JPH06259102A - プロセスｐｉｄ制御装置 - Google Patents
プロセスｐｉｄ制御装置Info
- Publication number
- JPH06259102A JPH06259102A JP4705593A JP4705593A JPH06259102A JP H06259102 A JPH06259102 A JP H06259102A JP 4705593 A JP4705593 A JP 4705593A JP 4705593 A JP4705593 A JP 4705593A JP H06259102 A JPH06259102 A JP H06259102A
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- Japan
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 本発明のプロセスＰＩＤ制御装置は、減算器
から出力された偏差ｅの変化率を比例要素、積分要素お
よび微分要素に分解して演算し操作変化量ΔＭＶn を出
力するＰＩＤ演算回路と、ＰＩＤ演算回路の出力側に接
続されて操作変化量ΔＭＶn が予め定めた設定変化量を
超過しないように制限するＭＶ出力変化率制限回路と、
このＭＶ出力変化率制限回路によって制限された操作変
化量ΔＭＶn にＰＩＤ演算回路で演算して得られていた
操作端位置量ＭＶn-1 を加算してプロセス操作量ＭＶを
出力する操作量演算回路とを具備したことを特徴とす
る。 【効果】 本発明によりプロセスＰＩＤ制御装置の応答
性を向上させることが可能である。
から出力された偏差ｅの変化率を比例要素、積分要素お
よび微分要素に分解して演算し操作変化量ΔＭＶn を出
力するＰＩＤ演算回路と、ＰＩＤ演算回路の出力側に接
続されて操作変化量ΔＭＶn が予め定めた設定変化量を
超過しないように制限するＭＶ出力変化率制限回路と、
このＭＶ出力変化率制限回路によって制限された操作変
化量ΔＭＶn にＰＩＤ演算回路で演算して得られていた
操作端位置量ＭＶn-1 を加算してプロセス操作量ＭＶを
出力する操作量演算回路とを具備したことを特徴とす
る。 【効果】 本発明によりプロセスＰＩＤ制御装置の応答
性を向上させることが可能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＰＩＤアルゴリズムを
使用したプロセスＰＩＤ制御装置に関する。
使用したプロセスＰＩＤ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術の典型である速度形ＰＩＤアル
ゴリズムを図３に示す。１は設定値ＳＶ，２はプロセス
値ＰＶ，ｅは偏差，４はＰＩＤ演算部，５はＭＶ変化
量，６は位置形操作量演算部，７は操作量ＭＶである。
ゴリズムを図３に示す。１は設定値ＳＶ，２はプロセス
値ＰＶ，ｅは偏差，４はＰＩＤ演算部，５はＭＶ変化
量，６は位置形操作量演算部，７は操作量ＭＶである。
【０００３】本アルゴリズムはディジタルコントロ―ラ
等で多く採用されているもので、アナログ演算による位
置形ＰＩＤアルゴリズム（図４に示す）に対応するもの
として、現在もＰＩＤアルゴリズムの主流となってい
る。
等で多く採用されているもので、アナログ演算による位
置形ＰＩＤアルゴリズム（図４に示す）に対応するもの
として、現在もＰＩＤアルゴリズムの主流となってい
る。
【０００４】そして、位置形ＰＩＤアルゴリズムのＰＩ
Ｄ制御式は次式で表される。
Ｄ制御式は次式で表される。
【０００５】
【数１】 また速度形ＰＩＤアルゴリズムは次式で表される。
【０００６】
【数２】 次に、ＭＶの使われ方としては、位置形にしろ、速度形
にしろ、ＰＩＤ演算の操作出力は、通常図５に示すバル
ブポジショナや図６に示すカスケ―ド制御の場合は、２
次（下位）ル―プの設定値（ＳＶ）信号となる。
にしろ、ＰＩＤ演算の操作出力は、通常図５に示すバル
ブポジショナや図６に示すカスケ―ド制御の場合は、２
次（下位）ル―プの設定値（ＳＶ）信号となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来技術で問題点とす
るのは、操作端あるいはカスケ―ド制御の場合の２次ル
―プ側の応答性である。
るのは、操作端あるいはカスケ―ド制御の場合の２次ル
―プ側の応答性である。
【０００８】すなわち、ＰＩＤ演算結果によるＭＶの変
化に操作端又は２次ル―プ側の応答速度が間に合わず、
過渡的にＭＶが「行き過ぎ」の状態になってしまう。こ
の状態で、プロセス状態が変化し、ＰＩＤ演算が操作端
又は２次ル―プ側のＳＶを逆方向に動作させようとした
場合、この「行き過ぎ」があるために制御応答が鈍って
しまうという本質的な問題がある。
化に操作端又は２次ル―プ側の応答速度が間に合わず、
過渡的にＭＶが「行き過ぎ」の状態になってしまう。こ
の状態で、プロセス状態が変化し、ＰＩＤ演算が操作端
又は２次ル―プ側のＳＶを逆方向に動作させようとした
場合、この「行き過ぎ」があるために制御応答が鈍って
しまうという本質的な問題がある。
【０００９】本発明はこの「行き過ぎ」をなくし、今ま
でのＰＩＤ制御よりも制御応答性を高めることのできる
プロセスＰＩＤ制御装置を提供することを目的とする。
でのＰＩＤ制御よりも制御応答性を高めることのできる
プロセスＰＩＤ制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のプロセスＰＩＤ
制御装置は、プロセス装置の状態を定める設定値を入力
する設定値入力回路ＳＶと、プロセス装置の状態を示す
プロセス値を入力するプロセス値入力回路ＰＶと、この
プロセス値入力回路ＰＶから入力されたプロセス値と設
定値入力回路ＳＶから入力された設定値との差を演算し
て偏差ｅとして出力する減算器と、この減算器から出力
された偏差ｅの変化率を比例要素、積分要素および微分
要素に分解して演算し操作変化量ΔＭＶn を出力するＰ
ＩＤ演算回路と、このＰＩＤ演算回路の出力側に接続さ
れて操作変化量ΔＭＶn が予め定めた設定変化量を超過
しないように制限するＭＶ出力変化率制限回路と、この
ＭＶ出力変化率制限回路によって制限された操作変化量
ΔＭＶn にＰＩＤ演算回路で演算して得られていた前回
操作端位置量ＭＶn-1 を加算してプロセス操作量ＭＶを
出力する操作量演算回路と、この操作量演算回路から出
力されたプロセス操作量ＭＶが予め定めた設定操作量を
超過しないように制限するＭＶ出力上下限制限回路と、
このＭＶ出力上下限制限回路から出力されたプロセス操
作量ＭＶによって制御されるプロセス装置のバルブポジ
ショナとを具備したことを特徴とする。
制御装置は、プロセス装置の状態を定める設定値を入力
する設定値入力回路ＳＶと、プロセス装置の状態を示す
プロセス値を入力するプロセス値入力回路ＰＶと、この
プロセス値入力回路ＰＶから入力されたプロセス値と設
定値入力回路ＳＶから入力された設定値との差を演算し
て偏差ｅとして出力する減算器と、この減算器から出力
された偏差ｅの変化率を比例要素、積分要素および微分
要素に分解して演算し操作変化量ΔＭＶn を出力するＰ
ＩＤ演算回路と、このＰＩＤ演算回路の出力側に接続さ
れて操作変化量ΔＭＶn が予め定めた設定変化量を超過
しないように制限するＭＶ出力変化率制限回路と、この
ＭＶ出力変化率制限回路によって制限された操作変化量
ΔＭＶn にＰＩＤ演算回路で演算して得られていた前回
操作端位置量ＭＶn-1 を加算してプロセス操作量ＭＶを
出力する操作量演算回路と、この操作量演算回路から出
力されたプロセス操作量ＭＶが予め定めた設定操作量を
超過しないように制限するＭＶ出力上下限制限回路と、
このＭＶ出力上下限制限回路から出力されたプロセス操
作量ＭＶによって制御されるプロセス装置のバルブポジ
ショナとを具備したことを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明のプロセスＰＩＤ制御装置においては、
プロセス装置の状態を定める設定値を入力し、プロセス
装置の状態を示すプロセス値を入力し、プロセス値入力
回路ＰＶから入力されたプロセス値と設定値入力回路Ｓ
Ｖから入力された設定値との差を演算して偏差ｅとして
出力し、減算器から出力された偏差ｅの変化率を比例要
素、積分要素および微分要素に分解して演算し操作変化
量ΔＭＶn を出力し、ＰＩＤ演算回路の出力側にＭＶ出
力変化率制限回路を接続して操作変化量ΔＭＶn が予め
定めた設定変化量を超過しないように制限し、ＭＶ出力
変化率制限回路によって制限された操作変化量ΔＭＶn
にＰＩＤ演算回路で演算して得られていた操作端位置量
ＭＶn-1 を加算してプロセス操作量ＭＶを出力し、操作
量演算回路から出力されたプロセス操作量ＭＶが予め定
めた設定操作量を超過しないように制限し、ＭＶ出力上
下限制限回路から出力されたプロセス操作量ＭＶによっ
てバルブポジショナを制御する。
プロセス装置の状態を定める設定値を入力し、プロセス
装置の状態を示すプロセス値を入力し、プロセス値入力
回路ＰＶから入力されたプロセス値と設定値入力回路Ｓ
Ｖから入力された設定値との差を演算して偏差ｅとして
出力し、減算器から出力された偏差ｅの変化率を比例要
素、積分要素および微分要素に分解して演算し操作変化
量ΔＭＶn を出力し、ＰＩＤ演算回路の出力側にＭＶ出
力変化率制限回路を接続して操作変化量ΔＭＶn が予め
定めた設定変化量を超過しないように制限し、ＭＶ出力
変化率制限回路によって制限された操作変化量ΔＭＶn
にＰＩＤ演算回路で演算して得られていた操作端位置量
ＭＶn-1 を加算してプロセス操作量ＭＶを出力し、操作
量演算回路から出力されたプロセス操作量ＭＶが予め定
めた設定操作量を超過しないように制限し、ＭＶ出力上
下限制限回路から出力されたプロセス操作量ＭＶによっ
てバルブポジショナを制御する。
【００１２】
【実施例】次に本発明の一実施例を説明する。図１にお
いて、１はプロセス装置の状態を定める設定値を入力す
る設定値入力回路ＳＶ、２はプロセス装置の状態を示す
プロセス値を入力するプロセス値入力回路ＰＶ、１１は
プロセス値入力回路ＰＶから入力されたプロセス値と設
定値入力回路ＳＶから入力された設定値との差を演算し
て偏差ｅとして出力する減算器、４は減算器１１から出
力された偏差ｅの変化率を比例要素、積分要素および微
分要素に分解して演算し操作変化量ΔＭＶnを出力する
ＰＩＤ演算回路、２１はＰＩＤ演算回路４の出力側に接
続されて操作変化量ΔＭＶn が予め定めた設定変化量を
超過しないように制限するＭＶ出力変化率制限回路、１
０はＭＶ出力変化率制限回路２１によって制限された操
作変化量ΔＭＶn にＰＩＤ演算回路４で演算して得られ
ていた前回操作端位置量ＭＶn- 1 を加算してプロセス操
作量ＭＶを出力する操作量演算回路、２２は操作量演算
回路１０から出力されたプロセス操作量ＭＶが予め定め
た設定操作量を超過しないように制限するＭＶ出力上下
限制限回路、１２はＭＶ出力上下限制限回路２２から出
力されたプロセス操作量ＭＶによって制御されるプロセ
ス装置のバルブポジショナであり、速度形ＰＩＤ演算の
操作出力ＭＶの演算で、前回操作出力ＭＶn-1 の代わり
に、操作端位置又は対象ル―プがカスケ―ド制御の１次
ル―プの場合は、２次ル―プのＰＶを使用することを特
徴とするＰＩＤ制御装置である。
いて、１はプロセス装置の状態を定める設定値を入力す
る設定値入力回路ＳＶ、２はプロセス装置の状態を示す
プロセス値を入力するプロセス値入力回路ＰＶ、１１は
プロセス値入力回路ＰＶから入力されたプロセス値と設
定値入力回路ＳＶから入力された設定値との差を演算し
て偏差ｅとして出力する減算器、４は減算器１１から出
力された偏差ｅの変化率を比例要素、積分要素および微
分要素に分解して演算し操作変化量ΔＭＶnを出力する
ＰＩＤ演算回路、２１はＰＩＤ演算回路４の出力側に接
続されて操作変化量ΔＭＶn が予め定めた設定変化量を
超過しないように制限するＭＶ出力変化率制限回路、１
０はＭＶ出力変化率制限回路２１によって制限された操
作変化量ΔＭＶn にＰＩＤ演算回路４で演算して得られ
ていた前回操作端位置量ＭＶn- 1 を加算してプロセス操
作量ＭＶを出力する操作量演算回路、２２は操作量演算
回路１０から出力されたプロセス操作量ＭＶが予め定め
た設定操作量を超過しないように制限するＭＶ出力上下
限制限回路、１２はＭＶ出力上下限制限回路２２から出
力されたプロセス操作量ＭＶによって制御されるプロセ
ス装置のバルブポジショナであり、速度形ＰＩＤ演算の
操作出力ＭＶの演算で、前回操作出力ＭＶn-1 の代わり
に、操作端位置又は対象ル―プがカスケ―ド制御の１次
ル―プの場合は、２次ル―プのＰＶを使用することを特
徴とするＰＩＤ制御装置である。
【００１３】本実施例の制御ブロック概念図を図１に示
す。ここで図３の従来の速度形ＰＩＤと異なる点は、Ｍ
Ｖの算出式のＭＶn-1 がＶＰn-1 になった点のみであ
る。ＶＰn-1 は、前回ＰＩＤ演算時の操作端位置（バル
ブ開度）又はカスケ―ド制御の場合は２次（下位）ル―
プのＰＶ値である。
す。ここで図３の従来の速度形ＰＩＤと異なる点は、Ｍ
Ｖの算出式のＭＶn-1 がＶＰn-1 になった点のみであ
る。ＶＰn-1 は、前回ＰＩＤ演算時の操作端位置（バル
ブ開度）又はカスケ―ド制御の場合は２次（下位）ル―
プのＰＶ値である。
【００１４】ＭＶの算出式（ＭＶn ＝ＭＶn-1 ＋ΔＭＶ
n ）のＭＶn-1 がＶＰn-1 になった事により、このＰＩ
Ｄ演算の出力、すなわちＭＶは現在の操作端位置又は２
次ル―プのＰＶ値（ＰＶ′）から、ΔＭＶn だけ出力変
化するという計算になる。
n ）のＭＶn-1 がＶＰn-1 になった事により、このＰＩ
Ｄ演算の出力、すなわちＭＶは現在の操作端位置又は２
次ル―プのＰＶ値（ＰＶ′）から、ΔＭＶn だけ出力変
化するという計算になる。
【００１５】具体的には、前回演算のΔＭＶが正の値
で、今回が負の値の場合でも、即座にＭＶは現在の操作
端位置又は２次ル―プのＰＶ値から下げる方向に動作す
ることが可能となる。
で、今回が負の値の場合でも、即座にＭＶは現在の操作
端位置又は２次ル―プのＰＶ値から下げる方向に動作す
ることが可能となる。
【００１６】本実施例では、ＰＩＤ制御の操作端にバル
ブを使用した場合であり、バルブには、バルブポジショ
ナが付属している。バルブ開度信号をＶＰとしてＰＩＤ
演算部に入力している。
ブを使用した場合であり、バルブには、バルブポジショ
ナが付属している。バルブ開度信号をＶＰとしてＰＩＤ
演算部に入力している。
【００１７】以上のように本実施例には次の効果があ
る。
る。
【００１８】（１）従来技術によるＰＩＤ演算の「行き
過ぎ」解消 ＰＩＤ演算速度と操作端又は２次ル―プ側の応答速度の
違いによる、従来技術では回避できない致命的な「行き
過ぎ」現象を解消できる。
過ぎ」解消 ＰＩＤ演算速度と操作端又は２次ル―プ側の応答速度の
違いによる、従来技術では回避できない致命的な「行き
過ぎ」現象を解消できる。
【００１９】（２）制御応答性の改善 「行き過ぎ」現象が解消されるため、プラントの急変に
より逆方向へ動作しなければならない場合でも、即座に
対応でき、制御応答性の改善ができる。
より逆方向へ動作しなければならない場合でも、即座に
対応でき、制御応答性の改善ができる。
【００２０】（３）むだ時間系にもＰＩＤ演算の適用が
可能 従来のＰＩＤ演算は、ＭＶの使われる側、すなわちプロ
セス側の応答を見ないで実行されているため、むだ時間
系に適用する場合は、間欠的にＰＩＤ演算を行ないプロ
セスの応答時間を待たねばならない（サンプル制御）。
可能 従来のＰＩＤ演算は、ＭＶの使われる側、すなわちプロ
セス側の応答を見ないで実行されているため、むだ時間
系に適用する場合は、間欠的にＰＩＤ演算を行ないプロ
セスの応答時間を待たねばならない（サンプル制御）。
【００２１】一方、本発明ではＭＶの使われる側（プロ
セス側）の応答を演算に組み込んで、そこからΔＭＶn
分の変化量を決定するため、むだ時間系にも適用が可能
となる。
セス側）の応答を演算に組み込んで、そこからΔＭＶn
分の変化量を決定するため、むだ時間系にも適用が可能
となる。
【００２２】（４）カスケ―ド制御の１次（上位）ル―
プへの適用 カスケ―ド制御の２次側のプロセス値を本発明のＶＰに
使用することにより、２次（下位）ル―プの制御応答性
に起因する１次ル―プのＭＶ「行き過ぎ」が防止でき、
全体としての制御性を高めることが可能となる。
プへの適用 カスケ―ド制御の２次側のプロセス値を本発明のＶＰに
使用することにより、２次（下位）ル―プの制御応答性
に起因する１次ル―プのＭＶ「行き過ぎ」が防止でき、
全体としての制御性を高めることが可能となる。
【００２３】
【発明の効果】本発明によりプロセスＰＩＤ制御装置の
応答性を良くすることが可能である。
応答性を良くすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すプロセスＰＩＤ制御装
置の構成図である。
置の構成図である。
【図２】図１の制御ブロックの概念を示す説明図であ
る。
る。
【図３】従来の速度形ＰＩＤアルゴリズムの説明図であ
る。
る。
【図４】従来の位置形ＰＩＤアルゴリズムの説明図であ
る。
る。
【図５】バルブポジショナでのＭＶの使用を示す説明図
である。
である。
【図６】カスケ―ド制御下位でのＭＶの使用を示す説明
図である。
図である。
１０…操作量演算回路 ２１…ＭＶ出力変化率制限回路 ２２…ＭＶ出力上下限制限回路
Claims (1)
- 【請求項１】 プロセス装置の状態を定める設定値を入
力する設定値入力回路ＳＶと、前記プロセス装置の状態
を示すプロセス値を入力するプロセス値入力回路ＰＶ
と、このプロセス値入力回路ＰＶから入力された前記プ
ロセス値と前記設定値入力回路ＳＶから入力された前記
設定値との差を演算して偏差ｅとして出力する減算器
と、この減算器から出力された前記偏差ｅの変化率を比
例要素、積分要素および微分要素に分解して演算し操作
変化量ΔＭＶn を出力するＰＩＤ演算回路と、このＰＩ
Ｄ演算回路の出力側に接続されて前記操作変化量ΔＭＶ
n が予め定めた設定変化量を超過しないように制限する
ＭＶ出力変化率制限回路と、このＭＶ出力変化率制限回
路によって制限された前記操作変化量ΔＭＶn に前記Ｐ
ＩＤ演算回路で演算して得られていた前回操作端位置量
ＭＶn-1 を加算してプロセス操作量ＭＶを出力する操作
量演算回路と、この操作量演算回路から出力された前記
プロセス操作量ＭＶが予め定めた設定操作量を超過しな
いように制限するＭＶ出力上下限制限回路と、このＭＶ
出力上下限制限回路から出力された前記プロセス操作量
ＭＶによって制御される前記プロセス装置のバルブポジ
ショナとを具備してなるプロセスＰＩＤ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4705593A JPH06259102A (ja) | 1993-03-09 | 1993-03-09 | プロセスｐｉｄ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4705593A JPH06259102A (ja) | 1993-03-09 | 1993-03-09 | プロセスｐｉｄ制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06259102A true JPH06259102A (ja) | 1994-09-16 |
Family
ID=12764480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4705593A Pending JPH06259102A (ja) | 1993-03-09 | 1993-03-09 | プロセスｐｉｄ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06259102A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009024031A (ja) * | 2007-07-17 | 2009-02-05 | Meidensha Corp | バイオガス用の分離濃縮システム |
-
1993
- 1993-03-09 JP JP4705593A patent/JPH06259102A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009024031A (ja) * | 2007-07-17 | 2009-02-05 | Meidensha Corp | バイオガス用の分離濃縮システム |
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