JPS6148162B2 - - Google Patents
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- JPS6148162B2 JPS6148162B2 JP7795080A JP7795080A JPS6148162B2 JP S6148162 B2 JPS6148162 B2 JP S6148162B2 JP 7795080 A JP7795080 A JP 7795080A JP 7795080 A JP7795080 A JP 7795080A JP S6148162 B2 JPS6148162 B2 JP S6148162B2
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 29
- 238000012821 model calculation Methods 0.000 claims description 13
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 claims description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 10
- FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N benzyl N-[2-hydroxy-4-(3-oxomorpholin-4-yl)phenyl]carbamate Chemical compound OC1=C(NC(=O)OCC2=CC=CC=C2)C=CC(=C1)N1CCOCC1=O FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000009699 differential effect Effects 0.000 description 1
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
- 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)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、自動制御系における制御対象の最
適制御パラメータを求めるためのパラメータ自動
調整装置に関する。
適制御パラメータを求めるためのパラメータ自動
調整装置に関する。
周知の如く、自動制御系において制御対象（以
下、プロセスと呼ぶ）の最適な自動制御を行なう
ためには、このプロセスの最適な制御パラメータ
（比例動作用、積分動作用、微分動作用の各パラ
メータ、以下PIDパラメータと呼ぶ）を求め、こ
の最適なPIDパラメータを使用して制御を行なう
必要がある。
下、プロセスと呼ぶ）の最適な自動制御を行なう
ためには、このプロセスの最適な制御パラメータ
（比例動作用、積分動作用、微分動作用の各パラ
メータ、以下PIDパラメータと呼ぶ）を求め、こ
の最適なPIDパラメータを使用して制御を行なう
必要がある。
ここで第１図を使用して従来行なわれていた
PIDパラメータの算出方式を説明する。第１図は
PIDパラメータを算出するパラメータ自動調整制
御装置と、これを使用した代表的な自動制御ルー
プの構成を示すブロツク図である。この図におい
て、１は制御の対象となる未知の１次遅れ特性お
よび無駄時間特性を有するプロセスである。２は
パルス発生装置であり、このパルス発生装置２か
らは、第２図のイに示す如くワンパルスの操作出
力Ｘが出力される。３は共通接点３ｃと接点３
ａ，３ｂを有する切り換えスイツチであり、その
接点３ｂにはパルス発生装置２の出力端が接続さ
れ、接点３ａには後述するPID制御装置６の出力
端が接続され、また共通接点３ｃはプロセス１の
入力端が接続される。このように、切り換えスイ
ツチ３により、パルス発生装置２の出力端と、
PID制御装置７の出力端はプロセス１の入力端に
選択接続されるように構成されている。また、こ
の切り換えスイツチ３の共通接点３ｃはプロセス
モデル計算装置４の第１の入力端にも接続され
る。そして、このプロセスモデル計算装置４は、
その第１の入力端に供給される操作出力Ｘとその
第２の入力端に供給されるプロセス１の応答出力
Ｙとを測定し、その測定結果からプロセス１の動
特性を算定し、さらに、この算定結果からプロセ
ス１に最適のPIDパラメータを算出する。また５
はプロセス１の制御目標値と、プロセス１の応答
出力Ｙの加合せ点であり、その出力は偏差Ｄであ
る。そして、６は入力される偏差ＤにPID動作を
与え、その結果を操作出力Ｚとして出力するPID
制御装置であり、この操作出力Ｚがプロセス１の
制御を行なう。なお、パルス発生装置２とプロセ
スモデル計算装置４からなる部分Ａが、パラメー
タ自動調整制御装置に相当する。
PIDパラメータの算出方式を説明する。第１図は
PIDパラメータを算出するパラメータ自動調整制
御装置と、これを使用した代表的な自動制御ルー
プの構成を示すブロツク図である。この図におい
て、１は制御の対象となる未知の１次遅れ特性お
よび無駄時間特性を有するプロセスである。２は
パルス発生装置であり、このパルス発生装置２か
らは、第２図のイに示す如くワンパルスの操作出
力Ｘが出力される。３は共通接点３ｃと接点３
ａ，３ｂを有する切り換えスイツチであり、その
接点３ｂにはパルス発生装置２の出力端が接続さ
れ、接点３ａには後述するPID制御装置６の出力
端が接続され、また共通接点３ｃはプロセス１の
入力端が接続される。このように、切り換えスイ
ツチ３により、パルス発生装置２の出力端と、
PID制御装置７の出力端はプロセス１の入力端に
選択接続されるように構成されている。また、こ
の切り換えスイツチ３の共通接点３ｃはプロセス
モデル計算装置４の第１の入力端にも接続され
る。そして、このプロセスモデル計算装置４は、
その第１の入力端に供給される操作出力Ｘとその
第２の入力端に供給されるプロセス１の応答出力
Ｙとを測定し、その測定結果からプロセス１の動
特性を算定し、さらに、この算定結果からプロセ
ス１に最適のPIDパラメータを算出する。また５
はプロセス１の制御目標値と、プロセス１の応答
出力Ｙの加合せ点であり、その出力は偏差Ｄであ
る。そして、６は入力される偏差ＤにPID動作を
与え、その結果を操作出力Ｚとして出力するPID
制御装置であり、この操作出力Ｚがプロセス１の
制御を行なう。なお、パルス発生装置２とプロセ
スモデル計算装置４からなる部分Ａが、パラメー
タ自動調整制御装置に相当する。
以上の構成において、プロセス１をPID制御装
置６の出力すなわち操作出力Ｚにより制御目標値
に対し最適制御するためには、PID制御装置６に
プロセス１に対応した最適のPIDパラメータを設
定する必要がある。この場合PIDパラメータは以
下のようにして求められる。まず切り換えスイツ
チ３をパラメータ自動調整制御装置Ａ側に切り換
える、すなわち接点３ｂと接点３ｃを接続する。
これにより、パルス発生装置２の出力端はプロセ
ス１の入力端とプロセスモデル計算装置４の第１
の入力端とに接続される。そして、パルス発生装
置２から第２図のイに示すワンパルスの操作出力
Ｘが出力されると、この操作出力Ｘに対応するプ
ロセス１の応答出力Ｙは第２図のロに示す如くに
変化する。この時、プロセスモデル計算装置４は
操作出力Ｘと応答出力Ｙを各々測定し、この測定
結果からプロセス１の最適のPIDパラメータを算
出する。そして、このようにして算出されたPID
パラメータはPID制御装置６に設定される。次に
切り換えスイツチ３をPID制御装置６側に切り換
えれば、すなわち接点３ａと接点３ｃとを接続す
れば、プロセス１をPID制御装置６の操作出力Ｚ
によりその制御目標値に対し、最適な制御を行な
うことができる。
置６の出力すなわち操作出力Ｚにより制御目標値
に対し最適制御するためには、PID制御装置６に
プロセス１に対応した最適のPIDパラメータを設
定する必要がある。この場合PIDパラメータは以
下のようにして求められる。まず切り換えスイツ
チ３をパラメータ自動調整制御装置Ａ側に切り換
える、すなわち接点３ｂと接点３ｃを接続する。
これにより、パルス発生装置２の出力端はプロセ
ス１の入力端とプロセスモデル計算装置４の第１
の入力端とに接続される。そして、パルス発生装
置２から第２図のイに示すワンパルスの操作出力
Ｘが出力されると、この操作出力Ｘに対応するプ
ロセス１の応答出力Ｙは第２図のロに示す如くに
変化する。この時、プロセスモデル計算装置４は
操作出力Ｘと応答出力Ｙを各々測定し、この測定
結果からプロセス１の最適のPIDパラメータを算
出する。そして、このようにして算出されたPID
パラメータはPID制御装置６に設定される。次に
切り換えスイツチ３をPID制御装置６側に切り換
えれば、すなわち接点３ａと接点３ｃとを接続す
れば、プロセス１をPID制御装置６の操作出力Ｚ
によりその制御目標値に対し、最適な制御を行な
うことができる。
ところで、以上説明した従来のパラメータ自動
調整制御装置においては、PIDパラメータを求め
るために、第２図のイの如くのワンパルスの操作
出力が使用されている。このため、 (イ) 測定されるプロセスが理想的なものでない限
り、プロセスにこの操作出力による影響が残留
し、その結果プロセスが不安定になることがあ
る。
調整制御装置においては、PIDパラメータを求め
るために、第２図のイの如くのワンパルスの操作
出力が使用されている。このため、 (イ) 測定されるプロセスが理想的なものでない限
り、プロセスにこの操作出力による影響が残留
し、その結果プロセスが不安定になることがあ
る。
(ロ) (イ)の不具合を除去するためには前記操作出力
を小さくすればよいが、これでは外乱により測
定誤差が大となり、算出されたPIDパラメータ
が不正確になる。
を小さくすればよいが、これでは外乱により測
定誤差が大となり、算出されたPIDパラメータ
が不正確になる。
という不具合がある。
この発明は以上の事情に鑑みてなされたもの
で、PIDパラメータを求める時に使用される操作
出力を、ワンパルスではなく繰り返しパルスにす
ることにより、プロセスに影響を与えず、且つ、
より正確なPIDパラメータを求めることができ
る。パラメータ自動調整制御装置を提供するもの
である。
で、PIDパラメータを求める時に使用される操作
出力を、ワンパルスではなく繰り返しパルスにす
ることにより、プロセスに影響を与えず、且つ、
より正確なPIDパラメータを求めることができ
る。パラメータ自動調整制御装置を提供するもの
である。
この目的を達成するために、この発明によるパ
ラメータ自動調整制御装置は、操作出力として繰
り返しパルスを出力する繰り返しパルス発生装置
と、この繰り返しパルスの操作出力とプロセスの
応答出力からPIDパラメータを算出するプロセス
モデル計算装置とを有して構成される。
ラメータ自動調整制御装置は、操作出力として繰
り返しパルスを出力する繰り返しパルス発生装置
と、この繰り返しパルスの操作出力とプロセスの
応答出力からPIDパラメータを算出するプロセス
モデル計算装置とを有して構成される。
以下にこの発明の一実施例を図面を参照して説
明する。
明する。
第３図はこの実施例の構成を示すブロツク図で
あり、この図において、第１図の各部に対応する
部分には同一の符号が付してある。第３図におい
て、１は未知の一次遅れ特性と未知の無駄時間特
性を有するプロセスであり、その伝達数Ｇ（ｓ）
は Ｇ（ｓ）＝Ｋｅ−Ｌｓ／１＋Ｔｓ ……(1) と表わすことができる。この(1)式において、Ｋは
ゲイン、Ｌは無駄時間、Ｔは一次遅れ時定数であ
りこれらはいずれも未知の値である。２は測定用
の操作出力Ｘを出力する繰り返しパルス発生装置
であり、その操作出力Ｘは、第４図のイに示す如
くのｎ回の繰り返しパルスである。すなわち、こ
の図に示す繰り返しパルスは、デユーテイー比が
50％の交流パルスであり、正測の波高値と負側の
波高値とが等しく設定されている。また、繰り返
しは図示のように整数周期に渡つて行なわれるよ
うになつている。そして４はこの操作出力Ｘと、
この操作出力Ｘに対応してプロセス１から出力さ
れる応答出力Ｙとを測定し、この測定結果に基づ
いてPIDパラメータを導出するプロセスモデル計
算装置である。
あり、この図において、第１図の各部に対応する
部分には同一の符号が付してある。第３図におい
て、１は未知の一次遅れ特性と未知の無駄時間特
性を有するプロセスであり、その伝達数Ｇ（ｓ）
は Ｇ（ｓ）＝Ｋｅ−Ｌｓ／１＋Ｔｓ ……(1) と表わすことができる。この(1)式において、Ｋは
ゲイン、Ｌは無駄時間、Ｔは一次遅れ時定数であ
りこれらはいずれも未知の値である。２は測定用
の操作出力Ｘを出力する繰り返しパルス発生装置
であり、その操作出力Ｘは、第４図のイに示す如
くのｎ回の繰り返しパルスである。すなわち、こ
の図に示す繰り返しパルスは、デユーテイー比が
50％の交流パルスであり、正測の波高値と負側の
波高値とが等しく設定されている。また、繰り返
しは図示のように整数周期に渡つて行なわれるよ
うになつている。そして４はこの操作出力Ｘと、
この操作出力Ｘに対応してプロセス１から出力さ
れる応答出力Ｙとを測定し、この測定結果に基づ
いてPIDパラメータを導出するプロセスモデル計
算装置である。
以上の構成において、いま切り換えスイツチ３
は図のようにパラメータ自動調整制御装置Ａ側に
切り換えられているとする。そして、繰り返しパ
ルス発生装置２から第４図のイに示す如くの操作
出力Ｘが出力されると、この操作出力Ｘはスイツ
チ３を介して、プロセス１の入力端と、プロセス
モデル計算装置４の第１の入力端に各々提供され
る。そして、プロセス１においては、(1)式に示し
た特性により、入力、すなわち操作出力Ｘに対
し、第４図のロに示す如く応答出力Ｙが得られ
る。そして、この応答出力Ｙはプロセスモデル計
算装置４の第２の入力端に供給される。
は図のようにパラメータ自動調整制御装置Ａ側に
切り換えられているとする。そして、繰り返しパ
ルス発生装置２から第４図のイに示す如くの操作
出力Ｘが出力されると、この操作出力Ｘはスイツ
チ３を介して、プロセス１の入力端と、プロセス
モデル計算装置４の第１の入力端に各々提供され
る。そして、プロセス１においては、(1)式に示し
た特性により、入力、すなわち操作出力Ｘに対
し、第４図のロに示す如く応答出力Ｙが得られ
る。そして、この応答出力Ｙはプロセスモデル計
算装置４の第２の入力端に供給される。
プロセスモデル計算装置４は第１の入力端に得
られる操作出力Ｘ（第４図のイ）と、第２の入力
端に得られる応答出力Ｙ（第４図のロ）とを各々
周期△ｔ毎にサンプル測定し、この測定結果か
ら、(1)式のゲインＫ、無駄時間Ｌ、一時遅れ特定
数Ｔを算出する。
られる操作出力Ｘ（第４図のイ）と、第２の入力
端に得られる応答出力Ｙ（第４図のロ）とを各々
周期△ｔ毎にサンプル測定し、この測定結果か
ら、(1)式のゲインＫ、無駄時間Ｌ、一時遅れ特定
数Ｔを算出する。
以下にその算出方法を説明する。いまｉ番目の
サンプル測定時における、操作出力Ｘの測定値を
Xi、応答出力Ｙの測定値をYi、応答出力Ｙの計
雑値をYi、応答出力Ｙの測定値と計時値との誤
差ＥをEiとすれば Ei＝Yi―Yi ＝Yi―P1Yi-1―P2Xi-l-1 ……(2) 但し、Pi＝（１−△ｔ／Ｔ），P2＝Ｋ・△ｔ／
Ｔ，ｌ＝Ｌ／△ｔ で表わされる。この場合、Ｋ、Ｔ、Ｌは各々変数
として表われる。ここで(2)式おいて、まずｌを固
定にし、誤差Eiの２乗総和を最小とするＴすな
わちTlおよびＫすなわちKlを求める（最小２乗
法）。そしてこのようにして求められたTlとKlを
(2)式にあてはめ、この(2)式において、ｌを変化さ
せてTlとKlに対するＥすなわちElの２乗を最小
にするｌを求める。このようにして求められた
Tl，Klおよびｌとにおいて、TlとKlはプロセス
１の一次遅れ時定数ＴとゲインＫに各々相当し、
またｌを△ｔ倍することによりプロセス１の無駄
時間Ｌが求められる。
サンプル測定時における、操作出力Ｘの測定値を
Xi、応答出力Ｙの測定値をYi、応答出力Ｙの計
雑値をYi、応答出力Ｙの測定値と計時値との誤
差ＥをEiとすれば Ei＝Yi―Yi ＝Yi―P1Yi-1―P2Xi-l-1 ……(2) 但し、Pi＝（１−△ｔ／Ｔ），P2＝Ｋ・△ｔ／
Ｔ，ｌ＝Ｌ／△ｔ で表わされる。この場合、Ｋ、Ｔ、Ｌは各々変数
として表われる。ここで(2)式おいて、まずｌを固
定にし、誤差Eiの２乗総和を最小とするＴすな
わちTlおよびＫすなわちKlを求める（最小２乗
法）。そしてこのようにして求められたTlとKlを
(2)式にあてはめ、この(2)式において、ｌを変化さ
せてTlとKlに対するＥすなわちElの２乗を最小
にするｌを求める。このようにして求められた
Tl，Klおよびｌとにおいて、TlとKlはプロセス
１の一次遅れ時定数ＴとゲインＫに各々相当し、
またｌを△ｔ倍することによりプロセス１の無駄
時間Ｌが求められる。
そして、プロセスモデル計算装置４は以上のよ
うにして求められた各定数すなわち、一時遅れ時
定数Ｔ，ゲインＫおよび無駄時間Ｌとから
CHIENや高橋による関数を用いることにより、
プロセス１の最適なPIDパラメータを算出する。
なお、プロセスモデル計算装置４において、この
ように算出されたPIDパラメータは一旦確認され
た後、PID制御装置６に自動的に設定される。
うにして求められた各定数すなわち、一時遅れ時
定数Ｔ，ゲインＫおよび無駄時間Ｌとから
CHIENや高橋による関数を用いることにより、
プロセス１の最適なPIDパラメータを算出する。
なお、プロセスモデル計算装置４において、この
ように算出されたPIDパラメータは一旦確認され
た後、PID制御装置６に自動的に設定される。
このように、この実施例においては操作出力Ｘ
に第４図のイに示すｎ回の繰り返しパルスを使用
することにより、プロセス１の最適なPIDパラメ
ータを算出することが可能である。
に第４図のイに示すｎ回の繰り返しパルスを使用
することにより、プロセス１の最適なPIDパラメ
ータを算出することが可能である。
以上説明したように、この発明によるパラメー
タ自動調整制御装置は、操作出力として繰り返し
パルスデユーテイー比が50％の交流パルスを送出
する繰り返しパルス発生装置と、この操作出力と
測定されるプロセスの応答出力とからこのプロセ
スの最適なPIDパラメータを算出するプロセスモ
デル計算装置と、を具備して構成されるので、 (イ) 測定用の操作出力がデユーテイー比50％の交
流パルスで、かつ、整数周期に渡つて出力され
るから、この積分値（平均値）は必ず零となる
ので、測定されるプロセスに与える影響が少な
くこの結果、プロセスが不安定になることがな
い。
タ自動調整制御装置は、操作出力として繰り返し
パルスデユーテイー比が50％の交流パルスを送出
する繰り返しパルス発生装置と、この操作出力と
測定されるプロセスの応答出力とからこのプロセ
スの最適なPIDパラメータを算出するプロセスモ
デル計算装置と、を具備して構成されるので、 (イ) 測定用の操作出力がデユーテイー比50％の交
流パルスで、かつ、整数周期に渡つて出力され
るから、この積分値（平均値）は必ず零となる
ので、測定されるプロセスに与える影響が少な
くこの結果、プロセスが不安定になることがな
い。
(ロ) 測定用の操作出力が繰り返しパルスである
故、これに対応する応答出力も繰り返し出力と
なり、プロセスの動特性を統計的処理により算
定できる。この結果、外乱に影響されない正確
なPIDパラメータを算出することができる。
故、これに対応する応答出力も繰り返し出力と
なり、プロセスの動特性を統計的処理により算
定できる。この結果、外乱に影響されない正確
なPIDパラメータを算出することができる。
(ハ) (ロ)の結果、測定用の操作出力を更に小さくす
ることができ、プロセスに与える影響をより少
なくすることができる。
ることができ、プロセスに与える影響をより少
なくすることができる。
等の効果を得ることができる。
第１図は従来のパラメータ自動調整制御装置の
構成を示すブロツク図、第２図は従来のパラメー
タ自動調整制御装置における操作出力と応答出力
の波形図、第３図は本発明の一実施例の構成を示
すブロツク図、第４図は同実施例における操作出
力と応答出力の波形図である。 １……プロセス、２……繰り返しパルス発生装
置、４……プロセスモデル計算装置、Ａ……パラ
メータ自動調整制御装置。
構成を示すブロツク図、第２図は従来のパラメー
タ自動調整制御装置における操作出力と応答出力
の波形図、第３図は本発明の一実施例の構成を示
すブロツク図、第４図は同実施例における操作出
力と応答出力の波形図である。 １……プロセス、２……繰り返しパルス発生装
置、４……プロセスモデル計算装置、Ａ……パラ
メータ自動調整制御装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ (a) 一次遅れ特性と無駄時間特性とを有する
制御対象に対し、デユーテイー比が50％の繰り
返し交流パルスを操作出力として整数周期に渡
つて供給する繰り返しパルス発生装置と、 (b) 前記操作出力に対応して出力される前記制御
対象の応答出力と前記操作出力とを測定し、こ
れらの測定結果に基づいて前記制御対象の最適
制御パラメータを自動的に算出するプロセスモ
デル計算装置と、 を具備して構成されるパラメータ自動調整制御
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7795080A JPS575105A (en) | 1980-06-10 | 1980-06-10 | Automatic regulator and controller for parameter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7795080A JPS575105A (en) | 1980-06-10 | 1980-06-10 | Automatic regulator and controller for parameter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS575105A JPS575105A (en) | 1982-01-11 |
| JPS6148162B2 true JPS6148162B2 (ja) | 1986-10-23 |
Family
ID=13648294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7795080A Granted JPS575105A (en) | 1980-06-10 | 1980-06-10 | Automatic regulator and controller for parameter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS575105A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6014302A (ja) * | 1983-07-05 | 1985-01-24 | Toshiba Corp | Ｐｉ制御パラメ−タの自動調整方法 |
| AU569362B2 (en) * | 1984-02-10 | 1988-01-28 | Deere & Company | Self-tuning regulator implement control |
| JPS61245203A (ja) * | 1985-04-23 | 1986-10-31 | ザ フオツクスボロ カンパニ− | パタ−ン認識型自己調整制御器 |
-
1980
- 1980-06-10 JP JP7795080A patent/JPS575105A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS575105A (en) | 1982-01-11 |
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