JPH06202710A - Pid調節計 - Google Patents

Pid調節計

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JPH06202710A
JPH06202710A JP117093A JP117093A JPH06202710A JP H06202710 A JPH06202710 A JP H06202710A JP 117093 A JP117093 A JP 117093A JP 117093 A JP117093 A JP 117093A JP H06202710 A JPH06202710 A JP H06202710A
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JP
Japan
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constant
pid
control
control characteristic
calculation
Prior art date
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Pending
Application number
JP117093A
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English (en)
Inventor
Takashi Kono
孝史 河野
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP117093A priority Critical patent/JPH06202710A/ja
Publication of JPH06202710A publication Critical patent/JPH06202710A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】各種制御特性のタイプとPID定数パターンの
多数の組み合わせに対して、比較的少ないデータにより
対応できるようにする。 【構成】演算定数計算手段で用いる係数をPID制御特
性,I−PD制御特性およびまたはPI−D制御特性の
各制御特性毎に決めた変換テーブルと、制御特性をPI
D制御特性,I−PD制御特性およびまたはPI−D制
御特性のいずれかを設定する制御特性設定手段と、制御
特性設定手段によって選択された制御特性に応じて前記
変換テーブルを選択し当該テーブルに設定されている各
係数を前記演算定数計算手段に与える変換テーブル選択
手段と、PID定数のパターンを設定する定数パターン
設定手段と、演算定数計算手段で計算された各定数を定
数パターン設定手段に設定されている定数パターンに応
じて補正する定数補正手段とを備えて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、制御演算手段に設定さ
れるPID定数を自動的にチューニングするPID調節
計に関し、さらに詳しくは、制御対象となっている実プ
ロセスをモデル化したプロセス推定モデルと、制御演算
手段に設定するPID演算定数をプロセス推定モデルか
ら得られる評価指標と所定の係数を用いて演算する演算
定数計算手段とを備え、目標値変化に対する制御性、外
乱に対する制御性などいずれも、良好にできるPID調
節計に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、PID制御特性の調節計が広
く用いられているが、これ以外に、I−PD制御特性
や、PI−D制御特性等種々の制御性を持たせた調節計
がある。これらの制御特性を持つ調節計のうちで、どの
タイプの制御特性が最も適するかは、実際にそのような
制御特性を持つ調節計を対象となっているプロセスに適
用し制御をしてみないと分からない。
【0003】従って、これら種々の制御特性を自由に変
更することができる調節計が要望される。この様な要望
に対しては、例えば、特公平4−54242号公報に示
されるような調節計が提案されている。この調節計は、
係数要素を設けその係数値を調整することで、制御特性
をPID制御特性とI−PD制御特性と両特性を折衷し
た特性との間で変更しえるように構成したものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な従来装置によれば、係数値を実プラントの制御を行っ
ている中で連続的に調節することを想定したものである
が、最適な係数値に迅速に調整することは容易ではな
い。その理由は、制御特性のタイプとしては、PID制
御特性とI−PD制御特性とPI−D制御特性などの3
タイプがあり、また、PID定数パターンとして、比例
P,積分I,微分Dの全ての動作を備えたPIDパター
ン、積分動作Iを殺したPDパターン、微分動作Dを殺
したPIパターン、比例動作Pと微分動作Dとを殺した
Iパターン、積分動作Iと微分動作Dとを殺したPパタ
ーン等の多数の種類のパターンとがあり、これらを組み
合わせると多数のタイプが存在するからである。
【0005】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、各制御特性のタイプとPID定数パターンの多
数の組み合わせに対して、簡単な構成で演算定数計算手
段で用いる係数を与えることができるようにするととも
に、PID定数を制御演算手段に自動的に設定できる調
節計を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明は、PID演算を行う制御演算手段と、この制
御演算手段からの信号を入力するプロセス推定モデル
と、制御演算手段に設定するPID演算定数をプロセス
推定モデルから得られる評価指標と所定の係数を用いて
演算する演算定数計算手段とを備えたPID調節計にお
いて、演算定数計算手段で用いる係数をPID制御特
性,I−PD制御特性およびまたはPI−D制御特性の
各制御特性毎に決めた変換テーブルと、制御特性をPI
D制御特性,I−PD制御特性およびまたはPI−D制
御特性のいずれかに設定する制御特性設定手段と、この
制御特性設定手段によって設定された制御特性に応じて
前記変換テーブルを選択し当該テーブルに設定されてい
る各係数を前記演算定数計算手段に与える変換テーブル
選択手段と、PID定数のパターンを設定する定数パタ
ーン設定手段と、演算定数計算手段で計算された各定数
を前記定数パターン設定手段に設定されている定数パタ
ーンに応じて補正する定数補正手段とを備え、定数補正
手段で補正された各定数を前記制御演算手段に与えるよ
うにしたことを特徴とするPID調節計である。
【0007】
【作用】制御演算手段は、そこに設定されるPID定数
を用いて制御出力を演算しプロセスに出力する。PID
演算定数計算手段は、プロセス推定モデルから得られる
プロセスの評価指標と変換テーブル選択手段により選択
されたテーブルに設定されている各係数とを用いて、対
象となっているプロセスに最適なPID定数を計算す
る。
【0008】定数補正手段は、PID演算定数計算手段
で計算されたPID定数について、PID定数パターン
に応じて補正を行い、補正したあとのPID定数を制御
演算手段に設定する。
【0009】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。図1は、本発明の一実施例の構成ブロック図
である。図において1は制御対象であるプロセス(プラ
ント)で、生産量の変化、制御目標の変化、各種の外乱
等により、その動特性が変化するものとする。2は制御
対象であるプロセス1から出力されるプロセス量PV
と、外部から与えられる設定値SVとを入力し、その偏
差に対してPID演算を行う制御演算手段で、演算結果
である制御出力MVをプロセス1に出力する。3は制御
演算手段2からの制御出力信号MVを入力しているプロ
セス推定モデルで、制御対象のプロセス1をモデル化し
たもので、例えば、インパルス応答モデルが用いられて
いる。
【0010】4はプロセス推定モデル3の内部パラメー
タを調整するモデル調整手段で、プロセス1からのプロ
セス量とプロセス推定モデル3からのモデル出力との偏
差が無くなるように、プロセス推定モデル3の内部パラ
メータを調整するように構成されている。5は演算定数
計算手段で、制御演算手段2に設定するPID演算定数
をプロセス推定モデル3(モデル調整手段4)から得ら
れるプロセス1の評価指標、例えば、プロセスの遅れ時
定数T,プロセスのむだ時間L,プロセスのゲインKな
どと、所定の係数を用いて計算する。
【0011】プロセス推定モデル3やモデル調整手段4
を用いて、演算定数を計算するこの様な構成の調節計
は、例えば、US.PAT.No.5,166,873
に開示されている。演算定数計算手段5には、制御演算
手段2に設定するPID定数を求めるために、例えば、
以下の(1)〜(3)式に示すような各演算式が用意さ
れている。
【0012】 P=K[a・(L/T)3+b・(L/T)2+c・(L/T)+d] …(1) I=T[e・(L/T)3+f・(L/T)2+g・(L/T)+h] …(2) D=j・I …(3) これらの式で、P,I,Dは制御演算手段2に設定する
定数 a〜jはいずれも係数である。
【0013】6は演算定数計算手段5で用いる各演算式
内の各係数a〜jを、PID制御特性,I−PD制御特
性およびまたはPI−D制御特性の各制御特性毎に決め
て格納した変換テーブル、7は制御特性をPID制御特
性,I−PD制御特性およびまたはPI−D制御特性の
いずれかを設定する制御特性設定手段、8はこの制御特
性設定手段7によって設定された制御特性に応じて、対
応する変換テーブルを選択する変換テーブル選択手段で
ある。9はPID定数のパターンを設定する定数パター
ン設定手段、10は演算定数計算手段5で計算されたP
ID定数について、定数パターン設定手段9に設定され
ている定数パターンに応じて補正する定数補正手段であ
る。
【0014】図2は、PID制御特性,I−PD制御特
性,PI−D制御特性の各制御特性毎に決めた変換テー
ブル6の構成概念図である。この例では、PID制御特
性,I−PD制御特性,PI−D制御特性用の3種類の
変換テーブル61〜63が用意されていて、各変換テー
ブルには、PID定数パターンがPIDである時に最適
となる各係数、即ち、比例定数Pを求めるときに用いる
係数a〜d、積分定数Iを求めるときに用いる係数e〜
h、微分定数Dを求めるときに用いる係数jがあらかじ
め計算して設定してある。
【0015】この様に構成した装置の動作を次に説明す
る。図3は、動作の一例を示すフローチャートである。
プロセス1を制御するに先立って、プロセス1の同定が
行われる。このプロセスの同定は、例えば制御演算手段
2からプロセス1とプロセス推定モデル3に微小なアッ
プダウン変化を与え、それに対するプロセス量PVとモ
デル出力とが一致するようにプロセス推定モデル3内の
パラメータを調整するとともに、プロセス量PVのダイ
ナミック応答データを時系列的に解析することによって
行われ、プロセス推定モデル3あるいはモデル調整手段
4から、プロセス1の評価指標として、例えば、プロセ
スの遅れ時定数T,プロセスのむだ時間L,プロセスの
ゲインKなどを得ることができる。
【0016】はじめに、制御特性設定手段7には、PI
D制御特性,I−PD制御特性,PI−D制御特性のい
ずれかが設定されており、変換テーブル選択手段8は、
設定された制御特性に該当する変換テーブルを選択する
(ステップ1)。ここでの選択は、例えば、制御モード
(例えばシングルループによる制御モードやカスケード
制御モード等)によって、自動的にそのモードに適合す
る変換テーブルが選択されるようにしてもよい。
【0017】変換テーブル選択手段8は、制御特性設定
手段7に設定されている制御特性に該当する変換テーブ
ルを選択し、そこに設定されている各係数a〜jを演算
定数計算手段5に与える(ステップ2)。演算定数計算
手段5は、プロセス推定モデル3(モデル調整手段4)
から得られるプロセス1の評価指標である、プロセスの
遅れ時定数T,プロセスのむだ時間L,プロセスのゲイ
ンKを受けるとともに、変換テーブル選択手段8から与
えられる係数a〜Jを用いて、(1)式〜(3)式を用
いてPID演算定数をそれぞれ計算する(ステップ
3)。
【0018】続いて、定数補正手段10は、定数パター
ン設定手段9で設定されたパターンに応じて、補間式を
用いて、定数を補正する。即ち、定数パターン設定手段
9にPIDパターンが設定されている場合は、演算定数
計算手段8で得られたPID定数(PPID,IPID,D
PID)をそのまま、制御演算手段2に設定する。定数パ
ターン設定手段9にPIパターンあるいはPパターンが
設定されている場合は、例えば次の補間式に従ってPI
D定数を補正し、補正した後の各定数Pu,Iuを制御
演算手段2に設定する(ステップ4,5)。
【0019】 Pu=α・PPID …(4) Iu=β・IPID …(5) (4),(5)式において、α,βの数値は、PIDの
最適チューニング方式として既に提案されているよう
な、Ziegler-NicholsやChien-Hrones-Reswickなどの式
を参考にして、適宜決められる。
【0020】以後、制御演算手段2は、設定されたPI
D定数に基づいて制御演算を行うこととなる。なお、上
記の実施例では、変換テーブル6に各制御特性につい
て、一つの目標応答を想定して各係数a〜jを設定した
が、幾つかの目標応答を想定して各係数a〜jを設定し
ておき、変換テーブル選択手段8が希望する目標応答に
従って対応する各係数a〜jを該当の変換テーブルから
取り出すようにしてもよい。
【0021】また、上記の実施例では、PID制御特
性,I−PD制御特性,PI−D制御特性の3種の制御
特性を設けることを想定したが、PID制御特性とI−
PD制御特性、あるいはPID制御特性とPI−D制御
特性の2種の組み合わせでもよい。
【0022】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、各種制御特性のタイプとPID定数パターンの多
数の組み合わせに対して、比較的少ないデータにより
(少ない数の変換テーブルにより)対応することが可能
となり、簡単な構成で最適なPID定数を制御演算手段
に自動的に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成ブロック図である。
【図2】変換テーブルの一例を示す構成概念図である。
【図3】動作の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 プロセス(プラント) 2 制御演算手段 3 プロセス推定モデル 4 モデル調整手段 5 演算定数計算手段 6 変換テーブル 7 制御特性設定手段 8 変換テーブル選択手段 9 定数パターン設定手段 10 定数補正手段

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】PID演算を行う制御演算手段と、この制
    御演算手段からの信号を入力するプロセス推定モデル
    と、制御演算手段に設定するPID演算定数をプロセス
    推定モデルから得られる評価指標と所定の係数を用いて
    演算する演算定数計算手段とを備えたPID調節計にお
    いて、 演算定数計算手段で用いる係数をPID制御特性,I−
    PD制御特性およびまたはPI−D制御特性の各制御特
    性毎に決めた変換テーブルと、 制御特性をPID制御特性,I−PD制御特性およびま
    たはPI−D制御特性のいずれかに設定する制御特性設
    定手段と、 この制御特性設定手段によって設定された制御特性に応
    じて前記変換テーブルを選択し当該テーブルに設定され
    ている各係数を前記演算定数計算手段に与える変換テー
    ブル選択手段と、 PID定数のパターンを設定する定数パターン設定手段
    と、 演算定数計算手段で計算された各定数を前記定数パター
    ン設定手段に設定されている定数パターンに応じて補正
    する定数補正手段とを備え、 定数補正手段で補正された各定数を前記制御演算手段に
    与えるようにしたことを特徴とするPID調節計。
JP117093A 1993-01-07 1993-01-07 Pid調節計 Pending JPH06202710A (ja)

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JP (1) JPH06202710A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005284828A (ja) * 2004-03-30 2005-10-13 Omron Corp 制御装置、制御パラメータの調整方法、プログラムおよび記録媒体
JP2007310337A (ja) * 2006-04-21 2007-11-29 Ricoh Co Ltd 定着装置、画像形成装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005284828A (ja) * 2004-03-30 2005-10-13 Omron Corp 制御装置、制御パラメータの調整方法、プログラムおよび記録媒体
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