JPH0588703A - 制御装置 - Google Patents

制御装置

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JPH0588703A
JPH0588703A JP25062091A JP25062091A JPH0588703A JP H0588703 A JPH0588703 A JP H0588703A JP 25062091 A JP25062091 A JP 25062091A JP 25062091 A JP25062091 A JP 25062091A JP H0588703 A JPH0588703 A JP H0588703A
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JP
Japan
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value
control
tube
tube voltage
feedback
Prior art date
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Pending
Application number
JP25062091A
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English (en)
Inventor
Sumiko Yamagishi
須美子 山岸
Kenzo Yonezawa
憲造 米沢
Hiroshi Mizuguchi
弘 水口
Masashi Motoyama
正史 本山
Masami Tomizawa
雅美 富澤
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御対象からのフィードバック値と目標値の
偏差ならびに制御対象からのフィードバック値のオーバ
ーシュートや振動をおさえて、最短時間で整定すること
のできる制御装置を提供することを目的とする。 【構成】 制御対象14からのフィードバック値PVが所
定値αに達するまでは、積分要素12により操作量指令値
MVを演算して出力し、制御対象14を操作する。オーバ
ーシュートを防ぎ整定時間の短縮を計る。制御対象14か
らのフィードバック値PVが所定値αに達した後は、積
分要素12と比例要素15と微分要素16の組み合わせにより
操作量指令値MVを演算して出力し、制御対象14を操作
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は制御対象のプロセス変数
を取り込み、目標となる値と比較して両者が一致するよ
うに制御を行うプロセス制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、制御対象を目標値に制御する方法
は種々ある。ここではX線発生制御装置において、X線
管の陽極と陰極間に加える管電圧とX線管のフィラメン
トに流れる電流を制御対象プロセスとした場合について
説明する。
【0003】図6は従来のX線発生装置の構成を示すも
ので、管電圧設定器1により所望の管電圧(X線管6の
陽極と陰極間の電圧)が設定され、管電圧制御部2は一
次管電圧発生部3を制御する。1次管電圧発生部3は昇
圧・整流部4に電力を供給し、昇圧・整流部4はその電
力をX線管6が必要とする管電圧に変換する。管電圧分
圧部5はそのX線管6に印加された管電圧を分圧し、管
電圧制御部2に実管電圧値としてフィードバックされ
る。管電圧制御部2はそのフィードバックされた実管電
圧が管電圧設定器1により設定された所望の値になるま
で1次管電圧発生部3を制御する。この結果X線管6に
は所望の管電圧が印加される。図7(a)はこの制御対
象プロセスのオープンループ特性を示すものである。こ
のような従来のX線発生装置における管電圧制御方法で
は以下の3つの問題点が生じる。
【0004】第1の問題は管電圧の設定値と実測値が完
全に一致するまで制御されずに偏差が残ることである。
そのため管電圧の誤差によりX線フィルム撮影の露出時
間や被検査物へのX線照射線量管理の点で大きな問題点
となる。
【0005】第2の問題はオーバーシュートや振動を伴
いながら最終値に整定することである。それによってオ
ーバーシュートがX線管の放電の原因となりやすくX線
管を短命化しやすいという点で問題点となる。
【0006】第3の問題は制御系の応答が遅いため整定
までに時間がかかるということである。X線フィルム撮
影の露出時間や被検査物へのX線照射線量管理並びに管
電圧設定値と変化させた場合の無駄時間増大という問題
点となる。
【0007】またX線管の陽極から陰極へ流す管電流を
制御する場合において、管電流は管電流設定部7から所
望の値が設定され、管電流制御部8は、フィラメント駆
動部9を制御し、フィラメント駆動部9は変圧部10にX
線管6内のフィラメントを点灯するための電力を供給
し、フィラメントの加熱状態によりX線管6の管電流が
決まる。管電流の実測値は管電流制御部8にフィードバ
ックされ、管電流制御部8はこのフィードバックされた
管電流の実測値が所望の値に等しくなる様に制御する。
【0008】しかし管電流の設定値と実測値も図7
(b)に示す制御対象プロセスのオープンループ特性
は、設定値と実測値の間に偏差が残ったり、オーバーシ
ュートや振動を発生したりするという問題点が生じる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】以上に述べた様に、制
御対象プロセスはフィードバック値(プロセス変数)と
目標値のずれを生じるということ、対象プロセスが振動
を起こし易く、またオーバーシュートを起こし易いこ
と、また無駄時間が長いプロセスで整定するまでに時間
がかかるという特性のために装置自身にダメージを与え
る問題点がある。
【0010】これらの問題は従来より使用されている管
電圧および管電流の制御部が電子回路で構成され、その
ゲイン不足、オフセット成分およびそれらの時間や温度
に依存する変動等に起因しており、これらはアナログ電
子回路には避けがたい問題点である。
【0011】そこで、本発明の目的は、制御対象プロセ
スのプロセス変数と目標値の偏差、並びに対象プロセス
のオーバーシュートや振動をおさえて最短時間で整定す
ることのできる制御装置を提供するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段および作用】制御対象プロ
セスのプロセス変数(フィードバック値)と目標値であ
る操作量指令値の偏差を解消するためにPID制御を用
いる。ただし、本制御対象が無駄時間が長いプロセスで
整定するまでに時間がかかること、並びにオーバーシュ
ートや振動と起こす可能性があるという特性を持つので
以下に示す制御装置により制御する。
【0013】図1に示すように制御対象14からのフィー
ドバック値が所定値αに達して出力した操作量指令値に
対して確度の高いフィードバックが戻る時点まで(すな
わち|PV−SV|>αの場合、PV=フィードバック
値、SV=目標(設定)値)比例ゲインKp=0として
積分要素のみによる制御を行いオーバーシュートを防ぎ
整定時間短縮をはかる。ただし制御対象によっては最大
操作量変化値を制限する制限フィルタ13を設けてオーバ
ーシュートを防ぐ。(式(1)参照)
【0014】次にフィードバック値PVある所定値に達
したら(すなわち、|PV−SV|≦αの場合)比例ゲ
インKp≠0として比例要素15と積分要素12により制御
を行い、目標値SVへ整定させる。微分要素をきかせる
場合はフィードバック値PVの変化に対してのみきく不
完全微分としてオーバーシュートを防ぐ。この時系の応
答が遅い場合、微分要素16は省略する。(式(2)参
照) 以上の動作を式で表わすと次のようになる。 ただし、|ΔMV|>max ΔMVの時は ΔMV=(SIG・ΔMV)・max ΔMV SV=目標(設定)値 ΔMV=操作量の変化量 PV=フィードバック値 en =n回目の偏差(フィードバック値と設定値の差) Kp=比例ゲイン TI =積分定数 τ=制御周期
【0015】図2にフィードバック値PVが所定値以下
の場合のみKp=0としたPI制御と常にKp≠0とし
た通常の系との操作量の様子を示す。図からKp=0と
した場合はオーバーシュートがあり無駄時間の長いプロ
セスには本制御方式が有効であることが分かる。
【0016】
【実施例】本発明による実施例を図面によって説明す
る。
【0017】図3において、所望の管電圧を設定する管
電圧設定部17とデジタル演算を行うためのマイクロプロ
セッサ18とマイクロプロセッサ18のデジタル値出力をD
/A変換器19を介してアナログの管電圧制御部20へ入力
し、この管電圧制御部20からの出力を1次管電圧発生部
21、昇圧・整流部21、X線管23を介して管電圧分圧部24
へ入力する。この管電圧分圧部24からの管電圧フィード
バック実測値をA/D変換器25を介してマイクロプロセ
ッサ18へ入力する。
【0018】所望の管電流を設定するための管電流設定
部26とマイクロプロセッサ18のデジタル出力値をD/A
変換器27を介して管電流制御部28に出力する。管電流制
御部28の出力値はフィラメント駆動部29へ入力され、フ
ィラメント駆動部29の出力は変圧部30へ出力される。X
線管23からの管電流フィードバック実測値をマイクロプ
ロセッサ18へ入力するためのA/D変換器31とから構成
される。
【0019】管電圧設定器17に所望の管電圧が、管電流
設定部26に所望の管電流が設定され図示しない手段によ
りX線がONされるとマイクロプロセッサ18はD/A変
換器27に予め決められた一定の値を出力し、D/A変換
されたアナログ値が管電流制御部28へ送られ、フィラメ
ント駆動部29はフィラメントを点灯するための交流電力
を変圧部30に供給する。変圧部30はX線管23の高い管電
圧からフィラメント駆動部29以下を電気的にアイソレー
トしている。変圧部30を通して供給されたフィラメント
点灯電力によりX線管23内のフィラメントが点灯し、予
備加熱される。予備加熱開始5秒後に図示しないROM
(リード・オンリイ・メモリ)に記憶された所定の手続
きによりマイクロプロセッサ18はD/A変換器27に管電
力操作量を出力し、D/A変換器19には同様の手続きに
より管電圧操作量を出力する。D/A変換器19によりア
ナログ値に変換された管電圧基準値は管電圧制御部20に
送られ、管電圧制御部管20は1次管電圧発生部21を制御
して管電圧操作量に相当する管電圧が発生する様に1次
管電圧発生部21から昇圧・整流部22は供給される。昇圧
・整流部22は供給された交流電圧を昇圧し、整流し、X
線管23に印加する。この瞬間から管電流が流れ始める。
【0020】X線管に実際に印加されている管電圧は10
〜200 KV程度ときわめて高い電圧であるから抵抗分圧
器によって構成される管電圧分圧部24により管電圧に比
例する低い電圧に変換されて管電圧制御部20とA/D変
換器25へフィードバックされる。管電圧制御部20は電子
回路からなるリアルタイム連続制御系であり管電圧フィ
ードバック値が管電圧操作量に等しくなる様に1次管電
圧発生部21を制御する。
【0021】またA/D変換器25は管電圧フィードバッ
ク実測値をデジタル信号に変換し、マイクロプロセッサ
18に入力する。実際の管電圧が管電圧基準値に相当する
値まで上昇するには時間がかかるためこの時点では管電
圧フィードバック実測値は、管電圧基準値に達していな
いのでマイクロプロセッサ18は図示しないROM(リー
ド・オンリイ・メモリ)に記憶された所定の手続きによ
り管電圧操作量を変化させる。管電圧・管電流の制御は
以上に述べたマイクロプロセッサ18が管電圧・管電流の
操作量を出力してから、管電圧・管電流フィードバック
実測値がマイクロプロセッサ18に入力されるまでのシー
ケンスを繰り返して管電圧・管電流フィードバック実測
値が管電圧・管電流設定値にオーバーシュートや発振等
を伴わずに最短時間で一致する様にマイクロプロセッサ
18は管電圧・管電流操作量一定周期で変化させる。
【0022】マイクロプロセッサ18は図4に示すように
構成されている。管電圧制御の場合について説明する。
制御対象プロセスのフィードバック値(図中のPV)を
取り込み、外部設定器である管電圧設定部17で設定され
た目標値(図中のSV)を読みとり、その両者が一致す
る様に演算(PID制御)を行い、行った結果を制御対
象へD/A変換器19を介して出力する。上記働きをする
マイクロプロセッサ18の演算部(PID制御方法)につ
いては以下の通りに働く。
【0023】プロセスのフィードバック値が任意の値に
達するまで(確度の高いフィードバックがかえってくる
まで)は積分器121 のみで制御を行う。ただし、ここで
一回に動かす量または一回に出力する値の制限を設けて
(制限フィルタ131 )それ以上の値が制御対象に出力さ
れない様にする。
【0024】プロセスのフィードバック値が任意の値に
達したら(確度の高いフィードバックがかえってきた
ら)比例器151 、積分器121 、微分器161 により制御を
行う。この時も制限フィルタ131 をかける。
【0025】また、管電圧制御も同様な方法で行う。こ
の様な制御を行うことによりオーバーシュート・ハンチ
ングがおこらない様に目標値とフィードバック値の偏差
をなくすことが期待できる。
【0026】このマイクロプロセッサ18が行う所定の手
続きとして以上述べたような制御改善PID制御を行う
ことで図7(a)に示した特性を制御対象系が図5に示
す特性となり、オーバーシュートや振動を起こすことな
く最短時間で整定される様に改善される。
【0027】このように、アナログ制御系だけでは避け
られないゲイン不足、オフセットおよびその変動、オー
バーシュートやアンダーシュート、発振やリンギング等
の諸問題を回避し、最短時間で管電圧・管電流とも整定
するため正確で安定度の高い管電圧および管電流が得ら
れる。経時変動や過度変動に対しても安定である。した
がってX線照射量の再現性、精度、安定度に優れ、X線
管や高電圧部にもダメージを与えない。アナログ制御系
だけではその回路の調整が個々の装置に対して必要とな
るが、本発明によれば常時補正が行われるので個々の調
整は不要である。なお本発明は上記実施例に限定するも
のではなく、制御対象プロセスとしてはX線発生制御装
置のみに限らないことは言うまでもない。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、無駄時間の長いプロセ
スで整定するまでに時間がかかる場合、または振動を起
こす可能性やオーバーシュートを起こす可能性がある場
合に、オーバーシュートを起こさずに整定までの時間を
最短にすることができるプロセス制御装置を提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプロセス制御装置のブロック図であ
る。
【図2】本発明のプロセス制御装置の応答波形図であ
る。
【図3】本発明の実施例であるX線発生制御装置のブロ
ック図である。
【図4】本発明の実施例であるX線発生制御装置のマイ
クロプロセッサのブロック図である。
【図5】本発明の実施例であるX線発生制御装置の応答
波形図である。
【図6】従来のX線発生制御装置のブロック図である。
【図7】従来のX線発生制御装置の応答波形図である。
【符号の説明】
1…管電圧設定器、2…管電圧制御部、3…1次管電圧
発生部、4…昇圧・整流部、5…管電圧分圧部、6…X
線管、7…管電流設定部、8…管電流制御部、9…フィ
ラメント駆動部、10…変圧部、111 , 112 …加算器、1
2, 121 …積分器、13, 131 …制限フィルタ、14…制御
対象、15, 151 …比較器、16…微分器、17…管電圧設定
部、18…マイクロプロセッサ、19…D/A変換器、20…
管電圧制御部、21…1次管電圧発生部、22…昇圧整流
部、23…X線管、24…管電圧分圧部、25…A/D変換
器、26…管電流設定部、27…D/A変換器、28…管電流
制御部、29…フィラメント駆動部、30…変圧部、31…A
/D変換器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本山 正史 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 富澤 雅美 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 操作量指令値に応じて操作される制御対
    象と、 前記制御対象の制御量を検出する制御量検出器と、 前記制御量検出器の出力であるフィードバック値と目標
    値を入力として前記操作量指令値を演算して出力する積
    分要素と比例要素と微分要素とを組み合わせた制御演算
    部とを備え、前記制御量指令値に対して前記制御量が等
    しくなるように制御する制御装置において、 前記制御量検出器の出力するフィードバック値が所定値
    に達するまでは積分要素により操作量指令値を演算して
    出力し、 前記制御量検出器の出力するフィードバック値が所定値
    に達した後は、積分要素と比例要素と微分要素との組み
    合わせにより操作量指令値を演算して出力する制御演算
    部を有することを特徴とする制御装置。
  2. 【請求項2】 制御演算部の出力する操作量に対して、
    その最大操作量変化値を制限する制限フィルタを有する
    請求項1記載の制御装置。
JP25062091A 1991-09-30 1991-09-30 制御装置 Pending JPH0588703A (ja)

Priority Applications (1)

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JP25062091A JPH0588703A (ja) 1991-09-30 1991-09-30 制御装置

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JP25062091A JPH0588703A (ja) 1991-09-30 1991-09-30 制御装置

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JPH0588703A true JPH0588703A (ja) 1993-04-09

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ID=17210567

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JP25062091A Pending JPH0588703A (ja) 1991-09-30 1991-09-30 制御装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07219646A (ja) * 1994-02-01 1995-08-18 Ohkura Electric Co Ltd 拡散炉の内部温度制御装置
JP2004006336A (ja) * 2002-04-30 2004-01-08 Xtreme Technologies Gmbh パルス駆動されるガス放電連関式の放射線源における放射線出力を安定化するための方法
JP2010049974A (ja) * 2008-08-22 2010-03-04 Mikasa Kk X線発生装置及びx線管の駆動方法

Cited By (3)

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