JP6974143B2 - 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25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. 25 shows an example of a heating device targeted by a general-purpose feedback controller (temperature controller).
図25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25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. 25, 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、前記操作量に対するフィードフォワード分の変更量の目標値を取得するように構成された変更量目標値取得部と、ゼロ値と異なる前記変更量の目標値を取得したときに、前記変更量の目標値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する変更量を算出するように構成された変更量算出部と、前記操作量算出部によって算出された操作量を前記変更量算出部によって算出された変更量の分だけ変更するように構成された操作量変更部と、この操作量変更部によって変更された操作量を操作量下限値以上で操作量上限値以下の値に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を備え、前記変更量算出部は、前記変更量の時間に関する第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、前記操作量に対するフィードフォワード分の変更量の目標値を取得するように構成された変更量目標値取得部と、ゼロ値と異なる前記変更量の目標値を取得したときに、前記変更量の目標値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する変更量を算出するように構成された変更量算出部と、前記操作量算出部によって算出された操作量を前記変更量算出部によって算出された変更量の分だけ変更するように構成された操作量変更部と、この操作量変更部によって変更された操作量を操作量下限値以上で操作量上限値以下の値に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を備え、前記変更量の目標値は、前記操作量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 a PID control calculation by inputting a set value and a control amount, and a target value of a change amount of a feed forward with respect to the operation amount. The change amount target value acquisition unit configured to be acquired, and the change that gradually converges to the zero value after approaching the target value of the change amount when the target value of the change amount different from the zero value is acquired. The change amount calculation unit configured to calculate the amount and the operation amount calculated by the operation amount calculation unit are changed by the change amount calculated by the change amount calculation unit. A change unit, a limit processing unit configured to perform limit processing for limiting the operation amount changed by this operation amount change unit to a value equal to or more than the operation amount lower limit value and not more than the operation amount upper limit value, and this limit processing. The operation amount output unit is configured to output the operation amount to the control target, and the change amount calculation unit uses the first parameter regarding the time of the change amount as the PID parameter of the operation amount calculation unit. It is characterized by being automatically determined in conjunction with each other.
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 a target of a change amount of a feedforward amount with respect to the operation amount. When the change amount target value acquisition unit configured to acquire the value and the target value of the change amount different from the zero value are acquired, the target value of the change amount is approached and then gradually converges to the zero value. The change amount calculation unit configured to calculate the change amount to be performed, and the operation amount calculated by the operation amount calculation unit are configured to be changed by the change amount calculated by the change amount calculation unit. The operation amount change unit, the limit processing unit configured to perform limit processing for limiting the operation amount changed by the operation amount change unit to a value equal to or more than the operation amount lower limit value and not more than the operation amount upper limit value, and this limit. The operation amount output unit configured to output the processed operation amount to the control target is provided, and the target value of the change amount is a value obtained by step-changing the operation amount by the feedforward amount.
また、本発明の制御装置の1構成例において、前記変更量の目標値は、前記操作量に対する加算量の目標値である操作量加算値であり、前記変更量算出部は、ゼロ値と異なる前記操作量加算値を取得したときに、前記操作量加算値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する前記変更量として操作量加算量を算出し、前記操作量変更部は、前記操作量算出部によって算出された操作量に、前記変更量算出部によって算出された操作量加算量を加算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、前記変更量の目標値は、前記操作量に対する減算量の目標値である操作量減算値であり、前記変更量算出部は、ゼロ値と異なる前記操作量減算値を取得したときに、前記操作量減算値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する前記変更量として操作量減算量を算出し、前記操作量変更部は、前記操作量算出部によって算出された操作量から、前記変更量算出部によって算出された操作量減算量を減算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、前記変更量の目標値は、前記操作量に対する加算量の目標値である操作量加算値と、前記操作量に対する減算量の目標値である操作量減算値であり、前記変更量算出部は、ゼロ値と異なる前記操作量加算値を取得したときに、前記操作量加算値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する前記変更量として操作量加算量を算出し、ゼロ値と異なる前記操作量減算値を取得したときに、前記操作量減算値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する前記変更量として操作量減算量を算出し、前記操作量変更部は、前記変更量算出部によって前記操作量加算量が算出されたときに、この操作量加算量を前記操作量算出部によって算出された操作量に加算し、前記変更量算出部によって前記操作量減算量が算出されたときに、この操作量減算量を前記操作量算出部によって算出された操作量から減算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 target value of the change amount is the operation amount addition value which is the target value of the addition amount with respect to the operation amount, and the change amount calculation unit is different from the zero value. When the operation amount addition value is acquired, the operation amount addition amount is calculated as the change amount that gradually converges to the zero value after approaching the operation amount addition value, and the operation amount change unit performs the operation amount change unit. It is characterized in that the operation amount addition amount calculated by the change amount calculation unit is added to the operation amount calculated by the calculation unit.
Further, in one configuration example of the control device of the present invention, the target value of the change amount is the operation amount subtraction value which is the target value of the subtraction amount with respect to the operation amount, and the change amount calculation unit is different from the zero value. When the operation amount subtraction value is acquired, the operation amount subtraction amount is calculated as the change amount that gradually converges to the zero value after approaching the operation amount subtraction value, and the operation amount change unit performs the operation amount change unit. It is characterized in that the operation amount subtraction amount calculated by the change amount calculation unit is subtracted from the operation amount calculated by the calculation unit.
Further, in one configuration example of the control device of the present invention, the target value of the change amount is an operation amount addition value which is a target value of an addition amount with respect to the operation amount and an operation which is a target value of a subtraction amount with respect to the operation amount. It is an amount subtraction value, and when the operation amount addition value different from the zero value is acquired, the change amount calculation unit operates as the change amount that gradually converges to the zero value after approaching the operation amount addition value. When the amount addition amount is calculated and the operation amount subtraction value different from the zero value is acquired, the operation amount subtraction amount is calculated as the change amount that gradually converges to the zero value after approaching the operation amount subtraction value. When the operation amount addition amount is calculated by the change amount calculation unit, the operation amount change unit adds the operation amount addition amount to the operation amount calculated by the operation amount calculation unit, and the change amount. When the operation amount subtraction amount is calculated by the calculation unit, the operation amount subtraction amount is subtracted from the operation amount calculated by the operation amount calculation unit.
また、本発明の制御装置の1構成例において、前記変更量算出部は、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、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 change amount calculation unit is characterized in that a second parameter defining the size of feedforward is automatically determined in conjunction with the first parameter. It is something to do .
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、前記操作量に対するフィードフォワード分の変更量の目標値を取得する第2のステップと、ゼロ値と異なる前記変更量の目標値を取得したときに、前記変更量の目標値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する変更量を算出する第3のステップと、前記第1のステップで算出した操作量を前記第3のステップで算出した変更量の分だけ変更する第4のステップと、この第4のステップで変更した操作量を操作量下限値以上で操作量上限値以下の値に制限するリミット処理を行なう第5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6のステップとを含み、前記第3のステップは、前記変更量の時間に関する第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、前記操作量に対するフィードフォワード分の変更量の目標値を取得する第2のステップと、ゼロ値と異なる前記変更量の目標値を取得したときに、前記変更量の目標値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する変更量を算出する第3のステップと、前記第1のステップで算出した操作量を前記第3のステップで算出した変更量の分だけ変更する第4のステップと、この第4のステップで変更した操作量を操作量下限値以上で操作量上限値以下の値に制限するリミット処理を行なう第5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6のステップとを含み、前記変更量の目標値は、前記操作量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, the first step of calculating the operation amount by the PID control calculation by inputting the set value and the control amount, and the first step of acquiring the target value of the change amount of the feed forward with respect to the operation amount. The second step, and the third step of calculating the change amount that gradually converges to the zero value after approaching the target value of the change amount when the target value of the change amount different from the zero value is acquired. The fourth step of changing the operation amount calculated in the first step by the amount of the change amount calculated in the third step, and the operation amount changed in the fourth step are operated with the operation amount lower limit value or more. a fifth step of performing a limiting process to limit the amount upper limit value or less of the value, seen including a sixth step of outputting the operation amount obtained by the limiting process in the control target, the third step, the change amount It is characterized by including a step of automatically determining a first parameter relating to the time of the above in conjunction with the PID parameter of the PID control operation.
Further, in the control method of the present invention, the first step of calculating the operation amount by the PID control calculation by inputting the set value and the control amount, and the first step of acquiring the target value of the change amount of the feedforward amount with respect to the operation amount. The second step, and the third step of calculating the change amount that gradually converges to the zero value after approaching the target value of the change amount when the target value of the change amount different from the zero value is acquired. The fourth step of changing the operation amount calculated in the first step by the amount of the change amount calculated in the third step, and the operation amount changed in the fourth step are operated with the operation amount lower limit value or more. The target value of the change amount includes the fifth step of performing limit processing for limiting the amount to a value equal to or less than the upper limit of the amount and the sixth step of outputting the operation amount of this limit processing to the control target, and the target value of the change amount is the operation amount. Is the value obtained by step-changing by the amount of feedforward.
本発明によれば、変更量目標値取得部と変更量算出部と操作量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 change amount target value acquisition unit, the change amount calculation unit, and the operation amount change unit, the feedback control is performed. It is possible to reduce the occurrence of defects.
また、本発明では、変更量の時間に関する第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、また操作量にフィードフォワード分の変更が生じた時点からフィードフォワード分が最大変更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 change amount in conjunction with the PID parameter of the operation amount calculation unit, the change of the feedforward amount of the operation amount is controlled up and down. The elapsed time from the time when the feedforward amount is changed to the maximum change amount of the feedforward amount is roughly matched with the time of the first parameter. Can be done.
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、操作量のフィードフォワード分の最大変更量を、変更量の目標値に概ね一致させることができる。 Further, in the present invention, the maximum change amount for the feedforward of the operation amount is set as the target of the change amount by automatically determining the second parameter that defines the size of the feedforward in conjunction with the first parameter. It can be roughly matched to the value.
[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フィードバック分に徐々に(段階的に,略連続的に)加算するように適用し、フィードバック分で置換できる速度でフィードフォワード分をゼロの値に徐々に(段階的に,略連続的に)収束させるフィルタ要素を通過させれば、PID演算にとっての影響は一時的かつ連続的な発生になるので、不都合を緩和させられることに想到した。 Therefore, the inventor applies the feedforward portion to the feedback portion gradually (stepwise, substantially continuously), and gradually (the feedforward portion) to a value of zero at a speed that can be replaced by the feedback portion (stepwise, substantially continuously). It was conceived that the inconvenience could be alleviated because the effect on the PID operation would be temporary and continuous if it was passed through the filter element that converges (stepwise, almost continuously).
[発明の原理2]
操作量MVに対するフィードフォワード分の変更量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MV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やすくできる。
[
The parameter Tf (first parameter) relating to the time of the change amount for the feedforward with respect to the manipulated variable MV is automatically determined in conjunction with the PID parameter (for example, the integration time Ti). As a result, it is possible to easily maintain the change of the feedforward amount of the manipulated variable MV 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加算分あるいは操作量減算分のステップ的な追加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 to mean the stepwise addition of the operation amount addition amount or the operation amount subtraction amount, 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MVに対するフィードフォワード分の加算量の目標値である操作量加算値FF_P(変更量の目標値)を取得するFF加算値取得部2と、操作量MVに対するフィードフォワード分の減算量の目標値である操作量減算値FF_M(変更量の目標値)を取得するFF減算値取得部3と、ゼロ値と異なる操作量加算値FF_Pを取得したときに、操作量加算値FF_Pに近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量加算量MV_P(変更量)を算出する加算量算出部4と、ゼロ値と異なる操作量減算値FF_Mを取得したときに、操作量減算値FF_Mに近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量減算量MV_M(変更量)を算出する減算量算出部5と、加算量算出部4によって操作量加算量MV_Pが算出されたときに、この操作量加算量MV_Pを操作量算出部1によって算出された操作量MVに加算し、減算量算出部5によって操作量減算量MV_Mが算出されたときに、この操作量減算量MV_Mを操作量算出部1によって算出された操作量MVから減算する操作量変更部6と、操作量変更部6で算出された操作量MV_Fを操作量下限値OL以上で操作量上限値OH以下の値に制限するリミット処理を行なうリミット処理部7と、リミット処理された操作量MV_F’を出力する操作量出力部8とを備えている。
The control device has an operation
FF加算値取得部2とFF減算値取得部3とは、変更量目標値取得部10を構成している。加算量算出部4と減算量算出部5とは、変更量算出部11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 FF addition
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を参照して説明する。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)。
Next, the operation of the control device of this embodiment will be described with reference to FIG. 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.
FF加算値取得部2は、操作量MVに対するフィードフォワード分の加算量の目標値である操作量加算値FF_Pを取得する。具体的には、FF加算値取得部2は、外部から入力された操作量加算値FF_P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 addition
FF減算値取得部3は、操作量MVに対するフィードフォワード分の減算量の目標値である操作量減算値FF_Mを取得する。具体的には、FF減算値取得部3は、外部から入力された操作量減算値FF_M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 subtraction
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加算値FF_P、操作量減算値FF_Mを自動的に入力したり、制御中にオペレータが操作量加算値FF_P、操作量減算値FF_M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 addition value FF_P and the operation amount subtraction value FF_M are automatically input, or the operator manually inputs the operation amount addition value FF_P and the operation amount subtraction value FF_M during control.
加算量算出部4は、FF加算値取得部2が、ゼロ値と異なる操作量加算値FF_Pを取得すると(図3ステップS103においてYES)、操作量加算値FF_Pに近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量加算量MV_Pを算出する(図3ステップS104)。具体的には、加算量算出部4は、下記のような伝達関数式で操作量加算量MV_Pを算出する。
MV_P={Kxs/(1+Tfs)2}FF_P ・・・(2)
When the FF addition
MV_P = {Kxs / (1 + Tfs) 2 } FF_P ... (2)
式(2)のTfは、操作量加算量MV_Pの時間に関するパラメータである。加算量算出部4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α=0.1〜2.0)。これにより、操作量加算量MV_Pが加算された操作量MV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MVにフィードフォワード分が加算された時点からフィードフォワード分が最大変更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。
Tf in the equation (2) is a parameter relating to the time of the manipulated variable addition amount MV_P. The addition
式(2)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。加算量算出部4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、操作量MVのフィードフォワード分の最大変更量が、操作量加算値FF_Pに概ね一致するようになる。なお、FF加算値取得部2が操作量加算値FF_Pを取得する前の操作量加算量MV_Pの初期値はゼロである。
Kx in equation (2) is a parameter that defines the size of feedforward. The addition
減算量算出部5は、FF減算値取得部3が、ゼロ値と異なる操作量減算値FF_Mを取得すると(図3ステップS105においてYES)、操作量減算値FF_Mに近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量減算量MV_Mを算出する(図3ステップS106)。具体的には、減算量算出部5は、下記のような伝達関数式で操作量減算量MV_Mを算出する。
MV_M={Kxs/(1+Tfs)2}FF_M ・・・(3)
When the FF subtraction
MV_M = {Kxs / (1 + Tfs) 2 } FF_M ... (3)
加算量算出部4と同様に、減算量算出部5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、減算量算出部5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、操作量MVのフィードフォワード分の最大変更量が、操作量減算値FF_Mに概ね一致するようになる(後述する図8、図10、図12、図14の操作量減算量MV_M)。なお、FF減算値取得部3が操作量減算値FF_Mを取得する前の操作量減算量MV_Mの初期値はゼロである。
Similar to the addition
操作量変更部6は、操作量算出部1で算出された操作量MVに、加算量算出部4によって算出された操作量加算量MV_Pを加算し、さらに減算量算出部5によって算出された操作量減算量MV_Mを減算した結果を操作量MV_Fとして算出する(図3ステップS107)。
MV_F=MV+MV_P−MV_M ・・・(4)
The operation
MV_F = MV + MV_P-MV_M ... (4)
リミット処理部7は、操作量変更部6によって算出された操作量MV_F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_Fを所定の操作量上限値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S108)。
IF MV_F<OL THEN MV_F’=OL ・・・(5)
IF MV_F>OH THEN MV_F’=OH ・・・(6)
つまり、リミット処理部7は、MV_Fが操作量下限値OLより小さい場合、操作量MV_F’=OLとし、操作量MV_Fが操作量上限値OHより大きい場合、操作量MV_F’=OHとする。
The
IF MV_F <OL THEN MV_F'= OL ... (5)
IF MV_F> OH THEN MV_F'= OH ... (6)
That is, the
操作量出力部8は、リミット処理部7でリミット処理された操作量MV_F’を制御対象に出力する(図3ステップS109)。操作量MV_F’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_F’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〜S109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S110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 S109 of FIG. 3 for each control cycle until the control is completed, for example, by an instruction of the operator (YES in step S110 of FIG. 3).
なお、前述のとおり、操作量加算量MV_Pは操作量加算値FF_Pに近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する値であり、操作量減算量MV_Mは操作量減算値FF_Mに近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する値である。したがって、FF加算値取得部2がゼロ値と異なる操作量加算値FF_Pを取得した後は常にステップS103において判定YESとなり、加算量算出部4は操作量加算量MV_Pの算出を繰り返し実行する。操作量加算量MV_Pは最終的にゼロ値に収束するので、加算量算出部4は操作量加算量MV_Pがゼロ値になった時点で算出を停止しても構わない。同様に、FF減算値取得部3がゼロ値と異なる操作量減算値FF_Mを取得した後は常にステップS105において判定YESとなり、減算量算出部5は操作量減算量MV_Mの算出を繰り返し実行する。操作量減算量MV_Mは最終的にゼロ値に収束するので、減算量算出部5は操作量減算量MV_Mがゼロ値になった時点で算出を停止しても構わない。
As described above, the manipulated variable addition amount MV_P is a value that gradually converges to a zero value after approaching the manipulated variable addition value FF_P, and the manipulated variable subtraction amount MV_M is a zero value after approaching the manipulated variable subtraction value FF_M. It is a value that gradually converges to. Therefore, after the FF addition
本実施例で採用している式(2)、式(3)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 (2) and (3) adopted in this embodiment are typical examples conforming to the
本実施例におけるFF加算値取得部2と加算量算出部4の構成、あるいはFF減算値取得部3と減算量算出部5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加算分あるいは操作量減算分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 addition
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) ・・・(7)
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) ... (7)
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=200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、操作量減算量MV_Mのみ変更する場合を示すが、後述のように操作量加算量MV_Pを変更してもよい。
Further, the PID parameters set in the manipulated
図4、図5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4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5はこの場合の操作量加算量MV_P=0%、操作量減算量MV_M=0%を示す図である。図4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。 4 and 5 are diagrams showing comparison targets for confirming the effect of this embodiment, and FIG. 4 is an example of changes in the controlled variable PV and the manipulated variable MV when the temperature is controlled without executing feed forward. 5 is a diagram showing an operation amount addition amount MV_P = 0% and an operation amount subtraction amount MV_M = 0% in this case. In the example of FIG. 4, 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6、図7は操作量MV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フィードフォワード分を0%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6の例では、設定値SPの100℃から350℃への変更と同時に操作量減算量MV_Mを0%から16%に変更して120秒間維持した後に0%に戻し、図7の例では、設定値SPの変更と同時に操作量減算量MV_Mを0%から16%に変更して90秒間維持した後に0%に戻している。 6 and 7 are diagrams showing an example of changes in the control amount PV and the operation amount MV when the feedback amount is changed to the operation amount MV and the feedforward amount is immediately returned to 0% after a certain period of time has elapsed. , It is a figure which shows the problem of the discontinuous feedback control. In the example of FIG. 6, the operation amount subtraction amount MV_M is changed from 0% to 16% at the same time as the set value SP is changed from 100 ° C. to 350 ° C., maintained for 120 seconds, and then returned to 0%. At the same time as changing the set value SP, the operation amount subtraction amount MV_M is changed from 0% to 16%, maintained for 90 seconds, and then returned to 0%.
図6の例では、操作量減算量MV_M=16%を120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4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7の例では、操作量減算量MV_M=16%を90秒間だけ維持するので、図6に比べると操作量減算量MV_Mを一定値16%に変更した効果が明らかに不十分であり、むしろ図4に近い結果と言える。 In the example of FIG. 6, since the operation amount subtraction amount MV_M = 16% is maintained for 120 seconds, it is possible to suppress a large decrease in the control amount PV (temperature) around 400 seconds, and the control amount after 600 seconds. It can be said that the drop of PV became inconspicuous and the settling state was reached earlier than in FIG. On the other hand, in the example of FIG. 7, since the operation amount subtraction amount MV_M = 16% is maintained only for 90 seconds, the effect of changing the operation amount subtraction amount MV_M to a constant value 16% is clearly insufficient as compared with FIG. Rather, it can be said that the result is closer to that of FIG.
このように、操作量減算量MV_Mを一定時間経過後に直ちに0%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6のように操作量減算量MV_M=16%を120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, when the manipulated variable subtraction amount MV_M is immediately returned to 0% after a certain period of time, the magnitude of the manipulated variable MV causes 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 operation amount subtraction amount MV_M = 16% for 120 seconds as shown in FIG. 6, when the characteristics of the controlled object change even slightly. It is possible that the control results will deteriorate rapidly and clearly.
図8は本実施例においてパラメータTf=60.0秒(Tf=0.3Tiに相当)として操作量減算量MV_Mを0%→16%→0%と変更しつつ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9はこの場合の操作量減算量MV_Mの変化を示す図である(操作量加算量MV_Pは0%で固定)。この例では、操作量減算値FF_M=16%、パラメータKx=165.0、パラメータTf=60.0秒とした。 FIG. 8 shows the control amount PV when the temperature is controlled while changing the operation amount subtraction amount MV_M from 0% → 16% → 0% with the parameter Tf = 60.0 seconds (corresponding to Tf = 0.3Ti) in this embodiment. FIG. 9 is a diagram showing an example of a change in the manipulated variable MV, and FIG. 9 is a diagram showing a change in the manipulated variable subtraction amount MV_M in this case (the manipulated variable addition amount MV_P is fixed at 0%). In this example, the manipulated variable subtraction value FF_M = 16%, the parameter Kx = 165.0, and the parameter Tf = 60.0 seconds.
図6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4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. 6, 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10は本実施例においてパラメータTf=80.0秒(Tf=0.4Tiに相当)として操作量減算量MV_Mを0%→16%→0%と変更しつつ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減算量MV_Mの変化を示す図である(操作量加算量MV_Pは0%で固定)。この例では、操作量減算値FF_M=16%、パラメータKx=220.0、パラメータTf=80.0秒とした。図10によれば、図8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. 10 shows the control amount PV when the temperature is controlled while changing the operation amount subtraction amount MV_M from 0% → 16% → 0% with the parameter Tf = 80.0 seconds (corresponding to Tf = 0.4Ti) in this embodiment. FIG. 11 is a diagram showing an example of a change in the manipulated variable MV, and FIG. 11 is a diagram showing a change in the manipulated variable subtraction amount MV_M in this case (the manipulated variable addition amount MV_P is fixed at 0%). In this example, the manipulated variable subtraction value FF_M = 16%, the parameter Kx = 220.0, and the parameter Tf = 80.0 seconds. According to FIG. 10, it can be seen that the same control result as in the case of FIG. 8 is obtained.
図12は本実施例においてパラメータTf=100.0秒(Tf=0.5Tiに相当)として操作量減算量MV_Mを0%→16%→0%と変更しつつ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減算量MV_Mの変化を示す図である(操作量加算量MV_Pは0%で固定)。この例では、操作量減算値FF_M=16%、パラメータKx=275.0、パラメータTf=100.0秒とした。図12によれば、図8、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 shows the control amount PV when the temperature is controlled while changing the operation amount subtraction amount MV_M from 0% → 16% → 0% with the parameter Tf = 100.0 seconds (corresponding to Tf = 0.5Ti) in this embodiment. FIG. 13 is a diagram showing an example of a change in the manipulated variable MV, and FIG. 13 is a diagram showing a change in the manipulated variable subtraction amount MV_M in this case (the manipulated variable addition amount MV_P is fixed at 0%). In this example, the operation amount subtraction value FF_M = 16%, the parameter Kx = 275.0, and the parameter Tf = 100.0 seconds. According to FIG. 12, it can be seen that the same control results as in the cases of FIGS. 8 and 10 are obtained.
図14は本実施例においてパラメータTf=120.0秒(Tf=0.6Tiに相当)として操作量減算量MV_Mを0%→16%→0%と変更しつつ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減算量MV_Mの変化を示す図である(操作量加算量MV_Pは0%で固定)。この例では、操作量減算値FF_M=16%、パラメータKx=330.0、パラメータTf=120.0秒とした。図14によれば、図8、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 shows the control amount PV when the temperature is controlled while changing the operation amount subtraction amount MV_M from 0% → 16% → 0% with the parameter Tf = 120.0 seconds (corresponding to Tf = 0.6Ti) in this embodiment. FIG. 15 is a diagram showing an example of a change in the manipulated variable MV, and FIG. 15 is a diagram showing a change in the manipulated variable subtraction amount MV_M in this case (the manipulated variable addition amount MV_P is fixed at 0%). In this example, the manipulated variable subtraction value FF_M = 16%, the parameter Kx = 330.0, and the parameter Tf = 120.0 seconds. According to FIG. 14, it can be seen that the same control results as in the cases of FIGS. 8, 10 and 12 are obtained.
このように、本実施例によれば、不連続なフィードフォワード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 feedforward 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16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=0.04Tiに相当)として操作量減算量MV_Mを0%→16%→0%と変更しつつ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減算量MV_Mの変化を示す図である(操作量加算量MV_Pは0%で固定)。この例では、操作量減算値FF_M=16%、パラメータKx=22.0、パラメータTf=8.0秒とした。
In FIG. 16, in order to confirm the effect of the
この図16、図17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. 16 and 17 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を本実施例よりも大きい値Tf=800.0秒(Tf=4.0Tiに相当)として操作量減算量MV_Mを0%→16%→0%と変更しつつ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減算量MV_Mの変化を示す図である(操作量加算量MV_Pは0%で固定)。この例では、操作量減算値FF_M=16%、パラメータKx=2200.0、パラメータTf=800.0秒とした。
In FIG. 18, 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. 18 and 19 can be regarded as setting examples 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次遅れ伝達関数で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、操作量加算量MV_Pのみ変更する場合を示すが、上記のように操作量減算量MV_M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 by 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 operation amount addition amount MV_P is changed, the operation amount subtraction amount MV_M may be changed as described above.
図20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20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21はこの場合の操作量加算量MV_P=0%、操作量減算量MV_M=0%を示す図である。図20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. 20 is a diagram showing a comparison target for confirming the effect of this embodiment, and FIG. 20 is a diagram showing an example of changes in the controlled variable PV and the manipulated variable MV when the temperature is controlled without executing feed forward. 21 is a diagram showing an operation amount addition amount MV_P = 0% and an operation amount subtraction amount MV_M = 0% in this case. In the example of FIG. 20, 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22は本実施例においてパラメータTf=20.0秒(Tf=0.1Tiに相当)として操作量加算量MV_P=0%→40%→0%と変更しつつ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加算量MV_Pの変化を示す図である(操作量減算量MV_Mは0%で固定)。この例では、操作量加算値FF_P=40%、パラメータKx=55.0、パラメータTf=20.0秒とし、外乱印加のタイミングにおいて操作量加算値FF_P=40%を入力して操作量加算量MV_Pの変更を開始している。 FIG. 22 shows the control amount PV when the temperature is controlled while changing the operation amount addition amount MV_P = 0% → 40% → 0% with the parameter Tf = 20.0 seconds (corresponding to Tf = 0.1Ti) in this embodiment. FIG. 23 is a diagram showing an example of a change in the manipulated variable MV, and FIG. 23 is a diagram showing a change in the manipulated variable addition amount MV_P in this case (the manipulated variable subtraction amount MV_M is fixed at 0%). In this example, the operation amount addition value FF_P = 40%, the parameter Kx = 55.0, and the parameter Tf = 20.0 seconds are set, and the operation amount addition value FF_P = 40% is input at the timing of the disturbance application to input the operation amount addition amount. The change of MV_P has started.
図22によれば、図20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、250℃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600秒付近であり、図20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. 22, it can be seen that the control amount PV (temperature) can be suppressed from dropping significantly to about 250 ° C. in the vicinity of 100 seconds as in the case of FIG. 20. Further, it takes about 600 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. 20.
なお、本発明は、例えば加算側の構成のみ備えるようにして、減算側の構成としての処理を行なう場合に、操作量加算値FF_Pを負値で与えるという実現方法も可能である。同様に、例えば減算側の構成のみ備えるようにして、加算側の構成としての処理を行なう場合に、操作量減算値FF_Mを負値で与えるという実現方法も可能である。ただし、加算側と減算側の両方の構成を備えることにより、操作量加算量MV_Pと操作量減算量MV_Mとを同時に操作量MVに重畳させることもできるので、図1に示したように加算側と減算側の両方を別々に備えるのが好適である。 It should be noted that the present invention can also be realized by providing, for example, only the configuration on the addition side and giving the operation amount addition value FF_P as a negative value when performing the processing as the configuration on the subtraction side. Similarly, for example, when processing is performed as the configuration on the addition side by providing only the configuration on the subtraction side, a realization method in which the operation amount subtraction value FF_M is given as a negative value is also possible. However, by providing both the addition side and the subtraction side configurations, the operation amount addition amount MV_P and the operation amount subtraction amount MV_M can be simultaneously superimposed on the operation amount MV, so that the addition side as shown in FIG. It is preferable to have both the subtraction side and the subtraction side separately.
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24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. An example of the configuration 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…FF加算値取得部、3…FF減算値取得部、4…加算量算出部、5…減算量算出部、6…操作量変更部、7…リミット処理部、8…操作量出力部、10…変更量目標値取得部、11…変更量算出部。 1 ... Operation amount calculation unit, 2 ... FF addition value acquisition unit, 3 ... FF subtraction value acquisition unit, 4 ... Addition amount calculation unit, 5 ... Subtraction amount calculation unit, 6 ... Operation amount change unit, 7 ... Limit processing unit, 8 ... Operation amount output unit, 10 ... Change amount target value acquisition unit, 11 ... Change amount calculation unit.
Claims (8)
前記操作量に対するフィードフォワード分の変更量の目標値を取得するように構成された変更量目標値取得部と、
ゼロ値と異なる前記変更量の目標値を取得したときに、前記変更量の目標値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する変更量を算出するように構成された変更量算出部と、
前記操作量算出部によって算出された操作量を前記変更量算出部によって算出された変更量の分だけ変更するように構成された操作量変更部と、
この操作量変更部によって変更された操作量を操作量下限値以上で操作量上限値以下の値に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を備え、
前記変更量算出部は、前記変更量の時間に関する第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 change amount target value acquisition unit configured to acquire a target value of a change amount for feedforward with respect to the operation amount, and a change amount target value acquisition unit.
A change amount calculation unit configured to calculate a change amount that gradually converges to the zero value after approaching the target value of the change amount when the target value of the change amount different from the zero value is acquired.
An operation amount changing unit configured to change the operation amount calculated by the operation amount calculation unit by the amount of the change amount calculated by the change amount calculation unit.
A limit processing unit configured to perform limit processing that limits the operation amount changed by this operation amount change unit to a value that is equal to or more than the operation amount lower limit value and less than or equal to the operation amount upper limit value.
It is equipped with an operation amount output unit configured to output this limit-processed operation amount to the control target .
The change amount calculation unit is a control device characterized in that a first parameter relating to the time of the change amount is automatically determined in conjunction with the PID parameter of the operation amount calculation unit.
前記操作量に対するフィードフォワード分の変更量の目標値を取得するように構成された変更量目標値取得部と、A change amount target value acquisition unit configured to acquire a target value of a change amount for feedforward with respect to the operation amount, and a change amount target value acquisition unit.
ゼロ値と異なる前記変更量の目標値を取得したときに、前記変更量の目標値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する変更量を算出するように構成された変更量算出部と、A change amount calculation unit configured to calculate a change amount that gradually converges to the zero value after approaching the target value of the change amount when the target value of the change amount different from the zero value is acquired.
前記操作量算出部によって算出された操作量を前記変更量算出部によって算出された変更量の分だけ変更するように構成された操作量変更部と、An operation amount changing unit configured to change the operation amount calculated by the operation amount calculation unit by the amount of the change amount calculated by the change amount calculation unit.
この操作量変更部によって変更された操作量を操作量下限値以上で操作量上限値以下の値に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、A limit processing unit configured to perform limit processing that limits the operation amount changed by this operation amount change unit to a value that is equal to or more than the operation amount lower limit value and less than or equal to the operation amount upper limit value.
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を備え、It is equipped with an operation amount output unit configured to output this limit-processed operation amount to the control target.
前記変更量の目標値は、前記操作量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。A control device characterized in that the target value of the change amount is a value obtained by step-changing the operation amount by a feedforward amount.
前記変更量の目標値は、前記操作量に対する加算量の目標値である操作量加算値であり、
前記変更量算出部は、ゼロ値と異なる前記操作量加算値を取得したときに、前記操作量加算値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する前記変更量として操作量加算量を算出し、
前記操作量変更部は、前記操作量算出部によって算出された操作量に、前記変更量算出部によって算出された操作量加算量を加算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 target value of the change amount is an operation amount addition value which is a target value of the addition amount with respect to the operation amount.
The change amount calculation unit calculates the operation amount addition amount as the change amount that gradually converges to the zero value after approaching the operation amount addition value when the operation amount addition value different from the zero value is acquired. ,
The operation amount changing unit is a control device characterized in that the operation amount addition amount calculated by the change amount calculation unit is added to the operation amount calculated by the operation amount calculation unit.
前記変更量の目標値は、前記操作量に対する減算量の目標値である操作量減算値であり、
前記変更量算出部は、ゼロ値と異なる前記操作量減算値を取得したときに、前記操作量減算値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する前記変更量として操作量減算量を算出し、
前記操作量変更部は、前記操作量算出部によって算出された操作量から、前記変更量算出部によって算出された操作量減算量を減算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 target value of the change amount is an operation amount subtraction value which is a target value of the subtraction amount with respect to the operation amount.
When the operation amount subtraction value different from the zero value is acquired, the change amount calculation unit calculates the operation amount subtraction amount as the change amount that gradually converges to the zero value after approaching the operation amount subtraction value. ,
The operation amount changing unit is a control device characterized in that the operation amount subtraction amount calculated by the change amount calculation unit is subtracted from the operation amount calculated by the operation amount calculation unit.
前記変更量の目標値は、前記操作量に対する加算量の目標値である操作量加算値と、前記操作量に対する減算量の目標値である操作量減算値であり、
前記変更量算出部は、ゼロ値と異なる前記操作量加算値を取得したときに、前記操作量加算値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する前記変更量として操作量加算量を算出し、ゼロ値と異なる前記操作量減算値を取得したときに、前記操作量減算値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する前記変更量として操作量減算量を算出し、
前記操作量変更部は、前記変更量算出部によって前記操作量加算量が算出されたときに、この操作量加算量を前記操作量算出部によって算出された操作量に加算し、前記変更量算出部によって前記操作量減算量が算出されたときに、この操作量減算量を前記操作量算出部によって算出された操作量から減算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 target value of the change amount is an operation amount addition value which is a target value of an addition amount with respect to the operation amount and an operation amount subtraction value which is a target value of a subtraction amount with respect to the operation amount.
The change amount calculation unit calculates the operation amount addition amount as the change amount that gradually converges to the zero value after approaching the operation amount addition value when the operation amount addition value different from the zero value is acquired. , When the operation amount subtraction value different from the zero value is acquired, the operation amount subtraction amount is calculated as the change amount that gradually converges to the zero value after approaching the operation amount subtraction value.
When the operation amount addition amount is calculated by the change amount calculation unit, the operation amount change unit adds the operation amount addition amount to the operation amount calculated by the operation amount calculation unit, and calculates the change amount. A control device characterized in that when the operation amount subtraction amount is calculated by the unit, the operation amount subtraction amount is subtracted from the operation amount calculated by the operation amount calculation unit.
前記変更量算出部は、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、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 change amount calculation unit is a control device characterized in that a second parameter defining the size of feedforward is automatically determined in conjunction with the first parameter.
前記操作量に対するフィードフォワード分の変更量の目標値を取得する第2のステップと、
ゼロ値と異なる前記変更量の目標値を取得したときに、前記変更量の目標値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する変更量を算出する第3のステップと、
前記第1のステップで算出した操作量を前記第3のステップで算出した変更量の分だけ変更する第4のステップと、
この第4のステップで変更した操作量を操作量下限値以上で操作量上限値以下の値に制限するリミット処理を行なう第5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6のステップとを含み、
前記第3のステップは、前記変更量の時間に関する第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 acquiring the target value of the change amount for the feedforward with respect to the operation amount, and
The third step of calculating the change amount that gradually converges to the zero value after approaching the target value of the change amount when the target value of the change amount different from the zero value is acquired.
A fourth step of changing the operation amount calculated in the first step by the amount of change calculated in the third step, and
The fifth step of performing limit processing for limiting the operation amount changed in the fourth step to a value equal to or more than the operation amount lower limit value and not more than the operation amount upper limit value.
And a sixth step of outputting the limit processing manipulated variable to the controlled object seen including,
The third step is a control method including a step of automatically determining a first parameter relating to the time of the change amount in association with the PID parameter of the PID control calculation.
前記操作量に対するフィードフォワード分の変更量の目標値を取得する第2のステップと、The second step of acquiring the target value of the change amount for the feedforward with respect to the operation amount, and
ゼロ値と異なる前記変更量の目標値を取得したときに、前記変更量の目標値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する変更量を算出する第3のステップと、The third step of calculating the change amount that gradually converges to the zero value after approaching the target value of the change amount when the target value of the change amount different from the zero value is acquired.
前記第1のステップで算出した操作量を前記第3のステップで算出した変更量の分だけ変更する第4のステップと、A fourth step of changing the operation amount calculated in the first step by the amount of change calculated in the third step, and
この第4のステップで変更した操作量を操作量下限値以上で操作量上限値以下の値に制限するリミット処理を行なう第5のステップと、The fifth step of performing limit processing for limiting the operation amount changed in the fourth step to a value equal to or more than the operation amount lower limit value and not more than the operation amount upper limit value.
このリミット処理した操作量を制御対象に出力する第6のステップとを含み、Including the sixth step of outputting this limit-processed operation amount to the control target,
前記変更量の目標値は、前記操作量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。A control method characterized in that the target value of the change amount is a value obtained by step-changing the operation amount by a feedforward amount.
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