JPS62226303A - カスケ−ド制御系におけるリセツトワインドアツプ除去方式 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、メインループとなる第１のフィードバック制
御系（以下、１次ループ制御系と指称する）の出力を第
２のフィードバック制御系（以下、２次ループ制御系と
指称する）の目標値として使用するカスケード制御系に
係わり、特に２次ループ制御系の操作出力が下・上限リ
ミット値を越えたときに１次ループ制御系に生じるリセ
ットワインドアップを除去するカスケード制御系におけ
るリセットワインドアップ除去方式に関する。

（従来の技術） この種のカスケード制御系においては、１次ループ制御
変数を１次ループ目標値となる様にＰＩＤ演算を行う制
御演算部を持った１次ループ制御系と、２次ループ制御
変数が前記１次ループ制御系の制御出力である目標値と
なる様にＰＩＤ演算を行う制御演算部を持った２次ルー
プ制御系と、この２次ループ制御系の出力をリミットす
る制御出力リミッタ部と、制御モード切換部とから構成
されている。さらに、前記２次ループ制御変数を１次ル
ープへのトラッキング信号として前記１次ループ制御系
に人力し、制御系全体が手動モードの時に１次ループ制
御系の制御出力を２次ループ制御変数となる様に制御し
バンプレス処理を行う様にしている。なお、前記制御出
力リミッタ部の上・下限リミット値等はプラントの条件
によって決定される。

ところで、以上のような制御系は、２次ループ制御系の
出力が制御出力リミッタ部でリミットがかけられると、
２次ループ制御系はそれ以上またはそれ以下の制御がで
きなくなり、この時点で１次ループ制御系と切り離され
た状態となる。このため、１次ループ制御系は第３図（
ａ）の図示イ点線の如き推移してリセットワインドアッ
プを起こすことになり、この状態で１次ループ制御系が
今迄とは逆の方向に動作しようとした時、第３図（ｂ）
の図示口点線で示すようにそのオーバシュート分だけ応
答性が悪くなり、かつ、制御系全体が乱れて系の安定化
に欠ける問題があった。

（発明が解決しようとする問題点） 以上のように従来の制御系においては、１次ループ制御
系にリセットワインドを起こす問題があり、さらに手動
モードの時のみにトラッキング状態を行う方式が採用さ
れ、自動モード時ではリセット動作の時に問題があった
。

そこで、本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、１
次ループ制御系のリセットワインドアップをなくし、制
御の応答性を改善し１するカスケード制御系におけるリ
セットワインドアップ除去方式を提供することを目的と
する。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明によるカスケード制御系におけるリセットワイン
ドアップ除去方式によれば、制御出力リミッタ部に、２
次ループ制御系の制御出力と前記上・下限リミット値の
何れか一方または両方とを比較し該制御出力がリミット
値を越えた時にリミット動作であると判断するリミット
動作判断手段と、このリミット動作判断手段によってリ
ミット動作と判断したときに前記１次ループ制御系をト
ラッキング状態に設定し前記２次ループ制御系の制御変
数を前記１次ループ制御系へトラッキング信号として供
給するトラッキング動作設定手段とを設け、また、１次
ループ制御系には前記トラッキング信号と１次ループ調
節演算結果とを用いて前記２次ループ制御系の目標値と
するトラッキング演算手段を設け、リセット動作時にお
ける１次ループ制御系のリセットワインドアップを除去
するものである。

（作用） 従って、本発明は以上のような手段とすることにより、
自動モード時、制御出力リミット部に内蔵されたリミッ
ト動作判断手段を用いて制御出力が上・下限リミット値
を越えるか否かを判断し、制御出力がリミット値を越え
た時にリミット動作設定手段により２次ループ制御系の
制御変数を前記１次ループ制御系へトラッキング信号と
して供給し、前記１次ループ制御系自身がこのトラッキ
ング信号に基づいてトラッキング動作を行い、す。

セット動作時に１次ループ制御系のリセットワインドア
ップを除去するものである。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について第１図および第２図を
参照して説明する。第１図はカスケード制御系の概略構
成図、第２図はリミッタ動作中のトラッキング状態を説
明する機能ブロック図である。これらの図において１１
は１次ループ制御系であって、これは１次ループ制御変
数ＰＶＩを目標値ＳＶＩに近づける様に例えばＰＩＤ演
算を行う制御演算部１１ａと、手動モードの設定時に手
動モード切換信号ＭＳを受けてオンし２次ループ制御変
数ＰＶ２をトラッキング信号ＴＲとして取り込んで出力
する例えばスイッチ等の手動モードトラッキング用スイ
ッチｌｌｂと、自動モード時のリミット動作中にオンし
て前記２次ループ制御変数ＰＶをトラッキング信号ＴＲ
として取り込むスイッチｌｌｃおよびアナログ調節計の
場合に該トラッキング信号ＴＲに前記制御演算部１１ａ
からのＰ（比例）またはＰＤ演算値を加えて出力し、ま
たディジタル調節計の場合にトラッキング信号ＴＲにＰ
ＩＤ演算結果の速度性△ＭＶを加えて出力する加算要素
ｌｉｄからなるトラッキング演算手段（第３図Ｃ）とに
よって構成されている。

１２は２次ループ制御系であって、これは２次制御変数
ＰＶ２を前記１次ループ制御系１１の制御出力である目
標値に近づける様にＰＩＤ演算を行って制御出力を得る
機能を持っている。１３は２次ループ制御系１２の制御
出力をリミットする制御出力リミッタ部である。この制
御出力リミッタ部１３は、予め上限および下限の何れか
一方または両方のリミット値を設定するリミット値設定
部と、第２図に示すように２次ループ制御系１２の制御
出力がリミット値を越えたか否かを判断するリミット動
作判断手段Ａと、このリミット動作判断手段Ａによりリ
ミット値を越えたと判断したときに１次ループ制御系１
１のスイッチｌｌｃをオンさせて２次ループ制御系１２
の制御変数ＰＶ２をトラッキング信号ＴＲとして前記１
次ループ制御系１１へ入力するトラッキング動作設定手
段Ｂとを備えている。

１４は制御モード切換部であって、このモード切換部１
４を通って制御系の操作出力ＭＶが操作端（図示せず）
に供給されるようになっている。

次に、以上のような制御系の動作について説明する。先
ず、手動モード時においては、制御モード切換部１４か
らの手動モード切換信号ＭＳを受けて手動モードトラッ
キング用スイッチｌｌｂがオンし、２次ループ制御変数
ＰＶ２が１次ループ制御系１１の制御演算部１１ａの出
力端に供給され、これにより１次ループ制御系１１の制
御出力が２次ループ制御変数ＰＶ２に追随した値として
出力され、モード切換時のバンプレス処理を実行する。

次に、自動モード時、１次ループ制御系１１では１次ル
ープ制御変数ＰＶＩが目標値Ｓｖ１に近づく様に例えば
ＰＩＤ演算制御を行って制御出力を得、これを２次ルー
プの目標値として２次ループ制御系１２に与える。この
２次ループ制御系１２では２次ループ制御変数ＰＶ２が
１次ループ制御系１１からの目標値に近づく様にＰＩＤ
演算を行って２次ループの制御出力を得、これが制御出
力リミッタ部１３および制御モード切換部１４を通って
操作出力ＭＶとして操作端に与えられる。

このとき、制御出力リミッタ部１３では、リミッタ動作
判断手段Ａにより２次ループ制御系１２からの制御出力
がリミッタ値を越えたか否かを判断し、リミッタ値を越
えた場合にはリミッタ動作中と判断し、かつ、トラッキ
ング動作設定手段Ｂにより前記１次ループ制御系１１の
スイッチ１１ｃをオンし前記２次ループ制御系１２の制
御変数ＰＶ２をトラッキング信号ＴＲとして前記１次ル
ープ制御系１１にトラッキング動作を設定する。

ここで、１次ループ制御系１１のトラッキング演算手段
Ｃは、アナログ調節計の場合にはトラッキング信号ＴＨ
に１次ループ制御変数ＰＶＩ比例またはＰＤ演算結果を
加算して２次ループ制御系１２の目標値として出力し、
ディジタル調節計の場合にはトラッキング信号ＴＲに１
次ループ制御変数ＰＶＩＰＩＤ演算結果である速度性△
ＭＶを加えて２次ループ制御系１２の目標値として出力
する。

従って、以上のような実施例の構成によれば、自動モー
ド時、制御出力リミット部１４にリミット動作判断手段
Ａおよびトラッキング動作設定手段Ｂが内蔵され、前記
リミット動作判断手段Ａにより２次ループ制御系１２の
制御出力がリミット値を越えるか否かを判断し、２次ル
ープ制御系１２の制御出力が第３図（ｂ）の実線ハで示
すようにリミット値ＬＬを越えた時にトラッキング動作
設定手段Ｂにより２次ループ制御系１２の制御変数ＰＶ
２をトラッキング信号ＴＲとして１次ループ制御系１１
に入力するようにしたので、リミッタ動作時に２次ルー
プ制御系１１を１次ループ制御系１１に図示二の如く追
随させることが可能となり、従来の制御系で起きていた
リセットワインドアップを容易に除去し得、第３図（Ｃ
）に示すように制御系の応答性を改善でき、系の安定性
を確保できる。また、手動モード時、２次ループ制御変
数ＰＶ２がトラッキング信号として１次ループ制御系１
１に入力され、これによりモード切換時のバンプレス処
理を実現でき、ひいては制御系全体の信頼性を向上させ
ることができる。

なお、上記実施例では手動モード時と自動モードの制御
出力リミット動作時にそれぞれ別々にスイッチｌｌｂ、
ｌｌｃを用いてトラッキングさせるようにしたが、例え
ばオアゲート等を用いれば１個のスイッチで両スイッチ
ｌｌｂ、ｌｌｃの機能を兼用させることができる。本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施でき
る。

［発明の効果］ 以上詳記したように本発明によれば、１次ループ制御系
のリセットワインドアップをなくし、制御の応答性を改
善し得るカスケード制御系におけるリセットワインドア
ップ除去方式を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明に係わるカスケード制御系
におけるリセットワインドアップ除去方式の一実施例を
説明するために示したもので、第１図は本方式を適用し
たカスケード制御系の概略構成図、第２図はリセット動
作を説明するための機能ブロック図、第３図は本発明方
式と従来方式における制御応答性の比較図である。 １１・・・１次ループ制御系、Ｃ・・・トラッキング演
算手段（スイッチ１１ｃ、加算要素１１ｄ）、１２・・
・２次ループ制御系、１３・・・制御出力リミット部、
１３ａ・・・リミット動作判断手段、Ａ・・・トラッキ
ング動作判断手段、Ｂ・・・トラッキング動作設定手段
、１４・・・制御モード切換部。 ｆｊＥｌ　　図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １次ループ制御系の制御出力を目標値として調節動作を
   行う２次ループ制御系の出力側に制御出力リミッタ部を
   設けるとともに、この制御出力リミッタ部出力側に設け
   た制御モード切換部から操作出力を得るようにしたカス
   ケード制御系において、 前記制御出力リミッタ部は、前記２次ループ制御系の制
   御出力と前記上・下限リミット値の何れか一方または両
   方とを比較し、制御出力が前記リミット値を越えた時、
   リミット動作であると判断するリミット動作判断手段と
   、このリミット動作判断手段によりリミット動作である
   と判断したときに前記第１次ループ制御系をトラッキン
   グ状態に設定し、前記２次ループ制御系の制御変数を前
   記１次ループ制御系へトラッキング信号として供給する
   トラッキング動作設定手段とを有し、また、前記１次ル
   ープ制御系は、前記トラッキング信号と１次ループ調節
   演算結果の値とを用いて前記２次ループ制御系の目標値
   とするトラッキング演算手段を有し、 リセット動作時の１次ループ制御系におけるリセットワ
   インドアップを除去するようにしたことを特徴とするカ
   スケード制御系におけるリセットワインドアップ除去方
   式。