JPH0580806A - Pid調節器 - Google Patents
Pid調節器Info
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- JPH0580806A JPH0580806A JP3241443A JP24144391A JPH0580806A JP H0580806 A JPH0580806 A JP H0580806A JP 3241443 A JP3241443 A JP 3241443A JP 24144391 A JP24144391 A JP 24144391A JP H0580806 A JPH0580806 A JP H0580806A
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/0205—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
- G05B13/024—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance
-
- G—PHYSICS
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B11/00—Automatic controllers
- G05B11/01—Automatic controllers electric
- G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
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Abstract
形を振動させることもなく、しかも、通常の閉ループ制
御とは別の試験的な立上げの必要もない自己調節型のP
ID調節器を提供する。 【構成】制御対象の特性を同定するために、ステップ操
作量を印加し、その応答波形に基づいて、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と、
PID制御に移行するとともに、そのときまでに得られ
た無駄時間および傾きに基づいて、PID制御パラメー
タを算出して設定するものである。
Description
さらに詳しくは、制御対象に合わせてPID制御パラメ
ータを自動的に最適値にする自己調節型のPID調節器
に関する。
は、制御対象に所定パターンの操作量を加えて応答波形
を振動させ、その応答波形から制御対象の特性を同定し
てPID制御パラメータを適切に設定するリミットサイ
クル法によるオートチューニング、あるいは、制御対象
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ステップ応答法などに
よって制御対象に応じたPID制御パラメータが決定さ
れている。
オートチューニングにあっては、応答波形を振動させる
ために、制御対象によっては適用できない場合や同定に
時間がかかる場合があるといった難点があり、一方、後
者のステップ応答法にあっては、制御対象の特性を同定
するために、通常の閉ループ制御に先立って試験的な立
上げを必要とするといった難点がある。
であって、PID制御パラメータの設定のために、応答
波形を振動させることなく、しかも、試験的な立上げの
必要のない自己調節型のPID調節器を提供することを
目的とする。
を達成するために、次のように構成している。
って制御対象の特性を同定してPID制御に移行する自
己調節型のPID調節器であって、ステップ操作量を出
力するステップ操作量出力手段と、制御対象から得られ
る制御量と目標値との偏差に基づいて、操作量を出力す
るPID制御手段と、制御対象の特性を同定するため
に、前記ステップ操作量を制御対象に印加するととも
に、制御量の変化に対応して逐次得られる無駄時間およ
び傾きが所定の条件に達したときには、ステップ操作量
の印加を停止して前記PID制御手段によるPID制御
に移行する制御系切換手段と、前記ステップ操作量に対
する前記制御対象のステップ応答による制御量の変化に
基づいて、その変化に対応した前記無駄時間および前記
傾きを所定のサンプリング周期で逐次算出して出力する
同定手段と、前記所定の条件に達した後に、前記同定手
段で算出された前記無駄時間および前記傾きに基づい
て、PID制御パラメータを算出して前記PID制御手
段に設定する設定手段と、を備えている。
ために、ステップ操作量を印加し、その応答波形に基づ
いて、無駄時間および傾きを逐次算出し、それらが所定
の条件に達すると、PID制御に移行するとともに、そ
のときの無駄時間および傾きに基づいて、PID制御パ
ラメータを算出して設定するので、従来のオートチュー
ニングのように応答波形を振動させることなく、しか
も、ステップ応答に引き続いてPID制御に移行できる
ことになる。
て、詳細に説明する。
図である。
合わせてPID制御パラメータを自動的に最適値にする
自己調節型の調節器であり、従来のように応答波形を振
動させることもなく、しかも、通常の閉ループ制御とは
別の試験的な立上げを不要とするために、次のように構
成している。
は、目標値の変更時において、ステップ応答法によって
制御対象2の立ち上がり特性を同定し、その立ち上がり
時に逐次得られる無駄時間および傾きが所定の条件に達
した時に、PID制御に移行するとともに、それまでに
得られた無駄時間および傾きに基づいてPID制御パラ
メータを算出し、同定が十分に行われたときには、算出
されたPID制御パラメータを直ちに設定し、同定が十
分でないときには、さらに状態を監視し、新たに算出さ
れたPID制御パラメータの比例ゲインと、予め設定さ
れているPID制御パラメータの比例ゲインとの比較
し、算出されたPID制御パラメータが、安全(安定)
側であるときには、算出されたPID制御パラメータに
変更するものである。
るように、操作量100%のステップ操作量を出力する
ステップ操作量出力手段3と、PID制御を行うPID
制御手段4と、制御対象2の特性を同定するために、ス
テップ操作量を制御対象2に印加するとともに、後述の
同定手段5から逐次得られる無駄時間Lnおよび傾きR
nが所定の条件に達したときに、ステップ操作量の印加
を停止してPID制御手段4によるPID制御に移行す
る制御系切換手段6と、ステップ操作量に対する制御対
象2のステップ応答による制御量の変化に基づいて、そ
の変化に対応した前記無駄時間Lnおよび前記傾きRn
を、後述のように所定のサンプリング周期で逐次算出し
て制御系切換手段6および設定手段7に出力する同定手
段5と、前記所定の条件に達した後に、同定手段5で算
出された前記無駄時間Lnおよび前記傾きRnに基づい
て、PID制御パラメータを算出し、同定が十分に行わ
れたときにには、PID制御手段4のPID制御パラメ
ータを、算出されたPID制御パラメータに変更する設
定手段7とを備えている。
しかも、現在の制御量が比例帯外にあるときに、制御対
象2に印加する操作量を、ステップ操作量出力手段3か
らの最大ステップ操作量に切換えてPID制御パラメー
タを設定するためのセルフチューニングに移行する。こ
のステップ操作量の印加は、同定手段5から逐次得られ
る無駄時間Lnおよび傾きRnが、所定の条件に達した
とき、この実施例では、次の(1)式を満足しなくなっ
たときに、ステップ操作量の印加が停止されてPID制
御手段4によるPID制御に移行する。
駄時間(Ln’)<目標値 (1) ここで、Rn’は、それまでに算出された傾きRnの内
で最大の傾き Ln’は、その傾きRn’に対応する無駄時間を示して
いる。
てしまわない範囲でステップ操作量の印加を続行し、上
記(1)式を満足しなくなったときに、PID制御に移
行するものである。
御対象のステップ応答による制御量の変化に基づいて、
その変化に対応した無駄時間Lnおよび傾きRnを、図
2に示されるようにして逐次算出して制御系切換手段6
および設定手段7に出力するものである。
傾きRおよび無駄時間Lを示し、図2(B)は初期状態
が非平衡のときの最大傾きRおよび無駄時間Lnを示し
ている。この実施例では、傾きRnは、0.5secの
サンプリング周期で、8サンプリンングの平均値として
算出され、傾きRnの検出点は、前記8サンプリングの
中心点としており、無駄時間Lnは、ステップ操作量を
印加した時点から前記傾きRnと図2のように交差する
時点までの時間として算出される。
印加を続けたとしても、それ以上大きな傾きRnが得ら
れない最大の傾きをいい、同定が十分なされたときに
は、この最大傾きRが得られることになる。
c毎に、傾きRnおよび無駄時間Lnを逐次算出する。
条件に達してステップ操作量の印加が終了した時点まで
に、同定手段5から最大傾きRが正確に得られたか否か
を判定し、最大傾きRが得られたときには、同定が十分
に行われたとしてその最大傾きRおよび対応する無駄時
間Lに基づいて、PID制御パラメータを算出してPI
D制御手段4に設定し、設定されたPID制御パラメー
タでPID制御を行う。
の印加が終了した時点までに、同定手段5から最大傾き
Rが得られなかったときには、同定が十分にできなかっ
たとして、後述のように、さらに無駄時間Lnの期間に
亘って制御量を監視して傾きRnおよび無駄時間Lnの
算出を継続し、それまでで最も大きな傾きRnおよび無
駄時間Lnに基づいて、PID制御パラメータを算出
し、その比例ゲインKpが、PID制御手段4に予め設
定されているPID制御パラメータの比例ゲインよりも
小さいとき、すなわち、安全側であるときに、PID制
御手段4のPID制御パラメータを、算出されたPID
制御パラメータに変更するものである。
nの期間に亘って制御量を監視して傾きRnおよび無駄
時間Lnの算出を継続し、それまでで最も大きな傾きR
nおよび無駄時間Lnに基づいて、同じようにPID制
御パラメータを算出し、その比例ゲインKpが、PID
制御手段4に予め設定されているPID制御パラメータ
の比例ゲインよりも小さいとき、すなわち、安全側であ
るときに、PID制御手段4のPID制御パラメータ
を、算出されたPID制御パラメータに変更するもので
ある。
制御手段4、制御系切換手段6、同定手段5および設定
手段7は、マイクロコンピュータによって構成されてい
る。
に従って詳細に説明する。
(ステップn1)、変更されたときには、現在の制御量
が、比例帯外にあるか否かを判断し(ステップn2)、
比例帯外にあるときには、セルフチューニングに移行し
て100%のステップ操作量を印加し(ステップn
3)、制御対象のステップ応答による制御量の変化に基
づいて、その変化に対応した無駄時間Lnおよび傾きR
nを逐次算出して同定を行う(ステップn4)。
よび傾きRnが、上述の(1)式を満たしているか否か
を判定し(ステップn5)、満たしているときには、ス
テップ操作量の印加(ステップn3)および同定(ステ
ップn4)を続行し、満たしていないときには、ステッ
プ操作量の印加を停止してPID制御に移行し(ステッ
プn6)、その時点までの同定によって最大傾きRが得
られたか否かを判断する(ステップn7)。
分になされたとして、その最大傾きRおよび対応する無
駄時間Lに基づいて、PID制御パラメータを算出し
(ステップn8)、PID制御手段4のPID制御パラ
メータを、その算出されたPID制御パラメータに変更
して(ステップn9)終了する。
が得られなかったときには、同定が十分にできなかった
として、それまでに得られた最大の傾きRnおよび無駄
時間Lnに基づいて、PID制御パラメータを算出し
(ステップn10)、その比例ゲインKpが、PID制
御手段4に予め設定されているPID制御パラメータの
比例ゲインよりも大きい、すなわち、危険側であるか否
かを判断する(ステップn11)。 ステップn11に
おいて、比例ゲインが大きくない、すなわち、安全側で
あると判断したときには、PID制御手段4のPID制
御パラメータを、算出されたPID制御パラメータに変
更し(ステップn12)、ステップn13に移り、ま
た、比例ゲインが大きいときには、PID制御パラメー
タを変更することなく、ステップn13に移る。
加終了の後、さらに、無駄時間Lnが経過するまで、傾
きRnおよび無駄時間Lnを算出し、それまでの最大の
傾きRnおよび無駄時間Lnに基づいて、PID制御パ
ラメータを算出し(ステップn14)、その比例ゲイン
Kpが、PID制御手段に設定されているPID制御パ
ラメータの比例ゲインよりも大きいか否かを判断し(ス
テップn15)、比例ゲインが大きくないと判断したと
きには、算出されたPID制御パラメータをPID制御
手段に設定し(ステップn16)て終了し、比例ゲイン
が大きいときには、既に設定されているPID制御パラ
メータがより適しているとしてPID制御パラメータを
変更することなく、終了する。
から同定を行ってPID制御に移行するので、従来のよ
うに応答波形を振動させることもなく、しかも、通常の
閉ループ制御とは別の試験的な立上げも不要となる。
られなかったとき、すなわち、同定が不十分であったと
きには、PID制御に移行した後、比例ゲインを比較す
ることによってPID制御パラメータを変更するか否か
を判定するので、PID制御パラメータが危険側に変更
されることがなく、したがって、制御系が不安定になり
にくい。
定を行ったけれども、本発明では、立ち下がり特性から
同定を行うことも同様にできるのは勿論である。
較してPID制御パラメータを変更するか否かを判定し
たけれども、本発明の他の実施例として、比例ゲインを
比較することなく、直ちにPID制御パラメータを変更
するようにしてもよい。
の特性を同定するために、ステップ操作量を印加し、そ
の応答波形に基づいて、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と、PID制御に移行
するとともに、そのときの無駄時間および傾きに基づい
て、PID制御パラメータを算出して設定するので、従
来のオートチューニングのように応答波形を振動させる
ことなく、しかも、ステップ応答に引き続いてPID制
御に移行できることになる。
ための波形図である。
Claims (3)
- 【請求項1】ステップ応答法によって制御対象の特性を
同定してPID制御に移行する自己調節型のPID調節
器であって、 ステップ操作量を出力するステップ操作量出力手段と、 制御対象から得られる制御量と目標値との偏差に基づい
て、操作量を出力するPID制御手段と、 制御対象の特性を同定するために、前記ステップ操作量
を制御対象に印加するとともに、制御量の変化に対応し
て逐次得られる無駄時間および傾きが、所定の条件に達
したときには、ステップ操作量の印加を停止して前記P
ID制御手段によるPID制御に移行する制御系切換手
段と、 前記ステップ操作量に対する前記制御対象のステップ応
答による制御量の変化に基づいて、その変化に対応した
前記無駄時間および前記傾きを所定のサンプリング周期
で逐次算出して出力する同定手段と、 前記所定の条件に達した後に、前記同定手段で算出され
た前記無駄時間および前記傾きに基づいて、PID制御
パラメータを算出して前記PID制御手段に設定する設
定手段と、 を備えることを特徴とするPID調節器。 - 【請求項2】前記ステップ操作量出力手段は、最大ステ
ップ操作量を出力するものである前記請求項第1項に記
載のPID調節器。 - 【請求項3】前記設定手段は、算出されたPID制御パ
ラメータの比例ゲインが、前記PID制御手段に予め設
定されているPID制御パラメータの比例ゲインよりも
小さいときにのみ前記算出されたPID制御パラメータ
を設定するものである前記請求項第1項または第2項に
記載のPID調節器。
Priority Applications (4)
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