JPS59117603A - Pi制御装置 - Google Patents

Pi制御装置

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JPS59117603A
JPS59117603A JP22800782A JP22800782A JPS59117603A JP S59117603 A JPS59117603 A JP S59117603A JP 22800782 A JP22800782 A JP 22800782A JP 22800782 A JP22800782 A JP 22800782A JP S59117603 A JPS59117603 A JP S59117603A
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control
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zeta
constant
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JP22800782A
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Akira Inoue
章 井上
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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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
    • G05B13/00Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/0205Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
    • G05B13/024Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、比例・積分(PI)制御方式を用いた制6M
I系において、−次遅れ系で近似される制御対象のti
f−性液化に追従してP I ’+f71J御定数ン自
蛎的に調整する槓能を有するPII御装置に関するもの
である。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
目標値と測定値との偏差およびその微分に対しである定
数を乗じ、その和をもって操作量の出力とするいわゆる
比例・積分(P ’ ) :ij!御忙よp非線形な制
御対象を制御する場合、PII御定数を固定にして制御
を行なった場合に常に望ましい制御応答を得ることは不
可能である。
このような場合、非線形な制御対象を微少y北向で線形
化し、−次遅れ系として定式化し、−次遅れ系のゲイン
および時定数を他のプロセス童より求めその値の変動に
対して制御定数を自動的に調整する制御装置は従来から
知られている。
第1 l’tlに、こうした制御方法の従来例として下
水処理プロセスにおける曝気槽内溶存配素濃度制御系を
例示した。第1図において送風機/によシ供給された空
気は管路λ、風量制御弁3を通シ、曝気槽μに送られ、
散気管jにより曝気槽内の汚濁水中に放出される′。曝
気A曹≠内に設置された暢気槽l内の溶存酸素を測定す
るDo検出器tおよび風量制御弁30入口側に設置され
た曝気槽ダへ流入する風量を測定する風量検出器7によ
り測定されたプロセス量は’+!jlj御装置σ♂へ入
力される。
ここで、制御装置rに予め内蔵されている機能によシ演
算が実施され、その結果、制御装置rから風量制御弁3
に対し開度制御指令が出力される。
制御装置rの機能は大別して入出力インターフェース部
り、DO制御部/θ、・Jt景制御部lハ16す御対象
同定部/、2、PI制御定数調整部13から41q成さ
れている。
入出力インターフェース部りはDO検出器tおよび風量
検出器7により測定された信号を人力し、また風景制御
弁3に対する開度制御指令を出力する4a能を備えてい
る。
Do制御部10はDO検出器乙によシ測定されたD 0
3+1J定値χが予め設定されたDO目標値χ1に一致
する様、送風量目標値tarを演算する機能を痔つ。
また、風貝制御部//は風f検出器7によシ測定された
風量測定値UがDO制御部IOにて演算された送風量目
標値urに一致する採風量制御弁3に対する開度制御信
号2を演算する機能を備えている。
Do制御部IOではDO測定値χとDo目標値χ。
から下記PI演算式(1)、(2)、(3)を用いて送
風量目標値urを演算する ur(n)”Δu、+u、(n−/)・・・・・・・・
・・・・・・(1)Δur=Kp((en−en−/)
+   en)・・・−・・・−(2)en=χ、−χ
  ・・・・・・・・・・・・  ・・・・・・・・・
・・・ (3)ただし、u、(n戸今回送風量目標値 ur(n−/):前回送風量目標値 Δur:送風量目標値変分 KP +比例ゲイン TX:積分時間 en:今回偏差 en−1:前回偏差 ζ:制御周期 制御対象同定部/2は非線形なrIilJ御対象を稙小
変北向で1諌形化し、−次遅れ系として定式化した場合
の一次遅れ系のゲインにおよび時定数Tを他のプロセス
量より算出する機能を持っている。この従来例では、送
風i1uとDO値χの関係式である(4)式を平衡点の
近傍で線形化し、(5)式を求め、(5)式のΔRrを
外乱として取り扱いΔUとΔχの関係を一次遅れ系とし
て表現し、−次遅れ系のゲインにおよび時定数Tを(6
)、(7)式にて求める。
並=a 、 un (z−χ)−Rr  ・・・・・・
・・・・・・・・・・・・(4)t 風”)= −a −uJ’ −JZ+ a−n、uO”
−1(i−、ro )Δ針ΔRrt ・・・・・・・・・・・・ (5) K=−(χ−χ)  ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・ (6)uO T =  1 / (a−uon )  ・・・・・・
・・・・・・・・・−・・・・ (7)たたし、χ:1
)0値(PPM) 一:時間微分 t U:送風量(mν′時) ″i:飽和DO値(PPM) Rr:酸素消費速度(PPM/時) a、nニブラント固有の定数 χ0 :プロセスがある平衡点にあった時のDO値(P
PM) uo:プロセスがある平衡点にあった時の送風量(m/
時) Δχ :プロセスがある平衡点にあった時のDO値から
の偏差(PPM) ΔU :プロセスがある平衡点にありだ時の送風量から
の偏差(m3/時) ΔRr:プロセスがある平1ni点にあった時の酸拭消
5f速夏からの偏差(PPM/#)PI制御定数調整部
13では、制御対象同定部/2により演算された一次遅
れ系のゲインにおよび時定数Tよシ下記の設計目標を満
たすようなPI制御器の比例ゲインKpおよび積分時間
TIを演算するイ真能を持つ。
設計目標/;減衰係数ζが一定となる様にする。
設計目標−二目標値のステップ状変化に対する制御量の
応答の行き過ぎ時間tp (timeto peak 
)が一定となるようにする。
設計目標3ニ一巡伝達関数の周波数応答におけるゲイン
特性を望ましい特性となるよ うにする。即ち、ゲイン特性の傾斜 を交さ周波数ωC付近では−J、(17dB/aeeと
し、低周波ゲインを上げるために 低周波域では一1IOdB/decとする。
このような構成の制御装置において、従来のP■制御定
数調整部/3の演算アルゴリズムは第一図のようになっ
ていた。すなわち、ブロック/lIにて行過ぎ時間tp
の設定値を入力し、次のブロック15にて制御対象同定
部/2にて演算された一次遅れ系のゲインに1時定数T
を入力する。ブロック/6゜/7にて一巡伝達関数の周
波数応答におけるゲイン特性を望筐しい特性とするため
、行過ぎ時間tpと一次遅れ系の時定数Tの関係に制限
を設ける。また、ブロック/ざにて行過ぎ時間Tpが一
定となるようL(=ωnT)と1の関係を(8)式で示
す回帰式p 忙て表わしLを演算する ただしL=ωtiTq  ωn:固有周波数そして、ブ
ロック19にてPI制御器の比例ゲインKp 、積分時
間TIを各々(9)、01式にて演算する。
コζL−1 Kp =□  ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・ (9)このアルゴリズムにおいて、第2図のブ
ロックit、itの係数および/ざの係数C1+ C2
は減衰係数ζによシ決定される固定値でζ=o、rでは
Co = l /。
C1=2/4’、C2=0.jコという値である。
従って、従来のアルゴリズムでは減衰係数ζは固定パラ
メータであシ、調整可能なパラメータではなかった。
ところで、減衰係数ζは制御系の連応性および安定性に
大きな影響を与えるパラメータであり、この値が固定で
あるということは制御応答の行過ぎ時間は異なるが、そ
の応答特性は同一であるという芋を意味する。
従って、目標値のステップ状度化に対する制御応答にお
いて、オーバーシュートを小さくしたいという要求や、
逆にオーバーシュートを大きくして外乱に対する制御応
答を改善したいという要求を実現することはできなかっ
た。
〔発明の目的〕
そこで、本発明の目的は前記のような従来のPI ?t
ilJ御装置の欠点を除去して制御応答性を指定でき、
調整しゃすいPI制御装置を提供することである。
〔発明の槙要〕
本発明の特徴は、−次遅れ系で近似される制御対象の特
性変化に追従してPI制御定数を自動的に調整する機能
を有するPI制御装置において、前記制御対象の制御応
答指標となる減設係数を調整可能なパラメータとし、設
定する減衰係数の値を変えることによf) fli制御
応答特性を指定可能となるよう構成した点にある。
〔発明の実施例〕
以下、図示する本発明の実施例により一6明する。
紀3図に本発明によるPI制御装置rの実施例であるP
I制一定故調整部13の演算アルゴリズムを示した。
本発明によれば、従来のように行き過ぎ時間tpのみが
調整可能なパラメータであったが、行過ぎ時間tpと減
衰係数ζを調整可能とするもので、第2図のPI制御装
置定数調整部13において以下の手順で行なわれる。
まず、第3図に示したブロックユ0において行過ぎ時間
tpの減衰係数この設定値を人力し、ブロック/3で一
次遅れ系のゲインに1および時定aTを人力する。
ここで、ブロック/A、/7での行過ぎ時間tpと一次
遅れ系の時定数Tの関係式においての係数COと、ブロ
ック/ざの行過ぎ時間tpの回帰式においての係数01
+02は全て減衰係数この関数となる。
これらの係数C6,C1およびC2は、それぞれブロッ
ク、2/、22にて下記aυ、αり、03の演算式で計
算される。
co=iot3ζ2−/7に、jtc+73.タ ・・
・・・・・・・  αυc1=−o、r3ζ十−1r3
   ・・・・・・・・・・・・・ UダC2=  0
,7ζ −θ−or    ・・・・・・・・・・・・
・・・ a〜但し o、r<ζ</、O aυ、(12+、(1階式は減衰係数ことC8r C1
+ C2の数値の組み合わせから回帰式にて求めたもの
である。
次に、ブロック/9でPI制御器の比例ゲインKp。
積分時間TIをそれぞれ(9) 、 (11式にて演算
する。
2ζL−1 Kp = =−−・−一   ・・・・・・・・・・・
・・・・  t9)このように、本発明のPIilII
I御装置では減表装置ζが調整可能なパラメータであシ
、設定されたこの値に対応した比例ゲインKP、4*分
時間TIが演算される。
従って、この値を変更することにより制御応答特性を変
えることができる。この値が大きければ目標値のステッ
プ状変化に対する制御応答におけるオーバーシーートが
小さくなるが、外乱に対する制御応答は遅くなる。従っ
て、目標値の変動に対する制御応答を重視する場合はζ
を大きくし、外乱に対する制御応答を重視する場合はζ
を小さくすればよい。
この実施例では、下水処理プロセスにおける曝気槽内溶
存配素濃度制御系について記載したが、本発明は一次遅
れ系のパラメータを制御対象の非線形関数を線形近似し
た関数式にて演算できるプロセスについては全て適用す
ることが可能である。
〔発明の効果〕
以上の通り、本発明によれば減衰係数をパラメ   一
タとすることによシ、制御対象の1d1]御応答特性を
指定してPI制御することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一つの対象とする溶存酸素濃度If(
l制御系とPI制御装粱のブロック図、第2図は従来の
PI制御装置のPI訓御定数調整部の動作を示すフロー
チャート、第3図は本発明の一実施例によるPI制御装
置のPI制御[11j定数調整部の動作を示すフローチ
ャートである。 /・・・送風機、 コ・・・管路、 3・・・風量制御
弁、l・・・曝気槽、 !・・・散気管、 t・・・D
OO出器、7・・・風量検出器、 l・・・制御装置面
、 タ・・・人出カインタフエー゛ス部、 10・・・
DO制両部、 l/・・・風量制御部、/コ・・・制ル
111対象同定部、/3・・P I ’+b’j @1
定数調整部、χ・・・DOO定値、 χr・・・DO目
目標向直ur・・・風量目標値、U・・・風量測定値、
 2・・・開度制御信号、Kp・・・PI制御式の比例
ゲイン、 T1・・・PI制御式の積分時間、 K・・
・−次遅it系のゲ不ン、 T・・・−次遅れ系の時定
数、 ζ・・・減衰係数、 tp・・・行過ぎ時間。 出願人代理人  猪 股  −清 帛2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 一次遅れ系で近似゛される制御対象の特性変化に追従し
    てPII御定数を自動的に調整するPII御定数調整部
    と、このPII御定数調整部により調整されたPII御
    定数によシPI制御をするPII御部とを備えたPII
    御装置において、前記PII御定数調整部は、前記制御
    対象の制御応答指標である減杖係数を設定することによ
    り、前記制御対象の制御応答特性を指定できることを特
    徴とするPI割側御装置
JP22800782A 1982-12-24 1982-12-24 Pi制御装置 Granted JPS59117603A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22800782A JPS59117603A (ja) 1982-12-24 1982-12-24 Pi制御装置

Applications Claiming Priority (1)

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JP22800782A JPS59117603A (ja) 1982-12-24 1982-12-24 Pi制御装置

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Publication Number Publication Date
JPS59117603A true JPS59117603A (ja) 1984-07-07
JPH0563803B2 JPH0563803B2 (ja) 1993-09-13

Family

ID=16869712

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JP22800782A Granted JPS59117603A (ja) 1982-12-24 1982-12-24 Pi制御装置

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JP (1) JPS59117603A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6282401A (ja) * 1985-10-07 1987-04-15 Toshiba Corp プラント制御装置
JPS63257002A (ja) * 1987-04-14 1988-10-24 Mitsubishi Electric Corp 制御回路装置
JPH0395602A (ja) * 1989-09-08 1991-04-22 Hitachi Ltd コントローラの調整方法
JP2020159963A (ja) * 2019-03-27 2020-10-01 株式会社島津製作所 同定装置、材料試験機、同定装置の制御方法、及び制御プログラム

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020159963A (ja) * 2019-03-27 2020-10-01 株式会社島津製作所 同定装置、材料試験機、同定装置の制御方法、及び制御プログラム

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