JP7257874B2

JP7257874B2 - control selection adjuster

Info

Publication number: JP7257874B2
Application number: JP2019091222A
Authority: JP
Inventors: 浩輔今中; 彰好本; 和之佐伯; 卓也鰰沢
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-05-14
Filing date: 2019-05-14
Publication date: 2023-04-14
Anticipated expiration: 2039-05-14
Also published as: JP2020187522A

Description

本願は、フィードバック制御を利用した自動制御における制御選択調節装置に関するものである。 The present application relates to a control selection adjustment device in automatic control using feedback control.

Ｐ（ＰＲＯＰＯＲＴＩＯＮＡＬ、比例）演算と、ＰＩ（ＰＲＯＰＯＲＴＩＯＮＡＬＩＮＴＥＧＲＡＴＩＯＮ、比例積分）演算またはＰＩＤ（ＰＲＯＰＯＲＴＩＯＮＡＬＩＮＴＥＧＲＡＴＩＯＮＤＩＦＦＥＲＥＮＴＩＡＬ、比例積分微分）演算とを切り換え自在に構成するとともに、目標値Ｓの上下に演算の切り換えレベルＳ_１，Ｓ_２を設け、制御対象である制御変数Ｔが前記両レベルＳ_１，Ｓ_２の間にあるときは、ＰＩ演算またはＰＩＤ演算を行い、前記制御変数Ｔが切り換え両レベルＳ_１，Ｓ_２のいずれか一方をクロスしたときは、ＰＩ演算またはＰＩＤ演算からＰ演算に切り換えるとともに、Ｉ要素の積分値をリセットするようにした制御選択調節装置があった（特許文献１参照）。 P (PROPORTIONAL) calculation, PI (PROPORTIONAL INTEGRATION) calculation or PID (PROPORTIONAL INTEGRATION DIFFERENTIAL) calculation can be switched freely, and the switching level S of the calculation above and below the target value S is provided. ₁ and _S2 are provided, and when the control variable T to be controlled is between the two levels _S1 and _S2 , PI calculation or PID calculation is performed to switch the control variable T between both levels _S1 and S2. ₂ is crossed, there is a control selection adjustment device that switches from PI calculation or PID calculation to P calculation and resets the integrated value of the I element (see Patent Document 1).

特開平９－１３４２０２号公報JP-A-9-134202

上記特許文献１においては、大きな外乱が入力されてプロセス値が演算切り替え下限レベルＳ１から演算切り替え上限レベルＳ２までの偏差を横切ると、プロセス値が偏差α１内であっても、本来は外乱に対する応答特性に優れたオーバーシュートを抑制するＰ演算で制御すべきところが、Ｐ演算からＰＩ演算またはＰＩＤ演算の切り替えが発生し、その結果外乱に対する応答が遅れるという問題があった。 In Patent Document 1, when a large disturbance is input and the process value crosses the deviation from the calculation switching lower limit level S1 to the calculation switching upper limit level S2, even if the process value is within the deviation α1, the response to the disturbance is originally Although control should be performed by the P calculation that suppresses the overshoot, which has excellent characteristics, switching from the P calculation to the PI calculation or the PID calculation occurs, resulting in a delay in response to disturbance.

また目標値Ｓの上下に設定された、演算切り替え下限レベルＳ１及び演算切り替えレベルＳ２によって決定される偏差が広く設定されていた場合、偏差の範囲内であればプロセス値が大きく変動してもＰＩ演算またはＰＩＤ演算を継続し、プロセス値が偏差を逸脱するまで演算がＰ演算に切り替わらないので、外乱に対する応答が遅れるという問題があった。 Also, if the deviation determined by the calculation switching lower limit level S1 and the calculation switching level S2, which are set above and below the target value S, is set widely, even if the process value fluctuates greatly within the deviation range, the PI Since the calculation or PID calculation is continued and the calculation is not switched to the P calculation until the process value deviates from the deviation, there is a problem that the response to the disturbance is delayed.

本願は上記のような課題を解決するためになされたものであり、外乱応答性に優れた調節計と目標値付近の制御安定性に優れた調節計の２つの調節計の切り替えを最適化することで、外乱の入力に対する応答性を改善した制御選択調節装置を提供することを目的とする。 The present application was made to solve the above problems, and optimizes the switching between two controllers, one with excellent disturbance responsiveness and the other with excellent control stability near the target value. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a control selection adjusting device with improved responsiveness to disturbance inputs.

本願に開示される制御選択調節装置は、第１調節計と第２調節計との切り替えを行う調節計切替器と、
前記調節計切替器に調節計切替信号を出力する調節計切替演算器を備えたものであって、
前記第１調節計は、ＰＩ演算器又はＰＩＤ演算器と、目標値とプロセス値の差がプラスかマイナスかを検出するＳＶ―ＰＶ偏差方向演算器と、前記プロセス値の変化の傾きを検出するＰＶ傾き演算器と、前記ＳＶ―ＰＶ偏差方向演算器と前記ＰＶ傾き演算器により検出された条件に基づき前記ＰＩ演算器又は前記ＰＩＤ演算器の積分演算を停止させる信号を出力する積分演算実行条件部を備え、
前記第２調節計はＰＩ演算器又はＰＩＤ演算器を備えたものであり、
前記調節計切替演算器は、前記目標値と前記プロセス値との偏差が偏差設定値を逸脱しているか否かを検出するＳＶ―ＰＶ偏差演算器と、前記プロセス値の変化率の絶対値が変化率設定値を逸脱しているか否かを検出するＰＶ変化率演算器と、前記ＳＶ―ＰＶ偏差演算器及び前記ＰＶ変化率演算器で検出された信号を演算することにより前記調節計切替器に前記調節計切替信号を出力する調節計切替条件演算部を備え、
前記調節計切替器は前記第１調節計又は前記第２調節計に切り替わったときから一定時間切り替わった状態を維持するための切替状態保持タイマを備えたものである。 A control selection adjustment device disclosed in the present application includes a controller switcher for switching between a first controller and a second controller;
A controller switching calculator that outputs a controller switching signal to the controller switcher,
The first controller includes a PI calculator or PID calculator, an SV-PV deviation direction calculator that detects whether the difference between the target value and the process value is plus or minus, and a slope of change in the process value. PV slope calculator, SV-PV deviation direction calculator, and integration calculation execution condition for outputting a signal to stop the integration calculation of the PI calculator or the PID calculator based on the conditions detected by the PV slope calculator having a department,
The second controller comprises a PI calculator or a PID calculator,
The controller switching calculator includes an SV-PV deviation calculator for detecting whether or not the deviation between the target value and the process value deviates from a deviation set value, and the absolute value of the rate of change of the process value. A PV change rate calculator that detects whether or not the change rate set value is deviated, and the controller switch by calculating the signals detected by the SV-PV deviation calculator and the PV change rate calculator a controller switching condition calculation unit that outputs the controller switching signal to
The controller switch has a switching state holding timer for maintaining the switched state for a predetermined time after switching to the first controller or the second controller.

又本願に開示される別の制御選択調節装置は、外乱応答性に順応するパラメータを設定した外乱応答用ＰＩパラメータ又は外乱応答用ＰＩＤパラメータと、目標値付近の応答に順応するパラメータを設定した目標値付近応答用ＰＩパラメータ又は目標値付近応答用ＰＩＤパラメータとをパラメータ切替スイッチにより切り替えることによりＰＩ演算器又はＰＩＤ演算器を動作させる調節計と、
前記パラメータ切替スイッチにパラメータ切替信号を出力するパラメータ切替演算器を備えたものであって、
前記パラメータ切替演算器は、目標値とプロセス値との偏差が偏差設定値を逸脱しているか否かを検出するＳＶ―ＰＶ偏差演算器と、前記プロセス値の変化率の絶対値が変化率設定値を逸脱しているか否かを検出するＰＶ変化率演算器と、前記ＳＶ―ＰＶ偏差演算器及び前記ＰＶ変化率演算器で検出された信号を演算することにより前記パラメータ切替スイッチにパラメータ切替信号を出力するパラメータ切替条件演算部を備え、
前記パラメータ切替スイッチは前記外乱応答用ＰＩパラメータ又は外乱応答用ＰＩＤパラメータ、又は前記目標値付近応答用ＰＩパラメータ又は目標値付近応答用ＰＩＤパラメータに切り替わったときから一定時間切り替わった状態を維持するための切替状態保持タイマを備えたものである。 Another control selection adjustment device disclosed in the present application includes a disturbance response PI parameter or a disturbance response PID parameter set with a parameter adapted to disturbance responsiveness, and a target value set with a parameter adapted to a response near a target value. a controller that operates a PI calculator or a PID calculator by switching between a near-value response PI parameter and a target-value near-response PID parameter with a parameter selector switch;
A parameter switching calculator that outputs a parameter switching signal to the parameter switching switch,
The parameter switching calculator includes an SV-PV deviation calculator for detecting whether or not the deviation between the target value and the process value deviates from the deviation set value, A parameter switching signal to the parameter switching switch by calculating the signals detected by the PV change rate calculator for detecting whether or not the value is deviated, and the SV-PV deviation calculator and the PV change rate calculator. Equipped with a parameter switching condition calculation unit that outputs
The parameter changeover switch is for maintaining a switched state for a predetermined time after switching to the disturbance response PI parameter or the disturbance response PID parameter, or the target value vicinity response PI parameter or the target value vicinity response PID parameter. It has a switching state holding timer .

本願に開示される制御選択調節装置によれば、外乱応答性に順応した調節計と目標値付近の制御安定性に順応した調節計を最適に切り替えることにより、外乱の入力に早く応答することができる調節装置を提供する。 According to the control selection adjustment device disclosed in the present application, by optimally switching between a controller that adapts to disturbance responsiveness and a controller that adapts to control stability near a target value, it is possible to quickly respond to the input of disturbance. Provide an adjustment device that can

実施の形態１による制御選択調節装置を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a control selection adjusting device according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態１における調節計の積分実行条件の動作を示す図である。4 is a diagram showing the operation of the controller according to the integration execution conditions in the first embodiment; FIG. 一方の調節計の制御装置のみにより制御した場合の実験データを示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing experimental data in the case of controlling only by the control device of one controller; FIG. 他方の調節計の制御装置のみにより制御した場合の実験データを示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing experimental data when controlled only by the control device of the other controller; FIG. 実施の形態１による調節計切替演算器の動作を説明する図である。4 is a diagram for explaining the operation of the controller switching computing unit according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態１による調節計切替ロジック回路を示す構成図である。2 is a configuration diagram showing a controller switching logic circuit according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態２による制御選択調節装置を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a control selection adjusting device according to Embodiment 2; 実施の形態２による調節計切替演算器の動作を説明する図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of a controller switching computing unit according to Embodiment 2; 実施の形態２による調節計切替ロジック回路を示す構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram showing a controller switching logic circuit according to Embodiment 2; 実施の形態３による調節計切替演算器の動作を説明する図である。FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of a controller switching computing unit according to Embodiment 3; 実施の形態４による制御選択調節装置を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing a control selection adjusting device according to Embodiment 4; 実施の形態４によるパラメータ切替演算器の動作を説明する図である。FIG. 14 is a diagram for explaining the operation of a parameter switching arithmetic unit according to Embodiment 4; 実施の形態４によるパラメータ切替ロジック回路を示す構成図である。FIG. 12 is a configuration diagram showing a parameter switching logic circuit according to Embodiment 4; 一般的なフィードバック制御における動作例を示すグラフである。4 is a graph showing an operation example in general feedback control; 一般的なフィードバック制御における動作例を示すグラフである。4 is a graph showing an operation example in general feedback control;

実施の形態１．
本実施形態は、フィードバック制御を利用して、例えば温度一定制御、薬品濃度一定製制御又は生物反応による水質一定制御等を行う自動制御分野における制御性能の向上を図るものである。
一般的なフィードバック制御における制御性能向上においては、プロセス値（ＰＶ）の大きな変動が生じた場合、更には目標値を大きく設定変更する場合など、大きな外乱が入力された場合に生じるオーバーシュートを小さくする必要がある。そのためにＰ演算と、ＰＩ演算またはＰＩＤ演算を切り替える構成とし、目標値の上下限に演算切り替えレベルを設定して、プロセス値（ＰＶ）が上下限の範囲内にあるか否かを検出し、演算切り替えレベル範囲内にプロセス値（ＰＶ）があればＰＩ演算またはＰＩＤ演算に切り替えを行い、更に演算切り替えレベル範囲をプロセス値（ＰＶ）が逸脱するとＰ演算に切り替えると共に積分項（Ｉ）の積分値をリセットするようにしていた。 Embodiment 1.
The present embodiment utilizes feedback control to improve control performance in the field of automatic control, for example, constant temperature control, constant chemical concentration control, or constant water quality control based on biological reactions.
In order to improve the control performance of general feedback control, the overshoot that occurs when a large disturbance is input, such as when there is a large fluctuation in the process value (PV) or when the target value is changed greatly, is reduced. There is a need to. For this purpose, the P calculation and the PI calculation or the PID calculation are switched, setting the calculation switching level to the upper and lower limits of the target value, detecting whether the process value (PV) is within the upper and lower limits, If the process value (PV) is within the calculation switching level range, it switches to PI calculation or PID calculation, and if the process value (PV) deviates from the calculation switching level range, it switches to P calculation and integrates the integral term (I). I was trying to reset the value.

しかしこのような制御では、例えば図１４に示される動作例１のように、目標値ＳＶの上下に設定された演算切り替え下限レベルＳ１及び演算切り替え上限レベルＳ２によって決定される偏差α１に対して、プロセス値（ＰＶ）が偏差α１を逸脱しているか否かを条件として演算を切り替えており、プロセス値（ＰＶ）が偏差α１の範囲内であれば外乱の影響は無くなっていることを前提としている。しかし大きな外乱が入力されてプロセス値（ＰＶ）が下限レベルＳ１から上限レベルＳ２までの偏差α１を横切ると、プロセス値（ＰＶ）が偏差α１内である図１４の（ア）の範囲内であっても、本来は外乱に対する応答特性に優れたオーバーシュートを抑制するＰ演算で制御すべきところが、図１４に示すように、（ア）の範囲内であればＰ演算からＰＩ演算またはＰＩＤ演算の切り替えが発生する。即ちＰＶがこの偏差α１内であっても変化が大きい、すなわちグラフ上の傾きが大きい場合は大きな外乱が入力されているので、外乱応答性に優れたＰ演算で制御すべきところが、ＰＩ演算又はＰＩＤ演算に切り替ってしまう。その結果外乱に対する応答が遅れるという問題があった。 However, in such control, for example, as in example 1 of operation shown in FIG. The calculation is switched based on whether or not the process value (PV) deviates from the deviation α1 as a condition, and it is premised that if the process value (PV) is within the range of the deviation α1, the influence of the disturbance has disappeared. . However, when a large disturbance is input and the process value (PV) crosses the deviation α1 from the lower limit level S1 to the upper limit level S2, the process value (PV) falls within the range (a) of FIG. 14, which is within the deviation α1. 14, however, as shown in FIG. 14, if it is within the range of (a), it is possible to change from the P calculation to the PI calculation or the PID calculation. Switching occurs. That is, if the PV changes greatly even within this deviation α1, that is, if the slope of the graph is large, a large disturbance is input, so control should be performed by the P calculation, which has excellent disturbance responsiveness, instead of the PI calculation or It switches to PID calculation. As a result, there is a problem that the response to the disturbance is delayed.

また図１５に示される動作例２のように、目標値ＳＶの上下に設定された演算切り替え下限レベルＳ１及び演算切り替え上限レベルＳ２によって決定される偏差α２が広く設定されていた場合、偏差α２の範囲内であればプロセス値（ＰＶ）が大きく変動してもＰＩまたはＰＩＤ演算を継続し、プロセス値（ＰＶ）が偏差α２を逸脱するまで演算がＰ演算に切り替わらないので、外乱に対する応答が遅れるという問題があった。 Further, as in the operation example 2 shown in FIG. 15, when the deviation α2 determined by the calculation switching lower limit level S1 and the calculation switching upper limit level S2 set above and below the target value SV is set wide, the deviation α2 If it is within the range, even if the process value (PV) fluctuates greatly, the PI or PID calculation is continued, and the calculation does not switch to the P calculation until the process value (PV) deviates from the deviation α2, so the response to disturbance is delayed. There was a problem.

以下、実施の形態１を図に基づいて説明する。図１は実施の形態１による制御選択調節装置を示すブロック図である。図１において、外乱応答性に順応した調節計１（第１調節計）にはＰＩ演算器１１を内蔵し、目標値（ＳＶ）とプロセス値（ＰＶ）が入力される。ＰＩ演算器１１はＰＩＤ演算でもよい。
ここで比例演算においては、例えばＫ_Ｐ×ｅのような演算を行う。積分演算においては例えばＫ_Ｐ×１／Ｔ_１×∫ｅｄｔのような演算を行う。又微分演算においては例えばＫ_Ｐ×Ｔ_Ｄ×ｄｅ／ｄｔのような演算を行う。ここでｅは偏差、Ｋ_Ｐは比例ゲイン、Ｔ_１は積分時間、Ｔ_Ｄは微分時間である。 Embodiment 1 will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a control selection adjusting device according to Embodiment 1. FIG. In FIG. 1, a controller 1 (first controller) that adapts to disturbance responsiveness incorporates a PI calculator 11, and receives a target value (SV) and a process value (PV). The PI calculator 11 may be a PID calculator.
Here, in the proportional calculation, for example, calculation such as K _P ×e is performed. In the integration calculation, for example, calculation such as K _P ×1/T ₁ ×∫edt is performed. Further, in the differential operation, an operation such as K _P ×T _D ×de/dt is performed. where e is deviation, _KP is proportional gain, _T1 is integral time, and _TD is derivative time.

また調節計１には、ＳＶ－ＰＶ偏差方向演算器１２を内蔵しており、ＳＶ－ＰＶ偏差方向演算器１２には目標値（ＳＶ）とプロセス値（ＰＶ）が入力されており、ＳＶ－ＰＶ偏差がプラスかマイナスかを検出することができる。さらに調節計１においては、プロセス値（ＰＶ）の変化の傾きを検出するＰＶ傾き演算器１３にプロセス値（ＰＶ）を入力しており、プロセス値（ＰＶ）が増加しているか否かを検出することができる。調節計１においては、ＳＶ－ＰＶ偏差方向演算器１２によりＳＶ－ＰＶ偏差がプラスかマイナスかを検出された条件と、ＰＶ傾き演算器１３によりプロセス値（ＰＶ）が増加しているか減少しているかを検出した条件が積分演算実行条件部１４に入力され、これら２つの条件を組み合わせてＰＩ演算器１１の積分演算を停止させる信号を出力する。目標値付近の制御安定性に順応した調節計２（第２調節計）はＰＩＤ演算器２１を内蔵し、目標値（ＳＶ）とプロセス値（ＰＶ）が入力される。ＰＩＤ演算器２１はＰＩ演算器でもよい。また調節計２は、スミス法によりむだ時間を補償する演算器であるスミス法演算器２２を内蔵している。 The controller 1 also incorporates an SV-PV deviation direction calculator 12. The SV-PV deviation direction calculator 12 is input with a target value (SV) and a process value (PV). It can detect whether the PV deviation is positive or negative. Furthermore, in the controller 1, the process value (PV) is input to a PV slope calculator 13 that detects the slope of change in the process value (PV), and it is detected whether the process value (PV) is increasing. can do. In the controller 1, the SV-PV deviation direction calculator 12 detects whether the SV-PV deviation is positive or negative, and the PV slope calculator 13 determines whether the process value (PV) is increasing or decreasing. The condition for detecting whether or not is detected is input to the integral calculation execution condition unit 14, and these two conditions are combined to output a signal to stop the integral calculation of the PI calculator 11. FIG. A controller 2 (second controller) adapted to control stability near the target value incorporates a PID calculator 21, and receives a target value (SV) and a process value (PV). The PID calculator 21 may be a PI calculator. The controller 2 also incorporates a Smith method calculator 22 which is a calculator for compensating for dead time by the Smith method.

図１において、調節計切替演算器３には、目標値（ＳＶ）とプロセス値（ＰＶ）が入力される。調節計切替演算器３に内蔵されているＳＶ－ＰＶ偏差演算器３１には、目標値（ＳＶ）とプロセス値（ＰＶ）が入力されており、あらかじめ設定された偏差設定値を保持している偏差設定記憶部３２からの偏差設定値が入力され、ＳＶ－ＰＶ偏差を演算して偏差設定値を逸脱しているか否かを検出することができる。調節計切替演算器３に内蔵されているＰＶ変化率演算器３３には、プロセス値（ＰＶ）が入力され、更に変化率設定値を保持している変化率設定記憶部３４から変化率設定値も入力され、ＰＶの変化率の絶対値を演算して変化率設定値を逸脱しているか否かを検出することができる。 In FIG. 1, a target value (SV) and a process value (PV) are input to the controller switching calculator 3 . A target value (SV) and a process value (PV) are input to the SV-PV deviation calculator 31 built in the controller switching calculator 3, and a preset deviation setting value is held. A deviation set value from the deviation setting storage unit 32 is input, and the SV-PV deviation is calculated to detect whether or not the deviation set value is exceeded. A process value (PV) is input to a PV change rate calculator 33 incorporated in the controller switching calculator 3, and a change rate set value is obtained from a change rate setting storage unit 34 holding change rate set values. is input, and the absolute value of the rate of change of PV is calculated to detect whether or not the rate of change deviates from the set value.

さらに調節計切替演算器３には調節計切替条件演算部３５が内蔵されており、ＳＶ－ＰＶ偏差演算器３１で検出した信号とＰＶ変化率演算器３３で検出した信号が入力される。そしてこれらの信号を演算して、調節計切替器４へ調節計切替信号を出力する。尚演算の方法については後に詳述する。調節計切替器４には、調節計１の操作量（ＭＶ）と調節計２の操作量（ＭＶ）が入力されており、調節計切替演算器３から入力された調節計切替信号により、調節計１の操作量（ＭＶ）と調節計２の操作量（ＭＶ）を切り替えて制御対象５に操作量（ＭＶ）を出力する。 Further, the controller switching calculator 3 incorporates a controller switching condition calculator 35 to which the signal detected by the SV-PV deviation calculator 31 and the signal detected by the PV change rate calculator 33 are input. Then, these signals are calculated and a controller switching signal is output to the controller switching device 4 . The calculation method will be detailed later. The controller switching unit 4 receives the manipulated variable (MV) of the controller 1 and the manipulated variable (MV) of the controller 2, and the controller switching signal input from the controller switching computing unit 3 is used to perform the adjustment. The manipulated variable (MV) of the total 1 and the manipulated variable (MV) of the controller 2 are switched to output the manipulated variable (MV) to the controlled object 5 .

次に実施の形態１の動作について説明する。図２は調節計１における積分実行条件の動作を示す図である。図２において、調節計１に内蔵されているＳＶ－ＰＶ偏差方向演算器１２は、入力された目標値（ＳＶ）とプロセス値（ＰＶ）により、ＳＶ－ＰＶ偏差が０より大きいすなわちプラスの期間４１の状態であるか、またはＳＶ－ＰＶ偏差が０より小さいすなわちマイナスの期間４２の状態であるかを検出する。調節計１に内蔵されているＰＶ傾き演算器１３は、プロセス値（ＰＶ）が増加しているか減少しているかを検出することができ、図２におけるプロセス値（ＰＶ）減少期間４３と、プロセス値（ＰＶ）増加期間４４を検出する。ＳＶ－ＰＶ偏差方向演算器１２でＳＶ－ＰＶ偏差がプラスかマイナスかを検出した信号と、ＰＶ傾き演算器１３でプロセス値（ＰＶ）が増加しているか減少しているかを検出した信号は、積分演算実行条件部１４に入力される。 Next, the operation of Embodiment 1 will be described. FIG. 2 is a diagram showing the operation of the integration execution conditions in the controller 1. In FIG. In FIG. 2, the SV-PV deviation direction calculator 12 built in the controller 1 determines that the SV-PV deviation is greater than 0, that is, the plus period, based on the input target value (SV) and process value (PV). 41 or during the period 42 when the SV-PV deviation is less than zero or negative. A PV slope calculator 13 incorporated in the controller 1 can detect whether the process value (PV) is increasing or decreasing, and the process value (PV) decrease period 43 in FIG. A value (PV) increase period 44 is detected. The signal detected by the SV-PV deviation direction calculator 12 as to whether the SV-PV deviation is positive or negative and the signal detected by the PV slope calculator 13 as to whether the process value (PV) is increasing or decreasing are It is input to the integral calculation execution condition unit 14 .

そしてＳＶ－ＰＶ偏差が０より大きい、すなわちプラスの期間４１であり、かつプロセス値（ＰＶ）増加期間４４である条件が成立すると、積分演算停止期間４６として積分演算実行条件部１４によって、ＰＩ演算器１１に対して積分演算を停止する信号を出力する。またＳＶ－ＰＶ偏差が０より小さいすなわちマイナスの期間４２であり、かつプロセス値（ＰＶ）減少期間４３である条件が成立すると、積分演算停止期間４６として積分演算実行条件部１４によって、ＰＩ演算器１１に対して積分演算を停止する信号を出力する。上記以外の積分演算実行期間４５と判断された場合はＰＩ演算器１１に対して積分演算を実行する信号を出力する。すなわち外乱１００の変動によりプロセス値（ＰＶ）が目標値（ＳＶ）に向かって変動している場合は、ＰＩ演算の積分項（Ｉ）により操作量（ＭＶ）が必要以上に変化し、これがオーバーシュートの原因となるので、積分演算実行条件部１４によって積分演算を抑制して外乱による応答特性を改善している。 Then, when the SV-PV deviation is greater than 0, that is, when the positive period 41 and the process value (PV) increasing period 44 are met, the integral calculation execution condition unit 14 performs the PI calculation as the integral calculation stop period 46. A signal is output to the unit 11 to stop the integration operation. Further, when the condition that the SV-PV deviation is less than 0, that is, the negative period 42 and the process value (PV) decreasing period 43 are satisfied, the integral calculation execution condition unit 14 sets the integral calculation stop period 46 to the PI calculator. 11 to output a signal to stop the integration operation. If it is determined that the integration calculation execution period 45 is other than the above, a signal for executing the integration calculation is output to the PI calculator 11 . That is, when the process value (PV) fluctuates toward the target value (SV) due to fluctuations in the disturbance 100, the integral term (I) of the PI calculation causes the manipulated variable (MV) to change more than necessary, causing an overshoot. Since this causes a shoot, the integral calculation is suppressed by the integral calculation execution condition unit 14 to improve the response characteristic due to the disturbance.

調節計２においては、ＰＩＤ演算器２１にスミス法演算器２２を組み合わせており、プロセスの時定数が大きく応答が遅いプロセスの制御特性を改善している。スミス法については公知の技術であるため詳細の動作説明は割愛する。尚プロセスの時定数が小さく応答が速いプロセスを制御する場合は、スミス法演算器２２が無い構成としてもよい。 In the controller 2, the Smith method calculator 22 is combined with the PID calculator 21 to improve the control characteristics of the process with a large time constant and a slow response. Since the Smith method is a well-known technique, a detailed description of its operation is omitted. When controlling a process with a small time constant and a fast response, the configuration without the Smith method calculator 22 may be used.

図１において、調節計切替演算器３を使用せず、調節計１の制御装置のみにより制御した場合の実験データを図３に示す。また図１において調節計切替演算器３を使用せず、調節計２の制御装置のみにより制御した場合の実験データを図４に示す。図３に示すように、プロセス値（ＰＶ）は外乱により値が減少しているが、２：００付近のオーバーシュートが小さいという結果になっている。しかし８：００以降でプロセス値（ＰＶ）は徐々に増加し、目標値（ＳＶ）から乖離しており、目標値付近の制御精度は図４に示す調節計２による実験データと比較すると、調節計２より劣るという結果となっている。 FIG. 3 shows experimental data in the case of controlling only by the control device of the controller 1 without using the controller switching calculator 3 in FIG. FIG. 4 shows experimental data in the case where control is performed only by the control device of the controller 2 without using the controller switching calculator 3 in FIG. As shown in FIG. 3, the process value (PV) decreases due to disturbance, but the overshoot around 2:00 is small. However, after 8:00, the process value (PV) gradually increased and deviated from the target value (SV). The result is inferior to the total of 2.

図４に示すようにプロセス値（ＰＶ）は外乱により値が減少し、１：００付近でオーバーシュートし、１．０付近まで下がり振動するという結果になっている。しかし６：００以降でプロセス値（ＰＶ）は振動が収束し、目標値（ＳＶ）付近で推移しており、目標値付近の制御精度は図３に示す調節計１による実験データと比較して良好という結果となっている。この調節計１の良好な外乱応答性と調節計２の良好な目標値付近の制御精度の利点を生かすため、本実施形態においては、調節計切替演算器３により、調節計１と調節計２の制御の切り替えを行う。 As shown in FIG. 4, the process value (PV) decreases due to disturbance, overshoots near 1:00, and then oscillates down to near 1.0. After 6:00, however, the process value (PV) converges and changes around the target value (SV). The results are good. In order to take advantage of the good disturbance responsiveness of the controller 1 and the good control accuracy near the target value of the controller 2, in the present embodiment, the controller 1 and the controller 2 are switched by the controller switching calculator 3. to switch the control of

尚、調節計１及び調節計２は、独立した調節計として記述しているが、ＤＣＳ（ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤＣＯＮＴＲＯＬＳＹＳＴＥＭ、分散制御システム）のようなコントローラのソフトウェアで実現してもよく、さらに調節計切替演算器３も調節計１、２と同一コントローラのソフトウェアで実現してもよい。 Although controller 1 and controller 2 are described as independent controllers, they may be realized by controller software such as DCS (DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM, distributed control system). The device 3 may also be realized by software of the same controller as the controllers 1 and 2.

図５は調節計切替演算器３の動作を説明する図である。図５において、偏差設定５１は、ＳＶ－ＰＶ偏差演算器３１で目標値（ＳＶ）に偏差設定記憶部３２に予め設定されている偏差設定値を加算及び減算して求めたしきい値である。そして図５において、ＳＶ－ＰＶ偏差演算器３１がプロセス値（ＰＶ）が目標値（ＳＶ）±偏差設定５１の範囲内であると判断すれば、プロセス値（ＰＶ）偏差設定内５２であると検出し、プロセス値（ＰＶ）が目標値（ＳＶ）±偏差設定５１の範囲外であると判断すればプロセス値（ＰＶ）偏差設定外５３であると検出する。またＰＶ変化率演算器３３はプロセス値（ＰＶ）の単位時間当たりの変化率を計算し、変化率設定記憶部３４の変化率設定値をしきい値として、プロセス値（ＰＶ）の単位時間あたりの変化率と比較する。 FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the controller switching calculator 3. In FIG. In FIG. 5, the deviation setting 51 is a threshold obtained by adding and subtracting a deviation setting value preset in the deviation setting storage unit 32 to the target value (SV) in the SV-PV deviation calculator 31. . Then, in FIG. 5, if the SV-PV deviation calculator 31 determines that the process value (PV) is within the range of the target value (SV)±deviation setting 51, then it is within the process value (PV) deviation setting 52. When it is determined that the process value (PV) is outside the range of the target value (SV)±deviation setting 51, the process value (PV) deviation outside the setting 53 is detected. Also, the PV change rate calculator 33 calculates the change rate of the process value (PV) per unit time, and uses the change rate setting value of the change rate setting storage unit 34 as a threshold value to calculate the process value (PV) per unit time. Compare with the rate of change of

そしてＰＶ変化率演算器３３は変化率設定値以内の変化率を変化率小５４と判断し、また変化率設定値以上の変化率を変化率大５５と判断する。これらの検出した条件により、調節計切替ロジック回路５９により、調節計１の切替信号５６と調節計２の切替信号５７の２つのいずれかの信号を出力する。図６は調節計切替ロジック回路を示す構成図である。調節計１の切替信号５６と調節計２の切替信号５７の２つの信号は調節計切替器４に入力され、調節計１の操作量（ＭＶ）と調節計２の操作量（ＭＶ）を切り替えて、制御対象５に操作量（ＭＶ）を出力する。 Then, the PV change rate calculator 33 judges a change rate within the change rate set value as a small change rate 54 and a change rate above the change rate set value as a large change rate 55 . Based on these detected conditions, the controller switching logic circuit 59 outputs either the switching signal 56 for the controller 1 or the switching signal 57 for the controller 2 . FIG. 6 is a configuration diagram showing a controller switching logic circuit. Two signals, a switching signal 56 for the controller 1 and a switching signal 57 for the controller 2, are input to the controller switcher 4 to switch the manipulated variable (MV) of the controller 1 and the manipulated variable (MV) of the controller 2. and outputs the manipulated variable (MV) to the controlled object 5 .

すなわち、ＳＶ－ＰＶ偏差が大きいプロセス値（ＰＶ）偏差設定外５３の信号が検出された場合、またはプロセス値（ＰＶ）の変化率が大きい変化率大５５の信号が検出された場合、大きな外乱が入力されたと判断され、外乱応答性に順応した調節計１に切り替えを行う。即ちＯＲ回路５９１に信号５３、５５のいずれかが“１”である信号が入力された場合、調節計１により制御される。更にＳＶ－ＰＶ偏差が小さいプロセス値（ＰＶ）偏差設定内５２の信号が検出され、かつプロセス値（ＰＶ）の変化率が小さい変化率小５４の信号が検出されると、プロセス値（ＰＶ）が目標値（ＳＶ）付近で推移していると判断され、目標値付近の制御安定性に順応した調節計２に切り替える。即ちＡＮＤ回路５９２に偏差設定内の信号“１”かつ変化率小の信号“１”の各信号が入力されることにより、調節計２により制御される。 That is, when a process value (PV) deviation out of setting 53 signal with a large SV-PV deviation is detected, or when a signal with a large change rate 55 with a large process value (PV) change rate is detected, a large disturbance is input, and switching is made to the controller 1 adapted to the disturbance responsiveness. That is, when a signal in which either one of the signals 53 and 55 is "1" is input to the OR circuit 591, the controller 1 controls. Furthermore, when a signal 52 within the process value (PV) deviation setting with a small SV-PV deviation is detected and a signal with a small change rate 54 with a small change rate of the process value (PV) is detected, the process value (PV) is changed near the target value (SV), and the controller 2 is switched to the controller 2 adapted to the control stability near the target value. That is, the AND circuit 592 is controlled by the controller 2 by inputting a signal "1" within the deviation setting and a signal "1" with a small rate of change.

以上のように実施の形態１では、外乱応答性に順応した調節計１と目標値付近の制御安定性に順応した調節計２を配置し、制御対象５のプロセス値（ＰＶ）と目標値（ＳＶ）との偏差を監視し、目標値（ＳＶ）±偏差設定値を逸脱したか否かを検出する手段に加えて、プロセス値（ＰＶ）の変化率を演算し変化率しきい値を逸脱したか否かを検出する手段を組み合わせたものである。これによりプロセス値（ＰＶ）と目標値（ＳＶ）との偏差が目標値（ＳＶ）±偏差設定値内であっても大きな外乱が入力されたかどうかを検出することができるようになり、外乱応答性に順応した調節計１と目標値付近の制御安定性に順応した調節計２を適格に切り替えることができ、外乱の入力に早く応答することができる調節装置を提供することができる。 As described above, in Embodiment 1, the controller 1 adapted to the disturbance responsiveness and the controller 2 adapted to the control stability near the target value are arranged, and the process value (PV) of the controlled object 5 and the target value ( SV) and detects whether or not the target value (SV) ± deviation set value is deviated. It is a combination of means for detecting whether or not As a result, even if the deviation between the process value (PV) and the target value (SV) is within the target value (SV) ± deviation set value, it is possible to detect whether or not a large disturbance has been input. It is possible to provide a controller capable of properly switching between the controller 1 that adapts to the stability and the controller 2 that adapts to the control stability near the target value, and which can quickly respond to the input of disturbance.

実施の形態２．
図７は実施の形態２による制御選択調節装置を示すブロック図である。上記実施の形態１では、ＳＶ－ＰＶ偏差演算器３１によるプロセス値（ＰＶ）が偏差設定値の範囲内であるか否かを検出した信号と、ＰＶ変化率演算器３３によるプロセス値（ＰＶ）の変化率が変化率設定値以上か否かを検出した信号により、調節計１と調節計２を切り替える場合について述べた。本実施形態においては、図７に示すように、調節計切替演算器３に、目標値（ＳＶ）とプロセス値（ＰＶ）を入力することにより、ＳＶ－ＰＶ偏差がプラスかマイナスかを検出するＳＶ－ＰＶ正負演算部３６が内蔵されており、検出した条件を調節計切替条件演算部３５に入力している。さらにプロセス値（ＰＶ）を入力することにより、プロセス値（ＰＶ）が増加しているか減少しているかを検出するＰＶ傾斜演算部３７が内蔵されており、検出した条件を調節計切替条件演算部３５に入力している。 Embodiment 2.
FIG. 7 is a block diagram showing a control selection adjusting device according to Embodiment 2. In FIG. In the first embodiment described above, the process value (PV) by the SV-PV deviation calculator 31 detects whether or not the process value (PV) is within the range of the deviation set value, and the process value (PV) by the PV change rate calculator 33 A case has been described in which controller 1 and controller 2 are switched by a signal that detects whether or not the rate of change of is greater than or equal to the rate of change set value. In this embodiment, as shown in FIG. 7, by inputting the target value (SV) and the process value (PV) into the controller switching calculator 3, it is detected whether the SV-PV deviation is positive or negative. The SV-PV positive/negative calculator 36 is built in, and the detected conditions are input to the controller switching condition calculator 35 . Furthermore, by inputting the process value (PV), a PV slope calculation unit 37 is built in to detect whether the process value (PV) is increasing or decreasing. I am typing in 35.

次に実施の形態２の動作について説明する。本実施形態においては、調節計切替演算器３以外の動作は実施の形態１と同じであるので、調節計切替演算器３の動作について図８に基づいて説明する。調節計切替演算器３に内蔵されているＳＶ－ＰＶ正負演算部３６は、入力された目標値（ＳＶ）とプロセス値（ＰＶ）により、ＳＶ－ＰＶ偏差が０より大きい、すなわちＳＶ－ＰＶ偏差プラス６３の期間であるか、またはＳＶ－ＰＶ偏差が０より小さい、すなわちＳＶ－ＰＶ偏差マイナス６４の期間であるかを検出する。調節計切替演算器３に内蔵されているＰＶ傾斜演算部３７は、プロセス値（ＰＶ）が増加しているか否かを検出する機能を有しており、プロセス値（ＰＶ）傾き減少６１の期間と、プロセス値（ＰＶ）傾き増加６２の期間を検出する。ＳＶ－ＰＶ正負演算部３６とＰＶ傾斜演算部３７が検出した条件は、調節計切替条件演算部３５に入力され、調節計切替ロジック回路６９により、調節計１の切替信号５６と調節計２の切替信号５７のいずれかの信号を出力する。図９は実施の形態２による調節計切替ロジック回路を示す構成図である。 Next, the operation of the second embodiment will be explained. In this embodiment, the operations other than the controller switching calculator 3 are the same as those of the first embodiment, so the operation of the controller switching calculator 3 will be described with reference to FIG. The SV-PV positive/negative calculator 36 built into the controller switching calculator 3 determines that the SV-PV deviation is greater than 0, that is, the SV-PV deviation, according to the input target value (SV) and process value (PV). It detects whether it is a period of plus 63 or a period of SV-PV deviation less than 0, ie SV-PV deviation minus 64. The PV slope calculator 37 incorporated in the controller switching calculator 3 has a function of detecting whether or not the process value (PV) is increasing. , the period of process value (PV) slope increase 62 is detected. The conditions detected by the SV-PV positive/negative computing unit 36 and the PV slope computing unit 37 are input to the controller switching condition computing unit 35, and the switching signal 56 for the controller 1 and the switching signal 56 for the controller 2 are generated by the controller switching logic circuit 69. Any one of the switching signals 57 is output. FIG. 9 is a configuration diagram showing a controller switching logic circuit according to the second embodiment.

調節計切替ロジック回路６９では、ＳＶ－ＰＶ偏差マイナス６４かつプロセス値（ＰＶ）傾き減少６１（ＡＮＤ回路６９１に“１”の信号２つが入力されたとき）、またはＳＶ－ＰＶ偏差プラス６３かつプロセス値（ＰＶ）傾き増加６２（ＡＮＤ回路６９２に“１”の信号２つが入力されたとき）の条件で、プロセス値（ＰＶ）は目標値（ＳＶ）から乖離方向へ変動している（信号６５）と判断される（ＯＲ回路６９３にＡＮＤ回路６９１、６９２のうちの少なくともいずれか１つより“１”の信号が入力されたとき）。プロセス値（ＰＶ）が目標値（ＳＶ）から乖離して行く方向に変動していると判断され、すなわちプロセス値（ＰＶ）は目標値（ＳＶ）から乖離方向へ変動する信号６５が検出され、かつ変化率大５５の信号の検出（ＡＮＤ回路６９４に“１”の信号２つが入力されたとき）、または偏差設定外５３の信号の検出を条件に調節計１への切替信号５６を出力する（ＯＲ回路６９５にＡＮＤ回路６９４と偏差設定外５３の信号のうちの少なくともいずれか１つより“１”の信号が入力されたとき）。 In controller switching logic circuit 69, SV-PV deviation minus 64 and process value (PV) slope decrease 61 (when two signals of "1" are input to AND circuit 691), or SV-PV deviation plus 63 and process Under the condition of the value (PV) slope increase 62 (when two signals of "1" are input to the AND circuit 692), the process value (PV) fluctuates in the deviation direction from the target value (SV) (signal 65 ) (when a signal of "1" is input to the OR circuit 693 from at least one of the AND circuits 691 and 692). It is determined that the process value (PV) is fluctuating in the direction of diverging from the target value (SV), that is, the process value (PV) fluctuates in the direction of divergence from the target value (SV) A signal 65 is detected, In addition, the switching signal 56 to the controller 1 is output on the condition of detection of a signal with a large rate of change 55 (when two signals of "1" are input to the AND circuit 694) or detection of a signal outside the deviation setting 53. (When a signal of "1" is input to the OR circuit 695 from at least one of the AND circuit 694 and the deviation setting signal 53).

また、プロセス値（ＰＶ）は目標値（ＳＶ）に向かって変動している、すなわちプロセス値（ＰＶ）は目標値（ＳＶ）から乖離方向へ変動する信号６５を検出せず（ＮＯＴ回路６９６）、または変化率小５４の信号が検出され（ＯＲ回路６９７への入力）、かつ偏差設定内５２の信号が検出される条件で調節計２への切替信号５７を出力する（ＡＮＤ回路６９８への入力、出力）。従って偏差設定内５２の信号を検出している状態で変化率大５５の信号を検出しても、即外乱応答性に順応した調節計１への切替を行わず、プロセス値（ＰＶ）が目標値（ＳＶ）から乖離方向へ変動していなければ調節計２での制御を継続する。 In addition, the process value (PV) fluctuates toward the target value (SV), that is, the process value (PV) does not detect the signal 65 that fluctuates in the direction of divergence from the target value (SV) (NOT circuit 696). , or when a signal with a small rate of change 54 is detected (input to the OR circuit 697) and a signal within the deviation setting 52 is detected, the switching signal 57 to the controller 2 is output (input to the AND circuit 698). Input Output). Therefore, even if a signal with a large rate of change 55 is detected while a signal within the deviation setting 52 is detected, switching to the controller 1 adapted to the immediate disturbance responsiveness is not performed, and the process value (PV) reaches the target. If there is no deviation from the value (SV), control by the controller 2 is continued.

以上のように実施の形態２では、外乱応答性に順応した調節計１と目標値付近の制御安定性に順応した調節計２の切替において、プロセス値（ＰＶ）と目標値（ＳＶ）の偏差が偏差設定内にあって、プロセス値（ＰＶ）の変化率が大きい場合でもプロセス値（ＰＶ）が目標値（ＳＶ）に近づく方向に変動している場合は、目標値付近の制御安定性に順応した調節計２に切り替える。これにより目標値付近の制御精度の向上を図ることができる。更には調節計の切替頻度を少なく出来るので制御の安定性を向上させることができる。 As described above, in the second embodiment, in switching between the controller 1 adapted to the disturbance responsiveness and the controller 2 adapted to the control stability near the target value, the deviation between the process value (PV) and the target value (SV) is within the deviation setting, and even if the rate of change of the process value (PV) is large, if the process value (PV) fluctuates in the direction of approaching the target value (SV), the control stability near the target value Switch to adjusted controller 2. Thereby, it is possible to improve the control accuracy near the target value. Furthermore, since the switching frequency of the controller can be reduced, the stability of control can be improved.

実施の形態３．
実施の形態１及び実施の形態２では、調節計切替ロジックの調節計１の切替信号５６または調節計２の切替信号５７の信号出力により即座に調節計１と調節計２を切り替える場合について述べた。本実施形態においては、調節計切替器４に調節計１または調節計２に切り替わった瞬間から一定時間は切り替わった状態を維持するように、切替状態保持タイマ５８を設けたものである。切替状態保持タイマ５８は、調節計１の切替信号５６と調節計２の切替信号５７に対して共通に１つ設けても良く、又は調節計１の切替信号５６用と調節計２の切替信号５７用に２つのタイマを設けても良い。また切替状態保持タイマ５８の設定値に関しては、別にタイマ設定値記憶装置を設けてもよい。 Embodiment 3.
In Embodiments 1 and 2, the case where the controller 1 and the controller 2 are immediately switched by the signal output of the switching signal 56 of the controller 1 or the switching signal 57 of the controller 2 of the controller switching logic has been described. . In this embodiment, the controller switcher 4 is provided with a switching state holding timer 58 so as to maintain the switched state for a certain period of time from the moment the controller is switched to the controller 1 or the controller 2 . One switching state holding timer 58 may be provided in common for the switching signal 56 of the controller 1 and the switching signal 57 of the controller 2, or for the switching signal 56 of the controller 1 and the switching signal of the controller 2. 57 may be provided with two timers. As for the setting value of the switching state holding timer 58, a separate timer setting value storage device may be provided.

次に実施の形態３の動作について説明する。図１０は実施の形態３による調節計切替演算器３の動作を説明する図である。本実施形態は、調節計切替演算器３における調節計切替条件演算部３５の動作以外は実施の形態１または実施の形態２と同じであるので、調節計切替演算器３の動作について説明する。尚図１０においては実施の形態１に示した図５の動作に基づいて説明する。調節計切替ロジックにおいて、調節計１の切替信号５６または調節計２の切替信号５７が出力されることにより、調節計切替器４にこれらの信号が入力され、調節計１または調節計２のどちらかを選択するよう切替わるが、切替わった瞬間から切替状態保持タイマ５８で切替状態保持時間として計測を開始する。例えば図１０の調節計１の切替信号５６がＳＥＴされると（図１０のＸ点）、切替状態保持タイマ５８が起動し、設定された時間が経過するとタイムアップする。 Next, the operation of Embodiment 3 will be described. FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the controller switching calculator 3 according to the third embodiment. Since this embodiment is the same as the first or second embodiment except for the operation of the controller switching condition calculator 35 in the controller switching calculator 3, the operation of the controller switching calculator 3 will be described. 10 will be described based on the operation of FIG. 5 shown in the first embodiment. In the controller switching logic, when the switching signal 56 for the controller 1 or the switching signal 57 for the controller 2 is output, these signals are input to the controller switcher 4 to select either the controller 1 or the controller 2. At the moment of switching, the switching state holding timer 58 starts measuring the switching state holding time. For example, when the switching signal 56 of the controller 1 in FIG. 10 is set (point X in FIG. 10), the switching state holding timer 58 is activated and times out when the set time elapses.

そして切替状態保持タイマ５８がタイムアップするまでの時間は、例えば変化率小５４の信号が検出された状態となっても調節計１の切替信号５６が選択された状態が維持される（図１０の期間８０は図５では調節計２の切替信号５７を発信することになるが、調節計１の切替信号５６が選択された状態が維持される）。
従って調節計１と調節計２のどちらかに切り替わった後は、切替条件が変動しても即座に他に切り替わらず、例えば実施の形態１で調節計２に切り替わっていた調節計２への切替の期間８０においても調節計１が選択された状態が維持され、調節計１に切替わった後切替状態保持タイマ５８に設定された時間はその切替状態が継続される。 As for the time until the switching state holding timer 58 times out, the state where the switching signal 56 of the controller 1 is selected is maintained even if the signal with the small rate of change 54 is detected, for example (FIG. 10). During the period 80 of FIG. 5, the switching signal 57 for the controller 2 is transmitted, but the state where the switching signal 56 for the controller 1 is selected is maintained).
Therefore, after switching to either the controller 1 or the controller 2, even if the switching condition fluctuates, the switching to the other controller is not performed immediately. The selected state of the controller 1 is maintained also during the period 80 of , and the switching state continues for the time set in the switching state holding timer 58 after switching to the controller 1 .

以上のように実施の形態３では、外乱応答性に順応した調節計１と目標値付近の制御安定性に順応した調節計２の双方の切替を、切り替え後からある一定時間後に切り替えることができるようにする。従ってもしプロセス値（ＰＶ）が制御の切替に応じて変動し、そのプロセス値（ＰＶ）の変動により相互の制御切替条件となった場合でも、切り替わった後はある一定時間どちらかの制御を継続する。よって制御の切り替えにおいてハンチングすることなく、調節計の切り替え頻度を少なくできるので、制御の安定性を向上させることができる。 As described above, in the third embodiment, the switching between the controller 1 that adapts to the disturbance responsiveness and the controller 2 that adapts to the control stability near the target value can be switched after a certain period of time after the switching. make it Therefore, even if the process value (PV) fluctuates according to the switching of the control, and the fluctuation of the process value (PV) becomes a mutual control switching condition, either control will be continued for a certain period of time after switching. do. Therefore, the switching frequency of the controller can be reduced without hunting in the switching of the control, so that the stability of the control can be improved.

実施の形態４．
図１１は実施の形態４による制御選択調節装置を示すブロック図である。実施の形態１～３では、外乱応答性に順応した調節計１と目標値付近の制御安定性に順応した調節計２を外乱の入力に応じて適格に選択する場合について述べた。本実施形態においては、図１１に示すように、調節計６において、外乱応答用ＰＩＤパラメータ１６及び目標値付近応答用ＰＩＤパラメータ１７を設定したものである。外乱応答用ＰＩＤパラメータ１６においては、実際に制御するプロセスに入力される外乱の特性に応じて、外乱応答に順応したパラメータを設定するものであり、例えば時定数を長く調整することが考えられる。目標値付近応答用ＰＩＤパラメータ１７においては、実際に制御するプロセスに外乱が入力されていない状態で応答特性の良い、目標値付近の応答に順応したパラメータを設定するものであり、例えば時定数を短く調整することが考えられる。 Embodiment 4.
FIG. 11 is a block diagram showing a control selection adjusting device according to Embodiment 4. In FIG. In Embodiments 1 to 3, cases have been described in which the controller 1 adapted to the disturbance responsiveness and the controller 2 adapted to the control stability near the target value are properly selected according to the input of the disturbance. In the present embodiment, as shown in FIG. 11, in the controller 6, a disturbance response PID parameter 16 and a target value vicinity response PID parameter 17 are set. In the disturbance response PID parameter 16, a parameter adapted to the disturbance response is set according to the characteristics of the disturbance input to the process to be actually controlled. For example, it is possible to adjust the time constant to be long. In the target value vicinity response PID parameter 17, a parameter that has a good response characteristic in a state where no disturbance is input to the process to be actually controlled and that adapts to the response near the target value is set. It can be considered to be adjusted to be shorter.

パラメータ切替スイッチ１８は、これらの記憶されたパラメータをパラメータ切替演算器４００からのパラメータ切り替え信号で切り替える。そしてこれらの記憶されたパラメータはパラメータ切替スイッチ１８を介してパラメータ切替機能付きＰＩＤ演算器１５に入力される。パラメータ切替機能付きＰＩＤ演算器１５のパラメータ設定値は、パラメータ切替条件演算器４０５により切り替えられることとなる。パラメータ切替機能付きＰＩＤ演算器１５はＰＩ演算器で構成してもよい。ＰＩ演算器で構成した場合、外乱応答用ＰＩＤパラメータは外乱応答用ＰＩパラメータとなり、目標値付近応答用ＰＩＤパラメータは目標値付近応答用ＰＩパラメータとなる。またパラメータ切替演算器４００は実施の形態２の調節計切替演算器３と同じ構成としてもよい。 The parameter switching switch 18 switches these stored parameters with a parameter switching signal from the parameter switching calculator 400 . These stored parameters are input to the PID calculator 15 with parameter switching function via the parameter switching switch 18 . The parameter setting values of the PID calculator 15 with parameter switching function are switched by the parameter switching condition calculator 405 . The PID calculator 15 with a parameter switching function may be composed of a PI calculator. When configured with a PI calculator, the PID parameters for disturbance response become PI parameters for disturbance response, and the PID parameters for target value vicinity response become PI parameters for target value vicinity response. Further, the parameter switching computing unit 400 may have the same configuration as the controller switching computing unit 3 of the second embodiment.

次に実施の形態４の動作について説明する。図１２はパラメータ切替演算器４００の動作を説明する図である。図１２の動作例は実施の形態１の調節計切替ロジックと同等の機能を持ったものである。図１２における偏差設定５１は、ＳＶ－ＰＶ偏差演算器４０１で目標値（ＳＶ）に偏差設定記憶部４０２に予め設定されている偏差設定値を加算及び減算して求めたしきい値を示しており、ＳＶ－ＰＶ偏差演算器４０１により、図１２に示されたプロセス値（ＰＶ）が目標値（ＳＶ）±偏差設定５１の範囲内であれば、プロセス値（ＰＶ）偏差設定内５２を検出し、プロセス値（ＰＶ）が目標値（ＳＶ）±偏差設定５１の範囲外であればプロセス値（ＰＶ）偏差設定外５３を検出する。 Next, the operation of Embodiment 4 will be described. FIG. 12 is a diagram for explaining the operation of the parameter switching calculator 400. As shown in FIG. The operation example of FIG. 12 has the same function as the controller switching logic of the first embodiment. The deviation setting 51 in FIG. 12 indicates a threshold obtained by adding and subtracting a deviation setting value preset in the deviation setting storage unit 402 to the target value (SV) in the SV-PV deviation calculator 401. If the process value (PV) shown in FIG. 12 is within the range of the target value (SV)±deviation setting 51, the process value (PV) deviation within the setting 52 is detected by the SV-PV deviation calculator 401. If the process value (PV) is outside the range of the target value (SV)±deviation setting 51, the process value (PV) deviation out of setting 53 is detected.

またＰＶ変化率演算器４０３は、プロセス値（ＰＶ）の単位時間あたりの変化率を計算し、変化率設定記憶部４０４の変化率設定値をしきい値として、プロセス値（ＰＶ）の単位時間あたりの変化率と比較する。そして図１２において、変化率設定値以内の変化率を変化率小５４とし、更に変化率設定値以上の変化率を変化率大５５として検出する。これらの検出した条件により、パラメータ切替ロジック回路７１により、外乱応答用ＰＩＤパラメータ切替信号７２と目標値付近応答用ＰＩＤパラメータ切替信号７３の信号を出力する。図１３は実施の形態４によるパラメータ切替ロジック回路を示す構成図である。 Also, the PV change rate calculator 403 calculates the change rate of the process value (PV) per unit time, and uses the change rate setting value of the change rate setting storage unit 404 as a threshold value to calculate the process value (PV) per unit time. Compare with the rate of change per unit. In FIG. 12, a small change rate 54 is detected as a rate of change within the set value of change rate, and a large rate of change 55 is detected as a rate of change greater than the set value of change rate. Based on these detected conditions, the parameter switching logic circuit 71 outputs a PID parameter switching signal 72 for disturbance response and a PID parameter switching signal 73 for near target value response. FIG. 13 is a configuration diagram showing a parameter switching logic circuit according to the fourth embodiment.

外乱応答用ＰＩＤパラメータ切替信号７２と目標値付近応答用ＰＩＤパラメータ切替信号７３の各信号は調節計６に入力され、パラメータ切替スイッチ１８を切り替えることにより、外乱応答用ＰＩＤパラメータ１６と目標値付近応答用ＰＩＤパラメータ１７を適切に切り替えて、パラメータ切替機能付きＰＩＤ演算器１５に各パラメータを入力する。すなわち、ＳＶ－ＰＶ偏差が大きいプロセス値（ＰＶ）偏差設定外５３の信号が検出され、またはプロセス値（ＰＶ）の変化率が大きい変化率大５５の信号を検出すると、大きな外乱が入力されたと判断され、パラメータ切替機能付きＰＩＤ演算器１５のパラメータを、外乱応答性に順応した外乱応答用ＰＩＤパラメータ１６に切り替える。 The disturbance response PID parameter switching signal 72 and the target value vicinity response PID parameter switching signal 73 are input to the controller 6, and by switching the parameter switching switch 18, the disturbance response PID parameter 16 and the target value vicinity response are switched. The PID parameters 17 are appropriately switched, and each parameter is input to the PID calculator 15 with a parameter switching function. That is, when a process value (PV) deviation out of setting 53 signal with a large SV-PV deviation is detected, or a signal with a large change rate 55 with a large process value (PV) change rate is detected, it is assumed that a large disturbance has been input. It is determined, and the parameters of the PID calculator 15 with parameter switching function are switched to the disturbance response PID parameters 16 adapted to the disturbance responsiveness.

即ちＯＲ回路７１１に信号５３、５５のいずれかが“１”の信号が入力された場合、外乱応答用ＰＩＤパラメータ１６により制御される。更にＳＶ－ＰＶ偏差が小さいプロセス値（ＰＶ）偏差設定内５２の信号が検出され、かつプロセス値（ＰＶ）の変化率が小さい変化率小５４の信号が検出されると、プロセス値（ＰＶ）が目標値（ＳＶ）付近に推移していると判断し、目標値付近の制御安定性に順応した目標値付近応答用ＰＩＤパラメータ１７に切り替えて演算する。即ちＡＮＤ回路７１２に偏差設定内５２の信号の“１”の信号かつ変化率小５４の信号の“１”の信号が入力されることにより、目標値付近応答用ＰＩＤパラメータ１７により制御される。 That is, when either of the signals 53 and 55 is input to the OR circuit 711 as "1", it is controlled by the PID parameter 16 for disturbance response. Furthermore, when a signal 52 within the process value (PV) deviation setting with a small SV-PV deviation is detected and a signal with a small change rate 54 with a small change rate of the process value (PV) is detected, the process value (PV) is changing near the target value (SV), and the PID parameter 17 for response to the near-target value adapted to the control stability near the target value is calculated. That is, by inputting the "1" signal of the deviation setting 52 signal and the "1" signal of the small change rate 54 signal to the AND circuit 712, it is controlled by the PID parameter 17 for target value proximity response.

以上のように実施の形態４では、１つの調節計の制御パラメータとして、外乱応答性に順応したパラメータと目標追従性に順応したパラメータを外乱の入力に応じて、適格にパラメータを選択し自動的に切り替えることができる。従って調節計１台で上記実施の形態１～３と同等の効果を得ることが出来るので、構成部品を少なくした調節装置を提供することができる。尚本実施形態においても上記実施の形態３の構成を採用することができる。即ちパラメータが切り替わったときから一定時間切り替わった状態を維持するための切替状態保持タイマを備えるようにすることもできる。 As described above, in the fourth embodiment, as the control parameters of one controller, a parameter adapted to the disturbance responsiveness and a parameter adapted to the target following ability are appropriately selected according to the input of the disturbance and automatically selected. can be switched to Therefore, the same effects as those of the first to third embodiments can be obtained with a single controller, so that it is possible to provide an adjusting device with a reduced number of components. Note that the configuration of the third embodiment can also be adopted in this embodiment. That is, it is also possible to provide a switching state holding timer for maintaining the switched state for a certain period of time from when the parameter is switched.

その他上記した構成部品の数、寸法及び材料等について適宜変更することができる。
更に本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。 In addition, the number, dimensions, materials, etc. of the above-described components can be changed as appropriate.
Further, while this application describes various exemplary embodiments and examples, various features, aspects, and functions described in one or more embodiments may not be consistent with particular embodiments. The embodiments are applicable singly or in various combinations without being limited to the application.
Therefore, countless modifications not illustrated are envisioned within the scope of the technology disclosed in the present application. For example, modification, addition or omission of at least one component, extraction of at least one component, and combination with components of other embodiments shall be included.

１，２，６調節計、３調節計切替演算器、４調節計切替器、１１ＰＩ演算器、１２ＳＶ－ＰＶ偏差方向演算器、１３ＰＶ傾き演算器、１４積分演算実行条件部、１６外乱応答用ＰＩＤパラメータ、１７目標値付近応答用ＰＩＤパラメータ、
１８パラメータ切替スイッチ、２１ＰＩＤ演算器、３１ＳＶ－ＰＶ偏差演算器、
３３ＰＶ変化率演算器、３５調節計切替条件演算部、３６ＳＶ－ＰＶ正負演算部、３７ＰＶ傾斜演算部、５８切替状態保持タイマ。 1, 2, 6 controller, 3 controller switching calculator, 4 controller switcher, 11 PI calculator, 12 SV-PV deviation direction calculator, 13 PV slope calculator, 14 integral calculation execution condition part, 16 disturbance PID parameters for response, 17 PID parameters for response near target value,
18 parameter changeover switch, 21 PID calculator, 31 SV-PV deviation calculator,
33 PV change rate computing unit, 35 controller switching condition computing unit, 36 SV-PV positive/negative computing unit, 37 PV slope computing unit, 58 switching state holding timer.

Claims

a controller switcher for switching between the first controller and the second controller;
A control selection adjustment device comprising a controller switching calculator that outputs a controller switching signal to the controller switcher,
The first controller includes a PI calculator or PID calculator, an SV-PV deviation direction calculator that detects whether the difference between the target value and the process value is plus or minus, and a slope of change in the process value. PV slope calculator, SV-PV deviation direction calculator, and integration calculation execution condition for outputting a signal to stop the integration calculation of the PI calculator or the PID calculator based on the conditions detected by the PV slope calculator having a department,
The second controller comprises a PI calculator or a PID calculator,
The controller switching calculator includes an SV-PV deviation calculator for detecting whether or not the deviation between the target value and the process value deviates from a deviation set value, and the absolute value of the rate of change of the process value. A PV change rate calculator that detects whether or not the change rate set value is deviated, and the controller switch by calculating the signals detected by the SV-PV deviation calculator and the PV change rate calculator a controller switching condition calculation unit that outputs the controller switching signal to
A control selection adjustment device in which the controller switch has a switching state holding timer for maintaining a switched state for a predetermined time after switching to the first controller or the second controller.

2. The control selection adjusting device according to claim 1, wherein said second controller is a combination of said PI calculator or said PID calculator and a Smith method calculator.

The controller switching computing unit includes an SV-PV positive/negative computing unit that detects whether the deviation between the target value and the process value is positive or negative, and a PV that detects whether the process value is increasing or decreasing. Equipped with a tilt calculation unit,
3. The controller switching calculator outputs the controller switching signal to the controller switcher based on conditions detected by the SV-PV positive/negative calculator and the PV slope calculator. Control selection adjustment device as described.

Disturbance response PI parameters or disturbance response PID parameters set with parameters adapted to disturbance responsiveness and target value vicinity response PI parameters or target value vicinity response PID parameters set with parameters adapted to responses near the target value A controller that operates a PI calculator or a PID calculator by switching with a parameter switch,
A control selection adjustment device comprising a parameter switching calculator that outputs a parameter switching signal to the parameter switching switch,
The parameter switching calculator includes an SV-PV deviation calculator for detecting whether or not the deviation between the target value and the process value deviates from the deviation set value, A parameter switching signal to the parameter switching switch by calculating the signals detected by the PV change rate calculator for detecting whether or not the value is deviated, and the SV-PV deviation calculator and the PV change rate calculator. Equipped with a parameter switching condition calculation unit that outputs
The parameter changeover switch is for maintaining a switched state for a predetermined time after switching to the disturbance response PI parameter or the disturbance response PID parameter, or the target value vicinity response PI parameter or the target value vicinity response PID parameter. A control selection adjuster with a switch state hold timer .