JPS62187904A - オ−トチユ−ニング調節計 - 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】 ・ζ産業上の利用分野〉 本発明は運転状況によって動特性が変化するルリ御対象
よりの測定値と設定値の偏差に対して比例、積分、微分
（以下Ｐ、Ｉ、Ｄ）演痒を実行づる調節計のＰ、Ｉ、Ｄ
パラメータを、制御ループを切らないで常に最適値に設
定することが可能な、いわゆる限界感度法を用いたオー
トチューニンク調節８１の改良に関する。

〈従来技術〉 限界感度法を用いたオートチューニング調節ム１の弗型
的な構成例（昭和４５年計測自動制御学会論文集ｖｏ　
Ｉ　６．Ｎｏ６）を第４図により説明する。１は運転状
況によってその動特性が変化する制９１１対象、２はこ
の制御対象よりの測定値Ｐ　Ｖと設定１６ｓＶのＩＧＩ
差εに対してＰ、Ｉ、Ｉ）演ｑを実行して巣作出力ＭＶ
を制御対象１に発信する主調節１段、３は↑調１！＋１
手段２に−１（列内に１を続された補助調節−１段で、
（−差εに対して比例演免を実行して出力Ｆを主調節手
段の操１ヤ出力ＭＶに加ζ）する、Ｋｕはでの比例ゲイ
ン、４はその人り側に挿入されたバイパスフィルタ、５
はその出力側に挿入された振幅制限用リミタ−である。

６は出力Ｆの振幅Ｆａを検出する振幅検出回路、７は検
出振幅Ｆａと設定振幅Ｓａとの偏差を比例積分８ｉＩＩ
して補助調節１段ご３のゲインＫｕ−を変更するゲイン
制御手段である。

この４！ｉむ補助ｇ１節手段のループ構成により、振幅
Ｆａが一定ｈｌＩ　Ｓ　ａとなる限界振動出力「を持続
的に発生させる事ができる。８は限界振動の周期Ｐｕを
検出する周期検出回路、９及び１０は限界振動が発生し
ている状態における補助調節手段のゲーイン１＜１五−
及び限界振動の周期Ｐ　１１に基づき主調節手段のＰ、
１．Ｄパラメータを変更するチューニング手段である。

限界感度Ｋｕとすれば、補助調節手段のゲインをＫｕ＝
、主調節手段のゲインをＫｐとしたとき、Ｋｕ、　＝Ｋ
ｕ　−十Ｋｐ　　　　　　　　　　　（１）となる。Ｋ
　ｕに係数αをかけたものをＺｉｃｇｌｅｒ、Ｎ１ｃｈ
ｏｌｓ法では比例ゲインＫｐとするから、 １く　ｐ　　＝　α　・　Ｋ　　ｕ　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（
２）であり、したがってＫｕ−とＫ　ｐの閏（ｆ＋＋は
、Ｋ　　ｐ　　−α　・　１＜１五−／（１−−α　）
　　　　　　　　　　　　（３）と＜ｊる。

二ｒ調節手段の１）、１．Ｄ演鋒を、 Ｍ　　Ｖ　　＝　　Ｋ　　ｐ　　　（’１　　＋　　１
　　／　　Ｔ　　Ｉ　　Ｓ　　＋　　１’　　ｏ　　　
Ｓ　　）　　　εとし！ｃ時、ｌ）、１．Ｄ演粋の適正
なパラメータは、Ｋｐ　　　＝０．　　４　３Ｋｕ　　
　−’Ｔ　Ｉ−０，５Ｐ１１ ｒｏ　＝０．１２５Ｐｕ とされる。しかし、このパラメータは制御対中に応じて
若干補正した方が白い制御結果をｌ町Ｆ　８場合もある
。

くブを明が解決しようとする問題点〉 この様な構成のＡ−トチューニング：Ａ節、；１では、
一定振幅の限界振動を１ηるためのゲイン制御手段７と
して比＠積分演算回路を用いているので、この部分のパ
ラメータの設定が適切でないと安定した振幅の制御が困
難であること、またこの構成では限界振動が持続的に発
生するが、制御対象にょつては振動の持続的発１が好ま
しくない場合がある。

本発明は、この様な問題点を解決すると共に、測定値の
振動振幅の測定手段を改良したオートチューニング調節
計の提供を１う１的とＪる。

・ぐ問題点を解決するに：めの手段二・本発明の構成上
の特徴は、制御対象よりの測定値と設定値との偏差を比
例、積分、微分演停して得た操作６Ｂを上記制０１１対
象に与える主調節手段と、この主ａ１節手段に並列的に
接続され比例ｗＡ粋を実行する補助調節１段と、一定期
間上記測定値又は上記測定値と設定値との偏差をリンブ
リングしてそのリンプル埴から最大値を求めることによ
り上記測定ＩＩＱの振動振幅を測定する振動振幅測定手
段と、チューニング開始指令に棋づき上記測定（１ｆ１
の振動振幅が振幅設定１＋ｆＩに達するまで１　：ｄ！
ｒ補助調節手段の比例ゲインを増加さＵるグ・イン制御
手段と上記振動振幅が−［２振幅設定値に達した１！５
貞での上記補助調節手段のゲイン並びに４−記撤勤の周
期に基づいて」−記、に調節′ト段の演停パラメータを
設定するチューニング手段とを具備せしめた点にある。

く作用〉 本発明ににれば、デーＬ−ニング開始指令が与えられた
時のみ測定ｆａＰｖｇ）＃ｘ幅が設定振幅に達するまで
補助調節手段のゲインＫｕ′が土ν？　１，１１御差れ
る。振幅が設定値に達した時点のり・イミノジでゲイン
１（ｕ′と撮動の周期ｐ　ｕに基づき主調節手段の制御
演律パラメータがチューニングされる。

以］・このチューニングのシーケンスが一定回数又はｆ
ｌ−ニング柊ｒ信号が発生するまで繰りかえされる。

更に、測定値の振幅測定は、一定期間のリンプル測定値
中の最大のものが測定１直として選択されるので、ｔチ
ｆ１′１度の７１−１−ブユーニングが実現される。

〈実施例〉 第１図ににり本発明の一実施例を説明プる。第３図と同
一のｖｌ素にはｌ１ｊｌ−の符丁弓を付してイの説明を
省略する。

１１は補助調節手段３のゲイン制御手段であり、チュー
ニング開始指令ＳＦを受けてゲインＫｕ−をＣ１コより
時間と共に上背制御し、測定値Ｐ■の振動振幅を振紡振
幅；１１１定丁段１６を汗して監視し、その振動振幅が
設定振幅Ｓａに達した時点を判断してゲイン１．ＩＪ御
を停止する。１２はチューニング開始及び停止の指令信
号の発信手段、１３は限界振動の振幅の設定手段である
。

１４は振動周期検出手段で、常時測定値１〕Ｖの振動周
１１１１の過去の数ナイクルを記１へし、一番古い５Ｌ
！　ｋｍ　ＩＩＩＩを晶析の周期情報で更新する機能を
（’＋　シており、振動の振幅が設定１１「１にに達し
たタイミングいＪ′Ｉいて記憶されている周期情報の平
均値を演算して限界振動の周１１１］　Ｐ　ｕとして出
力する。

この出力ｐ　ｕと補助調節手段のゲインＫｕ、−の情報
がチューニング手段１５にに）呼かれて第４図の場合と
同じアルゴリズムで主調節手段１のＰ。

１゜Ｄパラメータが変更段室される。

第２図により動作を説明する。（Ａ）は補助間ｌｌｌ５
丁段の比例ゲインＫ１１．−の変化、（Ｂ）は測定１ｔ
ｆｌ　Ｐ　Ｖの振動変化を示す。

ブ：Ｌ−ニング聞始指令ＳＴがヂ１−ニング指令−ト段
１２より発生される時刻［１までは補助調節手段３のゲ
イン１りｕ′はぎ［目こ保持されており、測定値ＰＶの
振動はスパンの２〜３３％と小さく、限界振動は（ｒ　
（Ｅシない。

時刻ｔ１でブユーニンク開始＋ｔ’１号Ｓ　’ｒ　／Ｊ
＜光（８されろと、ゲイン制御手段１１にＪ、り補助調
節手段３のゲインはぜ口よりステップ状にＫｏよ（′上
シフａ−１闇され１、以下Δを時間毎にΔ１くづつス１
ツブ状に土？？　１ＩＩｌ制御される。

補助調節手段のゲインの上ｙ７によって制御ループに限
界振動が発生して測定値Ｐ　Ｖの振幅は時間と」ζに増
加する。この娠・幅の値が振幅設定ｔ＋Ｉ’＋　Ｓ　ａ
（スパンの５〜６％稈麿）に時刻（２でＪｔシたタイミ
ングにおｔプるゲイン１＜ｕ′及び撮動の周１９１の過
人数ナイクル分の記憶値の平均値ρＵが１ユ一ニング手
段１５に入力され、オートチューニングが実行される。

時刻［コのター７ミングで補助調節手段のゲインはゼ１
コにリセットされ、適当な体よ時間をおいて時ａ’Ｊ　
ｊ　３より再び同様なジ−タンスのオートブユーニング
が繰りかえされ、チューニング停止指令により停止二Ｊ
る。

次に、測定ｍｐｖの振幅測定手段１６につき説明する。

振幅の測定手段として容易に考えられる方法は、偏差信
号の絶対値を１次遅れＯｉｑ手段を介して平滑し、この
平滑信号を一定１１間ごとに読込む方法である。しかし
、この方法では、平滑後の信りが完全に滑かにならない
ために、読込むタイミングににって検出振幅の値がバラ
°つく。このため、一定振幅の限界振動をブし生させる
ための制御手段１１の動作が不安定となり、限界振ｆｈ
に達俳るまでに時間がかかる問題がある。

本発明における振動振幅測定１段１６では、この様な問
題をナンプリング測定により解決している。

即ち、第３図に示ηように、ゲインの切昌タイミング杼
過時間Δｔの後半部Δｔ７）２明間において、この１す
１間を少数期間口に分割し、Δｔ　７’　２　ｎ毎に、
測定値Ｐ　Ｖと設定値ＳＶの偏差の絶対（１１１をリン
ブリングし、響ナンブル出力Ｐ＋　、Ｐ２　、Ｐ３・・
・Ｐ７１＋１の内の最大１１ｉｌＩをΔを期間内の測定
値として選択する。

サンプリングの対象は、実施例のごとく偏差信号の外、
測定１１ｆｆ　Ｐ　Ｖを直接ｔナンブリングしてら良い
。

この様な最大値選択によって、各ゲインの更新期間にお
ける測定値の振幅の最大値を正しく１個特定１１ること
が可能となる。

チューニングの必要回数は制御対像により異なるので、
開始指令と停止指令を手ｖＪ操作する機能とともにチュ
ーニング回数をあらかじめセツ］−シておく機能を付加
する構成としておいても良い。

＜Ｅ　Ｊｔ、ｉ！動撮幅の測定のタイミングは、検出レ
ベルに上限値と下限姶を設定し、リンプリングさＰした
最大値が一定回数この範囲に入ることが確認された時点
で読込むようにづることも可能である。

・（発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば従来調節４１ど同
様に制御対象をｐ、ｒ、ｏ制御しながらアリｗｆｆｌを
余り変動さけることなく、バラメークのオートチューニ
ングを可能とするとと共に、次のような効果が期待でき
る。

（１）限界振動の眼幅制御のためのゲイン制り１１手段
として比例積分特性の演痺回路を使用せず、一定時間毎
に補助調節手段のゲインを増加する方式を使用するため
、ゲイン制御手段自身の調整（ユ不要となる。

（２）　ｔ１１制御対蒙ににつては持続振動の継続が好
ましくない場合がある。こうした場合、本発明によれば
Ｐ、１．Ｄパラメータのチューニング指令が発生した時
のみ限界振動が発生するので、制御対象に与える影響を
最小とする事ができる。従−）でバッチ制御等でスター
１一時のみＡ−トチューニングを実施する操作も容易と
なる。

（３）振動振幅の測定が不正確であると、補助調節手段
のゲイン制御に悪影響を与え、一定振幅の限界振動を発
生するのに部間がかかるが、サンプリング方式の採用に
より高精度の測定が可能となり、この様な問題の発生ず
るおそれが無いオーｈチューニング調節Ｓ１を実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を承り構成図、第２図、第３
図はその動作説明【４、第１１図は従来１支術の一例を
示す構成図である。 １・・・制御対象　　２・・・主調節手段　　３・・・
補助調節手段　　１１・・・ゲイン制御手段　　１２・
・・チューニング指令手段　　１３・・・振幅設定手段
１４・・・振動周！１検出手段　　１５・・・チュ−ニ
ング手段　　１６・・・振ａ振幅測定Ｆ段 −７・′

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 制御対象よりの測定値と設定値との偏差を比例、積分、
   微分演算して得た操作量を上記制御対象に与える主調節
   手段と、この主調節手段に並列的に接続され比例演算を
   実行する補助調節手段と、一定期間上記測定値又は上記
   測定値と設定値との偏差をサンプリングしてそのサンプ
   ル値から最大値を求めることにより上記測定値の振動振
   幅を測定する振動振幅測定手段と、チューニング開始指
   令に基づき上記測定値の振動振幅が振幅設定値に達する
   まで上記補助調節手段の比例ゲインを増加させるゲイン
   制御手段と、上記振動振幅が上記振幅設定値に達した時
   点での上記補助調節手段のゲイン並びに上記振動の周期
   に基づいて上記主調節手段の演算パラメータを設定する
   チューニング手段とを具備するオートチューニング調節
   計。