JPS5947607A - プロセス制御装置 - Google Patents
プロセス制御装置Info
- Publication number
- JPS5947607A JPS5947607A JP15920482A JP15920482A JPS5947607A JP S5947607 A JPS5947607 A JP S5947607A JP 15920482 A JP15920482 A JP 15920482A JP 15920482 A JP15920482 A JP 15920482A JP S5947607 A JPS5947607 A JP S5947607A
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- JP
- Japan
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- signal
- control
- subtractor
- adder
- multiplier
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B5/00—Anti-hunting arrangements
- G05B5/01—Anti-hunting arrangements electric
Landscapes
- 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。
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、動特性が一次遅れ要素と積分・要素の種によ
り表わされるプロセスを制御対象とするブロセス制御装
置に関する９、 〔発明の技術的背景とその問題点〕 近年のプロセス制御では、変化の激しいプロセスをいか
に高精１更に制御するかが、重要な問題となっている。
り表わされるプロセスを制御対象とするブロセス制御装
置に関する９、 〔発明の技術的背景とその問題点〕 近年のプロセス制御では、変化の激しいプロセスをいか
に高精１更に制御するかが、重要な問題となっている。
従来のプロセス制御においては、フィードバック制御が
主流であった。しかしながらフィードバック制御は、プ
ロセスを制御しｊこ結果である制御量を時々刻々測定し
、制御量と設定値との間に差があれば、そこではじめて
その偏差をなくすようにするものであるので、負荷変動
なとの外乱や、制御対象の急変に対して制御結果が大き
く乱れてしま−うという欠点があった。
主流であった。しかしながらフィードバック制御は、プ
ロセスを制御しｊこ結果である制御量を時々刻々測定し
、制御量と設定値との間に差があれば、そこではじめて
その偏差をなくすようにするものであるので、負荷変動
なとの外乱や、制御対象の急変に対して制御結果が大き
く乱れてしま−うという欠点があった。
そこで近年は外乱を測定して、外乱の影響が制御量にあ
られれる前に外乱の影響を予め打ち消すような制御をお
こなうフィードフォワード制御を、フィードバック制御
と組みあわせて適用して、外乱に対する制御性を向上さ
せたプロセス制御装置が提案されている。第１図にその
ような従来のプロセス制御装置を示す。設定値信号（Ｓ
Ｖ）と１１１ＩＪ御量であるプロセス値信号（ｐｖ）を
加減ｎ器３で減算して偏差値信号（ＤＶ）とし、これを
１「１ｊ御回ｌｉ！１′Ｊ弘に人力する。制御回路≠で
Ｑ、Ｊ：、比例十積分士微分動作（ＰＩＤ７Ｊ１作）を
して調節出力信号ｊを加減算器乙に人力する。−力外乱
信号（Ｄ）は乗算器りでフィードフォワード係数Ｋを乗
じた後、進み／遅れ要素１０を介して加減算器乙に入力
する。加減算器２で加算された出力俳号は操作量として
１ム１］御対象７をｆｌＵ御し、制御量（Ｘ）を得る。
られれる前に外乱の影響を予め打ち消すような制御をお
こなうフィードフォワード制御を、フィードバック制御
と組みあわせて適用して、外乱に対する制御性を向上さ
せたプロセス制御装置が提案されている。第１図にその
ような従来のプロセス制御装置を示す。設定値信号（Ｓ
Ｖ）と１１１ＩＪ御量であるプロセス値信号（ｐｖ）を
加減ｎ器３で減算して偏差値信号（ＤＶ）とし、これを
１「１ｊ御回ｌｉ！１′Ｊ弘に人力する。制御回路≠で
Ｑ、Ｊ：、比例十積分士微分動作（ＰＩＤ７Ｊ１作）を
して調節出力信号ｊを加減算器乙に人力する。−力外乱
信号（Ｄ）は乗算器りでフィードフォワード係数Ｋを乗
じた後、進み／遅れ要素１０を介して加減算器乙に入力
する。加減算器２で加算された出力俳号は操作量として
１ム１］御対象７をｆｌＵ御し、制御量（Ｘ）を得る。
このような従来のプロセスｆ′１ＪＩＪ御装置では、調
整するパラメータが制御回路μでの比例十釉分十微分動
作の３つのパラメータと、采ｉγ器りでのフィードフォ
ワード係数Ｉ（と、進み／遅れ要素／θでの時定ｉ＆（
’１’Ｄ＋ ＴＰと合計ｔつとなる。このため調整ｉＪ
１複雑であり、調整に長時間を要し、また完全な最適値
を見つけるのがほとんど回能であった。またプロセスを
変更した場合でも、調整箇所力１多く、変更後の調整が
困難であった。かかる事情は制御対象が、タンクのレベ
ル制御やボイラの蒸気圧力制御ｌよとの１次遅れと積分
との積で表現されるプロセスの場合も同様であシ、問題
となっていた。
整するパラメータが制御回路μでの比例十釉分十微分動
作の３つのパラメータと、采ｉγ器りでのフィードフォ
ワード係数Ｉ（と、進み／遅れ要素／θでの時定ｉ＆（
’１’Ｄ＋ ＴＰと合計ｔつとなる。このため調整ｉＪ
１複雑であり、調整に長時間を要し、また完全な最適値
を見つけるのがほとんど回能であった。またプロセスを
変更した場合でも、調整箇所力１多く、変更後の調整が
困難であった。かかる事情は制御対象が、タンクのレベ
ル制御やボイラの蒸気圧力制御ｌよとの１次遅れと積分
との積で表現されるプロセスの場合も同様であシ、問題
となっていた。
本発１ｊ」は上記事情を考慮してなされたもので、変化
の畝しいプロセスに対してフィードバック制御とフィー
ドフォワード制御とを組合せた制御を少ない調整ハラメ
ータにて実現できるプロセスＸ御装置を提供することを
目的とする。
の畝しいプロセスに対してフィードバック制御とフィー
ドフォワード制御とを組合せた制御を少ない調整ハラメ
ータにて実現できるプロセスＸ御装置を提供することを
目的とする。
この目的を達成するために本発明によるプロセス’＋ｌ
ｉ’！御？ｉ装置は、 設定値１Ｕ号からプロセス値信号を減算して（ｊｉｆ差
信号を出力する加秋算器と１ この加減算器から出力された偏差信号に予め定められた
比例ゲインを采じて修正偏差信号を出力する第１の乗Ｕ
器と、 制御対象であるプロセスの外乱信号に予め定められたフ
ィードフォワード定数を乗じて修正外乱信号を出力する
第２の乗Ｓ器と、 この第２の乗算器から出力された修正外乱信号とＭＩＩ
’ａ＋２ム３１の乗算器から出力された修正偏差信号
と蓄加算し１０信号に予め定められた制御動作をおこな
い操作信号を出力する制御回路とを備え、この制御回路
から出力された操作信号により制御対象である前記プロ
セスを制御することを特徴とする。
ｉ’！御？ｉ装置は、 設定値１Ｕ号からプロセス値信号を減算して（ｊｉｆ差
信号を出力する加秋算器と１ この加減算器から出力された偏差信号に予め定められた
比例ゲインを采じて修正偏差信号を出力する第１の乗Ｕ
器と、 制御対象であるプロセスの外乱信号に予め定められたフ
ィードフォワード定数を乗じて修正外乱信号を出力する
第２の乗Ｓ器と、 この第２の乗算器から出力された修正外乱信号とＭＩＩ
’ａ＋２ム３１の乗算器から出力された修正偏差信号
と蓄加算し１０信号に予め定められた制御動作をおこな
い操作信号を出力する制御回路とを備え、この制御回路
から出力された操作信号により制御対象である前記プロ
セスを制御することを特徴とする。
以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。第２
図に本発明の一実施例によるプロセスｆｌｉｊ！御装置
を示す。制御対象／７は、伝達関数として一次遅れ要素
／７１と積分要素／’７３とからなり、その中間に外乱
（Ｄ）が加わるような構成として表現することができる
ものである。
図に本発明の一実施例によるプロセスｆｌｉｊ！御装置
を示す。制御対象／７は、伝達関数として一次遅れ要素
／７１と積分要素／’７３とからなり、その中間に外乱
（Ｄ）が加わるような構成として表現することができる
ものである。
このプロセス制御装置の構成を説明する。設定値信号（
ＳＶ）とプロセス値信号（Ｐｖ）を加減算器／３で減諒
して、偏差値信号（ＤＶ）とする。これを乗算器ｌ弘に
て比例ゲインＩ（Ｐを乗じた後、加減算器／ｊに人力す
る。−力、外乱信号（Ｄ）は乗算も診ｌｑでフィードフ
ォワード係数に１を乗じた後、直接加減算器／３に入力
する。加減算器ｉｓで加算された出プコ信号は、制御回
路／６で比例十倣分励作（ＰＤ動作）をしたのち、操作
信号として制御対象／７を１ｆＪＩＪ御する。制御回路
／６は第一図に示すような完全微分でなく 、 ｉ：Ｉ
’； ３図に示すようにγ＝Ｏ０ｊ〜０．７位の不完全
做分を用いた進み／遅れ要素であってもよい。
ＳＶ）とプロセス値信号（Ｐｖ）を加減算器／３で減諒
して、偏差値信号（ＤＶ）とする。これを乗算器ｌ弘に
て比例ゲインＩ（Ｐを乗じた後、加減算器／ｊに人力す
る。−力、外乱信号（Ｄ）は乗算も診ｌｑでフィードフ
ォワード係数に１を乗じた後、直接加減算器／３に入力
する。加減算器ｉｓで加算された出プコ信号は、制御回
路／６で比例十倣分励作（ＰＤ動作）をしたのち、操作
信号として制御対象／７を１ｆＪＩＪ御する。制御回路
／６は第一図に示すような完全微分でなく 、 ｉ：Ｉ
’； ３図に示すようにγ＝Ｏ０ｊ〜０．７位の不完全
做分を用いた進み／遅れ要素であってもよい。
次に第、２１図、第３図に示す本実施例によるプロセス
制御装置によれば、フィードバック制御とフィードフォ
ワードｆｌｌＪ御を組み合わせた制御と同等の１ｊｌＪ
御がおこなえることを説明する。
制御装置によれば、フィードバック制御とフィードフォ
ワードｆｌｌＪ御を組み合わせた制御と同等の１ｊｌＪ
御がおこなえることを説明する。
（イ） まず制御対象が１次遅れと積分の積として表現
されることを、タンクのレベル制御を例にして説明する
。タンク３３に流入する流量を、入力側流力ｌ検出器３
１で（炭山し、調節弁３．２を経内してタンク３３に流
入する。タンク３３のレベルをレベル４ｍ出器３Ｓで検
出し、レベルコントローラ３６に入力し、レベル設定値
Ｌ８と調節演算し、その出力を流量コントローラ３７の
設定値とする。この設定値を流量検出器３／の流、量信
号と比較して調部ｊ＠算し、その出力で調節弁３２の開
度を徨］御し、流量を調節する。
されることを、タンクのレベル制御を例にして説明する
。タンク３３に流入する流量を、入力側流力ｌ検出器３
１で（炭山し、調節弁３．２を経内してタンク３３に流
入する。タンク３３のレベルをレベル４ｍ出器３Ｓで検
出し、レベルコントローラ３６に入力し、レベル設定値
Ｌ８と調節演算し、その出力を流量コントローラ３７の
設定値とする。この設定値を流量検出器３／の流、量信
号と比較して調部ｊ＠算し、その出力で調節弁３２の開
度を徨］御し、流量を調節する。
このようにしてレベルを設定値にｆＸ御する。ここで、
タンク３３のレベルＬは流入量Ｆ□と流出ｉＦΩの性分
の積分によって決まる。
タンク３３のレベルＬは流入量Ｆ□と流出ｉＦΩの性分
の積分によって決まる。
したがってレベル制御ｊ−系をブロック図で示せば、第
３図の如くなる。すなわち、伝達関数ＧＬで表わされる
制御回路ψ／と伝達関数Ｇｐで表わされるｊｉｆｆ！御
対象勾とを含むフィードバック制御系である。
３図の如くなる。すなわち、伝達関数ＧＬで表わされる
制御回路ψ／と伝達関数Ｇｐで表わされるｊｉｆｆ！御
対象勾とを含むフィードバック制御系である。
ｆｌｌｌｊ御対象ｌ／−コを分解すると、レベル操作量
と流入ｂＩＣ量との間の伝達関数であられされる要素勾
／と、加減算要素≠ノーと、ｖｉｊ景差とレベル量との
間の伝達関数であられされる要素性２３とになる。加減
算要素ＩＩ）２には外乱である流出量ＦＯが人力する。
と流入ｂＩＣ量との間の伝達関数であられされる要素勾
／と、加減算要素≠ノーと、ｖｉｊ景差とレベル量との
間の伝達関数であられされる要素性２３とになる。加減
算要素ＩＩ）２には外乱である流出量ＦＯが人力する。
また加減算要素弘Ｕのもう一方の入力は流入量Ｆｌであ
り、（１）式を考慮すると、制御対象値の伝達関数Ｇｐ
は次式で示すように７次遅れと積分の積で表わされる。
り、（１）式を考慮すると、制御対象値の伝達関数Ｇｐ
は次式で示すように７次遅れと積分の積で表わされる。
（ロ）次に７次遅れと積分との積であられされる制御対
象に遇した制御が、比例＋微分動作（ＰＤ動作）である
ということを示す。第５図を用いて、応答波形指定法に
より最適の制御を求める。第５図よシ次式が成立する。
象に遇した制御が、比例＋微分動作（ＰＤ動作）である
ということを示す。第５図を用いて、応答波形指定法に
より最適の制御を求める。第５図よシ次式が成立する。
（ＳＶ −ＰＶ ） ＸＧＬＸＧＰ ＝ ＰＶ（３）式
は設定値（ＳＶ）に対するプロセス値（ｐｖ）の応答を
示す式であるから、応答指定波形の伝達関数をＧ＊とす
ると（３］式よシ となり”１ｌｌｌｊ御回路弘ｌの伝達間１１ｉＧＬは、
となる。この（５）式に を代入すると、伝達関数ＧＬは ２ ＧＬ＝−；じイＴ （／ ＋Ｔｌ・Ｓ） ・・・・・
・・・・ （６）となる。すなわちこれは比例十微分動
作（ＰＤ＆Ｊ作）である。よって゛ｉｉ＋ＩＪ御対象が
一次遅れと積分の積であられされる場合に適したｆｆｆ
！ｌ伺ｊは、比例十倣分動作（ＰＤＩＭＪ作）であるこ
とがわかった。
は設定値（ＳＶ）に対するプロセス値（ｐｖ）の応答を
示す式であるから、応答指定波形の伝達関数をＧ＊とす
ると（３］式よシ となり”１ｌｌｌｊ御回路弘ｌの伝達間１１ｉＧＬは、
となる。この（５）式に を代入すると、伝達関数ＧＬは ２ ＧＬ＝−；じイＴ （／ ＋Ｔｌ・Ｓ） ・・・・・
・・・・ （６）となる。すなわちこれは比例十微分動
作（ＰＤ＆Ｊ作）である。よって゛ｉｉ＋ＩＪ御対象が
一次遅れと積分の積であられされる場合に適したｆｆｆ
！ｌ伺ｊは、比例十倣分動作（ＰＤＩＭＪ作）であるこ
とがわかった。
（ハ）次にフィードフォワード要素Ｓ／の伝達関数Ｇｐ
を求める。 第を図よシ加減算要素先２コで外乱Ｆｏの
灰化を打ち消すためには、次式が成立すればよい。
を求める。 第を図よシ加減算要素先２コで外乱Ｆｏの
灰化を打ち消すためには、次式が成立すればよい。
Ｆｏ ＝ ＦＯＸＧＦＸ −
／＋ＴＩＳ
【６）式と（７）式とから共通項である（／＋’ｌ”ｌ
Ｓ）をまとめるように構成すると、第２図に示すように
なる。したがって本実施例のプロセス制御卸装置によれ
ば、フィードバック制御とフィードフォワード制御とを
組み合わせた制御が、フィードフォワード係数に１と比
例ゲインＫｐと時定数１１の３つのＮ４Ｗパラメータに
よりおこなうことができる。また、第３図のプロセス制
御装置についても同様である。
Ｓ）をまとめるように構成すると、第２図に示すように
なる。したがって本実施例のプロセス制御卸装置によれ
ば、フィードバック制御とフィードフォワード制御とを
組み合わせた制御が、フィードフォワード係数に１と比
例ゲインＫｐと時定数１１の３つのＮ４Ｗパラメータに
よりおこなうことができる。また、第３図のプロセス制
御装置についても同様である。
また本発明はアナログシステムにもデジタルシステムに
も適用可ｉ′ノＨなのはい９−！でもない。
も適用可ｉ′ノＨなのはい９−！でもない。
以上の通り本発明によれば少ない調整パラメータで、フ
ィードバック’＋ｂＵ ｍとフィードフォワードｔｉｌ
ｔ ＃を組み合わぜブこ：ｌｉｌ！御をおこなうことが
でき、外乱のある変化の歇しいプロセスを遍切に制御す
ることができる。パラメータの数が少ないため、調整も
１１１１単であり、プロセスに変更があったとしても、
直ちに変更後の調整をおこなうことができる。
ィードバック’＋ｂＵ ｍとフィードフォワードｔｉｌ
ｔ ＃を組み合わぜブこ：ｌｉｌ！御をおこなうことが
でき、外乱のある変化の歇しいプロセスを遍切に制御す
ることができる。パラメータの数が少ないため、調整も
１１１１単であり、プロセスに変更があったとしても、
直ちに変更後の調整をおこなうことができる。
第７図は従来のプロセス制御装置のブロック図、第２図
、第３図はそれぞれ本発明の−￥施例によるプロセス１
ｄ御装置のブロック図、第グ図は同装置の制御対象の一
具体例であるタンクのレベル制御のシステムを示す図、
第５図、第を図はそれぞれ同システムのレベル匍」御を
示すブロック図である。 グ・・・制御回路、 ７・・・制御対象、 ／’Ａ、／
９・・・乗算器、 ／ｌ・・・制御回路、 ／７・・・
ｉｉｊ！御対象、 ３／・・・流量検出器、 ３コ・・
・調節弁、 ３３・・・タンク、 ３弘・・・出力側流
量検出器、 ３．５′・・・レベル検出器、３６・・・
レベルコントローラ、３７・・・流量コントローラ。 出願人代理人 妬 股 清
、第３図はそれぞれ本発明の−￥施例によるプロセス１
ｄ御装置のブロック図、第グ図は同装置の制御対象の一
具体例であるタンクのレベル制御のシステムを示す図、
第５図、第を図はそれぞれ同システムのレベル匍」御を
示すブロック図である。 グ・・・制御回路、 ７・・・制御対象、 ／’Ａ、／
９・・・乗算器、 ／ｌ・・・制御回路、 ／７・・・
ｉｉｊ！御対象、 ３／・・・流量検出器、 ３コ・・
・調節弁、 ３３・・・タンク、 ３弘・・・出力側流
量検出器、 ３．５′・・・レベル検出器、３６・・・
レベルコントローラ、３７・・・流量コントローラ。 出願人代理人 妬 股 清
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ／、動特性が一次遅れ要素と積分要素の各伝達関数の積
によシ表わされるプロセスを制御対象とするプロセス制
御装置において、 設定値信号からプロセス値信号を減算して４７１差信号
を出力する加減算器と、 この加減昇器から出力された偏差信号に予め定められた
比例ゲインを乗じて修正偏差信号を出力する第１の乗算
器と、 前記プロセスの外乱信号に予め定められたフィードフォ
ワード定数を乗じて修正外乱信号を出力する絹コめ乗算
器と、 このｄｉ、ｒの乗算器から出力された修正外乱信号と前
記第１の乗算器から出力された修正偏差信号とを加算し
た信号に予め定められた制御動作をおこない縁作信号を
出力する制御回路とを備え・ この制御回路から出力さｉｔた操作イ言号により制御対
象である前記プロセスを？ｔｔｌＪ御することを特徴と
するプロセス制御装置。 コ、特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記制
御回路の制御動作は、比ｆｌｌ動（’ＩＩｍおよび不完
全微分動作であることを特徴易するプロセス制御装置。 ３、特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記制
御回路の制御動作は、進み／遅れ動作であることを特徴
とするプロセスｔト制御装置。 ｔ、特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記制
御回路の制御動作は、比４１／ＩＩ動（’ｆおよび微分
動作であることを特徴とする〕“ローヒスｆｌｊｌＪ御
装置０
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15920482A JPS5947607A (ja) | 1982-09-13 | 1982-09-13 | プロセス制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15920482A JPS5947607A (ja) | 1982-09-13 | 1982-09-13 | プロセス制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5947607A true JPS5947607A (ja) | 1984-03-17 |
Family
ID=15688592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15920482A Pending JPS5947607A (ja) | 1982-09-13 | 1982-09-13 | プロセス制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5947607A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61290505A (ja) * | 1985-06-19 | 1986-12-20 | Toshiba Corp | プロセス制御装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4933635A (ja) * | 1972-07-23 | 1974-03-28 | ||
| JPS57111703A (en) * | 1980-12-29 | 1982-07-12 | Shimadzu Corp | Adaptive control device for process |
-
1982
- 1982-09-13 JP JP15920482A patent/JPS5947607A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4933635A (ja) * | 1972-07-23 | 1974-03-28 | ||
| JPS57111703A (en) * | 1980-12-29 | 1982-07-12 | Shimadzu Corp | Adaptive control device for process |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61290505A (ja) * | 1985-06-19 | 1986-12-20 | Toshiba Corp | プロセス制御装置 |
| JPH0570841B2 (ja) * | 1985-06-19 | 1993-10-06 | Tokyo Shibaura Electric Co |
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