JPH06337702A - 調節計 - Google Patents

調節計

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JPH06337702A
JPH06337702A JP12598493A JP12598493A JPH06337702A JP H06337702 A JPH06337702 A JP H06337702A JP 12598493 A JP12598493 A JP 12598493A JP 12598493 A JP12598493 A JP 12598493A JP H06337702 A JPH06337702 A JP H06337702A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数チャンネルの制御量切り換え時に、PI
D制御の操作量の急変を抑制し、制御量の凹凸の変化を
防ぎ、操作量の変化リミッタ、制御量の変化リミッタや
フィルタ、複数チャンネルの制御量の調整の設定作業を
不要とする。 【構成】 制御量チャンネルの切り換え時の制御量のス
テップ変化に対して微分動作が働かないようにする処
理、すなわ偏差処理手段3をPID演算手段7の前に追
加するもので、これによってPID制御の微分動作が働
くのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は複数の制御量入力手段
から1チャンネルを選択して使用する1ループ調節計に
関し、特にPID制御中にチャンネルを切り換えた時の
操作量の急な変化を防止するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の調節計、例えば真空炉に
用いる温度調節計においては、約1000℃以下の低温
領域では熱電対をセンサーとし、また高温領域では放射
温度計をセンサーとして使用している。一方、圧力調節
計において、低圧領域と高圧領域で異なるレンジの圧力
センサーを切り換えて使用する場合がある。このように
複数の制御量を切り換えて使用する制御量チャンネル切
り換え時の操作量の急変は、その後の制御に対し外乱と
して作用し、一時的な制御量の凹凸となって現れる。そ
こでこのような従来技術においては操作量の急変を防ぐ
ために様々な工夫がなされてきた。
【0003】その一例として操作量に変化リミッタを付
加する方法がある。すなわち、調節計の制御周期ごとの
操作量の変化を制限することで、急変を防ぐものであ
る。しかし、変化リミッタの制御量が問題となり、その
制御量が小さすぎると通常時の制御で必要な変化量が得
られなくなり、逆に大きすぎると操作量急変の防止効果
がなくなる。
【0004】また制御量に変化リミッタやフィルタ処理
を付加する方法がある。これは制御量チャンネル切り換
え時の制御量のステップ状変化をなだらかな変化とする
ことで操作量の急変を防ぐものである。しかしこれも操
作量に変化リミッタを付加する方法と同様に設定に問題
があり、制御量変化をなだらかにし過ぎると通常時の制
御で制御量の正確な変化を入力として捕らえられなくな
り、逆に変化リミッタやフィルタの効果を弱くしすぎる
と操作量急変の防止効果がなくなる。
【0005】さらに、制御量チャンネル切り換え時の複
数の制御量の差が小さくなるように制御量の調整を行う
方法がある。この方法は各チャンネルに対して、バイア
ス等の調整を行えば、ある特定の切り換え点に対しては
制御量のステップ状の変化を小さくすることができる。
しかし、装置ごとに調整が必要で、センサの経時変化等
に対しては再調整が必要となり、メンテナンスが面倒で
ある。また、切り換えはヒステリシスをもって行うた
め、往復の切り換え点は異なり、片側に対してステップ
変化を小さくしても、もう一方ではステップ変化が発生
し易い。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】操作量に変化リミッタ
を付加する従来の調節計は以上のように構成されている
ので、変化リミッタの制御量が問題となり、その制御量
が小さすぎると通常時の制御で必要な変化量が得られな
くなり、逆に大きすぎると操作量急変の防止効果がなく
なるなどの問題点があった。
【0007】また、制御量に変化リミッタやフィルタ処
理を付加する従来の調節計は、制御量変化を緩やかにす
ると通常時の制御で制御量の正確な変化を入力として捕
らえられなくなり、逆にそれを弱くしすぎると操作量急
変の防止効果がなくなる問題点があった。
【0008】さらに、制御量チャンネル切り換え時の複
数の制御量の差が小さくなるように制御量の調整を行う
従来の調節計は装置ごとに調整が必要で、センサの経時
変化等に自動的に対応できず、また、切り換えはヒステ
リシスをもって行うため、往復の切り換え点は異なる問
題点があった。
【0009】この発明はそのような従来の問題点を解消
するために、複数チャンネルの制御量切り換え時に、P
ID制御の操作量の急変を抑制し、制御量の凹凸の変化
を防ぎ、操作量の変化リミッタ、制御量の変化リミッタ
やフィルタ、複数チャンネルの制御量に調整の設定作業
を不要とすることを目的とするもので、請求項1の発明
は各時点における偏差を確保するものである。また、請
求項2の発明は偏差の記憶を極力少なくするものであ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明はその目的を達
成するために、制御量チャンネルの切り換え時の制御量
のステップ変化に対して微分動作が働かないようにする
処理、すなわち偏差処理部をPID演算の前段に追加す
るもので、請求項1の発明は各入力の切り換え時点にお
ける偏差と、これよりも所定の時点における各入力の偏
差を記憶するものである。
【0011】また、請求項2における調節計の発明は、
現在制御している入力の切り換え時点までの偏差を記憶
するが、切り換え後は、切り換え前における偏差を記憶
しない。
【0012】
【作用】請求項1の発明は、偏差処理部によって切り換
え時点まで継続した入力の現時点での偏差と、これより
所定の時間前の偏差を、切り換え後の入力の偏差の傾き
と比較し、この切り換え後の入力の偏差の傾きを調整す
る。複数の制御量チャンネルの切り換え時に生じる制御
の操作量の急変が抑制され、制御量の凹凸がなくなる。
【0013】また請求項2の発明は、偏差処理部によっ
て、切り換え時点まで継続した入力の現時点での偏差
と、これより所定の時間前の偏差を、直接切り換え後の
入力の偏差の傾きとする。複数の制御量チャンネルの切
り換え時に生じる制御の操作量の急変が抑制され、制御
量の凹凸がなくなる。
【0014】
【実施例】
実施例1.以下、この発明の第1の一実施例を図につい
て説明する。図1はこの発明における第1の一実施例を
示すブロック図である。図2はこの発明における調節計
の制御量と時刻との関係を示す特性図である。図3はこ
の発明における調節計の動作を説明するフローチャート
である。図1において、1は制御量入力手段で、この制
御量入力手段1は複数の制御量入力手段1a,1b,1
c・・・から成り、その出力端は制御量入力切り換え手
段2に接続される。この制御量入力切り換え手段2は制
御量入力手段1a,1b,1c・・・を選択的に切り換
える。また、制御量入力切り換え手段2の出力端側には
偏差処理手段3が設けられ、この偏差処理手段3には制
御量入力切り換え手段2からの切り換え信号4ないし制
御量入力切り換え手段2からの制御量5が入力される。
さらに、偏差処理手段3には制御量設定手段6の出力端
が接続される。偏差処理手段3の出力端にはPID演算
手段7が接続される。このPID演算手段7の出力は操
作量8として出力される。さらに、PID演算手段7に
はメモリ9が接続される。
【0015】上記構成において、制御量入力切り換え手
段2によって第1の制御量入力手段1aからの制御量P
V1が選択されているとき、その制御量は偏差処理手段
3によって偏差を検出し、これをPID演算部7に入力
する。するとこのPID演算部7はその偏差に基づいて
演算し、操作量8として出力する。
【0016】この状態で、制御量入力切り換え手段2に
よって第1の制御量入力手段1aからの制御量PV1が
他の制御量入力手段、例えば1bに切り換えられると、
その制御量PV2は制御量5として偏差処理手段3に入
力されるが、同時に制御量入力切り換え手段2から切り
換え信号4が偏差処理手段3に出力され、これに制御量
設定手段6からの信号が加わる。すると偏差処理手段3
は切り換え信号4、制御量および制御量から偏差を決定
し、この偏差をPID演算手段7に出力する。このとき
第1の制御量入力手段1aの制御量PV1と第2の制御
量入力手段1bの制御量PV2の差が大きいと、制御量
が瞬間的にステップ状に変化する。偏差処理手段3がな
い場合には、その制御量がそのままPID演算部7に入
力され、このためにPID演算部7は微分動作をしてし
まうが、この発明においてはPID演算部7の前段に偏
差処理手段3が置かれているため、この偏差処理手段3
によって第2の制御量入力手段1bからの制御量PV2
の偏差が一旦制御量PV1の偏差に置き換えられ、その
後制御量PV2を実行する。
【0017】図2において、第1の制御量入力手段1a
の制御量の特性がチャンネル1として示され、また第2
の制御量入力手段1bの制御量の特性がチャンネル2と
して示されている。そしてこの図において、第1の制御
量入力手段1a、すなわちチャンネル1の時点t1,t
2,・・・,tnにける偏差をそれぞれEat1,Ea
t2,・・・Eatnとする。また第2の制御量入力手
段1b、すなわちチャンネル2の時点t1,t2,・・
・,tnにおける偏差をそれぞれEbt1,t2,・・
・,tnとする。
【0018】図1の状態で、各制御量入力手段すなわち
各チャンネルの偏差をあらかじめメモリ9に順次記憶し
ている場合には次のようになる。すなわち、初めに第1
の制御量入力手段1aが選ばれて、その制御を実行して
いるときに、入力切り換え手段2により、第2の制御量
入力手段1bが選択されると、入力切り換え手段2から
の切り換え信号4は偏差処理手段3に入力される。そし
て、この第1の制御量入力手段の特性は図2のチャンネ
ル1であるから、制御量入力手段1bの選択時点t3の
偏差がEbt3のとき、この選択時点t3よりも所定の
時間前の時点t2の偏差Ebt2と選択時点t3の偏差
Ebt3の2点を用いる。また逆にチャンネル2、すな
わち第2の制御量入力手段1bの特性に基づいて制御を
している状態で、時点t4において、制御量入力切り換
え手段2によりチャンネル1、すなわち制御量入力手段
1aが選択されると、制御量入力手段1aの選択時点t
5の偏差がEat5のとき、この選択時点t5よりも所
定の時間前の時点t4の偏差Eat4と選択時点t5の
偏差Eat5の2点を用いる。
【0019】図3において、SPは制御量SPの設定、
PVaは第1の制御量入力手段1aの入力、PVbは制
御量入力手段1bの入力、Ea0は第1の制御量入力手
段1aの入力と制御量SPとの偏差で、前回のサンプリ
ング分、Eb0は第2の制御量入力手段1bの入力と制
御量SPとの偏差で、前回のサンプリング分、Ea1は
第1の制御量入力手段1aと制御量SPの偏差で、今回
のサンプリング分、Eb1は第2の制御量入力手段1b
と制御量SPとの偏差で、今回のサンプリング分、E0
は制御量入力と、制御量SPとの偏差で、前回のサンプ
リング分、E1は制御量入力と制御量SPとの偏差で、
今回のサンプリング分である。
【0020】図3において、この発明における調節計が
動作を開始すると、Ea0にEa1の値が、Ea1にS
P−PVaの値が、Eb0にEb1の値が、Eb1にS
P−PVbの値がそれぞれ入れられる(ステップ1)。
この状態で、第1の制御量入力手段1aが選択される
と、図2のチャンネル1が選択される(ステップ2)。
第1の制御量入力手段1aが選択された状態(ステップ
3)で、チャンネルの切り換えがなければ、Ea0にE
a1が入る(ステップ4)。さらにE1としてEa1が
入る(ステップ5)。ところがステップ3においてチャ
ンネル切り換えがあると、E0がEa1+Eb0−Eb
1となる。すなわちこの状態は図2のチャンネル2の傾
きを採用したことになる(ステップ6)。その後ステッ
プ5に進む。また、ステップ2において、第2の制御量
入力手段1bが選択されると、図2のチャンネル2が選
択される(ステップ7)。この状態でチャンネルの切り
換えがないと、E0としてEb1が採用される(ステッ
プ8)。さらにE1の値としてEb1が採用される(ス
テップ9)。ところがステップ7において、チャンネル
切り換えがあると、E0がEb1+Ea0−Ea1とな
る。すなわちこの状態は図2のチャンネル1の傾きを採
用したことになる(ステップ6)。
【0021】実施例2.次にこの発明における調節計の
第2の実施例について説明する。図1に示す制御量入力
手段1において選択した結果の制御量入力手段1の偏差
のみがメモリ9に順次記憶されている場合は次のように
なる。すなわち図2において、第1の制御量入力手段1
aが選択されて、チャンネル1で制御をしている状態
で、時点t8において、第1の制御量入力手段1aの偏
差がEat8であるときに、制御量入力切り換え手段2
により、第1の制御量入力手段1aから第2の制御量入
力手段1bすなわちチャンネル2に切り換えられると、
この切り換え信号4は偏差処理手段3に入力され、一方
メモリ9は時点t8における第2の制御量入力手段1b
の偏差Ebt8を記憶するが、その前の所定の時点t7
における第2の制御量入力手段1bの偏差Ebt7を記
憶していない。このとき偏差処理手段3はチャンネル2
の時点t7における偏差Ebt7が、時点t8における
偏差Ebt8と同じであって、図2のP7の点にあった
ものと見做して、偏差Ebt8を時点t7,t8の2点
として利用する。
【0022】図4はこの発明における調節計の第2の実
施例による動作を説明するフローチャートである。図に
おいて、SP,PVb,Ea0,Eb0,Ea1,Eb
1,E0,E1は図3に示すものと同一であるのでその
説明を省略する。図において、調節計が動作を開始する
と、Ea0にEa1の値が、Ea1にSP−PVaの値
が、Eb0にEb1の値が、Eb1にSP−PVbの値
がそれぞれ入れられる(ステップ1)。この状態で、第
1の制御量入力手段1aが選択されると、図2のチャン
ネル1が選択される(ステップ2)。第1の制御量入力
手段1aが選択された状態で、チャンネルの切り換えが
なければ、E0にEa0が、またE1にEa1が入る
(ステップ3)。ステップ2の状態で、第2の制御量入
力手段1bが選択されると、E0としてEb0が、また
E1としてEb1が入る(ステップ4)。
【0023】図5はこの発明における調節計の第2の実
施例において、制御量入力手段の切り換えがあったとき
の動作を説明するフローチャートである。図において、
調節計が動作を開始すると、E0の値としてE1が採用
される(ステップ1)。この状態で、第1の制御量入力
手段1aが選択されると、図2のチャンネル1が選択さ
れる(ステップ2)。チャンネル1が選択されると、E
1にSP−PVaが採用される(ステップ3)。第1の
制御量入力手段1aが選択された状態で、チャンネルの
切り換えがなければ(ステップ4)、このルーチンは終
了する。ステップ2において第1の制御量入力手段1a
が選択されると、E1にSP−PVbが入り(ステップ
5)、その後メインルーチンに戻る。ところがステップ
4において、第1の制御量入力手段1aが選択されてい
るときに、第2の制御量入力手段1bに切り換えられる
と、E0としてE1の値が採用される。すなわちこの状
態は図2に示すチャンネル2の時点t7における偏差点
Pを採用したことになる(ステップ6)。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1及び請求
項2の発明によれば、PID演算をするPID演算手段
を備えたものにおいて、PID演算手段の前段に、制御
量入力切り換え手段による切り換え信号と、制御量入力
切り換え手段による制御量および制御量とから偏差を調
整する偏差処理手段を設けているので、複数チャンネル
の制御量を切り換えるときに、切り換え後のチャンネル
の偏差の特性を利用するため、PID制御の偏差の急変
が抑制され、制御特性の凹凸の変化を防ぐことができ
る。また操作量の変化リミッタ、制御量の変化リミッタ
やフィルタ、複数チャンネルの制御量の調整の設定作業
は不要となる等の効果がある。
【0025】請求項1の発明によれば、各入力の切り換
え時点における偏差と、これ以前の所定の時点における
各入力の偏差を記憶するために、PID制御の微分動作
を防ぐことができる効果がある。
【0026】請求項2の発明によれば、現在制御をして
いる入力の切り換え時点までの偏差を記憶するが、切り
換え後は、切り換え前における偏差を記憶しないため、
メモリの容量が少なくてすむ効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明における調節計の構成を示すブロック
図である。
【図2】この発明における調節計の制御量と時刻との関
係を示す特性図である。
【図3】この発明における調節計の第1の実施例による
動作を説明するフローチャートである。
【図4】この発明における調節計の第2の実施例による
動作を説明するフローチャートである。
【図5】この発明における調節計の第2の実施例におい
て、制御量入力手段の切り換えがあったときの動作を説
明するフローチャートである。
【符号の説明】
1(1a,1b,1c) 制御量入力手段 2 制御量入力切り換え手段 3 偏差処理手段 4 切り換え信号 5 制御量 6 制御量設定手段 7 PID演算手段 9 メモリ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の制御量入力手段と、これらの制御
    量入力手段の出力を選択的に切り換える入力切り換え手
    段と、この入力切り換え手段による切り換え信号に基づ
    いてPID演算をするPID演算手段を備えた調節計に
    おいて、上記入力切り換え手段による切り換え操作によ
    って、各入力の偏差を順次所定の時間差をもって記憶す
    るメモリを設けるとともに、上記PID演算手段の前段
    に、上記入力切り換え手段による切り換え信号により、
    上記メモリに記憶された上記入力切り換え手段による切
    り換え時点の第1の入力の偏差とその切り換え時点から
    所定の時間だけ前の時点における第1の入力の偏差の傾
    きを上記入力切り換え手段によって切り換えた後の第2
    の入力の偏差の傾きと比較し、この傾きを切り換え前の
    入力の偏差の傾きに近似させて調整する偏差処理手段を
    設けたことを特徴とする調節計。
  2. 【請求項2】 複数の制御量入力手段と、これらの制御
    量入力手段の出力を選択的に切り換える入力切り換え手
    段と、この入力切り換え手段による切り換え信号に基づ
    いてPID演算をするPID演算手段を備えた調節計に
    おいて、上記入力切り換え手段による切り換え操作によ
    って、この切り換え前の入力の偏差を所定の時間差をも
    って記憶するメモリを設けるとともに、上記PID演算
    手段の前段に、上記入力切り換え手段による切り換え信
    号により、上記メモリに記憶された上記入力切り換え手
    段による切り換え時点における、切り換え前の入力の偏
    差とその切り換え時点から所定の時間だけ前の時点にお
    ける、切り換え前の入力の偏差の傾きを上記入力切り換
    え手段によって切り換えた後の入力の偏差の傾きとして
    調整する偏差処理手段を設けたことを特徴とする調節
    計。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101520030B1 (ko) * 2014-04-25 2015-05-14 알에스오토메이션주식회사 제어 장치

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