JPH04190402A

JPH04190402A - 自動制御方法

Info

Publication number: JPH04190402A
Application number: JP32369190A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Nishimura; 西村　重雄
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1990-11-26
Filing date: 1990-11-26
Publication date: 1992-07-08

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、比例（Ｐ）動作、積分（１）動作および微
分（Ｄ）動作を合わせたＰＩＤ動作、またはＰ動作およ
び工動作を合わせたＰＩ動作を行なうＰＩＤ制御または
ＰＩ副制御自動制御方法に関する。

従来の技術および発明の課題いわゆるＰＩＤ制御方式は、各種のプロセス制御に用い
られている。

ＰＩＤ制御方式においては、設定値と測定値の偏差ｅに
基づいてＰＩＤ制御装置で制御出力ｊｌ（操作量）ｍが
演算され、これによって制御対象が制御される。

ＰＩＤ制御装置は、一般に、次のようなＰＩＤ制御式を
用い、偏差ｅより制御出力量ｍを演算する。

１　　　　　　　　　ｄｅｍ−Ｋｐ　　（ｅ　＋　−ｆ　ｅａｔ＋ＴＤ’　　−）
Ｔ＋　　　　　　　　ｄｔ・・・・・・・・・　（１）ここで、Ｋ、は比例ゲイン、Ｔ、は積分時間、ＴＤは微
分時間である。

このような従来のＰＩＤ制御方式においては、次のよう
に、大きなオーバシュートが生じるという問題がある。

すなわち、この場合、設定値と測定値が大きく離れてい
るときには積分項は増大し続け、ついには飽和に至る。

二の飽和が解消されるためには、設定値と測定値の大小
関係か反転した状態か長く続かなければならず、これか
大きなオーバシュートとなる。

このため、測定値か設定値の近傍に達するまでは、積分
項を加えず、測定値が設定値の近傍に達すると積分項を
加えるようにした制御方法が提案されている。

この方法によれば、設定値か測定値より大きい場合、あ
るいは設定値をあまり変化させないような場合には、上
述の積分動作による弊害はないか、設定値か測定値より
小さい場合の制御開始時や、設定値が測定値より小さい
場合で測定値が一度設定値の近傍から抜は出たような場
合については、積分値はＯに飽和してしまい、積分動作
の弊害は逆方向には解消されていない。

このような問題は、とくに設定値か様々に変化するよう
な場合によく起こる。このため、さらに、設定値がある
領域から別の領域に移る度にＰＩＤの各定数を変更する
ようにした制御方法が提案されている。

ところか、このような方法では、制御を行なうすべての
領域について、定数決定とその吟味が必要であり、これ
に多くの時間と労力を要する。

この発明の目的は、上記の問題を解決した自動制御方法
を提供することにある。

課題を解決するための手段この発明による自動制御方法は、設定値と測定値との偏差に対する比例項、積分項および
微分項のうちの少なくと４比例項および積分項、ならび
にバイアス量に基づいて制御出力量を決定する自動制御
方法であって、前記比例項とバイアス量の和が制御出力
量の０％と１００％の間（０％以上で１００％以下また
は０％より大きくて１００％未満）にある場合は前記積
分項を加え、上記以外の場合は前記積分項を加えないよ
うにすることを特徴とするものである。

前記バイアス量を前記設定値に基ついて変化させること
もある。　　　′ 作　　　用バイアス量がない場合、設定値と測定値との偏差が０の
点は、制御出力量が０％の点すなわち比例帯の端の点と
一致している。この発明の方法においては、バイアス量
を加えて制御出力量を決定しているので、偏差が０の点
は、制御出力量がバイアス量と等しくなる点すなわち比
例帯の中の点になる。また、比例項とバイアス量の和が
制御出力量の０％と１００％の間にある場合は積分項を
加え、これ以外の場きは積分項を加えないようにしてい
るので、比例帯に入るまでは積分項を加えずに、比例帯
に入ると積分項を加えることになる。このため、バイア
ス量がない場合に比ベニ速い立上りか実現でき、比例帯
に入るまでは積分項を加えないので、オーバシュートが
小さく、比例帯に入ると積分項を加えるので、偏差もＯ
になる。

設定値に基づいてバイアス量を変化させるようにすれば
、偏差に対して比例帯が移動することになる。そして、
従来の複数個のパラメータの調整、吟味を１つのパラメ
ータですますことができ、しかもバイアス量は連続性を
持たせうるので、調整の大幅な削減か可能となる。

実　　施　　例以下、図面を参照して、この発明の実施例について説明
する。

第１図は、たとえば恒温槽の温度調節装置などの制御対
象（１０）を制御するための制御装置（１１）の１例を
示している。

この制御装置（１１）は、検出手段（１２）、設定手段
（１３）およびＰＩＤ制御手段（１４）を備えている。

検出手段（１２）は、たとえば恒温槽内の温度など制御
対象（１０）の出力（制御量）を検出して、測定値を制
御手段（１４）に出力する。

設定手段（１３）は、たとえば恒温槽内の温度など制御
量の設定値を設定し、て、これを制御手段（１４）に出
力する。

ＰＩＤ制御手段（１４）は、設定手段（１３）からの設
定値と測定手段（１２）からの測定値との偏差ｅに基づ
いて制御８力量（操作量）ｍを演算し、これを制御対象
（１０）に出力する。　、なお、設定手段（１３）およ
び制御手段（１４）は、たとえばマイクロコンピュータ
によって構成されている。

制御手段（１４）は、次の２つの式を用いて、偏差ｅよ
り制御出力量ｍを演算する。

１　　　　　　　　　ｄｅｍ−Ｋｐ　　（ｅ　＋　　　　ｆ　ｅｄｔ＋　ＴＤ）Ｔ
、　　　　　　　　ｄｔ＋ＰＲ・・・・・・・・・　（２）ｄｅｍ＝Ｋｐ　　（ｅ＋ＴＤ　−）＋ＰＢｔ・・・・・・・・・　（３）ここで、Ｐ、はバイアス量である。

比例項ＫＰ　−ｅとバイアスｆｆｉ　Ｐ　ａの和（Ｋｐ
・ｅ＋ＰＢ）が制御出力ｉｍの０２０と１００９゜の間
にある場合、すなわち比例帯に入った場合は、式（２）
を用い、積分項（１／Ｔ＋　）　ｆ　ｅｄｔを加えて制
御出力量ｍを演算する。そして、それ以外の場合、すな
わち比例帯に入っていない場合は、式（３）を用い、積
分項を加えずに制御出力量ｍを演算する。

バイアス量かない場合、第２図に示すように、偏差ｅか
０の点は、制御出力量か０％の点すなわち比例帯の端の
点と一致している。

式（２）または（３）のようにバイアスｆｆｉ　Ｐ　ａ
を加えて制御出力量ｍを決定すると、第３図および第４
図に示すように、偏差ｅが０の点は、制御出力量かバイ
アス量ＰＢと等しくなる点すなわち比例帯の中の点にな
る。そして、バイアス量ＰＢを変えると、偏差ｅに対し
て比例帯が移動する。

比例項とバイアス量の和が制御出力量の０９６と１００
％の間にある場合は積分項を加え、これ以外の場合は積
分項を加えないようにしているのて、比例帯に入るまで
は積分項を加えずに、比例帯に入ると積分項を加えるこ
とになる。このため、バイアス量がない場合に比べて速
い立上りが実現でき、比例帯に入るまでは積分項を加え
ないので、オーバシュートか小さく、比例帯に入ると積
分項を加えるので、偏差も０になる。

バイアス量ＰＢは、設定値によって変化させるのが望ま
しい。

このようにすれば、上述のように偏差ｅに対して比例帯
が移動することになり、従来の複数個のパラメータの調
整、吟味を１つのパラメータですますことができ、しか
もバイアスｊｔ　Ｐ　ｓは連続性を持たせうるので、調
整の大幅な削減か可能となる。

次に、第５図のフローチャートを参照して、上記の制御
手段（１４）の動作をさらに詳細に説明する。

まず、設定手段（１３）から設定値を読込み、これを決
定する（ステップ１）。次に、この設定値に基づいてバ
イアスｔｋ　Ｐ　Ｂを決定する（ステップ２）０次に、
検出手段（１２）から測定値を読込み（ステップ３）、
偏差ｅを演算しくステップ４）、比例項に、・ｅとバイ
アス量Ｐ８の和ａを演算する（ステップ５）。そして、
和ａか制御出力量の０％と１００％の間にあるかとうか
を調べ（ステップ６）、これらの間にあれば、式（２）
により制御出力ｊｔｍを演算する（ステップ７）。ステ
ップ６において、和ａが制御出力量の０％と１００％の
間になければ、式（３）により制御出力量ｍを演算する
（ステップ８）。

第６図は、設定値を段階的に変えた場合の測定値の時間
変化の１例を示している。

最初の設定値はＲ１で、このときのバイアス量ＰＢは５
０％であり、比例帯に入るまでは式（３）による制御が
行なわれ、比例帯に入ると式（２）による制御か行なわ
れる。次の設定値はＲ１より大きいＲ２で、このときの
バイアス量Ｐ８は１０％である。最後の設定値はＲ２よ
り小さいＲ３て、このときのバイアスｍ　Ｐ　Ｂは７０
％である。

第７図は、設定値を段階的に変えたのちに勾配状に変え
た場合の測定値の時間変化の１例を示している。

最初の設定値はＩ？１で、このときのバイアス量ＰＢは
５０％である。次の設定値はＲ１より小さいＲ２で、こ
のときのバイアス量ＰＢは７０％である。次に、設定値
をＲ２からこれより大きいＲ３まて勾配状に変えた。こ
のとき、設定値の変化に基づいてバイアスｆｆｉ　Ｐ　
Ｂを変化させ、設定値がＲ３になったときのバイアス量
ＰＢは５０％である。最後に、設定値をＲ３からこれよ
り小さいＲ４まで勾配状に変えた。このときも、設定値
の変化に基づいてバイアスｊｉ　Ｐ　Ｒを変化させ、設
定値がＲ４になったときのバイアス量Ｐ３は７０％であ
る。

上記実施例には、ＰＩＤ制御の場合を示したが、この発
明は、ＰＩ制御にも適用できる。

この場合、次の２つの式を用いて、偏差ｅより制御出力
量ｍを演算する。

ｍ−Ｋｐ　　（ｅ＋　　　　　　ｆ　　ｅｄｔ）　　＋
ｐ、。

・・・・・　・・・　　（４）ｍ−Ｋｐ　　・　ｅ　＋　ＰＢ　　　　　　　　　　−
−−（５）比例項に、・ｅとバイアス量ＰＢの和（Ｋ　
ｐ・ｅ＋ＰＢ　）が制御出力量ｍの０％と１００９０の
間にある場合、すなわち比例帯に入った場合は、式（４
）を用い、積分項（１／Ｔ＋　）　ｆ　ｅｄｔを加えて
制御出力量ｍを演算する。そして、それ以外の場合、す
なわち比例帯に入っていない場合は、式（５）を用い、
積分項を加えずに制御出力量ｍを演算する。

また、比例項に、・ｅとバイアス量ＰＲの和（Ｋｐ　−
ｅ＋ＰＢ　）が制御出力量ｍの０％と１００％の間にあ
る場合、すなわち比例帯に入った場合は、式（２）を用
いて、積分項（１／Ｔ＋）ｆｅｄｔを加えて制御出力量
ｍを演算し、それ以外の場合、すなわち比例帯に入って
いない場合は、式り５）を用いて、積分項を加えずに制
御出力量ｍを演算するようにすることもできる。

発明の効果この発明の自動制御方法によれば、上述のように、立上
りが速く、オーバシュートも小さくなる。

また、設定値に基づいてバイアス量を変化させることに
より、パラメータの調整の大幅な削減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す制御装置のブロック図
、第２図、第３図および第４図は偏差と制御出力量の関
係を示すグラフ、第５図はＰＩＤ制御手段の処理の１例
を示すフローチャート、第６図および第７図は測定値の
時間変化の１例を示すグラフである。（１０）・・・制御対象、（１１）・・・制御装置、（
１２）・・・検出手段、（１３）・・・設定手段、（１
４）・・・ＰＩＤ制御手段。以　　上特許出願人　　光洋精工株式会社第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）設定値と測定値との偏差に対する比例項、積分項
および微分項のうちの少なくとも比例項および積分項、
ならびにバイアス量に基づいて制御出力量を決定する自
動制御方法であって、前記比例項とバイアス量の和が制
御出力量の０％と１００％の間にある場合は前記積分項
を加え、上記以外の場合は前記積分項を加えないように
することを特徴とする自動制御方法。
（２）前記バイアス量を前記設定値に基づいて変化させ
ることを特徴とする請求項（１）の自動制御方法。