JPH09179602A - 目標値フィルタ形２自由度ｐｉｄ調節装置 - Google Patents
目標値フィルタ形２自由度ｐｉｄ調節装置Info
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- JPH09179602A JPH09179602A JP33697495A JP33697495A JPH09179602A JP H09179602 A JPH09179602 A JP H09179602A JP 33697495 A JP33697495 A JP 33697495A JP 33697495 A JP33697495 A JP 33697495A JP H09179602 A JPH09179602 A JP H09179602A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 目標値変化に対する制御量の応答特性を
限界まで速応化することにある。 【解決手段】 目標値信号を２自由度化するための目標
値フィルタを径由させて得られる実効目標値信号と制御
対象からのフィードバック信号である制御量信号との偏
差に基づいてＰＩＤ（Ｐ：比例，Ｉ：積分，Ｄ：微分）
調節演算を実行し、この調節演算によって得られる操作
信号を前記制御対象に印加する目標値フィルタ形２自由
度ＰＩＤ調節装置であって、前記目標値フィルタ２１
に、積分時間に比例した微分時間をもつ比例微分演算手
段２２を付加し、目標値信号ＳＶから実効目標値信号Ｓ
Ｖ0 ′を取り出す目標値フィルタ形２自由度ＰＩＤ調節
装置である。
限界まで速応化することにある。 【解決手段】 目標値信号を２自由度化するための目標
値フィルタを径由させて得られる実効目標値信号と制御
対象からのフィードバック信号である制御量信号との偏
差に基づいてＰＩＤ（Ｐ：比例，Ｉ：積分，Ｄ：微分）
調節演算を実行し、この調節演算によって得られる操作
信号を前記制御対象に印加する目標値フィルタ形２自由
度ＰＩＤ調節装置であって、前記目標値フィルタ２１
に、積分時間に比例した微分時間をもつ比例微分演算手
段２２を付加し、目標値信号ＳＶから実効目標値信号Ｓ
Ｖ0 ′を取り出す目標値フィルタ形２自由度ＰＩＤ調節
装置である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は各種のプロセス制御
システムに利用される目標値フィルタ形２自由度ＰＩＤ
調節装置に関する。
システムに利用される目標値フィルタ形２自由度ＰＩＤ
調節装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＰＩＤ（Ｐ：比例，Ｉ：積分，Ｄ：微
分）調節装置は、制御の有史以来、あらゆる産業分野で
広く利用されており、これら産業分野で多用されている
制御システムにはもはやＰＩＤ調節装置なしには成り立
たなくなってきている。
分）調節装置は、制御の有史以来、あらゆる産業分野で
広く利用されており、これら産業分野で多用されている
制御システムにはもはやＰＩＤ調節装置なしには成り立
たなくなってきている。
【０００３】このＰＩＤ調節装置は、基本的には外乱が
制御系に入ったときにその影響をいかに抑制するかとい
う外乱抑制特性と、目標値変化に対していかに追従する
かという目標値追従特性とが必要となってくる。しか
し、ＰＩＤ調節装置の誕生以来、長らく適用されてきた
１自由度ＰＩＤ調節装置では、ＰＩＤパラメータが１種
類しか設定できないために、外乱抑制特性と目標値追従
特性との両方を最適化することができなかった。
制御系に入ったときにその影響をいかに抑制するかとい
う外乱抑制特性と、目標値変化に対していかに追従する
かという目標値追従特性とが必要となってくる。しか
し、ＰＩＤ調節装置の誕生以来、長らく適用されてきた
１自由度ＰＩＤ調節装置では、ＰＩＤパラメータが１種
類しか設定できないために、外乱抑制特性と目標値追従
特性との両方を最適化することができなかった。
【０００４】しかし、近年，ＰＩＤパラメータを２種類
独立して設定できる２自由度ＰＩＤ調節装置が実用化さ
れ、外乱抑制特性と目標値追従特性との両方を最適化で
きるようになってきた。
独立して設定できる２自由度ＰＩＤ調節装置が実用化さ
れ、外乱抑制特性と目標値追従特性との両方を最適化で
きるようになってきた。
【０００５】この２自由度ＰＩＤ調節装置の実現方法は
種々あるが、１自由度ＰＩＤ調節装置の目標値にフィル
タを挿入することにより、２自由度化した目標値フィル
タ形２自由度ＰＩＤ調節装置が多用されている。この従
来の先進的目標値フィルタの伝達関数Ｆ(S) は、下記式
に示すような複合機能フィルタ構成となっている。
種々あるが、１自由度ＰＩＤ調節装置の目標値にフィル
タを挿入することにより、２自由度化した目標値フィル
タ形２自由度ＰＩＤ調節装置が多用されている。この従
来の先進的目標値フィルタの伝達関数Ｆ(S) は、下記式
に示すような複合機能フィルタ構成となっている。
【０００６】 Ｆ(S) ＝｛（１＋α・βＴI ・S ）／（１＋βＴI ・S ）｝ ……（１） 但し、α：比例ゲイン２自由度化係数（０≦α≦１） β：積分時間２自由度化係数（０≦β≦１） ＴI ：積分時間、S ：ラプラス演算子である。
【０００７】そこで、前記（１）式を変形すると、下記
する（２）式のようになる。 Ｆ(S) ＝α＋（１−α）・｛１／（１＋βＴI ・S ）｝ ……（２） 図４はこの（２）式の伝達関数をもつ従来の目標値フィ
ルタ形２自由度ＰＩＤ調節装置を示すブロック構成図で
ある。この調節装置は、目標値ＳＶを係数手段１にて比
例ゲイン２自由度化係数αを乗算し、この係数手段１の
乗算によって得られる乗算出力を、減算手段２および加
算手段３に導入する。この減算手段２では、ＳＶ・（１
−α）なる出力信号を取り出し、時定数βＴI をもつ１
次遅れ手段４に入力し、次のような演算により、 ＳＶ・（１−α）・｛１／（１＋βＴI ・S ）｝ ……（３） なる出力信号を取り出して前記加算手段３に導入スル。
この加算手段３では、一次遅れ手段４の出力と先の係数
手段１の出力ＳＶ・αとを加算合成し、 ＳＶ0 ＝ＳＶ・｛α＋（１−α）・１／（１＋βＴI ・S ）｝ ……（４） なる実効目標値信号ＳＶ0 を求めた後、この実効目標値
信号ＳＶ0 と制御量ＰＶとが一致するように制御する。
する（２）式のようになる。 Ｆ(S) ＝α＋（１−α）・｛１／（１＋βＴI ・S ）｝ ……（２） 図４はこの（２）式の伝達関数をもつ従来の目標値フィ
ルタ形２自由度ＰＩＤ調節装置を示すブロック構成図で
ある。この調節装置は、目標値ＳＶを係数手段１にて比
例ゲイン２自由度化係数αを乗算し、この係数手段１の
乗算によって得られる乗算出力を、減算手段２および加
算手段３に導入する。この減算手段２では、ＳＶ・（１
−α）なる出力信号を取り出し、時定数βＴI をもつ１
次遅れ手段４に入力し、次のような演算により、 ＳＶ・（１−α）・｛１／（１＋βＴI ・S ）｝ ……（３） なる出力信号を取り出して前記加算手段３に導入スル。
この加算手段３では、一次遅れ手段４の出力と先の係数
手段１の出力ＳＶ・αとを加算合成し、 ＳＶ0 ＝ＳＶ・｛α＋（１−α）・１／（１＋βＴI ・S ）｝ ……（４） なる実効目標値信号ＳＶ0 を求めた後、この実効目標値
信号ＳＶ0 と制御量ＰＶとが一致するように制御する。
【０００８】この制御にあっては、偏差手段５にて実効
目標値信号ＳＶ0 と制御量ＰＶとの偏差を取り出し、こ
れをＰＩ調節手段６に導入し、ここでＰＩ調節演算によ
り得られる出力信号と、制御量ＰＶを微分手段７に印加
して微分演算により得られる出力信号とを減算手段８に
導入し、ＰＩ調節演算出力から微分演算出力を減算し操
作信号ＭＶを取り出し、制御対象９に印加し、制御量Ｐ
Ｖを実効目標値信号ＳＶ0 ，最終的には目標値ＳＶに一
致するように制御する。
目標値信号ＳＶ0 と制御量ＰＶとの偏差を取り出し、こ
れをＰＩ調節手段６に導入し、ここでＰＩ調節演算によ
り得られる出力信号と、制御量ＰＶを微分手段７に印加
して微分演算により得られる出力信号とを減算手段８に
導入し、ＰＩ調節演算出力から微分演算出力を減算し操
作信号ＭＶを取り出し、制御対象９に印加し、制御量Ｐ
Ｖを実効目標値信号ＳＶ0 ，最終的には目標値ＳＶに一
致するように制御する。
【０００９】このような２自由度ＰＩＤ調節装置におい
ては、ＰＩＤパラメータであるＫP（比例ゲイン）、ＴI
（積分時間）、ＴD （微分時間）は制御系に外乱が入
ったときの外乱抑制特性が最適となるような値に決定さ
れ、一方、２自由度化係数α，βは目標値を変化させた
ときの目標値追従特性が最適になるような値に決定され
る。
ては、ＰＩＤパラメータであるＫP（比例ゲイン）、ＴI
（積分時間）、ＴD （微分時間）は制御系に外乱が入
ったときの外乱抑制特性が最適となるような値に決定さ
れ、一方、２自由度化係数α，βは目標値を変化させた
ときの目標値追従特性が最適になるような値に決定され
る。
【００１０】そこで、以上のような従来装置を用いて、
目標値変化に対する応答特性を観測すると、図５に示す
ようになる。すなわち、図５（ａ）の（１）に示すよう
に目標値ＳＶをステップ状に変化させたとき、実効目標
値信号ＳＶ0 は同図（ａ）の（２）のようになり、一
方、目標値ＳＶの変化に対する制御量ＰＶは同図（ｂ）
の（イ）に示すような応答特性となる。
目標値変化に対する応答特性を観測すると、図５に示す
ようになる。すなわち、図５（ａ）の（１）に示すよう
に目標値ＳＶをステップ状に変化させたとき、実効目標
値信号ＳＶ0 は同図（ａ）の（２）のようになり、一
方、目標値ＳＶの変化に対する制御量ＰＶは同図（ｂ）
の（イ）に示すような応答特性となる。
【００１１】従って、この応答特性から分かるように、
目標値ＳＶがステップ状に変化したとき、実効目標値信
号ＳＶ0 は比例成分と一時遅れ成分との合成値となって
いるので、どうしても目標値変化に対する制御量ＰＶの
応答が遅れてしまい、速応性に限界がでてくる。
目標値ＳＶがステップ状に変化したとき、実効目標値信
号ＳＶ0 は比例成分と一時遅れ成分との合成値となって
いるので、どうしても目標値変化に対する制御量ＰＶの
応答が遅れてしまい、速応性に限界がでてくる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】従って、以上のような
従来の目標値フィルタ形２自由度ＰＩＤ調節装置におい
ては、２自由度化の達成によって制御性はかなり改善さ
れているものの、目標値追従特性の速応性に限界がでて
くる。特に、近年の制御システムでは、本格的なフレキ
シブル化や高品質な製品を作るために、より一層の速応
性の改善が要請されており、この要請に対応するために
は、制御システムの基盤を構成する２自由度ＰＩＤ調節
装置群の目標値変化に対する制御量の速応性を限界まで
改善する必要がある。
従来の目標値フィルタ形２自由度ＰＩＤ調節装置におい
ては、２自由度化の達成によって制御性はかなり改善さ
れているものの、目標値追従特性の速応性に限界がでて
くる。特に、近年の制御システムでは、本格的なフレキ
シブル化や高品質な製品を作るために、より一層の速応
性の改善が要請されており、この要請に対応するために
は、制御システムの基盤を構成する２自由度ＰＩＤ調節
装置群の目標値変化に対する制御量の速応性を限界まで
改善する必要がある。
【００１３】そこで、請求項１〜４に対応する発明は、
目標値変化に対する制御量の応答特性の速応化を図る目
標値フィルタ形２自由度ＰＩＤ調節装置を提供すること
にある。
目標値変化に対する制御量の応答特性の速応化を図る目
標値フィルタ形２自由度ＰＩＤ調節装置を提供すること
にある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に対応する発明は、目標値信号を２自由度
化するための目標値フィルタを径由させて得られる実効
目標値信号と制御対象からのフィードバック信号である
制御量信号との偏差に基づいてＰＩＤ（Ｐ：比例，Ｉ：
積分，Ｄ：微分）調節演算を実行し、この調節演算によ
って得られる操作信号を前記制御対象に印加する目標値
フィルタ形２自由度ＰＩＤ調節装置において、前記目標
値フィルタに積分時間に比例した微分時間をもつ不完全
微分手段を付加し、目標値の変化に対する応答特性を速
応化する目標値フィルタ形２自由度ＰＩＤ調節装置であ
る。
に、請求項１に対応する発明は、目標値信号を２自由度
化するための目標値フィルタを径由させて得られる実効
目標値信号と制御対象からのフィードバック信号である
制御量信号との偏差に基づいてＰＩＤ（Ｐ：比例，Ｉ：
積分，Ｄ：微分）調節演算を実行し、この調節演算によ
って得られる操作信号を前記制御対象に印加する目標値
フィルタ形２自由度ＰＩＤ調節装置において、前記目標
値フィルタに積分時間に比例した微分時間をもつ不完全
微分手段を付加し、目標値の変化に対する応答特性を速
応化する目標値フィルタ形２自由度ＰＩＤ調節装置であ
る。
【００１５】請求項１に対応する発明は、以上のような
手段を講じることにより、目標値フィルタに積分時間に
比例した微分時間をもつ不完全微分手段を付加したこと
により、目標値が変化したとき、目標値フィルタの出力
信号として、比例成分および一次遅れ成分の他、微分成
分を取り出し、そのうち微分の強さを調整することによ
って目標値追従特性を独立に限界まで速応化することが
できる。
手段を講じることにより、目標値フィルタに積分時間に
比例した微分時間をもつ不完全微分手段を付加したこと
により、目標値が変化したとき、目標値フィルタの出力
信号として、比例成分および一次遅れ成分の他、微分成
分を取り出し、そのうち微分の強さを調整することによ
って目標値追従特性を独立に限界まで速応化することが
できる。
【００１６】請求項２に対応する発明は、請求項１に対
応する発明を構成する目標値フィルタおよび不完全微分
手段の伝達関数Ｆ1 (S) として、下記式のような構成を
もった目標値フィルタ形２自由度ＰＩＤ調節装置であ
る。
応する発明を構成する目標値フィルタおよび不完全微分
手段の伝達関数Ｆ1 (S) として、下記式のような構成を
もった目標値フィルタ形２自由度ＰＩＤ調節装置であ
る。
【００１７】 Ｆ1 (S) ＝｛（１＋αβＴI ・S ）／（１＋βＴI ・S ）｝ ・｛（１＋εβＴI ・S ）／（１＋δεβＴI ・S ）｝…（５） 上式においてα：比例ゲイン２自由度化係数（０〜
１）、β：積分時間２自由度化係数（１〜２）、ε：定
数（０〜１）、δ：微分係数（０〜１）、εβＴI：微
分時間である。
１）、β：積分時間２自由度化係数（１〜２）、ε：定
数（０〜１）、δ：微分係数（０〜１）、εβＴI：微
分時間である。
【００１８】この請求項２に対応する発明は、以上のよ
うな手段を講じたことにより、２自由度化のための目標
値フィルタの出力信号に、積分時間に比例した進み／遅
れ形微分を実行し乗算補正するとともに、この微分の強
さを調整することにより、目標値追従特性を独立に限界
まで速応化することができる。
うな手段を講じたことにより、２自由度化のための目標
値フィルタの出力信号に、積分時間に比例した進み／遅
れ形微分を実行し乗算補正するとともに、この微分の強
さを調整することにより、目標値追従特性を独立に限界
まで速応化することができる。
【００１９】次に、請求項３に対応する発明は、請求項
１に対応する発明を構成する目標値フィルタおよび不完
全微分手段の伝達関数Ｆ2 (S) として、下記式のように
構成をもつ目標値フィルタ形２自由度ＰＩＤ調節装置で
ある。 Ｆ2 (S) ＝α・［１＋｛（１＋εβＴI ・S ）／（１＋δεβＴI ・S ）｝］ ＋（１−α）・｛１／（βＴI ・S ）｝ …（６） 上式においてα：比例ゲイン２自由度化係数（０〜
１）、β：積分時間２自由度化係数（１〜２）、ε：定
数（０〜１）、δ：微分係数（０〜１）、εβＴI：微
分時間である。
１に対応する発明を構成する目標値フィルタおよび不完
全微分手段の伝達関数Ｆ2 (S) として、下記式のように
構成をもつ目標値フィルタ形２自由度ＰＩＤ調節装置で
ある。 Ｆ2 (S) ＝α・［１＋｛（１＋εβＴI ・S ）／（１＋δεβＴI ・S ）｝］ ＋（１−α）・｛１／（βＴI ・S ）｝ …（６） 上式においてα：比例ゲイン２自由度化係数（０〜
１）、β：積分時間２自由度化係数（１〜２）、ε：定
数（０〜１）、δ：微分係数（０〜１）、εβＴI：微
分時間である。
【００２０】この請求項３に対応する発明は、以上のよ
うな手段を講じたことにより、比例成分に比例した大き
さの信号に対して、積分時間に比例した微分時間をもつ
不完全微分を実行し加算補正するとともに、その微分の
強さを調整することによって、目標値追従特性を独立に
限界まで速応化することができる。
うな手段を講じたことにより、比例成分に比例した大き
さの信号に対して、積分時間に比例した微分時間をもつ
不完全微分を実行し加算補正するとともに、その微分の
強さを調整することによって、目標値追従特性を独立に
限界まで速応化することができる。
【００２１】さらに、請求項４に対応する発明は、請求
項１に対応する発明を構成する目標値フィルタおよび不
完全微分手段の伝達関数Ｆ3 (S) として、下記式のよう
に構成した目標値フィルタ形２自由度ＰＩＤ調節装置で
ある。
項１に対応する発明を構成する目標値フィルタおよび不
完全微分手段の伝達関数Ｆ3 (S) として、下記式のよう
に構成した目標値フィルタ形２自由度ＰＩＤ調節装置で
ある。
【００２２】 Ｆ3 (S) ＝α＋（１−α）・［｛１／（１＋βＴI ・S ）｝ ＋｛（εβＴI ・S ）／（１＋δεβＴI ・S ）｝］…（７） 上式においてα：比例ゲイン２自由度化係数（０〜
１）、β：積分時間２自由度化係数（１〜２）、ε：定
数（０〜１）、δ：微分係数（０〜１）、εβＴI：微
分時間である。
１）、β：積分時間２自由度化係数（１〜２）、ε：定
数（０〜１）、δ：微分係数（０〜１）、εβＴI：微
分時間である。
【００２３】この請求項４に対応する発明は、以上のよ
うな手段を講じたことにより、一次遅れ変化範囲成分に
比例した大きさの信号に対して、積分時間に比例した微
分時間をもつ不完全微分を実行し加算補正するととも
に、その微分の強さを調整することによって、目標値追
従特性を独立に限界まで速応化することができる。
うな手段を講じたことにより、一次遅れ変化範囲成分に
比例した大きさの信号に対して、積分時間に比例した微
分時間をもつ不完全微分を実行し加算補正するととも
に、その微分の強さを調整することによって、目標値追
従特性を独立に限界まで速応化することができる。
【００２４】このように請求項１ないし請求項４では、
目標値フィルタに付加する不完全微分手段の微分時間を
ＰＩ調節手段の積分時間ＴI に比例させた理由は、制御
対象の特性によって付加された微分時間の設定値が変更
されるのを避けるためである。
目標値フィルタに付加する不完全微分手段の微分時間を
ＰＩ調節手段の積分時間ＴI に比例させた理由は、制御
対象の特性によって付加された微分時間の設定値が変更
されるのを避けるためである。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。図１は請求項２に係わる目標
値フィルタ形２自由度ＰＩＤ調節装置の一実施形態を示
すブロック構成図である。なお、同図において図４と同
一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略す
る。
図面を参照して説明する。図１は請求項２に係わる目標
値フィルタ形２自由度ＰＩＤ調節装置の一実施形態を示
すブロック構成図である。なお、同図において図４と同
一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略す
る。
【００２６】この調節装置は、目標値ＳＶが変化したと
きに目標値追従特性が最適となるような２自由度係数
α，βをもった目標値フィルタ２１と、この目標値フィ
ルタ２１の出力に対して積分時間ＴI に比例した微分時
間をもつ進み／遅れ形微分を実行し、前記目標値フィル
タ２１の出力に乗算し、実効目標値信号ＳＶ0 ′を出力
する比例微分演算手段２２とを設け、この実効目標値信
号ＳＶ0 ′を偏差演算手段５に導き、実効目標値信号Ｓ
Ｖ0 ′と制御量ＰＶとの偏差を取り出し、ＰＩ調節手段
６に供給する構成である。７は微分調節手段、８は減算
手段、９は制御対象である。
きに目標値追従特性が最適となるような２自由度係数
α，βをもった目標値フィルタ２１と、この目標値フィ
ルタ２１の出力に対して積分時間ＴI に比例した微分時
間をもつ進み／遅れ形微分を実行し、前記目標値フィル
タ２１の出力に乗算し、実効目標値信号ＳＶ0 ′を出力
する比例微分演算手段２２とを設け、この実効目標値信
号ＳＶ0 ′を偏差演算手段５に導き、実効目標値信号Ｓ
Ｖ0 ′と制御量ＰＶとの偏差を取り出し、ＰＩ調節手段
６に供給する構成である。７は微分調節手段、８は減算
手段、９は制御対象である。
【００２７】次に、以上のような構成の調節装置の動作
について説明する。先ず、目標値ＳＶを、ＰＩを２自由
度化するための目標値フィルタ手段２１に入力する。こ
の目標値フィルタ手段２１の伝達関数は、 （１＋αβＴI ・S ）／（１＋βＴI ・S ） であり、この伝達関数から、αで比例ゲインＫP を２自
由度化し、βで積分時間ＴI を２自由度化する。さら
に、目標値フィルタ手段２１の出力を、 （１＋εβＴI ・S ）／（１＋δεβＴI ・S ） なる伝達関数，つまり積分時間ＴI に比例した微分時間
をもつ比例微分演算手段２２に印加し、この伝達関数の
中のε，δによって微分の強さを調整し、目標値変化に
対する実効目標値信号ＳＶ0 ′の変化速度を可変するこ
とにより、目標値変化に対する制御量ＰＶの応答を限界
まで速応化することができる。
について説明する。先ず、目標値ＳＶを、ＰＩを２自由
度化するための目標値フィルタ手段２１に入力する。こ
の目標値フィルタ手段２１の伝達関数は、 （１＋αβＴI ・S ）／（１＋βＴI ・S ） であり、この伝達関数から、αで比例ゲインＫP を２自
由度化し、βで積分時間ＴI を２自由度化する。さら
に、目標値フィルタ手段２１の出力を、 （１＋εβＴI ・S ）／（１＋δεβＴI ・S ） なる伝達関数，つまり積分時間ＴI に比例した微分時間
をもつ比例微分演算手段２２に印加し、この伝達関数の
中のε，δによって微分の強さを調整し、目標値変化に
対する実効目標値信号ＳＶ0 ′の変化速度を可変するこ
とにより、目標値変化に対する制御量ＰＶの応答を限界
まで速応化することができる。
【００２８】そして、以上のようにして得られた実効目
標値信号ＳＶ0 ′は偏差演算手段５に導入し、ここで実
効目標値信号ＳＶ0 ′と制御量ＰＶとの偏差を求めた
後、ＰＩ調節手段６に導入し、従来装置と同様にＰＩ調
節演算を実行し、得られたＰＩ調節演算出力から微分調
節手段７の出力を減算し、制御対象９に印加する操作信
号ＭＶを得ている。
標値信号ＳＶ0 ′は偏差演算手段５に導入し、ここで実
効目標値信号ＳＶ0 ′と制御量ＰＶとの偏差を求めた
後、ＰＩ調節手段６に導入し、従来装置と同様にＰＩ調
節演算を実行し、得られたＰＩ調節演算出力から微分調
節手段７の出力を減算し、制御対象９に印加する操作信
号ＭＶを得ている。
【００２９】次に、図２は請求項３に係わる目標値フィ
ルタ形２自由度ＰＩＤ調節装置の一実施形態を示すブロ
ック構成図である。なお、同図において、従来装置の構
成を示す図４と同一部分には同一符号を付して、その詳
しい説明は省略する。
ルタ形２自由度ＰＩＤ調節装置の一実施形態を示すブロ
ック構成図である。なお、同図において、従来装置の構
成を示す図４と同一部分には同一符号を付して、その詳
しい説明は省略する。
【００３０】この調節装置が図４と比較して異なる部分
について述べると、係数手段１の出力ラインに積分時間
に比例した微分時間εβＴI をもつ （εβＴI ・S ）／（１＋δεβＴI ・S ） なる伝達関数の不完全微分手段３１を並列的に設けると
ともに、前記係数手段１の出力と不完全微分手段３１の
出力とを加算手段３２で加算合成し、前記加算手段３に
導入する構成である。
について述べると、係数手段１の出力ラインに積分時間
に比例した微分時間εβＴI をもつ （εβＴI ・S ）／（１＋δεβＴI ・S ） なる伝達関数の不完全微分手段３１を並列的に設けると
ともに、前記係数手段１の出力と不完全微分手段３１の
出力とを加算手段３２で加算合成し、前記加算手段３に
導入する構成である。
【００３１】その結果、目標値ＳＶから実効目標値信号
ＳＶ0 ′を得るための目標値フィルタおよび不完全微分
手段３１は、 α・［１＋｛（１＋εβＴI ・S ）／（１＋δεβＴI
・S ）｝］＋（１−α）・｛１／（βＴI ・S ）｝ なる伝達関数をもつ構成となっている。上式において
α：比例ゲイン２自由度化係数（０〜１）、β：積分時
間２自由度化係数（１〜２）、ε：定数（０〜１）、
δ：微分係数（０〜１）、εβＴI ：微分時間である。
その他の構成は図４と同じ構成であるので、ここでは省
略する。
ＳＶ0 ′を得るための目標値フィルタおよび不完全微分
手段３１は、 α・［１＋｛（１＋εβＴI ・S ）／（１＋δεβＴI
・S ）｝］＋（１−α）・｛１／（βＴI ・S ）｝ なる伝達関数をもつ構成となっている。上式において
α：比例ゲイン２自由度化係数（０〜１）、β：積分時
間２自由度化係数（１〜２）、ε：定数（０〜１）、
δ：微分係数（０〜１）、εβＴI ：微分時間である。
その他の構成は図４と同じ構成であるので、ここでは省
略する。
【００３２】従って、以上のように構成の調節装置によ
れば、係数手段１の出力ラインに並列的に不完全微分手
段３１を設け、係数手段１の出力信号，つまり目標値Ｓ
Ｖが変化したときの目標値フィルタの中の比例成分を微
分した信号を係数手段１の出力信号に加算合成すること
により、目標値変化に対する実効目標値信号ＳＶ0 ′の
変化速度を調整することにより、目標値ＳＶの変化に対
する制御量ＰＶの応答を限界まで速応化することができ
る。
れば、係数手段１の出力ラインに並列的に不完全微分手
段３１を設け、係数手段１の出力信号，つまり目標値Ｓ
Ｖが変化したときの目標値フィルタの中の比例成分を微
分した信号を係数手段１の出力信号に加算合成すること
により、目標値変化に対する実効目標値信号ＳＶ0 ′の
変化速度を調整することにより、目標値ＳＶの変化に対
する制御量ＰＶの応答を限界まで速応化することができ
る。
【００３３】さらに、図３は請求項４に係わる目標値フ
ィルタ形２自由度ＰＩＤ調節装置の一実施形態を示すブ
ロック構成図である。なお、同図において、従来装置の
構成を示す図４と同一部分には同一符号を付して、その
詳しい説明は省略する。
ィルタ形２自由度ＰＩＤ調節装置の一実施形態を示すブ
ロック構成図である。なお、同図において、従来装置の
構成を示す図４と同一部分には同一符号を付して、その
詳しい説明は省略する。
【００３４】この調節装置において図４と比較して異な
る部分について述べると、減算手段２の出力側の一次遅
れ手段４に対して、積分時間に比例した微分時間εβＴ
I をもつ （εβＴI ・S ）／（１＋δεβＴI ・S ） なる伝達関数の不完全微分手段４１を並列的に設けると
ともに、これら一次遅れ手段４の出力と不完全微分手段
４１の出力とを加算手段４２で加算合成し、得られた加
算合成信号を加算手段３に導く構成となっている。
る部分について述べると、減算手段２の出力側の一次遅
れ手段４に対して、積分時間に比例した微分時間εβＴ
I をもつ （εβＴI ・S ）／（１＋δεβＴI ・S ） なる伝達関数の不完全微分手段４１を並列的に設けると
ともに、これら一次遅れ手段４の出力と不完全微分手段
４１の出力とを加算手段４２で加算合成し、得られた加
算合成信号を加算手段３に導く構成となっている。
【００３５】その結果、目標値ＳＶから実効目標値信号
ＳＶ0 ′を得るための目標値フィルタおよび不完全微分
手段４１は、 α＋（１−α）・［｛１／（１＋βＴI ・S ）｝＋
｛（εβＴI ・S ）／（１＋δεβＴI ・S ）｝］ なる伝達関数をもつ構成となっている。この式において
α：比例ゲイン２自由度化係数（０〜１）、β：積分時
間２自由度化係数（１〜２）、ε：定数（０〜１）、
δ：微分係数（０〜１）、εβＴI ：微分時間である。
その他の構成は、図４と同じ構成であるので、ここでは
省略する。
ＳＶ0 ′を得るための目標値フィルタおよび不完全微分
手段４１は、 α＋（１−α）・［｛１／（１＋βＴI ・S ）｝＋
｛（εβＴI ・S ）／（１＋δεβＴI ・S ）｝］ なる伝達関数をもつ構成となっている。この式において
α：比例ゲイン２自由度化係数（０〜１）、β：積分時
間２自由度化係数（１〜２）、ε：定数（０〜１）、
δ：微分係数（０〜１）、εβＴI ：微分時間である。
その他の構成は、図４と同じ構成であるので、ここでは
省略する。
【００３６】このような構成の調節装置によれば、減算
手段２の出力側に、以上のような伝達関数をもつ不完全
微分手段４１を設け、減算手段２の出力信号，つまり目
標値ＳＶが変化した時の目標値フィルタの中の一次遅れ
成分の変動範囲を示す信号ＳＶ（１−α）を不完全微分
手段４１で微分した信号を取り出し、この不完全微分手
段４１による微分信号と減算手段４の出力信号とを加算
合成することにより、目標値変化に対する実効目標値信
号ＳＶ0 ′の変化速度を調整し、目標値ＳＶの変化に対
する制御量ＰＶの応答を限界まで速応化することができ
る。
手段２の出力側に、以上のような伝達関数をもつ不完全
微分手段４１を設け、減算手段２の出力信号，つまり目
標値ＳＶが変化した時の目標値フィルタの中の一次遅れ
成分の変動範囲を示す信号ＳＶ（１−α）を不完全微分
手段４１で微分した信号を取り出し、この不完全微分手
段４１による微分信号と減算手段４の出力信号とを加算
合成することにより、目標値変化に対する実効目標値信
号ＳＶ0 ′の変化速度を調整し、目標値ＳＶの変化に対
する制御量ＰＶの応答を限界まで速応化することができ
る。
【００３７】従って、図１ないし図３に示す構成の調節
装置においては、目標値ＳＶがステップ変化した時、従
来装置の実効目標値信号ＳＶ0 は図５（ａ）の（２）の
ような特性変化となるが、本発明装置における実効目標
値信号ＳＶ0 ′は、図５（ａ）の（３）に示すように強
制的速応信号成分が付加されるため、従来装置の目標値
追従特性が同図（ｂ）の（イ）であったものが、本発明
装置では、同図（ｂ）の（ロ）に示すような特性にな
り、制御量信号の応答特性を限界まで速応化できる。図
５は従来装置と請求項４に係わる装置との特性を比較し
た一例であるが、他の請求項についても同様に目標値変
化に対して同様に速応化できるものである。
装置においては、目標値ＳＶがステップ変化した時、従
来装置の実効目標値信号ＳＶ0 は図５（ａ）の（２）の
ような特性変化となるが、本発明装置における実効目標
値信号ＳＶ0 ′は、図５（ａ）の（３）に示すように強
制的速応信号成分が付加されるため、従来装置の目標値
追従特性が同図（ｂ）の（イ）であったものが、本発明
装置では、同図（ｂ）の（ロ）に示すような特性にな
り、制御量信号の応答特性を限界まで速応化できる。図
５は従来装置と請求項４に係わる装置との特性を比較し
た一例であるが、他の請求項についても同様に目標値変
化に対して同様に速応化できるものである。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような種々の効果を奏する。請求項１の発明において
は、２自由度化のための目標値フィルタに、積分時間に
比例した微分時間をもつ不完全微分手段を付加したこと
により、目標値変化に対する制御量の応答特性を限界ま
で速応化できる。
のような種々の効果を奏する。請求項１の発明において
は、２自由度化のための目標値フィルタに、積分時間に
比例した微分時間をもつ不完全微分手段を付加したこと
により、目標値変化に対する制御量の応答特性を限界ま
で速応化できる。
【００３９】請求項２の発明においては、２自由度化の
ための目標値フィルタの出力に、積分時間に比例した微
分時間をもつ比例微分演算出力を乗算補正し、かつ、微
分の強さを調整可能とすることにより、目標値変化に対
する制御量の応答特性を限界まで速応化できる。
ための目標値フィルタの出力に、積分時間に比例した微
分時間をもつ比例微分演算出力を乗算補正し、かつ、微
分の強さを調整可能とすることにより、目標値変化に対
する制御量の応答特性を限界まで速応化できる。
【００４０】請求項３の発明においては、２自由度化の
ための目標値フィルタのうち、比例成分に比例した大き
さの信号に、積分時間に比例した微分時間をもつ不完全
微分演算出力を加算合成し、かつ、微分の強さを調整可
能とすることにより、目標値変化に対する制御量の応答
特性を限界まで速応化できる。
ための目標値フィルタのうち、比例成分に比例した大き
さの信号に、積分時間に比例した微分時間をもつ不完全
微分演算出力を加算合成し、かつ、微分の強さを調整可
能とすることにより、目標値変化に対する制御量の応答
特性を限界まで速応化できる。
【００４１】請求項４の発明においては、２自由度化の
ための目標値フィルタのうち、一次遅れ変化範囲成分に
比例した大きさの信号に、積分時間に比例した微分時間
をもつ不完全微分演算出力を加算合成し、かつ、微分の
強さを調整可能とすることにより、目標値変化に対する
制御量の応答特性を限界まで速応化できる。
ための目標値フィルタのうち、一次遅れ変化範囲成分に
比例した大きさの信号に、積分時間に比例した微分時間
をもつ不完全微分演算出力を加算合成し、かつ、微分の
強さを調整可能とすることにより、目標値変化に対する
制御量の応答特性を限界まで速応化できる。
【００４２】特に今後，プラント運転が本格的なフレキ
シブル化の時代に突入するが、これに対応するために
は、プラント運転制御システムにおいて圧倒的に多数用
いられる基盤となるＰＩＤ調節装置の応答を限界まで速
応化することが必要不可欠となるが、本発明装置の場合
にはそれに十分に対応可能となり、しかも本発明装置を
プラント制御システムにちりばめて使用すれば、プラン
ト運転の速応化、フレキシブル化に大きく貢献できる。
シブル化の時代に突入するが、これに対応するために
は、プラント運転制御システムにおいて圧倒的に多数用
いられる基盤となるＰＩＤ調節装置の応答を限界まで速
応化することが必要不可欠となるが、本発明装置の場合
にはそれに十分に対応可能となり、しかも本発明装置を
プラント制御システムにちりばめて使用すれば、プラン
ト運転の速応化、フレキシブル化に大きく貢献できる。
【図１】 請求項２の発明に係わる目標値フィルタ形２
自由度ＰＩＤ調節装置の一実施形態を示すブロック構成
図。
自由度ＰＩＤ調節装置の一実施形態を示すブロック構成
図。
【図２】 請求項３の発明に係わる目標値フィルタ形２
自由度ＰＩＤ調節装置の一実施形態を示すブロック構成
図。
自由度ＰＩＤ調節装置の一実施形態を示すブロック構成
図。
【図３】 請求項４の発明に係わる目標値フィルタ形２
自由度ＰＩＤ調節装置の一実施形態を示すブロック構成
図。
自由度ＰＩＤ調節装置の一実施形態を示すブロック構成
図。
【図４】 従来の２自由度ＰＩＤ調節装置のブロック構
成図。
成図。
【図５】 従来装置と本発明装置とを比較する目標値変
化に対する応答特性図。
化に対する応答特性図。
１…係数手段、２…減算手段、３…加算手段、４…一次
遅れ手段、６…ＰＩ調節手段、９…制御対象、２１…目
標値フィルタ手段、２２…比例微分演算手段、３１…不
完全微分手段、３２…加算手段、４１…不完全微分手
段、４２…加算手段。
遅れ手段、６…ＰＩ調節手段、９…制御対象、２１…目
標値フィルタ手段、２２…比例微分演算手段、３１…不
完全微分手段、３２…加算手段、４１…不完全微分手
段、４２…加算手段。
Claims (4)
- 【請求項１】 目標値信号を２自由度化するための目標
値フィルタを径由させて得られる実効目標値信号と制御
対象からのフィードバック信号である制御量信号との偏
差に基づいてＰＩＤ（Ｐ：比例，Ｉ：積分，Ｄ：微分）
調節演算を実行し、この調節演算によって得られる操作
信号を前記制御対象に印加する目標値フィルタ形２自由
度ＰＩＤ調節装置において、 前記目標値フィルタに、積分時間に比例した微分時間を
もつ不完全微分手段を付加し、前記目標値信号から前記
実効目標値信号を取り出すようにしたことを特徴とする
目標値フィルタ形２自由度ＰＩＤ調節装置。 - 【請求項２】 目標値フィルタおよび不完全微分手段
は、下記式の伝達関数Ｆ1 (S) をもつ構成としたことを
特徴とする請求項１記載の目標値フィルタ形２自由度Ｐ
ＩＤ調節装置。 Ｆ1 (S) ＝｛（１＋αβＴI ・S ）／（１＋βＴI ・S
）｝・｛（１＋εβＴI ・S ）／（１＋δεβＴI ・S
）｝ 上式においてα：比例ゲイン２自由度化係数（０〜
１）、β：積分時間２自由度化係数（１〜２）、ε：定
数（０〜１）、δ：微分係数（０〜１）、εβＴI：微
分時間である。 - 【請求項３】 目標値フィルタおよび不完全微分手段
は、下記式の伝達関数Ｆ2 (S) をもつ構成としたことを
特徴とする請求項１記載の目標値フィルタ形２自由度Ｐ
ＩＤ調節装置。 Ｆ2 (S) ＝α・［１＋｛（１＋εβＴI ・S ）／（１＋
δεβＴI ・S ）｝］＋（１−α）・｛１／（βＴI ・
S ）｝ 上式においてα：比例ゲイン２自由度化係数（０〜
１）、β：積分時間２自由度化係数（１〜２）、ε：定
数（０〜１）、δ：微分係数（０〜１）、εβＴI：微
分時間である。 - 【請求項４】 目標値フィルタおよび不完全微分手段
は、下記式の伝達関数Ｆ3 (S) をもつ構成としたことを
特徴とする請求項１記載の目標値フィルタ形２自由度Ｐ
ＩＤ調節装置。 Ｆ3 (S) ＝α＋（１−α）・［｛１／（１＋βＴI ・S
）｝＋｛（εβＴI ・S ）／（１＋δεβＴI ・S
）｝］ 上式においてα：比例ゲイン２自由度化係数（０〜
１）、β：積分時間２自由度化係数（１〜２）、ε：定
数（０〜１）、δ：微分係数（０〜１）、εβＴI：微
分時間である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33697495A JPH09179602A (ja) | 1995-12-25 | 1995-12-25 | 目標値フィルタ形２自由度ｐｉｄ調節装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33697495A JPH09179602A (ja) | 1995-12-25 | 1995-12-25 | 目標値フィルタ形２自由度ｐｉｄ調節装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09179602A true JPH09179602A (ja) | 1997-07-11 |
Family
ID=18304325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33697495A Pending JPH09179602A (ja) | 1995-12-25 | 1995-12-25 | 目標値フィルタ形２自由度ｐｉｄ調節装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09179602A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012067229A1 (ja) * | 2010-11-19 | 2012-05-24 | 株式会社明電舎 | 電動機の位置制御装置 |
-
1995
- 1995-12-25 JP JP33697495A patent/JPH09179602A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012067229A1 (ja) * | 2010-11-19 | 2012-05-24 | 株式会社明電舎 | 電動機の位置制御装置 |
| JP2012110166A (ja) * | 2010-11-19 | 2012-06-07 | Meidensha Corp | 電動機の位置制御装置 |
| CN103222183A (zh) * | 2010-11-19 | 2013-07-24 | 株式会社明电舍 | 用于电动机的位置控制设备 |
| US9143073B2 (en) | 2010-11-19 | 2015-09-22 | Meidensha Corporation | Position control device for electric motor |
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