JPH06110503A - Device and method for evaluating control characteristic and device and method for optimizing control characteristic - Google Patents

Device and method for evaluating control characteristic and device and method for optimizing control characteristic

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JPH06110503A
JPH06110503A JP28346492A JP28346492A JPH06110503A JP H06110503 A JPH06110503 A JP H06110503A JP 28346492 A JP28346492 A JP 28346492A JP 28346492 A JP28346492 A JP 28346492A JP H06110503 A JPH06110503 A JP H06110503A
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JP
Japan
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control
evaluation
value
target value
initial motion
Prior art date
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Application number
JP28346492A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Kawamura
和広 川村
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Azbil Corp
Original Assignee
Azbil Corp
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Publication date
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Publication of JPH06110503A publication Critical patent/JPH06110503A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To enable evaluation corresponding to the purpose of control by respectively weighting and evaluating the initial part and convergent part of a controlled variable separated by a separation algorithm. CONSTITUTION:A control evaluation part is provided with an SP/PV input part 30 for inputting a target value SP and a process value PV and a calculation part 31 for calculating control deviation (e) used for the separation algorithm or differentiated values e', e'' and e''' of this deviation. A separation judge part 32 judges the separate point of control evaluation corresponding to the separate algorithm. An initial part control evaluation part 33 performs the control evaluation of the initial part separated by the separate algorithm, and a convergent part control evaluation part 34 performs the control evaluation of the convergent part. Then, a control evaluation synthesizing part 35 synthesizes an entire control evaluation value from the control evaluation of the initial part and convergent part. Then, a control evaluation output part 36 outputs the provided control evaluation value. Thus, control regarding start as important or control regarding target value setting can be selectively evaluated.

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、プロセス制御等のレギ
ュラトリー制御において制御特性の評価及び最適化を行
うための制御特性評価装置及び制御特性最適化装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control characteristic evaluation device and a control characteristic optimization device for evaluating and optimizing control characteristics in regulatory control such as process control.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、プロセス制御等において制御特
性を評価する場合の評価関数は、立ち上がりから目標値
整定までの制御の全域に亙る偏差の2乗積分や絶対値積
分(偏差面積)が多く用いられる。このような評価関数
は、チューニングパラメータにより張られる評価関数空
間に不連続な面が発生せず、例えばシンプレクス法等の
繰り返し手法による最適値探索を容易に行うことができ
る。
2. Description of the Related Art Generally, as an evaluation function for evaluating control characteristics in process control or the like, a square integral of deviation or an absolute value integral (deviation area) is often used over the entire range from control to settling of a target value. To be In such an evaluation function, a discontinuous surface does not occur in the evaluation function space spanned by the tuning parameters, and an optimum value search can be easily performed by an iterative method such as a simplex method.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな評価関数は、制御の全域を一律に重視しており、例
えば制御の立ち上がりを重視したり、また逆に目標値整
定を重視するような制御の評価を行うことはできない。
したがって、必ずしも制御目的に合ったパラメータの最
適化を行うことができないという問題があった。即ち例
えば、PID制御のパラメータ(Kp,Ti,Td)を
これらの評価関数で最適化した場合、必ず数パーセント
のオーバーシュートを含む制御にしか最適化できない。
しかしオーバーシュートを嫌いこれを第一義に抑えるよ
うにしながら立ち上がりを速くしたり、逆に整定性やオ
ーバーシュートを犠牲にしても立ち上がりを重視するチ
ューニングを行いたいこともある。このようなチューニ
ングは単なる偏差の2乗積分や偏差面積による評価関数
では対応できない。
However, in such an evaluation function, the entire range of control is uniformly emphasized, and for example, control such that importance is attached to rising of control or conversely, importance is attached to settling of target value. Can not be evaluated.
Therefore, there is a problem that it is not always possible to optimize the parameters that match the control purpose. That is, for example, when the parameters (Kp, Ti, Td) of the PID control are optimized by these evaluation functions, it is possible to optimize only the control including overshoot of several percent.
However, I hate overshoot, but I want to speed up the rise while suppressing this to the first order, or conversely, I want to perform tuning that emphasizes the rise even at the expense of settling and overshoot. Such tuning cannot be handled by a mere square integral of the deviation or an evaluation function based on the deviation area.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明は、レギュラトリー制御の目標値変更時
における制御量の変化を指標に基づき初動部分と収束部
分とに分離する分離アルゴリズムを格納する分離アルゴ
リズム部と、分離アルゴリズムにより分離される初動部
分と収束部分とにそれぞれ重み付けを行って評価する評
価関数を格納する評価関数部とを設けたものである。ま
た、レギュラトリー制御の目標値変更時における制御量
の変化を指標に基づいて初動部分と収束部分とに分離す
ると共に、分離された初動部分と収束部分とにそれぞれ
重み付けを行ってそれぞれを評価し、制御特性の評価を
行う方法である。また、レギュラトリー制御の目標値変
更時における制御量の変化を指標に基づき初動部分と収
束部分とに分離する分離アルゴリズムを格納する分離ア
ルゴリズム部と、分離アルゴリズムにより分離される初
動部分と収束部分とにそれぞれ重み付けを行って評価す
る評価関数を格納する評価関数部と、制御特性を決定す
るパラメータを上記分離アルゴリズム及び評価関数を用
いシンプレックス法により最適化する手段を設けたもの
である。また、レギュラトリー制御の目標値変更時にお
ける制御量の変化を指標に基づいて初動部分と収束部分
とに分離すると共に、分離された初動部分と収束部分と
にそれぞれ重み付けを行ってそれぞれを評価し、制御特
性を決定するパラメータをシンプレックス法により最適
化する方法である。
In order to solve such a problem, the present invention provides a separation algorithm for separating the change of the control amount at the time of changing the target value of the regulatory control into an initial motion portion and a convergence portion based on an index. Is provided, and an evaluation function unit that stores an evaluation function for weighting and evaluating the initial motion portion and the converged portion separated by the separation algorithm is provided. In addition, the change of the control amount when the target value of the regulatory control is changed is separated into the initial motion part and the convergence part based on the index, and the separated initial motion part and the convergence part are each weighted and evaluated. This is a method for evaluating control characteristics. Also, a separation algorithm unit that stores a separation algorithm that separates the change in the control amount when the target value of the regulatory control is changed into an initial motion part and a convergence part based on an index, and an initial motion part and a convergence part that are separated by the separation algorithm. An evaluation function unit for storing an evaluation function for weighting and evaluation, and a means for optimizing a parameter for determining a control characteristic by the simplex method using the separation algorithm and the evaluation function are provided. In addition, the change of the control amount when the target value of the regulatory control is changed is separated into the initial motion part and the convergence part based on the index, and the separated initial motion part and the convergence part are each weighted and evaluated. , Is a method of optimizing the parameters that determine the control characteristics by the simplex method.

【0005】[0005]

【作用】分離アルゴリズムにより分離された制御量変化
の初動部分と収束部分とが、それぞれ重み付けされて評
価される。この結果目標値追従制御を行う場合に、例え
ば制御の立ち上がりを重視した制御や目標値整定を重視
するような制御の評価を選択的に行うことが可能にな
り、制御目的に合致した評価を行うことができる。ま
た、制御特性を決定するパラメータは、上記分離アルゴ
リズム及び評価関数を用いシンプレックス法により最適
化される。この結果、目的に応じた最適制御を行うこと
ができる。
The initial moving part and the converging part of the control amount change separated by the separation algorithm are weighted and evaluated. As a result, when performing target value tracking control, for example, it becomes possible to selectively perform control evaluation that emphasizes rising of control or control that emphasizes target value settling, and performs evaluation that matches the control purpose. be able to. The parameters that determine the control characteristics are optimized by the simplex method using the separation algorithm and the evaluation function. As a result, optimum control can be performed according to the purpose.

【0006】[0006]

【実施例】以下、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の一実施例を示すブロック図であり、
この実施例装置は例えばプロセス制御装置に用いられて
最適なコントローラのパラメータが得られるようにパラ
メータのチューニングを行うものである。図1におい
て、1は制御演算部、2は制御パラメータ計算部、3は
制御評価部、4は制御対象である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
The apparatus of this embodiment is used, for example, in a process control apparatus to perform parameter tuning so that optimum controller parameters can be obtained. In FIG. 1, 1 is a control calculation unit, 2 is a control parameter calculation unit, 3 is a control evaluation unit, and 4 is a control target.

【0007】ここで制御演算部1は目標値SPを入力す
ると共に、この入力した目標値SPを制御パラメータ計
算部2からの制御パラメータ及び制御対象4からフィー
ドバックされる制御量、即ちプロセス値PVに基づき演
算し、操作量MVとして制御対象4へ出力する。また、
制御パラメータ計算部2は制御評価部3からの制御評価
値J及び後述するシンプレックス法に基づき最適な制御
パラメータを計算して制御演算部1へ出力する。なお、
制御評価部3は、目標値SP及び制御対象4からのプロ
セス値PVを入力すると共に、これらの値を分離アルゴ
リズムにしたがって分離された後述の初動部分及び収束
部分のそれぞれの評価を行い制御評価値Jとして制御パ
ラメータ計算部2へ出力するものである。
Here, the control calculation unit 1 inputs a target value SP, and the input target value SP is used as a control parameter from the control parameter calculation unit 2 and a control amount fed back from the controlled object 4, that is, a process value PV. Based on the calculated value, the operation amount MV is output to the controlled object 4. Also,
The control parameter calculation unit 2 calculates the optimum control parameter based on the control evaluation value J from the control evaluation unit 3 and the simplex method described later, and outputs it to the control calculation unit 1. In addition,
The control evaluation unit 3 inputs the target value SP and the process value PV from the controlled object 4, and evaluates these values for each of an initial motion portion and a convergence portion, which are separated according to a separation algorithm, which will be described later, and a control evaluation value. It is output as J to the control parameter calculation unit 2.

【0008】一般に、目標値SPが変化すると、目標値
SPの変化にプロセス値PVが追従するように操作量M
Vを変化させる。この結果、プロセス値PVは変化する
が、このような場合に本実施例においては、プロセス値
PVが目標値SPに向かって変化を開始する立ち上がり
部分(即ち、初動部分)とプロセス値PVが目標値SP
に近づいて整定する部分(即ち、収束部分)とに分けて
制御の評価を行う。
Generally, when the target value SP changes, the manipulated variable M is set so that the process value PV follows the change in the target value SP.
V is changed. As a result, the process value PV changes. In such a case, in this case, the rising portion (that is, the initial movement portion) where the process value PV starts to change toward the target value SP and the process value PV are the target. Value SP
The control is evaluated by dividing it into a settling portion (that is, a convergent portion).

【0009】ここで、目標値SPとプロセス値PVとの
偏差をeとするとき、「d2 e/dt2 =0かつd3
/dt3 >0の条件に初めて合致した時点」を初動部分
と収束部分との分離点と定義し、以下この定義の理由に
ついて図4を参照して説明する。即ち、図4(a)にお
いて、点線部分を初動部分と収束部分との分離線とした
場合、制御の立ち上がり時点から分離線までの初動部分
の制御動作は、目標値SPの変化に応じ操作量MVの増
加量が大となるように制御する。この結果、プロセス値
PVは速やかに目標値SPへ近づく。そして、プロセス
値PVが目標値SPに近づくと、プロセス値PVが目標
値SPを超えないように操作量MVを減少させるように
制御する。一方、分離線以降の収束部分の制御動作にお
いては、プロセス値PVが目標値SPに整定されるよう
に、操作量MVの増減量が細かく制御される。実際のプ
ロセスでは、操作量MVの変化と制御量PVの変化との
間に遅れ時間があるため、分離点以前から操作量MVは
収束動作に入っている。ここで分離点とは、制御動作の
結果(即ち、操作量MVの変化)に起こる制御量PVの
変化から見た初動部分と収束部分との判別点を示してい
る。
Assuming that the deviation between the target value SP and the process value PV is e, "d 2 e / dt 2 = 0 and d 3 e
"The time when the condition of / dt 3 > 0 is first met" is defined as the separation point between the initial motion portion and the convergence portion, and the reason for this definition will be described below with reference to FIG. That is, in FIG. 4A, when the dotted line part is the separation line of the initial motion part and the convergence part, the control operation of the initial motion part from the control rising time to the separation line is the operation amount according to the change of the target value SP. Control is performed so that the increase amount of MV is large. As a result, the process value PV quickly approaches the target value SP. When the process value PV approaches the target value SP, the control value MV is controlled so as to be decreased so that the process value PV does not exceed the target value SP. On the other hand, in the control operation of the converged portion after the separation line, the increase / decrease amount of the manipulated variable MV is finely controlled so that the process value PV is settled to the target value SP. In the actual process, since there is a delay time between the change in the manipulated variable MV and the change in the controlled variable PV, the manipulated variable MV has entered the convergence operation before the separation point. Here, the separation point indicates the point of distinction between the initial movement portion and the convergence portion as seen from the change in the control amount PV that occurs as a result of the control operation (that is, the change in the operation amount MV).

【0010】即ち、図4(a)において、初動部分にお
ける制御開始時はプロセス値PVの変動は大きく、プロ
セス値PVが目標値SP(この場合は値「4」)付近に
近づくと変動は小さくなる。その後、収束部分ではプロ
セス値PVは振動的に小さく変化する。そこで、分離点
を見つけるためにプロセス値PVを時間について1階微
分(dPV/dt)する。すると、図4(b)に示すよ
うな曲線が得られる。そして、さらに2階微分を行う
(d2 PV/dt2 )と、図4(c)に示すような曲線
が得られる。ここで図4(b)に示す曲線中において、
a,b,cの各点は分離点の候補であるd2 PV/dt
2 =0を満たす点、即ち変曲点である。これらの各変曲
点のうち曲線が立ち下がって再び立ち上がる条件を満た
す変曲点、つまりd3 PV/dt3 >0の条件を制御の
開始後に初めて満たす変曲点はb点のみであり、したが
ってこのb点が初動部分と収束部分とを分離する分離点
ということになる。このような分離点bが上記で定義さ
れた「d2 e/dt2 =0かつd3 e/dt3 >0の条
件に初めて合致した時点」である。
That is, in FIG. 4A, the fluctuation of the process value PV is large at the start of the control in the initial motion portion, and the fluctuation is small as the process value PV approaches the target value SP (in this case, the value "4"). Become. After that, in the converging portion, the process value PV changes in a vibrationally small manner. Therefore, in order to find the separation point, the process value PV is first-order differentiated (dPV / dt) with respect to time. Then, a curve as shown in FIG. 4B is obtained. Then, when second differentiation is further performed (d 2 PV / dt 2 ), a curve as shown in FIG. 4C is obtained. Here, in the curve shown in FIG.
The points a, b, and c are d 2 PV / dt which are candidates for separation points.
A point that satisfies 2 = 0, that is, an inflection point. Of these inflection points, the only inflection point that satisfies the condition that the curve falls and rises again, that is, the inflection point that satisfies the condition of d 3 PV / dt 3 > 0 for the first time after the start of control is b point, Therefore, this point b is a separation point that separates the initial movement portion and the convergence portion. Such a separation point b is the “time when the conditions of d 2 e / dt 2 = 0 and d 3 e / dt 3 > 0 are first met” defined above.

【0011】上記したように、制御の評価は分離点bで
初動部分と収束部分とを分離して行うが、この場合評価
関数Jは次式で示される。即ち、 J=k*S1 +(1−k)*S2 (1) (ただし、0<k<1)
As described above, the control is evaluated by separating the initial moving portion and the convergent portion at the separation point b. In this case, the evaluation function J is expressed by the following equation. That is, J = k * S 1 + (1-k) * S 2 (1) (where 0 <k <1)

【0012】ここで、S1 は初動部分の偏差の絶対値積
分の値、S2 は収束部分の偏差の絶対値積分の値、kは
チューニング係数である。このチューニング係数kは制
御の形を決定する係数であり、kを「1」に近い値に設
定すれば初動部分重視の制御が行われ、またkを「0」
に近い値にすれば収束部分重視の制御が行われる。した
がって、従来のような制御全域の絶対値積分(即ち、偏
差面積)による制御評価では評価し得なかった制御形状
の指定が行えるようになる。なお、k=0.5とする
と、従来の偏差面積による制御評価と同等になる。
Here, S 1 is the absolute value integral value of the deviation of the initial motion portion, S 2 is the absolute value integral value of the deviation of the convergent portion, and k is the tuning coefficient. This tuning coefficient k is a coefficient that determines the form of control, and if k is set to a value close to "1", control with emphasis on the initial motion portion is performed, and k is "0".
If the value is close to, the control focusing on the converged portion is performed. Therefore, it becomes possible to specify a control shape that could not be evaluated by the conventional control evaluation based on absolute value integration (that is, deviation area) over the entire control range. When k = 0.5, it is equivalent to the conventional control evaluation based on the deviation area.

【0013】図2はこのような制御形状の指定が可能な
制御評価部3のブロック図であり、図3はその動作を示
すフローチャートである。即ち、図2において制御評価
部3は、目標値SP,プロセス値PVを入力するSP,
PV入力部(以下、入力部)30、分離アルゴリズムに
用いられる制御偏差eやこの偏差の微分値e’,e'',
e''' を計算するe,e’,e'',e''' 計算部(以
下、計算部)31、分離アルゴリズムにより制御評価の
分離点を判定する分離判定部32、分離アルゴリズムに
より分離された初動部分の制御評価を行う初動部分制御
評価部33、分離アルゴリズムにより分離された収束部
分の制御評価を行う収束部分制御評価部34、初動部分
と収束部分との制御評価から全体の制御評価値を合成す
る制御評価合成部35、得られた制御評価値を出力する
制御評価出力部36から構成されている。
FIG. 2 is a block diagram of the control evaluation unit 3 capable of designating such a control shape, and FIG. 3 is a flow chart showing its operation. That is, in FIG. 2, the control evaluation unit 3 inputs the target value SP and the process value PV to SP,
PV input unit (hereinafter referred to as input unit) 30, control deviation e used in the separation algorithm and differential values e ′, e ″ of this deviation,
e, e ′, e ″, e ′ ″ calculation unit (hereinafter, calculation unit) 31 for calculating e ″ ′, separation determination unit 32 for determining a separation point of control evaluation by a separation algorithm, separation by a separation algorithm Initial control part control evaluation unit 33 that performs control evaluation of the initial motion part, convergent part control evaluation unit 34 that performs control evaluation of the convergence part separated by the separation algorithm, overall control evaluation from control evaluation of the initial motion part and the convergence part It is composed of a control evaluation combining unit 35 that combines values and a control evaluation output unit 36 that outputs the obtained control evaluation value.

【0014】ここで、制御評価部3の具体的な制御動作
を図3のフローチャートに基づいて説明する。即ち、目
標値SPの値が変更されたかどうかをステップ100で
検出すると共に、ステップ101では初動部分及び収束
部分のそれぞれの偏差の絶対値積分の値(即ち、偏差面
積値)S1 ,S2 をそれぞれ「0」にセットする。その
後、入力部30は目標値SP及びプロセス値PVの各値
を入力する(ステップ102)と共に、計算部31は入
力した目標値SP及びプロセス値PVからその偏差eや
この偏差の微分値e’,e'',e''' を求め(ステップ
103)、分離判定部32においてはこれら偏差の微分
値に基づき現在制御が行われている部分が初動部分か収
束部分かの判定を行う(ステップ104)。
Here, a specific control operation of the control evaluation unit 3 will be described with reference to the flowchart of FIG. That is, it is detected in step 100 whether or not the value of the target value SP is changed, and in step 101, the absolute value integral values (ie, deviation area values) S 1 and S 2 of the deviations of the initial motion portion and the convergence portion are respectively detected. Are set to “0” respectively. After that, the input unit 30 inputs each value of the target value SP and the process value PV (step 102), and the calculation unit 31 deviates from the input target value SP and process value PV the deviation e and the differential value e ′ of this deviation. , E ″, e ′ ″ are determined (step 103), and the separation determination unit 32 determines whether the portion currently controlled is the initial movement portion or the convergence portion based on the differential value of these deviations (step 103). 104).

【0015】即ち、現在行われてる制御が分離点bを通
過する以前の時点であれば、初動部分の制御が行われて
いるということで、初動部分制御評価部33において初
動部分の偏差面積S1 を計算する(ステップ105)。
そして、ステップ107においてプロセス値PVが目標
値SPに整定される収束点(即ち、或期間tの間に或整
定範囲mを制御偏差eの絶対値が超えなかった時点)に
制御が達したか否かを判定するが、この場合まだ分離点
bにも達していないことから、ステップ102へ戻って
目標値SP,プロセス値PVの再度の入力を行う。こう
してプロセス制御が分離点bに達するまで目標値SP及
びプロセス値PVの入力が行われると共に、これらの値
に基づいて初動部分の偏差面積S1 の計算が行われる。
That is, if the current control is before the passage of the separation point b, it means that the control of the initial motion portion is being performed, so that the deviation area S of the initial motion portion in the initial motion portion control evaluation unit 33. 1 is calculated (step 105).
Then, in step 107, has the control reached the convergence point at which the process value PV is settled to the target value SP (that is, the time when the absolute value of the control deviation e does not exceed the settling range m during a certain period t)? In this case, since the separation point b has not been reached yet, the process returns to step 102 and the target value SP and the process value PV are input again. In this way, the target value SP and the process value PV are input until the process control reaches the separation point b, and the deviation area S 1 of the initial motion portion is calculated based on these values.

【0016】目標値SP及びプロセス値PVを入力しそ
の偏差や微分値の演算結果から現在行われているプロセ
ス制御が分離点bを通過したと判定される(ステップ1
04)と、収束部分制御評価部34において収束部分の
偏差面積S2 を計算する(ステップ106)。そして、
この収束部分における目標値SP,プロセス値PVの入
力及びこれの偏差面積S2 の計算は、上記収束点に制御
が達するまで続行される。その後、ステップ107で収
束点の通過が判定されると、制御評価合成部35では
(1)式に示すような評価関数Jに基づいて初動部分の
偏差面積S1 と収束部分の偏差面積S2 とから全体の制
御評価値が算出される(ステップ108)と共に、この
制御評価値は制御評価出力部36から制御パラメータ計
算部2へ出力される(ステップ109)。このように、
本発明は、プロセス制御の評価を行う場合、初動部分と
収束部分とに分けて評価するようにしたものである。
The target value SP and the process value PV are input, and it is determined that the process control currently being performed has passed the separation point b from the result of the calculation of the deviation or differential value thereof (step 1).
04), the deviation area S 2 of the convergent portion is calculated in the convergent portion control evaluation unit 34 (step 106). And
The input of the target value SP and the process value PV in this convergence portion and the calculation of the deviation area S 2 thereof are continued until the control reaches the convergence point. After that, when the passage of the convergence point is determined in step 107, the control evaluation synthesis unit 35 uses the evaluation function J as shown in the equation (1) to determine the deviation area S 1 of the initial portion and the deviation area S 2 of the convergence portion. The overall control evaluation value is calculated from (step 108), and this control evaluation value is output from the control evaluation output unit 36 to the control parameter calculation unit 2 (step 109). in this way,
According to the present invention, when the process control is evaluated, the initial part and the convergent part are separately evaluated.

【0017】次に、図5は、制御評価関数曲面の概念を
示す図である。即ちここで、ムダ時間付き2次遅れ系プ
ロセス、即ち伝達関数をGpとすると、 Gp=4.0exp(−Ls)/(12.8s+1)(20.0+1) (2) で示されるプロセスに対し次のPI制御を行う場合とす
る。 ΔMV=Kp(Δe+1/T・e)(但し、e=SP−PV) (3)
Next, FIG. 5 is a diagram showing the concept of the control evaluation function curved surface. That is, here, with respect to the second-order lag system with waste time, that is, when the transfer function is Gp, Gp = 4.0exp (−Ls) / (12.8s + 1) (20.0 + 1) (2) The following PI control is performed. ΔMV = Kp (Δe + 1 / T · e) (however, e = SP-PV) (3)

【0018】ここで1組のパラメータKp,Tiが決定
されると、1つのプロセスに対するPI制御によるステ
ップ応答は一義的に決定され、したがって制御評価関数
による制御評価値も一意に決定される。即ち、パラメー
タKp,Tiで決定される2変数空間に対し制御評価関
数による曲面を想定できる。次にシンプレックス法によ
りパラメータKp,Tiを最適化する方法を説明する。
シンプレックス法では、パラメータKp,Tiの2変数
空間に対し複数個の点(図5のA,B,C点)を考え
る。そして、この中で最も評価値の大きな点、つまり評
価値の悪い点(C点)と、その他の点(A点,B点)に
より構成される重心点を計算し、この2点を外分する点
(C’点)に移動するようにC点のパラメータKp,T
iを変更する。こうして順次評価値の最も悪い点を移動
してゆくことで、これらの点の集合が制御評価関数の極
小点に収束され、この結果制御評価値の最も小さな最適
点、即ち最適なパラメータKp,Tiが得られることに
なる。
When a set of parameters Kp, Ti is determined here, the step response by PI control for one process is uniquely determined, and therefore the control evaluation value by the control evaluation function is also uniquely determined. That is, a curved surface based on the control evaluation function can be assumed for the two-variable space determined by the parameters Kp and Ti. Next, a method of optimizing the parameters Kp and Ti by the simplex method will be described.
In the simplex method, a plurality of points (points A, B, and C in FIG. 5) are considered with respect to the two-variable space of parameters Kp and Ti. Then, among these points, the centroid point composed of the point with the largest evaluation value, that is, the point with the poor evaluation value (point C) and the other points (points A and B) is calculated, and these two points are externally divided. To move to the point (C 'point)
Change i. By sequentially moving the worst evaluation value in this way, the set of these points is converged on the minimum point of the control evaluation function, and as a result, the optimum point of the control evaluation value, that is, the optimum parameter Kp, Ti. Will be obtained.

【0019】従来の評価関数では制御評価関数により定
められる曲面は一意であり、したがって制御の最適点は
移動不可能であったが、本発明では評価関数内のチュー
ニング係数kの値が変更できることから制御評価関数に
よる曲面が変形でき、したがって最適点が移動可能とな
る。
In the conventional evaluation function, the curved surface defined by the control evaluation function is unique, and therefore the optimum control point cannot be moved. However, in the present invention, the value of the tuning coefficient k in the evaluation function can be changed. The curved surface can be deformed by the control evaluation function, and thus the optimum point can be moved.

【0020】図6は、評価関数J内のチューニング係数
kを変えながらPI制御のゲインKp,積分時間Tiの
最適化を行った場合のステップ応答の例を示す図であ
る。ここで、チューニング係数kを小さくすると、収束
部分重視ということで、図6(a),(b)に示すよう
に、プロセス値PVは穏やかに立ち上がるが速やかに目
標値SPに近づく。これに対し、チューニング係数kを
大きくすると、初動部分重視となり、図6(d),
(e)に示すように、プロセス値PVは速やかに立ち上
がり多少ハンチングして目標値SPに近づく。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a step response when the gain Kp of PI control and the integration time Ti are optimized while changing the tuning coefficient k in the evaluation function J. Here, when the tuning coefficient k is reduced, the process value PV gently rises but quickly approaches the target value SP, as shown in FIGS. 6A and 6B, since the focus is on the convergent portion. On the other hand, when the tuning coefficient k is increased, the initial movement part is emphasized, and
As shown in (e), the process value PV rapidly rises and hunts slightly to approach the target value SP.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
分離アルゴリズムにより分離された制御量の初動部分と
収束部分とがそれぞれ重み付けされて評価されるため、
目標値追従制御を行う場合に、例えば制御の立ち上がり
を重視した制御や目標値整定を重視するような制御の評
価を選択的に行うことが可能になり、したがって制御目
的に合致した評価を行うことができる。また、制御特性
を決定するパラメータを、上記分離アルゴリズム及び評
価関数を用いシンプレックス法により最適化したため、
目的に応じた最適制御を行うことができる。
As described above, according to the present invention,
Since the initial part and the convergent part of the control amount separated by the separation algorithm are weighted and evaluated,
When performing target value tracking control, for example, it becomes possible to selectively evaluate the control that emphasizes the start-up of the control or the control that emphasizes the target value settling. Therefore, perform the evaluation that matches the control purpose. You can In addition, since the parameters that determine the control characteristics are optimized by the simplex method using the above separation algorithm and evaluation function,
Optimal control can be performed according to the purpose.

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

【図1】本発明の一実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】上記実施例装置内の制御評価部の詳細なブロッ
ク図である。
FIG. 2 is a detailed block diagram of a control evaluation unit in the apparatus of the embodiment.

【図3】上記制御評価部の動作を示すフローチャートで
ある。
FIG. 3 is a flowchart showing an operation of the control evaluation unit.

【図4】プロセス制御において初動部分と収束部分との
分離点を説明する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a separation point between an initial motion portion and a convergence portion in process control.

【図5】制御パラメータ空間による制御評価曲面とシン
プレックス法によるパラメータ最適化の概念を示す図で
ある。
FIG. 5 is a diagram showing a concept of a control evaluation curved surface by a control parameter space and parameter optimization by a simplex method.

【図6】上記実施例装置の評価パラメータkとこれによ
り最適化されたPI制御のステップ応答の変化を示すグ
ラフである。
FIG. 6 is a graph showing changes in the step response of the PI control optimized by the evaluation parameter k of the apparatus of the above embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 制御演算部 2 制御パラメータ計算部 3 制御評価部 4 制御対象 30 SP,PV入力部(入力部) 31 e,e’,e'',e''' 計算部(計算
部) 32 分離判定部 33 初動部分制御評価部 34 収束部分制御評価部 35 制御評価合成部 36 制御評価出力部 SP 目標値 MV 操作量 PV プロセス値 J 制御評価値
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control calculation part 2 Control parameter calculation part 3 Control evaluation part 4 Control object 30 SP, PV input part (input part) 31 e, e ', e'',e''' calculation part (calculation part) 32 Separation determination part 33 initial motion partial control evaluation unit 34 convergent partial control evaluation unit 35 control evaluation synthesis unit 36 control evaluation output unit SP target value MV manipulated variable PV process value J control evaluation value

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レギュラトリー制御の目標値変更時にお
ける制御量の変化を指標に基づいて初動部分と収束部分
とに分離する分離アルゴリズムを格納する分離アルゴリ
ズム部と、前記分離アルゴリズムにより分離される初動
部分と収束部分とにそれぞれ重み付けを行って評価する
評価関数を格納する評価関数部とを備え、前記評価関数
により制御特性の評価を行うようにしたことを特徴とす
る制御特性評価装置。
1. A separation algorithm unit that stores a separation algorithm that separates a change in the control amount when the target value of the regulatory control is changed into an initial motion portion and a convergence portion based on an index, and an initial motion that is separated by the separation algorithm. A control characteristic evaluation device comprising: an evaluation function unit that stores an evaluation function for weighting and evaluating a part and a converging part, and the control characteristic is evaluated by the evaluation function.
【請求項2】 レギュラトリー制御の目標値変更時にお
ける制御量の変化を指標に基づいて初動部分と収束部分
とに分離すると共に、分離された初動部分と収束部分と
にそれぞれ重み付けを行ってそれぞれを評価し、制御特
性の評価を行う制御特性評価方法。
2. The change of the control amount when the target value of the regulatory control is changed is separated into an initial motion part and a convergence part based on an index, and the separated initial motion part and the convergence part are respectively weighted. And a control characteristic evaluation method for evaluating control characteristics.
【請求項3】 レギュラトリー制御の目標値変更時にお
ける制御量の変化を指標に基づいて初動部分と収束部分
とに分離する分離アルゴリズムを格納する分離アルゴリ
ズム部と、前記分離アルゴリズムにより分離される初動
部分と収束部分とにそれぞれ重み付けを行って評価する
評価関数を格納する評価関数部と、前記分離アルゴリズ
ム及び評価関数を用いシンプレックス法により制御特性
を決定するパラメータの最適化を行う手段とを備えたこ
とを特徴とする制御特性最適化装置。
3. A separation algorithm unit that stores a separation algorithm that separates a change in the control amount when the target value of the regulatory control is changed into an initial motion portion and a convergence portion based on an index, and an initial motion that is separated by the separation algorithm. An evaluation function unit for storing an evaluation function for weighting and evaluating the part and the convergent part, and means for optimizing parameters for determining control characteristics by the simplex method using the separation algorithm and the evaluation function are provided. A control characteristic optimizing device characterized by the above.
【請求項4】 レギュラトリー制御の目標値変更時にお
ける制御量の変化を指標に基づいて初動部分と収束部分
とに分離すると共に、分離された初動部分と収束部分と
にそれぞれ重み付けを行ってそれぞれを評価し、制御特
性を決定するパラメータをシンプレックス法により最適
化する制御特性最適化方法。
4. The change of the control amount when the target value of the regulatory control is changed is separated into an initial motion part and a convergence part based on an index, and the separated initial motion part and the convergence part are weighted respectively. A control characteristic optimization method that evaluates parameters and optimizes the parameters that determine the control characteristics by the simplex method.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100803940B1 (en) * 2001-06-19 2008-02-15 주식회사 코리아나화장품 Make-up Composition Containing Functional Powder and Method Therefor
JP2016157313A (en) * 2015-02-25 2016-09-01 東芝三菱電機産業システム株式会社 Trend monitoring system of steel plant
JP2019169074A (en) * 2018-03-26 2019-10-03 株式会社明電舎 Plant control adjustment apparatus

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JP2016157313A (en) * 2015-02-25 2016-09-01 東芝三菱電機産業システム株式会社 Trend monitoring system of steel plant
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