JPH047602A - Pid control method - Google Patents

Pid control method

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JPH047602A
JPH047602A JP10767690A JP10767690A JPH047602A JP H047602 A JPH047602 A JP H047602A JP 10767690 A JP10767690 A JP 10767690A JP 10767690 A JP10767690 A JP 10767690A JP H047602 A JPH047602 A JP H047602A
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JP
Japan
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output rate
control
pid
bias
value
Prior art date
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Pending
Application number
JP10767690A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kuniharu Komori
小森 国治
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPH047602A publication Critical patent/JPH047602A/en
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Abstract

PURPOSE:To settle a controlled variable in a short time without causing overshoot by calculating a bias automatically by an apporximate expression, and controlling a controlled system according to output rate calculated by considering this bias the initial value of an integration correction term.. CONSTITUTION:A positive direction bias arithmetic part 5 and a negative direc tion bias arithmetic part 5 calculate respectively integration correction values a positive direction PID arithmetic part 2 and a negative direction PID arithme tic part 4 ought to generate when the controlled variable (temperature) is settled at a target value, and output them respectively as a positive direction bias A<+> and a negative direction bias A<->. An adder 6 adds a positive direction PID calculated value and the positive direction bias A<+>, and generates positive direc tion output rate y<+>, and the adder 7 adds a negative direction PID calculated value and the negative direction bias A<->, and generates negative direction output rate y<->. The controlled system 8 is controlled according to the positive direction output rate y<+> and the negative direction output rate y<->, and a detector 9 detects the controlled variable the controlled system 8 outputs, and outputs a detected value Xn. Thus, the controlled system can be settled in a short time without causing the overshoot or a dead zone.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は制御開始時の出力率と異る出力率によって制御
量が目標値に整定される制御系のPID制御方法に関し
、特に前記制御系を正負両方向のPID制御によって制
御するPID制御方法に関する。
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a PID control method for a control system in which a controlled variable is set to a target value by an output rate different from the output rate at the start of control, and in particular, The present invention relates to a PID control method for controlling by PID control in both positive and negative directions.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般にPID制御系は次の2つのカテゴリーに分けるこ
とができる。
Generally, PID control systems can be divided into the following two categories.

(1)制御開始時の出力率と同じ出力率によって制御量
が目標値に整定される制御系。
(1) A control system in which the controlled variable is set to the target value using the same output rate as the output rate at the start of control.

(2)制御開始時の出力率と異る出力率によフて制御量
が目標値に整定される制御系。
(2) A control system in which the controlled variable is set to a target value by an output rate different from the output rate at the start of control.

制御系(1)としては、例えば特開昭63−61311
号公報に記載された制御系(以下、公報1の制御系と記
す)がある。この制御系は水平に置かれたXYステージ
の移動ステージを目標位置まで移動させて位置決めする
。移動ステージは初期位置においても目標位置において
も静止するので、出力率の初期値および最終値はいずれ
もOである。したがって、公報1の制御系においては、
積分補正値が目標位置において0になるように、偏差が
最初に0になった時点における積分補正値と逆符号の初
期値を積分補正項に与えている。
As the control system (1), for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-61311
There is a control system described in the publication (hereinafter referred to as the control system of publication 1). This control system moves and positions a horizontally placed XY stage moving stage to a target position. Since the moving stage is stationary both at the initial position and at the target position, both the initial and final values of the output rate are O. Therefore, in the control system of Publication 1,
In order for the integral correction value to become 0 at the target position, an initial value with an opposite sign to the integral correction value at the time when the deviation first becomes 0 is given to the integral correction term.

制御系(2)として、例えば磁気浮上制御系がある。こ
の場合には移動体を空中に持ち上げて静止させるために
移動体の重さを補償する磁気浮上刃が必要である。した
がって、移動体の位置を整定させるためには、前記磁気
浮上刃を生じさせる出力率が生成されていなければなら
ない。また、他の例としては、例えば電気炉を室温以上
の一定温度に整定させる温度制御系がある。この場合に
は、電気炉から周囲に逃散する熱エネルギーを補償する
ための電力が必要であり、整定時にはその電力を生成す
るための出力率が必要である。このように制御系(1)
 、 (2)の整定条件の基本的な相違は、制御系(1
)においては整定時に出力率が0でなければならないこ
とであり、一方、制御系(2)においては整定時に、制
御対象を安定状態に維持するための出力率が生成されて
いなければならないことである。
The control system (2) includes, for example, a magnetic levitation control system. In this case, a magnetic levitation blade that compensates for the weight of the moving object is required to lift the moving object into the air and keep it stationary. Therefore, in order to settle the position of the moving object, a power rate must be generated that causes the magnetically levitated blade to occur. Another example is a temperature control system that sets an electric furnace to a constant temperature above room temperature. In this case, power is required to compensate for the thermal energy escaping from the electric furnace to the surroundings, and a power rate is required to generate that power during settling. In this way, the control system (1)
, The basic difference in the setting conditions of (2) is that the control system (1
), the output rate must be 0 at the time of settling, while in the control system (2), at the time of settling, the output rate must be generated to maintain the controlled object in a stable state. be.

以下、制御系(2)について記述する。The control system (2) will be described below.

制御系(2)において制御量を目標値に立上げるとき、
できるだけ急速に立上げかつ、立上げ後のオーバーシュ
ートをできるだけ少くする、すなわち、よい整定波形で
整定することが必要である。
When raising the controlled variable to the target value in the control system (2),
It is necessary to start up as quickly as possible and to minimize overshoot after startup, that is, to settle with a good settling waveform.

通常、立上げの際、偏差が比例帯に入ると積分動作が開
始されるが、積分補正項の初期値を整定時における積分
補正値に等しくするとオーバーシュートがほとんどなく
、短い整定時間で制御量を整定させることができる。こ
のとき、もし積分補正項の初期値が定常状態における積
分補正値より大きければオーバーシュートが起こり、小
さければ整定時間が長くなる。このような問題を解消す
るために、例えば特開昭59−8001号(以下、公報
2と記す)に示されているように、定常状態に入るとそ
のときの操作量を安定操作量(アンチリセット値)とし
て記憶しておき、次にシステムを立ち上げる場合にはそ
の安定操作量に対応する積分補正値を積分補正項の初期
値として用いることによって整定特性を向上させるよう
にした制御方法が知られている。
Normally, during start-up, when the deviation enters the proportional band, the integral operation starts, but if the initial value of the integral correction term is made equal to the integral correction value at the time of settling, there will be almost no overshoot, and the control amount will be controlled in a short settling time. can be stabilized. At this time, if the initial value of the integral correction term is larger than the integral correction value in the steady state, overshoot will occur, and if it is smaller, the settling time will become longer. In order to solve this problem, for example, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-8001 (hereinafter referred to as Publication 2), when a steady state is entered, the operation amount at that time is changed to a stable operation amount (anti-operation amount). There is a control method that improves the settling characteristics by storing the integral correction value corresponding to the stable operation amount as the initial value of the integral correction term when the system is started up next time. Are known.

一方、目標値に対して正方向制御、負方向制御をするそ
れぞれ第1.第2のPID制御手段による制御方法は、
例えば特開昭60−163101号公報および特開昭6
4−26201号公報(以下、それぞれ公報3、公報4
と記す)に記載されている。公報3のPID制御方法に
おいては正方向制御、負方向制御の選択の判断を偏差の
符号(正または負)に従って行い、公報4のPID制御
方法においては、その判断を、それぞれのPID制御手
段で演算されたPID出力率の符号に従って行っている
On the other hand, the first and second sections perform positive control and negative control with respect to the target value. The control method using the second PID control means is as follows:
For example, JP-A-60-163101 and JP-A-6
Publication No. 4-26201 (hereinafter referred to as Publication 3 and Publication 4, respectively)
). In the PID control method of Publication 3, the selection of positive direction control or negative direction control is determined according to the sign (positive or negative) of the deviation, and in the PID control method of Publication 4, the determination is made by each PID control means. This is done according to the sign of the calculated PID output rate.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

前記のアンチリセット値を設定するPID制御方法には
次の問題点がある。
The PID control method for setting the anti-reset value described above has the following problems.

(1)制御対象が安定制御状態にあるかどうかの判断は
使用者によって行われるので、使用者は安定状態かどう
かを常にモニタする必要がある。
(1) Since the user determines whether the controlled object is in a stable control state, the user must constantly monitor whether the controlled object is in a stable state.

また、この判断基準は、使用者によって異るのでアンチ
リセット値として保持される値も使用者によって異る。
Furthermore, since this criterion differs depending on the user, the value held as the anti-reset value also differs depending on the user.

(2) アンチリセット値が一旦設定された後恒久的な
外乱が生じたり、設定値の変更等によって系の特性が変
われば、以前に書込まれたアンチリセット値は最適な値
ではなくなる。しかしこの場合にもアンチリセット値は
変更されないため、電源の投入時に大きなオーバーシュ
ートが発生したり制御特性が乱れることがある。また、
アンチリセット値の設定方法に誤りがあっても正しい値
を設定することができない。
(2) Once the anti-reset value is set, if a permanent disturbance occurs or the characteristics of the system change due to changes in the set value, the previously written anti-reset value will no longer be the optimal value. However, since the anti-reset value is not changed in this case, a large overshoot may occur when the power is turned on, or the control characteristics may be disturbed. Also,
Even if there is an error in the anti-reset value setting method, the correct value cannot be set.

また、前記第1.第2のPID制御手段によって正・負
方向制御を行う従来のPID制御方法には次の問題点が
ある。
In addition, the above-mentioned No. 1. The conventional PID control method that performs positive/negative direction control using the second PID control means has the following problems.

(1)公報3に記載されているPID制御方法において
は、過渡応答中に制御量が設定値近傍で上下を縁り返し
た場合、正方向と負方向の出力が交互に繰り返し出力さ
れるためハンチングが発生し易い。
(1) In the PID control method described in Publication 3, if the controlled variable goes up and down near the set value during a transient response, outputs in the positive direction and negative direction are repeatedly output alternately. Hunting is likely to occur.

(2)公報4に記載されているPID制御方法において
は、設定値近傍でPID演算部によフて演算された出力
率は、設定値に整定した時の積分補正値に近い値となる
。したがって、制御系(1)((従来の技術)の項参照
)のように、制御量が目標値に整定されたときの出力率
が0である場合には、出力率の正負による正方向制御、
負方向制御の切換えは、ハンチングを防ぐために有効な
方法である。しかし、制御系(2)のように、制御量が
目標値に整定されたときの出力率が0でない場合には、
出力率の正負による制御方向の切換えは、制御量の、目
標値付近の変動を補償する動作にはなり得ない。その結
果、制御量が目標値に整定した状態において外乱が発生
しても、外乱修正のための制御方向の切換えが行われな
い不感帯が生じ、しかもこの不感帯は、外乱の大きさに
よっては制御範囲全域にねたって存在する。
(2) In the PID control method described in Publication 4, the output rate calculated by the PID calculation section near the set value becomes a value close to the integral correction value when the set value is settled. Therefore, when the output rate is 0 when the controlled variable is set to the target value, as in control system (1) (see the section (Prior art)), positive direction control is performed depending on the positive/negative of the output rate. ,
Switching the negative direction control is an effective method to prevent hunting. However, as in control system (2), when the output rate is not 0 when the controlled variable is set to the target value,
Switching the control direction depending on whether the output rate is positive or negative cannot be an operation that compensates for fluctuations in the control amount around the target value. As a result, even if a disturbance occurs with the controlled variable set to the target value, a dead zone occurs in which the control direction is not switched to correct the disturbance. It exists all over the place.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明の第1のPID制御方法は、 制御開始時の出力率と異る出力率によって制御量が目標
値に整定される制御系のPID制御方法であって、 制御量を、任意に定めた第1.第2の目標値に整定させ
たときの積分補正値をそれぞれ第1.第2の積分補正値
とし、第1.第2の積分補正値を予め測定し、 制御量を所望の目標値に整定させるときには、制御量が
当該所望の目標値に整定したときにおける積分補正値を
、第1および第2の積分補正値から直線近似によって演
算し、 ノ 前記演算された積分補正値を積分補正項の初期値として
PID演算手段に与え、該PID演算手段によって生成
される出力率によって制御量を制御する。
A first PID control method of the present invention is a PID control method for a control system in which a controlled variable is set to a target value by an output rate different from the output rate at the start of control, wherein the controlled variable is arbitrarily determined. 1st. When the integral correction value is set to the second target value, the first. the second integral correction value, and the first integral correction value. When the second integral correction value is measured in advance and the controlled variable is set to a desired target value, the integral corrected value when the controlled variable is settled to the desired target value is set to the first and second integral correction values. The calculated integral correction value is given to the PID calculation means as an initial value of the integral correction term, and the control amount is controlled by the output rate generated by the PID calculation means.

本発明の第2のPID制御方法は、制御対象からフィー
ドバックされた制御量の、目標値に対する偏差に応答し
て制御量の正方向の変化を制御する第1の出力率を生成
する第1のPID制御手段と、前記偏差に応答して制御
量の負方向の変化を制御する第2の出力率を生成する第
2のPID制御手段を有し、各PID制御手段は制御開
始時の出力率と異る出力率によって制御量を目標値に整
定するPID制御方法であって、 制御量が目標値に整定されているときに生成されるべき
、第1.第2のPID制御手段の積分補正値をそれぞれ
第1.第2のバイアスとし、第1゜第2のPID制御手
段はそれぞれ第1.第2のバイアスを各々の積分補正項
の初期値としてそれぞれ第1.第2の出力率を生成し、 偏差が正の第1の所定値以上のときには第1の出力率に
よって制御量を制御し、偏差が負の第2の所定値以下の
ときには第2の出力率によって制御量を制御し、 偏差が第2の所定値より大きく第1の所定値よりも小さ
い場合において、第1の出力率が第1のバイアス以上の
ときには、制御を第1の出力率による制御に切換え、第
1の出力率が第1のバイアスより小さいときには、第1
の出力率を制御から切離し、第2の出力率が第2のバイ
アスより大きいときには、第2の出力率を制御から切離
し、第2の出力率が第2のバイアス以下のときには、制
御を第2の出力率による制御に切換える。
A second PID control method of the present invention includes a first PID control method that generates a first output rate that controls a positive change in a controlled variable in response to a deviation of a controlled variable fed back from a controlled object from a target value. It has a PID control means, and a second PID control means for generating a second output rate for controlling a change in the control amount in the negative direction in response to the deviation, and each PID control means has an output rate at the start of the control. A PID control method in which a controlled variable is set to a target value by an output rate different from the first one, which is to be generated when the controlled variable is set to the target value. The integral correction value of the second PID control means is set to the first. the second bias, and the first and second PID control means respectively have the first and second biases. The second bias is used as the initial value of each integral correction term, and the second bias is set as the initial value of each integral correction term. A second output rate is generated, and when the deviation is greater than or equal to a positive first predetermined value, the control amount is controlled by the first output rate, and when the deviation is less than or equal to a negative second predetermined value, the control amount is controlled by the second output rate. and when the deviation is larger than the second predetermined value and smaller than the first predetermined value and the first output rate is equal to or higher than the first bias, the control is controlled by the first output rate. and when the first output rate is less than the first bias, the first
When the second output rate is greater than the second bias, the second output rate is disconnected from the control, and when the second output rate is less than or equal to the second bias, the control is disconnected from the control. Switch to control based on output rate.

〔作 用〕[For production]

本発明の第1のPID制御方法においては、目標値と、
制御量が目標値に整定されたときの積分補正値(以下、
バイアスと記す)との間に線形関係を仮定することによ
り、良い整定波形で制御量を任意の目標値に整定するた
めに積分補正項に与えるべき初期値、すなわちバイアス
を簡単に演算することができる。したがってバイアスを
定めるために制御量の整定状態をモニタする必要はなく
、その結果、制御量が整定したかどうかを判断する基準
が使用者によフて異ることから生ずる問題をも克服する
ことができる。また、目標値を変更するとき、それにと
もなうバイアスを推定算出することにより、系の特性変
化によらず最適の初期値を与えることができる。
In the first PID control method of the present invention, the target value and
Integral correction value (hereinafter referred to as
By assuming a linear relationship between the bias and the bias, it is possible to easily calculate the initial value that should be given to the integral correction term, that is, the bias, in order to settle the controlled variable to an arbitrary target value with a good settling waveform. can. Therefore, it is not necessary to monitor the settling state of the controlled variable in order to determine the bias, and as a result, it is possible to overcome the problem that arises from the fact that the criteria for determining whether the controlled variable has stabilized varies depending on the user. I can do it. Further, when changing the target value, by estimating and calculating the bias associated with the change, it is possible to provide an optimal initial value regardless of changes in system characteristics.

本発明の第2のPID制御方法は、正方向制御、負方向
制御の切換えを、バイアスを基準にして判断する。
In the second PID control method of the present invention, switching between positive direction control and negative direction control is determined based on bias.

一般に制御対象が時間遅れ特性をもつ場合には、現在の
出力率に応答する偏差は遅れ時間τ後に生成される。換
言すれば現在の偏差は遅れ時間τだけ以前の出力率に対
応する。したがって、現在の偏差によフて正・負方向制
御を切換えると出力率がオーバーシュートし、その結果
、制御量がオーバーシュートする。
Generally, when a controlled object has time delay characteristics, a deviation responsive to the current output rate is generated after a delay time τ. In other words, the current deviation corresponds to the previous output rate by the delay time τ. Therefore, when positive/negative direction control is switched depending on the current deviation, the output rate overshoots, and as a result, the control amount overshoots.

第2のPID制御方法においては、出力率が整定時の出
力率、すなわちバイアスを越すと、偏差の如何に関わら
ず、PID制御の正、負方向を切換えるのでオーバーシ
ュートや不感帯を生ずることなく、制御系(2)((従
来の技術〕参照)を整定させることができる。
In the second PID control method, when the output rate exceeds the output rate at the time of settling, that is, the bias, the PID control is switched between positive and negative directions regardless of the deviation, so there is no overshoot or dead zone. The control system (2) (see (Prior Art)) can be stabilized.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明のPID制御方法を適用するPID制御
系の第1の実施例のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of a PID control system to which the PID control method of the present invention is applied.

本実施例のPID制御系は正方向制御および負方向制御
を行う両方向制御系で、制御対象は電気炉である。正方
向PID演算部2.負方向PID演算部4はそれぞれ偏
差e。を入力し、PID演算を行い、正方向PTD演算
値、負方向PID演算埴yミ、バを出力する。正方向バ
イアス演算部3.負方向バイアス演算部5はそれぞれ、
制御量(温度)が目標値に整定されたときに正方向PI
D演算部2.負方向PID演算部4が生成すべき積分補
正値を演算しそれぞれ正方向バイアスA+、負方向バイ
アスへ−として出力する。加算器6は正方向PID演算
値’inと正方向バイアス八〇とを加算し、正方向出力
率y+を生成する。加算器7は負方向PID演算値yλ
と負方向バイアスA−とを加算し、負方向出力率y−を
生成する。制御対象8は正方向出力率y+。
The PID control system of this embodiment is a bidirectional control system that performs positive direction control and negative direction control, and the controlled object is an electric furnace. Forward direction PID calculation section 2. The negative direction PID calculating section 4 each calculates a deviation e. is input, PID calculation is performed, and the positive direction PTD calculation value, negative direction PID calculation value, ymi, and ba are output. Positive direction bias calculation unit 3. Each of the negative direction bias calculation units 5
Positive direction PI when the controlled variable (temperature) is set to the target value
D calculation section 2. The negative direction PID calculating section 4 calculates the integral correction value to be generated and outputs it as a positive direction bias A+ and a negative direction bias as -, respectively. The adder 6 adds the positive direction PID calculation value 'in and the positive direction bias 80 to generate a positive direction output rate y+. The adder 7 receives the negative direction PID calculation value yλ
and negative direction bias A- are added to generate a negative direction output rate y-. The controlled object 8 has a positive direction output rate y+.

負方向出力率y−によって制御される。検出器9は、制
御対象8が出力した制御量を検出し、検出値X・を出力
する。減算器10は設定ブロック1が生成した目標値X
。から検出値xnを減算し、偏差enを生成する。
It is controlled by the negative direction output rate y-. The detector 9 detects the control amount output by the controlled object 8 and outputs a detected value X. The subtracter 10 receives the target value X generated by the setting block 1.
. The detected value xn is subtracted from the value xn to generate the deviation en.

次に本実施例の動作を説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.

第2図は、本実施例の動作を説明するための、制御量の
設定値と正方向バイアスとの関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the set value of the control amount and the forward bias for explaining the operation of this embodiment.

先ず、正方向バイアス演算部3.負方向バイアス演算部
5を、それ−ぞれ加算器6.7から切離す。
First, the forward bias calculation section 3. Negative bias calculation section 5 is separated from adder 6.7, respectively.

次に、設定ブロック1に、最大の正方向PID演算値に
ほぼ対応する制御量の整定偵(第1の設定値)x、8を
設定し、制御を正方向制御に切換えてPID制御を実行
する。そして、電気炉の温度が整定したとき正方向PI
D演算値Vn、 m11M+負方向PID演算値Yn、
+m□を測定する。整定時には、正、負方向PID演算
値はそれぞれ正、負方向バイアスに等しい。
Next, in setting block 1, set the control amount (first setting value) x, 8 that approximately corresponds to the maximum positive direction PID calculation value, switch the control to forward direction control, and execute PID control. do. Then, when the temperature of the electric furnace has stabilized, the forward direction PI
D calculation value Vn, m11M+negative direction PID calculation value Yn,
Measure +m□. At the time of settling, the positive and negative direction PID calculation values are equal to the positive and negative direction biases, respectively.

次に、設定ブロック1に最小の正方向PID演算値にほ
ぼ対応する制御量の整定値(第2の設定値)Xm+nを
設定して正方向PID制御を実行する。
Next, a set value (second set value) Xm+n of the control amount that approximately corresponds to the minimum forward PID calculation value is set in the setting block 1 to execute the forward PID control.

そして電気炉の温度が整定したとき、正方向PID演算
値yTl 9m i n +負方向PID演算値!/n
、minを測定する。この正、負方向PID演算値Vn
、a++n+ Vn、ヨ、nもそれぞれ正、負方向PI
D演算部のバイアスに等しい。
Then, when the temperature of the electric furnace has stabilized, the positive direction PID calculation value yTl 9min + negative direction PID calculation value! /n
, min. This positive and negative direction PID calculation value Vn
, a++n+ Vn, yo, and n are also positive and negative direction PI, respectively.
It is equal to the bias of the D calculation section.

次に、正、負方向バイアス演算部3.5をそれぞれ加算
器6.7に接続し、正方向バイアス演算部にはXmax
+ Xm1n+ yn、raaw+ yn、+ainを
記憶させ、負方向バイアス演算部5にはX1llaに・
Xm1n・yλ、 ff1aX+ Vn、 l1lin
を記憶させる。
Next, the positive direction bias calculation section 3.5 is connected to the adder 6.7, and the positive direction bias calculation section 3.5 is connected to the adder 6.7.
+Xm1n+ yn, raw+yn, +ain are stored, and the negative direction bias calculation unit 5 stores
Xm1n・yλ, ff1aX+ Vn, l1lin
to remember.

電気炉の温度を目標値Xに整定するときには、正、負方
向バイアス演算部3.5にそれぞれ次の演算をさせ、そ
れぞれ正、負方向バイアスA”、 A−とじて出力させ
る。
When setting the temperature of the electric furnace to the target value X, the positive and negative direction bias calculating sections 3.5 are respectively made to perform the following calculations and output as positive and negative direction biases A'' and A-, respectively.

これらの正、負方向バイアスA”、 A−は直線近似で
求められた、整定時における正、負方向積分補正値であ
る。また、正、負方向出力率y“=yス+A”、 y−
=バ+A−は、それぞれ正、負方向積分補正値A”、 
A−を初期値とする、整定時における出力率であって、
整定時にはyA=yλ=0、したがってy′″=A”、
 y−=A−である。
These positive and negative direction biases A'' and A- are the positive and negative direction integral correction values at the time of settling, which were obtained by linear approximation. Also, the positive and negative direction output rates y"=ys+A", y −
=B+A- are the positive and negative integral correction values A'', respectively.
The output rate at the time of settling, with A- as the initial value,
When settling, yA=yλ=0, therefore y′″=A”,
y-=A-.

第3図は本発明のPID制御方法を通用するPID制御
系の第2の実施例のブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram of a second embodiment of a PID control system that applies the PID control method of the present invention.

本実施例のPID制御系は第1図のPID制御系に、正
方向判断ブロック11.負方向判断ブロック12を付加
したものである。
The PID control system of this embodiment has a positive direction judgment block 11. A negative direction judgment block 12 is added.

正、負方向判断ブロック11.12は、偏差enを人力
すると共に、正、負方向出力率y”、 y−をそれぞれ
入力し、偏差enを比例帯PBと比較し、かつ、正、負
方向出力率y”、 y−をそれぞれ正、負方向バイアス
A”、 A−と比較し、制御を正方向PID制御または
負方向PID制御を切換え、それぞれ出力率ζ1.ζ−
を出力する。
The positive and negative direction judgment block 11.12 inputs the deviation en manually, inputs the positive and negative direction output rates y'' and y-, respectively, compares the deviation en with the proportional band PB, and calculates the positive and negative direction. The output rates y'' and y- are compared with the positive and negative direction biases A'' and A-, respectively, and the control is switched between positive direction PID control and negative direction PID control, and the output rates ζ1 and ζ- are respectively determined.
Output.

次に本実施例の動作を説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.

正、負方向PID演算部2,4は、それぞれ次の演算を
行い、正、負方向PID演算値Vn+6を生成する。
The positive and negative direction PID calculation units 2 and 4 respectively perform the following calculations and generate positive and negative direction PID calculation values Vn+6.

たたし、 KW、 Kpはそれぞれ正、負方向比例ゲイン、T;、
 T、はそれぞれ正、負方向積分時間、T:、 TDは
それぞれ正、負方向微分時間、T:、 T、はそれぞれ
正、負方向演算周期である。
T, KW, and Kp are positive and negative proportional gains, respectively, and T;
T, are positive and negative integral times, T: and TD are positive and negative differential times, respectively, and T: and T are positive and negative calculation periods, respectively.

正方向判断ブロック11は比例帯PHおよび正方向バイ
アスA+を記憶し、次の判断および正方向出力率y+の
切換え動作を行う。
The forward direction judgment block 11 stores the proportional band PH and the forward direction bias A+, and performs the next judgment and the switching operation of the forward direction output rate y+.

(i)  en>Pa/2  のときη” =y”  
   (4)(ii) −(Pa/2)≦eo≦PB/
2  のとき、y9≧A+ の場合にはη”=y”  
(5)y′″くA のときη”=0     (6)(
i ii)  e、< −Pa/2  の場合にはη”
=0(7)同様に負方向判断ブロック12は、比例帯P
Bおよび負方向バイアスA−を記憶し、次の判断および
負方向出力率y−の切換え動作を行う。
(i) When en>Pa/2, η" = y"
(4)(ii) −(Pa/2)≦eo≦PB/
2, if y9≧A+, η”=y”
(5) When y′″×A, η”=0 (6) (
i ii) If e, < -Pa/2 then η”
=0 (7) Similarly, the negative direction judgment block 12 determines that the proportional band P
B and negative direction bias A- are stored, and the next judgment and negative direction output rate y- switching operation is performed.

(i)  en>Pa/2  の場合にはn−=0  
  (8)(ii)  (Pa/2)≦e、≦PB/2
  の場合、y−>A−のとき、η−=0    (9
)y−≦へ−のとき、η−=r   (10)(iii
)  en(−(Pa/2)  の場合にはη−= y
−(11) このように、偏差の大きさ1entがPa/2より大き
いときには偏差によって、正、負方向PID制御の切換
えを判断し、偏差の大きさIenlがPa/2より小さ
いときには、出力率y”、 y−をそれぞれ正、負方向
バイアス八“、八−と比較し、その切換えを判断する。
(i) If en>Pa/2, n-=0
(8)(ii) (Pa/2)≦e,≦PB/2
In the case of y->A-, η-=0 (9
) when y-≦to-, η-=r (10) (iii
) en(-(Pa/2), then η-= y
-(11) In this way, when the deviation size 1ent is larger than Pa/2, switching between positive and negative direction PID control is determined based on the deviation, and when the deviation size Ienl is smaller than Pa/2, the output rate y'' and y- are compared with positive and negative direction biases 8'' and 8-, respectively, to determine whether to switch them.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明は、制御開始時の出力率と異
る出力率によって整定される制御系において次の効果を
達成する。
As explained above, the present invention achieves the following effects in a control system that is settled by an output rate different from the output rate at the start of control.

(1)簡単な近似式によってバイアスを自動的に演算し
、このバイアスを積分補正項の初期値として演算された
出力率によって制御対象を制御することにより、アンチ
リセットを必要とせずに、短い時間にオーバーシュート
なく制御量を整定させることができる。
(1) By automatically calculating the bias using a simple approximation formula and using this bias as the initial value of the integral correction term to control the controlled object according to the calculated output rate, the system can be used in a short time without the need for anti-reset. The control amount can be stabilized without overshoot.

(2)正方向PID制御、負方向PID制御の切換えを
、正、負方向出力率と正、負方向バイアスとを比較して
判断することにより、外乱に対する不感帯が除かれ、短
い整定時間で外乱を修正することができる。
(2) By determining the switching between positive direction PID control and negative direction PID control by comparing the positive and negative direction output rates and the positive and negative direction bias, the dead zone for disturbances is eliminated, and the disturbance can be corrected.

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

第1図、第3図はそれぞれ本発明のPID制御方法を適
用するPID制御系の第1.第2の実施例のブロック図
、第2図は第1の実施例の動作を説明するための、制御
量の設定値と正方向バイアスとの関係を示すグラフであ
る。 1・・・設定ブロック、 2・・・正方向PID演算部、 3・・・正方向バイアス演算部、 4−・負方向PID演算部、 5−・負方向バイアス演算部、 6.7−・加算器、 8・・・制御対象、 9−・検出器、 10−・・減算器、 11−・・正方向判断ブロック、 12−・・負方向判断ブロック。 特許出願人 株式会社安川電機製作所
FIGS. 1 and 3 respectively show the first example of a PID control system to which the PID control method of the present invention is applied. FIG. 2, a block diagram of the second embodiment, is a graph showing the relationship between the set value of the control amount and the forward bias, for explaining the operation of the first embodiment. 1... Setting block, 2... Positive direction PID calculation section, 3... Positive direction bias calculation section, 4-. Negative direction PID calculation section, 5-. Negative direction bias calculation section, 6.7-. Adder, 8--Controlled object, 9--Detector, 10--Subtractor, 11--Positive direction judgment block, 12--Negative direction judgment block. Patent applicant: Yaskawa Electric Manufacturing Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)制御開始時の出力率と異る出力率によって制御量
が目標値に整定される制御系のPID制御方法において
、 制御量を、任意に定めた第1,第2の目標値に整定させ
たときの積分補正値をそれぞれ第1,第2の積分補正値
とし、第1,第2の積分補正値を予め測定し、 制御量を所望の目標値に整定させるときには、制御量が
当該所望の目標値に整定したときにおける積分補正値を
、第1および第2の積分補正値から直線近似によって演
算し、 前記演算された積分補正値を積分補正項の初期値として
PID演算手段に与え、該PID演算手段によって生成
される出力率によって制御量を制御することを特徴とす
るPID制御方法。
(1) In a PID control method for a control system in which a controlled variable is set to a target value by an output rate different from the output rate at the start of control, the controlled variable is set to arbitrarily determined first and second target values. When the control amount is set to the desired target value by measuring the first and second integral correction values in advance, Calculate an integral correction value when the desired target value has been set by linear approximation from the first and second integral correction values, and give the calculated integral correction value to the PID calculation means as an initial value of the integral correction term. , a PID control method characterized in that a control amount is controlled by an output rate generated by the PID calculation means.
(2)制御対象からフィードバックされた制御量の、目
標値に対する偏差に応答して制御量の正方向の変化を制
御する第1の出力率を生成する第1のPID制御手段と
、前記偏差に応答して制御量の負方向の変化を制御する
第2の出力率を生成する第2のPID制御手段を有し、
各PID制御手段は制御開始時の出力率と異る出力率に
よって制御量を目標値に整定するPID制御方法におい
て、制御量が目標値に整定されているときに生成される
べき、第1,第2のPID制御手段の積分補正値をそれ
ぞれ第1,第2のバイアスとし、第1、第2のPID制
御手段はそれぞれ第1,第2のバイアスを各々の積分補
正項の初期値としてそれぞれ第1,第2の出力率を生成
し、 偏差が正の第1の所定値以上のときには第1の出力率に
よって制御量を制御し、偏差が負の第2の所定値以下の
ときには第2の出力率によって制御量を制御し、 偏差が第2の所定値より大きく第1の所定値よりも小さ
い場合において、第1の出力率が第1のバイアス以上の
ときには、制御を第1の出力率による制御に切換え、第
1の出力率が第1のバイアスより小さいときには、第1
の出力率を制御から切離し、第2の出力率が第2のバイ
アスより大きいときには、第2の出力率を制御から切離
し、第2の出力率が第2のバイアス以下のときには、制
御を第2の出力率による制御に切換えることを特徴とす
るPID制御方法。
(2) a first PID control means that generates a first output rate for controlling a change in the positive direction of the controlled variable in response to a deviation of the controlled variable fed back from the controlled object from the target value; a second PID control means for responsively generating a second output rate for controlling a negative change in the controlled variable;
In a PID control method in which a controlled variable is set to a target value at an output rate different from an output rate at the start of control, each PID control means has a first, The integral correction values of the second PID control means are used as first and second biases, respectively, and the first and second PID control means respectively use the first and second biases as initial values of their respective integral correction terms. generates first and second output rates; when the deviation is greater than or equal to a positive first predetermined value, the control amount is controlled by the first output rate; when the deviation is less than or equal to the negative second predetermined value, the control amount is controlled by the second output rate; control the control amount according to the output rate of When switching to ratio control and the first output ratio is smaller than the first bias, the first
When the second output rate is greater than the second bias, the second output rate is disconnected from the control, and when the second output rate is less than or equal to the second bias, the control is disconnected from the control. A PID control method characterized by switching to control based on an output rate.
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