JPS58181101A - パルス幅変調形調節計 - Google Patents

パルス幅変調形調節計

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JPS58181101A
JPS58181101A JP21820282A JP21820282A JPS58181101A JP S58181101 A JPS58181101 A JP S58181101A JP 21820282 A JP21820282 A JP 21820282A JP 21820282 A JP21820282 A JP 21820282A JP S58181101 A JPS58181101 A JP S58181101A
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pulse
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signal
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JP21820282A
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Tetsushiro Sudo
須藤 哲四郎
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00Automatic controllers
    • G05B11/01Automatic controllers electric
    • G05B11/26Automatic controllers electric in which the output signal is a pulse-train
    • G05B11/28Automatic controllers electric in which the output signal is a pulse-train using pulse-height modulation; using pulse-width modulation

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、入力信号と設定値との偏差とフィードバック
信号との偏差を演算する増幅器と、この増幅器の出力信
号の大きさに応じて一定振幅の出力信号を発生する跳躍
増@器と、この跳躍増幅器の出力によって駆動される出
方スイッチングM路と、前記跳躍増幅器の出力に応じて
前記ノイードバンク信号を形成するフィードパ、り回路
とを備え、前記入力信号の大きさに比例したペルスの出
力信号を前記出力スイッチング回路から発生するパルス
I!変調形調節計に関Jる。
ブーセスを制御する場合、パルス@f稠形稠節計により
積分形操作端、例A7ば電動操作弁を操作することが多
々ある。この損金、―節肘の出方により、1th−接1
1動操作弁の電動機を駆動することはできないので、一
般に調節側と電動機の間に補助リレーを数段設は接点増
幅を行なう。このような補助リド−および電動機等は、
M5図に示すように、それぞれ個壱°の起動時間、すな
わち駆動人力(たとえば第5図(A)のステップ入力)
を与えてから所定動作状態に立上るまでの動作遅れ時間
(第5図(Blの出力特性の時間Tl )  を有し、
これらの総和の時間の間は電動操作弁は駆動入力を与え
てもこれにI&応せず応答[2ない。このような操作端
の動作遅れ時間′1゛1を不感応時間と呼ぶことにする
。こν)ような、不感応時間の発生ずる原因としては前
記の補助リレー、電動機の起動時間のほかに電動操作弁
の模等戒的な駆動系のガタ、バック→2ンユおよび摩擦
抵抗等がある。なお、第5区(B)において、縦軸は操
作端γイ勧機の回転数Nを表わし、横軸は時間tも・表
わす。そして、動作N(1 遅れ時間TIは約01抄、定格回転数丸αに達するまで
の時間′v2は約02秒である。
l−かして、このような不感応時間を有する電動操作弁
等の操作端をパルス幅変調形調節計により駆動した場合
、調節計の入力に加わる制御偏差が小さくなると、出力
のパルス幅もこれに比例L7て小さくなり、操作端の不
感動時間より小さくなることがある。このため、ルM節
計が制御偏差を零にすべく、出力パルスを発生し°(い
るにもがかわらず、操作端がこれに応答げず、制御偏差
が残り、良好な制御結果が得られない、−とがある。
第1図は一般的なパルス幅銃調形m mtiを使用【、
たプロセス制御系の1例を示すものである。この図にお
いて、1はパルス幅変調形調節計である。
この調節計1は設定値Svとブp+セス7の制御惜颯信
器8を介して帰還された制御?(入力信号)PVとの偏
差量を求め、この偏差量に応じた巾の出力パルスを発生
する。この出力パルスにより補助リン−3a 3bが駆
動され、その接点4日または4bがオンする。これによ
り弁6を駆動する電動機5が、正転または逆転し、弁6
が開または閉となる。
弁6の開閉に応じてプロセス7が制御され、その制御t
pvが発信器8を介して調節11′1の入力に帰還され
、制御量PVが設定値8■に一致し制御偏差が零になる
まで同様の制御が行なわれ石。第1図における2は補助
リレー3m、 3bの駆動用電源である。
このような制御系に使用されるパルス幅変調形###?
1の例を第2図に示す。
この#L2図において、11は設定fm8Vと制御量(
入力信jj)PVとの偏差V、を演算す小壜幅器、12
け偏差V1とフィードバンク信号■2との偏差を演算す
る増幅器、13aおよび13bは、増幅器12の出力信
号■3の大きさおよび極性に応じて一定振幅の出力信号
を発生する跳躍増幅器、14m、14bは出力トランジ
スタであり、このトランジスタ14m。
14bに第1図における補助リレー3m、3bが駆動さ
れる。また15a、15bはフィードバック信号■8を
形成するフィードバック回路16を跳躍増1i m 1
3 m 、 13bの出力(11r号に応じて駆動する
ためのスイッチング素子である。
次に、#142図に示したパルス幅変調形調節針の動作
につい−C説明する。増幅fillの設定値8■と制(
5) 御量PVとの偏差に応じた出カベ言号■1が正であると
すると、最初はフィードパ、り信号■2は零であるので
、増幅器12の出方信号v3も正となる。信号vsが正
である場合には、跳躍増幅器13mが動作し、Hレベル
の出力信号VoBを発生する。これに応じて、スイッチ
ング素子15aがオンし、フィードパ、り回路16に正
の調定電圧Fiaが加わノ5゜フィードバック回路16
が1次遅れ回路であるとすれば、このフィードバック回
路16は1次遅れ回路の時定数に応じて、時間とともに
増加するフィードバック信号■2を発生する。したがっ
て、増幅器12の出方信号v3は次第に減少し、v2が
Vlと等しい大きさになる時点でV3は零となり、これ
により跳躍増幅器13mの出力信号VowはLレベルに
戻り、スイッチング素子16aがオフされる。したがっ
て跳躍増幅器13aのHレベルの出力信号Voaの1m
続時間は、設定値8■と制御蓋P■との偏差蓋■1の大
きさに比例し、跳躍増幅器13aからは正の偏差IVs
の大きさに比例したパルス幅を有する出力パルスが得ら
れる。
偏差量■1の極性が負となる場合は、跳躍増幅器13b
(6) が同様に動作し、これより亀の偏差量v1の大きさに比
例したパルス幅を有する出力パルスvobが得られる。
しかして、このような一般のパルス幅変調形調節針であ
れば、−^量Vlが小さい場合には、出力パルスのパル
ス幅がこれに応じて小さくなり、調節計に接続された操
作端の不感応時間よりも小さくなることがある。
本発明はこのような操作端の不感応時間にもとづく不都
合を除(ために、操作端の不感応時間を補償し、操作端
に不感地帯が発生しないようにしたパルス幅変調形調節
針を得ることを目的とする。
本発明は、このような目的の達成のため、if頭で述べ
たaI類のパルス幅調節針において、この調節計の出力
信壊のパルス幅の下限値が調節計の出力側に接続される
操作端の不感応時間より下回わらないようにするために
、前記l!IIl細増幅器の出力パルスの発信されてい
る間クーツクパルスを計数して設定計数値に達すると計
数出力を発生するカウンタと、このカウンタの計数出力
によって駆動される定パルス幅パルス発生回路とを設け
、このパルス発生回路の出力パルスの設定時間を、前記
カウンタが設定計数値まで11数するに要する時間に設
定すると共に前記操作端の不感応時間より大きく設定し
、このパルス発生回路の出力パルスによって前記出力ス
イッチング回路を駆動することにより達成される。
次に本発明バー実施例を図面に基づいて詳細に説明する
第3図は本発明の一実施例の回路図を示す。この第31
¥Iにおいて、絶2図の従来例と同一機能を有する部分
には同一符号が付さjlている。従って、重複部分の説
明は省略する。しかして、この#I3図において、22
はクロックパルス発信癖、21aおよび21bはりpツ
クパルス発生IN 22のクロック出力および跳鏑増幅
器13a、13bの出力が与えられるカウンタ、19a
および19bはこのカウンタ21aおよび21bによっ
てそれぞれ駆動3れる単安定マルチパイプレークである
。これらυ単安定マルチバイブレータ19a、19b、
カウンタ21a、21bおよびりp7クパルス発信器2
2は、本発明にしたがって設けた出力パルス幅の下限値
を制限するためのパルス幅制限手段PLを構成する。カ
ウンタ21aおよび21bは入力に与えられる1lA−
増幅器13&および13bの出力パルスが加わっている
間、クーylパルス発生器22からのりpツクパルスを
針数し、所定計数値に達すると計数出力を発生し、単安
定マルチバイブレーク19aおよび19bを起動すると
ともに自己をリセットするように動作する。したがって
、カウンタ21a、21bは、入力に加わる跳躍増幅器
13a、13bの出力パルスの継続時間を積算する作用
を行なう。
ここで、カウンタ21a、21bのit数数設定値上時
間τに相当する値に設定し、単安定マルチバイブレータ
19a、1’lbの設定時間なrに設定したものとする
次に、第4図に基づいて、パルス幅側@回路PLの動作
を説明する。第4図において、IAIはたとえば跳躍増
幅器13mの出力パルスの波形図、(B1はりp2クバ
ル′:A′@生@ 22の出力クーツクパルスの波目1 形図、IcIはたとえばカウンタ21aの創数状總を説
明するための波形図、(D)はカウンタ21a0)il
針数力な示す波形図、fElけたと身ば単安定マルチバ
イル−タ19aの出力パルスの波形図である。しかして
、跳躍増幅器13aの出力パルスの時間中が、第4図t
Alに示すようにVより小さい開け、カウンタ21aは
1個の出力パルスでは設定計数値Nに遅しないので、計
数出力は発生しない。しかして、このような出力パルス
が複数制τl、 T2.1g加わり、その合計のパルス
継続時間がτ−rl+r2十1aに達すると、カウンタ
21aが計数出力IDIを発生するので、これにより単
安定マルチノ4イブレータ19aが起動される。このた
め、単安定マルチバイブレータ19aから出力トランジ
スタ1−JaiC第4図IFfl VC示すように時間
幅τのパルスが与えられる。このよ5iC、カウンタ2
1aは跳躍増幅器13aの出力パルスの持続時間を計時
し、その引時時間がりρツクパルスを計数設定値Nに達
するまで針数するに賛する時間τに蝉しくなったら、t
i赦出力を発生する。よって、跳躍増I臓器13mの出
力パルスの3つ(lO) 持続時間(rll−r2+rs )  が時間τに等し
くなったらMlpi出カケ発q;17.4つ目のパルス
の持続時間【4についてはカウンタ21aの蓄積内容と
して蓄積【−てJO(。そして、次に5つ目のパルスが
与えられたら、その蓄(貴内容をベースとして5つ目の
パルスの持続時間を計時し始め、計時時間が時間τにな
ったら1[数出力を発生する。このような動作を繰返し
−0行なうことにより、長期的に見た鳩舎には、単安定
ゴルチバ・rクレータ19aの出力パルスの時間幅の合
計は、路4画壇幅器21aの出力パルスの時間幅のば創
と等しくなる。このことは、跳躍増幅器13b、カウン
タ211)、JIL安定マルチバイブレータ19bにつ
いてもあてはまることである。
しかして、本発明によれば、カウンタ21m、21bお
よび単安定−フルチバイ7゛レータ19m、 19bの
設定時間TJ:り小さい時間幅のパルスは発生されない
ので、設定時間Tを操作端の不感応時間より太き(設定
−「れげ、操作端の不感応時間を完全に補償することが
できる。
したがって、本発、明の91節針によれば、操作端が不
感応時間を有するものであっても、この不感応時間かも
とで残る制御偏差を眩くことができプロセスを良好に制
御することができる。
υ土説明したように、本発明のパルス暢変調形*I!節
B1によれば、操作端の起動時間2機械的ガタおよびバ
、クラノシ1等にもとづくイ\感応時間を補償すること
ができるので、この鯛細創を使用することによりプロセ
ス制御系1’?操作端の不感工6時間にもとづく制御偏
差が残るようなことがなくなり、プル七7制御系を晋定
にがっ良好K flilJ御できるようになる。したが
って、2(発明の実用上の(・1」用価値は大である。
【図面の簡単な説明】
第1図はパルス輪液駒形調節H↑を使用するブーセス制
御系の例を示すブロック構成図、絽2図は従米のパルス
幅に駒形調節釦の回路構成図、第3図は本発明の一笑施
例な示す回路構成図、第4図μ本発明の作用解説に用い
る(1@波形図、第5図は操作端電動機の入出力特性図
である。 1;パルスI!変調形−節針、5:操作電動徐、6;升
、7;プロセス、8:制御量発信器、It 、 +2 
; i?l器、13a 、 13b : RM増幅器、
+5a 、 15b ; :A・fノザング素子516
;フィードバックIu路、11ja、19b+単安定マ
ルチバイブレータ、:)la、21bi カウンタ、2
2: りqyクパルス発生器、PI、;・ミルス1−制
限手段。 (13) 〕イ2   イ   ffi 才  Z  図 11/z13,2I41 v v3     ’Jan V Vl       Vtp& 73b         /4b

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)入力信号と設定値との偏差とフィードバック信号と
    の偏差を演算する増@器と、この増@器の出力信号の大
    きさに石じて一定振幅の出力信号を発生する跳躍増@器
    と、この跳躍増4[器の出力によって駆動される出力ス
    イッチング回路と、前記跳躍増嘔器の出力に応じて前記
    フィードバック信号を形成するフィードバック回路とを
    備え、前記入力信号の大ぎさに比例したパルスの出力信
    号を前記出力スイッチング回路から発生するパルス幅変
    調形調節計において、この調節計の出力信号のパルス幅
    の下限値が一菊計の出力俸に接ザされるS1虚の不感応
    時間より下回わらないようにするためK、前記跳躍増振
    器の出力パルスの発信されて(・る間クロ、クパルスを
    計数して設定計数値に達すると計数出力を発生するカウ
    ンタと、このカウンタの計数出力によって駆動される定
    パルス幅パルス発生回路とを設け、このパルス発生回路
    の出力パルスの設定時間を、前−ピヵウンメがe定態数
    値までit数するに要する時1j1に設定すると共に前
    記操作端の不感応時間より′(きく設定し、このパルス
    発生回路の出力パルスによって前記出力スイッチング回
    路を駆動することを%徴とするペルス幅変調形調節計。
JP21820282A 1982-12-13 1982-12-13 パルス幅変調形調節計 Expired JPS6023365B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS63106801A (ja) * 1986-10-24 1988-05-11 Nec Corp デイジタル設定器

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