JPS6220005A - フイ−ドバツク制御装置 - 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、Ｄ　Ｄ　Ｃ（Ｄｉｒｅｃｔ　Ｄｉｇｉ　ｔａ
ｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）装置において、制御パラメータを
最適値に自動的に設定する機能を有するフィードバック
制御装置に関するものである。

従来の技術 従来のフィードバック制御装置は、比例動作に積分動作
を付加したＰＩ制御、または比例動作に積分動作および
微分動作を付加したＰＩＤ制御を用いたものが多かった
。このような制御を行う場合、制御パラメータ（比例ゲ
イン、積分時間、微分時間、サンプリング周期）を制御
対象の特性に応じて適切に設定する必要がある。すなわ
ち、機器および制御装置を現場に納入後、ステップ応答
特性の実験等をし、制御対象の特性を調べ、制御パラメ
ータを決定する必要があった。

発明が解決しようとする問題点 しかし従来のフィードバック制御装置では、次のような
問題があった。すなわち、制御対象の特性は、種々の条
件により変化するものであり、納入後の実験ではその変
化の予想ができない。したかって、制御パラメータを固
定しておくと、制御対象の特性の変化により、制御動作
が不安定になりハンチングが起こったり、安定しすぎて
応答が遅くなるという問題点があった。これらの状況に
陥った場合、制御性が悪化し、ハンチングにおいては操
作部機器の摩耗も激しくなシ耐久性も悪化するという問
題点もあった。

本発明はこのような問題点を解決するもので、ハンチン
グが起こる主な要因と考えられる比例ゲ識および過度の
安定の認識により比例ゲインを適切な値に変更し、最適
な制御を維持することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 この問題点を解決するために本発明のフィードバック制
御装置は、サンプリング周期ごとに制御対象のプロセス
変数と目標値との偏差を算出する偏差量演算手段と、前
記偏差量算出手段により算出された２時刻間の偏差を比
較し、比例動作により操作量を算出する操９作量演算手
段と、前後操作量演算手段により算出された操作量の時
間的変化よりハンチング状態か安定状態かの判定をあら
かじめ決められた周期ごとに行なう操作量確認手段と、
比例ゲインを可変する比例ゲイン変更手段を備え、前記
比例ゲイン変更手段は前記操作量確認手段によりハンチ
ング状態と判定された場合は比例ゲインを一定値小さく
し、安定状態の判定が続く場合は比例ゲインを一定値大
きくする構成としている。

作　　用 この構成により、比例動作によりサンプリング周期ごと
に操作量を算出しながら、操作量の時間的変化を確認す
る。制御対象の特性が変化し、操作量がハンチングした
場合、操作量確認手段にてこれを認識し、比例ゲイン変
更手段にて比例ゲイを ン９一定値だけ小さい値にし、ハンチングをおさえ制御
状態を安定させる。また、比例ゲインが小さくなりすぎ
、制御状態が過度に安定してプロセス変数の応答が遅く
なる可能性があるときは、操作量確認手段にて安定状態
が長く続く傾向だあることを認識し比例ゲイン変更手段
にて比例ゲインを一定値だけ大きい値にすることとなる
。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図、第２図にもとづき説
明する。

第１図はフィードバック制御装置を示すブロック図であ
る。第１図において、偏差量演算手段１は、目標値ｒと
制御対象２から出力される時刻ｔにおけるプロセス変数
ｙ（ｔ）との偏差ｅ（ｔ）を算出する。操作量演算手段
３は偏差量演算手段１で算出された偏差ｅ（ｔ）と前回
サンプリングした偏差ｅ（を−τ）（τはサンプリング
周期）により、比例動作と積分動作による操作量ｖ（１
）を算出する。

この操作量ｖ（ｔ）を制御対象２に出力する。制御対象
２より出力されるプロセス変数ｙ（ｔ）には外乱４によ
る変動が付加されている。このようなフィードバック制
御の系に、操作量確認手段６と比例ゲイン変更手段６が
付は加えてあり、操作量確認手段５にて制御状態が判定
され、判定結果にもとづき比例ゲイン変更手段６は、比
例ゲ・インを最適値に近づけるように変更する。

次に、上記構成における動作について説明する。

第２図は、フィードバック制御装置の動作を示すフロー
チャートである。第２図体）において、偏差量演算手段
１では、経過時間Ｔ１がサンプリング周期τに達すると
、下記に示す式（１）により、目標値ｒと時刻上におけ
るプロセス変数ｙ（ｔ）との偏差ｅ（ｔ）を算出する。

ｅ（す＝　ｒ−ｙ（ｔ）　　　　　　　　　　　　　　
　・・・・・・・・・（１）次に、操作量演算手段３で
は式（１）で算出した偏差ｅ（ｔ）と前回サンプリング
時点（時刻ｔ−τ）における偏差ｅ（を−τ）により、
比例動作および積分動作により操作量ｖ（ｔ）を下記に
示す式（２）により算出する。

式（２）において、Ｋは比例ゲイ゛ン、Ｔ１は積分時間
である。積分時間ＴＩ　はあらかじめ決めた値に固定し
ておく。ハンチング現象を起こす大きな要因となる比例
ゲインにの値は後に示す操作量確認手段５および比例ゲ
イン変更手段６により最適値へと変更される。

操作量ｖ　（ｔ）を算出した後、経過時間Ｔ、はゼロク
リアする。

第２図（ロ）において、操作量確認手段５では、操作量
演算手段３によってサンプリング周期ごとに算出される
操作量ｖ　（ｔ）が３回算出されるごとに３種類の値ｖ
（ｔ）、ｖ（ｔ−τ）、ｖ（ｔ−２τ）により時刻ｔに
おける制御状態の判定を行なう。

ＭＡＸ（Ａ、Ｂ、Ｃ）は、３つ（Ｄ値Ａ　、　Ｂ　、　
Ｃのうちの最大値を示し、ＭＩＭ（Ａ、Ｂ、Ｃ）は、３
つの値Ａ、Ｂ、Ｃのうちの最小値を示すとすれば、 ΔＶ（す＝ＭＡＸ（ｖ（ｔ）、　ｖ（ｔ−ｔ−）　、ｖ
（ｔ−２ｒ））−ＭＩＮ（ｖ（ｔ）、ｖ（ｔ−ｒ）、ｖ
（ｔ−２ｆ））　　　　　−・（３）なるΔＶ（りの値
を求める。ハンチング状態のときはΔｖ　（ｔ）の値が
大きくなり、安定状態のときはΔｖ　（ｔ）の値は小さ
くなる。Δｖ　（ｔ）の値がｈ以上のときハンチング状
態と判定し、４以下のとき安定状態であると判定するよ
うな２つの値り、６をあらかじめ決めておく。

ｈ、４の値をもとにして制御状態の判定を行なった後、
比例ゲイン変更手段６に５て、比例ゲインの最適化を行
なう。ハンチング状態と判定された場合（Δｖ　（ｔ）
≧ｈ）は、比例ゲインＫを一定値Δにだけ小さくする。

安定状態（Δｖ　（ｔ）≦ｌ）の判定が３回続いた場合
は比例ゲインＫをΔにだけ大きくする。ｅくΔｖ　（ｔ
）　（ｈの場合は比例ゲインにの値は変化させない。

以上のような動作を第２図（ａ）、第２図（ロ）Ｋもと
づいて繰シ返すことにより比例ゲインが最適値に調整さ
れる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、制御対象の特性の変動に
より、ハンチングが起こった場合これが正常な制御状態
にもどるまで比例ゲインを小さくしていくことにより制
御状態の安定性を維持できるという効果が得られる。ま
た過度の安定状態と認識した場合には比例ゲインを大き
くして応答が遅くなることを防止するという効果も得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるフィードバック制御装
置を示すブロック図、第２図（ａ）および第２図（ｂ）
は同フィードバック制御装置の動作を示すフローチャー
トである。 １・・・・・・偏差量演算手段、２・・・・・・制御対
象、３・・・・・・操作量演算手段、６・・・・・・操
作量確認手段、ｅ・・・・・・比例ゲイン変更手段。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名第１
図 第２図 ｆ−（＆１ｔ４算ｊ天

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. サンプリング周期ごとに制御対象のプロセス変数と目標
   値との偏差を算出する偏差量演算手段と、前記偏差量演
   算手段により算出された２時刻間の偏差を比較し、比例
   動作により操作量を算出する操作量演算手段と、前記操
   作量演算手段により算出されたサンプリング周期ごとの
   操作量の時間的変化よりハンチング状態か安定状態かの
   判定をあらかじめ決められた周期ごとに行なう操作量確
   認手段と、比例ゲインを可変する比例ゲイン変更手段を
   備え、前記比例ゲイン変更手段は前記操作量確認手段に
   よりハンチング状態と判定された場合は比例ゲインを一
   定値小さくし、安定状態の判定が続く場合は比例ゲイン
   を一定値大きくするフィードバック制御装置。