JPS598001A - Ｐｉｄ調節計 - Google Patents

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】 （１）技術分野 この弁明は、電源投入後９オーバーシユートを。

小さくするようにしたＰ１１〕調節ｔ１に関ηる。

（２）従来技術とその問題点 周知のように、Ｆ）　Ｉ　Ｄ調節ｉｔ　”ｃ゛は、定常
偏差が少ないこと、ま／ｊ外乱に対づる修正動作が〒い
こと等の特徴があることから、温度制御等の各種プロレ
ス制御に広く使用されている。

ところで、この挿Ｐ　Ｉ　Ｄ調節泪の電源役人時の制御
動作においては、オーハーシコ−１へが発生づることが
多い。これは電源を断するとてれまでの積分値の値が失
われ、電源再投入時には改めて積分初期１ｉｆｉ　（通
常零である〉から積分動作が開始されるため積分間が大
きくなるからである。このようなＡ−バージコートを小
さくして、電源投入俊速やかに前回の安定制御状態に移
マｊさせるためには、外部から積分値を補正してやれば
良いが、電源投入のたびごとの補正操作は非常に面倒で
操作性が悪い。

そこで、従来のＰ　Ｉ　Ｉ）調節ＳＩＣは、安定制御状
態におりる操作量から積分可能範囲の上限操作崩と下限
操作量を定め、電源再投入時には操作量かこのこの範囲
内にあるときたり積分動作を行なうよう動作ブるアンヂ
リセットワインドアップ機能を利用りることによって、
過積分によるＡ−バージコートをできるだＬｔ小さくシ
ー（、ユーザが補正操作をしなくて済むにうにしている
。

しかしながら、アンヂリセッ１−ワインドアップ機能を
利用したＰＩＤ調節泪では、次のような問題がある。ま
ず、操作量が上記設定範囲以外のときは積分動作が？ｊ
われないから、外乱の影響Ｃ定常偏差が大きくなるのを
防ぐ！こめ、上記設定範囲は広くしな（〕ればならない
。このことはオーパージコートを小さくづるという初期
の目的からすれば好ましいこと−（はない。また、上記
設定範囲の決定には、制御対象について安定制御状態に
至るデータや外乱の状態に関するデータを採取し、これ
に基づいて適切な判断をくだせる高度の技術が必要（゛
、コ。−ザが筒中に決定ぐさるものではない。

Ｒ後に、設定が２種類必要であり、調節計の構成を複雑
にしくいる。

（３〉発明の目的 この発明は、調節ｈ１の構成を複雑化さμることなく、
かつ筒中な設定操作でもってＡ−バーシコー１−を小さ
くＪることがＣきるＰ　Ｉ　ｌ）調節ｔ１を提供Ｊるこ
とである。

（４）発明の構成と効果 このｙｔ明は、上記目的を達成Ｊるために、操作量を表
示づる手段と、定数設定器と、この定数設定器の設定１
ｉＦ＋を表示づる手段と、電源投入時に上記定数設定器
の設定値を読込む手段と、この読込手段により読込んだ
−１−配設定値に基づい（１記バイアス定数を決定づる
手段とを備えたことを特徴とりる。

この発明によれば、一つの設定器に調節訓が承づ値を設
定づるた（〕であるから、設定操作が簡便であり、かつ
調節８１の構成も複雑化づることがない。

（５）実施例の説明 周知のように、Ｐｌ　＋）調節泪の制御動作は、操作量
をＭと覆ると、 Ｃ゛表わされる。ここて、Ｋ　１１は比例ゲインで、Ｋ
　ｉ　は積分ゲインて、Ｋｄは微分ゲインであり、また
ｃ　４；Ｌ偏差で、Ｍ（１はバイアス定数である。

安定な制１３Ｉｌ状態にあるときは、′Ｉｇｌ瓜検出器
は目、ｄｅ 標値に概略等しく、このときには、ｅ〒Ｏ１−；＋０と
見なＵるから、（１）式は Ｍ；Σｌ（ｉ　・ｅ　＋Ｍ。

＝Ｍａ４−　Ｍ。　　　　　　　　　　（２）となる。

ここで１ｙｌａは安定制御状態に至る積分値（ある、ｌ Ｊ、ッ（、このＭａ　　（Ｍａ　＝ＩＶｌ−ＭＯ＞を電
源再投入時のバイアス定数として利用し、電源再投入前
の当該Ｐ　Ｉ　１）制御動作として目標値に近づくよ（
′積分ゲインを小さくづる手法等を用いれば、前回発生
していたＡ−バージコートの人ささを小さくづる如く制
御が行なわれ、かつ制御動作を速やかに前回の安定制御
状態に移行させることができる。このことは、ｌ−Ｊ襟
１１＃を変更しＣ新た４１安〉針制御状態を轡る場合に
８：）適用でさる。

この発明に係るＰ　Ｉ　＋）調節泪は、このＪ、゛）な
事実に着目したものＣ１−１ニ記操作ＩＭを表示づる手
段と、操作ｆｆ１Ｍを制御パラメータとして設定ηる定
数設定器と、この定数設定器の設定値ＭＣを表示覆る手
段と、電源投入時に定数設定器の設定値１ｙｌｃを読込
む手段と、この読込手段により読込んだ上記定数設定器
ＭＣに基づいて電源投入時の−１−記バイアス定数Ｍａ
を決定づる手段とを備えたものである。

次に具体例について説明りる。

第１図は、この発明を適用したＰ　ｌ　Ｆ）温度調節泪
を示＝Ｊ　Ｒ略ゾ１−ｌツク図である。同図にｄ３い（
、本装置は、制御対象としての電気炉１の温度を検出り
る検出器２と、増幅器３と、Δ／［〕変換器４と、ＰＩ
［つ制御部５と、出ツノ操作部６とを基本的に右し、△
／［）変換器４にはＰ　ｌ　ｆ）制御パラメータ等や上
記バイアス定数をアナログ吊で設定する設定器７，８が
設（）られる。また））　Ｉ　Ｄ制御部５には、ｌ］標
湿温度設定器るデジタル設定器９と、数値表示器１０ど
、表示切換操作部１１とが設けられる。

一１記数値表示器１０は、電気炉１の検出温度値、設定
器７，８．９の設定値およびＰＩＤ制御部５の演粋結果
である１−記操作量が表示され、この表示切換を切換操
作部１１で行なうようになっている。

［記Ｐ　Ｉ　Ｄ制御部５は、マイクロコンビ］−タで構
成され、上記Ｐ　Ｉ　Ｄ演算おにびこの発明に係る」記
名手段を実行する中央処理１ニツト（ＣＰ（〕）と、シ
ステムプログラムを格納されるＲＯＭと、１ノーキング
メーＥすとしてのＲＡＭとからなる。

第２図は上記ＲΔＭの構成で、この発明に係る部分を中
心に示しである。同図において、Ａ１は温度入力値記憶
領域、Ａ２は目標温度値記憶領域、△３．Ａ４．Δ５は
ＰＩＤ制御の各パラメータの記憶領域、八６はバイアス
定数（Ｍｃ　＞記憶領域、Ａ７は操作量（Ｍ）記憶領域
、八８は読込みカウンタ（ＣＲ）領域、Ａ９は表示カウ
ンタ（ＣＤ）領域、Ａ１０はサンプリングカウンタ（Ｃ
Ｓ　）領域、Ａ１１は電源投入判別フラグ（「）記憶領
域、Ａ１２は演粋定数（Ｍｉ）記憶領域、Ａ１３は安定
操作Ｍ（Ｍｉｏ）記憶領域である。

第３図は、上記ＰＩＤ制御部５が行なう制御動作のうち
この発明に係る部分を中心に示リフ［１−チヤ−１−で
、以後このフローヂャ−１−に従って説明する。

電源が投入されるとステップ３００にδ３いて入出力お
よびメモリのイニシャライス処理が実行される。このと
き電源投入判別フラグ［がレフ１−キれる。

以後は読込みカウンタＣＲの８１数値を検索覆るルーゾ
ーン（ステップ３０１　、３０２　＞　カ実ｔｒ　ａし
る。この読込み力ヴンタＣ［≧は、上記サンプリングカ
ウンタＣＳによるリンブリング時間を分割してＰ　］　
］）制御１部５が行なう制御動作の各ルーチンを指定し
、サンプリング時間毎にこれを繰り返させるものである
。

ステップ３０１　’（’　Ｃ１１＝　Ｏが検出されると
、ステップ３３０３に進み、温度入力値を１でΔＭの記
憶領域△１に格納し、ステップ３０４で読込みカウンタ
ＣＲを１歩進する。

次のスーアップ３０５，３０６は上記表示カウンタＣＤ
のδ１数値を検索するルーチンである。この表示カウン
タＣＤの計数値は上記表示切換操作部１１に設けである
押釦スイッチにより歩進設定されるもので、これにより
数値表示器１０に、温度人）ｊ値表示（ステップ３０８
）、操作量表示（スフツーノ３０９　）およびバイアス
定数設定値ＭＣ表示（ステップ３１０）を行う表示ルー
チンが実行８れる。

でしく、ステップ３０２　′ｃＣＲ＝　１が検出される
と、目標温度値読込みルーチン（ステップ３１２〉を実
ｂ　Ｌ／、ステップ：３１３に進む。

スラップ３１３は、目標温度値の設定に変更があったか
否かを判断するルーチンで、設定値変更がなＣ）ればス
テップ３１４を飛び越してステップ；３１５に進み、設
定器７．８に設定される各パラメータを読込み、ステッ
プ３０４に進む。

また、ステップ３０２でＣＲ＝　２が検出されると、ス
テップＨ３１６に進む。ス°）ツブ３１６は電源投入判
別フラグ１：がセットされ（いるか否かを判断するルー
チンで、このフラグは電源際役人時にセットされるよう
になっている（ステップ３００）、、その結果フラグ［
＝がセットされていなりれば、ステップ３１７，３１８
および３１９の各ルーチンが実行され、最初のステップ
３００に戻る。

以上のルーチンが繰り返し実行され、イの過程にお【」
るステップ３１７のＰｌｌ）演粋処理ルーブンにδ３い
て上記（１〉式で示した操作量Ｍが逐−篩用され、電気
炉１の温度が目標温度で安定１べく制御される。イしで
、安定制御状態が一定時間軽過すれば（例、えば偏差が
０．３°Ｃ以内で１分間連続）、そのときの安定操作＠
Ｍｉｏ＠ＲＡＭの記憶領域Δ１３に転送りる。なお、こ
のとさく１）式で示したバイアス定数１ｙｌｏは５０％
に予め設定しである。

このようにして安定制御状態が得られたならば、表示切
換操作部１１の押釦スイッチを操作して０Ｄ　−１に覆
る３、ツるどステップ３０９のルーチンににり数（１＾
表示器１０に安定操作ｆｆ１Ｍ１ｏが表示されるから、
操作者はこの値をバイアス定数設定器８に設定りるため
に、押釦スイッチを操作してＣ□−２にづる。その結果
ステップ３１０　ｔ”数値表示器１０に設定値ＭＣが表
示されるから、操作者はこれにより設定値の確認・修正
を行う。口の設定値ＭＣがステップ３１５のルーチンで
ＲＡＭに格納される。このバイアス定数設定器８は、ポ
リコーム等からなり、イの目盛の表示用４ｉ１は数値表
示器１０ど同じにしてあり、確認動作におい′Ｃ修正を
加える度合が少くなるよう（こしである。

次いで、所定の作業を終えて当ＭＰＩＯ調節計の電源を
断にし、次回電源が再投入された場合を考える。この場
合にはイニシャライズ処理ルーチン３００で電源投入判
別フラグ［がセットされるの一〇、最初のサンプリング
時間に４５１．ｊるステップ３１６　ｒこれが検出され
、ステップ３２０で７ラグＦをリセッ１−シ、スブーツ
プ３２１に進む。スイッチ３２１ではＭｃ−５０を演算
して求める。この演算結果がステップ３２２で′１テΔ
Ｍ記憶領域、へ１２（演篩定数Ｍｉとして）に格納され
る。

イして、同じ最初のリンブリング時間内のス−７ップ３
１６において、今度は「−〇であるのＣ、スデツ１３１
７以降の温度制御ルーチンが実行される。ステップ３１
７のＰｌ　１つ演樟処理ループーンでは、上記（１）式
を求める演算が行われるか、このときのバイアス定数項
はＭＯ−Ｉ　Ｍｉ　＝５０−１−（ＭＯ−５０＞＝ＭＣ
である。よって、電河：再投入時の温度制御は安定した
制御状態にお（〕る積分値を知ることかできるか１う、
前回発生していたＡ−バーシコーｌ−の大きさを小さく
づるように行われるのである。

このように、こ発明に係るＰ　Ｉ　ｌ）温度調節泪は、
運転初期において安定制御状態を得、そのときの操作量
をバイアス定数設定器に設定づるという簡単な操作でも
って、２回目以降の運転にＡ月ノる電源投入時のオーパ
ージコートを低減さけることかできるのである。

また、新たな安定制御状態を冑るため［１標顧を変更し
た場合にもＡ−バーシー＋、　−１〜が生ずるが、これ
は次のにうに処理される。上記ステップ３１３にａ５い
て［１］宗伯設定変更が検出されるど、スイッチ３１４
で変更前の安定操作＠Ｍｉｏを記憶領域△１２に転送し
、上記ステップ３１５に進む。これによりスーｊツブ３
１７のｌ）　Ｉ　Ｄ演紳処理ルーヂンにａ３いて、上述
と同様にして演算定数Ｍ１がバイアス定数項 ージコートが低減されるのである。

なお、この実施例ではバイアス定数設定器をポリコーム
等のアブ」」グ吊設定器どしたが、この発明はこれに限
定されるものぐはなく、デジタルスイッチ等ににるｊ′
ジタル吊設定器て゛あっても良いことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係るＰ’　Ｉ　Ｄ温度調節８１の
基本構成を示づ概略ブロック図、第２図ｔｉｔ、（（八
Ｍの構成をこの発明に係る部分を中心に示す図、第３図
は、」−記（〕１０渇痩調節針の制御動作をこの発明に
係る部分を中心に示１フＬ１−ヂレートである。 ２・・・・・・温度検出器 ３・・・・・・増幅器 ４・・・・・・△／　Ｉ）変換器 ５・・・・・・ｐ　Ｉ　Ｄ制御部 ６・・・・・・出力操作部 ７・・・・・・パラメータ設定器 ８・・・・・・バイアス定数設定器 ９・・・・・・目標値設定器 １０・・・数値表示器 １１・・・表示切換操作部 ＭＯ・・・バイアス定数設定値 Ｍ・・・・・・操作量 に・・・・・・電源投入判別−フラグ Ｍｉ・・・演算定数 Ｍｉｏ・・・安定操作量 特許出願人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）偏差の関数である比例項、積分項、微分項の３項
   の演鋒結果とバイアス定数との総和を操作量として出力
   づるＰＩＤ調節削において、上記操作量を表示する手段
   と、定数設定器と、この定数設定器の設定値を表示する
   手段と、電源投入時に上記定数設定器の設定値を読み込
   む手段と、この読込手段により読み込んだ上記設定値に
   基づいて上記バイアス定数を決定覆る手段とを備えたこ
   とを特徴とするＰ　Ｉ　Ｄ調節ｔＩ０ ＜　２　）　Ｊ−記定数設定器の設定数値の単位は上記
   操作量表示手段の数値表示中位と同じであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のＰＩＤ調節田。