KR102539548B1 - 외란 억제 장치, 외란 억제 방법 및 프로그램 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 낭비 시간을 고려하여, 외란에 의한 영향을 적절하면서 간편하게 억제할 수 있는, 외란 억제 장치를 제공한다. 외란 억제 장치(200)는 타이밍 예측 장치(30)를 갖는다. 그리고, 타이밍 예측 장치(30)는 낭비 시간 취득부(30A), 외란 개시 시간 취득부(30B), 타이밍 예측부(30C)를 구비한다. 낭비 시간 취득부(30A)는 PID 튜닝을 행하여, 낭비 시간(L)을 취득한다. 외란 개시 시간 취득부(30B)는 개시 신호(SS)가 입력된 시점에서, 온도(T)가 외란(D)의 영향을 받기 시작하는 시점까지의 기간을 나타내는, 외란 개시 시간(B)을 취득한다. 타이밍 예측부(30C)는 낭비 시간(L)과 외란 개시 시간(B)에 기초하여, 외란 조작량 인가 타이밍을 예측한다.

Description

외란 억제 장치, 외란 억제 방법 및 프로그램

본 발명은, 외란 억제 장치, 외란 억제 방법 및 프로그램에 관한 것으로, 예를 들어 제어계에 대한 외란에 의한 영향을 억제하는 것이 가능한, 외란 억제 장치, 외란 억제 방법 및 프로그램에 관한 것이다.

피드백 제어계에 대하여 인가되는 외란을 예측하고, 당해 제어계에 대한 당해 외란에 의한 영향을 저감하는 기술이 존재한다(예를 들어, 특허문헌 1:일본 특허 공개 제2000-227801호 공보). 특허문헌 1에는, 외란 조작량 예측 수단 및 외란 조작량 인가 수단이 기재되어 있다. 외란 조작량 예측 수단은 외란을 제거하기 위한 외란 조작량을 예측한다. 그리고, 외란 조작량 인가 수단은 외란이 인가되었을 때, 당해 외란을 제거하도록, 상기 외란 조작량을, PID 제어 수단으로부터의 조작량에 추가한다. 이에 의해, 제어 대상에 대하여 외란의 영향을 억제하는 것을 도모하고 있다.

일본 특허 공개 제2000-227801호 공보

그러나, 상기 제어계에는 낭비 시간이 존재하므로, 상기 조작량을 제어 대상에 대하여 인가해도, 당해 조작량에 따른 출력이, 곧바로 나타나지 않는다(검출되지 않는다). 여기서, 「낭비 시간」이란, 제어계의 속응성을 나타내는 지표이다. 즉, 입력(조작량)을 추가했을 때, 출력(제어량의 변화)이 바로 나타나지 않고, 시간 L만큼 지연되어 나타난다. 당해 시간 L이, 낭비 시간이다. 당해 낭비 시간을 고려하여, 외란에 의한 영향을 적절하면서 간편하게 억제할 수 있는, 외란 억제 장치가 요망되고 있다.

그래서, 본 발명의 과제는, 낭비 시간을 고려하여, 외란에 의한 영향을 적절하면서 간편하게 억제할 수 있는, 외란 억제 장치, 외란 억제 방법 및 프로그램을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 이 개시에 관한 외란 억제 장치는,

제어계에 대한 외란에 의한 영향을 억제하는 외란 억제 장치이며,

상기 제어계는, 제어 대상과, 목표값과 제어량의 편차를 없애도록 상기 제어 대상에 대하여 PID 조작량을 출력하는 PID 제어부를 포함하고,

상기 외란 억제 장치는,

상기 제어계에 인가되는 외란에 대응하여, 당해 외란을 제거하도록 작용하는 외란 조작량을 예측하는 외란 조작량 예측부와,

상기 외란 조작량을 상기 PID 조작량에 인가할 수 있는, 외란 조작량 인가부와,

상기 외란 조작량을 상기 PID 조작량에 인가해야 할 외란 조작량 인가 타이밍을 예측하는, 타이밍 예측 장치를, 구비하고 있고,

상기 타이밍 예측 장치는,

상기 제어계에 대해서, 상기 PID 제어부의 제어 파라미터를 조정하기 위한 PID 튜닝을 행하여, 상기 PID 조작량을 변화시키고 나서 상기 제어량이 변화되기 시작할 때까지의 기간을 나타내는 낭비 시간(L)을 취득하는, 낭비 시간 취득부와,

외부로부터 외란 발생 타이밍에 관한 개시 신호를 받아, 상기 개시 신호가 입력된 시점으로부터 상기 제어량이 상기 외란의 영향을 받기 시작하는 시점까지의 기간을 나타내는 외란 개시 시간(B)을 취득하는, 외란 개시 시간 취득부와,

상기 낭비 시간(L)과 상기 외란 개시 시간(B)에 기초하여, 상기 외란 조작량 인가 타이밍을 예측하는, 타이밍 예측부를, 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 명세서에서, PID 제어(부)란, 피드백 제어의 일종이며, 비례 제어(P 제어), 적분 제어(I 제어) 및 미분 제어(D 제어)를 행하는 것을 말한다. 「PID 튜닝」이란, 게인 등의 제어 파라미터를 조정하는 처리를 의미한다.

또한, 「외란 조작량」이란, 외란을 제거하기 위해, 시간의 경과에 수반하여 인가되는 조작량을 의미한다. 외란에 의한 상기 제어계에 대한 영향이, 시간의 경과에 수반하여 정형화된 것이라면, 외란 조작량도 시간의 경과에 수반하여 정형화(패턴화)된다.

또한, 「외부」로부터 외란 발생 타이밍에 관한 개시 신호를 받는다고 함은, 이 외란 억제 장치의 외부, 예를 들어 상기 제어계에 대한 외란(영향)을 부여하는 처리를 행하는, 이 외란 억제 장치보다도 상위의 시스템으로부터, 그 처리의 타이밍에 관한 신호를 받는 것과 같은 경우를 가리킨다.

이 개시의 외란 억제 장치에서는, 낭비 시간 취득부는, PID 제어부의 제어 파라미터를 조정하기 위한 PID 튜닝을 행하여, 상기 낭비 시간(L)을 취득한다. 외란 개시 시간 취득부는, 상기 개시 신호가 입력된 시점에서, 상기 제어량이 상기 외란의 영향을 받기 시작하는 시점까지의 기간을 나타내는, 외란 개시 시간(B)을 취득한다. 그리고, 타이밍 예측부는, 상기 낭비 시간(L)과 상기 외란 개시 시간(B)에 기초하여, 외란 조작량 인가 타이밍을 예측한다(이 예측은, 자동적으로 행해질 수 있다). 따라서, 상기 PID 조작량에 대하여, 인가가 예측되는 것과 같은 외란을 제거하기 위한 상기 외란 조작량을, 적절한 타이밍(즉, 낭비 시간(L)을 고려한 타이밍)에서 인가할 수 있다. 따라서, 외란에 의한 영향을 적절하면서 간편하게 억제할 수 있다.

일 실시 형태의 외란 억제 장치에서는,

상기 타이밍 예측부는, 상기 외란 개시 시간(B)이 상기 낭비 시간(L) 이상일 때, 상기 개시 신호가 입력되는 시점으로부터, 상기 외란 개시 시간(B)과 상기 낭비 시간(L)의 차분으로 표시되는 시간이 경과되는 시점을, 상기 외란 조작량 인가 타이밍으로서, 예상하는 것을 특징으로 한다.

이 일 실시 형태의 외란 억제 장치에 의해, 외란 개시 시간(B)이 낭비 시간(L) 이상인 경우에 있어서, 적절한 외란 조작량 인가 타이밍을 예측할 수 있다.

일 실시 형태의 외란 억제 장치에서는,

상기 타이밍 예측부는, 상기 외란 개시 시간(B)이 상기 낭비 시간(L) 미만일 때, 상기 개시 신호가 입력되는 시점을, 상기 외란 조작량 인가 타이밍으로서, 예상하는 것을 특징으로 한다.

이 일 실시 형태의 외란 억제 장치에 의해, 외란 개시 시간(B)이 낭비 시간(L) 미만인 경우에 있어서, 상기 개시 신호 입력 후, 대기 시간 없이, PID 조작량에 대하여 외란 조작량을 인가할 수 있다.

일 실시 형태의 외란 억제 장치는,

상기 외란 개시 시간(B)이 상기 낭비 시간(L) 미만일 때, 상기 외란 개시 시간(B)이 상기 낭비 시간(L) 미만인 취지를 통지하는, 통지 장치를, 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

이 일 실시 형태의 외란 억제 장치에서는, 통지 장치가, 외란 개시 시간(B)이 낭비 시간(L) 미만인 것을 통지한다. 따라서, 당해 통지를, 유저가 인식함으로써, 유저는, 상기 개시 신호의 발신 타이밍을 수정할 수 있다(예를 들어, 보다 앞당길 수 있다).

다른 국면에서는, 이 개시의 외란 제어 방법은,

제어계에 대한 외란에 의한 영향을 억제하는 외란 억제 방법이며,

상기 제어계는, 제어 대상과, 목표값과 제어량의 편차를 없애도록 상기 제어 대상에 대하여 PID 조작량을 출력하는 PID 제어부를 포함하고,

상기 외란 억제 방법은,

상기 제어계에 인가되는 외란에 대응하여, 당해 외란을 제거하도록 작용하는 외란 조작량을 예측하고,

상기 제어계에 대해서, 상기 PID 제어부의 제어 파라미터를 조정하기 위한 PID 튜닝을 행하여, 상기 PID 조작량을 변화시키고 나서 상기 제어량이 변화되기 시작할 때까지의 기간을 나타내는 낭비 시간(L)을 취득하고,

외부로부터 외란 발생 타이밍에 관한 개시 신호를 받아, 상기 개시 신호가 입력된 시점으로부터 상기 제어량이 상기 외란의 영향을 받기 시작하는 시점까지의 기간을 나타내는 외란 개시 시간(B)을 취득하고,

상기 낭비 시간(L)과 상기 외란 개시 시간(B)에 기초하여, 외란 조작량 인가 타이밍을 예측하고,

상기 외란 조작량 인가 타이밍에 기초하여, 상기 PID 조작량에, 상기 외란 조작량을 인가하는 것을 특징으로 한다.

이 개시의 외란 억제 방법에서는, 상기 제어계에 인가되는 외란에 대응하여, 당해 외란을 제거하도록 작용하는 외란 조작량이 예측된다. 상기 PID 튜닝을 행하여, 상기 낭비 시간(L)이 취득된다. 외부로부터 외란 발생 타이밍에 관한 개시 신호를 이용하여, 상기 외란 개시 시간(B)이 취득된다. 상기 낭비 시간(L)과 상기 외란 개시 시간(B)에 기초하여, 외란 조작량 인가 타이밍이 예측된다(이 예측은, 자동적으로 행해질 수 있다). 그리고, 상기 외란 조작량 인가 타이밍에 기초하여, 상기 PID 조작량에, 상기 외란 조작량이 인가된다. 따라서, 상기 PID 조작량에 대하여, 인가가 예측되는 것과 같은 외란을 제거하기 위한 상기 외란 조작량을, 적절한 타이밍(즉, 낭비 시간(L)을 고려한 타이밍)에서 인가할 수 있다. 따라서, 외란에 의한 영향을 적절하면서 간편하게 억제할 수 있다.

또 다른 국면에서는, 이 개시의 프로그램은 외란 억제 방법을, 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램이다.

이 개시의 프로그램을 컴퓨터에 실행시킴으로써, 상기 외란 억제 방법을 실시할 수 있다.

이상으로 명백한 바와 같이, 이 개시의, 외란 억제 장치 및 외란 억제 방법에 의하면, 낭비 시간을 고려하여, 외란에 의한 영향을 적절하면서 간편하게 억제할 수 있다. 또한, 이 개시의 프로그램을 컴퓨터에 실행시킴으로써, 상기 외란 억제 방법을 실시할 수 있다.

도 1은 실시 형태에 따른 시스템 전체의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 실시 형태에 따른 외란 억제 장치가 적용된 온도 제어 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 상기 온도 제어 장치에 있어서의, 외란 억제를 위한 준비 처리 동작의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 4는 도 3의 준비 처리 동작에 포함되는 외란 튜닝 동작의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 5는 외란 조작량 인가 타이밍을 예측하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 3의 준비 처리 동작에 포함되는 외란 조작량 인가 타이밍 예측 동작의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 7은 상기 온도 제어 장치에 있어서의 가열 장치 제어 처리의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 8은 상기 온도 제어 장치에 있어서의 가열 장치 제어 처리의 동작을 설명하는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 1은, 본 실시 형태에 따른 제어 시스템의 구성을 도시하고 있다. 당해 제어 시스템은 시스템 제어 장치(100), 일 실시 형태의 외란 억제 장치가 적용된 온도 제어 장치(200), 제어 대상으로서의 가열 장치(이하, 단순히 「가열 장치」라고 칭함)(300) 및 워크 반송 장치(400)를 포함한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 시스템 제어 장치(100)는 온도 제어 장치(200) 및 워크 반송 장치(400)와, 통신 가능하게 접속되어 있다. 또한, 온도 제어 장치(200)는 가열 장치(300)와, 통신 가능하게 접속되어 있다. 여기서 설명한 접속 방법, 유선에 의한 접속이어도, 무선에 의한 접속이어도 된다.

도 1에 도시하는 시스템에서는, 워크 반송 장치(400)에 의해, 피가열체(도시하지 않음)가 가열 장치(300)로 반송된다. 그리고, 당해 가열 장치(300)가 당해 피가열체에 대하여 가열 처리를 행함으로써, 가열 처리 후의 물품이 생성된다.

시스템 제어 장치(100)는 시스템 전체의 제어를 담당하고 있다. 당해 시스템 제어 장치(100)는 온도 제어 장치(200)에 대하여, 후술하는 외란 발생 타이밍에 관한 개시 신호 SS를 송신하고, 워크 반송 장치(400)에 대하여, 상기 피가열체 및 가열 처리 후의 물품의 반송 제어에 관한 반송 신호 CS를 송신한다. 당해 반송 신호 CS에 기초하여, 워크 반송 장치(400)는 시스템 외로부터 가열 장치(300)에 대한 피가열체 이동 및 가열 장치(300)로부터 시스템 외로의 가열 처리 후의 물품의 이동을 제어한다. 가열 장치(300)는 당해 가열 장치(300)에 반송되어 오는 피가열체에 대하여 열처리를 실시한다.

온도 제어 장치(200)는 가열 장치(300)에 있어서, 원하는 온도에서의 가열 처리가 실현되도록, 당해 가열 장치(300)가 갖는 가열체(300a)의 온도 제어를 행한다. 또한, 가열 장치(300)는 가열 처리의 온도를 검출하는 것이 가능한 온도 센서(300b)를 갖고 있다. 온도 센서(300b)의 검출값은, 제어량으로서의 온도 T(이하, 단순히 「온도 T」라고 칭함)이다. 온도 제어 장치(200)는 상기 온도 T가 목표값 TO가 되도록, PID 조작량 O를 포함하는 신호를, 가열 장치(300)에 송신한다. 그리고, 당해 가열 장치(300)는 수신한 PID 조작량 O를 포함하는 신호를 사용하여, 가열 처리의 온도 T가 상기 목표값 TO가 되도록, 가열체(300a)의 가열을 제어한다.

도 2는, 온도 제어 장치(200)의 구체적인 구성예를 나타낸다. 온도 제어 장치(200)는 메모리(10), 프로세서(50) 및 통지 장치(60)를 포함한다. 프로세서(50)는 PID 제어부(15), 외란 조작량 예측부(20), 외란 조작량 인가부(25) 및 타이밍 예측 장치(30)로서의 기능을 실현한다. 후술하는 외란 억제 방법을 포함하는, 온도 제어 장치(200)를 제어하기 위한 프로그램이, 메모리(10)에는 저장되어 있다. 프로세서(50)는 메모리(10)와 통신 가능하게 접속되어 있고, 메모리(10)로부터 프로그램을 읽어들인다. 이에 의해, 프로세서(50)는 외란 억제 방법을 포함하는 각종 동작을 실행한다. 또한, 프로세서(50)는 통지 장치(60)와 통신 가능하게 접속되어 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 온도 제어 장치(200) 내의 PID 제어부(15)는 제어 대상으로서의 가열 장치(300)를 제어하는 제어계를 구성하고 있다. PID 제어부(15)는 목표값 TO와 온도 T(상술한 바와 같이, 온도 센서(300b)의 검출 온도 T)의 편차(TO-T)를 없애도록, 가열 장치(300)에 대하여 PID 조작량 O를 출력한다.

그런데, 도 1에 도시하는 시스템의 운전을 개시하고, 피가열체의 당해 시스템 내로의 반송이 개시되면, 도 2에 도시한 바와 같이, 당해 운전 개시에 수반하는 외란 요소(70)에 의한 외란 D가 발생한다. 여기서, 외란 요소(70)로서는, 피가열체의 시스템의 침입에 수반하는 당해 시스템 내로의 공기의 유입, 피가열체가 가열체(300a)에 접촉하는 것에 의한, 가열체(300a)의 온도의 저하 등이 있다. 여기서, 이 시스템에서는, 당해 외란 요소(70)는 예지 가능하다. 따라서, 제어계에 인가되는, 각 외란 요소(70)에 대응하는 각 외란 D도, 미리 예측할 수 있다.

그래서, 온도 가열 장치(200) 내의 외란 조작량 예측부(20)는 상기 제어계에 인가되는 외란 D에 대응하여, 당해 외란 D를 제거하도록 작용하는 외란 조작량 DO(도 1, 2 참조)를 예측한다. 또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 외란 조작량 인가부(25)는 외란 조작량 예측부(20)가 예측한 외란 조작량 DO를, 상기 PID 조작량 O에 인가할 수 있다.

여기서, 도 8의 하단에 도시한 바와 같이, 외란 조작량 DO란, 외란을 제거하기 위해, 시간의 경과에 수반하여 인가되는 조작량이다. 외란에 의한 상기 제어계에 대한 영향이, 시간의 경과에 수반하여 정형화된 것이라면, 당해 외란 조작량 DO도 시간의 경과에 수반하여 정형화(패턴화)된다. 이 예에서는, 계단 형상의 패턴으로 되어 있다. 또한, 외란 요소(70), 외란 D, 외란 조작량 DO, PID 제어부(15)의 동작, 외란 조작량 예측부(20)의 동작 및 외란 조작량 인가부(25)의 동작 등은, 예를 들어 일본 특허 공개 제2000-227801호 공보에 상세하게 기재되어 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 온도 제어부(200)는 타이밍 예측 장치(30)를 구비한다. 당해 타이밍 예측 장치(30)는 낭비 시간 L을 고려하여, 외란 조작량 DO를 PID 조작량 O에 인가해야 할 외란 조작량 인가 타이밍을 예측한다. 여기서, 본 명세서에 있어서의 낭비 시간 L이란, PID 조작량 O를 변화시키고 나서, 온도 T가 변화되기 시작할 때까지의 기간이다(도 8 참조). 도 2에 도시한 바와 같이, 타이밍 예측 장치(30)는 낭비 시간 취득부(30A), 외란 개시 시간 취득부(30B), 타이밍 예측부(30C) 및 인가 지시부(30D)를 기능 블록으로서 갖고 있다.

이하의 동작의 설명에 있어서, PID 제어부(15), 외란 조작량 예측부(20), 외란 조작량 인가부(25) 및 타이밍 예측 장치(30)(보다 구체적으로, 상기 각 블록(30A 내지 30D))의 동작은, 상세하게 설명된다.

이하, 본 실시 형태에 따른 온도 제어 장치(200)의 동작에 대해서 설명한다. 당해 동작은, 2개의 처리로 크게 구별된다. 한쪽은, 준비 처리이며, 다른 쪽은, 가열 장치 제어 처리이다.

(준비 처리의 동작)

도 3은, 상기 온도 제어 장치(200)에 있어서의, 외란 억제를 위한 준비 처리 동작의 흐름을 도시하고 있다. 먼저, 스텝 S1에 있어서, 도 2에 도시하는 PID 제어부(15)는 PID 튜닝을 행한다. 가열 장치(300)를 포함하는 제어계에 대응하는, PID 제어부(15)의 제어 파라미터(게인, 비례대, 적분 시간 및 미분 시간 등)를 조정하기 위해, 당해 PID 튜닝은 실시된다. 여기서, PID 튜닝으로서는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2005-284828호 공보에 상세하게 설명되어 있는 것과 같은, 리미트 사이클법에 의한 오토 튜닝을 채용할 수 있다. 또한, 스텝 응답법에 의한 오토 튜닝, 최소 제곱법에 의한 시스템 분류법 등에 의해, 제어 파라미터를 조정해도 된다.

다음에, 도 3의 스텝 S2에 있어서, 도 2에 도시하는 외란 조작량 예측부(20)는 외란 튜닝을 행한다. 상술한 바와 같이, 도 2에 도시하는 외란 요소(70)는 가열 장치(300) 및 워크 반송 시스템(400)을 사용한, 피가열체에 대한 처리(반송 및 가열)의 운전 개시에 수반하여 발생하고, 당해 외란 요소(70)는 미리 특정할 수 있다. 외란 조작량 예측부(20)는 상기 처리의 운전 개시에 의해 인가되는 예기 가능한 외란 D에 대응한, 외란 조작량 DO를 예측하므로, 당해 외란 조작량 예측부(20)는 외란 튜닝을 실시한다.

또한, 후술하는 가열 장치 제어 처리에 있어서, 외란 조작량 DO는 피드 포워드적으로, PID 조작량 O에 추가된다. 이에 의해, 가열 장치 제어 처리 시에, 외란 D를 제거하는 것과 같은 조작 신호 O, DO를, 가열 장치(300)에 부여할 수 있다.

여기서, 도 3의 스텝 S2의 외란 튜닝에 의해, 외란 조작량 DO가 결정되는 동작을, 도 4, 5를 사용해서 설명한다. 도 4는, 외란 튜닝의 각 동작을 도시하고 있다. 도 5는, 당해 외란 튜닝에 의해, 외란 조작량 예측부(20)가 취득하는 것이 가능한, 파형의 일례를 나타낸다. 여기서, 도 5에 있어서, 횡축은 시간이며, 종축은 온도 T이다. 따라서, 도 5에는 외란 튜닝 중의, 온도 T의 시간 변화를 나타내는 파형이 예시되어 있다. 또한, 도 5에는 목표값 TO도 도시하고 있다.

먼저, 상술한 제어계에 있어서, 온도 T가 목표값 TO와 대략 일치하고 있는 상태를 만들어 낸다. 그 후, 외란 조작량 예측부(20)는 상기 외란 튜닝을 개시한다. 구체적으로, 준비 처리에 있어서, 피가열체에 대한 처리(반송 및 가열)의 운전이 개시된다(도 5의 「개시 신호 SS」 참조). 시스템 제어 장치(100)가 온도 제어 장치(200)에 대하여 개시 신호 SS를 송신함으로써, 외란 조작량 예측부(20)는 당해 운전 개시의 시점을 인식할 수 있다. 그리고, 당해 개시 신호 SS의 수신에 의해, 외란 조작량 예측부(20)는 외란 튜닝을 개시한다. 또한, 상기한 바와 같이, 개시 신호 SS는 외란 발생 타이밍에 관한 신호이다.

그 후, 외란 D를 제거하는 처리를 행하지 않고, 통상의 PID 피드백 제어만이 실시된다. 즉, 당해 운전 개시 후, 제어계에 외란 D가 인가된 상태에서, 온도 T, 목표값 TO 및 PID 조작량 O를 사용한, PID 제어(즉, 온도 T와 목표값 TO를 일치시키는 피드백 제어)만이, 상기 제어계에 있어서 실시된다. 이와 같이, 상기 운전 개시 후, 외란 D가 인가되고, 상기 피드백 제어가 실시된다.

상기 운전 개시 후, 상기 피드백 제어 중에 있어서, 외란 조작량 예측부(20)는 외란 개시 시점 ti(도 5 참조)를 검지한다(도 4의 스텝 S11). 여기서, 외란 개시 시점 ti란, 상기 운전 개시 후, 목표값 TO와 온도 T 사이의 온도 편차 |TO-T|가, 미리 설정한 온도 역치 Tth를, 상회한 시점을 의미한다.

스텝 S11의 후, 외란 조작량 예측부(20)는 상기 피드백 제어를 행하면서, 온도 T 및 PID 조작량 O를, 시계열로 로깅(기록)한다(스텝 S12). 그리고, 외란 조작량 예측부(20)가 외란 종료 시점 tf(도 5 참조)를 검지한다(스텝 S13). 여기서, 외란 종료 시점 tf란, 스텝 S11 후, 온도 편차 |TO-T|가, 미리 설정한 온도 역치 Tth를 하회한 시점을 의미한다. 또한, 스텝 S13 후, 온도 T 및 PID 조작량 O의 로깅(기록)은 종료한다.

스텝 S13 후, 외란 조작량 예측부(20)는 스텝 S12에 있어서 기록한, 각 온도 T 및 각 PID 조작량 O를 사용하여, 도 8의 하단에 도시한 바와 같은 외란 조작량 DO를 산출(예측)한다(스텝 S14). 여기서, 외란 조작량 DO의 예측 및 외란 튜닝은, 예를 들어 일본 특허 공개 제2000-227801호 공보에 상세하게 설명되어 있다.

이와 같이 하여, 외란 튜닝(도 3의 스텝 S2)을 종료한다.

도 3의 스텝 S2 종료 후(외란 조작량 DO 예측 후), 도 2에 도시하는 타이밍 예측 장치(30)는 외란 조작량 인가 타이밍을 예측한다(도 3의 스텝 S3). 다음에, 도 2, 5, 6을 사용하여, 당해 스텝 S3의 동작을 상세하게 설명한다. 여기서, 도 6은, 외란 조작량 인가 타이밍의 예측 동작의 흐름을 도시하고 있다.

도 6의 스텝 S21에 있어서, 도 2에 도시하는 타이밍 예측 장치(30)의 낭비 시간 취득부(30A)는 가열 장치(300)를 포함하는 상기 제어계에 대한, 낭비 시간 L을 취득한다(도 5 참조). 여기서, 낭비 시간 취득부(30A)는 상술한 PID 튜닝의 결과를 이용하여, 낭비 시간 L을 취득할 수 있다. 예를 들어, 일례로서, PID 튜닝으로서, 리미트 사이클법에 의한 오토 튜닝을 행한 경우, 미분 시간 TD와 낭비 시간 L 사이에, TD=0.5×L의 관계가 성립될 수 있다.

다음에, 스텝 S22에 있어서, 타이밍 예측 장치(30)의 외란 개시 시간 취득부(30B)는 외란 개시 시간 B를 취득한다(도 5 참조). 여기서, 외란 취득 시간 B는, 외란 튜닝에 있어서 얻어진 도 5에 예시하는 파형을 사용하여 취득될 수 있다. 즉, 도 5에 있어서, 동작 개시(개시 신호 SS 수신)한 시점에서, 외란 개시 시점 ti까지의 기간(개시 신호 SS가 입력된 시점에서, 온도 T가 상기 외란 D의 영향을 받기 시작하는 시점까지의 기간으로 파악할 수 있음)이 외란 개시 시간 B이다.

다음에, 스텝 S23에 있어서, 타이밍 예측 장치(30)의 타이밍 예측부(30C)는 대기 시간 A를 취득한다(도 5 참조). 여기서, 대기 시간 A는, 외란 개시 시간 B와 낭비 시간 L을 사용하여, A=B-L인 산출식에 의해 얻어진다. 또한, 도 5에, 대기 시간 A, 외란 개시 시간 B 및 낭비 시간 L의 관계가, 파형과 함께 예시되어 있다. 그리고, 타이밍 예측부(30C)는 각 시간 A, B, L에 기초하여, 외란 조작량 인가 타이밍을 예측한다.

예를 들어, 외란 개시 시간 B가, 낭비 시간 L 이상이라고 하자. 이 경우(즉, B≥L의 경우)에는, 타이밍 예측부(30C)는 개시 신호 SS가 입력되는 시점으로부터, 외란 개시 시간 B와 낭비 시간 L의 차분(B-L)으로 표시되는 시간이 경과되는 시점을, 외란 조작량 인가 타이밍으로서 예상한다. 즉, 타이밍 예측부(30C)는 개시 신호 SS 입력 시점으로부터, 상기 대기 시간 A가 경과된 시점을, 외란 조작량 인가 타이밍으로서 예측한다.

예를 들어, 외란 개시 시간 B가, 낭비 시간 L 미만이라고 하자. 이 경우(즉, B<L의 경우)에는, 타이밍 예측부(30C)는 개시 신호 SS가 입력되는 시점을, 외란 조작량 인가 타이밍으로서 예상한다. 여기서, 외란 개시 시간 B가, 낭비 시간 L 미만인 경우에는, 온도 제어 장치(200)가 구비하는 통지 장치(60)가 외란 개시 시간 B가 낭비 시간 L 미만인 취지를 통지해도 된다.

이상에 의해, 외란 조작량 인가 타이밍 예측 처리(도 3의 스텝 S3)가 종료되면, 도 3에 도시하는 준비 처리도 종료한다.

(가열 장치 제어 처리)

다음에, 상기 준비 처리 후에 실시되는, 가열 장치 제어 처리의 동작을 설명한다. 일반적으로 말하면, 당해 가열 장치 제어 처리에서는, 온도 제어 장치(200)는 PID 조작량 O에 외란 조작량 DO를 피드 포워드적으로 인가한 조작량 O, DO를, 가열 장치(300)로 송신한다. 또한, 본 실시 형태에 따른 온도 제어 장치(200)는 낭비 시간 L을 고려한 타이밍에서, PID 조작량 O에 외란 조작량 DO를 인가한다.

도 7, 8을 사용하여, 가열 장치 제어 처리를 상세하게 설명한다. 또한, 도 7은, 가열 장치 제어 처리의 동작을 도시하고 있고, 도 8은, 가열 장치 제어 처리의 동작을 시계열적으로 도시하고 있다. 도 8의 상단은, 도 5와 같은 내용이며, 외란 조작량 DO가 인가되지 않는 경우의 온도 T의 시간 변화 및 각 시간 A, B, L을 도시하고 있다. 또한, 도 8의 하단은, 가열 장치 제어 처리에 있어서 인가되는 외란 조작량 DO의, 시계열적 변화를 도시하고 있다.

상술한 제어계에 있어서, 온도 T가 목표값 TO와 대략 일치하고 있는 상태를, 만들어 낸다. 그 후, 피가열체에 대한 처리(반송 및 가열)의 운전이 개시된다. 당해 개시의 시점에서, 시스템 제어 장치(100)는 온도 제어 장치(200)에 대하여, 상술한 개시 신호 SS를 송신한다(도 8 참조). 이에 의해, 온도 제어 장치(200)(보다 구체적으로는, 타이밍 예측 장치(30))는 당해 개시 신호 SS를 수신한다(도 7의 스텝 S31).

피가열체에 대한 시스템 내로의 반송이 개시되면, 외란 요소(70)에 의한 외란 D가 상술한 제어계에 인가된다. 한편, 온도 제어 장치(200)는 가열 장치(300)의 온도 센서(300b)에 의해 검출한 온도 T를 수신한다. 온도 제어 장치(200)의 PID 제어부(15)는 목표값 TO와 수신한 온도 T의 차분을 수신한다. 그리고, PID 제어부(15)는 당해 차분에 따른 PID 조작량 O를 출력한다. 즉, PID 제어부(15)는 PID 튜닝에 의해 결정된 각 파라미터를 사용하여, 목표값 TO와 온도 T 사이의 온도 편차 |TO-T|를 없애도록, PID 조작량 O를 출력한다.

타이밍 예측 장치(30)가 개시 신호 SS를 수신한 후, 인가 지시부(30D)가 갖는 타이머가, 시간의 계측을 개시한다. 또한, 인가 지시부(30D)는 타이밍 예측부(30C)로부터, 준비 처리에 있어서 예측된 외란 조작량 인가 타이밍을, 사전에 취득한다. 여기서, 상술한 바와 같이, 외란 조작량 인가 타이밍은 외란 개시 시간 B와 낭비 시간 L 사이의 대소 관계에 따라서 결정된다.

예를 들어, 외란 개시 시간 B가, 낭비 시간 L 이상이라고 가정한다. 상기 가정에 의해, 외란 조작량 인가 타이밍은 개시 시간 SS를 수신한 후, 대기 시간 A가 경과된 시점이다. 그래서, 도 7의 스텝 S22에서는, 인가 지시부(30D)에서 계측한 시간이, 대기 시간 A에 도달한 시점을 검지한다. 그리고, 당해 검지의 시점에서, 인가 지시부(30D)는 인가 지시 신호 AIS를, 외란 조작량 인가부(25)에 송신한다(스텝 S33). 이에 의해, 당해 인가 지시 신호 AIS를 수신한 외란 조작량 인가부(25)는 개시 시간 SS 수신 후, 대기 시간 A 경과한 시점에서, PID 조작량 O에 대한 외란 조작량 DO의 피드 포워드적 인가를 개시할 수 있다.

여기서, 인가되는 외란 조작량 DO는, 준비 처리에 있어서, 외란 조작량 예측부(20)에 의해, 결정된 것이며, 외란 D를 제거하도록 작용한다. 도 8의 하단에는, 외란 조작량 예측부(20)에 의해 예측된, 복수의 세그먼트 Sa 내지 Sd로 구성되는, 외란 조작량 DO의 시계열적 변화가 도시되어 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 도 8의 하단에는, 개시 시간 SS 수신 후, 대기 시간 A 경과의 시점에서, 외란 조작량 DO의 인가가 개시되는 동작이 예시되어 있다.

(효과)

본 실시 형태에 따른 외란 억제 장치가 적용된 온도 제어 장치(200)는 타이밍 예측 장치(30)를 갖는다. 그리고, 당해 타이밍 예측 장치(30)는 낭비 시간 취득부(30A), 외란 개시 시간 취득부(30B), 타이밍 예측부(30C)를 구비한다. 낭비 시간 취득부(30A)는 상기 제어계(PID 제어부(15) 및 가열 장치(300)를 포함함)에 대해서, PID 튜닝을 행하여, 상기 낭비 시간 L을 취득한다. 또한, 외란 개시 시간 취득부(30B)는 개시 신호 SS가 입력된 시점에서, 온도 T가 외란 D의 영향을 받기 시작하는 시점까지의 기간을 나타내는, 외란 개시 시간 B를 취득한다. 또한, 타이밍 예측부(30C)는 낭비 시간 L과 외란 개시 시간 B에 기초하여, 외란 조작량 인가 타이밍을 예측한다. 그리고, 외란 조작량 인가부(25)는 당해 외란 조작량 인가 타이밍을 사용하여, 외란 조작량 예측부(20)에 의해 예측한 외란 예측량 DO를, PID 조작량 O에 인가한다.

따라서, PID 조작량 O에 대하여, 인가가 예측되는 것과 같은 외란 D를 제거하기 위한 외란 조작량 DO를, 적절한 타이밍(즉, 낭비 시간 L을 고려한 타이밍)에서 인가할 수 있다. 따라서, 외란 D에 의한 영향을, 적절하면서 간편하게 억제할 수 있다. 또한, 외란 조작량 DO를 인가하는 타이밍은, 상기 구성에 의해, 자동적으로 예측할 수 있다.

또한, 상기에서는, 피가열체에 대한 처리(반송 및 가열)의 운전이 개시되는 타이밍에서, 시스템 제어 장치(100)가 온도 제어 장치(200)에 대하여 개시 신호 SS를 송신하는 경우에 언급하고 있다. 그러나, 개시 신호 SS가 송신되는 타이밍은, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 피가열체에 대한 처리(반송 및 가열)의 운전이 개시로부터, 외란 D가 제어계에 인가될 때까지의 동안에, 시스템 제어 장치(100)가 온도 제어 장치(200)에 대하여, 개시 신호 SS를 송신하는 것도 가능하다. 또한, 가열 장치 제어 처리에서 채용되는 개시 신호 SS의 타이밍은, 준비 처리에서 채용된 개시 신호 SS의 송신 타이밍과 동일하다.

또한, 본 실시 형태에 따른 온도 제어 장치(200)에서는, 외란 개시 시간 B가, 낭비 시간 L 이상일 때(즉, B≥L일 때), 타이밍 예측부(30)는 개시 신호 SS가 입력되는 시점으로부터, 외란 개시 시간 B와 낭비 시간 L의 차분(B-L)으로 표시되는 시간(대기 시간 A)이 경과되는 시점을, 외란 조작량 인가 타이밍으로서 예상한다. 따라서, 외란 개시 시간 B가 낭비 시간 L 이상인 경우에 있어서, 적절한 외란 조작량 인가 타이밍을 예측할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따른 온도 제어 장치(200)에서는, 외란 개시 시간 B가, 낭비 시간 L 미만일 때(즉, B<L일 때), 타이밍 예측부(30C)는 개시 신호 SS가 입력되는 시점을, 외란 조작량 인가 타이밍으로서 예상한다. 따라서, 외란 개시 시간 B가 낭비 시간 L 미만인 경우에 있어서, 개시 신호 SS 입력 후, 대기 시간 A 없이, PID 조작량 O에 대하여 외란 조작량 DO를 인가할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따른 온도 제어 장치(200)는 외란 개시 시간 B가, 낭비 시간 L 미만일 때, 외란 개시 시간 B가 낭비 시간 L 미만인 취지를 통지하는, 통지 장치를, 더 구비한다. 따라서, 당해 통지를, 유저가 인식함으로써, 유저는 시스템 제어 장치(100)의 설정을 변경함으로써, 상기 개시 신호 SS의 발신의 타이밍을 수정할 수 있다(예를 들어, 보다 앞당길 수 있다).

이상의 실시 형태는 예시이며, 본 발명의 범위로부터 벗어나는 일 없이 다양한 변형이 가능하다. 상술한 복수의 실시 형태는, 각각 단독으로 성립할 수 있는 것이지만, 실시 형태끼리의 조합도 가능하다. 또한, 다른 실시 형태 중의 다양한 특징도, 각각 단독으로 성립할 수 있는 것이지만, 다른 실시 형태 중의 특징끼리의 조합도 가능하다.

15 : PID 제어부
20 : 외란 조작량 예측부
25 : 외란 조작량 인가부
30 : 타이밍 예측 장치
30A : 낭비 시간 취득부
30B : 외란 개시 시간 취득부
30C : 타이밍 예측부
60 : 통지 장치
70 : 외란 요소
100 : 시스템 제어 장치
200 : 온도 제어 장치
300 : 가열 장치
400 : 워크 반송 장치

Claims (6)

1. 제어계에 대한 외란에 의한 영향을 억제하는 외란 억제 장치이며,
   상기 제어계는, 제어 대상과, 목표값과 제어량의 편차를 없애도록, 상기 제어 대상에 대하여 PID 조작량을 출력하는 PID 제어부를 포함하고,
   상기 외란 억제 장치는,
   상기 제어계에 인가되는 외란에 대응하여, 당해 외란을 제거하도록 작용하는 외란 조작량을 예측하는, 외란 조작량 예측부와,
   상기 외란 조작량을, 상기 PID 조작량에 인가할 수 있는, 외란 조작량 인가부와,
   상기 외란 조작량을 상기 PID 조작량에 인가해야 할, 외란 조작량 인가 타이밍을 예측하는, 타이밍 예측 장치를 구비하고 있고,
   상기 타이밍 예측 장치는,
   상기 제어계에 대해서, 상기 PID 제어부의 제어 파라미터를 조정하기 위한 PID 튜닝을 행하여, 상기 PID 조작량을 변화시키고 나서, 상기 제어량이 변화되기 시작할 때까지의 기간을 나타내는, 낭비 시간을 취득하는, 낭비 시간 취득부와,
   외부로부터 외란 발생 타이밍에 관한 개시 신호를 받아, 당해 개시 신호가 입력된 시점으로부터, 상기 제어량이 상기 외란의 영향을 받기 시작하는 시점까지의 기간을 나타내는, 외란 개시 시간을 취득하는, 외란 개시 시간 취득부와,
   상기 낭비 시간과 상기 외란 개시 시간에 기초하여, 상기 외란 조작량 인가 타이밍을 예측하는, 타이밍 예측부를, 구비하는,
   외란 억제 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 타이밍 예측부는, 상기 외란 개시 시간이, 상기 낭비 시간 이상일 때, 상기 개시 신호가 입력되는 시점으로부터, 상기 외란 개시 시간과 상기 낭비 시간의 차분으로 표시되는 시간이 경과되는 시점을, 상기 외란 조작량 인가 타이밍으로서, 예상하는 것을 특징으로 하는 외란 억제 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 타이밍 예측부는, 상기 외란 개시 시간이, 상기 낭비 시간 미만일 때, 상기 개시 신호가 입력되는 시점을, 상기 외란 조작량 인가 타이밍으로서, 예상하는 것을 특징으로 하는 외란 억제 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 외란 개시 시간이, 상기 낭비 시간 미만일 때, 상기 외란 개시 시간이 상기 낭비 시간 미만인 취지를 통지하는, 통지 장치를, 더 구비하는 것을 특징으로 하는 외란 억제 장치.
5. 제어계에 대한 외란에 의한 영향을 억제하는 외란 억제 방법이며,
   상기 제어계는, 제어 대상과, 목표값과 제어량의 편차를 없애도록, 상기 제어 대상에 대하여 PID 조작량을 출력하는 PID 제어부를 포함하고,
   컴퓨터가,
   상기 제어계에 인가되는 외란에 대응하여, 당해 외란을 제거하도록 작용하는 외란 조작량을 예측하고,
   상기 제어계에 대해서, 상기 PID 제어부의 제어 파라미터를 조정하기 위한 PID 튜닝을 행하여, 상기 PID 조작량을 변화시키고 나서, 상기 제어량이 변화되기 시작할 때까지의 기간을 나타내는, 낭비 시간을 취득하고,
   외부로부터 외란 발생 타이밍에 관한 개시 신호를 받아, 당해 개시 신호가 입력된 시점으로부터, 상기 제어량이 상기 외란의 영향을 받기 시작하는 시점까지의 기간을 나타내는, 외란 개시 시간을 취득하고,
   상기 낭비 시간과 상기 외란 개시 시간에 기초하여, 외란 조작량 인가 타이밍을 예측하고,
   상기 외란 조작량 인가 타이밍에 기초하여, 상기 PID 조작량에, 상기 외란 조작량을 인가하는,
   외란 제어 방법.
6. 제5항에 기재된 외란 억제 방법을, 상기 컴퓨터에 실행시키기 위한 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.

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