JPS60193010A - Ｐｉｄ制御装置 - 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】 ［発明の技術分野］ この発明は、例えば加熱炉の潤度制御１等を実行するＰ
ＩＤｉｌＪＩＩｌ装はに関する。

［発明の背景技術］ 例えば加熱炉において、特定される加熱温度を設定する
ために加熱動作を開始した場合、炉の温度は大気温度か
ら徐々に所定の加熱温度に向けて上昇する。この場合、
炉の温度は温度測定素子によって常時監視されているも
ので、炉の温度が上記設定される所定温度に達した状態
で加熱動作を停止し、以後この温度状態が保たれるよう
に加熱動作制御するものである。

具体的にこの加熱温度上昇過程について考えてみると、
炉の温度が上記設定温度に達するまでは加熱動作を継続
させるものであり、炉の温度が設定温度に到達した状態
で加熱動作を停止するものであるが、炉の温度を急速に
上昇制御しようとしている場合には、炉の温度が設定温
度に達した状態で加熱動作を停止させても、実際の炉の
温度は上記設定温度を越えて上昇し、設定中心温度に対
して大きく変動する状態の温度制御が実行される状態と
なる。

ＰＩＤｔｌｌｌ［Ｉによって上記のような炉の温度制御
を実行する場合、去の制御Ｉ開始時に低温状態から設定
中心温度に向けて温度上昇するものであるが、この温度
上昇カーブを上記中心温度との誤差分に対応して積分動
作を実行する。そして、上記ｍ度上昇カーブが設定中心
温度を越える状態で、その積分値を上記中心温度までの
温度上昇カーブに対応する積分量から減算し、その減算
結果が零となる方向に加熱温度制御することによって、
温度が設定中心温度に制御設定されるようにするもので
ある。

しかし、このような制御を実行した場合、低温状態から
設定中心湿度まで上昇する過程にあっては、その積分量
が非常に多い状態となるものであるため、温度が中心温
度を越えて上昇した場合の積分量を減算しても、その消
費状態が進まず、温度が中心温度を大きく越えて上昇す
るオーバシュート状態が生じ、そのオーバシュート量が
多い状態どなって、温度を中心温度に対する収束制御特
性が低下するような状態となり、温度制御特性が良好な
ものとはならない。

このような点を改善する手段として、上昇時のＰＩＤ定
数と、中心値に達する状態となってからのＰＩＤ定数を
複合して設定し、これを温度状態に対応して切換え使用
することが考えられている。

しかし、このような手段にあっては、ＰＩＤ定数を２重
に設定する必要のあるものであるばかりか、１要素を大
きく取る必要があり、温度上昇制御を速やかに実行させ
ることが困難となる。

また、中心値までに複数の点を設定し、その設定点毎に
上昇率を低減して中心値に近付くように折線的に制御す
ることも考えられる。このようにすれば、オーバシュー
ト状態の発生は効果的に防止することができるものであ
るが、低湿状態から設定中心）温度までの上昇に多くの
時間を必要とするようになり、また外乱に対して無力の
状態となる。

このような低温状態から中心温度まで温度上昇制御する
制御開始時の問題点は、中心湿度付近で大きな湿度変化
が生じた場合でも同様に発生する問題点であり、オーバ
シュート制御状態となってしまうものである。

［発明の目的］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、例え
ば加熱制御するような場合、設定中心温度まで温度上昇
した時にオーバシュートすることなく、速やかに且つ円
滑に上設定中心温度に対して収束制御されるＪ：うにす
るＰＩＤ制御装置を提供しようとするものである。

［発明の概要］ すなわち、この発明に係るＰＩＤ！ｌＩｔ［Ｉ装置は、
設定中心値に対して動作異常としての過積分感名ライン
としてキーロック解除ラインとなる第１の設定値を設定
すると共に、際積分開始ラインとなるリセットラインど
して第２の設定値を設定し、上記第１の設定値を越えて
設定中心値に近付く状態でリセット許可状態を設定し、
さらに上記第２の設定値を越えて中心値に近付く状態で
これまでの積分状態をリセットし、この第２の設定値を
越える状態から再び積分動作を開始するようにＰＩＤ　
１ｌｉｌｌ　ｉｌｌが実行されるようにするものである
。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図はその構成を示ずもので、例えば加熱炉の温度ル
リ陣を実行する場合、この加熱炉（図示せず）に設定し
た熱電対等でなる温度センサ１１からの湿度信号は、適
宜アンプ１２を介して制御部１３に対して供給する。こ
の制御部１３に対しては、中心温度Ｃ＠設定する中心値
設定回路１４からの上記中心温度Ｃに対応した信号、さ
らに比例帯設定回路１５からのＰＩＤＴｏｌＪｉｌｌを
行う上記中心値Ｃに対する帯域を指定する＋Ｐおよび−
Ｐの信号を゛供給する。この制御部１３にあっては、セ
ンサ１１からの温度信号を特定される周期でサンプリン
グ検出し、その検出値と上記中心１ｌｉＩＣと誤差分を
取り出すようになるもので、この誤差分は積分値保持部
１Ｇに対して供給し、その誤差方向に対応して順次加算
して、湿度変化のカーブが積分され、その積分値が記憶
保持されるようにする。この場合、センサ１１からの温
度信号が設定された比例帯の範囲外にある状態では、上
記温度信号の中心値に対する判別動作は行わず、上記設
定比例帯内の温度信号の中心値に対する誤差分のみが積
分値保持部１Ｇに対して供給され、積分動作の対象とさ
れるようにする。

またこの装置には、第１および第２の設定設定回路１１
および１８が設けられる。この第１の設定回路１１にあ
っては、本来の積分動作が期待される上記比例帯の範囲
内で上記中心値Ｃから充分離れたキーロック解除ライン
±Ｋを設定するものであり、また第２の設定回路１８は
積分動作の限界値を設定するりセラ１〜ライン±Ｒを設
定するものである。

この第１および第２の設定回路１７および１８からのそ
れぞれ出力信号におよびＲは、それぞれ比較回路１９お
よび２０に対して供給される。この比較回路１９および
２０に対しては、それぞれ上記制御部１４からの中心値
に対する誤差量に対応する信号が比較ｆＪ＠とじて供給
されているもので、それぞれこの誤差り信号に対して設
定値におよびＲが小さい状態、すなわち検出温度の中心
温度に対する誤差がＫあるいはＲより小さい状態となっ
た時、に、比較回路１９あるいは２０から出力信号が発
生される状態とされるものである。そして、比較回路１
９からの出力信号はノリツブフロップ回路２１をセラ１
〜しまた比較回路２０からの出力信号は、上記フリップ
フロップ回路２１をリセット制御するものである。

この場合、上記比較回路１９は特に図では詳細に示して
ないが上記誤差量が±に＠横切る状態となった時に出力
信号をパルス状に発生するようにすると効果的であり、
測定温度が第１の設定値Ｋを越えて変化する時にフリッ
プフロップ回路２１をセットＩ！ＪＩＪＩｌＩするよう
に構成するものである。

このフリップフロップ回路２１は、上記積分値保持部１
Ｇにおける積分値情報の保持動作のリセツ１−を許可す
る信号を発生するようになるもので、このフリップフロ
ップ回路２１のセラ１〜状態におけるリセツｉ・許可信
号はアンド回路２２に対して供給する。このアンド回路
２２に対しては、上記比較回路２０からの出力信号が供
給されているもので、このアンド回路２２からの出力信
号は、上記積分値保持部１６に対して積分値保持リセッ
１−指令として供給し、それまでの積分データをリセッ
トして、以後改めて積分１直の保持動作が開始されるよ
うにする。

そして、このように積分値保持動作の制御される積分値
保持部１６における保持積分値データは制御部１３に対
して送られ、この制御部１３からその積分値データが出
力部２３に対して供給され、特に図では示してないが例
えば加熱炉のヒータ等の加熱機構、放熱用のダグ１−制
御用の信号として取り出され、加熱炉の温度が上記設定
中心値に近付くように制御動作されるものである。

このように構成される装置についてその動作状態を第２
図を用いて説明する。まず、前記したように中心値Ｃの
上下両側に比例帯±Ｐが設定されるものであり、この比
例帯±Ｐの内側に位置してキーロック解除ラインとなる
第１の設定値上Ｋが設定され、さらにその内側にリセッ
トラインとなる第２の設定値±Ｒが設定されている。

ここで、実施例で示したような第１および第２の設定値
におよびＲが設定されていないような場合について検討
してみると、加熱炉停止状態から加ｎ動作を開始する場
合、炉の温度は第２図に破線で示すように−Ｐよりも低
い温度範囲から設定中心温度Ｃに向けて１胃して行く。

そして、この温度が−Ｐを越える点から積分動作が開始
され、その積分値が積分値保持部１６に対して積算保持
されるようになる。この場合、上記測定温度の検出動作
は、特定される周期のサンプリング信りに対応して実行
されるもので、図ではこのサンプリング状態を破線矢印
によって示しているもので、その矢印の長さが各サンプ
リング時の積分量に対応する状態どなる。

そして、上記）島度上昇状態に対応して積分動作が繰り
返し実行され、その温度が設定中心値Ｃを越える状態ど
なると、各サンプリング時に積分値の方向が反転し、積
分値保持部１６に保持された積分データが減算され消費
される状態となる。すなわち、比例帯に入ってから積分
動作を行う場合、時間Ａの範囲の誤差量の精算が時間ａ
において行われるようになり、この時間ａの積分の消費
によって温度はオーバシュート状態でＦＡＩＩｌされる
ようになる。

これに対して、上記実施例に示したように第１および第
２の設定値におよびＲを設定すると、測定温度が上昇し
て−Ｐを越えると積分動作が開始されるものであるが、
温度が第１の設定値を越える状態となると、比較回路１
９からの出力信号によってフリップフロップ回路２１が
セットされ、リセッ１−解除−１可状態が設定される。

そして、温度がさらに上昇し、第２の設定値Ｒに達する
と、比較回路２０から出力信号が発生され、アンド回路
２２から積分保持部１６に対して積分値保持リセット指
令が与えられ、それまで保持していた積分データをキャ
ンセルする状態となり、改めて積分１１［積紳保持動作
が開始されるようになる。この場合、上記比較回路２０
からの出力信号によってフリップフロップ回路２１がリ
セットされ、上記保持部１６に対するリセット信号が発
生された後は、再び比較回路１９から出力信号が発生さ
れる状態、すなわち測定温度が第１の設定値Ｋを横切る
状態が発生するまで、フリップフロップ回路２１はセッ
トされないようになる。

すなわち、測定；温度が中心値Ｃから茗しく離れたキー
ロック解除ラインを通過したに点をもってリヒット許可
フラグを立て、現在の積分が異常動作として過積分を行
っているものであることを悪名させる。そして、±Ｒの
リセットラインを通過したｒ点をもって、それまでの積
分値をクリアリセリトン、このｒ点からの時間Ｂの範囲
で積分動作を行わせるようにする。したがって、上記時
間ａに比較して非常に小さい状態の時間すをもって積分
の消費が行われるようになる。すなわち、非常にオーバ
シューＩ・状態の小さなＰ　Ｉ　Ｄ　ｌ！Ｉ　ａｌｌ動
作が実行されるようになるものである。

上記第１お＾び第２の設定値による２つのラインの位置
は、制器対象となる例えば加熱炉等の制卸対象物固有の
最近値を持つもので、測定実験等によって決定すればよ
いものである。しかし、比例帯Ｐの±５０％をキーロッ
ク解除ライン、±２５％をリセットラインとして実験し
てみた結果、良好なＰ　Ｉ　Ｄ　Ｉｌｌ　Ｉｌｌが実行
された。

また、このような装置は上記のような動作開始時の上昇
制御のみで作用するものではなく、急激に測定値変化し
たような場合でも、その測定値が第１の設定値を越えて
変化するようになると、上記積分値保持リセット動作が
実行され、速やかに中心値に対する収束動作が実行され
るようになるものである。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、ＰＩＤＩＩＪｉｌｌ動
作に際して設定中心値に対して大きく相違する測定状態
にある場合であっても、充分簡単な構成によって上記設
定中心値に対して収束させる制御動作が円滑に且つ速や
かに実行され、オーバシュート制御状態の発生を効果的
に抑制することのできるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実茄例に係るＰＩＤ制御装置を説
明する構成図、第２図は上記実施例の動作状態を説明す
る曲線図である。 １１・・・温度センサ、１３・・・制御部、１４・・・
中心設定回路、１５・・・比例帯設定回路、１６・・・
積分保持部、１１．１８・・・第１および第２の設定回
路、１９．２０・・・比較回路、２１・・・フリップフ
ロップ回路、２２・・・アンド回路。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 中心値に対して充分能れた第１の設定値およびこの第１
   の設定値より上記中心値に対して近接した第２の設定値
   をそれぞれ設定する手段と、測定値の上記中心値に対す
   る誤差分が第１の設定値を通過する状態でリセッＩ・信
   号許可状態を設定する手段と、上記測定値の上記中心値
   に対する誤差分が上記第２の設定値を通過して上記中心
   値に近付く状態でそれまでの測定値の積分値をリセット
   する手段と、この手段によって積分値リセットされた状
   態から上記測定値の積分動作を開始させる手段とを具備
   したことを特徴とするＰＩＤ制御装置。