JPH0588705A - プロセス制御装置 - Google Patents
プロセス制御装置Info
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- JPH0588705A JPH0588705A JP25156991A JP25156991A JPH0588705A JP H0588705 A JPH0588705 A JP H0588705A JP 25156991 A JP25156991 A JP 25156991A JP 25156991 A JP25156991 A JP 25156991A JP H0588705 A JPH0588705 A JP H0588705A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】特性変動に影響のあるすべての状態量とその予
測値を用いてコントローラの最適パラメータを設定する
ことにより、制御性の向上を目指したコントローラ・パ
ラメータ調整則を備えたプロセス制御装置を実現する。 【構成】目標値（ｒ）と出力値（ｙ）からＰＩＤパラメ
ータに応じた操作量（ｕ）を決定するＰＩＤコントロー
ラと、このＰＩＤコントローラからの操作量（ｕ）を受
けると共に外乱（ｄ）の影響を受けるプロセスと、この
プロセスの特性状態を検出する状態検出器と、この状態
検出器の出力（ｘ）、前記外乱（ｄ）および前記目標値
（ｒ）から特性変動を検出する特性変動検出部と、前記
状態検出器の出力（ｘ）より前記ＰＩＤコントローラに
与えるＰＩＤパラメータを計算するが、前記特性変動検
出部の作用によりＰＩＤパラメータを求めるゲイン調整
器を具備する。
測値を用いてコントローラの最適パラメータを設定する
ことにより、制御性の向上を目指したコントローラ・パ
ラメータ調整則を備えたプロセス制御装置を実現する。 【構成】目標値（ｒ）と出力値（ｙ）からＰＩＤパラメ
ータに応じた操作量（ｕ）を決定するＰＩＤコントロー
ラと、このＰＩＤコントローラからの操作量（ｕ）を受
けると共に外乱（ｄ）の影響を受けるプロセスと、この
プロセスの特性状態を検出する状態検出器と、この状態
検出器の出力（ｘ）、前記外乱（ｄ）および前記目標値
（ｒ）から特性変動を検出する特性変動検出部と、前記
状態検出器の出力（ｘ）より前記ＰＩＤコントローラに
与えるＰＩＤパラメータを計算するが、前記特性変動検
出部の作用によりＰＩＤパラメータを求めるゲイン調整
器を具備する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プロセス制御装置に関
し、詳しくは、プロセスの状態（出力を含む）と動特性
を変化させる要素（目標値、外乱）を考慮してコントロ
ーラのパラメータを決定する装置に関するものである。
し、詳しくは、プロセスの状態（出力を含む）と動特性
を変化させる要素（目標値、外乱）を考慮してコントロ
ーラのパラメータを決定する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】プラントの動特性の変動が無視できない
場合に、特性変動の原因となった環境条件を測定し、コ
ントローラのパラメータを調整する手法にゲインスケジ
ュール方式と呼ばれるものがある。これは航空機の自動
操縦特性を、高度、速度、姿勢などに応じて修正するよ
うな場合によく用いられている。
場合に、特性変動の原因となった環境条件を測定し、コ
ントローラのパラメータを調整する手法にゲインスケジ
ュール方式と呼ばれるものがある。これは航空機の自動
操縦特性を、高度、速度、姿勢などに応じて修正するよ
うな場合によく用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなゲインスケジュール方式では、一般に過渡状態に対
応した調整則ではないという問題がある。すなわち、大
きな特性変動（出力を含めた状態の変動に起因する）を
考えた場合、現状態のみのパラメータを用いて制御して
も、その後に移って行く状態を考慮していないために不
十分であり、最適な制御性能が得られないということで
ある。本発明の目的は、このような点に鑑みてなされた
もので、状態の推移に伴ってプロセスの特性が変動する
場合に、特性変動に影響のあるすべての状態量（以下こ
れを特性状態量、そしてその値を特性状態値と呼ぶ）と
その予測値を用いてコントローラの最適パラメータを設
定することにより、制御性の向上を目指したコントロー
ラ・パラメータ調整則を備えたプロセス制御装置を提供
することにある。
うなゲインスケジュール方式では、一般に過渡状態に対
応した調整則ではないという問題がある。すなわち、大
きな特性変動（出力を含めた状態の変動に起因する）を
考えた場合、現状態のみのパラメータを用いて制御して
も、その後に移って行く状態を考慮していないために不
十分であり、最適な制御性能が得られないということで
ある。本発明の目的は、このような点に鑑みてなされた
もので、状態の推移に伴ってプロセスの特性が変動する
場合に、特性変動に影響のあるすべての状態量（以下こ
れを特性状態量、そしてその値を特性状態値と呼ぶ）と
その予測値を用いてコントローラの最適パラメータを設
定することにより、制御性の向上を目指したコントロー
ラ・パラメータ調整則を備えたプロセス制御装置を提供
することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、目標値（ｒ）と出力値（ｙ）から
ＰＩＤパラメータに応じた操作量（ｕ）を決定するＰＩ
Ｄコントローラと、このＰＩＤコントローラからの操作
量（ｕ）を受けると共に外乱（ｄ）の影響を受けるプロ
セスと、このプロセスの特性状態を検出する状態検出器
と、この状態検出器の出力（ｘ）、前記外乱（ｄ）およ
び前記目標値（ｒ）から下記およびの処理を行なう
特性変動検出部と、前記状態検出器の出力（ｘ）より前
記ＰＩＤコントローラに与えるＰＩＤパラメータを計算
するが、前記特性変動検出部の作用により下記ないし
のように動作するゲイン調整器を具備したことを特徴
とする。 記 目標値ｒがｒ0 からｒe に変化するのか、オフセット
外乱または低周波外乱の混入なのかを検出する。 目標値変動の場合は、目標値ｒ0 における定常状態で
特性状態値がｘ0 、目標値ｒe に対する定常状態で特性
状態値がｘe であり、これらの関係がｘ0 ＝ｇ
（ｒ0 ）、ｘe ＝ｇ（ｒe ）であるとする。外乱混入の
場合は、外乱混入の前の定常状態の特性状態値をｘ0 、
混入後の状態値をｘe とする。 特性変動を無視できるようなｘの範囲△（ｘ）を設定
しておき、ｘ0 からｘe までの範囲をｘi で以下のよう
に区分する。 ｘi+1 ＝ｘi ＋△（ｘi ） （i=0,1,...,n-2 ） ｘn ＝ｘe ，ｘe ＜ｘn-1 ＋△（ｘn-1 ） 各区分ごとに以下のような基準特性状態値Ｘi を決定
する。 Ｘi+1 ＝α（i ）・ｘi ＋（１−α（i ））・ｘi+1 ：
i=0,1,...,n-2 Ｘn ＝ｘn Ｘi に基づきコントローラ・パラメータｐi を、ｐi
＝ｆ（Ｘi ）として決定する。ただし、このｐi は、現
在のｘが、ｘi-1 以上でｘi よりも小さい時に利用す
る。
るために本発明では、目標値（ｒ）と出力値（ｙ）から
ＰＩＤパラメータに応じた操作量（ｕ）を決定するＰＩ
Ｄコントローラと、このＰＩＤコントローラからの操作
量（ｕ）を受けると共に外乱（ｄ）の影響を受けるプロ
セスと、このプロセスの特性状態を検出する状態検出器
と、この状態検出器の出力（ｘ）、前記外乱（ｄ）およ
び前記目標値（ｒ）から下記およびの処理を行なう
特性変動検出部と、前記状態検出器の出力（ｘ）より前
記ＰＩＤコントローラに与えるＰＩＤパラメータを計算
するが、前記特性変動検出部の作用により下記ないし
のように動作するゲイン調整器を具備したことを特徴
とする。 記 目標値ｒがｒ0 からｒe に変化するのか、オフセット
外乱または低周波外乱の混入なのかを検出する。 目標値変動の場合は、目標値ｒ0 における定常状態で
特性状態値がｘ0 、目標値ｒe に対する定常状態で特性
状態値がｘe であり、これらの関係がｘ0 ＝ｇ
（ｒ0 ）、ｘe ＝ｇ（ｒe ）であるとする。外乱混入の
場合は、外乱混入の前の定常状態の特性状態値をｘ0 、
混入後の状態値をｘe とする。 特性変動を無視できるようなｘの範囲△（ｘ）を設定
しておき、ｘ0 からｘe までの範囲をｘi で以下のよう
に区分する。 ｘi+1 ＝ｘi ＋△（ｘi ） （i=0,1,...,n-2 ） ｘn ＝ｘe ，ｘe ＜ｘn-1 ＋△（ｘn-1 ） 各区分ごとに以下のような基準特性状態値Ｘi を決定
する。 Ｘi+1 ＝α（i ）・ｘi ＋（１−α（i ））・ｘi+1 ：
i=0,1,...,n-2 Ｘn ＝ｘn Ｘi に基づきコントローラ・パラメータｐi を、ｐi
＝ｆ（Ｘi ）として決定する。ただし、このｐi は、現
在のｘが、ｘi-1 以上でｘi よりも小さい時に利用す
る。
【０００５】
【作用】本発明では、特性状態値をｘ、その値における
定常的な最適コントローラ・パラメータｐはｐ＝ｆ
（ｘ）で表わせ、またｆは既知であるとする。更に、プ
ロセスに対する目標値をｒ、プロセスの出力がｒで整定
している状態での特性状態値ｘとの関係がｘ＝ｇ（ｒ）
で表わせ、外乱ｄはｘに影響を及ぼすものとする。特性
変動検出部において、目標値ｒがｒ0 からｒe に変化す
るのか、オフセット外乱または低周波外乱の混入なのか
を検出し、次に目標値ｒ0 における定常状態で特性状態
値がｘ0 、目標値ｒe に対する定常状態で特性状態値が
ｘe であり、これらの関係がｘ0 ＝ｇ（ｒ0 ）、ｘe ＝
ｇ（ｒe）であるとする。その後、ゲイン調整器におい
て、特性変動を無視できるようなｘの範囲 △（ｘ）を設定しておき、ｘ0 からｘe までの範囲をｘ
i で以下のように区分する。 ｘi+1 ＝ｘi ＋△（ｘi ） （i=0,1,...,n-2 ） ｘn ＝ｘe ，ｘe ＜ｘn-1 ＋△（ｘn-1 ） 次に、各区分ごとに以下のような基準特性状態値Ｘi を
決定する。 Ｘi+1 ＝α（i ）・ｘi ＋（１−α（i ））・ｘi+1 ：
i=0,1,...,n-2 Ｘn ＝ｘn その次に、Ｘi に基づきコントローラ・パラメータｐi
を、ｐi ＝ｆ（Ｘi ）として決定する。ただし、現在の
ｘが、ｘi-1 以上でｘi よりも小さい場合である。この
ような手順によりコントローラの最適パラメータを設定
する。
定常的な最適コントローラ・パラメータｐはｐ＝ｆ
（ｘ）で表わせ、またｆは既知であるとする。更に、プ
ロセスに対する目標値をｒ、プロセスの出力がｒで整定
している状態での特性状態値ｘとの関係がｘ＝ｇ（ｒ）
で表わせ、外乱ｄはｘに影響を及ぼすものとする。特性
変動検出部において、目標値ｒがｒ0 からｒe に変化す
るのか、オフセット外乱または低周波外乱の混入なのか
を検出し、次に目標値ｒ0 における定常状態で特性状態
値がｘ0 、目標値ｒe に対する定常状態で特性状態値が
ｘe であり、これらの関係がｘ0 ＝ｇ（ｒ0 ）、ｘe ＝
ｇ（ｒe）であるとする。その後、ゲイン調整器におい
て、特性変動を無視できるようなｘの範囲 △（ｘ）を設定しておき、ｘ0 からｘe までの範囲をｘ
i で以下のように区分する。 ｘi+1 ＝ｘi ＋△（ｘi ） （i=0,1,...,n-2 ） ｘn ＝ｘe ，ｘe ＜ｘn-1 ＋△（ｘn-1 ） 次に、各区分ごとに以下のような基準特性状態値Ｘi を
決定する。 Ｘi+1 ＝α（i ）・ｘi ＋（１−α（i ））・ｘi+1 ：
i=0,1,...,n-2 Ｘn ＝ｘn その次に、Ｘi に基づきコントローラ・パラメータｐi
を、ｐi ＝ｆ（Ｘi ）として決定する。ただし、現在の
ｘが、ｘi-1 以上でｘi よりも小さい場合である。この
ような手順によりコントローラの最適パラメータを設定
する。
【０００６】
【実施例】以下本発明を詳細に説明する。本発明では、
動特性の変動のあるプロセスの制御を対象とし、特性状
態値をｘ、その値における定常的な最適コントローラ・
パラメータｐはｐ＝ｆ（ｘ）で表わせ、この関係式ｆは
既知であるとする。また、制御対象に対する目標値をｒ
とすると、出力がｒで整定している状態での特性状態値
ｘとの関係がｘ＝ｇ（ｒ）、外乱ｄはｘに影響を及ぼす
ものとする。
動特性の変動のあるプロセスの制御を対象とし、特性状
態値をｘ、その値における定常的な最適コントローラ・
パラメータｐはｐ＝ｆ（ｘ）で表わせ、この関係式ｆは
既知であるとする。また、制御対象に対する目標値をｒ
とすると、出力がｒで整定している状態での特性状態値
ｘとの関係がｘ＝ｇ（ｒ）、外乱ｄはｘに影響を及ぼす
ものとする。
【０００７】このような関係において、次のような手順
でコントローラの最適パラメータを決定する。 目標値ｒがｒ0 からｒe に変化するのか、オフセット
外乱または低周波外乱の混入なのかを検出する。 目標値変動の場合は、目標値ｒ0 における定常状態で
特性状態値がｘ0 、目標値ｒe に対する定常状態で特性
状態値がｘe であり、これらの関係がｘ0 ＝ｇ
（ｒ0 ）、ｘe ＝ｇ（ｒe ）であるとする。外乱混入の
場合は、外乱混入の前の定常状態の特性状態値をｘ0 、
混入後の状態値をｘe とする。 特性変動を無視できるようなｘの範囲△（ｘ）を設定
しておき（通常はｘによらず一定であるとしてもよ
い）、ｘ0 からｘe までの範囲をｘi で以下のように区
分する。 ｘi+1 ＝ｘi ＋△（ｘi ） （i=0,1,...,n-2 ） ｘn ＝ｘe ，ｘe ＜ｘn-1 ＋△（ｘn-1 ） ……(1) 各区分ごとに以下のような基準特性状態値Ｘi を決定
する。 Ｘi+1 ＝α（i ）・ｘi ＋（１−α（i ））・ｘi+1 ：i=0,1,...,n-2 Ｘn ＝ｘn ……(2) ただし、通常はα（i ）≦１／２でよい。 Ｘi に基づきコントローラ・パラメータｐi を、ｐi
＝ｆ（Ｘi ）として決定する。このｐi は、現在のｘ
が、ｘi-1 以上でｘi よりも小さい時に利用される。
でコントローラの最適パラメータを決定する。 目標値ｒがｒ0 からｒe に変化するのか、オフセット
外乱または低周波外乱の混入なのかを検出する。 目標値変動の場合は、目標値ｒ0 における定常状態で
特性状態値がｘ0 、目標値ｒe に対する定常状態で特性
状態値がｘe であり、これらの関係がｘ0 ＝ｇ
（ｒ0 ）、ｘe ＝ｇ（ｒe ）であるとする。外乱混入の
場合は、外乱混入の前の定常状態の特性状態値をｘ0 、
混入後の状態値をｘe とする。 特性変動を無視できるようなｘの範囲△（ｘ）を設定
しておき（通常はｘによらず一定であるとしてもよ
い）、ｘ0 からｘe までの範囲をｘi で以下のように区
分する。 ｘi+1 ＝ｘi ＋△（ｘi ） （i=0,1,...,n-2 ） ｘn ＝ｘe ，ｘe ＜ｘn-1 ＋△（ｘn-1 ） ……(1) 各区分ごとに以下のような基準特性状態値Ｘi を決定
する。 Ｘi+1 ＝α（i ）・ｘi ＋（１−α（i ））・ｘi+1 ：i=0,1,...,n-2 Ｘn ＝ｘn ……(2) ただし、通常はα（i ）≦１／２でよい。 Ｘi に基づきコントローラ・パラメータｐi を、ｐi
＝ｆ（Ｘi ）として決定する。このｐi は、現在のｘ
が、ｘi-1 以上でｘi よりも小さい時に利用される。
【０００８】図１は本発明に係るプロセス制御装置の一
実施例を示す構成図である。図において、１はＰＩＤコ
ントローラであり、目標値ｒと出力値ｙからＰＩＤパラ
メータに応じた操作量ｕを決定するものである。２は制
御対象としてのプロセスであり、外乱ｄの影響を受け
る。３はプロセス２の特性状態ｘを検出する状態検出器
である。４は特性変動検出部であり、状態検出器３の出
力ｘ、外乱ｄ、目標値ｒから、前記およびを行な
う。５はゲイン調整器であり、ｘよりＰＩＤパラメータ
を計算するが、特性変動検出部４の作用で前記ないし
のように動作する可変構造となる。
実施例を示す構成図である。図において、１はＰＩＤコ
ントローラであり、目標値ｒと出力値ｙからＰＩＤパラ
メータに応じた操作量ｕを決定するものである。２は制
御対象としてのプロセスであり、外乱ｄの影響を受け
る。３はプロセス２の特性状態ｘを検出する状態検出器
である。４は特性変動検出部であり、状態検出器３の出
力ｘ、外乱ｄ、目標値ｒから、前記およびを行な
う。５はゲイン調整器であり、ｘよりＰＩＤパラメータ
を計算するが、特性変動検出部４の作用で前記ないし
のように動作する可変構造となる。
【０００９】このような構成における動作を次に説明す
る。図２は動作フローを示す図である。ここで、△
（ｘ）は特性変動が無視でき、同一パラメータで制御可
能なｘを片端、予測方向のある状態を他の片端とする範
囲である。また、ｘi は現在の状態値であり、ｘe は特
性変動により終端となる状態値、Ｘi はコントローラの
パラメータの決定に用いる△（ｘi ）内での状態量の代
表値である。この実施例では、状態値を図３に示すよう
に△ｘの範囲で分けて、その間はＸi の代表となる基準
状態値ＰＩＤゲインを求めて制御する方式である。△ｘ
はあまり細かくする必要はないが、プロセスの可動範囲
の２％〜１０％程度でよい。
る。図２は動作フローを示す図である。ここで、△
（ｘ）は特性変動が無視でき、同一パラメータで制御可
能なｘを片端、予測方向のある状態を他の片端とする範
囲である。また、ｘi は現在の状態値であり、ｘe は特
性変動により終端となる状態値、Ｘi はコントローラの
パラメータの決定に用いる△（ｘi ）内での状態量の代
表値である。この実施例では、状態値を図３に示すよう
に△ｘの範囲で分けて、その間はＸi の代表となる基準
状態値ＰＩＤゲインを求めて制御する方式である。△ｘ
はあまり細かくする必要はないが、プロセスの可動範囲
の２％〜１０％程度でよい。
【００１０】以下動作について説明する。まずゲイン調
整器５で△（ｘ）およびα（i ）の初期化を行ない、そ
の後、状態検出器３および特性変動検出部４での検出に
基づき以下の、の動作に分岐する。 特性変動がある場合 ｘ0 ，ｘe を設定する。この場合i=0 である。次に、i
を１つ進め、ｘi ，Ｘi を決定する。続いてｐi ＝ｆ
（Ｘi ）を求め、ｘi ＝ｘe であるかどうかをチェック
する。一致しない場合は再びi を１つ進め前記ｘi ，Ｘ
i の決定以下の動作を繰り返す。一致した場合は制御終
了か否かを判断する。終了でない場合は初めの特性変動
の有無の判定の動作に戻る。 特性変動がない場合 ｐ＝ｆ（ｘ）とし、制御終了か否かの判定動作に移る。
終了でない場合は前記の場合と同様に初めの特性変動
の有無の判定の動作に戻る。
整器５で△（ｘ）およびα（i ）の初期化を行ない、そ
の後、状態検出器３および特性変動検出部４での検出に
基づき以下の、の動作に分岐する。 特性変動がある場合 ｘ0 ，ｘe を設定する。この場合i=0 である。次に、i
を１つ進め、ｘi ，Ｘi を決定する。続いてｐi ＝ｆ
（Ｘi ）を求め、ｘi ＝ｘe であるかどうかをチェック
する。一致しない場合は再びi を１つ進め前記ｘi ，Ｘ
i の決定以下の動作を繰り返す。一致した場合は制御終
了か否かを判断する。終了でない場合は初めの特性変動
の有無の判定の動作に戻る。 特性変動がない場合 ｐ＝ｆ（ｘ）とし、制御終了か否かの判定動作に移る。
終了でない場合は前記の場合と同様に初めの特性変動
の有無の判定の動作に戻る。
【００１１】なお、ｘが滑らかに変化しない場合は、次
のような手法が適当である。上記実施例（これを手法１
とする）では状態値で分割しているが、閉ループ系の応
答より、適当なチューニング周期△ｔ（例えば、立ち上
がり時間の１／５）で分割し、それぞれの端点で予想さ
れる出力値をもとに代表となる基準出力値を決定し、こ
の値よりＰＩＤパラメータを計算する。これは、離散的
な制御がしやすく、チューニング回数が状態変化値によ
らず一定となる。さらに、過去のデータをもとに逐次的
に基準の状態値を変え、改良してゆくことも可能である
（この手法を手法２とする）。すなわち、以下のような
手順で行なう。 目標値ｒがｒ0 からｒe に変化するのか、あるいはオ
フセット外乱または低周波外乱の混入かを検出する。 過去の立ち上がり時間ｔr をｎ分割し（図４ではｎ＝
５である）、その時刻をｔi （i=0,1,...,n ）、そして
ｔn はｔr と等しいとする。 対応する時間応答値をｒi ＝ｒ0 ＋ｈ（ｔi ）・｛ｒ
e −ｒ0 ｝から求める。ただし、ｈは別の予想式であら
かじめ規格化し、求めておく。 時刻ｔi 〜ｔi+1 （i=0,1,...,n-1 ）では、基準目標
値Ｒi+1 を、 Ｒi+1 ＝β（i ）・γi ＋（１−β（i ））・ｒi+1 ……(3) とし、これを用いて基準状態特性値Ｘi をＸi ＝ｇ（Ｒ
i ）とする。 この基準状態特性値より、コントローラ・パラメータ
はｐi ＝ｆ（Ｘi ）とする。この場合、外乱混入ではそ
の影響の最大となった時点より、上記以降を実行す
る。
のような手法が適当である。上記実施例（これを手法１
とする）では状態値で分割しているが、閉ループ系の応
答より、適当なチューニング周期△ｔ（例えば、立ち上
がり時間の１／５）で分割し、それぞれの端点で予想さ
れる出力値をもとに代表となる基準出力値を決定し、こ
の値よりＰＩＤパラメータを計算する。これは、離散的
な制御がしやすく、チューニング回数が状態変化値によ
らず一定となる。さらに、過去のデータをもとに逐次的
に基準の状態値を変え、改良してゆくことも可能である
（この手法を手法２とする）。すなわち、以下のような
手順で行なう。 目標値ｒがｒ0 からｒe に変化するのか、あるいはオ
フセット外乱または低周波外乱の混入かを検出する。 過去の立ち上がり時間ｔr をｎ分割し（図４ではｎ＝
５である）、その時刻をｔi （i=0,1,...,n ）、そして
ｔn はｔr と等しいとする。 対応する時間応答値をｒi ＝ｒ0 ＋ｈ（ｔi ）・｛ｒ
e −ｒ0 ｝から求める。ただし、ｈは別の予想式であら
かじめ規格化し、求めておく。 時刻ｔi 〜ｔi+1 （i=0,1,...,n-1 ）では、基準目標
値Ｒi+1 を、 Ｒi+1 ＝β（i ）・γi ＋（１−β（i ））・ｒi+1 ……(3) とし、これを用いて基準状態特性値Ｘi をＸi ＝ｇ（Ｒ
i ）とする。 この基準状態特性値より、コントローラ・パラメータ
はｐi ＝ｆ（Ｘi ）とする。この場合、外乱混入ではそ
の影響の最大となった時点より、上記以降を実行す
る。
【００１２】なお、前述の実施例で説明した手法１では
離散系の制御でサンプリング間の状態は判別し難いが、
△を大きめに設定してあれば離散状態値ｘ（ｋ）が区分
を越えてからパラメータを調整するようにすればよい。
また、△が目標値変化と等しいと考えると、αを０とす
れば目標値変動と共に新たに設定された目標値からＰＩ
Ｄパラメータを計算することになり、△を小さくしてα
＝１とすれば、常に現在値ｘを基準にＰＩＤパラメータ
を計算することになる。プロセスの特徴に合わせて、△
やαを決定すればよい。
離散系の制御でサンプリング間の状態は判別し難いが、
△を大きめに設定してあれば離散状態値ｘ（ｋ）が区分
を越えてからパラメータを調整するようにすればよい。
また、△が目標値変化と等しいと考えると、αを０とす
れば目標値変動と共に新たに設定された目標値からＰＩ
Ｄパラメータを計算することになり、△を小さくしてα
＝１とすれば、常に現在値ｘを基準にＰＩＤパラメータ
を計算することになる。プロセスの特徴に合わせて、△
やαを決定すればよい。
【００１３】上記手法１および２の対比では、手法１の
方がプロセスの閉ループ応答について少ない情報で適用
でき、制御パラメータ変更の幅がほぼ均一になることが
期待できる。他方手法２では一定の制御周期で制御でき
る点に特徴が見られる。
方がプロセスの閉ループ応答について少ない情報で適用
でき、制御パラメータ変更の幅がほぼ均一になることが
期待できる。他方手法２では一定の制御周期で制御でき
る点に特徴が見られる。
【００１４】なお、本発明の手法は次のような改良・拡
張が可能である。 パラメータを決定する方法として、手法１ではＸi 、
手法２ではＲi を利用したが、これに限定されるもので
はなく、その代わり、手法１では、 ｐi+1 ＝α’（i ）・ｆ（ｘi ）＋（１−α’（i ））・ｆ（ｘi+1 ） ……(4) 手法２では、 ｐi+1 ＝β’（i ）・ｆ（ｈ（ｔi ）） ＋（１−β’（i ））・ｆ（ｈ（ｔi+1 ）） ……(5) でパラメータを決定する。ただし、α’，β’は適当な
補間係数である。 手法２においても手法１のように、ｘi ＝ｇ（ｒi ）
として(2) 式同様の補間を行い、パラメータを求めるこ
ともできる。
張が可能である。 パラメータを決定する方法として、手法１ではＸi 、
手法２ではＲi を利用したが、これに限定されるもので
はなく、その代わり、手法１では、 ｐi+1 ＝α’（i ）・ｆ（ｘi ）＋（１−α’（i ））・ｆ（ｘi+1 ） ……(4) 手法２では、 ｐi+1 ＝β’（i ）・ｆ（ｈ（ｔi ）） ＋（１−β’（i ））・ｆ（ｈ（ｔi+1 ）） ……(5) でパラメータを決定する。ただし、α’，β’は適当な
補間係数である。 手法２においても手法１のように、ｘi ＝ｇ（ｒi ）
として(2) 式同様の補間を行い、パラメータを求めるこ
ともできる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
状態ごとのコントローラ・パラメータが既知あるいは計
算可能であれば、プロセスの動特性がかなり変化するよ
うな過渡応答（設定値の大きな変化や外乱の混入）にお
いても設定されている制御仕様に基づいた応答を得るこ
とができる。これは本発明で採る手法が閉ループ系の応
答を予測して特性変動を考慮しているからである。
状態ごとのコントローラ・パラメータが既知あるいは計
算可能であれば、プロセスの動特性がかなり変化するよ
うな過渡応答（設定値の大きな変化や外乱の混入）にお
いても設定されている制御仕様に基づいた応答を得るこ
とができる。これは本発明で採る手法が閉ループ系の応
答を予測して特性変動を考慮しているからである。
【図１】本発明に係るプロセス制御装置の一実施例を示
す構成図である。
す構成図である。
【図２】本発明の動作を説明するための動作フローであ
る。
る。
【図３】状態値ｘの一例を示す状態図である。
【図４】閉ループ応答を示す図である。
１ ＰＩＤコントローラ ２ プロセス ３ 状態検出器 ４ 特性変動検出部 ５ ゲイン調整器
Claims (1)
- 【請求項１】動特性の変動のあるプロセスの制御を対象
としたプロセス制御装置であって、 目標値（ｒ）と出力値（ｙ）からＰＩＤパラメータに応
じた操作量（ｕ）を決定するＰＩＤコントローラと、 このＰＩＤコントローラからの操作量（ｕ）を受けると
共に外乱（ｄ）の影響を受けるプロセスと、 このプロセスの特性状態を検出する状態検出器と、 この状態検出器の出力（ｘ）、前記外乱（ｄ）および前
記目標値（ｒ）から下記およびの処理を行なう特性
変動検出部と、 前記状態検出器の出力（ｘ）より前記ＰＩＤコントロー
ラに与えるＰＩＤパラメータを計算するが、前記特性変
動検出部の作用により下記ないしのように動作する
ゲイン調整器を具備したことを特徴とするプロセス制御
装置。 記 目標値ｒがｒ0 からｒe に変化するのか、オフセット
外乱または低周波外乱の混入なのかを検出する。 目標値変動の場合は、目標値ｒ0 における定常状態で
特性状態値がｘ0 、目標値ｒe に対する定常状態で特性
状態値がｘe であり、これらの関係がｘ0 ＝ｇ
（ｒ0 ）、ｘe ＝ｇ（ｒe ）であるとする。外乱混入の
場合は、外乱混入の前の定常状態の特性状態値をｘ0 、
混入後の状態値をｘe とする。 特性変動を無視できるようなｘの範囲△（ｘ）を設定
しておき、ｘ0 からｘe までの範囲をｘi で以下のよう
に区分する。 ｘi+1 ＝ｘi ＋△（ｘi ） （i=0,1,...,n-2 ） ｘn ＝ｘe ，ｘe ＜ｘn-1 ＋△（ｘn-1 ） 各区分ごとに以下のような基準特性状態値Ｘi を決定
する。 Ｘi+1 ＝α（i ）・ｘi ＋（１−α（i ））・ｘi+1 ：
i=0,1,...,n-2 Ｘn ＝ｘn Ｘi に基づきコントローラ・パラメータｐi を、ｐi
＝ｆ（Ｘi ）として決定する。ただし、このｐi は、現
在のｘが、ｘi-1 以上でｘi よりも小さい時に利用す
る。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25156991A JPH0588705A (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | プロセス制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25156991A JPH0588705A (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | プロセス制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0588705A true JPH0588705A (ja) | 1993-04-09 |
Family
ID=17224769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25156991A Pending JPH0588705A (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | プロセス制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0588705A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010092104A (ja) * | 2008-10-03 | 2010-04-22 | Horiba Stec Co Ltd | マスフローコントローラ |
| KR20110066394A (ko) * | 2009-12-11 | 2011-06-17 | 가부시키가이샤 호리바 에스텍 | 매스플로우 컨트롤러 |
| US8265795B2 (en) | 2009-11-05 | 2012-09-11 | Horiba Stec, Co., Ltd. | Mass flow controller |
-
1991
- 1991-09-30 JP JP25156991A patent/JPH0588705A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010092104A (ja) * | 2008-10-03 | 2010-04-22 | Horiba Stec Co Ltd | マスフローコントローラ |
| US8265795B2 (en) | 2009-11-05 | 2012-09-11 | Horiba Stec, Co., Ltd. | Mass flow controller |
| KR20110066394A (ko) * | 2009-12-11 | 2011-06-17 | 가부시키가이샤 호리바 에스텍 | 매스플로우 컨트롤러 |
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