JPH096402A - プロセス制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 比例成分の切り捨てをなくし、比例動作分の
零基準を確保し、かつ、引き戻し現象がなくして制御応
答性を改善することにある。 【構成】 制御対象１０からの制御量信号とその目標値
信号とを用いて偏差演算手段１で偏差を求め、かつ、当
該偏差を速度形Ｐ・Ｉ・Ｄ制御手段２〜４によってＰ・
Ｉ・Ｄ調節演算を実行し、得られたＰ・Ｉ・Ｄ調節演算
出力を加算合成し、位置形操作出力に変換した後、制御
対象に印加するプロセス制御装置において、前記偏差演
算手段によって求められる偏差の比例成分を偏差制限値
で制限し、前記速度形Ｐ制御手段２に導入する比例成分
偏差制限手段５と、前記制御手段２〜４の制御演算定
数，制限基準値および前記比例成分偏差制限手段５から
出力される偏差を用いて前記偏差制限値を算出し、比例
成分偏差制限手段に設定する偏差制限値演算手段１１と
を設けたプロセス制御装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば石油化学等に代
表される工業分野のプロセス制御に利用されるプロセス
制御装置に係わり、特に制御対象に対する操作出力が予
め定めた制限値の範囲を越えた場合の応答性を改善する
プロセス制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えば石油化学・電力プラン
ト等においては、制御対象であるプロセスを制御するプ
ロセス制御装置が多く用いられてきている。図４は従来
のこの種のプロセス制御装置の構成を示すブロック図で
ある。

【０００３】このプロセス制御装置は、制御対象１０１
からの制御量信号ＰＶとその目標値信号ＳＶとの偏差を
求める偏差演算手段１０２と、この偏差演算手段１０２
からの偏差を零にするように速度形ＰＩＤ（比例・積分
・微分）調節演算を実行する速度形比例制御手段１０
３，速度形積分制御手段１０４および速度形微分制御手
段１０５と、これら制御手段１０３，１０４，１０５の
出力を加算して速度形調節演算信号を出力する加算手段
１０６と、この加算手段１０６の出力である速度形調節
演算信号を位置形操作信号に変換する速度形−位置形変
換手段１０７と、制限値の下に位置形操作信号ＭＶを制
限して操作出力を得、前記制御対象１０１に印加する制
限手段１０８とによって構成されている。

【０００４】従って、以上のような構成の制御装置にお
いては、制御対象１０１からの制御量信号ＰＶと目標値
信号ＳＶとを偏差演算手段１０２に導入し、 ｅ＝ＳＶ−ＰＶ なる演算を行って偏差ｅを求めた後、この偏差ｅを速度
形比例制御手段１０３，速度形積分手段１０４および速
度形微分制御手段１０５に導入し、ここでそれぞれ速度
形比例調節演算、速度形積分調節演算および微分調節演
算を実行する。そして、各速度形比例制御手段１０３，
速度形積分制御手段１０４および速度形微分制御手段１
０５によって得られた調節演算信号を加算手段１０６で
加算合成し、今回サンプリング周期の操作出力の増分△
ＭＶを取り出し、速度形−位置形変換手段１０７に供給
する。この速度形−位置形変換手段１０７は、加算手段
１０６からの操作出力の増分△ＭＶを前回までの操作出
力に加算して位置形操作信号ＭＶを求めた後、制限手段
１０８に導入し、予め定めた所定の制限値の下に位置形
操作信号ＭＶを制限しながら操作出力ＭＶ′を取り出
し、制御対象１０１に印加するものである。

【０００５】ところで、このようなプロセス制御装置に
おいては、速度形の各制御手段として例えばＰＩ（比例
・積分）動作を行ったとき、その操作出力ＭＶに対する
今回サンプリング周期τの増分△ＭＶn は、 △ＭＶn ＝ＫP ｛（ｅn −ｅn-1 ）＋（τ／ＴI ）ｅn ｝ ……（１） の演算式によって求められる。但し、上式においてＫP
：比例ゲイン、ＴI ：積分時間、τ：サンプリング周
期、ｅn ：現時点の偏差の大きさ、ｅn-1 ：前回のサン
プリング周期時点の偏差の大きさである。

【０００６】そして、以上のような操作出力の増分△Ｍ
Ｖn は速度形−位置形信号変換手段１０７に導入され、
ここで ＭＶn ＝ＭＶn-1 ＋△ＭＶn ……（２） なる演算を行って位置形操作出力ＭＶn を求めている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、以上のような
プロセス制御装置では、次のような問題点が指摘されて
いる。今、例えば図５（ａ）に示すように目標値信号Ｓ
Ｖをステップ的に変化させたとき、そのステップ変化量
が大きいと、操作出力の例えば上限制限値の範囲を越え
る操作出力ＭＶは当該上限制限値に引っかかり、制限値
を越えた分の操作出力成分がねぐられてしまう。このと
き、ねぐられた成分が後からきいてくる積分調節演算出
力によって十分に補う程度であればよいが、それ以上に
ねぐられた成分が大きい場合には、図５（ｂ）に示すよ
うに引き戻し現象が発生し、制御量信号ＰＶが目標値信
号ＳＶに到達していないのに、目標値信号ＳＶに近ずく
スピードが鈍化し、いわゆる変曲点をもった応答特性と
なり、応答性の低下を招く問題がある。

【０００８】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、目標値信号のステップ変化に対し、制御応答性を改
善するプロセス制御装置を提供することを目的とする。
請求項１に記載される発明は上記実情に鑑みてなされた
もので、偏差の比例成分を制限することにより、比例成
分の切り捨てをなくし、比例動作分の零基準を確保し、
かつ、制御応答性を改善するプロセス制御装置を提供す
ることを目的とする。

【０００９】請求項２に記載される発明は、偏差の比例
・微分成分を制限することにより、比例動作分の零基準
を確保し、かつ、微分成分を時間的に有効に生かすつつ
制御応答性を改善するプロセス制御装置を提供すること
にある。

【００１０】請求項３に記載される発明は、偏差の比例
成分を制限することにより、比例成分の切り捨てをなく
し、比例動作分の零基準を確保し、かつ、制御応答性を
改善し、さらに積分成分の行き過ぎを未然に回避するプ
ロセス制御装置を提供することにある。

【００１１】

【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、制御対象からの制御量
信号とその目標値信号とを用いて偏差演算手段で偏差を
求めるとともに、この偏差を速度形Ｐ・Ｉ制御手段また
は速度形Ｐ・Ｉ・Ｄ制御手段によってＰ・Ｉ調節演算ま
たはＰ・Ｉ・Ｄ調節演算を実行し、得られたＰ・Ｉ調節
演算出力またはＰ・Ｉ・Ｄ調節演算出力を加算合成し、
位置形操作出力に変換した後、制御対象に印加するプロ
セス制御装置において、前記偏差演算手段によって求め
られる偏差の比例成分を偏差制限値で制限し、前記速度
形Ｐ制御手段に導入する比例成分偏差制限手段と、前記
制御手段の制御演算定数，制限基準値および前記比例成
分偏差制限手段から出力される偏差を用いて前記偏差制
限値を算出し、前記比例成分偏差制限手段に設定する偏
差制限値演算手段とを設けたプロセス制御装置である。

【００１２】次に、請求項２に対応する発明は、制御対
象からの制御量信号とその目標値信号とを用いて偏差演
算手段で偏差を求めるとともに、この偏差を速度形Ｐ・
Ｉ・Ｄ制御手段によってＰ・Ｉ・Ｄ調節演算を実行し、
得られたＰ・Ｉ・Ｄ調節演算出力を加算合成し、位置形
操作出力に変換した後、制御対象に印加するプロセス制
御装置において、前記偏差演算手段によって求められる
偏差の比例成分を第１の偏差制限値で制限し、前記速度
形Ｐ制御手段に導入する比例成分偏差制限手段と、前記
偏差演算手段によって求められる偏差の微分成分を第２
の偏差制限値で制限し、前記速度形Ｐ制御手段に導入す
る比例成分偏差制限手段と、前記制御手段の制御演算定
数，制限基準値および前記比例成分偏差制限手段から出
力される偏差を用いて前記第１および第２の偏差制限値
を算出し、当該第１の偏差制限値を前記比例成分偏差制
限手段に設定し、前記第２の偏差制限値を前記微分成分
偏差制限手段に設定する偏差制限値演算手段とを設けた
プロセス制御装置である。

【００１３】さらに、請求項３に対応する発明は、制御
対象からの制御量信号とその目標値信号とを用いて偏差
演算手段で偏差を求めるとともに、この偏差を速度形Ｐ
・Ｉ制御手段または速度形Ｐ・Ｉ・Ｄ制御手段によって
Ｐ・Ｉ調節演算またはＰ・Ｉ・Ｄ調節演算を実行し、得
られたＰ・Ｉ調節演算出力またはＰ・Ｉ・Ｄ調節演算出
力を加算合成し、位置形操作出力に変換し、さらに制限
手段を通した後、制御対象に印加するプロセス制御装置
において、前記偏差演算手段によって求められる偏差の
比例成分を偏差制限値で制限し、前記速度形Ｐ制御手段
に導入する比例成分偏差制限手段と、前記制御手段の制
御演算定数，制限基準値および前記比例成分偏差制限手
段から出力される偏差を用いて前記偏差制限値を算出
し、前記比例成分偏差制限手段に設定する偏差制限値演
算手段と、前記制限手段の入・出力信号から前記位置形
操作出力が当該制限手段の制限値を越えたと判断したと
き、前記速度形Ｉ制御手段の出力を切り離す手段とを設
けたプロセス制御装置である。

【００１４】

【作用】従って、請求項１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、目標値信号のステップ変
化に対し、前記位置形操作出力が急激に増加し、制御対
象に悪影響を与えることから、通常，位置形操作出力を
制限値を用いて制限するが、このとき制限値を越えた分
の位置形操作出力成分がねぐられしまい、これに伴って
引き戻し現象が発生し、応答性の低下を招くといった問
題がある。

【００１５】そこで、偏差制限値演算手段では、制御演
算定数，外部から設定される制限基準値および前記比例
成分偏差制限手段の出力等を用いて偏差制限値を算出
し、比例成分偏差制限手段に設定し、偏差の比例成分を
制限するするので、速度形調節演算後に得られる位置形
操作出力の切り捨てがなくなり、そのうち特に比例成分
の切り捨てがなくなって比例動作分の零基準値を確保で
き、目標値信号のステップ変化があっても、引き戻し現
象を抑制でき、しかも微分成分が十分にきいていること
から応答性の改善を図ることができる。

【００１６】請求項２に対応する発明は、偏差制限値演
算手段および比例成分偏差制限手段の他、微分成分偏差
制限手段を設け、前記偏差制限値演算手段によって算出
された第１および第２の偏差制限値を比例成分偏差制限
手段および微分成分偏差制限手段に設定するので、請求
項１に対応する発明と同様な作用を有する他、偏差の微
分成分を制限することにより、瞬時の微分の強さを弱め
た後の微分成分を生かすことにより、スムーズに応答性
を得ることができる。

【００１７】さらに、請求項３に対応する発明は、偏差
制限値演算手段および比例成分偏差制限手段を設ける
他、前記制限手段の入・出力信号から前記位置形操作出
力が当該制限手段の制限値を越えたことを判断し、前記
速度形Ｉ制御手段の出力を切り離す手段を設けたので、
請求項１に対応する発明と同様な作用を有する他、位置
形操作出力が制限手段の制限値を越えたとき、積分調節
演算出力を切り離すことにより、位置形操作信号が制限
値を越えた拡大するのを阻止でき、プラントの安全性に
貢献できる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。 （第１実施例）図１は請求項１に係わるプロセス制御装
置の一実施例を示すブロック構成図である。

【００１９】この制御装置は、目標値信号ＳＶと制御量
信号ＰＶとの偏差ｅを求める偏差演算手段１と、この偏
差演算手段１によって求められた偏差ｅをそれぞれ個別
的に比例調節演算，積分調節演算および微分調節演算を
行う速度形比例制御手段２、速度形積分制御手段３およ
速度形微分制御手段４と、この偏差演算手段１と速度形
比例制御手段２との間の処理，つまり偏差ｅの比例成分
が後記する偏差制限値を越えない範囲で制限された偏差
ｅ′として出力する比例成分偏差制限手段５とが設けら
れている。

【００２０】また、制御装置は、各制御手段２〜４の調
節演算出力を加算合成して操作出力ＭＶの増分△ＭＶを
求める加算部７、この加算部７で加算合成された今回サ
ンプリング周期の増分△ＭＶを前回サンプリング周期ま
での操作出力に加算することにより位置形操作出力ＭＶ
に変換する速度形−位置形信号変換手段８、この信号変
換手段８によって信号変換された位置形操作出力ＭＶを
所定の制限値で制限する制限手段９、この制限手段９を
通過して出力される操作出力ＭＶ′が印加される制御対
象１０等が設けられている。

【００２１】さらに、この制御装置には、比例成分偏差
制限手段５の偏差制限値を求める偏差制限値演算手段１
１が設けられている。この偏差制限値演算手段１１は、
速度形の各制御手段２〜４の制御演算定数ＫP （比例ゲ
イン），ＴI （積分時間），τ（サンプリング周期），
ＴD （微分時間）、過去の経験またはシミュレーション
等から得られる外部から設定される上・下限制限基準値
△ＭＶH ，△ＭＶL 、比例成分偏差制限手段５の出力偏
差ｅ′等に基づいて、操作出力ＭＶの増分△ＭＶが上下
限制限基準値△ＭＶH ，△ＭＶL 内に入るような上限偏
差制限値ｅH および下限偏差制限値ｅL を算出し、比例
成分偏差制限手段５に設定する機能をもっている。

【００２２】次に、以上のように構成された装置の動作
について説明する。先ず、減算演算手段１において目標
値信号ＳＶと制御対象１０となるプロセスからの制御量
信号ＰＶとの偏差ｅ（＝ＳＶ−ＰＶ）を算出する。この
偏差ｅは、速度形積分制御手段３および速度形微分制限
手段４の他、比例成分偏差制限手段５に入力され、特に
偏差ｅが大きくなったとき、上限偏差制限値ｅH および
下限偏差制限値ｅL による制限を受け、それぞれ制限さ
れた偏差ｅ′を出力する。そのうち、制限された偏差
ｅ′は、速度形比例制限手段２によって速度形比例調節
演算が行われる。

【００２３】しかる後、各制御手段２〜４で求められた
調節演算出力は、加算部７で加算合成されて操作出力Ｍ
Ｖの増分△ＭＶとして求めた後、速度形−位置形信号変
換手段８に導入し、この増分△ＭＶを前回サンプリング
周期までの操作出力に加算することにより位置形操作出
力ＭＶを求める。そして、制限手段９を通して急変防止
のための制限を施して最終的な操作出力ＭＶ′として制
御対象１０に印加する。

【００２４】ところで、前記偏差演算手段１からの偏差
ｅに対する偏差制限手段５における制限は次のようにし
て行われる。先ず、偏差制限値演算手段１１には、各制
御手段２〜４から制御演算定数ＫP（比例ゲイン），ＴD
（微分時間）、予め外部から設定されるＴI （積分時
間），τ（サンプリング周期），上下限制限基準値△Ｍ
ＶH ，△ＭＶL 、比例成分偏差制限手段５の出力偏差
ｅ′が入力され、ここで次のような演算を行って上限偏
差制限値ｅH を求める。今、上限制限基準値△ＭＶH と
各調節演算による速度形操作出力との関係を示すと、 ＫP ｛（ｅ′n −ｅ′n-1 ）＋（τ／ＴI ）・ｅ′n ＋△Ｄn ｝≦△ＭＶH ……… （３） そこで、この式から上限偏差制限値ｅH は、 ｅH （ｅ′n ）≦｛（△ＭＶH ／ＫP ）＋ｅ′n-1 −△Ｄn ｝ ／｛１＋（τ／ＴI ）｝ ……… （４） となる。前記（３）式の△ＭＶH に代えて下限制限基準
値△ＭＶL を用いて同様の演算を行うと、下限偏差制限
値ｅL は、 ｅL （ｅ′n ）≦｛（△ＭＶL ／ＫP ）＋ｅ′n-1 −△Ｄn ｝ ／｛１＋（τ／ＴI ）｝ ……… （５） となる。

【００２５】そこで、以上のようにして偏差制限値演算
手段１１において得られた上限偏差制限値ｅH および下
限偏差制限値ｅL を比例成分偏差制限手段５に設定す
る。その結果、偏差演算手段１で得られた偏差ｅのうち
比例成分偏差が比例成分偏差制限手段５の上下限偏差制
限値ｅH ，ｅL の範囲内にある場合にはそのままの値の
偏差ｅ′として速度形比例制御手段２に送られ、一方、
比例成分偏差が上下限偏差制限値ｅH ，ｅL の範囲を越
えたとき、その上下限偏差制限値ｅH ，ｅLに制限され
た偏差ｅ′が出力され、この速度形比例制御手段２にて
速度形比例調節演算が実行される。

【００２６】従って、以上のような実施例の構成によれ
ば、偏差制限値演算手段１１で比例成分偏差制限手段５
に対する上下限偏差制限値ｅH ，ｅL に対する上・下限
偏差制限値を求めた後、これら上・下限偏差制限値ｅH
，ｅL 等を比例成分偏差制限手段５に設定することに
より、偏差制限手段５では、各制御手段２〜４の調節演
算で算出される操作出力の増分が上下限制限基準値△Ｍ
ＶH ，△ＭＶL 内に入るように偏差が制限されているの
で、各制御手段２〜４の演算出力の加算合成された後の
位置形操作出力ＭＶの切り捨てがなくなり、特に比例成
分の切り捨て分をなくすることにより、比例動作分の零
基準を確保でき、操作出力がその制限値を越える場合で
もその越える程度が小さく、何ら偏差制限の加わらない
積分成分で十分に捕えることができ、応答性を低下させ
ることがなくなる。 （第２実施例）図２は請求項２に係わるプロセス制御装
置の一実施例を示すブロック構成図である。

【００２７】この制御装置は、図１に示す制御装置の構
成に、さらに偏差演算手段１と速度形微分制御手段４と
の間の処理，つまり偏差ｅの微分成分を制限して微分に
対する感度を低減化してなる偏差ｅ″を得ることにより
調整の自由度をもたせる微分成分偏差制限手段６を設け
たことにある。その他の構成は図１とほぼ同様な構成で
あるので、図１と同一部分には同一符号を付して説明す
る。

【００２８】また、偏差制限値演算手段１１は、比例成
分偏差制限手段５および微分成分偏差制限手段６の偏差
制限値を求める機能をもっている。この偏差制限値演算
手段１１は、速度形の各制御手段２〜４の制御演算定数
ＫP （比例ゲイン），ＴI （積分時間），τ（サンプリ
ング周期），ＴD （微分時間）、過去の経験またはシミ
ュレーション等から得られる外部から設定される上・下
限制限基準値△ＭＶH，△ＭＶL 、比例成分偏差制限手
段５の出力偏差ｅ′等の演算項目データに基づいて、操
作出力ＭＶの増分△ＭＶが上・下限制限基準値△ＭＶH
，△ＭＶL 内に入るような比例制限用上限偏差制限値
ｅH および比例制限用下限偏差制限値ｅLを算出し、こ
の算出された上限偏差制限値ｅH および下限偏差制限値
ｅL を比例成分偏差制限手段５に設定し、また算出され
た上限偏差制限値ｅH および下限偏差制限値ｅL に所要
とする係数を乗算し、或いは前記演算項目データに基い
て微分制限用上限偏差制限値および微分制限用下限偏差
制限値を求め、微分成分偏差制限手段６に設定する。

【００２９】次に、以上のように構成された装置の動作
について説明する。先ず、減算演算手段１において目標
値信号ＳＶと制御対象１０となるプロセスからの制御量
信号ＰＶとの偏差ｅ（＝ＳＶ−ＰＶ）を算出する。この
偏差ｅは、速度形積分制御手段３の他、比例成分偏差制
限手段５および微分成分偏差制限手段６に入力され、特
に偏差ｅが大きくなったとき、上限偏差制限値ｅH およ
び下限偏差制限値ｅL による制限を受け、それぞれ制限
された偏差ｅ′，ｅ″を出力する。そのうち、制限され
た偏差ｅ′は、速度形比例制限手段２によって速度形比
例調節演算が行われ、一方、微分の強さ，ひいては感度
が制限された偏差ｅ″は、速度形微分制限手段４によっ
て速度形微分調節演算が行われる。

【００３０】しかる後、各制御手段２〜４で求められた
調節演算出力は加算部７で加算合成された操作出力ＭＶ
の増分△ＭＶとして求めた後、速度形−位置形信号変換
手段８に導入し、この増分△ＭＶを前回サンプリング周
期までの操作出力に加算することにより位置形操作出力
ＭＶを求めた後、制限手段９を通して急変防止のための
制限を施して最終的な操作出力ＭＶ′として制御対象１
０に印加する。

【００３１】一方、偏差制限値演算手段１１では、各制
御手段２〜４の制御演算定数ＫP （比例ゲイン），ＴD
（微分時間）、予め外部から設定されるＴI （積分時
間），τ（サンプリング周期），上下限制限基準値△Ｍ
ＶH ，△ＭＶL 、比例成分偏差制限手段５の出力偏差
ｅ′が入力され、ここで次のような演算を行って上限偏
差制限値ｅH を求める。今、上限制限基準値△ＭＶH と
各調節演算による速度形操作出力との関係を示すと、 ＫP ｛（ｅ′n −ｅ′n-1 ）＋（τ／ＴI ）・ｅ′n ＋△Ｄn ｝≦△ＭＶH ……… （６） そこで、この式から比例制限用上限偏差制限値ｅH は、 ｅH （ｅ′n ）≦｛（△ＭＶH ／ＫP ）＋ｅ′n-1 −△Ｄn ｝ ／｛１＋（τ／ＴI ）｝ ……… （７） となる。前記（３）式の△ＭＶH に代えて下限制限基準
値△ＭＶL を用いて同様の演算を行うと、比例制限用下
限偏差制限値ｅL は、 ｅL （ｅ′n ）≦｛（△ＭＶL ／ＫP ）＋ｅ′n-1 −△Ｄn ｝ ／｛１＋（τ／ＴI ）｝ ……… （８） となる。

【００３２】このようにして偏差制限値演算手段１１で
求められた上限偏差制限値ｅH および下限偏差制限値ｅ
L を比例成分偏差制限手段５に設定する。なお、微分成
分偏差制限手段６に対する上限偏差制限値および下限偏
差制限値は、前記（３）式ないし（５）式と同様な手順
で求めてもよいし、或いは比例成分偏差制限手段５に対
する上限偏差制限値ｅH および下限偏差制限値ｅL にそ
れぞれ所要の係数をかけて求めてもよい。通常，微分成
分の変化分は比例成分の変化分よりも大きいので、ｅH
，ｅL に１以上の係数を乗算して微分成分偏差制限手
段６に対する上限偏差制限値および下限偏差制限値を求
めて設定する。

【００３３】その結果、偏差演算手段１で得られた偏差
ｅのうち比例成分偏差が比例成分偏差制限手段５の上下
限偏差制限値ｅH ，ｅL の範囲内にある場合にはそのま
ま偏差ｅ′として速度形比例制御手段２に送られ、一
方、比例成分偏差が上下限偏差制限値ｅH ，ｅL の範囲
を越えたとき、その上下限偏差制限値ｅH ，ｅL に制限
された偏差ｅ′を出力し、この速度形比例制御手段２に
て速度形比例調節演算が実行される。

【００３４】従って、以上のような実施例の構成によれ
ば、偏差制限値演算手段１１で比例成分偏差制限手段５
に対する上・下限偏差制限値ｅH ，ｅL および微分成分
偏差制限手段６に対する上・下限偏差制限値をを求めた
後、これら上・下限偏差制限値ｅH ，ｅL 等を比例成分
偏差制限手段５および微分成分偏差制限手段６に設定す
ることにより、各偏差制限手段５，６では、各制御手段
２〜４の調節演算で算出される操作出力の増分が上・下
限制限基準値△ＭＶH ，△ＭＶL 内に入るように偏差を
制限するので、各制御手段２〜４の演算出力の加算合成
した後の位置形操作出力ＭＶの切り捨てがなくなり、特
に比例成分の切り捨て分をなくすることにより、比例動
作分の零基準を確保でき、操作出力がその制限値を越え
る場合でもその越える程度が小さく、何ら偏差制限の加
わらない積分成分で十分に捕えることができ、応答性を
低下させることがなくなる。

【００３５】また、微分成分偏差制限手段６によって偏
差の微分成分を制限することにより微分の強さを弱めた
ことにより、最初の変化時点の微分成分は制限される
が、その後の微分成分が生きてくるので、応答性を損な
うことなくなる。 （第３実施例）図３は請求項３に係わるプロセス制御装
置の一実施例を示すブロック構成図である。

【００３６】この実施例は、図２と同様に偏差の比例成
分を制限する偏差制限機能５，１１を有する他、速度形
積分制御手段３と加算部７との間に設けられ積分動作出
力を生かしたり、停止したりするスイッチ手段２１と、
偏差制限値演算手段１１内において制限手段９の入出力
側の操作出力ＭＶ，ＭＶ′を取り込み、当該操作出力Ｍ
Ｖが制限手段９の上下限制限値に引っかかっているか否
かを判断する判断手段とが設けられている。

【００３７】その他の構成は、図１と同様であるので、
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。この実施例の構成によれば、第１実施例と同様に各
制御手段２〜４の演算出力の加算合成した後の位置形操
作出力ＭＶの切り捨てがなくなり、特に比例成分の切り
捨て分をなくすることにより、比例動作分の零基準を確
保でき、操作出力がその制限値を越える場合でもその越
える程度が小さく、何ら偏差制限の加わらない積分成分
で十分に捕えることができ、しかも応答性を改善するこ
とができる。さらに、速度形積分制御手段３は偏差につ
いて後追いの形で積分調節演算出力が徐々に増加する
が、操作出力ＭＶが上下限制限値の範囲内の場合にはＭ
Ｖ＝ＭＶ′となっている。

【００３８】しかし、操作出力ＭＶが積分調節演算出力
の影響を受けて上・下限制限値を越えた場合には、ＭＶ
≠ＭＶ′となり、かつ、このときには操作出力ＭＶが上
下限制限値を越えてなおも拡大する方向にあるので、ス
イッチ手段２１を切り離すことにより、速度形積分制御
手段３による積分調節演算出力の影響を抑制するので、
操作出力ＭＶが上・下限制限値を解消する方向，つまり
上・下限制限値の範囲内にとどまるので、制御の乱れを
なくして制御応答性を改善でき、プラントの安全性を確
保できる。

【００３９】

【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、偏差の比例成分を制限することにより、比例成分の
切り捨てをなくなり、比例動作分の零基準を確保でき、
かつ、引き戻し現象がなくなって制御応答性を改善でき
る。

【００４０】請求項２の発明では、偏差の比例・微分成
分を制限することにより、比例動作分の零基準を確保で
き、かつ、微分成分を時間的に有効に生かしつつ制御応
答性を改善できる。

【００４１】請求項３の発明においては、偏差の比例成
分を制限することにより、比例成分の切り捨てをなくな
り、比例動作分の零基準を確保でき、かつ、制御応答性
を改善でき、さらに積分成分の行き過ぎを未然に回避で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に係わるプロセス制御装置の一実施例
を示すブロック構成図。

【図２】請求項２に係わるプロセス制御装置の一実施例
を示すブロック構成図。

【図３】請求項３に係わるプロセス制御装置の一実施例
を示すブロック構成図。

【図４】従来のプロセス制御装置のブロック構成図。

【図５】従来装置における目標値信号のステップ変化に
対する制御量および操作出力の応答状態を示す図。

【符号の説明】

１…偏差演算手段、２…速度形比例制御手段、３…速度
形積分制御手段、４…速度形微分制御手段、５…比例成
分偏差制限手段、６…微分成分偏差制限手段、７…加算
部、８…信号変換手段、９…制限手段、１０…制御対
象、１１…偏差制限値演算手段、２１…スイッチ手段。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御対象からの制御量信号とその目標値
   信号とを用いて偏差演算手段で偏差を求めるとともに、
   この偏差を速度形Ｐ・Ｉ（Ｐ：比例，Ｉ：積分）制御手
   段または速度形Ｐ・Ｉ・Ｄ（Ｄ：微分）制御手段によっ
   てＰ・Ｉ調節演算またはＰ・Ｉ・Ｄ調節演算を実行し、
   得られたＰ・Ｉ調節演算出力またはＰ・Ｉ・Ｄ調節演算
   出力を加算合成し、位置形操作出力に変換した後、制御
   対象に印加するプロセス制御装置において、 前記偏差演算手段によって求められる偏差の比例成分を
   偏差制限値で制限し、前記速度形Ｐ制御手段に導入する
   比例成分偏差制限手段と、 前記制御手段の制御演算定数，制限基準値および前記比
   例成分偏差制限手段から出力される偏差を用いて前記偏
   差制限値を算出し、前記比例成分偏差制限手段に設定す
   る偏差制限値演算手段と、 を備えたことを特徴とするプロセス制御装置。
2. 【請求項２】 制御対象からの制御量信号とその目標値
   信号とを用いて偏差演算手段で偏差を求めるとともに、
   この偏差を速度形Ｐ・Ｉ・Ｄ（Ｄ：微分）制御手段によ
   ってＰ・Ｉ・Ｄ調節演算を実行し、得られたＰ・Ｉ・Ｄ
   調節演算出力を加算合成し、位置形操作出力に変換した
   後、制御対象に印加するプロセス制御装置において、 前記偏差演算手段によって求められる偏差の比例成分を
   第１の偏差制限値で制限し、前記速度形Ｐ制御手段に導
   入する比例成分偏差制限手段と、 前記偏差演算手段によって求められる偏差の微分成分を
   第２の偏差制限値で制限し、前記速度形Ｐ制御手段に導
   入する比例成分偏差制限手段と、 前記制御手段の制御演算定数，制限基準値および前記比
   例成分偏差制限手段から出力される偏差を用いて前記第
   １および第２の偏差制限値を算出し、当該第１の偏差制
   限値を前記比例成分偏差制限手段に設定し、前記第２の
   偏差制限値を前記微分成分偏差制限手段に設定する偏差
   制限値演算手段と、 を備えたことを特徴とするプロセス制御装置。
3. 【請求項３】 制御対象からの制御量信号とその目標値
   信号とを用いて偏差演算手段で偏差を求めるとともに、
   この偏差を速度形Ｐ・Ｉ（Ｐ：比例，Ｉ：積分）制御手
   段または速度形Ｐ・Ｉ・Ｄ（Ｄ：微分）制御手段によっ
   てＰ・Ｉ調節演算またはＰ・Ｉ・Ｄ調節演算を実行し、
   得られたＰ・Ｉ調節演算出力またはＰ・Ｉ・Ｄ調節演算
   出力を加算合成し、位置形操作出力に変換し、さらに制
   限手段を通した後、制御対象に印加するプロセス制御装
   置において、 前記偏差演算手段によって求められる偏差の比例成分を
   偏差制限値で制限し、前記速度形Ｐ制御手段に導入する
   比例成分偏差制限手段と、 前記制御手段の制御演算定数，制限基準値および前記比
   例成分偏差制限手段から出力される偏差を用いて前記偏
   差制限値を算出し、前記比例成分偏差制限手段に設定す
   る偏差制限値演算手段と、 前記制限手段の入・出力信号から前記位置形操作出力が
   当該制限手段の制限値を越えたと判断したとき、前記速
   度形Ｉ制御手段の出力を切り離す手段と、 を備えたことを特徴とするプロセス制御装置。