JPS598008A - Ｐｉｄ演算形自動制御装置 - Google Patents
Ｐｉｄ演算形自動制御装置Info
- Publication number
- JPS598008A JPS598008A JP11538082A JP11538082A JPS598008A JP S598008 A JPS598008 A JP S598008A JP 11538082 A JP11538082 A JP 11538082A JP 11538082 A JP11538082 A JP 11538082A JP S598008 A JPS598008 A JP S598008A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gain
- circuit
- predetermined value
- speed
- automatically
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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
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Medical Informatics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- 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。
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、ＰＩＤ演算回路を備えた自動制御装置に関す
る。
る。
従来のＰＩＤ形自動制御装置では、制御対象システムの
特性に応じてＰ、Ｉ、Ｄの各要素を調節し制御システム
全体の安定性を確保するようにしている。その結果、場
合によってはＰ、Ｉ、Ｄいずれの要素もゲインが過小と
なり自動制御の連応性が著しく阻害される。
特性に応じてＰ、Ｉ、Ｄの各要素を調節し制御システム
全体の安定性を確保するようにしている。その結果、場
合によってはＰ、Ｉ、Ｄいずれの要素もゲインが過小と
なり自動制御の連応性が著しく阻害される。
かといって連応性本位の設定をしようとすると、安定性
が損なわれる。
が損なわれる。
即ち、安定性と連応性は矛盾関係にあり、制御対象シス
テムの条件によって、両立が不可能となる場合も少なく
ない。
テムの条件によって、両立が不可能となる場合も少なく
ない。
例えば、制御対象が原動機用速度ガバナーの場合には、
充分な安定性を与えようとしてＰ、Ｉ。
充分な安定性を与えようとしてＰ、Ｉ。
Ｄを設定すると、原動機負荷が変動した時の速度変動の
幅が所望の幅を超えてしまう場合がでてくる。
幅が所望の幅を超えてしまう場合がでてくる。
特に、水車用ガバナーの場合で、水車の上流又は下流管
路が長い場合には、安定化のためのＰ。
路が長い場合には、安定化のためのＰ。
Ｉ、Ｄの設定値は小さくならざるを得す、回転変動は極
めて大きな値となってしまう。
めて大きな値となってしまう。
ところで、この従来技術においても原動機の慣性モーメ
ントを異常な根太さくし、安定性改善を図り、この分Ｐ
、Ｉ、Ｄの設定値を上げる方法もあるが、これは極めて
不経済である。
ントを異常な根太さくし、安定性改善を図り、この分Ｐ
、Ｉ、Ｄの設定値を上げる方法もあるが、これは極めて
不経済である。
本発明の目的は制御対象装置の特定の状態量が所定値以
上に増大又は減少した場合に限って、安宅性本位の設定
から連応性本位の設定に自動切換し、よシ以上の状態量
の変動を最小限に抑えそれでいて通常の運転状態では充
分な安定性が確保できるＰＩＤ演算形自動制御装置を提
供するにある。
上に増大又は減少した場合に限って、安宅性本位の設定
から連応性本位の設定に自動切換し、よシ以上の状態量
の変動を最小限に抑えそれでいて通常の運転状態では充
分な安定性が確保できるＰＩＤ演算形自動制御装置を提
供するにある。
制御対象の特定の状態量が所定値以上に増大、又は減少
した場合、連応性を上げるためにはＰ。
した場合、連応性を上げるためにはＰ。
Ｉ、Ｄいずれのゲインを増大させてもよいが、Ｐのゲイ
ンを変えると出力が急変動（急増）して好ましくない。
ンを変えると出力が急変動（急増）して好ましくない。
当然、Ｄ要素のゲインを修正するのも出力側にジャンプ
現象を招き、好ましくない。
現象を招き、好ましくない。
ところが、■要素の場合は、単に積分ゲインが変わるだ
けであるから、その後の変化勾配が変わるだけで、上述
のようなジャンプ現象は全く発生しない。
けであるから、その後の変化勾配が変わるだけで、上述
のようなジャンプ現象は全く発生しない。
同、制御対象の状態量が増大した場合、減少した場合の
両方向に対して上述のＩ要素ゲイン切換えを行なうと、
いずれか一方へ変動した後、連応性改善作用で急速に修
正を受は振り戻シ反対側へ変動した時、又、連応性改善
が作用するという具合に大きな振動現象が継続してしま
う可能性があシ、危険である。
両方向に対して上述のＩ要素ゲイン切換えを行なうと、
いずれか一方へ変動した後、連応性改善作用で急速に修
正を受は振り戻シ反対側へ変動した時、又、連応性改善
が作用するという具合に大きな振動現象が継続してしま
う可能性があシ、危険である。
第２図は従来の水車用ＰＩＤ形ガバナーの例を示すブロ
ック線図、第１図は第２図のガノくナーを含む水車制御
システム全体を示すブロック線図である。
ック線図、第１図は第２図のガノくナーを含む水車制御
システム全体を示すブロック線図である。
１００のＰＩＤＩＤメガバナー車発電機２０３０回転変
化Ｘｘを入力とし、水車案内羽根開度Ｘｙを出力するも
ので、回転が上昇した時、案内羽根は閉動作するように
構成する関係で符号変換ブロック１が含捷れる。
化Ｘｘを入力とし、水車案内羽根開度Ｘｙを出力するも
ので、回転が上昇した時、案内羽根は閉動作するように
構成する関係で符号変換ブロック１が含捷れる。
案内羽根開度Ｘｙに応じて、水車２０１は機械的なＫＷ
出力Ｘ２ｏｌ を発生する。冑、この水車２０１には
上、下流の水路の影響も加味され−ごいる。
出力Ｘ２ｏｌ を発生する。冑、この水車２０１には
上、下流の水路の影響も加味され−ごいる。
加え合せ点２０２では機械的’Ｋ Ｗ出力Ｘ ｘ ｏ
ｌ と発電機に与えられる電気的ＫＷ負負荷ｚの差が
導出され、このＫＷ偏差Ｘｔｏ＊ によって水車発電
機およびこれに接続される電力系統の回転数又は周波、
数が加速されたり、減速されたシする。
ｌ と発電機に与えられる電気的ＫＷ負負荷ｚの差が
導出され、このＫＷ偏差Ｘｔｏ＊ によって水車発電
機およびこれに接続される電力系統の回転数又は周波、
数が加速されたり、減速されたシする。
２ｏ３□羊。ヵ。□。い、。−□−１
の慣性効果と電力系統の特性（周波数が上昇すると発電
機負荷が実質的に増大し、周波数が下降すると発電機負
荷が減少する特性、更に、電力系統がもつ慣性効果等）
を総合したブロックである。
機負荷が実質的に増大し、周波数が下降すると発電機負
荷が減少する特性、更に、電力系統がもつ慣性効果等）
を総合したブロックである。
かくして、ブロック２０３より周波数変化、又は回転数
変化Ｘｘが出力きれる。
変化Ｘｘが出力きれる。
第１図の１００、ＰＩＤＩＤメガバナー表例を第２図に
示す。入力はＸＸ％出力はＸｙである。
示す。入力はＸＸ％出力はＸｙである。
ブロック１は前述と同じでこの出力Ｘ１が加え合せ点２
に入力される。９は速度垂下率回路でＸ９は速度垂下率
（定常状態では信号ＸＩ と−次サーボ開度Ｘ７が比例
関係になるように、換言すればＸｘとＸｙが比例関係に
なるようにするための、フィードバック、すなわち、Ｘ
Ｙの変化量ニーＸｘの変化量／σ、ここでσが速度垂下
率と呼ばれる。）要素の出力信号である。加え合せ点２
の出力Ｘ２は並列に配置埒れたＰ、Ｉ、Ｄの３回路に入
力される。４が２回路、即ち、比例要素回路で、３が工
回路、即ち、積分要素回路で、５が０回路、即ち、微分
要素回路である。２回路のゲインはＫｐ、Ｉ回路のゲイ
ンはＫｒ、０回路のゲインはＫＤである。Ｐ、１．Ｄ各
回路の出力Ｘ４ ＋ Ｘ３＋Ｘ５は加え合せ点６で総和
され開度指令信号Ｘ６となる。７は信号Ｘ、に応じて一
次サーボモーターの開度Ｘ７を決める一種の増幅器であ
る。この増幅器は一次遅れ要素の特性を示し、ゲインは
１、時定数はＴＡである。このようにして出力をれた一
次サーボモーターの開ＫＸｔは、更に、二次サーボモー
ター増幅器８に入力はれ、強大な力をもった二次サーボ
モーターの開度Ｘｙが決まる。
に入力される。９は速度垂下率回路でＸ９は速度垂下率
（定常状態では信号ＸＩ と−次サーボ開度Ｘ７が比例
関係になるように、換言すればＸｘとＸｙが比例関係に
なるようにするための、フィードバック、すなわち、Ｘ
Ｙの変化量ニーＸｘの変化量／σ、ここでσが速度垂下
率と呼ばれる。）要素の出力信号である。加え合せ点２
の出力Ｘ２は並列に配置埒れたＰ、Ｉ、Ｄの３回路に入
力される。４が２回路、即ち、比例要素回路で、３が工
回路、即ち、積分要素回路で、５が０回路、即ち、微分
要素回路である。２回路のゲインはＫｐ、Ｉ回路のゲイ
ンはＫｒ、０回路のゲインはＫＤである。Ｐ、１．Ｄ各
回路の出力Ｘ４ ＋ Ｘ３＋Ｘ５は加え合せ点６で総和
され開度指令信号Ｘ６となる。７は信号Ｘ、に応じて一
次サーボモーターの開度Ｘ７を決める一種の増幅器であ
る。この増幅器は一次遅れ要素の特性を示し、ゲインは
１、時定数はＴＡである。このようにして出力をれた一
次サーボモーターの開ＫＸｔは、更に、二次サーボモー
ター増幅器８に入力はれ、強大な力をもった二次サーボ
モーターの開度Ｘｙが決まる。
８も一次遅れ要素で、ゲインは１、時定数はＴ＋＋であ
る。
る。
さて、第２図のＰＩＤＩＤメガバナー１図のような水車
刺餌１システムを安定な系とするべく設定されるべきで
、Ｋｐ 、Ｋｌ 、Ｋｎは制御対象である２０１（水車
および水路系）、２ｏ３（発電機および電力系統）の設
計条件に応じて適切に設定されるべきである。
刺餌１システムを安定な系とするべく設定されるべきで
、Ｋｐ 、Ｋｌ 、Ｋｎは制御対象である２０１（水車
および水路系）、２ｏ３（発電機および電力系統）の設
計条件に応じて適切に設定されるべきである。
ところでどんな自動制御系でも、連応性と安定性は対立
関係にあり、一方を改善すれば他方が損わｈるという関
係にある。
関係にあり、一方を改善すれば他方が損わｈるという関
係にある。
この第１図、第２図の例ではＫｐ 、 Ｋｒ 、 ＫＤ
を安定性本位に設定するとガバナーの応答速度が低下し
、この結果、負荷変化Ｘｚによって起こされる周波数変
動Ｘｘが異常に大きくなる場合がでてくる。
を安定性本位に設定するとガバナーの応答速度が低下し
、この結果、負荷変化Ｘｚによって起こされる周波数変
動Ｘｘが異常に大きくなる場合がでてくる。
周波数、即ち、回転速度が異常に上昇した場合には水車
や発を機の各部に遠心力による過大な応力が作用するの
で危険である。この点から考えると回転低下の方がよシ
安全である。
や発を機の各部に遠心力による過大な応力が作用するの
で危険である。この点から考えると回転低下の方がよシ
安全である。
しかし、Ｋｐ ＋ Ｋｘ ＊ Ｋｎを連応性本位に設定
し直すと、今度は安定性が確保できず、大きな振動現象
を招くことになる。
し直すと、今度は安定性が確保できず、大きな振動現象
を招くことになる。
ところで上述の安定性と連応性の矛盾関係は、水車の上
下流水路が長くなった場合や、発電機に充分な慣性モー
メントを与えられないような場合には、極めて深刻な問
題となる。
下流水路が長くなった場合や、発電機に充分な慣性モー
メントを与えられないような場合には、極めて深刻な問
題となる。
第３図の本発明の一実施例を説明する。構成は第２図と
似ているが、３１と３２の２つの工回路をもっている点
が特徴である。
似ているが、３１と３２の２つの工回路をもっている点
が特徴である。
１０はゼロ信号回路でその出力ＸＩＯは常にゼロである
。１１は過速度状態検出スイッチで、回転速度が所定値
以上の過速状態になったら、通常はＸ！。を入力するよ
うにしていたものをＸｚから入力するように自動切換え
する。
。１１は過速度状態検出スイッチで、回転速度が所定値
以上の過速状態になったら、通常はＸ！。を入力するよ
うにしていたものをＸｚから入力するように自動切換え
する。
ところで、第２Ｉ回路３２のゲインＫＩ２は第１■回路
３１のゲインＫｘＩよシ格段に大きくしである。
３１のゲインＫｘＩよシ格段に大きくしである。
この結果、所定値以上の過速状態になったら、連応性優
先の設定に自動切換えされ、前述の従来技術の欠点を排
除できる。その一方で、通常の運転（所定値以下での速
度上昇および速度低下）に対しては相変らず所望の安定
性本位の設定が確保される。
先の設定に自動切換えされ、前述の従来技術の欠点を排
除できる。その一方で、通常の運転（所定値以下での速
度上昇および速度低下）に対しては相変らず所望の安定
性本位の設定が確保される。
この結果、大きく過速しそうになった時でも、一度第２
の工回路が働けば、速やかに、案内羽根閉鎖が実行され
、過速度を最小限にし、その振シ返しで速度低下方向に
向えば今度は充分なダンピング効果が与えられ、速やか
に安定する。
の工回路が働けば、速やかに、案内羽根閉鎖が実行され
、過速度を最小限にし、その振シ返しで速度低下方向に
向えば今度は充分なダンピング効果が与えられ、速やか
に安定する。
ところで速度低下側も積極的に抑えようとしてニゲイン
自動切換えを行なうと大きな外乱信号（第２図ではＸｚ
）がシステムに与えられた時、速度上昇側で連応性本位
に切換りやや安定性を損なった後、振り返しサイクルで
も、又、同様に、安定性を損ない大きな撮動現象に発展
することがある。 。
自動切換えを行なうと大きな外乱信号（第２図ではＸｚ
）がシステムに与えられた時、速度上昇側で連応性本位
に切換りやや安定性を損なった後、振り返しサイクルで
も、又、同様に、安定性を損ない大きな撮動現象に発展
することがある。 。
従って、この場合には速度上昇側の所定の速度変動値と
下降側の所定の速度変動値に充分な差をつけるよう配慮
する必要がある。
下降側の所定の速度変動値に充分な差をつけるよう配慮
する必要がある。
同、本発明の応用例としてＰ、９回路についても複数回
路並置して複数■回路同様に切換えすることも可能であ
る。但し、Ｐ、９回路の切換えは出力側がステップ状に
急変する可能性がちシ、好ましくない場合が多い。特に
、９回路の切換えは危険な場合が少なくないので注意を
要する。
路並置して複数■回路同様に切換えすることも可能であ
る。但し、Ｐ、９回路の切換えは出力側がステップ状に
急変する可能性がちシ、好ましくない場合が多い。特に
、９回路の切換えは危険な場合が少なくないので注意を
要する。
この点、１回路の場合は出力は積分値であるので切換え
の瞬間にジャンプ現象が起きることはなくスムースな移
行が達成できる。
の瞬間にジャンプ現象が起きることはなくスムースな移
行が達成できる。
又、原動機用ガバナーの場合発電機が大きな電力系統に
投入された時、安定性は心配ないので連応性本位の設定
に切換える方法があるが、この場合にも、本発明のアイ
ディアが適用できる。
投入された時、安定性は心配ないので連応性本位の設定
に切換える方法があるが、この場合にも、本発明のアイ
ディアが適用できる。
本発明によシ、このように両立化が可能になれば、発電
機の慣性モーメントを異常に犬さくするとか、水車の上
Ｆ流水路の影響を軽減するためサージタンクを設けたり
、管径を犬きくしたりする必要がなくなシ、経済的メリ
ットが大きい。
機の慣性モーメントを異常に犬さくするとか、水車の上
Ｆ流水路の影響を軽減するためサージタンクを設けたり
、管径を犬きくしたりする必要がなくなシ、経済的メリ
ットが大きい。
第１図はＰＩＤ形ガバナーを含む水車ｆｌｉ制御系のブ
ロック線図、第２図は従来のＰＩＤ形ガバナーのブロッ
ク線図、第３図は本発明のＰＩＤ形ガバナーの一例を示
すブロック線図である。
ロック線図、第２図は従来のＰＩＤ形ガバナーのブロッ
ク線図、第３図は本発明のＰＩＤ形ガバナーの一例を示
すブロック線図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、入力信号を並列に配置したＰ（比例）、■（積分）
、Ｄ（微分）の各演算回路に平行して入力し、それら回
路の出力を総合して所望の伝達関数を与えるように構成
、したＰＩＤ形自動制御装置において、被制御装置の特
定の状態量が所定値以上に増大又は所定値以下に低下し
た時のいずれか一方の条件の下で、前起工要素のゲイン
を自動的に増大するように構成したことを特徴とするＰ
ＩＤ演算演算形制御装置。 ２、被制御装置の特定の状態量が所定値以上に増大又は
所定値以下に低下した時、前記被制御装置が閉方向に操
作されねばならない場合に限って工要素のゲインを自動
切換えするようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のＰＩＤ演算演算形制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11538082A JPS598008A (ja) | 1982-07-05 | 1982-07-05 | Ｐｉｄ演算形自動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11538082A JPS598008A (ja) | 1982-07-05 | 1982-07-05 | Ｐｉｄ演算形自動制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS598008A true JPS598008A (ja) | 1984-01-17 |
Family
ID=14661092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11538082A Pending JPS598008A (ja) | 1982-07-05 | 1982-07-05 | Ｐｉｄ演算形自動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS598008A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6231401A (ja) * | 1985-05-31 | 1987-02-10 | コルモーゲン コーポレイション | 適応制御方式 |
| JPS62182803A (ja) * | 1986-02-05 | 1987-08-11 | Omron Tateisi Electronics Co | 位置制御装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5212349A (en) * | 1975-07-16 | 1977-01-29 | Toray Industries | Apparatus for draw out edge of rolled yarn |
-
1982
- 1982-07-05 JP JP11538082A patent/JPS598008A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5212349A (en) * | 1975-07-16 | 1977-01-29 | Toray Industries | Apparatus for draw out edge of rolled yarn |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6231401A (ja) * | 1985-05-31 | 1987-02-10 | コルモーゲン コーポレイション | 適応制御方式 |
| JPS62182803A (ja) * | 1986-02-05 | 1987-08-11 | Omron Tateisi Electronics Co | 位置制御装置 |
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