embodiment. P in FIG. 2 indicates a control target.
次に、本実施例の制御装置の動作を図3〜図5を参照して説明する。図3は操作量算出部1とリミット処理部2と操作量出力部3の動作を示すフローチャート、図4はFF上限値取得部6と上限値変更部8の動作を説明するフローチャート、図5はFF下限値取得部7と下限値変更部9の動作を説明するフローチャートである。
Next, the operation of the control device of this embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 5. FIG. 3 is a flowchart showing the operations of the operation
設定値SP(例えば温度設定値)は、制御装置のオペレータなどによって設定され、操作量算出部1に入力される(図3ステップS100)。
制御量PV(例えば温度計測値)は、図示しない計測器(例えば被加熱物の温度を計測する温度センサ)によって計測され、操作量算出部1に入力される(図3ステップS101)。
The set value SP (for example, the temperature set value) is set by an operator of the control device and is input to the operation amount calculation unit 1 (step S100 in FIG. 3).
The controlled variable PV (for example, a temperature measured value) is measured by a measuring instrument (for example, a temperature sensor that measures the temperature of the object to be heated) (not shown), and is input to the manipulated variable calculation unit 1 (step S101 in FIG. 3).
操作量算出部1は、設定値SPと制御量PVとを入力として、制御量PVが設定値SPと一致するように、例えば以下の伝達関数式のようなPID制御演算を行って操作量MVを算出する(図3ステップS102)。
MV=(100/Pb){1+(1/Tis)+Tds}(SP−PV)
・・・(1)
Pbは比例帯、Tiは積分時間、Tdは微分時間、sはラプラス演算子である。
The operation
MV = (100 / Pb) {1+ (1 / Tis) + Tds} (SP-PV)
... (1)
Pb is the proportional band, Ti is the integration time, Td is the differential time, and s is the Laplace operator.
リミット処理部2は、操作量算出部1で算出された操作量MVを所定の操作量下限値OL以上の値に制限する下限リミット処理と、操作量MVを操作量上限値OH以下の値に制限する上限リミット処理とを行なう(図3ステップS103)。
IF MV<OL THEN MV’=OL ・・・(2)
IF MV>OH THEN MV’=OH ・・・(3)
つまり、リミット処理部2は、操作量MVが操作量下限値OLより小さい場合、操作量MV’=OLとし、操作量MVが操作量上限値OHより大きい場合、操作量MV’=OHとする。
The
IF MV <OL THEN MV'= OL ... (2)
IF MV> OH THEN MV'= OH ... (3)
That is, the
操作量出力部3は、リミット処理部2でリミット処理された操作量MV’を制御対象に出力する(図3ステップS104)。操作量MV’の出力先は、ヒータやバルブなどの操作部(不図示)である。ヒータの場合には、操作量MV’の実際の出力先は、ヒータに電力を供給する電力調整器(不図示)となる。
The operation
制御装置は、図3のステップS100〜S104の処理を例えばオペレータの指示によって制御が終了するまで(図3ステップS105においてYES)、制御周期毎に実行する。 The control device executes the processes of steps S100 to S104 of FIG. 3 for each control cycle until the control is completed, for example, by an instruction of the operator (YES in step S105 of FIG. 3).
次に、通常上限値記憶部4には、フィードフォワードを実行しない通常の制御時に適用する操作量上限値OH(以下、操作量上限通常値OH_R)が予め記憶されている。通常下限値記憶部5には、フィードフォワードを実行しない通常の制御時に適用する操作量下限値OL(以下、操作量下限通常値OL_R)が予め記憶されている。
Next, in the normal upper limit
FF上限値取得部6は、操作量上限通常値OH_Rにフィードフォワード分の変更を施した値である操作量上限目標値OH_Fを取得する。具体的には、FF上限値取得部6は、外部から入力された操作量上限目標値OH_Fを取得するが、予め規定されたタイミングで通信により送られた値を取得する形態や、オペレータが入力機能を利用して適宜入力した値を取得する形態や、操作量算出部1に入力される設定値SPの変更に伴い自動生成される値を取得する形態などがある。
The FF upper limit
FF下限値取得部7は、操作量下限通常値OL_Rにフィードフォワード分の変更を施した値である操作量下限目標値OL_Fを取得する。FF上限値取得部6と同様に、FF下限値取得部7は、外部から入力された操作量下限目標値OL_Fを取得する。操作量下限目標値OL_Fを取得する形態としては、FF上限値取得部6と同様に、予め規定されたタイミングで通信により送られた値を取得する形態や、オペレータが入力機能を利用して適宜入力した値を取得する形態や、操作量算出部1に入力される設定値SPの変更に伴い自動生成される値を取得する形態などがある。
The FF lower limit value acquisition unit 7 acquires the operation amount lower limit target value OL_F, which is a value obtained by changing the operation amount lower limit normal value OL_R by the feedforward amount. Similar to the FF upper limit
つまり、本実施例の制御装置が適用されるシステムにおいて、例えば制御中に想定される外乱を抑制するために、上位装置から制御装置に対して規定のタイミングまたは設定値SPの変更のタイミングで操作量上限目標値OH_F、操作量下限目標値OL_Fを自動的に入力したり、制御中にオペレータが操作量上限目標値OH_F、操作量下限目標値OL_Fを手動で入力したりすることが考えられる。 That is, in the system to which the control device of this embodiment is applied, for example, in order to suppress a disturbance assumed during control, an operation is performed from the host device to the control device at a specified timing or at a timing of changing the set value SP. It is conceivable that the amount upper limit target value OH_F and the operation amount lower limit target value OL_F are automatically input, or the operator manually inputs the operation amount upper limit target value OH_F and the operation amount lower limit target value OL_F during control.
上限値変更部8は、FF上限値取得部6が操作量上限通常値OH_Rと異なる操作量上限目標値OH_Fを取得したときに(図4ステップS200においてYES)、操作量上限目標値OH_Fに近づいた後に操作量上限通常値OH_Rへと徐々に収束する操作量上限値OHを算出し(図4ステップS201)、算出した操作量上限値OHをリミット処理部2に設定する(図4ステップS202)。具体的には、上限値変更部8は、下記のような伝達関数式で操作量上限値OHを算出する。
OH=OH_R+{Kxs/(1+Tfs)2}(OH_F−OH_R)
・・・(4)
When the FF upper limit
OH = OH_R + {Kxs / (1 + Tfs) 2 } (OH_F-OH_R)
... (4)
式(4)のTfは、操作量上限値OHの時間に関するパラメータである。上限値変更部8は、操作量算出部1に設定されているPIDパラメータ、具体的には積分時間Tiのα倍の値をTfとすればよい(Tf=αTi、所定値αは例えば0.1〜2.0)。これにより、操作量上限値OHのフィードフォワード分の変化が、制御の上下動が発生する際の周期と概ね一致するようになる。また、操作量上限値OHの変化の開始時点からフィードフォワード分が最大印加量に到達するまでの経過時間が、パラメータTfの時間に概ね一致するようになる(後述する図11、図13、図15、図17の操作量上限値OH)。
Tf in the equation (4) is a parameter relating to the time of the operation amount upper limit value OH. In the upper limit
式(4)のKxはフィードフォワードの大きさを規定するパラメータである。上限値変更部8は、パラメータTfのβ倍の値をKxとすればよい(Kx=βTf、所定値βは例えば2.75)。これにより、フィードフォワード分の最大印加量が、操作量上限目標値OH_Fに概ね一致するようになる(後述する図11、図13、図15、図17の操作量上限値OH)。
Kx in equation (4) is a parameter that defines the size of feedforward. The upper limit
一方、下限値変更部9は、FF下限値取得部7が操作量下限通常値OL_Rと異なる操作量下限目標値OL_Fを取得したときに(図5ステップS300においてYES)、操作量下限目標値OL_Fに近づいた後に操作量下限通常値OL_Rへと徐々に収束する操作量下限値OLを算出し(図5ステップS301)、算出した操作量下限値OLをリミット処理部2に設定する(図5ステップS302)。具体的には、下限値変更部9は、下記のような伝達関数式で操作量下限値OLを算出する。
OL=OL_R+{Kxs/(1+Tfs)2}(OL_F−OL_R)
・・・(5)
On the other hand, when the FF lower limit value acquisition unit 7 acquires the operation amount lower limit target value OL_F different from the operation amount lower limit normal value OL_R (YES in step S300 of FIG. 5), the lower limit
OL = OL_R + {Kxs / (1 + Tfs) 2 } (OL_F-OL_R)
... (5)
上限値変更部8と同様に、下限値変更部9は、積分時間Tiのα倍の値をTfとすればよい(Tf=αTi、所定値αは例えば0.1〜2.0)。また、下限値変更部9は、パラメータTfのβ倍の値をKxとすればよい(Kx=βTf、所定値βは例えば2.75)。これにより、フィードフォワード分の最大印加量が、操作量下限目標値OL_Fに概ね一致するようになる。
Similar to the upper limit
なお、FF上限値取得部6が操作量上限通常値OH_Rと異なる操作量上限目標値OH_Fを取得した後は、上限値変更部8は、操作量上限値OHの算出と設定を繰り返し実行する。操作量上限値OHは最終的には操作量上限通常値OH_Rに収束する。同様に、FF下限値取得部7が操作量下限通常値OL_Rと異なる操作量下限目標値OL_Fを取得した後は、下限値変更部9は、操作量下限値OLの算出と設定を繰り返し実行する。操作量下限値OLは、最終的には操作量下限通常値OL_Rに収束する。
After the FF upper limit
本実施例で採用している式(4)、式(5)の伝達関数は、上記発明の原理1、発明の原理2に適合する典型例であり、これに限られない。例えば伝達関数の分母の2次遅れを同一の時定数Tfにしているが、異なる時定数に変更することや、次数を変更することは可能である。また、時定数の次数やバランスの選び方に応じて係数βを調整すれば、必ず発明の原理2に適合させられる。
The transfer functions of the equations (4) and (5) adopted in this embodiment are typical examples conforming to the
本実施例におけるFF上限値取得部6と上限値変更部8の構成、あるいはFF下限値取得部7と下限値変更部9の構成であれば、オペレータが入力機能を利用して、任意のタイミングにて操作量下限値OLあるいは操作量上限値OHのステップ的な変更を意味するように指定すれば、本発明のフィードフォワードの処理を適切に開始できる。すなわち、発明の原理3に該当する。
In the case of the configuration of the FF upper limit
以下、シミュレーションにより本実施例の効果を検証する。以下の例では、制御対象を、プロセスゲインKp=8、プロセス時定数Tp=200秒、プロセスむだ時間Lp=50秒の1次遅れ伝達関数で近似できる加熱制御系とする。すなわち、制御対象のモデル数式Gpは次式のように記述できる。
Gp=Kpexp(−Lps)/(1+Tps) ・・・(6)
Hereinafter, the effect of this embodiment will be verified by simulation. In the following example, the control target is a heating control system that can be approximated by a first-order lag transfer function having a process gain Kp = 8, a process time constant Tp = 200 seconds, and a process waste time Lp = 50 seconds. That is, the model formula Gp to be controlled can be described as the following formula.
Gp = Kpexp (-Lps) / (1 + Tps) ... (6)
また、操作量算出部1に設定されるPIDパラメータを、比例帯Pb=200℃、積分時間Ti=150秒、微分時間Td=0秒(すなわちPI制御)とし、設定値SPを100℃から350℃に変更する昇温とした。なお、操作量上限値OHのみ変更する場合を示すが、後述のように操作量下限値OLを変更してもよい。
Further, the PID parameters set in the manipulated
図6、図7は本実施例の効果を確認するための比較対象を示す図であり、図6はフィードフォワードを実行せずに温度制御した場合の制御量PVと操作量MVの変化の例を示す図、図7はこの場合の操作量下限値OL=0%、操作量上限値OH=100%を示す図である。図6の例では、400秒付近で制御量PV(温度)が大きく下降することに連動して、600秒以降でも制御量PVの下降が目立ち、明確な整定とは言えない状態が発生している。 6 and 7 are diagrams showing comparison targets for confirming the effect of this embodiment, and FIG. 6 is an example of changes in the controlled amount PV and the manipulated amount MV when the temperature is controlled without executing feedforward. FIG. 7 is a diagram showing the operation amount lower limit value OL = 0% and the operation amount upper limit value OH = 100% in this case. In the example of FIG. 6, in conjunction with the large decrease in the control amount PV (temperature) around 400 seconds, the decrease in the control amount PV is conspicuous even after 600 seconds, and a state that cannot be said to be a clear settling occurs. There is.
図8、図9は操作量上限値OHにフィードフォワード分の変更を施し、一定時間経過後に直ちに100%に戻した場合の制御量PVと操作量MVの変化の例を示す図であり、不連続なフィードバック制御の問題点を示す図である。図8の例では、設定値SPの100℃から350℃への変更と同時に操作量上限値OHを100%から65%に変更して125秒間維持した後に100%に戻し、図9の例では、設定値SPの変更と同時に操作量上限値OHを100%から65%に変更して85秒間維持した後に100%に戻している。 8 and 9 are diagrams showing an example of changes in the controlled variable PV and the manipulated variable MV when the feedforward amount is changed to the manipulated variable upper limit value OH and immediately returned to 100% after a certain period of time has elapsed. It is a figure which shows the problem of the continuous feedback control. In the example of FIG. 8, the set value SP is changed from 100 ° C. to 350 ° C., and at the same time, the operation amount upper limit value OH is changed from 100% to 65%, maintained for 125 seconds, and then returned to 100%. At the same time as changing the set value SP, the operation amount upper limit value OH is changed from 100% to 65%, maintained for 85 seconds, and then returned to 100%.
図8の例では、操作量上限値OH=65%を125秒間維持するので、400秒付近で制御量PV(温度)が大きく下降することをある程度抑制できており、600秒以降での制御量PVの下降が目立たなくなり、図6に比べると早い時間に整定状態に到達したと言える。一方、図9の例では、操作量上限値OH=65%を85秒間だけ維持するので、図8に比べると操作量上限値OHを65%に変更した効果が明らかに不十分であり、むしろ図6に近い結果と言える。 In the example of FIG. 8, since the upper limit of the manipulated variable OH = 65% is maintained for 125 seconds, it is possible to suppress a large decrease in the controlled variable PV (temperature) around 400 seconds, and the controlled variable after 600 seconds. It can be said that the drop in PV became inconspicuous and the settling state was reached earlier than in FIG. On the other hand, in the example of FIG. 9, since the operation amount upper limit value OH = 65% is maintained only for 85 seconds, the effect of changing the operation amount upper limit value OH to 65% is clearly insufficient as compared with FIG. It can be said that the result is close to that of FIG.
このように、操作量上限値OHを一定時間経過後に直ちに100%に戻す場合、操作量MVの大きさが不連続かつ極端に異なる時点を生じさせることになるので、一定時間の長さの選び方次第で制御結果が大きく異なることが起こり得る。換言するならば、図8のように操作量上限値OH=65%を125秒間維持することで一旦は良好な制御結果を得られたとしても、制御対象の特性が若干でも変化したときに、制御結果が急激かつ明確に劣化することも起こり得る。 In this way, if the upper limit of the manipulated variable OH is immediately returned to 100% after a certain period of time, the magnitude of the manipulated variable MV will cause discontinuous and extremely different time points. The control result may differ greatly depending on the situation. In other words, even if good control results are obtained once by maintaining the upper limit of manipulated variable OH = 65% for 125 seconds as shown in FIG. 8, when the characteristics of the controlled object change even slightly. It is possible that the control results will deteriorate rapidly and clearly.
図10は本実施例においてパラメータTf=60.0秒(Tf=0.4Tiに相当)として温度制御した場合の制御量PVと操作量MVの変化の例を示す図、図11はこの場合の操作量上限値OHの変化を示す図である(操作量下限値OLは0%で固定)。この例では、操作量上限目標値OH_F=65%、パラメータKx=165.0、パラメータTf=60.0秒とした。 FIG. 10 is a diagram showing an example of changes in the controlled variable PV and the manipulated variable MV when the temperature is controlled with the parameter Tf = 60.0 seconds (corresponding to Tf = 0.4Ti) in this embodiment, and FIG. 11 is a diagram showing an example of changes in the manipulated variable MV in this case. It is a figure which shows the change of the operation amount upper limit value OH (the operation amount lower limit value OL is fixed at 0%). In this example, the operation amount upper limit target value OH_F = 65%, the parameter Kx = 165.0, and the parameter Tf = 60.0 seconds.
図8の例と同様に、400秒付近で制御量PV(温度)が大きく下降することをある程度抑制できているので、600秒以降での制御量PVの下降が目立たなくなり、図6に比べると早い時間に整定状態に到達したと言える。 Similar to the example of FIG. 8, since the control amount PV (temperature) can be suppressed from dropping significantly around 400 seconds, the drop of the control amount PV after 600 seconds becomes inconspicuous, which is compared with FIG. It can be said that the settling state was reached at an early time.
図12は本実施例においてパラメータTf=80.0秒(Tf=0.53Tiに相当)として温度制御した場合の制御量PVと操作量MVの変化の例を示す図、図13はこの場合の操作量上限値OHの変化を示す図である(操作量下限値OLは0%で固定)。この例では、操作量上限目標値OH_F=65%、パラメータKx=220.0、パラメータTf=80.0秒とした。図12によれば、図10の場合と同等の制御結果が得られていることが分かる。 FIG. 12 is a diagram showing an example of changes in the controlled variable PV and the manipulated variable MV when the temperature is controlled with the parameter Tf = 80.0 seconds (corresponding to Tf = 0.53Ti) in this embodiment, and FIG. 13 is a diagram showing an example of changes in the manipulated variable MV in this case. It is a figure which shows the change of the operation amount upper limit value OH (the operation amount lower limit value OL is fixed at 0%). In this example, the operation amount upper limit target value OH_F = 65%, the parameter Kx = 220.0, and the parameter Tf = 80.0 seconds. According to FIG. 12, it can be seen that the same control result as in the case of FIG. 10 is obtained.
図14は本実施例においてパラメータTf=100.0秒(Tf=0.67Tiに相当)として温度制御した場合の制御量PVと操作量MVの変化の例を示す図、図15はこの場合の操作量上限値OHの変化を示す図である(操作量下限値OLは0%で固定)。この例では、操作量上限目標値OH_F=65%、パラメータKx=275.0、パラメータTf=100.0秒とした。図14によれば、図10、図12の場合と同等の制御結果が得られていることが分かる。 FIG. 14 is a diagram showing an example of changes in the controlled variable PV and the manipulated variable MV when the temperature is controlled with the parameter Tf = 100.0 seconds (corresponding to Tf = 0.67Ti) in this embodiment, and FIG. 15 shows an example in this case. It is a figure which shows the change of the operation amount upper limit value OH (the operation amount lower limit value OL is fixed at 0%). In this example, the operation amount upper limit target value OH_F = 65%, the parameter Kx = 275.0, and the parameter Tf = 100.0 seconds. According to FIG. 14, it can be seen that the same control results as in the cases of FIGS. 10 and 12 are obtained.
図16は本実施例においてパラメータTf=120.0秒(Tf=0.8Tiに相当)として温度制御した場合の制御量PVと操作量MVの変化の例を示す図、図17はこの場合の操作量上限値OHの変化を示す図である(操作量下限値OLは0%で固定)。この例では、操作量上限目標値OH_F=65%、パラメータKx=330.0、パラメータTf=120.0秒とした。図16によれば、図10、図12、図14の場合と同等の制御結果が得られていることが分かる。 FIG. 16 is a diagram showing an example of changes in the controlled variable PV and the manipulated variable MV when the temperature is controlled with the parameter Tf = 120.0 seconds (corresponding to Tf = 0.8Ti) in this embodiment, and FIG. 17 is a diagram showing an example of changes in the manipulated variable MV in this case. It is a figure which shows the change of the operation amount upper limit value OH (the operation amount lower limit value OL is fixed at 0%). In this example, the operation amount upper limit target value OH_F = 65%, the parameter Kx = 330.0, and the parameter Tf = 120.0 seconds. According to FIG. 16, it can be seen that the same control results as in the cases of FIGS. 10, 12, and 14 are obtained.
このように、本実施例によれば、不連続なフィードバック制御の問題点を緩和するという効果が得られる。すなわち、フィードフォワード制御を追加適用する場合に、不具合の発生を低減することができ、オペレータにとっての利便性を向上させることができる。 As described above, according to this embodiment, the effect of alleviating the problem of discontinuous feedback control can be obtained. That is, when the feedforward control is additionally applied, the occurrence of a defect can be reduced and the convenience for the operator can be improved.
図18は上記発明の原理2の効果を確認するため、パラメータTfを本実施例よりも小さい値Tf=8.0秒(Tf=0.053Tiに相当)として温度制御した場合の制御量PVと操作量MVの変化の例を示す図、図19はこの場合の操作量上限値OHの変化を示す図である(操作量下限値OLは0%で固定)。この例では、操作量上限目標値OH_F=65%,Kx=22.0,Tf=8.0秒とした。
FIG. 18 shows the control amount PV when the temperature is controlled with the parameter Tf set to a value Tf = 8.0 seconds (corresponding to Tf = 0.053Ti) smaller than that of the present embodiment in order to confirm the effect of the
この図18、図19の例は、積分時間Tiに対しパラメータTfが小さ過ぎて、実質的に積分時間Tiを参照しない設定例と見なせる。制御の挙動に対し、フィードフォワードの動作が短時間で完了してしまうため、フィードフォワードの効果がほとんど得られない。 The examples of FIGS. 18 and 19 can be regarded as setting examples in which the parameter Tf is too small for the integration time Ti and the integration time Ti is not substantially referred to. Since the feedforward operation is completed in a short time with respect to the control behavior, the effect of feedforward is hardly obtained.
図20は上記発明の原理2の効果を確認するため、パラメータTfを本実施例よりも大きい値Tf=800.0秒(Tf=5.3Tiに相当)として温度制御した場合の制御量PVと操作量MVの変化の例を示す図、図21はこの場合の操作量上限値OHの変化を示す図である(操作量下限値OLは0%で固定)。この例では、操作量上限目標値OH_F=65%、パラメータKx=2200.0、パラメータTf=800.0秒とした。
FIG. 20 shows the controlled amount PV when the temperature is controlled with the parameter Tf set to a value Tf = 800.0 seconds (corresponding to Tf = 5.3Ti) larger than that of the present embodiment in order to confirm the effect of the
この図20、図21の例は、積分時間Tiに対しパラメータTfが大き過ぎて、実質的に積分時間Tiを参照しない設定例と見なせる。制御の挙動に対し、フィードフォワードの動作が長時間で遅れ傾向になるため、フィードフォワードの効果がほとんど得られない。 The examples of FIGS. 20 and 21 can be regarded as a setting example in which the parameter Tf is too large for the integration time Ti and the integration time Ti is not substantially referred to. Since the feedforward operation tends to be delayed for a long time with respect to the control behavior, the effect of feedforward is hardly obtained.
次に、別のシミュレーションにより本実施例の効果を検証する。以下の例では、制御対象を、プロセスゲインKp=8、プロセス時定数Tp=200秒、プロセスむだ時間Lp=50秒の1次遅れ伝達関数に近似できる加熱制御系とし、操作量算出部1に設定されるPIDパラメータを、比例帯Pb=600℃、積分時間Ti=200秒、微分時間Td=0秒(すなわちPI制御)とした。そして、設定値SP=制御量PV=300℃で整定している状態で降温外乱が発生したものとする。なお、操作量下限値OLのみ変更する場合を示すが、上記のように操作量上限値OHを変更してもよい。 Next, the effect of this embodiment is verified by another simulation. In the following example, the control target is a heating control system that can be approximated to a first-order delay transfer function with a process gain Kp = 8, a process time constant Tp = 200 seconds, and a process waste time Lp = 50 seconds. The PID parameters to be set were proportional band Pb = 600 ° C., integration time Ti = 200 seconds, and differential time Td = 0 seconds (that is, PI control). Then, it is assumed that the temperature drop disturbance occurs in a state where the set value SP = control amount PV = 300 ° C. is set. Although only the case of changing only the operation amount lower limit value OL is shown, the operation amount upper limit value OH may be changed as described above.
図22は本実施例の効果を確認するための比較対象を示す図であり、図22はフィードフォワードを実行せずに温度制御した場合の制御量PVと操作量MVの変化の例を示す図、図23はこの場合の操作量下限値OL=0%、操作量上限値OH=100%を示す図である。図22の例では、100秒付近から制御量PV(温度)が大きく下降し、約220℃まで到達する。外乱応答により整定するのは1000秒付近になる。 FIG. 22 is a diagram showing a comparison target for confirming the effect of this embodiment, and FIG. 22 is a diagram showing an example of changes in the controlled amount PV and the manipulated amount MV when the temperature is controlled without executing feedforward. 23 is a diagram showing the operation amount lower limit value OL = 0% and the operation amount upper limit value OH = 100% in this case. In the example of FIG. 22, the controlled variable PV (temperature) drops significantly from around 100 seconds and reaches about 220 ° C. It takes about 1000 seconds to settle by the disturbance response.
図24は本実施例においてパラメータTf=20.0秒(Tf=0.1Tiに相当)として温度制御した場合の制御量PVと操作量MVの変化の例を示す図、図25はこの場合の操作量下限値OLの変化を示す図である(操作量上限値OHは100%で固定)。この例では、操作量上限目標値OL_F=100%、パラメータKx=55.0、パラメータTf=20.0秒とした。 FIG. 24 is a diagram showing an example of changes in the control amount PV and the operation amount MV when the temperature is controlled with the parameter Tf = 20.0 seconds (corresponding to Tf = 0.1Ti) in this embodiment, and FIG. 25 shows an example of the change in the operation amount MV in this case. It is a figure which shows the change of the operation amount lower limit value OL (the operation amount upper limit value OH is fixed at 100%). In this example, the operation amount upper limit target value OL_F = 100%, the parameter Kx = 55.0, and the parameter Tf = 20.0 seconds.
図24によれば、図22の場合と同様に100秒付近で制御量PV(温度)が大きく下降することを、255℃程度までに抑制できていることが分かる。さらに、外乱応答により整定するのは700秒付近であり、図22の場合に比べると早い時間に整定状態に到達できると言える。 According to FIG. 24, it can be seen that the control amount PV (temperature) can be suppressed from dropping significantly to about 255 ° C. in the vicinity of 100 seconds as in the case of FIG. 22. Further, it takes about 700 seconds to settle by the disturbance response, and it can be said that the settling state can be reached earlier than in the case of FIG. 22.
本実施例で説明した制御装置は、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。このコンピュータの構成例を図26に示す。コンピュータは、CPU600と、記憶装置601と、インターフェース装置(以下、I/Fと略する)602とを備えている。I/F602には、例えば温度センサや電力調整器が接続される。このようなコンピュータにおいて、本実施例の制御方法を実現させるためのプログラムは記憶装置601に格納される。CPU600は、記憶装置601に格納されたプログラムに従って本実施例で説明した処理を実行する。
The control device described in this embodiment can be realized by a computer provided with a CPU (Central Processing Unit), a storage device, and an interface, and a program for controlling these hardware resources. A configuration example of this computer is shown in FIG. The computer includes a
本実施例は、制御装置に適用することができる。 This embodiment can be applied to a control device.
1…操作量算出部、2…リミット処理部、3…操作量出力部、4…通常上限値記憶部、5…通常下限値記憶部、6…FF上限値取得部、7…FF下限値取得部、8…上限値変更部、9…下限値変更部、10…通常限界値記憶部、11…限界値取得部、12…限界値変更部。 1 ... Operation amount calculation unit, 2 ... Limit processing unit, 3 ... Operation amount output unit, 4 ... Normal upper limit value storage unit, 5 ... Normal lower limit value storage unit, 6 ... FF upper limit value acquisition unit, 7 ... FF lower limit value acquisition unit Unit, 8 ... Upper limit value change unit, 9 ... Lower limit value change unit, 10 ... Normal limit value storage unit, 11 ... Limit value acquisition unit, 12 ... Limit value change unit.
Claims (7)
この操作量算出部で算出された操作量を操作量限界値に基づいて制限するリミット処理を行なうように構成されたリミット処理部と、
このリミット処理された操作量を制御対象に出力するように構成された操作量出力部と、
フィードフォワードを実行しない通常の制御時に適用される前記操作量限界値の通常値を予め記憶するように構成された通常限界値記憶部と、
前記通常値にフィードフォワード分の変更を施した値である操作量限界目標値を取得するように構成された限界値取得部と、
前記通常値と異なる前記操作量限界目標値を取得したときに、前記操作量限界目標値に近づいた後に前記通常値へと徐々に収束する前記操作量限界値を算出して前記リミット処理部に設定する限界値変更部とを備え、
前記限界値変更部は、前記操作量限界値の時間に関する第1のパラメータを、前記操作量算出部のPIDパラメータに連動して自動決定することを特徴とする制御装置。 An operation amount calculation unit configured to calculate an operation amount by PID control calculation with a set value and a control amount as inputs,
A limit processing unit configured to perform limit processing that limits the operation amount calculated by this operation amount calculation unit based on the operation amount limit value, and
An operation amount output unit configured to output this limit-processed operation amount to the control target,
A normal limit value storage unit configured to store a normal value of the manipulated variable limit value applied at the time of normal control that does not execute feedforward in advance, and a normal limit value storage unit.
A limit value acquisition unit configured to acquire an operation amount limit target value which is a value obtained by changing the normal value by a feedforward amount, and a limit value acquisition unit.
When the manipulated variable limit target value different from the normal value is acquired, the manipulated variable limit value that gradually converges to the normal value after approaching the manipulated variable limit target value is calculated and sent to the limit processing unit. and a limit value changing unit that sets,
The limit value changing unit is a control device characterized in that a first parameter relating to the time of the manipulated variable limit value is automatically determined in conjunction with the PID parameter of the manipulated variable calculation unit.
この操作量算出部で算出された操作量を操作量限界値に基づいて制限するリミット処理を行なうように構成されたリミット処理部と、
このリミット処理された操作量を制御対象に出力するように構成された操作量出力部と、
フィードフォワードを実行しない通常の制御時に適用される前記操作量限界値の通常値を予め記憶するように構成された通常限界値記憶部と、
前記通常値にフィードフォワード分の変更を施した値である操作量限界目標値を取得するように構成された限界値取得部と、
前記通常値と異なる前記操作量限界目標値を取得したときに、前記操作量限界目標値に近づいた後に前記通常値へと徐々に収束する前記操作量限界値を算出して前記リミット処理部に設定する限界値変更部とを備え、
前記操作量限界目標値は、前記通常値をフィードフォワード分だけステップ変更した値であることを特徴とする制御装置。 An operation amount calculation unit configured to calculate an operation amount by PID control calculation with a set value and a control amount as inputs,
A limit processing unit configured to perform limit processing that limits the operation amount calculated by this operation amount calculation unit based on the operation amount limit value, and
An operation amount output unit configured to output this limit-processed operation amount to the control target,
A normal limit value storage unit configured to store a normal value of the manipulated variable limit value applied at the time of normal control that does not execute feedforward in advance, and a normal limit value storage unit.
A limit value acquisition unit configured to acquire an operation amount limit target value which is a value obtained by changing the normal value by a feedforward amount, and a limit value acquisition unit.
When the manipulated variable limit target value different from the normal value is acquired, the manipulated variable limit value that gradually converges to the normal value after approaching the manipulated variable limit target value is calculated and sent to the limit processing unit. Equipped with a limit value change part to set
The control device, wherein the manipulated variable limit target value is a value obtained by step-changing the normal value by a feedforward amount.
前記操作量限界値は、操作量上限値であり、
前記リミット処理部は、前記操作量算出部で算出された操作量を前記操作量上限値以下の値に制限するリミット処理を行ない、
前記通常限界値記憶部は、前記操作量限界値の通常値として操作量上限通常値を予め記憶し、
前記限界値取得部は、前記操作量限界目標値として操作量上限目標値を取得し、
前記限界値変更部は、前記限界値取得部が前記操作量上限通常値と異なる前記操作量上限目標値を取得したときに、前記操作量上限目標値に近づいた後に前記操作量上限通常値へと徐々に収束する前記操作量上限値を算出して前記リミット処理部に設定することを特徴とする制御装置。 In the control device according to claim 1 or 2.
The manipulated variable limit value is the manipulated variable upper limit value.
The limit processing unit performs limit processing that limits the operation amount calculated by the operation amount calculation unit to a value equal to or less than the operation amount upper limit value.
The normal limit value storage unit stores in advance an operation amount upper limit normal value as a normal value of the operation amount limit value.
The limit value acquisition unit acquires the operation amount upper limit target value as the operation amount limit target value, and obtains the operation amount upper limit target value.
When the limit value acquisition unit acquires the operation amount upper limit target value different from the operation amount upper limit normal value, the limit value change unit moves to the operation amount upper limit normal value after approaching the operation amount upper limit target value. A control device characterized in that the upper limit value of the manipulated variable that gradually converges is calculated and set in the limit processing unit.
前記操作量限界値は、操作量下限値であり、
前記リミット処理部は、前記操作量算出部で算出された操作量を前記操作量下限値以上の値に制限するリミット処理を行ない、
前記通常限界値記憶部は、前記操作量限界値の通常値として操作量下限通常値を予め記憶し、
前記限界値取得部は、前記操作量限界目標値として操作量下限目標値を取得し、
前記限界値変更部は、前記限界値取得部が前記操作量下限通常値と異なる前記操作量下限目標値を取得したときに、前記操作量下限目標値に近づいた後に前記操作量下限通常値へと徐々に収束する前記操作量下限値を算出して前記リミット処理部に設定することを特徴とする制御装置。 In the control device according to claim 1 or 2.
The manipulated variable limit value is the manipulated variable lower limit value.
The limit processing unit performs limit processing for limiting the operation amount calculated by the operation amount calculation unit to a value equal to or higher than the operation amount lower limit value.
The normal limit value storage unit stores in advance a lower limit normal value of the manipulated variable as a normal value of the manipulated variable limit value.
The limit value acquisition unit acquires the operation amount lower limit target value as the operation amount limit target value, and obtains the operation amount lower limit target value.
When the limit value acquisition unit acquires the operation amount lower limit target value different from the operation amount lower limit normal value, the limit value change unit approaches the operation amount lower limit target value and then returns to the operation amount lower limit normal value. A control device characterized in that the lower limit value of the manipulated variable that gradually converges is calculated and set in the limit processing unit.
前記限界値変更部は、前記フィードフォワードの大きさを規定する第2のパラメータを、前記第1のパラメータに連動して自動決定することを特徴とする制御装置。 In the control device according to claim 1,
The limit value changing unit is a control device characterized in that a second parameter defining the size of the feedforward is automatically determined in conjunction with the first parameter.
前記操作量を操作量限界値に基づいて制限するリミット処理を行なう第2のステップと、
このリミット処理した操作量を制御対象に出力する第3のステップと、
フィードフォワードを実行しない通常の制御時に適用される前記操作量限界値の通常値に、フィードフォワード分の変更を施した値である操作量限界目標値を取得する第4のステップと、
前記通常値と異なる前記操作量限界目標値を取得したときに、前記操作量限界目標値に近づいた後に前記通常値へと徐々に収束する前記操作量限界値を算出して設定する第5のステップとを含み、
前記第5のステップは、前記操作量限界値の時間に関する第1のパラメータを、前記PID制御演算のPIDパラメータに連動して自動決定するステップを含むことを特徴とする制御方法。 The first step of calculating the operation amount by PID control calculation with the set value and the control amount as input, and
The second step of performing the limit process of limiting the manipulated variable based on the manipulated variable limit value, and
The third step of outputting this limit-processed operation amount to the control target,
The fourth step of acquiring the operation amount limit target value which is a value obtained by changing the feedforward amount to the normal value of the operation amount limit value applied at the time of normal control in which feedforward is not executed.
A fifth that calculates and sets the manipulated variable limit value that gradually converges to the normal value after approaching the manipulated variable limit target value when the manipulated variable limit target value different from the normal value is acquired. and a step seen including,
The fifth step is a control method including a step of automatically determining a first parameter relating to the time of the manipulated variable limit value in conjunction with the PID parameter of the PID control calculation.
前記操作量を操作量限界値に基づいて制限するリミット処理を行なう第2のステップと、The second step of performing the limit process of limiting the manipulated variable based on the manipulated variable limit value, and
このリミット処理した操作量を制御対象に出力する第3のステップと、The third step of outputting this limit-processed operation amount to the control target,
フィードフォワードを実行しない通常の制御時に適用される前記操作量限界値の通常値に、フィードフォワード分の変更を施した値である操作量限界目標値を取得する第4のステップと、The fourth step of acquiring the operation amount limit target value which is a value obtained by changing the feedforward amount to the normal value of the operation amount limit value applied at the time of normal control in which feedforward is not executed.
前記通常値と異なる前記操作量限界目標値を取得したときに、前記操作量限界目標値に近づいた後に前記通常値へと徐々に収束する前記操作量限界値を算出して設定する第5のステップとを含み、A fifth that calculates and sets the manipulated variable limit value that gradually converges to the normal value after approaching the manipulated variable limit target value when the manipulated variable limit target value different from the normal value is acquired. Including steps
前記操作量限界目標値は、前記通常値をフィードフォワード分だけステップ変更した値であることを特徴とする制御方法。The control method, wherein the manipulated variable limit target value is a value obtained by step-changing the normal value by a feedforward amount.
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