KR20200115144A - 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물리 현상의 모델링을 필요로 하지 않고, FF 조작량의 인가중에 과잉의 출력단 조작량을 계속 출력하는 것을 방지하는 것을 과제로 한다.
제어 장치는, PID 제어 연산에 의해 조작량 MV를 산출하는 PID 제어 연산부(1)와, 조작량 MV를 조작량 하한치 이상, 조작량 상한치 이하의 값으로 제한하는 조작량 리미터(2)와, 외란의 인가 시점보다 전에 시작하고 외란의 인가 후에 끝나는 통지 신호의 입력에 응답하여, 외란을 제거하도록 구형파 형상의 조작량 FF_P를 출력하는 FF 조작량 생성부(3)와, 조작량 리미터(2)로부터 출력된 조작량 MV_L과 조작량 FF_P를 가산한 결과인 출력단 조작량 MV_O를 출력하는 조작량 가산부(4)와, 조작량 FF_P에 따라서 PID 제어 연산부(1)의 과적분 방지 기능의 상하한치를 변경하는 상하한치 변경부(5)와, 조작량 FF_P에 따라서 조작량 리미터(2)의 상하한치를 변경하는 상하한치 변경부(6)를 구비한다.

Description

제어 장치 및 제어 방법{CONTROL APPARATUS AND CONTROL METHOD}

본 발명은, 피드백 제어와 피드포워드 제어를 병용하는 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.

종래부터, 제어량 PV에 대한 외란의 영향을 상쇄하기 위해, PID 제어로 대표되는 피드백(FB : Feedback) 제어와 피드포워드(FF : Feedforward) 제어를 병용하는 방법이 제안되고 있다(특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에 개시된 방법에서는, 크게 나눠 이하의 (I), (II)의 2가지 방법이 제안되어 있다.

(I) 시행시(PID 제어만으로 외란을 인가했을 때)의 제어량 PV와 PID 제어의 조작량 MV의 궤도와, 사전 지식이나 분석으로부터 취득한 제어 대상의 물리 모델식과, 실험 데이터에 의한 물리 모델의 파라미터 동정 결과에 기초하여, FF 제어의 조작량의 파형과 양을 논리적으로 구하는 방법.

(II) 시행시(PID 제어만으로 외란을 인가했을 때)의 제어량 PV의 궤도로부터, 최대 편차와 최대 편차의 발생 시간과 외란 리커버리의 도달 시간 등의 계측치를 구하여, 스텝형 등의 특정 형상의 FF 조작량을 구하는 방법.

(I)의 방법에서는, 사전 지식이나 분석으로부터 제어 대상의 물리 모델식을 취득하는 것이 필요하고, 나아가 실험 데이터에 의해 물리 모델의 파라미터를 동정하는 것이 필요하여, 사용자에게 있어서나 컨트롤러를 제조하는 메이커에 있어서나 난이도 높은 전제가 존재했다.

제어량 PV에 대한 외란의 영향을 완전히 상쇄하는 최적의 FF 조작량이 출력되었을 때, FB 조작량은 일정치가 된다. (I)의 방법에서의 FF 조작량의 출력중의 FB 조작량은, 최적의 FF 조작량이 출력된 경우에 가까운 변동이 적은 것으로 생각된다.

한편, (II)의 방법에서는, 실제로 출력하는 FF 조작량의 파형 형상과 최적의 FF 조작량의 파형 형상의 괴리에 의해, FF 조작량의 출력중의 FB 조작량이 변동적인 거동이 된다. 그 때문에, (II)의 방법으로 얻어진 FF 조작량을 부여하고 있는 기간에서 FB 조작량은 변동적인 거동이 된다.

FB 제어와 FF 제어를 병용하는 방법(FB 제어+FF 제어)에서는, FB 조작량에 FF 조작량을 더하기 때문에, 이들의 합산으로서 얻어지는 출력단 조작량은, FF 조작량 이하는 될 수 없다(FB 조작량만으로 출력단 가동 영역 0∼100%의 레인지인 것에, FF 조작량분이 가산되기 때문에). 따라서, (II)의 방법에서는, FF 조작량의 인가 타이밍이 어긋난 경우나, 외란이 가해지지 않은 경우 등에서 과잉의 출력단 조작량을 계속 출력할 가능성이 있었다.

또한, (I)의 방법에서도, 최적의 FF 조작량의 피크치가 출력단 조작량의 상한을 초과한 경우가 많고(하이패스 필터 효과에 의해 현저해지기 때문에), 이 경우도 계장상의 제약 때문에 실제로 출력하는 FF 조작량의 파형 형상과 최적의 FF 조작량의 파형 형상의 괴리가 발생하게 되어, 과잉의 출력단 조작량을 계속 출력할 가능성이 있었다.

특허문헌 1 : 일본 특허 제3760682호 공보

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 사용자나 메이커에 있어서 난이도 높은 물리 현상의 모델링을 필요로 하지 않고, FF 조작량의 인가중에 과잉의 출력단 조작량을 계속 출력하는 것을 방지할 수 있는 제어 장치 및 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제어 장치는, 설정치와 제어량을 입력으로 하여 피드백 제어 연산에 의해 제1 조작량을 산출하도록 구성된 제어 연산부와, 외란의 인가 시점보다 전에 시작하고 상기 외란의 인가 후에 끝나는 통지 신호의 입력에 응답하여, 상기 외란을 제거하도록 구형파 형상의 제2 조작량을 출력하도록 구성된 조작량 생성부와, 상기 제1 조작량을 조작량 하한치 이상, 조작량 상한치 이하의 값으로 제한하도록 구성된 조작량 리미터와, 상기 조작량 리미터로부터 출력된 제1 조작량과 상기 조작량 생성부로부터 출력된 제2 조작량을 가산한 결과인 출력단 조작량을 제어 대상에 출력하도록 구성된 조작량 가산부와, 상기 조작량 생성부로부터 출력된 제2 조작량에 기초하여 상기 제어 연산부의 과적분 방지 기능의 상하한치를 변경하도록 구성된 제1 상하한치 변경부와, 상기 조작량 생성부로부터 출력된 제2 조작량에 기초하여 상기 조작량 리미터의 조작량 상하한치를 변경하도록 구성된 제2 상하한치 변경부를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 제어 장치의 하나의 구성예에 있어서, 상기 조작량 생성부는, 상기 통지 신호의 입력중에 상기 외란이 인가되는 기간을 포함하는 제1 기간에 있어서, 상기 외란을 제거하도록 제1 값의 상기 제2 조작량을 출력하고, 상기 통지 신호가 입력되었을 때부터 상기 제1 기간이 시작되기까지의 제2 기간에 있어서, 상기 제어량이 상기 설정치 근방에서 안정되도록 제2 값의 상기 제2 조작량을 출력하고, 상기 제1 기간이 종료했을 때부터 상기 통지 신호의 입력이 종료하기까지의 제3 기간에 있어서, 상기 제어량이 상기 설정치와 일치하도록 제3 값의 상기 제2 조작량을 출력하고, 상기 조작량 가산부는, 상기 제2 기간에 있어서 상기 조작량 생성부로부터 출력된 제2 조작량을 상기 출력단 조작량으로서 출력하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 제어 장치의 하나의 구성예에 있어서, 상기 조작량 생성부는, 상기 제2 기간과 상기 제1 기간과의 사이의 제4 기간에 있어서, 상기 제1 기간에 인가되는 외란을 제거하도록 제4 값의 상기 제2 조작량을 상기 제1 기간보다 선행하여 출력하고, 상기 조작량 가산부는, 상기 제4 기간에 있어서 상기 조작량 생성부로부터 출력된 제2 조작량을 상기 출력단 조작량으로서 출력하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 제어 장치의 하나의 구성예는, 외란 인가 시험중의 자동 조정시에 상기 조작량 생성부에 의한 제2 조작량 출력을 정지시키고, 상기 통지 신호가 입력되고 나서 상기 설정치와 상기 제어량의 제어 편차의 절대치가 미리 정해진 편차 임계치를 초과하기까지의 기간에 기초하여 상기 제2 기간의 길이를 결정하도록 구성된 기간 결정부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 제어 장치의 하나의 구성예에 있어서, 상기 기간 결정부는, 상기 자동 조정시에 상기 조작량 생성부에 의한 제2 조작량 출력을 정지시키고, 상기 제어 편차의 절대치가 상기 편차 임계치를 초과했을 때부터 외란 인가 후의 상기 제어량의 피크를 검출하기까지의 기간에 기초하여 상기 제1 기간의 길이를 결정하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 제어 장치의 하나의 구성예는, 외란 인가 시험중의 자동 조정시에 상기 제1 기간중의 상기 제어량이 원하는 특성이 되도록 상기 제1 값을 결정하도록 구성된 조작량 결정부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 제어 장치의 하나의 구성예에 있어서, 상기 조작량 결정부는, 상기 자동 조정시에 상기 통지 신호가 입력되었을 때의 상기 제1 조작량과 상기 통지 신호의 입력이 종료했을 때의 상기 제1 조작량에 기초하여, 상기 제3 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 제어 장치의 하나의 구성예는, 통상의 제어 동작시에 상기 제1 기간중의 상기 제어량이 원하는 특성이 되도록 상기 제1 기간의 길이를 변경하는 기간 변경부와, 통상의 제어 동작시에 상기 제1 기간중의 상기 제어량이 원하는 특성이 되도록 상기 제1 값을 변경하는 조작량 변경부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 제어 장치의 하나의 구성예에 있어서, 통상의 제어 동작시에 상기 제1 기간중의 상기 제어량이 원하는 특성이 되도록 상기 제4 기간의 길이를 변경하는 기간 변경부와, 통상의 제어 동작시에 상기 제1 기간중의 상기 제어량이 원하는 특성이 되도록 상기 제4 값을 변경하는 조작량 변경부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 제어 방법은, 설정치와 제어량을 입력으로 하여 피드백 제어 연산에 의해 제1 조작량을 산출하는 제1 단계와, 외란의 인가 시점보다 전에 시작하고 상기 외란의 인가 후에 끝나는 통지 신호에 응답하여, 상기 외란을 제거하도록 구형파 형상의 제2 조작량을 출력하는 제2 단계와, 상기 제1 조작량을 조작량 하한치 이상, 조작량 상한치 이하의 값으로 제한하는 조작량 리미터 처리를 행하는 제3 단계와, 상기 조작량 리미터 처리 후의 제1 조작량과 상기 제2 조작량을 가산한 결과인 출력단 조작량을 제어 대상에 출력하는 제4 단계와, 상기 제2 조작량에 기초하여, 상기 피드백 제어 연산을 행하는 제어 연산부의 과적분 방지 기능의 상하한치를 변경하는 제5 단계와, 상기 제2 조작량에 기초하여 상기 조작량 리미터 처리의 조작량 상하한치를 변경하는 제6 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 제2 조작량으로서 구형파 형상의 조작량만을 취급하는 것에 의해, 난이도 높은 물리 현상의 모델링을 필요로 하지 않을 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 제2 조작량에 기초하여 제어 연산부의 과적분 방지 기능의 상하한치를 변경하는 제1 상하한치 변경부와, 제2 조작량에 기초하여 조작량 리미터의 조작량 상하한치를 변경하는 제2 상하한치 변경부를 설치하는 것에 의해, 과적분 방지 처리 및 조작량 리미터 처리의 판정 임계치에 제2 조작량을 실시간으로 반영시킬 수 있어, 제2 조작량의 인가중에 과잉의 출력단 조작량을 계속 출력하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 제1 기간, 제2 기간, 제3 기간을 설정하는 것에 의해, 주로 제1 기간에서 외란을 억제하고, 제1 기간보다 전의 제2 기간에서 외란 인가전에 제어량이 피드백 제어와 관계없이 불규칙하게 변화하는 것에 의한 제1 조작량의 혼란을 억제하고, 제1 기간보다 후의 제3 기간에서 외란 인가 후의 정적 특성 변화에 의한 제1 조작량의 변화를 억제할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 제2 기간과 제1 기간과의 사이의 제4 기간에서, 제1 기간에 인가되는 외란을 제거하도록, 제2 값보다 절대치가 큰 제4 값의 제2 조작량을 제1 기간보다 선행하여 출력하는 것에 의해, 외란 인가에 의한 제어량에 대한 영향을 더욱 완화할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 기간 결정부를 설치하는 것에 의해, 제2 기간의 길이와 제1 기간의 길이를 외란 인가 시험중에 자동 조정할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 조작량 결정부를 설치하는 것에 의해, 제2 조작량의 제1 값과 제3 값을 외란 인가 시험중에 자동 조정할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 기간 변경부를 설치하는 것에 의해, 제1 기간의 길이와 제4 기간의 길이를 통상의 제어 동작시에 변경할 수 있고, 조작량 변경부를 설치하는 것에 의해, 제2 조작량의 제1 값과 제4 값을 통상의 제어 동작시에 변경할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 관한 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는, 본 발명의 제1 실시예에 관한 제어 장치의 동작을 설명하는 플로우차트이다.
도 3은, 본 발명의 제1 실시예에 관한 제어 장치의 동작을 설명하는 플로우차트이다.
도 4는, 본 발명의 제1 실시예에 관한 제어 장치의 동작을 설명하는 플로우차트이다.
도 5는, 본 발명의 제1 실시예에 관한 제어 장치의 FF 조작량 생성부의 동작을 설명하는 파형도이다.
도 6은, 종래의 FB 제어의 제어 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 7은, 종래의 FB 제어의 제어 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 8은, 종래의 FB 제어의 제어 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 9는, FF 조작량이 최적의 FB 제어+FF 제어의 제어 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 10은, FF 조작량이 최적의 FB 제어+FF 제어의 제어 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 11은, FF 조작량이 최적의 FB 제어+FF 제어의 제어 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 12는, 본 발명의 제1 실시예에 관한 제어 장치의 제어 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 13은, 본 발명의 제1 실시예에 관한 제어 장치의 제어 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 14는, 본 발명의 제1 실시예에 관한 제어 장치의 제어 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 15는, 본 발명의 제1 실시예에 관한 제어 장치의 제어 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 16은, 본 발명의 제2 실시예에 관한 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 17은, 본 발명의 제2 실시예에 관한 제어 장치의 자동 조정시의 동작을 설명하는 플로우차트이다.
도 18은, 본 발명의 제3 실시예에 관한 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 19는, 본 발명의 제3 실시예에 관한 제어 장치의 기간 결정부와 조작량 결정부의 동작을 설명하는 플로우차트이다.
도 20는, 본 발명의 제1∼제3 실시예에 관한 제어 장치를 실현하는 컴퓨터의 구성예를 나타내는 블록도이다.

[발명의 원리]

본 발명에서는, 전술한 (I)의 방법과 같은 난이도 높은 물리 현상의 모델링을 필요로 하지 않도록, FF 조작량으로서 구형파 형상의 조작량만을 취급한다.

또한, 본 발명에서는, (II)의 방법과 같이 출력단 조작량의 가동 영역에 제한이 발생하는 것을 피하기 위해, FB 제어 연산의 과정에서 발생하는 값에 대하여 행해지는 처리(예컨대, 속도형 디지털 PID 연산에서의 과적분 방지 처리), 및 FB 제어 연산 결과에 대하여 행해지는 조작량 리미터 처리의 판정 임계치에 FF 조작량분을 실시간으로 반영시킴으로써, FF 조작량 인가중에도 출력단 조작량의 전가동 영역에서 응동(應動)할 수 있도록 한다.

구체적으로는, 적용하는 FF 조작량분을 임계치로부터 뺀 FB 조작량의 상하한 임계치를 과적분 방지 처리와 조작량 리미터 처리에 적용한다. 또한, 본 발명에서는, 특허문헌 1과 같은 조작량의 시간 적분은 일절 행하지 않는다.

또한, 본 발명에서는, 최적의 FF 조작량의 피크치가 출력단 가동 영역의 하한/상한을 초과한 상황에서의 외란 인가에 의한 제어량 PV에 대한 영향의 개선으로서, 외란 인가전에 선행하여 FF 조작량을 인가시키고자 하는 요구가 상정되기 때문에, FF 조작량의 인가 타이밍에 유연성을 부여하는 파라미터를 설정한다.

[제1 실시예]

이하, 본 발명의 실시예에 관해 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 관한 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 제어 장치는, 설정치 SP와 제어량 PV를 입력으로 하여 피드백 제어 연산(본 실시예에서는 PID 제어 연산)에 의해 조작량 MV(제1 조작량)을 산출하는 PID 제어 연산부(1)와, 조작량 MV를 조작량 하한치 이상, 조작량 상한치 이하의 값으로 제한하는 조작량 리미터(2)와, 외란의 인가 시점보다 전에 시작하고 외란의 인가 후에 끝나는 통지 신호의 입력에 응답하여, 외란을 제거하도록 구형파 형상의 조작량 FF_P(제2 조작량)을 출력하는 FF 조작량 생성부(3)와, 조작량 리미터(2)로부터 출력된 조작량 MV_L과 FF 조작량 생성부(3)로부터 출력된 조작량 FF_P를 가산한 결과인 출력단 조작량 MV_O를 제어 대상(10)에 출력하는 조작량 가산부(4)와, FF 조작량 생성부(3)로부터 출력된 조작량 FF_P에 따라서 PID 제어 연산부(1)의 과적분 방지 기능의 상하한치를 변경하는 상하한치 변경부(5)(제1 상하한치 변경부)와, FF 조작량 생성부(3)로부터 출력된 조작량 FF_P에 따라서 조작량 리미터(2)의 상하한치를 변경하는 상하한치 변경부(6)(제2 상하한치 변경부)와, PID 제어 연산부(1)의 PID 제어 연산을 초기화하는 제어 연산 초기화부(7)를 구비하고 있다.

도 2∼도 4는 본 실시예의 제어 장치의 동작을 설명하는 플로우차트이다. 제어량 PV(예컨대 온도 계측치)는, 도시하지 않은 계측기(예컨대 피가열물의 온도를 계측하는 온도 센서)에 의해 계측되고, PID 제어 연산부(1)에 입력된다(도 2 단계 S101).

PID 제어 연산부(1)는, 제어 장치의 사용자 등에 의해 설정된 설정치 SP(예컨대 온도 설정치)와 제어량 PV를 입력으로 하여, 제어량 PV가 설정치 SP와 일치하도록, 예컨대 식(1)에 나타낸 전달 함수식과 같은 PID 제어 연산을 행하여 조작량 MV를 산출한다(도 2 단계 S102).

MV=KgΔEr+(Tz/Ti)Er+(Td/Tz)Δ²Er+MV_old … (1)

여기서는, 속도형 PID 제어 연산을 예를 들어 설명한다. 식(1)에서, MV_old는 1 제어 주기전의 조작량, Er은 제어 편차이며, 설정치 SP와 제어량 PV의 차 SP-PV이다. 또한, ΔEr은 제어 편차 Er의 변화량, Δ²Er은 제어 편차 Er의 변화량의 변화량, Kg는 PID 파라미터 중의 비례 게인, Ti는 PID 파라미터 중의 적분 시간, Td는 PID 파라미터 중의 미분 시간, Tz는 제어 주기이다.

조작량 리미터(2)는, PID 제어 연산부(1)에 의해 산출된 조작량 MV를, 조작량 하한치 OL 이상, 조작량 상한치 OH 이하의 값으로 제한한 조작량 MV_L을 출력한다(도 2 단계 S103). 즉, 조작량 리미터(2)는, 조작량 MV가 조작량 하한치 OL보다 작은 경우(MV<OL), 조작량 MV_L=OL로 하고, 조작량 MV가 조작량 상한치 OH보다 큰 경우(MV>OH), 조작량 MV_L=OH로 하고, 조작량 MV가 조작량 하한치 OL보다 크고 조작량 상한치 OH보다 작은 경우(OL<MV<OH), 조작량 MV_L=MV로 한다.

조작량 가산부(4)는, MV_O=MV_L+FF_P, 즉 조작량 리미터(2)로부터 출력된 조작량 MV_L과 FF 조작량 생성부(3)로부터 출력된 조작량 FF_P를 가산한 결과인 출력단 조작량 MV_O를 제어 대상(10)에 출력한다(도 2 단계 S104). 다만, 여기서는 조작량 FF_P를 인가해야 한다는 것을 통지하는 통지 신호가 입력되어 있지 않고, FF 조작량 생성부(3)로부터는 조작량 FF_P가 출력되어 있지 않기 때문에, FF_P=0이고, MV_O=MV_L이다.

또한, 조작량 가산부(4)는, 출력단 조작량 MV_O를 미리 정해진 출력단 조작량 하한치 OL_O 이상, 출력단 조작량 상한치 OH_O 이하의 값으로 제한하여 출력한다. 즉, 조작량 가산부(4)는, 출력단 조작량 MV_O가 출력단 조작량 하한치 OL_O보다 작은 경우(MV_O<OL_O), 출력단 조작량 MV_O=OL_O로 하고, 출력단 조작량 MV_O가 출력단 조작량 상한치 OH_O보다 큰 경우(MV_O>OH_O), 출력단 조작량 MV_O=OH_O로 하고, 출력단 조작량 MV_O가 출력단 조작량 하한치 OL_O보다 크고 출력단 조작량 상한치 OH_O보다 작은 경우(OL_O<MV_O<OH_O), 출력단 조작량 MV_O를 그대로 출력한다.

조작량 FF_P를 인가해야 한다는 것을 통지하는 통지 신호가 입력되어 있지 않은 경우(도 2 단계 S100에서 NO), 이상과 같은 단계 S101∼S104의 처리가, 예컨대 사용자로부터의 지령에 의해 제어가 종료할 때까지(도 2 단계 S105에서 YES), 제어 주기마다 반복 실행된다.

한편, FF 조작량 생성부(3)는, 조작량 FF_P를 인가해야 한다는 것을 통지하는 통지 신호가 외부 기기로부터 입력된 경우(단계 S100에서 YES), 이하와 같이 조작량 FF_P를 출력한다.

예컨대 약품의 제조 장치에 있어서, 약품 제조의 로(爐)의 도어가 개방되는 것에 의해 로 내의 온도가 변동하는 상황이 있다. 이 경우, 로의 온도를 제어하는 제어 장치(외부 기기)는, 로의 도어가 개방된 타이밍에 본 실시예의 제어 장치에 대하여 통지 신호를 송신(ON)하는 것이 가능하다.

마찬가지로, 설정치 SP(온도 설정치)가 일정한 리플로우 로에 있어서, 납땜의 대상이 되는 프린트 기판이 정기적으로 투입되는 것에 의해 온도가 변동하는 상황이 있다. 이 경우, 프린트 기판의 반송을 제어하는 제어 장치(외부 기기)는, 리플로우 로에 프린트 기판이 투입되는 타이밍에 본 실시예의 제어 장치에 대하여 통지 신호를 송신(ON)하는 것이 가능하다.

또한, 외부 기기는, 외란의 인가가 종료한 시점으로부터 미리 정해진 시간후에 통지 신호를 OFF로 한다.

또한, 이러한 상황에서는, 온도(PV)가 설정치 SP보다 낮아지는 외란이 발생하기 때문에, 외부 기기는, 로의 도어가 개방된 타이밍 또는 리플로우 로에 프린트 기판이 투입되는 타이밍에, 제어량 PV의 외란이 아래로 볼록한 파형의 외란인 것을 나타내는 외란 극성 신호를 출력한다. 또한, 외부 기기는, 제어량 PV가 설정치 SP보다 높아지는 외란이 발생하는 경우에는, 제어량 PV의 외란이 위로 볼록한 파형의 외란인 것을 나타내는 외란 극성 신호를 출력한다.

도 5는 FF 조작량 생성부(3)의 동작을 설명하는 파형도이다. 도 5의 예에서는, 역(逆)동작(가열 제어)에서, 외란이 아래로 볼록한 파형의 외란인 경우에 관해 설명한다. FF 조작량 생성부(3)는, 외부로부터 통지 신호가 입력(도 5의 "ON")되었을 때(단계 S100에서 YES), 조작량 인가 대기 기간 T1인지 아닌지를 판정한다(도 3 단계 S106).

조작량 인가 대기 기간 T1(제2 기간)은, 외란 인가전에 제어량 PV가 FB 제어와 관계없이 불규칙하게 변화함으로써 FB 조작량 MV가 흐트러질 가능성이 있기 때문에, 안정적으로 재현성을 유지하기 위해(제어량 PV가 설정치 SP 근방에서 안정되도록) 출력단 조작량 MV_O를 고정화하는 기간이다.

또, 도 5의 예에서는, 조작량 인가 대기 기간 T1이 존재하는 예를 나타내고 있지만, 외란 인가전에 제어량 PV가 FB 제어와 관계없이 불규칙하게 변화할 가능성이 적은 경우는, 미리 조작량 인가 대기 기간 T1의 길이를 0으로 설정해 둠으로써 조작량 인가 대기 기간 T1을 스킵할 수 있다.

과도 변동 캔슬 선행 기간 T2(제4 기간)는, 미처 피하지 못한 외란 인가에 의한 제어량 PV에 대한 영향을 완화하기 위해, 외란 인가전에 선행하여 제어량 PV를 상승(강온 외란시) 또는 하강(승온 외란시)시켜 놓기 위해 출력단 조작량 MV_O를 고정화하는 기간이다.

또, 도 5의 예에서는, 과도 변동 캔슬 선행 기간 T2가 존재하는 예를 나타내고 있지만, 미리 제어량 PV를 상승 또는 하강시켜 놓을 필요가 없는 경우는, 미리 과도 변동 캔슬 선행 기간 T2의 길이를 0으로 설정해 둠으로써 과도 변동 캔슬 선행 기간 T2를 스킵할 수 있다.

과도 변동 캔슬 선행 기간 T2에서는, 출력단 조작량 MV_O를 고정화하므로, FB 제어가 기능하지 않고, FB 제어에 의한 제어량 PV의 안정성을 얻을 수 없기 때문에, 본 실시예의 제어 장치와 제어 대상(10)으로 이루어진 제어계의 특성에 맞춰 과도 변동 캔슬 선행 기간 T2의 길이를 적절하게 설정할 필요가 있다.

과도 변동 캔슬 기간 T3(제1 기간)은, 외란 인가 후의 제어량 PV의 과도적인 변동을 억제하기 위한 기간(제어량 PV를 설정치 SP와 일치시켜 놓기 위한 기간)이다. 이 과도 변동 캔슬 기간 T3에서 출력하는 조작량 FF_P가 클수록, 외란의 억제 효과가 높아진다.

정상 변동 캔슬 기간 T4(제3 기간)는, 외란 인가 후의 정적 특성 변화에 의한 FB 조작량 MV의 변동을 억제하기 위한 기간이다. 정상 변동 캔슬 기간 T4는, 과도 변동 캔슬 기간 T3의 종료시부터 통지 신호가 OFF가 되기까지의 기간이 된다.

FF 조작량 생성부(3)는, 통지 신호가 ON이 된 당초는 조작량 인가 대기 기간 T1(제2 기간)으로 판정한다(단계 S106에서 YES). 다만, T1=0으로 설정되어 있는 경우에는, 도 3의 단계 S115로 진행한다.

FF 조작량 생성부(3)는, 조작량 인가 대기 기간 T1으로 판정한 경우, FF_P=V1, 즉 미리 정해진 값 V1(제2 값)의 조작량 FF_P를 출력한다(도 3 단계 S107).

다음으로, 상하한치 변경부(5)는, FF 조작량 생성부(3)로부터 출력된 조작량 FF_P에 기초하여 PID 제어 연산부(1)의 과적분(리셋 와인드업) 방지 기능의 상하한치를 변경한다(도 3 단계 S108).

과적분 방지 기능이란, PID 제어 연산부(1)가 산출하는 조작량 MV가 상한치 ARWH 또는 하한치 ARWL에 도달했을 때, 상한치 ARWH 또는 하한치 ARWL을 초과하는 방향의 적분 동작을 정지시키는 기능을 말한다. 이것에 의해, 조작량 MV의 포화를 억제할 수 있고, 조작량 MV의 포화로부터의 복귀를 재빠르게 하여, 제어의 정정(整定)의 지연을 억제하도록 하고 있다.

상하한치 변경부(5)는, 외란이 아래로 볼록한 파형의 외란인 것을 나타내는 외란 극성 신호가 통지 신호와 동시에 입력되고 역동작(가열 제어)인 경우, 혹은 외란이 위로 볼록한 파형의 외란인 것을 나타내는 외란 극성 신호가 입력되고 정(正)동작(냉각 제어)인 경우, PID 제어 연산부(1)의 과적분 방지 기능의 상한치 ARWH로부터 조작량 FF_P를 감산하여 상한치 ARWH를 변경한다. 동시에, 상하한치 변경부(5)는, PID 제어 연산부(1)의 과적분 방지 기능의 하한치 ARWL로부터 조작량 FF_P를 감산하여 하한치 ARWL을 변경한다.

또한, 상하한치 변경부(5)는, 외란이 위로 볼록한 파형의 외란인 것을 나타내는 외란 극성 신호가 통지 신호와 동시에 입력되고 역동작(가열 제어)인 경우, 혹은 외란이 아래로 볼록한 파형의 외란인 것을 나타내는 외란 극성 신호가 입력되고 정동작(냉각 제어)인 경우, PID 제어 연산부(1)의 과적분 방지 기능의 하한치 ARWL로부터 조작량 FF_P를 감산하여 하한치 ARWL을 변경한다. 동시에, 상하한치 변경부(5)는, PID 제어 연산부(1)의 과적분 방지 기능의 상한치 ARWH로부터 조작량 FF_P를 감산하여 상한치 ARWH를 변경한다.

상하한치 변경부(6)는, FF 조작량 생성부(3)로부터 출력된 조작량 FF_P에 기초하여 조작량 리미터(2)의 상하한치를 변경한다(도 3 단계 S109).

구체적으로는, 상하한치 변경부(6)는, 외란이 아래로 볼록한 파형의 외란인 것을 나타내는 외란 극성 신호가 통지 신호와 동시에 입력되고 역동작(가열 제어)인 경우, 혹은 외란이 위로 볼록한 파형의 외란인 것을 나타내는 외란 극성 신호가 입력되고 정동작(냉각 제어)인 경우, 조작량 리미터(2)의 조작량 상한치 OH로부터 조작량 FF_P를 감산하여 조작량 상한치 OH를 변경한다. 동시에, 상하한치 변경부(6)는, 조작량 리미터(2)의 조작량 하한치 OL로부터 조작량 FF_P를 감산하여 조작량 하한치 OL을 변경한다.

또한, 상하한치 변경부(6)는, 외란이 위로 볼록한 파형의 외란인 것을 나타내는 외란 극성 신호가 통지 신호와 동시에 입력되고 역동작(가열 제어)인 경우, 혹은 외란이 아래로 볼록한 파형의 외란인 것을 나타내는 외란 극성 신호가 입력되고 정동작(냉각 제어)인 경우, 조작량 리미터(2)의 조작량 하한치 OL로부터 조작량 FF_P를 감산하여 조작량 하한치 OL을 변경한다. 동시에, 상하한치 변경부(6)는, 조작량 리미터(2)의 조작량 상한치 OH로부터 조작량 FF_P를 감산하여 조작량 상한치 OH를 변경한다.

도 3의 단계 S110∼S112의 처리는, 도 2의 단계 S101∼S103과 동일하다.

FF 조작량 생성부(3)는, 조작량 인가 대기 기간 T1으로 판정한 경우, MV_O=FF_P=V1, 즉 미리 정해진 값 V1(제2 값)의 조작량 FF_P를 그대로 출력단 조작량 MV_O로서 조작량 가산부(4)로부터 출력시킨다(도 3 단계 S113).

조작량 인가 대기 기간 T1에서는, 출력단 조작량 MV_O를 고정화하므로, FB 제어가 기능하지 않고, FB 제어에 의한 제어량 PV의 안정성을 얻을 수 없기 때문에, 본 실시예의 제어계의 특성에 맞춰 조작량 인가 대기 기간 T1의 길이와 출력단 조작량 MV_O=FF_P=V1의 크기를 적절하게 설정할 필요가 있다.

조작량 인가 대기 기간 T1의 길이를 결정하기 위해서는, 본 실시예의 제어 장치와 제어 대상(10)으로 이루어진 제어계를 이용하여 사전에 외란 인가 시험을 행하여, 통지 신호가 ON하고 나서 제어 편차 Er=SP-PV의 절대치 |Er|가 미리 정해진 편차 임계치 TH1을 초과하기까지의 기간 t1(등가 허비 시간)을, 조작량 인가 대기 기간 T1으로서 사전에 결정해 두면 된다. 이 외란 인가 시험에서는, FF 제어를 정지시키고 FB 제어만으로 한다. 즉, FF 조작량 FF_P=0으로 한다.

제어 대상(10)의 특성에 의해 등가 허비 시간으로부터의 괴리가 있기 때문에, T1=t1로 해도 좋고, T1=t1×α1(α1은 미리 정해진 조정 비율)로 해도 좋고, T1=t1+β1(β1은 미리 정해진 조정량)로 해도 좋다.

또한, 출력단 조작량 MV_O=FF_P=V1의 크기는, 후술하는 제2 실시예와 같은 외란 인가 시험에서의 조작량 인가 대기 기간 T1의 변동하는 FB 조작량 MV의 최대치, 최소치, 평균치 또는 중간치로 하면 된다. 또한, 제3 실시예와 같이 실제 가동중에 제어량 PV가 어떤 범위에 들어가도록 극성에 대응한 양을 서서히 변경해도 좋다.

조작량 인가 대기 기간 T1의 경우(도 3 단계 S106에서 YES), 단계 S107∼S113의 처리가 제어 주기마다 반복 실행된다.

다음으로, FF 조작량 생성부(3)는, 통지 신호가 ON이 된 당초에 T1=0일 때, 과도 변동 캔슬 선행 기간 T2로 판정하거나, 혹은 통지 신호가 ON하고 나서 조작량 인가 대기 기간 T1에서 정해진 시간이 경과하여 조작량 인가 대기 기간 T1이 종료했을 때, 과도 변동 캔슬 선행 기간 T2(T2>0)로 판정한다(도 3 단계 S106에서 NO, 단계 S115에서 YES). 다만, T2=0으로 설정되어 있는 경우에는, 하기와 같이 과도 변동 캔슬 기간 T3으로 판정한다.

FF 조작량 생성부(3)는, 과도 변동 캔슬 선행 기간 T2(T2>0)로 판정한 경우(단계 S115에서 YES), FF_P=V2, 즉 미리 정해진 값 V2(제4 값)의 조작량 FF_P를 출력한다(도 3 단계 S116).

과도 변동 캔슬 선행 기간 T2의 길이와 출력단 조작량 MV_O=FF_P=V2의 크기를 결정하기 위해서는, 후술하는 과도 변동 캔슬 기간 T3의 길이와 조작량 FF_P=V3이 이미 결정되어 있는 단계에서, 본 실시예의 제어 장치와 제어 대상(10)으로 이루어진 제어계를 이용하여 사전에 외란 인가 시험을 행하고, 과도 변동 캔슬 기간 T3 중에 조작량 FF_P=V3이 출력되는 것을 전제 조건으로 하여, 예컨대 외란 인가시의 제어 편차 Er의 절대치 |Er|의 최대치(제어량 PV의 피크시의 제어 편차의 절대치)가 미리 정해진 최대 편차 임계치 TH2 이하(TH2>TH1)가 되도록 과도 변동 캔슬 선행 기간 T2의 길이와 출력단 조작량 MV_O=FF_P=V2의 크기를 사전에 결정해 두면 된다.

혹은, 제어 편차 Er=SP-PV의 절대치 |Er|가 미리 정해진 편차 임계치 TH1을 초과했을 때부터 제어 편차 Er의 절대치 |Er|가 편차 임계치 TH1 이하로 복귀하기까지의 복귀 시간이 미리 정해진 시간 임계치 TH3 이하가 되도록 과도 변동 캔슬 선행 기간 T2의 길이와 출력단 조작량 MV_O=FF_P=V2의 크기를 사전에 결정해 두면 된다.

또, 외란이 아래로 볼록한 파형의 외란인 것을 나타내는 외란 극성 신호가 통지 신호와 동시에 입력되고 역동작(가열 제어)인 경우, 혹은 외란이 위로 볼록한 파형의 외란인 것을 나타내는 외란 극성 신호가 입력되고 정동작(냉각 제어)인 경우, V1, V2는 플러스의 값이 된다.

한편, 외란이 위로 볼록한 파형의 외란인 것을 나타내는 외란 극성 신호가 통지 신호와 동시에 입력되고 역동작(가열 제어)인 경우, 혹은 외란이 아래로 볼록한 파형의 외란인 것을 나타내는 외란 극성 신호가 입력되고 정동작(냉각 제어)인 경우, V1, V2는 마이너스의 값이 된다.

도 3의 단계 S117∼S121의 처리는, 단계 S108∼S112와 동일하다.

FF 조작량 생성부(3)는, 과도 변동 캔슬 선행 기간 T2(T2>0)로 판정한 경우(단계 S115에서 YES), MV_O=FF_P=V2, 즉 미리 정해진 값 V2(제4 값)의 조작량 FF_P를 그대로 출력단 조작량 MV_O로서 조작량 가산부(4)로부터 출력시킨다(도 3 단계 S122).

과도 변동 캔슬 선행 기간 T2의 경우(도 3 단계 S115에서 YES), 단계 S116∼S122의 처리가 제어 주기마다 반복 실행된다.

다음으로, FF 조작량 생성부(3)는, 조작량 인가 대기 기간 T1이 종료하고, T2=0일 때, 과도 변동 캔슬 기간 T3으로 판정하거나, 혹은 과도 변동 캔슬 선행 기간 T2(T2>0)로 정해진 시간이 경과하여 과도 변동 캔슬 선행 기간 T2가 종료했을 때, 과도 변동 캔슬 기간 T3으로 판정한다(도 3단계 S106, S115에서 NO, 도 4 단계 S124에서 YES).

조작량 인가 대기 기간 T1과 과도 변동 캔슬 선행 기간 T2의 출력단 조작량 MV_O가 고정치이므로, 과도 변동 캔슬 기간 T3의 시작 타이밍에 FB 제어 연산의 초기화를 함으로써 더 나은 재현성을 얻을 수 있다.

구체적으로는, 제어 연산 초기화부(7)는, 조작량 인가 대기 기간 T1의 개시 직전(통지 신호가 ON이 되기 직전)의 타이밍의 조작량 MV(이하, MV0)를 기억해 두고, 과도 변동 캔슬 기간 T3의 개시 타이밍일 때(도 4 단계 S125에서 YES), 식(1)에서 MV_old=MV0, 즉 PID 제어 연산 결과의 전회치를 MV0로 하는 것에 의해 PID 제어 연산을 초기화한다(도 4 단계 S126). 또, MV_old를, MV0이 아니라, 미리 정해진 특정한 값으로 해도 좋다.

FF 조작량 생성부(3)는, 과도 변동 캔슬 기간 T3으로 판정한 경우, FF_P=V3, 즉 미리 정해진 값 V3(제1 값)의 조작량 FF_P를 출력한다(도 4 단계 S127).

FF 조작량 생성부(3)는, 외란이 아래로 볼록한 파형의 외란인 것을 나타내는 외란 극성 신호가 통지 신호와 동시에 입력되고 역동작(가열 제어)인 경우, 혹은 외란이 위로 볼록한 파형의 외란인 것을 나타내는 외란 극성 신호가 입력되고 정동작(냉각 제어)인 경우, FF_P=V3=OH_O로 한다.

또한, FF 조작량 생성부(3)는, 외란이 위로 볼록한 파형의 외란인 것을 나타내는 외란 극성 신호가 통지 신호와 동시에 입력되고 역동작(가열 제어)인 경우, 혹은 외란이 아래로 볼록한 파형의 외란인 것을 나타내는 외란 극성 신호가 입력되고 정동작(냉각 제어)인 경우, FF_P=V3=-OH_O로 한다.

과도 변동 캔슬 기간 T3의 길이를 결정하기 위해서는, 본 실시예의 제어 장치와 제어 대상(10)으로 이루어진 제어계를 이용하여 사전에 외란 인가 시험을 행하고, 상기 제어 편차 Er의 절대치 |Er|가 미리 정해진 편차 임계치 TH1을 초과했을 때부터 외란 인가 후의 제어량 PV의 피크를 검출하기까지의 기간 t3을, 과도 변동 캔슬 기간 T3으로서 사전에 결정해 두면 된다. 이 외란 인가 시험에서는, FF 제어를 정지시키고 FB 제어만으로 한다. 즉, FF 조작량 FF_P=0으로 한다.

실제로는 제어 대상(10)의 특성에 의해 등가 허비 시간으로부터의 괴리가 있기 때문에, T3=t3으로 해도 좋고, T3=t3×α3(α3은 미리 정해진 조정 비율)으로 해도 좋고, T3=t3+β3(β3은 미리 정해진 조정량)으로 해도 좋다.

도 4의 단계 S128∼S132의 처리는, 단계 S108∼S112와 동일하다.

조작량 가산부(4)는, MV_O=MV_L+FF_P, 즉 조작량 리미터(2)로부터 출력된 조작량 MV_L과 FF 조작량 생성부(3)로부터 출력된 조작량 FF_P를 가산한 결과인 출력단 조작량 MV_O를 제어 대상(10)에 출력한다(도 4 단계 S133).

과도 변동 캔슬 기간 T3의 경우(도 4 단계 S124에서 YES), 단계 S125, S127∼S133의 처리가 제어 주기마다 반복 실행된다.

다음으로, FF 조작량 생성부(3)는, 과도 변동 캔슬 기간 T3으로 정해진 시간이 경과하여 과도 변동 캔슬 기간 T3이 종료했을 때, 정상 변동 캔슬 기간 T4로 판정한다(도 4 단계 S124에서 NO, 도 4 단계 S135).

FF 조작량 생성부(3)는, 정상 변동 캔슬 기간 T4로 판정한 경우, FF_P=V4, 즉 미리 정해진 값 V4(제3 값)의 조작량 FF_P를 출력한다(도 4 단계 S136).

조작량 FF_P=V4의 크기를 결정하기 위해서는, 본 실시예의 제어 장치와 제어 대상(10)으로 이루어진 제어계를 이용하여 사전에 외란 인가 시험을 행하고, MV_OFF-MV_ON(MV_OFF는 통지 신호의 OFF 타이밍의 조작량 MV, MV_ON은 통지 신호의 ON 타이밍의 조작량 MV)을 V4로서 사전에 결정해 두면 된다.

이 때, 복수회의 외란 인가 시험을 행하여, 복수회의 MV_OFF 중의 최대치 MV_OFFmax와, 복수회의 MV_ON 중의 최대치 MV_ONmax를 이용하여, FF_P=V4=MV_OFFmax-MV_ONmax를 계산해도 좋다.

또한, 복수회의 MV_OFF 중의 최소치 MV_OFFmin과, 복수회의 MV_ON 중의 최소치 MV_ONmin을 이용하여, FF_P=V4=MV_OFFmin-MV_ONmin을 계산해도 좋다.

또한, 복수회의 MV_OFF 중의 이동 평균치 MV_OFFave와, 복수회의 MV_ON 중의 이동 평균치 MV_ONave를 이용하여, FF_P=V4=MV_OFFave-MV_ONave를 계산해도 좋다.

또한, 복수회의 MV_OFF 중의 중간치 MV_OFFmid=(MV_OFFmax-MV_OFFmin)/2와, 복수회의 MV_ON 중의 중간치 MV_ONmid=(MV_ONmax-MV_ONmin)/2를 이용하여, FF_P=V4=MV_OFFmid-MV_ONmid를 계산해도 좋다.

이와 같이, 복수회의 외란 인가 시험의 데이터를 이용함으로써, 내노이즈 성능이나 재현성의 향상을 기대할 수 있다.

도 4의 단계 S137∼S141의 처리는, 단계 S108∼S112와 동일하다.

조작량 가산부(4)는, MV_O=MV_L+FF_P, 즉 조작량 리미터(2)로부터 출력된 조작량 MV_L과 FF 조작량 생성부(3)로부터 출력된 조작량 FF_P를 가산한 결과인 출력단 조작량 MV_O를 제어 대상(10)에 출력한다(도 4 단계 S142).

정상 변동 캔슬 기간 T4의 경우, 단계 S136∼S142의 처리가 제어 주기마다 반복 실행된다.

도 2에 나타낸 바와 같이 통지 신호가 OFF가 되었을 때에는, 단계 S100에서 판정 NO가 되어, 정상 변동 캔슬 기간 T4의 종료가 된다.

이상과 같이, 본 실시예에서는, FF 조작량 FF_P로서 구형파 형상의 조작량만을 취급하는 것에 의해, 난이도 높은 물리 현상의 모델링을 필요로 하지 않을 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, PID 제어 연산에서의 과적분 방지 처리 및 조작량 리미터 처리의 판정 임계치에 FF 조작량 FF_P를 실시간으로 반영시킴으로써, FF 조작량 FF_P의 인가중에 과잉의 출력단 조작량 MV_O를 계속 출력하는 것을 방지할 수 있다.

도 6∼도 15는 본 실시예의 효과를 설명하는 파형도이다. 도 6은, 종래의 FB 제어만으로, 조작량 MV가 제어 장치의 출력 레인지(OH_O, OL_O)에 들어가는 경우의 주「전달 지연>외란 지연」이 되는 1차 지연계의 제어 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다. 도 7은, 종래의 FB 제어만으로, 조작량 MV가 제어 장치의 출력 레인지에 들어가는 경우의 주「전달 지연<외란 지연」이 되는 1차 지연계의 제어 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다. 도 8은, 종래의 FB 제어만으로, 조작량 MV가 제어 장치의 출력 레인지를 넘는 경우의 1차 지연계의 제어 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다.

도 9는, FF 조작량 FF_P가 최적의 FB 제어+FF 제어로, 조작량 MV가 제어 장치의 출력 레인지(OH_O, OL_O)에 들어가는 경우의 주「전달 지연>외란 지연」이 되는 1차 지연계의 제어 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다. 도 10은, FF 조작량 FF_P가 최적의 FB 제어+FF 제어로, 조작량 MV가 제어 장치의 출력 레인지에 들어가는 경우의 주「전달 지연<외란 지연」이 되는 1차 지연계의 제어 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다. 도 11은, FF 조작량 FF_P가 최적의 FB 제어+FF 제어로, 조작량 MV가 제어 장치의 출력 레인지를 넘는 경우의 1차 지연계의 제어 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다.

도 12는, 본 실시예의 제어 장치에 있어서, 조작량 MV가 제어 장치의 출력 레인지(OH_O, OL_O)에 들어가는 경우의 주「전달 지연>외란 지연」이 되는 1차 지연계의 제어 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다. 도 13은, 본 실시예의 제어 장치에 있어서, 조작량 MV가 제어 장치의 출력 레인지에 들어가는 경우의 주「전달 지연<외란 지연」이 되는 1차 지연계의 제어 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다.

도 14는, 본 실시예의 제어 장치에 있어서, 조작량 MV가 제어 장치의 출력 레인지를 넘는 경우의 1차 지연계의 제어 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다. 도 15는, 본 실시예의 제어 장치에 있어서, 조작량 MV가 제어 장치의 출력 레인지를 넘는 경우에, 과도 변동 캔슬 선행 기간 T2를 더 설정한 경우의 1차 지연계의 제어 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다.

도 12∼도 15에 의하면, FF 조작량 FF_P가 최적의 FB 제어+FF 제어에 가까운 제어 응답이 얻어졌다는 것을 알 수 있다.

또, 외란의 인가가 종료할 때에는, 외란이 인가될 때와 역특성의 현상이 발 생하는 경우가 고려된다. 예컨대, 이하의 (a)∼(c)의 공정에서 가열 처리를 행하는 가열 장치를 생각할 수 있다.

(a) 로내 온도를 정치(定値) 제어하고 있는 로의 도어를 개방한다.

(b) 가열 대상을 로에 넣는다(외란발생).

(c) 로의 도어를 닫고 가열한다.

가열 장치에서는, 다음 가열 대상을 넣기 전에, 이하의(d)∼(f)의 공정이 필요해진다.

(d) 로의 도어를 개방한다.

(e) 가열 대상을 꺼낸다.

(f) 로의 도어를 닫고 로내 온도를 정치 제어한다.

이러한 가열 장치에 본 실시예를 적용함으로써, 가열 대상의 고품질화(외란의 영향을 억제함으로써 온도 변동이 적은 가열에 의한 품질의 안정화) 및 생산성 향상(생산 택트 타임의 단축)이 가능해진다.

[제2 실시예]

제1 실시예에서는, 조작량 인가 대기 기간 T1의 길이와, 과도 변동 캔슬 기간 T3의 길이와, 과도 변동 캔슬 기간 T3 중의 FF 조작량 FF_P=V3과, 정상 변동 캔슬 기간 T4 중의 FF 조작량 FF_P=V4를 사전에 수동으로 조정하는 것으로 했지만, 이들 수동으로 조정했던 것을 자동 조정하는 것도 가능하다. 도 16은 본 발명의 제2 실시예에 관한 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이며, 도 1과 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙였다.

본 실시예의 제어 장치는, PID 제어 연산부(1)와, 조작량 리미터(2)와, FF 조작량 생성부(3)와, 조작량 가산부(4)와, 상하한치 변경부(5, 6)와, 제어 연산 초기화부(7)와, 외란 인가 시험중의 자동 조정시에 FF 조작량 생성부(3)에 의한 조작량 출력을 정지시키고, 조작량 인가 대기 기간 T1의 길이와 과도 변동 캔슬 기간 T3의 길이를 결정하는 기간 결정부(8)와, 외란 인가 시험중의 자동 조정시에 과도 변동 캔슬 기간 T3 중의 FF 조작량 FF_P=V3의 크기와 정상 변동 캔슬 기간 T4 중의 FF 조작량 FF_P=V4의 크기를 결정하는 조작량 결정부(9)를 구비하고 있다.

제어 장치의 통상시의 제어 동작은 제1 실시예에서 설명한 바와 같다. 도 17은 제어 장치의 자동 조정시의 동작을 설명하는 플로우차트이다.

자동 조정을 행하기 위해서는, 본 실시예의 제어 장치와 제어 대상(10)으로 이루어진 제어계를 이용하여 최저 1회의 외란 인가 시험을 행한다.

기간 결정부(8)는, 자동 조정시에 FF 조작량 생성부(3)에 의한 FF 제어를 정지시키고, FB 제어만으로 하여, 통지 신호가 ON하고 나서 제어 편차 Er=SP-PV의 절대치 |Er|가 미리 정해진 편차 임계치 TH1을 초과하기까지의 기간 t1 (등가 허비 시간)을, 조작량 인가 대기 기간 T1으로서 결정한다(도 17 단계 S200).

다만, 실제로는 제어 대상(10)의 특성에 의해 등가 허비 시간으로부터의 괴리가 있기 때문에, 기간 결정부(8)는, T1=t1의 값을 FF 조작량 생성부(3)에 설정해도 좋고, T1=t1×α1(α1은 미리 정해진 조정 비율)의 값을 FF 조작량 생성부(3)에 설정해도 좋고, T1=t1+β1(β1은 미리 정해진 조정량)의 값을 FF 조작량 생성부(3)에 설정해도 좋다.

또한, 기간 결정부(8)는, 자동 조정시에 FF 조작량 생성부(3)에 의한 FF 제어를 정지시키고, FB 제어만으로 하여, 제어 편차 Er=SP-PV의 절대치 |Er|가 미리 정해진 편차 임계치 TH1을 초과했을 때부터 외란 인가 후의 제어량 PV의 피크를 검출하기까지의 기간 t3을, 과도 변동 캔슬 기간 T3으로서 결정한다(도 17 단계 S201).

다만, 실제로는 제어 대상(10)의 특성에 의해 등가 허비 시간으로부터의 괴리가 있기 때문에, 기간 결정부(8)는, T3=t3의 값을 FF 조작량 생성부(3)에 설정해도 좋고, T3=t3×α3(α3은 미리 정해진 조정 비율)의 값을 FF 조작량 생성부(3)에 설정해도 좋고, T3=t3+β3(β3은 미리 정해진 조정량)의 값을 FF 조작량 생성부(3)에 설정해도 좋다.

조작량 결정부(9)는, 자동 조정시에, 기간 결정부(8)에 의해 조작량 인가 대기 기간 T1과 과도 변동 캔슬 기간 T3의 길이가 결정된 후에(과도 변동 캔슬 선행 기간 T2의 길이와 출력단 조작량 MV_O=FF_P=V2의 크기는 고정치), 과도 변동 캔슬 기간 T3 중의 제어량 PV가 원하는 특성이 되도록, 예컨대 외란 인가시의 제어 편차 Er=SP-PV의 절대치 |Er|의 최대치(제어량 PV의 피크시의 제어 편차의 절대치)가 미리 정해진 최대 편차 임계치 TH2 이하가 되도록, 과도 변동 캔슬 기간 T3 중의 FF 조작량 FF_P=V3의 크기를 결정한다(도 17 단계 S202).

혹은, 조작량 결정부(9)는, 제어 편차 Er=SP-PV의 절대치 |Er|가 미리 정해진 편차 임계치 TH1을 초과했을 때부터 과도 변동 캔슬 기간 T3 중의 제어 편차 Er의 절대치 |Er|가 편차 임계치 TH1 이하로 복귀하기까지의 복귀 시간이 미리 정해진 시간 임계치 TH3 이하가 되도록, 과도 변동 캔슬 기간 T3 중의 FF 조작량 FF_P=V3의 크기를 결정해도 좋다.

또한, 조작량 결정부(9)는, 상기 제어 편차 Er의 절대치 |Er|의 최대치가 최대 편차 임계치 TH2 이하이고, 복귀 시간이 시간 임계치 TH3 이하가 되도록, 과도 변동 캔슬 기간 T3 중의 FF 조작량 FF_P=V3의 크기를 결정해도 좋다.

또한, 조작량 결정부(9)는, 자동 조정시에, 기간 결정부(8)에 의해 조작량 인가 대기 기간 T1과 과도 변동 캔슬 기간 T3의 길이가 결정되고, 또한 과도 변동 캔슬 기간 T3 중의 FF 조작량 FF_P=V3의 크기를 결정한 후에, MV_OFF-MV_ON(MV_OFF는 통지 신호의 OFF 타이밍의 조작량 MV, MV_ON은 통지 신호의 ON 타이밍의 조작량 MV)을, 정상 변동 캔슬 기간 T4 중의 FF 조작량 FF_P=V4로서 결정한다(도 17 단계 S203).

상기와 같이, 조작량 결정부(9)는, 복수회의 외란 인가 시험에 의해 얻어진 복수회의 MV_OFF 중의 최대치 MV_OFFmax와, 복수회의 MV_ON 중의 최대치 MV_ONmax를 이용하여, FF_P=V4=MV_OFFmax-MV_ONmax를 계산해도 좋다.

또한, 조작량 결정부(9)는, 복수회의 MV_OFF 중의 최소치 MV_OFFmin과, 복수회의 MV_ON 중의 최소치 MV_ONmin을 이용하여, FF_P=V4=MV_OFFmin-MV_ONmin을 계산해도 좋다.

또한, 조작량 결정부(9)는, 복수회의 MV_OFF 중의 이동 평균치 MV_OFFave와, 복수회의 MV_ON 중의 이동 평균치 MV_ONave를 이용하여, FF_P=V4=MV_OFFave-MV_ONave를 계산해도 좋다.

또한, 조작량 결정부(9)는, 복수회의 MV_OFF 중의 중간치 MV_OFFmid와, 복수회의 MV_ON 중의 중간치 MV_ONmid를 이용하여, FF_P=V4=MV_OFFmid-MV_ONmid를 계산해도 좋다.

이상으로 자동 조정이 종료한다.

또, 본 실시예에 있어서, 조작량 인가 대기 기간 T1의 길이의 결정후에, 조작량 결정부(9)는, 외란 인가 시험에서의 조작량 인가 대기 기간 T1의 변동하는 FB 조작량 MV의 최대치, 최소치, 평균치 또는 중간치를, 출력단 조작량 MV_O=FF_P=V1의 크기로서 결정해도 좋다.

[제3 실시예]

제1 실시예에서는, 과도 변동 캔슬 선행 기간 T2의 길이와, 과도 변동 캔슬 기간 T3의 길이와, 과도 변동 캔슬 선행 기간 T2 중의 FF 조작량 FF_P=V2(출력단 조작량 MV_O)와, 과도 변동 캔슬 기간 T3 중의 FF 조작량 FF_P=V3을 사전에 수동으로 조정하는 것으로 했지만, 이들 수동으로 조정했던 것을 제어 동작중에 차례대로 갱신하도록 해도 좋다. 도 18은 본 발명의 제3 실시예에 관한 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이며, 도 1과 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙였다.

본 실시예의 제어 장치는, PID 제어 연산부(1)와, 조작량 리미터(2)와, FF 조작량 생성부(3)와, 조작량 가산부(4)와, 상하한치 변경부(5, 6)와, 제어 연산 초기화부(7)와, 통상의 제어 동작시에 과도 변동 캔슬 기간 T3 중의 제어량 PV가 원하는 특성이 되도록, 과도 변동 캔슬 기간 T3의 길이와 과도 변동 캔슬 선행 기간 T2의 길이를 변경하는 기간 변경부(11)와, 통상의 제어 동작시에 과도 변동 캔슬 기간 T3 중의 제어량 PV가 원하는 특성이 되도록, 과도 변동 캔슬 기간 T3 중의 FF 조작량 FF_P=V3의 크기와 과도 변동 캔슬 선행 기간 T2 중의 FF 조작량 FF_P=V2의 크기를 변경하는 조작량 변경부(12)를 구비하고 있다.

도 19는 본 실시예의 제어 장치의 동작을 설명하는 플로우차트이다. PID 제어 연산부(1)와 조작량 리미터(2)와 FF 조작량 생성부(3)와 조작량 가산부(4)와 상하한치 변경부(5, 6)와 제어 연산 초기화부(7)의 동작은, 제1 실시예의 도 2∼도 4에서 설명한 바와 같다.

본 실시예에서는, 과도 변동 캔슬 선행 기간 T2의 초기치는 T2=0이다. 즉, 과도 변동 캔슬 선행 기간 T2는 스킵된다.

기간 변경부(11)와 조작량 변경부(12)는, 과도 변동 캔슬 기간 T3이 종료한 타이밍(예컨대 도 4의 D의 타이밍)에, 과도 변동 캔슬 기간 T3 중의 제어량 PV가 원하는 특성에 도달하지 않고(도 19 단계 S300에서 NO), 과도 변동 캔슬 기간 T3의 길이와 과도 변동 캔슬 기간 T3 중의 FF 조작량 FF_P=V3의 조정이 가능한 경우(도 19 단계 S301에서 YES), 이들의 값을 변경한다(도 19 단계 S302, S303).

기간 변경부(11)와 조작량 변경부(12)는, 과도 변동 캔슬 기간 T3이 미리 정해진 최대 시간에 도달하지 않고, 과도 변동 캔슬 기간 T3 중의 FF 조작량 FF_P=V3이 미리 정해진 최대치에 도달하지 않은 경우, 조정이 가능하다고 판정한다.

조정이 가능하다고 판정한 경우, 기간 변경부(11)는, 과도 변동 캔슬 기간 T3의 길이를 직전의 값에 대하여 미리 정해진 시간폭만큼 연장시킨다(단계 S302). 과도 변동 캔슬 기간 T3의 초기치는 예컨대 0이다.

또한, 조작량 변경부(12)는, 과도 변동 캔슬 기간 T3 중의 FF 조작량 FF_P=V3의 절대치를 직전의 값에 대하여 미리 정해진 폭만큼 증가시킨다(도 19 단계 S303). FF 조작량 FF_P=V3의 초기치는 예컨대 V1이다.

외란이 아래로 볼록한 파형의 외란인 것을 나타내는 외란 극성 신호가 통지 신호와 동시에 입력되고 역동작(가열 제어)인 경우, 혹은 외란이 위로 볼록한 파형의 외란인 것을 나타내는 외란 극성 신호가 입력되고 정동작(냉각 제어)인 경우, V3은 플러스의 값이다.

한편, 외란이 위로 볼록한 파형의 외란인 것을 나타내는 외란 극성 신호가 통지 신호와 동시에 입력되고 역동작(가열 제어)인 경우, 혹은 외란이 아래로 볼록한 파형의 외란인 것을 나타내는 외란 극성 신호가 입력되고 정동작(냉각 제어)인 경우, V3은 마이너스의 값이다.

기간 변경부(11)와 조작량 변경부(12)는, 예컨대 과도 변동 캔슬 기간 T3 중의 제어 편차 Er=SP-PV의 절대치 |Er|의 최대치(제어량 PV의 피크시의 제어 편차의 절대치)가 최대 편차 임계치 TH2를 초과한 경우, 과도 변동 캔슬 기간 T3 중의 제어량 PV가 원하는 특성에 도달하지 않았다고 판정하고, 절대치 |Er|의 최대치가 최대 편차 임계치 TH2 이하가 된 경우, 과도 변동 캔슬 기간 T3 중의 제어량 PV가 원하는 특성에 도달했다고 판정하면 된다.

혹은, 기간 변경부(11)와 조작량 변경부(12)는, 제어 편차 Er=SP-PV의 절대치 |Er|가 미리 정해진 편차 임계치 TH1을 초과했을 때부터 과도 변동 캔슬 기간 T3 중의 제어 편차 Er의 절대치 |Er|가 편차 임계치 TH1 이하로 복귀하기까지의 복귀 시간이 시간 임계치 TH3을 초과한 경우, 과도 변동 캔슬 기간 T3 중의 제어량 PV가 원하는 특성에 도달하지 않았다고 판정하고, 복귀 시간이 시간 임계치 TH3 이하가 된 경우, 과도 변동 캔슬 기간 T3 중의 제어량 PV가 원하는 특성에 도달했다고 판정해도 좋다.

또, 상기 제어 편차 Er의 절대치 |Er|의 최대치가 최대 편차 임계치 TH2 이하이고, 복귀 시간이 시간 임계치 TH3 이하가 되었을 때, 과도 변동 캔슬 기간 T3 중의 제어량 PV가 원하는 특성에 도달했다고 판정해도 좋다.

이렇게 하여, 제어 동작시마다 단계 S302, S303의 처리를 행하는 것에 의해, 과도 변동 캔슬 기간 T3의 길이와, 과도 변동 캔슬 기간 T3 중의 FF 조작량 FF_P=V3을 제어 동작중에 조정할 수 있다.

또, 기간 변경부(11)와 조작량 변경부(12)에 의해 과도 변동 캔슬 기간 T3의 길이와 FF 조작량 FF_P=V3의 크기를 조정하더라도, 과도 변동 캔슬 기간 T3 중의 제어량 PV가 원하는 특성에 도달하지 않은 경우가 있을 수 있다.

기간 변경부(11)와 조작량 변경부(12)는, 과도 변동 캔슬 기간 T3이 미리 정해진 최대 시간에 도달하거나, 과도 변동 캔슬 기간 T3 중의 FF 조작량 FF_P=V3이 미리 정해진 최대치에 도달한 상태에서, 과도 변동 캔슬 기간 T3 중의 제어량 PV가 원하는 특성에 도달하지 않은 경우, 과도 변동 캔슬 기간 T3과 FF 조작량 FF_P=V3의 조정이 불가능하다고 판정한다(단계 S301에서 NO).

과도 변동 캔슬 기간 T3과 FF 조작량 FF_P=V3의 조정이 불가능하다고 판정한 경우, 기간 변경부(11)는, 과도 변동 캔슬 선행 기간 T2의 길이를 직전의 값에 대하여 미리 정해진 시간폭만큼 연장시킨다(도 19 단계 S304). 상기와 같이, 과도 변동 캔슬 선행 기간 T2의 초기치는 0이다.

또한, 조작량 변경부(12)는, 과도 변동 캔슬 선행 기간 T2 중의 FF 조작량 FF_P=V2의 절대치를 직전의 값에 대하여 미리 정해진 폭만큼 증가시킨다(도 19 단계 S305). FF 조작량 FF_P=V2의 초기치는 예컨대 V1이다.

이렇게 하여, 과도 변동 캔슬 기간 T3의 길이와 FF 조작량 FF_P=V3의 크기를 조정하더라도, 과도 변동 캔슬 기간 T3 중의 제어량 PV가 원하는 특성에 도달하지 않은 경우, 제어 동작시마다 단계 S304, S305의 처리를 행하는 것에 의해, 과도 변동 캔슬 선행 기간 T2의 길이와, 과도 변동 캔슬 선행 기간 T2 중의 FF 조작량 FF_P=V2을 제어 동작중에 조정할 수 있다.

또, 기간 변경부(11)와 조작량 변경부(12)는, 과도 변동 캔슬 선행 기간 T2가 미리 정해진 최대 시간에 도달하거나, 과도 변동 캔슬 선행 기간 T2 중의 FF 조작량 FF_P=V2이 미리 정해진 최대치에 도달한 상태에서, 과도 변동 캔슬 기간 T3 중의 제어량 PV가 원하는 특성에 도달하지 않은 경우에는, 도 19의 처리를 종료한다.

또, 본 실시예에서, 조작량 인가 대기 기간 T1 중의 제어량 PV가 미리 정해진 범위에 들어가도록 출력단 조작량 MV_O=FF_P=V1의 크기를 서서히 변경해도 좋다.

제1∼제3 실시예에서 설명한 제어 장치는, CPU(Central Processing Unit), 기억 장치 및 인터페이스를 구비한 컴퓨터와, 이들 하드웨어 자원을 제어하는 프로그램에 의해 실현할 수 있다. 이 컴퓨터의 구성예를 도 20에 나타낸다. 컴퓨터는, CPU(100)와, 기억 장치(101)와, 인터페이스 장치(이하, I/F로 약칭함)(102)를 구비하고 있다. I/F(102)에는, 계측기(예컨대 온도 센서)와 조작량 출력부(예컨대 전력 조정기) 등이 접속된다. 이러한 컴퓨터에서, 본 발명의 제어 방법을 실현시키기 위한 프로그램은 기억 장치(101)에 저장된다. CPU(100)는, 기억 장치(101)에 저장된 프로그램에 따라서 제1∼제3 실시예에서 설명한 처리를 실행한다.

상기 실시예의 일부 또는 전부는, 이하의 부기와 같이 기재될 수도 있지만, 이하에 한정되지는 않는다.

(부기 1) 설정치와 제어량을 입력으로 하여 피드백 제어 연산에 의해 제1 조작량을 산출하는 제1 단계와, 외란의 인가 시점보다 전에 시작하고 상기 외란의 인가 후에 끝나는 통지 신호에 응답하여, 상기 외란을 제거하도록 구형파 형상의 제2 조작량을 출력하는 제2 단계와, 상기 제1 조작량을 조작량 하한치 이상, 조작량 상한치 이하의 값으로 제한하는 조작량 리미터 처리를 행하는 제3 단계와, 상기 조작량 리미터 처리 후의 제1 조작량과 상기 제2 조작량을 가산한 결과인 출력단 조작량을 제어 대상에 출력하는 제4 단계와, 상기 제2 조작량에 기초하여, 상기 피드백 제어 연산을 행하는 제어 연산부의 과적분 방지 기능의 상하한치를 변경하는 제5 단계와, 상기 제2 조작량에 기초하여 상기 조작량 리미터 처리의 조작량 상하한치를 변경하는 제6 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.

(부기 2) 부기 1에 기재된 제어 방법에 있어서, 상기 제2 단계는, 상기 통지 신호의 입력중에 상기 외란이 인가되는 기간을 포함하는 제1 기간에 있어서, 상기 외란을 제거하도록 제1 값의 상기 제2 조작량을 출력하고, 상기 통지 신호가 입력되었을 때부터 상기 제1 기간이 시작되기까지의 제2 기간에 있어서, 상기 제어량이 상기 설정치 근방에서 안정되도록 제2 값의 상기 제2 조작량을 출력하고, 상기 제1 기간이 종료했을 때부터 상기 통지 신호의 입력이 종료하기까지의 제3 기간에 있어서, 상기 제어량이 상기 설정치와 일치하도록 제3 값의 상기 제2 조작량을 출력하는 단계를 포함하고, 상기 제4 단계는, 상기 제2 기간에 있어서 상기 조작량 생성부로부터 출력된 제2 조작량을 상기 출력단 조작량으로서 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.

(부기 3) 부기 2에 기재된 제어 방법에 있어서, 상기 제2 단계는, 상기 제2 기간과 상기 제1 기간과의 사이의 제4 기간에 있어서, 상기 제1 기간에 인가되는 외란을 제거하도록 제4 값의 상기 제2 조작량을 상기 제1 기간보다 선행하여 출력하는 단계를 포함하고, 상기 제4 단계는, 상기 제4 기간에 있어서 상기 조작량 생성부로부터 출력된 제2 조작량을 상기 출력단 조작량으로서 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.

(부기 4) 부기 2 또는 3에 기재된 제어 방법에 있어서, 외란 인가 시험중의 자동 조정시에 상기 제2 단계에 의한 제2 조작량 출력을 정지시키고, 상기 통지 신호가 입력되고 나서 상기 설정치와 상기 제어량의 제어 편차의 절대치가 미리 정해진 편차 임계치를 초과하기까지의 기간에 기초하여 상기 제2 기간의 길이를 결정하는 제7 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.

(부기 5) 부기 4에 기재된 제어 방법에 있어서, 상기 제7 단계는, 상기 자동 조정시에 상기 제2 단계에 의한 제2 조작량 출력을 정지시키고, 상기 제어 편차의 절대치가 상기 편차 임계치를 초과했을 때부터 외란 인가 후의 상기 제어량의 피크를 검출하기까지의 기간에 기초하여 상기 제1 기간의 길이를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.

(부기 6) 부기 2 내지 4의 어느 한 항에 기재된 제어 방법에 있어서, 외란 인가 시험중의 자동 조정시에 상기 제1 기간중의 상기 제어량이 원하는 특성이 되도록 상기 제1 값을 결정하는 제8 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.

(부기 7) 부기 6에 기재된 제어 방법에 있어서, 상기 제8 단계는, 상기 자동 조정시에 상기 통지 신호가 입력되었을 때의 상기 제1 조작량과 상기 통지 신호의 입력이 종료했을 때의 상기 제1 조작량에 기초하여, 상기 제3 값을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.

(부기 8) 부기 2 또는 3에 기재된 제어 방법에 있어서, 통상의 제어 동작시에 상기 제1 기간중의 상기 제어량이 원하는 특성이 되도록 상기 제1 기간의 길이를 변경하는 제7 단계와, 통상의 제어 동작시에 상기 제1 기간중의 상기 제어량이 원하는 특성이 되도록 상기 제1 값을 변경하는 제8 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.

(부기 9) 부기 3에 기재된 제어 방법에 있어서, 통상의 제어 동작시에 상기 제1 기간중의 상기 제어량이 원하는 특성이 되도록 상기 제4 기간의 길이를 변경하는 제7 단계와, 통상의 제어 동작시에 상기 제1 기간중의 상기 제어량이 원하는 특성이 되도록 상기 제4 값을 변경하는 제8 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.

본 발명은, 피드백 제어와 피드포워드 제어를 병용하는 기술에 적용할 수 있다.

1 : PID 제어 연산부, 2 : 조작량 리미터, 3 : FF 조작량 생성부, 4 : 조작량 가산부, 5, 6 : 상하한치 변경부, 7 : 제어 연산 초기화부, 8 : 기간 결정부, 9 : 조작량 결정부, 11 : 기간 변경부, 12 : 조작량 변경부.

Claims (10)

1. 제어 장치로서,
   설정치와 제어량을 입력으로 하여 피드백 제어 연산에 의해 제1 조작량을 산출하도록 구성된 제어 연산부와,
   외란의 인가 시점보다 전에 시작하고 상기 외란의 인가 후에 끝나는 통지 신호의 입력에 응답하여, 상기 외란을 제거하도록 구형파 형상의 제2 조작량을 출력하도록 구성된 조작량 생성부와,
   상기 제1 조작량을 조작량 하한치 이상, 조작량 상한치 이하의 값으로 제한하도록 구성된 조작량 리미터와,
   상기 조작량 리미터로부터 출력된 제1 조작량과 상기 조작량 생성부로부터 출력된 제2 조작량을 가산한 결과인 출력단 조작량을 제어 대상에 출력하도록 구성된 조작량 가산부와,
   상기 조작량 생성부로부터 출력된 제2 조작량에 기초하여 상기 제어 연산부의 과적분 방지 기능의 상하한치를 변경하도록 구성된 제1 상하한치 변경부와,
   상기 조작량 생성부로부터 출력된 제2 조작량에 기초하여 상기 조작량 리미터의 조작량 상하한치를 변경하도록 구성된 제2 상하한치 변경부
   를 구비하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 조작량 생성부는, 상기 통지 신호의 입력중에 상기 외란이 인가되는 기간을 포함하는 제1 기간에 있어서, 상기 외란을 제거하도록 제1 값의 상기 제2 조작량을 출력하고, 상기 통지 신호가 입력되었을 때부터 상기 제1 기간이 시작되기까지의 제2 기간에 있어서, 상기 제어량이 상기 설정치 근방에서 안정되도록 제2 값의 상기 제2 조작량을 출력하고, 상기 제1 기간이 종료했을 때부터 상기 통지 신호의 입력이 종료하기까지의 제3 기간에 있어서, 상기 제어량이 상기 설정치와 일치하도록 제3 값의 상기 제2 조작량을 출력하고,
   상기 조작량 가산부는, 상기 제2 기간에 있어서 상기 조작량 생성부로부터 출력된 제2 조작량을 상기 출력단 조작량으로서 출력하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 조작량 생성부는, 상기 제2 기간과 상기 제1 기간과의 사이의 제4 기간에 있어서, 상기 제1 기간에 인가되는 외란을 제거하도록 제4 값의 상기 제2 조작량을 상기 제1 기간보다 선행하여 출력하고,
   상기 조작량 가산부는, 상기 제4 기간에 있어서 상기 조작량 생성부로부터 출력된 제2 조작량을 상기 출력단 조작량으로서 출력하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   외란 인가 시험중의 자동 조정시에 상기 조작량 생성부에 의한 제2 조작량 출력을 정지시키고, 상기 통지 신호가 입력되고 나서 상기 설정치와 상기 제어량과의 제어 편차의 절대치가 미리 정해진 편차 임계치를 초과하기까지의 기간에 기초하여 상기 제2 기간의 길이를 결정하도록 구성된 기간 결정부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 기간 결정부는, 상기 자동 조정시에 상기 조작량 생성부에 의한 제2 조작량 출력을 정지시키고, 상기 제어 편차의 절대치가 상기 편차 임계치를 초과했을 때부터 외란 인가 후의 상기 제어량의 피크를 검출하기까지의 기간에 기초하여 상기 제1 기간의 길이를 결정하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   외란 인가 시험중의 자동 조정시에 상기 제1 기간중의 상기 제어량이 원하는 특성이 되도록 상기 제1 값을 결정하도록 구성된 조작량 결정부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 조작량 결정부는, 상기 자동 조정시에 상기 통지 신호가 입력되었을 때의 상기 제1 조작량과 상기 통지 신호의 입력이 종료했을 때의 상기 제1 조작량에 기초하여, 상기 제3 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
8. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   통상의 제어 동작시에 상기 제1 기간중의 상기 제어량이 원하는 특성이 되도록 상기 제1 기간의 길이를 변경하는 기간 변경부와,
   통상의 제어 동작시에 상기 제1 기간중의 상기 제어량이 원하는 특성이 되도록 상기 제1 값을 변경하는 조작량 변경부
   를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
9. 제3항에 있어서,
   통상의 제어 동작시에 상기 제1 기간중의 상기 제어량이 원하는 특성이 되도록 상기 제4 기간의 길이를 변경하는 기간 변경부와,
   통상의 제어 동작시에 상기 제1 기간중의 상기 제어량이 원하는 특성이 되도록 상기 제4 값을 변경하는 조작량 변경부
   를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
10. 제어 방법으로서,
    설정치와 제어량을 입력으로 하여 피드백 제어 연산에 의해 제1 조작량을 산출하는 제1 단계와,
    외란의 인가 시점보다 전에 시작하고 상기 외란의 인가 후에 끝나는 통지 신호에 응답하여, 상기 외란을 제거하도록 구형파 형상의 제2 조작량을 출력하는 제2 단계와,
    상기 제1 조작량을 조작량 하한치 이상, 조작량 상한치 이하의 값으로 제한하는 조작량 리미터 처리를 행하는 제3 단계와,
    상기 조작량 리미터 처리 후의 제1 조작량과 상기 제2 조작량을 가산한 결과인 출력단 조작량을 제어 대상에 출력하는 제4 단계와,
    상기 제2 조작량에 기초하여, 상기 피드백 제어 연산을 행하는 제어 연산부의 과적분 방지 기능의 상하한치를 변경하는 제5 단계와,
    상기 제2 조작량에 기초하여 상기 조작량 리미터 처리의 조작량 상하한치를 변경하는 제6 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.

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