JPS6343523Y2 - - Google Patents

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JPS6343523Y2
JPS6343523Y2 JP13736383U JP13736383U JPS6343523Y2 JP S6343523 Y2 JPS6343523 Y2 JP S6343523Y2 JP 13736383 U JP13736383 U JP 13736383U JP 13736383 U JP13736383 U JP 13736383U JP S6343523 Y2 JPS6343523 Y2 JP S6343523Y2
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algorithm
proportional
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output
deviation
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Description

【考案の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本考案は、偏差微分形のPIDアルゴリズム(以
下、単にPIDアルゴリズムという)とI−PDア
ルゴリズムの2種類の制御アルゴリズムを切換え
ることができるようにしたアルゴリズム切換えア
ナログ調節計に関するものである。
[Detailed description of the invention] <Industrial application field> The invention is designed to enable switching between two types of control algorithms: the deviation differential type PID algorithm (hereinafter simply referred to as the PID algorithm) and the I-PD algorithm. This invention relates to an algorithm-switching analog controller.

<背景技術とその問題点> 近年、調節計として、種々のアルゴリズムのも
のが試みられ、提案されてきており、その制御し
ようとする制御対象に応じて、より最適のものが
選択されるようになつてきている。
<Background technology and its problems> In recent years, various algorithms have been tried and proposed as controllers, and the most suitable one has been selected depending on the object to be controlled. I'm getting used to it.

例えば、従来から広く知られている調節計の制
御アルゴリズムとして、上記の偏差微分形とする
PIDアルゴリズムがある。このPIDアルゴリズム
は制御偏差に対してP(比例項)、I(積分項)、D
(微分項)の各演算を行なうもので、次の関係式
で表わされる。
For example, as a controller control algorithm that has been widely known for a long time, the above deviation differential form is used.
There is a PID algorithm. This PID algorithm uses P (proportional term), I (integral term), D
(differential term) and is expressed by the following relational expression.

MV=100/PB(SV−PV) (1+1/TIS+TDS/1+αTDS) ……(1) こゝで、MVは調節計の操作信号出力、PBは
比例帯(%)、SVは目標値の設定信号入力、PV
は制御の測定信号入力、TIは積分時間、Sはラ
プラス演算子、TDは微分時間、αの微分ゲイン
の逆数である。
MV=100/PB(SV-PV) (1+1/T I S+T D S/1+αT D S) ...(1) Here, MV is the controller's operation signal output, PB is the proportional band (%), and SV is the target value setting signal input, PV
is the control measurement signal input, T I is the integration time, S is the Laplace operator, T D is the differential time, and is the reciprocal of the differential gain of α.

このPIDアルゴリズムは、制御量を目標値と一
致するように制御対象をフイードパツク制御する
において優れたものであるが、目標値の設定信
号が変更されると、調節計の操作信号出力が急変
すること、設定信号の変更に対する制御応答と
外乱に対する制御応答が異なり、それぞれに対す
るPIDパラメータの最適値が異なつて、設定値変
更に対する制御応答が良くなるようにP,I,D
の各パラメータを設定すると、外乱に対する制御
応答が悪くなること、設定信号の変更に対する
追従性を良くしようとすると、行過ぎ量が大きく
なるなどの欠点があつた。
This PID algorithm is excellent in feedpack controlling the controlled object so that the controlled variable matches the target value, but when the target value setting signal is changed, the controller's operation signal output changes suddenly. , the control response to changes in the setting signal and the control response to disturbances are different, and the optimal values of the PID parameters for each are different, so that P, I, D
When each parameter is set, the control response to disturbance deteriorates, and when trying to improve the followability to changes in the setting signal, the amount of overshoot increases.

これに対し、最近のDDC(Direct、Digital、
Control)調節計で用いられている制御アルゴリ
ズムとして、I−PDアルゴリズムがある。この
I−PDアルゴリズムは次の関係式により表わさ
れる。
In contrast, recent DDC (Direct, Digital,
Control) The I-PD algorithm is a control algorithm used in controllers. This I-PD algorithm is expressed by the following relational expression.

MV=100/PB{(SV−PV)1/TIS −PV(1+TDS)} ……(2) なお、こゝでの各記号は上述のPIDアルゴリズ
ムの場合と同様である。
MV=100/PB {(SV-PV)1/ TIS -PV(1+ TDS )}...(2) Note that each symbol here is the same as in the case of the above-mentioned PID algorithm.

このI−PDアルゴリズムによると、定常位置
偏差を積分演算で補正し、制御対象に(比例+微
分)のフイードハツク補償を行なつているため、
設定変更に対して、調節計の操作信号出力の急
変がないこと、行き過ぎ量に関係なく制御応答
の速応性が高められること、設定変更に対する
応答と外乱に対する応答が同じであり、一組の
PIDパラメータで、両方に対して最適な制御が行
なえることなどの利点がある反面、現場での各
パラメータのチユーニング方法が未だ確立されて
いないこと、制御応答性の限界がPIDより低
く、カスケード制御におけるスレーブ側の調節計
やプログラム設定器と組み合わせられる調節計に
は不適当であること、センサ雑音特性がPIDよ
り少し悪いことなどの欠点があつた。
According to this I-PD algorithm, steady position deviation is corrected by integral calculation and (proportional + differential) feed hack compensation is performed on the controlled object.
There is no sudden change in the controller's operation signal output in response to a setting change, the quick response of the control is improved regardless of the amount of overshoot, the response to a setting change is the same as the response to a disturbance, and a set of
PID parameters have the advantage of being able to perform optimal control for both, but on the other hand, a tuning method for each parameter in the field has not yet been established, and the limit of control responsiveness is lower than PID, and cascade control The disadvantages were that it was unsuitable for use as a slave-side controller or a controller that could be combined with a program setting device, and that the sensor noise characteristics were slightly worse than PID.

そこで、マイコン内蔵などのDDC調節計にお
いては、P,I,Dの各演算がソフトウエア上で
のプログラミングによつて容易にかつ自在に実現
できることから、一部において、これらPIDアル
ゴリズムとI−PDアルゴリズムの2つの制御ア
ルゴリズムをソフトウエアとして有する調節計が
提案されている。
Therefore, in DDC controllers with built-in microcontrollers, each calculation of P, I, and D can be easily and freely realized by programming on software, so in some cases, these PID algorithms and I-PD A controller having two control algorithms as software has been proposed.

しかしながら、アナログ式の調節計において
は、アナログ演算器によつてハードウエアとして
制御アルゴリズムを構成しなければならないた
め、アルゴリズムが複雑化すると、回路が複雑と
なつて高性能の部品を必要とし、また部品点数が
増加する。このため、機器の小形化が図れないこ
と、またコストの上昇を招くこと、さらには信頼
性が悪化することなどの種々の問題が生ずる。
However, in analog controllers, the control algorithm must be configured as hardware using an analog computing unit, so if the algorithm becomes complex, the circuit becomes complex and requires high-performance parts. The number of parts increases. For this reason, various problems arise, such as not being able to downsize the device, increasing costs, and deteriorating reliability.

したがつて、PIDアルゴリズムとI−PDアル
ゴリズムの2種類のアルゴリズムを有する調節計
をアナログ式で実現しようとすると、同様な機能
をもつDDCの調節計に対して、コスト、製品の
寸法などの点で不利になり、現在までのところ、
アナログ式で、この種アルゴリズム切換調節計は
提案されていない。
Therefore, if you try to implement an analog controller with two types of algorithms, the PID algorithm and the I-PD algorithm, it will be difficult in terms of cost, product dimensions, etc. compared to a DDC controller with similar functions. So far,
This kind of analog algorithm switching controller has not been proposed.

しかし、前述の欠点を克服できれば、DDCの
調節計では原理的に不可避なサンプリング動作の
制御への悪影響が、アナログ式では全く存在しな
いので、特に速い制御応答を必要とする制御系で
は、DDCの調節計よりも良好な制御を期待する
ことができる。
However, if the above-mentioned drawbacks can be overcome, the analog type will not have any adverse effects on sampling operation control, which is inevitable in principle with DDC controllers. Better control can be expected than with a controller.

<考案の目的> 本考案は、このような実情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、アナログ式調節
計において、回路の構成、及びその組合せ配置な
どの点で、特別の工夫を施し、少ない部品点数を
用いるのみで、PIDアルゴリズムとI−PDアル
ゴリズムの2種類の制御アルゴリズムの切換えを
可能とした2種類制御アルゴリズムを有する調節
計を提案せんとするにある。
<Purpose of the invention> The present invention was made in view of the above circumstances, and its purpose is to improve the circuit configuration and combinations of circuits in analog controllers. The purpose of the present invention is to propose a controller that has two types of control algorithms, the PID algorithm and the I-PD algorithm, and allows switching between the two types of control algorithms, the PID algorithm and the I-PD algorithm, with only a small number of parts.

<考案の概要> 本考案のアルゴリズム切換えアナログ調節計の
概略を示すと、第1図のブロツク図の如くであ
る。
<Summary of the invention> The algorithm switching analog controller of the invention is outlined as shown in the block diagram of FIG.

この調節計では、PIDアルゴリズムとI−PD
アルゴリズムとを並存させ、かつそれらの切換え
を可能にするため、先ず、PIDアルゴリズム側を
回路構成上、無干渉形として、比例項1、積分項
2、及び微分項3の各要素を夫々並列に配置して
ある。また比例増幅器4を前記比例、積分、及び
微分の各項1,2,3の後に設けてある。この理
由を記すと、次の如くである。
This controller uses PID algorithm and I-PD
In order to coexist with the algorithm and to enable switching between them, first, the PID algorithm side is made non-interfering in its circuit configuration, and each element of proportional term 1, integral term 2, and differential term 3 is placed in parallel. It has been placed. Further, a proportional amplifier 4 is provided after each of the proportional, integral, and differential terms 1, 2, and 3. The reason for this is as follows.

即ち、比例増幅器のゲインは、比例帯幅(PB)
によつて決まり、一般に0.1〜数100倍くらいの範
囲をもつている。ところが、アナログ演算器の出
力は、ある一定値で飽和するので比例増幅を、P
項、I項、D項が加算される点、すなわち、PID
(又はI−PD)アルゴリズムが形成される点以前
で行なうとそのゲインによつてはP項が飽和する
ことがある。P項が飽和すると、制御アルゴリズ
ムは、P項がないアルゴリズムになつてしまう。
That is, the gain of a proportional amplifier is proportional bandwidth (PB)
It generally ranges from 0.1 to several 100 times. However, the output of an analog computing unit saturates at a certain value, so proportional amplification is
The point where the term, I term, and D term are added, i.e. PID
(or I-PD) If performed before the point where the algorithm is formed, the P term may become saturated depending on its gain. When the P term saturates, the control algorithm becomes an algorithm without the P term.

しかし、PIDアルゴリズムでは、P項の入力は
偏差であり、偏差が比例帯幅より大きい場合に上
述の状態が起こり得るが、このときのP項の飽和
出力は、制御偏差を小さくする方向であり、ま
た、偏差が、少なくとも、比例帯幅より小さけれ
ば、P項は飽和しないので、P,I,Dの各動作
は、原理どおりに作動する。よつて、PIDアルゴ
リズムの場合は、比例増幅器の位置は、偏差増幅
器の直後でも、P,I,Dの各項が加算された後
でも、どちらでもよく、一般のアナログ式調節計
では、比例帯幅が100%よりも狭い場合に、積分
器の入力レベルを大きくでき、調節計の残留偏差
を小さくできるという理由で、比例増幅器を偏差
増幅器の直後に設けている。
However, in the PID algorithm, the input of the P term is the deviation, and if the deviation is larger than the proportional band width, the above situation may occur, but the saturated output of the P term in this case is in the direction of reducing the control deviation. , In addition, if the deviation is at least smaller than the proportional band width, the P term will not be saturated, so each operation of P, I, and D will operate according to the principle. Therefore, in the case of the PID algorithm, the proportional amplifier can be placed either immediately after the deviation amplifier or after the P, I, and D terms have been added. When the width is narrower than 100%, the input level of the integrator can be increased and the residual deviation of the controller can be reduced, so a proportional amplifier is provided immediately after the deviation amplifier.

一方、I−PDアルゴリズムでは、制御動作が
進行して安定状態に近づいていくとP項の入力で
あるPV値はSV値に近づいてゆき、PIDアルゴリ
ズムのように、P項の入力が小さくなつてゆかな
いので、P項、I項、D項が加算される点までの
P項のゲインが大きいと、いつまでたつてもP項
が飽和したままになる場合があり(このときのP
項の飽和出力は、I項に吸収されるので)、I項
及びD項のみで制御してゆくことになる。I−
PDアルゴリズムでは、制御特性の速応化は、お
もにP項によるフイードバツク補償によつている
ので、その場合、P項が働かないということは、
制御特性を著しく悪化させるということになる。
よつて、I−PDアルゴリズムでは、アナログ演
算器のように、演算器の出力の飽和レベルが限定
される場合には、比例増幅器は、P項、I項、D
項が加算された後に設けなければならないからで
ある。
On the other hand, in the I-PD algorithm, as the control operation progresses and approaches a stable state, the PV value, which is the input to the P term, approaches the SV value, and as in the PID algorithm, the input to the P term becomes smaller. Therefore, if the gain of the P term is large up to the point where the P term, I term, and D term are added, the P term may remain saturated no matter how long (in this case, P
Since the saturated output of the term is absorbed by the I term), control is performed only by the I term and the D term. I-
In the PD algorithm, the quick response of control characteristics is mainly due to feedback compensation by the P term, so in that case, the fact that the P term does not work means that
This means that the control characteristics will be significantly deteriorated.
Therefore, in the I-PD algorithm, when the saturation level of the output of the arithmetic unit is limited, as in the case of an analog arithmetic unit, the proportional amplifier has a P term, an I term, and a D term.
This is because it must be provided after the terms are added.

このI−PDアルゴリズムにあつても、例えば
DDC方式の調節計の演算では、ソフト的に演算
の桁数(バイト数)を多くとることが容易であ
り、そうすることによつて、比例増幅をP項、I
項、D項の各演算の前で行なうことは可能であ
り、また、その方が少ないバイト数の演算で調節
計の残留偏差を小さくすることができる場合があ
るので、一般に第2図に示すように、各項1,
2,3の前に2つの比例増幅器4,4を設け、か
つそれらのゲインを連動して変化させる構成のも
のがある。
Even with this I-PD algorithm, for example,
In the calculation of a DDC type controller, it is easy to increase the number of digits (number of bytes) of the calculation using software, and by doing so, the proportional amplification can be
It is possible to perform the calculations before each of the calculations for the term and D term, and it may be possible to reduce the residual deviation of the controller with calculations using fewer bytes. So, each term 1,
There is a configuration in which two proportional amplifiers 4, 4 are provided in front of the amplifiers 2, 3, and their gains are changed in conjunction with each other.

しかし、アナログ演算を行なうアナログ式調節
計では、アナログ演算器の入力の信号レベルと、
出力の飽和レベルが限定されてしまうので、比例
増幅を先に行なうことは、殆んど無理といつてよ
い。また、比例帯幅および入力信号レベルを、ご
く狭い範囲に限定して演算を行なつたとしても、
第2図に示すように、SV値とPV値の2つの信号
に対する比例増幅器を2つ設けて、かつ、そのゲ
インを連動して変化させなければならず、回路が
複雑化して、コストアツプになるため、上述のよ
うに各項1,2,3の後の方に設けた方がよいの
である。さらに、PIDアルゴリズムとI−PDア
ルゴリズムの両方のアルゴリズムを実現しかつ切
換えができるように、先ず、積分項2の入力は偏
差増幅器5から出力される制御偏差(SV−PV)
のみとし、比例項1と微分項3の部分には、連動
形のアルゴリズム切換用スイツチ6を設け、この
スイツチ6により制御偏差(SV−PV)か、測定
信号PVのいずれかをアルゴリズムに応じて切換
えるようにしてある。
However, in an analog controller that performs analog calculations, the input signal level of the analog calculation unit
Since the output saturation level is limited, it is almost impossible to perform proportional amplification first. Furthermore, even if the calculation is performed by limiting the proportional bandwidth and input signal level to a very narrow range,
As shown in Figure 2, it is necessary to provide two proportional amplifiers for the two signals of SV value and PV value, and to change their gains in conjunction, which complicates the circuit and increases cost. Therefore, as mentioned above, it is better to provide it after each term 1, 2, and 3. Furthermore, in order to realize and switch between both the PID algorithm and the I-PD algorithm, first, the input of the integral term 2 is the control deviation (SV-PV) output from the deviation amplifier 5.
An interlocking algorithm switching switch 6 is provided in the proportional term 1 and differential term 3, and this switch 6 switches either the control deviation (SV-PV) or the measurement signal PV according to the algorithm. It is designed to be switched.

即ち、このスイツチ6を接点,側に接続し
たときには、PIDアルゴリズムが構成され、その
操作信号MVは、前述の関係式(1)と同じ次式で求
められる。
That is, when this switch 6 is connected to the contact side, a PID algorithm is configured, and its operation signal MV is determined by the following equation, which is the same as the above-mentioned relational equation (1).

MV=100/PB(SV−PV) (1+1/TIS+TDS/1+αTDS) ……(3) また、スイツチ6を逆の接点,側に接続し
たときには、I−PDアルゴリズムが構成され、
その操作信号MVは前述の関係式(2)と同様の次式
で求められる。
MV=100/PB(SV-PV) (1+1/T I S+T D S/1+αT D S) ...(3) Also, when switch 6 is connected to the opposite contact, the I-PD algorithm is configured. ,
The operation signal MV is obtained by the following equation, which is similar to the above-mentioned relational equation (2).

MV=100/PB{(SV−PV)1/TIS −PV(1+TDS/1+αTDS)} ……(4) なお、こゝで微分項には一次遅れ
1/(1+αTDS)を入れて不完全微分動作とし、高 周波ノイズの悪影響を防ぐように考慮してある。
MV=100/PB {(SV-PV)1/T I S -PV(1+T D S/1+αT D S)} ...(4) Here, the differential term has a first-order lag 1/(1+αT D S) ) to achieve incomplete differential operation and to prevent the negative effects of high frequency noise.

<実施例> 次に、第3図により本考案調節計の一実施例を
より具体的に説明する。
<Example> Next, an example of the controller of the present invention will be described in more detail with reference to FIG.

図において、11は偏差増幅器、12は積分
器、13は比例増幅器、14は比例回路、微分回
路及び増幅器を含む(比例+微分)器、15は2
個の連動したスイツチSW1,SW2よりなるアルゴ
リズム切換用スイツチである。
In the figure, 11 is a deviation amplifier, 12 is an integrator, 13 is a proportional amplifier, 14 is a (proportional + differential) device including a proportional circuit, a differential circuit, and an amplifier, and 15 is a 2
This is an algorithm switching switch consisting of two interlocking switches SW 1 and SW 2 .

この調節計にあつて、偏差増幅器11には設定
信号ESと制御対象からフイードハツクされた測定
信号EPが入力される。この増幅器11からはこ
れらの各信号ES,EPの偏差EEが出力される。こ
の偏差EEは、R1=R2=R3=R4とすれば、 EE=ES−EP ……(5) となる。この偏差EEの出力は積分器12に入力
され、積分されて出力される。この際の積分出力
EIは、可変抵抗器RV1=(m−1)R5とすれば、 EI=R5/R5+(m−1)R5・−EE/C1R6S =−EE/m・R6C1・S ……(6) として得られる。なおこゝで、mはRV1の回転角
で変化する値(m≧1)、Sはラプラス演算子で
ある。
In this controller, a setting signal E S and a measurement signal E P feed-hacked from the controlled object are input to the deviation amplifier 11 . This amplifier 11 outputs the deviation E E of each of these signals E S and EP . If R 1 = R 2 = R 3 = R 4 , this deviation E E becomes E E = E S −E P (5). The output of this deviation E E is input to an integrator 12, integrated, and output. Integral output at this time
If E I is the variable resistor RV 1 = (m-1) R 5 , then E I = R 5 /R 5 + (m-1) R 5 -E E /C 1 R 6 S = -E E /m・R 6 C 1・S ...(6) It is obtained as follows. Here, m is a value that changes with the rotation angle of RV 1 (m≧1), and S is a Laplace operator.

上記の(比例+微分)器14には、後述するよ
うにアルゴリズム切換用スイツチ15の切換え操
作により、測定信号EPや上記偏差EEが入力信号
ECとして入力さ、この信号ECに対する出力EPD
は、 EPD=R7/R7+R8・(1+R7+Rs/R7・C2R
V2S/1+C2RV2S)・R9+R10/R9EC で表わされ、こゝで、R7=R9,R8=R10とすれ
ば、 EPD=1+R7+Rs/R7・C2RV2S/1+C2RV2S・EC……(
7) として得られる。
The above (proportional + differentiator) 14 receives the measurement signal E P and the above deviation E E as input signals by switching the algorithm switching switch 15 as described later.
input as E C , output E PD for this signal E C
is, E PD = R 7 /R 7 +R 8・(1+R 7 +Rs/R 7・C 2 R
V 2 S / 1 + C 2 RV 2 S)・R 9 + R 10 /R 9 E C , where, if R 7 = R 9 and R 8 = R 10 , then E PD = 1 + R 7 + Rs /R 7・C 2 RV 2 S/1+C 2 RV 2 S・E C ……(
7) is obtained as.

この(比例+微分)器14においては、アルゴ
リズム切換用スイツチ15の連動スイツチSW1
SW2を接点側に接続したとき、測定信号EP
直接入力され、その出力EPDは上記比例増幅器1
3のマイナス端子側に入力される。この比例増幅
幅器13において、RV3≪R15とすれば、その出
力(操作信号)EMは、 EM=−RV3/nRV3・R15+(R13R14)/(R13R14
)・{(R13R15)/R14+(R13R15)EPD+(R14R
15)/R13+(R14R15)EI} で表わされ、こゝで、さらにR14=R15=2R13
すれば、 EM=−1/n(EPD+2EI) ……(8) として出力される。ただし、nはRV3の回転角で
変化する値(0≦n≦1)である。
In this (proportional + differentiator) device 14, the interlocking switch SW 1 of the algorithm switching switch 15,
When SW 2 is connected to the contact side, the measurement signal E P is directly input, and its output E PD is sent to the proportional amplifier 1 above.
It is input to the negative terminal side of 3. In this proportional amplifier 13, if RV 3 ≪ R 15 , its output (operation signal) EM is: EM = -RV 3 /nRV 3 · R 15 + (R 13 R 14 ) / (R 13 R14
)・{(R 13 R 15 )/R 14 + (R 13 R 15 )E PD + (R 14 R
15 )/R 13 + (R 14 R 15 )E I }, and if we further set R 14 = R 15 = 2R 13 , then E M = -1/n (E PD + 2E I ) ...is output as (8). However, n is a value that changes depending on the rotation angle of RV 3 (0≦n≦1).

また、上記アルゴリズム切換用スイツチ15に
おいて連動スイツチSW1,SW2を接点側に接続
した上述の場合には、EC=EPとなるため、上記
式(7)より、(比例+微分)器14の出力EPDはま
た、 EPD=1+R7+Rs/R7・C2RV2S/1+C2RV2S・EP……(
9) と書き換えることができる。
In addition, in the above-mentioned case where the interlocking switches SW 1 and SW 2 are connected to the contact side of the algorithm switching switch 15, E C = E P , so from the above equation (7), the (proportional + differential) The output E PD of 14 is also E PD =1+R 7 +Rs/R 7・C 2 RV 2 S/1+C 2 RV 2 S・E P ……(
9) can be rewritten as

以上のように、アルゴリズム切換用スイツチ1
5の連動スイツチSW1,SW2が接点側に接続さ
れているときには、上記各式(5),(6),(8),(9)よ
り、操作信号EMはまた、 EM=−1/n{1+R7+Rs/R7・C2RV2S/1+
C2RV2S・EP−2/m・R6C1・S(ES−EP)} =1/n{1/m・R6・C1/2・S(ES−EP
)−1+R7+Rs/R7・C2RV2S/1+C2RV2SEP}……(10)
として表わされる。
As mentioned above, algorithm switching switch 1
When the interlocking switches SW 1 and SW 2 of No. 5 are connected to the contact side, the operation signal E M is also E M = - from the above equations (5), (6), (8), and (9). 1/n{1+R 7 +Rs/R 7・C 2 RV 2 S/1+
C 2 RV 2 S・E P −2/m・R 6 C 1・S( ES −E P )} =1/n{1/m・R 6・C 1 /2・S( ES −E P
)−1+R 7 +Rs/R 7・C 2 RV 2 S/1+C 2 RV 2 SE P }……(10)
It is expressed as

一方、上記アルゴリズム切換用スイツチ15に
おいて連動スイツチSW1,SW2を接点側に接続
した場合には、上記(比例+微分)器14の入力
側に、偏差増幅器11からの偏差EEが入力され、
その出力EPDは比例増幅器13のプラス端子側に
入力される。このときの比例増幅器13の操作信
号EMは、RV3≪R15とすれば、 EM=RV3/nRV3・R13+R15/R13・(R12/R11
R12EPD−R15/R13+R15EI) で表わされ、こゝで、上述のようにR15=2R13
あり、さらにR11=2R12とすれば、 EM=1/n(EPD−2EI) ……(11) として出力される。
On the other hand, when the interlocking switches SW 1 and SW 2 are connected to the contact side of the algorithm switching switch 15, the deviation E E from the deviation amplifier 11 is input to the input side of the (proportional + differentiator) unit 14. ,
The output E PD is input to the positive terminal side of the proportional amplifier 13. The operating signal E M of the proportional amplifier 13 at this time is, if RV 3 ≪ R 15 , E M = RV 3 /nRV 3・R 13 +R 15 /R 13・(R 12 /R 11 +
R 12 E PDR 15 / R 13 + R 15 E I ), where, as mentioned above, R 15 = 2R 13 and R 11 = 2R 12 , then E M = 1 /n(E PD −2E I ) ...(11) is output.

また、上記アルゴリズム切換用スイツチ15に
おいて連動スイツチSW1,SW2を接点側に接続
した上記の場合には、EC=EE=ES−EPとなるた
め、上述の式(6),(7),(11)より、比例増幅器13の
操作信号EMは、 EM=1/n・{1+R7+R8/R7・C2RV2S/
1+C2RV2S・(ES−EP)+2/m・R6C1・S(ES−EP
} =1/n(ES−EP){1+R7+R8/R7・C2RV
2S/1+C2RV2S+1/m・R6C1/2・S}……(12) として表わされる。
In addition, in the above case where the interlocking switches SW 1 and SW 2 are connected to the contact side of the algorithm changeover switch 15, E C = E E = E S - E P , so the above equation (6), From (7) and (11), the operation signal E M of the proportional amplifier 13 is: E M = 1/n・{1+R 7 +R 8 /R 7・C 2 RV 2 S/
1+C 2 RV 2 S・( ES −E P )+2/m・R 6 C 1・S( ES −E P )
} =1/n(E S −E P ) {1+R 7 +R 8 /R 7・C 2 RV
2 S/1+C 2 RV 2 S+1/m・R 6 C 1 /2・S}...(12)

上記式(10),(12)において、 1/n=100/PB:比例ゲイン(PB=比例帯幅〔%〕
) R7+R8/R7=1/α:微分ゲイン R7+R8/R7・C2RV2=TD:微分時間 m・R6C1/2=TI:積分時間 とすると、式(10),(12)はそれぞれ、 EM=100/PB(ES−EP)1/TIS−EP(1/1
+αTDS+TDS/1+αTDS)…(13) EM=100/PB(ES−EP)(1/1+αTDS+1
/TIS+TDS/1+αTDS)…(14) となり、式(13)により、I−PDアルゴリズム
が、式(14)によりPIDアルゴリズムが実現され
ていることがわかる。なお、上記式(13),(14)
において比例項が1/1+αTDSとなつているが、 これは、比例項に高周波制限フイルターを入れて
いるからである。
In the above formulas (10) and (12), 1/n=100/PB: Proportional gain (PB=Proportional band width [%]
) R 7 +R 8 /R 7 =1/α: Differential gain R 7 +R 8 /R 7・C 2 RV 2 = T D : Differential time m・R 6 C 1 /2=T I : Integral time, Equations (10) and ( 12 ) are each
+αT D S+T D S/1+αT D S)…(13) E M =100/PB(E S −E P )(1/1+αT D S+1
/T I S+T D S/1+αT D S) (14) It can be seen that the I-PD algorithm is realized by equation (13) and the PID algorithm is realized by equation (14). In addition, the above formulas (13) and (14)
The proportional term is 1/1+αT D S in , and this is because a high frequency limiting filter is included in the proportional term.

即ち、本調節計によると、アルゴリズム切換用
スイツチ15の連動スイツチSW1,SW2を接点
側に接続すると、I−PDアルゴリズムが実現さ
れ、また接点側に接続すると、PIDアルゴリズ
ムが実現される。
That is, with this controller, when the interlocking switches SW1 , SW2 of the algorithm changeover switch 15 are connected to the contact side, the I-PD algorithm is realized, and when they are connected to the contact side, the PID algorithm is realized.

このように本実施例の調節計によると、OPア
ンプをなすIC(Q〜Q4)が4個でよく、他は各種
抵抗とコンデンサだけでよい。したがつて、この
種従来の無干渉形PIDアルゴリズムの調節計と比
較して略同数かまたはそれ以下の部品点数と言え
る。そしてまた、PIDアルゴリズムとI−PDア
ルゴリズムの切換えにあつては、回路中にアルゴ
リズム切換用スイツチ15を入れるだけでよく、
上述のように殆んど部品点数の増大を招くことな
く、しかもその切換えが極めて簡単に行なえる。
また、このアルゴリズム切換用スイツチ15の連
動したスイツチSW1,SW2を接点側に切換える
ことによつて、I−PDアルゴリズムを選択した
場合には、上述のように比例項が積分項と加算さ
れるまえで飽和して、制御動作が積分動作のみに
なるのを防ぐために、比例増幅器を、積分項と比
例項を加算した後に配置している。そして、比例
増幅器のまえでは、比例項が測定信号入力PVの
全入力範囲で飽和しないように、(比例+微分)
器14の比例回路と増幅器Q3の利得を設定して
ある。即ち、本実施例では、比例項に対する(比
例回路+増幅器Q3)の利得を1としてある。さ
らにまた、(比例+微分)器14の出力がどんな
値のときにも、積分器12の出力で、操作信号出
力MVを0〜100%まで動かせるようにするため
に、比例項と微分項の出力を、まえもつて(比例
+微分)器14の増幅器Q3で加算し、その出力
の最大値を増幅器Q3の飽和レベルで規制し、一
方の積分項の出力の最大値も積分器12の増幅器
Q2の飽和レベルで規制しておいて、抵抗R13
R14の値を違えて積分器12と(比例+微分)器
14の各々に対する比例増幅器13のゲインを最
適にしてある。本実施例では、積分器12のゲイ
ン対(比例+微分)器14のゲインを2対1に設
定してある。
As described above, according to the controller of this embodiment, only four ICs (Q to Q 4 ) forming the OP amplifier are required, and only various resistors and capacitors are required. Therefore, it can be said that the number of parts is approximately the same or less than that of this type of conventional non-interference type PID algorithm controller. Furthermore, when switching between the PID algorithm and the I-PD algorithm, it is only necessary to insert an algorithm switching switch 15 into the circuit.
As mentioned above, there is almost no increase in the number of parts, and the switching can be performed extremely easily.
Furthermore, when the I-PD algorithm is selected by switching the interlocking switches SW 1 and SW 2 of the algorithm switching switch 15 to the contact side, the proportional term is added to the integral term as described above. The proportional amplifier is placed after the integral term and the proportional term are added in order to prevent the control operation from becoming saturated before reaching the integral term and resulting in only an integral operation. Then, in front of the proportional amplifier, (proportional + differential) is applied so that the proportional term does not saturate over the entire input range of the measurement signal input PV.
The proportional circuit of the amplifier 14 and the gain of the amplifier Q3 are set. That is, in this embodiment, the gain of (proportional circuit + amplifier Q 3 ) for the proportional term is set to 1. Furthermore, in order to be able to move the operation signal output MV from 0 to 100% with the output of the integrator 12, regardless of the value of the output of the (proportional + differentiator) 14, a proportional term and a differential term are added. The outputs are added in advance by the amplifier Q 3 of the proportional + differentiator 14, the maximum value of the output is regulated by the saturation level of the amplifier Q 3 , and the maximum value of the output of one integral term is also added by the integrator 12. amplifier
It is regulated at the saturation level of Q 2 , and the resistance R 13 and
The gain of the proportional amplifier 13 for each of the integrator 12 and (proportional+differentiator) 14 is optimized by changing the value of R14 . In this embodiment, the gain of the integrator 12 versus the gain of the (proportional+differentiator) device 14 is set to 2:1.

<考案の効果> 以上の本実施例の説明から明らかなように、本
考案によれば、部品点数が少なくコスト的に有利
で、かつPIDアルゴリズムとI−PDアルゴリズ
ムの切換えが可能で広範な制御対象に極めてスム
ーズに対応することができる取扱性の良好なアル
ゴリズム切換えアナログ調節計を提供することが
できる。
<Effects of the invention> As is clear from the above description of the present embodiment, the invention has a small number of parts, is advantageous in terms of cost, and can switch between the PID algorithm and the I-PD algorithm, allowing for a wide range of control. It is possible to provide an algorithm-switching analog controller that can extremely smoothly respond to the target and has good handling properties.

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

第1図は本考案調節計の概略を示すブロツク
図、第2図は従来の調節計の一例を示すブロツク
図、第3図は本考案調節計の一実施例を示す回路
図である。 図中、11……偏差増幅器、12……積分器、
13……比例増幅器、14……(比例+微分)
器、15……アルゴリズム切換用スイツチ。
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of the controller of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of an example of a conventional controller, and FIG. 3 is a circuit diagram showing an embodiment of the controller of the present invention. In the figure, 11... deviation amplifier, 12... integrator,
13... Proportional amplifier, 14... (Proportional + Differential)
15...Algorithm switching switch.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 測定信号と設定信号を比較し、偏差信号を出力
する偏差増幅器と、偏差信号を積分する積分器
と、偏差信号または測定信号に対してその比例分
と微分を出力する(比例+微分)器と、前記積分
器の出力と前記(比例+微分)器の出力をある比
で加算、増幅して操作信号出力を得る比例増幅器
を有し、かつ前記(比例+微分)器に加える信号
を偏差信号と測定信号のいずれかに切換えるアル
ゴリズム切換用スイツチを具備し、当該スイツチ
の操作により制御アルゴリズムを偏差微分形の
PIDアルゴリズムとI−PDアルゴリズムのいず
れかを選択できるようにしたことを特徴とするア
ルゴリズム切換えアナログ調節計。
A deviation amplifier that compares the measurement signal and the setting signal and outputs a deviation signal, an integrator that integrates the deviation signal, and a (proportional + differential) device that outputs the proportional and differential components of the deviation signal or measurement signal. , has a proportional amplifier that adds and amplifies the output of the integrator and the output of the (proportional + differentiator) at a certain ratio to obtain an operation signal output, and adds the output of the integrator and the output of the (proportional + differentiator) to a deviation signal. It is equipped with an algorithm changeover switch that switches between the control algorithm and the measurement signal.
An algorithm switching analog controller characterized by being able to select either a PID algorithm or an I-PD algorithm.
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US4908747A (en) * 1988-03-21 1990-03-13 The Babcock & Wilcox Company Advanced proportional plus integral plus derivative controller

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