JPH0610761B2 - Controller - Google Patents

Controller

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JPH0610761B2
JPH0610761B2 JP60248451A JP24845185A JPH0610761B2 JP H0610761 B2 JPH0610761 B2 JP H0610761B2 JP 60248451 A JP60248451 A JP 60248451A JP 24845185 A JP24845185 A JP 24845185A JP H0610761 B2 JPH0610761 B2 JP H0610761B2
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JP
Japan
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value
waveform
amount
damping
overshoot
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JP60248451A
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朝雄 宮部
保夫 中井
芳克 酒井
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、少なくとも比例(P)、積分(I)演算定数
を最適な値に自動的に調整する調節計に関する。更に詳
しくは、本発明は、プロセスに外乱を与えることなく、
ランダムに発生する外乱等による制御量の変化をみて、
最適の応答となるようにPI演算定数を調整するオート
チューニング調節計に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a controller that automatically adjusts at least proportional (P) and integral (I) operation constants to optimum values. More specifically, the present invention provides
Looking at the change in the control amount due to randomly generated disturbances,
The present invention relates to an auto tuning controller that adjusts a PI calculation constant so as to obtain an optimum response.

(従来の技術) フィードバック制御に用いられるプロセス用PI調節計に
おいて、PI演算定数の設定は、プロセス運転者あるい
は計装エンジニアの長年の知識と経験に基づいて手動に
よって行なわれているのが現状である。しかしながら、
手動設定によるものは、プロセスのスタートアップ時、
負荷変動時、予期しない外乱混入時、あるいは非線形ゲ
イン特性を持つ系等の状況の下では、一時的あるいは定
常的にプロセス運転の乱れを生じ、状況によっては経済
的損失を及ぼすことがあった。
(Prior Art) In the process PI controller used for feedback control, the PI calculation constant is currently set manually based on the long-term knowledge and experience of the process driver or instrumentation engineer. is there. However,
With manual configuration, the process startup,
Under load fluctuation, unexpected disturbance, or under the condition of a system having non-linear gain characteristics, the process operation may be disturbed temporarily or steadily, and economic loss may be caused depending on the condition.

そこで、PI演算定数をオートチューニングするように
した調節計が提案されている。これまで提案されている
オートチューニング調節計は、補助コントローラを主コ
ントローラに対して並列的に接続し、補助コントローラ
のゲインをあげ、振動を起させ、その振幅,周波数か
ら、Ziegler,Nicholsによる所謂Z,N限界感度法に基づい
てPI定数を決定するもの(昭和45年計測自動制御学会論
文集Vol6.No.6P55〜P60限界感度法を利用した適応制御
系の研究,北森俊行)、オン,オフ発生器を使用してリ
ミットサイクルを発生させ、その振幅等から最適なPI
演算定数を決定するようにしたもの(昭和48年計測自動
制御学会第12回学術講演会予稿集P617〜P624PID自動設
定形アダプティブ・コントローラ須見,福田)等があ
る。
Therefore, a controller in which the PI calculation constant is automatically tuned has been proposed. The auto-tuning controllers that have been proposed so far have an auxiliary controller connected in parallel to the main controller, increase the gain of the auxiliary controller, cause vibration, and from the amplitude and frequency, the so-called Z by Ziegler, Nichols. , N Determine the PI constant based on the limit sensitivity method (Showa 45, The Society of Instrument and Control Engineers Vol.6 No.6 P55-P60 Adaptive control system using the limit sensitivity method, Toshiyuki Kitamori), On, Off Generate a limit cycle using a generator and select the optimum PI from its amplitude
There is one that decides the operation constant (Proceedings of the 12th Academic Lecture Meeting of the Society of Instrument and Control Engineers 1973, P617-P624 PID automatic setting adaptive controller Sumi, Fukuda).

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このような構成のオートチューニング調
節計は、プロセスを振動状態にしたり、PI定数決定の
際に制御系へ強制的に外乱(同定信号)を与える必要が
あり、このためにプロセスへ少なからぬ影響を与えると
いう問題点があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the auto-tuning controller having such a configuration, it is necessary to put the process in an oscillating state or forcibly give a disturbance (identification signal) to the control system when the PI constant is determined. However, there is a problem that this has a considerable influence on the process.

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、
その目的は、プロセスに影響を与えることなく最適なP
I演算定数を設定することのできるオートチューニング
機能を備えた調節計を実現しようとするものである。
The present invention has been made in view of such problems,
Its purpose is to optimize P without affecting the process.
It is intended to realize a controller having an auto-tuning function capable of setting an I operation constant.

また、本発明の他の目的は、少ない演算回数で最適なP
I演算定数に迅速にチューニングすることのできる調節
計を実現することにある。
Another object of the present invention is to optimize the optimum P with a small number of calculations.
It is to realize a controller that can be quickly tuned to the I operation constant.

(問題点を解決するための手段) 前記した目的を達成する本発明は、 プロセスよりのプロセス量と設定値との偏差信号に少な
くとも比例,積分演算を行い、得られた操作量を前記プ
ロセスに出力するPI制御手段と、 前記プロセス量またはプロセス量と設定値との偏差信号
の波形を観測し当該信号が所定の値以上となった場合そ
の波形パターンのピーク情報(E1,E2,E3)及び
当該ピークが発生する時刻情報(t1,t2,t3)に
基づいてオーバーシュート量OVS(=−E2/E
1)、ダンピング値DMP{=(E3−E2)/(E1
−E2)}及び振動周期Tp(=t3−t1)を求める
波形観測手段と、 前記プロセスの制御性の目標となる少なくともオーバー
シュート量とダンピング値とを設定する目標設定手段
と、 前記波形観測手段から得られたオーバーシュート量(O
VS)、ダンピング値(DMP)及び振動周期(TP)
と、前記目標設定手段で設定された目標値とをそれぞれ
入力し、前記PI制御手段に設定するパラメータを演算
するパラメータ演算手段とを備え、 前記パラメータ演算手段は、 前記波形観測手段で得られたダンピング値(DMP)が
所定の値より大きいか否かによって2つの区分に区分け
すると共に、この区分の一方を更に前記PI制御手段に
設定されている積分定数(TI)と波形観測手段で得ら
れた振動周期(TP)との比R(=TI/TP)の大き
さによって複数の演算区分に区分けし、 前記各区分毎に前記目標設定手段から与えられたオーバ
シュートの目標値と波形観測手段で得られたオーバシュ
ート量との間の差で示される誤差オーバーシュート量
(Eovr),前記目標設定手段から与えられたダンピ
ング値の目標値と波形観測手段で得られたダンピング値
との間の差で示される誤差ダンピング値(Edmp),
前記積分時間(TI)と振動周期(TP)との比(R)
の少なくとも一つを用いた異なる演算式を適用して、少
なくとも比例、積分定数を演算することを特徴とする調
節計である。
(Means for Solving Problems) The present invention for achieving the above-mentioned object is to perform an integral operation at least in proportion to a deviation signal between a process amount from a process and a set value, and obtain the manipulated variable in the process. The PI control means for outputting and the waveform of the deviation signal between the process amount or the process amount and the set value are observed, and when the signal becomes a predetermined value or more, peak information (E1, E2, E3) of the waveform pattern and Overshoot amount OVS (= -E2 / E) based on time information (t1, t2, t3) at which the peak occurs.
1), damping value DMP {= (E3-E2) / (E1
-E2)} and a vibration period Tp (= t3-t1), a waveform observing unit, a target setting unit that sets at least an overshoot amount and a damping value that are targets of the process controllability, and the waveform observing unit. The amount of overshoot (O
VS), damping value (DMP) and vibration period (TP)
And a target value set by the target setting means, respectively, and a parameter calculating means for calculating a parameter to be set in the PI control means, wherein the parameter calculating means is obtained by the waveform observing means. According to whether the damping value (DMP) is larger than a predetermined value or not, it is divided into two sections, and one of the sections is further obtained by the integration constant (TI) set in the PI control means and the waveform observing means. It is divided into a plurality of calculation sections according to the magnitude of the ratio R (= TI / TP) to the vibration period (TP), and the target value of the overshoot given from the target setting section and the waveform observing section for each section. The error overshoot amount (Eovr) indicated by the difference between the overshoot amount obtained in step 1, the target value of the damping value given from the target setting means, and the waveform view. Error damping value indicated by the difference between the damping values obtained by means (EDMP),
Ratio (R) of the integration time (TI) and the vibration period (TP)
It is a controller characterized in that at least proportional and integral constants are calculated by applying different arithmetic expressions using at least one of the above.

(実施例) 第1図は、本発明に係る装置の一例を示す機能ブロック
図である。図において、1はプロセス対象を示すブロッ
クで、運転対象によってその動特性が変化するものとす
る。2は設定値SVとプロセス1からのプロセス量PV
との偏差εを入力信号とするPI制御ブロックで、PI
演算定数は、破線で囲んだパラメータ演算ブロック3か
らの信号によって自動設定される。このPI制御ブロッ
ク2からの出力信号MVは、プロセス1に印加される。
(Example) FIG. 1 is a functional block diagram showing an example of an apparatus according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 is a block showing a process target, and its dynamic characteristics are assumed to change depending on the driving target. 2 is set value SV and process amount PV from process 1
In the PI control block whose input signal is the deviation ε from
The calculation constant is automatically set by a signal from the parameter calculation block 3 surrounded by a broken line. The output signal MV from the PI control block 2 is applied to the process 1.

パラメータ演算ブロック3において、31は設定値SV,
プロセス量PVをそれぞれ入力し、SVとPVの偏差信
号εの波形観測を行なう波形観測手段で、偏差信号εの
オーバーシュート量OVS,ダンピング値DMP,振動周期TP
を求める機能を有している。32は制御性の目標となる目
標値を設定する目標設定手段で、ここには少なくともプ
ロセス1における理想的なオーバシュート量OVSと、ダ
ンピング値DMPとが設定される。33はPI定数を演算に
よって求めるパラメータ演算手段で、波形観測手段31か
ら得られるオーバシュート量とダンピング値とが、目標
設定手段32で設定された目標値に近づくようにPI演算
定数を演算する。これらの各手段31,32,33は、いずれも
例えば調節計内に塔載されたマイクロコンピュータによ
るプログラムによって実現されるものとする。
In the parameter calculation block 3, 31 is the set value SV,
A waveform observing means for observing the waveform of the deviation signal ε between the SV and PV by inputting the process amount PV respectively, and the overshoot amount OVS of the deviation signal ε, the damping value DMP, the vibration period T P
Has the function of seeking. Reference numeral 32 denotes a target setting means for setting a target value which is a target of controllability, and at least an ideal overshoot amount OVS in the process 1 and a damping value DMP are set therein. Reference numeral 33 is a parameter calculation means for calculating the PI constant by calculation, and calculates the PI calculation constant so that the overshoot amount and the damping value obtained from the waveform observation means 31 approach the target value set by the target setting means 32. Each of these means 31, 32, 33 is realized by a program by a microcomputer installed in the controller, for example.

第2図は波形観測手段31における波形観測手法の説明図
である。波形観測手段31は、はじめに、設定値SVとプ
ロセス量PVの偏差εを求め、この偏差εが、予じめ目
標設定手段32に設定した所定の値ΔEより大きくなった
時、波形観測を開始する。いま、この偏差εが図示する
ように時間とともに変化するものとすれば、この偏差ε
がΔEより大きくなった時点より波形観測を始め、波形
のピーク値E1,E2,E3を検出するとともに、このピーク値
になるまでの時間t1,t2,t3を測定する。これらの値を用
いて、オーバーシュート量OVS,ダンピング値DMP,振動
周期TPを次の演算式によって求め、演算結果をパラメー
タ演算手段33に与える。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a waveform observation method in the waveform observation means 31. The waveform observing means 31 first obtains a deviation ε between the set value SV and the process amount PV, and when the deviation ε becomes larger than a predetermined value ΔE set in the preliminary target setting means 32, the waveform observation is started. To do. Assuming that this deviation ε changes with time as shown in the figure, this deviation ε
When the waveform becomes larger than ΔE, the waveform observation is started, the peak values E1, E2, E3 of the waveform are detected, and the times t1, t2, t3 until the peak values are reached are measured. Using these values, the overshoot amount OVS, the damping value DMP, and the vibration period T P are calculated by the following calculation formula, and the calculation result is given to the parameter calculation means 33.

なお、第2図の例では、波形観測手段31で観測する波
形のパターンとして、0レベルを中心として振動する場
合を示しているが、ある値(例えば設定値)を中心とし
て変動する場合もあり、観測波形のピーク情報E1〜E
3は、以下の計算ではその絶対値を用いることとなる。
また、波形観測手段31は、観測波形の各ピーク値を検
出するものであるが、波形の観測を開始後所定の時間経
過しても、ピークが検出されない場合(例えば非振動系
の場合)、所定の時間経過した時点での値を、ピーク値
E1として取り込んだり、また、第2番目,第3番目に
相当するピーク値E2,E3は、0として扱うなどの設
計上の処理が行われるものとする。
In the example of FIG. 2, the pattern of the waveform observed by the waveform observing means 31 oscillates around the 0 level, but it may fluctuate around a certain value (for example, a set value). , Observation waveform peak information E1 to E
3 will use the absolute value in the following calculation.
Further, the waveform observing means 31 detects each peak value of the observed waveform, but if no peak is detected even after a predetermined time has elapsed after starting the observation of the waveform (for example, in the case of a non-oscillating system), The value at the time when a predetermined time has elapsed is taken in as the peak value E1, and the peak values E2 and E3 corresponding to the second and third peaks are treated as 0. And

ここで、オーバーシュート量OVSやダンピング値DM
Pを、以下の演算式によって定義することの意義は、波
形のピーク情報E1,E2,E3だけで、それらの値が
得られるという点である。
Here, the overshoot amount OVS and the damping value DM
The significance of defining P by the following arithmetic expression is that those values can be obtained only by the peak information E1, E2, E3 of the waveform.

Tp=t3-t1 パラメータ演算手段33は、波形観測手段31によって得ら
れた演算結果に基づいて、PI制御ブロック2に設定さ
れている現在の比例定数,積分定数が、目標設定手段32
で設定されているオーバーシュート量とダンピング値と
を実現するための目標となる比例定数,積分定数に対し
て、どんな関係にあるかを認識し、それぞれの関係によ
って決まるいくつかの区分に応じて、それぞれ異なった
演算式を適用し、少なくとも新しい比例定数と積分定数
(現在値からの変更量)を演算する。このようにして得
られた新しい比例定数と積分定数は、PI制御ブロック
2に再設定され、PI制御ブロック2は、次に、この新
しく設定された定数に基づいてPI演算を行ない、操作
信号をプロセス1に出力する。
T p = t3-t1 parameter calculation unit 33, based on the calculation result obtained by the waveform observing means 31, the current proportional constant set in the PI control block 2, is the integration constant, the target setting means 32
Recognize the relationship between the proportional constant and the integral constant, which are the targets for realizing the overshoot amount and damping value set in, and according to some categories determined by each relationship. , And apply different arithmetic expressions to calculate at least a new proportional constant and integral constant (change amount from the current value). The new proportional constant and integral constant thus obtained are reset in the PI control block 2, and the PI control block 2 then performs PI calculation based on the newly set constant and outputs the operation signal. Output to process 1.

第3図は、パラメータ演算手段33の動作の一例を示すフ
ローチャートである。ここでは4つの区分を決めたもの
を例示する。
FIG. 3 is a flowchart showing an example of the operation of the parameter calculation means 33. Here, an example in which four divisions are determined is illustrated.

はじめに、波形観測手段31で得られたダンピング値DMP
が「0」より小さいか判断する(ステップ1)。これに
よって、PI制御ブロック2に現在設定されているP,
I定数が後述するA区分にあるかどうか判断する。すな
わち、ダンピング値DMPが「0」より小さい場合、非振
動的な応答特性を示しており、現在のP,I演算定数に
よる制御性はA区分にあるものと判断し、目標設定手段
32に設定した目標値に近ずくようにP,I演算定数を変
更する演算を行なう(ステップ2)。ダンピング値DMP
≧0の場合(ステップ1で“No”の場合)、(積算演算
定数TI)/(振動周期TP)の値Rを演算し(ステップ
3)、この値Rの大きさを判断する(ステップ4)、す
なわち、R<0.2であれば、現在設定されているPI演
算定数は、B区分にあるものと判断し、ステップ5に移
る。また、0.2≦R≦0.4であれば、C区分にあるものと
判断し、ステップ6に、R>0.4であれば、D区分にあ
るものと判断し、ステップ7にそれぞれ移る。このよう
に、ダンピング値,振動周期,Rの大きさによって、
A,B,C,Dの4区分に分けたもの、これまでの経験
則に基づくもので、各区分の概念と、各区分における演
算式を第4図に示す。第4図において、横軸はRの値で
ある縦軸は、ダンピング値DMPをとってある。この図で
ハッチングを施した付近(ダンピング値DMP=0.2,R=
0.2付近)が目標値となる領域で、各区分ごとに示して
ある比例演算定数PB,積分演算定数Tiを求めるための
所定の演算を行なうことによって、どの区分からも制御
性が目標値に向かうような、P演算定数,I演算定数が
求められる。なお、本発明は、微分(D)演算をも含む
調節計にも同様に適用できるものであって、第4図に
は、微分演算定数Tdを得るための演算式についても参考
までに示してある。
First, the damping value DMP obtained by the waveform observation means 31.
Is smaller than "0" (step 1). As a result, P, which is currently set in the PI control block 2,
It is determined whether or not the I constant is in the A section described later. That is, when the damping value DMP is smaller than "0", it shows a non-oscillating response characteristic, and it is judged that the present controllability by the P and I operation constants is in the A category, and the target setting means
A calculation for changing the P and I calculation constants is performed so as to approach the target value set to 32 (step 2). Damping value DMP
When ≧ 0 (“No” in step 1), the value R of (integral calculation constant T I ) / (vibration period T P ) is calculated (step 3) and the magnitude of this value R is determined ( Step 4), that is, if R <0.2, it is determined that the PI operation constant currently set is in the B category, and the process proceeds to step 5. If 0.2 ≦ R ≦ 0.4, it is determined to be in the C category, and if R> 0.4, it is determined to be in the D category, and the process proceeds to step 7. Thus, depending on the damping value, the vibration period, and the magnitude of R,
FIG. 4 shows the concept of each division and the arithmetic expressions in each division, which are divided into four divisions A, B, C, and D, and are based on the empirical rule up to now. In FIG. 4, the horizontal axis is the value of R and the vertical axis is the damping value DMP. The hatched area (damping value DMP = 0.2, R =
In the area where the target value is around (0.2), the controllability goes to the target value from any section by performing the predetermined calculation for obtaining the proportional calculation constant PB and the integral calculation constant Ti shown for each section. Such P operation constant and I operation constant are obtained. The present invention can be similarly applied to a controller including a differential (D) operation, and FIG. 4 also shows, for reference, an arithmetic expression for obtaining a differential operation constant Td. is there.

第4図に示す各演算式において、PB1,PB2は今回,次回
の比例演算定数,Ti1,Ti2は今回,次回の積分演算定数
(積分時間)、Eovrは誤差オーバシュート、Edmpは誤差
ダンピングである。
In each equation shown in FIG. 4, PB1 and PB2 are the current and next proportional computation constants, Ti1 and Ti2 are the current and next integral computation constants (integration time), Eovr is error overshoot, and Edmp is error damping. .

ここで、誤差オーバシュートEovrは、波形観測手段
31から与えられるオーバシュート量OVSと、目標設
定手段32に設定されている理想的なオーバシュート量
OVSとの差であり、誤差ダンピングEdmpは、波形
観測手段31から与えられるダンピング値DMPと、目
標設定手段32に設定されている理想的なダンピング値
DMPとの差であり、いずれも観測波形のパターンが理
想的な応答を示していれば、これらの各誤差値Eov
r,Edmpは共に0となる。
Here, the error overshoot Eovr is the difference between the overshoot amount OVS given from the waveform observing means 31 and the ideal overshoot amount OVS set in the target setting means 32, and the error damping Edmp is the waveform. It is the difference between the damping value DMP given from the observing means 31 and the ideal damping value DMP set in the target setting means 32. If the observed waveform pattern shows an ideal response, these are the differences. Each error value Eov
Both r and Edmp are zero.

区分Aにおける(1A)式,(2A)式は、ステップ2にお
いて適用され、比例演算定数PB2,積分演算定数Ti2は、
誤差ダンピングEdmp,誤差オーバーシュートEovrの値に
応じてそれぞれ今回の定数よりいずれも増大するような
値が求められる。Edmp,Eovrが0であれば、PB2,Ti2
は、今回のPB1,Ti1と同じ値となる。
Equations (1A) and (2A) in category A are applied in step 2, and the proportional calculation constant PB2 and the integral calculation constant Ti2 are
Depending on the values of the error damping Edmp and the error overshoot Eovr, values that both increase from the current constant are obtained. If Edmp and Eovr are 0, PB2 and Ti2
Is the same value as PB1 and Ti1 this time.

区分Bにおける(1B)式,(2B)式は、ステップ5にお
いて適用され、比例演算定数PB2,積分演算定数Ti2は、
R/0.2(ここではRは0.2より小さい)の割合でそれぞ
れ今回の定数より減少するような値が求められる。
Equations (1B) and (2B) in category B are applied in step 5, and the proportional calculation constant PB2 and the integral calculation constant Ti2 are
Values that decrease from the current constant at a ratio of R / 0.2 (here, R is smaller than 0.2) are obtained.

以下、同じように、区分Cにおける(1C)式,(2C)式
は、ステップ6において適用され、区分Dにおける(1
D)式,(2D)式は、ステップ7において適用される。
In the same manner, equations (1C) and (2C) in section C are applied in step 6 to (1C) and (2C) in section D.
Equations (D) and (2D) are applied in step 7.

ステップ8では、ステップ2,5,6,7のいずれかにおいて
得られた比例演算定数,積分演算定数を、PI制御ブロ
ックに再設定する。
In step 8, the proportional operation constant and the integral operation constant obtained in any of steps 2, 5, 6, and 7 are reset in the PI control block.

以上のような動作によって、PI制御ブロック2には、
そこに設定されている比例演算定数,積分演算定数がど
のような値であっても、最終的に制御性が最適な目標値
になるように自動的に調整されることになる。
By the above operation, the PI control block 2
Whatever value the proportional calculation constant and integral calculation constant are set to, the controllability will be automatically adjusted so as to finally reach the optimum target value.

なお、上記の説明では、波形観測手段31は、プロセス量
と設定値との偏差信号の波形を観測するようにしたもの
であるが、設定値が一定であるものとすれば、プロセス
量の波形を観測するようにしてもよい。また、上記の説
明では、PI制御ブロックを有する調節計を例にとって
説明したが、PID制御ブロックを有する調節計に適用し
てもよい。
In the above description, the waveform observing means 31 is configured to observe the waveform of the deviation signal between the process amount and the set value, but if the set value is constant, the waveform of the process amount is May be observed. Further, in the above description, the controller having the PI control block is described as an example, but the controller may be applied to the controller having the PID control block.

第5図は、本発明に係る調節計において、設定値SVを
ステップ状に変化させたとき、制御量PVと、比例定数
P,積分定数Iがどのように変化するかを示した線図で
ある。調節計において、制御性の目標は、ダンピング量
DMP=0.300,オーバーシュート量OVS=0.200である。
FIG. 5 is a diagram showing how the controlled variable PV, the proportional constant P and the integral constant I change when the set value SV is changed stepwise in the controller according to the present invention. is there. In the controller, the target of controllability is the damping amount.
DMP = 0.300 and overshoot amount OVS = 0.200.

第6図は第5図線図を得るために用いたシミュレーショ
ンのブロック図で、L=6秒,T=6秒,K=1.0とし
てある。
FIG. 6 is a block diagram of the simulation used to obtain the diagram of FIG. 5, where L = 6 seconds, T = 6 seconds, and K = 1.0.

この実験結果から分かるように、本発明の調節計によれ
ば、数回のパラメータ演算を実行することによって、最
適の応答となるPI定数が自動的に設定されている。
As can be seen from the results of this experiment, according to the controller of the present invention, the PI constant that provides the optimum response is automatically set by executing the parameter calculation several times.

(発明の効果) 以上説明したように、本発明は、設定値変更やプロセス
における負荷変動などに伴うプロセス量又は偏差信号の
波形を観測し、その観測結果に基づいて、P,I演算定
数を最適値となるように変更するようにしている。従っ
て、本発明によれば、プロセスに悪い影響を与えること
なく、最適なPI演算定数を設定することのできるオート
チューニング機能を備えた調節計が実現できる。
(Effects of the Invention) As described above, the present invention observes the waveform of the process amount or the deviation signal due to the change of the set value or the load change in the process, and based on the observation result, the P and I operation constants are calculated. I am trying to change to the optimum value. Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a controller having an auto-tuning function capable of setting an optimum PI calculation constant without adversely affecting the process.

また、本発明においては、パラメータ演算手段は、波形
観測手段で求められたダンピング値(DMP)が所定の
値より大きいか否かによって区分けされる演算区分と、
この演算区分に入らない場合、PI制御演算手段に設定
されている積分定数(TI)と振動周期(TP)との比
R(=TI/TP)の大きさによって区分けされる複数
の演算区分とを有し、各区分毎に目標設定手段から与え
られた目標値との誤差オーバーシュート量(Eov
r),誤差ダンピング値(Edmp),前記積分時間
(TI)と振動周期(TP)との比(R)の少なくとも
一つを用いた異なる演算式を適用して、少なくとも比
例、積分定数を演算するものである。従って本発明によ
れば、プロセスの動特性等の同定を行う必要がなく、ま
た、演算区分の仕方や各区分毎に設定される演算式に、
長年の知識と経験に基づくノウハウ等を適用することが
可能で、少ない演算回数で最適なPI演算定数に迅速に
チューニングすることができる。
Further, in the present invention, the parameter calculation means includes a calculation classification which is classified according to whether or not the damping value (DMP) obtained by the waveform observation means is larger than a predetermined value,
If it does not fall within this calculation section, there are a plurality of calculation sections divided according to the ratio R (= TI / TP) between the integration constant (TI) and the vibration period (TP) set in the PI control calculation means. And the error overshoot amount (Eov with respect to the target value given from the target setting means for each section).
r), an error damping value (Edmp), and a different calculation formula using at least one of the ratio (R) of the integration time (TI) and the vibration period (TP) is applied to calculate at least a proportionality and an integration constant. To do. Therefore, according to the present invention, it is not necessary to identify the dynamic characteristics of the process, and the method of operation division and the operation formula set for each operation are
It is possible to apply know-how based on many years of knowledge and experience, and it is possible to quickly tune to an optimum PI calculation constant with a small number of calculations.

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

第1図は、本発明に係る装置の一例を示す機能ブロック
図、第2図は波形観測手段における波形観測手法の説明
図、第3図はパラメータ演算手段33の動作の一例を示す
フローチャート、第4図はパラメータ演算手段において
定められる各区分の概念と各区分における演算式を示す
説明図、第5図は本発明調節計において、PI定数が変
化する様子を示した線図、第6図は第5図線図を得るた
めに用いたシュミレーションのブロック図である。 1…プロセス、2…PI制御ブロック、3…パラメータ
演算ブロック、31…波形観測手段、32…目標設定手段、
33…パラメータ演算手段。
FIG. 1 is a functional block diagram showing an example of an apparatus according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of a waveform observing method in a waveform observing means, and FIG. 3 is a flowchart showing an example of the operation of the parameter calculating means 33. FIG. 4 is an explanatory view showing the concept of each section defined by the parameter calculating means and an arithmetic expression in each section, FIG. 5 is a diagram showing how the PI constant changes in the controller of the present invention, and FIG. 6 is FIG. 5 is a block diagram of the simulation used to obtain the diagram of FIG. 1 ... Process, 2 ... PI control block, 3 ... Parameter calculation block, 31 ... Waveform observation means, 32 ... Target setting means,
33 ... Parameter calculation means.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−116580(JP,A) 特開 昭50−12491(JP,A) 特開 昭60−63601(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP 54-116580 (JP, A) JP 50-12491 (JP, A) JP 60-63601 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】プロセスよりのプロセス量と設定値との偏
差信号に少なくとも比例,積分演算を行い、得られた操
作量を前記プロセスに出力するPI制御手段と、 前記プロセス量またはプロセス量と設定値との偏差信号
の波形を観測し当該信号が所定の値以上となった場合そ
の波形パターンのピーク情報(E1,E2,E3)及び
当該ピークが発生する時刻情報(t1,t2,t3)に
基づいてオーバーシュート量OVS(=−E2/E
1)、ダンピング値DMP{=(E3−E2)/(E1
−E2)}及び振動周期Tp(=t3−t1)を求める
波形観測手段と、 前記プロセスの制御性の目標となる少なくともオーバー
シュート量とダンピング値とを設定する目標設定手段
と、 前記波形観測手段から得られたオーバーシュート量(O
VS)、ダンピング値(DMP)及び振動周期(TP)
と、前記目標設定手段で設定された目標値とをそれぞれ
入力し、前記PI制御手段に設定するパラメータを演算
するパラメータ演算手段とを備え、 前記パラメータ演算手段は、 前記波形観測手段で得られたダンピング値(DMP)が
所定の値より大きいか否かによって2つの区分に区分け
すると共に、この区分の一方を更に前記PI制御手段に
設定されている積分定数(TI)と波形観測手段で得ら
れた振動周期(TP)との比R(=TI/TP)の大き
さによって複数の演算区分に区分けし、 前記各区分毎に前記目標設定手段から与えられたオーバ
シュートの目標値と波形観測手段で得られたオーバシュ
ート量との間の差で示される誤差オーバーシュート量
(Eovr),前記目標設定手段から与えられたダンピ
ング値の目標値と波形観測手段で得られたダンピング値
との間の差で示される誤差ダンピング値(Edmp),
前記積分時間(TI)と振動周期(TP)との比(R)
の少なくとも一つを用いた異なる演算式を適用して、少
なくとも比例、積分定数を演算することを特徴とする調
節計。
1. PI control means for performing at least proportional and integral calculations on a deviation signal between a process amount and a set value from a process and outputting the obtained manipulated variable to the process, the process amount or the process amount and the setting. When the waveform of the deviation signal from the value is observed and the signal becomes a predetermined value or more, the peak information (E1, E2, E3) of the waveform pattern and the time information (t1, t2, t3) at which the peak occurs are used. Based on the overshoot amount OVS (= -E2 / E
1), damping value DMP {= (E3-E2) / (E1
-E2)} and a vibration period Tp (= t3-t1), a waveform observing unit, a target setting unit that sets at least an overshoot amount and a damping value that are targets of the process controllability, and the waveform observing unit. The amount of overshoot (O
VS), damping value (DMP) and vibration period (TP)
And a target value set by the target setting means, respectively, and a parameter calculating means for calculating a parameter to be set in the PI control means, wherein the parameter calculating means is obtained by the waveform observing means. According to whether the damping value (DMP) is larger than a predetermined value or not, it is divided into two sections, and one of the sections is further obtained by the integral constant (TI) set in the PI control means and the waveform observing means. It is divided into a plurality of calculation sections according to the magnitude of the ratio R (= TI / TP) to the vibration period (TP), and the target value of the overshoot given from the target setting section and the waveform observing section for each section. The error overshoot amount (Eovr) indicated by the difference between the overshoot amount obtained in step 1, the target value of the damping value given from the target setting means, and the waveform view. Error damping value indicated by the difference between the damping values obtained by means (EDMP),
Ratio (R) of the integration time (TI) and the vibration period (TP)
A controller that calculates at least proportional and integral constants by applying different arithmetic expressions using at least one of the above.
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