JPH11338503A - Ｐｉｄ調節器を含む閉ループ系のプロセス制御装置 - Google Patents
Ｐｉｄ調節器を含む閉ループ系のプロセス制御装置Info
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- JPH11338503A JPH11338503A JP14149698A JP14149698A JPH11338503A JP H11338503 A JPH11338503 A JP H11338503A JP 14149698 A JP14149698 A JP 14149698A JP 14149698 A JP14149698 A JP 14149698A JP H11338503 A JPH11338503 A JP H11338503A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＰＩＤ調節器の比例ゲインが、外乱や目標値
変動のような急激な変動に対応して、常に適切な値にな
るように自動的に算出できる、ＰＩＤ調節器を含む閉ル
ープ系のプロセス制御装置を提供する。 【解決手段】 請求項１記載の発明は前記課題を解決す
るために、プロセスと、目標値に従って該プロセスに対
する操作量を出力する、比例、積分および微分の３動作
からなるＰＩＤ調節器を含む閉ループ系において、制御
量の時間に対する変化率に基いて演算処理される制御ゲ
イン調整装置の出力でＰＩＤ調節器の比例ゲインが可変
ゲインとして設定できる手段を具備し、特に制御量ｙ
（ｔ）の時間に対する変化率と、しきい値との差から制
御系が安定した状態か、ハンチングしそうな状態かを判
断し、安定した状態では比例ゲインを上げ、ハンチング
しそうな状態では比例ゲインを下げるように、状態に応
じた比例ゲインが設定出来るよう、その差を積分器に入
力し、該積分器の出力をＰＩＤ調節器の比例ゲインとす
る。
変動のような急激な変動に対応して、常に適切な値にな
るように自動的に算出できる、ＰＩＤ調節器を含む閉ル
ープ系のプロセス制御装置を提供する。 【解決手段】 請求項１記載の発明は前記課題を解決す
るために、プロセスと、目標値に従って該プロセスに対
する操作量を出力する、比例、積分および微分の３動作
からなるＰＩＤ調節器を含む閉ループ系において、制御
量の時間に対する変化率に基いて演算処理される制御ゲ
イン調整装置の出力でＰＩＤ調節器の比例ゲインが可変
ゲインとして設定できる手段を具備し、特に制御量ｙ
（ｔ）の時間に対する変化率と、しきい値との差から制
御系が安定した状態か、ハンチングしそうな状態かを判
断し、安定した状態では比例ゲインを上げ、ハンチング
しそうな状態では比例ゲインを下げるように、状態に応
じた比例ゲインが設定出来るよう、その差を積分器に入
力し、該積分器の出力をＰＩＤ調節器の比例ゲインとす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種プラントのプ
ロセス、機械製品等（以下プロセスという）に適用され
るＰＩＤ調節器を含む閉ループ系のプロセス制御装置に
関する。
ロセス、機械製品等（以下プロセスという）に適用され
るＰＩＤ調節器を含む閉ループ系のプロセス制御装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】図３に従来技術に係るＰＩＤ調節器を含
む閉ループ系のプロセス制御装置例を示す。プロセス１
は、既知外乱ｄ２、操作量ｕが入力され、制御量ｙ４を
出力する。ここで、プロセス１より出力される制御量ｙ
４は、目標設定器５の（目標ｒ）出力６に追従させる必
要があるため、減算器７で、目標設定器５の出力ｒ６と
制御量ｙ４を比較し、後述の方法で、制御偏差ε８が小
さくなる方向に操作量ｕ３が設定される。
む閉ループ系のプロセス制御装置例を示す。プロセス１
は、既知外乱ｄ２、操作量ｕが入力され、制御量ｙ４を
出力する。ここで、プロセス１より出力される制御量ｙ
４は、目標設定器５の（目標ｒ）出力６に追従させる必
要があるため、減算器７で、目標設定器５の出力ｒ６と
制御量ｙ４を比較し、後述の方法で、制御偏差ε８が小
さくなる方向に操作量ｕ３が設定される。
【０００３】即ち、操作量ｕ３は、目標値ｒ６と制御量
ｙ４とを減算して得られる制御偏差ε８が係数器Ｋｐ９
を介して得られる値Ｐと、並行して係数器Ｋｐ９の出力
が係数器Ｒｓ１０を介して積分値（１／Ｓ）１１の入力
になり、その積分値１１から出力される値Ｉと、さらに
係数器Ｋｐ９の出力が微分器Ｓ１２を介して係数器Ｔｄ
１３の入力となり、その係数器Ｔｄ１３から出力される
値Ｄの３つの値（Ｐ，Ｉ，Ｄ）を加算器１４で加算して
得られるように構成している。したがって、符号９〜１
４の要素にてＰＩＤ調節器が形成されることになる。
ｙ４とを減算して得られる制御偏差ε８が係数器Ｋｐ９
を介して得られる値Ｐと、並行して係数器Ｋｐ９の出力
が係数器Ｒｓ１０を介して積分値（１／Ｓ）１１の入力
になり、その積分値１１から出力される値Ｉと、さらに
係数器Ｋｐ９の出力が微分器Ｓ１２を介して係数器Ｔｄ
１３の入力となり、その係数器Ｔｄ１３から出力される
値Ｄの３つの値（Ｐ，Ｉ，Ｄ）を加算器１４で加算して
得られるように構成している。したがって、符号９〜１
４の要素にてＰＩＤ調節器が形成されることになる。
【０００４】しかしながら前記従来技術では、ＰＩＤ調
節器の比例Ｐ，積分Ｉおよび微分Ｄの３動作のための調
整パラメータ（比例ゲイン、リセット率および微分時
間）は、係数器Ｋｐ９、Ｒｓ１０、Ｔｄ１３により固定
的に設定される構成となっていた。このため前記従来技
術では、十分な制御性能および安定性を保証できるプロ
セスの範囲が限られているという問題があった。
節器の比例Ｐ，積分Ｉおよび微分Ｄの３動作のための調
整パラメータ（比例ゲイン、リセット率および微分時
間）は、係数器Ｋｐ９、Ｒｓ１０、Ｔｄ１３により固定
的に設定される構成となっていた。このため前記従来技
術では、十分な制御性能および安定性を保証できるプロ
セスの範囲が限られているという問題があった。
【０００５】また、従来のＰＩＤ調節器でプロセスの特
性が経時変化した場合に、制御性が劣化するという問題
があり、これに対してＰＩＤ調節器の比例ゲインをプロ
セス特性の経時変化に悪影響されずに常に適切な値にな
るように、自動的に算出できる制御ゲイン調整装置を特
願平９−１３７８７５号に、さらにその改良として特願
平１０−１２８７８７号を提案している。
性が経時変化した場合に、制御性が劣化するという問題
があり、これに対してＰＩＤ調節器の比例ゲインをプロ
セス特性の経時変化に悪影響されずに常に適切な値にな
るように、自動的に算出できる制御ゲイン調整装置を特
願平９−１３７８７５号に、さらにその改良として特願
平１０−１２８７８７号を提案している。
【０００６】前記改良版としての特願平１０−１２８７
８７号のゲイン調整装置の構成を図４と図５に示す。本
装置は、図４に示すように目標値ｒ（ｔ）５を変化させ
たときに、目標値ｒ（ｔ）５とプロセス１から出力され
る制御量ｙ（ｔ）４に基いて演算処理される制御ゲイン
調整装置１５の出力でＰＩＤ調節器１０〜１４の比例ゲ
インＫ（ｔ）１７が設定出来る回路を具備したことを特
徴とする。
８７号のゲイン調整装置の構成を図４と図５に示す。本
装置は、図４に示すように目標値ｒ（ｔ）５を変化させ
たときに、目標値ｒ（ｔ）５とプロセス１から出力され
る制御量ｙ（ｔ）４に基いて演算処理される制御ゲイン
調整装置１５の出力でＰＩＤ調節器１０〜１４の比例ゲ
インＫ（ｔ）１７が設定出来る回路を具備したことを特
徴とする。
【０００７】即ち、前記先願技術は、図５に示すように
目標値ｒ（ｔ）６を変化させたときに、制御量ｙ（ｔ）
４の微係数の絶対値が望ましい値α* に近づくように、
その間の誤差を積分器３０に入力し、その積分器３０の
出力をＰＩＤ調節器１０〜１４の比例ゲインＫ（ｔ）１
７とする方法である。ここで望ましい値α* は目標値ｒ
（ｔ）６が変動後、ある時間経過するまでの間において
のみ値を持つが、その後は零になるようにしている回路
とは、図５に示す微分器Ｓ１８と絶対値発生器１９の回
路である。
目標値ｒ（ｔ）６を変化させたときに、制御量ｙ（ｔ）
４の微係数の絶対値が望ましい値α* に近づくように、
その間の誤差を積分器３０に入力し、その積分器３０の
出力をＰＩＤ調節器１０〜１４の比例ゲインＫ（ｔ）１
７とする方法である。ここで望ましい値α* は目標値ｒ
（ｔ）６が変動後、ある時間経過するまでの間において
のみ値を持つが、その後は零になるようにしている回路
とは、図５に示す微分器Ｓ１８と絶対値発生器１９の回
路である。
【０００８】目標値ｒ（ｔ）６が変化すれば、微分器Ｓ
１８の出力信号は零からある値ａに変動する。しかし、
目標値ｒ（ｔ）６の変動が収まれば微分器Ｓ１８の出力
信号も零となる。ある時間経過するまでの間というの
は、外乱が収まって目標値ｒ（ｔ）６が変動しなくなる
までの間という意味である。したがって、目標値ｒ
（ｔ）６が変動する間においてのみ値をもつが、その後
変動が収まれば、その値は零となる。
１８の出力信号は零からある値ａに変動する。しかし、
目標値ｒ（ｔ）６の変動が収まれば微分器Ｓ１８の出力
信号も零となる。ある時間経過するまでの間というの
は、外乱が収まって目標値ｒ（ｔ）６が変動しなくなる
までの間という意味である。したがって、目標値ｒ
（ｔ）６が変動する間においてのみ値をもつが、その後
変動が収まれば、その値は零となる。
【０００９】図５により本原理を詳細に説明する。プロ
セス１より出力される制御量ｙ（ｔ）４は一次遅れ要素
２５で外乱を取り除いた後の信号を微分器Ｓ２４で微分
され、その出力の絶対値φ* が望ましい値α* に近づく
ように、その間の誤差を後述の誤差修正回路に入力して
得られる出力をＰＩＤ調節器の比例ゲインＫ（ｔ）１７
とする。ここで、望ましい値α* は目標値ｒ（ｔ）６を
一次遅れ要素２０で外乱を取り除いた後の信号を微分器
Ｓ１８で微分し、その微分出力を絶対値発生器１９の入
力とし、その絶対値発生器１９の絶対値出力と定数発生
器α２１で設定されたαを乗算器２２に入力し、乗算し
て望ましい値α* を得る。
セス１より出力される制御量ｙ（ｔ）４は一次遅れ要素
２５で外乱を取り除いた後の信号を微分器Ｓ２４で微分
され、その出力の絶対値φ* が望ましい値α* に近づく
ように、その間の誤差を後述の誤差修正回路に入力して
得られる出力をＰＩＤ調節器の比例ゲインＫ（ｔ）１７
とする。ここで、望ましい値α* は目標値ｒ（ｔ）６を
一次遅れ要素２０で外乱を取り除いた後の信号を微分器
Ｓ１８で微分し、その微分出力を絶対値発生器１９の入
力とし、その絶対値発生器１９の絶対値出力と定数発生
器α２１で設定されたαを乗算器２２に入力し、乗算し
て望ましい値α* を得る。
【００１０】また、誤差修正回路は制御量ｙ（ｔ）４を
一次遅れ要素２５を介して微分器Ｓ２４で微分し、その
出力から絶対値発生器２６より絶対値φ* を得、乗算器
２２から出力された前記望ましい値α* から絶対値φ*
を減算器２３により差し引いて得られる値、すなわち誤
差（α*−φ*）を、係数器β２９に入力し、その出力を
不感帯を設けた関数発生器２８に入力し、その関数発生
器２８の出力を乗算器２７の片方に入力し、他方に後述
の関数発生器３１の出力を入力する。そして、その乗算
器２７の出力をリミット付き積分器３０に入力する。リ
ミット付き積分器３０の出力Ｋ（ｔ）１７は図４に示す
ＰＩＤ調節器の比例ゲインの算出用の値となるとともに
関数発生器３１の入力となる。関数発生器３１は逆数の
関係に近い右下がりの特性に設定する。ここで、前述の
関数発生器２８は不感帯を設けた関数とし、リミット付
き積分器３０は上下限値のリミットが設定できるものと
する。
一次遅れ要素２５を介して微分器Ｓ２４で微分し、その
出力から絶対値発生器２６より絶対値φ* を得、乗算器
２２から出力された前記望ましい値α* から絶対値φ*
を減算器２３により差し引いて得られる値、すなわち誤
差（α*−φ*）を、係数器β２９に入力し、その出力を
不感帯を設けた関数発生器２８に入力し、その関数発生
器２８の出力を乗算器２７の片方に入力し、他方に後述
の関数発生器３１の出力を入力する。そして、その乗算
器２７の出力をリミット付き積分器３０に入力する。リ
ミット付き積分器３０の出力Ｋ（ｔ）１７は図４に示す
ＰＩＤ調節器の比例ゲインの算出用の値となるとともに
関数発生器３１の入力となる。関数発生器３１は逆数の
関係に近い右下がりの特性に設定する。ここで、前述の
関数発生器２８は不感帯を設けた関数とし、リミット付
き積分器３０は上下限値のリミットが設定できるものと
する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらかかる先
願技術においては、前記従来技術の課題を解決するため
にプロセスの特性が経時変化した場合に、ＰＩＤ調節器
の比例ゲインをプロセス特性の経時変化に悪影響されず
に常に適切な値になるように、自動的に算出できる制御
ゲイン調整装置を提案したが、これはプロセスの経時変
化のような緩やかな変動には効果があるが、外乱や目標
値変動のような急激な変動には対応できなかった。
願技術においては、前記従来技術の課題を解決するため
にプロセスの特性が経時変化した場合に、ＰＩＤ調節器
の比例ゲインをプロセス特性の経時変化に悪影響されず
に常に適切な値になるように、自動的に算出できる制御
ゲイン調整装置を提案したが、これはプロセスの経時変
化のような緩やかな変動には効果があるが、外乱や目標
値変動のような急激な変動には対応できなかった。
【００１２】本発明はかかる技術的課題に鑑み、ＰＩＤ
調節器の比例ゲインが、外乱や目標値変動のような急激
な変動に対応して、常に適切な値になるように、自動的
に算出できる制御ゲイン調整装置、より具体的にはＰＩ
Ｄ調節器を含む閉ループ系のプロセス制御装置を提供す
ることを目的とする。
調節器の比例ゲインが、外乱や目標値変動のような急激
な変動に対応して、常に適切な値になるように、自動的
に算出できる制御ゲイン調整装置、より具体的にはＰＩ
Ｄ調節器を含む閉ループ系のプロセス制御装置を提供す
ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は前
記課題を解決するために、プロセスと、目標値に従って
該プロセスに対する操作量を出力する、比例、積分およ
び微分の３動作からなるＰＩＤ調節器を含む閉ループ系
において、制御量の時間に対する変化率に基いて演算処
理される制御ゲイン調整装置の出力でＰＩＤ調節器の比
例ゲインが可変ゲインとして設定できる手段を具備した
ことを特徴とするものである。
記課題を解決するために、プロセスと、目標値に従って
該プロセスに対する操作量を出力する、比例、積分およ
び微分の３動作からなるＰＩＤ調節器を含む閉ループ系
において、制御量の時間に対する変化率に基いて演算処
理される制御ゲイン調整装置の出力でＰＩＤ調節器の比
例ゲインが可変ゲインとして設定できる手段を具備した
ことを特徴とするものである。
【００１４】そして前記ＰＩＤ調節器の比例ゲインが可
変ゲインとして設定できる手段として、具体的には請求
項２に記載のように、制御量ｙ（ｔ）の時間に対する変
化率と、しきい値との差から制御系が安定した状態か、
ハンチングしそうな状態かを判断し、安定した状態では
比例ゲインを上げ、ハンチングしそうな状態では比例ゲ
インを下げるように、状態に応じた比例ゲインが設定出
来るよう、その差を積分器に入力し、該積分器の出力を
ＰＩＤ調節器の比例ゲインとすることを特徴とする。
変ゲインとして設定できる手段として、具体的には請求
項２に記載のように、制御量ｙ（ｔ）の時間に対する変
化率と、しきい値との差から制御系が安定した状態か、
ハンチングしそうな状態かを判断し、安定した状態では
比例ゲインを上げ、ハンチングしそうな状態では比例ゲ
インを下げるように、状態に応じた比例ゲインが設定出
来るよう、その差を積分器に入力し、該積分器の出力を
ＰＩＤ調節器の比例ゲインとすることを特徴とする。
【００１５】図１は本発明の要旨たる制御ゲイン調整装
置で、本図に基づいて本発明の原理を詳細に説明する。
プロセス１より出力された制御量ｙ（ｔ）４は制御ゲイ
ン調整装置１５に入力されて、該制御量ｙ（ｔ）４は先
ず微分器Ｓ２４で微分され、その出力の絶対値、つまり
制御量ｙ（ｔ）４の時間に対する変化率φ* を得る。こ
の値を減算器２３により、定数発生器α２１の出力（し
きい値）αから差し引いて、後述の比例ゲイン算出回路
２７〜３０（図５に示す先願技術の誤差修正回路と回路
構成は同じ）に入力する。
置で、本図に基づいて本発明の原理を詳細に説明する。
プロセス１より出力された制御量ｙ（ｔ）４は制御ゲイ
ン調整装置１５に入力されて、該制御量ｙ（ｔ）４は先
ず微分器Ｓ２４で微分され、その出力の絶対値、つまり
制御量ｙ（ｔ）４の時間に対する変化率φ* を得る。こ
の値を減算器２３により、定数発生器α２１の出力（し
きい値）αから差し引いて、後述の比例ゲイン算出回路
２７〜３０（図５に示す先願技術の誤差修正回路と回路
構成は同じ）に入力する。
【００１６】比例ゲイン算出回路２７〜３０は前記しき
い値αから制御量ｙ（ｔ）４の時間に対する変化率φ*
を減算器２３により差し引いて得られる値（α−φ* ）
を係数器β２９に入力し、その出力を不感帯を設けた関
数発生器２８に入力し、その関数発生器２８の出力を乗
算器２７の片方に入力し、他方に後述の関数発生器３１
の出力を入力して所定の乗算を行なう。係数器２９は、
比例ゲインの変化する速さを調節し、不感帯を設けた関
数発生器２８は制御量ｙ（ｔ）４の時間に対する変化率
φ* がしきい値α付近にあるときは比例ゲインを調節せ
ず、比例ゲインの不要な変化を省く。
い値αから制御量ｙ（ｔ）４の時間に対する変化率φ*
を減算器２３により差し引いて得られる値（α−φ* ）
を係数器β２９に入力し、その出力を不感帯を設けた関
数発生器２８に入力し、その関数発生器２８の出力を乗
算器２７の片方に入力し、他方に後述の関数発生器３１
の出力を入力して所定の乗算を行なう。係数器２９は、
比例ゲインの変化する速さを調節し、不感帯を設けた関
数発生器２８は制御量ｙ（ｔ）４の時間に対する変化率
φ* がしきい値α付近にあるときは比例ゲインを調節せ
ず、比例ゲインの不要な変化を省く。
【００１７】そして、乗算器２７の出力をリミット付き
積分器３０に入力する。リミット付き積分器３０の出力
Ｋ（ｔ）１７は図２に示すＰＩＤ調節器の比例ゲインの
値となるとともに関数発生器３１の入力となる。関数発
生器３１は、逆数の関係に近い右下がりの特性に設定す
る。
積分器３０に入力する。リミット付き積分器３０の出力
Ｋ（ｔ）１７は図２に示すＰＩＤ調節器の比例ゲインの
値となるとともに関数発生器３１の入力となる。関数発
生器３１は、逆数の関係に近い右下がりの特性に設定す
る。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、形状、その相対配置などは特に特定
的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定
する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、形状、その相対配置などは特に特定
的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定
する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００１９】図２に本発明に適用される制御ゲイン調整
装置１５とプロセス１との接続関係を示し、図１は本発
明の実施形態にかかる図２に用いる制御ゲイン調整装置
１５の内部回路図を示す。
装置１５とプロセス１との接続関係を示し、図１は本発
明の実施形態にかかる図２に用いる制御ゲイン調整装置
１５の内部回路図を示す。
【００２０】図２の構成を前記した従来技術を示す図４
の構成との差異についてのみ説明するに、先願技術に示
す図４と本回路の構成は、制御ゲイン調整装置への目標
値の入力端がない点を除いては同様である。かかる回路
を簡単に説明するに、目標値（ｒ）６と制御量（ｙ）４
とを減算器７にて減算して得られる制御偏差（ε）８は
乗算器β１６に入力されて制御ゲイン調整装置１５出力
である比例ゲインＫ（ｔ）１７と乗算された後、該乗算
器１６よりの出力Ｐｉ（ε（ｔ）＊Ｋ（ｔ））に基づい
てＰＩＤ調節器（１０〜１４）の比例Ｐ、積分Ｉおよび
微分Ｄの３動作が行なわれて、操作量（ｕ）３が設定さ
れる。この乗算器１６の片側には制御偏差（ε）８が接
続され、他方の側に制御ゲイン調整装置１５の出力であ
る比例ゲインＫ（ｔ）１７が接続される。
の構成との差異についてのみ説明するに、先願技術に示
す図４と本回路の構成は、制御ゲイン調整装置への目標
値の入力端がない点を除いては同様である。かかる回路
を簡単に説明するに、目標値（ｒ）６と制御量（ｙ）４
とを減算器７にて減算して得られる制御偏差（ε）８は
乗算器β１６に入力されて制御ゲイン調整装置１５出力
である比例ゲインＫ（ｔ）１７と乗算された後、該乗算
器１６よりの出力Ｐｉ（ε（ｔ）＊Ｋ（ｔ））に基づい
てＰＩＤ調節器（１０〜１４）の比例Ｐ、積分Ｉおよび
微分Ｄの３動作が行なわれて、操作量（ｕ）３が設定さ
れる。この乗算器１６の片側には制御偏差（ε）８が接
続され、他方の側に制御ゲイン調整装置１５の出力であ
る比例ゲインＫ（ｔ）１７が接続される。
【００２１】図１は図２に用いる制御ゲイン調整装置１
５の内部回路図を示すが、先願技術（図５）の目標値の
微係数の絶対値が、しきい値αとなる点が相違する。か
かる回路構成は前記技術手段の項で既に説明されている
が、再度詳細に説明するに、制御量ｙ（ｔ）４は微分器
Ｓ２４を介して、絶対値発生器２６に入力され、絶対値
発生器２６の出力（変化率φ* ）は減算器２３のマイナ
ス側に接続される。一方、定数発生器α２１より出力さ
れるしきい値αは減算器２３のプラス側に接続される。
５の内部回路図を示すが、先願技術（図５）の目標値の
微係数の絶対値が、しきい値αとなる点が相違する。か
かる回路構成は前記技術手段の項で既に説明されている
が、再度詳細に説明するに、制御量ｙ（ｔ）４は微分器
Ｓ２４を介して、絶対値発生器２６に入力され、絶対値
発生器２６の出力（変化率φ* ）は減算器２３のマイナ
ス側に接続される。一方、定数発生器α２１より出力さ
れるしきい値αは減算器２３のプラス側に接続される。
【００２２】この結果、減算器２３の出力（α−φ* ）
は係数器β２９を介して不感帯を設けた関数発生器２８
に入力され、関数発生器２８の出力は乗算器２７の片側
に入力され、他方に関数発生器３１の出力を入力する。
乗算器２７の出力をリミット付き積分器３０に入力し、
リミット付き積分器３０の出力Ｋ（ｔ）１７は図２に示
すＰＩＤ調節器の比例ゲインの値となるとともに関数発
生器３１の入力となる。ここで、関数発生器３１は、逆
数の関係に近い右下がりの特性に設定し、関数発生器２
８は不感帯を設けた関数とし、リミット付き積分器３０
は上限限リミットが設けられるものである。
は係数器β２９を介して不感帯を設けた関数発生器２８
に入力され、関数発生器２８の出力は乗算器２７の片側
に入力され、他方に関数発生器３１の出力を入力する。
乗算器２７の出力をリミット付き積分器３０に入力し、
リミット付き積分器３０の出力Ｋ（ｔ）１７は図２に示
すＰＩＤ調節器の比例ゲインの値となるとともに関数発
生器３１の入力となる。ここで、関数発生器３１は、逆
数の関係に近い右下がりの特性に設定し、関数発生器２
８は不感帯を設けた関数とし、リミット付き積分器３０
は上限限リミットが設けられるものである。
【００２３】
【発明の効果】以上記載のごとく図３に示す従来技術に
よれば、ＰＩＤ調節器のパラメータは固定されており、
制御性能を優先して比例ゲインを上げるとハンチングを
起こし、安定性を優先して比例ゲインを下げると、制御
性能を劣化する場合があったが、本発明により状態に応
じて比例ゲインを調整でき、制御性能および安定性の向
上が実現できる。
よれば、ＰＩＤ調節器のパラメータは固定されており、
制御性能を優先して比例ゲインを上げるとハンチングを
起こし、安定性を優先して比例ゲインを下げると、制御
性能を劣化する場合があったが、本発明により状態に応
じて比例ゲインを調整でき、制御性能および安定性の向
上が実現できる。
【００２４】また、図４及び図５に示す先願技術によれ
ば、プロセスの経時変化のような長時間かかる緩やかな
変動には効果があるが、外乱や目標値変動のような急激
な変動には対応できなかったが、本発明によれば、外乱
や目標値変動のような急激な変動にも対応して比例ゲイ
ンを調整することが可能となる。
ば、プロセスの経時変化のような長時間かかる緩やかな
変動には効果があるが、外乱や目標値変動のような急激
な変動には対応できなかったが、本発明によれば、外乱
や目標値変動のような急激な変動にも対応して比例ゲイ
ンを調整することが可能となる。
【図１】 図２に用いる本発明の要部構成たる制御ゲイ
ン調整装置の内部回路図を示す。
ン調整装置の内部回路図を示す。
【図２】 本発明の実施形態に係る制御ゲイン調整装置
とプロセスとの接続関係を示す全体ブロック図である。
とプロセスとの接続関係を示す全体ブロック図である。
【図３】 従来技術に係るＰＩＤ調節器とプロセスとの
接続関係を示す全体ブロック図である。
接続関係を示す全体ブロック図である。
【図４】 先願技術の実施形態に係る制御ゲイン調整装
置とプロセスとの接続関係を示す全体ブロック図であ
る。
置とプロセスとの接続関係を示す全体ブロック図であ
る。
【図５】 図４に用いる先願技術の制御ゲイン調整装置
の内部回路図である。
の内部回路図である。
１ プロセス ２ 既知外乱 ３ 操作量ｄ ４ 制御量ｙ ５ 目標設定器 ６ ５の出力で目標値ｒ ７、２３ 減算器 ８ 制御偏差ε ９、１０、１３、２９ 係数器 １１ 積分器 １２、１８、２４ 微分器 １４ 加算器 １５ 制御ゲイン調整装置 １６、２２、２７ 乗算器 １７ 制御ゲイン調整装置の出力で比例
ゲインＫ（ｔ） １９、２６ 絶対値発生器 ２０、２５ 一次遅れ要素 ２１ 定数発生器 ２８、３１ 関数発生器 ３０ リミット付積分器
ゲインＫ（ｔ） １９、２６ 絶対値発生器 ２０、２５ 一次遅れ要素 ２１ 定数発生器 ２８、３１ 関数発生器 ３０ リミット付積分器
Claims (2)
- 【請求項１】 プロセスと、目標値に従って該プロセス
に対する操作量を出力する、比例、積分および微分の３
動作からなるＰＩＤ調節器を含む閉ループ系において、 制御量の時間に対する変化率に基いて演算処理される制
御ゲイン調整装置の出力でＰＩＤ調節器の比例ゲインが
可変ゲインとして設定できる手段を具備したことを特徴
とするＰＩＤ調節器を含む閉ループ系のプロセス制御装
置。 - 【請求項２】 制御量ｙ（ｔ）の時間に対する変化率
と、しきい値との差から制御系が安定した状態か、ハン
チングしそうな状態かを判断し、安定した状態では比例
ゲインを上げ、ハンチングしそうな状態では比例ゲイン
を下げるように、状態に応じた比例ゲインが設定出来る
よう、その差を積分器に入力し、該積分器の出力をＰＩ
Ｄ調節器の比例ゲインとすることを特徴とする請求項１
記載のＰＩＤ調節器を含む閉ループ系のプロセス制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14149698A JPH11338503A (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | Ｐｉｄ調節器を含む閉ループ系のプロセス制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14149698A JPH11338503A (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | Ｐｉｄ調節器を含む閉ループ系のプロセス制御装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008307142A Division JP4648448B2 (ja) | 2008-12-02 | 2008-12-02 | Ｐｉｄ調節器を含む閉ループ系のプロセス制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11338503A true JPH11338503A (ja) | 1999-12-10 |
Family
ID=15293297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14149698A Pending JPH11338503A (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | Ｐｉｄ調節器を含む閉ループ系のプロセス制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11338503A (ja) |
-
1998
- 1998-05-22 JP JP14149698A patent/JPH11338503A/ja active Pending
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