JPH07101207B2 - Method for controlling sample temperature of thermal analysis apparatus and control apparatus thereof - Google Patents

Method for controlling sample temperature of thermal analysis apparatus and control apparatus thereof

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JPH07101207B2
JPH07101207B2 JP63314931A JP31493188A JPH07101207B2 JP H07101207 B2 JPH07101207 B2 JP H07101207B2 JP 63314931 A JP63314931 A JP 63314931A JP 31493188 A JP31493188 A JP 31493188A JP H07101207 B2 JPH07101207 B2 JP H07101207B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、熱分析装置の試料温度を制御する方法およ
びその制御装置に関し、特に試料を定速で昇降温させる
場合の目標温度曲線の設定方法に特徴のある上記方法お
よび装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for controlling a sample temperature of a thermal analysis apparatus and a control apparatus therefor, and particularly to setting a target temperature curve for raising and lowering the temperature of a sample at a constant speed. It relates to the above method and device characterized by the method.

[従来の技術] 熱分析装置は、試料の温度を変化させて試料の各種の特
性の変化を測定するものである。正確な熱特性を測定す
るには、試料の温度制御を高精度に行う必要がある。
[Prior Art] A thermal analyzer measures changes in various characteristics of a sample by changing the temperature of the sample. In order to measure accurate thermal characteristics, it is necessary to control the temperature of the sample with high accuracy.

このような熱分析装置では、試料を定速で昇降温させる
ように温度制御がよく行われる。この場合、試料の熱特
性の変化は温度および経過時間の関数となり、かつ一般
的には非可逆的である。したがって、試料の熱特性を正
確に求めるためには、試料の温度変化を、目標とする温
度変化に忠実に追従させることが望ましく、とりわけオ
ーバーシュートは許されない。この点が、一般の追従制
御系とは異なっている。
In such a thermal analyzer, temperature control is often performed so that the temperature of the sample is raised and lowered at a constant speed. In this case, changes in the thermal properties of the sample are a function of temperature and elapsed time, and are generally irreversible. Therefore, in order to accurately obtain the thermal characteristics of the sample, it is desirable that the temperature change of the sample faithfully follows the target temperature change, and in particular, overshoot is not allowed. This point is different from the general tracking control system.

第6図は、試料を定速で昇温させる場合の従来の温度曲
線と電力曲線とを誇張して示したものである。試料温度
制御のためには、まず、理想温度曲線111を設定する。
この理想温度曲線111は、第1の保持温度T1から第2の
保持温度T2まで定速で(すなわち、単位時間当たりの温
度変化を一定に保って)変化するような温度曲線であ
る。この理想温度曲線111を、サーボ系の目標値として
入力して、試料温度145を理想温度曲線111に追従させる
ようにしている。
FIG. 6 is an exaggerated view of a conventional temperature curve and power curve when the sample is heated at a constant speed. In order to control the sample temperature, first, the ideal temperature curve 111 is set.
The ideal temperature curve 111 is a temperature curve that changes from the first holding temperature T 1 to the second holding temperature T 2 at a constant speed (that is, keeping the temperature change per unit time constant). The ideal temperature curve 111 is input as a target value of the servo system so that the sample temperature 145 follows the ideal temperature curve 111.

[発明が解決しようとする課題] 上述した従来の温度制御方法では、第6図に示すよう
に、得られた試料温度曲線145において、過渡的な乱れ
部分146、147が見られる。特にオーバーシュート147
は、測定目的によっては致命的である。このような過渡
的な乱れが生じる原因は、サーボ系の目標値として、折
れ線である理想温度曲線111をそのまま利用しているこ
とにある。理想温度曲線111は、第1の保持温度T1から
定速昇温に移るJ点のところで折れ曲がっている。定速
昇温から第2の保持温度T2に移るK点のところでも、同
様のことが言える。このような折れ曲がりの部分で、試
料温度曲線145に過渡的な乱れが生じることになる。
[Problems to be Solved by the Invention] In the above-described conventional temperature control method, as shown in FIG. 6, in the obtained sample temperature curve 145, transient turbulent portions 146 and 147 are seen. Especially overshoot 147
Is fatal for some measurement purposes. The cause of such a transient disturbance is that the ideal temperature curve 111, which is a polygonal line, is used as it is as the target value of the servo system. The ideal temperature curve 111 is bent at a point J where the first holding temperature T 1 shifts to a constant temperature rise. The same can be said at the point K where the temperature rises from the constant speed to the second holding temperature T 2 . At such a bent portion, transient disturbance occurs in the sample temperature curve 145.

理想温度曲線111の折れ曲がりは、加熱に要する電力に
も悪影響を与える。第5図の電力曲線150では、昇温の
開始直後に電力が急激に増加し、しばしば装置の最大加
熱電力151に達する。すなわち、電力の最大値でクリッ
プが生じる。また、昇温の終了の付近では、昇温速度の
急激な変化に伴い、電力は急激に減少し、ついには、ゼ
ロレベル152になってしまう。通常のサーボ系との大き
な違いは、マイナスの電力が存在しないことである。し
たがって、電力の最小値でクリップが生じる。このよう
な電力のクリップは、サーボ系の制御を無効にし、温度
制御に悪影響を及ぼす。加熱装置の能力を非常に大きく
すれば、電力の最大値でのクリップは生じないが、ヒー
タ寿命が短くなるほど、きわめて不経済である。一方、
電力の最小値でのクリップは、ゼロレベルなので、これ
以上電力を下げることはできず、加熱装置を改良して
も、ゼロレベルでのクリップを避けることはできない。
The bending of the ideal temperature curve 111 also adversely affects the electric power required for heating. In the power curve 150 of FIG. 5, the power increases sharply immediately after the start of temperature rise, often reaching the maximum heating power 151 of the device. That is, clipping occurs at the maximum power value. Further, in the vicinity of the end of the temperature rise, the electric power sharply decreases with the rapid change in the temperature rise rate, and finally reaches the zero level 152. The big difference from the normal servo system is that there is no negative power. Therefore, clipping occurs at the minimum power value. Such power clipping invalidates the control of the servo system and adversely affects the temperature control. If the capacity of the heating device is made very large, clipping at the maximum value of the electric power does not occur, but it becomes very uneconomical as the life of the heater becomes shorter. on the other hand,
Since the clipping at the minimum value of the electric power is at the zero level, the electric power cannot be further reduced, and even if the heating device is improved, the clipping at the zero level cannot be avoided.

結局、上述の問題点を避けるには、理想温度曲線111を
そのままサーボ系の目標値とはせずに、折れ曲がり部分
をなめらかにしてから、サーボ系の目標値として入力す
ることが望ましい。そのためには、折れ曲がり部分を、
たとえば等加速度曲線で滑らかにつなげばよい。しか
し、このような演算処理は手間が掛かり過ぎ、実用的で
はない。
After all, in order to avoid the above-mentioned problems, it is desirable that the ideal temperature curve 111 is not used as it is as the target value of the servo system but the bent portion is smoothed and then input as the target value of the servo system. For that, the bent part,
For example, it suffices if they are smoothly connected by equal acceleration curves. However, such an arithmetic process takes too much time and is not practical.

この発明は、このような事情にかんがみてなされたもの
であり、その目的は、定速昇降温のための理想温度曲線
を、簡単な演算処理によって滑らかな目標温度曲線に変
換し、これをサーボ系の目標値として利用することによ
り、試料温度を高精度に制御することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to convert an ideal temperature curve for constant-speed temperature increase / decrease into a smooth target temperature curve by a simple calculation process, and to convert it into a servo target temperature curve. It is to control the sample temperature with high accuracy by using it as the target value of the system.

[課題を解決するための手段および作用] 上述の目的を達成するために、この発明に係る熱分析装
置の試料温度制御方法は次の特徴を有する。まず、第1
の保持温度から第2の保持温度まで定速で変化するよう
な理想温度曲線を定める。次に、この理想温度曲線を、
所定の時定数を有する一次遅れ要素に入力して、その出
力を目標温度曲線とする。この目標温度曲線を目標値と
して試料温度を追従制御する。理想温度曲線を一次遅れ
要素に入力すると、その出力は、もとの折れ曲がり部分
が滑らかとなる。なお、曲線が「滑らか」であるとは、
曲線の微分係数(導関数)が連続であることをいう。こ
の滑らかとなった曲線をサーボ系の目標値とすれば、試
料温度に乱れがなくなり、高精度の温度制御が可能にな
る。
[Means and Actions for Solving the Problems] In order to achieve the above-mentioned object, the sample temperature control method of the thermal analysis device according to the present invention has the following features. First, the first
An ideal temperature curve that changes at a constant speed from the holding temperature to the second holding temperature is determined. Next, this ideal temperature curve
It is input to a first-order lag element having a predetermined time constant and its output is used as a target temperature curve. The target temperature curve is used as a target value to follow and control the sample temperature. When the ideal temperature curve is input to the first-order lag element, the output is smoothed at the original bent portion. In addition, the curve is "smooth" means
It means that the derivative (derivative) of a curve is continuous. If this smoothed curve is used as the target value of the servo system, the sample temperature will not be disturbed and highly accurate temperature control will be possible.

上述の発明では、一次遅れ要素の出力をそのまま目標温
度曲線としているが、実際の温度制御では、温度変化開
始時点と温度変化終了時点とで、目標温度曲線の滑らか
さの度合いを変化させることが望ましい。たとえば昇温
開始時では、目標温度曲線が第1の保持温度から定速昇
温に移行するときの移行期間が短くても、試料温度に乱
れが生じにくい。逆に、定速昇温から第2の保持温度に
移行するときには、移行期間を長くして、無電力クリッ
プによるオーバーシュートを避けるなどの配慮が必要に
なる。そこで、理想温度曲線における温度変化開始時点
の折れ曲がりと温度変化終了時点の折れ曲がりとに対し
て、一次遅れ要素の時定数を異なる値にするのが望まし
い。
In the above-described invention, the output of the first-order lag element is directly used as the target temperature curve, but in actual temperature control, the degree of smoothness of the target temperature curve can be changed at the temperature change start point and the temperature change end point. desirable. For example, at the start of the temperature rise, the sample temperature is less likely to be disturbed even if the transition period when the target temperature curve shifts from the first holding temperature to the constant rate temperature rise is short. On the contrary, when the temperature is increased from the constant speed to the second holding temperature, it is necessary to take a consideration such as prolonging the transition period to avoid overshoot due to non-power clip. Therefore, it is desirable to set the time constant of the first-order lag element to different values with respect to the bending at the start of temperature change and the bending at the end of temperature change in the ideal temperature curve.

以下、昇温の場合を例にとって説明する。まず、第1の
保持温度から定速で昇温するような第1の理想温度曲線
を定める。この第1の理想温度曲線を、第1の時定数を
有する一次遅れ要素に入力して、その出力を第1の修正
温度曲線とする。この第1の修正温度曲線は、昇温開始
時点での目標温度曲線となるものである。次に、この第
1の修正温度曲線上で切り替え点を定める。この切り替
え点としては、第1の理想温度曲線が第2の保持温度に
達するまでの任意の時点を選ぶことができる。好ましく
は、第1の修正温度曲線がほぼ定速昇温となった時点
を、切り替え点とする。この切り替え点以後は、第2の
時定数を利用する。
Hereinafter, the case of raising the temperature will be described as an example. First, a first ideal temperature curve that raises the temperature from the first holding temperature at a constant speed is determined. The first ideal temperature curve is input to the first-order lag element having the first time constant, and its output is used as the first corrected temperature curve. The first corrected temperature curve is a target temperature curve at the start of temperature increase. Next, the switching point is determined on this first corrected temperature curve. As this switching point, an arbitrary time point until the first ideal temperature curve reaches the second holding temperature can be selected. Preferably, the time point at which the first corrected temperature curve reaches a substantially constant temperature rise is set as the switching point. After this switching point, the second time constant is used.

第2の理想温度曲線は、上述の切り替え点を座標の原点
として、切り替え点から初期温度差だけ温度の高い点か
ら第1の理想曲線と同じ定速で変化する曲線であり、第
2の保持温度に達したらその温度を保つものである。こ
の第2の理想温度曲線を、第2の時定数を有する一次遅
れ要素に入力して、その出力を第2の修正温度曲線とす
る。この場合、第1の修正温度曲線と第2の修正温度曲
線が、切り替え点で、同じ傾きを持つことが重要であ
る。そのためには、上述の初期温度差と第2の時定数と
を所定の関係にする。そして、切り替え点の前では第1
の修正温度曲線を選択し、切り替え点の後では第2の修
正温度曲線を選択すれば、目標温度曲線が得られる。こ
の目標温度曲線は、昇温開始時点では第1の時定数で滑
らかにされ、昇温終了時点では第2の時定数で滑らかに
されている。これらの時定数の組み合わせを適当に選べ
ば、いろいろな目的に適した最適な目標温度曲線が得ら
れる。試料温度は、この目標温度曲線に追従するように
制御される。
The second ideal temperature curve is a curve that changes at the same constant speed as the first ideal curve from a point where the temperature is higher than the switching point by the initial temperature difference with the above-mentioned switching point as the origin of the coordinates, and the second hold When it reaches the temperature, it keeps that temperature. This second ideal temperature curve is input to the first-order lag element having the second time constant, and its output is used as the second corrected temperature curve. In this case, it is important that the first modified temperature curve and the second modified temperature curve have the same slope at the switching point. For that purpose, the above-mentioned initial temperature difference and the second time constant are brought into a predetermined relationship. And first before the switch point
The target temperature curve can be obtained by selecting the modified temperature curve of, and the second modified temperature curve after the switching point. This target temperature curve is smoothed with a first time constant at the start of temperature increase and smoothed with a second time constant at the end of temperature increase. By properly selecting the combination of these time constants, an optimum target temperature curve suitable for various purposes can be obtained. The sample temperature is controlled so as to follow this target temperature curve.

試料温度を降温する場合も、昇温の場合と同様にして目
標温度曲線を得ることができる。
Even when the sample temperature is lowered, the target temperature curve can be obtained in the same manner as when raising the temperature.

[実施例] 次に、この発明の実施例を図面を参照して説明する。[Embodiment] Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、この発明の一実施例で使用する試料温度制御
装置のブロック図である。この試料温度制御装置は、理
想温度曲線設定手段10と、一次遅れ要素20と、目標温度
曲線算出手段30と、サーボ制御手段40とが直列に接続さ
れている。
FIG. 1 is a block diagram of a sample temperature control device used in an embodiment of the present invention. In this sample temperature control device, an ideal temperature curve setting means 10, a first-order lag element 20, a target temperature curve calculation means 30, and a servo control means 40 are connected in series.

理想温度曲線設定手段10は、試料を定速昇降温させると
きの理想的な温度曲線(第6図の曲線111参照)を設定
するためのものである。
The ideal temperature curve setting means 10 is for setting an ideal temperature curve (see curve 111 in FIG. 6) when the sample is heated and lowered at a constant speed.

一次遅れ要素20は、理想温度曲線の折れ曲がり部分を滑
らかにするためのものである。
The first-order lag element 20 is for smoothing the bent portion of the ideal temperature curve.

一次遅れ要素20の出力は目標温度曲線算出手段30に入力
される。目標温度曲線算出手段30では、後述するよう
に、二つの修正温度曲線をもとにして目標温度曲線を算
出する。なお、目標温度曲線としては、一つの修正温度
曲線をそのまま利用することもできる。その場合は、目
標温度曲線算出手段30では、一次遅れ要素20から出力さ
れた修正温度曲線をそのままサーボ制御手段40に送る。
The output of the primary delay element 20 is input to the target temperature curve calculation means 30. The target temperature curve calculating means 30 calculates the target temperature curve based on the two corrected temperature curves, as will be described later. One modified temperature curve can be used as it is as the target temperature curve. In that case, the target temperature curve calculation means 30 sends the corrected temperature curve output from the first-order lag element 20 to the servo control means 40 as it is.

サーボ制御手段40は、試料温度45をフィードバックする
メインループの中に、加熱炉の温度46をフィードバック
するマイナーループが形成されている。このサーボ制御
手段40では、目標温度曲線31と試料温度45とが比較され
て、その差分がPID制御部41に入力される。PID制御部41
の出力は炉温度46と比較されて、その差分がPID制御部4
2に入力される。PID制御部42の出力により炉43が加熱さ
れ、さらに試料44が加熱される。試料44の温度は、この
サーボ制御手段40の働きにより目標温度曲線31に追従す
る。
In the servo control means 40, a minor loop for feeding back the temperature 46 of the heating furnace is formed in the main loop for feeding back the sample temperature 45. In the servo control means 40, the target temperature curve 31 and the sample temperature 45 are compared, and the difference is input to the PID control unit 41. PID control unit 41
Output is compared with the furnace temperature 46, and the difference is compared to the PID control unit 4
Entered in 2. The furnace 43 is heated by the output of the PID control unit 42, and the sample 44 is further heated. The temperature of the sample 44 follows the target temperature curve 31 by the action of the servo control means 40.

次に、第2図、第3図、第4図を参照して、試料を定速
昇温させる場合の、目標温度曲線を求める過程を説明す
る。これらのグラフでは、わかりやすくするために、特
に時間軸の方向を誇張して描いてある。
Next, with reference to FIG. 2, FIG. 3, and FIG. 4, a process of obtaining the target temperature curve when the sample is heated at a constant speed will be described. In these graphs, the direction of the time axis is exaggerated for clarity.

第2図は、昇温開始時点での第1の試料温度曲線を求め
る過程を説明している。第1の理想温度曲線A(t)
は、第1の保持温度T1から第2の保持温度T2に向かって
一定の温度変化割合R(たとえば毎分20℃)で温度上昇
する曲線である。すなわち、 A(t)=Rt この第1の理想温度曲線A(t)を、時定数τ1を有す
る一次遅れ要素に入力すると、その出力は、第1の試料
温度曲線F(t)となる。
FIG. 2 illustrates the process of obtaining the first sample temperature curve at the start of temperature increase. First ideal temperature curve A (t)
Is a curve in which the temperature rises from the first holding temperature T 1 to the second holding temperature T 2 at a constant temperature change rate R (for example, 20 ° C. per minute). That is, A (t) = Rt When this first ideal temperature curve A (t) is input to the first-order lag element having the time constant τ 1 , its output becomes the first sample temperature curve F (t). .

F(t)=R[t−τ1{1−exp(−t/τ1)}] 第1の修正温度曲線F(t)は、時間の経過と共に傾き
Rに近づいていく。
F (t) = R [t−τ 1 {1-exp (−t / τ 1 )}] The first corrected temperature curve F (t) approaches the slope R over time.

第3図は、昇温終了時点での第2の修正温度曲線を求め
る過程を説明している。第2の理想温度曲線B(t)
は、初期値T0から一定の温度変化割合Rで温度上昇し
て、第2の保持温度T2に達し、その温度を保つような曲
線である。すなわち、 0≦t≦t0のとき B(t)=T0+Rt t≧t0のとき B(t)=T2=T0+Rt0 この第2の理想温度曲線B(t)を、時定数τ2を有す
る一次遅れ要素に入力すると、その出力は、第2の修正
温度曲線G(t)となる。
FIG. 3 illustrates the process of obtaining the second corrected temperature curve at the end of the temperature rise. Second ideal temperature curve B (t)
Is a curve in which the temperature rises from the initial value T 0 at a constant temperature change rate R, reaches the second holding temperature T 2 , and maintains that temperature. That is, when 0 ≦ t ≦ t 0 B (t) = T 0 + Rt t ≧ t 0 B (t) = T 2 = T 0 + Rt 0 This second ideal temperature curve B (t) When input to a first-order lag element with a constant τ 2 , its output is the second modified temperature curve G (t).

0≦t≦t0のとき G(t)=Rt+(T0−Rτ2){1−exp(−t/τ2)} t≧t0のとき G(t)=T0{1−exp(−t/τ2)}+R[t0−τ2exp
(−t/τ2){1−exp(t0/τ2)}] 第2の修正温度曲線G(t)は、時間の経過と共に第2
の保持温度T2に近づいていく。
When 0 ≦ t ≦ t 0 G (t) = Rt + (T 0 −Rτ 2 ) {1-exp (−t / τ 2 )} When t ≧ t 0 G (t) = T 0 {1-exp (−t / τ 2 )} + R [t 0 −τ 2 exp
(−t / τ 2 ) {1-exp (t 0 / τ 2 )}] The second corrected temperature curve G (t) becomes the second with the passage of time.
Approaching the holding temperature T 2 of.

ところで、昇温開始時点では、目標温度曲線がすぐに所
定の傾斜に移行しても、試料温度は乱れることなく目標
温度に追従する。これに対して、昇温終了時点では、目
標温度曲線が所定の傾斜からすぐに第2の保持温度に移
行すると、試料温度にオーバーシュートが生じる恐れが
ある。したがって、昇温開始時点と昇温終了時点とでは
目標温度曲線の滑らかさの度合いを変えることが望まし
い。このような理由により、昇温開始時点では、小さい
時定数τ1を作用させた第1の試料温度曲線F(t)を
採用し、昇温終了時点では、大きい時定数τ2を作用さ
せた第2の修正温度曲線G(t)を採用する。
By the way, at the start of temperature increase, even if the target temperature curve immediately shifts to a predetermined slope, the sample temperature follows the target temperature without being disturbed. On the other hand, when the temperature rise ends, if the target temperature curve shifts from the predetermined slope to the second holding temperature immediately, there is a possibility that the sample temperature may overshoot. Therefore, it is desirable to change the degree of smoothness of the target temperature curve between the temperature rising start time and the temperature rising end time. For this reason, the first sample temperature curve F (t) with a small time constant τ 1 was adopted at the start of temperature increase, and the large time constant τ 2 was applied at the end of temperature increase. The second modified temperature curve G (t) is adopted.

二つの修正温度曲線を滑らかに接続するには、第4図の
ようにする。まず、第1の修正温度曲線F(t)上で、
切り替え点Cを定める。次にこの切り替え点Cを座標の
原点として、第3図に示す第2の修正温度曲線G(t)
を描く。その際、切り替え点Cにおける初期温度差T
0は、次のようにして決定する。
To connect the two corrected temperature curves smoothly, do as shown in FIG. First, on the first corrected temperature curve F (t),
The switching point C is determined. Next, using this switching point C as the origin of the coordinates, the second corrected temperature curve G (t) shown in FIG.
Draw. At that time, the initial temperature difference T at the switching point C
0 is determined as follows.

第3図において、第2の修正温度曲線G(t)の原点に
おける傾きは、次のようになる。
In FIG. 3, the slope of the second corrected temperature curve G (t) at the origin is as follows.

(dG/dt)t=0=T0/τ2 一方、第4図の切り替え点C(t=t1)における第1の
修正温度曲線F(t)の傾きは、 (dF/dt)t=t1=R{1−exp(−t1/τ1)} となる。以上の二つの傾きを等しいとおくと、 T0=Rτ2{1−exp(−t1/τ1)} となる。すなわち、初期温度差T0は、切り替え点Cの時
刻t1と、二つの時定数τ1、τ2とが与えられれば、求め
ることができる。通常は、昇温開始の時定数τ1と昇温
終了の時定数τ2とを先に決定しておき、その後、適当
な切り替え点Cを定めて、初期温度差T0を求める。この
ような処理により、第1の修正温度曲線F(t)と第2
の修正温度曲線G(t)は、切り替え点Cのところで、
同じ傾きでつながる。これにより、目標温度曲線が得ら
れる。
(DG / dt) t = 0 = T 0 / τ 2 On the other hand, the slope of the first corrected temperature curve F (t) at the switching point C (t = t 1 ) in FIG. 4 is (dF / dt) t = t1 = the R {1-exp (-t 1 / τ 1)}. If the above two slopes are equal, T 0 = Rτ 2 {1-exp (-t 1 / τ 1 )}. That is, the initial temperature difference T 0 can be obtained if the time t 1 at the switching point C and the two time constants τ 1 and τ 2 are given. Normally, the time constant τ 1 for starting the temperature rise and the time constant τ 2 for ending the temperature rise are determined in advance, and then an appropriate switching point C is set to obtain the initial temperature difference T 0 . By such processing, the first corrected temperature curve F (t) and the second corrected temperature curve F (t)
The corrected temperature curve G (t) of
Connect with the same inclination. Thereby, the target temperature curve is obtained.

実用的には、第1の修正温度曲線F(t)の傾きがRに
ほぼ一致した時点で、第2の修正温度曲線G(t)に切
り替えるのが良い。たとえば、時定数τ1の3倍の時間
が経過すると、第1の修正温度曲線F(t)の傾きは、
5%の誤差でRに一致し、5倍の時間が経過すると、0.
67%の誤差でRに一致する。
Practically, it is preferable to switch to the second correction temperature curve G (t) when the slope of the first correction temperature curve F (t) substantially matches R. For example, when three times the time constant τ 1 has elapsed, the slope of the first corrected temperature curve F (t) becomes
If R matches with an error of 5% and 5 times the time elapses, it becomes 0.
Matches R with 67% error.

第5図は、第1図の制御装置によって試料を定速昇温し
たときの温度曲線と電力曲線の例を示す。このときの第
1の時定数τ1は0.5秒、第2の時定数τ2は10秒であ
る。理想温度曲線A(t)とB(t)の傾斜Rは毎分20
℃である。切り替え点Cの前では、理想温度曲線A
(t)から第1の修正温度曲線F(t)が得られる。た
だし、第5図では、第1の修正温度曲線F(t)は、理
想温度曲線A(t)と重なってしまうので、図示してい
ない。第1の時定数τ1が小さいためである。切り替え
点Cの後では、理想温度曲線B(t)から第2の修正温
度曲線G(t)が得られる。試料温度曲線45は、二つの
修正温度曲線をつないだ目標温度曲線を目標値として、
追従制御したものである。曲線47は、追従偏差を拡大し
て示したものである。修正温度曲線45は、昇温開始時点
および終了時点で、過渡的な乱れは生じていない。
FIG. 5 shows an example of a temperature curve and a power curve when the sample is heated at a constant speed by the control device of FIG. At this time, the first time constant τ 1 is 0.5 seconds and the second time constant τ 2 is 10 seconds. The slope R of the ideal temperature curves A (t) and B (t) is 20 per minute
℃. Before the switching point C, the ideal temperature curve A
The first modified temperature curve F (t) is obtained from (t). However, in FIG. 5, the first correction temperature curve F (t) is not shown because it overlaps with the ideal temperature curve A (t). This is because the first time constant τ 1 is small. After the switching point C, the second corrected temperature curve G (t) is obtained from the ideal temperature curve B (t). The sample temperature curve 45 has a target temperature curve connecting two modified temperature curves as a target value,
Follow-up control is performed. A curve 47 is an enlarged view of the tracking deviation. The modified temperature curve 45 has no transient disturbance at the start and end of the temperature rise.

第5図の下側に示す電力曲線50では、最大値51のとこ
ろ、および最小値52のところで、クリップが生じていな
いことがわかる。最小値52のところでは電力はゼロにな
らず、温度制御は有効に働いている。
In the power curve 50 shown in the lower part of FIG. 5, it can be seen that no clipping occurs at the maximum value 51 and the minimum value 52. At the minimum value of 52, the power does not become zero and the temperature control works effectively.

上述の実施例では定速昇温の例を示したが、この発明は
定速降温にも同様に適用できる。この場合は、降温開始
時に大きい時定数を利用し、降温終了時に小さい時定数
を用いる。
Although the example of the constant speed temperature increase is shown in the above-mentioned embodiment, the present invention can be similarly applied to the constant speed temperature decrease. In this case, a large time constant is used at the start of cooling and a small time constant is used at the end of cooling.

二つの修正温度曲線を求める際の二つの時定数は、昇温
であるか降温であるかによって、また開始温度および終
了温度によって、最適値が異なる。時定数の最適値は、
事前の実験で定めることができる。
The optimum values of the two time constants for obtaining the two corrected temperature curves differ depending on whether the temperature is increasing or decreasing and the starting temperature and the ending temperature. The optimum value of the time constant is
It can be determined by a prior experiment.

上述の実施例のサーボ制御手段では、炉温度に関するマ
イナーループを利用しているが、この発明は、他のどの
ようなサーボ系を利用してもよい。
Although the servo control means of the above-described embodiment uses the minor loop relating to the furnace temperature, the present invention may use any other servo system.

[発明の効果] 以上説明したように、この発明は、理想温度曲線を一次
遅れ要素に入力して、その出力を目標温度曲線としてい
るので、非常に簡単な演算処理で、理想温度曲線の折れ
曲がり部分を滑らかにすることができる。このような目
標温度曲線をサーボ系の目標値として入力すれば、昇降
温の開始時点と終了時点とで、試料温度に過渡的な乱れ
が生じなくなる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the ideal temperature curve is input to the first-order lag element and the output thereof is used as the target temperature curve. Therefore, the bending of the ideal temperature curve can be performed by a very simple calculation process. The part can be smoothed. By inputting such a target temperature curve as the target value of the servo system, transient disturbance does not occur in the sample temperature between the start time and the end time of the temperature raising / lowering.

さらに、温度変化開始時点と終了時点とで、一次遅れ要
素の時定数を変更すれば、より適切な目標温度曲線が得
られる。
Furthermore, by changing the time constant of the first-order lag element at the temperature change start time point and the temperature change end time point, a more appropriate target temperature curve can be obtained.

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

第1図はこの発明の一実施例で使用する試料温度制御装
置のブロック図、 第2図と第3図と第4図は目標温度曲線を求める過程を
示すグラフ、 第5図は試料温度曲線と電力曲線の一例を示すグラフ、 第6図は従来の温度曲線と電力曲線を示すグラフであ
る。 10……理想温度曲線設定手段 20……一次遅れ要素 40……サーボ制御手段 A(t)……第1の理想温度曲線 B(t)……第2の理想温度曲線 F(t)……第1の修正温度曲線 G(t)……第2の修正温度曲線 C……切り替え点 T1……第1の保持温度 T2……第2の保持温度 τ1……第1の時定数 τ2……第2の時定数
FIG. 1 is a block diagram of a sample temperature control device used in an embodiment of the present invention, FIGS. 2, 3, and 4 are graphs showing a process for obtaining a target temperature curve, and FIG. 5 is a sample temperature curve. And a graph showing an example of a power curve, and FIG. 6 is a graph showing a conventional temperature curve and power curve. 10 ... Ideal temperature curve setting means 20 ... First-order lag element 40 ... Servo control means A (t) ... First ideal temperature curve B (t) ... Second ideal temperature curve F (t). first correction temperature curve G (t) ...... second correction temperature curve C ...... switching point T 1 ...... first holding temperature T 2 ...... second holding temperature tau 1 ...... first time constant τ 2 …… Second time constant

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】試料温度を第1の保持温度から第2の保持
温度まで変化させる熱分析装置の試料温度制御方法にお
いて、以下の各段階を有する方法。 (a) 前記第1の保持温度から前記第2の保持温度ま
で定速で変化するような理想温度曲線を定める段階。 (b) 所定の時定数を有する一次遅れ要素に前記理想
温度曲線を入力して、その出力を目標温度曲線とする段
階。 (c) 前記目標温度曲線を目標値として試料温度を追
従制御する段階。
1. A method for controlling a sample temperature of a thermal analysis apparatus, wherein a sample temperature is changed from a first holding temperature to a second holding temperature, the method having the following steps. (A) Determining an ideal temperature curve that changes at a constant speed from the first holding temperature to the second holding temperature. (B) Inputting the ideal temperature curve to a first-order lag element having a predetermined time constant, and setting the output as the target temperature curve. (C) A step of tracking and controlling the sample temperature with the target temperature curve as a target value.
【請求項2】試料温度を第1の保持温度から第2の保持
温度まで変化させる熱分析装置の試料温度制御方法にお
いて、以下の各段階を有する方法。 (a) 前記第1の保持温度から定速で変化するような
第1の理想温度曲線を定める段階。 (b) 第1の時定数を有する一次遅れ要素に前記第1
の理想温度曲線を入力して、その出力を第1の修正温度
曲線とする段階。 (c) 前記第1の修正温度曲線上で切り替え点を定め
る段階。 (d) 前記切り替え点を座標の原点として、前記切り
替え点から未知の初期温度差だけ離れた点から前記第1
の理想温度曲線と同じ定速で変化して前記第2の保持温
度に達してその温度を保つような第2の理想温度曲線の
数式(未知の初期温度差を含む)を作成し、第2の時定
数を有する一次遅れ要素に前記第2の理想温度曲線の数
式を入力して、その出力として第2の修正温度曲線の数
式(未知の初期温度差を含む)を得て、前記切り替え点
において前記第2の修正温度曲線の傾きが前記第1の修
正温度曲線の傾きと一致するように前記第1の時定数と
前記第2の時定数とを用いて前記初期温度差を算出し、
これによって前記第2の修正温度曲線を決定する段階。 (e) 前記切り替え点の前では前記第1の修正温度曲
線を選択し、前記切り替え点の後では前記第2の修正温
度曲線を選択して、目標温度曲線を得る段階。 (f) 前記目標温度曲線を目標値として試料温度を追
従制御する段階。
2. A method for controlling a sample temperature of a thermal analysis apparatus, wherein the sample temperature is changed from a first holding temperature to a second holding temperature, the method having the following steps. (A) A step of determining a first ideal temperature curve that changes at a constant speed from the first holding temperature. (B) The first-order lag element having the first time constant has the first
Inputting the ideal temperature curve of, and using the output as the first corrected temperature curve. (C) Determining a switching point on the first modified temperature curve. (D) With the switching point as the origin of coordinates, the first point is separated from the switching point by an unknown initial temperature difference.
Of the second ideal temperature curve (including an unknown initial temperature difference) that changes at the same constant speed as the ideal temperature curve of No. 1 to reach the second holding temperature and keeps the temperature. The mathematical expression of the second ideal temperature curve is input to the first-order lag element having a time constant of, and the mathematical expression of the second corrected temperature curve (including the unknown initial temperature difference) is obtained as the output, and the switching point In, the initial temperature difference is calculated using the first time constant and the second time constant so that the slope of the second correction temperature curve matches the slope of the first correction temperature curve,
This determines the second modified temperature curve. (E) obtaining the target temperature curve by selecting the first modified temperature curve before the switching point and selecting the second modified temperature curve after the switching point. (F) A step of tracking and controlling the sample temperature with the target temperature curve as a target value.
【請求項3】試料温度を第1の保持温度から第2の保持
温度まで変化させる熱分析装置の試料温度制御装置にお
いて、以下のものを有する試料温度制御装置。 (a) 前記第1の保持温度から前記第2の保持温度ま
で定速で変化するような理想温度曲線を設定するための
理想温度曲線設定手段。 (b) 前記理想温度曲線設定手段の出力を入力とする
一次遅れ要素。 (c) 前記一次遅れ要素の出力を目標値として、試料
温度を追従制御するサーボ制御手段。
3. A sample temperature control device for a thermal analysis device for changing a sample temperature from a first holding temperature to a second holding temperature, the sample temperature controlling device having: (A) Ideal temperature curve setting means for setting an ideal temperature curve that changes at a constant speed from the first holding temperature to the second holding temperature. (B) A first-order lag element that receives the output of the ideal temperature curve setting means. (C) Servo control means for tracking and controlling the sample temperature with the output of the first-order lag element as a target value.
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