JPS62143106A - コンピユ−タによるプロセス制御方式 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ディジクルコンピュータを使用したプロセス
制御方式に関する。

〔従来の技術〕

プロセス制御で、制御対象のムダ時間あるいは時定数の
組み合わせによっては、その制御性が悪化し、これに対
応するため、従来ＰＩＤ！ＩＩ御方式（比例動作＋積分
動作子微分動作）等が使用されていた。これは、制御偏
差ΔＥに基づき、下記の信号Ｐを作り操作量とする。

−・・・−・−・・−・・−・−・−・・・−・−・・
・・・・−・・−・・（１１式但し、上式で、Ｋ：比例
利得、Ｔｌ　：積分時間、Ｔｏ　：微分時間である。

コンピュータでサンプリング制御を行わせるＤＤ　Ｃ（
Ｄｉｒｅｃｔ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御
は、ｆｉ１式を変形した次の式に基づいて行われる。

・・・−・−・・・・−・・−・−・−・・−・−・・
・−・−・−・−４２１式ここで、Ｐ８　：制御器出力 Ｋ　：制御器比例利得 ｅＮ　：偏差 Δｔ：サンプリング間隔 Ｔ１　：制御器の積分時間 Ｔ、二制御器の微分時間 サフィックスを付したものは、ＮまたはＮ−１回目のサ
ンプリング時のデータを示す。

上式を、ΔＰＨ＝Ｐｓ−Ｐｓ−＋を用いて変形すると、
下式（速度形）が得られる。

Δｔ　　　　Ｔ。

ΔＰＮ＝Ｋ（ΔｅＮ＋−１ｅＮ十Ｋ（Δｅ８−Δｅ、−
、）　ＩＴ！ −・−−−一−−−−・−−−−−−−−・−−−−一
一−−−−−−−（３１式上式を用いて制御を行うには
出力装置でΔＰ８を積分して、出力Ｐ８を作り、操作端
を操作する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来の制御法にあっては、（２）式や（
３）式の（）内の第３項の微分動作項で、将来予測の機
能は一応持っているが、将来も現在の変化１頃向が直線
的に継続することを前提としており、制御対象によって
は必ずしも安定した制御動作が得られなかった。従って
、過渡変化時など、制御量あるいは操作量の大きい変化
が発生していた。

本発明は、コンピュータでサンプリング方式によるプロ
セス制御を行う場合、制御量の最新値を含む３個以上の
時系列データを用い、それぞれに適切な係数を乗したも
のを加算した量を、制御信号に採り入れることにより、
制御量の将来値を予測して制御系の安定度および適応性
を改善することを目的とする。

ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明では、上記問題点を解決するために、従来、使用
されているコンピュータによるＰＬ１１？１器（比例動
作＋積分動作）の出力信号に新たに下記信号を加算した
ものを操作信号として使用する。

制御量の最新データを含む少なくとも３個の時系列デー
タをサンプリングデータ記憶装置に記憶させ、それぞれ
のデータに適切な係数を乗じたものを加算して補償信号
を作る。

Ｚ＝ａｘＮ＋ｂｘ、、、　十ｃｘ、−。

−・−一−−−−・−・−−−一−・−・−−−−−・
・−一　−−・・−一−−−−−ｆ４１式％式％： ａ、ｂ、ｃ：係数（但しａ＋ｂ＋ｃ＝０）Ｘ　ＩＩ＋　
Ｘ　Ｎ−１、　Ｘ　Ｈ−＊：制御量の時系列データ（但
しｘＮは最新データ） 補償信号Ｚは、係数ａ、ｂ、ｃの適切な組み合わせを使
用することにより、制御ｉ１ｘに対して位相を著しく進
めることが可能で制御系全般の特性改善に効果がある。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。

第１図は本発明の制御方式のブロック図であり、１はＰ
Ｉ制御器、２は加算器１．３は操作部、４は制御対象、
５は記憶装置である。

この系を伝達関数で表したブロック図を第２図に示す。

図において、Ｒ（３＋は設定値、Ｘ　（Ｓｌは制御量、
Ｍ　＋３１は操作量、Ｕ　（３１は外乱、Ｇｃ（Ｓｔは
制御器伝達関数、ＧｒｆＳｌはプロセス伝達関数、Ｃｕ
ｔｓｌは外乱に関する伝達関数、Ｌｌ、Ｌ、はムダ時間
、Ｔ、、Ｔ、、Ｔ、、Ｔ、は時定数、Ｓはラプラス変換
のｆ４算子である。

ＧＣｆＳｌは、従来の伝達関数では、 ＧＣ（５１”ＫＰ（１、Ｉ／ＳＴＩ＋５ＴＯ）　　−−
−−−−−−（５）式であるが、本願発明の方式では、
（５）弐の第３項のｓＴｏの代わりに、（４）式の補償
信号Ｚを与える。

第３図に、−例として３個の時系列データと３個の係数
を使用して解析した本発明の制御結果（図（ａ））と、
従来のＰＩＤ制御器を使用し、限界感度法による最適制
御設定値を使用し解析した制？Ｉ結果（図（ｂ））をコ
ンピュータシミュレーションによるプロット図により示
す。

このとき、本発明の制御器伝達関数Ｇ。［３１は次のよ
うに選定した。

Ｇｃｆ３１−　Ｋｐ（１、１／ｓＴ＋）＋３．７５（１
，８５ＸＮ−３ＸＮ−＋　＋１．１５ＸＮ−ｚ）また、
その他の定数および係数の値は次のように選定した。た
だしく　）内の数値は従来の制御方式のものである。こ
れらの数値はＰ、Ｕ、　（バーユニット）法で記述して
いる。

時定数：Ｔ＋＝１．　Ｔｚ＝３．Ｔ、＝１．Ｔ５＝３ム
ダ時間：Ｉ、１　＝１、　　Ｌｎ　＝１制御器の比例感
度：　Ｋ、　＝１．５　　（０，６）積分時間：Ｔ、　
＝４．９　　（６） 微分時間：Ｔｏ＝１．５ この第３図で理解できるように、外乱に対する過渡応答
の整定時間は従来では２０　（Ｐ、Ｕ、）以上であるの
に対し、本発明の例ではほぼ１０　（Ｐ、Ｕ、）で整定
しており、また制御量の変化も少な（て済むという結果
が出ている。

〔発明の効果〕

上述したように本発明によれば、下記の効果を奏する。

ｆｉ＋　　プロセス制御系の特性を改善することができ
る。

（２）上記により、過渡変化（外乱変化、設定値変化等
）の場合の制御量の変化を小さい値に抑制でき、また操
作量の変化も少ない。

（３）比較的シンプルな系統追加で目的を達し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御方式のブロック図、第２図はその
制御系を伝達関数で表したブロック図、第３図は本発明
と従来の制御方式との過渡応答をシミュレートしたプロ
ット図である。 １・・・・ＰＩ制御器、２・・・・加算器、３・・・・
操作部、４・・・・制御対象、５・・・・記憶装置第１
図 第２図 ｕｅｓｔ 笛 揄作− ｍｔｐ、ｕ 軸ＦＪｉＴ （ｂ）　　　ｔイＬ／１１１ｔ１１．、、ｉア８゜　　
　、）６Ｌ、、ｆイ１４ｊｕｌ＝、２１ＭｉＴ 手続補正書 昭和６１年　１月２２日 昭和６０年特　許　願第２８５０８３号２、発明の名称 コンピュータによるプロセスｍｌＪ？ｌ左式３、補正を
する者 事件との関係　　　　特許出願人 ４、代理人 住所福岡市博多区博多駅前１丁目１−１６、補正の内容 明細書第６頁１９行 ｒＴ、＝１．５ＪをｒＴｏ　＝２．　５　（１，５）　
Ｊに補正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、制御量の最新データを含む少なくとも３個の時系列
   データＸ＿Ｎ、Ｘ＿Ｎ＿−＿１、Ｘ＿Ｎ＿−＿２をサン
   プリングデータ記憶装置に記憶させ、それぞれのデータ
   に所定の係数を乗じたものを加算して下式の補償信号Ｚ
   を得、この補償信号をＤＤＣ制御によるＰＩ制御器の出
   力信号に加算して操作信号を得ることを特徴とするコン
   ピュータによるプロセス制御方式。 Ｚ＝ａｘ＿Ｎ＋ｂｘ＿Ｎ＿−＿１＋ｃｘ＿Ｎ＿−＿２但
   し、ａ、ｂ、ｃは係数（ａ＋ｂ＋ｃ＝０）ｘ＿Ｎは最新
   データ ｘ＿Ｎ＿−＿１は前回サンプリングデータ ｘ＿Ｎ＿−＿２は前々回サンプリングデータ