JPH07319504A - 制御装置 - Google Patents
制御装置Info
- Publication number
- JPH07319504A JPH07319504A JP13140994A JP13140994A JPH07319504A JP H07319504 A JPH07319504 A JP H07319504A JP 13140994 A JP13140994 A JP 13140994A JP 13140994 A JP13140994 A JP 13140994A JP H07319504 A JPH07319504 A JP H07319504A
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- JP
- Japan
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- control
- pid
- measured value
- time
- constant
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】制御対象の特性、ＰＩＤ定数等を容易に求め、
調整時間等の短縮化を図る。 【構成】制御対象２に所定の操作量出力ＭＶｏを与えた
とき、所定の時間間隔で測定値を測定手段１１で求め、
制御対象２の応答を１次遅れとし、最大傾斜となる傾き
等に基いて時定数Ｔ等を特性演算手段１２で求め、これ
よりＰＩＤ定数をＰＩＤ演算手段１３で求め、これによ
る操作出力ＭＶで制御手段１４により制御する。
調整時間等の短縮化を図る。 【構成】制御対象２に所定の操作量出力ＭＶｏを与えた
とき、所定の時間間隔で測定値を測定手段１１で求め、
制御対象２の応答を１次遅れとし、最大傾斜となる傾き
等に基いて時定数Ｔ等を特性演算手段１２で求め、これ
よりＰＩＤ定数をＰＩＤ演算手段１３で求め、これによ
る操作出力ＭＶで制御手段１４により制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、制御対象のプロセス
量の制御を行う制御装置に関するものである。
量の制御を行う制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】制御対象をＰＩＤ制御する場合、あらか
じめＰＩＤ定数（制御パラメータ）を求めておく必要が
ある。たとえば、目標とする設定値に対しオン・オフ制
御してその制御結果から求める限界感度法、あるいは制
御対象にＭ系列信号等の同定信号を与えてその結果から
求める同定法等がある。
じめＰＩＤ定数（制御パラメータ）を求めておく必要が
ある。たとえば、目標とする設定値に対しオン・オフ制
御してその制御結果から求める限界感度法、あるいは制
御対象にＭ系列信号等の同定信号を与えてその結果から
求める同定法等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、限界感
度法では操作端の出力を０％または１００％に切換える
ため操作端の耐久性が問題となる。また、同定法では、
同定信号の入力中は、制御が不可能となる問題がある。
また、求めたＰＩＤ定数のみで制御するとオーバーシュ
ートしやすい問題点がある。
度法では操作端の出力を０％または１００％に切換える
ため操作端の耐久性が問題となる。また、同定法では、
同定信号の入力中は、制御が不可能となる問題がある。
また、求めたＰＩＤ定数のみで制御するとオーバーシュ
ートしやすい問題点がある。
【０００４】この発明の目的は、以上の点に鑑み、測定
値の立ち上りの応答から制御対象の特性、ＰＩＤ定数等
を求めるようにし、調整時間の短縮化等を図った制御装
置を提供することである。
値の立ち上りの応答から制御対象の特性、ＰＩＤ定数等
を求めるようにし、調整時間の短縮化等を図った制御装
置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、制御対象に
所定の操作量出力を供給したときに所定の時間間隔で測
定値を測定する測定手段と、制御対象の応答を１次遅れ
とし測定値の差および最大傾斜となる傾きに基いて時定
数を求め、プロセスゲインを演算する特性演算手段と、
この特性演算手段の出力からＰＩＤ定数を求めるＰＩＤ
演算手段とを備えるようにした制御装置である。
所定の操作量出力を供給したときに所定の時間間隔で測
定値を測定する測定手段と、制御対象の応答を１次遅れ
とし測定値の差および最大傾斜となる傾きに基いて時定
数を求め、プロセスゲインを演算する特性演算手段と、
この特性演算手段の出力からＰＩＤ定数を求めるＰＩＤ
演算手段とを備えるようにした制御装置である。
【０００６】
【実施例】図１は、この発明の一実施例を示す構成説明
図である。
図である。
【０００７】図において、１は制御装置で、設定値ＳＶ
と、制御対象２の制御量の測定値ＰＶとから操作量ＭＶ
を制御対象２に供給し、所定の制御を行なっている。そ
して、制御装置１の制御手段１４から制御対象２に所定
のたとえば１００％の操作量出力を与えたときに、図２
のように時間ｔに対し応答が変化するとし、たとえば測
定値ＰＶが変化を開始するまでの時間ｔをムダ時間Ｌと
する。つまり、制御装置１は、所定の時間間隔ｄｔで測
定値ＰＶをサンプリングし、各時点における測定値ＰＶ
ｎ-1、ＰＶｎ等を測定する測定手段１１、およびこの測
定手段１１で測定した測定値等に基いて制御対象２の時
定数Ｔ等を測定する特性演算手段１２、および、この特
性演算手段１２の出力Ｔ、Ｌ等からＰＩＤ定数（制御パ
ラメータ）等を演算するＰＩＤ演算手段１３、および、
このＰＩＤ演算手段１４で求めＰＩＤ定数等により求め
た操作量出力に切換えて出力ＭＶを発生する制御手段１
４等から構成され、これらの演算はマイクロコンピュー
タ等で実行される。
と、制御対象２の制御量の測定値ＰＶとから操作量ＭＶ
を制御対象２に供給し、所定の制御を行なっている。そ
して、制御装置１の制御手段１４から制御対象２に所定
のたとえば１００％の操作量出力を与えたときに、図２
のように時間ｔに対し応答が変化するとし、たとえば測
定値ＰＶが変化を開始するまでの時間ｔをムダ時間Ｌと
する。つまり、制御装置１は、所定の時間間隔ｄｔで測
定値ＰＶをサンプリングし、各時点における測定値ＰＶ
ｎ-1、ＰＶｎ等を測定する測定手段１１、およびこの測
定手段１１で測定した測定値等に基いて制御対象２の時
定数Ｔ等を測定する特性演算手段１２、および、この特
性演算手段１２の出力Ｔ、Ｌ等からＰＩＤ定数（制御パ
ラメータ）等を演算するＰＩＤ演算手段１３、および、
このＰＩＤ演算手段１４で求めＰＩＤ定数等により求め
た操作量出力に切換えて出力ＭＶを発生する制御手段１
４等から構成され、これらの演算はマイクロコンピュー
タ等で実行される。
【０００８】次に、図２を参照して動作を説明する。制
御対象２を、無駄時間＋１次遅れで近似したとき、制御
対象２の測定値ＰＶはムダ時間Ｌ、時定数Ｔ、与えられ
る操作量ＭＶｏ、プロセスゲイン（比例ゲイン）Ｇｐ
（＝Ｋ）として時間ｔに対して次式となる。
御対象２を、無駄時間＋１次遅れで近似したとき、制御
対象２の測定値ＰＶはムダ時間Ｌ、時定数Ｔ、与えられ
る操作量ＭＶｏ、プロセスゲイン（比例ゲイン）Ｇｐ
（＝Ｋ）として時間ｔに対して次式となる。
【０００９】 ＰＶ＝Ｇｐ・ＭＶｏ・｛１−ｅｘｐ（−ｔ／Ｔ）｝ （１） ムダ時間Ｌは、測定値ＰＶが立ち上るまでの時間から求
めることができ、あるいは、最大傾斜点（変曲点）から
時定数Ｔが求まれば図からムダ時間Ｌを求めることがで
きる。最大傾斜となる変曲点の傾きをＲとすると、図２
（ｂ）から分るように、最終的にはＧｐ・ＭＶｏとなる
ので、 Ｒ＝Ｇｐ・ＭＶｏ／Ｔ （２） が得られる。
めることができ、あるいは、最大傾斜点（変曲点）から
時定数Ｔが求まれば図からムダ時間Ｌを求めることがで
きる。最大傾斜となる変曲点の傾きをＲとすると、図２
（ｂ）から分るように、最終的にはＧｐ・ＭＶｏとなる
ので、 Ｒ＝Ｇｐ・ＭＶｏ／Ｔ （２） が得られる。
【００１０】ここで、無駄時間＋１次遅れで近似したプ
ロセスをサンプリング系の式で表わすと、サンプリング
周期をｄｔ、測定値ＰＶｎ、ＰＶｎ-1に対応する操作量
をＭＶｎ、ＭＶｎ-1とし、一般的に次式となる。
ロセスをサンプリング系の式で表わすと、サンプリング
周期をｄｔ、測定値ＰＶｎ、ＰＶｎ-1に対応する操作量
をＭＶｎ、ＭＶｎ-1とし、一般的に次式となる。
【００１１】 ＰＶｎ＝ＰＶｎ-1＋［ｄｔ／（ｄｔ＋Ｔ）］ ・（Ｇｐ・ＭＶｎ−ＭＶｎ-1） （３） これより ＰＶｎ−ＰＶｎ-1＝［ｄｔ／（ｄｔ＋Ｔ）］ ・（Ｇｐ・ＭＶｎ・Ｔ／Ｔ−ＰＶｎ-1） （４） となる。（４）式で、ＰＶｎが比例帯の外側にあるとき
は、ＭＶｎ＝ＭＶｎ−１＝…＝ＭＶｏとなる。従って
（４）式は次のようになる。
は、ＭＶｎ＝ＭＶｎ−１＝…＝ＭＶｏとなる。従って
（４）式は次のようになる。
【００１２】 ＰＶｎ−ＰＶｎ-1＝［ｄｔ／ｄｔ＋Ｔ）］ ・（Ｇｐ・ＭＶｎ・Ｔ／Ｔ−ＰＶｎ-1） ＝［ｄｔ／ｄｔ＋Ｔ）］ ・（Ｒ・Ｔ−ＰＶｎ-1） （５） ここで（２）式のＲ＝Ｇｐ・ＭＶｏ／Ｔを用いた。
（５）式をＴについて解くと次式が得られる。なお、ｄ
ＰＶｍは最大傾斜角における測定値の変化分に相当す
る。
（５）式をＴについて解くと次式が得られる。なお、ｄ
ＰＶｍは最大傾斜角における測定値の変化分に相当す
る。
【００１３】 Ｔ＝ＰＶｎ・ｄｔ／（ＰＶｎ−ＰＶｎ-1−Ｒｄｔ） ＝ＰＶｎ・ｄｔ／（ＰＶｎ−ＰＶｎ-1−ｄＰＶｍ） （６） このようにして時定数Ｔが求まれば、プロセスゲインも
（２）式より Ｇｐ＝Ｒ・Ｔ／ＭＶｏ （７） で求まる。これらの演算は測定手段１１の測定値等を用
い、特性演算手段１２で実行される。こうして、求めた
Ｔ、Ｌ、Ｇｐを用いて、Ｚｉｅｇｌｅｒ Ｎｉｃｈｏｌ
ｓ等の調整則等により、次式等からＰＩＤ定数がＰＩＤ
演算手段１３で演算して求まる。
（２）式より Ｇｐ＝Ｒ・Ｔ／ＭＶｏ （７） で求まる。これらの演算は測定手段１１の測定値等を用
い、特性演算手段１２で実行される。こうして、求めた
Ｔ、Ｌ、Ｇｐを用いて、Ｚｉｅｇｌｅｒ Ｎｉｃｈｏｌ
ｓ等の調整則等により、次式等からＰＩＤ定数がＰＩＤ
演算手段１３で演算して求まる。
【００１４】 Ｐ＝Ｋｐ＝ｋ１・Ｔ／Ｇｐ・Ｌ＝１．２Ｔ／ＧＰ・Ｌ （８） Ｉ＝Ｔｉ＝ｋ２・Ｌ＝２Ｌ （９） Ｄ＝Ｔｄ＝ｋ３・Ｌ＝０．５Ｌ （１０） 上記係数ｋ１・ｋ２、ｋ３は、例えば上記の数値で与え
られるが、これらの数値は経験的に±１０％〜３０％位
は変動しうる。なお、Ｇｐ＝１とおいて計算するように
してもよい。
られるが、これらの数値は経験的に±１０％〜３０％位
は変動しうる。なお、Ｇｐ＝１とおいて計算するように
してもよい。
【００１５】このようにして求めたＰＩＤ定数により、
制御手段１４は、直ちに所定のＰＩＤ演算を行い、たと
えば操作出力をＭＶｏ＝１００％から演算による出力Ｍ
Ｖに切り換えて制御対象２の制御を行う。このＰＩＤ定
数の演算は、設定値が変更となったときや、測定値が大
きく変化したときに改めて、求め直して使用するとよ
い。
制御手段１４は、直ちに所定のＰＩＤ演算を行い、たと
えば操作出力をＭＶｏ＝１００％から演算による出力Ｍ
Ｖに切り換えて制御対象２の制御を行う。このＰＩＤ定
数の演算は、設定値が変更となったときや、測定値が大
きく変化したときに改めて、求め直して使用するとよ
い。
【００１６】ところで、図３を参照し、所定の目標とす
る設定値ＳＰにおける操作量は比例ゲインとの比である
ＭＶｓｐ＝ＳＰ／Ｇｐとなるから、この目標操作量ＭＶ
ｓｐに対し、操作出力をＭＶｓｐ±αとなるように、操
作量を押さえて制限する修正を行うことにより、オーバ
ーシュートを抑制できる（αは所定の値）。これは図３
で示すように、点線の比例帯に測定値ＰＶが入ると操作
量ＭＶはダウンするが、操作出力を上記目標操作量ＭＶ
ｓｐに対し所定の幅２α内に制限することにより、オー
バーシュートに抑制が可能となる。これは、操作量制限
をしない前の図４の特性と比べると、いっそう改善され
ていることが分る。これらの演算制御は、制御手段１４
等で実行する。
る設定値ＳＰにおける操作量は比例ゲインとの比である
ＭＶｓｐ＝ＳＰ／Ｇｐとなるから、この目標操作量ＭＶ
ｓｐに対し、操作出力をＭＶｓｐ±αとなるように、操
作量を押さえて制限する修正を行うことにより、オーバ
ーシュートを抑制できる（αは所定の値）。これは図３
で示すように、点線の比例帯に測定値ＰＶが入ると操作
量ＭＶはダウンするが、操作出力を上記目標操作量ＭＶ
ｓｐに対し所定の幅２α内に制限することにより、オー
バーシュートに抑制が可能となる。これは、操作量制限
をしない前の図４の特性と比べると、いっそう改善され
ていることが分る。これらの演算制御は、制御手段１４
等で実行する。
【００１７】また、修正量を（ＭＶｓｐ±α）ｆ（ｔ／
Ｔ）、あるいはＭＶｓｐ・ｇ（ｔ）のような関数を採用
すれば、さらに制御性が向上する。関数ｆ、ｇはオーバ
ーシュート量が減衰することから、時間ｔの関数でαが
小さくなって行く適当な減衰関数を用いるとよい。たと
えば。α、βを定数として次式のようなものである。
Ｔ）、あるいはＭＶｓｐ・ｇ（ｔ）のような関数を採用
すれば、さらに制御性が向上する。関数ｆ、ｇはオーバ
ーシュート量が減衰することから、時間ｔの関数でαが
小さくなって行く適当な減衰関数を用いるとよい。たと
えば。α、βを定数として次式のようなものである。
【００１８】 ＭＶ＝ＭＶｓｐ±（α−βｔ） （１１） さらに、無駄時間Ｌの間に蓄積されたエネルギーの上昇
分ＰＶＬは、 ＰＶＬ＝Ｇｐ・ＭＶｏ・｛１−ｅｘｐ（−Ｌ／Ｔ）｝ （１２） となるので、偏差Ｅｎ≦ＰＶＬとなってから、上記の操
作量の修正を行うようにしてもよい。これらにより、オ
ーバーシュートを抑制し、かつ、整定時間も短縮し、良
好な制御が可能となる。
分ＰＶＬは、 ＰＶＬ＝Ｇｐ・ＭＶｏ・｛１−ｅｘｐ（−Ｌ／Ｔ）｝ （１２） となるので、偏差Ｅｎ≦ＰＶＬとなってから、上記の操
作量の修正を行うようにしてもよい。これらにより、オ
ーバーシュートを抑制し、かつ、整定時間も短縮し、良
好な制御が可能となる。
【００１９】
【発明の効果】以上述べたように、この発明は、制御対
象の応答を１次遅れとし、測定値の立上り時の測定値の
差や、最大傾斜の傾きを利用して、特性、ＰＩＤ定数を
求め、また、目標操作量に対し所定の操作出力となるよ
うにした制御装置である。このため、測定値の立上り
の、少ない観測のみで、時定数、プロセスゲイン等が求
まり、直ちにＰＩＤ定数が求まり、制御動作に移行する
ことができ、大幅な調整時間の短縮化が図れ、高精度、
高応答かが図れる。また、ＰＩＤ定数を求めるために、
オン・オフ制御をくり返すことがなく、操作端、制御対
象に無理な負担もかけることがなく高信頼性のものとな
る。また、目標操作量に対し、所定の操作出力となるよ
う制限しているので、オーバーシュートを抑制すること
ができ、整定時間も短縮し良好な制御が可能となる。つ
まり、ＰＩＤ定数演算の高速化、オーバーシュート防
止、外乱抑制とも十分可能となる。
象の応答を１次遅れとし、測定値の立上り時の測定値の
差や、最大傾斜の傾きを利用して、特性、ＰＩＤ定数を
求め、また、目標操作量に対し所定の操作出力となるよ
うにした制御装置である。このため、測定値の立上り
の、少ない観測のみで、時定数、プロセスゲイン等が求
まり、直ちにＰＩＤ定数が求まり、制御動作に移行する
ことができ、大幅な調整時間の短縮化が図れ、高精度、
高応答かが図れる。また、ＰＩＤ定数を求めるために、
オン・オフ制御をくり返すことがなく、操作端、制御対
象に無理な負担もかけることがなく高信頼性のものとな
る。また、目標操作量に対し、所定の操作出力となるよ
う制限しているので、オーバーシュートを抑制すること
ができ、整定時間も短縮し良好な制御が可能となる。つ
まり、ＰＩＤ定数演算の高速化、オーバーシュート防
止、外乱抑制とも十分可能となる。
【図１】この発明の一実施例を示す構成説明図である。
【図２】この発明の一実施例を示す動作説明図である。
【図３】この発明の一実施例を示す動作説明図である。
【図４】この発明の一実施例を示す動作説明図である。
１ 制御装置 ２ 制御対象 １１ 測定手段 １２ 特性演算手段 １３ ＰＩＤ演算手段 １４ 制御手段 ＳＶ 設定値 ＰＶ 測定値（制御量） ＭＶ 操作出力（操作量）
Claims (2)
- 【請求項１】制御対象に所定の操作量出力を供給したと
きに所定の時間間隔で測定値を測定する測定手段と、制
御対象の応答を１次遅れとし測定値の差および最大傾斜
となる傾きに基いて時定数を求め、プロセスゲインを演
算する特性演算手段と、この特性演算手段の出力からＰ
ＩＤ定数を求めるＰＩＤ演算手段とを備えたことを特徴
とする制御装置。 - 【請求項２】所定の設定値と前記プロセスゲインの比で
求めた目標操作量に対し所定の操作出力となるよう制御
する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の
制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13140994A JPH07319504A (ja) | 1994-05-20 | 1994-05-20 | 制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13140994A JPH07319504A (ja) | 1994-05-20 | 1994-05-20 | 制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07319504A true JPH07319504A (ja) | 1995-12-08 |
Family
ID=15057302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13140994A Pending JPH07319504A (ja) | 1994-05-20 | 1994-05-20 | 制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07319504A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010253365A (ja) * | 2009-04-23 | 2010-11-11 | Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd | 制御装置 |
| JP2012168843A (ja) * | 2011-02-16 | 2012-09-06 | Azbil Corp | 制御装置および制御方法 |
-
1994
- 1994-05-20 JP JP13140994A patent/JPH07319504A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010253365A (ja) * | 2009-04-23 | 2010-11-11 | Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd | 制御装置 |
| JP2012168843A (ja) * | 2011-02-16 | 2012-09-06 | Azbil Corp | 制御装置および制御方法 |
| US8923991B2 (en) | 2011-02-16 | 2014-12-30 | Azbil Corporation | Controlling device with operating quantity value switching portion and controlling method using the same |
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