JPH0471003A - プロセス制御装置 - Google Patents

プロセス制御装置

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JPH0471003A
JPH0471003A JP18460790A JP18460790A JPH0471003A JP H0471003 A JPH0471003 A JP H0471003A JP 18460790 A JP18460790 A JP 18460790A JP 18460790 A JP18460790 A JP 18460790A JP H0471003 A JPH0471003 A JP H0471003A
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JP
Japan
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loop gain
linear
function
polygonal line
compensating
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Pending
Application number
JP18460790A
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English (en)
Inventor
Shunichiro Obara
小原 駿一郎
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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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、種々の計装制御システムに利用されるプロセ
ス制御装置に係わり、特にフィードバックループのルー
プゲインを自動的に線形化するプロセス制御装置に関す
る。
(従来の技術) この種の制御装置は、第4図に示すようにプロセス変数
を検出する検出器1と、目標値SVから検出器1で検出
したプロセス変数値P■を減算して偏差を求める偏差演
算手段2と、この偏差演算手段2で求めた偏差を受けて
予め定められたP(比例)I(積分)またはPID(D
は微分)制御パラメータを用いてPID調節演算を行っ
て操作出力値MVを求めるPID調節演算手段3とを備
え、この演算手段3で求めた操作出力値MVを与えて制
御対象4を制御する構成である。
ところで、−船釣には、外乱信号を与えて制御対象のプ
ロセス特性値から制御パラメータを決定し、その制御パ
ラメータに基づいてPlまたはPID調節演算を実行す
るが、閉ループ全体から見たとき制御応答性が非常に悪
くなる場合がある。
これは操作出力値のある領域において発散状態を呈し結
果的に整定か遅れるためであり、これは閉ループルのト
ータルループゲインが非線形性を有していることにある
そこで、従来、PIまたはPID調節演算手段3内また
はPID調節演算手段3の出力側にループゲイン設定部
を設け、この調節演算手段3で種々の操作出力値を可変
しながらプロセス変数値をサンプリングし、人為的に複
雑な計算を行いながら逆関数を求めた後、これをトータ
ルループゲインとI、て手動にて設定することが行われ
ている。
(発明が解決しようとする課題) しかし、種々の操作出力値を可変しながらプロセス変数
値をサンプリングすることは非常に煩雑であり、また逆
関数を求めるのに長時間を要する問題がある。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、必要な時に
連続的または間欠的に非線形性関数に対する逆関数を自
動的に求めてトータルループゲインを線形化でき、操作
量全域に亘って制御ループの応答性を高めうるプロセス
制御装置を提供することを目的とする。
[発明の構成コ (課題を解決するための手段) 本発明のプロセス制御装置は上記課題を解決するために
、目標値とプロセス変数値との偏差に基づいてP(P:
比例)I(l積分)またはPID(D:微分)調節演算
を行って操作出力値を得た後、この操作出力値を用いて
制御対象を制御するプロセス制御装置において、予め定
めた複数点のテスト用操作出力値およびその近傍のテス
ト用操作出力値または現在運転中の前記操作出力値およ
びその近傍の操作出力値に対するプロセス変数値をサン
プリングし、これらサンプリングデータから非線形連続
関数を求めるとともに当該非線形連続関数の逆関数を得
る補償折線演算手段と、前記PIまたはPID調節演算
結果の前記操作出力値に前記補償折線演算手段で得られ
た逆関数を与えてトータループゲインをほぼ線形化する
ループゲイン補償折線発生手段とを備えた構成である。
(作用) 従って、本発明は以上のような手段を講じたことにより
、先ず、補償折線演算手段では予めメモリに記憶された
複数点のテスト用操作出力値およびその近傍のテスト用
操作出力値を予め定めた時間間隔で出力し、または現在
運転中の前記操作出力値およびその近傍の操作出力値を
予め定めた時間間隔で出力し、これら操作出力値に対す
るプロセス変数値をサンプリングする。しかる後、これ
ら複数点のサンプリングデータを取得したならば、各操
作出力値の傾斜を求めて直線化した後、これら複数の直
線を結んで得られる非線形連続関数の逆関数を求める。
そして、この補償折線演算手段で求めた逆関数をループ
ゲイン補償折線発生手段に設定する。その結果、PIま
たはPID調節演算結果である操作出力値に対して前記
補償折線演算手段で得られた逆関数が与えられてプロセ
ス制御系のトータループゲインはほぼ線形化し、操作量
全域に亘って制御ループの応答性を高めることかできる
(実施例) 以下、本発明の一実施例について第1図を参照して説明
する。同図において11は目標値S■から検出器12で
検出したプロセス変数値PVを減算して偏差を得る偏差
演算手段、13は予め定めたPIまたはPID制御パラ
メータを用いて前記偏差を零とするような操作出力値M
Vを得、また外部からテストモード指令が入ったとき後
続のスイッチ14を図示位置からテストモード側に切換
えるPID調節演算手段、15はメモリ、時計機能等を
もった折線生成用テスト信号発生手段であって、このメ
モリにはテスト用操作出力値データMV、、MV2 、
その近傍のデータ△MVおよび時間データST、、、・
・・、Sr1.、・・・等が記憶され、テストモード指
令が入力されたときメモリからMV、を読み出して出力
し、また所定時間後にメモリからΔMVを読み出してM
V、+ΔMVなるデータを出力し、テスト用操作出力値
データMv2についても同様に行うとともに必要な時に
サンプリング信号を出力する。なお、ST、、、・・・
はテスト用データ例えばMV、の送出後間ループを一巡
するに相当する時間であって、制御対象16の時定数を
T1無駄時間をLとすると、ST、、、・・・>L+3
Tを目安として設定する。これはMV、の送出後動的影
響を排除して安定域に到達するであろう時間である。S
T2.、・・・は出力データ読取り時間である。17は
メモリおよび演算手段を有し、メモリにはテスト用デー
タMV、。
MV2が記憶され、前記テスト用データMV、。
MV2の出力に対応するプロセス変数値pv、。
pv2を取り込んで非線形連続関数を生成し、かつ、こ
の非線形連続関数から逆関数を生成して補償折線を得る
補償折線演算手段、18は補償折線演算手段17で求め
た補償折線を発生して操作出力値に対して補償を行うル
ープゲイン補償折線発生手段である。
次に、以上のように構成された装置の動作について説明
する。先ず、外部からテストモード指令を与えると、調
節演算手段13でテストモードであると判断し、スイッ
チ14を図示位置からテストモード側に切換える。一方
、折線生成用テスト用信号発生手段15ではテストモー
ド指令を受けると、メモリからテスト用データMV、を
読み出して出力した後、時計装置により第2図のS T
 z時間経過後サンプリング信号を補償折線演算手段1
7に送出する。ここで、補償折線演算手段17はサンプ
リング信号を受けると制御対象16の入力側から前記テ
スト用データMV、とこのMV。
に対応する検出器12で検出したプロセス変数値Pv1
を取り込んで記憶する。なお、MV、は既に記憶されて
いるのでそれを用いてもよい。
また、テスト信号発生手段15は第2図に示すごと<S
T++経過後ST2.秒後にメモリからテスト用データ
△MVを読み出して、 MV−MV 1 +△MV を出力する。しかる後、さらに時間ST、。経過後にサ
ンプリング信号を送出すると、補償折線演算手段17で
は同様1.:MV (−MVI +ΔMV)i:対応す
るプロセス変数値PV−PVI+△Pv1を検出器12
からサンプリングして記憶する。づき続き、ST2□秒
後、テスト信号発生手段15はメモリからテスト用デー
タM■2を読み出して出力し、5T13経過後に同様に
サンプリング信号を送出する。従って、補償折線演算手
段17は同様にMV2に始応するpv2をサンプリング
する。
さらに、5T23経過後、M■2+△MVに対応するp
v−pv2+ΔPv2をサンプリングして記憶する。
以上のようにしてデータをサンプリングした後、補償折
線演算手段17では第3図の如<2+ポイントと22ポ
イントとに関連する部分の傾斜に1(−△PV1 /Δ
MV)   k2  (−ΔPV2 /ΔMV)を求め
る。しかる後、非線形連続関数を生成するために、21
,2.ポイントの座標を求める。すなわち、 Z1直線は、 y−1(x−Xl )+y1  −(I)で表せる。但
し、Xi−MV、1.Y + −P V l。
kl −(ΔPV、/ΔMV) である。一方、Z2直
線は、 ’/−に2 (x  X2 )+Y2   − (2)
で表せる。但し、X2−MV2.y2−pv2 。
k2−(△PV2/△MV)である。このようにして2
..22直線を求めた後、(I)式および(2)式から
なる連立方程式を用いて2..22の交点Z1□、すな
わち Xl、2− fY+  kl Xl (3/2  k2X2 )/ (kt  k2))3/
1.2− t (KI ”11X+ )(K2 V2 
 X2)/ (KI  K2))を求める。但し、K 
1−1 / k +  K 2−1 /に2である。
このようにして求めた折線をy−f(MV)とすると、
第3図に示す如く折線fに対する逆関数B。
つまり、 MV−f−’(y) が得られるので、この逆関数をループゲイン補償折1と
して前記ループゲイン補償折線発生手段18に登録する
従って、以上のような実施例によれば、予め定めたテス
ト用データMV、、MV2およびその近傍ノデータニ対
応するPV、、PV、+△PV、。
PV2.、PV2+ΔPV2をサンプリンクするととも
にそれぞれの線形の傾斜から直線を得た後、これら複数
の直線を結合して非線形連続関数を得、しかる後、この
非線形連続関数の逆関数を求めてループゲイン補償折線
発生手段18に登録したので、制御対象16および検出
器12を含むゲインが非線形性であっても、ループゲイ
ン補償折線発生手段18にてその非線形関数に対する逆
関数を与えることにより、操作量全域に対してトータル
ループゲインをほぼ線形とすることができる。
なお、上記実施例では2つの基準点、つまりテスト用デ
ータM V + 、 M V 2に対する連続関数を求
める例について説明したが、基準点が3点以上であって
も同様に基準点間の交点を結んで同様の方法で逆関数を
求めることができる。
また、上記実施例では、2..22.、、、の座標決定
を自動的、かつ、連続的に行うようにしたが、プラント
操業上連続で行なうことが困難な場合があるが、このよ
うなときには手動操作にて1点ずつ指令を与え、テスト
信号発生手段15にて図示点線に示す如くループゲイン
補償折線発生手段18の出力側より現在運転中のMVを
取り込んで、前記ST、、ST2の時間を生かしつつ当
該MVに対応するプロセス変数値PVをサンプリングし
、さらに△MVだけ変化させたときのPvoをサンプリ
ングすることによりそれらの傾斜k。を求めていく。そ
して、何点かについてPV6値と傾斜knを得たならば
、それらの直線を結んで逆関数を生成するようにしても
よい。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種
々変形して実施できる。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、連続的または間欠
的に非線形性関数に対する逆関数を自動的に求めて登録
することができ、よってこの逆関数を用いてトータルル
ープゲインを線形化することにより、操作量全域に亘っ
て制御ループの応答性を高めることができるプロセス制
御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第3図は本発明装置の一実施例を説明する
ために示したもので、第1図は装置の構成図、第2図は
テスト用データの出力状態およびテスト用データに対す
るプロセス変数値のサンプリング時間を説明する図、第
3図は非線形連続関数から逆関数を求める説明図、第4
図は従来装置の構成図である。 11・・・偏差演算手段、12・・・検出器、13・・
・PID調節演算手段、14・・・スイッチ手段、15
・・・テスト信号発生手段、16・・・制御対象、17
・・・補償折線演算手段、18・・・ループゲイン補償
折線発生手段。 PV MV1 MV2 第3図 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 目標値とプロセス変数値との偏差に基づいてP(P:比
    例)I(I:積分)またはPID(D:微分)調節演算
    を行って操作出力値を得た後、この操作出力値を用いて
    制御対象を制御するプロセス制御装置において、 予め定めた複数点のテスト用操作出力値およびその近傍
    のテスト用操作出力値または現在運転中の前記操作出力
    値およびその近傍の操作出力値に対するプロセス変数値
    をサンプリングし、これらサンプリングデータから非線
    形連続関数を求めるとともに当該非線形連続関数の逆関
    数を得る補償折線演算手段と、前記PIまたはPID調
    節演算結果の前記操作出力値に前記補償折線演算手段で
    得られた逆関数を与えてトータループゲインをほぼ線形
    化するループゲイン補償折線発生手段とを備えたことを
    特徴とするプロセス制御装置。
JP18460790A 1990-07-12 1990-07-12 プロセス制御装置 Pending JPH0471003A (ja)

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JP18460790A JPH0471003A (ja) 1990-07-12 1990-07-12 プロセス制御装置

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JP18460790A Pending JPH0471003A (ja) 1990-07-12 1990-07-12 プロセス制御装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100548924B1 (ko) * 1999-05-06 2006-02-02 에스케이 텔레콤주식회사 입/출력 회로의 이득 구간 인식 선형 보상 장치 및 방법
JP2007094395A (ja) * 2005-08-31 2007-04-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 可変光減衰器

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