JPS6256521B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、現用としての第１のPI調節器（比
例・積分動作付き調節器）と予備用としての第２
のPI調節器を同一制御対象にして設け、第１の調
節器に障害が発生したときには、第２の調節器に
切り換えて制御動作を続行するようにしたPI調節
器切換方式に関するものである。

例えば発電機の自動電圧調整用として、発電機
の界磁電流をコントロールするのに用いられるPI
調節器などは、発電機の運転にとつて必須欠くこ
とのできないものであるから、現用としての第１
のPI調節器のほか、予備用の第２のPI調節器を待
機させておき、第１の調節器に障害が発生したと
きには、直ちに第２の調節器に切り換えて制御動
作を続行するようにしており、かかる切換に際し
ては、切換によつて発生するシヨツクは、制御対
称に悪影響を及ぼさないようにするために、出来
るだけ小さいことが望ましい。

なお、ここでは切換に際し、予備用の第２の調
節器における設定値と調節出力の大きさが、現用
の第１の調節器におけるそれらと同じであると
き、両調節器間の切換はシヨツクレスに行なわれ
るものと考えている。

第１図はこの種切換方式の従来例を示すブロツ
ク図である。同図において、１は現用の第１のPI
調節器、１１はPI演算回路、１２は電動設定器、
１３は制御対象における制御変数の検出器、２は
予備用の第２のPI調節器、２１はPI演算回路、２
２は電動設定器、２３は制御対称における制御変
数の検出器、Ｒ_yは接点Ｓの投入により動作する
リレー、ｒ_yはリレーＲ_yの動作接点、３は自動追
従装置、３１は偏差演算器、３２はパルス発生
器、である。

第１のPI調節器１は現用として動作しているも
のとする。すなわち、検出器１３により制御対象
の制御変数を検出し、その検出値と、電動設定器
１２による設定値との間で制御偏差を作成し、該
変差に対し、PI演算回路１１においてPI演算をほ
どこし、その結果を調節出力として次段の出力調
節器へ供給している。

他方、第２のPI調節器２は、何時でも、第１の
調節器１にとつて代れるように該第１の調節器１
に追従しながら待機している。すなわち、自動追
従装置３における偏差演算器３１は、第１の調節
器１の調節出力と第２の調節器２の調節出力との
間の制御偏差を作成し、該偏差をパルス発生器３
２に出力している。パルス発生器３２は、入力さ
れた制御偏差が零になるように、制御偏差の極性
に応じて、増加指令または減少指令を電動設定器
２２へ供給し、設定器２２による設定値と現用調
節器１における設定器１２による設定値とが一致
するように、従つて第１の調節器１による調節出
力と第２の調節器２による調節出力とが一致する
ように追従制御を行なつている。

なお、第２の調節器２における検出器２３と、
第１の調節器１における検出器１３とは、同一制
御対象における同一制御変数を検出するものであ
ることは云うまでもない。

さて、かかる従来の切換方式においては、待機
中のPI調節器２における演算回路２１は、接点Ｓ
の投入によつてリレーＲ_yを付勢し、その接点ｒ_y
を閉じることによつてコンデンサＣを短絡するこ
とによりＩ動作を除去し、強制的にＰ演算回路た
らしめられている。つまり、調節器２は、強制的
にＰ調節器として待機せしめられ、調節器１への
自動追従を行なつている。

このことの理由は、調節器２をPI調節器のまま
で調節器１に追従させると、調節器２の調節出力
ならびに電動設定器２２による設定値が、調節器
２におけるＩ動作の故に、不安定になつてしまう
からである。このことを第２図を参照して説明す
る。

第２図は、第１図において、調節器２をPI調節
器として動作させた場合における各部信号レベル
の時間的変化を示すタイムチヤートである。同図
において、イは現用調節器１の調節出力のレベル
を示し、常に一定レベルで推移するものとしてい
る。ロは調節器２の調節出力のレベルを示し、ハ
は調節器２における設定器２２による設定値（詳
しくは、該設定値と検出器２３による検出値との
間の制御偏差）を示している。

今、時刻t₀において、調節器２よる調節出力ロ
と調節器１によるそれイとの間にΔＥなる偏差が
存在したとする。すると、この偏差ΔＥを解消す
るために、自動追従装置３におけるパルス発生器
３２が電動設定器２２へ指令を送り、これにより
その設定値がハの如く上昇してゆく。時刻t₁にお
いて、設定器ハと調節器１による調節出力イとは
一致するが、この時点以後、演算回路２１におけ
るＩ動作が逆方向に働き、そのため調節器２によ
る調節出力ロは低下してくる。

時刻t₂において、調節器２による調節出力ロと
調節器１による調節出力イと一致するが、この時
点では設定器２２による設定値ハは行きすぎてい
るので、調節器２による調節出力ロは更に降下を
続ける。

このようにして、予備用として待機中の調節器
２の調節出力ロおよび設定値ハは、追従している
現用調節器１の調節出力イが一定レベルを維持し
ているにもかかわらず、調節器２のもつ積分動作
の故に、一定することなく、常に不安定に変動す
ることになる。

このような事情で、従来のPI調節器切換方式に
おいては、予備用の調節器は待機中は強制的にＰ
調節器たらしめられていた。

しかし、この場合でも、つまり換言すると、第
１図において、予備の調節器２における演算回路
２１を強制的にＰ演算回路とした場合、該演算回
路２１の入力としての制御偏差ハに、オフセツト
エラーが発生する。このオフセツトエラーεは次
の式で表わされる。

ε＝１／Ｇ〔（検出器23による検出値） −（設定器22による設定値）〕 ……(1) 但し、ＧはＰ演算回路２１のゲインを表わす。
予備用調節器２を現用調節器１に切り換えた場
合、このオフセツトエラー分だけ、調節器２にお
ける設定値と調節器１におけるそれとが相違する
ことにより、シヨツクレスな切換は実現できな
い。

もつとも、上記(1)式から明らかなように、Ｐ演
算回路２１のゲインＧを充分大きくすれば、オフ
セツトエラーεは零に近づくわけであるが、ゲイ
ンＧの大きさは、制御対象の特性により決めるべ
きもので、それを無視してむやみに大きくするこ
とはできない。

本発明は、上述のような従来技術の問題点を解
決するためになされたものであり、従つて本発明
の目的は、PI調節器切換方式において、予備用と
して待機中の第２の調節器における設定値および
調節出力が、現用の第１の調節器におけるそれら
に常に一致しており、従つてシヨツクレスな切換
が可能となるようなPI調節器切換方式を提供する
ことにある。

上記目的を達成するため、本発明においては、
PI調節器切換方式において、常時は、予備用とし
ての第２のPI調節器は、第１の調節器出力を設定
値とし、自らの調節器出力を検出値として調節動
作を行なうことにより、自らの調節器出力を第１
の調節器出力と一致させるようにし、第２のPI調
節器が予備用から現用に切り換えられたとき、該
調節器に設定値を供給することになる設定器（以
下、第１の設定器と云う）は、該設定器からの設
定値と、制御対象からの検出値との間の偏差が解
消するように偏差調節手段によつてその設定値を
制御されることより、第１のPI調節器用の第１の
設定器と同じ設定値を保持するようにし、第１の
調節器から第２の調節器への制御動作切換に際
し、該切換がシヨツクレスになされるようにした
ことを特徴としている。

次に図を参照して本発明の一実施例を説明す
る。

第３図は本発明の一実施例を示すブロツク図で
ある。同図において、第１図におけるのと同じも
の、或いは対応するものには、同じ符号を付して
ある。

第３図において、調節器１が現用であり、調節
器２が予備用であるときには、自動追従装置３に
おけるリレーＲ_yの接点ｒ_y1およびｒ_y2は、それぞ
れ端子Ｂ側に倒れている。このため、予備用調節
器２では、現用調節器１の調節出力イを設定値と
し、自らの調節出力ロを検出値として調節動作を
行ない、自らの調節出力を第１の調節器出力と一
致させるようにしている。

他方、調節器２における設定器２２による設定
値と検出器２３による検出値は、自動追従装置３
における偏差演算器３１に入力され、両者間で偏
差演算が行なわれる。その結果作成された制御偏
差はパルス発生器３２に入力され、パルス発生器
３２は、該偏差が解消するように、該偏差の極性
に応じて減少指令または増加指令を電動設定器２
２へ送る。この場合でも、演算器３１へ入力され
る偏差信号にオフセツトエラーが発生することに
変わりはないが、この偏差演算器３１は、制御対
象の制御とは直接関係のない演算器であるので、
制御対象の特性にかかわりなく、そのゲインを充
分高くとることができ、従つてオフセツトエラー
を無視可能な値にまで小さくすることができる。

その結果、設定器２２による設定値を、調節器
１における設定器１２による設定値に追従させ、
一致させておくことができる。

調節器１を予備に、調節器２を現用に、それぞ
れ切り換えるときは、自動追従装置３において、
接点Ｓを投入し、リレーＲ_yを付勢することによ
り、その接点ｒ_y1およびｒ_y2を端子Ａ側に切り換
える。その結果、調節器２は、調節器１における
設定器１２による設定値に追従し一致している設
定値を、設定器２２から供給され、またその時点
における調節器２の調節出力は調節器１のそれと
同じ筈であるから、シヨツクレスな切換を実現す
ることができる。

以上、説明したとおりであるから、本発明によ
れば、PI調節器切換方式において、シヨツクレス
な切換を実現できるという利点がある。

本発明の実施例の説明では、予備用としての調
節装置の自動追従について述べてきたが、常用さ
れる現用としての調節装置についても、自動追従
装置を追加する事により、常用←→予備の相互切換
が可能となる事は明白である。

また、今後、調節装置をデイジタル化した場合
においても、同様の手法によつて本発明を実施す
ることにより同様の効果を得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はPI調節器切換方式の従来例を示すブロ
ツク図、第２図は、第１図において調節器２をPI
調節器として動作させた場合における各部信号レ
ベルの時間的変化を示すタイムチヤート、第３図
は本発明の一実施例を示すブロツク図、である。 符号説明 １，２……PI調節器、３……自動追
従装置、１１，２１……PI演算回路、１２，２２
……電動設定器、１３，２３……制御変数検出
器、３１……偏差演算器、３２……パルス発生
器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 現用としての第１のPI調節器と予備用として
   の第２のPI調節器を同一制御対象に対して設け、
   第１の調節器に障害が発生したときには、第２の
   調節器に切り換えて制御動作を続行するようにし
   たPI調節器切換方式において、常時は、予備用と
   しての第２のPI調節器は、第１の調節器出力を設
   定値とし、自らの調節器出力を検出値として調節
   動作を行なうことにより、自らの調節器出力を第
   １の調節器出力と一致させるようにし、第２のPI
   調節器が予備用から現用に切り換えられたとき、
   該調節器に設定値を供給することになる設定器
   （以下、第２の設定器と云う）は、該設定器から
   の設定値と、制御対象からの検出値との間の偏差
   が解消するように偏差調節手段によつてその設定
   値を制御されることにより、第１のPI調節器用の
   第１の設定器と同じ設定値を保持するようにし、
   第１の調節器から第２の調節器への制御動作切換
   に際し、該切換がシヨツクレスになされるように
   したことを特徴とするPI調節器切換方式。