JPH02259802A - Pid controller adjusting method - Google Patents

Pid controller adjusting method

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JPH02259802A
JPH02259802A JP7824989A JP7824989A JPH02259802A JP H02259802 A JPH02259802 A JP H02259802A JP 7824989 A JP7824989 A JP 7824989A JP 7824989 A JP7824989 A JP 7824989A JP H02259802 A JPH02259802 A JP H02259802A
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弘 松本
Makoto Shimoda
誠 下田
Susumu Takahashi
進 高橋
Hisanori Miyagaki
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Abstract

PURPOSE:To reduce the error of a control response by finding a time scale factor in a partial model matching method by using a specific equation when a process that is a controlled system can be approximated with a (1st-order lag+dead time) system. CONSTITUTION:A control parameter decision system 4 finds the time scale factor (sigma) in the partial model matching method by, for example, equation I(approximate equation) based on the parameter, the gain K, the time constant T, and the dead time L of the transfer function Gp(S) of the process 1 approximately expressed with the (1st-order lag+dead time) system obtained by a process identification system 3, and decides the control parameter, the proportional gain Kp, the integral action time Ti, the derivative action time Td of a PID controller 2 by using the time scale factor (sigma). In equation I, it is assumed as n=L/T. In such a way, the characteristics of the dead time L and the time constant T can be affected on the control parameter of the PID controller, and a safe control response can be secured by suppressing the change of the amount of overshoot.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野〕 本発明は、PID (比例、積分、微分)コントローラ
の調整方法に係り、特に制御対象が一次遅れ士無駄時間
系で近似できるプロセスの場合に好適なPIDコントロ
ーラの調整方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a method of adjusting a PID (proportional, integral, differential) controller, and particularly when the controlled object is a process that can be approximated by a first-order lag vector dead time system. The present invention relates to a suitable method for adjusting a PID controller.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

PIDコントローラによりプロセスを制御する場合、プ
ロセスの特性に基づいてPIDコントローラの制御パラ
メータを調整する必要がある。その一つの方法として、
「制御対象の部分的知識に基づく制御系の設計法」 (
計測自動制御学会論文集、第5巻、第4号、54915
55.昭54−8)に記載されている部分的モデル・マ
ツチング法がある。以下にその概要を説明する。
When controlling a process using a PID controller, it is necessary to adjust the control parameters of the PID controller based on the characteristics of the process. One way to do this is to
“Control system design method based on partial knowledge of the controlled object” (
Proceedings of the Society of Instrument and Control Engineers, Volume 5, No. 4, 54915
55. There is a partial model matching method described in 1982-8). The outline is explained below.

第2図は、PIDコントローラによりプロセスを制御す
る場合の制御システムの系統図である。
FIG. 2 is a system diagram of a control system when a process is controlled by a PID controller.

部分的モデル・マツチング法は、目標値r (s) s
ニラプラス演算子に対する制御量y (s)の閉ループ
伝達関数W(s)が望ましい応答を示す参照モデルの伝
達関数Wr(s)に部分的に一致するようにPIDント
ローラ2の制御パラメータを決定する方法である。プロ
セス1の伝達関数GF(8)が、次式で示す一次遅九十
無駄時間系で近似できる場合について検討する。
The partial model matching method uses the target value r (s) s
Method for determining control parameters of PID controller 2 such that closed loop transfer function W(s) of control amount y(s) for Niraplus operator partially matches transfer function Wr(s) of reference model showing desired response It is. A case will be considered in which the transfer function GF(8) of process 1 can be approximated by a first-order slow ninety dead time system expressed by the following equation.

ここで、Kニゲイン、T:時定数、L:無駄また、PI
Dコントローラの伝達関数はGc(s)は、 ここで、KP:比例ゲイン、’rt:1分時間、T4:
微分時間 第2図において、目標値r(s)に対する制御量y (
s)の閉ループ伝達関数W(s)は、(1) 、 (2
)式を(3)式に代入すると、・・・(4) 無駄時間伝達関数e−LSは、マクロ−リン展開すると
Here, K gain, T: time constant, L: waste, and PI
The transfer function of the D controller is Gc(s), where KP: proportional gain, 'rt: 1 minute time, T4:
In the differential time diagram 2, the control amount y (
The closed-loop transfer function W(s) of s) is (1), (2
) is substituted into equation (3),...(4) When the dead time transfer function e-LS is expanded by Macro-Lin.

時間 ・・・(5) 一方、参照モデルの伝達関数Wr(s)は、次式で与え
られる。
Time (5) On the other hand, the transfer function Wr(s) of the reference model is given by the following equation.

・・・(6) ここで、αI:係数、σ:時間スケール・フアクタ (5)式を(4)式に代入して得られる目標値r (s
)に対する制御量y(s)の閉ループ伝達関数W (s
 )と(6)式に示す参照モデルの伝達関数W(s)が
部分的に一致するためには、次式が成立たなければなら
ない。
...(6) Here, αI: coefficient, σ: time scale factor Target value r (s
) of the controlled variable y(s) with respect to the closed-loop transfer function W (s
) and the transfer function W(s) of the reference model shown in equation (6) partially match, the following equation must hold.

(7)式から次の(8)ないしく11)式が得られ、こ
れらの式によりPIDコントローラの制御パラメータK
p、 Tt+ ”r4及び時間スケール・フアクタσを
決定することができる。
The following equations (8) to 11 are obtained from equation (7), and these equations determine the control parameter K of the PID controller.
p, Tt+''r4 and the time scale factor σ can be determined.

I ・・・(10) f(σ)=(2α2α3−α23−α4)σ’+(L+
T)(α22−α3)σ2ところで、(11)式は三次
方程式であり、この三次方程式を解いて最小の正実根を
時間スケール・フアクタσとして決定するには複雑な計
算が必要となる。マイクロ・コンピュータによりこの計
算をするには、時間が掛かるという問題があった。
I...(10) f(σ)=(2α2α3-α23-α4)σ'+(L+
T)(α22−α3)σ2 By the way, equation (11) is a cubic equation, and complex calculations are required to solve this cubic equation and determine the minimum positive real root as the time scale factor σ. There is a problem in that it takes time to perform this calculation using a microcomputer.

このため、簡易計算式が必要となり、北森モデル(αz
=0.5.αa=0.15.αa=0.03.・・・)
について種々の一次遅れ十無駄時間系を対象に(11)
式の最小正実根を計算し、それらの計算結果を整理した
ところ、次式で近似できることが分った。
Therefore, a simple calculation formula is required, and the Kitamori model (αz
=0.5. αa=0.15. αa=0.03. ...)
(11)
After calculating the minimum positive real root of the equation and organizing the results, we found that it can be approximated by the following equation.

σ弁1.37 L                ・
・・(12)〔発明が解決しようとする課題〕 ・上記従来技術では、無駄時間りと時定数Tの比L/T
が小さい領域、及び、大きい領域で(12)式の近似精
度が悪くなるという問題があった。
σ valve 1.37L ・
...(12) [Problem to be solved by the invention] - In the above conventional technology, the ratio L/T of dead time and time constant T
There has been a problem in that the approximation accuracy of equation (12) deteriorates in areas where .

本発明の目的は、(11)式に示す三次方程式の近似解
を無駄時間りと時定数Tの比L/Tの広範囲な領域で精
度良く求め、この近似解を用いてPIDコントローラの
制御パラメータを調整する方法を提供することにある。
The purpose of the present invention is to accurately obtain an approximate solution to the cubic equation shown in equation (11) over a wide range of dead time and time constant T ratio L/T, and to use this approximate solution to determine the control parameters of the PID controller. The goal is to provide a way to adjust the

また、上記従来技術では、制御応答の立上がり時間を調
整することができなかった。
Further, in the above-mentioned conventional technology, it was not possible to adjust the rise time of the control response.

本発明の他の目的は、(8)、 (9)、 (10)式
により制御パラメータを決定するPIDコントローラの
制御応答の立上がり時間を調整できるPIDコントロー
ラの制御パラメータ調整方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a control parameter adjustment method for a PID controller that can adjust the rise time of a control response of a PID controller that determines control parameters using equations (8), (9), and (10). .

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

上記目的を達成するために、(11)式で定義したf(
σ)の概略形状を把握し、この概略形状に基づいて(1
1)式の近似解を求め、この近似解を用いてPIDコン
トローラの制御パラメータを決定するようにした。
In order to achieve the above purpose, f(
σ), and based on this rough shape, (1
1) An approximate solution to the equation was found, and this approximate solution was used to determine the control parameters of the PID controller.

更に、(8)、 (9)、 (10)式により制御パラ
メータを決定するPIDコントローラの制御応答の立上
がり時間を調整できるPIDコントローラの制御パラメ
ータ調整方法を提供するために、時間スケール・フアク
タσをLの関数で表わし、この関数の係数を増減するこ
とにより制御応答の立上がり時間を遅くしたり早くした
り調整するようにした。
Furthermore, in order to provide a control parameter adjustment method for a PID controller that can adjust the rise time of the control response of a PID controller whose control parameters are determined by equations (8), (9), and (10), the time scale factor σ is It is expressed as a function of L, and by increasing or decreasing the coefficient of this function, the rise time of the control response can be adjusted to be slower or faster.

〔作用〕[Effect]

(11)式の最小正実根の真値は、無駄時間りと時定数
Tの比L/T及び無駄時間りの関数となる。
The true value of the minimum positive real root of equation (11) is a function of the ratio L/T of the dead time to the time constant T and the dead time.

このため、 (11)式の最小正実根の近似解もL/T
と無駄時間りの関数として求める。これによって、(1
1)式の近似解の精度が向上する。
Therefore, the approximate solution of the least positive real root of equation (11) is also L/T
is calculated as a function of wasted time. By this, (1
1) The accuracy of the approximate solution to the equation is improved.

また、時間スケール・フアクタσが変化すると制御応答
の立上がり時間が変化する。−次遅れ+無駄時間系で近
似できるプロセスに対して、時間スケール・フアクタσ
をこのプロセスの特性を表わす重要なパラメータである
無駄時間りの関数として表わし、この関数の増減により
時間スケール・フアクタσを増減させると制御パラメー
タK p 。
Furthermore, when the time scale factor σ changes, the rise time of the control response changes. −For processes that can be approximated by the next-order delay + dead time system, the time scale factor σ
is expressed as a function of dead time, which is an important parameter representing the characteristics of this process, and when the time scale factor σ is increased or decreased by increasing or decreasing this function, the control parameter K p is obtained.

T1、Taに無駄時間りの特性が反映されるので。This is because the characteristics of dead time are reflected in T1 and Ta.

安定な制御応答を保ちつつ、応答の立上がり時間を遅く
したり早くしたり調整することができる。
While maintaining a stable control response, the rise time of the response can be adjusted to be slower or faster.

〔実施例〕〔Example〕

第1図に本発明の一実施例を示す。本実施例は、プロセ
ス1の伝達関数Gp(s)を同定するプロセス同定シス
テム3.同定したプロセス1の伝達関数Gp(s)に基
づいてPIDコントローラ2の制御パラメータを決定す
る制御パラメータ決定システム4から構成される。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. This embodiment describes a process identification system 3. that identifies the transfer function Gp(s) of a process 1. The system includes a control parameter determination system 4 that determines control parameters of the PID controller 2 based on the identified transfer function Gp(s) of the process 1.

プロセス同定システム3は、プロセス1の伝達関数Gp
(s)を同定しく1)式に示すように、=−次遅れ十無
駄時間系で近似表現する。制御パラメータ決定システム
4は、−次遅れ十無駄時間系で近似表現されたプロセス
1の伝達関数Gp(s)のパラメータ、すなわち、ゲイ
ンK、時定数T、無駄時間りに基づいて、時間スケール
・フアクタσを求め、このσを用いて(8)、 (9)
、 (10)式によりPIDコントローラの制御パラメ
ータ、すなわち、比例ゲインK p 、積分時間T t
 、微分時間T、を決定する。PIDコントローラ2は
、決定された制御ハラメータKp、T1、Tdを用いて
プロセス1を制御する。
The process identification system 3 has a transfer function Gp of the process 1.
To identify (s), as shown in Equation 1), it is approximated by a =-order lag ten dead time system. The control parameter determination system 4 determines the time scale and time scale based on the parameters of the transfer function Gp(s) of the process 1, which is approximately expressed by a -order lag and ten dead time systems, that is, the gain K, the time constant T, and the dead time. Find the factor σ and use this σ to calculate (8), (9)
, (10), the control parameters of the PID controller, that is, the proportional gain K p and the integral time T t
, the differential time T, are determined. The PID controller 2 controls the process 1 using the determined control parameters Kp, T1, and Td.

時間スケール・フアクタσは、(11)式の最小正実根
として求められ、計算時間を短縮するために、近似式に
よりこの最小正実根を求める。この根の近似式を求める
には、(11)式で定義したf(σ)の概略形状を把握
することが重要である。ところで、−次遅れ十無駄時間
系の制御特性は、無駄時間りと時定数Tの比L/Tに大
きく依存する。このため、L/Tを次式で定義する。
The time scale factor σ is determined as the minimum positive real root of equation (11), and in order to shorten the calculation time, this minimum positive real root is determined using an approximate equation. In order to obtain an approximate expression for this root, it is important to understand the approximate shape of f(σ) defined by equation (11). By the way, the control characteristics of the -order delay ten dead time system largely depend on the ratio L/T of the dead time and the time constant T. Therefore, L/T is defined by the following equation.

n = L / T              ・・
・(13)(13)式及び係数α、(北森モデルの場合
、α2=0.5.(!3=0.15.(!4=0.03
.−)の値を(11)式に代入して整理すると。
n=L/T...
・(13) Equation (13) and coefficient α, (in the case of Kitamori model, α2=0.5.(!3=0.15.(!4=0.03
.. -) into equation (11) and sort it out.

(14)、 (16)、 (17)式から、f(σ)の
極値及び極値を与えるσの値、また、f(σ)の変曲点
の値、及び、変曲点を与えるσの値を求めて、第3図に
示す、更に、f (0) 及びf’ (0)は、(14
)、 (16)式より、 (”、”L、T)O)   ・・・(18)・・・(1
4) (14)式の三次の係数は負であり、次式に示す関係が
得られる。
From equations (14), (16), and (17), the extreme value of f(σ) and the value of σ that gives the extreme value, and the value of the inflection point of f(σ) and the inflection point are given. The value of σ is calculated and shown in Figure 3. Furthermore, f (0) and f' (0) are (14
), From equation (16), ('',''L,T)O)...(18)...(1
4) The cubic coefficient of equation (14) is negative, and the relationship shown in the following equation is obtained.

また、f’(σ)、f’(σ)は、(14)式より、(
’、”L、T)O)   ・・・(19)(15)、 
(I8)、 (19)式、及び、第3図よりf(σ)の
概略形状は、第4図に示すようになることが分かる。こ
の図から、f(σ)=0の根は、三根共正実根となるこ
とが分かる。また、最小正実根は、0と極小値を与える
σの値との間に、あることが分がる。
Also, f'(σ) and f'(σ) are calculated from equation (14) by (
', "L, T) O) ... (19) (15),
It can be seen from equations (I8) and (19) and FIG. 3 that the approximate shape of f(σ) is as shown in FIG. From this figure, it can be seen that the root f(σ)=0 is a three-root co-regular real root. Furthermore, it can be seen that the minimum positive real root is between 0 and the value of σ that gives the minimum value.

したがって、0と極小値を与えるσの値との間のf(σ
)上のいくつかの点を選び、これらの各点でf(σ)を
ティラー展開近似し、この近似式が0・・・(17) となるσの最小歪実根をf(σ)=Oの最小歪実根の近
似式として求めることにする。f(σ)のσ0の近傍の
ティラー展開近似式は、次式で与えられる。
Therefore, f(σ
), and approximating f(σ) with Tiller expansion at each of these points, the minimum distortion real root of σ such that this approximation formula becomes 0...(17) is expressed as f(σ)=O Let us find it as an approximate expression of the minimum distortion real root of . The Tiller expansion approximation formula of f(σ) near σ0 is given by the following formula.

f(σ)=f(σo)+f’(σ)(σ−σ0)・・・
(20) (20)式で、先ず、σの一次の項で打切ると次式が得
られる。
f(σ)=f(σo)+f'(σ)(σ−σ0)...
(20) In equation (20), first, by truncating at the first-order term of σ, the following equation is obtained.

f (cr) = f ((FO)+ f ’ ((F
O)(+7− (FO)  −(21)(14)、 (
16)式でσ=σ0とおき、これらの式を(21)式に
代入すると、 1.4Lの各点における近似式(22)式を求め、(2
2)式が零となるσの値を計算すると、第5図に示す近
似式が導かれる。この図から、f(σ)の最小歪実根の
近似式は、nの関数とLの積で表わされることが分かる
。したがって、f(σ)=Oの最小歪実根の真値も、n
の関数とLの積で表わされるものと推察される。
f (cr) = f ((FO) + f' ((F
O)(+7- (FO) -(21)(14), (
By setting σ=σ0 in equation (16) and substituting these equations into equation (21), we obtain the approximate equation (22) at each point of 1.4L, and obtain (2
2) When the value of σ for which the equation becomes zero is calculated, the approximate equation shown in FIG. 5 is derived. From this figure, it can be seen that the approximate expression for the minimum distortion real root of f(σ) is expressed as the product of a function of n and L. Therefore, the true value of the minimum strain real root of f(σ)=O is also n
It is presumed that it is expressed as the product of a function of and L.

第5図の近似式の精度を確めるために種々のり。Various glues were used to confirm the accuracy of the approximation formula shown in Figure 5.

Tに対して実際にf(σ)=0の最小歪実根を計算機で
求め、この真値がnの関数とLの積で表わされるもどし
て整理した値と第5図の近似式で求めた近似値を第6図
に示す。この図から明らかなように、次式に示すσo=
1.4Lにおけるf(σ)=0の最小歪実根の近似式が
最も精度がよく、実用上十分なn=o〜5の範囲で有効
数字二指まで真値と一致している。
The minimum distortion real root of f(σ) = 0 for T was actually determined by a computer, and this true value was determined using the rearranged value expressed as the product of the function of n and L and the approximate formula in Figure 5. Approximate values are shown in FIG. As is clear from this figure, σo=
The approximate expression of the minimum distortion real root of f(σ)=0 in 1.4L is the most accurate and matches the true value to two significant figures in the practically sufficient range of n=o to 5.

第3図を参考にして、ao=O,L、1.2L。Referring to Figure 3, ao=O, L, 1.2L.

この式に対して、第6図から分かるように。For this formula, as can be seen from Figure 6.

(12)式は、n=o〜5の範囲で±1%の誤差があり
、(23)式の方が精度がよい。ただ、(22)式でn
をωに近づけた場合、最小歪実根が第3図のf(σ)の
極小値を示すσ、の値1.3962L より大きくなっ
ている。これは、f(σ)上の点(1,4L。
Equation (12) has an error of ±1% in the range of n=o to 5, and Equation (23) is more accurate. However, in equation (22), n
When is brought close to ω, the minimum distortion real root is larger than the value of σ, 1.3962L, which indicates the minimum value of f(σ) in FIG. This is the point (1,4L) on f(σ).

f (1,4L))の接線がnがある程度以上大きくな
ると正の傾きとなり、(23)式は最小歪実根と最大圧
実根の中間の正実根の近似式となるからである。このた
め、nが10以上になると、σ0=1.3Lにおけるf
(σ)=Oの最小歪実根の近似式である次の(24)式
の方が精度が良くなる。
This is because the tangent to f (1,4L)) has a positive slope when n increases beyond a certain level, and equation (23) becomes an approximate expression of a positive real root between the minimum strain real root and the maximum pressure real root. Therefore, when n becomes 10 or more, f at σ0=1.3L
The following equation (24), which is an approximate equation for the minimum distortion real root of (σ)=O, has better accuracy.

0.331 0.0196366+ を求める。f(σ)の00の近傍のティラー展開近似式
(20)式において、σの二次の項で打切ると次式が得
られる。
Find 0.331 0.0196366+. In the Tiller expansion approximation formula (20) near 00 of f(σ), the following formula is obtained by truncating at the quadratic term of σ.

f(σ)=f(σo)+f’ ((FO)(17−σo
)+ −f’ (σo)(σ−170)2・・・(25
) (14)、 (16)、 (17)式でσ=σ0とおき
、これらの式を(25)式に代入すると、 ただ、実用上、nが10以上になることはほとんどない
ので、(23)式で問題ないと思われる。
f(σ)=f(σo)+f' ((FO)(17−σo
)+ -f' (σo) (σ-170)2...(25
) In equations (14), (16), and (17), let σ = σ0 and substitute these equations into equation (25). However, in practice, n is almost never greater than 10, so ( There seems to be no problem with formula 23).

(14)式のf(σ)=Oの最小歪実根の一次近似式を
先に求めたが、次に、最小歪実根の二次近似式第6図に
示したように、σo=1.3L  とσ0=1.4Lの
場合が、最小歪実根の一次近似式の精度が良かった。従
って、これらの場合について、最小歪実根の二次近似式
を求める。(26)式で。
The first-order approximation formula for the minimum distortion real root of f(σ)=O in equation (14) was obtained first, but next, as shown in FIG. 3L and σ0=1.4L, the accuracy of the linear approximation formula for the minimum strain real root was good. Therefore, for these cases, a quadratic approximation formula for the minimum distortion real root is determined. In equation (26).

cr□=1.3L及びσo=1.4Lとおくと、それぞ
れ(17)、 (213)式が得られる。
By setting cr□=1.3L and σo=1.4L, equations (17) and (213) are obtained, respectively.

(σo=1.3L) ・(29) (σo = 1 、3 L ) ・・・(27) (σo=1.4L) (29)、 (30)式の根は、それぞれ、・・・(3
0) (σo=1.4L)    ・・・(28)’(27)
、 (28)式において、f(σ)=Oとおくと、(3
1)式において、n=1及びn=5とおくと、σo=1
.3Lでの最小歪実根の二次近似式は、・・(33) また、(32)式において、n=1及びn=5とおくと
、σo=1.4Lでの最小歪実根の二次近似式は、・・
・(34) (33)、 (34)式で示す最小歪実根の二次近似式
と第6図に示す最小歪実根の真値を比較すると四桁まだ
−・致することが分かる。−次近似式により求めた最小
歪実根が真値と二指まで一致していたのに対して、−折
精度が向上している。また、(31)。
(σo=1.3L) ・(29) (σo=1,3L) ...(27) (σo=1.4L) (29), The roots of equations (30) are, respectively, ...( 3
0) (σo=1.4L) ...(28)'(27)
, In equation (28), if we set f(σ)=O, then (3
In equation 1), if n=1 and n=5, σo=1
.. The quadratic approximation formula for the minimum strain real root at 3L is... (33) Also, in equation (32), if n = 1 and n = 5, then the quadratic formula for the minimum strain real root at σo = 1.4L is The approximate formula is...
・(34) Comparing the quadratic approximation formula for the minimum distortion real root shown in equations (33) and (34) with the true value of the minimum distortion real root shown in FIG. 6, it can be seen that they still match by four orders of magnitude. While the minimum strain real root determined by the -th order approximation formula matched the true value to within two fingers, -folding accuracy has been improved. Also, (31).

(32)式から分かるように、f(σ)二〇の最小歪実
根の二次近似式も、−次近似式と同様nの関数とLの積
で表わされており、f’(σ)=0の最小歪実根の真値
が、nの関数とLの積で表わされることがより確信をも
って推察される。
As can be seen from equation (32), the quadratic approximation equation for the minimum distortion real root of f(σ)20 is also expressed as the product of the function of n and L, similar to the -order approximation equation, and f'(σ )=0, it can be inferred with more confidence that the true value of the minimum distortion real root is expressed by the product of the function of n and L.

次に、三次方程式の根の公式を用いて、(14)式のf
(σ)=0の最小正実根の真値を求める。先ず、三次方
程式の根の公式を示す。三次方程式の一般形は、 a a”+b ty2+a σ+d=o      ”
・(35)三次方程式の標準形が得られる。
Next, using the formula of the root of the cubic equation, f in equation (14)
Find the true value of the minimum positive real root of (σ)=0. First, we will show the formula for the root of the cubic equation. The general form of the cubic equation is a a”+b ty2+a σ+d=o”
・(35) The standard form of the cubic equation is obtained.

に3 + Pに+q=Q           ・・・
(36)(36)式に示す三次方程式の標準形の根の公
式(カルダメの公式)は、次式で与えられる。
3 + P + q = Q...
(36) The standard form root formula (Kardame's formula) of the cubic equation shown in equation (36) is given by the following equation.

また、根の判別式りは、 D= a’(ct −β)z(f3− y)z(y −
a)2=−4p”−27q2        ・・・(
41)(35)式の係数が実数のとき、根の判別式りと
根の関係は、 (a)  D>Oならば、三つの実根。
In addition, the root discriminant is D= a'(ct -β)z(f3-y)z(y-
a) 2=-4p"-27q2...(
41) When the coefficients of equation (35) are real numbers, the relationship between the root discriminant and the roots is: (a) If D>O, there are three real roots.

(b)  D=Oならば、重機(少なくとも二つの実根
が重なる)。
(b) If D=O, it is heavy machinery (at least two real roots overlap).

(c)  D<Oならば、一つの実根、二つの共役複素
数。
(c) If D<O, one real root, two conjugate complex numbers.

次に、三次方程式の根の公式を用いて、(14)式のf
(σ)=0の最小正実根の真値を求める。
Next, using the formula of the root of the cubic equation, f in equation (14)
Find the true value of the minimum positive real root of (σ)=0.

(14)式のf(σ)=0と(35)式の係数を比べる
と、ω = ・・・(40) (14)式のf(σ)=Oを標準形に変換するために、
d a (46)式から判別式D>Oとなることが分かる。従っ
て、(14)式のf(σ)=0の根は三根共に実根とな
りf(σ)の概略形状から得られた結果と一致する。
Comparing the coefficients of f(σ)=0 in equation (14) and equation (35), we find that ω = ...(40) To convert f(σ)=O in equation (14) to standard form,
d a It can be seen from equation (46) that the discriminant D>O. Therefore, all three roots of f(σ)=0 in equation (14) are real roots, and match the result obtained from the approximate shape of f(σ).

(45)式を、(38)、 (39)式に代入すると、
(43)式を(14)式に代入して整理し、f(σ)二
〇とおくと、 ・(47) (36)式と(44)式の係数を比較すると、・・・(
44) ・・・(48) (47)、 (48)式を(37)式に代入すると、(
44)式の根は、 (45)式を(41)式に代入すると根の判別式りは、
d % し−J (49) 、 (so) 、 (sl)式より、(44
)式め根は ここで、gα(n)、gβ(n)、gγ(n)はいずれ
もnの関数 (52)式を(43)式に代入すると、三次方程式(1
4)式のf (σ)=0の三つの根は、 すなわち、三次方程式(14)式のf(σ)=Oの三つ
の根は、nの関数g’ i (n)(i=α、β、γ)
と無駄時間りの積で与えられる。これにより、先に推察
したことが正しいことが明らかになった。
Substituting equation (45) into equations (38) and (39), we get
Substituting equation (43) into equation (14) and rearranging it, and setting f(σ) as 20, ・(47) Comparing the coefficients of equation (36) and equation (44),...
44) ...(48) (47), Substituting equation (48) into equation (37), we get (
The root of equation 44) is: Substituting equation (45) into equation (41), the discriminant of the root is:
d % Shi-J (49), (so), (sl) From formulas, (44
) where gα(n), gβ(n), and gγ(n) are all functions of n Substituting equation (52) into equation (43), we obtain the cubic equation (1
4) The three roots of f (σ) = 0 in equation (14) are: In other words, the three roots of f (σ) = O in equation (14) are the function g' i (n) (i = α , β, γ)
It is given by the product of and wasted time. This revealed that the previous guess was correct.

(49) 、 (50) 、 (51)式において、n
=1を代入すると三次方程式の標準形(44)式の三つ
の根は、(54)式を(53)式に代入すると、三次方
程式(14)式のf(σ)=0の三つの根は、 (55)式より、三次方程式(14)式のf(σ)=0
の最小正実根は、(53)式の二番目の式から得られる
次式となる。
In equations (49), (50), and (51), n
By substituting = 1, the three roots of the standard form of cubic equation (44) become, and by substituting equation (54) into equation (53), the three roots of f(σ) = 0 of cubic equation (14) become From equation (55), f(σ) of cubic equation (14) = 0
The minimum positive real root of is the following equation obtained from the second equation of equation (53).

a =1.377389L     (n= 1)  
   ・・・(56)また(49) 、 (50) 、
 (51)式において、n=5を代入すると三次方程式
の標準形(44)式の三つの根は、(57)式を(54
)式に代入すると三次方程式(14)式のf(σ)=0
の三つの根は、 (58)式より、三次方程式(14)式のf(σ)=0
の最小歪実根は、(53)式の二番目の式から得られ、
次式となる。
a = 1.377389L (n = 1)
...(56) Also (49) , (50) ,
In equation (51), by substituting n=5, the three roots of equation (44) in the standard form of the cubic equation become
), f(σ) of cubic equation (14) = 0
From equation (58), the three roots of cubic equation (14) are f(σ)=0
The minimum strain real root of is obtained from the second equation of equation (53),
The following formula is obtained.

a =1.3608093L     (n= 5) 
   −(59)二次近似式で求めた最小歪実根(33
) 、 (34)式と真の最小歪実根(56) 、 (
59)式を比較すると、1桁まで一致することが分かる
。また、二次近似式で求めた最小歪実根は、σo=1.
4L の方がσ0=1.3Lの場合より精度が良い。こ
のことは−次近似式の場合と同じである。
a = 1.3608093L (n = 5)
−(59) Minimum distortion real root (33
), (34) and the true minimum distortion real root (56), (
59) Comparing the formulas, it can be seen that they match up to one digit. Moreover, the minimum distortion real root obtained by the quadratic approximation formula is σo=1.
4L has better accuracy than σ0=1.3L. This is the same as in the case of the −th order approximation formula.

以上の説明から分かるようK、時間スケール・フアクタ
σの三次方程式f(σ)=0の最小歪実根の一次近似式
及び二次近似式は、無駄時間りと時定数Tの比n(=L
/T)の関数と無駄時間りの積として表わされる。また
、時間スケール・フアクタσの三次方程式f(σ)=O
の最小歪実根の真値も、無駄時間りと時定数Tの比n 
(=L/T)の関数と無駄時間りの積として表わされる
As can be seen from the above explanation, the first-order and second-order approximations of the minimum distortion real root of the cubic equation f(σ) = 0 with K and time scale factor σ are the ratio n(=L
/T) and the dead time. Also, the cubic equation f(σ)=O of the time scale factor σ
The true value of the minimum real root of distortion is also the ratio n of dead time and time constant T.
It is expressed as the product of a function of (=L/T) and dead time.

このことは、見方を変えれば、時間スケール・フアクタ
σの三次方程式f(σ)=Oの最小歪実根の一次近似式
、二次近似式及び真値は、無駄時間りと時定数Tの比n
 (=L/T)、及び、無駄時f’jlf Lの関数と
して表わされる。
Looking at this from a different perspective, the first-order approximation formula, the second-order approximation formula, and the true value of the minimum distortion real root of the cubic equation f(σ) = O of the time scale factor σ are the ratio of the dead time and the time constant T. n
(=L/T) and the dead time f'jlf is expressed as a function of L.

以上で説明したことを整理すると、制御パラメータ決定
システム4は、プロセス同定システム3により得られた
一次遅れ十無駄時間系で近似表現されたプロセス1の伝
達関数Gp(S)のパラメータ、ゲインK、時定数T、
無駄時間りに基づいて、先に説明した近似式により時間
スケール・フアクタσを求め、このびを用いて(8)、
 (9)、(10)式によりPIDコントローラ2の制
御パラメータ、比例ゲインKp 、積分時間TI 、微
分時間Tdを決定する。近似式は、先に求めた一次近似
式((23)式、あるいは、(24)式)あるいは、二
次近似式((31)式あるいは(32)式)を使用する
To summarize what has been explained above, the control parameter determination system 4 determines the parameters of the transfer function Gp(S) of the process 1, the gain K, and time constant T,
Based on the dead time, calculate the time scale factor σ using the approximation formula explained earlier, and use this to calculate (8),
The control parameters of the PID controller 2, proportional gain Kp, integral time TI, and differential time Td are determined by equations (9) and (10). As the approximation formula, the first-order approximation formula (Equation (23) or (24)) or the second-order approximation formula (Equation (31) or (32)) obtained previously is used.

次に、シミュレーションにより、先に得られた結果を評
価する。プロセスの特性は、二次遅れ+無駄時間系で表
わされるものとする。この場合。
Next, the previously obtained results are evaluated through simulation. It is assumed that the process characteristics are expressed by a quadratic delay + dead time system. in this case.

二次遅れ十無駄時間系を一次遅れ十無駄時間系で近似す
る必要がある。ここでは、先ず、二次遅れを一次遅れ十
無駄時間系で近似し、これに残りの無駄時間系を追加す
ることにより、全体の一次遅れ十無駄時間系を近似構成
する。
It is necessary to approximate the second-order lag ten-dead time system by the first-order lag ten dead time system. Here, first, the second-order delay is approximated by a first-order delay ten dead time system, and by adding the remaining dead time system to this, the entire first-order delay ten dead time system is approximated.

二次遅れ十無駄時間系は、次式で与えられる。The quadratic delay ten dead time system is given by the following equation.

ここで、Ts、Tz:時定数、L′ :無駄時間(60
)式から二次遅れ系を取り出すと。
Here, Ts, Tz: time constant, L': dead time (60
) If we take out the second-order lag system from Eq.

(62)式と(63)式の分母の係数を二次の項まで一
致させるには、 T 1+ T z = T + L“        
  ・(64)L12 TxTz=TL’+           ・・・(6
5)が成り立つ必要がある。
In order to match the denominator coefficients of equations (62) and (63) up to the second-order term, T 1+ T z = T + L"
・(64)L12 TxTz=TL'+ ...(6
5) must hold true.

(61)式は、次式のように変形できる。Equation (61) can be transformed as shown in the following equation.

一方、−次遅れ十無駄時間系をマイクロ−リン展開する
と。
On the other hand, if we expand the −order lag ten dead time system by microrin.

1+T が成り立たなければならない。1+T must hold true.

二次遅れ十無駄時間系を対象にして、従来の近似式〇=
1,37L及び−次近似式(23)式、二次近似式(3
4)式、真値(56) 、 (59)式を使用した場合
について、シミュレーションを実施した。その結果を第
7図、第8図に示す、第7図は、n (−L/T)=1
のケース、第8図は、n=5のケースである。第7図、
第8図から分かるように、−次近似式(23)式と二次
近似式(34)式は、真値(56)。
The conventional approximation formula 〇=
1, 37L and − order approximation formula (23), quadratic approximation formula (3
Simulations were performed using equation 4), true value (56), and equation (59). The results are shown in Figures 7 and 8. In Figure 7, n (-L/T) = 1
The case shown in FIG. 8 is the case where n=5. Figure 7,
As can be seen from FIG. 8, the negative approximation equation (23) and the quadratic approximation equation (34) have true values (56).

(59)式を使用した場合と応答がほとんど一致してい
る。これに対して、従来の近似式σ=1.37Lを使用
した場合は、近似精度が悪く、真値を使用した場合と比
べて応答に差が生じている。
The response is almost the same as when formula (59) is used. On the other hand, when the conventional approximation formula σ=1.37L is used, the approximation accuracy is poor, and there is a difference in response compared to when the true value is used.

先に説明した実施例では、制御パラメータ決定システム
4において、時間スケール、ファクタσを近似式(−次
近似式あるいは二次近似式)により求めるようにしてい
たが、他の実施例として真値の式である(53)式の二
番目の式により時間スケール・フアクタσを求め、この
σを用いて(8)。
In the embodiment described above, the time scale and the factor σ are determined in the control parameter determination system 4 using an approximation formula (-order approximation formula or quadratic approximation formula), but in other embodiments, the true value The time scale factor σ is obtained from the second equation of equation (53), and this σ is used to perform (8).

(9)、(10)式によりPIDコントローラの制御パ
ラメータ、比例ゲインKp 、積分時間T1、微分時間
Taを決定するようにしてもよい。
The control parameters of the PID controller, the proportional gain Kp, the integral time T1, and the differential time Ta may be determined using equations (9) and (10).

また、先に説明した実施例では1時間スケール・フアク
タσの近似式を求める場合、f(σ)のσ0の近傍のテ
ィラー展開近似式((22)式、 (26)式)に特定
のσ0(例えばσo= 1.4 L)を代入し、得られ
た近似式が零となるのをf(σ)=Oの近似値として時
間スケール・フアクタσを求めていた。
In addition, in the embodiment described above, when determining the approximate expression for the 1-hour scale factor σ, the Tiller expansion approximation expression (Equation (22), Equation (26)) in the vicinity of σ0 of f(σ) is (for example, σo = 1.4 L), and the time scale factor σ was determined by using the approximate value of f(σ) = O as the approximate value that the obtained approximate expression becomes zero.

しかし、より精度を上げるために、他の実施例として、
上で得られたσの近似値を改めてσ0としてf(σ)の
σ0の近傍のティラー展開近似式((22)式、 (2
6)式)に代入し、得られた近似式が零となるσをf(
σ)=0の近似値とし、これを何回か繰返して時間スケ
ール・フアクタσを求めてもよい。
However, in order to improve accuracy, as another example,
The approximate value of σ obtained above is set as σ0 again, and the Tiller expansion approximation formula in the vicinity of σ0 of f(σ) (Equation (22), (2
6), and σ for which the obtained approximate expression becomes zero is f(
The time scale factor σ may be obtained by using an approximate value of σ)=0 and repeating this several times.

また、先に説明した実施例では、制御パラメータ決定シ
ステム4において、近似式を用いて時間スケール・フア
クタσを求め、このσを用いて(8) 、 (9) 、
 (10)式によりPIDコントローラ2の制御パラメ
ータ、比例ゲインKp、積分時間T1、微分時間Tiを
決定することを主体に説明した。しかし、近似式を求め
る過程も重要である。近似式を求める過程は、第9図に
示すフロー線図で表わすことができる。すなわち、(1
)時間スケール・フアクタσの三次式f (σ)の概略
形状を求める、(2)三次式f(σ)の概略形状から三
次方程式f(σ)=00最小正実根の存在する領域を求
める、(3)三次式f(σ)のσ0の近似ティラー展開
近似式を求める、(4)(2)で得られた最小正実根の
存在する領域にあるσ0を(3)のティラー展開近似式
に代入し、得られた近似式が零となるσの値から時間ス
ケール・フアクタσを求める。なお、先に説明した実施
例では、最小正実根の存在する領域は、極小値を与える
σの値より小さい値となる領域である。
In addition, in the embodiment described above, the time scale factor σ is determined using an approximation formula in the control parameter determination system 4, and using this σ, (8), (9),
The explanation has mainly focused on determining the control parameters of the PID controller 2, the proportional gain Kp, the integral time T1, and the differential time Ti using the equation (10). However, the process of finding approximate expressions is also important. The process of finding the approximate expression can be represented by the flow diagram shown in FIG. That is, (1
) Find the approximate shape of the cubic equation f (σ) of the time scale factor σ, (2) Find the region where the cubic equation f (σ) = 00 minimum positive real root exists from the approximate shape of the cubic equation f (σ), (3) Find the approximate Tiller expansion formula for σ0 of the cubic formula f(σ), (4) Substitute the Tiller expansion approximate formula for σ0 in the region where the minimum positive real root obtained in (2) exists in (3). The time scale factor σ is determined from the value of σ at which the obtained approximate expression becomes zero. In the embodiment described above, the region where the minimum positive real root exists is a region where the value of σ is smaller than the value of σ that gives the local minimum value.

第7図から分かるように、n=1の場合は、従来の近似
式σ=1.37L は、真値σ= 1.377389L
より小さく、近似式σ=1.37L を使用した方が真
値より応答の立上がりが早くなっている。
As can be seen from Figure 7, when n = 1, the conventional approximation formula σ = 1.37L becomes the true value σ = 1.377389L
When using the approximate formula σ=1.37L, the response rises faster than when using the true value.

また、第8図から分かるように、n=5の場合は、従来
の近似式〇=1.37Lは、真値σ=1.360809
3 L より大きく、近似式〇=1.37Lを使用した
方が真値より応答の立上がりが遅くなっている。ところ
が、第7図、第8図共、オーバシュート量は、近似式α
=1.3L の場合も真値の場合もほとんど変化がない
ことが分かる。これらの結果から、時間スケール・フア
クタσをLの関数としてこの関数の係数を増減させるこ
とにより、オーバシュート量を変化させずに応答の立上
がり時間を調整できる可能性があることが分かる。
Furthermore, as can be seen from Fig. 8, when n=5, the conventional approximation formula 〇=1.37L becomes true value σ=1.360809.
3L, and the rise of the response is slower when using the approximation formula 〇=1.37L than when using the true value. However, in both Figures 7 and 8, the amount of overshoot is determined by the approximate formula α
It can be seen that there is almost no change in both the case of =1.3L and the case of the true value. These results show that by making the time scale factor σ a function of L and increasing or decreasing the coefficient of this function, it is possible to adjust the rise time of the response without changing the amount of overshoot.

二次遅れ十無駄時間系を対象にして、時間スケール・フ
ァ、クタσをLの関数として増減させた場合についてシ
ミュレーションを実施した。その結果を第10図、第1
1図に示す。第10図は、n(=L/T)=1のケース
、第11図は、n=5のケースである。第10図、第1
1図から、n=1の場合もn=5の場合も、真値を中心
にして、時間スケール・フアクタσを増減させることに
より、オーバシュート量を変化させずに、応答の立上が
り時間を遅らせたり早めたり調整することができる。
A simulation was carried out for the case where the time scale factor σ was increased or decreased as a function of L for a second-order delay ten dead time system. The results are shown in Figure 10,
Shown in Figure 1. FIG. 10 shows the case where n(=L/T)=1, and FIG. 11 shows the case where n=5. Figure 10, 1st
From Figure 1, in both cases of n = 1 and n = 5, by increasing or decreasing the time scale factor σ around the true value, the rise time of the response can be delayed without changing the amount of overshoot. You can adjust it by speeding it up or speeding it up.

一次遅れ十無駄時間系で近似できるプロセスに対して、
時間スケール・フアクタσを無駄時間りより小さくする
ことはできないので、次式に示す範囲で時間スケール・
フアクタσを調整すれば。
For a process that can be approximated by a first-order delay/dead time system,
Since the time scale factor σ cannot be made smaller than the dead time, the time scale factor σ cannot be made smaller than the dead time.
If we adjust the factor σ.

オーバ・シュート量を変化させずに、制御応答の立上が
り時間を遅くしたり早くしたり調整することができる。
The rise time of the control response can be adjusted to be slower or faster without changing the amount of overshoot.

σ=kL    (kz1)         ・・・
(68)または、立上がり時間の調整に次式も使用でき
る。
σ=kL (kz1)...
(68) Alternatively, the following equation can also be used to adjust the rise time.

σ=1.37L−K、・ L =(1,37−ki)L  (0<kt<0.37)(
立上がりを早める場合)  ・・・(69)(F=1.
37L−)cz−L =(1,37−kz)L  (0<kz)(立上がりを
遅くする場合) ・・・(70)なお、(69) 、 
(70)式において、立上がり時間の基準として従来の
近似式σ=1.37L を用いたが、立上がり時間の基
準として、三次方程式f(σ)=oの最小正実根の一次
近似式、二次近似式、あるいは、真値の式を用いるよう
にしてもよい。
σ=1.37L-K, L=(1,37-ki)L (0<kt<0.37)(
(When accelerating the rise) ... (69) (F=1.
37L-)cz-L = (1,37-kz)L (0<kz) (when slowing down the rise) ... (70) In addition, (69),
In equation (70), the conventional approximation formula σ = 1.37L was used as the reference for the rise time, but the linear approximation formula for the least positive real root of the cubic equation f(σ) = o, the quadratic An approximate expression or a true value expression may be used.

先に説明した実施例では、参照モデルの伝達関数wr(
s)として、北森モデル(αz=0.5゜αa=0.1
5.αa=0.03.・・・)を用いる場合を中心に説
明した。しかし、参照モデルの伝達関数Wr(s)は、
第12図に示すように、Betteuoorth。
In the example described above, the transfer function wr(
s), the Kitamori model (αz=0.5°αa=0.1
5. αa=0.03. ...) was mainly explained. However, the transfer function Wr(s) of the reference model is
As shown in FIG. 12, Betteuoorth.

I T A E  minimum、Binonomi
a1等種々のモデルがあり1、これらの参照モデルを用
いることもできる。これは、(11)式の係数α、に各
参照モデルの係数値を代入することにより実施すること
ができる。
I T A E minimum, Binonomi
There are various models such as a1, and these reference models can also be used. This can be implemented by substituting the coefficient value of each reference model for the coefficient α in equation (11).

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、部分的モデル・マツチジグ法を用いた
PIDコントローラの調整において、制御対象であるプ
ロセスが一次遅れ十無駄時間系で近似できる場合、時間
スケール・フアクタσの三次方程式f(σ)=Oの最小
正実根の近似解を、(1)無駄時間りと時定数Tの比L
/Tと無駄時間りの関係として求め、あるいは (2)無駄時間りと時定数Tの比n(L/T)の関数と
無駄時間りの積として求め、あるいは(3) f (σ
)の概略形状を把握し、この概略形状から最小正実根の
解の範囲を特定して、f(σ)のティラー展開近似式が
零となるσの値として求め、あるいは (4) (3)のσの値を繰り返し演算により求めるの
で 近似解の精度が向上し−この近似解を用いて制御パラメ
ータを調整したPIDコントローラの制御応答と望まし
い制御応答との誤差が小さくなる。
According to the present invention, in tuning a PID controller using the partial model matching method, if the process to be controlled can be approximated by a first-order lag and dead time system, the cubic equation f(σ) of the time scale factor σ = The approximate solution of the minimum positive real root of O is expressed as (1) the ratio L of the dead time and the time constant T.
/T and dead time, or (2) find it as the product of the dead time and a function of the ratio n (L/T) of dead time and time constant T, or (3) f (σ
), identify the range of solutions for the minimum positive real root from this rough shape, and find the value of σ at which the Tiller expansion approximation formula for f(σ) becomes zero, or (4) (3) Since the value of σ is repeatedly calculated, the accuracy of the approximate solution is improved, and the error between the control response of the PID controller whose control parameters are adjusted using this approximate solution and the desired control response is reduced.

また、前述のf(σ)=0の最小正実根の近似解を、 (5)σをL/TおよびLの関数として表わし、この関
数の係数の増減によりσを増減させ、あるいは (6)σを、Lの関数として表わし、この関数の係数の
増減によりσを増減させるので、 PIDコントローラの制御パラメータに無駄時間りと時
定数Tの特性が反映され、オーバー・シュート量の変化
を抑えて安定な制御応答を保ちつつ、応答の立上がり時
間を調整することができる。
In addition, the approximate solution of the least positive real root of f(σ) = 0 mentioned above is expressed as (5) σ as a function of L/T and L, and σ is increased or decreased by increasing or decreasing the coefficient of this function, or (6) Since σ is expressed as a function of L, and σ is increased or decreased by increasing or decreasing the coefficient of this function, the characteristics of dead time and time constant T are reflected in the control parameters of the PID controller, suppressing changes in the amount of overshoot. The rise time of the response can be adjusted while maintaining a stable control response.

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

第1図は、本発明の一実施例の説明図、第2図は、従来
の技術の説明図、第3図ないし第6図は、本発明の時間
スクール・ファクタσの近似式を求めるときの説明図、
第7図、第8図は、本発明の一実施例の効果を説明する
ためのシミュレーション結果を示す図、第9図は、本発
明の一実施例における時間スケール・フアクタσの近似
式を求める過程のフロー線図、第10図、第11図は、
本発明の他の実施例の効果を説明するためのシミュレー
ション結果を示す図、第12図は、種々の参照モデルの
伝達関数の説明図である。 K・・・ゲイン、T・・・時定数、L・・・無駄時間。 T−曙定詐 高30 第4図 第2図 TI?lε(SεC) 第80 TI?I巳(SECI 帛 ○ 図 TIME(SEcλ 第9図 高 図 TI HE (SEC]
Fig. 1 is an explanatory diagram of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram of a conventional technique, and Figs. 3 to 6 are for obtaining an approximate expression for the time school factor σ of the present invention. An explanatory diagram of
FIGS. 7 and 8 are diagrams showing simulation results for explaining the effects of an embodiment of the present invention, and FIG. 9 shows an approximate expression for the time scale factor σ in an embodiment of the present invention. The flow diagram of the process, Figures 10 and 11, are
FIG. 12, a diagram showing simulation results for explaining the effects of another embodiment of the present invention, is an explanatory diagram of transfer functions of various reference models. K...gain, T...time constant, L...dead time. T-Akebono Fraud High School 30 Figure 4 Figure 2 TI? lε(SεC) 80th TI? I (SECI 帛○ Figure TIME (SEcλ Figure 9 High Figure TI HE (SEC)

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 1. 比例、積分、微分の各制御動作により、制御量を
目標値に一致させるように制御対象を制御するPIDコ
ントローラにおいて、 前記制御対象の特性を一次遅れ+無駄時間系で近似表現
して求め、求めたプロセス・ゲインK、時定数T、無駄
時間Lを用いて、部分的モデル・マツチング法における
時間スケール・フアクタσを無駄時間Lと時定数Tの比
n(=L/T)及び無駄時間Lの関数として求め、求め
た時間スケール・フアクタσを用いてPIDコントロー
ラの比例ゲインK_p、積分時間T_1、微分時間T_
4を求めることを特徴とするPIDコントローラの調整
方法。
1. In a PID controller that controls a controlled object so that the controlled variable matches a target value through proportional, integral, and differential control operations, the characteristics of the controlled object are approximately expressed using a first-order lag + dead time system, and the Using the process gain K, time constant T, and dead time L, the time scale factor σ in the partial model matching method is expressed as the ratio n (=L/T) of the dead time L and the time constant T, and the dead time L. The proportional gain K_p, integral time T_1, and differential time T_ of the PID controller are calculated using the time scale factor σ.
4. A method for adjusting a PID controller, characterized by determining the value of 4.
2. 請求項1において、 前記スケール・フアクタσを前記無駄時間Lと前記時定
数Tの比n(=L/T)の関数と前記無駄時間Lの積と
して求めることを特徴とするPIDコントローラの調整
方法。
2. The method for adjusting a PID controller according to claim 1, characterized in that the scale factor σ is obtained as a product of a function of a ratio n (=L/T) of the dead time L and the time constant T and the dead time L. .
3. 比例、積分、微分の各制御動作により、制御量を
目標値に一致させるように制御対象を制御するPIDコ
ントローラにおいて、 前記制御対象の特性を一次遅れ+無駄時間系で近似表現
して求め、求めたプロセス・ゲインK、時定数T、無駄
時間Lを用いて、部分的モデル・マツチング法における
時間スケール・フアクタσを三次方程式f(σ)=0の
最小正実根として求める場合、f(σ)の概略形状を把
握し、この概略形状から最小正実根の解の範囲を特定し
て、この特定した範囲で三次式f(σ)のテイラー展開
近似式が零となるσの値として求め、求めた前記時間ス
ケール・フアクタσを用いてPIDントローラの比例ゲ
インK_p、積分時間T_1、微分時間T_4を求める
ことを特徴とするPIDコントローラの調整方法。
3. In a PID controller that controls a controlled object so that the controlled variable matches a target value through proportional, integral, and differential control operations, the characteristics of the controlled object are approximately expressed using a first-order lag + dead time system, and the When calculating the time scale factor σ in the partial model matching method using the process gain K, time constant T, and dead time L as the minimum positive real root of the cubic equation f(σ) = 0, f(σ) Understand the approximate shape of , specify the range of the solution of the minimum positive real root from this approximate shape, and find the value of σ at which the Taylor expansion approximation formula of the cubic formula f(σ) becomes zero in this specified range. A method for adjusting a PID controller, characterized in that a proportional gain K_p, an integral time T_1, and a differential time T_4 of the PID controller are determined using the time scale factor σ.
4. 請求項3において、 前記三次式f(σ)のテイラー展開近似式が零となるσ
の値の近傍での前記三次式f(σ)のテイラー展開近似
式を求め、この近似式が零となるσの値を求め、この計
算を何回か繰返すことにより前記スケール・フアクタσ
を求め、求めた前記時間スケール・フアクタσを用いて
PIDコントローラの比例ゲインK_p、積分時間T_
1、微分時間T_4を求めることを特徴とするPIDコ
ントローラの調整方法。
4. In claim 3, σ such that the Taylor expansion approximation formula of the cubic formula f(σ) becomes zero.
Find the Taylor expansion approximation formula of the cubic formula f(σ) near the value of , find the value of σ at which this approximation formula becomes zero, and repeat this calculation several times to calculate the scale factor σ
is determined, and using the time scale factor σ thus determined, the proportional gain K_p and integral time T_ of the PID controller are determined.
1. A PID controller adjustment method characterized by determining a differential time T_4.
5. 比例、積分、微分の各制御動作により、制御量を
目標値に一致させるように制御対象を制御するPIDコ
ントローラにおいて、 前記制御対象の特性を一次遅れ+無駄時間系で近似表現
して求め、求めたプロセス・ゲインK、時定数T、無駄
時間Lを用いて、部分的モデル・マツチング法における
時間スケール・フアクタσを求め、制御パラメータK_
P、T_1、T_dを決定する場合、前記無駄時間Lと
前記時定数Tの比n(=L/T)及び前記無駄時間Lの
関数として前記時間スケール・フアクタσを表わし、こ
の関数の係数の増減により前記時間スケール・フアクタ
σを増減させることにより、制御応答の立上がり時間を
遅くしたり早くしたり調整することを特徴とするPID
コントローラの調整方法。
5. In a PID controller that controls a controlled object so that the controlled variable matches a target value through proportional, integral, and differential control operations, the characteristics of the controlled object are approximately expressed using a first-order lag + dead time system, and the The time scale factor σ in the partial model matching method is calculated using the process gain K, time constant T, and dead time L, and the control parameter K_
When determining P, T_1, T_d, express the time scale factor σ as a function of the ratio n (=L/T) of the dead time L and the time constant T and the dead time L, and calculate the coefficient of this function. A PID characterized in that by increasing or decreasing the time scale factor σ, the rise time of the control response is adjusted to be slower or faster.
How to adjust the controller.
6. 請求項5において、 前記無駄時間Lの関数として前記時間スケール・フアク
タσを表わし、この関数の係数の増減により前記時間ス
ケール・フアクタを増減させることにより、制御応答の
立上がり時間を遅くしたり早くしたり調整することを特
徴とするPIDコントローラの調整方法。
6. In claim 5, the time scale factor σ is expressed as a function of the dead time L, and by increasing or decreasing the time scale factor by increasing or decreasing a coefficient of this function, the rise time of the control response can be slowed or accelerated. A method for adjusting a PID controller, characterized in that the PID controller is adjusted by:
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