JPH09274502A - コントローラ - Google Patents

コントローラ

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JPH09274502A
JPH09274502A JP8536696A JP8536696A JPH09274502A JP H09274502 A JPH09274502 A JP H09274502A JP 8536696 A JP8536696 A JP 8536696A JP 8536696 A JP8536696 A JP 8536696A JP H09274502 A JPH09274502 A JP H09274502A
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JP
Japan
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deviation
unit
threshold value
change rate
exceeds
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Pending
Application number
JP8536696A
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English (en)
Inventor
Yasushi Aida
泰志 相田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP8536696A priority Critical patent/JPH09274502A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 現在の制御状態を正確かつ迅速に総合判定す
る。 【解決手段】 設定値と計測値との偏差が予定のしきい
値を越えたか否かを判定する比較部7と、比較の結果、
前記偏差がしきい値を越えている場合には、しきい値を
越えている時間を積算する時間積算部9と、比較の結
果、前記偏差がしきい値を越えている場合には、正負い
ずれの方向に越えたかを判定する偏差方向判定部11
と、比較の結果、前記偏差がしきい値を越えている場合
には、前記偏差を越えた部分の変化率を求める偏差変化
率演算部13と、前記積算された時間が基準時間を越え
た場合には制御異常と判定するとともに、前記方向判定
部11により判定された偏差の方向、及び前記偏差変化
率演算部13により求められた偏差の変化率に基づいて
制御性を総合判定する制御性判定部15とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、産業計装用のコン
トローラの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】フィードバック制御を実行するための産
業計装用のコントローラでは、設定値(SV)と計測値
(PV)との偏差を演算し、その偏差に対してPID演
算等を施すことにより、偏差を迅速かつ正確に“0”に
収束させるようにしている。
【0003】このようなコントローラにおいて、現在の
制御状態を評価するには、従来より次のような評価手法
を採用していた。例えば、図7に示すように、ある任意
の時間間隔において、その時間中、計測値を観測してそ
の偏差を演算し、その偏差がしきい値を越えた時間を積
算する。そして、その積算時間TC が判断値Tthに渡っ
て基準時間TB を越えた場合、すなわち、ある一定時間
以上偏差εが残存している場合に、制御異常と判定して
いた。
【0004】加えて、前記偏差のしきい値を越えた方向
が正負のどちらか一方向(片方向)であれば、“収束が
遅い”と判定し、前記偏差がしきい値を正負いずれの方
向(両方向)にも越えていれば、“発振している”と判
定していた。そして、その判定結果に基づいて、ゲイン
を変化させたり、PIDパラメータのチューニングを実
行していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のコントローラによれば、振動の周期とデータサンプ
リングの周期が同期した場合には、偏差が片方向に偏っ
てしまうため、実際は振動的であるにも拘らず、全く逆
の判定結果になってしまうことがある。例えば、図8に
示すように、図中、×印の点でデータのサンプリングが
実行された場合、サンプリング周期と計測値PVの振動
周期とが一致した場合には、実際には振動的であるにも
拘らず、“収束が遅い”と誤判定してしまう。また、図
9に示すように、計測値PVの計測時間TM よりもその
振動時間TV の方が長い場合には、偏差が一方向(図中
では負方向)に偏っているので、実際は振動的であるに
も拘らず、全く逆の判定結果である“収束が遅い”と誤
判定してしまうこととなる。
【0006】誤判定の結果、通常ならばゲインを下げて
振動を抑える必要があるにも拘らず、逆にゲインを上げ
て振動を増やしてしまうこととなり、最悪の場合には、
プラント設備を破壊してしまう恐れもあった。
【0007】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、現在の制御状態を正確かつ迅速に総
合判定することができるコントローラを提供することに
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1の発明は、設定値と計測値との偏差が予定の
しきい値を越えたか否かを判定する比較部と、この比較
部による比較の結果、前記偏差がしきい値を越えている
場合には、しきい値を越えている時間を積算する時間積
算部と、前記比較部による比較の結果、前記偏差がしき
い値を越えている場合には、正負いずれの方向に越えた
かを判定する偏差方向判定部と、前記比較部による比較
の結果、前記偏差がしきい値を越えている場合には、前
記しきい値を越えた部分の変化率を求める偏差変化率演
算部と、前記時間積算部により積算された時間が基準時
間を越えた場合には制御異常と判定するとともに、前記
方向判定部により判定された偏差の方向、及び前記偏差
変化率演算部により求められた偏差の変化率に基づいて
制御性を総合判定する制御性判定部とを具備することを
特徴とするものである。
【0009】上記の構成によれば、偏差の変化率、すな
わち偏差がどのように変化したかという情報をも考慮し
た判定がされるので、現在の制御状態が正確かつ迅速に
総合判定できる。
【0010】請求項2の発明は、請求項1記載のコント
ローラにおいて、前記比較部による比較の結果、前記偏
差がしきい値を越えている場合には、前記変化率の微分
値を求める微分演算部を設け、前記判定部は、前記時間
積算部により積算された時間が基準時間を越えた場合に
は制御異常と判定するとともに、前記方向判定部により
判定された偏差の方向、前記偏差変化率演算部により求
められた偏差の変化率、及び微分演算部により求めれた
変化率の微分値に基づいて制御性を総合判定することを
特徴とするものである。
【0011】上記の構成によれば、偏差の変化率の微分
値、すなわち、偏差の変化率がどのように変化したかと
いう情報をも考慮した正確な判定がなされる。
【0012】たとえば、前述したように、サンプリング
周期としきい値を越えた部分の周期が一致してしまう
と、しきい値の変化方向は片方向に偏ってしまう。ここ
でサンプリングしたデータの偏差の変化率をみると、”
収束が遅い”のであれば、偏差の変化率は収束方向、も
しくはほとんど変化しない。しかしながら、“発振して
いる”場合には、変化率の方向が両方向に偏る。もしく
は発散方向に変化する。したがって、偏差の変化率を求
めていき、偏差の変化率が収束方向であれば、“収束が
遅い”と判定できる。また、両方向、もしくは発散方向
であれば、“発振している”と判定できる。
【0013】請求項3の発明は、請求項1または2記載
のコントローラにおいて、前記基準時間を変更する基準
時間変更部を設けたことを特徴とするものである。
【0014】上記の構成によれば、制御性判定部は、時
間積算部により積算された時間が基準時間を越えた場合
には制御異常と判定するが、この基準時間を変更可能に
することで、より正確な判定がなされる。
【0015】
【発明の実施の形態】
<第1の実施の形態>図1は、本発明に係るコントロー
ラの第1の実施の形態を示すブロック図である。なお、
以下の各実施の形態においては、アナログ信号をAD変
換器によりディジタル信号に変換するディジタルコント
ローラに本発明を適用したものである。
【0016】同図に示すように、このコントローラ1
は、任意の時間間隔(またはサンプリング回数)で計測
されたデータを計測値PVとして入力すると共に設定値
SVを入力してこれらの偏差εを求める偏差演算部3
と、この偏差演算部3で求められた偏差εに対してPI
D演算を実行して制御対象への操作量MVを生成するP
ID制御部5とを備えている。
【0017】また、特にこの実施の形態においては、偏
差演算部3で求められた偏差εの大きさを予め設定され
ているしきい値εthと比較する比較部7と、比較部7で
の比較の結果、偏差εがしきい値εthを越えた時間を積
算する時間積算部9と、偏差εが正負いずれの方向にあ
るかを判定して記録する偏差方向判定部11と、偏差ε
がしきい値εthを越えた部分の変化率を求めて記録する
偏差変化率演算部13と、時間積算部9、偏差方向判定
部11、及び偏差変化率演算部13の各出力に基づいて
制御性を判定する判定部15とを備えている。
【0018】次に第1の実施の形態の作用を図2に示す
フローチャートを参照して説明する。
【0019】制御が開始されると、初めに、偏差演算部
3は、設定値SVとプロセス側から収集された計測値P
Vとを入力して偏差ε(=SV−PV)を求める。PI
D制御部5では、求められた偏差εを迅速に“0”にす
べくPID演算が実行され、求められた操作量MVはプ
ラント側に供給される。
【0020】一方、制御を監視するために、偏差演算部
3で求められた偏差εは比較部7に供給され、予定のし
きい値εthと比較される。時間積算部9では、偏差εが
しきい値εthを越えた時間が積算される。また、偏差方
向判定部11は、偏差εが正負いずれの方向であるかを
判定する。偏差変化率演算部13は、偏差εがしきい値
εthを越えた部分の変化率を求める。
【0021】この状態において、制御性判定部15は、
基準時間をTB 、しきい値を越えた時間の積算値(以
下、単に積算時間と称する)をTC としたとき、基準時
間TBと積算時間TC との差を求める。この差分が予定
のしきい値Tthを越えていない場合には正常と判定され
る(ステップS3)。一方、この差分が予定の値Tth
越えた場合、すなわち、TB −TC >Tthが成立する場
合には、制御異常とみなして(ステップS1YES )、ス
テップS5以下に示す制御性の総合判定処理に移行す
る。
【0022】制御性の総合判定処理では、偏差方向判定
部11で判定された偏差εの方向が判別され、両方向に
振れている場合には、発振しているものと判定される
(ステップS5,S7)。また、偏差εの方向が両方向
でなければ(ステップS5No)、次に、偏差変化率演算
部13で求められた偏差変化率が収束しているか否かが
判定される。偏差変化率が収束している場合には、収束
が遅いと判定される(ステップS9,S11)。一方、
変化率が収束していなければ、発振していると判定され
る(ステップS9,S13)。
【0023】このように第1の実施の形態によれば、偏
差変化率、すなわち偏差がどのように変化したかという
情報をも考慮した判定がされるので、現在の制御状態が
正確かつ迅速に総合判定できる。
【0024】<第2の実施の形態>図3は、本発明に係
るコントローラの第2の実施の形態を示すブロック図で
あり、図4はその判定処理の手順を示すフローチャート
である。なお、各図において、前記第1の実施の形態と
同一構成部分には同一符号を付しその説明は省略する。
【0025】この実施の形態の特徴は、偏差変化率演算
部13で求められた偏差変化率を微分する微分演算部1
7を設け、偏差の変化率の変化をも制御性の判定に利用
するものである。
【0026】この実施の形態における判定処理が、図4
のフローチャートに示されている。ステップS1からス
テップS9までの処理は、図2に示した第1の実施の形
態の処理と同様であるが、ステップS9において、偏差
変化率が収束していると判定された場合には、偏差変化
率を微分して求められる偏差変化率の変化が減少してい
るから否かが判定される(ステップS15)。偏差変化
率の変化が減少している場合には、発振していると判定
される(ステップS15,S17)。また、偏差変化率
の変化が減少していなければ、収束が遅いと判定される
(ステップS15,S19)。
【0027】このように第2の実施の形態によれば、偏
差変化率が収束していると判定された場合には、偏差変
化率を微分して求められる偏差変化率の変化を考慮した
判定処理が実行されるので、より正確かつ迅速な判定が
可能となる。
【0028】<第3の実施の形態>図5は、本発明に係
るコントローラの第3の実施の形態を示すブロック図で
あり、図6はその判定処理の手順を示すフローチャート
である。なお、各図において、前記第1の実施の形態と
同一構成部分には同一符号を付しその説明は省略する。
【0029】この実施の形態では、ステップS1で制御
異常の判定に使用される基準時間TB を可変にするため
に、基準時間変更部19を設けたものである。
【0030】この実施の形態における判定処理が、図6
のフローチャートに示されている。ステップS1からス
テップS9までの処理は、図2に示した第1の実施の形
態の処理と同様であるが、ステップS9において、偏差
変化率が収束していると判定された場合には、基準時間
変更部19は、基準時間TB を長くする(ステップS2
1)。そして、基準時間TB を長くした状態で再度測定
した結果、偏差変化率が収束している場合には、収束が
遅いと判定される(ステップS23,S25)する。ま
た、偏差変化率が収束していなければ、発振していると
判定される(ステップS23,S27)。
【0031】このように第3の実施の形態によれば、偏
差変化率が収束していると判定された場合に、基準時間
B を長くして再度測定して判定するようにしたので、
より正確かつ迅速な判定処理が可能となる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、偏差の変化率、すなわち偏差がどのように変化
したかという情報をも考慮した判定がされるので、現在
の制御状態が正確かつ迅速に総合判定できる。
【0033】請求項2の発明によれば、偏差の変化率の
微分値、すなわち、偏差の変化率がどのように変化した
かという情報をも考慮した判定がされるので、より正確
かつ迅速な判定処理が可能となる。
【0034】請求項3の発明によれば、積算された時間
が基準時間を越えた場合には制御異常と判定する際に、
基準時間を変更可能にすることができるので、より正確
かつ迅速な判定処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るコントローラの第1の実施の形態
を示すブロック図である。
【図2】図1に示した第1の実施の形態における判定処
理の手順を示すフローチャートである。
【図3】本発明に係るコントローラの第2の実施の形態
を示すブロック図である。
【図4】図3に示した第2の実施の形態における判定処
理の手順を示すフローチャートである。
【図5】本発明に係るコントローラの第3の実施の形態
を示すブロック図である。
【図6】図5に示した第3の実施の形態における判定処
理の手順を示すフローチャートである。
【図7】従来のコントローラにおける制御異常の判定処
理を示す説明図である。
【図8】従来のコントローラにおける問題点を示す説明
図である。
【図9】従来のコントローラにおける問題点を示す説明
図である。
【符号の説明】
1 コントローラ 3 偏差演算部 5 PID制御部 7 比較部 9 時間積算部 11 偏差方向判定部 13 偏差変化率演算部 15 制御性判定部 17 微分演算部 19 基準時間変更部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 設定値と計測値との偏差が予定のしきい
    値を越えたか否かを判定する比較部と、 この比較部による比較の結果、前記偏差がしきい値を越
    えている場合には、しきい値を越えている時間を積算す
    る時間積算部と、 前記比較部による比較の結果、前記偏差がしきい値を越
    えている場合には、正負いずれの方向に越えたかを判定
    する偏差方向判定部と、 前記比較部による比較の結果、前記偏差がしきい値を越
    えている場合には、前記しきい値を越えた部分の変化率
    を求める偏差変化率演算部と、 前記時間積算部により積算された時間が基準時間を越え
    た場合には制御異常と判定するとともに、前記方向判定
    部により判定された偏差の方向、及び前記偏差変化率演
    算部により求められた偏差の変化率に基づいて制御性を
    総合判定する制御性判定部と、 を具備することを特徴とするコントローラ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のコントローラにおいて、 前記比較部による比較の結果、前記偏差がしきい値を越
    えている場合には、前記変化率の微分値を求める微分演
    算部を設け、 前記判定部は、前記時間積算部により積算された時間が
    基準時間を越えた場合には制御異常と判定するととも
    に、前記方向判定部により判定された偏差の方向、前記
    偏差変化率演算部により求められた偏差の変化率、及び
    微分演算部により求めれた変化率の微分値に基づいて制
    御性を総合判定することを特徴とするコントローラ。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載のコントローラに
    おいて、 前記基準時間を変更する基準時間変更部を設けたことを
    特徴とするコントローラ。
JP8536696A 1996-04-08 1996-04-08 コントローラ Pending JPH09274502A (ja)

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JP8536696A JPH09274502A (ja) 1996-04-08 1996-04-08 コントローラ

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JP8536696A JPH09274502A (ja) 1996-04-08 1996-04-08 コントローラ

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001027907A (ja) * 1999-05-18 2001-01-30 General Electric Co <Ge> インテリジェント電子デバイスにおいて異常状態を予知する方法
JP2007328883A (ja) * 2006-06-09 2007-12-20 Fujitsu Ltd 制御装置、記憶装置およびヘッド退避方法
JP2007334988A (ja) * 2006-06-14 2007-12-27 Fujitsu Ltd 記憶装置、連続振動検出方法および制御装置
CN110703592A (zh) * 2019-11-26 2020-01-17 广东沃泰环保有限公司 一种pid调节算法及pid调节器

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