JPH061403B2 - カスケ−ド調節装置 - Google Patents
カスケ−ド調節装置Info
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- JPH061403B2 JPH061403B2 JP3656186A JP3656186A JPH061403B2 JP H061403 B2 JPH061403 B2 JP H061403B2 JP 3656186 A JP3656186 A JP 3656186A JP 3656186 A JP3656186 A JP 3656186A JP H061403 B2 JPH061403 B2 JP H061403B2
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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、２台の調節計をカスケードに接続して構成さ
れるカスケード調節装置に関する。更に詳しくは、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セルフチューニング機能を有
した調節計を用いたカスケード調節装置に関するもので
ある。
れるカスケード調節装置に関する。更に詳しくは、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セルフチューニング機能を有
した調節計を用いたカスケード調節装置に関するもので
ある。
（従来の技術） 第６図は、カスケード調節装置の構成ブロック図であ
る。この装置は、１次調節計Ｃ1、２次調節計Ｃ2で構成
されており、１次調節計Ｃ1はプロセスＰ2からのプロセ
ス量PV1を入力し、また２次調節計Ｃ2はプロセスＰ2と
関係しているプロセスＰ1からのプロセス量PV2を入力し
ている。そして、１次調節計Ｃ1の出力信号が、２次調
節計Ｃ2の設定値となるように接続されている。
る。この装置は、１次調節計Ｃ1、２次調節計Ｃ2で構成
されており、１次調節計Ｃ1はプロセスＰ2からのプロセ
ス量PV1を入力し、また２次調節計Ｃ2はプロセスＰ2と
関係しているプロセスＰ1からのプロセス量PV2を入力し
ている。そして、１次調節計Ｃ1の出力信号が、２次調
節計Ｃ2の設定値となるように接続されている。
（発明が解決しようとする問題点） このような構成のカスケード調節装置において、１次調
節計Ｃ1、２次調節計Ｃ2のＰＩ演算定数を最適な値に自
動的に調整しようとすれば、それぞれの調節計にセルフ
チューニングを行なうための回路手段を設ける必要があ
り、構成が複雑になる。また、１次調節計Ｃ1の出力信
号、従って２次調節計Ｃ2の設定値SV2が絶え間なく変動
するような場合、２次調節計Ｃ2に設けたセルフチュー
ニングを行なう回路が正常に動作しなくなるという問題
点があった。
節計Ｃ1、２次調節計Ｃ2のＰＩ演算定数を最適な値に自
動的に調整しようとすれば、それぞれの調節計にセルフ
チューニングを行なうための回路手段を設ける必要があ
り、構成が複雑になる。また、１次調節計Ｃ1の出力信
号、従って２次調節計Ｃ2の設定値SV2が絶え間なく変動
するような場合、２次調節計Ｃ2に設けたセルフチュー
ニングを行なう回路が正常に動作しなくなるという問題
点があった。
本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、簡単な構成で常に安定にセルフチューニング
動作を行なうカスケード調節装置を実現しようとするも
のである。
の目的は、簡単な構成で常に安定にセルフチューニング
動作を行なうカスケード調節装置を実現しようとするも
のである。
また、本発明の他の目的は、プロセスの立ち上げ時など
において、安全に立ち上げ制御を行うことができるカス
ケード調節装置を提供することを目的とする。
において、安全に立ち上げ制御を行うことができるカス
ケード調節装置を提供することを目的とする。
（問題を解決するための手段） 前記した問題点を解決する本発明は、 プロセス量（ＰＶＩ）を入力し、少なくとも比例、積分
演算を行うＰＩ制御演算ブロックを有する１次調節計
と、プロセス量（ＰＶＩ）と関係のあるプロセス量（Ｐ
Ｖ２）を入力し、少なくとも比例、積分演算を行うＰＩ
制御演算ブロックを有する２次調節計とからなるカスケ
ード調節装置において、 １次調節計と２次調節計との間に設置され、１次調節計
からの出力信号または設定値信号（ＳＶ２）とを切換て
２次調節計に与える第１の切換スイッチと、 印加される信号の波形観測に基づいて比例定数、積分定
数を演算するセルフチューニング回路と、 １次調節計から出力される偏差信号または２次調節計か
ら出力される偏差信号を切換てセルフチューニング回路
に与える第２の切換スイッチと、 セルフチューニング回路で演算された比例定数、積分定
数を１次調節計または２次調節計に切換て設定する第３
の切換スイッチとを備え、 スタートアップ時において、前記第１の切換スイッチ
は、設定値信号（ＳＶ２）側を、第２の切換スイッチ
は、２次調節計側からの偏差信号を、第３の切換スイッ
チは、演算された比例定数、積分定数を２次調節計側に
設定するようにそれぞれ選択し、 その後、前記第１の切換スイッチは、１次調節計側から
の出力信号を、第２の切換スイッチは、１次調節計側か
らの偏差信号を、第３の切換スイッチは、演算された比
例定数、積分定数を１次調節計側に設定するようにそれ
ぞれ選択するように構成される。
演算を行うＰＩ制御演算ブロックを有する１次調節計
と、プロセス量（ＰＶＩ）と関係のあるプロセス量（Ｐ
Ｖ２）を入力し、少なくとも比例、積分演算を行うＰＩ
制御演算ブロックを有する２次調節計とからなるカスケ
ード調節装置において、 １次調節計と２次調節計との間に設置され、１次調節計
からの出力信号または設定値信号（ＳＶ２）とを切換て
２次調節計に与える第１の切換スイッチと、 印加される信号の波形観測に基づいて比例定数、積分定
数を演算するセルフチューニング回路と、 １次調節計から出力される偏差信号または２次調節計か
ら出力される偏差信号を切換てセルフチューニング回路
に与える第２の切換スイッチと、 セルフチューニング回路で演算された比例定数、積分定
数を１次調節計または２次調節計に切換て設定する第３
の切換スイッチとを備え、 スタートアップ時において、前記第１の切換スイッチ
は、設定値信号（ＳＶ２）側を、第２の切換スイッチ
は、２次調節計側からの偏差信号を、第３の切換スイッ
チは、演算された比例定数、積分定数を２次調節計側に
設定するようにそれぞれ選択し、 その後、前記第１の切換スイッチは、１次調節計側から
の出力信号を、第２の切換スイッチは、１次調節計側か
らの偏差信号を、第３の切換スイッチは、演算された比
例定数、積分定数を１次調節計側に設定するようにそれ
ぞれ選択するように構成される。
（実施例） 第１図は、本発明に係る装置の一例を示す構成ブロック
図である。図において、Ｃ1次調節計、Ｃ2は２次調節計
で、いずれも加算手段１１，２１、加算手段からの偏差
信号にＰＩ演算を行なうＰＩ制御ブロック１２，２２を
有している。SW1は１次調節計Ｃ1と２次調節計Ｃ2との
間に設けられた自動調節とカスケード調節とを切換える
第１の切換スイッチ、SW2，SW3は、第１の切換スイッチ
SW1と同期して駆動される第２、第３の切換スイッチ、S
TCはセルフチューニング回路で、第２の切換スイッチSW
2を介して１次調節計Ｃ1又は２次調節計Ｃ2の各加算手
段から得られる偏差信号ε1又はε2を切換えて入力する
とともに、第３の切換スイッチSW3を介してＰＩ演算定
数を設定するための制御信号を１次調節計Ｃ1又は２次
調節計Ｃ2のＰＩ制御ブロックに切換えて出力する。
図である。図において、Ｃ1次調節計、Ｃ2は２次調節計
で、いずれも加算手段１１，２１、加算手段からの偏差
信号にＰＩ演算を行なうＰＩ制御ブロック１２，２２を
有している。SW1は１次調節計Ｃ1と２次調節計Ｃ2との
間に設けられた自動調節とカスケード調節とを切換える
第１の切換スイッチ、SW2，SW3は、第１の切換スイッチ
SW1と同期して駆動される第２、第３の切換スイッチ、S
TCはセルフチューニング回路で、第２の切換スイッチSW
2を介して１次調節計Ｃ1又は２次調節計Ｃ2の各加算手
段から得られる偏差信号ε1又はε2を切換えて入力する
とともに、第３の切換スイッチSW3を介してＰＩ演算定
数を設定するための制御信号を１次調節計Ｃ1又は２次
調節計Ｃ2のＰＩ制御ブロックに切換えて出力する。
第２図は、第１図装置において用いられているセルフチ
ューニング回路STCの構成ブロック図である。３１は第
２の切換スイッチSW2を介して印加される偏差信号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、ダンピング量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Ｐ1，Ｐ2における理想的なオーバシュート量OVS1，
OVS2と、ダンピング値DMP1，DMP2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搭
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。
ューニング回路STCの構成ブロック図である。３１は第
２の切換スイッチSW2を介して印加される偏差信号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、ダンピング量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Ｐ1，Ｐ2における理想的なオーバシュート量OVS1，
OVS2と、ダンピング値DMP1，DMP2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搭
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。
第３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OV
S、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。
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OV
S、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。
なお、第３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。
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。
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
形のピーク値情報Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３だけで、それらの値
が得られるという点である。
Ｐを、以下の演算式によって定義することの意義は、波
形のピーク値情報Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３だけで、それらの値
が得られるという点である。
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、１次調節計Ｃ1又は２次
調節計Ｃ2のＰＩ制御ブロック１２又は２２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
１２又は２２に再設定され、ＰＩ制御ブロック１２又は
２２は、次に、この新しく設定された定数に基づいてＰ
Ｉ演算を行ない、操作信号をプロセス１に出力する。
得られた演算結果に基づいて、１次調節計Ｃ1又は２次
調節計Ｃ2のＰＩ制御ブロック１２又は２２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
１２又は２２に再設定され、ＰＩ制御ブロック１２又は
２２は、次に、この新しく設定された定数に基づいてＰ
Ｉ演算を行ない、操作信号をプロセス１に出力する。
第４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。
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。
はじめに、波形観測手段３１で得られたダンピング値DM
P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区分に分けたの
は、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５図に示す。第５図にお
いて、横軸はＲの値であり縦軸は、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、この
ような動作を行なうセルフチューニング回路STC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５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。
P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区分に分けたの
は、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５図に示す。第５図にお
いて、横軸はＲの値であり縦軸は、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、この
ような動作を行なうセルフチューニング回路STC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５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。
第５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。
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。
ここで、誤差オードシュート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。
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。
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、Ti
2は、今回のPB1、Ti1と同じ値となる。
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、Ti
2は、今回のPB1、Ti1と同じ値となる。
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。
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。
以下、同じように、区分Ｃにおける（１Ｃ）式、（２
Ｃ）式は、ステップ６において適用され、区分Ｄにおけ
る（１Ｄ）式、（２Ｄ）式はステップ７において適用さ
れる。
Ｃ）式は、ステップ６において適用され、区分Ｄにおけ
る（１Ｄ）式、（２Ｄ）式はステップ７において適用さ
れる。
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。
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。
以上のような動作によって、１次調節計C1又は２次調節
計C2の各ＰＩ制御ブロックには、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。
計C2の各ＰＩ制御ブロックには、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。
このように構成した装置において、自動調節状態におい
ては、第１〜第３の各切換スイッチSW1〜SW3は、いずれ
も図示してないスイッチ駆動回路によって接点Ａに接続
される。この状態では、セルフチューニング回路STCは
２次調節計C2から得られる偏差信号ε2を入力し、この
２次調節計Ｃ2のＰＩ制御ブロック２２に設定されてい
るＰＩ演算定数が、それぞれ最適な目標値になるように
制御する。カスケード調節状態においては、第１〜第３
の各切換スイッチSW1〜SW3は、いずれも接点Ｃに接続さ
れる。この状態では、セルフチューニング回路STCは、
１次調節計Ｃ1から得られる偏差信号ε1を入力し、１次
調節計Ｃ1のＰＩ制御ブロツク１２に設定されているＰ
Ｉ制御ブロック１２に設定されているＰＩ演算定数が、
それぞれ最適な目標値になるように制御する。
ては、第１〜第３の各切換スイッチSW1〜SW3は、いずれ
も図示してないスイッチ駆動回路によって接点Ａに接続
される。この状態では、セルフチューニング回路STCは
２次調節計C2から得られる偏差信号ε2を入力し、この
２次調節計Ｃ2のＰＩ制御ブロック２２に設定されてい
るＰＩ演算定数が、それぞれ最適な目標値になるように
制御する。カスケード調節状態においては、第１〜第３
の各切換スイッチSW1〜SW3は、いずれも接点Ｃに接続さ
れる。この状態では、セルフチューニング回路STCは、
１次調節計Ｃ1から得られる偏差信号ε1を入力し、１次
調節計Ｃ1のＰＩ制御ブロツク１２に設定されているＰ
Ｉ制御ブロック１２に設定されているＰＩ演算定数が、
それぞれ最適な目標値になるように制御する。
カスケード調節の立上げ時（スタートアップ時）は、は
じめに、２次側調節計Ｃ2によってプロセスP1，P2を自
動調節し、次にカスケード接続状態としてプロセスP1，
P2を制御するのが一般的である。従って、カスケード調
節は、第１〜第３の切換スイッチSW1〜SW3を、はじめに
接点Ａ側に接続し、２次調節計C2のＰＩ制御ブロック２
２におけるＰＩ演算定数を、セルフチューニング回路ST
Cによって求めて設定しておき、次に接点Ｃ側に接続さ
せた状態とすれば、それ以後は、１次調節計C1のＰＩ制
御ブロック１２のＰＩ演算定数が偏差信号ε1に応じて
最適な値に制御され、安定にカスケード調節動作を行な
う。
じめに、２次側調節計Ｃ2によってプロセスP1，P2を自
動調節し、次にカスケード接続状態としてプロセスP1，
P2を制御するのが一般的である。従って、カスケード調
節は、第１〜第３の切換スイッチSW1〜SW3を、はじめに
接点Ａ側に接続し、２次調節計C2のＰＩ制御ブロック２
２におけるＰＩ演算定数を、セルフチューニング回路ST
Cによって求めて設定しておき、次に接点Ｃ側に接続さ
せた状態とすれば、それ以後は、１次調節計C1のＰＩ制
御ブロック１２のＰＩ演算定数が偏差信号ε1に応じて
最適な値に制御され、安定にカスケード調節動作を行な
う。
なお、上記の説明ではセルフチューニング回路として第
２図のブロック図で示されるものを使用したが、ここ
で、波形観測手段３１は、プロセスからの信号の波形を
観測するようにしてもよい。また、セルフチューニング
回路としては、他の回路構成のものでもよい。また、１
次、２次の各調節計は、いずれもPID制御ブロックを用
いるものでもよい。
２図のブロック図で示されるものを使用したが、ここ
で、波形観測手段３１は、プロセスからの信号の波形を
観測するようにしてもよい。また、セルフチューニング
回路としては、他の回路構成のものでもよい。また、１
次、２次の各調節計は、いずれもPID制御ブロックを用
いるものでもよい。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば１次調節計と２次
調節計とで、セルフチューニング回路を共用するもの
で、簡単な構成で、常に安全にセルフチューニング動作
を行なうカスケード調節装置が実現できる。
調節計とで、セルフチューニング回路を共用するもの
で、簡単な構成で、常に安全にセルフチューニング動作
を行なうカスケード調節装置が実現できる。
また、本発明によれば、プロセスの立ち上げ時において
は、セルフチューニング機能を備えた２次調節計だけで
動作（シングル調節計として動作）し、その後に、同じ
セルフチューニング機能によって演算定数が設定される
ように切換られた１次調節計と、この１次調節計からの
信号が設定値として与えられるセルフチューニング機能
のない２次調節計とのカスケード接続構成により、本来
のカスケード制御を行うように構成したもので、複雑な
挙動を示すようなプロセスにおいて、その立ち上げを安
全に行うことのできるカスケード調節装置を実現するこ
とができる。
は、セルフチューニング機能を備えた２次調節計だけで
動作（シングル調節計として動作）し、その後に、同じ
セルフチューニング機能によって演算定数が設定される
ように切換られた１次調節計と、この１次調節計からの
信号が設定値として与えられるセルフチューニング機能
のない２次調節計とのカスケード接続構成により、本来
のカスケード制御を行うように構成したもので、複雑な
挙動を示すようなプロセスにおいて、その立ち上げを安
全に行うことのできるカスケード調節装置を実現するこ
とができる。
第１図は本発明に係る装置の一例を示す構成ブロック
図、第２図はセルフチューニング回路の構成ブロック
図、第３図は波形観測手段における波形観測手法の説明
図、第４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５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６図は従来のカスケード調節装置の構成ブ
ロック図である。 C1…１次調節計 C2…２次調節計 SW1〜SW3…切換スイッチ P1，P2…プロセス １２，２２…ＰＩ制御ブロック STC…セルフチューニング回路
図、第２図はセルフチューニング回路の構成ブロック
図、第３図は波形観測手段における波形観測手法の説明
図、第４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５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６図は従来のカスケード調節装置の構成ブ
ロック図である。 C1…１次調節計 C2…２次調節計 SW1〜SW3…切換スイッチ P1，P2…プロセス １２，２２…ＰＩ制御ブロック STC…セルフチューニング回路
Claims (2)
- 【請求項１】プロセス量（ＰＶ１）を入力し、少なくと
も比例、積分演算を行うＰＩ制御ブロックを有する１次
調節計と、プロセス量（ＰＶ１）と関係のあるプロセス
量（ＰＶ２）を入力し、少なくとも比例、積分演算を行
うＰＩ制御ブロックを有する２次調節計とからなるカス
ケード調節装置において、 １次調節計と２次調節計との間に設置され、１次調節計
からの出力信号または設定値信号（ＳＶ２）とを切換て
２次調節計に与える第１の切換スイッチと、 印加される信号の波形観測に基づいて比例定数、積分定
数を演算するセルフチューニング回路と、 １次調節計から出力される偏差信号または２次調節計か
ら出力させる偏差信号を切換てセルフチユーニング回路
に与える第２の切換スイッチと、 セルフチューニング回路で演算された比例定数、積分定
数を１次調節計または２次調節計に切換て設定する第３
の切換スイッチとを備え、 スタートアップ時において、前記第１の切換スイッチ
は、設定値信号（ＳＶ２）側を、第２の切換スイッチ
は、２次調節計測からの偏差信号を、第３の切換スイッ
チは、演算された比例定数、積分定数を２次調節計側に
設定するようにそれぞれ選択し、 その後に、前記第１の切換スイッチは、１次調節計側か
らの出力信号を、第２の切換スイッチは、１次調節計側
からの偏差信号を、第３の切換スイッチは、演算された
比例定数、積分定数を１次調節計側に設定するようにそ
れぞれ選択することを特徴とするカスケード調節装置。 - 【請求項２】セルフチューニング回路は、 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／Ｅ１）、ダ
ンピング値ＤＭＰ｛＝（Ｅ３−Ｅ２）／（Ｅ１−Ｅ
２）｝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、ＰＩ制御ブロック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現在調整中のＰＩ制
御ブロック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特
許請求の範囲第１項記載のカスケード調節装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3656186A JPH061403B2 (ja) | 1986-02-21 | 1986-02-21 | カスケ−ド調節装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3656186A JPH061403B2 (ja) | 1986-02-21 | 1986-02-21 | カスケ−ド調節装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62194507A JPS62194507A (ja) | 1987-08-27 |
| JPH061403B2 true JPH061403B2 (ja) | 1994-01-05 |
Family
ID=12473169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3656186A Expired - Lifetime JPH061403B2 (ja) | 1986-02-21 | 1986-02-21 | カスケ−ド調節装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH061403B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0283703A (ja) * | 1988-09-21 | 1990-03-23 | Hitachi Ltd | プロセス制御システム |
| JP2561332B2 (ja) * | 1988-11-18 | 1996-12-04 | 株式会社日立製作所 | カスケードオートチューニング調節計 |
| CN108614434A (zh) * | 2018-06-13 | 2018-10-02 | 东华大学 | 基于预测pi与串级控制相结合的双容系统控制方法 |
-
1986
- 1986-02-21 JP JP3656186A patent/JPH061403B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62194507A (ja) | 1987-08-27 |
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