JPS6346503A - Ｐｉｄ調節装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、比例（Ｐ）動作、積分（１）動作。

微分（Ｄ）動作で１ｔＩｉｌＯｌ対象をフィードバック
制御するＰＩＤ調節装置に関し、更に詳しくは、制御対
象への４乱に対する応答と、設定値（目標値）変化に対
する応答特性のいずれも改善することが可能なＰＩＤａ
節装置に関するものである。

（従来の技＃ｉ） 第４図は、従来公知のＰＩＤ調節装置の一例を示す構成
図である。この図において、ｌは目標値Ｓｖの設定手段
、２は設定手段ｌからの目標値Ｓνと制御対象３からの
制御量（プロセス旦）ＰＶとを加算する加算要素、４は
加算要素２がらの偏差信号４を入力する積分特性要素で
、その伝達関数は積分時間、Ｓはラプラス演算子である
。５は制御ｆｆ１ＰＶを入力する微分特性要素で、その
伝達関数はＴｅ、・Ｓで表わされる。ここでＴＩ）は微
分時間である。６は２１分特Ｐｉ要素４と微分特性要素
５からの１５号を加算する加算要素、７はこの加算要素
６からの信号を入力する比例特性要素で、比例ら制御対
象３に向けて操作信号ＭＶが出力される。

なお、積分特性要素４は、図示するような不完全積分特
性をもつものの他に、ＴＩ　、Ｓ　　で表わされる伝達
関数をもったものもある。また、同様に、素分特性要素
５は、その伝達関数が１　＋　Ｔ　ｔ）・Ｓで表わされ
る不完全窒分特性をもつものもある。

（発明が解決しようとする問題点） このように構成された調節装置は、ｆｆｉ制御対＃！３
からのｉｌｉ制御ＩＰＶが目標値Ｓｖになるようにフィ
ードバックｉｌｉ制御するものである。ここで、制御量
１）　Ｖが変動する要因としては、制御対象３に入る外
乱と、目標値Ｓ■の変更（変化）があり、実際の制御系
では、制御対象に入る外乱に対して最適制御する制御定
数と、目標（ｆｉ変化に対して最適制御する制御定数と
が存在している。

第４図に示す従来の調節装置は、ＰＩＤ演算定数を１８
ｉ類しか設定できない。このため、この調節袋ｄに、例
えば制御対象に入る外乱に対して最適なＰＩＤ演算定数
を設定すると、目標値変化に対しては中途半端なＰＩＤ
演Ｘ定数となって、制御性が悪くなるという問題点があ
った。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、
その目的は、簡単な構成で、制御対象に入る外乱に対し
ても、また、目標値変化に対しても、ともに最適Ｉｔｉ
制御を行なうことのできるＰＩＤ調節装竹装欝現するこ
とにある。

（問題点を解決するための手段） 前記した問題点を解決する本発明の構成は、制御対象か
らの１ｔｉｌＯ１量ＰＶを目標値ＳＶと一致するＪ：・
うにフィードバック制御するＩ’１Ｄｔｌｌ！節装置に
おいて、目標値Ｓ■を積分時間ＴＩと、微分時間Ｔ、の
両方を伝達関数に含むような設定値フィルターを介して
与えるように構成したものである。

（実施例） 第１図は、本発明の一実施例袋打の構成ブロック図であ
る。この図において第４図と同一の素子には同一符号を
付して示す。

本発明に係る装置においては、調節袋ｆ！１に与えられ
る積分時間ＴＩと、微分時間ＴＣ）の両方を伝達関数に
含むような設定値フィルター８を設け、目標値５ｖをこ
の設定値フィルター８を介して加算要素２（調節装置の
入力端）に与えるようにしたものである。

設定値フィルター８は、二の実施例では（１）式で示さ
れるような伝達関数を有している。

ここで、α、βは−１から１の間の設定可能な定数であ
る。

分時間ＴＩ　を遅れ時間定数とする１次遅れフ５イルタ
で、また、伝達関数（ｌ＋α・Ｔ、・Ｓ）は、積分時間
ＴＩと−１〜１の間の定数（α）の積を進み時間定数と
する位相４ｘ回路でそれぞれ実現時間ＴＣ）を遅れ時間
定数とする１次遅れフィルタで、また、伝達関数（ｌ＋
βＴ９　　・Ｓ）は、微分時間Ｔいと一１〜ｌの間の定
数（β）の積を進み時間定数とする位相進み回路でそれ
ぞれ実現できる。

このような伝達関数を有する設定値フィルターは、抵抗
、コンデンサからなるハードウェアによって実現しても
よいし、また、コンピュータプログラムによるソフトウ
ェアによって実現してもよい。

第２図は、第１図装置における応答特性線図である。こ
こでは、積分特性要素４における積分時間］゛１．全１
．性要素５における全分時間Ｔい及び比例特性要素７に
おける比例ゲインＫＰを、それぞれ制御対象に入る外乱
に対して最適制御するように選定し、設定値フィルター
８における定数α、βの組合せに対し、目標値Ｓ■をス
テップ状に変更した時の出力を示している。

第２図において、（イ）はａ、βの定数を０゜０とした
場合、（ロ）はａ、βの定数を０．４．０とした場合、
（ハ）はａ、βの定数を０．４　、０．３とした場合、
（ニ）はα、βの定数を１．Ｃ１，０とした場合である
。

これらの実験結果から明らかなように、α、βの定数を
、０．４　、０．２とした場合、目標値変化に対しても
最適制御することが認められる。なお、積分特性要素４
．微分特性要素５．比例特性要素７における積分時間Ｔ
ゴ、微分時間Ｔｔ）、比例ゲＴ−Ｌ＝９．０　、　Ｔｃ
）＝２．０としている。

ここで、ａ、βの定数は、制御対象２のむだ時間■７や
時定数Ｔにはほとんど依存せず、−１〜ｌの範囲で固定
できる。

第３図は、本発明の他の実施例を示す構成ブロック図で
ある。この実施例では設定値フィルター８の伝達関数を
（２）式のように定めたものである。

このように構成した装置においても、ａ、βの定数を−
１〜１の範囲で適当な値に選定することにより、外乱に
対しても、目標値変化に対してもともに最適制御を行な
うことが可能となる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば設定値フィルター
を設け、この設定値フィルターの伝達関数を設定可能な
定数α、βを含むようにしたもので、簡単な構成で、制
御対象への外乱に対しても、目標値変化に対しても最適
制御を行なうＰＩＤ調節装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置の構成ブロック図、第２
図は第１図装置における応答特性を示す線図、第３図は
本発明の他の実施例を示す構成ブロック図、第４図は従
来装置の構成ブロック図である。 】・・・設定手段、２，６・・・加ｙ：Ｘ要素、３・・
・ｌｌ＋制御対象、４・・・積分特性要素、５・・・微
分特性要素、７・・・比例特性要素、８・・・設定値フ
ィルター。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 制御対象からの制御量を目標値と一致するようにフィー
   ドバック制御する比例特性要素、積分特性要素、微分特
   性要素を含むＰＩＤ調節装置において、前記目標値を次
   式で表わされるような伝達関数を有する設定値フィルタ
   ーを介して与えるようにしたことを特徴とするＰＩＤ調
   節装置。 ［（１＋αＴ＿Ｉ・Ｓ）（１＋βＴ＿Ｄ・Ｓ）］／［（
   １＋Ｔ＿Ｉ・Ｓ）（１＋Ｔ＿Ｄ・Ｓ）］又は （１＋αＴ＿Ｉ・Ｓ＋βＴ＿Ｄ・Ｓ）／（１＋Ｔ＿Ｉ・
   Ｓ＋Ｔ＿Ｄ・Ｓ） ここで、Ｔ＿Ｉ：積分時間 Ｔ＿Ｄ：微分時間 Ｓ：ラプラス演算子 α，β：−１から１の間で設定可能な定数