JPS62114004A - Feedback control system - Google Patents

Feedback control system

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JPS62114004A
JPS62114004A JP25283685A JP25283685A JPS62114004A JP S62114004 A JPS62114004 A JP S62114004A JP 25283685 A JP25283685 A JP 25283685A JP 25283685 A JP25283685 A JP 25283685A JP S62114004 A JPS62114004 A JP S62114004A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transfer function
control
target value
pid
parameter
Prior art date
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Pending
Application number
JP25283685A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Seiji Kawai
成治 川合
Shigeo Kuroiwa
黒岩 重雄
Takeya Fukumoto
福本 武也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Facom Corp
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Facom Corp
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Publication date
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Priority to JP25283685A priority Critical patent/JPS62114004A/en
Publication of JPS62114004A publication Critical patent/JPS62114004A/en
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  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

PURPOSE:To execute simultaneously an optimum control to a target value follow-up and a disturbance suppression by providing a PID type transfer function arithmetic part and a PD type transfer function arithmetic part, and using the sum of output results of these two arithmetic parts, as a control output. CONSTITUTION:To a PID type transfer function arithmetic part 15, a deviation of a target value given from a target value setting part 13, and a process variable value given through a detecting element 12 of a process 2 is led, and on the other hand, an optimum PID parameter for a target follow-up is given from a control parameter setting part 14, and a transfer function G1(S) is calculated. On the other hand, a PD type transfer function arithmetic part 16 executes an operation of a transfer function G2(S), based on the process variable value given through the detecting element 12, and an optimum PID parameter for a disturbance suppression from the control parameter setting part 14. Results of operation of both the arithmetic parts 15, 16 are added by an adding part 17, and become a control signal to a final control element 11.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、連続制御の基本をなすP(比例)。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] This invention uses P (proportional), which is the basis of continuous control.

■(積分)およびD(微分)の各種演算を合成して制御
を行なう、いわゆるPID制御方式の改良に関する。
(2) This invention relates to an improvement of the so-called PID control system, which performs control by combining various calculations of (integral) and D (differential).

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第3図は一般的なPID制御系を示すブロック図である
FIG. 3 is a block diagram showing a general PID control system.

これは良く知られているように、プロセス変数値(測定
値PV)xとその目標値rとの偏差(r−x)に対しP
、IおよびDのすべての種類の演算を行ナウP I D
filiJIfJ&tl v介t、テフロ*x 2(D
制御を行なうもので、目標値追従と外乱抑制とを考慮し
て導入された方式である。
As is well known, P
, I and D all kinds of operations now P I D
filiJIfJ&tlvintermediate, Teflo*x 2(D
This method was introduced in consideration of target value tracking and disturbance suppression.

このようなPID制御における最適調整方法に関する研
究発表は、今迄にも数多くなされているが、それらの共
通の結論として、 「目標値追従」と「外乱抑制」の最適な各PIDパラメ
ータは互いに異なる。
There have been many research presentations on optimal adjustment methods for PID control, but the common conclusion of all of them is that the optimal PID parameters for "target value tracking" and "disturbance suppression" are different from each other. .

ことが指摘されている。It has been pointed out that

しかしながら、現在あるPIDli#計はその制御定数
(パラメータ)が一種類しか設定出来ないため、「目標
値追従」と「外乱抑制」の両方の要求を同時に満足させ
ることは出来ない。すなわち、「目標値追従」のPID
パラメータを用いると外乱に対する整定か遅くなり、逆
に「外乱抑制」のPIDパラメータを用いると目標値変
更に追従する時にオーバーシュートが生じることになる
からである。
However, since the current PIDli# meter can only set one type of control constant (parameter), it is not possible to simultaneously satisfy both the requirements of "target value tracking" and "disturbance suppression". In other words, the PID of "target value tracking"
This is because if a parameter is used, settling against a disturbance will be delayed, and conversely, if a PID parameter for "disturbance suppression" is used, an overshoot will occur when following a change in the target value.

このため、第4図の如きI−FD制御系も提案されてい
る。
For this reason, an I-FD control system as shown in FIG. 4 has also been proposed.

I−PD副制御、専ら目標値追従の際のオーバーシュー
トをなくすために考えられたもので、PID制御方式が
偏差(r−x)についてP、IおよびDのすべての種類
の演算を行なうのに対し、同図に示す様に偏差(r−x
)に対するフィードバックは■動作(■演算部4参照)
のみで行ない、PD動作(PD演算部3参照)は変数X
のみで行なう。このI−PD副制御最適制御パラメータ
も求められており、「目標値追従」と「外乱抑制」とで
同じものが用いられる。
I-PD sub-control was designed exclusively to eliminate overshoot during target value tracking, and the PID control method performs all types of calculations of P, I, and D regarding deviation (r-x). As shown in the figure, the deviation (r-x
) feedback is ■ operation (■ operation section 4 reference)
The PD operation (see PD calculation section 3) is performed using the variable
Do it with chisel. This I-PD sub-control optimum control parameter is also determined, and the same parameter is used for "target value tracking" and "disturbance suppression".

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、か\るI−PD制御方式では「目標値追
従」の制御の応答性がPID制御の場合に比べて著しく
遅くなるという問題がある。
However, the I-PD control method has a problem in that the responsiveness of the "target value tracking" control is significantly slower than in the case of PID control.

したがって、この発明は「目標値追従」と「外乱抑制」
の各最適なPIDパラメータを組み合わせて、両方の目
的を同時に達成し得る制御方式を提供することを目的と
する。
Therefore, this invention provides "target value tracking" and "disturbance suppression".
The purpose of this invention is to provide a control method that can simultaneously achieve both objectives by combining the optimal PID parameters.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

目標値とプロセス変数値との偏差を入力とするPID型
伝達関数演算部と、プロセス変数値を入力とするPD型
伝達関数演算部とを設け、これら2つの演算部の出力結
果の和を制御出力として制御を行なう。
A PID type transfer function calculation unit that receives the deviation between the target value and the process variable value as input, and a PD type transfer function calculation unit that receives the process variable value as input are provided, and the sum of the output results of these two calculation units is controlled. Control is performed as output.

〔作用〕[Effect]

PID制御の一般式は、次の(1)式で表わされる。 The general formula for PID control is expressed by the following formula (1).

・・・・・・(1) こ−K。・・・・・・(1) Ko-K.

X:プロセス変数値(測定値) r:目標値 U:操作変数値(制御出力) であり、KI−K(/TI  KD−KCTDである。X: Process variable value (measured value) r: target value U: Manipulated variable value (control output) and KI-K(/TI KD-KCTD).

また、「目標値追従用」の最適PIDパラメータには添
字r (Kcr e Kxr * KDr ) fつけ
て、また「外乱抑制用」の最適PIDパラメータには添
字d(Kcd −KId + KDd ) ”itつけ
てそれぞれ表わすことにする。
Also, the subscript r (Kcre Kxr * KDr ) f is added to the optimal PID parameter for "target value tracking", and the subscript d (Kcd - KId + KDd ) "it" is added to the optimal PID parameter for "disturbance suppression". I will represent each of them by attaching them.

ところで、一般に外乱抑制用のパラメータを用いたとき
、目標値追従の際にオーバシュートが生じるのは、両者
のパラメータの間に次のような大小関係があるためであ
る。
By the way, when parameters for disturbance suppression are generally used, overshoot occurs during target value tracking because there is the following magnitude relationship between the two parameters.

Kc r < Kcd KDr<KDd この発明はこの点に着目し、第1図の如(PID制御演
算を偏差(目標値−Pv値)を入力とする部分1と、P
V値を入力とする部分3とに分割し、各部分1,3の伝
達関数Gl(S)、G2(8)を=5− 次式の如く定める。なお、Cは1に比べて充分小さな定
数とする。
Kc r < Kcd KDr < KDd This invention focuses on this point, and as shown in FIG.
The transfer functions Gl(S) and G2(8) of each part 1 and 3 are determined as shown in the following equation. Note that C is a constant that is sufficiently smaller than 1.

Gl(S) ・・・・・・(2) Gz(S)=(Kca  (1−g)Kcr)+ (K
nd−(1−II )Knr ) S・・・・・・(3
) なお、(2)式と(1)式との対応関係から、その各パ
ラメータ間には、 Kc−(1−# )Kcr ’rD= KDr / Kcr = TDrTI −(
1l )Kcr / KIaM=(1−リTl d °
Kc r /Kcdの如き関係が成立する。
Gl(S) ・・・・・・(2) Gz(S)=(Kca(1-g)Kcr)+(K
nd-(1-II)Knr) S・・・・・・(3
) Furthermore, from the correspondence between equation (2) and equation (1), the relationship between each parameter is Kc-(1-#)Kcr'rD=KDr/Kcr=TDrTI-(
1l)Kcr/KIaM=(1-LiTld°
A relationship such as Kc r /Kcd holds true.

したがって、(2) 、 (3)式の如く伝達関数を決
めることにより、#!1図の如き極性にて合成される制
御出力u (S)は、 u(8)=G1(8)(r−x) G2 (8) x =Gt(S)r CGI (8)+G2 (8)’l Xと表わされるか
ら、外乱抑制時の制御動作をその制御パラメータを用い
たときと全く同様にすることができる。つまり、外乱抑
制時には、r−一定 であるから、Gt(S)rO項を無視すると、(Gl(
8)+02(S))X の項だけが働くことになるが、この項の括弧内は上記(
2) 、 (3)式より となり、正に外乱抑制用のPID演算式となるからであ
る。
Therefore, by determining the transfer function as shown in equations (2) and (3), #! The control output u (S) synthesized with the polarity shown in Figure 1 is: u (8) = G1 (8) (r-x) G2 (8) x = Gt (S) r CGI (8) + G2 (8 )'l In other words, during disturbance suppression, since r is constant, if we ignore the Gt(S)rO term, (Gl(
Only the term 8)+02(S))X will work, but the part in the parentheses of this term is
2) and (3), which is exactly the PID calculation formula for disturbance suppression.

一方、目標値追従時には(2)式の積分パラメータをK
lrではなくてKldとしていることから、の差が生じ
ることになるが、この差が問題となる場合も、こ\では
eの値を調整することにより、目標追従の制御パラメー
タを用いたときの応答と同様にすることができる。こ\
で、Cの値を求める一方法としては、目標値変更の際に
プロセスが応答を始める迄の制御出力を理想的な場合と
同じになるよう、次式の如く求める方法が考えられる。
On the other hand, when tracking the target value, the integral parameter of equation (2) is set to K
Since Kld is used instead of lr, a difference will occur, but even if this difference becomes a problem, by adjusting the value of e, the The response can be similar. child\
One possible method for determining the value of C is to obtain the control output as shown in the following equation so that the control output until the process starts responding when changing the target value is the same as in the ideal case.

すなわち、 (1g)Kcr+KId−L+2(1−1)KDr−K
cr+KIr−L+2KDr −’−g −(KId KIr )L/Kcr+2Kn
rとして求めることができる。こ−に、Lはプロセスの
無駄時間t−表わしている。なお、ξは零に近い値であ
るが、実際に−−0とした場合でも、制御性能を従来の
ものに比べて可成り改善することができる。
That is, (1g)Kcr+KId-L+2(1-1)KDr-K
cr+KIr-L+2KDr-'-g-(KId KIr)L/Kcr+2Kn
It can be obtained as r. Here, L represents the dead time t of the process. Note that although ξ is a value close to zero, even if it is actually set to -0, the control performance can be considerably improved compared to the conventional one.

〔実施列〕[Implementation row]

第2図はこの発明の実施例1示すブロック図である。同
図において、2はプロセス、11拡操作端、12はプロ
セス変数値(測定値)を検出する検出端、13は目標値
設定部、14は制御パラメータ設定部、15はPID型
伝達関数演算部、16はPD型伝達関数演算部、17は
加算部である。
FIG. 2 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. In the figure, 2 is a process, 11 is an expansion operation end, 12 is a detection end for detecting process variable values (measured values), 13 is a target value setting section, 14 is a control parameter setting section, and 15 is a PID type transfer function calculation section. , 16 is a PD type transfer function calculation section, and 17 is an addition section.

すなわち、演算部15には目標値設定部13から与えら
れる目標値と、プロセス2の検出端12を介して与えら
れるプロセス変数値との偏差が導かれる一方、制御パラ
メータ設定部14から目標追従用の最適PIDパラメー
タが与えられるので、こ\で先の(2)式で示される伝
達関数が演算される。
That is, the deviation between the target value given from the target value setting part 13 and the process variable value given via the detection end 12 of the process 2 is derived to the calculation part 15, while the deviation for target tracking is derived from the control parameter setting part 14. Since the optimal PID parameter of is given, the transfer function shown by the above equation (2) is calculated here.

一方、演算部16は検出端12を介するプロセス変数値
と、制御パラメータ設定部14からの外乱抑制用の最適
PIDパラメータとにもとづいて上記(3)式の如き伝
達関数の演算を行なう。両演算部15.16の演算結果
は加算部17で加算され、操作端11に対する制御信号
となる。
On the other hand, the calculation section 16 calculates a transfer function such as the above equation (3) based on the process variable value passed through the detection end 12 and the optimum PID parameter for disturbance suppression from the control parameter setting section 14. The calculation results of both calculation units 15 and 16 are added by an addition unit 17, and become a control signal for the operating end 11.

なお、先の(2) 、 (3)式で示される伝達関数は
次の(イ)または(ロ)の如く変更することができる。
Note that the transfer functions shown in equations (2) and (3) above can be changed as shown in (a) or (b) below.

(イ) G1(S)= Kcr+Kxr/S+Knr 8G2 
(S )−β(Kca  Kcr)十β(KpdKDr
)S(β−1に近い定数) Gl (S)−KC+KIr /S+KDBG2(S)
−KC+KD’S な制御パラメータを示す。) 〔発明の効果〕 以上のように、この発明によれば1つの制御装置で目標
値追従および外乱抑ft1llの双方の目的に対し最適
な制御が同時に実現できるため、フィードバック制御の
大幅な改善が可能となる利点がもたらされるものである
(a) G1(S) = Kcr+Kxr/S+Knr 8G2
(S)-β(Kca Kcr) 10β(KpdKDr
)S (constant close to β-1) Gl (S)-KC+KIr /S+KDBG2(S)
-KC+KD'S indicates the control parameters. ) [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, optimal control for both target value tracking and disturbance suppression can be achieved simultaneously with one control device, resulting in a significant improvement in feedback control. This brings about the advantages that are possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の特徴f:Mも良く表わす主要図、第
2図はこの発明の実施例を示すブロック図、第3図は一
般的なPID制御系を示すブロック図、第4図は一般的
なI −P D制御系を示すブロック図である。 符号説明 l・・・・・・PIDflllmltt、 2・曲・プ
ロセス、3・・曲PD演算部、4・・・・・・■演算部
、11・・曲操作端、12・・・・・・検出端、13・
・・・・・目標値設定部、14・・・・・・制御パラメ
ータ設定部、15.16・・・・・・伝達関数演算部、
17・・・・・・加算部。 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎    清 第1図 第2図
Fig. 1 is a main diagram that clearly expresses the feature f:M of this invention, Fig. 2 is a block diagram showing an embodiment of this invention, Fig. 3 is a block diagram showing a general PID control system, and Fig. 4 is a block diagram showing an embodiment of the invention. FIG. 1 is a block diagram showing a general I-PD control system. Symbol explanation: 1... PIDflllmltt, 2. Song/process, 3. Song PD calculation section, 4... ■ calculation section, 11.. Song operation end, 12..... Detection end, 13・
...Target value setting section, 14... Control parameter setting section, 15.16... Transfer function calculation section,
17... Addition section. Agent Patent Attorney Akio Namiki Agent Patent Attorney Kiyoshi Matsuzaki Figure 1 Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 プロセス値のフィードバック制御を行なうフィードバッ
ク制御方式であつて、 目標値とプロセス変数値との偏差を入力とするPID型
伝達関数演算部と、 プロセス変数値を入力とするPD型伝達関数演算部とを
備え、 各演算部の出力結果の和を制御出力とするとゝもに、前
記各伝達関数のパラメータを目標値追従と外乱抑制のた
めの各最適PIDパラメータより決定することを特徴と
するフィードバック制御方式。
[Claims] A feedback control method that performs feedback control of process values, comprising: a PID type transfer function calculation unit that receives as input the deviation between a target value and a process variable value, and a PD type that receives as input the process variable value. a transfer function calculation unit, the sum of the output results of each calculation unit is used as a control output, and the parameters of each transfer function are determined from each optimum PID parameter for target value tracking and disturbance suppression. Features a feedback control method.
JP25283685A 1985-11-13 1985-11-13 Feedback control system Pending JPS62114004A (en)

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