JPH06250706A - Fuzzy feedback controller - Google Patents

Fuzzy feedback controller

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Publication number
JPH06250706A
JPH06250706A JP5057900A JP5790093A JPH06250706A JP H06250706 A JPH06250706 A JP H06250706A JP 5057900 A JP5057900 A JP 5057900A JP 5790093 A JP5790093 A JP 5790093A JP H06250706 A JPH06250706 A JP H06250706A
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JP
Japan
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value
deviation
fuzzy
set value
control
Prior art date
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Pending
Application number
JP5057900A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazutaka Niimura
和隆 新村
Masamitsu Ito
正満 伊藤
Masato Kawaura
正人 川浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Facom Corp
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Facom Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd, Fuji Facom Corp filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP5057900A priority Critical patent/JPH06250706A/en
Publication of JPH06250706A publication Critical patent/JPH06250706A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To effectively control a system which increases in overshoot since its process delay time and dead time are long. CONSTITUTION:A fuzzy arithmetic part 21 once inputting a set value SV and a process value PV of the controlled system finds their deviation and the quantity of variation in the deviation and also calculates the speed type manipulated variable of PI type control by fuzzy inference while referring to variation in PV, and outputs it to a manipulated variable conversion part 22. The manipulated variable conversion part 22 converts the manipulated variable into a position type. Further, a differential operation part 23 similarly finds the deviation and the quantity of variation in the deviation from the SV and PV and calculates a D manipulated variable by position type differential operation while referring to even variation in the PV. The calculated PI manipulated variable and D manipulated variable are added and the sum is sent to a process. Further, the quantity of variation in the process value is also used for control. Thus, the manipulated variables are determined on the basis of variation in process variation to improve the control characteristics.

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、温度調節計のように遅
れ時間、無駄時間が大きいプロセス制御に用いられるフ
ァジィフィードバック制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuzzy feedback control device used for process control such as a temperature controller, which has a large delay time and dead time.

【0002】[0002]

【従来の技術】プロセス制御において、プロセス値を目
標値と一致させるようにファジィ推論により制御出力を
決定するファジィフィードバックコントローラを、本出
願人が特願平3−250450号として出願している。
2. Description of the Related Art In process control, the present applicant has filed Japanese Patent Application No. 3-250450 as a fuzzy feedback controller that determines a control output by fuzzy inference so that a process value matches a target value.

【0003】このコントローラは、制御対象のプロセス
値をフィードバックし、設定値とこのプロセス値との偏
差、およびこの偏差の変化量を用いてプロセス値を設定
値と一致させる制御出力をファジィ推論により決定し出
力するものである。そのためのファジィ制御規則は、偏
差および偏差の変化量を座標軸とする位相平面において
PI制御の速度形制御出力変化量がゼロとなる基準直線
を考え、この直線およびこれに対する平行直線上に頂点
が位置するように上記位相平面を等大の長方形により分
割し、同符号である前記偏差および偏差の変化量の絶対
値に比例するように、前記基準直線と前記平行直線との
間の距離に応じた大きさの制御出力変化量を規定する。
This controller feeds back a process value to be controlled, determines a deviation between a set value and this process value, and a control output for matching the process value with the set value by using a variation of this deviation by fuzzy inference. And output it. The fuzzy control rule for that is to consider a reference straight line where the velocity control output change amount of PI control is zero on the phase plane with the deviation and the change amount of the deviation as coordinate axes, and the vertices are positioned on this straight line and a parallel line to this. In order to be proportional to the absolute value of the deviation of the same sign and the amount of change in the deviation, the phase plane is divided into rectangles of equal size, according to the distance between the reference straight line and the parallel straight line. Specifies the magnitude of control output change.

【0004】また、前件部メンバシップ関数は、前記長
方形の中心座標のうち偏差成分および偏差の変化量成分
が、ファジイ変数としての偏差および偏差の変化量に関
する前件部メンバーシップ関数の二等辺三角形の各々の
中心となるように規定する。さらに、後件部メンバシッ
プ関数は、前記基準直線と前記平行直線との間の距離
が、ファジィ変数としての制御出力変化量に関する後件
部メンバーシップ関数の二等辺三角形の中心となるよう
に規定する。
Further, in the antecedent part membership function, the deviation component and the deviation change component of the central coordinates of the rectangle are the isosceles sides of the antecedent part membership function relating to the deviation and the deviation change amount as fuzzy variables. The center of each triangle is specified. Further, the consequent part membership function is specified such that the distance between the reference straight line and the parallel straight line is the center of the isosceles triangle of the consequent part membership function regarding the control output change amount as a fuzzy variable. To do.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このフ
ァジィフィードバックコントローラをプロセス遅れ時
間、無駄時間が大きい制御対象に用いた場合、設定値変
更に対して生じるオーバーシュートの抑制が少ない。そ
のためこのコントローラはオーバーシュートを極度に嫌
う制御対象に使用することができない。さらには、外乱
が印加された時の抑制効果についても、速応性の点で従
来のPID制御より劣っている。本発明は上記問題点を
解決するためになされたもので、その目的とするところ
は、プロセス遅れ時間、無駄時間が大きくてオーバーシ
ュートの大きい制御対象であっても、効果的に制御する
ことができるファジィフィードバック制御装置を提供す
ることにある。
However, when this fuzzy feedback controller is used for a control target with long process delay time and dead time, overshooting caused by a change in set value is less suppressed. Therefore, this controller cannot be used for a control target that is extremely reluctant to overshoot. Further, the suppression effect when a disturbance is applied is also inferior to the conventional PID control in terms of quick response. The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to effectively control even a control target having a large process delay time, a large dead time, and a large overshoot. An object of the present invention is to provide a fuzzy feedback control device that can be used.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明は、制御対象からフィードバックされた
プロセス値と設定値との偏差、およびこの偏差の変化量
を座標軸とする位相平面におけるPI制御方式に基づ
き、プロセス値を設定値に一致させる制御出力をファジ
ィ推論により決定するファジィフィードバック制御装置
において、プロセス値の変化量について微分動作して操
作量を算出する手段を備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is directed to a phase plane whose coordinate axis is a deviation between a process value fed back from a controlled object and a set value, and a change amount of this deviation. In a fuzzy feedback control device for determining a control output for matching a process value with a set value by fuzzy inference, based on the PI control method in, a means for differentiating a change amount of a process value to calculate an operation amount is provided. Characterize.

【0007】第2の発明は、第1の発明において、微分
動作により算出された演算値を制限する上下限リミッタ
と、評価時間内の微分動作から得られた操作量により上
下限リミッタの範囲を変更する手段とを備えたことを特
徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, an upper and lower limit limiter for limiting the calculated value calculated by the differential operation and an upper and lower limit range of the upper and lower limiter are determined by the manipulated variable obtained from the differential operation within the evaluation time. And means for changing.

【0008】第3発明は、制御対象からフィードバック
されたプロセス値と設定値との偏差、およびこの偏差の
変化量を座標軸とする位相平面におけるPI制御方式に
基づき、プロセス値を設定値に一致させる制御出力をフ
ァジィ推論により決定するファジィフィードバック制御
装置において、プロセス値と設定値とによりプロセスパ
ラメータを同定するとともにプロセスパラメータから正
規化パラメータを算出する手段と、正規化パラメータに
より偏差および偏差の変化量を正規化する手段とを備え
たことを特徴とする。
According to a third aspect of the invention, the process value is made to match the set value based on the deviation between the process value fed back from the controlled object and the set value, and the PI control method on the phase plane with the change amount of the deviation as the coordinate axis. In a fuzzy feedback control device that determines a control output by fuzzy inference, a process parameter is identified by a process value and a set value, and a means for calculating a normalization parameter from the process parameter and a deviation and a variation amount of the deviation are calculated by the normalization parameter. And a means for normalizing.

【0009】第4発明は、制御対象からフィードバック
されたプロセス値と設定値との偏差、およびこの偏差の
変化量を座標軸とする位相平面におけるPI制御方式に
基づき、プロセス値を設定値に一致させる制御出力をフ
ァジィ推論により決定するファジィフィードバック制御
装置において、設定値を変更する際の補正値を制御ゲイ
ンと現状のプロセス値および設定値より算出する手段を
備えたことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, the process value is made to match the set value based on the deviation between the process value fed back from the controlled object and the set value, and the PI control method on the phase plane whose coordinate axis is the amount of change in the deviation. A fuzzy feedback control device for determining a control output by fuzzy inference is characterized by including means for calculating a correction value when changing a set value from a control gain and a current process value and set value.

【0010】[0010]

【作用】第1の発明においては、プロセス値の変化量に
ついての微分動作が追加されたことにより、無駄時間、
遅れ時間が長いプロセスに対しても、設定値変更時およ
び外乱抑制時の速応性が向上する。
In the first aspect of the invention, since the differential operation for the change amount of the process value is added, the dead time,
Even for a process with a long delay time, the responsiveness at the time of changing the set value and suppressing disturbance is improved.

【0011】第2の発明においては、微分動作の演算値
を制限する上下限リミッタが設定されるとともに、評価
時間内の微分動作から得られた操作量により上下限リミ
ッタの範囲が変更される。それにより、例えば、無駄時
間が短いプロセスにおいて、設定値変更時にプロセス値
が設定値に追従を始めるときに操作量が減少されるが上
下限リミッタの範囲が拡大され、速応性が保たれる。
In the second aspect of the invention, the upper and lower limiters for limiting the calculated value of the differential operation are set, and the range of the upper and lower limiter is changed by the manipulated variable obtained from the differential operation within the evaluation time. As a result, for example, in a process with a short dead time, the manipulated variable is reduced when the process value starts to follow the set value when the set value is changed, but the range of the upper and lower limiters is expanded, and quick response is maintained.

【0012】第3の発明においては、プロセス値と設定
値とによりプロセスパラメータが同定され、プロセスパ
ラメータから正規化パラメータが算出される。さらに、
正規化パラメータにより偏差および偏差の変化量が正規
化される。それにより、対象プロセスの特性に応じて基
準変動幅が決定される。
In the third invention, the process parameter is identified by the process value and the set value, and the normalization parameter is calculated from the process parameter. further,
The deviation and the amount of change in the deviation are normalized by the normalization parameter. Thereby, the reference fluctuation range is determined according to the characteristics of the target process.

【0013】第4の発明においては、設定値を変更する
ための補正値が、制御ゲイン、プロセス値および設定値
より算出される。それにより、操作量が過剰になった
り、緩慢になったりすることを防止できる。
In the fourth invention, the correction value for changing the set value is calculated from the control gain, the process value and the set value. As a result, it is possible to prevent the operation amount from becoming excessive or slow.

【0014】[0014]

【実施例】先ず、第1の発明に係るファジィフィードバ
ック制御装置の概要を、従来のPI形ファジィフィード
バック制御装置と比較しながら説明する。従来のPI形
ファジィ制御は、プロセスの遅れ時間、無駄時間が大き
くなると、振動的になったり、応答が遅くなったりし
た。そこで、本発明では、PID制御でのD動作(微分
動作)を追加してPID形によるファジィ制御とした。
すなわち、従来のPI形ファジィ制御の演算式は以下の
通りである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, an outline of a fuzzy feedback control device according to the first aspect of the present invention will be described in comparison with a conventional PI type fuzzy feedback control device. In the conventional PI type fuzzy control, when the delay time and dead time of the process increase, it becomes vibrational and the response becomes slow. Therefore, in the present invention, the D operation (differential operation) in the PID control is added to make fuzzy control by the PID type.
That is, the arithmetic expression of the conventional PI type fuzzy control is as follows.

【0015】ΔUi=F(ei,Δei) Ui=Ui-1+ΔUi 但し、Uは制御出力、ΔUは制御出力変化量、Fはファ
ジィ関数、eは偏差、Δeは偏差の変化量、添字iはサ
ンプリング番号である。
ΔU i = F (e i , Δe i ) U i = U i-1 + ΔU i where U is the control output, ΔU is the control output change amount, F is a fuzzy function, e is the deviation, and Δe is the deviation. The amount of change and the subscript i are sampling numbers.

【0016】上式に位置形のD動作を追加すると、次式
のようにPID位置形の演算式が得られる。 ΔUi=F(ei,Δei) Ui=Ui-1+ΔUii=Ui+Udi 但し、UdiはD動作による操作量である。
When the position type D motion is added to the above equation, a PID position type arithmetic expression can be obtained as in the following equation. ΔU i = F (e i , Δe i ) U i = U i-1 + ΔU i U i = U i + U di where U di is the operation amount by the D movement.

【0017】なお、操作量Udiは微分演算式であり、例
えば次式に示す不完全微分演算式を用いる。
The manipulated variable U di is a differential calculation formula, for example, an incomplete differential calculation formula shown below is used.

【0018】[0018]

【数1】 [Equation 1]

【0019】このように、位置形D動作の演算式として
は、微分先行形PIDの式が用いられる。
As described above, the differential preceding PID equation is used as the arithmetic expression of the position type D operation.

【0020】図1は、第1の発明に係るファジィフィー
ドバック制御装置の概略構成を示すブロック図である。
図において、ファジィ演算部21は,制御対象の設定値
SV、プロセス値PVが入力されるとその偏差および偏
差の変化量を求めるとともにPVの変動をも参照しなが
らPI形・速度形のPI操作量をファジィ推論により算
出して操作量変換部22へ出力する。操作量変換部22
は、速度形のPI操作量を位置形に変換する。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a fuzzy feedback control device according to the first invention.
In the figure, a fuzzy operation unit 21 determines a deviation and a change amount of the deviation when a set value SV of a controlled object and a process value PV are input, and also refers to a fluctuation of the PV, to perform a PI type / speed type PI operation. The amount is calculated by fuzzy inference and output to the manipulated variable conversion unit 22. Operation amount conversion unit 22
Converts the velocity type PI operation amount into the position type.

【0021】また、微分動作部23は、同様に入力され
たSV、PVから偏差および偏差の変化量を求めるとと
もに、PVの変動をも参照しながら、位置形の微分操作
を行いD操作量を算出する。算出されたPI操作量およ
びD操作量は加算されてから操作量として出力される。
このように構成されたPID形ファジィ制御では、プロ
セス値の変化量も用いられる。そのため、遅れ時間、無
駄時間が長いプロセスにおける設定値変更時、外乱抑制
時でも、プロセス変動の変化により操作量が決定される
ことから、従来のPI形ファジィ制御よりも速応性が向
上する。
Further, the differential operation section 23 similarly obtains the deviation and the variation amount of the deviation from the input SV and PV, and also performs the differential operation of the position type while referring to the variation of PV to obtain the D operation amount. calculate. The calculated PI operation amount and D operation amount are added and then output as an operation amount.
In the PID fuzzy control configured in this way, the amount of change in the process value is also used. Therefore, even when the set value is changed or the disturbance is suppressed in a process having a long delay time and a long dead time, the manipulated variable is determined by the change in the process fluctuation, and therefore the quick response is improved as compared with the conventional PI fuzzy control.

【0022】次に、第2の発明に係るファジィフィード
バック制御装置の概要を説明する。従来のPI形ファジ
ィ制御では、制御演算内部リミッタ、制御出力リミッタ
とも0−100%としていた。第1の発明に係るPID
形ファジィ制御ではD動作がなされるため、遅れ時間、
無駄時間が短いプロセスに対しての設定値変更時に、D
動作の逆操作により立ち上がりの速応性が損なわれる。
そこで本発明は、制御演算内部リミッタの0−100%
の範囲を拡大して、D動作の逆操作の下げしろを確保す
るようにした。下げしろの目安はD動作の値を逆算して
決定する。
Next, an outline of the fuzzy feedback control device according to the second invention will be described. In the conventional PI type fuzzy control, both the control calculation internal limiter and the control output limiter are set to 0-100%. PID according to the first invention
In the fuzzy control, D operation is performed, so delay time,
When changing the set value for a process with a short dead time, D
The reverse operation of the operation impairs the quick response of the rising.
Therefore, the present invention uses 0-100% of the control calculation internal limiter.
The range has been expanded to secure a margin for lowering the reverse operation of D motion. The amount of lowering is determined by back-calculating the value of D operation.

【0023】下げしろをαとすると、上限リミッタは1
00%+αとなり、下限リミッタは0%−αとなる。こ
こで、D動作による操作量算出式でPVの変化量をプロ
セスゲインKpとプロセス遅れ時間Tpの比として、評
価時間内のD動作の操作量を次式により逆算して下げし
ろαが得られる。
When the lowering margin is α, the upper limit is 1
00% + α, and the lower limit limiter is 0% −α. Here, the amount of change in PV is used as the ratio of the process gain Kp and the process delay time Tp in the operation amount calculation formula based on the D operation, and the operation amount of the D operation within the evaluation time is back-calculated by the following equation to obtain the lower amount α. .

【0024】[0024]

【数2】 [Equation 2]

【0025】なお、γは定数である。Γ is a constant.

【0026】このようにして、PID形ファジィ制御に
おいて、従来通り0−100%の内部演算リミッタを用
いた場合、プロセスの遅れ時間および無駄時間が短い
と、設定値変更時にPVがSVに追従し始めるときに操
作量を減らすことになるが内部演算リミッタを0−α%
〜100+α%と拡大することにより、初期の減量によ
り速応性が損なわれることがなくなる。
Thus, in the PID fuzzy control, when the internal operation limiter of 0-100% is used as in the conventional case, if the process delay time and dead time are short, the PV follows the SV when the set value is changed. The amount of operation will be reduced when starting, but the internal calculation limiter is 0-α%
By increasing the amount to 100 + α%, the rapid response is not impaired by the initial weight reduction.

【0027】次に、第3の発明に係るファジィフィード
バック制御装置の概要を説明する。従来のPI形ファジ
ィ制御では、プロセス変動の大小を判断するため、プロ
セスに印加される外乱を測定してその基準変動幅により
判断していた。すなわち、プロセスの基準変動幅につい
ての入力データを手入力により設定していた。そのた
め、プロセス変動がどのくらいか不明のときには、1
%,10%・・・というようにおおまかにしか設定でき
なかった。
Next, an outline of the fuzzy feedback control device according to the third invention will be described. In the conventional PI type fuzzy control, in order to judge the magnitude of the process fluctuation, the disturbance applied to the process is measured and judged by the reference fluctuation width. That is, the input data on the reference fluctuation range of the process is manually set. Therefore, if you do not know how much the process variation is, 1
%, 10%, etc. could only be set roughly.

【0028】そこで本発明では、PI制御におけるプロ
セスの通常変動幅が比例帯に相当するものとし、プロセ
スの基準変動幅を比例帯のβ%(例えば50%程度)と
して、リミットサイクル法によるプロセス同定結果を利
用して算出する。ここで基準変動幅をAとすると、Aは
次式により算出される。
Therefore, in the present invention, it is assumed that the normal fluctuation width of the process in PI control corresponds to the proportional band, and the reference fluctuation width of the process is β% (for example, about 50%) of the proportional band, and the process is identified by the limit cycle method. Calculate using the results. Here, assuming that the reference fluctuation width is A, A is calculated by the following equation.

【0029】[0029]

【数3】 [Equation 3]

【0030】なお、Lはプロセス無駄時間であり、Kp
/TpおよびLがリミットサイクル法により求められ
る。このように第3の発明では、PID制御パラメータ
の算出用として、プロセス同定結果をもとに、基準変動
幅がP動作の比例帯幅に依存するものとして基準変動幅
を算出するようにした。基準変動幅を、例えば、P幅の
50%等として出力するようことにより、プロセスの特
性に応じて基準変動幅を決定することができる。
Note that L is the dead time of the process, and Kp
/ Tp and L are determined by the limit cycle method. As described above, in the third aspect of the invention, for the calculation of the PID control parameter, the reference fluctuation width is calculated based on the process identification result, assuming that the reference fluctuation width depends on the proportional band width of the P operation. By outputting the reference variation width as, for example, 50% of the P width, the reference variation width can be determined according to the characteristics of the process.

【0031】次に、第4の発明に係るファジィフィード
バック制御装置の概要を説明する。従来のPI形ファジ
ィ制御では、設定値の変更に対する補正量ΔUrefは、
次式に示すように、比例ゲインおよび設定値変更幅にそ
れぞれ比例するようにして決定されていた。 ΔUref=Kc×ΔSV×KcEX この場合、PVとSVとが一致していないときの設定値
の変更に際しては操作が過剰になったり、あるいは緩慢
になったりすることがある。
Next, an outline of the fuzzy feedback control device according to the fourth invention will be described. In the conventional PI type fuzzy control, the correction amount ΔU ref for changing the set value is
As shown in the following equation, it is determined so as to be proportional to the proportional gain and the set value change width. ΔU ref = K c × ΔSV × K cEX In this case, when the set value is changed when PV and SV do not match, the operation may become excessive or slow.

【0032】そこで第4の発明では、補正量を比例ゲイ
ン、設定値変更幅、SVとPVの偏差にそれぞれ比例す
るように決定する。すなわち、補正量ΔUrefは、次式
により求める。
Therefore, in the fourth invention, the correction amount is determined so as to be proportional to the proportional gain, the set value change range, and the deviation between SV and PV, respectively. That is, the correction amount ΔU ref is calculated by the following equation.

【0033】[0033]

【数4】 [Equation 4]

【0034】なお、上式では、PVとSVが一致してい
る場合に従来方式と同じになる。PVとSVが一致して
いない場合は、新しいSVと現在のPVとの偏差に比例
する操作量が補正されるため、操作量が過剰になった
り、緩慢になったりすることがなくなる。
The above equation is the same as the conventional method when PV and SV match. When PV and SV do not match, the operation amount proportional to the deviation between the new SV and the current PV is corrected, so that the operation amount does not become excessive or slow.

【0035】次に、本発明の実施例をさらに詳細に説明
する。図2は、本発明に係るファジィフィードバック制
御装置の実施例のブロック図である。図では、制御対象
プロセスの設定値SVおよび制御対象のプロセス値PV
が制御器に入力される。プロセスパラメータ同定装置3
は、PV、SVを用いて、プロセスパラメータの同定を
行い、得られたプロセスパラメータを制御パラメータ算
出装置4および制御パラメータ変換装置5へ送る。
Next, examples of the present invention will be described in more detail. FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of the fuzzy feedback control device according to the present invention. In the figure, the set value SV of the control target process and the process value PV of the control target
Is input to the controller. Process parameter identification device 3
Identifies the process parameters using PV and SV, and sends the obtained process parameters to the control parameter calculation device 4 and the control parameter conversion device 5.

【0036】制御パラメータ算出装置4は、プロセス同
定パラメータからPID制御パラメータを算出して制御
パラメータ変換装置5へ送る。制御パラメータ変換装置
5は、プロセスパラメータおよびPID制御パラメータ
からファジィ制御パラメータを求めてPV値偏差正規化
装置11,PV値変化量正規化装置12,速度形操作量
変換装置14へ送る。
The control parameter calculation device 4 calculates the PID control parameter from the process identification parameter and sends it to the control parameter conversion device 5. The control parameter conversion device 5 obtains a fuzzy control parameter from the process parameter and the PID control parameter, and sends the fuzzy control parameter to the PV value deviation normalization device 11, the PV value change amount normalization device 12, and the speed type manipulated variable conversion device 14.

【0037】なお、正規化装置11へ送られるパラメー
タAは次式により算出される。
The parameter A sent to the normalization device 11 is calculated by the following equation.

【0038】[0038]

【数5】 [Equation 5]

【0039】同様に、正規化装置12へ送られるパラメ
ータBは次式により算出される。 B=(τ/Ti)・66 同様に、変換装置14へ送られるパラメータCは次式に
より算出される。 C=Kc・B
Similarly, the parameter B sent to the normalization device 12 is calculated by the following equation. B = (τ / T i ) · 66 Similarly, the parameter C sent to the conversion device 14 is calculated by the following equation. C = K c · B

【0040】SV値変化量算出装置6は、前回と今回の
SV値からSV値の変化量を算出し設定値変更補正操作
量算出装置9へ送る。PV値偏差算出装置7は、SV値
とPV値の偏差を算出しPV値偏差正規化装置11へ送
る。PV値変化量算出装置8は、前回と今回のPV値か
らPV値の変化量を算出し微分動作操作量演算装置1
0、PV値変化量正規化装置12へ送る。設定値変更補
正操作量算出装置9は、設定値変更に対する制御出力の
補正値を算出して速度形操作量変換装置14へ送る。
The SV value change amount calculation device 6 calculates the change amount of the SV value from the SV value of the previous time and this time and sends it to the set value change correction operation amount calculation device 9. The PV value deviation calculation device 7 calculates the deviation between the SV value and the PV value and sends it to the PV value deviation normalization device 11. The PV value change amount calculation device 8 calculates the change amount of the PV value from the PV value of the previous time and the PV value of this time, and calculates the differential operation manipulated variable calculation device 1.
0, sent to the PV value change amount normalizing device 12. The set value change correction operation amount calculation device 9 calculates a correction value of the control output for the change of the set value and sends it to the speed type operation amount conversion device 14.

【0041】微分動作操作量演算装置10は、PV値の
変化量および前回のD動作操作量から、微分動作操作量
を算出して内部演算上下限リミット装置16へ送る。P
V値偏差正規化装置11は、ファジィ制御パラメータに
よりPV値の偏差を正規化してファジィ推論演算装置1
3へ送る。PV値変化量正規化装置12は、ファジィ制
御パラメータによりPV値の変化量を正規化してファジ
ィ推論演算装置13へ送る。
The differential operation manipulated variable calculator 10 calculates a differential operation manipulated variable from the amount of change in the PV value and the previous D operation manipulated variable and sends it to the internal calculation upper / lower limit device 16. P
The V value deviation normalization device 11 normalizes the deviation of the PV value by the fuzzy control parameter to generate the fuzzy inference operation device 1.
Send to 3. The PV value change amount normalization device 12 normalizes the change amount of the PV value by the fuzzy control parameter and sends it to the fuzzy inference operation device 13.

【0042】ファジィ推論演算装置13は、正規化され
たPV値の偏差およびその変化量に基づきファジィ推論
を行いPI形、速度形の操作量を算出して速度形操作量
変換装置14へ送る。速度形操作量変換装置14は、フ
ァジィ制御パラメータにより速度形操作量を変換(逆正
規化)し、さらに補正値を加算して操作量変換装置15
へ送る。操作量変換装置15は、速度形操作量を位置形
操作量に変換して内部演算上下限リミット装置16へ送
る。
The fuzzy inference operation device 13 performs fuzzy inference based on the normalized deviation of the PV value and its change amount, calculates PI type and speed type operation amounts, and sends them to the speed type operation amount conversion device 14. The velocity type manipulated variable conversion device 14 transforms (denormalizes) the velocity type manipulated variable according to the fuzzy control parameter, and further adds a correction value to the manipulated variable converter 15.
Send to. The manipulated variable conversion device 15 converts the velocity type manipulated variable into a position type manipulated variable and sends it to the internal calculation upper / lower limit device 16.

【0043】内部演算上下限リミット装置16は、位置
形操作量に対して上下限チェックを行い、さらに微分動
作操作量を加算して制御出力上下限リミット装置17へ
送る。制御出力上下限リミット装置17は、操作量の上
下限チェックを行い、プロセスパラメータ同定装置3へ
送るとともに制御対象へ出力する。
The internal calculation upper and lower limit device 16 performs an upper and lower limit check on the position type manipulated variable, further adds the differential operation manipulated variable, and sends it to the control output upper and lower limit device 17. The control output upper / lower limit device 17 performs an upper / lower limit check of the manipulated variable, sends it to the process parameter identification device 3, and outputs it to the controlled object.

【0044】図3は、本発明の実施例と従来のPID制
御とを比較したグラフである。図において、実線が本発
明の実施例による制御結果であり、破線が従来のPID
制御による制御結果を示す。図からも明らかなように、
本発明の実施例は立ち上がり時のオーバシュートがほと
んど発生せず、また、外乱に対しての速応性にもすぐれ
ている。
FIG. 3 is a graph comparing the embodiment of the present invention with the conventional PID control. In the figure, the solid line is the control result according to the embodiment of the present invention, and the broken line is the conventional PID.
The control result by control is shown. As is clear from the figure,
In the embodiment of the present invention, almost no overshoot at the time of rising occurs, and the quick response to disturbance is excellent.

【0045】このように実施例では、従来のPIファジ
ィ制御にD動作を加えるとともに上下限リミッタによる
微分動作を調整し、また正規化パラメータをプロセスパ
ラメータにより変更を加え、さらには設定値の変更補正
値をプロセス値と設定値とから算出することにより、オ
ーバーシュートが少なく外乱や設定値の変更に対する速
応性すぐれた制御特性のよいファジィフィードバック制
御装置を得ることができる。
As described above, in the embodiment, the D operation is added to the conventional PI fuzzy control, the differential operation by the upper and lower limiters is adjusted, the normalization parameter is changed by the process parameter, and the set value is changed and corrected. By calculating the value from the process value and the set value, it is possible to obtain a fuzzy feedback control device with less overshoot, quick response to disturbance and change of the set value and good control characteristics.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上述べたように第1の発明によれば、
プロセス値の変化量についての微分動作が追加されたこ
とにより、無駄時間、遅れ時間が長いプロセスに対して
も、設定値変更時および外乱抑制時の速応性および整定
性が向上する。それにより、PID制御と同等以上の制
御特性を得ることができる。
As described above, according to the first invention,
The addition of the differential operation with respect to the change amount of the process value improves the quick response and the settling property when the set value is changed and the disturbance is suppressed, even for a process having a long dead time and a long delay time. This makes it possible to obtain control characteristics equivalent to or better than those of PID control.

【0047】第2の発明によれば、微分動作の演算値を
制限する上下限リミッタが設定されるとともに、評価時
間内の微分動作から得られた操作量より上下限リミッタ
の範囲が変更される。それにより、例えば、無駄時間が
短いプロセスでは、設定値変更時にプロセス値が設定値
に追従を始めるときに操作量が減少されるが上下限リミ
ッタの範囲が拡大されて速応性が保たれ、良好な制御特
性を得ることができる。
According to the second aspect of the present invention, the upper and lower limiters for limiting the calculated value of the differential operation are set, and the range of the upper and lower limiter is changed from the manipulated variable obtained from the differential operation within the evaluation time. . As a result, for example, in a process with a short dead time, the manipulated variable is reduced when the process value starts to follow the set value when the set value is changed, but the range of the upper and lower limiters is expanded, and quick response is maintained, which is good. It is possible to obtain various control characteristics.

【0048】第3の発明によれば、プロセス値と設定値
とによりプロセスパラメータが同定され、プロセスパラ
メータから正規化パラメータが算出される。さらに、正
規化パラメータにより偏差および偏差の変化量が正規化
される。それにより、対象プロセスの特性に応じて基準
変動幅が決定され、良好な制御特性を得ることができ
る。
According to the third invention, the process parameter is identified by the process value and the set value, and the normalization parameter is calculated from the process parameter. Further, the deviation and the variation amount of the deviation are normalized by the normalization parameter. As a result, the reference fluctuation range is determined according to the characteristics of the target process, and good control characteristics can be obtained.

【0049】第4の発明によれば、設定値を変更するた
めの補正値が、制御ゲイン、プロセス値および設定値よ
り算出される。それにより、操作量が過剰になったり、
緩慢になったりすることが防止され、良好な制御特性を
得ることができる。
According to the fourth invention, the correction value for changing the set value is calculated from the control gain, the process value and the set value. As a result, the amount of operation becomes excessive,
Slowness can be prevented and good control characteristics can be obtained.

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

【図1】第1の発明に係る実施例の概略構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment according to the first invention.

【図2】本発明の実施例を詳細に示すブロック図であ
る。
FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention in detail.

【図3】本発明の実施例と従来のPID制御との制御結
果を比較したグラフである。
FIG. 3 is a graph comparing control results of an example of the present invention and conventional PID control.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 プロセスパラメータ同定装置 4 制御パラメータ算出装置 5 制御パラメータ変換装置 6 SV値変化量算出装置 7 PV値偏差算出装置 8 PV値変化量算出装置 9 設定値変更補正操作量算出装置 10 微分動作操作量演算装置 11 PV値偏差正規化装置 12 PV値変化量正規化装置 13 ファジィ推論演算装置 14 速度形操作量変換装置 15 操作量変換装置 16 内部演算上下限リミット装置 17 制御出力上下限リミット装置 21 ファジィ演算部 22 操作量変換部 23 微分動作部 3 process parameter identification device 4 control parameter calculation device 5 control parameter conversion device 6 SV value change amount calculation device 7 PV value deviation calculation device 8 PV value change amount calculation device 9 set value change correction operation amount calculation device 10 differential operation operation amount calculation Device 11 PV value deviation normalization device 12 PV value change amount normalization device 13 Fuzzy inference calculation device 14 Speed type manipulated variable conversion device 15 Manipulation amount conversion device 16 Internal calculation upper and lower limit device 17 Control output upper and lower limit device 21 Fuzzy calculation Unit 22 manipulated variable conversion unit 23 differential operation unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川浦 正人 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masato Kawaura 1-1, Tanabe Nitta, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Fuji Electric Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 制御対象からフィードバックされたプロ
セス値と設定値との偏差、およびこの偏差の変化量を座
標軸とする位相平面におけるPI制御方式に基づき、プ
ロセス値を設定値に一致させる制御出力をファジィ推論
により決定するファジィフィードバック制御装置におい
て、 プロセス値の変化量について微分動作して操作量を算出
する手段を備えたことを特徴とするファジィフィードバ
ック制御装置。
1. A control output for matching a process value with a set value based on a deviation between a process value fed back from a controlled object and a set value, and a PI control method on a phase plane whose coordinate axis is a variation amount of this deviation. A fuzzy feedback control device which is determined by fuzzy inference, comprising means for differentiating a process value change amount to calculate an operation amount.
【請求項2】 請求項1記載のファジィフィードバック
制御装置において、 微分動作により算出された演算値を制限する上下限リミ
ッタと、 評価時間内の微分動作から得られた操作量により上下限
リミッタの範囲を変更する手段と、 を備えたことを特徴とするファジィフィードバック制御
装置。
2. The fuzzy feedback control device according to claim 1, wherein an upper and lower limit limiter for limiting an operation value calculated by a differential action, and an upper and lower limit limiter range by an operation amount obtained from the differential action within the evaluation time. A fuzzy feedback control device comprising:
【請求項3】 制御対象からフィードバックされたプロ
セス値と設定値との偏差、およびこの偏差の変化量を座
標軸とする位相平面におけるPI制御方式に基づき、プ
ロセス値を設定値に一致させる制御出力をファジィ推論
により決定するファジィフィードバック制御装置におい
て、 プロセス値と設定値とによりプロセスパラメータを同定
するとともにプロセスパラメータから正規化パラメータ
を算出する手段と、 正規化パラメータにより偏差および偏差の変化量を正規
化する手段と、 を備えたことを特徴とするファジィフィードバック制御
装置。
3. A control output for matching a process value to a set value based on a deviation between a process value fed back from a controlled object and a set value, and a PI control method on a phase plane having a coordinate change axis of the deviation. In a fuzzy feedback controller determined by fuzzy inference, a process parameter is identified by a process value and a set value, a means for calculating a normalized parameter from the process parameter, and a deviation and a variation amount of the deviation are normalized by the normalized parameter. A fuzzy feedback control device comprising:
【請求項4】 制御対象からフィードバックされたプロ
セス値と設定値との偏差、およびこの偏差の変化量を座
標軸とする位相平面におけるPI制御方式に基づき、プ
ロセス値を設定値に一致させる制御出力をファジィ推論
により決定するファジィフィードバック制御装置におい
て、 設定値を変更する際の補正値を制御ゲインと現状のプロ
セス値および設定値より算出する手段を備えたことを特
徴とするファジィフィードバック制御装置。
4. A control output for matching a process value with a set value based on a deviation between a process value fed back from a controlled object and a set value, and a PI control method in a phase plane having a coordinate change axis of the deviation. A fuzzy feedback control device that is determined by fuzzy inference, comprising a means for calculating a correction value when changing a set value from a control gain and a current process value and set value.
JP5057900A 1993-02-23 1993-02-23 Fuzzy feedback controller Pending JPH06250706A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114153139A (en) * 2021-11-25 2022-03-08 天津市英贝特航天科技有限公司 Method and device for controlling parallelism of thin film in imprinting equipment

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