JPS6124724B2 - - Google Patents
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- JPS6124724B2 JPS6124724B2 JP2586181A JP2586181A JPS6124724B2 JP S6124724 B2 JPS6124724 B2 JP S6124724B2 JP 2586181 A JP2586181 A JP 2586181A JP 2586181 A JP2586181 A JP 2586181A JP S6124724 B2 JPS6124724 B2 JP S6124724B2
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- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 17
- 238000004886 process control Methods 0.000 claims description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
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Classifications
-
- 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
- G05B5/00—Anti-hunting arrangements
- G05B5/01—Anti-hunting arrangements electric
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、空気調和装置が湯沸器等の温度制御
あるいは、ボイラの燃焼制御等のプロセスの制御
に関し、プロセス負荷の急激な変動時のオーバー
シユート分、あるいはアンダーシユート分の積分
量を大幅に減少させると共に整定時間を短縮する
方法を提供するものである。
あるいは、ボイラの燃焼制御等のプロセスの制御
に関し、プロセス負荷の急激な変動時のオーバー
シユート分、あるいはアンダーシユート分の積分
量を大幅に減少させると共に整定時間を短縮する
方法を提供するものである。
従来においてもプロセス負荷の急激な変動時、
プロセス変数信号に対する微分演算結果をある値
と比較して、前記微分量が前記ある値を超えたと
きには制御部の出力を極限値に固定し、快適制御
を実現する方法があつた。この従来の制御方法
を、温度制御系を例にとつた第１図で説明する。
制御器１では、目標値TUPとプロセス変数信号
TWを読み込み、その偏差TER＝TUP−TW
をそれぞれ比例・積分・微分演算部２，３，４で
処理し、それぞれの演算結果VK，VTi，VTDを
得ている。前記微分演算結果VTDは比較器５で
ある設定値VSと比較され、VTD＜VSのとき前記
比較器出力TC2は制御部出力最小値TCminに、
また、VTDVSでは最大値TCmaxとなる。ま
た、前述演算処理結果の和TC1＝VK＋VTi＋
VTDと、前記比較器出力TC2は、セレクタ６で
低い値の方が取られ制御部出力TCとして、プロ
セス部７へ入力する。第１図の比較器６、及び、
ローセレクタ６の働きは微分項が負側へ大きく変
化した場合のもので、これは、プロセス７の負荷
が急に小さくなつたときに相当している。
プロセス変数信号に対する微分演算結果をある値
と比較して、前記微分量が前記ある値を超えたと
きには制御部の出力を極限値に固定し、快適制御
を実現する方法があつた。この従来の制御方法
を、温度制御系を例にとつた第１図で説明する。
制御器１では、目標値TUPとプロセス変数信号
TWを読み込み、その偏差TER＝TUP−TW
をそれぞれ比例・積分・微分演算部２，３，４で
処理し、それぞれの演算結果VK，VTi，VTDを
得ている。前記微分演算結果VTDは比較器５で
ある設定値VSと比較され、VTD＜VSのとき前記
比較器出力TC2は制御部出力最小値TCminに、
また、VTDVSでは最大値TCmaxとなる。ま
た、前述演算処理結果の和TC1＝VK＋VTi＋
VTDと、前記比較器出力TC2は、セレクタ６で
低い値の方が取られ制御部出力TCとして、プロ
セス部７へ入力する。第１図の比較器６、及び、
ローセレクタ６の働きは微分項が負側へ大きく変
化した場合のもので、これは、プロセス７の負荷
が急に小さくなつたときに相当している。
この従来例における応答特性を第２図に示す。
第２図ではプロセスの負荷が急に小さくなつた場
合を表わしており、Ａはプロセス変数信号TW
の時間特性、Ｂは前述微分演算結果の時間特性、
Ｃは前述積分演算結果の時間特性、Ｄは制御部出
力TCの時間特性である。Ｂ図からt2＜ｔ＜t3，t4
＜ｔ＜t5，t6＜ｔ＜t7の期間ではVTD＜VSの関係
になつており、比較器５の出力TC2は前記期間中
TCminでそれ以外はTCmaxとなる。Ｄ図から明
らかなように、定常状態でTC＝TCF＝VK＋VTi
＋VTD＝TC1の制御部出力が、ｔ＝t2でセレクタ
６によりTC＝TCmin＝TC2となりｔ＝t3まで固
定されている。次に、t3＜ｔ＜t4ではTC＝TC1の
方が選択され制御部出力となつている。以下同様
にしてセレクタの働きが続き、最終値として変化
後の負荷の定常状態値TC＝TCRに向かつてい
る。このように微分値を同一レベルだけで可度も
比較器にかけセレクタを動作させているので、Ａ
図のようにTWに大きな振動現象が数多く発生
している。これは、Ｃ図で示すように積分演算結
果の値が負荷変動後の定常値に近づくまでにある
程度時間を要するため、t2＜ｔ＜t3でTC＝
TCminに固定しTWを目標値に近づけようとす
る効果があるものの、固定解除後はまたTWが
上昇しこのときの微分量がVTD＜VSとなるた
め、再びセレクタ動作が発生して振動現象を複数
回発生させているためである。
第２図ではプロセスの負荷が急に小さくなつた場
合を表わしており、Ａはプロセス変数信号TW
の時間特性、Ｂは前述微分演算結果の時間特性、
Ｃは前述積分演算結果の時間特性、Ｄは制御部出
力TCの時間特性である。Ｂ図からt2＜ｔ＜t3，t4
＜ｔ＜t5，t6＜ｔ＜t7の期間ではVTD＜VSの関係
になつており、比較器５の出力TC2は前記期間中
TCminでそれ以外はTCmaxとなる。Ｄ図から明
らかなように、定常状態でTC＝TCF＝VK＋VTi
＋VTD＝TC1の制御部出力が、ｔ＝t2でセレクタ
６によりTC＝TCmin＝TC2となりｔ＝t3まで固
定されている。次に、t3＜ｔ＜t4ではTC＝TC1の
方が選択され制御部出力となつている。以下同様
にしてセレクタの働きが続き、最終値として変化
後の負荷の定常状態値TC＝TCRに向かつてい
る。このように微分値を同一レベルだけで可度も
比較器にかけセレクタを動作させているので、Ａ
図のようにTWに大きな振動現象が数多く発生
している。これは、Ｃ図で示すように積分演算結
果の値が負荷変動後の定常値に近づくまでにある
程度時間を要するため、t2＜ｔ＜t3でTC＝
TCminに固定しTWを目標値に近づけようとす
る効果があるものの、固定解除後はまたTWが
上昇しこのときの微分量がVTD＜VSとなるた
め、再びセレクタ動作が発生して振動現象を複数
回発生させているためである。
本発明は、目標値が変らない場合で負荷変動時
の微分量が第一設定値を超えた時点ｔSで制御部
出力を極限値に固定した後、微分量が第二設定値
を通過した時点ｔEで前記極限値への固定を解除
すると共に、プロセスのむだ時間に起因して生ず
るオーバーシユートあるいはインダーシユートの
値が目標値の大きさと相関関係にあることを利用
して負荷の変動比を求め、この比に対応した積分
値へと積分項を初期化する制御方法を取ることに
より、上記従来の欠点を無くするものである。以
下、本発明の一実施例について、第３図〜第６図
で説明する。従来例に対応させて、プロセスの負
荷が急激に小さくなつた場合、つまり、オーバー
シユートの生ずる場合を取り上げる。
の微分量が第一設定値を超えた時点ｔSで制御部
出力を極限値に固定した後、微分量が第二設定値
を通過した時点ｔEで前記極限値への固定を解除
すると共に、プロセスのむだ時間に起因して生ず
るオーバーシユートあるいはインダーシユートの
値が目標値の大きさと相関関係にあることを利用
して負荷の変動比を求め、この比に対応した積分
値へと積分項を初期化する制御方法を取ることに
より、上記従来の欠点を無くするものである。以
下、本発明の一実施例について、第３図〜第６図
で説明する。従来例に対応させて、プロセスの負
荷が急激に小さくなつた場合、つまり、オーバー
シユートの生ずる場合を取り上げる。
第３図は、本発明のプロセス制御方法のブロツ
ク構成図である。制御部１では目標値TUPとプ
ロセス変数信号TWを取り込み、その偏差TER
＝TUP−TWを比例演算部２、微分演算部４、
従来の積分演算部３を含む積分演算部８を通し
て、それぞれの演算結果VK，VTD，VTiを得て
いる。これらの演算結果はTC1＝VK＋VTi＋
VTDとして選択部９へ入力している。また判定
部１０では目標値TUPと微分量VTDを取り込
み、TUPが変化しない場合であつてVTDがある
第一設定値VS1を超えたときに、前記積分演算制
御部８と前記選択部９への制御信号Siを出力して
いる。前記選択部９では、Siの信号に応じて、通
常のPID制御出力TC＝TC1、あるいは、Si信号が
VTDの負荷VS1オーバー時にはTC＝TCminに、
VTDが正側VS1オーバー時にはTC＝TCmax選択
し制御部出力としてプロセス部を制御している。
また、前記信号Siを積分演算制御部８で入力する
と、その正負に対応して、以下で説明するオーバ
ーシユート値あるいはアンダーシユート値から、
目標値TUPと相関をもつて負荷変動比を演算
し、積分値を初期化するのである。
ク構成図である。制御部１では目標値TUPとプ
ロセス変数信号TWを取り込み、その偏差TER
＝TUP−TWを比例演算部２、微分演算部４、
従来の積分演算部３を含む積分演算部８を通し
て、それぞれの演算結果VK，VTD，VTiを得て
いる。これらの演算結果はTC1＝VK＋VTi＋
VTDとして選択部９へ入力している。また判定
部１０では目標値TUPと微分量VTDを取り込
み、TUPが変化しない場合であつてVTDがある
第一設定値VS1を超えたときに、前記積分演算制
御部８と前記選択部９への制御信号Siを出力して
いる。前記選択部９では、Siの信号に応じて、通
常のPID制御出力TC＝TC1、あるいは、Si信号が
VTDの負荷VS1オーバー時にはTC＝TCminに、
VTDが正側VS1オーバー時にはTC＝TCmax選択
し制御部出力としてプロセス部を制御している。
また、前記信号Siを積分演算制御部８で入力する
と、その正負に対応して、以下で説明するオーバ
ーシユート値あるいはアンダーシユート値から、
目標値TUPと相関をもつて負荷変動比を演算
し、積分値を初期化するのである。
この本発明の応答特性を第４図で説明する。
Ａ，Ｂ，Ｃ，ＤはそれぞれTW，VTD，VTi，
TCの時間特性を示している。Ｂから、ｔ＝ｔSで
VTD＜VS1となり、前述の判定部１０、選択部９
の動作でTC＝TCminとしている。次に、VTDが
第二設定値VS2を横切つた時点ｔ＝ｔEでTCの極
限値への固定を解除すると共に、Ａ図の目標値
TUPとオーバーシユート値ΔＴの相関関係から
負荷変動比を算出し、Ｃ図のように積分値を変動
後負荷の正常状態値TCRへと再設定するのであ
る。この制御方法を取ることにより、Ａ図のよう
にむだ時間に起因した大きなオーバーシユートを
一回だけに押さえ、ｔ＜ｔEではTWは一早く
目標値TUPに整定している。
Ａ，Ｂ，Ｃ，ＤはそれぞれTW，VTD，VTi，
TCの時間特性を示している。Ｂから、ｔ＝ｔSで
VTD＜VS1となり、前述の判定部１０、選択部９
の動作でTC＝TCminとしている。次に、VTDが
第二設定値VS2を横切つた時点ｔ＝ｔEでTCの極
限値への固定を解除すると共に、Ａ図の目標値
TUPとオーバーシユート値ΔＴの相関関係から
負荷変動比を算出し、Ｃ図のように積分値を変動
後負荷の正常状態値TCRへと再設定するのであ
る。この制御方法を取ることにより、Ａ図のよう
にむだ時間に起因した大きなオーバーシユートを
一回だけに押さえ、ｔ＜ｔEではTWは一早く
目標値TUPに整定している。
次に、第５図，第６図で目標値TUPとオーバ
ーシユートΔＴの相関関係から負荷変動比を算出
する方法を説明する。第５図は、同一標値におい
て、ある負荷Q1からQ2に変化させた場合のオー
バーシユート値ΔＴを示している。実線はQ2＝
Q21、一点鎖線はQ2＝Q22へと変動させた場合
で、図から分かるように変動後の負荷が異なつて
も同一負荷変動化Q2／Q1ではオーバーシユート
はほぼ同一値を示すものである。故に、制御部出
力を固定した後、むだ時間に起因して生ずるオー
バーシユート値ΔＴつまり偏差の最大値を求めれ
ば、第５図の相関関係から負荷変動比Q2／Q1が
概算出来るのである。
ーシユートΔＴの相関関係から負荷変動比を算出
する方法を説明する。第５図は、同一標値におい
て、ある負荷Q1からQ2に変化させた場合のオー
バーシユート値ΔＴを示している。実線はQ2＝
Q21、一点鎖線はQ2＝Q22へと変動させた場合
で、図から分かるように変動後の負荷が異なつて
も同一負荷変動化Q2／Q1ではオーバーシユート
はほぼ同一値を示すものである。故に、制御部出
力を固定した後、むだ時間に起因して生ずるオー
バーシユート値ΔＴつまり偏差の最大値を求めれ
ば、第５図の相関関係から負荷変動比Q2／Q1が
概算出来るのである。
また第６図は、同一負荷Q2への変化に対して
目標値TUPをパラメータに取つた場合の、負荷
変動比Q2／Q1とオーバーシユートΔＴの関係を
示している。本図から分かるように、TUP1，
TUP2によつてオーバーシユート値が異なる。故
に第５図，第６図で示したように、TUPに応じ
てオーバーシユートΔＴと負荷変動比Q2／Q1の
相関関係が算出出来るのである。
目標値TUPをパラメータに取つた場合の、負荷
変動比Q2／Q1とオーバーシユートΔＴの関係を
示している。本図から分かるように、TUP1，
TUP2によつてオーバーシユート値が異なる。故
に第５図，第６図で示したように、TUPに応じ
てオーバーシユートΔＴと負荷変動比Q2／Q1の
相関関係が算出出来るのである。
第７図は、本発明の他の実施例を示している。
Ａ，Ｂ，Ｃ，ＤはれぞれTW，VTD，VTi，
TCの時間特性を示している。第４図と異なる点
は、Ｃの積分項VTiの図から分かるようにｔ＝ｔ
Eでの初期化に際して、前述の説明から明らかな
ようにTUPとΔＴから算出される負荷変動比
Q2／Q1に対応してTCR／TCFを概算するだけで
なく、初期化値を定常状態の積分値TCRよりも大
き目、つまり、積分値変化量を（TCF−TCR）よ
りも小さ目に設定するのである。この方法によ
り、第４図ＣでVTiがTCRよりも小さくなるのを
防ぐことが出来るので、プロセス変数信号TW
のアンダーシユートをさらに小さくすることが出
来るのである。
Ａ，Ｂ，Ｃ，ＤはれぞれTW，VTD，VTi，
TCの時間特性を示している。第４図と異なる点
は、Ｃの積分項VTiの図から分かるようにｔ＝ｔ
Eでの初期化に際して、前述の説明から明らかな
ようにTUPとΔＴから算出される負荷変動比
Q2／Q1に対応してTCR／TCFを概算するだけで
なく、初期化値を定常状態の積分値TCRよりも大
き目、つまり、積分値変化量を（TCF−TCR）よ
りも小さ目に設定するのである。この方法によ
り、第４図ＣでVTiがTCRよりも小さくなるのを
防ぐことが出来るので、プロセス変数信号TW
のアンダーシユートをさらに小さくすることが出
来るのである。
また、負荷が急激に増大した場合にも、微分量
の正に対応した第一設定値、第二設定値、さらに
アンダーシユート値から同様の積分値初期化制御
を実施することにより、アンダーシユート分の積
分量を大幅に減少出来ると共に、整定時間を短縮
することが可能である。
の正に対応した第一設定値、第二設定値、さらに
アンダーシユート値から同様の積分値初期化制御
を実施することにより、アンダーシユート分の積
分量を大幅に減少出来ると共に、整定時間を短縮
することが可能である。
以上の説明から明らかなように、本発明のプロ
セスの制御方法は、目標値が変らない場合に微分
量が第一設定値を超えたとき制御部出力を極限値
に固定し、前記微分量が第二設定値を横切つた時
点で前記固定を解除すると共に、目標値及びオー
バーシユートまたはアンダーシユートの相関関係
から負荷変動比を算出して積分項の初期値再設定
を行いPID制御を実施することにより、オーバー
シユート分、または、アンダーシユート分の積分
量を大幅に軽減する上、整定時間を短縮して最適
な制御を実現出来るのである。
セスの制御方法は、目標値が変らない場合に微分
量が第一設定値を超えたとき制御部出力を極限値
に固定し、前記微分量が第二設定値を横切つた時
点で前記固定を解除すると共に、目標値及びオー
バーシユートまたはアンダーシユートの相関関係
から負荷変動比を算出して積分項の初期値再設定
を行いPID制御を実施することにより、オーバー
シユート分、または、アンダーシユート分の積分
量を大幅に軽減する上、整定時間を短縮して最適
な制御を実現出来るのである。
第１図は従来のプロセス制御方法のブロツク構
成図、第２図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは従来のプロセス制
御方法におけるそれぞれプロセス変数信号TW
，微分量VTD，積分量VTi、制御部出力TCの
時間特性図、第３図は本発明のプロセス制御方法
のブロツク構成図、第４図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは本発
明のプロセス制御方法におけるそれぞれTW，
VTD，VTi，TCの時間特性図、第５図は変動後
の負荷をパラメータにした負荷変動比とオーバー
シユートの関係図、第６図は目標値をパラメータ
にした負荷変動比とオーバーシユートの関係図、
第７図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは本発明の他の実施例の関
係図である。 １……制御部、２……比例演算部、３……積分
演算部、４……微分演算部、７……プロセス、
TUP……目標値、TW……プロセス変数信号。
成図、第２図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは従来のプロセス制
御方法におけるそれぞれプロセス変数信号TW
，微分量VTD，積分量VTi、制御部出力TCの
時間特性図、第３図は本発明のプロセス制御方法
のブロツク構成図、第４図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは本発
明のプロセス制御方法におけるそれぞれTW，
VTD，VTi，TCの時間特性図、第５図は変動後
の負荷をパラメータにした負荷変動比とオーバー
シユートの関係図、第６図は目標値をパラメータ
にした負荷変動比とオーバーシユートの関係図、
第７図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは本発明の他の実施例の関
係図である。 １……制御部、２……比例演算部、３……積分
演算部、４……微分演算部、７……プロセス、
TUP……目標値、TW……プロセス変数信号。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 目標値とプロセス変数信号の偏差に比例・積
分・微分演算処理を施した結果を出力してプロセ
スを制御する方法において、前記演算結果の微分
量がその正負に対応したそれぞれの第一設定値
VS1を起えた時点ｔSで、制御部の出力を前記微
分量の正負に対応した極限値（TCmaxまたは
TCmin）に固定した後、前記微分量がその正負
に対応したそれぞれの第二設定値VS2を横切つた
時点ｔEで制御部出力の極限値への固定を解除す
ると共に、負荷変動比に応じて積分量を初期化し
PID制御を実施することを特徴とするプロセス制
御方法。 ２ 目標値と、オーバーシユートまたはアンダー
シユートの値から負荷変動比を算出し、積分量を
初期化することを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のプロセス制御方法。 ３ 第二設定値を零としたことを特徴とする特許
請求の範囲第２項記載のプロセス制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2586181A JPS57139805A (en) | 1981-02-23 | 1981-02-23 | Process controlling method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2586181A JPS57139805A (en) | 1981-02-23 | 1981-02-23 | Process controlling method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57139805A JPS57139805A (en) | 1982-08-30 |
| JPS6124724B2 true JPS6124724B2 (ja) | 1986-06-12 |
Family
ID=12177586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2586181A Granted JPS57139805A (en) | 1981-02-23 | 1981-02-23 | Process controlling method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57139805A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63195312U (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-15 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4322366A1 (de) * | 1993-07-05 | 1995-01-12 | Siemens Ag | Regeleinrichtung |
| JP4593020B2 (ja) * | 2001-06-27 | 2010-12-08 | 工装サービス株式会社 | バルブポジショナおよび制御器 |
-
1981
- 1981-02-23 JP JP2586181A patent/JPS57139805A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63195312U (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-15 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57139805A (en) | 1982-08-30 |
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