JPS6326701A

JPS6326701A - 比例・積分・微分制御回路

Info

Publication number: JPS6326701A
Application number: JP17062986A
Authority: JP
Inventors: Shozo Kato; 加藤　昇三
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1986-07-18
Filing date: 1986-07-18
Publication date: 1988-02-04
Also published as: JPH0431401B2

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】（イ）産業上の利用分野この発明は温水ポイ、うの燃焼制御や流量制御などに利
用される比例・積分・微分制御回路に関する。

（ＣＩ）従来の技術この種の所謂ＰＩＤ制御回路は特開昭５９−２４３１７
号公報に開示されているように、比例、微分、積分回路
をそれぞれ別々に設け、これらの回路出力を加算回路で
加算してＰＩＤ制御信号とするものや、比例及び微分回
路の出力に比例及び積分回路の出力？加算してＰＩＤ制
御信号な得るものなどｂ″−知られている。

（ハ）発明が解決しようとする問題点上述したＰＩＤ制御回路では微分回路と積分回路の時定
数を別々に決めており、しかも、ＰＩＤ制御信号の安定
化な図るため、両回路の時定数の比が一般に１：４に選
択されることから、回路設計が面倒になる欠点があった
。また、燃焼制御？行なう場合、制御信号の変化速度を
制限することが多く、制御信号の変化速度信号が必要と
なることがある。しかしながら、Ｐｌ、Ｄ制御回路には
その演算回路部分に変化速度信号な発する機能がないた
め、制御信号を微分して変化速度信号を発生させる回路
を別途に設けなければならず、コスト高となる欠点があ
った。

この発明は上述した事実に鑑みてなされたものであり、
微分と積分の時定数の比な自動的に１：４に選択するこ
とができ、さらには別回路によることな（制御信号の速
度変化信号が得られるようにした比例・積分・微分（Ｐ
ＩＤ）制御回路な提供することを目的とするうに）問題点？解決するための手段この発明の比例・積分・微分制御回路は信号入力端子に
非反転入力端子が接続された演算増幅回路と、この演算
増幅回路の出力端子と反転入力端子との間に接続された
抵抗と、上記演算増幅回路の反転入力端子と基準端子と
の間に接続されたコンデンサとからなる第１の比例及び
微分回路と、上記演算増幅回路の出力端子を入力端とし
て上記第１の比例及び微分回路に縦続接続され、かつ上
記第１の比例及び微分回路と同一構成の第２の比例及び
微分回路と、この第２の比例及び微分回路の出力端子に
縦続接続された積分回路とを備え。

この積分回路の出力な制御信号とした構成である。

（（ホ）作用同一構成の比例及び微分回路を２個縦続接続すると、制
御信号の変化速度信号が得られ、この信号な積分するこ
とによりＰＩＤ制御信号が得られる。このため、変化速
度信号な発生させる回路？別途に設ける必要がない。ま
た、微分と積分の時定数の比が自ずと１：４になり１回
路設計も容易となろう（（へ）実施例以下、この発明を図面に示す実施例について詳細に説明
するっ第１図はこの発明のＰＩＤ制御回路の原理構成な示すも
のである。第１図において、信号入力端子１に非反転入
力端千人が接続された演算増幅回路２と、この演算増幅
回路２の出力端子Ｃと反転入力端子Ｂとの間に接続され
た抵抗３と、演算増幅回路２０反転入力端子Ｂと基準端
子４との間に接続されたコンデンサ５とから第１の比例
及び微分回路６が構成されている。また、演算増幅回路
２の出力端子Ｃに非反転入力端子Ｉ）６″−接続された
演算増幅回路Ｔと、この演算増幅回路Ｔの出力端子Ｆと
反転入力端子Ｅとの間に接続された抵抗８と、演算増＠
回路７０反転入力端子Ｅと基準端子４との間に接続され
たコンデンサ９とを備えた第２の比例及び微分回路１０
が第１の比例及び微分回路６に縦続接続されている。こ
の第２の比例及び微分回路１０は第１の比例及び微分回
路６と同一の回路構成であり、両回路の抵抗３，８及び
コンデンサ５，９はそれぞれ回路定数を同一にしである
。また、第２の比例及び微分回路１０には積分回路１１
が縦続接続されている。この積分回路１１は演算増幅回
路７の出力端子Ｆに抵抗１．１介して反転入力端子Ｈが
接続された演算増幅回路１３な有し、この演算増幅回路
１３の出力端子０と反転入力端子Ｈとの間にコンデンサ
１４が接続され、演算増幅回路１３の非反転入力端子Ｇ
が基準端子４に接続されている。また、演算増幅回路１
３の出力端子０が信号出力端子１５に接続されている。

信号入力端子１と基準端子４との間に、例えば温度等の
測定値と設定値との偏差に比例した電圧（ｖｉ）を加え
ると、出力端子Ｃに現れる第１の比例及び微分回路６の
出力は０式で示されろ。ただし、ｒｔｉ＝　ＲｒＬ−Ｃ
ｔｉ、ｔは時間である。

ｄｖｉ ”・：□ｉ＋７４°ｄｔ　　”””””””“°°°°
゛°°°■また。この出力を受けた第２の比例及び微分
回路１０の出力端子Ｆに現われる出力は０式で示される
。

ｄｖｉ　　　　　　　ｄ”ｖｉ＝２でｄ、＃−十ｖｔ±””　ｄｔＴ−・・””■ｔまた、Ｖ、を入力とした積分回路１１は反転積分を行な
い、その出力は０式で示されるつただし、τ乙＝Ｒｉ＠
Ｃｉである。

υ。＝−−ｆυ、ｄｔ τｔ＝−±（２τｄ、ｍｕｉ＋ｆυｉｄｔ十τｄ２・−）τ
ｚ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｔｔｔ・・
・・・・・・・■ 一方、ＰＩＤ制御回路では偏差入力をＸ、制御出力をｙ
とすると、０式で示す一般式が得られることが知られて
いる。ただし、Ｐは比例定数、ＴＩは積分時定数、ＴＤ
は微分定数である。

０式及び０式から明らかなように、第１図のものでは積
分時定数Ｔ、が２τｄ、微分定数ＴＩ、がτｄ −となり、微分と積分の時定数の比が１＝４になる。こ
のため、抵抗３，８の抵抗値Ｈａとコンデンサ５，９の
静電容量Ｃｄとな決めることにより、時定数の比が自動
的に１＝４に選定され、回路設計が容易である。また、
■式で示される第２の比例及び微分回路１０の出力は制
御信号を微分した制御変化速度信号に相当するため、別
回路を組むことな（制御信号の速度変化信号が得られる
。

しかも、時定数が従来のものの半分で良いので、コンデ
ンサの静電容量な小さくできるとともＫ、演算増幅回路
にバイアスＴＡＬＨの小さな安価なものを使用できるな
ど、回路の低廉化が図れるっ第２図はこの発明のＰＩＤ
制御回路の応用例を示すものであり、第１区のものと共
通する部分には同一符号ｂ″−付されている。

第２図のものでは第２の比例及び微分回路１０と積分回
路１１０間に２つのツェナーダイオード１６．１７から
なる速度リミッタ回路１８を設け、第２の比例及び微分
回路１０の変化速度信号の絶対［をツェナーダイオード
１６．１７のツェナー電圧ｚＩ、に制限するようにしで
ある。また、積分回路１１の出力な抵抗１９．２０及び
演算増幅回路２１からなる比例増幅回路２２で反転増幅
させるようにしである。なお、抵抗２３．２４及びコン
デンサ２５．２６は比例及び微分回路６，１０の入力に
含まれる高周波成分を制限するためのものである。また
、抵抗２７はツェナーダイオード１６．１７に流れる電
流な制限するだめのもので、抵抗１２に比べ十分に小さ
なものが使用されている。また、抵抗２８．２９はバイ
アス電流補償用のものである。

（ト）　　発明の効果この発明は以上のように構成されているので、微分と積
分の時定数の比な１面倒な回路設計によることなく１：
４に定め、制御信号の安定化を図ることができ、さらに
は別回路を組むことなく、制御信号の速度変化信号な発
生させることができるなど、回路設計が容易になり、回
路の簡略化が図れるものである。また１部品の共通化が
図れ、安価な回路素子を使用できるなど、回路の低廉化
にも貢献できるものである。

【図面の簡単な説明】第１図はこの発明による比例・積分・微分制御回路の原
理構成？示す電気回路図、第２図は同じく応用回路例な
示す電気回路図である。１・・・信号入力端子、　２，７・・・演算増幅回路、
３．８・・・抵抗、　４・・・基準端子、　５，９・・
・コンデンサ、　６．１０・・・比例及び微分回路、１
１・・・積分回路っＢ１１に１２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）信号入力端子に非反転入力端子が接続された演算
増幅回路と、この演算増幅回路の出力端子と反転入力端
子との間に接続された抵抗と、上記演算増幅回路の反転
入力端子と基準端子との間に接続されたコンデンサとか
らなる第１の比例及び微分回路と、上記演算増幅回路の
出力端子を入力端として上記第１の比例及び微分回路に
縦続接続され、かつ上記第１の比例及び微分回路と同一
構成の第２の比例及び微分回路と、この第２の比例及び
微分回路の出力端子に縦続接続された積分回路とを備え
、この積分回路の出力を制御信号としたことを特徴とす
る比例・積分・微分制御回路。