JPS6263301A - 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】 ・ぐ産業上の利用分野〉 本発明は運転状況によって動特性が変化する制御対像よ
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）演算を実行する調節計のＰ、１．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
チューニング調節Ｈ１の改良に関する。

〈従来技術〉 限界ｒｊ４度法を用いたオートチューニング調節針の典
型的な構成例（昭ｆ（１４５年計測自動制御学会論文集
ｖｏ　ｌ　６．Ｎｏ６）を第３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ｉＩ！Ｊｔｌｌ
対象、２　ハコ（７）　ｉ’Ｊ　ＩＩＩ　対象Ｊ：　リ
（７）　ｉｌｌ’Ｊ　定１ａ　Ｐ　Ｖ　ト設定値ＳＶの
偏差εに対してＰ、Ｉ、Ｄ演算を実行して操作用ｈＭ■
を制御対象１に発Ｍする主調節手段、３は主調節手段２
に並列的に接続された補助ＷＪ節千手段、偏差εに対し
て比例演算を実行して出力Ｆを主調節手段の標作出力Ｍ
Ｖに加算する。Ｋｕはその比例ゲイン、４はその入力側
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Ｉ　Ｆ　ａと設定振幅Ｓａとの偏差を比例積分
演算して補助調節手段３のゲインＫｕ　　を変更するゲ
イン制御回路である。

この様な補助調節手段のループ構成により、振幅Ｆつが
一定！ｉ！　Ｓ　ａとなる限界振動出力Ｆ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は限界撮動が発生している
状態における補助調節゛手段のゲインＫｕ′及び限界振
動の周期Ｐｕに基づき主ｌｉ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Ｊ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　　′　＋Ｋｐ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　（１）となる。Ｋｕに係数αをかけ
たものを、７ｉｅｇｌｅｒ、Ｎ１ｃｈｏｌｓ法では比例
ゲインＫｐどするから、 Ｋｐ−α・Ｋｎ　　　　　　　　　　　　　（２）であ
り、したがってＫｕ′とＫｐの関係は、Ｋｐ−α・Ｋ、
”／（１−α）　　　　　（３）となる。

主調節手段のＰ、１．Ｄ演算を、 Ｍ　Ｖ　＝　Ｋ　ｐ　（１＋　１　／　Ｔ　ｘ　Ｓ　＋
　Ｔ　ｏ　ｓ　）　６とした時、Ｐ、１．Ｄ演算の適正
なパラメータは、Ｋｐ　”　０　、４３　Ｋｕ　− ＴＩ　＝０．５Ｐｕ Ｔｏ　””０．１２５Ｐｔｔ とされる。しかし、このパラメータは制御対象に応じて
若干補正した方が良い制御結果を得る場合もある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 この様な構成のオートチューニング調節計では、一定振
幅の限界撮動を１りるためのゲイン制御手段７として比
例積分演律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、制御対象によっては振動の持続的発生が好ましくな
い場合がある。

本発明は、この様な問題点を解？ノシしたオートチュー
ニング調節計の提供を目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 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、′ｖｉＩ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、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ｌＩｗ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
せしめた点にある。

く作用〉 本発明によれば、チューニング開始指令が与えられた時
のみ測定値ＰＶの振幅が設定振幅に達するまで補助調節
手段のゲイン１く。′が上昇制御差れる。振幅が設定値
に達した時点のタイミングでゲインＫｕ＝と振動の周期
Ｐｕに基づき主調節手段の制御演算パラメータがチュー
ニングされる。

以下このチューニングのシーケンスが一定回数又はチュ
ーニング終了信号が発生するまで繰りかえされる。

（実施例〉 第１図により本発明の一実施例を説明する。第３図と同
一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。

１１は補助調節手段３のゲインａｉｌＪ御手段であり、
チューニング開始指令８丁を受けてゲインＫｕ′をゼロ
より時間と共に上昇制御し、測定値ＰＶ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制御を停止す
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ＰＶの撮動周期
の過去の数サイクルを記憶、し一番古い記憶値を最新の
周期情報で更新する機０しを有しており、摂動の振幅が
設定値にに達したタイミングいお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１１ＩＩＰｕと
して出力する。

この出力Ｐ８と補助調節手段のゲイン１く。′σ情報が
チューニング本設１５にに導かれて第３Ｇの場合と同じ
アルゴリズムで主調節手段１のＰ。

ｒ、Ｄパラメータが変更設定される。

第２図により動作を説明する。（Ａ）は補助ｕ節手段の
比例ゲインＫｕ′の変化、（Ｂ）は測方（ａｐｖの微動
変化を示ず。

チューニング開始指令ＳＴがチューニング指千手段１２
より発生される時刻ｔ１までは補助［手段３のゲインＫ
ｕ−はゼロに保持されており、測定値Ｐ■の振動はスパ
ンの２〜３％と小さく、限界４Ｎ肋は存在しない。

時刻ｔ１でチューニング開始信号ＳＴが光信されると、
ゲイン制御手段１１により補助Ｘ１節手口３のゲインは
ゼロよりステップ状にＫｏまで上前制御され１、以下Δ
ｔ＠間毎にΔにづつステップ状に上昇制御される。

補助調節手段のゲインの上昇によって制御ループに限界
振動が発生して測定値Ｐｖの振幅は時間と共に増加する
。この振幅の値が振幅設定値Ｓａ）　　（スパンの５〜
６％程度）に時刻ｔ２で達したり１　　イミングにおけ
るゲインに８−及び撮動の周期の過去数サイクル分の記
憶値の羊均偵Ｐ１１がチューニング手段１５に入力され
、オートチューニングＩ　　が実行される。時刻ｔ３の
タイミングで補助調節手段のゲインはゼロにリセットさ
れ、適当な休止時間をおいて時刻ｔ３より再び同様なジ
−タンスのオートチュ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する。

チューニングの必要回数はＩＩＩ　ｍ対象により異なる
ので、開始指令と停止指令を手動操作するＩＩ能ととも
にチューニング回数をあらかじめセットしておく機能を
付加する構成としておいても良い。

〈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計と同様
に制御対像をＰ、Ｉ、Ｄ制御しながら制御ｎ量を余り変
動させることなく、パラメータ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）限界振動の振幅制御のためのゲイン制御手段とし
て比例積分特性の演算回路を使用せず、一定時間毎に補
助ｉｉｓ’ｐ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は不要となる。

（２＞！ＩＪｍ対象によっ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、
Ｉ、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、ＩＱ御対象に与える影響を最
小とする事ができる。従ってバッチ制御等でスタート時
のみオートチューニングを実施する操作も容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実胞例を示す構成図、第２図はその
動作説明図、第３０は従来技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・・・
補助調部手段　　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・・・振動周期検出手段　　１５・・・チューニン
グ第１図 第３図

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、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。