JPS605361Y2 - パルス幅変調形調節計 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の属する技術分野〕 本考案は、入力信号と設定値との偏差とフィードバック
信号との偏差を演算する増幅器と、この増幅器の出力信
号の大きさに応じて一定振幅の出力信号を発生する跳躍
増幅器と、この跳躍増幅器の出力によって駆動させる出
力スイッチング回路と、前記跳躍増幅器の出力に応じて
前記フィードバック信号を形成するフィードバック回路
とを備え、前記入力信号の大きさに比例したパルスの出
力信号を前記出力スイッチング回路から発生するパルス
幅変調形調節計に関する。

〔従来技術とその問題点〕

プロセスを制御する場合、パルス幅変調形調節計により
積分形操作端、例えば電動操作弁を操作することが多々
ある。

この場合、調節計の出力により、直接電動操作弁の電動
機を駆動することはできないので、一般に調節計と電動
機の間に補助リレーを数段段は接点増幅を行なう。

このような補助リレーおよび電動機等は、第４図に示す
ように、それぞれ個有の起動時間、すなわち駆動入力（
たとえば第４図Ａのステップ入力）を与えてから所定動
作状態に立上るまでの動作遅れ時間（第４図Ｂの出力特
性の時間Ｔｌ ）を有し、これらの総和の時間の間は電
動操作弁は駆動入力を与えてもこれに感応せず応答しな
い。

このような操作端の動作遅れ時間Ｔ１を不感応時間と呼
ぶことにする。

このような、不感応時間の発生する原因としては前記の
補助リレー、電動機の起動時間のほかに電動操作弁の機
械的な駆動系のガタ、バックラッシュおよび摩擦抵抗等
がある。

なお、第４図Ｂにおいて、縦軸は操作端電動機の回転数
Ｎを表わし、Ｎｏはその電動機の定格回転数を表わす。

そして、動作遅れ時ｗ１は約０．１秒、定格回転数Ｎ。

に達するまでの時間Ｔ２は約０．２％である。

しかして、このような不感応時間を有する電動操作弁等
の操作端をパルス幅変調形調節計により駆動した場合、
調節計の入力に加かる制御偏差が小さくなると、出力の
パルス幅もこれに比例して小さくなり、操作端の不感応
時間より小さくなるこ・とがある。

このため、調節計が制御偏差を零にすべく、出力パルス
を発生しているにもかかわらず、操作端がこれに応答せ
ず、制御偏差が残り、良好な制御結果が得られないこと
がある。

〔考案の目的〕

本考案は前記のような操作端の不感応時間にもとすく不
都合を除くために、操作端の不感応時間を補償し、操作
端に不感応帯が発生しないようにしたパルス幅変調形調
節計を得ることを目的とする。

〔考案の要点〕

本考案は、このような目的の遠戚のため、冒頭で述べた
パルス幅変調形調節計において、この調節計の出力信号
のパルス幅の下限値が調節計の出力側に接続される操作
端の不感応時間より下回わらないようにするために、フ
ィードバック信号の発生を遅らせる遅延回路を設け、こ
の遅延回路の遅延時間を操作端の不感応時間より大きく
設定することを特徴とする。

〔考案の実施例〕

以下、本考案について図示する実施例について説明する
。

第１図は一般的なパルス幅変調形調節計を使用したプロ
セス制御系の１例を示すものである。

この図において、１はパルス幅変調形調節計である。

この調節計１は設定値ＳＶとプロセス７の制御量発信器
８を介して帰還された制御量（入力信号）Ｐｖとの偏差
量を求め、この偏差量に応じた幅の出力パルスを発生す
る。

この出力パルスにより補助リレー３ａ、３ｂが駆動され
、この接点４ａまたは４ｂがオンする。

これにより弁６を駆動する電動機５が、正転または逆転
し、弁６が開または閉となる。

弁６の開閉に応じてプロセス７が制御され、その制御量
ｐｖが発信器８を介して調節計１の入力に帰還され、制
御量ｐｖが設定値Ｗに一致し制御偏差が零になるまで同
様の制御が行なわれる。

第１図における２は補助リレー３ａ。３ｂの駆動用電源
である。

このような制御系に使用されるパルス幅変調形調節計１
の本考案による実施例を第２図に示す。

この第２図において、１１は設定［Ｖと制御量（入力信
号）ＰＶとの偏差Ｖ１を演算する増幅器、１２は偏差Ｖ
□とフィードバック信号ｖ２との偏差を演算する増幅器
、１３ａおよび１３ｂは増幅器１２の出力信号ｖ３の大
きさおよび極性に応じて一定振幅の出力信号を発生する
跳躍増幅器、１４ａ、１４ｂは跳躍増幅器１３ａ、１３
ｂの出力電圧によりオンする出力トランジスタであり、
このトランジスタ１４ａ、１４ｂに第１図における補助
リレー３ａ、３ｂが駆動される。

また１５ａ、１５ｂはフィードバック信号Ｖ２を形成す
るフィードバック回路１６を跳躍増幅器１３ａ、１３ｂ
の出力信号に応じて駆動するためのスイッチング素子で
ある。

そして、１５ｃは遅延回路１８によって駆動されるスイ
ッチング素子であり、１７は跳躍増幅器１３ａ、１３ｂ
の出力電圧を入力とするオア回路であり、これらは本考
案にしたがって設けた出力パルス幅の下限値を制限する
ためのパルス幅制限手段ＰＬを構成する。

このような回路から、パルス幅制限手段ＰＬを除いたも
のは、一般のパルス幅変調形調節計の回路となる。

本考案の動作を説明する前に、パルス幅制限手段ＰＬを
除いたパルス幅変調形調節計の一般的動作について説明
する。

増幅器１１の設定値Ｓ■と制御量ｐｖとの偏差に応じた
出力信号Ｖ１が正であるとすると、最初はフィードバッ
ク信号Ｖ２は零であるので、増幅器１２の出力信号Ｖ３
も正となる。

信号Ｖ３が正である場合には、跳躍増幅器１３ａが動作
し、Ｈレベルの出力信号Ｖｏａを発生する。

これに応じて、スイッチング素子１５ａがオンし、フィ
ードバック回路１６に正の一定電圧Ｅａが加わる。

フィードバック回路１６が１次遅れ回路であるとすれば
、このフィードバック回路１６は１次遅れ回路の時定数
に応じて、時間とともに増加するフィードバック信号Ｖ
２を発生する。

したがって、増幅器１２の出力信号Ｖ３は、次第に減少
し、ｖ２がＶｌと等しい大きさになる時点でＶ３は零と
なり、これにより跳躍増幅器１３ａの出力信号Ｖｏａは
Ｌレベルに戻り、スイッチング素子１５ａがオフされる
。

したがって跳躍増幅器１３ａのＨレベルの出力信号Ｖｏ
ａの継続時間は、設定値ＳＶと制御量ｐｖとの偏差量Ｖ
１の大きさに比例し、跳躍増幅器１３ａからは正の偏差
量Ｖ１の大きさに比例したパルス幅を有する出力パルス
が得られる。

偏差量Ｖ□の極性が負となる場合は、跳躍増幅器１３ｂ
が同様に動作し、これより負の偏差量■１の大きさに比
例したパルス幅を有する出力パルスＶｏｂが得られる。

しかして、このような一般のパルス幅変調形調節計であ
れば、偏差値■□が小さい場合には、出力パルスのパル
ス幅がこれに応じて小さくなり、調節計に接続された操
作端の不感応時間よりも小さくなることがあるが、本考
案によれば、次に説明するようにパルス幅制限手段ＰＬ
の作用により、出力パルスのパルス幅はある下限値より
小さくなることがなくなる。

本考案によるパルス幅制限手段ＰＬにおける遅延回路１
８は第３図Ａに示すような入力信号が加わった場合第３
図Ｂに示すように所定時間Ｔだけ遅れた出力信号を発生
する。

したがって、遅延回路１８は、オア回路１７を介して加
わる跳躍増幅器１３ａまた１３ｂの出力信号Ｖｏａまた
はＶｏｂがＨレベルとなった時点から、所定時間Ｔだけ
遅れてＨレベルの出力信号を発生し、これによりスイッ
チング素子１５ｃがオンされる。

このため、フィードバック回路１６は跳躍増幅器１３ａ
または１３ｂが動作してからＴだけ遅れて動作を開始す
るので、フィードバック信号Ｖ２の発生もＴだけ遅れる
。

したがって、跳躍増幅器１３ａまたは１３ｂの出力パル
スの幅は、遅延回路１８の遅れ時間Ｔだけ延び、偏差量
Ｖ１が小さくなっても、Ｔより小さくなることはない。

遅延回路１８の遅れ時間Ｔを、調節計の出力に接続する
操作端の不感応時間より大きく設定することによって、
調節計の出力パルスの幅が操作端の不感応時間を下回わ
ることがなくなり、この不感応時間を完全に補償するこ
とができる。

なお、上述の実施例においては、フィードバック信号Ｖ
２の発生を遅らせるために、スイッチング素子１５ｃを
フィードバック回路１６の入力側に設けた例について説
明したが、スイッチング素子１５ｃをフィードバック回
路１６の出力側に設けてもよいことは明らかである。

〔考案の効果〕

しかして、本考案の調節計によれば、操作端が不感応時
間を有するものであっても、この不感応時間かもとで残
る制御偏差を除くことができプロセスを良好に制御する
ことができる。

以上説明したように、本考案のパルス幅変調形調節計に
よれば、操作端の起動時間、機械的ガタおよびバックラ
ッシュ等にもとづく不感応時間を補償することができる
ので、この調節計を使用することによりプロセス制御系
に操作端の不感応時間にもとづく制御偏差が残るような
ことがなくなり、プロセス制御系を安定にかつ良好に制
御できるようになる。

したがって、本考案の実用上の利用価値は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図はパルス幅変調形調節計を使用するプロセス制御
系の例を示すブロック構成国、第２図は本考案の一実施
例を示す回路構成図、第３図は本考案の作用解説に用い
る信号波形図、第４図は操作端電動機の人出特性図であ
る。 １：パルス幅変調形調節計、５：操作電動器、６：弁、
７：プロセス、８：制御量発信器、１１．１２：増幅器
、１３ａ、１３ｂ：跳躍増幅器、１５ａ、１５ｂニスイ
ツチング素子、１６：フィードバック回路、１８：遅延
回路、ＰＬ：パルス幅制限手段。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 入力信号と設定値との偏差とフィードバック信号との偏
   差を演算する増幅器と、この増幅器の出力信号の大きさ
   に応じて一定振幅の出力信号を発生する跳躍増幅器と、
   この跳躍増幅器の出力によって駆動される出力スイッチ
   ング回路と、前記跳躍増幅器の出力に応じて前記フィー
   ドバック信号を形成するフィードバック回路とを備え、
   前記入力信号の大きさに比例したパルスの出力信号を前
   記出力スイッチング回路から発生するパルス幅変調形調
   節計において、この調節計の出力信号のパルス幅の下限
   値が調節計の出力側に接続される操作端の不感応時間よ
   り下回らないようにするために、前記フィードバック信
   号の発生を遅らせる遅延回路を設け、この遅延回路の遅
   延時間を前記操作端の不感応時間より大きく設定したこ
   とを特徴とするパルス幅変調形調節計。