JPS6324301A - Process control device - Google Patents

Process control device

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Publication number
JPS6324301A
JPS6324301A JP13208487A JP13208487A JPS6324301A JP S6324301 A JPS6324301 A JP S6324301A JP 13208487 A JP13208487 A JP 13208487A JP 13208487 A JP13208487 A JP 13208487A JP S6324301 A JPS6324301 A JP S6324301A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
control
target value
desired value
disturbance
deviation
Prior art date
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Pending
Application number
JP13208487A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ryuichi Kuwata
桑田 龍一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS6324301A publication Critical patent/JPS6324301A/en
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Abstract

PURPOSE:To easily execute an optimum mode control even at the time of changing a desired value, by executing a control operation, based on a deviation of the desired value and a controlled variable by a control operation part in accordance with a set transfer function, and also, providing a desired value input filter which can set freely a necessary time constant. CONSTITUTION:A deviation of a desired value and a controlled variable, which passes through a desired value input part filter 11 is operated by a deviation computing element 12, and based on this deviation value, a control operation part 14 executes a control operation and calculates a manipulated variable for operating a control object process 13 for allowing the controlled variable to coincide with the desired value. A result of this calculation and a disturbance are supplied through an input terminal 15 and the controlled variable is outputted from the process 13. To these operation part 14 and filter part 11, respectively, a necessary transfer function and a necessary delay time constant calculated by a parameter operation part 17 with respect to setting of a response waveform time constant setting part 16 corresponding to a disturbance and a target change are supplied, and an optimum mode control can be executed by an easy setting operation, not only against the disturbance but also even at the time of changing the desired value.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の第1」用分野) 本発明は、プロセス制御、特にむだ時間特性を含む制御
対象を制御する場合に適したプロセス制御装置(システ
ム)に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (First industrial field) The present invention provides a process control device (system) suitable for process control, particularly for controlling a controlled object including dead time characteristics. Regarding.

(従来の技術) 従来のプロセス制御において、プロセスの遅れ時定数に
対して長いむだ時間がある場合には、第2図のような通
常のP I Did節計を用いたフィードバック制御系
では制御が困難になる。このため制御器として、主調節
計のまわりにプロセス動特性をシミュレートしたモデル
を持ったマイナールーズを設けた、スミスの制御装置(
第3図)や、第3図の制御演算特性をもった制御装置が
使用されることがある。
(Prior art) In conventional process control, if there is a long dead time with respect to the delay time constant of the process, the feedback control system using the normal P I Did moderator as shown in Fig. 2 cannot control the process. It becomes difficult. For this reason, Smith's control system (1) is equipped with a minor loop around the main controller that has a model that simulates the process dynamic characteristics.
(Fig. 3) or a control device having the control calculation characteristics shown in Fig. 3 may be used.

但しこれらの図で記号は下記の通υである。However, the symbol in these figures is the following υ.

Gpe−LPS:制御対象プロセスの動特性を表す伝達
関数 Gp:  むだ時間を除いたプロセス伝達関数Lp: 
 プロセスむだ時間 S : ラプラス演算子 Go:  制御演算部の特性を表す伝達関数Gcs” 
 スミスのftjli御器における主稠節計の伝違関数 G、i%f:  プロセス特性Gpをシミュレートした
モデルの伝達関数 り、+’vI:  7’ロセスむだ時間のシミュレート
値Gck’  第4図の制御器の主調節計の伝達関数し
かし、これらの制御装置を使用する場合において、目標
値変更に対する制御性に注目して制御パラメータを決め
ると、外乱に対する制御性が悪くなる(回復が遅1.−
.)。
Gpe-LPS: Transfer function Gp representing the dynamic characteristics of the controlled process: Process transfer function Lp excluding dead time:
Process dead time S: Laplace operator Go: Transfer function Gcs that represents the characteristics of the control calculation section
Transfer function G of the principal density meter in Smith's ftjli controller, i%f: Transfer function of the model simulating the process characteristic Gp, +'vI: 7' Simulated value of process dead time Gck' 4th Transfer function of the main controller of the controller shown in the figure However, when using these control devices, if control parameters are determined with focus on controllability against target value changes, controllability against disturbances will deteriorate (recovery may be slow). 1.-
.. ).

他方、外乱に対する制御性に注目して制御パラメータを
決めると、目標値変更時に制御性が悪くなる(オーバー
シュートし振動気味になる)。
On the other hand, if control parameters are determined with attention to controllability against disturbances, controllability deteriorates when the target value is changed (overshooting occurs and vibrations tend to occur).

このため従来状のような手段がとられている。For this reason, conventional measures are being taken.

(1)  目標値変更か外乱に対してかのいずれか一方
に注目して制御パラメータを決め、他方の場合の制御性
の悪化には目をつむる。
(1) Determine control parameters by focusing on either target value change or disturbance, and ignore deterioration of controllability in the other case.

(2)  目標値変更時の最適パラメータ値と外乱に対
する最適パラメータ値の中間の値を用い、目標値変更及
び外乱のいずれに対しても最適にはならないが両者の妥
協的な制御性を実現する。
(2) By using a value intermediate between the optimal parameter value when changing the target value and the optimal parameter value for disturbance, it is not optimal for either changing the target value or for disturbance, but it achieves controllability that is a compromise between the two. .

(3)通常は外乱に対して最適制御が得られるように制
御パラメータを設定しておき、目標値変更の必要が生じ
た時には、目標値変更制御に最適なパラメータに設定し
直して目標値変更を行う。プロセスが新しい目標値に整
定した後、再び外乱制御用の制御パラメータ値に戻して
おく。
(3) Normally, control parameters are set so that optimal control can be obtained against disturbances, and when it becomes necessary to change the target value, the target value is changed by resetting the parameters to the optimal parameters for target value change control. I do. After the process has settled to the new target value, the control parameter values for disturbance control are returned again.

この場合、操作に人手を要し、操作ミスも発生しやすく
、また目標値変更時に外乱が加わった場合に対処できな
い欠点がある。
In this case, there are disadvantages in that the operation requires manpower, operation errors are likely to occur, and it is not possible to deal with disturbances when changing the target value.

(4)  目標値変更制御用と外乱制御用の2種類の制
御演算部を備え、あるいは2種類の制御パラメータの組
を備えていて、常時は外乱制御モードで制御していて、
目標値変更の発生を検知すると自動的に目標値変更制御
用演算部に切換え、プロセスが新しい目標値に整定した
と判定すると外乱制御用の演算部に切換える制御器を用
いるO (発明が解決しようとする問題点) この場合、演算制御部が2種類必要になシ、またそれら
のバンプレス切換えや、目標値変更制御期間の自動判定
機構が複雑になり高価になる欠点があった0また前述の
(3)項と同じく、目標値変更制御時に外乱が加わると
対処できない欠点があった。
(4) It is equipped with two types of control calculation units, one for target value change control and one for disturbance control, or is equipped with two types of control parameter sets, and is always controlled in disturbance control mode,
A controller is used that automatically switches to a calculation section for target value change control when detecting the occurrence of a change in target value, and switches to a calculation section for disturbance control when it is determined that the process has settled to a new target value. In this case, two types of arithmetic control units are required, and the bumpless switching between them and the automatic determination mechanism for the target value change control period are complicated and expensive. As in item (3) above, there is a drawback that it cannot be dealt with when disturbances are added during target value change control.

また、第2図のような通常の制御系でPIDID調節用
いた場合には、その制御パラメータ(比例ゲイン;積分
時間;微分時間)の値の決め方及び調整の仕方はわかっ
ている。しかし第3図のスミスの制御器の主調節計とし
てPID調節計を用いた場合には、制御パラメータの望
ましい値は第2図の系の場合と異なシ、パラメータ値と
制御系の応答波形の物牙的対応関係が明確でなくなり、
パラメータ調整が非常に難かしい状況にあった。
Furthermore, when PIDID adjustment is used in a normal control system as shown in FIG. 2, it is known how to determine and adjust the values of the control parameters (proportional gain; integral time; differential time). However, when a PID controller is used as the main controller for the Smith controller in Figure 3, the desirable values of the control parameters are different from those in the system in Figure 2, and the relationship between the parameter values and the response waveform of the control system is different from that of the system in Figure 2. Physical correspondence is no longer clear,
The situation was extremely difficult to adjust parameters.

本発明の目的は、前述の従来技術の欠点を解消し、むだ
時間を含む制御対象を目標値変更時も、目標値一定で外
乱に対して制御している時にも、乗過モードで制御する
プロセス制御装置(システム)を得ることにしている。
It is an object of the present invention to eliminate the drawbacks of the prior art described above, and to control a controlled object including dead time in a ride-through mode even when the target value is changed or when the target value is kept constant and controlled against disturbances. We are planning to obtain a process control device (system).

また、目標値変更および外乱による制御応答波形を規定
する、波形の時定数を調整パラメータとして設定するだ
けで、制御対象プロセスの制御量応答波形が所望の形に
なるように自動制御する、制御パラメータ設定・調整が
容易なプロセス制御装置(システム)を得ることを目的
としている。
In addition, by simply setting the time constant of the waveform, which defines the control response waveform due to target value changes and disturbances, as an adjustment parameter, the control parameter automatically controls the controlled variable response waveform of the controlled process to the desired shape. The objective is to obtain a process control device (system) that is easy to set up and adjust.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

この発明は、上記目的を達成するためにむだ時間特性を
含む制御対象から得られる制御量とその目標値との偏差
を求める偏差演算手段と、外乱に対する前記制御量の応
答が所望の減衰特性になるように設定された伝達関数に
基づき、前記偏差に対して制御演算を実行して前記制御
量を前記目標値に一致させる操作量を算出する制御演算
手段と、前記目標値の変更に対しては前記制御量の応答
が前記むだ時間を含む指数関数的な立上シ特性になるよ
うに少なくとも−次遅れ特性を有する伝達関数の遅れ時
定数が設定された目標値入力フィルタ手段とを備えたも
のである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a deviation calculation means for calculating a deviation between a controlled variable obtained from a controlled object including dead time characteristics and its target value, and a response of the controlled variable to a disturbance to achieve a desired damping characteristic. control calculation means for calculating a manipulated variable for making the control amount match the target value by performing a control calculation for the deviation based on a transfer function set to make the change in the target value; and target value input filter means, in which a delay time constant of a transfer function having at least -order lag characteristics is set so that the response of the controlled variable has an exponential rise characteristic including the dead time. It is something.

(作用) この発明は、上記の構成にょシ、外乱の変動に対しては
制御演算手段の伝達関数に基づき制御量の応答を所望の
減衰特性にすることができると共に、目標値の変更に対
しても目標値入力フィルタ手段の伝達関数に基づき制御
量の応答を所望のむだ時間を含む指数関数的な立上り特
性にすることができる。
(Function) With the above configuration, the present invention can make the response of the controlled variable to a desired damping characteristic based on the transfer function of the control calculation means to fluctuations in disturbance, and can also respond to changes in the target value. However, the response of the controlled variable can be made to have an exponential rise characteristic including a desired dead time based on the transfer function of the target value input filter means.

(実施例) 以下本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する。(Example) An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の実施例の概念的構成図である。FIG. 1 is a conceptual block diagram of an embodiment of the present invention.

11は目標値信号を入力する目標値入力部フィルタ、1
2は目標値入力部フィルターの出力とttilJ #対
象プロセス13の制御量を突合せて偏差を出力する偏差
演算回路、14は偏差信号から制御器を目標値に一致さ
せる制御対象プロセスを操作する之めの操作量を算出す
る制御演算部、15は外乱と操作量とを入力して制御対
象プロセスを操作する操作端であシ、偏差演算回路と制
御演算部とからなる制御器の目標値信号の入力部に伝達
関数G、の目標値入力部フィルタ11を附加した構成の
制御装置(システム)である。
11 is a target value input section filter for inputting a target value signal;
2 is a deviation calculation circuit that compares the output of the target value input section filter with the control amount of the target process 13 and outputs a deviation; 14 is a circuit that operates the controlled process to make the controller match the target value from the deviation signal; 15 is an operating terminal that inputs disturbance and operation amount to operate the controlled process, and calculates the target value signal of the controller consisting of a deviation calculation circuit and a control calculation section. This is a control device (system) having a configuration in which a target value input section filter 11 with a transfer function G is added to the input section.

ここで、目標値入力部フィルタ11は、伝達関数が 1 +TF3 S 1+TF2S などの特性をもったものであり、アナログ回路やディジ
タル演算で実現されている。
Here, the target value input section filter 11 has a transfer function such as 1+TF3S1+TF2S, and is realized by an analog circuit or digital calculation.

即ち、この制御装置(システム)を用いた制御系で、外
乱に対する制御量の伝達関係はとなり、目標値一定で外
乱に対して制御している場合には、目標値入力部フィル
タ11は動的には制御になんら関与していない。このた
め、制御演算部14の構成及び特性を定める伝達関数G
cは外乱に対して最適な制御を実現するように任意に決
めることができる。
That is, in a control system using this control device (system), the transmission relationship of the control amount with respect to disturbance is as follows. When controlling against disturbance with a constant target value, the target value input section filter 11 is dynamically is not involved in any control. For this reason, the transfer function G that defines the configuration and characteristics of the control calculation section 14 is
c can be arbitrarily determined so as to achieve optimal control against disturbances.

次に前述のようにしてGcを決めた場合の、目標値変更
に付する制御量の伝達関数は である。したがって目標値入力部フィルタ11は、その
特性(伝達関数OF )が目標値変更時のこの制御系の
応答を最適にするように設計したものを使用している。
Next, when Gc is determined as described above, the transfer function of the control amount to be applied to change the target value is as follows. Therefore, the target value input section filter 11 is designed so that its characteristics (transfer function OF) optimize the response of this control system when changing the target value.

この結果、この制御器!(システム)は、目標値変更に
対しても最適な制御モードで作動する。
As a result, this controller! The (system) operates in the optimal control mode even when changing the target value.

更に、制御演算部14及び目標値入力部フィルタ11の
パラメータ設定を容易にする九めに、第5図に示すごと
き、ポテンショメータなどのアナログ設定器や、パルス
発生器;ディジスイッチ;キーボード:タイプライタ;
 GRTライトペンなどのディジタル設定器。あるいは
外部の上位制御装置などから時定数に相当する信号が送
られてくる場合には、それらの信号を保持する保持器等
の応答波形時定数設定部16及び設定された時定数から
前記制御演算部14の制御パラメータ(例えば、比例ゲ
イン;積分時間;微分時間)及び目標値入力部フィルタ
11のフィルタ時定数に変換するパラメータ演算変換部
17全設け、目標値変更や外乱に対する応答波形全規定
する時定数さえ設定すれば、演算制御部14と目標値入
力部フィルタ11のパラメータが自動的に調整されるよ
うになって贋る。
Furthermore, to facilitate the parameter setting of the control calculation section 14 and the target value input section filter 11, as shown in FIG. 5, analog setting devices such as potentiometers, pulse generators; digital switches; keyboard: typewriter ;
Digital setting device such as GRT light pen. Alternatively, when signals corresponding to time constants are sent from an external host control device, etc., the response waveform time constant setting section 16 of a retainer, etc. that holds those signals and the control calculation are performed from the set time constants. A parameter calculation conversion section 17 is provided to convert the control parameters of the section 14 (e.g., proportional gain; integral time; differential time) and the filter time constant of the target value input section filter 11, and fully defines the response waveform to a target value change or disturbance. As long as the time constant is set, the parameters of the arithmetic control section 14 and the target value input section filter 11 are automatically adjusted.

さらに、プロセス動特性が変動し、しかもこの変動にこ
の制御架(!t(システム)?自動的に対処させたい場
合には、第6図に示す構成も採用できるようになってい
る。すなわちこの場合には、プロセス動特性同定部18
を設け、プロセス及び制御装置出力の状態量を入力して
プロセス動特性同定演算を行う。
Furthermore, if the process dynamic characteristics fluctuate and you want to automatically deal with these fluctuations, the configuration shown in Figure 6 can also be adopted. In this case, the process dynamic characteristic identification unit 18
A process dynamic characteristic identification calculation is performed by inputting the state quantities of the process and the control device output.

この結果求まつ之プロセスパラメータ(プロセスゲイン
プロセス遅れ時定数;むだ時間など)をパラメータ演算
変換部17と制御演算部14が受け、これらの内部にあ
るプロセスモデルパラメータを、自動的に実プロセスの
状態に合致させることができるようになっている。
The resulting process parameters (process gain process delay time constant; dead time, etc.) are received by the parameter calculation conversion unit 17 and control calculation unit 14, and the internal process model parameters are automatically converted into the state of the actual process. It is now possible to match the

このような回路構成の本願装置の作tJbを図面を参照
しなから詳拙に説明する。
The construction of the device of the present application having such a circuit configuration will be described in detail with reference to the drawings.

制御対象プロセスの動特性が「1次遅れ+むだ時間」す
なわち伝達関数がc3)式もしくはこの形で近似できる
とする。
Assume that the dynamic characteristics of the controlled process are "first order delay + dead time", that is, the transfer function can be approximated by the formula c3) or this form.

ここでKPはプロセスゲイン、TPはプロセス遅れ時定
数、LPはプロセスむだ時間である。(Sニラプラス演
算子) この制御対象を制御器例えば第3図のスミスの制御器形
の制御器GCで制御し、かつこの主調節計部(Gas)
として、(4)式に示す伝達関数のPID調節計もしく
はPID演算部を採用した場合その制御パラメータを次
式で(TDは後述)もしPID演算特性が であれば で計算して制御パラメータ設定をすれば、ステップ状外
乱がプロセスに加わった場合に、その制御量応答波形は
第7図のようになる。
Here, KP is a process gain, TP is a process delay time constant, and LP is a process dead time. (S nira plus operator) This controlled object is controlled by a controller such as the Smith controller type controller GC in FIG. 3, and this main controller section (Gas)
If a PID controller or PID calculation unit with the transfer function shown in equation (4) is adopted, its control parameters are calculated using the following equation (TD will be described later), and if the PID calculation characteristics are Then, when a step disturbance is added to the process, the controlled variable response waveform becomes as shown in FIG.

この第7図で、時間がt<2LPの期間は、プロセスむ
だ時間のためフィードバック制御系では制御出来ず、こ
の期間の制御量応答波形はプロセス特性によって一意的
に決まってしまう。したがって【〉2LP以降の波形の
望ましい指数関数波形を決めて、その波形を規定してい
る時定数TDを(5)式または(7)式に代入してPI
Dパラメータ値全算出し、この値に設定し念PID調節
計を第3図の構成で用いた制御器を採用すれば、外乱に
対する制御量の伝達関数ンよ、 Txz=(1−e ”)Tp+e+・Tn−・・−・−
(9)T、       P となり、ステップ状外乱に対して第7図に示す如き減衰
特性の応答波形を笑現する。なおGPM(1−e LP
M8)はむだ時間を除いたプロセス特性からプロセス特
性を減じた特性をもったプロセスモデル演算部である。
In FIG. 7, the feedback control system cannot control the period when time t<2LP due to process dead time, and the control amount response waveform during this period is uniquely determined by the process characteristics. Therefore, [>Determine the desired exponential function waveform of the waveform after 2LP, substitute the time constant TD that defines that waveform into equation (5) or (7), and calculate the PI
If all D parameter values are calculated and set to these values, and a controller using a PID controller with the configuration shown in Figure 3 is used, the transfer function of the controlled variable to the disturbance is Txz=(1-e '') Tp+e+・Tn−・・−・−
(9) T, P, and a response waveform with a damping characteristic as shown in FIG. 7 is realized in response to a step-like disturbance. In addition, GPM (1-e LP
M8) is a process model calculation unit having characteristics obtained by subtracting process characteristics from process characteristics excluding dead time.

すなわち、この制御装置(システム)は、ステップ状外
乱に対しても最も望ましいと指定とした応答波形モード
で、制御対象を外乱に対して制御する。
That is, this control device (system) controls the controlled object against the disturbance in a response waveform mode designated as the most desirable even against a step-like disturbance.

なお第2図形の制御器の代りに、第3図型の制御器を用
いる場合には、主制御演算部(()c K )として1
次連れ進みフィルタ特性をもったものを使用すればよい
。なお、1/()PMはプロセス特性でむだ時間を除い
た特性の逆特性?もった演算部であり、この場合 計もしくはこの特性音もつ次演算部である。またe−L
PMSはプロセスむだ時間特性のシミュレート部であり
、LPM =Lpとしておく。
In addition, when using the controller of the third figure instead of the controller of the second figure, 1 is used as the main control calculation section (()c K ).
It is sufficient to use a filter having next-order filter characteristics. In addition, 1/()PM is a process characteristic and is the inverse characteristic of the characteristic excluding dead time? In this case, it is the next calculation unit that has this characteristic sound. Also e-L
PMS is a simulator of process dead time characteristics, and it is assumed that LPM=Lp.

このように第4図の制御器1jI:構成し、これ全組込
んだ制御装置(システム)は、前述の第3図の制御器を
組込んだ制御器と等しい特性をもつもとなり、第3図の
制御器2組込んだ場合に記したことがそのま′1あては
まる。
In this way, the controller 1jI shown in FIG. What has been described in the case where the controller 2 shown in the figure is incorporated also applies to '1'.

以上、本制御装置(システム)に組込む制御器として第
3図と第4図の2種類のタイプについて述べたが、これ
に限定されるものではなく、外乱に対して指定した応答
波形を実現する制御特性をもった制御器または演算アル
ゴリズムであれば何でもよい。
Above, we have described two types of controllers to be incorporated into this control device (system), as shown in Figures 3 and 4. However, the controller is not limited to these types, and can realize a specified response waveform in response to a disturbance. Any controller or calculation algorithm with control characteristics may be used.

次に目標値変更の場合について説明する。Next, the case of changing the target value will be explained.

制御演算部(Gc)としては、前述の外乱に対して最適
になるように構成されているもの全使用する。
As the control arithmetic unit (Gc), all those configured to be optimal against the above-mentioned disturbances are used.

更に、目標値入力部フィルタ11として次式の特性をも
つ次ものを使用する5   (Tn :後述)この場合
、第1図の制御系の目標値変更に対する制御量の伝達関
数は となる。即ち、目標値変更に対して遅れ時定数T、、む
だ時間Lpの「1次遅れ+むだ時間」立上り特性となる
。目標値のスカップ状変更に対する制御量の応答波形を
第8図に示す。
Further, as the target value input section filter 11, the following one having the characteristic of the following formula is used.5 (Tn: will be described later) In this case, the transfer function of the controlled variable with respect to the target value change of the control system in FIG. 1 is as follows. That is, with respect to the target value change, the delay time constant T and the dead time Lp have a "first-order delay+dead time" rise characteristic. FIG. 8 shows the response waveform of the control amount to the scoop-like change in the target value.

したがって、この応答波形の望まし・い形を決め、この
波形を規定する時定数T、を目標値入力部フィルタのフ
ィルタ時定数T22の値とする。これにより、この制御
装置(システム〕は、目標値のステップ状変更に対して
最も望ましいと指定した応答波形モードで、制御対象を
目標値変更時に制御し、プロセスを新しい目標値に整定
させる。なお、この際、外乱に対するこの制(財)系の
制御特性は、(8)式のままで目標値入力部フィルタの
影!#を受けないので、外乱に対しても最適な制御状態
に保っている。
Therefore, the desired shape of this response waveform is determined, and the time constant T that defines this waveform is set as the value of the filter time constant T22 of the target value input section filter. As a result, the control device (system) controls the controlled object at the time of the change in the target value in the response waveform mode specified as the most desirable for the step change in the target value, and causes the process to settle to the new target value. In this case, the control characteristics of this control system against disturbances remain in equation (8) and are not affected by the target value input section filter, so the control characteristics can be maintained at the optimal control state even against disturbances. There is.

なお、ステップ状外乱に対する応答波形を規定する時定
数TDと、目標匝のステップ状変更に対する応答波形を
規定する時定数T、と、共に等しい値を指定する場合に
は、目標値入力部フィルタとしては、次式の特性の1次
フィルタでよい。
In addition, if the time constant TD that defines the response waveform to a step-like disturbance and the time constant T that defines the response waveform to the step-like change of the target casing are both specified as the same value, the target value input section filter is used. may be a first-order filter with the following characteristics.

(Tylは0→式で与えられるもの) さらに、目標値変更時に制御量がなめらかに立上らせた
いとか、整定時間の短縮をはかるために、目標値のステ
ップ状変更に対し「2次+むだ時間」特性 の応答波形を指定したい場合には、目標値久方部フィル
タとして の特性をもったフィルタを使用する。ここでTRとA、
は応答波形全規定する時定数、TFIとTF3は0→式
で与えられるものである。
(Tyl is given by 0 → formula) Furthermore, in order to make the controlled variable rise smoothly when changing the target value, or to shorten the settling time, it is necessary to If it is desired to specify a response waveform with "dead time" characteristics, a filter with characteristics as a target value long filter is used. Here, TR and A,
is a time constant that completely defines the response waveform, and TFI and TF3 are given by the equation 0→.

次に、この制御装置(システム)のパラメータ設定につ
いて記す。
Next, the parameter settings of this control device (system) will be described.

この制御装置t(システム)を使用する場合、制御対象
の特性が一定の場合には、操作員が決定し調整するパラ
メータは、応答波形を規定するTDとTR(またはTR
とAR)の2種類(3攬類)である。この!を、(5)
 ; (7) ; (9) ; tll) ; Q4)
式などに代入して、制御演算部のKS、 T112. 
T0nあるいは’rK1゜TK2、及び目標値入力部フ
ィルタのフィルタ定数TFIを算出し、制御装置(シス
テム)内のパラメータ調整部あるいは記録部にこれらの
値をセットすればよい。
When using this control device t (system), if the characteristics of the controlled object are constant, the parameters determined and adjusted by the operator are TD and TR (or TR
There are two types (3 types): and AR). this! (5)
; (7) ; (9) ; tll) ; Q4)
By substituting into the formula etc., KS of the control calculation section, T112.
It is sufficient to calculate T0n or 'rK1°TK2 and the filter constant TFI of the target value input section filter, and set these values in the parameter adjustment section or recording section within the control device (system).

また、応答波形時定数設定器16でTD、TR(または
T、とAR)の値を設定すれば、(5);σ) ; (
9) ;uv;04式などの演算特性を持つ次ハラメー
タ演算変換部17で、自動的にKS+ T31+ Tl
1D+ TK 1+ TJC2JTF1などを算出し、
制御装置内の所定の個所に自動的にセットする。したが
ってパラメータの手計算を省略することができる。
Also, if the values of TD and TR (or T, and AR) are set with the response waveform time constant setter 16, (5);σ);
9) The next Harameter calculation converter 17, which has calculation characteristics such as ;uv;04 formula, automatically converts KS+T31+Tl
Calculate 1D+ TK 1+ TJC2JTF1 etc.,
Automatically set at a predetermined location within the control device. Therefore, manual calculation of parameters can be omitted.

ま之、プロセス動特性が変動する場合には、パラメータ
演算変換部はプロセス特性同定部から、xP、 TP+
 Lp の値を受信しテ、(5)、 (7)、 (9)
、 uv、04式のKp、 Tp、 Lpの値を更新し
てに81 T8!4 TlID、 TKI。
However, when the process dynamic characteristics change, the parameter calculation conversion section converts xP, TP+ from the process characteristic identification section.
After receiving the value of Lp, (5), (7), (9)
, uv, update the values of Kp, Tp, Lp of 04 formula and 81 T8!4 TlID, TKI.

TK 2+ ’r、 3などの値全算出する。Calculate all values such as TK 2 + 'r, 3, etc.

〔発明答案の効果〕[Effect of invention answer]

以上本願発明は目標値入力部に簡単なフィルタを挿入し
、本制御装置(システム)のパラメータを前記し友方式
で決定・設定することにより、制御対象プロセスを、目
標値変更時も外乱制御時も共に指定した最適な制御応答
波形モードで制御する制御器fl!(システム)を実現
した。
As described above, the present invention inserts a simple filter into the target value input section and determines and sets the parameters of the control device (system) using the above-mentioned method. The controller fl! also controls in the optimal control response waveform mode specified. (system) was realized.

また、このような制御系で従来難かしかった制御器のパ
ラメータ調整を、所望の応答波形の時定数という明確な
@を決め設定しさえすれば、制御装置の各パラメータが
一意的自動的に決定する操作員の負担を軽減した制御装
置(システム)を実現した。
In addition, in such control systems, each parameter of the controller can be uniquely and automatically adjusted as long as a clear time constant of the desired response waveform is determined and set. We have created a control device (system) that reduces the burden on operators who make decisions.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本願発明のプロセス制御装置をブロック図にし
て示す図、第2図は従来のプロセス制御装置をブロック
図にして示す図、第3図および第4図はプロセス制御装
置に使用されるプロセス制御演算部をブロックにして示
す図、第5図および第6図は本願発明の他の実施例をブ
ロック的な構成にして示す図、第7図および第8図は本
願発明の詳細な説明する九めの図である。 】1・・・目標値入力部フィルタ、12・・・偏差演算
部、13・・・制御対象プロセス、14・・・制御演算
部、16・・・応答波形時定数設定部、17・・・パラ
メータ演算変換部。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同       山  下     −第  1  図 第2図 第  3  図 第  4  図
FIG. 1 is a block diagram showing the process control device of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a conventional process control device, and FIGS. 3 and 4 are used in the process control device. FIGS. 5 and 6 are diagrams showing other embodiments of the present invention in a block configuration, and FIGS. 7 and 8 are detailed explanations of the present invention. This is the ninth diagram. 1... Target value input section filter, 12... Deviation computing section, 13... Controlled process, 14... Control computing section, 16... Response waveform time constant setting section, 17... Parameter calculation conversion section. Agent Patent Attorney Nori Ken Chika Yudo Yamashita - Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] むだ時間特性を含む制御対象から得られる制御量とその
目標値との偏差を求める偏差演算手段と、外乱に対する
前記制御量の応答が所望の減衰特性になるように設定さ
れた伝達関数に基づき、前記偏差に対して制御演算を実
行して前記制御量を前記目標値に一致させる操作量を算
出する制御演算手段と、前記目標値の変更に対しては前
記制御量の応答が前記むだ時間を含む指数関数的な立上
り特性になるように少なくとも一次遅れ特性を有する伝
達関数の遅れ時定数が設定された目標値入力フィルタ手
段とを備えることを特徴とするプロセス制御装置。
Based on a deviation calculating means for calculating a deviation between a controlled variable obtained from a controlled object including dead time characteristics and its target value, and a transfer function set so that the response of the controlled variable to a disturbance has a desired damping characteristic, control calculation means for calculating a manipulated variable that makes the controlled variable match the target value by performing a control calculation on the deviation; and target value input filter means in which a delay time constant of a transfer function having at least first-order lag characteristics is set so as to have an exponential rise characteristic.
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