JPH01224803A - Method for adjusting controlled variable of feedback controller - Google Patents

Method for adjusting controlled variable of feedback controller

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JPH01224803A
JPH01224803A JP5117288A JP5117288A JPH01224803A JP H01224803 A JPH01224803 A JP H01224803A JP 5117288 A JP5117288 A JP 5117288A JP 5117288 A JP5117288 A JP 5117288A JP H01224803 A JPH01224803 A JP H01224803A
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JP
Japan
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control
dynamic characteristics
target value
equation
response
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JP5117288A
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Japanese (ja)
Inventor
Minoru Ota
稔 太田
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Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To simplify an arithmetic processing by sampling-detecting the step response of a process based on the change of a target value substituting a detecting result to the moment approximate expression of dynamic characteristics, enumerating the parameter of the dynamic characteristics and identifying the dynamic characteristics at the time of starting the control and at the time of changing the target value. CONSTITUTION:A step shape signal is given to a controlled system process 4 in a control condition based on the setting and the changing time of a target value U of control starting, and then, the response of the controlled system process 4 is step-changed. Then, the step response of the controlled system process 4 is detected by sampling, a detecting result is substituted to a moment approximate expression, and process dynamic characteristics are identified from a simplified algebraic arithmetic operation. Thus, the dynamic characteristics of the controlled system process is identified accurately and quickly with a simplified processing without executing the complicated processing of a waveform analysis, etc., and a controlled variable can be adjusted automatically.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、オートチューニング機構を備えたフィードバ
ック制御装置の制御量調整方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a control amount adjustment method for a feedback control device equipped with an auto-tuning mechanism.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、オートチューニング機構を備えたフィードバック
制御装置は、オートチューニング機構により、制御対象
プロセスの動特性(以下プロセス動特性と称する)を同
定(決定)し、P(比例帯)、■(積分時間)、D(微
分時間)などの制御量(制御パラメータ)を、プロセス
動特性に応じた最適量に自動調整し、機能性及び操作性
の向上を図っている。
Conventionally, a feedback control device equipped with an auto-tuning mechanism uses the auto-tuning mechanism to identify (determine) the dynamic characteristics of the controlled process (hereinafter referred to as process dynamic characteristics), and calculates P (proportional band), ■ (integral time) , D (differential time), etc., are automatically adjusted to optimal amounts according to process dynamic characteristics to improve functionality and operability.

ところで、たとえば雑誌「計装」(工業技術社発行) 
(01986年、 Vat、 29 No、ll (7
) l(1〜58頁ftどに記載されているように、従
来のこの種フィードバック制御装置のプロセス動特性の
同程は、制御ループを完全に開放して特別な試験信号を
加える周波数応答法、過渡応答法などの開ループ法又は
、試験信号を加える代わりに制御系のノイズなどを利用
するカルマンフィルタ法(Kalman Fizter
)法、エキスパート法などの閉ループ法で行われる。
By the way, for example, the magazine "Insou" (published by Kogyo Gijutsusha)
(01986, Vat, 29 No. ll (7
) l (As described on pages 1 to 58, the process dynamics of conventional feedback controllers of this type can be improved using the frequency response method, where the control loop is completely opened and a special test signal is added. , an open-loop method such as a transient response method, or a Kalman filter method that uses control system noise instead of adding a test signal.
) method, expert method, and other closed-loop methods.

すなわち、開ループ法の場合は第2図に示すように、調
整時に、スイッチ(1)の切換え操作にもとづき、制御
装置(2)のたとえばPID型の制御部(3)からの制
御信号の代わりに、外部からの特別な試験信号、たとえ
ばステップ状の信号が制御対象プロセス(4)に与えら
れる。
That is, in the case of the open-loop method, as shown in FIG. 2, during adjustment, based on the switching operation of the switch (1), the control signal from the control unit (3), for example, a PID type, of the control device (2) is replaced. Then, a special test signal from the outside, for example a step signal, is applied to the controlled process (4).

そして、制御装置(2)のオートチューニング機構には
り、プロセス(4)から演算子(5)を介して制御部(
3)に出力されたプロセス(4)のステップ応答の信号
がサンプリングされてプロセス(4)の応答が検出され
る。
Then, it enters the auto-tuning mechanism of the control device (2) and passes from the process (4) through the operator (5) to the control unit (
The step response signal of process (4) outputted to step 3) is sampled to detect the response of process (4).

このとき、プロセス動特性の数値モデルが、たとえば「
むだ時間」+「1次遅れ」の系とみなされ、第3図に示
すプロセス(4)のステップ応答の出力信号SOの関数
形と同図のプロセス(4)の入力信号5i(=ステップ
状の信号)とにもとづき、幾何学的な処理によってプロ
セス(4)のむだ時間り9時定数T及び比例ゲインK(
出力信号SoのlOO%レベル/入力信号Siの100
%レベル)、すなわち動特性のパラメータが求められて
動特性が同定される。
At this time, the numerical model of the process dynamics is
The functional form of the output signal SO of the step response of process (4) shown in Fig. 3 and the input signal 5i (=step response) of process (4) shown in Fig. Based on the time constant T and proportional gain K (signal of
lOO% level of output signal So/100 of input signal Si
% level), that is, the parameters of the dynamic characteristics are determined and the dynamic characteristics are identified.

なお、むだ時間り9時定数T及びゲインKを正確に求め
るため、実際には、試験信号がくり返し与えられ、前述
の測定がくり返えされてプロセス動特性が同定される。
Note that in order to accurately determine the time constant T and gain K, the test signal is actually applied repeatedly and the above-mentioned measurements are repeated to identify the process dynamic characteristics.

そして、プロセス動特性の同定結果にもとづき、ジーグ
ラ・ニコルス(Ziegzer−Nichozs)ノ最
適ハラメータ決定則などにしたがって、制御パラメータ
P、I、Dの最適値が求められ、制御部(3)の各パラ
メータP、I、Dが最適値に自動調整されて装置(2)
の制御量が最適量に調整される。
Then, based on the identification results of the process dynamic characteristics, the optimal values of the control parameters P, I, and D are determined according to the Ziegzer-Nichozs optimal harammeter determination rule, etc., and each parameter of the control section (3) is determined. P, I, and D are automatically adjusted to the optimal values and the device (2)
The control amount is adjusted to the optimal amount.

なお、制御部(3)の各パラメータP、I、Dの調整終
了後には、スイッチ(1)が切換えられて制御部(3)
の制御信号がプロセス(4)に与えられるとともに、プ
ロセス(4)の応答出力信号と制御の目標値の信号との
差分にもとづき、制御信号が変化してプロセス(4)が
フィードバック制御される。
Note that after the adjustment of each parameter P, I, and D of the control section (3) is completed, the switch (1) is switched and the control section (3)
The control signal is given to the process (4), and the control signal changes based on the difference between the response output signal of the process (4) and the control target value signal, and the process (4) is feedback-controlled.

また、閉ループ法の場合は、前述のスイッチ(1)の切
換えは行われず、制御状態で、プロセス自体に存在する
ノイズの波形測定又は、目標値の設定、変更にもとづく
ステップ応答の過渡波形測定が行われるとともに、測定
結果にもとづく波形解析からプロセス動特性が同定され
る。
In addition, in the case of the closed-loop method, the aforementioned switch (1) is not switched, and the waveform measurement of the noise existing in the process itself or the transient waveform measurement of the step response based on setting or changing the target value is performed in the control state. At the same time, process dynamic characteristics are identified from waveform analysis based on the measurement results.

そして、プロセス動特性の同定結果にもとづき、開ルー
プ法の場合と同様にして制御パラメータP、I、Dの最
適値が求められ、制御量が最適量に自動調整される。
Then, based on the identification results of the process dynamic characteristics, the optimum values of the control parameters P, I, and D are determined in the same way as in the open-loop method, and the control variables are automatically adjusted to the optimum values.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

ところで、前記開ループ法の場合、制御ループが完全に
開放されて制御が乱され、目標値にもとづく正常な制御
条件と異なる条件でプロセス動特性が同定される。
By the way, in the case of the open-loop method, the control loop is completely opened and control is disturbed, and process dynamic characteristics are identified under conditions different from normal control conditions based on target values.

したがって、開ループ法を用いた従来の制御量調整方法
では、ステップ状の試験信号にもとづく測定し易いステ
ップ応答波形から、比較的簡単な演算処理でプロセス動
特性の同定が行えるが、精度のよい同定が行えず、制御
量の調整精度を高められない問題点がある。
Therefore, in the conventional controlled variable adjustment method using the open-loop method, process dynamic characteristics can be identified with relatively simple calculation processing from an easy-to-measure step response waveform based on a step-like test signal. There is a problem that identification cannot be performed and the accuracy of adjusting the control amount cannot be improved.

一方、閉ループ法の場合は、ノイズ波形、応答信号の過
渡波形の複雑な波形解析などを行う必要があり、プロセ
ス動特性の同定に複雑かつ著しく時間のかかる処理が必
要になる。
On the other hand, in the case of the closed-loop method, it is necessary to perform complex waveform analysis of noise waveforms and transient waveforms of response signals, and identification of process dynamic characteristics requires complicated and extremely time-consuming processing.

したがって、閉ループ法を用いた従来の制御量調整方法
では、制御の乱れがなく、精度のよい同定、調整が可能
であるが、著しく複雑な処理を要し、演算処理構成が著
しく複雑化するとともに、制御量の調整がすみやかに行
えない問題点がある。
Therefore, the conventional controlled variable adjustment method using the closed-loop method allows accurate identification and adjustment without disrupting the control, but it requires extremely complicated processing and the calculation processing configuration becomes extremely complicated. , there is a problem that the control amount cannot be adjusted quickly.

そして、実際にはほとんどのフィードバック制御装置が
、前記開ループ法を用いて制御量の調整を行っている。
In reality, most feedback control devices use the open loop method to adjust the control amount.

本発明は、簡単な演算処理により制御状態で精度よくす
みやかにプロセス動特性を同定して制御量を調整するフ
ィードバック制御装置の制御量調整方法を提供すること
を目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a control amount adjustment method for a feedback control device that quickly and accurately identifies process dynamic characteristics in a controlled state and adjusts the control amount using simple arithmetic processing.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

前記目的を達成するための手段を、つぎに説明する。 The means for achieving the above object will be explained below.

本発明は、オートチューニング機構によす、制御対象プ
ロセスの動特性を同定して制御量を最適量に調整するフ
ィードバック制御装置の制御量調整方法において、 制御開始時及び制御の目標値変更時に、制御状態で目標
値の変化にもとづく前記プロセスのステツブ応答をサン
プリング検出するとともに、検出結果を前記動特性のモ
ーメント法近似式に代入し、前記動特性のパラメータを
算出して前記動特性を同定するようにした ことを特徴とするフィードバック制御装置の制御量調整
方法を提供するものである。
The present invention provides a control amount adjustment method for a feedback control device that uses an auto-tuning mechanism to identify the dynamic characteristics of a controlled process and adjust the control amount to an optimal amount. Sampling and detecting the step response of the process based on a change in the target value in a controlled state, substituting the detection result into a moment method approximation equation of the dynamic characteristic, calculating a parameter of the dynamic characteristic, and identifying the dynamic characteristic. The present invention provides a method for adjusting a controlled amount of a feedback control device, which is characterized by the following.

〔作用〕[Effect]

したがって、制御開始の目標値設定及び目標値変更にも
とづき、制御状態で制御対象プロセスにステップ状の信
号が与えられ、このとき、制御対象プロセスの応答がス
テップ変化する。
Therefore, based on the target value setting and target value change at the start of control, a step signal is given to the controlled process in the controlled state, and at this time, the response of the controlled process changes in steps.

そして、制御対象プロセスのステップ応答がサンプリン
グによって検出されるとともに、検出結果が「プロセス
制御ハンドブック」(株式会社朝倉書店昭和49年6月
15日3版発行)の11.動特性の測定と数式モデルの
同定などlζ記載の簡単なモーメント法近似式に代入さ
れ、簡単な代数演算からプロセス動特性が同定される。
Then, the step response of the controlled process is detected by sampling, and the detection result is found in 11. Measurement of dynamic characteristics and identification of mathematical model are substituted into the simple method of moments approximation formula described by lζ, and process dynamic characteristics are identified from simple algebraic operations.

〔実施例〕〔Example〕

つぎに、本発明を、その1実施例を示した第1図ととも
に詳細に説明する。
Next, the present invention will be explained in detail with reference to FIG. 1 showing one embodiment thereof.

第1図はPTD制御を行なうフィードバック制御装置に
適用した場合を示し、同図において、第2図と同一記号
は同一もしくは相当するものを示し、(6)はオートチ
ューニング機構を構成するオートチューニング部であり
、マイクロコンピュータからなり、目標値の信号及びプ
ロセス(4)の応答信号が入力され、制御部(3)の制
御パラメータP、I。
Figure 1 shows the case where it is applied to a feedback control device that performs PTD control. In the figure, the same symbols as in Figure 2 indicate the same or equivalent parts, and (6) is an auto-tuning section that constitutes an auto-tuning mechanism. It consists of a microcomputer, into which the target value signal and the response signal of the process (4) are input, and the control parameters P, I of the control section (3).

Dを自動調整する。(7) 、 (8)は制御部(3)
とプロセス(4)との間の制御信号路、プロセス(4)
と演算子(5)との間の応答信号路それぞれに挿入され
た常閉の2個のサンプリングスイッチであり、制御開始
時及び目標変更時にのみ応答検出用のサンプリングクロ
ックにもとづいて高速の開、閉をくり返す。(9)は1
点破線の構成のフィードバック制御装置である。
Automatically adjust D. (7) and (8) are the control section (3)
control signal path between and process (4), process (4)
These are two normally closed sampling switches inserted in each response signal path between Repeat closing. (9) is 1
This is a feedback control device having the configuration shown by the dotted line.

そして、制御部(3)、プロセス(4)のラプラス表現
の伝達関数をGc(S) 、Gp(S)とし、かつ、目
標値をUとするとともに、入力信号(=制御信号) X
(t)にもとづくプロセス(4)の出力信号(=応答信
号)をy(t)とすると、制御系全体の伝達関数G(S
)は、つぎの(1)式で示される。
Then, let the transfer functions of the Laplace expression of the control unit (3) and the process (4) be Gc(S) and Gp(S), and let the target value be U, and the input signal (=control signal)
If the output signal (=response signal) of process (4) based on (t) is y(t), then the transfer function G(S
) is expressed by the following equation (1).

また、前記「プロセス制御ハンドブック」の11゜動特
性の測定と数式モデルの同定などに記載されているよう
に、制御系全体の伝達関数とその系のインパルス応答の
に次のモーメントとの関係式にもとづき、制御対象プロ
セスの動特性は、以下に説明するモーメント法近似式か
ら、簡単な代数演算で動特性のパラメータを求めて同定
することができる。
In addition, as described in 11. Measurement of dynamic characteristics and identification of mathematical model in the above-mentioned "Process Control Handbook", the relationship between the transfer function of the entire control system and the impulse response of the system is as follows: Based on this, the dynamic characteristics of the controlled process can be identified by calculating the parameters of the dynamic characteristics using simple algebraic operations from the method of moments approximation equations described below.

Tなわち、制御系全体の伝達関数を前述のG(S)とし
、k次のモーメントをAk(k=o、・・・)とすると
したがって、つぎの(3)式に示すように、k次のモー
メントAkが伝達関数G(S )のに次微分に含まれる
パラメータと関連性を有し、関数G(S)の未知のn個
のパラメータは、n個のモーメントから代数演そして、
チューニング部(6)の調整パラメータP・Q、Rと、
制御部(3)の制御パラメータP、I。
In other words, let the transfer function of the entire control system be G(S) mentioned above, and let the k-th moment be Ak (k=o,...). Therefore, as shown in the following equation (3), k The next moment Ak is related to the parameter included in the second derivative of the transfer function G(S), and the unknown n parameters of the function G(S) can be calculated from the n moments by algebraic calculation and
Adjustment parameters P, Q, and R of the tuning section (6),
Control parameters P and I of the control unit (3).

Dとの間に、p=p、I−P/Q、D=R/Pの関係が
ある場合、フィードバック制御の定常偏差が残らないよ
うに、積分時間のパラメータQが0でないとすれば、伝
達関数Gc(S)はつぎの(4)式で示される。
If there is a relationship between p=p, I-P/Q, and D=R/P between The transfer function Gc(S) is expressed by the following equation (4).

の−殻内な系とすると、そのむだ時間り1時定数T、比
例ゲインKにもとづき、伝達関数Gp(S)はさらに、
(1)式に(4) 、 (5)式を代入することにより
そして、(6)式のP、Q、Rは既知のパラメータであ
l)、L、T、Kがプロセス動特性の未知のパラメータ
であり、L、T、Kを求めることによってプロセス動特
性の同程が行える。
Based on the time constant T and proportional gain K, the transfer function Gp(S) is further expressed as
By substituting equations (4) and (5) into equation (1), P, Q, and R in equation (6) are known parameters, and L, T, and K are unknown parameters of the process dynamic characteristics. The process dynamic characteristics can be evaluated by determining L, T, and K.

ところで、(6)式の0ないし3次のモーメントA。By the way, the 0th to 3rd moment A in equation (6).

、AI 、A2 、Aaは、(3)式の演算にもとづき
、っぎの(7)〜0Q式それぞれに示すようになる。
, AI, A2, and Aa are as shown in equations (7) to 0Q, respectively, based on the calculation of equation (3).

(1)0次のモーメニノトAO (1) 1次のモーメユノトAl ・・・(9)式 そして、パラメータに、T、Lは前記(8)〜G(1式
の1次ないし3次の3個のモーメントAI、A2.A3
から代数演算で求まる。
(1) 0th-order Momeninote AO (1) 1st-order Momeyunoto Al ...Formula (9), and in the parameters, T and L are the three linear to tertiary of the above-mentioned (8) to G (1) moment AI, A2.A3
It can be found by algebraic operations.

(1)パラメータには(8)式にもとづき、っぎの(1
1)式から求まる。
(1) Based on equation (8), the parameter is
1) Determined from the formula.

(ti) ハラメータTは(9)、00式にもとづき、
っぎの(6)式から求まる。
(ti) Harameter T is based on (9) and 00 formula,
It can be found from Equation (6).

らつぎの00式が得られる。The next formula 00 is obtained.

α・T+β・T +r=o          ・・・
00式そして、00式から(6)式が得られる。
α・T+β・T +r=o...
Equation 00 and Equation (6) are obtained from Equation 00.

1iQ ハラメータLは前記(9)式から求まる。1iQ Harameter L can be found from the above equation (9).

一方、モーメントAl、A2.A3は、制御開始の目標
値Uの設定及び目標値Uの変更にもとづくプロセス(4
)のステップ応答から求まる。
On the other hand, moment Al, A2. A3 is a process (4) based on setting the target value U for starting control and changing the target value U.
) is determined from the step response of

すなわち、伝達関数G(S)のインパルス応答をg(t
)として、(2)式を時間領域の関数式にプラス変換す
ると、つぎの04式が得られる。
That is, the impulse response of the transfer function G(S) is expressed as g(t
), the following equation 04 is obtained by positively converting equation (2) into a time domain functional equation.

・・・03式 そして、α1式からに次のモーメントAkはっぎのαく
式で求まる。
... From equation 03, the next moment Ak can be found using equation α.

Ak =fr″’t’sg(t)dt        
  ・・・α荀式さらに、ステップ関数δo−U(t−
τ)(δ0はステップ幅、U(t)は単位ユニット関数
)の大刀に対するプロセス(4)のステップ応答をf(
t)とすると、f(t)とg(t)との間には、つぎの
09式及び00式が成立する。
Ak = fr″'t'sg(t)dt
...αXun formula Furthermore, the step function δo-U(t-
τ) (δ0 is the step width, U(t) is the unit function).
t), the following equations 09 and 00 hold between f(t) and g(t).

f(t) =刀δo−U(t−τ)・彊τ)dτ   
  ・・・α9式そして、α5式の積分上限をωとすれ
ば、(3)式で1(=0としたことと等価になり、時間
領域では、ステップ応答f(→にもとつぎ、0次のモー
メントA。
f(t) = sword δo−U(t−τ)・彊τ)dτ
... α9 equation And if the upper limit of integration of α5 equation is ω, it becomes equivalent to setting 1 (= 0) in equation (3), and in the time domain, the step response f (→ Next moment A.

かつぎの04式で示される。This is shown by the following equation 04.

さらに、0次を除くに次のモーメントAkは、関に 数H(t)=t・〔f←)−f(t)]の時間微分結果
とae式とにもとづき、ステップ応答f(t)、 f←
)を用いたっぎのα枠式で示される。
Furthermore, the next moment Ak excluding the 0th order is determined by the step response f(t) based on the time differential result of the function H(t)=t・[f←)−f(t)] and the ae formula. , f←
) is shown in the alpha frame format.

δo−Ak= 、/、” δO−tk−g(t) d 
tしたがって、モーメントAI 、A2 、Aaは、プ
ロセス(4)のステップ応答にもとづき、(ト)式から
求まる。
δo−Ak= ,/,” δO−tk−g(t) d
t Therefore, moments AI, A2, and Aa are found from equation (g) based on the step response of process (4).

そして、制御開始時の目標値Uの0から初期値uOへの
ステップ変化及び、たとえば初期値UOから旧への目標
値変更時の目標値Uのステップ変化により、制御状態の
プロセス(4)の応答信号がステップ応答の信号になる
Then, due to the step change in the target value U from 0 to the initial value uO at the start of control, and the step change in the target value U when changing the target value from the initial value UO to the old value, for example, the process (4) of the control state is changed. The response signal becomes a step response signal.

したがって、制御開始時及び目標値変更時の応答信号を
検出してステップ応答を検出し、検出結果にもとづき、
(至)式からモーメントAt 、A2 、ASを求める
とともに、モーメントAI、A2.Allをαη式、(
6)式、 (9’)式に代入することにより、パラメー
タに、T、Lが代数演算で求まり、従来の閉ループ法の
波形解析などの複雑な処理を行なうことなく、プロセス
(4)の動特性の同定が行える。
Therefore, step response is detected by detecting the response signal at the time of control start and target value change, and based on the detection result,
Calculate the moments At, A2, and AS from equation (to), and also find the moments AI, A2. All is αη formula, (
By substituting equations 6) and (9'), T and L can be found as parameters through algebraic operations, and the operation of process (4) can be calculated without performing complicated processing such as waveform analysis in the conventional closed-loop method. Characteristics can be identified.

なお、α0式のδ0はuO−Q、u2−旧から求まる。Note that δ0 of the α0 formula can be found from uO−Q and u2−old.

また、フィードバック制御の定常偏差が残らないため、
f←)は[0,u2それぞれになる。
In addition, since no steady-state deviation of feedback control remains,
f←) become [0 and u2, respectively.

そこで、制御開始時及び目標値変更時には、オートチュ
ーニング部(6)の制御にもとづき、サンプリングクロ
ックの周期Tcでスイッチ(7) 、 (8)が開。
Therefore, at the time of starting control and changing the target value, the switches (7) and (8) are opened at the period Tc of the sampling clock based on the control of the auto-tuning section (6).

閉をくり返し、スイッチ(8)を介したプロセス(4)
のステップ応答の信号がチューニング部(6)に周期T
cでサンプリングされる。
Process (4) through repeated closing and switch (8)
The step response signal is sent to the tuning section (6) with period T.
sampled at c.

ところで、制御開始時Iζ設定された目標値及び変更時
の変更された目標値をUXとすると、プロセス(4)の
応答信号すなわち出力信号y(t)と目標値uxとにも
とづき、α枠式から01式が得られる。
By the way, if the target value Iζ set at the start of control and the target value changed at the time of change are UX, then based on the response signal of process (4), that is, the output signal y(t) and the target value ux, the α frame formula Equation 01 is obtained from

Ak == −!u 、f: t″’−(:ux −y
(t)]d t、。             ・・・
0e式そして、y(t)=uxの状態に移行するまでチ
ューニング部(6)がサンプリングをくり返すとともに
、サンプリング毎に、チューニング部(6)により、サ
ンプリング時点tnの出力信号y(tn)と、lサンプ
ル前のサンプリング時点tn−tの出力信号y(tn−
1)とにもとづき、つぎの(1)式の代数演算が行われ
て0呻式からモーメントAl、A2 、A3が求められ
る。
Ak==-! u, f: t''-(:ux -y
(t)]d t,. ...
Then, the tuning unit (6) repeats sampling until the state of y(t)=ux is reached, and at each sampling, the tuning unit (6) calculates the output signal y(tn) at the sampling time tn. , the output signal y(tn-
Based on 1), the algebraic operation of the following equation (1) is performed to obtain the moments Al, A2, and A3 from the zero equation.

さらに、求められたモーメントAI、A2.AIの値が
A9式、□□□式、(9)式に代入され、簡単な代数演
算からパラメータに、T、Lが求められてプロセス(4
ンの動特性がすみやかに同定される。
Furthermore, the obtained moment AI, A2. The value of AI is substituted into formula A9, formula □□□, and formula (9), and T and L are determined from simple algebraic operations as parameters and the process (4
The dynamic characteristics of the engine are quickly identified.

そして、パラメータに、T、Lにもとづき、ジーグラ、
ニコルスの最適パラメータ決定則などにしたがった演算
処理から、制御パラメータP、I、Dの最適値が求めら
れるとともに、各最適値に応じた調整パラメータP、Q
、Rの信号がチューニング部(6)から制御部(3)に
出力され、制御部(3)のパラメータP、1.Dが最適
値に自動調整され、制御量が最適量に自動調整される。
Then, based on the parameters T and L, Ziegler,
Optimum values for the control parameters P, I, and D are obtained through arithmetic processing according to Nichols' optimal parameter determination rule, etc., and adjustment parameters P and Q are determined according to each optimal value.
, R are output from the tuning section (6) to the control section (3), and the parameters P, 1 . D is automatically adjusted to the optimum value, and the control amount is automatically adjusted to the optimum value.

したがって、制御開始時及び目標値変更時の目標値のス
テップ変化にもとづくプロセス(4)のステップ応答の
サンプリング検出と、サンプリング値を用いた翰式及び
Ql)式、(6)式、(9)式のモーメント;法゛近似
式の代数演算とにより、制御状態でプロセス動特性が同
定され、このとき、従来の閉ループ法の場合の復雑な波
形解析などを行うことなく、簡単な代数演算1を処理に
よってプロセス動特性がすみやかに同定される。
Therefore, the sampling detection of the step response in process (4) based on the step change in the target value at the time of starting control and when changing the target value, and the Kan formula using the sampling value, the Ql) formula, (6) formula, and (9) The moment of the equation; the process dynamic characteristics in the control state are identified by algebraic calculations of the modulus and approximate equations. process dynamics can be quickly identified.

なお、前記実施例ではPID制御を行うフィードバック
制御装置の制御量調整方法に適用したが、PI制御など
の種々の方式の制御を行うフィードバック制御装置の制
御量調整方法に適用できるのは勿論である。
In the above embodiment, the present invention is applied to a control amount adjustment method of a feedback control device that performs PID control, but it can of course be applied to a control amount adjustment method of a feedback control device that performs various types of control such as PI control. .

すなわち、制御装置の制御の方式、伝達関数Gc(Sな
どが実施例と異なる場合も、制御の方式、伝達関数Gc
 (s )などに応じてモーメント及び制御対象プロセ
スの近似パラメータを決定し、αυ式、Q4式、(9)
式に相等するモーメント法近似式を求めることにより、
実施例と同様にして制御量の調整が行える。
That is, even if the control method, transfer function Gc (S, etc. of the control device differs from the embodiments, the control method, transfer function Gc
(s), etc., determine the moment and approximate parameters of the controlled process, and use αυ equation, Q4 equation, (9)
By finding the moment method approximation equation equivalent to Eq.
The control amount can be adjusted in the same manner as in the embodiment.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、本発明のフィードバンク制御装置の制御
量調整方法によると、制御開始時及び目標値変更時の目
標値のステップ変化にもとづく制御対象プロセスのステ
ップ応答を利用し、モーメント法近似式の簡単な代数演
算処理によって制御対象プロセスの動特性が制御状態で
すみやかに同定され、波形解析などの複雑な処理を行う
ことなく、簡単な処理で精度よくすみやかに制御対象プ
ロセスの動特性を同定し、制御量を自動調整することが
できるものである。
As described above, according to the control amount adjustment method of the feed bank control device of the present invention, the step response of the controlled process based on the step change in the target value at the time of starting control and when changing the target value is used, and the moment method approximation formula is The dynamic characteristics of the controlled process can be quickly identified in the controlled state through simple algebraic processing, and the dynamic characteristics of the controlled process can be quickly and accurately identified using simple processing without complex processing such as waveform analysis. However, the control amount can be automatically adjusted.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図及び第2図はフィードバック制御装置の制御量調
整方法のブロック図を示し、第1図は本発明の1実施例
、第2図は従来例、第3図は制御対象プロセスのステッ
プ応答の説明用の波形図である。、 (3)・・・PID制御部、(4)・・・制御対象プロ
セス、(6)・・・オートチューニニノグ部。
1 and 2 are block diagrams of a control amount adjustment method of a feedback control device, in which FIG. 1 is an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a conventional example, and FIG. 3 is a step response of a controlled process. FIG. 2 is an explanatory waveform diagram. , (3)... PID control section, (4)... Controlled process, (6)... Auto-tuning nog section.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)オートチューニング機構により、制御対象プロセ
スの動特性を同定して制御量を最適量に調整するフィー
ドバック制御装置の制御量調整方法において、 制御開始時及び制御の目標値変更時に、制御状態で目標
値の変化にもとづく前記プロセスのステップ応答をサン
プリング検出するとともに、検出結果を前記動特性のモ
ーメント法近似式に代入し、前記動特性のパラメータを
算出して前記動特性を同定するようにした ことを特徴とするフィードバック制御装置の制御量調整
方法。
(1) In a control amount adjustment method for a feedback control device that uses an auto-tuning mechanism to identify the dynamic characteristics of the controlled process and adjust the control amount to the optimal amount, when starting control and changing the target value of control, The step response of the process based on a change in the target value is sampled and detected, and the detection result is substituted into a moment method approximation equation of the dynamic characteristic to calculate the parameter of the dynamic characteristic and identify the dynamic characteristic. A control amount adjustment method for a feedback control device, characterized in that:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5073568A (en) * 1988-11-14 1991-12-17 Hoffmann-La Roche Inc. Antipsoriatic agents
JP2008251048A (en) * 1997-10-15 2008-10-16 Fisher Controls Internatl Llc Optimal auto-tuner for use in process control network

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