JPH01265305A

JPH01265305A - 調節計における制御パラメータ設定方法

Info

Publication number: JPH01265305A
Application number: JP32570987A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Azegami; 畔上　忠
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1987-12-23
Filing date: 1987-12-23
Publication date: 1989-10-23

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉この発明は、加熱炉等の制御を行う調節計において、操
作量を演算するＰＩＤ定数等の制御パラメータを選択す
る方法に関するものである。

〈従来技術〉加熱炉等では、プロセス藍である炉の温度と目標値との
偏差に比例、積分、微分演算を施して操作量を演算する
が、良好な制御を実行する為には適切なＰＩＤ演算のパ
ラメータなどの制御パラメータを選択する事が重要であ
る。この様な制御パラメータのｉハ択方法の一例を以下
に説明する。第６図は調節計の構成であり、プロセス量
は入力部１でデジタル信号に変換された後制御演算部２
に入力される。３はプログラムファイルであり、制御パ
ターンが格納されている。制御演算部２はこのプログラ
ムファイル３に格納された制御パターンからその時点に
おける設定値である瞬時設定値を算出し、この瞬時設定
値とプロセス量の偏差にＰＴＤ演算を施して操作量を演
算する。演算の為のＰＩＤ定数は制御パラメータ指定テ
ーブル４で指定された値により制御パラメータテーブル
６を参照して決定する。この操作音は出力部５でアナロ
グ信号に変換された後制御対象（図示せず）に出力され
る。

この様な調節計において、良好な制御特性を得るために
は制御の状態によって制御パラメータを変える必要かあ
る４例えは、プロセス量を急激に１昇させる過程と一定
値に保持する過程、さらに徐々に下降させる過程ではそ
れぞれそれらの過程に最も適した制御パラメータを選択
する必要がある。この様な選択方法の一例を第７図に基
づいて説明する。第７図（Ａ）は制御パラメータ指定テ
ーブル４の構成を示す、この制御パラメータ指定テーブ
ル４には４つの組が格納され、各々の組にはプロセス量
の参照（ｌ！！７とそれに対応する制御パ、ラメータを
指定する（ｌＩｉ８が格納されている。すなわち、組１
〜４にはそれぞれ参照値２００，４００．６００，８０
０と値１〜４が格納されている。

制御パラメータは１〜４の値で指定される。（Ｂ）に制
御パラメータテーブル６のＭｈＺを示す、この制御パラ
メータテーブル６には４つの組があり、それぞれ＃１〜
＃４の番号が付されてＣ）る、各組　　　−には比例定
数Ｐ８微分定数り５、積分定数Ｉｔ、操作音の上限ＭＶ
Ｈ，操作量の下限ＭＶＬが格納されている。制御パラメ
ータ指定テーブル４でこの番号により制御パラメータを
指定する。

第８図に制御の一例を示す、第８図において、横軸は時
間、縦軸はプロセス量である温度を表わす、また、９は
瞬時設定値の変化を、１０はプロセス量の変化を表わす
、この例では第７図（Ａ）の表から判るように、プロセ
ス量が２００℃までは＃１．２００℃〜４００℃では＃
２．４００　’Ｃ〜６００℃では＃３．６００℃〜８０
０°Ｃでは＃４の制御パラメータを用いる。このように
する事により制御パターンに合ったパラメータが選択出
来るだけでなく、温度の上昇に伴って生じる放熱の増加
によるプロセスゲインの低下や炭化硅素ヒータのような
負の温度係数を有するし−タによるプロセスゲインの低
下を補償する事が出来る。

なお、この例ではプロセス量に応じて制御パラメータを
変えるようにしたが、瞬時設定値に基づいて変えるよう
にしてもよい。

〈発明が解決すべき問題点〉しかしながら、この様な調節計における制御パラメータ
の設定方法はプロセス１或いは瞬時設定値に応じて制御
パラメータを選択するものであり、制御パターンに応じ
て選択するものではないので、必ずしも最適な制御パラ
メータを選択出来ない場合か生じる９例えば、第８図の
制御では、昇温時は比較的急激に温度を変化させ、降温
時は徐々に変化させる。この裸な場合、昇温時と降温時
で制御パラメータを変化させた方が制御特性が良くなる
が、制御パラメータはプロセス量または瞬時設定値で一
意的に決定されるので、昇温時と降温時で変える事は不
可能であり、ｆ＆、適な制御パラメータを選択する事が
出来ないという欠点があった。

〈発明の目的〉この発明の目的は、制御パターンに応じて最適な制御パ
ラメータを選択する事ができる、調節計における制御パ
ラメータの設定方法を提供する事にある。

く問題点を解決する為の手段〉前記問題点を解決する為に本発明では、プロセス量また
は瞬時設定値の参照値及び制御パラメータを指定する値
の複数個の組を制御パラメータ指定テーブルに格納し、
プロセス量または瞬時設定値が前記参照値に達したとき
に、瞬時設定値が上昇するか下降するかの傾向、現在参
照している前記組とその前後における前記組の前記参照
値の大小関係、プロセス量または瞬時設定値と現在参照
している前記組及びその前後の組の参照値との大小関係
によって、現在参照している前記組かその前後の前記組
のいずれかの組で指定されている制御パラメータを選択
するようにしたものである。

〈実施例〉第１図に本発明に係る調節計における制御パラメータ設
定方法の一実施例を示す粂件テーブルを、第２図に制御
パラメータ指定テーブル４の構造を示す、なお、調節計
そのものの構成は第６図に示すものと同じなので、説明
を省略する。第２図において、２０はプロセス量の参照
値２１と制御パラメータを指定する番号２２からなる組
である。

これらの組にはその順番を示す番号２３が付されている
。この番号２３はＯから開始される。２４は制御パラメ
ータ指定テーブル４の利用方法を示す参照コードである
。参照コード２４がＯのときは同じ組２０を２回以上使
用する事を表わし、１は１度たけ使用する事を表わす、
これらの指定テーブル４、プロセス量、瞬時設定値の傾
向、プロセス量と参照値との関係、参照コード２４から
制御パラメータを選択する。

次に、第１図の指定テーブルを用いて制御パラメータの
指定方法を説明する。ｉｔｉｌ１ｍパラメータは６つの
条件すなわち制御状態、参照コード２４、設定値の卸商
、前後の参＠ｌｔ！２１の大小関係、プロセス量−と参
照値２１との大小関係、設定は有効であるかどうかによ
ってＮ０１１〜Ｎ０１７の７つの場合に分けて判定を行
う、これらのいずれの条件にも適合しない場合は前の状
態が持続される。すなわち次の８つの場合にわけて使用
する岨を選択し、その組に設定されている制御パラメー
タを使用する。なお、判定はプロセス量が、設定されて
いる参照値に達したときに実行される。現在属している
組の番号２３をＮ、そのときのプロセス量の参照値２１
をＴ（Ｎ）とする。

（１）待機中であるとＮ＝Ｏとする。

（２）参照コード＝０で、瞬時設定値が上昇傾向であり
、現在のプロセス量の参照値Ｔ（Ｎ）が次の組の参照値
Ｔ（Ｎ＋１）より小さく一プロセス址ＰＶが次の組の参
照値Ｔ　（Ｎ　＋　’Ｌ　）より大きくかつ次の組の参
照値Ｔ（Ｎ＋４）が有効であるときはＮ＝Ｎ＋１とし、
次の組に移行してその組で設定されている制御パラメー
タを使用する。

（３）＃照コードがＯで、瞬時設定値が上昇傾向であり
、現在のプロセス量の設定値Ｔ（Ｎ）が１つ前の組の参
照値Ｔ（Ｎ−１）より小さく、プロセスｉＰＶが現在の
参照値Ｔ（Ｎ）より大きく、かつ１つ前の組の参照値Ｔ
（Ｎ−１＞が有効であるときはＮ＝Ｎ−１とし、１つ前
の組に移行してその組で設定されている制御パラメータ
を使用する。

（４）参照コードがＯで、瞬時設定値が下降傾向であり
、現在の参照値Ｔ（Ｎ）が次の組の参照値Ｔ（Ｎ＋１）
より大きく、プロセス量ＰＶが次の組の参照値Ｔ（Ｎ＋
１）より小さく、かつ次の組の参照値’Ｉ’（Ｎ−１４
＞が有効であるときはＮ＝Ｎ＋１とし、次の組に移行し
てその組で設定されている制御パラメータを使用する。

（５）参照コードがＯで、瞬時設定値が下降傾向であり
、現在の参照値Ｔ（Ｎ）が１つ前の組の参照値Ｔ’（Ｎ
−４）より大きく、プロセスｉＰＶが現在の参照値Ｔ（
Ｎ）より小さく、かつ１つ前の組の参照値’ｒ（Ｎ−１
）が有効であるときはＮ−Ｎ−１とし、１つ前の組に移
行してその組で設定されている制御パラメータを使用す
る。

（６）参照コードが１で、瞬時設定値が上昇傾向であり
、現在の参照値Ｔ（Ｎ）が次の組の参照値Ｔ　（Ｎ＋１
　）より小さく、プロセス量Ｐ■が次の組の参照値Ｔ（
Ｎ＋１）より大きく、かつ次の組の参照値Ｔ　（Ｎ＋　
１　＞か有効であるときはＮ＝Ｎ±１とし、次の組に移
行してその組で設定されている制御パラメータを使用す
る。

（７）参照コードが１で、瞬時設定値が下降傾向であり
、現在の参照値Ｔ（Ｎ）が次の組の参照値Ｔ（Ｎ＋１）
より大きく、プロセス量ＰＶが次の組の参照値Ｔ　（Ｎ
　＋１）より小さく−かつ次の組の参照値Ｔ（Ｎ＋１）
が有効であるときはＮ　＝　Ｎ＋１とし、次の組に移行
してその組で設定されている制御パラメータを使用する
。

（８）上の７つの場合のいずれにも該当しないときは、
同じ制御パラメータを引き続いて使用する。

次に、第３図に基づいて制御の一例を示す、第３図にお
いて、横軸は時間、縦軸はプロセス量である温度であり
、２５は瞬時設定値の変化を示す。

簡単にするためにプロセス量Ｐ■は瞬時設定値に正確に
３ａ従しているとし、また制御パラメータ指定テーブル
２０には第２図に示した値が設定されているとするにの
場合、参照コード２４がＯなので、同じ組を複数回使用
する１時刻ｔ。までは制御状態が待機中であり、第１図
のＮ０１１の条件からＮ＝０になる０時刻ｔ。で制御が
開始され、瞬時設定値は上昇するが、Ｎ０１１〜Ｎ０９
７の条件には該当するものがないので、最初の組が選択
されて制御パラメータは＃１になる。このときはＴ　（
Ｎ）＝Ｏ’Ｃ，Ｔ（Ｎ−１−１）＝４００℃になる。時
刻ｔ１でプロセス量が４００°Ｃを越え、Ｎ０９２の条
件が成立するので、Ｎ＝Ｎ＋１すなわちＮ＝１になる。

従って、第２番目の組が選択されて制御パラメータ＃２
が選択される。このときはＴ　（Ｎ−１＞＝０°Ｃ，Ｔ
　（Ｎ）＝４００℃になる。時刻ｔ２でＰＶがＴ　（Ｎ
）より小さくなる。このときは瞬時設定値は下降傾向に
あるのでＮ０１５の条件が成立し、Ｎ＝Ｎ−１すなわち
Ｎ＝１となり制御パラメータは＃１になる。時刻ｔ　は
ｔｌと同じ状態であり、ＮＯ１２の東庄からＮ＝２にな
り制御パラメータは＃２になる。また、Ｔ　（Ｎ）＝４
００°Ｃ，Ｔ　（Ｎ＋１＞＝８００°Ｃになる。時刻し
、でプロセス量ＰＶが８００°Ｃを越え、ＰＶ＞Ｔ　（
Ｎ＋１　）になるので、ＮＯ１２の条件が成立し、Ｎ＝
３となり、制御パラメータは＃３になる。また、Ｔ　（
Ｎ）　＝８００’Ｃ，Ｔ（Ｎ＋１　）＝１２００°Ｃで
ある０時刻ｔ５でプロセス量ＰＶが１２００℃を越える
ので、Ｎ００２の条件からＮ＝４になり、制御パラメー
タは＃４になる。また、Ｔ　（Ｎ）＝１２００℃、Ｔ（
Ｎ＋１）は設定されていないので無効である。

時刻上〇でＰＶ＜Ｔ　（Ｎ）となり、かつ瞬時設定値が
下降傾向なのでＮ０１５の条件が成立してＮ＝３すなわ
ち制御パラメータが＃３になる。同様にして時刻ｔ７、
ｔａ　でｐｖ＜’ｒ　（Ｎ）　になるノテ、制御パラメ
ータは＃２、＃１と変化する。このようにして最適な制
御パラメータが選択される。

第４図に他の制御例を、第５図にその時の指定テーブル
４の設定値を示す、この例では組０〜４のプロセス１の
参照値Ｔ（０）〜Ｔ（４）はそれぞれＯ’Ｃ５５５０°
Ｃ１１１００℃、１３５０°Ｃ１１１５０℃であり、そ
れらの制御パラメータの番号は＃１、＃２、＃３、＃１
である。また、参照コード１４が１なので、各組は１度
しか使用しない。第４図において、ｔ９までは待機状態
の為にＮ＝Ｏである。ｔ９で制御が開始され、制御パラ
メータ＃１が選択される。ｔ　でプロセス量ＰＶがＴ（
１）を越えるので、Ｎ０９６の条件によりＮ−Ｎ＋１す
なわちＮ＝１になり、次の組に移行して制御パラメータ
は＃２になる。同様にしてｔｌｌ、し、２でプロセス、
ｉｐｖがＴ（２）、Ｔ（３）を越えるので、Ｎ＝Ｎ＋１
すなわちＮ＝２または＆−３になり、次の組に移行して
制御パラメータ＃３、＃４が選択される。ｔ１３でプロ
セス量ＰｖがＴ（４）より小さくなり、かつ瞬時設定値
は下降傾向にあるのでＮ０１７の条件によりＮ＝Ｎ＋１
すなわちＮ＝４になり、次の組に移行して＃１の制御パ
ラメータが選択される。このように、参照コード１４を
変えるだけで２通りの制御に対応する事が出来る。

なお、この実施例では設定が有効であるかどうかは設定
がなされているかで判定したが、この基準に限定される
事はなく、他の基準によって判定してもよい。

また、この実施例ではプロセス量と参照値を比較したが
、瞬時設定値と比較するようにしてもよい。

〈発明の効果〉以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、この
発明ではプロセス量または設定値の参照値及び制御パラ
メータを指定する値の組が複数個格納されたテーブルを
保持し、瞬時設定値の傾向、現在参照している前記組と
その前後における前記組の前記参照値の大小関係、プロ
セス量と現在参照している前記組及びその前後の組の参
照値との大小関係によって現在参照している前記組かそ
の前後の前記組のいずれかの組で指定されている制御パ
ラメータを）双択するようにした。その為、制御の状態
に応じてきめ細かく制御パラメータを設定する事が出来
るので、より確実な制御を行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る調節計における制御パラメータの
設定方法を示すテーブル、第２図、第５図は制御パラメ
ータ指定テーブルの構造を示す図、第３図、第４図は制
御の一例を示す特性曲線図、第６図は調節計の構成を示
すブロック図、第７（２Ｉは従来の制御パラメータ指定
テーブル及び制御パラメータテーブルを示す図、第８図
は従来の制御状態を示す特性曲線図である。２・・・制御演算部、４・・・制御パラメータ指定テー
ブル、６・・・制御パラメータテーブル、２０・・・組
、２１・・・プロセス量の参照値、２２・・・制御パラ
メータを指定する番号、２４・・・参照コード。第１図第２図口＝＝コ］〜Ｚ４嘉５図１４−口＝＝■コ第６図第７図第ｉ図

Claims

【特許請求の範囲】プロセス量または瞬時設定値の値によって制御パラメー
タを選択するようにした調節計における制御パラメータ
の設定方法において、プロセス量または瞬時設定値の参照値及び制御パラメー
タを指定する値の組が複数個格納されたテーブルを有し
、プロセス量または瞬時設定値が前記参照値に達したと
きに、瞬時設定値の傾向、現在参照している前記組とそ
の前後における前記組の前記参照値の大小関係、プロセ
ス量または瞬時設定値と現在参照している前記組及びそ
の前後の組の参照値との大小関係によって現在参照して
いる前記組かその前後の前記組のいずれかの組で指定さ
れた制御パラメータを選択するようにした調節計におけ
る制御パラメータ設定方法。