JPH05127704A - Controller - Google Patents

Controller

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Publication number
JPH05127704A
JPH05127704A JP28990591A JP28990591A JPH05127704A JP H05127704 A JPH05127704 A JP H05127704A JP 28990591 A JP28990591 A JP 28990591A JP 28990591 A JP28990591 A JP 28990591A JP H05127704 A JPH05127704 A JP H05127704A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
disturbance
time
control parameter
control
magnitude
Prior art date
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Pending
Application number
JP28990591A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yumi Saito
ゆみ 斉藤
Yukiaki Chiyou
志明 張
Tamio Ueda
民生 上田
Yoshihiro Osami
好洋 長見
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.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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 Omron Corp, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Corp
Priority to JP28990591A priority Critical patent/JPH05127704A/en
Publication of JPH05127704A publication Critical patent/JPH05127704A/en
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Abstract

PURPOSE:To set a control parameter as desired a user against external disturbance in normal operation by estimating the strength of the applied disturbance and setting the control parameter according to the strength of the disturbance and the characteristics of a controlled system. CONSTITUTION:In a PID temperature controller 1, a PID control means 3 outputs a manipulated variable (u) corresponding to set control parameter to the controlled system 2 for the disturbance in stationary operation according to the deviation between a controlled variable (y) and a desired value (r) so that a desired response waveform can be obtained. A disturbance estimating means 4 estimates the strength of the applied disturbance according to the controlled variable (y), manipulated variable (u), and desired value (r). Then PID control parameter setting means 5 sets the control parameter corresponding to the desired response characteristics for the disturbance in the normal state in the PID control means 3 according to the estimated strength of the disturbance and the previously identified characteristics of the controlled system 2. The desired response characteristics are set by the user through a requested specification setting part 6.

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、PID調節器などの制
御装置に関し、さらに詳しくは、制御対象の特性に合わ
せて制御パラメータを最適値にする自己調節型の制御装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device such as a PID controller, and more particularly to a self-adjusting control device for setting a control parameter to an optimum value in accordance with the characteristics of a controlled object.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の制御装置、例えば、PID調節
器においては、定常運転時の外乱に対して、オーバーシ
ュートをできるだけ抑制するとか、あるいは、オーバー
シュートは生じても整定時間をできるだけ早くするとい
ったようなユーザの希望に応じた応答波形を得るのは困
難であった。
2. Description of the Related Art In a control device of this type, for example, a PID controller, overshoot is suppressed as much as possible with respect to disturbance during steady operation, or even if overshoot occurs, the settling time is made as short as possible. It has been difficult to obtain a response waveform that meets the user's wishes such as.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の点に
鑑みて為されたものであって、定常運転時の外乱に対し
てユーザの希望に応じた適切な制御パラメータを設定で
きるようにすることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and it is possible to set an appropriate control parameter according to a user's desire with respect to a disturbance during steady operation. The purpose is to do.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明では、上述の目的
を達成するために、次のように構成している。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.

【0005】すなわち、本発明は、制御量と目標値との
偏差に基づき、設定されている制御パラメータに応じた
操作量を制御対象に出力する制御手段と、制御量、操作
量および目標値に基づいて、印加された外乱の大きさを
推定する外乱推定手段と、推定された外乱の大きさおよ
び予め同定された制御対象の特性に基づいて、定常状態
の外乱に対する所望の応答特性に対応した制御パラメー
タを、前記制御手段に設定する制御パラメータ設定手段
と、を備えている。
That is, according to the present invention, the control means for outputting the manipulated variable corresponding to the set control parameter to the controlled object based on the deviation between the controlled variable and the target value, and the controlled variable, the manipulated variable, and the target value. Based on the disturbance estimation means for estimating the magnitude of the applied disturbance based on the estimated disturbance magnitude and the characteristics of the control target previously identified, the desired response characteristic to the steady-state disturbance is supported. Control parameter setting means for setting control parameters in the control means.

【0006】[0006]

【作用】上記構成によれば、印加された外乱の大きさを
推定し、この推定された外乱の大きさおよび予め同定さ
れている制御対象の特性に基づいて、所望の応答特性に
対応した制御パラメータを設定するので、定常運転時の
外乱に対してユーザの希望に応じた外乱応答波形を得る
ことが可能となる。
According to the above configuration, the magnitude of the applied disturbance is estimated, and the control corresponding to the desired response characteristic is performed on the basis of the estimated magnitude of the disturbance and the characteristic of the control target previously identified. Since the parameters are set, it is possible to obtain a disturbance response waveform according to the user's request with respect to the disturbance during steady operation.

【0007】[0007]

【実施例】以下、図面によって本発明の実施例につい
て、詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0008】図1は、本発明の一実施例の機能ブロック
図であり、この実施例では、PID温度調節器に適用し
て説明する。
FIG. 1 is a functional block diagram of an embodiment of the present invention, and this embodiment will be described by applying it to a PID temperature controller.

【0009】この実施例のPID温度調節器1は、制御
対象2の特性に合わせてPID制御パラメータを最適値
にする自己調節型の調節器であり、この実施例では、制
御対象2にステップ状の操作量を加えてその応答波形か
ら制御対象の特性を同定してPID制御パラメータを設
定し、その後に通常の閉ループ制御を行う従来のステッ
プ応答法によって行われる。
The PID temperature controller 1 of this embodiment is a self-adjusting controller that sets the PID control parameter to an optimum value in accordance with the characteristics of the controlled object 2. In this embodiment, the controlled object 2 is stepped. Is used to identify the characteristic of the controlled object from the response waveform, set the PID control parameters, and then perform the conventional closed-loop control by the conventional step response method.

【0010】このPID温度調節器1は、定常運転時の
外乱に対して、所望の応答波形を得ることができるよう
に、制御量と目標値との偏差に基づき、設定されている
制御パラメータに応じた操作量を制御対象に出力するP
ID制御手段3と、制御量、操作量および目標値に基づ
いて、印加された外乱の大きさを推定する外乱推定手段
4と、推定された外乱の大きさおよび予め同定された制
御対象2の特性に基づいて、定常状態の外乱に対する所
望の応答特性に対応したPID制御パラメータを前記P
ID制御手段3に設定するPID制御パラメータ設定手
段5と、前記所望の応答特性をユーザが設定するための
要求仕様設定部6とを備えており、PID制御手段3
は、上述のステップ応答法によって制御対象2の特性を
予め同定する。
The PID temperature controller 1 uses a set control parameter based on a deviation between a control amount and a target value so as to obtain a desired response waveform with respect to a disturbance during steady operation. P that outputs the corresponding manipulated variable to the controlled object
The ID control unit 3, the disturbance estimation unit 4 that estimates the magnitude of the applied disturbance based on the control amount, the operation amount, and the target value, and the estimated magnitude of the disturbance and the control target 2 that is identified in advance. Based on the characteristic, the PID control parameter corresponding to the desired response characteristic to the steady-state disturbance is set to the P
The PID control means 3 includes a PID control parameter setting means 5 to be set in the ID control means 3 and a required specification setting section 6 for the user to set the desired response characteristic.
Identifies the characteristic of the controlled object 2 in advance by the above step response method.

【0011】この実施例のPID制御手段3、外乱推定
手段4およびPID制御パラメータ設定手段5は、マイ
クロコンピュータから構成されている。
The PID control means 3, the disturbance estimation means 4 and the PID control parameter setting means 5 of this embodiment are composed of a microcomputer.

【0012】ここで、外乱推定手段4による外乱の大き
さの推定について説明する。
Here, the estimation of the magnitude of the disturbance by the disturbance estimating means 4 will be described.

【0013】例えば、図2(A)に示されるパルス外乱
は、図2(B)に示されるステップ外乱の一定時間後に
全く同じ大きさで反対方向の図2(C)に示されるステ
ップ外乱が入ったものと考えることができる。
For example, the pulse disturbance shown in FIG. 2 (A) has exactly the same magnitude and a step disturbance shown in FIG. 2 (C) in the opposite direction after a certain period of time from the step disturbance shown in FIG. 2 (B). You can think of it as having entered.

【0014】(1)外乱の種類の判別 そこで、図3に示されるように、定常時における制御量
の乱れる前後A,Bの積分操作量UI(A),UI(B)
を比較し、 UI(A)−UI(B)≒0 であれば、パルス外乱であると判定し、それ以外は、ス
テップ外乱であると判定する。
(1) Discrimination of Kind of Disturbance Therefore, as shown in FIG. 3, the integrated manipulated variables U I (A) and U I (B) before and after the control amount is disturbed in a steady state are used.
When U I (A) −U I (B) ≈0, it is determined to be a pulse disturbance, and otherwise, it is determined to be a step disturbance.

【0015】(2)ステップ外乱の場合 ステップ外乱の大きさは、積分操作量の差として、次式
で得られる。
(2) Step Disturbance The magnitude of the step disturbance is obtained by the following equation as a difference between the integrated operation amounts.

【0016】外乱の大きさ=UI(A)−UI(B) (3)パルス外乱の場合 上述のように、図2(A)に示されるパルス外乱は、図
2(B)のステップ外乱と図2(C)のステップ外乱と
の合成である考えることができ、図2(D),(E)を
図2(B),(C)のステップ外乱の各応答波形、図2
(F)を図2(A)のパルス外乱の応答波形とすると、
外乱の時間は、図2(F)の応答波形の極値間の時間と
して測定することができ、また、図2において、G+H
の面積、I+Jの面積、W+Xの時間およびY+Zの時
間も、測定することができる。
Magnitude of Disturbance = U I (A) −U I (B) (3) Case of Pulse Disturbance As described above, the pulse disturbance shown in FIG. 2 (A) has the steps of FIG. 2 (B). It can be considered that the disturbance and the step disturbance of FIG. 2C are combined, and FIGS. 2D and 2E are response waveforms of the step disturbance of FIGS.
If (F) is the response waveform of the pulse disturbance in FIG. 2 (A),
The time of disturbance can be measured as the time between the extreme values of the response waveform of FIG. 2 (F), and in FIG.
Area, I + J area, W + X time and Y + Z time can also be measured.

【0017】そこで、極値間の時間として測定される外
乱の時間は、W(=Z)に等しいので、X+Yの時間お
よびGの面積を知ることができる。
Therefore, the time of the disturbance measured as the time between the extreme values is equal to W (= Z), so that the time of X + Y and the area of G can be known.

【0018】このGの面積に、図4に示されるように、
X+Yの時間における破線で示される波形で囲まれる部
分の面積(この面積を推定する)を加えたものが、図2
(D)のA+B+Cの面積となり、この面積は、積分操
作量の変化分となり、これを時間で割ることにより、外
乱の大きさとなる。
In this area of G, as shown in FIG.
FIG. 2 shows the addition of the area (estimating this area) of the portion surrounded by the waveform indicated by the broken line at the time of X + Y.
It becomes the area of A + B + C in (D), and this area becomes the change amount of the integrated operation amount, and by dividing this by the time, the magnitude of the disturbance is obtained.

【0019】次に、以上の考え方に基づく本実施例の外
乱の大きさの推定について、図5に基づいて、さらに具
体的に説明する。
Next, the estimation of the magnitude of the disturbance of the present embodiment based on the above concept will be described more specifically with reference to FIG.

【0020】(1)整定時における処理 サンプリング周期を、例えば、0.5秒として過去10
回の積分操作量の和ΣUIを記憶しておく。
(1) Processing at the time of settling The sampling cycle is, for example, 0.5 second, and the past 10
The sum ΣU I of the integral operation amounts of times is stored.

【0021】(2)制御波形が、整定帯幅、例えば、
0.5°Cから外れたとき、このときの時刻をt0とし、
このt0までの過去10回の積分操作量の和ΣU
I(t0)を記憶する。
(2) The control waveform is a settling band width, for example,
When it deviates from 0.5 ° C, the time at this time is set to t 0 ,
The sum ΣU of the past 10 integrated operations until t 0
Store I (t 0 ).

【0022】時刻t0以降は、制御波形が、例えば、整
定判定時間連続して整定帯幅に入るまで、その時刻をt
0+tmとすると、サンプリング周期毎の積分操作量UI
(t0+t)を記憶するとともに、サンプリング周期毎
の偏差e(t0+t)を記憶すし、さらに、時刻t0+t
mの過去10回の積分操作量の和ΣUI(t0+tm)を計
算する。
After time t 0 , until the control waveform enters the settling band width, for example, continuously until the settling determination time, the time is t.
If 0 + t m , the integrated manipulated variable U I for each sampling period
(T 0 + t) is stored, the deviation e (t 0 + t) for each sampling cycle is stored, and the time t 0 + t is stored.
m to calculate the past 10 times integration operation amount of the sum ΣU I (t 0 + t m ) of.

【0023】(3)外乱が、ステップ外乱であるのか、
パルス外乱であるのかの判定を次のようにして行う。
(3) Whether the disturbance is a step disturbance,
The determination as to whether or not it is a pulse disturbance is performed as follows.

【0024】すなわち、次式を満足するときには、パル
ス外乱と判定し、満足しないときには、ステップ外乱と
判定する。
That is, when the following expression is satisfied, it is judged as pulse disturbance, and when it is not satisfied, it is judged as step disturbance.

【0025】 |ΣUI(t0)−ΣUI(t0+tm)|<1% (4)ステップ外乱であると判定されたときには、次の
ようにして外乱の大きさを算出する。
| ΣU I (t 0 ) −ΣU I (t 0 + t m ) | <1% (4) When it is determined that the disturbance is a step disturbance, the magnitude of the disturbance is calculated as follows.

【0026】外乱の大きさ=(1/10)・{ΣU
I(t0)−ΣUI(t0+tm)} (5)パルス外乱であると判定されたときには、以下の
処理を行う。
Magnitude of disturbance = (1/10) · {ΣU
I (t 0 ) −ΣU I (t 0 + t m )} (5) When it is determined that the pulse disturbance is generated, the following processing is performed.

【0027】先ず、時刻t0からt0+tmの期間のおけ
る偏差eの極値emax,eminまでの時刻t0+tmax,t
0+tminを求め、外乱の時間τを次式に従って算出す
る。
First, at times t 0 + t max , t from the extreme values e max , e min of the deviation e in the period from time t 0 to t 0 + t m .
0 + t min is calculated, and the disturbance time τ is calculated according to the following equation.

【0028】τ=|tmax−tmin| 上述のように、パルス外乱は、ステップ外乱の一定時間
後に全く同じ大きさで反対方向のステップ外乱が入った
ものと考えるので、1個のステップ外乱についての整定
時間τsを次式に従って算出する。
Τ = │t max -t min │ As described above, it is considered that the pulse disturbance includes step disturbances of the same magnitude and opposite directions after a certain period of time of the step disturbance. The settling time τ s for is calculated according to the following equation.

【0029】τs=tm−2τ そして、非常に長い時間に亘って入る外乱と、非常に短
い時間だけ入る外乱があることを考慮して以下の2つに
場合分けして外乱の大きさを推定する。
Τ s = t m -2τ Then, considering that there is a disturbance that enters for a very long time and a disturbance that enters for a very short time, the magnitude of the disturbance is classified into the following two cases. To estimate.

【0030】2τ>τsの場合 この場合には、図6(A)に示されるように、上述の面
積Gに対応する面積G0と、このG0に一部重なる部分を
除く面積Nとから次のようにして外乱の大きさを推定す
る。
In the case of 2τ> τ s In this case, as shown in FIG. 6 (A), an area G 0 corresponding to the above-mentioned area G and an area N excluding a portion partially overlapping this G 0 Then, the magnitude of the disturbance is estimated as follows.

【0031】G0=UI(t0)−UI(t0+τ) N=UI(t0+tm−τs+τ)−UI(t0+tm) 外乱の大きさ=|G0|+|N| 符号=tmax>tminのとき 負 tmax<tminのとき 正 2τ<τsの場合 この場合は、外乱が非常に短い場合であり、最初の極値
まで外乱の影響がある場合と、最初の極値に至る以前に
外乱の影響がなくなる場合とに場合分けを行う。
G 0 = U I (t 0 ) −U I (t 0 + τ) N = U I (t 0 + t m −τ s + τ) −U I (t 0 + t m ) Disturbance magnitude = | G 0 | + | N | When sign = t max > t min Negative t max <t min Positive 2τ <τ s In this case, the disturbance is very short, and the disturbance reaches the first extreme value. The case is divided into the case where there is an influence and the case where the influence of the disturbance disappears before reaching the first extreme value.

【0032】−1 τ>min(tmax,tmin)のとき このときには、図6(B)に示されるように、上述の面
積Gに対応する面積G1と、面積Pと、面積Qとから外
乱の大きさを推定する。
When -1 τ> min (t max , t min ) At this time, as shown in FIG. 6B, the area G 1 corresponding to the above-mentioned area G, the area P, and the area Q are Estimate the magnitude of the disturbance from.

【0033】G1=UI(t0)−UI(t0+τ) Q=UI(t0+tm−τ)−UI(t0+tm) Pにおける偏差eの平均={|e(t0+τ)|+|e
(t0+tm−τ)|}/2 Pにおける時間=τs−2τ Pにおける積分、すなわち面積P=KI・〔{|e(t0
+τ)|+|e(t0+tm−τ)|}/2〕・(τs
2τ) よって、外乱の大きさ=|G1|+|Q|+P 符号=tmax>tminのとき 負 tmax<tminのとき 正 −2 τ<min(tmax,tmin)のとき このときには、図6(C)に示されるように、上述の面
積Gに対応する面積G2と、面積P1,P2と、面積Q1
から外乱の大きさを推定する。
G 1 = U I (t 0 ) −U I (t 0 + τ) Q = U I (t 0 + t m −τ) −U I (t 0 + t m ) Mean deviation e in P = {│ e (t 0 + τ) | + | e
Time at (t 0 + t m −τ) |} / 2 P = integral at τ s −2 τ P, that is, area P = K I · [{| e (t 0
+ Τ) | + | e (t 0 + t m −τ) |} / 2] · (τ s
2τ) Therefore, the magnitude of disturbance = | G 1 | + | Q | + P sign = t max > t min , negative t max <t min , positive −2 τ <min (t max , t min ). At this time, as shown in FIG. 6C, the magnitude of the disturbance is estimated from the area G 2 corresponding to the area G, the areas P 1 and P 2, and the area Q 1 .

【0034】G2=UI(t0)−UI(t0+τ) Q1=UI(t0+tm−τ)−UI(t0+tm) min(tmax,tmin)における偏差emは、 em=|e(t0+min(tmax,tmin))|−|e
(t0+min(tmax,tmin)−τ| P1における偏差eの平均={|e(t0+τ)|+
m}/2 P1における時間=min(tmax,tmin)−τ P1における積分、すなわち、面積P1=KI・〔{|e
(t0+τ)|+em}/2〕・{min(tmax
min)−τ} P2における偏差eの平均={em+|e(t0+tm
τ)|}/2 P2における時間=τs−τ−min(tmax,tmin) P2における積分、すなわち、面積P2=KI・〔{em
|e(t0+tm−τ)|}/2〕・{τs−τ−min
(tmax,tmin)} よって、外乱の大きさ=|G2|+|Q1|+P1+P2 符号=tmax>tminのとき 負 tmax<tminのとき 正 となる。
G 2 = U I (t 0 ) −U I (t 0 + τ) Q 1 = U I (t 0 + t m −τ) −U I (t 0 + t m ) min (t max , t min ). deviation e m in is, e m = | e (t 0 + min (t max, t min)) | - | e
(T 0 + min (t max , t min ) −τ | Average of deviation e in P 1 = {| e (t 0 + τ) | +
e m } / 2 P 1 time = min (t max , t min ) −τ P 1 integral, that is, area P 1 = K I · [{| e
(T 0 + τ) | + e m } / 2] · {min (t max ,
t min ) −τ} Mean of deviation e in P 2 = {e m + | e (t 0 + t m
τ) |} / 2 Time at P 2 = τ s −τ−min (t max , t min ) Integration at P 2 , that is, area P 2 = K I · [{e m +
| E (t 0 + t m −τ) |} / 2] · {τ s −τ−min
(T max , t min )} Therefore, the magnitude of the disturbance = | G 2 | + | Q 1 | + P 1 + P 2 sign = t max > t min is negative, and t max <t min is positive.

【0035】以上のようにして外乱応答波形に基づき、
外乱の大きさが推定される。
Based on the disturbance response waveform as described above,
The magnitude of the disturbance is estimated.

【0036】次に、推定された外乱の大きさおよび予め
ステップ応答法によって同定された制御対象の特性に基
づいて、定常状態の外乱に対する所望の応答特性に対応
したPID制御パラメータを、PID制御手段3に設定
するPID制御パラメータ設定手段5の動作を説明す
る。このPID制御パラメータ設定手段5には、PID
制御手段3から最大傾きR、無駄時間Lおよび定常ゲイ
ンKが与えられる。
Next, based on the estimated magnitude of the disturbance and the characteristic of the controlled object previously identified by the step response method, the PID control parameter corresponding to the desired response characteristic to the steady-state disturbance is set to the PID control means. The operation of the PID control parameter setting means 5 set to 3 will be described. The PID control parameter setting means 5 has a PID
The maximum slope R, the dead time L, and the steady gain K are given from the control means 3.

【0037】ここで、目標値応答のときの制御量の特性
と、外乱応答のときの偏差積分の特性とが同じである、
すなわち、目標値応答時のオーバーシュート、整定時間
と、外乱応答時の偏差積分のオーバーシュート、整定時
間は同じ特性とである。
Here, the characteristic of the control amount in the case of the target value response and the characteristic of the deviation integral in the case of the disturbance response are the same,
That is, the overshoot and settling time at the target value response have the same characteristics as the overshoot and the settling time of the deviation integration at the disturbance response.

【0038】この偏差積分のオーバーシュート、整定時
間の特性と外乱応答特性の関係は、整定時間について
は、偏差積分の整定時間が外乱応答時の整定時間を表
し、また、偏差積分のオーバーシュートと、実際の応答
との関係は、図7に示されるように、偏差積分∫eのオ
ーバーシュートがn%であれば、偏差eの正負部分の面
積は、(100+n)%とn%となり、したがって、偏
差積分がオーバーシュートなしであれば、偏差もオーバ
ーシュートなしとなる。
The relationship between the deviation integral overshoot and the settling time characteristic and the disturbance response characteristic is that the settling time of the deviation integral represents the settling time during the disturbance response, and the deviation integral overshoot and As shown in FIG. 7, if the overshoot of the deviation integral ∫e is n%, the area of the positive / negative part of the deviation e is (100 + n)% and n%. If the deviation integral has no overshoot, the deviation also has no overshoot.

【0039】そこで、PID制御パラメータ設定手段5
では、予め同定されている制御対象毎の偏差積分の応答
特性を次のようにして求める。
Therefore, the PID control parameter setting means 5
Then, the response characteristic of the deviation integral for each control target that is identified in advance is obtained as follows.

【0040】すなわち、システムが2次振動系の伝達関
数は、 G(s)=ωn 2/(s2+2ξωns+ωn 2) (1) となり、このときのオーバーシュートO.S.、整定時間
S.T.および減衰率は、
That is, the transfer function of the secondary vibration system is G (s) = ω n 2 / (s 2 + 2ξω n s + ω n 2 ) (1), and the overshoot OS and settling at this time are set. Time ST and decay rate are

【0041】[0041]

【数1】 [Equation 1]

【0042】となる。It becomes

【0043】そこで、一次遅れ+無駄時間で表される制
御対象とPID制御系の一巡伝達関数を部分的モデルマ
ッチング法を用いて2次に近似すると、次式が得られ
る。
Therefore, when the controlled object represented by the first-order lag + dead time and the loop transfer function of the PID control system are quadratic-approximated by using the partial model matching method, the following equation is obtained.

【0044】 G(s)=1/(1+b1s+b22) (4) ωn=1/(b21/2 (5) ξ=b1/{2・(b21/2} (6) b1={(g0・Ti)/Kp}+α・Ti (7) b2=(Ti/Kp)・{g1−(1−α)・g0・Ti} +Ti・Td−α(1−α)Ti2 (8) g0=1/K (9) g1=(T+L)/K (10) ただし、制御系が、 F.F.:GF(s)=Kp(α+TDs) (11) PID:Gc(s)=Kp{1+1/(TIs)+TDs} (12) 制御対象が、 Gp(s)={K/(1+Ts)}e-LS (13) である。G (s) = 1 / (1 + b 1 s + b 2 s 2 ) (4) ω n = 1 / (b 2 ) 1/2 (5) ξ = b 1 / {2 · (b 2 ) 1 / 2 } (6) b 1 = {(g 0 · Ti) / Kp} + α · Ti (7) b 2 = (Ti / Kp) · {g 1 − (1-α) · g 0 · Ti} + Ti · Td-α (1-α) Ti 2 (8) g 0 = 1 / K (9) g 1 = (T + L) / K (10) However, the control system is FF: G F (s) = Kp (α + T D s) (11) PID: Gc (s) = Kp {1 + 1 / (T I s) + T D s} (12) The control target is Gp (s) = {K / (1 + Ts)} e − This is LS (13).

【0045】そこで、(4)〜(13)式で得られるω
n、ξを(2),(3)式に代入することにより、オー
バーシュートおよび整定時間が求められる。
Therefore, ω obtained by the equations (4) to (13)
By substituting n and ξ into the equations (2) and (3), the overshoot and the settling time can be obtained.

【0046】例えば、制御対象 Gp(s)=1/{(1+37s)(1+508s)}
についてのゲインと偏差積分との関係を、図8〜図10
に示す。
For example, the controlled object Gp (s) = 1 / {(1 + 37s) (1 + 508s)}
8 to FIG.
Shown in.

【0047】ここで、図8は積分時間Tiおよび微分時
間Tdを現在値に固定した場合の比例ゲインKpとオー
バーシュート,整定時間との関係を示しており、図9は
比例ゲインKpおよび微分時間Tdを現在値に固定した
場合の積分時間Tiとオーバーシュート,整定時間との
関係を示しており、さらに、図10は比例ゲインKpお
よび積分時間Tiを現在値に固定した場合の微分時間T
dとオーバーシュート,整定時間との関係を示してい
る。
Here, FIG. 8 shows the relationship between the proportional gain Kp and the overshoot and settling time when the integral time Ti and the derivative time Td are fixed to the present values, and FIG. 9 shows the proportional gain Kp and the derivative time. FIG. 10 shows the relationship between the integration time Ti and the overshoot and settling time when Td is fixed to the current value. Further, FIG. 10 shows the derivative time T when the proportional gain Kp and the integration time Ti are fixed to the current values.
The relationship between d, overshoot, and settling time is shown.

【0048】なお、現在のPID制御パラメータの値
で、図8〜図10から求められるオーバーシュート,整
定時間と実測値は、モデル誤差からずれることがある
が、PID制御パラメータとオーバーシュート,整定時
間との関係は維持されるので、整定時間を、例えば、1
/2倍するためには、PID制御パラメータを何倍にし
なければならないかを知ることができる。
The overshoot and settling time obtained from FIGS. 8 to 10 and the actual measurement value at the current value of the PID control parameter may deviate from the model error, but the PID control parameter and the overshoot and settling time may differ. Since the relationship with the
It is possible to know how many times the PID control parameter should be multiplied in order to multiply by / 2.

【0049】PID制御パラメータ設定手段5では、か
かる関係を用いて、要求使用設定部6で設定されたユー
ザの要求、例えば、オーバーシュートを何%に抑える
か、あるいは、整定時間を何秒以内にするかといった要
求に対応するようにPID制御パラメータを算出し、P
ID制御手段3に設定する。
The PID control parameter setting means 5 uses such a relationship to control what percentage of the user's request set in the required use setting section 6, for example, overshoot, or settling time within a few seconds. The PID control parameter is calculated so as to correspond to the request such as
It is set in the ID control means 3.

【0050】これによって、定常運転時の外乱に対し
て、ユーザの希望に応じた応答波形を得ることが可能と
なる。
As a result, it becomes possible to obtain a response waveform according to the wish of the user with respect to the disturbance during the steady operation.

【0051】図11は、以上の処理の概略を示すフロー
チャートである。
FIG. 11 is a flow chart showing an outline of the above processing.

【0052】先ず、初めて整定したか否かを判断し(ス
テップn1)、初めて整定したのであれば、定常ゲイン
Kを算出し(ステップn6)てステップn2に移り、そ
うでなければ、ステップn2移る。
First, it is judged whether or not it has been set for the first time (step n1), and if it has been set for the first time, the steady gain K is calculated (step n6) and the process proceeds to step n2. Otherwise, the process proceeds to step n2. ..

【0053】ステップn2では、整定帯内にあるか否か
を判断し、整定帯内にないときには、定常ゲインKが算
出済みであるか否かを判断し(ステップn7)、算出済
みでないときには、未だ整定しておらず、立ち上がりの
途中であるとしてステップn1に戻り、算出済みである
ときには、外乱であるとして偏差および偏差積分を計算
して時系列的にデータを保存してステップn2に戻る。
In step n2, it is judged whether or not it is in the settling band, and when it is not in the settling band, it is judged whether or not the steady gain K has been calculated (step n7). If it has not been settled yet and is in the middle of rising, the process returns to step n1. If it has been calculated, the deviation and the deviation integral are calculated as disturbances, the data are stored in time series, and the process returns to step n2.

【0054】ステップn2において、整定帯内にあると
判断したときには、外乱印加後初めて整定帯内に入った
か否かを判断し(ステップn3)、初めて整定帯内に入
ったのであれば、上述のようにして外乱の大きさを推定
し(ステップn4)、推定された外乱の大きさに応じて
PID制御パラメータを設定する(ステップn5)。ま
た、ステップn3において、初めて整定帯内に入ったの
でなければ、ステップn2に戻る。
When it is determined in step n2 that the settling zone is present, it is determined whether or not the settling zone is entered for the first time after the disturbance is applied (step n3). In this way, the magnitude of the disturbance is estimated (step n4), and the PID control parameter is set according to the estimated magnitude of the disturbance (step n5). If it is not the first time to enter the settling band in step n3, the process returns to step n2.

【0055】上述の実施例では、制御対象の同定を従来
のステップ応答法によって行ったけれども、本発明の他
の実施例として、本件出願人が、平成3年9月20日提
出の特許願(特願平3−241443号)「PID調節
器」において、提案している方法で制御対象を同定して
もよい。すなわち、立ち上がり時に、例えば、100%
のステップ操作量を印加し、その応答波形から無駄時間
および傾きを逐次算出し、それらが所定の条件に達する
までに得られた無駄時間および最大傾きによって制御対
象を同定してもよい。
Although the control object is identified by the conventional step response method in the above-mentioned embodiment, as another embodiment of the present invention, the applicant of the present invention filed a patent application (September 20, 1991). In Japanese Patent Application No. 3-241443) "PID controller", the control target may be identified by the proposed method. That is, when rising, for example, 100%
The dead time and the slope may be sequentially calculated from the response waveform by applying the step operation amount of, and the control target may be identified by the dead time and the maximum slope obtained until they reach a predetermined condition.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、印加され
た外乱の大きさを推定し、この推定された外乱の大きさ
および予め同定されている制御対象の特性に基づいて、
所望の応答特性に対応した制御パラメータを設定するの
で、定常運転時の外乱に対して、オーバーシュートをで
きるだけ抑制するとか、あるいは、オーバーシュートは
生じても整定時間をできるだけ早くするといったような
ユーザの希望に応じた外乱応答波形を得ることが可能と
なる。
As described above, according to the present invention, the magnitude of the applied disturbance is estimated, and based on the estimated magnitude of the disturbance and the characteristic of the control target that has been identified in advance,
Since the control parameter corresponding to the desired response characteristic is set, the overshoot is suppressed as much as possible with respect to the disturbance during the steady operation, or the settling time is shortened as much as possible even if the overshoot occurs. It is possible to obtain a desired disturbance response waveform.

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

【図1】本発明の一実施例の機能ブロック図である。FIG. 1 is a functional block diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】外乱の大きさの推定方法を説明するための波形
図である。
FIG. 2 is a waveform diagram for explaining a method of estimating the magnitude of disturbance.

【図3】外乱の種類の判別を説明するための応答波形図
である。
FIG. 3 is a response waveform diagram for explaining the determination of the type of disturbance.

【図4】外乱の大きさの推定方法を説明するための波形
図である。
FIG. 4 is a waveform diagram for explaining a method of estimating the magnitude of disturbance.

【図5】外乱の大きさの推定方法を説明するための応答
波形図である。
FIG. 5 is a response waveform diagram for explaining a method of estimating the magnitude of disturbance.

【図6】外乱の大きさの推定方法を説明するための波形
図である。
FIG. 6 is a waveform diagram for explaining a method of estimating the magnitude of disturbance.

【図7】偏差積分と偏差との関係を示す波形図である。FIG. 7 is a waveform chart showing the relationship between deviation integration and deviation.

【図8】比例ゲインKpとオーバーシュート,整定時間
との関係を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a proportional gain Kp, overshoot, and settling time.

【図9】積分時間Tiとオーバーシュート,整定時間と
の関係を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between integration time Ti and overshoot / settling time.

【図10】微分時間Tdとオーバーシュート,整定時間
との関係を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between a differential time Td and overshoot and settling time.

【図11】動作説明に供するフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart for explaining the operation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 制御対象 3 PID制御手段 4 外乱推定手段 5 PID制御パラメータ設定手段 2 controlled object 3 PID control means 4 disturbance estimation means 5 PID control parameter setting means

フロントページの続き (72)発明者 長見 好洋 京都市右京区花園土堂町10番地 オムロン 株式会社内Front Page Continuation (72) Inventor Yoshihiro Nagami 10 Odoron-cho, Hanazono, Ukyo-ku, Kyoto Omron Corporation

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】制御量と目標値との偏差に基づき、設定さ
れている制御パラメータに応じた操作量を制御対象に出
力する制御手段と、 制御量、操作量および目標値に基づいて、印加された外
乱の大きさを推定する外乱推定手段と、 推定された外乱の大きさおよび予め同定された制御対象
の特性に基づいて、定常状態の外乱に対する所望の応答
特性に対応した制御パラメータを、前記制御手段に設定
する制御パラメータ設定手段と、 を備えることを特徴とする制御装置。
Claim: What is claimed is: 1. Control means for outputting an operation amount corresponding to a set control parameter to a control target based on a deviation between the control amount and the target value, and an application based on the control amount, the operation amount and the target value. The disturbance estimation means for estimating the magnitude of the disturbed disturbance, and the control parameter corresponding to the desired response characteristic to the steady-state disturbance based on the estimated magnitude of the disturbance and the characteristics of the control target previously identified, A control device comprising: a control parameter setting unit that is set in the control unit.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022034658A1 (en) * 2020-08-12 2022-02-17 理化工業株式会社 Control device

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