JPH0391001A - 調節計 - Google Patents

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〉 この発明は加熱炉などの制御を行う調節計に関し、特に
プロセス量の行き過ぎを防止するのに好適な調節計に関
するものである。

〈従来技術〉 第４図に従来の調節計の構成を示す。この図において、
設定値出力部１は目標設定値出力部２と変化率規制部３
から構成され、設定値ＳＰを出力する。この設定＃ｉＳ
Ｐとプロセス量ＰＶは偏差演算部４でそれらの偏差が演
算され、積分演算部５、比例演算部６に入力される。ま
た、微分演算部７にはプロセス量ＰＶが入力される。積
分演算部５、比例演算部６、微分演算部７はそれぞれ入
力された値に積分演算、比例演算、微分演算を施し、演
算部８に出力する。演算部８は入力されたこれらの出力
に、 （積分演算部の出力）＋（比酌演算部の出力）−（微分
演算部の出力〉 の演算を施し、この演算結果が操作量として加熱炉など
のプロセスに出力される。

第７図は目標設定値出力部２の出力である目標設定値Ｔ
ＳＰと設定値出力部１の出力である設定値ＳＰの関係を
表したものである。目標設定値ＴＳＰは所定の期間に設
定値が到達する目標値であり、突変的に変化する。実際
のプロセスでは設定値が突変的に変化すると適正な制御
が出来ないので、変化率規制部３でなだらかな変化に変
換して、設定値ＳＰとして出力するようにする。

〈発明が解決すべき課題〉 しかしながら、この様な調節計ではプロセス量Ｐ■のオ
ーバーシュートを避けることが出来ないという課題があ
った。第６図はなだらかに変化する設定値ＳＰにプロセ
ス量ＰＶを追従させる制御の特性を表す、横軸は時間、
縦軸は任意スケールで大きさを表わす、設定値ＳＰがな
だらかに変化するときはプロセス量ＰＶは設定値ＳＰに
僅かの遅れで追従するので、比例演算部６及び微分演算
部７の出力は略ゼロになり、操作量ＭＶの大部分は積分
演算部５の出力で与えられる。従って、設定値ＳＰが一
定値に移行するとプロセス量ＰＶの行き過ぎが発生して
初めて積分演算部５の出力が減少する事になる。その為
、必然的にプロセス量ＰＶのオーバーシュートが発生す
るという課題があった。

（Ｂ）は設定値ＳＰが一定である定値制御において、外
乱を受けた場合を示す、このときは、プロセス量Ｐ■の
整定を早めるように制御定数をチューニングするが、あ
まり整定を早くすると（Ｂ）に示すようにプロセス量Ｐ
Ｖにオーバーシュートが発生する。また、オーバーシュ
ートが発生しないようにチューニングすると、何時まで
も外乱の影響を除去出来ないという課題があった。

〈発明の目的〉 この発明の目的は、プロセス量のオーバーシュートが発
生しない調節計を提供する事にある。

〈課題を解決する為の手段〉 前記課題を解決するために本発明では、比例演算部、積
分演算部と、設定値、プロセス量及び目標設定値が入力
されるスーパバイザとを有し、このスーパバイザによっ
て前記設定値、プロセス量及び目標設定値から補正量を
演算して前記積分演算部の入力側及び出力間に加具する
ようにしたものである。

く作用〉 補正量により一時的に制御のモードを変えることにより
、プロセス量のオーバーシュートを防止するようにする
。

〈実施例〉 第１図に本発明に係る調節計の一実詰例の構成を示す、
なお、第４図と同じ要素には同一符号を付し、説明を省
略する。第１図において、工０はスーパバイザであり、
目原設定値出カ部２の出力である目標設定値ＴＳＰ、設
定値出カ部工の出力である設定値ＳＰ及びプロセス量Ｐ
ｖが入力され、後述する演算により２つの出力０ＵＴＩ
、０ＵＴ２を出力する。１１は積分演算部であり、演算
部１２〜１４から構成されている。演算部１２には偏差
演算部４の出力及びスーパバイザｌｏの出力の０ＵＴＩ
が入力され、 ＰＶ−ＯＵＴｌ の演算が実行される。この演算結果は演算部１３に入力
され、あらかじめ設定されている積分定数で除算される
。この出力は演算部１４に入力される。また、演算部１
４には自身の出力が加算的に入力されて累算が行われ、
さらにスーパバイザ１０の出力０ＵＴ２が入力され、減
算される。すなわち、演算部１４は演算部１３の出力を
累算した結果から０ＵＴ２を減じた値を出力する。

次に、この実施例の動作を説明する。スーパバイザ１０
は設定値ＳＰ及びプロセス量ＰＶを監視し、プロセス量
Ｐｖの行き過ぎを予測して次の２つの出力０ＵＴＩ及び
０ＵＴ２を演算して出力する。

０ＵＴ１＝ΔＰＶ−Ｋ　　・・・・・・・・・・・・・
・・・・　（１）ＯＵＴ２＝　（ＳＰ−３Ｐの前回値）
・Ｐ８・・・（２）ΔＰＶ：所定時間当りの（ＴＳＰ−
ＰＶ）の変化量 に：効果を調整するための定数 Ｐ８：比例演算部６の比例定数 第２図の前半は設定値ＳＰ、プロセス量ＰＶ、操作ＪＩ
ＭＶ、スーパーバイザ１０が判断した目標設定値ＴＳＰ
へのプロセス量ＰＶの許容接近位置ＭＫＰ、所要時間当
りの（ＴＳＰ−ＰＶ）の変化量ΔＰｖ及びスーパバイザ
１０が所持するフラグを表わしたものである。横軸は時
間、縦軸は任意スケールの大きさを表わす、ＭＫＰはス
ーパバイザ】、０が補正量０ＵＴＩ、０ＵＴ２を出力す
るか否かの判断をする目安になる量である。なお、この
例は設定値ＳＰが一定値であるときの動作を表わす０時
刻ゼロで制御が開始され、プロセス量ＰＶは設定値ＳＰ
に接近して行く、スーパバイザ１０は許容接近位置ＭＫ
Ｐとプロセス量ｐｖを比較してフラグを発生させる。こ
の例では時刻Ｔ１とＴ２の間でフラグが発生する。フラ
グが２になった時に、スーパバイザ１０は補正量０１Ｊ
Ｔ１．０ＵＴ２を出力する。前記（１）式の補正量ＯＵ
Ｔ　１はプロセスｉＰ■の変化が大きい時に演算部１２
により演算部１３に入力する入力値を小さくし、操作量
ＭＶを小さくする効果がある。その為、プロセス量Ｐｖ
の増加が抑制され、オーバーシュートを防ぐことが出来
る。なお、前記（１）式の０ＵＴ２は演算部１４で累算
されるので、積分演算部１１の出力は、 ５ｐ−ｐＢ　・・・・・・・・・・・・（３）たけ小さ
くなる。一方、比例演算部６の出力は、（ＳＰ−ＰＶ）
−ｐＢ であるが、前記（３）から設・定値ＳＰの項がキャンセ
ルされ、比例演算部６にプロセス量ＰＶを入力したとき
と同じ動作になる。このモードはＰｖ比例型調節計とし
て知られており、応答は遅くなるが、プロセス量Ｐｖの
オーバーシュートを防止するのに効果がある。但し、こ
の例では設定値ＳＰが一定なので、０ＵＴ２は実質的に
ゼロになる。

０ＵＴ２の補正量は設定値ＳＰが一定勾配で変化するラ
ンプ制御の場合に有効である。

第２図の後半は外乱によってプロセス量Ｐｖが一時的に
変化した場合の動作の例である０時刻Ｔ３で外乱の為に
プロセス量Ｐ■が低下し、同時にフラグが発生する。ス
ーパバイザ１０はフラグが２になる時刻Ｔ４から前記（
１）式により０ＵＴ１の補正量を出力する。その為、操
作量ＭＶが低下し、オーバーシュートが発生しない０時
刻Ｔ５でプロセス量Ｐｖが元に戻り、フラグが消える。

第３図に第２図と同一条件で補正量０ＵＴ１．０ＵＴ２
を出力しない場合の特性を示す。この特性は従来例と同
じであり、オーバーシュート１５、】６が発生する。第
２図と第３図を比較すると、第３図の前半の特性ではオ
ーバーシュートが２゜７８９４％であるのに対して、第
２図では０．２９２４％に抑制される。すなわち、本実
施例ではオーバーシュートが１／９゜５に低減される。

また、後半の外乱による場合では、第３図が０．５６１
７％のオーバーシュートに対して、第２図では０．０９
０８％に改善される。なお、前記（１）式の定数Ｋを２
とした。

〈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
発明ではスーパバイザにより所定の条件を満たす間、積
分演算部の入力間と出力側に補正量を出力し、その出力
を変化させるようにした。

その為、プロセス量のオーバーシュートが抑制され、制
御特性を改善できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る調節計の一実施例を示す構成図、
第２図はその動作を説明する為の特性曲線図、第３図は
本発明の構成を実施しない場合の特性曲線図、第４図は
、従来の調節計の構成図、第５図は設定値と目標設定値
の関係を示す図、第６図は従来の調節計の特性曲線図で
ある。 １・・・設定値出力部、６・・・比例演算部、１０・・
・スーパバイザ、１１・・・積分演算部、１２〜１４・
・・演算部。 第 ｊ 区 ａ”１間 第 図 第 図 第 図 （Ｆ３） ｙｌｒＪ１ □Ｂ子１面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 設定値とプロセス量の偏差を比例演算する比例演算部と
   、前記偏差を積分演算する積分演算部と、前記設定値、
   前記プロセス量及び前記設定値の目標値である目標設定
   値が入力されるスーパバイザとを有し、 このスーパバイザは前記設定値、プロセス量及び目標設
   定値から補正量を演算して前記積分演算部の入力側及び
   出力側に加算するようにしたことを特徴とする調節計。