JPS5955505A - サンプル値pid制御装置 - Google Patents

サンプル値pid制御装置

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JPS5955505A
JPS5955505A JP16604282A JP16604282A JPS5955505A JP S5955505 A JPS5955505 A JP S5955505A JP 16604282 A JP16604282 A JP 16604282A JP 16604282 A JP16604282 A JP 16604282A JP S5955505 A JPS5955505 A JP S5955505A
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JP
Japan
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yijlj
control
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sample
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JP16604282A
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JPS6356562B2 (ja
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Yoshinori Ichikawa
市川 義則
Takashi Shigemasa
隆 重政
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Priority to DE8383303418T priority patent/DE3374458D1/de
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Priority to AU15792/83A priority patent/AU542451B2/en
Publication of JPS5955505A publication Critical patent/JPS5955505A/ja
Publication of JPS6356562B2 publication Critical patent/JPS6356562B2/ja
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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
    • G05B13/04Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators

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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】 〔発明の為する技術分野〕 この発明は閉ループiiilJ御中にプロセスの特性を
同定して、その結果(二基づいで、制御定数を最適(二
自劫調金すめオートチューニング1A能をMする丈ンプ
ル証PIi)制御装置(二関し、脣(二回廻したプロセ
スの特性パラメータに羞づいで、仕恩の匍]御仕様を満
足するように制御系を設計する手段を其備したサンプル
値PID制御装置に関する。
〔従来技幇とその問題点〕
この発明の基になるサンプル値PID制御装置はすて(
−発明者の一人が提案し、特許公開されている特開昭5
7−39412号公報(ニー載のサンプル稙PID制御
装置は、閉ループ制御中のプロセスに、プロセスの司同
定し1セ件tイ両たずパーシスチントリ・エキツーイテ
ングな同定・16号をプロセスの操作・11号に加えて
プロセス(二注入し、その時のプロセスの入出力価−号
を遂次プレ近似最尤度法ン用いた時系列処理を行なうこ
とによって、木部プロセスのパルス伝達関数を同定する
。さら(二、その同定結果からラプラス演算子Sの領域
の分母型伝達′I!A数を演算して、その低次のパラメ
ータから最適な制御定式を決定するものであった。
ここで、木部プロセスのパラメータを同定する規範は制
御系がほぼ10%オーバシュートするステップ応答の得
られるモデル7用いていた。つまバ従米のサンプル値1
’ID制御装置はtblJ御系のステップ応答が10チ
必るよう(−設計するものでめったため、次のような要
求が生じた。
(1)  市lJ XI対尿のフ“ロセス(二よっては
、オーツく−シュートしない制御系に対しても適切(−
チューニングできるよう(1望まれている。例えば、オ
ーバーフローの許されない化学プロセスでの温度制御、
流量制御等が考えられる。
(2)又、一般の1bil ’N系においても、オーツ
(−シュドのないよう(二設計をしたシ、オーツく−シ
ュート量を許容したうえで整定時間が最小になるように
設計ンしなけxしはならないという要求を肩ず必妥があ
った。
〔尭1刃の目Vシ〕 この発明は前述した要求を携足するためになされたもの
であシ、同定したプロセスのノ(ラメータを基にして、
閉ループ制御中(−10%オーツくシュートする制御系
の設計からオーバーシュートのないjtill m系の
設計、さら(二その中間の制御系の設計をシミュレーシ
ョンをしないで行なうことのできるサンプル値PID制
御装置を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
この発明ば1−サンプル 55−113030 )の10%オーバーシュートする
規範モデルと次に示すようなオーバーシュートしない規
純七デル娑モデル選択係叡αヶ用いてひとつにまとめ、
サンプルill PID制御灸瀘0制御定数演算部(1
採用することにより、発明の目的を達成する。
10 %オーバーシュートする規範モデル;オーバーシ
ュートしない規範モデル; モデル選択・糸数αを用いた規範モデル;Grn(S)
− ・・・(3) この(3)式と欠(二示す同定したプロセスのパルス伝
達関数Gp(S)とのマツチングを行なう。
サンプル値PID制御表−の制御定数は(3)式と(4
)式を基にして、次のように方程式の正の最小if求め
て、決定ず’+) IJ PI制御の」弱含; PID割御0場合; =0                 ・・・(6)
1 ん=かα+シ詳lーα)      ・・・(8)であ
り、τはサンプル周ル」であQ0 つまシ、PI +flJ御ならば(5)式の2次方程式
の根σの正の最小7限σヶ求め、PID ’1BiJ 
1glならば(6)式の3次方程式U)根σの正の取小
根σをJ(の90+1jlJ i!11)を数は仄のよ
う(二決定する。
Co”=go/σ              ・・・
00)Cs = (gr−σgo/2.0)/σ   
      −UC2−((grl−’g+)−’(勲
正go)+”)/’   −112)2410 比例ゲインKc = C+          ・・・
旧積分時定a Ti = CV’ co       
 ”’ +1’l)俵分時定数Td=C2/Cs   
     ・・・u51ここで、(7)から(91式の
モデル選択係数αをOから1の間(二設定することによ
υ、オーバシュートのない匍]御糸の設計から10%オ
ーバージュートスる制御1糸の設計まで3任意に選択し
て、行なうことができる。
νりえばαをゼロ(二設尼するとオーバーシュートしな
い和1]11叩、白の4反j1が行なえる。αを1.0
(二改定すると加俸オーバシュートする1b1]御糸の
設計が行ンよえる。
〔発明の効来〕
前記した、1lilJ呻系を取置に股引するためθ規範
モデル選択係数αを使って、友えることにより10%オ
ーバーシュートする制御系から万一バー7ユートしない
+1用御系、さら(ニヤの中1川の市1]1却系の設計
が閉ループ制御中に行なえる。しかも、シミュレーショ
ンをしンよいても行なえる。
これによつ−Cs ili:」1l−il対球のプロセ
スの碧呆条件(例えばオーバーフローの困るようなイ恢
凹1ijjl jjl i二はオーバーシュートしない
制御系の設計で行なう)に合イクぜた制御を行ンデうこ
とができる。
実施例 この発明の一笑ね例を坐1図な用いて詳細(二銃明する
この発明のサンプル値PILI制御1111装置13は
第11凶のようζニプロセス1と艦就し閉ループ制御I
l系を引与成する。なお、図中の(1)のついた文字は
実時間信号を示しておシ、 (k)はサンプリングし7
こ一+a号であることを示したものである。
Jず、ザンノ°ル11扶PI」) 1i]lJ 1ν1
」鉄−13のオートチューニング部12(二ついて説明
−リーる。プロセス1の特性(二合わぜて最遇な制呻足
数を決定するオートチューニング、1戚能は、まず閉ル
ープ1ulJ 11中のサンプル値′副御演昇部3の操
作信号U。j(i<) in閉ループ中でプロセスの骨
性ン同足することのでさるパージステントす・エキサイ
テイングな同定イキ゛号v (k)を同ンE ’fil
j号兄lE部5で元止し、加えてサンプルホールド2を
ノにしてプロセスに注入する。
仄にプロセスυ人力1i4ラブu(i<)とプロセスの
出力信号をサンプラ4でサンプリングした信号f(k)
を用いてパルス云4i、1!、I数同足郡6で逐次形近
似最尤度法(二より未知プロセスのパルス伝達関数を一
足する。さらに、この結果な仄の伝達関数演算部7でラ
プラス−昇子SQml域(二移す。さら(二また、その
結末、り為ら、サンプル遁制、、11I芝叔演昇部8て
、1有。己しlこ:tiiJ f耳糸、設計のための]
現卓巳モデルとマツチングするようにして、1jlJ呻
定数(Kc+ TiT Td )’Y決足し、前記サン
プル値101」御演算部3(=収定してオー トチュー
ニングなく9返し行なう。
以上がオートチューニングri1312 U) ’7 
能でめる。
ここで、オートチューニングの終了は同定イ4了判定部
9で一足した伝達関数演算部7の結果、前口己(4)式
のgo+ g++ gz gs+ g4+・・・の谷パ
ラメータが一尾値になることによυ列置できる。
そこで、同定終了列置部9の一足16、ミ了の判定ホη
釆をコントロール4 io i二出力して、サンプル値
PID 1tilJ呻装置13をコントロールずゐ。
つ−1:υ、同だ終了情−号が元止したら、前日己のオ
ートチューニング部12を停止し、そのt寺(二次ンE
した罷」伺1疋数を・団って閉ループ開側jを行なう。
一足が終了した仮、外部の規範モデル切替スイッチ11
からモデルノ回択・糸献αヶ変えること(二よシ、コン
トロール部10がサンプル値’+l1lJ御定数偵昇部
8留起動し、前i市9);zi>ら(15)式に従って
耕しく 1lalJ御定飲を決定する。
この発明の、モデル選択係数αを変えた制御系のステッ
プ応答の一例を第2図に乃くす。
α=0.0かオーバーシュートのない設計C二よるもの
である。
α=1.0が10%オーバーシュートする設計によるも
のである。
さら(二、αをO〜1.0の1i](二設定すること(
二より、第2図のような設計l任意(二込択できるもの
である。
以上のように、この光ゆ]は一度プロセスの特性を同定
すれ(了、その請果ン基にして、10係オーバーシユー
トする1jlJ +R糸の設計から、オーバーシュドの
ない1rJII XI系、7)−計、さらにその中間の
1b1」イ卸糸まで任意に設計することができる。
これ(二よって、i;i’J 飾糸に対する・、漏の広
いチューニング要求に対応することができる。しかも、
シミュレーションな必賛としないこと、さら(1閉ルー
プ中にサンプル周期の短時間の間で行なうことができる
ので、実用効果が太きいものである。
〔究明の他の芙施圀〕
この=A明の実カー例では、モデルの辿択をスイッチを
用いて行なったが、ポテンショメータを匣って述ル元的
(二αを震えることもできる。さら(二数字キイスイッ
チを用いてαを変えても良い。つま9、速読してαを茨
えても良く、いくつかのαン切替えるよう(二s41戊
しても実用;」′ソなサンプルilIl技−を構成でき
る。
さら(−1だ、いくつかのαq)11iをROfviに
一基いておき、デジタルスイッチと組み合せて、Ecみ
出し設定することもてぎる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本−J6明の一A施例を示ず欣明凶、第2図は
本発明の効果を示す説明図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)制御対象となるプロセスをサンプル値制御するサ
    ンプル値PID制御演算部を壱するもの(二おいて、F
    JIJ M已すンプル値PII)制御演算部で制御され
    る催」御ループ内にパーシスチントリ・エキサイテイン
    グ信号からなる同定信号を印加する同定信号発生−1μ
    と、この同定信号発生部で発生した同定信号を前記サン
    プル値PID ft1lJ御演算部の出力悟号に加算し
    て得られる操作信号およびblJ記プロセスのfnlJ
     $I Mをサンプリングして得られるプロセス信号を
    入力してこれらの操作(iIi号とプロセス(g号とか
    ら前日己プロセスのパラメータを同定するパルス伝達関
    飲同定部と、このパルス伝達関数同定部で得られるプロ
    セスのパルス伝達関数からS (ラプラス屓請、子)領
    域の伝達関蘇を演算する伝達関数演算hISと、この伝
    達関数演算部で演算した結果から前記サンプル値PID
     ii+lJ御演算部の制御置数を算出するサンプル値
    制御定数演算部と、あらかじめ設計仕様に基づいて設定
    される岐計モデルを用いて―σh己サンプル 更する,I7IJiI41系設H1モデル笈侠都とを具
    U由したことを妊似とするサンプル’+* P i O
     +σ1」弾装置。
  2. (2)  yjlJ #糸設計モデル夏侠品を謀6tモ
    テル選択係数αン観数設足してなるモデル選択ス1ツチ
    で構成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項り己
    躯のザンブル1直PII)制御叶装匣。
  3. (3)  同定信号を■1系列イ占号としたことン特似
    とするf成6干請求の範囲第1項日己載のサンプル11
    11」弾装−。
JP16604282A 1982-06-16 1982-09-25 サンプル値pid制御装置 Granted JPS5955505A (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16604282A JPS5955505A (ja) 1982-09-25 1982-09-25 サンプル値pid制御装置
US06/503,310 US4539633A (en) 1982-06-16 1983-06-10 Digital PID process control apparatus
EP83303418A EP0097053B1 (en) 1982-06-16 1983-06-14 Digital pid process control apparatus
DE8383303418T DE3374458D1 (en) 1982-06-16 1983-06-14 Digital pid process control apparatus
CA000430477A CA1211541A (en) 1982-06-16 1983-06-15 Digital pid process control apparatus
AU15792/83A AU542451B2 (en) 1982-06-16 1983-06-15 Digital pid process control

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JP16604282A JPS5955505A (ja) 1982-09-25 1982-09-25 サンプル値pid制御装置

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JPS5955505A true JPS5955505A (ja) 1984-03-30
JPS6356562B2 JPS6356562B2 (ja) 1988-11-08

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JP (1) JPS5955505A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6263301A (ja) * 1985-09-13 1987-03-20 Yokogawa Electric Corp オ−トチユ−ニング調節計
JPH0621619U (ja) * 1992-06-16 1994-03-22 幹夫 福永 サポータ

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JPS6263301A (ja) * 1985-09-13 1987-03-20 Yokogawa Electric Corp オ−トチユ−ニング調節計
JPH0621619U (ja) * 1992-06-16 1994-03-22 幹夫 福永 サポータ

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JPS6356562B2 (ja) 1988-11-08

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