JPH0769722B2 - Self-tuning controller - Google Patents

Self-tuning controller

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JPH0769722B2
JPH0769722B2 JP62070076A JP7007687A JPH0769722B2 JP H0769722 B2 JPH0769722 B2 JP H0769722B2 JP 62070076 A JP62070076 A JP 62070076A JP 7007687 A JP7007687 A JP 7007687A JP H0769722 B2 JPH0769722 B2 JP H0769722B2
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JP
Japan
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response waveform
tuning
parameter
amount
calculation
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JP62070076A
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保夫 中井
朝雄 宮部
芳克 酒井
孝史 河野
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、少なくとも比例(P)、積分(I)演算パラ
メータを最適な値に自動的に調整(チューニング)する
セルフ・チューニング調節計に関し、更に詳しくは、プ
ロセス量又はプロセス量と制御目標値との偏差信号の応
答波形を観測し、その応答波形の評価指標に基づいて演
算パラメータを最適な値に自動的にチューニングするよ
うに構成されたセルフ・チューニング調節計に関するも
のである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a self-tuning controller that automatically adjusts (tunes) at least proportional (P) and integral (I) calculation parameters to optimum values, More specifically, it is configured to observe the response waveform of the deviation signal between the process amount or the process amount and the control target value, and automatically tune the operation parameter to the optimum value based on the evaluation index of the response waveform. It concerns self-tuning controllers.

(従来の技術) フィードバック制御に用いられる調節計の中に、プロセ
ス量又は偏差信号の応答波形を観測し、その応答波形の
評価指標に基づいて演算パラメータを最適な値に自動的
にチューニングする方式の調節計がある。
(Prior Art) A method of observing a response waveform of a process amount or a deviation signal in a controller used for feedback control and automatically tuning an operation parameter to an optimum value based on an evaluation index of the response waveform. There is a controller.

第6図は、U.S.PAT.No.4602.326に開示されているこの
ような方式のセルフチューニング調節計の動作を説明す
るための波形図である。
FIG. 6 is a waveform diagram for explaining the operation of the self-tuning controller of such a system disclosed in US Pat. No. 4602.326.

図に示すような応答波形が観測された場合、調節計は、
第1,第2,第3のピーク値E1,E2,E3を検出し、オーバシュ
ート量=−E2/E1,タンピング=(E3−E2)/(E1
E2)、第1,第3ピークの間の時間Tpを周期とし、これら
の応答波形を代表する評価指標が、予じめ決められ最適
応答モデルの評価指標と一致するように演算パラメータ
をチューニングしている。
If a response waveform as shown in the figure is observed, the controller
The first, second, and third peak values E 1 , E 2 , E 3 are detected, and the overshoot amount = −E 2 / E 1 , tamping = (E 3 −E 2 ) / (E 1
E 2 ), with the time Tp between the first and third peaks as a cycle, the evaluation parameters representative of these response waveforms are tuned so that the evaluation parameters match the evaluation indexes of the predetermined and optimal response model. is doing.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このような動作をなす調節計は、応答波
形のピーク値E1,E2,E3を用いてオーバーシュート量やダ
ンピング値を演算によって求め、それを評価指標とする
もので、例えば、第7図(a)と(b)に示すような相
似の応答波形が観測された場合、振幅の大きさが異なっ
ていても、その応答波形のオーバシュート量やダンピン
グ値は同じ値となる。ここで、第7図(b)に示す応答
波形の場合、その振幅は小さく、ノイズによる振幅を応
答波形のピークの振幅として捕らえて観測する可能性が
生ずる。これに対して、第7図(a)に示す応答波形の
場合は、その振幅が大きいためにノイズが混入したとし
ても、それが応答波形のピークと重ならない限りその影
響は受けない。
(Problems to be solved by the invention) However, the controller having such an operation calculates the overshoot amount and the damping value by using the peak values E 1 , E 2 , and E 3 of the response waveform, and Is used as an evaluation index. For example, when similar response waveforms as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b) are observed, overshoot of the response waveform is generated even if the magnitude of the amplitude is different. The amount and damping value are the same. Here, in the case of the response waveform shown in FIG. 7 (b), its amplitude is small, and there is a possibility that the amplitude due to noise may be observed as the amplitude of the peak of the response waveform. On the other hand, in the case of the response waveform shown in FIG. 7A, even if noise is mixed in because of its large amplitude, it is not affected as long as it does not overlap the peak of the response waveform.

この為に、例えば、第7図(b)のように振幅が小さ
く、従って、ノイズの影響を受けやすい応答波形に基づ
いて、チューニング量をそのまま決定すると、かえって
不安定な制御特性を与える可能性がある。
For this reason, for example, if the tuning amount is determined as it is based on the response waveform having a small amplitude as shown in FIG. 7 (b) and is easily affected by noise, it may give an unstable control characteristic. There is.

本発明は、この様な点に鑑みてなされたものて、その目
的は、応答波形の振幅が小さくなった場合でも、ノイズ
の影響を受けずに、最適な演算パラメータをチューニン
グできるセルフ・チューニング調節計を提供することに
ある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to perform self-tuning adjustment capable of tuning an optimum calculation parameter without being affected by noise even when the amplitude of a response waveform becomes small. To provide the total.

(問題点を解決するための手段) 第1図は、本発明装置の基本的な機能ブロック図であ
る。図において、1は制御対象(プロセス)を示すブロ
ックで、生産量の変化,制御目標値の変更、各種外乱な
どによってその動特性が変化するものとする。2は制御
対象1からのプロセス量PVと、制御目標値SVとの偏差信
号DVに少なくともP,I演算を行ない、得られた操作量MV
を制御対象1に出力するPI制御手段、3はプロセス量PV
又は偏差信号DVの応答波形に応じてPI制御手段のPI演算
パラメータをチューニングするパラメータチューニング
手段、4は演算パラメータのチューニング量を応答波形
の大きさに関連して補正するチューニング量補正手段で
ある。
(Means for Solving Problems) FIG. 1 is a basic functional block diagram of the device of the present invention. In the figure, reference numeral 1 is a block showing a control target (process), and its dynamic characteristics are assumed to change due to changes in production amount, changes in control target values, various disturbances, and the like. 2 is at least P, I calculation is performed on the deviation signal DV between the process amount PV from the controlled object 1 and the control target value SV, and the operation amount MV obtained
Control means for outputting the output to the controlled object 1, 3 is the process amount PV
Alternatively, the parameter tuning means 4 for tuning the PI calculation parameter of the PI control means in accordance with the response waveform of the deviation signal DV is a tuning amount correction means for correcting the tuning amount of the calculation parameter in relation to the size of the response waveform.

(作用) チューニング量補正手段4は、応答波形の大きさ(例え
ば最大ピーク値)を検出しており、P,I演算パラメータ
のチューニング量を、良好な制御状態に近いほど少なく
なるように補正する。これによって、PI制御手段には、
常に最適な演算パラメータがチューニングされ、良好な
制御が行なえる。
(Operation) The tuning amount correcting means 4 detects the magnitude of the response waveform (for example, the maximum peak value), and corrects the tuning amount of the P, I calculation parameter so that the closer to a good control state, the smaller the tuning amount. . As a result, the PI control means
The optimum calculation parameters are always tuned, and good control can be performed.

(実施例) 第2図は、本発明に係る装置の一実施例の機能ブロック
図である。第1図の各部分と同じものには同一符号を付
して示す。パラメータチューニング手段3において、31
はプロセス信号又は偏差信号(ここでは偏差信号DV)の
波形観測を行ない、応答波形を代表するいくつかの評価
指標を出力する波形観測手段、32は制御性の目標となる
目標値(最適応答モデル)を設定した目標設定手段、33
は波形観測手段31からの応答波形の評価指標が、目標設
定手段32に予じめ設定した応答目標になるようなPI演算
パラメータを演算するパラメータ演算手段で、この演算
結果に基づいて、PI制御手段2のPI演算パラメータが変
更・設定される。
(Embodiment) FIG. 2 is a functional block diagram of an embodiment of the apparatus according to the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. In the parameter tuning means 3, 31
Is a waveform observing means for observing the waveform of the process signal or the deviation signal (here, the deviation signal DV) and outputting some evaluation indexes representative of the response waveform. 32 is a target value (optimal response model) which is a target of controllability. ) Target setting means, 33
Is a parameter calculation means for calculating a PI calculation parameter such that the evaluation index of the response waveform from the waveform observation means 31 becomes a response target preset in the target setting means 32. Based on the calculation result, PI control is performed. The PI calculation parameter of the means 2 is changed / set.

チューニング量補正手段4において、41は、プロセス量
又は偏差信号(ここでは偏差信号DV)の大きさ(例えば
最大ピーク値)を検出する振幅値検出手段、42は偏差信
号DVの大きさxに対して補正係数αを計算する補正係数
計算手段、43は補正係数出力手段で、補正係数αをパラ
メータ演算手段33に出力し、PI制御手段2に設定するPI
演算パラメータを補正係数αに応じて補正(修正)す
る。
In the tuning amount correcting means 4, 41 is an amplitude value detecting means for detecting the magnitude (for example, the maximum peak value) of the process amount or the deviation signal (here, the deviation signal DV), and 42 is the magnitude x of the deviation signal DV. A correction coefficient calculation means for calculating the correction coefficient α by 43, and 43 is a correction coefficient output means for outputting the correction coefficient α to the parameter calculation means 33 and setting it in the PI control means 2.
The calculation parameter is corrected (corrected) according to the correction coefficient α.

第3図は、第2図に示す機能を実現するハードウェアの
構成ブロック図である。図において、5は調節計であ
り、制御対象からのプロセス量PV、制御目標値SVを入力
し、操作信号MVを制御対象1に対して出力する。この調
節計5内において、51はプロセス量PV,各種アナログ信
号ei,制御目標値SVを順次選択して入力するマルチプレ
クサ、52はマルチプレクサ51で選択した信号をひとつの
入力とするコンパレータ、53はマイクロプロセッサで、
コンパレータ52からの信号等を入力している。54はプロ
セッサ53からのディジタル信号をアナログ信号に変換す
るD/A変換器、55はD/A変換器54の出力を所定のタイミン
グで保持するサンプルホールド回路で、その出力が制御
対象1への操作信号MVとなる。56はI/Oポート、57は各
種データ等を格納したRAM、58はマイクロプロセッサ53
が行なう主要動作のプログラムを格納したシステムRA
M、59は例えばユーザがプロセスに応じて作成したプロ
グラムを格納したROM、60は表示キーボードで、これら
はデータバスBSを介してマイクロプロセッサ53に結合し
ている。
FIG. 3 is a block diagram of hardware for realizing the functions shown in FIG. In the figure, 5 is a controller, which inputs the process amount PV and the control target value SV from the controlled object and outputs the operation signal MV to the controlled object 1. In the controller 5, 51 is a multiplexer that sequentially selects and inputs the process amount PV, various analog signals ei, and control target value SV, 52 is a comparator that receives the signal selected by the multiplexer 51 as one input, and 53 is a micro. On the processor
A signal or the like from the comparator 52 is input. Reference numeral 54 is a D / A converter that converts a digital signal from the processor 53 into an analog signal, and 55 is a sample hold circuit that holds the output of the D / A converter 54 at a predetermined timing. It becomes the operation signal MV. 56 is an I / O port, 57 is a RAM storing various data, 58 is a microprocessor 53
System RA that stores programs for major operations performed by
M and 59 are, for example, ROMs that store programs created by the user according to processes, and 60 is a display keyboard, which are coupled to the microprocessor 53 via the data bus BS.

ここで、システムROM53には、マイクロプロセッサ53
が、第2図に示す波形観測手段31,パラメータ演算手段3
3,チューニング量補正手段4,PI制御手段2として機能す
るためのプログラムや、制御対象1の最適応答モデルの
データ等からなる目標設定手段32として機能するための
各種データが格納されている。なお、システムROM58,RO
M59はひとつのROMで共用してもよい。
Here, the system ROM 53 contains the microprocessor 53
However, the waveform observing means 31 and the parameter calculating means 3 shown in FIG.
3, a tuning amount correcting means 4, a program for functioning as the PI control means 2, and various data for functioning as a target setting means 32 including data of an optimum response model of the controlled object 1 are stored. System ROM58, RO
M59 may be shared by one ROM.

このように構成した装置における主要な動作を、次に説
明する。
The main operation of the device thus configured will be described below.

第4図は、制御対象1が変動した場合の偏差信号DVの変
化を示す波形図である。
FIG. 4 is a waveform diagram showing changes in the deviation signal DV when the controlled object 1 changes.

パラメータチューニング手段3内の波形観測手段31及
び、チューニング量補正手段4内の振幅値検出手段41
は、例えば第4図に示すような偏差信号DVを入力し、そ
の波形パターンを代表するような評価指標及びその振幅
値(ピーク値x)を求める。
Waveform observation means 31 in the parameter tuning means 3 and amplitude value detection means 41 in the tuning amount correction means 4
For example, a deviation signal DV as shown in FIG. 4 is input, and an evaluation index representative of the waveform pattern and its amplitude value (peak value x) are obtained.

ここで、波形観測手段31は、波形パターンを代表とする
評価指標として、例えば、次のようにして算出される面
積レシオARを求める。すなわち、偏差信号DVの第1ピー
クDV1の発生時点(t1)から続く第2ピーク(DV2)の発
生時点(t2)までの偏差信号DVに係る面積A1と、第2ピ
ークの発生時点t2から続くt2+(t2−t1)時点までの偏
差信号DVに係る面積A2とを演算する(第4図参照)。そ
して、演算して得られた面積A1,A2のレシオから面積レ
シオARを演算する。
Here, the waveform observing means 31 obtains an area ratio AR calculated as follows, for example, as an evaluation index represented by a waveform pattern. That is, the area A1 of the deviation signal DV to generation time of the second peak lasts from time point of generation of the first peak DV1 of the deviation signal DV (t 1) (DV2) (t 2), generation time of the second peak t The area A2 related to the deviation signal DV from 2 to the subsequent time t 2 + (t 2 −t 1 ) is calculated (see FIG. 4). Then, the area ratio AR is calculated from the ratio of the areas A1 and A2 obtained by the calculation.

面積A1,A2,面積レシオARの算出式の一例を(1)式,
(2)式,(3)式に示す。
An example of formulas for calculating the areas A1, A2 and the area ratio AR (1),
This is shown in equations (2) and (3).

また、波形パターンを代表とする、上記した面積レシオ
AR以外に、最大行き過ぎ量(オーバシュート)OVS,面積
A1,A2を求めるために要した時間TAを(4)式,(5)
式に従って求める。
In addition, the above-mentioned area ratio represented by a waveform pattern
Other than AR, maximum overshoot (overshoot) OVS, area
The time TA required to obtain A1 and A2 is expressed by equation (4), (5)
Calculate according to the formula.

TA=2・(t2−t1) (5) このように、波形観測手段31が偏差信号の第1,第2のピ
ークの発生時点から続く偏差信号波形に係る面積A1,A2
を用いた面積レシオARを波形パターンの評価指標のひと
つとすると、第3のピークを検出する必要はなく、従っ
てノイズの影響を受けなくなるという効果がある(第3
ピークは第1,第2のピークに比べて一般にその振幅が小
さいのでノイズとの見分けがつきにくい)。
TA = 2 · (t 2 −t 1 ) (5) In this way, the waveform observing means 31 has areas A 1 and A 2 related to the deviation signal waveform that continues from the time when the first and second peaks of the deviation signal occur.
If the area ratio AR using is used as one of the evaluation indices of the waveform pattern, it is not necessary to detect the third peak, so that there is an effect that it is not affected by noise (the third ratio).
The peak is generally smaller in amplitude than the first and second peaks, so it is difficult to distinguish it from noise).

ここで、(1)式の演算式は、第4図において、斜線を
施した面積A1を求めるものであり、(2)式の演算式
は、第4図において、斜線を施した面積A2を求めるもの
である。従って、例えば面積A1は、応答波形の第1のピ
ーク(DV1)と、第1のピークが表れてから第2のピー
クが表れるまでの時間(t2−t1)に関係したものとなっ
ている。同様に、面積A2は、第2のピーク(DV2)と、
第1のピークが表れてから第2のピークが表れるまでの
時間(t2−t1)に関係したものとなっている。
Here, the arithmetic expression of the equation (1) is for obtaining the shaded area A1 in FIG. 4, and the arithmetic expression of the equation (2) is the shaded area A2 in FIG. It is what you want. Therefore, for example, the area A1 is related to the first peak (DV1) of the response waveform and the time (t 2 −t 1 ) from the appearance of the first peak to the appearance of the second peak. There is. Similarly, the area A2 is the second peak (DV2),
It is related to the time (t 2 −t 1 ) from the appearance of the first peak to the appearance of the second peak.

(3)式による演算は、面積A1,A2のレシオを求めるた
めのもので、この演算式により得られる面積レシオAR
(=A2/A1)からは、制御対象(プロセス)の評価指標
の一つとして良く知られている減衰量(ダンピング量)
に相当するような情報が得られている。
The calculation by the formula (3) is for obtaining the ratio of the areas A1 and A2, and the area ratio AR obtained by this calculation formula
From (= A2 / A1), the attenuation amount (damping amount), which is well known as one of the evaluation indexes of the controlled object (process)
Information is obtained that is equivalent to.

(4)式による演算は、応答波形の第1のピークと第2
のピークとのレシオを求めるためのもので、制御対象の
評価指標の一つとして良く知られているオーバシュート
量に関する情報が得られる。
The calculation by the equation (4) is performed by using the first peak and the second peak of the response waveform.
This is for obtaining the ratio with the peak of, and information about the amount of overshoot, which is well known as one of the evaluation indices of the controlled object, can be obtained.

また、(5)式による演算は、応答波形の周期を求める
ためのもので、これは、制御対象の評価指標の一つとし
て知られている振動周期に関する情報が得られる。
Further, the calculation by the equation (5) is for obtaining the cycle of the response waveform, and this obtains information about the vibration cycle known as one of the evaluation indexes of the controlled object.

この様に、制御対象のダンピング量に相当するような情
報を得るのに、応答波形の前記した面積A1,A2を用いて
算出される面積レシオARを用いるようにすると、応答波
形の中に、例えばノイズNSが、第4図の破線に示すよう
に混入したとしても、その応答波形の面積A2部分は、ノ
イズの重畳により振幅が大きくなった部分と小さくなっ
た部分とが互いに相殺されることとなるので、ノイズ混
入に影響されることはない。
In this way, if the area ratio AR calculated using the above-mentioned areas A1 and A2 of the response waveform is used to obtain information corresponding to the damping amount of the controlled object, in the response waveform, For example, even if the noise NS is mixed in as shown by the broken line in FIG. 4, the area A2 of the response waveform is such that the area where the amplitude is increased and the area where the amplitude is decreased due to superposition of noise cancel each other out. Therefore, it is not affected by noise mixing.

パラメータ演算手段33は、波形観測手段31から与えられ
る波形パターンの各評価指標、AR,OVS,TAと、目標設定
手段32に予じめ記憶させてある最適応答モデルの各デー
タとを比較し、PI演算パラメータを算出する。
Parameter calculating means 33, each evaluation index of the waveform pattern given from the waveform observing means 31, AR, OVS, TA, and each data of the optimal response model stored in advance in the target setting means 32, Calculate PI calculation parameters.

一方、チューニング量補正手段4において、補正係数計
算手段42は、振幅値検出手段41で検出された振幅値xを
入力し、この振幅値xに応じ次のような補正係数αを算
出する。
On the other hand, in the tuning amount correcting means 4, the correction coefficient calculating means 42 inputs the amplitude value x detected by the amplitude value detecting means 41 and calculates the following correction coefficient α according to the amplitude value x.

xが所定のデッドバンド(閾値)DBに対してx≧2・DB
の時、 α=1 DB>x>2DBの時 α=K・x 第5図は、振幅値xと補正係数αとの関係を示す線図で
ある。補正係数αは、振幅値xがDB>x>2DBの範囲内
において、xに比例した1より小さい値となり、xがx
≧2・DBとなると、1となる。
x is a given dead band (threshold) DB x ≧ 2 · DB
When α = 1 DB>x> 2 DB α = K · x FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the amplitude value x and the correction coefficient α. The correction coefficient α is a value smaller than 1 which is proportional to x within the range where the amplitude value x is DB>x> 2DB, and x is x.
It becomes 1 when ≧ 2 · DB.

補正係数出力手段43は、このようにして算出された補正
係数αをパラメータ演算手段33に出力する。
The correction coefficient output means 43 outputs the correction coefficient α calculated in this way to the parameter calculation means 33.

パラメータ演算手段33は、この補正係数αを受け、PI制
御手段2に設定すべき演算パラメータ(比例演算パラメ
ータPB,積分演算パラメータTI)を例えば次式に従って
算出する。
The parameter calculation means 33 receives the correction coefficient α and calculates the calculation parameters (proportional calculation parameter PB, integral calculation parameter TI) to be set in the PI control means 2 according to the following equation, for example.

PB2=(1+α*EAR)*PB1 (6) TI2=(1+α*EOVS)*TI1 (7) ただし、 PB2は次回設定する比例演算パラメータ PB1は今回設定されている比例演算パラメータ TI2は次回設定する積分演算パラメータ TI1は今回設定されている積分演算パラメータ EARは誤差面積レシオ EOVSは誤差オーバシュート αは補正係数 ここで、補正係数αを応答波形の最大振幅xに対して、
第5図に示すような関係としたのは、これまでの経験
と、各種の制御対象について実験した結果から得られて
いる。即ち、応答波形の振幅が、所定のデッドバンドDB
から2DBの間にある場合のように比較的小さいときは、
混入するノイズの影響を受けやすくなっているので、補
正係数αの値を、1より小さな値とすることで、チュー
ニング量を通常より小さくする(絞る)ようにしてい
る。
PB2 = (1 + α * EAR) * PB1 (6) TI2 = (1 + α * EOVS) * TI1 (7) However, PB2 is the proportional calculation parameter that is set next time PB1 is the proportional calculation parameter that is set this time TI2 is the integration that is set next time The calculation parameter TI1 is the integration calculation parameter that is set this time. EAR is the error area ratio. EOVS is the error overshoot. Α is the correction coefficient. Here, the correction coefficient α is the maximum amplitude x of the response waveform.
The relationship as shown in FIG. 5 is obtained from the experience so far and the results of experiments on various controlled objects. That is, the amplitude of the response waveform is
When it is relatively small, such as when it is between
Since it is easy to be influenced by the mixed noise, the value of the correction coefficient α is set to a value smaller than 1, so that the tuning amount is made smaller (closer) than usual.

また、この様な1より小さな値の補正係数αを受けて、
パラメータ演算手段33で行われる、(6)式,(7)式
の演算は、以下のような意味を持っている。なお、
(6)式,(7)式において、*印は乗算符号を示して
いる。
Also, receiving such a correction coefficient α smaller than 1,
The calculations of the expressions (6) and (7) performed by the parameter calculation means 33 have the following meanings. In addition,
In the equations (6) and (7), * indicates a multiplication code.

即ち、PI制御手段2には、あらかじめ、ある比例演算パ
ラメータや、積分演算パラメータが設定されている。波
形観測手段31が観測する応答波形は、今回、PI制御手段
2に設定されている比例演算パラメータPB1、積分演算
パラメータTI1に基づいて演算された操作信号(制御出
力)MVによる制御結果として観測される。その観測波形
の応答状況が、目標設定手段32に設定されている希望す
る応答波形と同じであれば、PI制御手段2に今回設定さ
れている比例演算パラメータPB1や、積分演算パラメー
タTI1を変更しなくともよい。しかし、希望する応答波
形になっていない場合は、次回にPI制御手段2に設定す
る比例演算パラメータPB2、積分演算パラメータTI2が、
(6)式,(7)式を用いて演算されることになる。
That is, the PI control means 2 is preset with a certain proportional calculation parameter or integral calculation parameter. The response waveform observed by the waveform observing means 31 is observed as the control result by the operation signal (control output) MV calculated based on the proportional operation parameter PB1 and the integral operation parameter TI1 set in the PI control means 2 this time. It If the response status of the observed waveform is the same as the desired response waveform set in the target setting means 32, the proportional calculation parameter PB1 and the integral calculation parameter TI1 currently set in the PI control means 2 are changed. You don't have to. However, when the desired response waveform is not obtained, the proportional calculation parameter PB2 and integral calculation parameter TI2 set in the PI control means 2 next time are
The calculation is performed using the equations (6) and (7).

(6)式において、誤差面積レシオEARは、目標設定手
段32に設定されている、希望する応答波形の面積レシオ
と、実際に波形観測手段31で観測された応答波形の面積
レシオAR((3)式で演算される)との誤差であり、同
様に、(7)式において、誤差オーバシュートEOVSは、
目標設定手段32に設定されている、希望する応答波形の
オーバシュートと、実際に波形観測手段31で観測された
応答波形のオーバシュートOVS((4)式で演算され
る)との誤差である。
In the equation (6), the error area ratio EAR is the area ratio of the desired response waveform set in the target setting means 32 and the area ratio AR ((3 of the response waveform actually observed by the waveform observing means 31. ), The error overshoot EOVS is
It is an error between the desired response waveform overshoot set in the target setting means 32 and the response waveform overshoot OVS (calculated by the equation (4)) actually observed by the waveform observing means 31. .

従って、(6)式において、例えば、応答波形の振動が
大きく、面積レシオARが希望する応答波形より大きい
(応答波形の振動が大きい)ような場合、次回の比例演
算パラメータPB2は大きくなり(従って比例ゲインは小
さくなる)、応答波形の振動を抑える方向の演算パラメ
ータに更新されることとなる。
Therefore, in the equation (6), for example, when the vibration of the response waveform is large and the area ratio AR is larger than the desired response waveform (the vibration of the response waveform is large), the next proportional calculation parameter PB2 becomes large (thus, The proportional gain becomes smaller), and the calculation parameter is updated to suppress the vibration of the response waveform.

同様に、(7)式において、例えば、応答波形のオーバ
シュートが希望するオーバシュートより大きいような場
合、次回の積分演算パラメータTI2は大きくなり、積分
動作を効かなくする方向の演算パラメータに更新される
こととなる。
Similarly, in the equation (7), for example, when the overshoot of the response waveform is larger than the desired overshoot, the next integral calculation parameter TI2 becomes large and is updated to the calculation parameter in the direction in which the integral operation is ineffective. The Rukoto.

そして、これらの各演算式において、補正係数αが与え
られると、これらの補正係数は、それぞれ、通常のチュ
ーニング量(α=1の状態)より小さくなるように補正
されることとなる。
Then, in each of these arithmetic expressions, when the correction coefficient α is given, these correction coefficients are respectively corrected so as to be smaller than the normal tuning amount (the state of α = 1).

PI制御手段2は、パラメータ演算手段33によって、設
定,変更されるPI演算パラメータを用いてPI演算を行な
い、その演算結果を操作信号MVとして制御対象1に出力
する。
The PI control unit 2 performs PI calculation using the PI calculation parameter set and changed by the parameter calculation unit 33, and outputs the calculation result to the control target 1 as the operation signal MV.

本発明においては、PI制御手段2に設定、変更する演算
パラメータPB2、TI2が、(6)式,(7)式に従って行
なわれるものであるから、応答波形の評価指標が変らな
い場合でも、偏差信号DVの振幅が小さい場合、補正係数
αも小さくなり、この結果、演算パラメータの変更量が
通常の場合よりも小さくなるように補正され、これによ
って不必要なチューニングが防止される。
In the present invention, the calculation parameters PB2 and TI2 set and changed in the PI control means 2 are calculated according to the equations (6) and (7). Therefore, even if the evaluation index of the response waveform does not change, the deviation When the amplitude of the signal DV is small, the correction coefficient α is also small, and as a result, the amount of change in the calculation parameter is corrected so as to be smaller than in the normal case, thereby preventing unnecessary tuning.

なお、上記の実施例では、波形観測手段は応答波形の評
価指標のひとつとして面積レシオARを求めるようにして
いるが、ピーク値から算出されるダンピングレシオを求
めるようにしてもよい。また、波形観測手段31及び振幅
値検出手段41は、いずれも偏差信号DVを入力するように
したものであるが、制御目標値SVが一定であるものとす
れば、プロセス量PVを入力するようにしてもよい。ま
た、補正係数αの算出式や、パラメータ演算手段33での
演算式は、上述したものに限定されない。また、上述の
説明では、PI制御手段を有する調節計を例にとって説明
したが、PID制御手段を有する調節計に適用してもよ
い。また、補正係数αは、ここでは応答波形の振幅xに
応じて変えるようにしたが、他の条件によっても変更で
きるようにしてもよい。
In the above-mentioned embodiment, the waveform observing means obtains the area ratio AR as one of the evaluation indicators of the response waveform, but it is also possible to obtain the damping ratio calculated from the peak value. Further, the waveform observing means 31 and the amplitude value detecting means 41 are both adapted to input the deviation signal DV, but if the control target value SV is constant, the process amount PV is input. You may Further, the calculation formula of the correction coefficient α and the calculation formula of the parameter calculation means 33 are not limited to those described above. Further, in the above description, the controller having the PI control means is described as an example, but it may be applied to the controller having the PID control means. The correction coefficient α is changed according to the amplitude x of the response waveform here, but may be changed according to other conditions.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明によれば、応答波形
の振幅が比較的小さいような場合であっても、応答波形
に混入するノイズの影響を受けず、常に最適な演算パラ
メータをチューニングすることができる。
(Effects of the Invention) As described in detail above, according to the present invention, even when the amplitude of the response waveform is relatively small, it is not affected by the noise mixed in the response waveform and is always optimal. The calculation parameters can be tuned.

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

第1図は、本発明装置の基本的な機能ブロック図、第2
図は本発明に係る装置の一実施例の機能ブロック図、第
3図は第2図に示す機能を実現するハードウェアの構成
ブロック図、第4図は制御対象1が変動した場合の偏差
信号の変化を示す波形図、第5図は補正係数計算手段に
おける振幅値xと補正係数αとの関係を示す線図、第6
図は従来装置の動作を説明するための図、第7図は従来
技術における問題点を説明するための図である。 1……制御対象、2……PI制御手段、3……パラメータ
チューニング手段、4……チューニング量補正手段。
FIG. 1 is a basic functional block diagram of the device of the present invention, FIG.
FIG. 3 is a functional block diagram of an embodiment of the apparatus according to the present invention, FIG. 3 is a block diagram of hardware for realizing the functions shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a deviation signal when the controlled object 1 changes. FIG. 5 is a waveform diagram showing a change in the above, FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the amplitude value x and the correction coefficient α in the correction coefficient calculating means
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the conventional device, and FIG. 7 is a diagram for explaining the problems in the conventional technique. 1 ... Control object, 2 ... PI control means, 3 ... Parameter tuning means, 4 ... Tuning amount correction means.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河野 孝史 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−245203(JP,A) 特開 昭60−176104(JP,A) 米国特許4602326(US,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Takashi Kono 2-932 Nakamachi, Musashino-shi, Tokyo Inside Yokogawa Electric Co., Ltd. (56) Reference JP-A-61-245203 (JP, A) JP-A-SHO 60-176104 (JP, A) US Patent 4602326 (US, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】プロセス量又はプロセス量と制御目標値と
の偏差信号の応答波形を観測し、当該応答波形の評価指
標に基づいて演算パラメータが最適な値にチューニング
されるようにするパラメータチューニング手段を備えた
調節計において、 演算パラメータのチューニング量を前記応答波形の大き
さが所定の値より小さくなった場合、通常のチューニン
グ量より小さくなる方向に補正する補正係数αを計算す
るチューニング量補正手段を設け、 前記パラメータチューニング手段は、 応答波形(DV)の第1のピーク(DV1)の発生時点
(t1)から続く第の2ピーク(DV2)の発生時点(t2
までの応答波形に係る面積(A1)と、前記発生時点
(t2)から続くt2+(t2−t1)時点までの応答波形に係
る面積(A2)とを求め、求められた面積(A1),(A2)
の面積レシオ(AR)を演算すると共に、この面積レシオ
(AR)に前記チューニング量補正手段で得られた補正係
数(α)を乗じて演算パラメータをチューニングするこ
とを特徴としたセルフ・チューニング調節計。
1. A parameter tuning means for observing a response waveform of a process amount or a deviation signal between a process amount and a control target value, and adjusting a calculation parameter to an optimum value based on an evaluation index of the response waveform. In a controller equipped with: a tuning amount correction means for calculating a correction coefficient α for correcting the tuning amount of the calculation parameter to be smaller than the normal tuning amount when the magnitude of the response waveform becomes smaller than a predetermined value. the provided, said parameter tuning means, the response waveform (DV) first third of second peak lasts from time of occurrence of the peak point of (DV 1) (t 1) of the (DV 2) the time of occurrence (t 2)
The area of the response waveform to (A1), obtains the area (A2) according to said subsequent from the generation time point (t 2) t 2 + ( t 2 -t 1) response waveform to time was determined area (A1), (A2)
The self-tuning controller is characterized in that the area ratio (AR) is calculated and the area ratio (AR) is multiplied by the correction coefficient (α) obtained by the tuning amount correcting means to tune the calculation parameter. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JPH0381802A (en) * 1989-08-25 1991-04-08 Hitachi Ltd Multivariable process controller
JP5083037B2 (en) * 2008-05-28 2012-11-28 オムロンヘルスケア株式会社 Electronic blood pressure monitor

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60176104A (en) * 1984-02-23 1985-09-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Process controller
JPS61245203A (en) * 1985-04-23 1986-10-31 ザ フオツクスボロ カンパニ− Pattern recognition type self adjustment controller

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4602326A (en) 1983-12-12 1986-07-22 The Foxboro Company Pattern-recognizing self-tuning controller

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