JPH04267401A - Controller - Google Patents

Controller

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JPH04267401A
JPH04267401A JP2816891A JP2816891A JPH04267401A JP H04267401 A JPH04267401 A JP H04267401A JP 2816891 A JP2816891 A JP 2816891A JP 2816891 A JP2816891 A JP 2816891A JP H04267401 A JPH04267401 A JP H04267401A
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JP
Japan
Prior art keywords
set value
pid
value
scheduling
parameters
Prior art date
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Pending
Application number
JP2816891A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahito Tanaka
雅人 田中
Kazuhiro Kawamura
和広 川村
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.)
Azbil Corp
Original Assignee
Azbil Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH04267401A publication Critical patent/JPH04267401A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a controller which can reduce overshoot without oscillation and with the rise better than the limit of the rise in which the scheduling effect for the set value can be obtained in the conventional control system. CONSTITUTION:This controller is provided with a set value generating part 2 designating a set value SP, a set value changing part 3 sheduling the set value from the set value SP generated in the set value generating part 2 as well as an observation value PV from the object of control, a PID parameter changing part 4 scheduling PID parameters Kp', Ti', and Td' from a pseudo-set value 'pseudo SP' generated in the set value generating part 2 and the observation value PV, and a PID operation part 5 calculating and outputting an amount of operation MV for the object of control from the pseudo-set value 'pseudo SP' outputted from the set value changing part 2, the PID parameters Kp', Ti' and Td' outputted from the PID parameter changing part 3 and the observation value PV.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、プラント等の制御対象
からの観測値(例えばプロセス量)と制御の目標値とな
る設定値との偏差に比例+積分+微分演算(これらを総
称してPID演算という)を行って得られた操作量を制
御対象に与えるPID制御において発生し易いオーバー
シュートを抑制する機能を持つ制御装置に関する。
[Industrial Application Field] The present invention applies proportional + integral + differential calculations (these are collectively called The present invention relates to a control device having a function of suppressing overshoot that tends to occur in PID control that applies a manipulated variable obtained by performing PID calculation to a controlled object.

【0002】0002

【従来の技術】プラント等のシステムや各種の操作機器
を制御する際には、多くの場合、オーバーシュートを抑
制することが要求される。そのため、次のような制御方
式が提案されている。
2. Description of the Related Art When controlling systems such as plants and various operating devices, it is often required to suppress overshoot. Therefore, the following control method has been proposed.

【0003】まず、図12に示すように、設定値SPが
与えられた時、通常のPID制御では、観測値PVが立
ち上がり時に破線で示すように変化し、オーバーシュー
トが生じる制御対象に対して、実際のSPでなく補助目
標値(SSP)を設定値としてPID演算を行うように
する。このSSPは、観測値PVが勢いよく上昇すると
きオーバーシュートを防止するためにSPより低い値に
設定される。これを設定値のスケジューリングという。 そして、実線で示すように、PVがSPに近づくにつれ
て、SSPは実際の設定値SPと同じ値に近づいていき
、最終的にPVはオーバーシュートせずにSPに到達す
る。
First, as shown in FIG. 12, when a set value SP is given, in normal PID control, the observed value PV changes as shown by the broken line at the time of rise, and overshoot occurs for the controlled object. , PID calculation is performed using the auxiliary target value (SSP) as a set value instead of the actual SP. This SSP is set to a value lower than SP in order to prevent overshoot when the observed value PV increases rapidly. This is called setting value scheduling. Then, as shown by the solid line, as PV approaches SP, SSP approaches the same value as the actual set value SP, and eventually PV reaches SP without overshooting.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような設定値のスケジューリングによるオーバーシュー
ト抑制方式では、図13に示すように、更に立ち上がり
の良いPID制御(破線で示すように、オーバーシュー
トに加えて振動もある)の場合、振動が残るという問題
点がある。すなわち、設定値のスケジューリング効果を
得るためには、振動しないような立ち上がりに抑えるこ
とが必要であり、立ち上がりが急峻で振動を生じる制御
系には十分に対応できなかった。
[Problem to be Solved by the Invention] However, in the overshoot suppression method using the scheduling of set values as described above, as shown in FIG. In the case of (some vibrations occur), there is a problem that the vibrations remain. That is, in order to obtain the effect of scheduling the set value, it is necessary to suppress the rise to a level that does not cause vibration, and it is not possible to sufficiently cope with a control system that has a steep rise and causes vibration.

【0005】従って、本発明の目的は、上記のような従
来の制御方式で設定値のスケジューリング効果が得られ
る立ち上がりの限界よりも更に良い立ち上がりで、振動
をなくしてオーバーシュートを低減できる制御装置を提
供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a control device that can eliminate vibration and reduce overshoot with a rise that is even better than the limit of rise that allows the scheduling effect of set values to be obtained using the conventional control method as described above. It is about providing.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、制御対象から
の観測値と制御の目標値となる設定値との偏差にPID
演算を行って得られた操作量を前記制御対象に与える制
御装置において、前記設定値のスケジューリングと前記
PID演算のパラメータ(PIDパラメータ)の2つの
操作を行うことにより、立ち上がりが良く振動のない操
作量を得ることを特徴とする。PIDパラメータとはゲ
イン、積分時間及び微分時間である。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides PID control for the deviation between an observed value from a controlled object and a set value that is a target value for control.
In the control device that applies the manipulated variable obtained by the calculation to the controlled object, by performing two operations: the scheduling of the setting value and the parameter of the PID calculation (PID parameter), the operation can be performed quickly and without vibration. Characterized by obtaining quantity. PID parameters are gain, integral time, and differential time.

【0007】本発明は又、PIDパラメータのスケジュ
ーリングをファジィ推論によって行うことを特徴とする
The present invention is also characterized in that scheduling of PID parameters is performed by fuzzy reasoning.

【0008】更に、本発明の制御装置は、前記設定値を
指定する設定値発生部と、該設定値発生部で発生した設
定値と前記観測値からファジィ推論によって設定値のス
ケジューリングを行う設定値変更部と、前記設定値発生
部で発生した設定値と前記観測値からファジィ推論によ
ってPIDパラメータのスケジューリングを行うPID
パラメータ変更部と、前記設定値変更部から出力された
設定値、前記PIDパラメータ変更部から出力されたP
IDパラメータ及び前記観測値から制御対象に対する操
作量を演算し出力するPID演算部とで構成することが
できる。
Furthermore, the control device of the present invention includes a set value generating section that specifies the set value, and a set value that schedules the set value by fuzzy inference from the set value generated by the set value generating section and the observed value. a PID that schedules PID parameters by fuzzy inference from the setting value generated in the setting value generation unit and the observed value;
a parameter changing section, a setting value output from the setting value changing section, and a PID output from the PID parameter changing section.
It can be configured with a PID calculation section that calculates and outputs the manipulated variable for the controlled object from the ID parameter and the observed value.

【0009】[0009]

【作用】本発明では、設定値のスケジューリングに加え
てPIDパラメータのスケジューリングを行う。すなわ
ち、与えられた設定値と観測値から適当な設定値とPI
Dパラメータを求め、それらの設定値、PIDパラメー
タ及び観測値に基づいてPID演算を行って操作量を出
力する。これにより、立ち上がりが急峻で通常のPID
制御では振動を生じる制御系でも、オーバーシュートが
低減されると共に振動のない制御が達成される。
[Operation] In the present invention, PID parameter scheduling is performed in addition to setting value scheduling. In other words, from the given setting values and observed values, an appropriate setting value and PI
D parameters are determined, PID calculation is performed based on these set values, PID parameters, and observed values, and a manipulated variable is output. This makes the rise steep and normal PID
Even in a control system that generates vibrations, overshoot is reduced and vibration-free control is achieved.

【0010】また、PIDパラメータのスケジューリン
グにファジィ推論を用いることにより、パラメータの切
換えがスムーズに行われる。更に、設定値のスケジュー
リングも精密に行わなくて済む。
Furthermore, by using fuzzy inference for scheduling PID parameters, parameters can be switched smoothly. Furthermore, scheduling of setting values does not have to be performed precisely.

【0011】[0011]

【実施例】図1は、本発明装置の実施例の構成を示す図
である。
Embodiment FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the apparatus of the present invention.

【0012】この制御装置1は、SP発生部2、SP変
更部3、PIDパラメータ変更部4及びPID演算部5
で構成されている。
This control device 1 includes an SP generation section 2, an SP change section 3, a PID parameter change section 4, and a PID calculation section 5.
It consists of

【0013】SP発生部2は、使用者が操作可能なキー
ボード及び制御に必要な情報を表示するディスプレイな
どを含むマンマシンインタフェースから成り、使用者の
操作によって設定値SPを指定するものである。
The SP generating section 2 is composed of a man-machine interface including a keyboard that can be operated by the user and a display that displays information necessary for control, and is used to specify the set value SP by the user's operation.

【0014】SP変更部3は、設定値SPのスケジュー
リングを行うもので、図2に示すように、SP変更デー
タ、SP変更ルール及びSP変更式を記憶したSP変更
メモリ31と、その記憶内容に基づいて観測値(プロセ
ス量)PVと設定値SPから仮の設定値(pseudo
SP)を計算するSP計算部32とで構成される。
[0014] The SP change unit 3 schedules the set value SP, and as shown in FIG. Based on the observed value (process amount) PV and set value SP, a temporary set value (pseudo
SP calculation unit 32 that calculates SP).

【0015】このSP変更部3の動作は、図4に示すよ
うになる。すなわち、観測値PVが設定値SPから十分
離れているか否かを判断し(ステップ11)、“Yes
”ならば、仮の設定値をSPと同じかそれより大きく取
る(ステップ12)。“No”ならば、次に、観測値P
Vが設定値SPに近づいているか否かを判断し(ステッ
プ13)、“Yes”ならば、仮の設定値をSPよりも
小さく取る(ステップ14)。“No”ならば、次に、
観測値PVが設定値SPに近い値か否かを判断し(ステ
ップ15)、“Yes”ならば、仮の設定値をSPと同
じ値に取る(ステップ16)。“No”ならば、仮の設
定値を以前の値と同じに取る(ステップ17)。
The operation of this SP changing section 3 is as shown in FIG. That is, it is determined whether the observed value PV is sufficiently far from the set value SP (step 11), and "Yes" is determined.
”, set the temporary set value equal to or larger than SP (step 12). If “No”, then set the observed value P
It is determined whether V is approaching the set value SP (step 13), and if "Yes", a temporary set value is set smaller than SP (step 14). If “No”, then
It is determined whether the observed value PV is close to the set value SP (step 15), and if "Yes", the temporary set value is set to the same value as SP (step 16). If "No", the provisional set value is set to be the same as the previous value (step 17).

【0016】PIDパラメータ変更部4は、PIDパラ
メータ(ゲインKp 、積分時間Ti 及び微分時間T
d )のスケジューリングを行うもので、図3に示すよ
うに、PIDパラメータ変更データ、PIDパラメータ
変更ルール及びPIDパラメータ変更式を記憶したPI
Dパラメータ変更メモリ41と、その記憶内容に基づい
て観測値(プロセス量)PVと設定値SPから適当なP
IDパラメータKp’、Ti’、Td’を計算するPI
Dパラメータ計算部42とで構成される。
The PID parameter changing unit 4 changes the PID parameters (gain Kp, integral time Ti, and differential time T
d), and as shown in Figure 3, it is a PI that stores PID parameter change data, PID parameter change rules, and PID parameter change formulas.
D parameter change memory 41 and an appropriate P from the observed value (process amount) PV and set value SP based on the stored contents.
PI to calculate ID parameters Kp', Ti', Td'
It is composed of a D parameter calculation section 42.

【0017】PIDパラメータ変更部4の動作は、図5
に示すようになる。すなわち、観測値PVが設定値SP
から十分離れているか否かを判断し(ステップ21)、
“Yes”ならば、立ち上がりを速くするため、PID
パラメータを標準値より大きく取る(ステップ22)。 “No”ならば、次に、観測値PVがオーバーシュート
しそうか否かを判断し(ステップ23)、“Yes”な
らば、オーバーシュートを抑えるため、PIDパラメー
タを上記より大きく取る(ステップ24)。“No”な
らば、次に、観測値PVが設定値SPに近い値か否かを
判断し(ステップ25)、“Yes”ならば、振動しな
いようにPIDパラメータを標準値より小さく取る(ス
テップ26)。“No”ならば、PIDパラメータを以
前の値と同じに取る(ステップ27)。
The operation of the PID parameter changing section 4 is shown in FIG.
It becomes as shown in . In other words, the observed value PV is the set value SP
Determine whether it is sufficiently far away from (step 21),
If “Yes”, PID
The parameters are set larger than the standard values (step 22). If “No”, then it is determined whether the observed value PV is likely to overshoot (step 23), and if “Yes”, the PID parameter is set larger than the above in order to suppress overshoot (step 24). . If "No", then it is determined whether the observed value PV is close to the set value SP (step 25), and if "Yes", the PID parameter is set smaller than the standard value so as not to vibrate (step 26). If "No", the PID parameter is set to the same value as the previous value (step 27).

【0018】この実施例では、SP変更部3及びPID
パラメータ変更部4における設定値及びPIDパラメー
タのスケジューリングがファジィ推論に従って行われる
In this embodiment, the SP changing section 3 and the PID
Scheduling of setting values and PID parameters in the parameter changing unit 4 is performed according to fuzzy reasoning.

【0019】まず、図4及び図5のステップ11、13
、15及び21、23、25における“Yes”、“N
o”の判断には、次の表1に示すファジィルールが用い
られる。
First, steps 11 and 13 in FIGS. 4 and 5
, 15 and 21, 23, 25, “N
The fuzzy rules shown in Table 1 below are used to determine “o”.

【0020】[0020]

【表1】   1)If En = PB and dEn = 
PB then dMV = {PID(1)}, p
seudo SP = SP(1)  2)If En
 = PB and dEn = PS then d
MV = {PID(1)}, pseudo SP 
= SP(1)  3)If En = PB and
 dEn = ZO then dMV = {PID
(1)}, pseudo SP = SP(1)  
4)If En = PB and dEn = NS
 then dMV = {PID(2)}, pse
udo SP = SP(2)  5)If En =
 PB and dEn = NB then dMV
 = {PID(2)}, pseudo SP = 
SP(2)  6)If En = ZO and d
En = PB then dMV = {PID(2
)}, pseudo SP = SP(2)  7)
If En = ZO and dEn = PS t
hen dMV = {PID(3)}, pseud
o SP = SP(3)  8)If En = Z
O and dEn = ZO then dMV =
 {PID(3)}, pseudo SP = SP
(3)  9)If En = ZO and dEn
 = NS then dMV = {PID(3)}
, pseudo SP = SP(3)  10)I
f En = ZO and dEn = NB th
en dMV = {PID(2)}, pseudo
 SP = SP(2)  11)If En = N
B and dEn = PB then dMV =
 {PID(2)}, pseudo SP = SP
(2)  12)If En = NB and dE
n = PS then dMV = {PID(2)
}, pseudo SP = SP(2)  13)
If En = NB and dEn = ZO t
hen dMV = {PID(1)}, pseud
o SP = SP(1)  14)If En = 
NB and dEn = NS then dMV 
= {PID(1)}, pseudo SP = S
P(1)  15)If En = NB and d
En = NB then dMV = {PID(1
)}, pseudo SP = SP(1)上表にお
いてEn    :正規化された偏差  En = E
 /(SP − PVINT) dEn   :正規化された偏差変化分   dEn 
= dE /(SP − PVINT)  E :偏差    dE:偏差の変化分PB    :
+側に大きい(Positive Big) PS  
  :+側に小さい(Positive Small)
 ZO    :0  NS    :−側に小さい(Negative Sm
all) NB    :−側に大きい(Negati
ve Big) SP    :設定値 pseudo SP :仮の設定値 PVINT :制御量の初期値 dMV   :操作量の変化分 PID(1):立ち上がりの良いPIDパラメータPI
D(2):PID(1)の立ち上がりを帳消しにするP
IDパラメータ PID(3):オーバーシュート及び振動のないPID
パラメータ {    }:そのPIDパラメータを用いてPID演
算を行って得られる値 SP(1) :本来の設定値又はそれよりも初期値から
遠い設定値 SP(1) = PVINT + (SP − PVI
NT)・αα    :1.0 以上の適当な値 SP(2) :本来の設定値よりも初期値に近い設定値
SP(2) = PVINT + (SP − PVI
NT)・ββ    :0.8 〜 0.9の範囲の適
当な値SP(3) :本来の設定値 上記の正規化された偏差En及び正規化された偏差変化
分dEnのメンバシップ関数は、図6(a)及び(b)
に示すように定められる。
[Table 1] 1) If En = PB and dEn =
PB then dMV = {PID(1)}, p
seudo SP = SP(1) 2) If En
= PB and dEn = PS then d
MV = {PID(1)}, pseudo SP
= SP(1) 3) If En = PB and
dEn = ZO then dMV = {PID
(1)}, pseudo SP = SP(1)
4) If En = PB and dEn = NS
then dMV = {PID(2)}, pse
udo SP = SP(2) 5) If En =
PB and dEn = NB then dMV
= {PID(2)}, pseudo SP =
SP(2) 6) If En = ZO and d
En = PB then dMV = {PID(2
)}, pseudo SP = SP(2) 7)
If En = ZO and dEn = PS t
hen dMV = {PID(3)}, pseudo
o SP = SP(3) 8) If En = Z
O and dEn = ZO then dMV =
{PID(3)}, pseudo SP = SP
(3) 9) If En = ZO and dEn
= NS then dMV = {PID(3)}
, pseudo SP = SP(3) 10)I
f En = ZO and dEn = NB th
en dMV = {PID(2)}, pseudo
SP = SP(2) 11) If En = N
B and dEn = PB then dMV =
{PID(2)}, pseudo SP = SP
(2) 12) If En = NB and dE
n = PS then dMV = {PID(2)
}, pseudo SP = SP(2) 13)
If En = NB and dEn = ZO t
hen dMV = {PID(1)}, pseudo
o SP = SP(1) 14) If En =
NB and dEn = NS then dMV
= {PID(1)}, pseudo SP = S
P(1) 15) If En = NB and d
En = NB then dMV = {PID(1
)}, pseudo SP = SP (1) In the above table, En: Normalized deviation En = E
/(SP - PVINT) dEn: Normalized deviation change dEn
= dE / (SP - PVINT) E: Deviation dE: Change in deviation PB:
Positive Big PS
:Positive Small
ZO: 0 NS: Small on the negative side (Negative Sm
all) NB: Large on the negative side (Negati
ve Big) SP: Set value pseudo SP: Temporary set value PVINT: Initial value of control amount dMV: Change amount of manipulated variable PID (1): PID parameter PI with good rise
D(2): P that cancels out the rise of PID(1)
ID parameter PID (3): PID without overshoot and vibration
Parameter { }: Value obtained by performing PID calculation using the PID parameter SP(1): Original setting value or setting value farther from the initial value SP(1) = PVINT + (SP - PVI
NT)・αα: Appropriate value of 1.0 or more SP(2): Setting value closer to the initial value than the original setting value SP(2) = PVINT + (SP − PVI
NT)・ββ: Appropriate value in the range of 0.8 to 0.9 SP(3): Original setting value The membership function of the above normalized deviation En and normalized deviation change dEn is as follows: Figures 6(a) and (b)
It is determined as shown below.

【0021】すなわち、正規化された偏差Enについて
は、図6(a)に示すように、En≦  −0.2の範
囲で”NB”、−0.6≦En≦0.6 の範囲で”Z
O”、En≧0.2 の範囲で”PB”、各々の適合度
がそれぞれ0と1の間の値に設定される。
That is, as shown in FIG. 6(a), the normalized deviation En is "NB" in the range of En≦-0.2, and "NB" in the range of -0.6≦En≦0.6. ”Z
"PB" in the range of En≧0.2, and each fitness degree is set to a value between 0 and 1, respectively.

【0022】また、正規化された偏差変化分dEn に
ついては、図6(b)に示すように、  dEn ≦ 
−0.2 の範囲で”NB”、−0.6≦dEn ≦0
 の範囲で”NS”、−0.2≦dEn ≦0.2 の
範囲で”ZO”、 0≦dEn ≦0.6 の範囲で”
PS”、En≧0.2 の範囲で”PB”、各々の適合
度がそれぞれ0と1の間の値に設定される。
Furthermore, regarding the normalized deviation change dEn, as shown in FIG. 6(b), dEn ≦
"NB" in the range of -0.2, -0.6≦dEn≦0
"NS" in the range of -0.2≦dEn≦0.2, "ZO" in the range of 0≦dEn≦0.6.
PS'' and ``PB'' in the range of En≧0.2, each fitness level is set to a value between 0 and 1, respectively.

【0023】ファジィルールを上記のように定めること
により、図4のステップ11における判断には表1の1
)〜3)及び13)〜15)のルール、ステップ13に
おける判断には4)〜6)及び10)〜12)のルール
、ステップ15における判断には7)〜9)のルールが
使用される。
By defining the fuzzy rules as described above, the judgment in step 11 of FIG.
) to 3) and 13) to 15), rules 4) to 6) and 10) to 12) are used for the judgment in step 13, and rules 7) to 9) are used for the judgment in step 15. .

【0024】同様に、図5のステップ21における判断
には1)〜3)及び13)〜15)のルール、ステップ
23における判断には4)〜6)及び10)〜12)の
ルール、ステップ25における判断には7)〜9)のル
ールが使用される。
Similarly, the rules 1) to 3) and 13) to 15) are used for the judgment in step 21 of FIG. Rules 7) to 9) are used for the determination in 25.

【0025】再び図1において、SP変更部3及びPI
Dパラメータ変更部4は、それぞれSP発生部2から送
られた設定値SPと検出した観測値PVを参照して、仮
の設定値(pseudoSP)及び適当なPIDパラメ
ータKp’、Ti’、Td’を決定し、PID演算部5
に送る。
Referring again to FIG. 1, the SP changing section 3 and the PI
The D parameter changing unit 4 refers to the set value SP sent from the SP generating unit 2 and the detected observation value PV, and sets a temporary set value (pseudoSP) and appropriate PID parameters Kp', Ti', and Td'. is determined, and the PID calculation unit 5
send to

【0026】PID演算部5は、SP変更部3から出力
される仮の設定値(pseudoSP)、PIDパラメ
ータ変更部4から出力されるPIDパラメータ(Kp’
、Ti’、Td’)及び現在の観測値PVに基づいて操
作量MVを演算し、制御対象のプロセスに出力する。
The PID calculation section 5 calculates the temporary setting value (pseudoSP) output from the SP change section 3 and the PID parameter (Kp') output from the PID parameter change section 4.
, Ti', Td') and the current observed value PV, the manipulated variable MV is calculated and output to the process to be controlled.

【0027】次に、図7は制御対象のプロセスモデルを
示す。これは、“2次遅れ+むだ時間”系のタンクの水
位を制御するもので、図示しない給水源に接続したバル
ブ51と、このバルブを介して給水される上位タンク5
2と、このタンクから給水される下位タンク53と、下
位タンクの水位を検知してバルブ51の開度を制御する
ファジィコントローラ54とから成る。
Next, FIG. 7 shows a process model to be controlled. This controls the water level of the tank in the "secondary delay + dead time" system, and includes a valve 51 connected to a water supply source (not shown) and an upper tank 5 that is supplied with water through this valve.
2, a lower tank 53 that is supplied with water from this tank, and a fuzzy controller 54 that detects the water level of the lower tank and controls the opening degree of the valve 51.

【0028】なお、“2次遅れ+むだ時間”系は、実在
するプロセスなどにおける制御対象の多くを近似できる
ものである。
Note that the "second-order delay + dead time" system can approximate many objects to be controlled in existing processes.

【0029】ファジィコントローラ54は、上記のよう
なファジィ推論を用いた制御を実行するもので、入力は
下位タンク53の水位の偏差Eと、下位タンク53の水
位の偏差の変化分(各サンプリングタイム(例えば 1
.0秒)毎の変化量)dE、出力はバルブ開度の変化分
dMV である。
The fuzzy controller 54 executes control using fuzzy inference as described above, and inputs the deviation E of the water level of the lower tank 53 and the change in the deviation of the water level of the lower tank 53 (each sampling time). (For example, 1
.. The output is the change in valve opening degree dMV.

【0030】この制御系の伝達関数は、次のとおりであ
る。
The transfer function of this control system is as follows.

【0031】[0031]

【数1】 Kはゲインで、K=4.0 、T1 及びT2 は時定
数で、T1 =12.8(秒)、T2 =20.0(秒
)、Lはむだ時間で、L= 2.0(秒)である。
[Equation 1] K is gain, K=4.0, T1 and T2 are time constants, T1 = 12.8 (seconds), T2 = 20.0 (seconds), L is dead time, L = 2 .0 (seconds).

【0032】但し、上式は図7のプロセスモデルにおけ
る標準的な設定値(下位タンク53の水位が 4 cm
 )に基づいて線形化した場合の伝達関数であり、タン
クのモデル自体は非線形なものにしている。
However, the above equation is the standard setting value in the process model shown in FIG.
), and the tank model itself is nonlinear.

【0033】具体的な数値の決定方法は、プロセスによ
って異なり、主に経験に基づいて決定される。
The specific method for determining numerical values varies depending on the process and is determined mainly based on experience.

【0034】図8〜図11は、5つの異なる設定値SP
を与えた場合の立ち上がり(ステップ応答)を、本発明
による制御と従来のPID制御を比較して示す図である
。これらの図において、■は従来の線形PI制御、■は
PIDパラメータのスケジューリングのみを行った場合
、■は本発明により、下記のようにPIDパラメータと
設定値のスケジューリングを行った場合の応答である。
FIGS. 8 to 11 show five different setting values SP.
FIG. 4 is a diagram showing a comparison of the rise (step response) when the control according to the present invention and the conventional PID control are given. In these figures, ■ is the response when conventional linear PI control is performed, ■ is the response when only scheduling of PID parameters is performed, and ■ is the response when scheduling of PID parameters and setting values is performed as shown below according to the present invention. .

【0035】図8の場合 PIDパラメータのスケジューリング Kp :  0.8 → 1.0→ 0.1Ti : 
 42  → 42 → 23 Td :   0  
→  0 →  0 設定値のスケジューリング SP  :  2.0 → 1.9→ 2.0図9の場
合 PIDパラメータのスケジューリング Kp :  0.8 → 1.1→ 0.1Ti : 
 42  → 42 → 23 Td :   0  
→  0 →  0 設定値のスケジューリング SP  :  3.0 → 2.9→ 3.0図10の
場合 PIDパラメータのスケジューリング Kp :  0.8 → 1.2→ 0.1Ti : 
 42  → 42 → 23 Td :   0  
→  0 →  0 設定値のスケジューリング SP  :  4.0 → 3.8→ 4.0図11の
場合 PIDパラメータのスケジューリング Kp :  0.8 → 1.2→ 0.1Ti : 
 42  → 42 → 23 Td :   0  
→  0 →  0 設定値のスケジューリング SP  :  5.0 → 4.5→ 5.0これらの
図から、■のPIDパラメータと設定値のスケジューリ
ングを行う方式により、オーバーシュートと振動なしに
立ち上がりの良い制御が達成されたことがわかる。
In the case of FIG. 8, PID parameter scheduling Kp: 0.8 → 1.0 → 0.1Ti:
42 → 42 → 23 Td: 0
→ 0 → 0 Setting value scheduling SP: 2.0 → 1.9 → 2.0 In the case of Figure 9, PID parameter scheduling Kp: 0.8 → 1.1 → 0.1Ti:
42 → 42 → 23 Td: 0
→ 0 → 0 Setting value scheduling SP: 3.0 → 2.9 → 3.0 In the case of Figure 10, PID parameter scheduling Kp: 0.8 → 1.2 → 0.1Ti:
42 → 42 → 23 Td: 0
→ 0 → 0 Setting value scheduling SP: 4.0 → 3.8 → 4.0 In the case of Figure 11, PID parameter scheduling Kp: 0.8 → 1.2 → 0.1Ti:
42 → 42 → 23 Td: 0
→ 0 → 0 Scheduling of set values SP: 5.0 → 4.5 → 5.0 From these figures, we can see that the method of scheduling the PID parameters and set values in ■ allows control with a good start-up without overshoot and vibration. It can be seen that this has been achieved.

【0036】[0036]

【発明の効果】上記のように、本発明によれば、設定値
のスケジューリングに加えてPIDパラメータのスケジ
ューリングを行うようにしたので、“オーバーシュート
と振動のない制御”という条件の下に、従来よりも更に
立ち上がりの良い制御が達成できる。従って、プロセス
量が安定するまでの整定時間も短縮される。
As described above, according to the present invention, scheduling of PID parameters is performed in addition to scheduling of set values. Control with even better start-up can be achieved. Therefore, the settling time until the process amount becomes stable is also shortened.

【0037】また、PIDパラメータのスケジューリン
グにファジィ推論を適用することにより、パラメータの
変更ないし切換えがスムーズに行われ、設定値のスケジ
ューリングも精密に行わなくて済み、設定値の変更を簡
潔にできるという効果が得られる。
Furthermore, by applying fuzzy inference to the scheduling of PID parameters, parameters can be changed or switched smoothly, and setting values do not need to be precisely scheduled, making it possible to easily change setting values. Effects can be obtained.

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

【図1】本発明の実施例の構成を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】図1の実施例におけるSP変更部の構成を示す
図。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of an SP changing section in the embodiment of FIG. 1;

【図3】図1の実施例におけるPIDパラメータ変更部
の構成を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of a PID parameter changing section in the embodiment of FIG. 1;

【図4】図2のSP変更部の動作を示すフローチャート
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the SP changing unit in FIG. 2;

【図5】図3のPIDパラメータ変更部の動作を示すフ
ローチャート。
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the PID parameter changing section in FIG. 3;

【図6】実施例で使用するファジィルールのメンバシッ
プ関数を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing membership functions of fuzzy rules used in the example.

【図7】本発明を適用するプロセスモデルの説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram of a process model to which the present invention is applied.

【図8】設定値を2とした場合のステップ応答を示す図
FIG. 8 is a diagram showing a step response when the set value is 2.

【図9】設定値を3とした場合のステップ応答を示す図
FIG. 9 is a diagram showing a step response when the set value is 3.

【図10】設定値を4とした場合のステップ応答を示す
図。
FIG. 10 is a diagram showing a step response when the set value is 4.

【図11】設定値を5とした場合のステップ応答を示す
図。
FIG. 11 is a diagram showing a step response when the set value is 5.

【図12】通常のPID制御に設定値のスケジューリン
グを加えた場合の応答を示す図。
FIG. 12 is a diagram showing a response when setting value scheduling is added to normal PID control.

【図13】更に立ち上がりの良い制御対象に設定値のス
ケジューリングを加えた場合の応答を示す図。
FIG. 13 is a diagram showing a response when setting value scheduling is added to a controlled object that has a better start-up.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…制御装置、2…SP発生部、3…SP変更部、4…
PIDパラメータ変更部、5…PID演算部、31…S
P変更メモリ、32…SP計算部、41…PIDパラメ
ータ変更メモリ、42…PIDパラメータ計算部、51
…バルブ、52…上位タンク、53…下位タンク、54
…ファジィコントローラ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Control device, 2...SP generation part, 3...SP change part, 4...
PID parameter change unit, 5...PID calculation unit, 31...S
P change memory, 32...SP calculation unit, 41...PID parameter change memory, 42...PID parameter calculation unit, 51
...Valve, 52...Upper tank, 53...Lower tank, 54
...fuzzy controller.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】制御対象からの観測値と制御の目標値とな
る設定値との偏差に比例+積分+微分演算を行って得ら
れた操作量を前記制御対象に与える制御装置において、
前記設定値のスケジューリングと前記比例+積分+微分
演算のパラメータのスケジューリングとの2つの操作を
行うことにより、立ち上がりが良く振動のない操作量を
得ることを特徴とする制御装置。
1. A control device that provides the controlled object with a manipulated variable obtained by performing proportional + integral + differential calculations on the deviation between an observed value from the controlled object and a set value serving as a control target value,
A control device characterized in that a manipulated variable with a good rise and no vibration is obtained by performing two operations: scheduling of the set value and scheduling of the parameters of the proportional + integral + differential calculation.
【請求項2】前記比例+積分+微分演算のパラメータの
スケジューリングをファジィ推論によって行うことを特
徴とする請求項1記載の制御装置。
2. The control device according to claim 1, wherein the scheduling of parameters for the proportional + integral + differential calculations is performed by fuzzy inference.
【請求項3】制御対象からの観測値と制御の目標値とな
る設定値との偏差に比例+積分+微分演算を行って得ら
れた操作量を前記制御対象に与える制御装置において、
前記設定値を指定する設定値発生部と、該設定値発生部
で発生した設定値と前記観測値からファジィ推論によっ
て設定値のスケジューリングを行う設定値変更部と、前
記設定値発生部で発生した設定値と前記観測値からファ
ジィ推論によって比例+積分+微分演算のパラメータの
スケジューリングを行うPIDパラメータ変更部と、前
記設定値変更部から出力された設定値、前記PIDパラ
メータ変更部から出力されたパラメータ及び前記観測値
から前記操作量を演算し出力するPID演算部とを備え
たことを特徴とする制御装置。
3. A control device that provides the controlled object with a manipulated variable obtained by performing proportional + integral + differential calculations on the deviation between an observed value from the controlled object and a set value serving as a target value for control,
a set value generation unit that specifies the set value; a set value change unit that schedules the set value by fuzzy inference from the set value generated in the set value generation unit and the observed value; a PID parameter changing unit that schedules parameters for proportional + integral + differential calculations by fuzzy inference from the set value and the observed value; a set value output from the set value changing unit; and a parameter output from the PID parameter changing unit. and a PID calculation unit that calculates and outputs the manipulated variable from the observed value.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995027235A1 (en) * 1994-03-31 1995-10-12 Omron Corporation Control system and method
JP2007183855A (en) * 2006-01-10 2007-07-19 Yamatake Corp Control method and controller

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