JPH09114502A - 制御装置 - Google Patents
制御装置Info
- Publication number
- JPH09114502A JPH09114502A JP7290391A JP29039195A JPH09114502A JP H09114502 A JPH09114502 A JP H09114502A JP 7290391 A JP7290391 A JP 7290391A JP 29039195 A JP29039195 A JP 29039195A JP H09114502 A JPH09114502 A JP H09114502A
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- Control Of Temperature (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】どのような設定値であっても、十分にオーバー
シュートを防止して、最適な制御を可能とした制御装置
を提供する。 【解決手段】制御対象２の設定値ＳＶを設定する設定手
段１３と、この設定値ＳＶの所定の関数である規定操作
量を越えない操作量ＭＶで制御対象２を制御する処理手
段１２とを備えた制御装置。
シュートを防止して、最適な制御を可能とした制御装置
を提供する。 【解決手段】制御対象２の設定値ＳＶを設定する設定手
段１３と、この設定値ＳＶの所定の関数である規定操作
量を越えない操作量ＭＶで制御対象２を制御する処理手
段１２とを備えた制御装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電気炉等の制御
対象の温度等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。
対象の温度等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。
【０００２】
【従来の技術】電気炉等の制御対象を精密に温度制御す
る必要がある場合、目標設定値に対しオーバーシュート
が熱処理物の品質を損なうことになる。
る必要がある場合、目標設定値に対しオーバーシュート
が熱処理物の品質を損なうことになる。
【０００３】このため、ＰＩＤ制御、オートチューニン
グ、ファジィ制御等が行われているが、設定温度が異な
ると必ずしも十分満足の行く制御ができなかった。
グ、ファジィ制御等が行われているが、設定温度が異な
ると必ずしも十分満足の行く制御ができなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】これは、ある設定温度
に対し初期の最適な操作量による印加電圧が、他の設定
温度や設定初期偏差が小さい場合では、適正なものとな
らないためである。
に対し初期の最適な操作量による印加電圧が、他の設定
温度や設定初期偏差が小さい場合では、適正なものとな
らないためである。
【０００５】例えば、図３（ａ）で示すように、異なる
大きさ設定値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のすべてに対し立上がり
時１００％の操作量ＭＶが与えられるため、高い設定値
Ｐ１では曲線Ａ１のように時間ｔに対する測定値ＰＶの
オーバーシュートは少ないが、低い設定値Ｐ２，Ｐ３で
は曲線Ａ２、Ａ３のようにオーバーシュートが大きくな
り安定しないものとなる。また、オーバーシュートを抑
制しようとすると、多くは抑制がかかりすぎ、整定時間
が長くなってしまう問題点があった。なお、点線Ｍ１は
設定値Ｐ２ついての操作量例である。
大きさ設定値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のすべてに対し立上がり
時１００％の操作量ＭＶが与えられるため、高い設定値
Ｐ１では曲線Ａ１のように時間ｔに対する測定値ＰＶの
オーバーシュートは少ないが、低い設定値Ｐ２，Ｐ３で
は曲線Ａ２、Ａ３のようにオーバーシュートが大きくな
り安定しないものとなる。また、オーバーシュートを抑
制しようとすると、多くは抑制がかかりすぎ、整定時間
が長くなってしまう問題点があった。なお、点線Ｍ１は
設定値Ｐ２ついての操作量例である。
【０００６】この発明の目的は、以上の点に鑑み、どの
ような設定値であっても、十分にオーバーシュートを防
止して、最適な制御を可能とした制御装置を提供するこ
とである。
ような設定値であっても、十分にオーバーシュートを防
止して、最適な制御を可能とした制御装置を提供するこ
とである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、制御対象の
設定値を設定する設定手段と、特に設定値の所定の関数
の規定操作量を越えない操作量で制御対象を制御する処
理手段とを備えるようにした制御装置である。
設定値を設定する設定手段と、特に設定値の所定の関数
の規定操作量を越えない操作量で制御対象を制御する処
理手段とを備えるようにした制御装置である。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は、この発明の一実施例を示
す構成説明図である。
す構成説明図である。
【０００９】図において、１はμＣＰＵ等を含む制御装
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（出力）ＭＶを制御対象２に供給し、所定
の制御を行なっている。つまり、電気炉のような制御対
象２の温度等の測定値ＰＶを熱電対等の温度センサ３で
検出して制御装置１に入力し、この制御装置１の入力手
段１１で所定の入力処理や測定がなされ、処理手段１２
で設定手段１３で設定された設定値ＳＶと比較しＰＩＤ
演算その他の処理がなされ、出力手段１４から所定の操
作量が出力され、この操作量ＭＶに応じて操作手段４は
電源５から制御対象１のヒータ６へ供給されるの電力等
をオン・オフ操作し、制御対象２のヒータ６の発熱量が
制御され、所定の温度とされる。また、制御対象１には
所定量の被加熱物７が入れられている。
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（出力）ＭＶを制御対象２に供給し、所定
の制御を行なっている。つまり、電気炉のような制御対
象２の温度等の測定値ＰＶを熱電対等の温度センサ３で
検出して制御装置１に入力し、この制御装置１の入力手
段１１で所定の入力処理や測定がなされ、処理手段１２
で設定手段１３で設定された設定値ＳＶと比較しＰＩＤ
演算その他の処理がなされ、出力手段１４から所定の操
作量が出力され、この操作量ＭＶに応じて操作手段４は
電源５から制御対象１のヒータ６へ供給されるの電力等
をオン・オフ操作し、制御対象２のヒータ６の発熱量が
制御され、所定の温度とされる。また、制御対象１には
所定量の被加熱物７が入れられている。
【００１０】また、必要に応じ、制御に先立ち、制御装
置１から制御対象２に所定のたとえば１００％の操作量
のステップ出力を与えたときに、図３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から、ムダ時間Ｌを求めたり、そ
の応答から、時定数Ｔ、プロセス（比例）ゲインＧｐ等
を求めておく。もちろん、ステップ応答法その他の方法
で求めてよく、ＰＩＤ定数も求めておく。
置１から制御対象２に所定のたとえば１００％の操作量
のステップ出力を与えたときに、図３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から、ムダ時間Ｌを求めたり、そ
の応答から、時定数Ｔ、プロセス（比例）ゲインＧｐ等
を求めておく。もちろん、ステップ応答法その他の方法
で求めてよく、ＰＩＤ定数も求めておく。
【００１１】ところで、所定の目標とする設定値ＳＶに
おける整定操作量ＭＶｐは、制御対象２のプロセスゲイ
ンＧｐと設定値ＳＶとで定まるＭＶｐ＝ＳＶ／Ｇｐとな
り、これを制御対象２に与えれば、最終的な測定値ＰＶ
＝Ｇｐ・ＭＶｐは、ほぼ設定値ＳＶとなる。つまり、図
２で示すように、初期の測定値ＰＶが０から始まると
し、曲線Ｃ０が設定値ＰＶとプロセスゲインＧｐに応じ
て定まる整定操作量ＭＶｐを与える関数で、電力を制御
対象２に与えるとすると、ほぼ１次式等となる。この整
定操作量ＭＶｐを与えれば、無限時間経過するとほぼ最
終的な測定値ＰＶ＝Ｇｐ・ＭＶｐとなる。しかしなが
ら、被加熱物７の存在や、ムダ時間Ｌ、整定時間を速め
る等により、通常やや高めとする。例えば、ムダ時間Ｌ
が大きいときは、初期に大きな操作量を与え過ぎると大
きくオーバーシュートするおそれがあるので、曲線Ｃ１
のようにやや傾きを小さくし、ムダ時間Ｌが小さいとき
は、曲線Ｃ２のようにやや傾きを大きくしてよい。
おける整定操作量ＭＶｐは、制御対象２のプロセスゲイ
ンＧｐと設定値ＳＶとで定まるＭＶｐ＝ＳＶ／Ｇｐとな
り、これを制御対象２に与えれば、最終的な測定値ＰＶ
＝Ｇｐ・ＭＶｐは、ほぼ設定値ＳＶとなる。つまり、図
２で示すように、初期の測定値ＰＶが０から始まると
し、曲線Ｃ０が設定値ＰＶとプロセスゲインＧｐに応じ
て定まる整定操作量ＭＶｐを与える関数で、電力を制御
対象２に与えるとすると、ほぼ１次式等となる。この整
定操作量ＭＶｐを与えれば、無限時間経過するとほぼ最
終的な測定値ＰＶ＝Ｇｐ・ＭＶｐとなる。しかしなが
ら、被加熱物７の存在や、ムダ時間Ｌ、整定時間を速め
る等により、通常やや高めとする。例えば、ムダ時間Ｌ
が大きいときは、初期に大きな操作量を与え過ぎると大
きくオーバーシュートするおそれがあるので、曲線Ｃ１
のようにやや傾きを小さくし、ムダ時間Ｌが小さいとき
は、曲線Ｃ２のようにやや傾きを大きくしてよい。
【００１２】また、初期の測定値ＰＶが０でなく、高い
値Ｐｉからスタートする初期偏差値が小さいときは、関
数曲線Ｃ１では、大きすぎるので、関数Ｃ３のようにや
や低い曲線を用いる。また、制御対象２の熱の逃げ等が
あるものでは、設定値ＳＶが小さいときにも、ある程度
の操作量が必要なので、ＳＶが０で操作量は０よりも大
きい値を取る。なお、最大操作量ＭＶ０に対応して最大
設定値ＳＶ０、最終測定値となる。
値Ｐｉからスタートする初期偏差値が小さいときは、関
数曲線Ｃ１では、大きすぎるので、関数Ｃ３のようにや
や低い曲線を用いる。また、制御対象２の熱の逃げ等が
あるものでは、設定値ＳＶが小さいときにも、ある程度
の操作量が必要なので、ＳＶが０で操作量は０よりも大
きい値を取る。なお、最大操作量ＭＶ０に対応して最大
設定値ＳＶ０、最終測定値となる。
【００１３】以上のことから、一般的には、規定操作量
ＭＶｓは、所定の関数Ｆ，Ｇの次式で与えられる。
ＭＶｓは、所定の関数Ｆ，Ｇの次式で与えられる。
【００１４】 ＭＶｓ＝Ｆ（ＳＶ，Ｐｉ，Ｇｐ，Ｌ，Ｘ） （１） ＭＶｓ＝Ｇ（ＳＶ／Ｇｐ，Ｐｉ，Ｌ，Ｘ） （２） ここで、ＳＶ：設定値、Ｐｉ：初期値（初期測定値）、
Ｇｐ：プロセス（比例）ゲイン、Ｌ：ムダ時間、Ｘ：被
加熱物の量等のその他の量の変数因子、である。
Ｇｐ：プロセス（比例）ゲイン、Ｌ：ムダ時間、Ｘ：被
加熱物の量等のその他の量の変数因子、である。
【００１５】また、Ｈ，Ｉを所定の関数とし、ａ１，ａ
２，ｂ１，ｂ２を定数とし、設定値又は設定値とプロセ
スゲインの比である整定操作量ＭＶｐ＝ＳＶ／Ｇｐに基
き、簡単には規定操作量ＭＶｓは次式となる。
２，ｂ１，ｂ２を定数とし、設定値又は設定値とプロセ
スゲインの比である整定操作量ＭＶｐ＝ＳＶ／Ｇｐに基
き、簡単には規定操作量ＭＶｓは次式となる。
【００１６】 ＭＶｓ＝Ｈ（ＳＶ）＝ａ１・ＳＶ＋ｂ１ （３） ＭＶｓ＝Ｉ（ＭＶｐ）＝ａ２・ＭＶｐ＋ｂ２ （４） つまり、制御装置１で、制御対象２の設定値ＳＶを設定
手段１３で設定し、処理手段１２は、この設定値ＳＶに
基き定めた、（１）〜（４）式、又は、図２のような所
定の上記関数Ｆ等で定まる規定操作量ＭＶｓを越えない
操作量ＭＶで制御対象２を、あらかじめ設定若しくは先
に求めたＰＩＤ定数等で制御する。
手段１３で設定し、処理手段１２は、この設定値ＳＶに
基き定めた、（１）〜（４）式、又は、図２のような所
定の上記関数Ｆ等で定まる規定操作量ＭＶｓを越えない
操作量ＭＶで制御対象２を、あらかじめ設定若しくは先
に求めたＰＩＤ定数等で制御する。
【００１７】図３（ｂ）で示すように、設定値Ｐ１，Ｐ
２，Ｐ３に対し、操作量ＭＶの最大値は、通常、上記関
数Ｆ等で定まる整定操作量より大きい規定操作量ＭＶｓ
を越えないので、初期の操作量は１００％以下で、立上
がりの傾斜は夫々異なり、例えば設定値Ｐ２のときは曲
線Ｍ２のように初期操作量を８０％以下に規制して抑
え、時間ｔに対し測定値ＰＶは、ほとんどオーバーシュ
ートすることなく整定時間も長くならず制御される。以
上のことにより、オーバーシュートを抑制し、かつ、整
定時間も短縮し、良好な制御が実現できる。
２，Ｐ３に対し、操作量ＭＶの最大値は、通常、上記関
数Ｆ等で定まる整定操作量より大きい規定操作量ＭＶｓ
を越えないので、初期の操作量は１００％以下で、立上
がりの傾斜は夫々異なり、例えば設定値Ｐ２のときは曲
線Ｍ２のように初期操作量を８０％以下に規制して抑
え、時間ｔに対し測定値ＰＶは、ほとんどオーバーシュ
ートすることなく整定時間も長くならず制御される。以
上のことにより、オーバーシュートを抑制し、かつ、整
定時間も短縮し、良好な制御が実現できる。
【００１８】なお、規定操作量は、図２では１次式で示
したが、電圧、電流制御では、設定値の２乗の２次式で
もよく、また、実際に実験的に任意に定めてもよい。つ
まり、上記関数は、設定値に対し１次式又は２次式又は
設定値とプロセスゲインとの比である整定操作量又はこ
の整定操作量より大きい値や、設定値又は初期値又はム
ダ時間又はプロセスゲインまたはその他の量の関数等で
ある。また、以上、電気炉を例にとって説明したが、ガ
ス炉等その他の炉や、さまざまな制御対象に適用でき
る。
したが、電圧、電流制御では、設定値の２乗の２次式で
もよく、また、実際に実験的に任意に定めてもよい。つ
まり、上記関数は、設定値に対し１次式又は２次式又は
設定値とプロセスゲインとの比である整定操作量又はこ
の整定操作量より大きい値や、設定値又は初期値又はム
ダ時間又はプロセスゲインまたはその他の量の関数等で
ある。また、以上、電気炉を例にとって説明したが、ガ
ス炉等その他の炉や、さまざまな制御対象に適用でき
る。
【００１９】
【発明の効果】以上述べたように、この発明は、制御対
象の設定値を設定する設定手段と、この設定値の所定の
関数である規定操作量を越えない操作量で制御対象を制
御する処理手段とを備えるようにした制御装置である。
このため、設定値の大きさに応じた、特に設定値とプロ
セスゲインの比である整定操作量に基き定めた最適の規
定操作量を越えない操作量で、的確に制御しているの
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。また、制御対象の状
態量、ムダ時間、プロセスゲイン等をあらかじめ求めて
おくと、自動的に、設定値に対応した規定操作量が求ま
り、何ら人手を要することなく、どのような設定値であ
っても、十分にオーバーシュートを防止して、整定時間
も長くならず、最適な制御が可能となる。また、上記関
数は、設定値に対し１次式又は２次式又は設定値とプロ
セスゲインとの比である整定操作量又はこの整定操作量
より大きい値や、設定値又は初期値又はムダ時間又はプ
ロセスゲインまたはその他の関数等で、制御対象に応じ
て、最適なものを選択して用いればよい。
象の設定値を設定する設定手段と、この設定値の所定の
関数である規定操作量を越えない操作量で制御対象を制
御する処理手段とを備えるようにした制御装置である。
このため、設定値の大きさに応じた、特に設定値とプロ
セスゲインの比である整定操作量に基き定めた最適の規
定操作量を越えない操作量で、的確に制御しているの
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。また、制御対象の状
態量、ムダ時間、プロセスゲイン等をあらかじめ求めて
おくと、自動的に、設定値に対応した規定操作量が求ま
り、何ら人手を要することなく、どのような設定値であ
っても、十分にオーバーシュートを防止して、整定時間
も長くならず、最適な制御が可能となる。また、上記関
数は、設定値に対し１次式又は２次式又は設定値とプロ
セスゲインとの比である整定操作量又はこの整定操作量
より大きい値や、設定値又は初期値又はムダ時間又はプ
ロセスゲインまたはその他の関数等で、制御対象に応じ
て、最適なものを選択して用いればよい。
【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】この発明に関する動作説明図である。
１ 制御装置 ２ 制御対象 １１ 入力手段 １２ 処理手段 １３ 設定手段 １４ 出力手段 ３ 温度センサ ４ 操作手段 ５ 電源 ６ ヒータ ７ 被加熱物 ＳＶ 設定値 ＰＶ 測定値 ＭＶ 操作量
Claims (3)
- 【請求項１】制御対象の設定値を設定する設定手段と、
この設定値の所定の関数である規定操作量を越えない操
作量で制御対象を制御する処理手段とを備えた制御装
置。 - 【請求項２】前記関数は、設定値の１次式又は２次式又
は設定値とプロセスゲインとの比である整定操作量又は
この整定操作量より大きい値の関数であることを特徴と
する請求項１記載の制御装置。 - 【請求項３】前記関数は、設定値又は初期値又はムダ時
間又はプロセスゲイン又はその他の量の関数であること
をを特徴とする請求項１又は請求項２記載の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7290391A JPH09114502A (ja) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | 制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7290391A JPH09114502A (ja) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | 制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09114502A true JPH09114502A (ja) | 1997-05-02 |
Family
ID=17755411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7290391A Pending JPH09114502A (ja) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | 制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09114502A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011034386A (ja) * | 2009-08-03 | 2011-02-17 | Nippon Signal Co Ltd:The | 温度制御装置及び温度制御方法 |
-
1995
- 1995-10-12 JP JP7290391A patent/JPH09114502A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011034386A (ja) * | 2009-08-03 | 2011-02-17 | Nippon Signal Co Ltd:The | 温度制御装置及び温度制御方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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