JPS6320503A - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、積分要素を演算部に含むｉ、Ｉｉ御装置に係
わり、特に機器の保護等の理由から操作信号の値を制限
する場合における応答性の改善を図った制り■１に関づ
る。

（従来の技術） 一般に、制ｔａｌｌ　ｆｊｌ　８設定値に保つために制
御対象に加えられる操作信号は、無限に大ぎく（又は小
さく）できるもので（よなく、ｑ器の保護等の理由によ
り種々のｉ、ＩＩ限を受ける。

ところで、一般の制御量：’ｅｔ　Ｔ：は演算部に積分
要素が含まれているため、演算部の出力信号は制御ωが
設定値を超えるまで増加（又は減少）し続ける。そのた
め、演算部出力信号をそのまま操作信号とした場合に１
よ、操作信号が上述の制限を超えてしまうことがある。

従来そのような可能性がある場合には、演算Ｍｌｔの後
段に制限部を挿入して操作信号の値を所定のυ）限値以
内に制限している。

（発明が解決しようとする問題点） 第２図は本発明の一実施例の応答特性（実線）と上記従
来装置の応答特性（破線、二点鎖Ｉ！１１）とを対比し
て示したものである。同図に示されているように、従来
装置では、例えばゐｌｌ　１２１１聞３２が設ｆ　ｔａ
　３より小さいため操作信号３８を増加させている状態
において、操作信号３８が制限値に達したためこれをυ
１限した（ｖｔ点１１）後も、演算部出力（ｃａ号３６
は制御量３２と設定値３との偏差によって増加を続けや
がて飽和レベルに達する。制■υ３２が設定値３を超え
た時点ｔ２から、演算部出力（Ｍ号３６は減少に転じる
が、この時；山ｎ　？出力信号３６　ｔ、を飽和レベル
から減少を開始するため、制限値に戻って来るまでに要
する時間だｔ〕操作信号３８の減少開始時ルＪが’ｉｌ
ｎれる。その結果、２．１１１２１１吊３２のオーバー
シュートが大きくなり、整定時間も長くなってしまう。

本発明は、かかる問題を解消すべくなされたちので、操
作信号の伯を制限している状態（以Ｆ、出力制限状態と
いう）においても、良好な応答性が得られるａｉｌｌ　
ｔｉ＋装置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） 上記目的達成のために本発明は、積分要姦を演（）部に
含む制＋２１１装置において、上記ｆ４算部でのへｉｉ
算結果が所定の制限値を超える状態になることを判定し
て、上記病ね結果を上記制限値と同（ｊ４に保つことに
より、演算部の出力信号を制限値以内に制限するように
したものである。

（作　用） 制御量と設定値とのへ差信号に基づき浜わ部の演算結果
は増加（又は減少）して行くが、その値が未だ制限値に
遼していない段階では、演算結果はそのまま演算部から
出力される。やがτ、上記演算結果がｉｌｌ限値に達し
制限値を超える状態になると、演算結果は強ゐ目的に制
限値と同値に保たれる。以後制＠亀が設定値に達１６ま
では、偏差信号に基づき演Ｑ結果は依然として増加（又
は減少）しようとするのでａ−１限値を超える状態が続
く。従って、その間は１ｆｌｉｔ３結果は制限値に強υ
ｌ的に保持されて、演算部の出力信号はａ１１１限値に
保たれる。

やがて制御量が設定値を超え偏差信号の殉性が反転する
と、偏差信号に基づく演算結果は減少（又は増加）に転
じる。これにより、演算結果は今まで制限値と同じ値に
保たれていたので、この制限値の値から減少（又は増加
）を開始する。従って、上記制限は解かれ演算部出力信
号は直らに、１．ＩＩ限値の値から減少を開始する。

このように、演算結果に制限を加えることにより演Ｑ部
の出力信号自体を制限値の範囲内で動作させるようにし
ているため、この演算部出力信号をそのまま操作信号と
して出力させることができ、従来のような応答遅れも生
じない。

（実施例） 以下、実施例により本発明を説明する。

第１図ｔよ不発１９］の一実施例の構成を示ツブロック
図である。同図に示すように、迅り御対象１から本１１
制御装置１００にフィードバックされた制御量２と設定
値３との偏差信号４は追従機能付Ｐ１演筒部５に入力さ
れ、この追従ｎ能付Ｐ１演算？；ＩＩ　Ｆ）の出力信号
６は二方向へ分岐されて、一方は選択スイッチ７の一方
の接点を介してそのまま操作信号８としてυＩＨ対象１
へ出力され、他の一方は制限部９をに入力され、このル
リ御部９の出力信Σ）１０が選択スイッチ７の他方の接
点を介して操作信号８として出力されるようになってい
る。

追従纏能付Ｐｉ演算部５は、追従指令信号１２の入力が
無いときは、偏差信号４の比例積分（ＰＩ）演算を実施
してその結果を出力信号６とし、追従指令信号１２０入
力が有るときは、ＰＩ演尊を停止しその演算結果を追従
基準として入力されている操作信号８と同じ値に保持し
てこの演惇結果を出力する。

選択スイッチ７は、操作信号８を演客）部出力信＠８又
は制限部出力信号１０のどららにするかを選択するもの
である。この両イ５号のいずれを選択するかは、制御２
１１対象１の都合によって決まり、これは外部条件１３
として例えばるり御対象１の状態に応動するリレーによ
って与えられる。例えば、平常時は演算部出力信号６が
選択され、制御対象１の一部１２５の故障などで４１１
１２１１範囲をａｉｌｌ限する必要が生じたような場合
は制限部出力信号１０が選択される。

制限部９は、演算部出力信号６を所定の制限値（，１，
１１ｔｌｌ対象１により上限値のみ、下限値のみ又はそ
の両方の各場合がある）以内の値に制限して出力するも
のである。この制限部９には制限中判定部１４が接続さ
れている。このυ１限中判定部１４は、選択スイッチ７
により操作信号８としてａ、＋Ｉ限郡部出力信号１０選
択されており、かつυ１限部９ｈ＜　ｖｓ算郡部出力信
号６制限中であるときに制限中判定信号１５を出力する
。

追従機能付Ｐ　Ｉ演算８ＩＳ５の偏差信号入力端には、
偏差信号４の極性を判定する極性判定部１６が接続され
ている。この極性判定部１６は、偏差信号４の極性がそ
のＰｌ＆ｉｊｎ結果を制限部９の制限値を超える方向へ
変化させるような極性であるときに極性判定信号１７を
出力する。即ち、上記ｔｉｔ！限値が例えば上限値の場
合は、上記演篩結果が増加方向つまり偏差信号４が正信
号のときに、逆に下限値の場合は負信号のときに、それ
ぞれ極性判定１８号１７が出ノ〕される。

この極性判定信号１７と制限中判定部１４からの制限中
判定信号１５は追従判定部１１に入力される。追従判定
部コ１は、上ＲＬ！両信号が同時に存在するときに追従
指令信号１２を追従機能付ＰＩ演算部５へ出力する。

次に、上記のように構成された本実施例の作用を、上記
制限値が上限値である場合を例にとり、第２図を参照し
て説明する。ここで、選択スイッチ７は制限部９の側に
投入されているものとする。

最初の状態として、時点ｔ。のように制ｔｌｌｆｆｉ２
が設定値３より小さい状態を考える。操作信号８はＰＩ
演算により増加し、やが１制限値に到達する（ｖＩ点ｔ
１）と、制限部９により出力制限を受けて一定となる。

これと同時に、制限中判定部１４からυ１限中判定信号
１５が出力される。

一方、このとき極性判定部１６からは権性判定仁号１７
が出力されているため、追従判定部１１から追従指令信
号１２が出力され、追従薇能付ＰＩ演筒部５はＰＩ演算
を中止して操作信号８つまり制限値に追従し、演算部出
力信号６は制限値と同じ値に保たれる。

やがて制御■２が設定ｇｒ１３を越える（時点ｔ２）と
、極性判定部１６が極性判定信号１７を発しなくなるた
め、追従判定部１１は追従指令信号１２を停止する。こ
れにより、追従機能付ＰＩＩ算部５は通常のＰＩ演篩を
再開し、演算部出力信号６は演算再開時の値つまり制限
値の値から減少を開始し、従って操作信号８も同時に減
少を始める。

このように、制御２１１ｍ２が設定値３を超えると直ち
に操作量８が減少を開始し、従来装置のような操作信号
３８の応答遅れが無いので、制ｔ１１２を少ないオーバ
ーシュート退で早期に設定値３に制ｔｉｎすることがで
きる。

第３図は本発明の他の実施例の構成を示す。同実施例は
、本発明をマイクロコンピュータを用いて実現したちの
で、制ｔｌｌＪ２及び外部条件１３の入力並びに操作信
号８の出力を実行する入出力量Ｎ１８と、入出力装置１
８の制御及び各種演算を実施するＣＰＬＪ１９と、演算
結果や入出力データ等を記憶するメモリ２０とから１ｉ
ｌｌｌｌｌ装置２００が構成される。

第４図は本実施例の演０処理のフローチャートを示づ。

同図を参照して本実施例の作用を説明すると、まずＣＰ
ＩＪ１９が入出力装置１８に指令を発し、υ制御ぷ２を
取り込む（ステップ４００）。

次に、メモリ２０に予め記録しである設定値３と制＠Ｆ
ｎ２との偏差を求め（ステップ４１０）、この偏差のＰ
ＩＷｔ１５を実施して出力制限状態でない場合の操作信
号８の値を計算づ゛る（ステップ４２０）。

次に、再び入出力装置１８に指令を発して外部条件１３
を入力しくステップ４３０）　、出カイ１１限を行うた
めの外部条件が成立しているか否かのチェックを行なう
（ステップ４４０）。

外部条件不成立の場合は、上記ＰＩ演峰結果を入出力装
置１８へ送って操作信号８とし−（制御対象１へ出力す
る（ステップ４５０）。つまり、通常のＰ　Ｉ　ｉ！ｉ
制御を行なう。

外部条件成立の場合は、上記ＰＩ演算結果がメモリ２０
に予め記録しである制限値を超えているか否かを判定す
る（ステップ４６０）。その結果、ＰＩ演算結果が制限
値を超えていない場合は、ＰＩ演算結果を操作信号８と
して出力する。また１、ＩＩ限値を超えている場合は、
Ｐ’ｌ演算結果を制限値の値に置き換えて（ステップ４
７０）、このＰＩ演算結果を上記と同様のプロセスで出
力する。

これにより、操作信号８は制限値の賄に制限される。

以上の動作をタイマーにより一定周期亀に繰り返す（ス
テップ４８０〉ことにより、第２図と同様の出力が得ら
れ、出力制限状態においても応答性のよいｉ、１１１２
１１が行なえる。

また、マイクロコンピュータを使用した本実施例は、ア
ナログ回路で構成した第１図の実施例に比較して、部品
点数が少なくて流むので経列的であり、またＦ〕Ｉ演篩
部の追従動作もメモリ内の数値の置き換え（ステップ４
７０）だけでできるので−制御周期で迅速に完了する等
の利点がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば演算部での演昨結
果を制限することにより操作信号を制限するようにして
いるため、かかる出力制限状態での操作信号の応答遅れ
がなくなり、オーバーシュート（又はアンダーシュート
）を少なくかつ早■１に制御１ｍを設定値に制御するこ
とができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は同一実施例の動作特性と従来装置のそれとを対比
して示した図、第３図は本発明の他の実施例の構成を示
すブロック図、第４図は同地の実施例の動作を示すフロ
ーチャートである。 １・・・制御対象、２・・・制ｔｉｌｆｉＬ３・・・設
定値、４・・・偏差信号、５・・・追従機能付ＰＩ演算
部、６・・・演算部出力信号、７・・・選択スイッチ、
８・・・操作信Ｆ）、９・・・制限部、１０・・・制限
部出力信号、１１・・・追従判定部、１２・・・追従指
令信号、１３・・・外部条件、１４・・・制限中判定部
、１５・・・−１眼中判定信号、１６・・・極性判定部
、１７・・・極性判定信号、１８・・・入出力Ｍｔｌ、
１９・・・ＣＰｔＪ、２０・・・メモリ、１００．２０
０−・・制御ｉｉ。 出願人代理人　　Ｆｉ　　　藤　　−雄第１図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、積分要素を演算部に含む制御装置において、前記演
   算部での演算結果が所定の制限値を超える状態にあるこ
   とを判定して、前記演算結果を前記制限値と同値に保つ
   ことにより、前記演算部の出力信号値を前記制限値以内
   に制限することを特徴とする制御装置。 ２、前記判定は、前記演算部の出力信号値が前記制限値
   と同値であり、かつ前記演算部に入力されている偏差信
   号の極性が前記演算部の出力信号値を前記制限値を超え
   る方向へ変化させる極性であることを判定することによ
   り行ない、この判定がなされたときには前記演算部の演
   算を停止させることにより、前記演算結果を前記制限と
   同値に保つことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の制御装置。 ３、前記判定は、前記演算結果が前記制限値を現実に超
   えたことを判定することにより行ない、この判定がなさ
   れたときには前記演算結果を前記制限値に置き換えるこ
   とにより、前記演算結果を前記制限値に保つことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の制御装置。