JPH04181301A - 制御装置 - Google Patents

制御装置

Info

Publication number
JPH04181301A
JPH04181301A JP30852790A JP30852790A JPH04181301A JP H04181301 A JPH04181301 A JP H04181301A JP 30852790 A JP30852790 A JP 30852790A JP 30852790 A JP30852790 A JP 30852790A JP H04181301 A JPH04181301 A JP H04181301A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
model
output
plant
value
time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP30852790A
Other languages
English (en)
Inventor
Masatoshi Tamura
田村 昌俊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Systems Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Systems Co Ltd filed Critical Fuji Electric Systems Co Ltd
Priority to JP30852790A priority Critical patent/JPH04181301A/ja
Publication of JPH04181301A publication Critical patent/JPH04181301A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Feedback Control In General (AREA)

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】
[発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、制御手段を有する製品、装置等が適用される
あらゆる産業分野において、温度、圧力、流量、位置、
成分、速度等の物理量を調節する簡易調節器、単ループ
調節計、分散型制御装置(DC5) 、FAコンピュー
タ、プロセスコンピュータ、PCB製品(主としてプリ
ント板)、ASIC製品、家電製品等の製品または装置
を利用する分野において適用される制御装置に関する。 (従来の技術) 本発明は、モデル予測制御の分野に属するもので、最近
2年ないし3年間に国内雑誌に発表さ・れた次のような
文献がある。 (1)呑口直径:”モデル予測制御システムDMC/C
MPC”計測技術−88,7゜ (2)喜田富士雄:” IDC0Mによる多変数モデル
予測制御系の設計手法“計測技術−88,7(3)八木
原林股“モデル予測制御の進め方−モプリングと制御−
“計装−90,1゜ (4)西谷紘−:”モデル″f−測制御の応用“計装と
制御−89,1,1 モデル予測制御には種々の方式があるが、プラントの特
性に合致したモデルを演算手段として用いることは同一
である。 (発明が解決しようとする課題) ところが、プラント特性の同定が現状では学問上も技術
上も多くの課題を残している。プラント特性は、置れた
諸条件により時々刻々変動する場合が多く、オンライン
同定となればさらに困難を伴う。モデル予測制御は現代
制御理論の一分野であるが、多くの理論はモデルを原点
に調節計を設計しており、モデルか正確に同定できない
と実用化ができない。 ロバスト性および安定性上では、末だPID制御が産業
界の主流である。モデル予測制御理論は、石油の蒸溜塔
等の限られたプラントで7間的に解明の進んた部分に、
大形・高速・プロセスコンピュータにより限定的に応用
されている。しかし、小規模、小形、単一ループの汎用
調節器部門では利用されていないという問題があった。 本発明の目的は、従来技術の問題点を有効に解決シ、小
形、簡易形で、ロバスト性または外乱時の安定性が向上
し、積分動作を用いない汎用的弁PID調節器が実現し
得る制御装置を提供することである。 [発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明は、プラントの特性
を表わすステップあるいはインパルス応答関数またはそ
れに近い関数をモデルとして持つモデル予測制御装置に
おいて; 前記モデルの特性を特徴づける前記モデル特性の時間軸
上の区間を設定し、前記モデルへの入力に対して前記区
間内で前記モデルの出力の主要部分を演算し、それ以外
の区間で補正部分を演算する第1制御手段と; 前記プラントとモデルとの特性差および前記プラント人
(出)力への外乱値の印加によって発生する差異を、前
記プラントの出力値と前記第1制御手段で1すられた前
記モデルの出力演算値とを比較し、任意のラグ時間を設
定することにより演算する第2制御手段と; を備え、現時点から一定時間経過後の前記プラントの出
力測定値を予測する任意のリード時間を設定し、前記第
1および第2制御手段による前記モデルの出力値を演算
し前記出力値が目標値になるように制御することを特徴
とする制御装置である。 (作用) 本発明の制御装置を採用することにより、モデル特性を
特徴づける前記モデル特性の時間軸上の区間を設定し前
記モデルへの入力に対して前記区間内で前記モデル出力
の主要部分を演算しそれ以外の区間で補正部分を演算す
る第1制御手段を設け、前記プラントとモデルとの特性
差および前記プラント人(出)力への外乱値の印加によ
って発生する差異を、前記プラントの出力値および前記
第1制御手段で得られた前記モデシレの出力演算値を比
較し、任意のラグ時間を設定して演算する第2制御手段
を設けることによって、小形、簡易形で、ロバスト性ま
たは外乱時の安定性が向上し、積分動作を用いないで汎
用的弁PID調節器が実現し得る。 (実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づき、詳細に説明する
。 第1図は本発明が実施されるインパルス応答関数モデル
の特性線図である。図において本モデル特性の時間軸上
に、このモデルを特徴づける部分(斜線で示す演算主要
部(A) )と、モデルを簡単な漸化式等の次式(1)
で演算することができる部分(空白部分である演算補正
部(B))とに区分するものとする。 F(t+ △t)−1[E(t−8−TL)+D(t−
8−TL)コM(S+丁L)+F(t)l  ・K ・
・・・・・・・・  (1)例えば、定位形  K−E
XP(−△t/T)無定位形 に−1 また、モデル時間軸上に、モデル出力とプラントの出力
とを比較して外乱値または特性変化分を検出するために
、ラグ時間TLを設けこの時点TLを基準に演算を行う
ものとする。この外乱値D(
【)は次式(2)により演
算される。 ・・・・・・・・・ (2) モデル特性の時間軸上に、本制御装置の出力がモデル3
に入力され、目標値5V(t)に整定されるまでのリー
ド時間且を設け、この時点TLを基準に本制御装置1の
出力E(t)を次式(3)にて演算する・・ ・・  
(3) この際、リード時間TLは、第(2)式のラグ時間TL
と穂立させることもてきるが、実用上同一値とする。ま
たリード時間TLは外乱値、特性差または制御出力値に
係わるゲインに関係する重要なパラメータとなる。 t、−コL、E(t):制御出力、5V(t):目標値
、D(t);外乱値、M(τ):正規化されたインパル
ス応答モデル関数、τ:モデルの時間軸上の時間、t:
実時間、F(t) :補正演算部の関数、TL二副制御
出力幻してリード時間で外乱値検出に対してラグ時間、
T:モデルの一次遅れ時定数、S;モデルの時間軸上で
補正演算区間までの余裕時間である。 第2図は本発明における制御装置の一実施例のブロック
図を示す。図において本制御装置1は、比較的遅く小規
模なマイクロプロセッサからなるモデル予測制御装置で
あって、パラメータρが人力されるモデル3、第1制御
手段、本実施例では出力演算部5、第2制御手段、本実
施例では外乱演算部7およびリミッタ9から構成されて
いる。 モデル3は、その特性が第1図に示すように無駄時間と
一次遅れのインパルス応答関数を有するモデルである。 出力演算部5は、第1図に示すTL点をモデル3の無駄
時間軸上に設定して、その区間内でモデル出力の主要部
(演算主要部(^))を演算し、それ以外の区間で補正
部分(演算補正部(B))を演算し出力する。リード時
間TLをモデル3の無駄時間に設定すると、無駄時間の
未来を予測しリミッタ9を経由して無駄な出力を除き、
最短時間でプラント11を目標値5V(t)に整定する
ものである。 この際、出力演算部5が極端に制御ゲインが高く、モデ
ル3がプラント11の特性に一致しないか、プロセスノ
イズが高いとき、出力が大きく振れて実用的でない。そ
れ故に、出力演算部5と外乱演算部7とは、TL点をそ
デル3の無駄時間より大きく設定することにより、M御
ゲインを低下させ整定時間を長くすることができる。 従って、そデル3は、プラント】1の特性からのズレに
強いロバスト性を発揮し、耐ノイズ性も従来のPIDJ
INft計なみの特性を具備するものとなる。 また、本実施例では、モデル制御出力E(t>とプラン
ト出力! V(t)との差異は、モデル3とプラント1
1との特性の差およびプラント11の人(出)力への外
乱値Oの印加によって発生するもので、特性関数値の増
減または外乱値りのいずれか一方だけと見做しても、演
算上では同一であるから、すべて算出された外乱値D(
t)が直接プラント11の入力側に加えられたと考える
。 次に、第3図は本制御装置のフローダイヤグラムを示す
。図においてステップ1 (Sl)でこのプラント特性
が定位形であるか無定位形であるかを判断し、定位形で
あれば、ステップ2 (82)て演算115.7J、:
r第(1)式、第(2)式、第(3)式1:基づく演算
を行い、ステップ3 (S3)て継続して行うが否かが
判断される。ステップ4 (S4)では演算部5,7に
て同様に第(1)式、第(2)式、第り3)式に基づく
演算を行い、ステップ5(S5)で継続して行うか否が
か判断される。 従来、たたみ込み積分を演算する場合には、モデル関数
か長時間収斂しないことがあって、途中でカットすれば
誤差となるがら、長時間のたたみ込み積分は相当な大掛
りな演算量となるが、本発明ではS十几点てカットし2
、以降は補正演算を行う。 従って、短時間で小規模な演算装置により実施可能であ
る。演算補正部(B)は漸化式(1,)によって演算す
るから、理論的に正しい値が得られる。本発明によって
モデルPII制御の特徴である大きな無駄時間、逆応答
および相互干渉をもつプラントの制御か実現できる。 また、本発明では、正確なモデルでなく、プラント特性
が多少変化しても、予期しない外乱値が印加されても、
すべて外乱値と認識して演算を実行するので、従来のP
ID調節計と同様なロバスト性および安定性が保持され
る。 なお、ラグ・リード時間TLを変更することによって、
制御装置のゲインか変化するから、急速・緩慢な制御性
、ノイスの影響等をプラントの環境に合せて調整できる
。 さらに、従来のPID調節計の積分動作に相当する機能
がなくとも、外乱またはモデルのミスマツチが生じても
、制御結果のオフセットを理論上も実用上も零にてき、
PID調節計の制御性を越える非PID調節計または制
御装置が実現される。 [発明の効果] 以上説明するように本発明の制御装置は、モデル特性の
時間軸上の区間を設定し前記モデルへの入力に対して前
記区間内で前記モデル出力の主要部分を演算しそれ以外
の区間で補正部分を演算する出力演算部を設け、前記プ
ラントとモデルとの特性差および前記プラント人(出)
力への外乱値の印加によって発生する差異を、前記プラ
ントの出力値および前記出力演算部で得られた前記モデ
ルの出力演算値を比較し、任意のラグ時間を設定するこ
とにより演算する外乱演算部を設けることによって、従
来技術の問題点がa効に解決され、小形、簡易形で、ロ
バスト性または外乱時の安定性か向−1ニする積分動作
なしの汎用的非PID調節器か実現(7得る等の効果を
奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明が実施されるインパルス応答関数モデル
の特性線図、第2図は本発明における制御装置の一実施
例のブロック図、第3図は本制御装置のフローダイヤグ
ラムである。 1・・・制御装置 3・・・モデル     5・・・出力演算部7・・・
外乱演算部   9・、リミッタ11・・・プラント 代  理  人  弁理士  三  好  秀  和第
3図 手続補正書 平成242 に5日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 プラントの特性を表わすステップあるいはインパルス応
    答関数またはそれに近い関数をモデルとして持つモデル
    予測制御装置において; 前記モデルの特性を特徴づける前記モデル特性の時間軸
    上の区間を設定し、前記モデルへの入力に対して前記区
    間内で前記モデルの出力の主要部分を演算し、それ以外
    の区間で補正部分を演算する第1制御手段と; 前記プラントとモデルとの特性差および前記プラント入
    (出)力への外乱値の印加によって発生する差異を、前
    記プラントの出力値と前記第1制御手段で得られた前記
    モデルの出力演算値とを比較し、任意のラグ時間を設定
    することにより演算する第2制御手段と; を備え、現時点から一定時間経過後の前記プラントの出
    力測定値を予測する任意のリード時間を設定し前記第1
    および第2制御手段による前記モデルの出力値を演算し
    前記出力値が目標値になるように制御することを特徴と
    する制御装置。
JP30852790A 1990-11-16 1990-11-16 制御装置 Pending JPH04181301A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30852790A JPH04181301A (ja) 1990-11-16 1990-11-16 制御装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30852790A JPH04181301A (ja) 1990-11-16 1990-11-16 制御装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04181301A true JPH04181301A (ja) 1992-06-29

Family

ID=17982108

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP30852790A Pending JPH04181301A (ja) 1990-11-16 1990-11-16 制御装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04181301A (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS576203A (en) * 1980-06-11 1982-01-13 Hitachi Ltd Boiler steam temperature control system
JPS6356703A (ja) * 1986-08-27 1988-03-11 Mitsubishi Electric Corp 火力発電プラント制御方式
JPH01106103A (ja) * 1987-10-19 1989-04-24 Yokogawa Electric Corp プロセス制御装置
JPH01204102A (ja) * 1988-02-08 1989-08-16 Yokogawa Electric Corp プロセス制御装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS576203A (en) * 1980-06-11 1982-01-13 Hitachi Ltd Boiler steam temperature control system
JPS6356703A (ja) * 1986-08-27 1988-03-11 Mitsubishi Electric Corp 火力発電プラント制御方式
JPH01106103A (ja) * 1987-10-19 1989-04-24 Yokogawa Electric Corp プロセス制御装置
JPH01204102A (ja) * 1988-02-08 1989-08-16 Yokogawa Electric Corp プロセス制御装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ho et al. Performance and gain and phase margins of well-known PI tuning formulas
CN105045233B (zh) 火电厂热工系统中基于时间量度的pid控制器的优化设计方法
CN111443724B (zh) 一种基于自抗扰混合切换控制的四旋翼无人机的控制方法
CN111812967B (zh) 基于稳定裕度和动态响应指标的pid控制参数整定方法
US9568897B2 (en) Controller system for variable parameter and related program product
CN110703718A (zh) 一种基于信号补偿的工业过程控制方法
Berner et al. Towards a new generation of relay autotuners
CN107037734A (zh) 一种具有多种不确定因素非线性系统稳定跟踪控制方法
Anusha et al. Comparison of tuning methods of PID controller
JPH04181301A (ja) 制御装置
JPH077285B2 (ja) プラント制御装置
Hamamci et al. Smith predictor design by CDM
Kurien et al. Overview of different approaches of pid controller tuning
Hu et al. Simple analytic formulas for PID tuning
Ciannella et al. Applied Model Predictive Control
JPH0434766B2 (ja)
Bequette et al. The equivalence of non-interacting control system design methods in distillation
Unbehauen Controller design in time-domain
CN113739385B (zh) 空调控制方法、装置和系统、存储介质
Docekal et al. Advanced PID tuning based on the modulus optimum method for real systems
JPH0454243B2 (ja)
Kalpana et al. Design of coefficient diagram method (CDM) based PID controller for double integrating unstable system
KR20210024128A (ko) 제어장치 및 제어방법
Paul et al. IMC-PID controller for pure integrating process with large dead time
Pathiran Effect of dead-time approximation on controller performance/robustness designed for a first order plus dead-time model