KR910000610B1 - Process controller having an adjustment system - Google Patents

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KR910000610B1
KR910000610B1 KR1019860001163A KR860001163A KR910000610B1 KR 910000610 B1 KR910000610 B1 KR 910000610B1 KR 1019860001163 A KR1019860001163 A KR 1019860001163A KR 860001163 A KR860001163 A KR 860001163A KR 910000610 B1 KR910000610 B1 KR 910000610B1
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control
process control
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compensation
control apparatus
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가즈오 히로이
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가부시끼가이샤 도오시바
사바 쇼오이찌
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    • GPHYSICS
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Abstract

내용 없음.No content.

Description

조절방식을 갖는 프로세스 제어장치Adjustable process control

제1도는 종래 프로세스 제어장치의 구성을 나타낸 블록다이아그램이고,1 is a block diagram showing the configuration of a conventional process control apparatus,

제2도는 종래 프로세스 제어장치의 구현예를 설명하기 위한 도면이며,2 is a view for explaining an embodiment of a conventional process control apparatus,

제3도는 또다른 종래 프로세스 제어장치의 구성을 나타낸 블록다이아그램이고,3 is a block diagram showing the configuration of another conventional process control device,

제4도는 또다른 종래 프로세스 제어장치의 구성을 나타낸 블록다이아그램이며,4 is a block diagram showing the configuration of another conventional process control device,

제5도는 외란과 설정값에 대한 최적 매개인자의 값을 나타낸 도면이고,5 is a diagram showing the values of the optimum parameters for disturbance and set values,

제6도는 외란에 대한 응답특성을 나타낸 도면이고,6 is a view showing the response characteristics to the disturbance,

제7도는 설정값 변화에 대한 응답특성을 나타낸 도면이고,7 is a diagram showing a response characteristic to a set value change.

제8도는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제1구현예의 구성을 나타낸 블록다이아그램이며,8 is a block diagram showing the configuration of the first embodiment of the process control apparatus according to the present invention.

제9도 내지 제11도는 본 발명에 따른 제1구현예의 작용을 설명하기 위한 도면이고,9 to 11 are views for explaining the operation of the first embodiment according to the present invention,

제12도는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제2구현예의 구성을 나타낸 블록다이아그램이며,12 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment of the process control apparatus according to the present invention.

제13도는 본 발명의 제2구현예 내지 제4구현예에 따른 각 조절모오드(mode)에 적합한 이득/지연연산수단의 전달함수와 그에 따른 총괄 조절 모오드등을 나타낸 도면이고,FIG. 13 is a diagram showing a transfer function of a gain / delay calculation unit suitable for each control mode (mode) according to the second to fourth embodiments of the present invention, and an overall control mode according thereto.

제14a,b도는 서로 상이한 α값에 대하여 발생되는 응답을 나타낸 도면이며,14a and b are views showing responses generated for different values of α,

제15도는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제4구현예의 구성을 나타낸 블록다이아그램이고,15 is a block diagram showing the configuration of the fourth embodiment of the process control apparatus according to the present invention.

제16도는 본 발명의 제4구현예에 있어서 α값이 서로 상이할 때 발생되는 응답을 나타낸 도면이며,FIG. 16 is a diagram showing a response generated when α values are different from each other in the fourth embodiment of the present invention.

제17도는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제5구현예의 구성을 나타낸 블록다이아그램이고,17 is a block diagram showing the configuration of the fifth embodiment of the process control apparatus according to the present invention.

제18a도, 제18b도는 본 발명의 제5구현예에 있어서 α값이 서로 상이할 때 발생되는 응답을 나타낸 도면이며,18A and 18B are views showing responses generated when the α values differ from each other in the fifth embodiment of the present invention.

제19a도, 제19b도는 본 발명의 제5구현예의 작용을 설명하기 위하여 나타낸 도면이고,19A and 19B are diagrams for explaining the operation of the fifth embodiment of the present invention.

제20도 내지 제23도는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제6구현예의 구성을 나타낸 다이아그램이며,20 to 23 are diagrams showing the configuration of the sixth embodiment of the process control apparatus according to the present invention.

제24도는 본 발명의 제6구현예를 설명하기 위한 도면이고,24 is a view for explaining the sixth embodiment of the present invention,

제25도는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제6구현예에 대한 단위 계단응답을 나타낸 도면이며,25 is a view showing the unit step response to the sixth embodiment of the process control apparatus according to the present invention,

제26도는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제7구현예의 블록다이아그램이고,26 is a block diagram of a seventh embodiment of a process control apparatus according to the present invention,

제27도는 본 발명의 제7구현예에 따른 변형예의 주요부분을 나타낸 블록다이아그램이며,27 is a block diagram showing the main parts of a modification according to the seventh embodiment of the present invention,

제28도는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제7구현예의 구성을 나타낸 기능 블록다이아그램이고,28 is a functional block diagram showing the configuration of the seventh embodiment of the process control apparatus according to the present invention,

제29도와 제30도는 본 발명의 제7구현예에 대한 응답특성을 나타낸 도면이며,29 and 30 show response characteristics of the seventh embodiment of the present invention.

제31도는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제8구현예의 구성을 나타낸 블록다이아그램이고,31 is a block diagram showing the configuration of the eighth embodiment of the process control apparatus according to the present invention.

제32도는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제9구현예의 구성을 나타낸 블록다이아그램이고,32 is a block diagram showing the configuration of the ninth embodiment of the process control apparatus according to the present invention.

제33도는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제10구현예의 구성을 나타낸 블록다이아그램이고,33 is a block diagram showing the construction of a tenth embodiment of a process control apparatus according to the present invention.

제34도는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제11구현예의 구성을 나타낸 블록다이아그램이고,34 is a block diagram showing the configuration of the eleventh embodiment of the process control apparatus according to the present invention.

제35도는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제12구현예의 구성을 나타낸 블록다이아그램이고,35 is a block diagram showing the construction of the twelfth embodiment of the process control apparatus according to the present invention.

제36도는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제13구현예의 구성을 나타낸 블록다이아그램이고,36 is a block diagram showing the configuration of the thirteenth embodiment of the process control apparatus according to the present invention.

제37도는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제14구현예의 구성을 나타낸 블록다이아그램이고,37 is a block diagram showing the construction of the fourteenth embodiment of the process control apparatus according to the present invention.

제38도는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제15구현예의 구성을 나타낸 블록다이아그램이고,38 is a block diagram showing a configuration of a fifteenth embodiment of a process control apparatus according to the present invention;

제39도는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제16구현예의 구성을 나타낸 블록다이아그램이고,39 is a block diagram showing the configuration of the sixteenth embodiment of the process control apparatus according to the present invention.

제40도는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제16구현예의 변형 예에 대한 주요부분의 구성을 나타낸 블록다이아그램이며,40 is a block diagram showing the configuration of main parts of a modification of the sixteenth embodiment of the process control apparatus according to the present invention;

제41도와 제42도는 본 발명에 따른 프로세서 제어장치의 제17구현예의 구성을 나타낸 블록다이아그램이고,41 and 42 are block diagrams showing the configuration of the seventeenth embodiment of the processor control apparatus according to the present invention.

제43도는 본 발명의 제17구현예에 따른 구성을 설명하기 위한 도면이며,43 is a view for explaining the configuration according to the seventeenth embodiment of the present invention,

제44도는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제18구현예의 구성을 나타낸 블록다이아그램이며,44 is a block diagram showing the configuration of the eighteenth embodiment of the process control apparatus according to the present invention.

제45도는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제19구현예의 구성을 나타낸 블록다이아그램이고,45 is a block diagram showing the configuration of the nineteenth embodiment of a process control apparatus according to the present invention,

제46도와 제47도는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제20구현예의 구성을 나타낸 블록다이아그램이며,46 and 47 are block diagrams showing the configuration of the twentieth embodiment of the process control apparatus according to the present invention.

제48도는 매개변수의 변화에 따른 PID구조의 변화를 나타낸 도면이며,48 is a view showing the change of PID structure according to the change of parameters.

제49도 및 제50도는 본 발명의 제20구현예의 설정값추적에 대한 응답특성을 나타낸 도면이고,49 and 50 are diagrams showing a response characteristic to setting value tracking according to the twentieth embodiment of the present invention;

제51도 및 제52도는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제21구현예의 구성을 나타낸 블록다이아그램이며,51 and 52 are block diagrams showing the configuration of the twenty-first embodiment of the process control apparatus according to the present invention.

제53도는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제22구현예의 구성을 나타낸 블록다이아그램이고,53 is a block diagram showing the construction of a twenty-second embodiment of a process control apparatus according to the present invention.

제54도는 본 발명의 제22구현예의 응답특성을 설명하기 위한 도면이며,54 is a view for explaining the response characteristic of the twenty-second embodiment of the present invention.

제55도는 본 발명의 제22구현예의 작용을 설명하기 위한 도면이고,55 is a view for explaining the operation of the twenty-second embodiment of the present invention.

제56도는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제23구현예의 구성을 나타낸 블록다이아그램이며,56 is a block diagram showing the configuration of the twenty-third embodiment of a process control apparatus according to the present invention.

제57도는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제24구현예의 구성을 나타낸 블록다이아그램이고,57 is a block diagram showing the configuration of the twenty-fourth embodiment of the process control apparatus according to the present invention.

제58도는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제25구현예의 구성을 나타낸 블록다이아그램이며,58 is a block diagram showing the construction of the 25th embodiment of the process control apparatus according to the present invention.

제59a,b 및 제60도는 본 발명의 제25구현예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.59a, b and 60 are views for explaining the operation of the twenty-fifth embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1,35 : 편차연산부 3,39,105,109 : 제어연산부1,35: Deviation calculation part 3,39,105,109: Control calculation part

5 : 제어대상 7 : 동작수단5: control target 7: operation means

9 : 감산수단 11 : 미분동작수단9: subtraction means 11: differential action means

13,31 : 비례연산부 15 : 제3감산부13,31: proportional calculation unit 15: third subtraction unit

17,93 : 적분연산부 19,75 : 제1계수부17,93: integral calculation unit 19,75: first coefficient unit

21 : 제1감산부 23,75 : 제2계수부21: first subtraction unit 23,75: second coefficient unit

25 : 제2감산부 27,61 : 미분연산부25: second subtraction unit 27,61: differential operation unit

29 : 가산부 31 : 비례연산부29: addition unit 31: proportional operation unit

33,47,91,107 : 보상연산부 41 : 연산부33,47,91,107: Compensation calculation unit 41: Computation unit

43,113 : 측정값 피이드백 보상부 55 : 1차지연필터43,113: measured value feedback compensation unit 55: primary delay filter

59 : 지연/이득연산부 69 : 지연동작수단59: delay / gain operation unit 69: delay operation means

81 : 제3계수부 83 : 제4계수부81: third coefficient unit 83: fourth coefficient unit

85 : 제2스위치 87 : 제1스위치85: second switch 87: first switch

본 발명은 프로세스 제어장치에 관한 것으로써, 특히 설정값 추적특성과 외란억제특성을 우수하게 제어할 수 있도록 자유도가 2인 제어장치에 조절방식을 갖도록 되어진 프로세스 제어장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a process control device, and more particularly, to a process control device adapted to have an adjustment method in a control device having two degrees of freedom so as to excellently control a set value tracking characteristic and a disturbance suppression characteristic.

최근에 프로세스 동작의 신장을 위해서 (1) 자원절약 및 에너지절약과 (2) 인력축소와 동력절약 (3) 균질화 및 고품질화 (4) 안정성 및 (5) 융통성이 필요하게 되므로 고도의 제어성을 갖는 프로세스 제어의 필요성이 점차적으로 증대되고 있고, 그의 일환으로 여러 형태의 수단이 개발되어지고 있는 실정이다.In order to increase the process operation, (1) resource saving and energy saving, (2) manpower reduction and power saving, (3) homogenization and high quality, (4) stability and (5) flexibility are needed. The need for process control is gradually increasing, and as a part thereof, various forms of means are being developed.

일반적으로 플랜트(plant)를 운전(operating)하는데 있어서, 특히 연속적인 프로세스등에 있어서는, 상류에서의 생산량 변화 및 각종 외란, 최적화와 종속제어(cascading control)에 따른 설정값 변화와 같은 변경요인에 대하여 제어가 정확하게 이루어지지 않게 되면 그 다음 공정에서는 그의 영향이 연속적으로 파급되어 지므로 제어계의 제어성을 최대한으로 향상시키는 것이 무엇보다도 제어의 기본원리로 되어 있다.In general, in the operation of plants, especially in continuous processes, control of changes in upstream production and changes such as disturbances, setpoint changes due to optimization and cascading control If is not done correctly, the influence is continuously spread in the next step, so the control principle of the control system is improved as much as possible.

최근들어 융통성 있고 에너지를 보존해야 겠다는 측면에서 플랜트 운전을 실시하고 있으나 이런 경우에도 부하 변화 등의 큰 외란이 발생하는 등 좋지 않았으며, 최적변화와 종속제어 및 설정값 제어 등에 의한 설정값이 빈번하고도 크게 변화하게 되는 경우도 많아져서 바람직하지 못하였다.In recent years, the plant has been operated in terms of flexibility and energy conservation, but even in this case, large disturbances such as load change have occurred, and the set values due to optimum change, dependent control and set value control are frequent. In many cases, the degree of change was largely undesirable.

이러한 상태에서 상기와 같이 플랜트 운전시에는 (1) 설정값 변화에 대한 원하는 시스템 응답, (2) 핸들(handle)외란에 충분한 피이드백의 달성과 같은 문제점이 발생하게 되었는 바, 이와 같은 종전 제어장치는 상기와 같은 두 가지 문제를 모두 충분하게 해결할 수가 없었으며, 특히 제어대상으로 작용되는 설정값의 변화를 추적하기 위한 특성과 외란에 대해 영향을 주는 억제특성간의 부조화를 일으키는 적분시간의 조정이 크게 문제가 되어 왔다.In this state, when operating the plant as described above, problems such as (1) the desired system response to the setpoint change and (2) the achievement of sufficient feedback for handle disturbance have occurred. Both of the above problems could not be sufficiently solved. In particular, the adjustment of the integral time causing the mismatch between the characteristics for tracking the change in the setpoint acting as the control object and the suppressing characteristics affecting the disturbance is a big problem. Has been.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 외란과 설정값의 변화를 쉽고 정확하게 억제시킬 수 있고 동작용 매개인자 및 적분시간을 충분히 조정시킬 수 있도록 개선되어진 조절방식을 갖는 프로세스 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention can easily and accurately suppress disturbances and changes in set values, and has a process control device having an improved adjustment method to sufficiently adjust the operating parameters and the integration time. The purpose is to provide.

이와 같은 본 발명을 첨부된 도면에 의거 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the present invention in more detail based on the accompanying drawings as follows.

제1도는 종래의 일반적인 프로세스 제어장치의 구성을 나타낸 블록다이아그램(Block diagram)으로써, 여기서 부호 1은 편차연산부이며, 부 3은 제어연산부이고, 부호 5는 제어대상인 바, 편차연산부(1)는 제어대상(5)으로부터 피이드백(fed back)되는 제어량(PV)과 입력되어지는 설정값(SV)과의 편차 E(=SV-PV)를 산출하게 되고, 제어연산부(3)는 편차 E에 대하여 비례하는 다음식(1)으로 표시된 전달함수 C(5)의 비례, 적분, 미분의 각 연산을 실시하여 제어량(PV)이 설정값(SV)과 일치하도록 조절연산출력(PV)를 구하여 제어대상으로 출력시킨다.FIG. 1 is a block diagram showing the structure of a conventional general process control apparatus, wherein reference numeral 1 is a deviation calculator, part 3 is a control calculator, and 5 is a control target, and the deviation calculator 1 is a block diagram. The deviation E (= SV-PV) between the control amount PV fed back from the control target 5 and the set value SV inputted is calculated, and the control operation unit 3 Calculate the control operation output PV so that the control amount PV matches the set value SV by performing the calculation of the proportional, integral, and derivative functions of the transfer function C (5) expressed by the following equation (1). Output to the target.

한편, 제어대상(3)은 조절연산출력(MV)을 조작량으로서 사용하여 제어동작을 수행하며, 외란이 인가되는 제어에서 외란이 발생하게 되면 제어량(PV)의 변동을 나타내도록 되어 있다.On the other hand, the control target 3 performs the control operation using the control operation output MV as the manipulated amount, and when the disturbance occurs in the control to which the disturbance is applied, the control object 3 represents the variation of the control amount PV.

Figure kpo00001
Figure kpo00001

상기 식에서 KP, T1및 TD는 전달함수 C(S)의 제어상수로써 각각 비례게인(gain), 적분시간 및 미분시간이며, S는 복소변수를 말한다.In the above formula, K P , T 1 and T D are the control constants of the transfer function C (S), respectively, proportional gain, integral time and derivative time, and S is a complex variable.

여기서 제어장치의 응답특성을 결정하기 위해서는 상기 식(1)의 전달함수를 연산시키게 되면 쉽게 알 수가 있는데, 즉 상기의 제어상수 KP, T1및 TD의 조정상태를 결정하게 되면 쉽게 얻어지게 된다.In order to determine the response characteristic of the control device, it is easy to know by calculating the transfer function of Equation (1), that is, it is easily obtained by determining the adjustment state of the control constants K P , T 1 and T D. do.

통상적인 프로세스 제어장치에 있어서는 제어상수 KP, T1및 TD는 프로세스에 외란이 적용될 때 외란의 영향을 초기에 억제시킬 수 있는 상태로 조정되는데, 즉 외란억제 최적특성상태로 조정되어지게 된다.In a typical process control device, the control constants K P , T 1 and T D are adjusted to a state that can initially suppress the effects of the disturbance when the disturbance is applied to the process, that is, to the optimal disturbance suppression state. .

그러나, 여기서 외란억제 최적특성상태로 제어상수가 설정되고 설정값(SV)이 변하게 되는 경우에는 과다하게 제어가 진행이 이루어지게 되므로 제어량(PV)은 상기의 설정값(SV)에 따라 변경되지 않게 되어 오우버슈우트(over-shoot)가 발생하게 된다.However, when the control constant is set to the disturbance suppression optimum characteristic state and the set value SV is changed, the control proceeds excessively, so that the control amount PV is not changed in accordance with the set value SV. This results in an over-shoot.

또한, 설정값의 변화로 인하여 제어량(PV)이 최적상태로 추적되는 상태 즉, 설정값을 추적하기 위한 최적 특성상태로 제어상수가 설정되게 되면 외란에 대한 억제특성이 불충분하게 되어 응답성이 장시간화 되게 된다.In addition, if the control constant is set to a state in which the control value PV is optimally tracked due to the change of the set value, that is, the optimum characteristic state for tracking the set value, the suppression property against disturbance becomes insufficient, resulting in a long response time. It becomes mad.

이에 따라 외란억제를 위한 최적특성상태와 설정값 추적을 위한 최적특성상태에 대한 제어상수의 값은 크게 다르게 되어, 첨부도면 제2도에 표시한 바와 같은 CHR(Chern, Hrones, Reswick)법에 따라 제어상수에 대한 조정공식을 시험하므로써 알 수 있게 된다.Accordingly, the values of the control constants for the optimum characteristic state for disturbance suppression and the optimal characteristic state for tracking the set value are greatly different, according to the CHR (Chern, Hrones, Reswick) method as shown in FIG. This can be found by testing the adjustment formula for the control constant.

따라서, 제어연산부(3)의 전달함수에는 각 연산부에 대한 제어상수 KP, T1및 TD가 설정되게 되므로 종래의 제어장치는 제어대상(5)의 특성(예를 들면, 외란에 대한 응답력)또는 제어의 종류(예를 들면, 설정값의 변경형태)를 고려하여 2개로 설정된 제어상수중에서 하나를 선택하여야 하고 다른 하나는 버리거나 그 조건 상태 둘다를 위하여 꽤 좋은 응답과 체결시키도록 되어 있다.Therefore, since the control constants K P , T 1, and T D for each operation unit are set in the transfer function of the control operation unit 3, the conventional control apparatus has a characteristic of the control object 5 (for example, response force to disturbance). Or considering the type of control (e.g., changing the set value), one of the two control constants must be selected and the other discarded or coupled with a fairly good response for both of its condition states.

한편, 제3도는 또다른 종래의 프로세스 제어장치, 즉, 제어량(PV)에 대한 미분형인 PID제어장치의 블록 다이아그램을 나타낸 것이다. 다시 말해서 PI동작은 설정값(SV)과 측정값(PV)의 편차(E)가 PI 동작수단(7)에 적용되어지게 되어 있는 바, PI동작수단에서의 출력과 미분동작수단(11)에서 측정값(PV)이 미분동작되어 출력된 것이 감산수단(9)에 의하여 감산되어진 다음에는 비례게인(KP)에 의하여 승산되어 비계게인 수단(13)에 입력되어지게 된다.3 shows a block diagram of another conventional process control device, that is, a PID control device that is differential to the control amount PV. In other words, in the PI operation, the deviation E between the set value SV and the measured value PV is applied to the PI operation means 7, and the output from the PI operation means and the differential operation means 11 The output of the measured value PV by the differential operation is subtracted by the subtraction means 9 and then multiplied by the proportional gain K P to be input to the scaffold gain means 13.

이 결과 최종신호는 조작신호(MV)로써 제어대상(5)에 인가되게 되고, 측정값(PV)과 설정값(SV)이 일치되어지도록 제어가 이루어지게 된다.As a result, the final signal is applied to the control target 5 as the operation signal MV, and the control is performed such that the measured value PV and the set value SV coincide with each other.

그러나 이와 같은 제어장치는 상술한 바와 같은 제어장치와 마찬가지로 외란이나 측정값의 변화를 잘 조정할 수 없는 것이 단점으로 지적되고 있다.However, it is pointed out that such a control device, like the control device described above, cannot adjust the disturbance or the change of the measured value well.

이에 따라 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 다음과 같은 자유도 개념이 도입되었는 바, 예컨대 첨부도면 제4도는 자유도가 2인 개념이 제시된 분리된 형태의 프로세스 제어장치의 블록다이아그램을 나타낸 도면으로써 감산부(15)에서 설정값(SV)과 제어량(PV)간의 편차 E1(=SV-PV)이 결정되어지면 상기 편차(E1)는 적분연산부(17)에 도입되어 적분 연산되어지게 된다.Accordingly, in order to solve the above problems, the following concept of degrees of freedom has been introduced. For example, FIG. 4 is a block diagram of a separate process control apparatus in which a concept of two degrees of freedom is presented. the deviation E 1 (= SV-PV) between the subtraction unit 15 in set value (SV) and the controlled variable (PV) is determined when the difference (E 1) is introduced in the integral calculation unit 17 becomes the integral calculation .

다른 한편으로, 설정값(SV)은 계수부(19)에서 계수 α에 의하여 승산 되어진 후 가산부(21)에 입력되어지면 제어량(PV)간의 편차 E2(=αSV-PV)가 구해지게 된다(비례동작), 더욱이 설정값(SV)은 계수부(23)에서 계수 γ와 승산 되어 감산부(25)로 출력되어지게 되면 감산부(25)에서 제어량(PV)과의 편차 E3(=γSV-PV)가 구해지게 되는데 그 결과가 미분연산부(27)에 입력되어지게 되면 미분연산이 이루어지게 된다.On the other hand, when the set value SV is multiplied by the coefficient α in the counter 19 and inputted to the adder 21, the deviation E 2 (= α SV -PV) between the control quantities PV is obtained. (Proportional operation) Furthermore, when the set value SV is multiplied by the coefficient γ in the counter 23 and outputted to the subtracted section 25, the deviation E 3 from the control amount PV in the subtracted section 25 (= γSV-PV) is obtained and when the result is input to the differential calculation unit 27, differential calculation is performed.

이때, 상기의 적분출력과 편차(E2) 및 미분출력은 가산부(29)에서 가산 합성되어지며 그 다음에는 비례게인부(31)에서 비례게인(KP)이 승산되어 조작신호(MV)로써 제어대상(5)에 인가되게 된다.At this time, the integral output, the deviation E 2 and the derivative output are added and synthesized by the adder 29, and then the proportional gain K P is multiplied by the proportional gain unit 31 to manipulate the operation signal MV. As a result it is applied to the control target (5).

이와 같은 종래의 제어장치에 있어서, 제어상수인 비례계인 KP,적분시간 TI및 외란 D는 제어대상(5)에 인가되는 상태에서 이 영향을 조기에 억제시키는 즉, 외란억제 최적특성상태로 조정되어지게 되어 있으며, 설정값(SV)의 변화에 대해서는 비례게인을 조정하는 계수 α와 미분시간을 조정하는 계수 γ의 조정에 의하여 설정값에서의 변화를 추적하도록 되어 있다.In such a conventional control apparatus, the proportional meter K P , the integral time T I and the disturbance D, which are control constants, suppresses this effect early in the state applied to the control target 5, that is, in the optimum disturbance suppression state. The change in the set value SV is tracked by the adjustment of the coefficient α for adjusting the proportional gain and the coefficient γ for adjusting the derivative time with respect to the change in the set value SV.

따라서, 상기와 같은 종래의 제어장치는 적분동작에서 제어역활을 수행하는 적분시간 T1에 주어진 보상은 없으나, 만일 비례게인 KP와 미분시간 TD가 계수 α와 γ에 의하여 보상이 주어진다면 여기에는 다음과 같은 문제점이 발생하게 된다.Therefore, the conventional control apparatus as described above has no compensation given to the integral time T 1 performing the control role in the integral operation, but if the proportional gain K P and the derivative time T D are compensated by the coefficients α and γ The following problem occurs.

예컨대, 제어계의 적분시간은 외란억제 최적 값으로써, 제어대상의 사장시간(dead time)L의 크기에 의하여 결정되어지며, 설정값추적 최적 값으로써 시간상수 TO의 크기에 의하여 결정되기도 한다.For example, the integration time of the control system is an optimum value for disturbance suppression, which is determined by the size of dead time L of the control target, and may be determined by the size of the time constant T O as an optimal value for setting value tracking.

여기서, 사장시간(L)과 시간상수(TO)사이에는 커다란 차이가 발생하게 되는데, 이와 같은 양자간의 큰 차이에 의하여 외란 억제특성이 최적상태가 될 때 설정값 추적특성은 나빠지게 된다.Here, a large difference occurs between the dead-time time (L) and the time constant (T O ), when the disturbance suppression characteristic is the optimal state due to such a large difference between the set value tracking characteristics is worse.

따라서, 상기와 같은 종래의 제어장치는 자유도가 2인 PID제어장치로써는 불완전하며, 다수의 PID제어를 사용하는 플랜(plan)등에는 전체적으로 비실용적인 것으로 나타났다.Therefore, the conventional control device as described above is incomplete as a PID control device having a degree of freedom of two, and it has been found to be impractical as a whole for a plan using a plurality of PID controls.

그러므로 여기에는 상술한 바와 같은 무정위(無定位) 프로세스에는 다음과 같은 모델 GP(S) 즉, GP(S)=e-5 I/(S(1+S)) 적용되어지게 된다.Therefore, the following model G P (S), that is, G P (S) = e -5 I / (S (1 + S)) is applied to the indefinite process as described above.

한편, 제5도는 PID매개인자(parameters)의 외란에 대한 최적매개인자인 KP, T1및 TD와 설정값에 대한 매개인자KP *, T1 *및 TD *의 값을 비교하여 나타낸 도면으로써 여기서KP,는 비례게인이고, T1은 적분시이며, TD는 미분시간이다.5 compares the values of K P , T 1 and T D , which are optimal mediators for disturbance of PID parameters, with the values of K P * , T 1 * and T D * As shown, where K P , is proportional gain, T 1 is the integral time, and T D is the derivative time.

또한, 최적매개인자를 사용할 경우에 계단외란에 대한 응답이 제6도에, 설정값(SV)의 단위계단변화에 대응답이 제7도에 각각 나타나 있다.In addition, in the case of using the optimal mediator, the response to the step disturbance is shown in FIG. 6, and the response to the step change of the set value SV is shown in FIG.

상기의 제6도에는 계단외란에 대해서 외란에 대한 최적 매개인자인 KP, T1및 TD가 설정될 경우 곡선(A)이 나타낸 바와 같이 양호한 응답이 얻어지게 되며, 설정값에 대한 최적매개인자인 KP *, T1 *및 TD *가 설정 경우 곡선(C)으로 나타낸 바와 같이 정상편차가 발생하게 된다.In FIG. 6, when K P , T 1, and T D, which are optimal mediators for the disturbance, are set for the step disturbance, a good response is obtained as shown by the curve A, and the optimum mediation for the set value is performed. If the factors K P * , T 1 * and T D * are set, a normal deviation occurs as indicated by the curve (C).

이와 반대로 제7도에 표시한 바와 같이 설정값(SV)의 계단변화에 대해서 설정값에 대한 최적매개인자인 TI*,TD*가 설정될 경우 곡선(C)으로 나타낸 바와 같이 양호한 응답이 얻어지게 된다.On the contrary, when TI * and TD *, which are optimal mediators for the set value, are obtained with respect to the step change of the set value SV as shown in FIG. 7, a good response is obtained as shown by the curve C. do.

따라서, 외란에 대한 최적 파라미터인 KP, T1및 TD가 설정될 경우에 제7도의 곡선(A)과 같이 과도감쇠(overdamping)가 발생하게 되고, 진동이 일어나게 된다.Therefore, when the optimum parameters K P , T 1, and T D for disturbance are set, overdamping occurs as shown in the curve A of FIG. 7, and vibration occurs.

여기서 본 발명에 적용될 수 있는 여러 형태의 프로세스 제어장치는 다음과 같다.Here, the various types of process control apparatus that can be applied to the present invention are as follows.

[피이드-포워드 방식][Feed-forward method]

제8도에는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제1구현예의 구성을 나타낸 기능블록다이아그램으로서, 여기서 부호 33은 보상연산부인바, 설정값(SV)이 보상연산부(33)와 편차연산부(35)에 도입되어지게 되면, 편차연산부(35)에서는 제어대상(37)으로부터 도입된 제어량(PV)과 설정값(SV)과의 편차(E)를 결정하여 제어부(39)로 출력되게 된다.8 is a functional block diagram showing the configuration of the first embodiment of the process control apparatus according to the present invention, where reference numeral 33 is a compensation operation unit, and the set value SV is the compensation operation unit 33 and the deviation operation unit 35. When introduced into, the deviation calculation unit 35 determines the deviation E between the control amount PV and the set value SV introduced from the control object 37 and outputs the deviation E to the control unit 39.

한편, 제어연산부(39)에서는 편차(E)에 대하여 다음식(1)의 전달함수에 기초를 둔 비례, 적분 및 미분의 각각을 실시하여 조절출력(MV)을 산출한다.On the other hand, the control calculation unit 39 calculates the adjustment output MV by performing each of the proportion, the integral and the derivative based on the transfer function of the following equation (1) for the deviation E.

Figure kpo00002
Figure kpo00002

여기서, 상기 전달함수의 제어상수 KP, T1및 TD는 제2도에 나타내어진 CHR법에 의하여 외란억제 최적상으로 조정되어질 수 있으며, 또 한편으로는 외란(D)에 따라서 변화하는 제어량(PV)은 조절출력(V)에 의하여 억제되어지므로 조정시간을 최소로 하거나 오우버슈우트가 없는 상태로 되어지게 된다.Here, the control constants K P , T 1 and T D of the transfer function can be adjusted to the disturbance suppression optimum phase by the CHR method shown in FIG. 2, and on the other hand, the control amount which changes according to the disturbance D (PV) is suppressed by the adjustment output (V), so the adjustment time is minimized or there is no overshoot.

상술한 바와 같은 조정에 의하여 결정되어진 제어상수에 있어서 설정값이 변하게 되는 경우에는 게인(gain) 크게 제어되어지며, 제어량(PV)이 설정값보다 크게 되어 오우버슈우트가 발생하게 된다.When the set value is changed in the control constant determined by the above-described adjustment, the gain is controlled to be large, and the control amount PV is larger than the set value to generate the overshoot.

이때 보상연산부(33)는 다음식(2)의 전달함수 H(S)를 근거로 하는 설정값(SV)에 대해서는 보상연산을 수행하여 보상량 a(S)를 산출하게 되는데, 이것을 설정값의 변화에 의해서 발생되는 편차(E)에 대해서 외란억제 최적특성상태로 조절되어진 제어상수 KP, T1및 TD를 설정값추적 최적특성상태의 매개인자인 KP *, T1 *및 TD *와 등가적으로 수정되게 된다.At this time, the compensation calculation unit 33 calculates the compensation amount a (S) by performing a compensation operation on the set value SV based on the transfer function H (S) of Equation (2). The control constants K P , T 1 and T D , which are adjusted to the disturbance suppression optimum characteristic state for the deviation (E) caused by the change, are set to K P * , T 1 * and T D, Will be equivalent to * .

여기서 연산부(4)로부터 출력되어진 보상량 a(S)는 제어연산부(39)로부터 도입되어지는 조절출력 U에 의하여 감산되어진 다음에 조작량(M) 상태로 제어대상(37)에 도입되어지게 된다.Here, the compensation amount a (S) outputted from the calculating section 4 is subtracted by the adjustment output U introduced from the control calculating section 39, and then introduced into the control object 37 in the manipulated variable M state.

이와 같은 보상에 의하여 외란억제 최적특성상태로 조절되어진 상기 식(1)의 전달함수는 설정값변화에 따른 편차(E)에 대하여 실제적인 식(3)에 나타낸 바와 같이 설정값추적 최적특성상태를 위한 전달함수 C*(S)로 변경되어지게 될 것이다.The transfer function of Eq. The transfer function for C * (S) will be changed.

Figure kpo00003
Figure kpo00003

Figure kpo00004
Figure kpo00004

Figure kpo00005
Figure kpo00005

여기서 α,β 및 γ는 조정매개변수이다.Where α, β and γ are adjustment parameters.

즉, α는 비례게인 KP를 조정하고, β는 등가적으로 적분시간 T1을 변하게 하며, γ는 적분시간 TD에 변화를 주게 된다.That is, α adjusts the proportional gain K P , β equivalently changes the integral time T 1 , and γ changes the integral time T D.

상술한 바와 같이 프로세스 제어장치를 제어하는데 있어서, 상기 제어장치는 편차연산부(35)에 의한 편차(E)에 대하여 제어량(PV)의 변화 또는 설정값의 변화에 관계없이 상기 식(2)의 전달함수에 의하여 외란억제 최적특성상태로 연산되어지게 된다.In controlling the process control apparatus as described above, the control apparatus transfers the above expression (2) regardless of the change in the control amount PV or the change in the set value with respect to the deviation E by the deviation calculation unit 35. By the function, it is calculated in the disturbance suppression optimal characteristic state.

이러한 연산결과, 설정값의 변화에 따른 편차를 기본으로 하고 있는 부분은 단지 설정값을 기본으로 하여 연산되어진 보상량 a(S)에 따르는 상기 식(2)에 의하여 수정되어지며, 실제적으로 식(3)의 전달함수에 의하여 설정값추적 최적특성상태로 연산되는 것과 같이 변화하게 된다. 이와 같이 함으로써 외란억제 최적특성상태로 변경되어진 제어상수 KP, T1및 TD가 변화하지 않고 설정값이 변화하게 되면 독자적으로 최적화의 조절이 가능한 매개변수 α,β 및 γ를 수정함으로써 설정값을 추적하기 위한 최적특성상태의 제어상수 KP *, T1 *및 TD *를 설정할 수 있게 된다.As a result of this calculation, the part based on the deviation according to the change of the set value is corrected by the above formula (2) according to the compensation amount a (S) calculated based only on the set value. The transfer function in (3) changes as calculated in the set value tracking optimal characteristic state. In this way, when the control constants K P , T 1 and T D changed to the disturbance suppression optimum characteristic state do not change but the set value is changed, the set values are modified by modifying the parameters α, β and γ that can be independently adjusted. It is possible to set the control constants K P * , T 1 *, and T D * of the optimal characteristic state for tracking.

다음에는 본 발명의 구현예에 대한 원리를 설명하겠다.The following describes the principles of the embodiments of the present invention.

제8도에 나타낸 바와 같은 프로세스의 제어응답은The control response of the process as shown in Figure 8

Figure kpo00006
Figure kpo00006

와 같이 표시되는 바, 상기 식(5)에 있어서 외란(D)에 대한 응답을 변화시키지 않고 설정값(SV)을 변경시켰을 경우에는 {C(S)-H(S)}만 변화시켜서 설정값(SV)에 대한 응답을 조작시킬 수 있다.In the equation (5), when the set value SV is changed without changing the response to the disturbance D, only the {C (S) -H (S)} is changed to change the set value. You can manipulate the response to (SV).

여기서 상기의 항 {C(S)-H(S)}가 설정값을 추적하기 위한 최적특성상태의 전달함수 C*(S)라고 한다면, 이 전달함수는 외란억제를 위한 최적특성상태로 조정되어진 전달함수 C(S)의 제어상수 값을 변경시키지 않고 설정값(SV)의 변화를 기본으로 하여 변화하게 되는 설정값에 따라 응답추적특성을 최적으로 하기 위하여 전달함수의 제어상수인 KP, T1및 TD에 대한 값을 각각 독립적으로 변경시켜서 얻도록 하여야 한다.If the term {C (S) -H (S)} is the transfer function C * (S) of the optimum characteristic state for tracking the set value, the transfer function is adjusted to the optimum characteristic state for disturbance suppression. In order to optimize the response tracking characteristics according to the set value that changes based on the change of the set value (SV) without changing the control constant value of the transfer function C (S), the control constants K P and T The values for 1 and T D should be changed independently of each other.

게다가, 설정값에 대한 제어응답을 조절하기 위해서는 최종 값의 정리를 만족하여야 하는바, 외란(D)은 일정하고 설정값(SV)의 일정값(a)이 단계적으로 변화하게 되면 편차 ESV=a가 정상상태에서는 0으로 되어지게 된다.In addition, in order to adjust the control response to the set value, the final value theorem must be satisfied. The disturbance D is constant and if the constant value a of the set value SV changes stepwise, the deviation E SV = a becomes 0 at steady state.

그리고, 상술한 바와 같은 조건을 만족하는 전달함수 C*(S)는 상기 식(3)에 나타나 있다.In addition, the transfer function C * (S) that satisfies the conditions described above is shown in Equation (3).

예컨대, 상술한 바와 같은 조건에 있어서, 조정매개변수 α,β 및 γ는 제어량(PV)에는 영향을 받지 않으며, 설정값(SV)에 대해서는 각각의 제어상수 KP, T1및 TD의 값이 변화함으로써 변화하게 된다.For example, under the conditions as described above, the adjustment parameters α, β and γ are not affected by the control amount PV, and for the set value SV, the values of the respective control constants K P , T 1 and T D , respectively. This change causes a change.

본 발명의 구현예에서는 이러한 전달함수 C*(S)를 실현시키기 위해서 보상연산부(33)로부터 제어연산부(39)의 출력에 보상량 a(S)가 공급되도록 구성시켰는 바, 이때의 전달함수 H(S)는 상기 식(2)으로 표시되게 된다.In the embodiment of the present invention, in order to realize the transfer function C * (S), the compensation amount a (S) is supplied from the compensation operation unit 33 to the output of the control operation unit 39, and the transfer function H at this time. (S) is represented by said Formula (2).

여기서 전달함수 H(S)는 다음과 같이 정리되어지는데, 이때의 보상량 a(S)는 설정값(SV)에 대한 조정매개변수 α,β 및 γ의 설정값에 근거한 비례, 적분 및 미분적동작의 각 보상연산에 의하여 결정되게 된다.Here, the transfer function H (S) is summarized as follows, where the compensation amount a (S) is proportional, integral and differential based on the set values of the adjustment parameters α, β and γ with respect to the set value SV. It is determined by each compensation operation of the operation.

Figure kpo00007
Figure kpo00007

여기서 상기 함수의 조정매개변수 α,β 및 γ에 대한 설정값은 상기 식(3)의 전달함수 C*(S)를 상기 식(4)으로 치환시키므로써 다음과 같은 결과를 얻을 수 있는데, 이때 설정값을 추적하기 위해서 최적특성조건에 대한 제어상수 KP *, T1 *및 TD *를 사용하게 된다. KP *, T1 *및 TD *의 값은 첨부도면 제13도 등에서 나타낸 CHR법에 의하여 구해진다.Here, the set values for the adjustment parameters α, β and γ of the function can be obtained by substituting the transfer function C * (S) of Equation (3) by Equation (4), where: To track the setpoint, the control constants K P * , T 1 * and T D * for the optimal characteristic condition are used. The values of K P * , T 1 * and T D * are obtained by the CHR method shown in FIG. 13 and the like.

우선 α값은First, the α value

Figure kpo00008
Figure kpo00008

와 같은 구해지며, 매개변수 β는 최종값정리에 의하여 다음과 같이 간략하게 설명되어 질 수 있다.The parameter β can be briefly described as follows by the final value theorem.

즉, β는That is, β

Figure kpo00009
Figure kpo00009

에서 구해지게 되는데, 여기서 βOIs obtained from where β O is

Figure kpo00010
Figure kpo00010

와 같이 구해지며, 또한 γ는Is obtained, and γ is

Figure kpo00011
Figure kpo00011

와 같이 구해진다.Obtained as

다음에 두 번째 조건으로는 최종값정리를 만족하는 상태에서 설명되어질 수 있는 바, 즉, 정상편차 ESV=a가 0으로 되게 하기 위해서는 다음과 같은 식이 성립되어야 한다.Next, the second condition can be explained in a state where the final value theorem is satisfied, that is, in order to make the normal deviation E SV = a equal to zero, the following equation must be established.

Figure kpo00012
Figure kpo00012

Figure kpo00013
Figure kpo00013

상기 식(11)을 만족시키기 위해서는 적분항이 가장 문제가 되는데, S→0에 대해서

Figure kpo00014
이므로 상기 식(11)의 분모분자가 동일한 값이 아닐 경우에는 상기 식(11)은 성립되지 않게 된다.In order to satisfy the above formula (11), the integral term is the most problematic, but for S → 0
Figure kpo00014
Therefore, when the denominator of the formula (11) is not the same value, the formula (11) is not satisfied.

이러한 이유로 인하여 적분시간 TI는 매개변수 α 또는 γ가 승산되어도 변하지 않도록 하기 위하여 상기 식(9)에서 보는 바와 같이 적분동작에 아주 근접된 1차지연(lag)을 사용하여 등가적으로 변하도록 구성시켰는바, 이러한 구성에 따라 최종값정리에 만족하도록 분자분모에 동일의 적분항을 제공하였고, 분자의 적분시간을 1차 지연으로 조정하였다.For this reason, the integral time T I is configured to change equivalently by using a first lag very close to the integral action, as shown in Equation (9) above, in order not to change even if the parameter α or γ is multiplied. In this configuration, the same integral term was provided to the denominator so as to satisfy the final value theorem, and the integration time of the molecules was adjusted to the first delay.

다음에는 , 종래에 보상에 대해서 곤란하게 사용되어진 적분시간을 1차지연의 사용으로 인하여 등가적으로 변경시켜서 얻어질 수 있는가를 설명하기로 하겠다.In the following, it will be explained whether the integral time, which is conventionally used for compensation, can be obtained by changing the equivalent time due to the use of the first delay.

상기 식(1), (3)에 의거하여 외란에 대한 적분항은

Figure kpo00015
이며, 설정값의 변화에 대한 적분항은(
Figure kpo00016
)로 표시된다.Based on the above formulas (1) and (3), the integral term for disturbance is
Figure kpo00015
The integral term for the change of the set value is (
Figure kpo00016
Is indicated by).

여기서 상기 두 적분항을 비교하면 다음과 같다. 즉 조절매개인자 β를 변화시키게 되면 외란에 대한 항을 고정시킬 때 제9도에 나타낸 바와 같이 설정값의 변화에 대해서 적분시간만 등가적으로 변하게 된다.Here, comparing the two integral terms is as follows. In other words, if the adjustment mediator β is changed, only the integral time is equivalent to the change of the set value as shown in FIG. 9 when the term for disturbance is fixed.

한편, 제9도에 있어서, 곡선(a)은 적분항

Figure kpo00017
에 대한 것이고, 곡선(b)은 1차지연
Figure kpo00018
에 대한 곡선으로써 곡선(a)로부터 치환된 것이며, 곡선(c)은 1차지연
Figure kpo00019
에 대한 곡선으로 곡선(a)로부터 치환된 것이다.On the other hand, in Fig. 9, the curve a is an integral term.
Figure kpo00017
Curve b is the first delay
Figure kpo00018
Curve for (a) is substituted from curve (a), curve (c) is the first delay
Figure kpo00019
The curve for is substituted from curve (a).

여기서 상기의 곡선(b)과 (c)는 곡선(a)에 대한 적분시간이 1차지연에 의하여 등가적으로 변경된 것으로써 식(8)에 표시한

Figure kpo00020
와 근사값을 갖게되며, βO에 대한 최적 값은 실제 시뮬레이션(simulation)에 의하여 2% β의 형태로 얻어지게 된다.Here, the curves (b) and (c) are expressed in equation (8) as the integral time for the curve (a) is changed equivalently by the first delay.
Figure kpo00020
It has an approximation and, and the optimum value for β O is obtained in the form of 2% β by actual simulation.

또한 1차지연의 전달함수는 β의 값에 의하여 출력이 결정되어지게 되면 적분시간은 β의 값이 증가하게 되면 곡선(a)(b)(c)의 순서대로 증가하게 된다.Also, when the output of the first delay transfer function is determined by the value of β, the integration time increases in the order of curves (a) (b) (c) when the value of β increases.

게다가 실제제어에 있어서, 적분시간의 변경에 필요한 간격은 프로세스응답에 대한 시간(적분연산의 적분시간 TI)의 정도로 나타나게 되는데, 이 정도에서의 적분은 선형에 가깝게 된다.In addition, in actual control, the interval required for changing the integral time is represented as the time for the process response (integral time T I of the integral operation), and the integration at this degree becomes nearly linear.

또다른 형태로 각 응답의 1차지연에 따른 치환성분은 곡선(ⅰ)(ⅱ)으로 나타남을 알 수 있다.In another form, the substitution component according to the first delay of each response can be seen as a curve (ii).

상술한 바와 같이 곡선(a)을 기준으로 하여 볼 때 적분시간 TI는 β가 양의 방향으로 증가하면 증가하게 되고 β가 음의 방향으로 증가하게 되면 적분시간을 감소하게 된다.As described above, the integral time T I increases when β increases in the positive direction and decreases the integration time when β increases in the negative direction.

다음에는 본 발명의 구현예의 연산과 제어상수 및 조절매개인자를 각각 조절하는 방법에 관하여 설명하기로 하겠다.Next, a description will be given of the operation of the embodiment of the present invention and a method for adjusting the control constant and the adjustment mediator respectively.

즉, 조절방법으로써는 첫째로, 프로세스특성(프로세스의 시간상수 T, 사장시간 L 및 게인 K)을 먼저 결정하고, 이러한 값을 기초로 하여 CHR법이나 다른 방법으로 조절하는 방법이 있고, 둘째로는 불완전하게 프로세스특성의 얻어진 상태하에서 설정값에서의 계단응답이 원하는 응답과 같아질 수 있도록 제어상수를 조절하는 방법이 있다.In other words, as a control method, first, the process characteristics (time constant T of the process, dead time L, and gain K) of the process are first determined, and based on these values, there is a method of adjusting by CHR method or another method. There is a way to adjust the control constant so that the step response at the set value can be equal to the desired response under incompletely obtained process characteristics.

상기의 첫 번째 방법에 있어서, 외란억제를 위한 최적 추적상태와 설정값을 추적하기 위한 최적 특성상태의 두 제어상수인 KP, T1및 TD및 KP *, T1 *및 TD *는 상기 식 (7),(9) 및 (10)에 상기 제어상수를 치환시켜서 조절매개인자 α,β 및 γ를 연산하기 위하여 계산되어지게 된다.In the first method, the two control constants K P , T 1 and T D and K P * , T 1 * and T D * , which are the optimum tracking state for disturbance suppression and the optimum characteristic state for tracking the set value Is calculated in order to calculate the control mediators α, β and γ by substituting the control constants in equations (7), (9) and (10).

한편, 여러 용도에 사용되어지는 상기의 두 번째 방법에 있어서는 먼저 제어연산부(39)에 대한 제어상수 KP, TI및 TD는 설정값(SV)이 단계적으로 변화됨에 따라 제어량(PV)이 외란억제를 위한 최적특성상태와 같은 응답을 가지도록 조정되어지는데, 이때 조절매개인자는 설정값을 추적하기 위하여 원하는 최적특성상태에 대한 응답으로 이득(lead)되도록 수정되어진다.On the other hand, in the second method used in various applications, the control constants K P , T I, and T D for the control operation unit 39 are first controlled by the control value PV as the set value SV is gradually changed. It is adjusted to have the same response as the optimum characteristic state for disturbance suppression, wherein the adjustment mediator is modified to gain in response to the desired optimal characteristic state in order to track the set value.

예를 들면, 만일 시뮬레이션이 제어대상(37)의 전달함수For example, if the simulation is a transfer function of the control object 37

Figure kpo00021
Figure kpo00021

에 대하여 r=0(비례 및 적분보상연산인 경우)으로 되면 그 응답은 제10도 및 제11도에서 표시한 바와 같이 개인차 α와β의 값에 따라 변화하게 된다.If r = 0 (in proportional and integral compensation operation), the response changes according to the values of the individual differences α and β as shown in FIGS. 10 and 11.

더욱이, 본 발명의 구현예는 매개인자들에 의하여 그 응답이 조정되어지도록 구성되어 있으므로 매개인 α값의 변화에 따라 여러 형태의 제어가 가능하게 된다.Furthermore, the embodiment of the present invention is configured such that the response is adjusted by the mediators, so that various forms of control are possible according to the change of the mediator α value.

즉, 제10도에서 α=0으로 설정되면 I-PD제어가 되고, α=1로 설정될 경우에는 종래와 같은 외란억제 특성상태로 제어되도록 이득되어지는바, 여기서 매개인자 α는 제어 상태중 비례게인 KP를 제어하는 것이며, 이 값을 0

Figure kpo00022
α
Figure kpo00023
1의 상태로 변화시킴에 따라 응답의 상승특성과 오우버슈우트의 특성을 선택할 수 있게 된다.That is, if α = 0 in FIG. 10, I-PD control is achieved, and if α = 1, it is gained to be controlled in the conventional disturbance suppression characteristic state, where the parameter α is in the control state. Control the proportional gain K P , and set this value to 0.
Figure kpo00022
α
Figure kpo00023
By changing to the state of 1, you can select the rising characteristic of the response and the characteristic of the overshoot.

또한, β는 적분시간 TI을 변경시키기 위한 것이며, 제11도에 나타낸 바와 같이 이 값에 의하여 응답곡선의 상승에는 영향을 끼치지 않고, 오우버 슈우트를 개선시킬 수 있다.Further, β is for changing the integration time T I , and as shown in FIG. 11, the overshoot can be improved without affecting the rise of the response curve.

실제로 시뮬레이션에 있어서는 α=0.4 및 β=0.15일 때 최적 특성상태가 나타나게 된다.In practice, the optimum characteristic state appears when α = 0.4 and β = 0.15.

더욱이 γ는 미분시간 TD를 변경시키기 위한 것이며, 이에 따라 응답곡선 상승특성이 변경되게 된다.Furthermore, gamma is for changing the derivative time T D , and thus the response curve rising characteristic is changed.

이와 같이 하여 제어상수 KP, TI및 TD와 조절매개변수 α,β 및 γ가 상술한 바와 같이 설정되면, 제어대상(37)에 외란(D)이 인가되었을 경우에 그에 따른 제어량(PV) 의 변동이 설정값(SV)과의 편차로써 제어연산부 (39)에 공급되며, 여기에서 외란억제 최적특성상태의 제어상수에 기인하여 조절출력(U)이 연산되고, 연산부(41)에 출력되어지게 된다.In this way, when the control constants K P , T I and T D and the adjustment parameters α, β and γ are set as described above, the control amount PV according to the disturbance D is applied to the control object 37. ) Is supplied to the control operation unit 39 as a deviation from the set value SV, where the adjustment output U is calculated based on the control constant of the disturbance suppression optimum characteristic state, and is output to the operation unit 41. Will be.

한편, 연산부(41)에서는 설정값(SV)이 변하지 않기 때문에 보상연산부(33)로부터 출력되는 보상량(a(S))도 변하지 않게 되며, 조작량(MV)이 제어대상(37)으로 출력되므로 외란(D)의 변화는 초기에 억제되게 된다.On the other hand, since the set value SV does not change in the calculation unit 41, the compensation amount a (S) output from the compensation calculation unit 33 does not change, and the manipulated value MV is output to the control object 37. The change in disturbance D is initially suppressed.

더욱이 설정값(SV)이 변화되었을 경우에는 이 변화부분에 대한 편차(E)에 대해서도 제어연산부(39)는 외란억제상태에서 연산을 실시하는데, 설정값(SV)의 변화부분에 대해서는 보상연산부(33)에서 조정매개인자에 근거하여 연산된 보상량 a(S)이 연산부(41)에서 감산되어 제어대상(37)에 출력되고, 설정값(SV)에도 가장 적절하게 응답되도록 보상되어지게 된다.In addition, when the set value SV is changed, the control calculation unit 39 also performs calculation in the disturbance suppression state for the deviation E for the change portion, whereas the compensation calculation unit is applied to the change portion of the set value SV. The compensation amount a (S) calculated based on the adjustment mediator in 33) is subtracted by the calculation unit 41, output to the control object 37, and compensated so as to respond most appropriately to the set value SV.

이와 같이 본 발명에 따르면 첫째, 외란억제상태로 조정된 제어상수를 실질적으로 설정값추적상태로 보정할 수 있으므로 외란억제 및 설정값추적의 양특성을 동시에 실현할 수 있으며, 둘째로는 외란억제상태 및 설정값추적상태에 대한 상수 모두 서로 독립적으로 조정될 수 있고, 상기 두가지 모두 자유자재로 최적상태로 선택되어질 수 있으며, 셋째로, 설정값(SV)에 대한 제어량(PV)의 응답이 최적화 되도록 제어상수를 제어한 후에 조절 매개변수를 선택하므로 현실적으로 가능할뿐아니라 조절의 확실성 및 용이성이 높아지고 단시간 내에 조절될 수 있는 장점이 있으며, 넷째로, 제어연산부(39)에 대하여 보상연산부(33)의 증진이 실현 가능하므로 기존의 제어장치에도 용이하게 적용될 수 있으며, 다섯째로 종전까지도 불가능하게 여겨지던 적분시간 TI를 등가적이긴 하지만 보상할 수 있으므로 적분프로세스(무정위 프로세스)에 대해서 제어성을 크게 향상시킬 수 있었다.Thus, according to the present invention, first, since the control constant adjusted to the disturbance suppression state can be substantially corrected to the set value tracking state, both characteristics of disturbance suppression and set value tracking can be simultaneously realized, and secondly, the disturbance suppression state and Both constants for the setpoint tracking state can be adjusted independently of each other, and both of them can be freely selected optimally. Third, control constants to optimize the response of the control amount PV to the setpoint SV. Since the control parameter is selected after the control parameter, it is not only practically possible, but also has the advantage of being able to adjust the reliability and ease of adjustment in a short time. Fourth, the enhancement of the compensation operator 33 with respect to the control operator 39 is realized. Because it is possible, it can be easily applied to the existing control device. Fifth, the integration time T which was considered impossible until the past Equivalent to I , but compensable, has greatly improved control over the integral process.

이와 같은 이유는 적분프로세스에서 외란억제 최적특성상태의 적분시간이 유한한 것에 대하여 설정값추적 최적특성상태의 적분시간을 무한하게 하지 않으면 안되며, 상기의 두 상태에서 최적제어성을 얻기 위해서는 할 수 없이 적분시간을 변경할 수 있는 구성으로 할 필요가 있기 때문이다.For this reason, the integral time of the set value tracking optimal characteristic state must be infinite for the finite integral time of the disturbance suppression optimal characteristic state in the integral process, and in order to obtain optimum controllability in the two states, It is because it is necessary to set it as the structure which can change integral time.

또한, 제2도에 나타낸 바와 같이 CHR법에 의해서도 단지 적분시간은 외란억제에 대해서는 제어대상의 불필요한 사장시간(L), 설정값에 대해서는 제어대상의 시간상수(T)에 대해 각각 상이한 매개변수에 의하여 결정되는 것이므로 이러한 것을 보상하여 제어성을 크게 개선시킬 필요성이 있는 것이다.In addition, as shown in FIG. 2, the CHR method also allows the integral time to be set to different parameters for the undesired dead time (L) of the control object for disturbance suppression and the time constant (T) of the control object for the set value. Because it is determined by the need to compensate for such a need to greatly improve the controllability.

또한, 상술한 바와 같은 구현예에서는 제어연산부(39)가 비례 적분 및 미분의 각 연산을 실행하고, 보상연산부(33)도 각각 대응하는 비례, 적분 및 미분의 각 연산을 실행하는 것으로 설명되었으나, 본 발명의 제어연산부(39)는 적어도 제어성 향상의 중핵을 이루는 제어연산을 실행하는 구성이면 좋은바, 예컨대 본 발명은 설정값 추적특성과 외란억제특성의 적분시간을 조절할 수 있는 특징이 있는 것이다.In addition, in the above-described embodiment, the control operation unit 39 executes each operation of the proportional integration and derivatives, and the compensation calculation unit 33 also performs each operation of the corresponding proportional, integration and derivatives, respectively. The control operation unit 39 of the present invention may be configured to execute at least a control operation that forms the core of improved controllability. For example, the present invention is characterized in that the integration time of the set value tracking characteristic and the disturbance suppression characteristic can be adjusted. .

또한, 보상연산부(33)에 관해서도 지연요소에 의한 등가적인 적분보상연산을 중심으로 하여 희망하는 설정값 추적 응답에 따라 적분을 단독으로 또는 적분과 비례 또는 미분을 선택적으로 조합시켜 구성하면 더욱 좋다.In addition, the compensation calculation unit 33 may be configured by combining integrals alone or by selectively combining integrals with proportions or derivatives in accordance with a desired set value tracking response centered on an equivalent integral compensation operation based on a delay element.

예를 들면, 오우버 슈우트 제어만으로 좋다면 적분단독의 보상으로도 되며, 상승응답특성의 향상정도에 따라 비례 또는 미분이나 비례와 미분을 조합하게 되면 더욱 좋아진다.For example, if only the overshoot control is sufficient, it can be compensated for integral alone, and it is better if proportional or derivative, or combination of proportional and derivative depending on the improvement of the rising response characteristic.

더욱이 상술한 바와 같은 구현예에서는 제어연산부(39)의 미분제어로써 일반적으로 빈번하게 사용되고 있는 불완전미분을 이용한다고 설명하였으나, 본 발명은 말할 나위도 없이 완전미분의 사용으로도 동일한 효과를 얻을 수 있는 것이다.Furthermore, in the above-described embodiment, it has been described that the incomplete derivative, which is frequently used frequently, is used as the derivative control of the control operation unit 39. However, the present invention can be achieved by using the complete derivative. will be.

즉, 미분의 의미로써는 완전미분과 불완전미분 모두를 포함하고 있다는 것이다.In other words, the derivative means that it contains both complete and incomplete derivatives.

[설정값 보상][Set value compensation]

이 형태의 보상부는 시스템 상에서 발생되는 외란억제특성에 대하여 영향을 받지않도록 하기 위하여 편차연산부의 전단계에서 연산되어지는 프로세스 제어장치에 적용되어질 수 있도록 되어있는 것이다.This type of compensator is intended to be applied to a process control device that is calculated at the previous stage of the deviation calculator in order not to be affected by the disturbance suppression characteristics generated in the system.

첨부도면 제12도 내지 제22도는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제2구현예로부터 제6구현예의 구성을 나타낸 것으로써 본 발명의 제1구현예와 동일구성에 관해서는 동일부호를 붙여서 설명을 생략하기로 한다.12 to 22 show the configuration of the sixth embodiment to the sixth embodiment of the process control apparatus according to the present invention, and the same configuration as the first embodiment of the present invention will be described with the same reference numerals. It will be omitted.

한편, 본 발명의 구현예는 보상 연산부(47)를 설정값에 대한 편차연산부(35)의 전 단계에 설치한 것으로써, 이것은 상술한 바와 같은 제1구현예는 외란억제 최적상태로 조정되는 제어상수 KP, TI및 TD가 설정값변화에 대하여 설정값추적 최적상태로 실제적으로 보상되게 하기 위해 보상연산부(33)로부터의 보상량 a(S)가 제어연산부(39)에서 설정값 변화에 의한 부분편차가 포함된 외란억제상태로 연산되어지게 되어 있다.On the other hand, in the embodiment of the present invention, the compensation calculation unit 47 is installed at the previous stage of the deviation calculation unit 35 with respect to the set value, which means that the first embodiment as described above is controlled to the disturbance suppression optimal state. In order for the constants K P , T I and T D to be substantially compensated for the set value tracking optimum in the set value tracking optimum state, the compensation amount a (S) from the compensation operation unit 33 is changed in the set value in the control operation unit 39. It is to be calculated in the disturbance suppression state that includes the partial deviation by.

이와 같은 연산결과는 조절출력에 첨가되게 하기 위하여 보상되어지게 된다.Such calculation result is compensated for to be added to the regulation output.

이와 반대로 본 구현예에서는 설정값(SV)의 변화에 대하여 보상연산부(47)가 미리 제어연산부의 외란억제상태의 제어상수를 실제적으로 설정값추적상태의 제어상수로 수정하도록 하는, 즉 보상량에 의하여 변경되도록 하는 보상연산이 실시되고, 그 결과가 편차연산부(39)에 공급되는 구성형태로 이루어져 있다.On the contrary, in the present embodiment, the compensation calculation unit 47 corrects the control constant of the disturbance suppression state of the control operation unit to the control constant of the setting value tracking state in advance in response to the change of the set value SV, that is, to the compensation amount. Compensation operation for changing by means is performed, and the result is configured in the form of supply to the deviation calculation unit 39.

예컨대 제12도에 표시한 본 구현예의 제어응답은 다음과 같은 식으로 표시된다.For example, the control response of the present embodiment shown in FIG. 12 is expressed as follows.

Figure kpo00024
Figure kpo00024

상기 식(28)으로부터 외란(D)에 대한 응답은 변화하지 않고 설정값(SV)에 대한 응답을 조작하려면 전달함수 H(S)·C(S)를 변경시키면 된다.In order to operate the response to the set value SV without changing the response to the disturbance D from the equation (28), the transfer functions H (S) and C (S) may be changed.

제13도는 보상연산부(47)와 같이 지연/이득연산수단으로써 이용되는 본 발명의 제2내지 제4구현예에 대한 전달함수를 나타낸 것으로써, 각 구현예에 따른 총괄 조절모오드(overall adjusting modes)를 표시하여 나타내었다.FIG. 13 shows a transfer function for the second to fourth embodiments of the present invention used as a delay / gain operation means such as the compensation operation unit 47, and shows overall adjusting modes according to each embodiment. ) Is indicated.

예컨대, 총괄 조절 모오드에 대한 표현은 그 기술을 설명하는데 도움이 되고 있는바, 상기 표현이 포함하고 있는 4가지의 심볼(simbols)은 주로 P, I, D 및 하이폰(hyphen)이다.For example, a representation of a generic regulatory mode helps explain the technique, with the four symbols included in the representation being primarily P, I, D, and hyphens.

여기서 하이폰이 없는 표현은 자유도가 1인 형태의 시스템을 나타내는 것으로써, 예를 들면 PI모오드는 단지 시스템 상에서 발생되는 설정값 추적특성과 외란억제에 대한 비율과 적분상수의 항에 의해서만 조절되어질 수 있는 시스템을 나타낸 것이다.In this case, the expression without hi-phone represents a system having a degree of freedom of 1, for example, PI mode can only be adjusted by terms of set point tracking characteristics occurring in the system and the ratio of the disturbance suppression and the integral constant. It shows a system that can.

즉, 상기 양특성에 대하여 서로 상이한 제어모오드를 가지고 있는 하나의 하이폰 조절모오드로써 표현되어지게 되는데, 여기서 하이폰을 리이드하는 심볼은 하이폰을 추적하는 심볼이 단지 외란억제 특성만으로 표현될 때 두 특성의 조절 모오드로 나타나게 되는바, 예를 들면 I-P는 외란억제 특성이 비례동작만을 거치게 될 때 양특성에 대한 적분시간이 조절되어지도록 조절 모오드로써 나타나게 된다.In other words, it is represented as one high-phone control mode having different control modes for the two characteristics, where the symbol that leads the high-phone symbol can be represented only by the disturbance suppression characteristics. When the two characteristics appear as a control mode, for example, the IP appears as a control mode so that the integration time for both characteristics is adjusted when the disturbance suppression characteristic is subjected to only proportional motion.

만일 리이드되는 심볼과 추적하는 심볼이 동일한 심볼이라고 한다면 그 표현은 자유도가 2인 시스템이라고 할 수 있으며, 심볼의 셋트(set)가 3개일 경우에는 2개의 하이폰에 의하여 각각 다르게 연결되는바, 예컨대 리이드되는 모오드는 설정값 추적특성에 대하여 나타나게 되고, 최종모오드는 외란억제특성에 대하여 나타나게 되며 중간모오드는 양특성 사이에서 나타나게 된다.If the symbol being read and the symbol being traced are the same symbol, the representation is a system with two degrees of freedom, and if three sets of symbols are connected to each other by two hi-phones, for example, The leaded mode appears for the setpoint tracking characteristic, the final mode appears for disturbance suppression, and the intermediate mode appears between the two.

예를 들면 P-I-P는 양특성에 대하여 비율조절의 자유도가 2이고, 적분동작의 자유가 1로써 수행되도록 하는 조절 모오드이다.For example, P-I-P is a control mode in which the freedom of ratio adjustment is 2 for both characteristics and the freedom of integration operation is performed by one.

(1,1)설정 No 1.1 표준형 PI제어(1,1) Setting No 1.1 Standard PI Control

α=1 일 때 H(S)=1로 리이드(lead)시키는 종래의 표준형 PI제어이다.This is a conventional standard PI control that leads to H (S) = 1 when α = 1.

(1,2) 설정 No 1,2 P-I제어(1,2) Setting No 1,2 P-I control

α=0일 때

Figure kpo00025
이다.when α = 0
Figure kpo00025
to be.

이것은 설정값에 대하여 필터(filter)가 부착된 PI제어가 된다. 이러한 경우에 PI제어에 대한 PI매개인자는 외란억제 최적 PI매개인자에 설정되며 이득/지연연산수단(31)에 대한 시간상수는 적분시간 TI에 설정되게 된다.This is a PI control with a filter on the set point. In this case, the PI mediator for PI control is set at the disturbance suppression optimal PI mediator and the time constant for the gain / delay calculation means 31 is set at the integral time T I.

이와 같은 설정에 의하며 PI제어는 외란의 변화나 설정값변화에 대해서 최적상태가 되므로 자유도가 2인 PI제어 시스템이 얻어지게 된다.With this setting, the PI control becomes optimal for disturbance change or set value change, so a PI control system with 2 degrees of freedom is obtained.

여기서 측정값(PV)의 변화에 대해서는Here, the change in measured value (PV)

Figure kpo00026
Figure kpo00026

이므로 PI동작이 된다.Therefore, PI operation is performed.

그리고, 설정값(SV)의 변화에 대해서는The change in the set value SV is

Figure kpo00027
Figure kpo00027

이 되며 소위 I-P제어방식이 된다.This is the so-called I-P control method.

(1,3) 설정 No 1,3 P-I-P제어(1,3) Setting No 1,3 P-I-P control

0<α<1일 경우에는If 0 <α <1

Figure kpo00028
Figure kpo00028

가 되며, 다음에 증명하겠지만 전체적으로 P-I-P제어가 된다.As will be shown next, the overall control is P-I-P.

여기서 I(적분)는 설정값과 측정값이 공통적으로 동작하는 것을 의미하며, P(비례)는 설정값변화에 대한 값과 측정값변화에 대한 값이 독립적으로 설정될 수 있다는 것을 의미한다.Here, I (integral) means that the set value and the measured value operate in common, and P (proportional) means that the value for the set value change and the value for the measured value change can be set independently.

측정값(PV)변화에 대해서는For changes in measured value (PV)

Figure kpo00029
Figure kpo00029

가 되며 PI동작이 된다.And PI operation.

설정값(SV)변화에 대해서는For change of SV

Figure kpo00030
Figure kpo00030

가 된다.Becomes

상기 식(30)을 식(29)와 비교하여 보면 상술한 표현은 설정값(SV)변화에 대한 비례항 KP×α가 첨가되었으므로 외란특성을 변화시키지 않고 설정값변화에 대한 추적특성을 α값의 변화에 따라서 개선되도록 되어 있음을 알 수 있다.Comparing Eq. (30) with Eq. (29), the above-described expression was added with the proportional term K P × α for the change in SV, and the tracking characteristic for the change in the set value was changed without changing the disturbance characteristic. It can be seen that the improvement according to the change.

한편, 제14a도는 α값이 다를 때 이득/지연연산수단(31)의 출력을 표시한 도면으로써, 예컨대 α=0, α=1 및 0<α1일 때 설정값(SV)이 계단변화하고 있음을 나타내고 있으며, 제14b도는 상술한 값에 따라서 측정값(PV)의 변화를 보여주고 있는 도면이다.On the other hand, Fig. 14A is a diagram showing the output of the gain / delay calculation means 31 when the? Value is different, for example, when the set value SV changes stepwise when? = 0,? = 1 and 0 <? 1. FIG. 14B is a diagram showing a change in the measured value PV in accordance with the above-described values.

(2,1) 설정 No 2,1 표준 PID제어(2,1) Setting No 2,1 Standard PID control

α=1이고 δ=1일 때 전달함수 H(S)=1이므로, 이것은 종래의 표준 PID제어이다.Since the transfer function H (S) = 1 when α = 1 and δ = 1, this is a conventional standard PID control.

(2,2) 설정 No 2,2 I-PD제어(2,2) Setting No 2,2 I-PD control

α=0이고 δ=0일 때 전달함수 H(S)는When α = 0 and δ = 0, the transfer function H (S) is

Figure kpo00031
Figure kpo00031

와 같으며, 이것은 설정값에 대하여 필터(filter)가 부착된 PID제어이다. 이러한 경우에 PID제어에 대한 PID매개인자는 외란억제에 대한 최적매개인자로 설정되며, 이득/지연연산부(31)에 대한 매개인자도 PID매개인자와 동시에 설정되게 된다.This is the same as the PID control with a filter on the set value. In this case, the PID mediator for PID control is set as the optimal mediator for disturbance suppression, and the parameters for the gain / delay calculation unit 31 are also set at the same time as the PID mediator.

이에 따라 외란변동이나 설정값변화에 대하여 최적상태가 되며, 자유도가 2인 PID제어시스템으로 됨을 알 수 있다.As a result, it becomes the optimum state against disturbance fluctuation or set value change, and it can be seen that it becomes PID control system with 2 degrees of freedom.

측정값(PV)변화에 대해서는For changes in measured value (PV)

Figure kpo00032
Figure kpo00032

가 되며, PID동작이 된다.And PID operation.

또한, 설정값(SV)변화에 대해서 그 전달함수는Also, for the change of SV, the transfer function

Figure kpo00033
Figure kpo00033

이며, 이것은 소위 I-PD제어시스템으로 알려져 있다.This is known as the so-called I-PD control system.

(2,3) 설정 No 2,3 P-PI-PD제어(2,3) Setting No 2,3 P-PI-PD control

0<α<1이며 δ=0일 때 전달함수 H(S)는When 0 <α <1 and δ = 0, the transfer function H (S) is

Figure kpo00034
Figure kpo00034

가 되며, 다음에 증명하겠지만 전체적으로는 P-I-PD제어가 되는바, I(적분)는 설정값과 측정치에 따라 공통적으로 동작되며, P(비례)는 설정값 변화에 대한 값과 측정치 변화에 대한 값에 따라 독립적으로 설정되며, D(미분)는 단지 측정값에 대하여 동작되는 것을 의미한다.In general, PI-PD control is performed. I (integral) is operated in common according to the set value and measured value, and P (proportional) is the value for set value change and measured value change. Are set independently, and D (derived) is meant to operate only on the measured value.

측정값변화에 대해서는Regarding measured value change

Figure kpo00035
Figure kpo00035

가 되며 PID동작이 된다.And PID operation.

설정값 변화에 대해서는Regarding the set value change

Figure kpo00036
Figure kpo00036

가 되며, 상기 식을 식(31)과 비교하여 보면, 여기에는 설정값변화에 대한 비례항 KP×α가 첨가되었으므로 외란억제 특성을 변화시키지 않고 설정값 변화에 대한 추적특성을 α의 값에 따라 개선이 가능하게 되어 있다.Comparing the above equation with Eq. (31), since the proportional term K P × α is added to the set value change, the tracking characteristic for the set value change is changed according to the value of α without changing the disturbance suppression characteristic. Improvement is possible.

즉, 이것은 P-I-PD제어방식임을 알 수 있다.That is, it can be seen that this is a P-I-PD control method.

(2,4) 설정 No 2,4 D-I-PD제어(2,4) Setting No 2,4 D-I-PD control

α=0이고 0<δ<1 일 때 전달함수 H(S)는When α = 0 and 0 <δ <1, the transfer function H (S) is

Figure kpo00037
Figure kpo00037

가 되는바, 다음에 증명하겠지만 전체적으로는 D-I-PD 제어방식이 되게된다. 다른 한편으로 측정값변화에 대해서는As will be demonstrated later, it becomes a D-I-PD control system as a whole. On the other hand,

Figure kpo00038
Figure kpo00038

로써 PID동작이 된다.This is the PID operation.

설정값 변화에 대해서는Regarding the set value change

Figure kpo00039
Figure kpo00039

가 되며, 설정값 변화에 대한 ID동작이 된다.It becomes the ID operation for setting value change.

따라서, 상술한 것을 요약하여보면 전체적으로 D-I-PD제어방식이 된다.Therefore, summarizing the above, it becomes a D-I-PD control system as a whole.

(2,5) 설정 No 2,5 PD-I-PD제어(2,5) Setting No 2,5 PD-I-PD control

0<α<1 이고 0<δ<1 일 때When 0 <α <1 and 0 <δ <1

Figure kpo00040
Figure kpo00040

되며, 다음에 증명하겠지만, 전체적으로 PD-I-PD제어방식이 된다. 다른 한편으로 측정값변화에 대해서는As will be demonstrated next, it becomes a PD-I-PD control system as a whole. On the other hand,

Figure kpo00041
Figure kpo00041

로써 PID동작으로 리이드 되어진다.This leads to PID operation.

설정값 변화에 대해서는Regarding the set value change

Figure kpo00042
Figure kpo00042

이며, PID동작이 된다.And PID operation.

따라서 상술한 것을 요약하여보면 이것은 PD-I-PD제어방식이 되게 된다.Therefore, summarizing the above, this becomes the PD-I-PD control method.

(3,1) 설정 No 3,1 PV 미분선행형 PID제어(3,1) Setting No 3,1 PV Differential Linear PID Control

제15도는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제4구현예의 구성을 나타낸 것으로써 본 구현예에서는 이득/지연연산수단(47)에 2개의 요소 47A와 47B가 연속적으로 연결되어 이루어져 있으며, 이러한 경우에는 이득/지연연산수단에 대한 전달함수등이 제2도에 표시되어 있다.15 shows the configuration of the fourth embodiment of the process control apparatus according to the present invention. In this embodiment, two elements 47A and 47B are continuously connected to the gain / delay calculation means 47. In this case, The transfer function for the gain / delay calculation means is shown in FIG.

H1=δ·TD H 1 = δ T D

H2=γ·δ·TD=γ·H1(γ=0.1 내지 0.3)H 2 = γ · δ · T D = γ · H 1 (γ = 0.1 to 0.3)

애널로그(analog)조절계의 경우는 γ=0.1이지만, 디지털 (digital)연산의 경우에는 γ=0.3정도가 적당하다.Γ = 0.1 for an analog control system, but γ = 0.3 for a digital operation.

(α=1, δ=0으로 설정되는 경우)(when α = 1, δ = 0)

α=1과 δ=0일 때, 이득/지연요소에 대한 전달함수 H(S)=1이 되며, 이것은 종래의 PV 미분선행형 PID제어가 된다.When α = 1 and δ = 0, the transfer function H (S) = 1 for the gain / delay element becomes the conventional PV differential linear PID control.

(3,2) 설정 No 3,2 I-PD제어(3,2) Setting No 3,2 I-PD control

(α=δ=0으로 설정되는 경우)(when α = δ = 0 is set)

α=δ=0일때 이득/지연요소의 전달함수 H(S)는When α = δ = 0, the transfer function H (S) of the gain / delay element is

Figure kpo00043
Figure kpo00043

이 되며, 여기서 설정값 필터는 PV 미분선행형 PID제어가 됨을 알 수 있고, 다음에 증명하겠지만 전체적으로 I-PD제어가 되게 된다.Here, it can be seen that the set value filter is PV differential linear PID control, and as will be demonstrated later, it becomes I-PD control as a whole.

측정값(PV)변화에 대해서는For changes in measured value (PV)

Figure kpo00044
Figure kpo00044

가 되며, PID제어가 된다.And PID control.

설정값(SV)변화에 대해서는For change of SV

Figure kpo00045
Figure kpo00045

가 되며, I동작이 된다.Becomes I operation.

따라서 이것을 종합하게 되면, 소위 I-PD제어가 된다.Therefore, when this is combined, so-called I-PD control is achieved.

(3,3) 설정 No 3,3 P-I-PD제어(3,3) Setting No 3,3 P-I-PD control

(0<α<1 와 δ=0으로 설정될 경우)(When 0 <α <1 and δ = 0 are set)

0<α<1와 δ=0일 때 이득/지연요소에 대한 전달함수는When 0 <α <1 and δ = 0, the transfer function for the gain / delay factor is

Figure kpo00046
Figure kpo00046

가 되며, 다음에 증명하겠지만 상기 표시한 것을 종합하게 되면 P-IPD제어가 된다.As will be shown next, the above-described display results in P-IPD control.

측정값(PV)변화에 대해서는For changes in measured value (PV)

Figure kpo00047
Figure kpo00047

가 되며, PID동작이 된다.And PID operation.

한편, 설정값(SV)변화에 대해서는On the other hand, the change of the set value (SV)

Figure kpo00048
Figure kpo00048

가 되며, PI동작이 된다.And PI operation.

따라서 이것을 종합하게 되면 P-I-PD제어가 된다.Therefore, when this is combined, it becomes P-I-PD control.

(3,4) 설정 No 3,4 D-I-PD제어(3,4) Setting No 3,4 D-I-PD control

(α=0 과 0<δ<2로 설정될 경우)(when α = 0 and 0 <δ <2)

α=0과 0<δ<2일 때 이득/지연요소의 전달함수는When α = 0 and 0 <δ <2, the transfer function of gain / delay

Figure kpo00049
Figure kpo00049

가 되며, 다음에 증명하겠지만 이것은 D-I-PD제어가 된다.As will be shown next, it becomes D-I-PD control.

측정값(PV)변화에 대해서는For changes in measured value (PV)

Figure kpo00050
Figure kpo00050

가 되며, PD동작이 된다.It becomes the PD operation.

한편, 설정값(SV)변화에 대해서는On the other hand, the change of the set value (SV)

Figure kpo00051
Figure kpo00051

가 되며, ID동작이 된다.And ID operation.

따라서 이것을 종합하게 되면 상기 표현은 D-I-PD제어가 된다.Thus, when summed up this expression, the expression becomes D-I-PD control.

(3,5) 설정 No 3,5 PD-I-PD제어(3,5) Setting No 3,5 PD-I-PD control

(0<α<1 과 0<δ<2로 설정될 경우)(When set to 0 <α <1 and 0 <δ <2)

0<α<1 과 0<δ<2일 때 이득/지연요소에 대한 전달함수는For 0 <α <1 and 0 <δ <2, the transfer function for gain / delay

Figure kpo00052
Figure kpo00052

가 되며, PD-I-PD제어가 된다.And PD-I-PD control.

여기서 측정값(PV)변화에 대해서는Here, the measured value (PV) change

Figure kpo00053
Figure kpo00053

되며, PID동작이 된다.And PID operation.

한편, 설정값(SV)변화에 대해서는On the other hand, the change of the set value (SV)

Figure kpo00054
Figure kpo00054

가 되며, 간접형 PID동작이 된다.And indirect PID operation.

따라서 이것을 종합하게 되면 PD-I-PD제어가 된다.Therefore, when this is combined, it becomes PD-I-PD control.

(3,6) 설정 No 3,6 표준형 PID(3,6) Setting No 3,6 Standard PID

(α=1 과 δ=1로 설정되는 경우)(when α = 1 and δ = 1 are set)

α=1 과 δ=1일 때 이득/지연요소에 대한 전달함수는For α = 1 and δ = 1, the transfer function for gain / delay

Figure kpo00055
Figure kpo00055

가 되며, 다음에 증명하겠지만 이것은 표준형 PID제어가 된다.As will be demonstrated next, it becomes standard PID control.

여기서 측정값(PV)변화에 대해서는Here, the measured value (PV) change

Figure kpo00056
Figure kpo00056

가 되며 PID동작이 된다.And PID operation.

한편, 설정값(SV)변화에 대해서는On the other hand, the change of the set value (SV)

Figure kpo00057
Figure kpo00057

되며, 간섭형 PID동작이 된다.And interference type PID operation.

따라서 이것을 종합하게 되면 표준형 PID제어가 된다.Therefore, when this is combined, it becomes standard PID control.

(4) PID-PI제어(4) PID-PI control

본 발명의 제1구현예에서 설명한 바와 같이 시스템전달함수에 대한 표준형 제어시스템을 성립시키기 위하여 제12도의 시스템전달함수를 결정할 수 있다.As described in the first embodiment of the present invention, the system transfer function of FIG. 12 may be determined to establish a standard control system for the system transfer function.

한편, 본 발명의 제5구현예에 있어서 제어연산부(39)의 전달함수는 다음식(39)와 같이 비례 및 적분의 양연산을 실시하는 것을 이용하여 설명되는데, 상술한 구현예와 마찬가지로 이 연산이 적어도 적분연산을 가지는 것이라면, 비례 또는 적분을 모두 조합시켜서 연산을 실시하여도 좋다.On the other hand, in the fifth embodiment of the present invention, the transfer function of the control operation unit 39 is described by performing both the proportional and integral operations as shown in the following equation (39). As long as it has at least this integral operation, you may perform a combination combining both proportional or integral.

Figure kpo00058
Figure kpo00058

Figure kpo00059
Figure kpo00059

상기 식(40)에 있어서,

Figure kpo00060
항은 이득/지연요소에 의한 비례게인 보상성분이며, (
Figure kpo00061
)(
Figure kpo00062
)는 1차 지연에 의한 등가적인 적분시간의 보상성분이고, (
Figure kpo00063
)(
Figure kpo00064
)는 적분시간에 대한 보상성분이며, 이들을 기능적으로 블록다이어그램으로서 나타내면 첨부도면 제2도와 같다.In the formula (40),
Figure kpo00060
Term is the proportional gain compensation component by gain / delay factor,
Figure kpo00061
) (
Figure kpo00062
) Is the compensating component of the equivalent integral time due to the first order delay,
Figure kpo00063
) (
Figure kpo00064
) Is a compensation component for the integral time, which is functionally represented as a block diagram as shown in FIG. 2.

여기서 비례게인보상성분은 제18a도에 나타낸 바와 같으며, 조정매개인자 α값을 변경시킴에 의해 설정값(SV)의 계단변화를 이득요소에 의한 α값의 게인과 지연요소에 의한 1차지연의 전달함수를 조합하여 보상시켜서 얻을 수 있으며, 이에 의한 제어량(PV)의 응답은 제18b도에서와 같이 나타내어지게 된다.Here, the proportional gain compensation component is as shown in Fig. 18A, and the step change of the set value SV is changed by changing the adjustment mediator α value, and the gain of the α value by the gain factor and the primary delay by the delay factor. It can be obtained by compensating a combination of transfer functions, whereby the response of the control amount PV is expressed as shown in FIG. 18B.

첨부도면 제18b도에 표시된 응답에 의하면, α=0일 때, 즉 설정값(SV)의 변화를 1차지연함수만으로 했을 경우에는 오우버슈우트는 발생하지 않지만 상승특성은 지연되게 되며, α

Figure kpo00065
1일 경우에는 설정값(SV)의 변화가 그대로 또는 2배의 α값에서 제어연산부(39)에 출력되기 때문에 제어량(PV)이 크게 오우버슈우트되게 된다.According to the response shown in FIG. 18B of the accompanying drawings, when α = 0, that is, when the change of the set value SV is only the first delay function, no overshoot occurs but the rising characteristic is delayed.
Figure kpo00065
In the case of 1, since the change in the set value SV is output as it is or at twice the α value, the control amount PV is greatly overshooted.

이 때문에 값을 조정하여 제어값(PV)의 응답을 최적상태로 제어하는 것이며, 상술한 식(7)과 동일하게 하면 α값이 얻어지게 된다. 또한 비례게인보상의 이득/지연연산은 각종 구성, 예를 들면 2차전달함수 형태 등을 동일하게 적용할 수가 있다.For this reason, the value is adjusted to control the response of the control value PV to an optimum state. When the same value as in the above formula (7) is obtained, the α value is obtained. In addition, the gain / delay calculation of the proportional gain compensation can be applied in various configurations, for example, in the form of a second transfer function.

더욱이 본 구현예에서도 적분시간, 보상성분에 대해서 제2도를 이용하여 상술한 바와 같이 최종 값의 정리를 만족시키기 때문에 지연요소에 의하여 등가적으로 적분시간을 변경하도록 구성되어 있으며, 조절매개변수β도 제1구현예와 동일하게 구할 수가 있게 된다.Furthermore, in the present embodiment, the integral time and the compensation component satisfy the theorem of the final value as described above by using FIG. 2, so that the integral time is changed equivalently by the delay factor, and the adjustment parameter β The same can be obtained as in the first embodiment.

또한, 미분시간에 대한 보상성분도 제19a도와 같이 조절매개변수 γ로 설정값(SV)변화에 대한 불완전미분량을 변화시키므로 제어량의 응답은 오우버슈우트에는 거의 영향을 주지 않고 상승특성을 개선시킬 수 있게 된다.In addition, the compensation component for the derivative time also changes the incomplete derivative of the set value (SV) with the adjustment parameter γ as shown in FIG. 19A, so that the response of the control amount can improve the ascending characteristic with little effect on the overshoot. Will be.

다음에는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 여섯 번째 구현예에 대하여 설명하기로 하겠다.Next, a sixth embodiment of the process control apparatus according to the present invention will be described.

본 구현예에 있어서 제어상수와 조절매개인자에 대한 조절방법은 상술한 구현예와 동일하게 실시되므로 여기에서는 그 설명을 생략하기로 하겠다.In the present embodiment, since the control method for the control constant and the adjustment medium is performed in the same manner as the above-described embodiment, the description thereof will be omitted here.

우선 외란(D)이 제어대상(37)에 인가되면 제어연산부(39)는 특성상태로 설정된 제어상수 KP·T1및 TD을 근거로 하여 각각 비례, 적분 및 미분동작을 수행하게 되는데, 이것은 제어값(PV)의 변화를 빠르게 억제시키기 위한 것이다.First, the disturbance (D) there is to do this is applied to the control object 37, control calculating section 39 is proportional, respectively on the basis of the control constant K P · T 1 and T D are set to the characteristic state, integral and derivative action, This is for quickly suppressing the change in the control value PV.

한편, 조절된 출력은 조작량(MV)으로써 제어대상(37)에 공급되게 되는데 여기서 설정값(SV)이 변화됐을 경우에 상기의 변화는 제어연산부(39)의 제어상수 KP·T1및 TD를 설정값추적최적상태 KP *·T1 *및 TD *로 실제적으로 수정되는 변화량 SV'가 비례, 적분 및 미분의 각 보상연산에 의해 수정되어지게 된다.On the other hand, the adjusted output is supplied to the control object 37 as an operation amount (MV), where the change is the control constant K P T 1 and T of the control operation unit 39 when the set value SV is changed. The amount of change SV 'which is actually corrected by the set value tracking optimal state K P * T 1 * and T D * is corrected by each compensation operation of proportional, integral and derivative.

그리고, 변화량 SV'는 편차연산부(35)에서 제어량(PV)과 비교되어서 편차(E)와 제어연산부(39)에 공급되어지게 된다.The change amount SV 'is supplied to the deviation E and the control calculation unit 39 by comparing with the control amount PV in the deviation calculation unit 35.

이때 제어연산부(39)에서는 편차(E)에 대하여 외란억제 최적상태로 연산이 실시되며, 설정값의 변화량에 관해서는 이미 보상되어 있기 때문에 설정값추적최적특성 상태로써 제어대상(37)에 조작량(MV)을 출력하게 되므로 제어대상(37)은 외란(D)과 설정값(SV)에 대해서 적절한 응답이 일어나게 된다.At this time, the control operation unit 39 calculates the disturbance E in the optimum state of disturbance suppression, and since the amount of change in the set value is already compensated, the control amount 37 MV) is output, so that the control object 37 generates an appropriate response to the disturbance D and the set value SV.

또한, 제2구현예에 있어서도 상술한 구현예와 같이 제어연산부(39)와 보상연산부(47)에서 모두 비례, 적분, 미분의 각 연산이 일어난다고 설명하였으나, 본 구현예에서는 적어도 제어연산부(39)가 적분연산을 하며, 보상연산부(47)는 상기에 대응하는 보상연산을 실시할 수 있는 구조로 되어 있는바, 예를 들면 제20도와 같은 구조(이에 의하면 적분보상만을 실현할 수 있다)로 되어 있으며, 그 나머지는 희망하는 프로세스 응답에 따라 선택적으로 조합되어지게 되어 있다.In addition, in the second embodiment, as in the above-described embodiment, the control operation unit 39 and the compensation operation unit 47 all explain that the calculations of proportional, integral, and derivative occur, but in the present embodiment, at least the control operation unit 39 ) Performs the integral operation, and the compensation calculation unit 47 has a structure capable of performing the compensation operation corresponding to the above. For example, the structure shown in FIG. 20 (in this case, only integral compensation can be realized) And the rest can be selectively combined according to the desired process response.

또한, 제12도에 표시한 구성과 동일한 기능을 가지면서 블록다이어그램을 보다 단순한 구성으로 할 경우에는 제15도와 같이 구성하는 것도 좋다.In addition, when the block diagram has a simpler structure while having the same function as that shown in FIG. 12, the block diagram may be configured as shown in FIG.

더욱이, 보상연산부(47)에서 미분보상연산만이 연산되도록 할 경우에는 상기 식(40)의 α·β를 0으로 하면 되며, 첨부되면 제16도와 같이 구성시킬 수 있는바, 여기서 상기 미분연산은 상술한 바와 같은 완전 및 불완전 미분을 모두 포함하고 있다.In addition, when only the differential compensation operation is to be calculated by the compensation calculation unit 47,? · Β of Equation (40) may be set to 0, and when it is attached, it can be configured as shown in FIG. 16, where the differential operation is Both complete and incomplete derivatives as described above are included.

한편, 본 발명의 제23도는 본 발명의 제6구현예의 분리된 동작형태를 나타낸 것으로써 본 구현예의 제어장치는 적분제어요소의 입력경로에 1차지연필터(55)가 설치되어 있으나 상술한 제4도의 표준형 PID제어장치와는 서로 다른 특징으로 이루어져 있는바, 먼저 설정값(SV)이 제1계수부(19)와 제2계수부(23) 및 1차지연필터(55)에 병렬로 입력되어지는데, 이때 제1계수부(19)에서는 설정값(SV)이 계수 α와 승산 되어지며, 그의 출력 αSV가 제1감산부(21)에 입력되게 되고, 제어대상(37)에서 검출된 측정값(PV)에 의하여 편차(E1)가 연산되어지게 된다.On the other hand, Figure 23 of the present invention shows a separate operation form of the sixth embodiment of the present invention, the control device of the present embodiment is provided with a primary delay filter 55 in the input path of the integral control element, but the fourth embodiment described above. It is composed of different features from the standard PID control device of FIG. First, the set value (SV) is input in parallel to the first coefficient unit 19, the second coefficient unit 23, and the primary delay filter 55. In this case, in the first coefficient unit 19, the set value SV is multiplied by the coefficient α, and the output α SV is input to the first subtractor 21, and the measured value ( The deviation E 1 is calculated.

한편, 제2계수부(23)는 입력된 설정값(SV)과 계수 δ를 승산시키고 여기서 출력되는 δSV는 제2감산부(25)에 입력되어져서 측정값(PV)과의 편차(E2)를 연산하게 되며 출력된 편차(E2)는 연속된 미분연산부(27)에서 미분시간(TD)과 미분연산이 실시되게 한다.On the other hand, the second coefficient unit 23 multiplies the input set value SV by the coefficient δ, and the output δ SV is input to the second subtraction unit 25 so as to deviate from the measured value PV E 2. ) And the output deviation E 2 causes the differential time TD and the differential operation to be performed in the continuous differential calculation unit 27.

또한, 1차지연필터(55)는 설정값(SV)에 그 변화에 상당하는 시간지연을 주어서 출력시키게 되는데, 그 출력은 제3감산부(15)에 입력되어 측정값(PV)과의 편차(E3)가 연산되어지게 된다. 이와 같은 편차(E3)는 적분연산부(17)에서 적분시간(T1)과 적분연산이 실시되게 된다.In addition, the primary delay filter 55 outputs a time delay corresponding to the change to the set value SV, and outputs the output delay. The output is input to the third subtractor 15 so as to deviate from the measured value PV. E 3 ) is calculated. The deviation E 3 is such that the integral time T 1 and the integral calculation are performed in the integral calculation unit 17.

이때 편차 E1과 미분연산부(27)에서 얻어진 편차(E2)의 미분값과 적분연산부(17)에서 얻어진 편차(E3)의 적분값이 가산부(29)에서 가산 합성되어진 후에 비례부(31)에 입력되어 비례게인(KP)와 승산 되어 조작신호(MV)로 제어대상(37)에 인가되게 된다.At this time, the derivative value of the deviation E 2 obtained from the deviation E 1 and the differential calculation unit 27 and the integral value of the deviation E 3 obtained from the integral calculation unit 17 are added and synthesized in the adder 29, and then the proportional part ( 31 is multiplied by the proportional gain K P and applied to the control object 37 as an operation signal MV.

이에 따라 측정값(PV)과 설정값(SV)이 똑같이 제어되게 된다.Accordingly, the measured value PV and the set value SV are equally controlled.

상술한 바와 같이 구성은 PID매개인자 KP·T1및 TD와 계수 α·δ 및 1차지연필터(55)의 시간상수 TO를 설정하므로서 다음과 같이 "설정값추적"과 "외란억제"를 동시에 최적화시킬 수 있게 된다.As described above, the configuration sets the time constants T O of the PID mediators K P T 1 and T D and the coefficients α δ and the primary delay filter 55 as follows. Can be optimized simultaneously.

(Ⅰ) PID매개인자 KP·T1및 TD는 각각 외란에 대하여 최적매개인자로 설정되게 된다.(I) PID mediators K P · T 1 and T D are set as optimal mediators for disturbance, respectively.

상기의 구성에 나타나 있는 바와 같이 제어장치는 측정값(PV)에 대해서는 표준형 PID제어장치와 동일한 작용을 하게 되므로 상기와 같은 설정에 있어서 측정치(PV)에 대하여 외란 최적매개인자 KP·T1및 TD에 따라 동작이 얻어지기 때문에 외란의 응답이 양호하게 되게 된다.Control device as shown in the above configuration is optimal disturbance for with respect to the measured value (PV) in the setting as described above, so that the same operation as the standard PID controller to the process value (PV) mediator K P · T 1 and Since the operation is obtained in accordance with T D , the response of disturbance becomes good.

(Ⅱ)계수 α와 δ는 표준 PID제어장치의 외란 및 설정값에 대한 최적매개인자중에서 외란에 대한 최적비례게인(KP)과 외란에 대한 최적미분시간(TD), 설정값에 대한 최적 비례게인(KP *)을 근거로 하여(II) The coefficients α and δ are the optimum proportional gain (K P ) for the disturbance, the optimum differential time (T D ) for the disturbance, and the optimum for the set value Based on the proportional gain (K P * )

Figure kpo00066
Figure kpo00066

Figure kpo00067
Figure kpo00067

와 같이 설정되게 된다.Will be set as

이러한 조절장치에서는 계수 α·δ의 작용에 따라 설정값(SV)에 대하여 실제 비례게인은 α×KP이며, 실제 미분시간은 δ×KP×TD인 바 α와δ을 상술한 바와 같이 설정하게 되면 KP와TD는 이미 KP *와 TD *에 설정되므로 설정값(SV)에 대한 실제비례게인과 실제미분시간은 대체적으로 KP *와 KP *×TD *가 된다.In such a control device, according to the action of the coefficient α · δ, the actual proportional gain is α × K P with respect to the set value SV, and the actual derivative time is δ × K P × T D as described above. When set, K P and T D are already set at K P * and T D * , so the actual proportional gain and actual derivative time for SV are generally K P * and K P * × T D * .

즉, 설정값(SV)에 대해서는 표준형 PID 제어장치에 설정값 최적매개인자 KP *·TI *및 TD *를 설정시키므로써 동일한 비례 및 미분동작이 얻어지게 된다.That is, for the set value SV, the same proportional and derivative operations are obtained by setting the set value optimum mediators K P * T I * and T D * in the standard PID controller.

(Ⅲ) 시간상수 TO가 조절되므로써 설정값(SV)에 대한 실제 적분시간은 표준형 PID제어장치가 설정값에 대한 최적매개인자 KP *·TI *및 TD *로 설정될 때 얻어질 수 있는 적분시간 TI */KP *과 똑같이 제어되어지게 되는데, 이러한 시간상수 TO의 조절은 예를 들면 상술한 바와 같은 구현예에서와 같이 실시되어질 수 있다.(III) The actual integration time for the setpoint (SV) by adjusting the time constant T O is obtained when the standard PID controller is set to the optimum mediators K P * T I * and T D * for the setpoint. The integral time T I * / K P * may be controlled in the same manner, and the adjustment of the time constant T O may be performed as in the embodiment as described above, for example.

한편 제(1) 단계에 있어서, 적분연산부(17)의 적분시간 Ti는 외란최적적분시간 TI *에 설정되게 되므로 설정값(SV)에 대한 적분동작의 전달함수 Gi(S)는On the other hand, in step (1), since the integration time Ti of the integration calculation unit 17 is set to the disturbance optimal integration time T I * , the transfer function Gi (S) of the integration operation with respect to the set value SV is

Figure kpo00068
Figure kpo00068

가 된다.Becomes

상기 전달함수 Gi(S)의 단위계단입력에 대한 출력 ID3의 응답특성은 제24도에 나타나 있는 바, 즉, 제24도는 1차지연필터(29)의 응답과 마찬가지로 TO=TI/2 또는 TI일 때의 시스템의 응답을 나타낸 것이다.The response characteristic of the output ID 3 to the unit step input of the transfer function Gi (S) is shown in FIG. 24, that is, FIG. 24 is similar to the response of the primary delay filter 29. T O = T I / 2 Or the response of the system at T I.

여기서 상기의 제어장치는 일반적으로 입력변화에 대해서는 시간의 값이 작은 영역, 예를 들면 도면에 나타낸 바와 같이 시간 TI이하의 영역에 사용되는데 시간상수 TO를 크게 하면 곡선의 상승 기울기는 작아지므로 설정값(SV)에 대한 적분시간 TI/2에서 등가적으로 상승되어지게 된다.In this case, the control apparatus is generally used in an area where the time value is small with respect to the input change, for example, an area below the time T I as shown in the drawing. When the time constant T O is increased, the rising slope of the curve becomes small. Equivalently increased at the integral time T I / 2 with respect to the set value SV.

따라서, 시간상수(TO)를 0으로부터 점차적으로 증가시킬 필요가 있으므로 설정값(SV)에 대한 실제적분시간이 비례게인에는 설정값에 대한 최적비례게인(KP *)을, 적분시간(TI)에는 설정값에 대한 최적적분시간(TI *)을 설정하는 경우와 똑같이 시간상수(TO)로 설정되게 된다.Therefore, it is necessary to gradually increase the time constant (T O ) from 0, so that the actual integral time for the set value SV is proportional gain, and the optimum proportional gain (K P * ) for the set value is obtained. I ) is set to the time constant (T O ) in the same way as setting the optimum integral time (T I * ) for the set value.

또한, 상기의 단계(Ⅱ)와 (Ⅲ)에서와 같이 계수 α·δ 및 시간상수(TO)가 설정되면 설정값에 대한 최적매개인자 KP *·TI *및 TD *에 따라 제어동작이 얻어지게 되어 양호한 설정값추적의 응답이 얻어지게 된다.Also, as in the above steps (II) and (III), when the coefficients α · δ and the time constant (T O ) are set, control is performed according to the optimum mediators K P * T I * and T D * for the set value. Operation is obtained so that a good setpoint tracking response is obtained.

다음에는 상기의 단계(Ⅰ),(Ⅱ) 및 (Ⅲ)에 상술한 바와 같은 무정위프로세스형태를 사용하여 연산기(operator)의 연산절차와 설정방법을 구체적으로 설명하기로 한다.Next, the operation procedure and setting method of the operator will be described in detail using the processless process form described above in the above steps (I), (II) and (III).

(Ⅰ) 연산기는 PID매개인자 KP·TI및 TD에 외란에 대한 최적매개인자를 설정시키기 위하여 설정값에 대한 최적화계수 α와δ를 변화시켜서 종전상태에서 설정값을 예측된 양에 의하여 계단적으로 변화시킨다.(I) The calculator changes the optimization coefficients α and δ for the set values in order to set the optimum mediators for disturbances in the PID mediators K PT I and T D. Change step by step.

이때, 이러한 변화는 프로세스에서 외란변화와 동일한 측정값(PV)의 변화가 일어나며, 이의 변동을 최적화로 하기 위하여 외란에 대한 최적매개인자를 조정하는 바, 예를 들면 제5도에 표시한 바와 같이 KP=0.188, TI=14.6(분) 및 TD=1.98(분)임을 알 수 있다.In this case, the change of the measurement value (PV) is the same as the disturbance change in the process, and the optimum mediator for disturbance is adjusted in order to optimize the variation, for example, as shown in FIG. It can be seen that K P = 0.188, T I = 14.6 (minutes) and T D = 1.98 (minutes).

(Ⅱ) 상기 단계(Ⅰ)에 따라 외란에 대한 매개인자가 설정되게 되면 연산기는 설정값 변화를 최적화로 하기 위하여 계수 α와δ를 설정하게 되는 바, 예컨대 제5도에 나타낸 바와 같이 외란에 대한 최적비례게인 KP과 설정값에 대한 최적비례게인 KP *, 외란에 대한 최적미분시간 TD및 설정값에 대한 최적미분시간 TD *(II) When the parameter for disturbance is set according to the above step (I), the calculator sets the coefficients α and δ to optimize the change in the set value, for example, as shown in FIG. optimum derivative time for the optimum derivative time T D and a set value for the optimum proportional gain K P *, the disturbance to the optimum proportional gain K P and the set value T D * is

Figure kpo00069
Figure kpo00069

와 같이 된다.Becomes

상기의 값을 상기 식(2)와 (3)에 각각 대입시키게 되면, 식(2)와 (3)의 계수는Substituting the above values into equations (2) and (3), respectively, the coefficients of equations (2) and (3)

Figure kpo00070
Figure kpo00070

Figure kpo00071
Figure kpo00071

(Ⅲ) 여기서는 시간상수 TO가 다음과 같이 설정된다.(III) Here, the time constant T O is set as follows.

즉, 적분시간 TI가 외란에 대한 최적적분시간 TI=14.6(분)에 설정되기 때문에 설정값(SV)에 대해서는 설정값에 대한 최적적분시간 TI *=∞으로 설정되어야 한다.That is, since the integral time T I is set at the optimum integral time T I = 14.6 (minute) for disturbance, the set time SV should be set to the optimal integral time T I * = ∞ for the set value.

예를 들면 TO=TI=14.6(분)으로 하면 아주 실용적이라 할 수 있다.For example, if T O = T I = 14.6 (minutes), it is very practical.

이와 같은 각 단계 (Ⅰ),(Ⅱ) 및 (Ⅲ)의 설정에 따른 제어장치의 응답은 계단외란에 대해서는 제6도에서 곡선(A)으로 나타낸 바와 같이 표준형 PID제어장치가 외란 최적매개인자 KP·TI및 TD로 설정되는 경우와 동일한 형태의 응답이 얻어지며, 또한 설정값(SV)의 단위계단변화에 대해서는 제7도에서 곡선(C)으로 나타낸 바와 같이 표준형 PID제어장치가 설정값 최적매개인자 KP *·TI *및 TD *로 설정되는 경우와 동일한 형태의 응답이 얻어지게 된다.The response of the control device according to each of the steps (I), (II) and (III) is that the standard PID control device is the optimum disturbance K as shown by the curve (A) in FIG. The same type of response as in the case of P , T I and T D is obtained, and the standard PID control device is set as shown in the curve (C) in FIG. The same type of response is obtained as is set by the value optimum mediators K P * T I * and T D * .

다른 한편으로 프로세서는 "외란억제" 또는 "설정값추적"에 대하여 최적화 되어진다는 것이다.On the other hand, the processor is optimized for "disturbance suppression" or "setpoint tracking".

이 결과 프로세스가 예를 들면 "1차지연+사장시간"의 요소로 구성되어지는 경우의 단위계단에 대한 응답은 첨부도면 제25도에 나타나 있는 바, 예컨대 외란변화에 대한 제어성은 시간상수(TO)가 증가하여도 잔류편차(offset)는 발생하지 않고 아주 양호하게 되며, 설정값 변화에 대한 제어성은 오우버슈우트가 작아도 추적정도는 높게 나타나게 된다.As a result the process is, for example, "primary delay + boss time" response to a unit step in the case which is composed of elements of the control castle time constant for the bars, such as the disturbance changes indicated in claim 25 appended drawings (T O Even if () is increased, the residual deviation (offset) does not occur and becomes very good, and the controllability to change of the set value is shown to be high even if the overshoot is small.

또한, 상기의 제어장치는 외란과 설정값 변화에 대한 제어장치의 응답성을 동시에 고려하여 제어매개변수를 결정하는 복잡한 처리를 제어장치에서 전체적으로 실시할 필요가 없는데, 이러한 이유는 외란과 설정값 변화에 대한 제어장치의 응답을 최적화 시키기 위한 것으로써, 이것은 단계(Ⅰ)내지 단계(Ⅲ)에서 나타낸 바와 같이 각각의 제어루우프(Control loop)에 대하여 개별적이고 독립적으로 간단한 설정처리를 위한 조절이 극히 용이한바 결국에는 연산기 조작반(Console)의 조절이 만족하게 이루어지게 되는 것이다.In addition, the above-mentioned control apparatus does not need to carry out a complicated process of determining the control parameters in the control apparatus as a whole in consideration of the disturbance and the responsiveness of the change of the set value at the same time. In order to optimize the response of the control unit to the control unit, this is extremely easy to adjust for a simple setting process individually and independently for each control loop as shown in steps (I) to (III). Eventually, the operation of the operator console will be satisfactorily achieved.

여기서 상술한 바와 같이 무정위(無定位)프로세스의 최적화는 매우 어렵다는 것이 널리 알려져 있으나, 만일 "1차지연+사장시간" 프로세스(e-LS/(1+TI·S)) 또는 "2차지연+사장시간" 프로세스(e-LS/(1+TI·S))로 된다면 설정값에 대한 최적적분시간 TI *는 결코 무한대가 되지 아니하므로 상기와 같은 최적화는 훨씬 용이하게 이루어지게 된다.It is well known here that optimization of an amorphous process as described above is very difficult, but if it is a "first delay + dead time" process (e -L S / (1 + T I · S)) or "second delay + The above-mentioned optimization is made much easier because the "pure time" process (e -L S / (1 + T I · S)) is never infinite since the optimal integration time T I * for the set value is obtained.

따라서 계수 α와δ를 "1" 또는 "0"으로 설정하면 종래의 각종 제어방식을 선택하여 사용할 수가 있는데, 예를 들면 시간상수를 TO=0으로 한다면 다음과 같은 것이 얻어지게 된다.Therefore, if the coefficients α and δ are set to "1" or "0", various conventional control schemes can be selected and used. For example, if the time constant is T 0 = 0, the following will be obtained.

즉, (Ⅰ) α=δ=1일 때That is, when (I) α = δ = 1

1계수부(19)와 제2계수부(23)를 설치하지 않고 실시할 수 있으며, 표준형 PID제어장치와 동일하게 된다.It can be implemented without providing the first coefficient unit 19 and the second coefficient unit 23, and becomes the same as the standard PID control device.

(Ⅱ) α=1이고 δ=0일 때(II) When α = 1 and δ = 0

미분동작을 측정값(PV)만으로 작용시킬 수 있으며, PV 미분형 PID제어장치와 동일하게 된다.Differential action can be operated only by the measured value (PV) and becomes the same as PV differential type PID control device.

(Ⅲ) α=0이고 δ=0일 때(III) When α = 0 and δ = 0

비례와 미분동작을 측정값(PV)만으로 작용시킬 수 있으며 I-PD제어장치와 동일하게 된다.Proportional and derivative operations can be operated with only the measured value (PV) and become the same as the I-PD controller.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 프로세스 제어장치는 종래 기술의 단점을 해소하였으며, 여러 종류의 종 제어방식을 자유로이 선택하여 사용하여도 고도의 제어성과 폭넓은 응용성을 갖고 있는바, 이러한 제어장치를 플랜트(plant)내에 적절하게 이용하므로써 외란과 설정값변화에 대한 플랜트의 각 제어를 최적화시킬 수 있으며 상술한 바와 같이 최근에 요청되고 있는 보다 효과적인 응답을 가능하게 하여 산업부분에 큰 공헌을 하게 될 것이다.As described above, the process control apparatus according to the present invention solves the disadvantages of the prior art, and has a high degree of controllability and wide applicability even when various kinds of species control methods are freely selected and used. Appropriate use in the plant can optimize each control of the plant to disturbances and setpoint changes and will make a significant contribution to the industrial sector by enabling more effective responses that have been recently requested as described above. .

상술한 바와 같이 본 발명의 구현예에서는 미분동작을 완전미분(TI·S)으로 설명하였으나 실제의 경우에는 완전미분 {(TD/(1+γ·TD·S)), γ=0.2내지 0.3}이 보통 적용된다.As described above, in the embodiment of the present invention, the derivative operation is described as a complete derivative (T I · S), but in the actual case, the complete derivative {(T D / (1 + γ · T D · S)), γ = 0.2 To 0.3} is usually applied.

한편 제26도는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제7구현예에 대한 블록다이아그램을 나타낸 것으로써, 제어장치는 미분동작과 관계되는 제2계수부(23)와 제2감산부(25) 및 미분연산부(27)가 제거되어 있는 형태로 이루어져 있으며, 약간의 프로세스에 대하여 충분하다고 할 수 있는 PI제어에 적용되어지게 된다.26 shows a block diagram of the seventh embodiment of the process control apparatus according to the present invention, in which the control apparatus includes a second coefficient portion 23 and a second subtraction portion 25 and The differential calculation unit 27 is formed to be removed, and is applied to PI control, which may be sufficient for some processes.

본 구현예에 있어서도 PI제어범위내에서도 본 발명의 첫 번째 구현예의 경우와 마찬가지로 "설정값추적"과 "외란억제"에 대하여 동시에 최적화가 가능하다.Also in this embodiment, within the PI control range, the same as in the case of the first embodiment of the present invention, the "set value tracking" and the "disturbance suppression" can be simultaneously optimized.

이와 같은 각 구현예에 대한 변형 예를 다음과 같이 설명하기로 한다.Modifications to each of these embodiments will be described as follows.

(Ⅰ) 1차지연필터(55)는 다음과 같이 변형되어 진다.(I) The primary delay filter 55 is deformed as follows.

Figure kpo00072
Figure kpo00072

이에 따라 적분동작의 부분을 제27도에 표시한 바와 같이 설정값(SV)와 측정값(PV)간의 편차(E4)를 연산하고 이 편차(E4)와 설정값(SV)를 상기 식의 제2항에 상당하는 필터(57)를 통해서 보내는 값과의 편차(E3) 연산하고 이 편차(E3)를 적분연산부(17)에 인가시켜 등가적인 구성이 되도록 한다.Accordingly, as shown in FIG. 27, a part of the integral operation is calculated, the deviation E 4 between the set value SV and the measured value PV is calculated and the deviation E 4 and the set value SV are calculated from the above equation. a first deviation value and sent through a filter 57, corresponding to the second term of the (E 3) operation, and the deviation (E 3) was applied to the integral operation unit 17, such that the equivalent configuration.

(Ⅱ) 실제비례게인의 조정이 미분과 적분동작과 독립적으로 실제비례게인의 조정이 미분과 적분동작과 독립으로 실시될 수 있도록 하기 위하여 제1감산부(21)와 가산부(29)사이의 위치에 새로운 계부수를 첨가 시켰으나, 이 위치에 비례부(31)를 이동시켜서 구성시킬 수도 있다.(II) between the first subtracter 21 and the adder 29 so that the adjustment of the actual proportional gain can be performed independently of the derivative and the integral operation. Although a new step number has been added to the position, the proportional part 31 may be moved to this position.

(Ⅲ) 제1감산부(21), 제2감산부(25) 및 제3감산부(15)에서 측정값(PV)이 입력되는 경로에 새로운 계수부를 첨가시켜서 한층더 최적 조절이 용이하게 한다.(III) A new counter is added to the path through which the measured value PV is input from the first subtractor 21, the second subtractor 25, and the third subtractor 15 to facilitate further optimum adjustment. .

한편, 제28도는 본 발명에 따른 장치의 제7구현예에 대한 기능 블록다이아그램으로써 본 구현예에 있어서 제26도와 동일한 위치에 있는 이득/지연연산부(59)의 연산식은28 is a functional block diagram of the seventh embodiment of the apparatus according to the present invention, and the calculation formula of the gain / delay calculation unit 59 at the same position as that of FIG.

Figure kpo00073
Figure kpo00073

상기 도면에 명백히 나타나 있듯이 측정값(PV)에 대한 변화에 대해서는As is clearly shown in the figure, the change in the measured value PV

Figure kpo00074
Figure kpo00074

한편, 설정값(SV)변화에 대해서는On the other hand, the change of the set value (SV)

Figure kpo00075
Figure kpo00075

의 연산조정이 이루어지게 된다.The operation adjustment of is made.

여기서 비례게인 KP와 적분시간 TI는 외란억제에 대한 최적매개인자로 설정되게 된다.Here, the proportional gain K P and the integral time T I are set as optimal mediators for disturbance suppression.

상기 식(45)식에 있어서 설정값(SV) 변화에 대해서는 외란에 대한 적분항을 일정 값으로 고정시키고 설정값에 대하여 계수(α)와 설정값(SV)의 지연/이득연산부(59)의 계수(β)를 변화시킴에 따라 적분시간만이 등가적으로 변경되도록 이루어진 것이다.In the above equation (45), for the change in the set value SV, the integral term for the disturbance is fixed at a constant value, and the delay / gain calculation unit 59 of the coefficient α and the set value SV with respect to the set value is As the coefficient β changes, only the integral time is changed equivalently.

상기 식(45)의 적분항을 변경시키면,If the integral term of the formula (45) is changed,

Figure kpo00076
Figure kpo00076

이 된다.Becomes

한편, 상기 식(46)에 있어서 오른쪽 첫 번째 항은 적분시간(TI)의 적분항이며, 두 번째 항은 이득/지연연산부(59)에 따른 적분 조절항이다. 따라서 상기 식(46)의 적분조절항의 계수(β)를 조절시키므로 인하여 설정값 변화에 대한 적분시간 Te(등가적분시간)가 변화하게 된다.On the other hand, in the above equation (46), the first right term is an integral term of the integral time T I , and the second term is an integral control term according to the gain / delay calculation unit 59. Therefore, the integral time Te (equivalent integral time) with respect to the change of the set value is changed by adjusting the coefficient β of the integral adjustment term of Equation (46).

상기 식(46)에 있어서 β=0일 경우에는 적분시간에 대한 조정은 없게되므로, 등가적분시간 Te=적분시간 TI가 되게 되며, β>0일 경우에는 등가적분시간 Te>적분시간 TI가 되고, β<0일 경우에는 등가적분시간 Te 적분시간<TI가 되는 것은 쉽게 알 수 있다.In the formula (46), when β = 0, there is no adjustment to the integral time, so that the equivalent integral time Te = integral time T I , and when β> 0, the equivalent integral time Te> integral time T I In the case of β <0, it can be easily seen that the equivalent integration time Te integration time <T I becomes.

이에 따라 외란억제 최적적분시간 TI가 결정되게 되면 등가적분시간(Te)은 본 발명의 제1구현예와 같은 방법으로 계수(β)를 변화시키므로써 쉽게 변화될 수 있게 한다.Accordingly, when the disturbance suppression optimal integration time T I is determined, the equivalent integration time Te can be easily changed by changing the coefficient β in the same manner as in the first embodiment of the present invention.

이때, 계수 α와 β는 설정값추적 최적특성상태로 응답이 이루어지도록 수정되어지는데, 예를 들면 제어대상에 대한 전달함수

Figure kpo00077
를 사용하여 시뮬레이션을 실시하게 될 때 제29도 및 제30도에 나타낸 바와 같이 계수(α)와 계수(β)의 값에 따라서 그 응답이 변화하게 된다.At this time, the coefficients α and β are modified so that the response is made to the set value tracking optimum characteristic state.
Figure kpo00077
When the simulation is carried out using R, the response changes according to the values of the coefficients α and β as shown in FIGS. 29 and 30.

여기서 계수(α)의 변화는 제어상수 중에서 비례게인(KP)을 조절하게 되는데 제29도에 나타낸 바와 같이 0

Figure kpo00078
α
Figure kpo00079
1의 범위 내에서 응답곡선의 상승특성 및 곡선의 오우버슈우트 상태를 선택하도록 되어있다.Here, the change of the coefficient α adjusts the proportional gain K P among the control constants, as shown in FIG. 29.
Figure kpo00078
α
Figure kpo00079
Within the range of 1, the rising characteristic of the response curve and the overshoot state of the curve are selected.

게다가 계수(β)는 적분시간 TI를 변경시키기 위한 것으로써, 즉 상기 계수(β)값을 변경시키므로써 제30도에 나타낸 바와 같이 응답곡선의 상승에 영향을 주지 않고 응답곡선의 오우버슈우트를 개선시킬 수 있게 된다.Furthermore, the coefficient β is for changing the integral time T I , that is, by changing the value of the coefficient β, so that the response curve is not overshooted without affecting the rise of the response curve as shown in FIG. It can be improved.

여기서 실제 시뮬레이션에서는 α=0.4와 β=0.15일 때가 최적 특성상태가 된다.In the actual simulation, the optimum characteristic state is obtained when α = 0.4 and β = 0.15.

한편, 제31도에는 본 발명에 따른 장치의 제8구현예를 나타낸 것이며, 제32도는 본 발명에 따른 장치의 제9구현예를 나타낸 것으로써, 여기서 제28도에 나타낸 구현예와 동일구성부분에 대해서는 동일부호로 하였으며, 그 설명을 생략하기로 하겠다.31 shows an eighth embodiment of the apparatus according to the present invention, and FIG. 32 shows a ninth embodiment of the apparatus according to the present invention, in which the same components as the embodiment shown in FIG. For the same reference numerals, the description thereof will be omitted.

상기의 제31도에 나타나 있는 본 발명의 구현예는 PV미분선행형의 PID제어장치로써, 미분연산(61)에서는 측정값(PV)에 대하여 미분연산이 이루어지며, 이 출력신호는 상기 편차(E1,E2)와 함께 가산부(29)에서 가산합성되어지는 바, 그 외의 다른 구성성분들은 상기의 제28도에 나타낸 구현예와 동일하다.An embodiment of the present invention shown in FIG. 31 is a PV differential linear PID control device. In the differential operation 61, a differential operation is performed on the measured value PV, and the output signal is obtained by the deviation ( It is added by the addition unit 29 together with E 1 , E 2 ), and the other components are the same as the embodiment shown in FIG. 28 above.

또한, 제32도에 나타낸 구현예는 완전미분동작형의 PID제어장치로써 계수부(63)에서 설정값(SV)은 계수 γ와 승산 되어지며, 이 계수부(63)에서 출력된 출력신호(γSV)에서 측정값(PV)을 감산부(65)에서 감산하므로써 편차 E3(γSV-PV)가 얻어지게 된다.In addition, the embodiment shown in FIG. 32 is a PID controller of a fully differential operation type, in which the set value SV is multiplied by the coefficient γ in the counter 63, and the output signal (outputted by the counter 63) is obtained. The deviation E 3 (γSV-PV) is obtained by subtracting the measured value PV from γSV by the subtraction unit 65.

그리고 상기의 편차 E3가 미분연산부(61)에 인가되게 되면 상기 미분연산부(61)에서는 미분연산이 일어나게 되며, 여기서 출력된 출력신호는 가산부(29)에서 편차 E1과 편차 E2와 함께 가산합성 되어진다.When the deviation E 3 is applied to the differential calculation unit 61, the differential calculation occurs in the differential calculation unit 61, and the output signal outputted together with the deviation E 1 and the deviation E 2 in the adder 29. It is added synthetically.

또한, 제31도 및 제32도에 나타낸 바와 같이 이득/지연연산부(59)에 따라 적분조절이 이루어지게 되는데, 즉, 계수 β를 변화시키게 되면 적분시간의 변화가 용이하게 일어나게 된다.In addition, as shown in FIG. 31 and FIG. 32, the integral adjustment is performed in accordance with the gain / delay calculation unit 59. That is, when the coefficient β is changed, the integral time is easily changed.

한편, 제33도는 본 발명에 따른 프로세스 제어장치의 제10구현예를 나타낸 것으로써 제28도에 나타낸 구현예와 동일구성성분에 대해서는 동일부호로 하였으며, 그 설명은 생략하기로 하겠다.On the other hand, Figure 33 shows a tenth embodiment of the process control apparatus according to the present invention with the same reference numerals for the same components as the embodiment shown in Figure 28, the description thereof will be omitted.

본 구현예에 있어서, 설정값(SV)이 제1계수부(23)와 지연동작수단(69)에 입력되는 한편, 감산부(15)에서는 측정값(PV)을 감산시키고, 적분연산부(17)에 입력되어지게 되어있다.In the present embodiment, the set value SV is input to the first coefficient unit 23 and the delay operation means 69, while the subtraction unit 15 subtracts the measured value PV, and the integral calculation unit 17 ) Is to be entered.

그리고, 지연연산부(69)에서 지연 연산되어진 출력신호와 적분연산부(17)에서 적분 연산되어진 출력신호는 감산부(71)에서 감산 처리되어지며 그 결과가 가산부(29)에 출력되어진다.The output signal delayed by the delay operation unit 69 and the output signal integrated by the integral operation unit 17 are subtracted by the subtraction unit 71 and the result is output to the adder 29.

더욱 상세히 설명하면, 지연연산부(69)는 β/(1+TI·S)으로 표시되는 1차지연요소가 설정되어 있으며 감산부(71)로부터 가산부(29)로 출력되어지는 출력신호는In more detail, the delay calculation unit 69 has a primary delay element represented by β / (1 + T I · S) and the output signal outputted from the subtraction unit 71 to the adder 29 is

즉,

Figure kpo00080
로 표시되어진다.In other words,
Figure kpo00080
Is displayed.

그러므로 감산부(15,71), 적분연산부(17) 및 지연연산부(69)는 이득/지연연산수단을 구성하기 때문에 조작신호(MV)는Therefore, since the subtracting section 15, 71, the integral calculating section 17, and the delay calculating section 69 constitute gain / delay calculation means, the operation signal MV

Figure kpo00081
와 같이 표시된다.
Figure kpo00081
Is displayed as:

상술한 바와 같이 본 구현예의 프로세스 제어장치는 상기의 제28도에 나타낸 경우와 동일한 제어가 실시될 수 있음을 보여주고 있는 바, 예컨대, 설정값(SV)변화에 대하여 외란의 적분항을 고정시키고 계수 α와 β를 변화시켜서 설정값변화에 대한 적분시간만을 등가적으로 변화시킬 수 있도록 되어있다. 한편 제28도에서는 적분시간을 변화시키기 위하여 이득/지연연산부를 필요로 하였으나 본 구현예에 있어서는 이와 같은 복잡한 연산부를 필요로 하지 않고, 단지 1차지연요소로만 구성되어 있다는 것이 장점이다.As described above, the process control apparatus of the present embodiment shows that the same control as that shown in FIG. 28 can be performed. For example, the integral term of the disturbance is fixed with respect to the change of the set value SV. By changing the coefficients α and β, only the integral time for the set value change can be changed equivalently. On the other hand, in FIG. 28, the gain / delay calculation unit is required to change the integration time. However, in the present embodiment, such a complicated calculation unit is not required, and only the first delay element is included.

[측정값 보상형][Measured value compensation type]

이 형태를 피이드백되어지는 측정값을 연산하는 요소(S)에 대한 조절수단이 제공되어진 것이며 자유도가 2인 프로세스 제어시스템의 구성형태가 개선되어진 것인바, 이에 따른 제어장치가 본 발명에 따른 제11구현예로써 제34도에 제공되어져 있다. 즉, 이 제어장치는 본 발명의 제6구현예로 나타낸 제23도와 서로 다른 것으로써 설정값(SV)을 연산하게 되는 계수부(19,23)대신 측정값(PV)의 입력경로에 제1계수부(75)와 제2계수부(72)가 각각 제공되어져 있으며, 전달함수(1+2·TO·S)/(1+TO·S)를 갖는 이득요소(79)가 제공되어져 있다.The control means for the element S for calculating the measured value fed back to this form is provided and the configuration of the process control system with two degrees of freedom is improved, and accordingly the control device according to the present invention is provided. 11 is provided in FIG. 34 as an embodiment. In other words, the control device differs from FIG. 23 shown in the sixth embodiment of the present invention by varying the first value to the input path of the measured value PV instead of the counters 19 and 23 that calculate the set value SV. A counter 75 and a second counter 72 are provided, respectively, and a gain element 79 having a transfer function (1 + 2 T O · S) / (1 + T O S) is provided. have.

예컨대, 측정값(PV)이 제1계수부(75), 제2계수부(72) 및 이득요소(97)에 병렬적으로 입력되어지는데, 제1계수부(75)에서 상기 측정값(PV)과 계수α가 승산되어진 후에 여기서 출력된 αPV는 제1감산부(21)에 입력되어 설정값(SV)과의 연산에 의하여 편차 E1이 얻어지게 된다.For example, the measured value PV is input in parallel to the first coefficient portion 75, the second coefficient portion 72, and the gain element 97, and the measured value PV is received at the first coefficient portion 75. ) And the coefficient α are multiplied, and the output αVV is inputted to the first subtraction unit 21 to obtain the deviation E 1 by calculation with the set value SV.

한편 제2계수부(72)에서는 측정값(PV)과 계수 δ가 연산되어지게 되는데, 여기서 연산되어진 후 출력되는 δPV는 제2감산부(25)로 입력되어서 설정값(SV)과 연산되게 되면 편차(E2)가 발생하게 되는바, 이와 같이 발생된 편차(E2)는 미분연산부(27)에서 미분시간(TD)과 함께 미분 연산되어지게 된다.On the other hand, in the second coefficient unit 72, the measured value PV and the coefficient δ are calculated, and when the calculated δ PV is inputted to the second subtractor 25 to be calculated with the set value SV, The deviation E 2 is generated, and the deviation E 2 generated as described above is differentially calculated along with the derivative time T D in the differential calculation unit 27.

또한, 측정값(PV)에 의하여 얻어진 이득요소(79)에서의 출력 LPV는 제3감산부(15)에 입력되게 되면 설정값(SV)과 연산되어 편차(E3)가 발생하게 되는데, 이 편차(E3)는 적분연산부(17)에서 적분시간(TI)과 적분 연산되어지게 된다.In addition, when the output LPV from the gain element 79 obtained by the measured value PV is input to the third subtractor 15, the output LPV is calculated with the set value SV to generate a deviation E 3 . The deviation E 3 is integrally calculated with the integral time T I in the integral calculation unit 17.

이때, 편차(E1)와 미분연산부(27)에서 출력된 편차(E3)의 미분값과 적분연산부(27)에서 출력된(E3)의 적분값은 가산 합성되기 위하여 가산부(29)에 입력되게 된다. 이 결과가 비례연산부(31)에 입력되게 되면 비례게인(KP)과 승산되어진후 조작신호(MV)상태로 제어상태(37)에 인가되게 된다.At this time, the deviation integrated value, the addition unit 29 to be added to the synthesis of (E 1) and the (E 3) output from the differential value and the integral operation unit 27 of the deviation (E 3) output from the differential operation part 27 Will be entered. When the result is input to the proportional calculation unit 31, the result is multiplied by the proportional gain K P and then applied to the control state 37 with the operation signal MV.

이러한 방법에 있어서 측정값(PV)는 설정값(SV)과 동일하도록 제어되어지게 된다.In this way, the measured value PV is controlled to be equal to the set value SV.

이와 같은 제어장치의 구성은 PID 매개인자 KP·TI및 TD와 계수 α 및δ, 이득요소(79)의 시상수 T0를 다음과 같이 설정하여 "설정값추적"과 "외란억제"에 대한 프로세스를 최적화 시킬 수 있도록 되어있는데, (Ⅰ) 먼저 PID 매개인자 KP·TI및 TD는 표준형 PID 제어장치의 설정값에 대한 최적매개인자 KP *·TI *및 TD *에 설정된다. 이 제어장치는 그 구성에도 나타난 바와 같이, 표준형 PID 제어장치가 동일한 작용을 하므로 상기와 같은 설정에 따라 설정값(SV)에 대하여 최적매개인자 KP·TI *및 TD *를 추적하여 동작이 얻어지므로 설정값(SV)에 대한 제어장치의 응답이 아주 양호하게 됨을 알 수 있다.The configuration of such a control device is set to "set value tracking" and "disturbance suppression" by setting the PID mediators K PT I and T D , the coefficients α and δ, and the time constant T 0 of the gain element 79 as follows. It is possible to optimize the process for the process. (I) First, PID parameters K P · T I and T D are set to the optimum mediators K P * T I * and T D * for the set values of the standard PID controller. Is set. As shown in the configuration, the control device operates the same as the standard PID control device tracks the optimum mediators K P T I * and T D * with respect to the set value SV according to the above setting. Since this is obtained, it can be seen that the response of the control device to the set value SV becomes very good.

(Ⅱ) 다음에 계수 α와β는 표준 PID제어장치의 외란과 설정값에 대한 최적매개인자 중에서 외란에 대한 최적비례게인 KP, 외란에 대한 최적미분시간 TD, 설정값에 대한 최적비례게인 KP *및 설정값에 대한 최적미분시간 TD *를 근거로 하여(II) The coefficients α and β are the optimum proportional gain K P for the disturbance, the optimum differential time T D for the disturbance, and the optimum proportional gain for the set value Based on K P * and the optimum derivative time T D * for the setpoint

Figure kpo00082
Figure kpo00082

와 같이 설정되게 된다.Will be set as

이러한 제어장치에 있어서, 계수 α와β의 작용에 따라 측정값(PV)에 대하여 실제비례게인과 실제 미분시간은 대체적으로 α×KP와 δ×KP×TD가 되므로 계수 α와β가 상술한 바와 같이 설정될 경우에는 KP와 TD가 KP *와 KP로 설정되는 것과 같이 측정값(PV)에 대하여 실제 비례게인과 실제 미분시간은 대체적으로 KP와 KP×TD가 된다.In such a control device, the actual proportional gain and the actual derivative time for the measured value PV are generally α × K P and δ × K P × T D , depending on the action of coefficients α and β, When set as described above, the actual proportional gain and the actual derivative time are generally K P and K P × T D with respect to the measured value PV as K P and T D are set to K P * and K P. Becomes

즉, 측정값에 대하여 표준형 PID제어장치가 외란최적매개인자 KP,TI및 TD로 설정되는 경우와 유사한 비례동작과 미분동작이 얻어지게 된다.That is, proportional and derivative operations similar to the case where the standard PID controller is set to the disturbance optimum mediators K P , T I and T D are obtained for the measured values.

(Ⅲ) 다음에, 시상수 T0을 조정하여 측정값(PV)에 대한 실제 적분시간을 표준형 PID제어장치의 매개인자에 외란최적매개인자 KP *,TI *및 TD *를 설정하므로써 얻어지는 실제적분시간 TI */KP과 같도록 한다.(III) Next, adjust the time constant T 0 to obtain the actual integration time for the measured value PV by setting the disturbance optimum mediators K P * , T I * and T D * to the parameters of the standard PID controller. Equivalent to the actual integration time T I * / K P.

여기사 시상수 T0의 조절은 본 발명의 제6구현예와 연관시켜서 설명되어질 수 있는바, 외란에 동작적인 적분항은The regulation of the excitation time constant T 0 can be described in connection with the sixth embodiment of the present invention.

Figure kpo00083
Figure kpo00083

와 같이 다시 정리할 수 있다.You can rearrange it as follows:

본 구현예에 따른 상기 식에 의하면, 시상수 T0가 증가하면 적분시간은 감소하게 되는 바, 시상수 T0가 증가하면 적분시간이 증가하게 되는 본 발명의 제6구현예와는 서로 다르다는 것을 알 수 있다.According to the expression according to the present embodiment, the time constant T 0 is increased with integration time when decreased bar, the time constant T 0 is increased to be found that are different from each other first and 6 embodiments of the present invention is to increase the integration time have.

예컨대 상기 식에 다음식을 대입시키게 되면 본 발명의 제7구현예와 동일한 조절방법을 갖는 구성형태가 될 수 있다.For example, by substituting the following equation into the above equation, it can be a configuration having the same control method as the seventh embodiment of the present invention.

Figure kpo00084
Figure kpo00084

이러한 경우에 적분함은In this case the integral

Figure kpo00085
Figure kpo00085

와 같이 되게 되는데, 이러한 방식에 따라서 적분시간의 조절은 제9도에 나타낸 바와 같이 용이하게 되어진다.In this way, the adjustment of the integration time is facilitated as shown in FIG.

한편, 제35도는 본 발명에 따른 프로세스 장치의 제12구현예의 구성을 나타낸 블록다이아그램으로서, 제1감산부(21)와 제2감산부(25)의 각 설정값(SV)의 입력경로에 제3계수부(81)와 제4계수부(83)가 설치되어있는 바, 제3계수부(81)에서는 계수γ에 의하여 설정값(SV)이 승산 되어서 얻어지는 신호 γSV가 비례연산을 위하여 공급되어지며, 제4계수(83)에서는 계수에 의하여 설정값(SV)이 승산 되어서 얻어지는 신호 SV가 미분연산을 위해서 공급되어지는 점이 상기 구현예와 다르다고 하겠다.35 is a block diagram showing the configuration of the twelfth embodiment of the process apparatus according to the present invention, in which the input paths of the respective set values SV of the first subtraction section 21 and the second subtraction section 25 are shown. The third coefficient section 81 and the fourth coefficient section 83 are provided. In the third coefficient section 81, the signal? SV obtained by multiplying the set value SV by the coefficient? Is supplied for proportional calculation. The fourth coefficient 83 is different from the above embodiment in that the signal SV obtained by multiplying the set value SV by the coefficient is supplied for differential operation.

더욱이, 제3과 제4계수부(81,93)의 첨가로 인하여 최적화가 더욱 간단하게 이룩될 수 있으며, 계수 α.δ.γ 및 을 "1" 또는 "0"으로 하게 되면 종래의 각종 제어방식을 선택하여 사용할 수 있게 된다. 예를 들면, 시상수 T0을 0으로 할 경우에는 다음과 같은 것이 얻어지게 된다.Furthermore, the optimization can be made more simply due to the addition of the third and fourth coefficient parts 81 and 93. When the coefficients α.δ.γ and are set to "1" or "0", various conventional controls You can choose to use it. For example, when the time constant T 0 is 0, the following is obtained.

(Ⅰ) α=δ=γ= =0일 경우 제1 내지 제4계수부가 제거되어지게 되므로 표준형 PID제어장치와 동일하게 된다.(I) When α = δ = γ == 0, the first to fourth coefficients are removed, which is the same as the standard PID controller.

(Ⅱ) α=δ=γ=1이고 =0인 경우 미분동작을 측정값(PV)으로만 동작시키게 되므로 제어장치가 된다.(II) If α = δ = γ = 1 and = 0, the derivative operation is operated only by the measured value PV, so it becomes a control device.

(Ⅲ) α=δ=1이고 비례, 미분동작을 측정값(PV)만으로 동작시키므로 I-PD제어장치가 된다.(III) Since α = δ = 1 and the proportional and derivative operation are operated only with the measured value PV, it becomes an I-PD control apparatus.

상술한 바와 같이, 본 구현예에 따른 제어장치는 종래 기술의 단점을 해소시킨 것으로써, 즉, 각종 종래의 제어방식을 자유로이 선택할 수 있으며 고도의 제어성과 폭넓은 응용성을 가지고 있다.As described above, the control device according to the present embodiment solves the disadvantages of the prior art, that is, it is possible to freely select various conventional control methods, and has a high controllability and wide applicability.

따라서 이러한 제어장치를 플랜트내에 적용하게 되면, 플랜트의 각종제어가 외란과 설정값에 대하여 최적화될 수 있으며, 상술한 바와 같이 최근에 요구되는 응답상태의 달성이 가능하므로 산업부문에 큰 공헌을 할 수 있게 된다.Therefore, if such a control device is applied in the plant, various control of the plant can be optimized for disturbance and set values, and as mentioned above, it is possible to achieve the recently required response state, thus making a great contribution to the industrial sector. Will be.

한편 제36도는 본 발명에 따른 프로세스제어장치의 제13구현예의 구성을 나타내 블록다이아그램으로서 본 구현예의 제어장치는 제25구현예로부터 얻어질 수 있으며, 제3계수부(81)과 제4계수부(83) 대신에 제1스위치(switch)(87)와 제2스위치(85)가 설치되어 있는바, 이 제어장치는 제25구현예의 계수 γ와의 값은 "0" 또는 "1"로 하였을 경우이다.36 is a block diagram showing the configuration of the thirteenth embodiment of the process control device according to the present invention. The control device of the present embodiment can be obtained from the twenty-fifth embodiment, and the third coefficient section 81 and the fourth coefficient. The first switch 87 and the second switch 85 are provided in place of the unit 83. In this control apparatus, the value of the coefficient? Of the 25th embodiment is " 0 " or " 1 ". If it is.

따라서 제1구현예와 동일하게 하여 외란과 설정값변화에 대하여 최적조정에 가능하도록 함과 동시에 제2구현예와 동일하게 하여 종래 제어방식을 선택하여 사용할 수 있도록 하였다.Therefore, in the same manner as the first embodiment, it is possible to make optimal adjustments to disturbances and set value changes, and at the same time as the second embodiment, it is possible to select and use a conventional control method.

여기서, 본 발명의 제1 내지 제2구현예에서는 미분동작을 완전미분(TD·S)으로 설명하였으나 실제의 경우에는 미분동작을 불완전미분(TD/(1+η·TD·S), η=0.2 내지 0.3)으로 사용하여야 한다.Here, in the first to second embodiments of the present invention, the derivative operation is described as a complete derivative (T D · S), but in practice, the derivative operation is referred to as an incomplete derivative (T D / (1 + η · T D · S) , η = 0.2 to 0.3).

한편, 제37도는 본 발명에 따른 프로세스제어장치의 제14구현예의 구성을 나타낸 블록다이아그램으로서 이 제어장치는 미분동작과 연결되어지는 제2계수부(77)와 제2감산부(25)가 제어되어진 제1구현예로부터 얻어질 수 있다.37 is a block diagram showing the configuration of the fourteenth embodiment of the process control apparatus according to the present invention, in which the second counting unit 77 and the second subtracting unit 25, which are connected to the differential operation, are provided. It can be obtained from the controlled first embodiment.

또한, 제38도는 본 발명에 따른 프로세스제어장치의 제15구현예와 제16구현예의 구성을 나타낸 블록다이아그램으로서 본 구현예는 제24구현예와 제2구현예로부터 동작에 관계되는 요소를 제거시키므로서 얻어지게 된다.38 is a block diagram showing the configuration of the fifteenth and sixteenth embodiments of the process control apparatus according to the present invention, which removes the elements related to the operation from the twenty-fourth embodiment and the second embodiment. To be obtained.

여기서 본 발명의 제15 내지 제16구현예는 프로세스에 따라 PI제어만 충분한 경우에 사용되어지는 것으로써, PI제어의 범위 내에서 제11 내지 제13구현예가 가지고 있는 특성을 가지고 있다.Here, the fifteenth to sixteenth embodiments of the present invention are used when only PI control is sufficient according to the process, and has the characteristics that the eleventh to thirteenth embodiments have within the scope of PI control.

또한 상기 제11 내지 제16구현예의 변형예를 설명하면 다음과 같다.In addition, a modification of the eleventh to sixteenth embodiments is described below.

(Ⅰ) 이득요소(79)에 대한 전달함수 GL(S)는(I) The transfer function GL (S) for the gain factor 79 is

Figure kpo00086
와 같이 변형되어진다.
Figure kpo00086
It is transformed as follows.

즉, 이변형에는 제40도에 나타낸 바와 같으며, 설정값(SV)과 측정값(PV)간의 편차(E4)를 구하고, 이 편차(E4)와 측정값(PV)을 상기 식의 두 번째항으로된 전달함수를 가지는 필터(81)에 인가시켜서된 신호와의 편차(E3)를 구하여 이 편차(E3)를 적분연산부(17)에 첨가시키도록 되어 있는바, 이와 같이 하여도 동일한 결과가 얻어지게 된다.That is, in this variant, as shown in FIG. 40, the deviation E 4 between the set value SV and the measured value PV is obtained, and the deviation E 4 and the measured value PV are calculated from the above equation. The deviation E 3 from the signal applied to the filter 81 having the transfer function as the second term is obtained, and this deviation E 3 is added to the integral calculation unit 17. The same result is obtained.

(Ⅱ) 실제 비례게인을 조정하여 적분 및 미분동작을 독립적으로 수행되도록 하기 위하여 새로운 계수부를 제1감산부(79)와 가산부(21)의 사이에 위치되도록 하고, 비례부(31)를 상기 위치에 이동시켜 위치되도록 한다.(II) A new counter is placed between the first subtractor 79 and the adder 21 in order to adjust the actual proportional gain so that the integral and derivative operations can be performed independently. Move it to a location.

여기서 제11 내지 제16구현예는 외란억제에 대한 최적제어가 제시되어진 다음 설정값추적특성에 대하여 그 조정을 실시하도록 되어있는 반면 제17구현예 내지 제24구현예는 다음에 설명하겠지만 외란억제에 대하여 시스템을 무한대로 조정한 다음에 설정값추적 최적제어특성을 시스템에 제시하도록 되어있다.Here, the 11th to 16th implementations are made to adjust the set value tracking characteristics after the optimum control for the disturbance suppression is presented, whereas the 17th to 24th implementations will be described below. After adjusting the system to infinity, the optimum tracking characteristics of setpoint tracking are presented to the system.

한편, 제41도와 제42도는 본 발명에 따른 프로세스제어장치의 제17구현예의 구성을 나타낸 블록다이아그램으로서 다음에 설명과정을 편리하도록 하기 위하여 본 발명의 가장 중요부분인 적분동작부분만 추출하여 도시하였으며, 다른 부분 즉, 비례동작부분과 미분동작부분은 종래 구현예와 동일하다고 가정하기로 한다.41 and 42 are block diagrams showing the configuration of the seventeenth embodiment of the process control apparatus according to the present invention. Only the integral operation part, which is the most important part of the present invention, is shown for convenience in the following description. It is assumed that other portions, that is, the proportional operation portion and the derivative operation portion, are the same as in the conventional embodiments.

여기서 제41도의 구성은 피이드백되어진 제어량(PV)이 보상연산부(91)를 경유하여 감산부(21)에 입력되어지도록 되어있으며 상기 감산부(21)에서는 설정값(SV)과 보상 연산되어진 제어량(PV)간의 편차(E)가 구하여지게 되고, 그 결과를 적분연산부(93)에 인가되도록 되어있다.In the configuration of FIG. 41, the feedback control amount PV is inputted to the subtraction part 21 via the compensation calculation unit 91, and the subtraction part 21 controls the set value SV and the compensation calculation amount. The deviation E between the PVs is obtained, and the result is applied to the integrating calculation unit 93.

한편 적분연산부(93)에서는 상기 편차(E)의 인가로 적분 연산되어지고, 그 출력신호는 비례연산부(31)에서 비례 동작되어지며, 그 결과는 조작량(MV)으로 제어대상(37)에 인가되도록 되어있다.On the other hand, in the integral calculation unit 93, the integral calculation is performed by applying the deviation E, and the output signal is proportionally operated in the proportional calculation unit 31, and the result is applied to the control object 37 by the manipulated variable MV. It is supposed to be.

이와 같은 방법 따라 제어량(PV)이 설정값(SV)에 일치되도록 제어가 이루어지게 되는바, 여기서 보상연산부(91)과 적분연산부(93)의 각 함수 F(S)와 I(S)는 다음과 같은 방법으로 설정되어지게 된다.In this way, control is performed such that the control amount PV coincides with the set value SV, where the respective functions F (S) and I (S) of the compensation calculation unit 91 and the integration calculation unit 93 are as follows. It is set in the same way.

먼저 제41도의 응답은First, the response of Figure 41

Figure kpo00087
Figure kpo00087

와 같이 표시되어지며 상기 식(47)에서 F(S)와 I(S)는And F (S) and I (S) in the formula (47)

Figure kpo00088
Figure kpo00088

Figure kpo00089
Figure kpo00089

와 같이 설정된다.Is set as follows.

상기 식(48)에 있어서, F(S)·I(S)는 외란억제를 최적으로 하기 위하여 결정된 것이며, 식(47)의 I(S)는 설정치추적특성을 변화시키기 위하여 설정된 것이다. 또한 제41도에 명백히 나타낸 바와 같이 설정값(SV)을 변화시키지 않는 정상상태에 대해서는 F(S)=1이 되어야 한다.In Formula (48), F (S) -I (S) is determined to optimize disturbance suppression, and I (S) in Formula (47) is set to change the setpoint tracking characteristic. In addition, as shown in FIG. 41, F (S) = 1 for a steady state in which the set value SV is not changed.

여기서 전달함수 F(S)는Where the transfer function F (S)

Figure kpo00090
Figure kpo00090

와 같이 최종값 정리를 만족하여야 한다.The final value theorem must be satisfied.

상기 식(48),(49) 및 (50)에 의하여 전달함수 F(S)를 구하면Using the equations (48), (49) and (50), the transfer function F (S)

Figure kpo00091
Figure kpo00091

와 같이되며 상기 식(51)은 최종값 정리를 만족하고 있다는 것을 알 수 있다.It can be seen that the equation (51) satisfies the final value theorem.

상술한 바와 같이 전달함수 F(S)와 I(S)를 설정하게 되면 이들에 대한 구체적 구성을 제42도와 같이 표시할 수 있는바, 즉 보상연산부(91)의 전달함수 F(S)는 이득/지연연산을 표시하며, 적분연산부(93)의 전달함수 I(S)는 적분과 1차지연의 합성을 표시하고 있다.As described above, when the transfer functions F (S) and I (S) are set, specific configurations thereof can be displayed as shown in FIG. 42, that is, the transfer function F (S) of the compensation operation unit 91 gains. Delay operation is indicated, and the transfer function I (S) of the integral calculation unit 93 indicates the synthesis of the integral and the first delay.

이것은 외란변화에 대한 적분시간을 고정시키고, 설정값변화에 대한 적분시간을 등가적으로 변경시키는 것을 의미하는 것이다.This means to fix the integral time for the disturbance change and to change the integral time for the change of the set value equivalently.

본 구현예의 제어특성을 제43도에 의거하여 설명하게 되면 상기 제43도는 제어대상(37)의 전달함수

Figure kpo00092
에 대하여 외란억제특성을 최적상태로 하여 설정값(SV)을 변화시켰을 때의 응답을 나타낸 도면으로써 제어상수 KD, T 및 TD를 외란억제 최적상태(KP=2.59, TI=3.41초, Td=0.56초)로 설정하여서 외란억제특성을 최적상태로 고정시키므로써, 계수β의 설정에 따라 설정값변화에 대한 적분시간이 등가적으로 변화하게 되는바, 이에 따라 설정값 추적특성이 크게 개선되어지게 됨을 알 수 있다.Referring to the control characteristic of the present embodiment based on FIG. 43, FIG. 43 is a transfer function of the control object 37.
Figure kpo00092
This is a diagram showing the response when the set value (SV) is changed with the disturbance suppression characteristic at the optimum state. The control constants K D , T and T D are the optimum disturbance suppression states (K P = 2.59, T I = 3.41 sec. , T d = 0.56 sec) to fix the disturbance suppression characteristic to an optimal state, so that the integral time for the set value change is changed equivalently according to the setting of the coefficient β. It can be seen that greatly improved.

예컨대 β=0일 때(적분시간 TI를 보상하지 않은 종례예의 경우)든 부호(a)로 나타낸 바와 같이 그 응답은 커다란 오우버슈우트를 나타내며 설정값에 대한 적분시간이 등가적으로 변화함에 따라 외란억제 특성은 전혀 변하지 않고, 부호(b)에 표시한 바와 같이 설정값 추적특성이 크게 개선되게 된다.For example, when β = 0 (for example cases where the integral time T I is not compensated for), as indicated by the sign (a), the response represents a large overshoot and as the integral time for the set value changes equivalently The disturbance suppression characteristic does not change at all, and the set value tracking characteristic is greatly improved as indicated by the sign (b).

한편 제44도는 본 발명에 따른 프로세스제어장치의 제18구현예와 구성을 나타낸 블록다이아그램으로서, 제1구현예와 동일구성성분에 대해서는 동일부호로 하였으며, 이에 따른 설명은 여기서 생략하기로 한다.44 is a block diagram showing the eighteenth embodiment and configuration of the process control apparatus according to the present invention. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted herein.

상기 도면의 구성은 I-PD제어형의 제2PID제어장치에 대하여 나타낸 것으로써, 보상연산부(21)에서 이득/지연동작을 하게 되는 제어량(PV)과 설정값(SV)과의 편차가 적분연산부(20)에서 적분 연산되어지게 되어있다.The configuration of the figure is shown for the second PID control apparatus of the I-PD control type, and the deviation between the control amount PV and the set value SV which the gain / delay operation is performed in the compensation calculation unit 21 is the integral calculation unit ( Integral calculation is to be done in 20).

다른 한편으로, 제어량(PV)은 비례+미분연산부(93)에서 비례동작 및 미분 동작되며, 감산부(29)에서는 비례동작출력과 미분동작출력을 적분출력으로 감산시키게 하고 그 결과가 비례연산부(31)에서 비례게인(KP)과 승산 되어져서 조작량(MV)으로써 제어대상(37)에 입력되어지게 된다.On the other hand, the control amount PV is proportional operation and derivative operation in the proportional + derivative operation unit 93, the subtraction unit 29 to subtract the proportional operation output and the derivative operation output to the integral output and the result is a proportional operation unit ( 31 is multiplied by the proportional gain K P and input to the control object 37 as the manipulated variable MV.

이 도면에서 보는 바와 같이 본 구현예는 외란(D)의 변화에 대하여 PID제어를 실시하므로써 외란억제를 최적으로 제어하며, 또한 설정값변화에 대하여 외란억제 특성을 고정시키고 계수β를 조절하면 설정값 추적특성에 대하여 최적으로 제어가 가능하게 되어있다.As shown in this figure, this embodiment optimally controls disturbance suppression by performing PID control on the change of disturbance (D), and also fixes the disturbance suppression characteristic and adjusts the coefficient beta to the set value change. It is possible to optimally control the tracking characteristics.

한편 제45도는 본 발명에 따른 프로세스장치의 제19구현예의 구성을 나타낸 블록다이아그램으로서 본 구현예에서는 미분동작과 적분동작에 피이드백 되어진 제어량(PV)이 승산 되어서 된 계수가 대체적으로 1/α와 1/γ로 주어져 있으며 적분동작부분은 상기 제1구현예와 동일하게 되어있다.45 is a block diagram showing the configuration of the nineteenth embodiment of the process apparatus according to the present invention. In this embodiment, the coefficient obtained by multiplying the control amount PV fed by the differential operation and the integration operation is approximately 1 / α. And 1 / γ, and the integral operation portion is the same as in the first embodiment.

이러한 구성에 있어서도 상술한 제1구현예와 동일한 효과를 얻을 수 있도록 되어있다.Also in such a structure, the same effect as the above-mentioned first embodiment can be obtained.

한편 제46도와 제47도는 본 발명에 따른 장치의 제20구현예를 나타낸 블록다이아그램으로서, 본 구현예는 제41도와 제42도로 나타내어진 제17구현예와 유사한 것으로써, 측정값에 대하여 필터가 부착된 형태인 소위 자유도가 2인 PID제어장치이다.46 and 47 are block diagrams showing a twentieth embodiment of the apparatus according to the present invention, which is similar to the seventeenth embodiment shown in FIGS. 41 and 42, and filters on measured values. It is a PID control device with a so-called degree of freedom of 2.

그러므로 상술한 제17구현예와 연결시켜서 설명하게 되면 다음과 같다. 즉, 제어상수 KP, TI및 TD가 외란에 대한 최적값으로 설정되며, 설정값 설정용 비례게인(KP)은 계수 α에 따라서, 미분시간 TD는 계수 γ에 따라서 최적화 되어진다.Therefore, in connection with the seventeenth embodiment described above will be described. That is, the control constants K P , T I and T D are set to the optimum values for the disturbance, and the set gain proportional gain K P is optimized according to the coefficient α and the derivative time T D is optimized according to the coefficient γ. .

더욱이 적분연산부(93)에 대한 전달함수 I(S)는 식(49)에 의해서 결정되어지며, 보상연산부(91)에 대한 전달함수 F(S)는 식(51)에 의하여 결정되어지게 된다.Furthermore, the transfer function I (S) for the integral calculation unit 93 is determined by equation (49), and the transfer function F (S) for the compensation calculation unit 91 is determined by equation (51).

다른 한편으로, 계수α와 γ는 다음과 같이 결정되어지게 되는데, 여기서 외란억제 최적제어상수를 KP, TI와 TD로 하고, 설정값 추적최적제어상수를 KP *,TI *및 TD *라고 하고 설정값 추적최적 제어산법을 C*(S)라고 한다면,On the other hand, the coefficients α and γ are determined as follows, where the disturbance suppression optimum control constants are K P , T I and T D , and the setpoint tracking optimal control constants are K P * , T I * and If we call T D * and the setpoint tracking optimal control algorithm is C * (S),

Figure kpo00093
Figure kpo00093

와 같이 되며Will be

Figure kpo00094
Figure kpo00094

가 된다.Becomes

여기서 계수 α,β 및 γ가 0<α<1,0<β<1, 및 0<γ<1의 범위 내에 존재하면 최적값이 얻어지게 된다.Here, the optimum values are obtained when the coefficients α, β and γ exist within the ranges of 0 <α <1,0 <β <1 and 0 <γ <1.

한편 제48도는 계수 α,β 및 γ의 변화에 따라 PID구조의 변화를 나타낸 도면으로써 만일 계수 α,β 및 γ가 NO6과 같이 변화한다면 자유도가 2인 PID제어장치를 얻을 수 있게된다.On the other hand, FIG. 48 is a diagram showing the change in the PID structure according to the change of the coefficients α, β and γ. If the coefficients α, β and γ change as NO6, a PID control device having 2 degrees of freedom can be obtained.

또한 제49도는 본 구현예의 설정값추적에 대한 응답 특성을 나타낸 도면으로써 제어대상의 전달함수 (G(S))가 G(S)=e-25/(1+5S)인 경우에 제어상수 KP, TI및 TD를 외란억제 최적값으로 설정시키므로써 I-PD에 대하여 α=0.2 정도에서 오우버슈우트의 크기가 불변하므로 응답곡선의 상승에 대한 특성을 개선시킬 수가 있게 된다.FIG. 49 is a diagram showing the response characteristics to the setpoint tracking according to the present embodiment, and the control constant K when the transfer function G (S) of the control target is G (S) = e -25 / (1 + 5S) By setting P , T I, and T D as optimum values for disturbance suppression, the magnitude of the overshoot is unchanged at α = 0.2 with respect to I-PD, thereby improving the characteristics of the rise of the response curve.

한편 제50도는 동일한 제어대상에 있어서 불완전자유도가 2인 제어장치(설정 NO.4의 P-I-PD제어)에서 α=0.4인 경우의 설정값 변화추적응답특성과 완전자유도가 2인 제어장치(PI-PID제어)에서 α=0.4이고 β=0.15인 경우의 설정값변화를 비교표시한 도면으로써, 계수β에 의하여 등가적분시간을 변화시킴에 따라 상승특성을 거의 변화시키지 않고 오우버슈우트를 억제시킬 수 있도록 되어있다.On the other hand, Fig. 50 shows the setpoint change tracking response characteristic and the control device with perfect freedom of 2 when α = 0.4 in the control device with incomplete electron induction (PI-PD control of setting NO.4) in the same control object. -PID control) shows the comparison of the set value change in the case of α = 0.4 and β = 0.15. As the equivalent integration time is changed by the coefficient β, the overshoot can be suppressed almost without changing the rising characteristic. It is supposed to be.

한편, 제51도와 제52도는 본 발명에 따른 프로세서제어장치의 제21구현예의 구성을 나타낸 블록다이아그램으로서 설정값 피이드형에 자유도가 2인 PID제어장치를 나타낸 것이다.51 and 52 are block diagrams showing the configuration of the twenty-first embodiment of the processor control apparatus according to the present invention, showing a PID control apparatus having two degrees of freedom in a set value feed type.

본 구현예는 상기 제20구현예와는 적분연산부(93)에서 적분 연산되어진 설정값(SV)과 보상연산부를 경유하는 피이드백제어량(PV)이 감산되어지도록 된 것이 서로 상이하며, 여기서 보상연산부에 대한 전달함수 F(S)는 다음과 같이 산출되어진다.The present embodiment differs from the twentieth embodiment in that the set value SV integrated in the integral calculation unit 93 and the feedback control amount PV via the compensation calculation unit are subtracted from each other, where the compensation calculation unit The transfer function F (S) for is computed as

Figure kpo00095
Figure kpo00095

Figure kpo00096
Figure kpo00096

상기 식(52)은 외란억제최적특성상태에서 제어장치에 설정되기 위한 것이고, 상기 식(53)은 설정값추적 최적특성상태로 설정되기 위한 것이다.Equation (52) is for setting the control device in the disturbance suppression optimum characteristic state, and Equation (53) is for setting the set value tracking optimum characteristic state.

이와 같은 조건이 성립되기 위해서는 최종값정리Final value theorem for such conditions to be established

Figure kpo00097
Figure kpo00097

을 만족하여야 한다.Should be satisfied.

상기 식(52)와 (53)에서In the above formulas (52) and (53)

Figure kpo00098
Figure kpo00098

가 얻어지게 된다.Is obtained.

여기서 상기 식(53)이 상기 식(54)의 조건을 만족한다는 것은 쉽게 알 수 있으며, 제59a도와 제59b도는 본 구현예의 구성을 구체적으로 나타낸 도면이다.It can be easily seen that Equation (53) satisfies the condition of Equation (54), and Figs. 59a and 59b are diagrams showing the configuration of the present embodiment in detail.

또한, 본 구현예에 대해서 계수 α,β및γ를 변환시켜서 되는 PID구조의 변형이 제48도에 나타나 있다.Also shown in FIG. 48 is a modification of the PID structure obtained by converting the coefficients α, β and γ for this embodiment.

상술한 바와 같은 구성에 의하여 첨부도면 제49도와 제50도와 거의 유시한 응답특성을 얻을 수 있게된다.The above-described configuration makes it possible to obtain a response characteristic almost similar to the 49th and 50th drawings.

한편, 제53도 내지 제57도는 본 발명에 따른 프로세스제어장치의 제22구현예를 나타낸 도면으로써 제17내지 제21구현예와 같은 간섭형으로 이루어져 있다.53 to 57 show a twenty-second embodiment of the process control apparatus according to the present invention, and have the same interference type as the seventeenth to twenty-first embodiments.

그리고 상기 제10도와 동일한 부분에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.The description of the same parts as in FIG. 10 will be omitted.

본 구현예에 있어서, 부호91은 제어대상(37)으로부터 제공되어지는 제어량(PV)을 보상 연산시키기 위한 보상연산부로써 편차연산부(21)에 보상제어량(PV)을 제공하도록 되어있다.In the present embodiment, reference numeral 91 is a compensation operation unit for compensating the control amount PV provided from the control object 37 to provide the compensation control amount PV to the deviation calculation unit 21.

여기서 편차보상부(21)는 보상제어량(PV)과 설정값(SV)의 편차를 결정하여 제어연산부(105)에 출력시키며, 상기의 제어연산부(105)는 외란억제최적특성상태로 상기의 CHR법 등에 따라 설정되어진 제어상수 KP, T1및 TD를 조정매개인자 α,δ에 의하여 보상 수정하는 전달함수 C*(S)(간섭형)가 제공되어져 있다.Here, the deviation compensator 21 determines the deviation between the compensation control amount PV and the set value SV and outputs the deviation to the control operator 105. The control operator 105 is the disturbance suppression optimum characteristic state. A transfer function C * (S) (interfering type) is provided for compensating and correcting the control constants K P , T 1 and T D set according to the law or the like by the adjustment mediators α and δ.

상기 전달함수 C*(S)는 비례동작과 미분동작에 대해서는 외란억제최적특성상태에서의 제어상수 KP, 와 TD가 설정값추적최적특성상태에서의 제어상수 KP *와 TD *로 수정설정되어지게 되며, 편차에 대해서는 비례, 적분 및 미분의 각연상이 실행되도록 하여 조절출력(MV)을 얻고 제어대상(37)에 출력되도록 되어있다.The transfer function C * (S) is a proportional action and suppress the disturbance for the derivative action control constant in the optimum characteristics condition K P, and T D is set value tracking optimal characteristic control constant in state K P * and T D * The correction is set, and the deviation outputs the control output 37 by the angular association of proportionality, integration, and derivative to obtain the control output MV.

Figure kpo00099
Figure kpo00099

Figure kpo00100
Figure kpo00100

여기서 조정매개인자 α는 비례게인을 수정하며, δ는 미분시간을 변경시키게 된다.Here, the adjustment mediator α modifies the proportional gain, and δ changes the derivative time.

이러한 매개인자에 대한 값이 CHR법 등의 조절공식의 값에 따라서 연산되어 얻어지게 되는데, 예를 들면 PID조절모오드인 경우에 오우버슈우트는 없으며, 설정시간이 최소가 되기 때문에 상기 매개인자 α와β는 각각 0.63과1.25가 그 값이 구해지게 된다.The value for this parameter is calculated and obtained according to the value of the control formula such as CHR method. For example, in the case of PID control mode, there is no overshoot, and since the setting time is minimum, the parameter α And β are 0.63 and 1.25, respectively.

Figure kpo00101
Figure kpo00101

어떻든 설정값추적 최적특성 상태로 조절되어진 제어상수 KP *TD *는 외란에 따른 제어량(PV)의 변동에 대하여 게인을 작게, 설정시간을 길게 지연시키게 된다.In any case, the control constant K P * T D *, which is adjusted to the set value tracking optimum characteristic state, delays the setting time by making the gain small with respect to the change of the control amount PV due to the disturbance.

이러한 이유로 인하여 상기의 보상연산부(91)는 제어량(PV)에 대하여 보상제어량(PV)이 얻어지는 다음식(54)의 전달함수H(S)를 기초로 하여 보상연산이 이루어지게 되는데, 이것은 제어상수 KP *와 TD *를 외란억제 최적특성상태의 제어상수 KP와 TD로 수정되도록 하기 위하여 즉, 조정매개인자의 수정성분에 따라 영향이 제거하도록 하기 위한 것이다.For this reason, the compensation calculation unit 91 performs the compensation operation based on the transfer function H (S) of the following equation (54), in which the compensation control amount PV is obtained with respect to the control amount PV, which is a control constant. To ensure that K P * and T D * are corrected to the control constants K P and T D of the disturbance suppression optimum characteristic state, that is, to remove the influence depending on the correction component of the adjustment mediator.

Figure kpo00102
Figure kpo00102

이와 같은 방법에 있어서, 제어연산부(105)는 항상 설정값변화추적최적상태의 연산을 실시하게 되며, 외란에 따라 변화하게되는 제어량(PV)에 대해서 보상연산부(91)는 먼저 제어연산부의 제어상수 KP *, K1 *와 TD *을 실제적으로 외란억제 최적상태로 조절하기 위하여 보상 연상되어지게 된다.In such a method, the control operation unit 105 always performs calculation of the set value change tracking optimal state, and the compensation calculation unit 91 first controls the control constant of the control amount PV that changes according to the disturbance. In order to adjust K P * , K 1 * and T D * to the optimum disturbance suppression optimum, the compensation is associated.

이때 보상연산부(91)는 제어연산부(105)에 상기의 결과를 출력하게 된다. 따라서 설정값추적과 외란억제에 대한 최적화상태가 상호 독립적으로 조절되어지는 자유도가 2인 제어장치를 제공할 수 있는 것이다.In this case, the compensation calculator 91 outputs the above result to the control calculator 105. Therefore, it is possible to provide a control device having two degrees of freedom in which the optimization state for setpoint tracking and disturbance suppression are independently controlled.

다음에는 본 구현예의 원리를 설명하면 다음과 같다.Next, the principle of the present embodiment will be described.

즉, 제53도에 나타나 있는 바와 같이 프로세스의 제어응답은That is, as shown in FIG. 53, the control response of the process

Figure kpo00103
Figure kpo00103

와 같이 나타내어질 수 있는바, 상기 식(55)에 따라 외란(D)가 인가되었을 경우에는 외란에 대한 응답을 조작하기 위하여 C*(S) H(S)를 수정하여야만하므로 C*(S) H(S)가 외란억제 최적특성의 전달함수 C(S)에 설정되어있는 제어장치가 상기의 보상연산부(91)에 제공되어지게 된다.It can be expressed as: When the disturbance (D) is applied according to Equation (55), C * (S) H (S) must be modified to manipulate the response to the disturbance C * (S) The control device in which H (S) is set to the transfer function C (S) of the disturbance suppression optimum characteristic is provided to the compensation calculation unit 91.

이러한 경우, 즉 C(S)에 C*(S) H(S)가 설정되게 되면, 설정값(SV)의 응답이 조작되어지게 되며 다음 식(56)에 표시하는 바와 같이, 외란에 대한 응답이 언제나 최적억제특성으로 설정되도록 하는 상태 하에서 설정값에 대한 응답만이 조절매개인가 α와 δ에 따라서 변화가 가능하도록 되어있다.In this case, namely, when C * (S) H (S) is set in C (S), the response of the set value SV is manipulated, and as shown in the following equation (56), the response to disturbance Under this condition, the optimum suppression characteristic is always set so that only the response to the set value can be changed in accordance with? And?.

Figure kpo00104
Figure kpo00104

또한, 프로세스가 정상상태에서 설정되도록 하기 위해서는 최종값 정리를 만족하여야 하는바, 외란(D)이 일정한 값으로 유지되고 설정값(SV)이 계단적으로 변화하는 경우의 정산편차 ESV=a는 0으로 되기 때문에 제41도에 명백히 밝혀져 있듯이 보상연산부(91)의 전달함수가 다음식을 만족하게되고 따라서 상기 식(54)이 이와 같은 조건을 만족하게 되는 것이다.In addition, the final value theorem must be satisfied in order for the process to be set in a steady state. The settled deviation E SV = a is 0 when the disturbance D is kept constant and the set value SV is changed stepwise. As is apparent from FIG. 41, the transfer function of the compensating unit 91 satisfies the following equation, and therefore, the above equation (54) satisfies such a condition.

Figure kpo00105
Figure kpo00105

상술한 바와 같이 보상연산부(91)는 제어량(PV)의 변화에 대하여 설정값추적특성으로 조정되어진 제어상수를 실제적으로 외란억제에 대한 특성으로 설정되도록 하고 정상상태에서의 제어응답에는 영향을 주지 않도록 제공되어져 있다.As described above, the compensation calculation unit 91 allows the control constant adjusted to the set value tracking characteristic to be actually set as a characteristic for disturbance suppression with respect to the change in the control amount PV, so as not to affect the control response in the steady state. It is provided.

한편, 첨부도면 제54도는 조정매개인자 α와δ에 따라서 제어대상(37)의 전달함수가 GP(S)=e-2L/(1+5S)일 경우의 제어량(PV)응답에 대한 시뮬레이션의 결과를 나타낸 것이다.On the other hand, Figure 54 is a simulation of the response of the control amount PV when the transfer function of the control target 37 is G P (S) = e -2L / (1 + 5S) according to the adjustment mediators α and δ. The results are shown.

또한 본 구현예는 조정매개인자에 따라 응답을 조절하여서 얻어지도록 구성되어있는바, 매개인자 α와δ값의 변화에 따라 제55도의 No.2와 같이 여러 가지의 제어형태가 가능하므로 이러한 경우에 총괄 조정 모오드는 여러 형태의 간섭형 제어형태로 표시될 수 있는 것이다. 예컨대, α=δ=0일 때는 통상적으로 자유도가 1인 PID제어만 수행하고 α=δ=0일 때는 설정값 변화에 대해서 I 제어만, 제어량 변화에 대해서는 PID제어만 수행하게 되며, 0<α<1 및 0<δ<1일 때는 설정값 변화에 대해서는 제어상수 KP *와 TD *를 조정하게되는 PD제어와 마찬가지로 통상적인 제어상수 T1의 I 제어로 수행되어지며, 제어량에 대해서는 자유롭게 조정되어지는 PD제어와 같이 통상의 I 제어로 수행되어지게 된다.In addition, the present embodiment is configured to be obtained by adjusting the response according to the adjustment mediator, various control forms such as No. 2 of FIG. The overall coordination mode can be represented in various forms of interference control. For example, when α = δ = 0, only PID control with 1 degree of freedom is normally performed. When α = δ = 0, only I control for setting value change and PID control for control amount change are performed. When <1 and 0 <δ <1, the control constants K P * and T D * are adjusted with the I control of the normal control constant T 1 as with the PD control that adjusts the control value for the set value change. As with the PD control to be adjusted, the normal I control is performed.

여기서 조정매개인자 α는 제어상수중에서 비례게인은 조정하기 위한 것이며, 응답의 오우버슈우트 상태와 상승특성을 수정할 수 있도록 되어있다.Here, the adjustment mediator α is for adjusting the proportional gain in the control constant, and is capable of modifying the overshoot condition and the rising characteristic of the response.

한편, 매개인자 δ는 미분시간을 조정하기 위한 것으로써 오우버슈우트상태에 너무 많은 영향을 주지 않고 응답특성을 상승시키도록 되어있다.On the other hand, the mediator δ is for adjusting the differential time and is intended to raise the response characteristic without affecting the overshoot state too much.

만일 제어상수 KP, T1및TD와 조정매개인자 α와δ가 설정된 상태 하에서 그 시스템에 외란이 적용되어 지게 되면, 상기 외란에 따라 변화된 제어량(PV)이 보상연산부(91)에 인가되게 된다.If disturbance is applied to the system under the condition that the control constants K P , T 1 and T D and the adjustment mediators α and δ are set, the control amount PV changed according to the disturbance is applied to the compensation calculation unit 91. do.

실제적으로 외란억제 최적특성상태로 제어상수 KP *와 TD *를 수정하는 보상제어량(PV')를 변화시키는데, 이 결과는 설정값(SV)으로부터의 편차를 결정하는 편차연산부(21)로 출력되어지고 여기서 발생된 편차는 다시 제어연산부로 출력하게 된다.In practice, the compensation control amount PV 'that modifies the control constants K P * and T D * is changed to the disturbance suppression optimum characteristic state. The result is transferred to the deviation calculation unit 21 that determines the deviation from the set value SV. The deviation generated is output to the control operation unit again.

또한, 설정값(SV)이 변경될 경우에는 그 변화된 양에 따라서 제어연산부(105)는 편차 추적최적특성상태에 대한 제어량(MV)을 연산하게 된다.In addition, when the set value SV is changed, the control operation unit 105 calculates the control amount MV for the deviation tracking optimum characteristic state according to the changed amount.

상술한 바와 같이 본 발명의 제22구현예에 있어서 제어연산부(105)는 비례적분 및 미분동작을 모두 실시할 수 있으며, 보상연산부(91)는 비례와 미분동작을 수행하도록 되어있다.As described above, in the twenty-second embodiment of the present invention, the control operation unit 105 may perform both the proportional integration and the derivative operation, and the compensation calculation unit 91 is configured to perform the proportional and derivative operations.

이와 같이 본 발명에 따르면, 제어연산부(105)는 적어도 어느 하나의 동작을 수행하도록 구성되어 있으며, 설정값추적응답에 따르는 보상연산부(91)는 비례, 적분 및 미분동작이 각각 단독으로 또는 선택적으로 조합되어 제공된 구조로 되어있는바, 예를 들면, 제56도와 같은 구성에 있어서 제어연산부(105)가 비례와 적분동작으로 이루어져 있고, 보상연산부(91)가 비례게인을 연산하기 위한 동작으로 이루어져 있다면, 제55도의 No.1과 같이 되게 된다.As such, according to the present invention, the control operation unit 105 is configured to perform at least one operation, and the compensation operation unit 91 according to the set value tracking response has the proportional, integral, and derivative operations independently or selectively, respectively. For example, in the configuration as shown in FIG. 56, if the control operation unit 105 is composed of the proportional and integral operation, and the compensation operation unit 91 is composed of the operation for calculating the proportional gain. It becomes as No. 1 of FIG.

[측정값 피이드백 연산형][Measurement feedback operation type]

제57도는 본 발명의 제23구현예를 나타낸 블록다이아그램로서, 본 구현예는 간단히 조립되어지는 PID-PID제어형으로 되어있다.Fig. 57 is a block diagram showing the twenty-third embodiment of the present invention, and this embodiment is of a PID-PID control type that is simply assembled.

여기서, 본 구현예의 제어연산부(109)는 설정값추적 최적특성상태의 제어상수 KP *, T1 *및 TD *을 근거로 하여 비례, 미분 및 적분연산을 모두 수행하도록 되어 있으며, 제어량(PV)에 대해서는 외란억제 최적특성상태의 제어상수 KP, T1및 TD가 보상되는 연산부(107)가 조절출력에 대하여 동일한 연산이 이루어지도록 되어있다.Here, the control operation unit 109 of the present embodiment is to perform all the proportional, derivative and integral calculations based on the control constants K P * , T 1 * and T D * of the set value tracking optimum characteristic state, PV), arithmetic unit 107 in which the control constants K P , T 1, and T D in the disturbance suppression optimum characteristic state are compensated is made to perform the same calculation with respect to the adjustment output.

즉, 제1구현예와 제25구현예에 있어서, 그 제어장치는 제어량 PV에 대하여 제어상수 KP *,T1 *및 TD *가 외란억제상태로 보상연산부(107)에서 보상되어지고 있는 바, 그 결과가 제어연산부(109)에 출력되어지도록 제어량에 필터가 부착된 형태로 이루어져 있는 반면, 본 구현예는 일단 제어연산부(109)에서는 설정값추적상태로 연산되어진 조절출력의 제어량(PV)변화에 따른 일부분은 제어량(PV)에 근거를 두고 보상되어진 보상출력 a(S)에 의하여 외란억제 상태로 수정되어지는 제어량 피이드백 형태로 되어 있다.That is, in the first and twenty-fifth embodiments, the control apparatus is compensated by the compensation operation unit 107 with the control constants K P * , T 1 * and T D * suppressed in the disturbance suppressed state with respect to the control amount PV. Bar, while a result is that the filter is attached to the control amount so that the output to the control operation unit 109, the present embodiment is the control amount PV of the control output calculated in the set value tracking state once in the control operation unit 109 Part of the change is in the form of a control amount feedback that is corrected to disturbance suppressed state by the compensation output a (S) compensated based on the control amount PV.

상기 도면에 있어서 제1도와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부착시켰으며, 제57도에 나타낸 바와 같이 제어연산부(109)는 외란억제 최적특성상태로 설정되어 있는 제어상수 KP, T1및 YD가 설정값추적최적상태의 제어상수 KP *, T1 *및 TD *에 따른 조절매개인자 α,β 및 에 의하여 조절되어지며, 상기 조절은 근거로 하여 조절연산 되어지도록 그 출력은 연산부(11)에 인가되게 된다.Stylized claim bear the same reference numerals to the same configurations help 1 according to the figure, as shown in claim 57 also controls the operation unit 109 is control that is set to the disturbance suppression optimal characteristics, as the constant K P, T 1, and Y D Is adjusted by the control mediators α, β and according to the control constants K P * , T 1 * and T D * of the set value tracking optimum state, and the output is calculated based on the calculation unit so that 11).

Figure kpo00106
Figure kpo00106

상기의 연산부(111)는 제어량(PV)에 대하여 다음식(58)을 근거로 하여 비례, 적분 및 미분연산의 모두가 수행되어지는 보상연산부(107)에서 보상출력 a(S)를 조절 출력에 첨가시키는 역할을 하게 되는 바, 상기와 같이 첨가된 결과는 조작량(MV)으로써 제어대상(37)에 출력되게 된다.The calculation unit 111 controls the compensation output a (S) from the compensation operation unit 107 in which all of the proportional, integral and differential operations are performed on the control amount PV based on the following equation (58). As a result of the addition, the added result is output to the control object 37 as an operation amount MV.

Figure kpo00107
Figure kpo00107

이와 같은 구성에 따라 제어대상(37)에는 설정값변화 및 제어량(PV)의 변동을 최적화 하는 조작량(MV)이 공급되어지게 한다.According to such a configuration, the control object 37 is supplied with an operation amount MV for optimizing the change in the set value and the change in the control amount PV.

여기서 본 구현예의 제어응답은Here, the control response of this embodiment

Figure kpo00108
Figure kpo00108

로써, 상기의 식(59)에 식(57)과 (58)식의 C*(S)와 H(S)를 대입하게 되면 설정값(SV)과 외란(D)의 두 분모 항은 외란억제 최적특성상태의 제어상수 KP *, T1 *및 TD *에 따라서, 비례, 적분 및 미분제어의 일반식이 되며, 설정값의 분자항은 조절매개인자 α,β 및 γ에 따라 변화되게 된다. 이렇게 되는 이유는 외란에 대한 특성이 최적값으로 고정되어진 상태 하에서 설정값(SV)에 대한 특성만이 원하는 데로 자유롭게 최적화 되어질 수 있기 때문이다. 또한 응답이By substituting C * (S) and H (S) of the formulas (57) and (58) in the above formula (59), the two denominator terms of set value (SV) and disturbance (D) are disturbance suppression. According to the control constants K P * , T 1 * and T D * of the optimum characteristic state, it becomes a general formula of proportional, integral, and derivative control, and the molecular term of the set value changes according to the control mediators α, β, and γ. . This is because only the characteristics of the set value SV can be freely optimized as desired under the condition that the characteristics of the disturbance are fixed to the optimum values. Also have a response

Figure kpo00109
Figure kpo00109

일 때, 이 응답은 적분항을 1차지연요소에 따라서 보상시키게 되며, 상술한 바와 같이 정상상태에서 프로세스가 설정되기 위한 조건, 즉 최종값 정리를 만족하게 된다. 게다가, 조정매개인자, α,β및γ의 값은 CHR법에 따라 외란억제특성의 제어상수 KP, T1및 TD 의 값과 설정값 추적특성의 의제어상수 KP *, T1 *및 TD *의 값과 의하여 결정되어질 수 있다.In this case, the response compensates for the integral term according to the primary delay factor, and satisfies the condition for setting the process in the steady state, that is, the final value theorem as described above. In addition, the values of the adjustment mediators, α, β and γ are control constants K of the disturbance suppression characteristics according to the CHR method.P, TOneAnd TD The control constant K of the value of and the set point tracking characteristic.P *, TOne *And TD *It can be determined by the value of.

즉, α는

Figure kpo00110
에 따라
Figure kpo00111
로 되어지며, γ는
Figure kpo00112
에 따라
Figure kpo00113
로 되어지게 된다. 또한 β는
Figure kpo00114
로 설정되므로써
Figure kpo00115
에 따라
Figure kpo00116
가 되며, 시뮬레이션에 따라서는
Figure kpo00117
, 즉
Figure kpo00118
의 부근에서 최적값이 얻어지게 된다.That is, α
Figure kpo00110
Depending on the
Figure kpo00111
Where γ is
Figure kpo00112
Depending on the
Figure kpo00113
Will be. Β is also
Figure kpo00114
Is set to
Figure kpo00115
Depending on the
Figure kpo00116
Depending on the simulation
Figure kpo00117
, In other words
Figure kpo00118
The optimum value is obtained in the vicinity of.

이와 같이 조절매개인자의 값이 얻어지게 되면, 설정값을 계단 변화시킬 경우의 제어량(PV)응답이 희망하는 추적특성상태로 되도록 제어상수 KP, T1및 TD을 설정하므로서 외란억제 최적특성상태에서 시스템이 조절되어지게 된다.In this way, when the value of the adjustment mediator is obtained, the disturbance suppression optimum characteristics are set by setting the control constants K P , T 1, and T D so that the control amount (PV) response when the set value is changed stepwise becomes the desired tracking characteristic state. In this state, the system is adjusted.

이러한 방법에 있어서, 제어상수가 외란억제와 설정값추적에 대한 최적특성상태로 설정되는 조건하에서 제어량(PV)이 외란에 따라 변화하게 되는 경우 상기 변화에 따른 편차에 대하여 제어연산부(109)는 설정값 추적상태의 제어상수를 근거로 하여 조절출력을 결정하게 된다.In this method, when the control amount PV changes according to the disturbance under the condition that the control constant is set to the optimum characteristic state for disturbance suppression and set value tracking, the control operation unit 109 sets the deviation according to the change. The control output is determined based on the control constant of the value tracking state.

따라서, 설정값(SV)과는 관계없이 단지 제어량(PV)에 의하여 연산부(111)에서 연산되어진 보상출력 a(S)는 조절출력에 첨가되어지면, 그 결과가 외란억제 상태로 등가적으로 출력되어지게 된다.Therefore, irrespective of the set value SV, when the compensation output a (S) calculated by the control unit 111 by the control amount PV is added to the adjustment output, the result is equivalently output in the disturbance suppression state. Will be.

한편, 제58도는 본 발명의 제25구현예를 나타낸 도면으로써 상기 도면에서는 측정값피이드백(feed back)보상부가 제2보상연산부로 구성되어서 제공되어져 있다.58 shows a 25th embodiment of the present invention, in which the measured value feedback back compensation unit is provided as the second compensation operation unit.

여기에서 측정값 피이드백 보상부(113)는 제어량(PV)을 인가하여 다음 식(63)의 전달함수 F(S)를 기본으로 하여 보상연산을 실시하게 되는데, 특히 제어량(PV)변화에 따른 편차(E)에 대하여 설정값추적 최적특성상태로 조절된 제어상수 KP *, T1 *및 TD *을 외란억제 최적특성 상태와 등가적으로 수정되도록 보상량(f)을 연산부(115)에 공급하도록 되어 있다.Here, the measured feedback feedback compensator 113 applies a control amount PV to perform a compensation operation based on the transfer function F (S) of Equation (63), in particular, according to the change of the control amount PV. The calculation unit 115 calculates a compensation amount f so that the control constants K P * , T 1 * and T D * adjusted to the set value tracking optimal characteristic state are equally corrected to the disturbance suppression optimal characteristic state. It is supposed to supply to.

한편, 상기와 같이 연산부(115)는 제어연산부(39)로부터 출력된 조절출력(u)과 보상량(f)을 감산하여서 된 보상조절출력(u')을 다음의 연산부(41)로 출력시키도록 되어있다.On the other hand, as described above, the operation unit 115 outputs the compensation adjustment output u 'obtained by subtracting the adjustment output u and the compensation amount f output from the control operation unit 39 to the next operation unit 41. It is supposed to.

Figure kpo00119
Figure kpo00119

이에 따라 보상량(f)는 외란억제 특성 뿐만 아니라 설정값추적특성도 수정이 가능하므로 상기의 보상조절출력(u')은 외란억제 특성을 향상시킬 수 있고 설정값 추적 특성을 감소시킬 수 있게 된다.Accordingly, since the compensation amount f can modify not only the disturbance suppression characteristic but also the setpoint tracking characteristic, the compensation control output u 'can improve the disturbance suppression characteristic and reduce the setpoint tracking characteristic. .

한편 설정값 피이드 포워드보상부(33)는 설정값추적 특성이 감소되는 것을 회복시키기 위한 것으로써, 상기 설정값 피이드 포워드 보상부(33)는 측정값 피이드 백 보상부(44)의 전달 함수인 F(S)에 상응한 전달함수 H(S)를 기본으로 하여 설정값(SV)을 보상 연산하도록 되는데 여기서 얻어진 보상량(h)이 연산부(41)로 출력되어지게 되면, 상기 연산부(41)에서는 보상조절출력(u')에 상기 보상량(h)을 합산하여 제어대상(37)으로 출력시키게 된다.On the other hand, the set value feed forward compensator 33 is for restoring that the set value tracking characteristic is reduced, and the set value feed forward compensator 33 is a transfer function of the measured value feedback compensation compensator 44. On the basis of the transfer function H (S) corresponding to (S), the set value SV is compensated and calculated. When the compensation amount h obtained here is outputted to the calculator 41, the calculator 41 The compensation amount h is added to the compensation adjustment output u 'and output to the control object 37.

다음에는 본 발명의 2개의 보상수단의 크기를 선택함으로써 설정값 추적특성과 외란억제 특성의 최적화를 기대할 수 있는 원리에 대하여 설명하기로 하겠다.Next, the principle that can be expected to optimize the set value tracking characteristics and disturbance suppression characteristics by selecting the size of the two compensation means of the present invention will be described.

먼저 제어연산부(39)의 제어상수는 설정값 최적추적 특성상태로 조정되어지는데, 이때 두 개의 보상부(33,113)가 무보상일 경우 다음 식(62)에 표시한 바와 같이 제어량(PV)은 설정값(SV)의 변화에 대하여 최적상태로 추적하게 된다.First, the control constant of the control operation unit 39 is adjusted to the set value optimal tracking characteristic state. In this case, when the two compensation units 33 and 113 have no compensation, the control amount PV is set as shown in the following equation (62). The optimal value is tracked for the change of the value SV.

Figure kpo00120
Figure kpo00120

상기 식(62)에 의하면 그 응답에는 외란(D)에 대한 억제특성이 미약하므로 상술한 바와 같이 측정값 피이드백 보상부(43)가 제공되어져 있어서 다음 식(63)에 표시한 바와 같이 제어상수를 외란억제특성과 등가적으로 수정되어 외란특성을 향상시키도록 되어 있다.According to Equation (62), since the suppression characteristic against disturbance D is weak in the response, the measured feedback feedback compensator 43 is provided as described above, and as shown in the following Equation (63), the control constant Is modified to be equivalent to the disturbance suppression characteristic to improve the disturbance characteristic.

Figure kpo00121
Figure kpo00121

또한, 상기 식(63)에 의하면 외란억제보상에 사용되는 전달함수 F(S)는 외란(D)에 대한 응답에 영향을 줄뿐만 아니라 설정값(SV)에도 영향을 주게된다.In addition, according to Equation (63), the transfer function F (S) used for the disturbance suppression compensation not only affects the response to the disturbance D but also affects the set value SV.

이러한 이유로 외란(D)에 대한 응답은 고정시키고 단지 설정값(SV)의 추적특성만을 조작하기 위하여 설정값 피이드포워드 보상부(115)가 제공되어져 있는바, 이러한 보상을 실시한 결과 프로세스의 제어응답은 다음과 같은 식(64)으로 표시되게 된다.For this reason, the setpoint feedforward compensation unit 115 is provided to fix the response to the disturbance D and to only manipulate the tracking characteristic of the setpoint SV. As a result of the compensation, the control response of the process It is expressed by the following equation (64).

Figure kpo00122
Figure kpo00122

여기서 상기 식(64)에 따라 설정값(SV)추적특성은

Figure kpo00123
에 의하여 조절되며, 외란(D)의 억제특성은 {C*(S)+F(S)}에 의하여 조절되어지게 된다.Here, according to equation (64), the set value (SV) tracking characteristic is
Figure kpo00123
It is controlled by, the suppression characteristics of the disturbance (D) is to be controlled by {C * (S) + F (S)}.

다음에는 상기 식(64)의 응답을 기초로 하여 측정값 피이드백 보상부(113)에 대한 전달함수 F(S)를 결정하게 되는바, 예컨대, 외란(D)의 억제특성을 최적상태로 하기 위하여 전달함수 C*(S)를 다음 식(65)과 (66)로 정의한다면 측정값 피이드백 보상부(113)의 전달함수 F(S)는 다음 식(67)와 (68)과 같이 산출되어지게 된다.Next, the transfer function F (S) for the measured value feedback compensation unit 113 is determined based on the response of Equation (64). For example, the suppression characteristic of the disturbance D is optimized. If the transfer function C * (S) is defined by the following equations (65) and (66), the transfer function F (S) of the measured feedback feedback compensator 113 is calculated as shown in the following equations (67) and (68). Will be.

Figure kpo00124
Figure kpo00124

Figure kpo00125
Figure kpo00125

여기서 KP *, T1 *및 TD *는 설정값추적 최적특성상태의 제어상수이며, KP, T1및 TD는 외란억제 최적특성상태의 제어상수이고, α,β 및 γ는 조절매개인자이다.Where K P * , T 1 * and T D * are the control constants of the set point tracking optimal characteristic state, K P , T 1 and T D are the control constants of the disturbance suppression optimal characteristic state, and α, β and γ It is a mediator.

Figure kpo00126
Figure kpo00126

Figure kpo00127
Figure kpo00127

여기서 상기의 전달함수가 적합한지의 여부에 대해서는 프로세스 제어응답이 최종값정리를 만족하여야 하는바, 즉 일정한 외란(D)하에서 설정값(SV)을 일정하게 계단상태로 변화시킬 경우에 그 편차는 정상상태에서 0으로 된다.Here, whether the transfer function is appropriate or not, the process control response must satisfy the final value theorem. That is, the deviation is normal when the set value SV is constantly changed to a stepped state under a constant disturbance D. 0 in the state.

한편 상술한 바와 같은 조건을 만족시키기 위해서는 다음 식(69)과 성립되어야 함은 물론 식(70)도 만족되어야 한다.On the other hand, in order to satisfy the above conditions, the following equation (69) must be established as well as the equation (70) must be satisfied.

Figure kpo00128
Figure kpo00128

여기서 전달함수 F(S)의 C*(S)를 상기 식(11)에 대입하게 되면 C*(S)의 적분항 1/T1 *·S에 대한 F(S)의 항은 1차지연항 1/(1+T1·S)로 되기 때문에, S→0일 때 분모는 무한대로 되어 상기 식(70)을 만족하게 되므로, 설정값 피이드포워드보상부(133)의 전달함수 H(S)가 유도되어진다. 상기의 전달함수는 식(62)에 나타낸 바와 같은 조건에서 회복되는 측정값피이드백 보상부(113)의 작용에 따라 변하게 되는 상기 식(63)에 나타낸 바와 같이 설정값(SV)추적특성을 회복하기 위한 것이다.If C * (S) of the transfer function F (S) is substituted into Equation (11), the integral term of C * (S) 1 / T 1 * Since 1 / (1 + T 1 · S), the denominator becomes infinity at S → 0 and satisfies the above expression (70), so that the transfer function H (S) of the set value feedforward compensator 133 Is derived. The transfer function recovers the set value (SV) tracking characteristic as shown in Equation (63), which is changed according to the action of the measured value feedback compensation unit 113, which is recovered under the condition as shown in Equation (62). It is to.

여기서 상기 식(64)의 설정값 응답이 식(62)에 나타낸 바와 같이 수정되게 되면 다음과 같이 된다.Herein, if the set value response of Eq. (64) is corrected as shown in Eq. (62), it becomes as follows.

Figure kpo00129
Figure kpo00129

그러나, 상기(71)식의 관계에서는 식(64)에서 알 수 있는 바와 같이 설정값의 응답이 오우버슈으트적으로 되기 때문에 상기(71)식을 식(72)과 같이 계수 K(0

Figure kpo00130
K
Figure kpo00131
1)를 관여시키게 되면 K의 값에 따라 설정값 추적특성만이 조작되어지게 된다.However, since the response of the set value becomes an overshoot as shown in equation (64) in the relationship of equation (71), the equation (71) is expressed by the coefficient K (0) as in equation (72).
Figure kpo00130
K
Figure kpo00131
When 1) is involved, only the set value tracking characteristic is operated according to the value of K.

Figure kpo00132
Figure kpo00132

여기서 외란억제와 설정값 추적에 대한 최적특성이 얻어지도록 하기 위해서는 제어상수 KP, T1및 TD를 상호 독립적으로 보상시켜서 등가적으로 수정되어지도록 한다.Here, in order to obtain optimum characteristics for disturbance suppression and set value tracking, the control constants K P , T 1, and T D are compensated independently of each other so as to be equally corrected.

다음에는 측정값 피이드백보상부의 전달함수 F(S)와 설정값 피이드포워드보상부의 전달함수 H(S)의 값을 설정하는 조정매개인자 α,β 및 γ의 산출법의 일례를 설명하기로 하겠다.Next, an example of a calculation method of the adjustment mediators α, β and γ for setting the values of the transfer function F (S) of the measured value feedback compensation portion and the transfer function H (S) of the set value feedforward compensation portion will be described.

즉, 식(6)과 식(7)의 각연산부를 비교하여 보면 비례 연산임을 알 수 있는 바,In other words, it can be seen that the proportional operation is shown by comparing the angular operations of the equations (6) and (7).

Figure kpo00133
Figure kpo00133

가 되며, 또한 식(6)에서

Figure kpo00134
을 β/T1·S에 설정시키므로써 그 적분은In Eq. (6)
Figure kpo00134
By setting β / T 1 · S

Figure kpo00135
Figure kpo00135

와 같이 되며, 그 미분은And the derivative is

Figure kpo00136
Figure kpo00136

와 같이된다.Become like

이때, KP, T1, TD, KP *,T1 *, 와 TD *, CHR법등으로 얻어질 수 있으므로 α,β 및 η의 값도 쉽게 얻어질 수 있게 된다.At this time, since K P , T 1 , T D , K P * , T 1 * , and T D * , CHR method, etc., values of α, β, and η can be easily obtained.

상술한 바와 같이 제어상수 KP *, T1 *및 TD *가 설정값추적 최적특성상태로 조절되어지게 되는 경우에 본 구현예는 외란변동에 대해서, 측정값피이드백보상부(113)의 전달함수 F(S)에 기초를 둔 보상작용에 따라 외란억제 최적특성상태에 등가적으로 제어상수가 수정되게 되어있는 바, 이러한 보상작용은 설정값추적특성을 악화시키며 악화에 대한 보상과 회복을 위해서 설정값(SV)변화에 상당하는 성분에 대하여 설정값 피이드포워드보상부(33)의 전달함수를 기초로 하여 보상연산을 실시하여, 항상 외란억제와 설정값 추적에 대한 최적특성상태를 실현하여 얻을 수 있도록 하며, 또한 오우버슈우트를 조정하는 설정값 추적에 대한 식(72)의 계수 K를 주절하고, 외란억제에 대한 매개인자 α,β 및 γ를 변화시켜서 독립적이고 자유롭게 그 응답을 최적화시킬수 있도록 한다.As described above, when the control constants K P * , T 1 * and T D * are adjusted to the set value tracking optimum characteristic state, the present embodiment transmits the measured value feedback compensation unit 113 to the disturbance fluctuation. According to the compensation action based on the function F (S), the control constant is modified to be equivalent to the disturbance suppression optimum characteristic state. This compensation action deteriorates the setpoint tracking characteristic and compensates and recovers the deterioration. Compensation calculation is performed based on the transfer function of the set value feedforward compensator 33 for the component corresponding to the change in the set value SV, so that the optimum characteristic state for disturbance suppression and set value tracking is always achieved. To optimize the response independently and freely by varying the coefficients α, β and γ for disturbance suppression. Be so.

본 구현예의 응답예로써는 즉, 제59a,b도는 측정값 피이드백 보상부(113)의 전달함수 F(S)가 비례보상 KP *×(α-1)만의 경우일 때를 나타낸 예로써, 상기 예에서는 α값이 1(무보상)로부터 점점 커지게 되므로 외란억제특성이 개선되게 되어 있으며, 이때 설정값추적 특성은 일정한 값으로 고정되어 있다(K=일정)As a response example of the present embodiment, that is, examples 59a and b show an example in which the transfer function F (S) of the measured value feedback compensation unit 113 is only proportional compensation K P * × (α-1). In the above example, since the α value becomes larger from 1 (no compensation), the disturbance suppression characteristic is improved, and the set value tracking characteristic is fixed to a constant value (K = constant).

또한, 제60도에서 나타낸 바와 같이 β의 값은 외란억제에 대한 특성의 적분시간을 등가적으로 변화시키며, 이러한 매개인가를 사용하므로써 변동의 최대값을 감소시킬 수 있게된다. 그리고, 매개인자 γ는 미분시간을 변화시키기 위한 것으로써 외란을 빠르게 억제시키기에 가능하도록 되어 있다.In addition, as shown in FIG. 60, the value of β changes the integral time of the characteristic for disturbance suppression equivalently, and by using such mediation, the maximum value of the variation can be reduced. The mediator γ is intended to change the differential time, so that disturbance can be suppressed quickly.

이와 같이 본 발명은 어떠한 구현예로 설명한다고 하여도 완전미분이나 불완전미분으로 적합하게 실시될 수 있도록 만들어져 있으며 상기 두 가지 형태의 미분이 어떤 구현예에 있어서도 서로 교환되어 질 수 있도록 되어 있음을 쉽게 알 수 있다.As described above, the present invention is made so that it can be suitably implemented as complete or incomplete powder even when described in any embodiment, and it is easy to see that the two types of differentiation can be interchanged with each other in any embodiment. Can be.

또한 본 발명은 직접 디지털전산제어(direct digital control)에 폭넓게 사용되어지므로 위치형 연산방식이나 속도형 연산방식에 모두 자유롭게 적용이 가능하게 되어 있다.In addition, since the present invention is widely used in direct digital control, both the position type and the speed type can be freely applied.

Claims (55)

자유도가 2인 조절방식을 갖는 프로세스제어장치에 있어서, 제어장치와 제어대상에 작용하는 설정값 변화를 추적하고 외란의 영향을 억제시키는 제어장치특성중 하나를 최적화시키는 제어연산부(39,105,109)와 상기 이외의 특성을 조절하는 매개인자를 적어도 하나 갖는 보상연산부(33,47,91,107)로 이루어진 것을 특징으로 하는 조절방식을 갖는 프로세스제어장치.In a process control apparatus having an adjustment method having two degrees of freedom, the control operation unit (39, 105, 109) which tracks the change of the set value acting on the control unit and the control object and optimizes one of the control unit characteristics that suppresses the influence of disturbances and Process control apparatus having an adjustment method, characterized in that consisting of a compensation calculation unit (33, 47, 91, 107) having at least one parameter for adjusting the characteristics of. 제1항에 있어서, 보상연산부(33,47,91,107)는 적분시간을 조절하는 매개인자를 적어도 하나 갖는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.2. The process control apparatus according to claim 1, wherein the compensation calculating section (33, 47, 91, 107) has at least one parameter for adjusting the integration time. 제2항에 있어서, 보상연산부(33,47,91,107)는 조절매개인자를 갖는 이득연산부, 지연연산부 및 이득/지연연산부가 적어도 하나 설치된 것을 특징으로 프로세스제어장치.3. The process control apparatus according to claim 2, wherein the compensation operator (33, 47, 91, 107) is provided with at least one gain operator, a delay operator and a gain / delay operator having an adjustment medium. 제3항에 있어서, 지연연산부는 1차 지연연산부인 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.The process control apparatus according to claim 3, wherein the delay calculation unit is a primary delay calculation unit. 제1항에 있어서, 보상연산부(33,47,91,107)는 비례계인을 조절하는 매개인자를 적어도 갖는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.The process control apparatus according to claim 1, wherein the compensation calculation unit (33, 47, 91, 107) has at least a mediation factor for adjusting the proportional factor. 제5항에 있어서, 보상연산부(33,47,91,107)는 조절매개인자를 조절하는 이득연산부, 지연연산부 및 이득/지연연산부가 적어도 하나 설치된 것을 특징으로 프로세스제어장치.6. The process control apparatus according to claim 5, wherein the compensation operator (33, 47, 91, 107) is provided with at least one gain operator, a delay operator and a gain / delay operator for adjusting the adjuster. 제6항에 있어서, 이득/지연연산부는The method of claim 6, wherein the gain / delay calculation unit
Figure kpo00137
Figure kpo00137
(단, 미분동작이 없을 경우에 TD는 0임)의 식으로 연산이 실시되어지는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.(However, T D is 0 when there is no derivative operation.) The process control apparatus characterized by the above-mentioned.
제1항에 있어서, 제어연산부(39,105,109)는 비례 및 적분연산을 실시하여서 되는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.2. The process control apparatus according to claim 1, wherein the control computing section (39, 105, 109) performs proportional and integral calculations. 제1항에 있어서, 제어연산부(39,105,109)는 미분연산을 실시하여서 되는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.The process control apparatus according to claim 1, wherein the control calculation unit (39, 105, 109) performs differential operation. 제1항에 있어서, 보상연산부(33,47,91,107)는 조절계와 제어대상으로 구성된 프로세스제어장치의 시스템에 외란의 작용을 억제시키는 특성에는 영향을 주지 않는 매개인자를 적어도 하나 갖는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.The method of claim 1, wherein the compensation calculation unit (33, 47, 91, 107) is characterized in that it has at least one parameter that does not affect the characteristic of suppressing the action of disturbance in the system of the process control device composed of the control system and the control target Process control unit. 제10항에 있어서, 보상연산부(33)는 설정값을 연산하고, 그 결과를 제어연산부(39)로부터 출력된 조작 값으로 감산시키는 피이드포워드 성분인 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.11. The process control apparatus according to claim 10, wherein the compensation calculation section (33) is a feedforward component that calculates a set value and subtracts the result by an operation value output from the control calculation section (39). 제11항에 있어서, 제어연산부(39)는 설정값과 측정값과의 차이를 연산하고, 그 결과를 조작 값으로 출력시키는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.The process control apparatus according to claim 11, wherein the control operation unit (39) calculates a difference between the set value and the measured value and outputs the result as an operation value. 제10항 또는 제12항에 있어서, 보상연산부(33)는The method of claim 10 or 12, wherein the compensation calculation unit 33
Figure kpo00138
Figure kpo00138
의 식으로 연산을 실시하고, 제어연산부(39)는The calculation is performed by the following equation, and the control operation unit 39
Figure kpo00139
Figure kpo00139
(단, KP는 비례계인, T1는 적분시간·TD는 미분시간으로써 시스템에 작용하는 외란을 억제하기 위해 최적으로 선택되어지며, 이중에서도 T1은 적분연산이 없을 경우에는 무한대로 나타나고, 미분연산이 없을 경우 TD는 0이 된다.)의 식으로 연산을 실시하여서 되는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.(However, K P is a proportional system, T 1 is integral time, T D is differential time, and is optimally selected to suppress disturbance acting on the system. Of these, T 1 appears infinity without integral operation. , T D becomes 0 when there is no differential operation.).
제10항에 있어서, 보상연산부(47)는 설정값을 연산하고, 그 결과를 측정값으로 감산시킨 후, 제어연산부(39)에서 연산시켜서 조작값인 조절출력을 얻는 필터성분을 적어도 하나 포함하여서 되는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.11. The method according to claim 10, wherein the compensation calculation unit 47 calculates a set value, subtracts the result into a measured value, and then includes at least one filter component which is calculated by the control calculation unit 39 to obtain an adjustment output which is an operation value. Process control apparatus characterized in that the. 제14항에 있어서, 제어연산부(39)는 조절계와 제어대상으로 구성되어 있는 제어장치의 시스템에 외란의 작용을 억제시키는 최적상태로 연산을 실시하여서 되는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.The process control apparatus according to claim 14, wherein the control operation unit (39) performs an operation in an optimal state for suppressing the action of disturbance to the system of the control apparatus composed of the controller and the control object. 제14항에 있어서, 보상연산부(47)는 제어연산부(39)의 연산에 따라 연산을 실시하여 설정값 변화의 추적에 대해 최적으로 응답되는 제어연산부와 조합되어 총괄 전달함수를 구성시키도록 된 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.15. The method of claim 14, wherein the compensation operation unit 47 performs the operation according to the operation of the control operation unit 39 to be combined with the control operation unit that is optimally responded to the tracking of the set value change to configure the overall transfer function. Process control device characterized in that. 제16항에 있어서, 제어연산부(39)는
Figure kpo00140
의 식으로 연산을 실시하며, 보상연산부(47)는
17. The control operation unit 39 according to claim 16,
Figure kpo00140
The calculation is performed by the equation, and the compensation calculation unit 47
Figure kpo00141
Figure kpo00141
(단, KP, T1및 TD는 비례계인, 적분시간 및 미분시간으로써 조절시스템과 제어대상을 갖는 프로세스제어장치를 구성하는 시스템에 작용하는 외란을 억제하기 위하여 최적으로 선택되며, T1은 적분연산이 없을 경우에는 무한대 값을 가지고, 미분연산이 없을 경우에 TD는 0이 된다.)의 식으로 연산을 실시하여서 되는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.(However, K P , T 1, and T D are integral and derivative times, which are proportional meters, and are optimally selected to suppress disturbances acting on the system constituting the control system having the control system and the control object, and T 1 Has an infinite value when there is no integral operation, and T D becomes 0 when there is no differential operation.).
제14항에 있어서, 제어연산부(39)는 보상연산부(47)로부터의 출력을 연산하는 제1부분과 상기 제1부분의 출력으로 미분시간 TD의 항인 제어값의 미분값을 감산하는 제2부분으로 이루어진 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.15. The control part 39 according to claim 14, wherein the control calculation part 39 subtracts the derivative value of the control value which is a term of the derivative time T D from the first part calculating the output from the compensation calculation part 47 and the output of the first part. Process control apparatus, characterized in that consisting of parts. 제18항에 있어서, 제1부분은
Figure kpo00142
식에 따라 연산을 실시하며, 제2부분은 비례계인 KP,(단, KP와 T1는 조절계와 제어대상으로 구성된 프로세스제어장치의 시스템에 작용하는 외란을 억제하기 위해 최적으로 선택된 제어상수)를 갖는 비례연산부(53)로 이루어진 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.
19. The method of claim 18 wherein the first portion is
Figure kpo00142
The calculation is performed according to the formula, and the second part is the proportional system K P , where K P and T 1 are the control constants optimally selected to suppress the disturbance acting on the system of the process control device composed of the controller and the control object. Process control apparatus, characterized in that consisting of a proportional calculation unit (53) having.
제18항에 있어서, 보상연산부(47)는
Figure kpo00143
Figure kpo00144
(단, TD는 외란을 억제하기 위하여 최적상태로 선택되어진다.)의 식 중에서 적어도 어느 하나의 식으로 연산을 실시하여서 되는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.
The method of claim 18, wherein the compensation calculation unit 47
Figure kpo00143
Wow
Figure kpo00144
(However, T D is selected to be optimal in order to suppress disturbance.) The process control apparatus characterized in that the calculation is performed by at least one of the formulas.
제14항에 있어서, 보상연산부(47)는 비례계수 α와 γ가 포함된 제1 및 제2비례연산부와, 설정값을 연산하고, 미분시간 TD로 미분시키는 제2연산부와 적분시간 T1로 적분시키는 이득/지연연산부의 결과로 측정값을 감산시키는 이득/지연연산부로 이루어지되, 미분과 적분된 결과와 제1연산부의 결과를 합산하고 계수 KP(단, KP, TD및 T1는 조절계와 제어대상으로 구성된 프로세스제어장치의 시스템에 외란의 작용을 억제하기 위하여 적당값으로 선택되어지며, 한편으로는 TD와 β가 0이 될 수도 있다.)로 승산 되어 측정값의 조절출력을 구하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.Of claim 14 wherein the compensation operation unit 47 is the proportional coefficient α, and a first and a second proportion operation unit comprising a γ, the second operation unit and the integration time for calculating the set value, the differential to differential time T D T 1 It consists of a gain / delay calculation unit that subtracts the measured value as a result of the gain / delay operation unit that integrates with the sum, and adds the derivative and the integrated result and the result of the first operation unit, and the coefficient K P (where K P , T D and T 1 is appropriately selected to suppress the disturbance of the system of the process control device composed of the controller and the control object, while T D and β may be multiplied to 0) to adjust the measured value. Process control device characterized in that the output is obtained. 제21항에 있어서, 이득/지연연산부는 1차 지연연산부로 이루어진 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.22. The process control apparatus according to claim 21, wherein the gain / delay calculation unit is made of a first order delay calculation unit. 제22항에 있어서, 이득/지연연산부는
Figure kpo00145
의 식으로 연산을 실시하여서 되는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.
23. The apparatus of claim 22, wherein the gain / delay operation is
Figure kpo00145
Process control apparatus characterized in that to perform the calculation in the equation.
제5항에 있어서, 보상연산부(47)는 매개인자 α로 설정값을 승산하고, 그 결과로 측정값을 감산하는 제1비례연산부와 설정값을 연산하고 그 결과로 측정값의 적분값을 적분시간 T1의 항으로 감산하는 제1차 지연연산부로 이루어져 있되, 상기 2개의 감산결과는 합산되고 매개인자 KP(단, KP, 와 T1는 조절계와 제어대상으로 구성된 프로세스제어장치의 시스템에 외란의 작용을 억제하기 위하여 적당값으로 선택된다.)에 의해 승산 되어지는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.6. The compensation operator 47 calculates the set value with the first proportional operator which multiplies the set value by the parameter α, and subtracts the measured value as a result, and integrates the integrated value of the measured value as a result. The first delay calculation unit subtracts the term T 1 , wherein the two subtraction results are summed and the mediating factors K P (where, K P , and T 1 are controllers and control targets) Is selected to a suitable value in order to suppress the action of disturbance. 제1항에 있어서, 보상연산부(47)는 설정값 변화추적 특성에 영향을 주지 않는 적어도 하나의 조절매개인자를 갖는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.The process control apparatus according to claim 1, wherein the compensation calculation unit (47) has at least one adjustment medium which does not affect the set value change tracking characteristic. 제25항에 있어서, 보상연산부(47)는 적어도 하나가 측정값을 연산하고 그 결과를 설정값으로 감산하도록 된 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.26. The process control apparatus according to claim 25, wherein the compensation calculation unit (47) is configured to calculate at least one measured value and subtract the result to a set value. 제26항에 있어서, 보상연산부(47)는 이득/지연연산부(79)를 포함하여서 된 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.27. The process control apparatus according to claim 26, wherein the compensation calculation section (47) comprises a gain / delay calculation section (79). 제27항에 있어서, 보상연산부(47)는
Figure kpo00146
의 식으로 연산을 실시하며, 그 결과는 적분시간 T1 *의 항으로 적분되어지는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.
The method of claim 27, wherein the compensation calculation unit 47
Figure kpo00146
And the result of which is integrated in terms of the integral time T 1 * .
제26항에 있어서, 보상연산부(47)는 조절계수α와 측정값을 승산 시키고, 상기 승산 되어진 결과를 설정값으로 감산하는 제1비례부를 포함하여서 된 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.27. The process control apparatus according to claim 26, wherein the compensation calculation unit (47) includes a first proportional unit that multiplies the adjustment coefficient (alpha) by the measured value and subtracts the multiplied result by a set value. 제26항에 있어서, 보상연산부(47)는 조절계수γ와 측정값을 승산하고, 그 결과를 설정값으로 감산시키는 제2비례부를 포함하며, 상기 감산결과가 미분시간 TD *의 항으로 미분되어지는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.27. The apparatus of claim 26, wherein the compensation operation unit 47 includes a second proportional unit that multiplies the control coefficient γ by the measured value, and subtracts the result by the set value, wherein the subtraction result is differentiated in terms of the derivative time T D * . Process control apparatus characterized in that the. 제28항, 제29항 또는 제30항에 있어서, 보상연산부(47)의 승산, 적분 및 미분된 결과는 서로 합산되고, 설정값 변화를 추적하는 조절상수 KD *와 승산 되며, 조절 값을 가지는 조절신호로 출력되는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.31. The method of claim 28, 29 or 30, wherein the multiplication, integration, and derivative results of the compensation operation unit 47 are summed together, multiplied by the adjustment constant K D * for tracking the change in the set value, and the adjustment value. The process control device characterized in that the output as a control signal having a. 제31항에 있어서, 제1비례부에서 승산된 결과는 설정값에 의해 직접적으로 성립되는 대신 조절계수 α와 승산되어진 설정값이 감산되어서 이루어진 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.32. The process control apparatus according to claim 31, wherein the result of multiplying in the first proportional part is obtained by subtracting a set value multiplied by the adjustment coefficient α instead of being directly established by the set value. 제32항에 있어서, 제1비례부에는 설정값의 인가가 차단될 수 있도록 스위치전환부(85)가 장치되어 있는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.33. The process control apparatus according to claim 32, wherein the first proportional unit is provided with a switch switching unit (85) so that application of the set value can be blocked. 제31항에 있어서, 제2비례부의 승산된 결과는 설정값에 의해 직접적으로 성립되는 대신 조절계수 δ와 승산되어진 설정값이 감산되어서 이루어진 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.32. The process control apparatus according to claim 31, wherein the multiplied result of the second proportional portion is obtained by subtracting the set value multiplied by the adjustment coefficient δ instead of being directly established by the set value. 제34항에 있어서, 제2비례부는 설정값의 인가가 차단될 수 있도록 스위치전환부(87)가 장치되어 있는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.The process control apparatus according to claim 34, wherein the second proportional portion is provided with a switch switching portion (87) so that application of a set value can be blocked. 제1항에 있어서, 보상연산부(91)는 적어도 하나의 조절매개인자 β로 측정값을 연산하고, 설정값으로 상기 결과를 감산하는 적어도 하나의 피이드백연산부(93,107)와 감산하는 적어도 하나의 제어연산부(93,105,109)와 함께 설치하여서 된 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.2. The at least one control according to claim 1, wherein the compensation calculating unit (91) calculates the measured value with at least one adjustment medium (beta) and subtracts with at least one feedback calculating unit (93, 107) which subtracts the result by a set value. Process control apparatus characterized in that it is provided with the calculating unit (93, 105, 109). 제36항에 있어서, 보상연산부(91)는 조절계와 제어대상으로 구성된 프로세스제어장치의 시스템에 외란의 작용을 억제하는 특성에 영향을 주지 않는 동작으로 구성된 보상연산부의 연산에 따라 제어연산부(93,105)의 연산이 일어나도록 연산적으로 조합되어서 이루어진 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.37. The control calculation unit (93, 105) according to claim 36, wherein the compensation calculation unit (91) is configured in accordance with the operation of the compensation calculation unit, which is composed of an operation that does not affect the characteristic of suppressing the action of disturbance in the system of the process control device including the controller and the control object. Process control apparatus characterized in that the operation is made to combine the operation to occur. 제37항에 있어서, 보상연산부(91)는
Figure kpo00147
의 식으로 연산을 실시하며, 제어연산부(93)는
Figure kpo00148
(단, T1은 조절계와 제어대상으로 구성된 프로세스제어장치의 시스템에 외란의 작용을 억제하기 위해 적당하게 조절된 적분시간)의 식으로 연산을 실시하는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.
The method of claim 37, wherein the compensation calculation unit 91
Figure kpo00147
The calculation is performed by the equation, and the control operation unit 93
Figure kpo00148
(Wherein T 1 is an integral time adjusted appropriately to suppress the disturbance of the disturbance in the system of the process control device composed of the controller and the control object).
제38항에 있어서, 제어연산부(93)의 연산결과는 제어상수 KP에 의하여 승산되어지는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.The process control apparatus according to claim 38, wherein the operation result of the control operation unit (93) is multiplied by the control constant K P. 제38항에 있어서의 장치는 설정값을 연산하고, 보상연산부의 연산결과를 감산하는 피이드백연산부(93)도 포함된 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.The apparatus according to claim 38, further comprising a feedback calculation unit (93) for calculating a set value and subtracting the calculation result of the compensation operation unit. 제40항에 있어서, 피이드백연산부(93)는 1+TD(단, TD는 조절계와 제어대상으로 구성된 프로세스제어장치 시스템에 외란의 작용을 억제하기 위해 적당하게 조절된 미분시간)의 식으로 연산을 실시하는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.41. The method of claim 40, wherein the feedback operation unit 93 is a formula of 1 + T D (where T D is an appropriately adjusted derivative time to suppress the action of disturbance in the process control system consisting of the controller and the control object). Process control apparatus characterized in that for performing the operation. 제40항에 있어서의 장치는 측정값이 조절계수 α-1과 승산되어지고, 그 결과가 설정값에 의해 감산되며 상기 감산결과가 제어상수 α와 승산되도록 하는 제1비례부(101)도 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.The apparatus of claim 40 also includes a first proportional portion 101 which multiplies the measured value by the adjustment coefficient α- 1 , the result is subtracted by the set value, and the subtraction result is multiplied by the control constant α. Process control apparatus, characterized in that. 제42항에 있어서, 제1비례부(101)의 승산된 결과는 설정값을 직접적으로 인가하는 대신 조절계수가 승산되어진 측정값을 감산시켜서 된 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.43. The process control apparatus according to claim 42, wherein the multiplied result of the first proportional portion (101) is obtained by subtracting the measured value multiplied by the adjustment coefficient instead of applying the set value directly. 제40항에 있어서의 장치는 측정값이 조절계수 γ-1과 승산되어지고, 그 결과가 설정값에 의해 감산되며, 상기 감산결과는 미분시간 TD의 항으로 미분시키는 제2비례부(99)도 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.41. The apparatus of claim 40, wherein the measured value is multiplied by the adjustment factor γ -1 , the result is subtracted by the set value, and the result of the subtraction is the second proportional part 99 that differentiates the term in the derivative time T D. Process control apparatus comprising a). 제44항에 있어서, 제2비례부(99)의 승산된 결과는 설정값을 직접적으로 인가하는 대신 조절계수가 승산되어진 측정값을 감산시켜서 된 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.45. The process control apparatus according to claim 44, wherein the multiplied result of the second proportional portion (99) is obtained by subtracting the measured value multiplied by the adjustment coefficient instead of applying the set value directly. 제43항에 있어서, 상기 보상연산부(91)의 연산결과는 합산되어지고, 제어상수 KP와 승산되어 조작값을 가지는 조작신호로 출력되어지는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.The process control apparatus according to claim 43, wherein the calculation result of the compensation operation unit (91) is summed and multiplied by the control constant K P and output as an operation signal having an operation value. 제37항에 있어서, 보상연산부(91)는The method of claim 37, wherein the compensation calculation unit 91
Figure kpo00149
Figure kpo00149
의 식으로 연산이 실시되며, 제어연산부(105)는The calculation is performed by the equation, and the control operation unit 105
Figure kpo00150
Figure kpo00150
의 식으로(단, T1와 TD는 조절계와 제어대상으로 구성된 프로세스제어장치의 시스템에 외란의 작용을 억제시키는데 적당한 적분시간 및 미분시간이며, 적분연산이 없을 경우에는 T1은 무한대로 되고, 미분연산이 없을 경우에는 그 시스템에 따라 TD는 0가 된다.)연산이 실시되는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.Where T 1 and T D are the integral and derivative time appropriate to suppress the disturbances in the system of the process control device composed of the controller and the control object, and in the absence of the integral operation, T 1 becomes infinite. If there is no differential operation, T D becomes 0 according to the system.) A process control apparatus characterized in that an operation is performed.
제37항에 있어서, 보상연산부(91)는
Figure kpo00151
의 식으로 연산이 실시되며, 제어연산부(105)는 KP
Figure kpo00152
(단, T1은 조절계와 제어대상으로 구성된 프로세스제어장치의 시스템에 외란의 작용을 억제시키는데 적당한 미분시간)의 식으로 연산이 실시되는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.
The method of claim 37, wherein the compensation calculation unit 91
Figure kpo00151
The calculation is performed by the equation, and the control operation unit 105 is K P
Figure kpo00152
(Wherein T 1 is a differential control suitable for suppressing the action of disturbance in the system of the process control device composed of the controller and the control object).
제36항에 있어서, 제어연산부(109)는37. The control operation unit 109 according to claim 36,
Figure kpo00153
Figure kpo00153
의 식으로 연산이 실시되며, 피이드백연산부(107)는The calculation is performed by the equation, and the feedback operation unit 107
Figure kpo00154
Figure kpo00154
(단, KP, T1와 TD는 조절계와 제어대상으로 구성된 프로세스제어장치의 시스템에 외란의 작용을 억제시키기 위하여 최적으로 선택된 비례계인, 적분시간 및 미분시간으로써, T1는 적분이 없을 경우에는 무한대이며, TD는 미분이 없을 때 0으로 된다.) 연산이 실시되는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.(Where K P , T 1 and T D are integral time and derivative time, which are optimally selected proportional systems for suppressing the effects of disturbance on the system of the process control device composed of the controller and the control object, where T 1 has no integral In this case, it is infinite and T D becomes 0 when there is no derivative.) The process control apparatus characterized in that the calculation is performed.
제1항에 있어서, 보상연산부(33)는 측정값을 연산하고, 제어연산부(39)에서 출력되는 승산된 값으로 감산되는 피이드백 보상연산부(113)가 포함되어서 이루어진 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.The process control apparatus according to claim 1, wherein the compensation operation unit 33 includes a feedback compensation operation unit 113 that calculates a measured value and subtracts the multiplied value output from the control operation unit 39. . 제50항에 있어서, 제어연산부(39)는 식 C*(S)에 따라 연산을 실시하여서 되는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.51. The process control apparatus according to claim 50, wherein the control operation unit (39) performs an operation according to the formula C * (S). 제50항에 있어서, 피이드백 연산부(113)의 전달함수는 조절계와 제어대상으로 구성된 프로세스제어장치의 시스템에 외란의 작용을 억제하는 식인 C*(S)+F(S)에 적합하도록 F(S)로 하여서 되는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.51. The method of claim 50, wherein the transfer function of the feedback arithmetic unit 113 is suitable for C * (S) + F (S) expression, to inhibit the action of the disturbance to the system of a process control device configured to the controller and the control object F ( S) process control apparatus characterized in that. 제52항에 있어서의 장치는 설정값을 연산하고 그 결과를 제어연산부(39)로부터 출력된 조작량으로 감산시키는 설정값 보상연산부(33)를 포함하되, 상기 보상연산부에 따른 식 H(S)는The apparatus of claim 52 includes a set value compensation operator 33 for calculating a set value and subtracting the result by the manipulated value output from the control operator 39, wherein equation H (S) according to the compensation operator is
Figure kpo00155
Figure kpo00155
의 조건을 만족하면서 연산이 실시되어지는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.Process control apparatus characterized in that the calculation is performed while satisfying the conditions of.
제52항에 있어서, C*(S)와 F(S)는53. The method of claim 52 wherein C * (S) and F (S) are
Figure kpo00156
Figure kpo00156
의 식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로세스제어장치.Process control apparatus characterized in that consisting of.
자유도가 2인 프로세스제어장치의 제어방법에 있어서, 설정값을 연산하고, 설정값 변화를 추적하는 특성과 제어대상에 작용하는 외란의 영향을 억제하는 특성중 어느 하나에 대해 최적으로 선택된 조작값을 갖는 조절신호를 제어하고자 하는 제어대상에 출력하는 제어연산 시스템을 제조하는 단계와 상기 프로세스제어장치의 적어도 하나의 매개인자를 조절하여 상기 이외의 특성을 최적으로 변경하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 프로세스제어장치의 제어방법.In a control method of a process control device having a degree of freedom of two, an operation value optimally selected for one of a characteristic of calculating a set value and tracking a change in the set value and suppressing the influence of disturbance acting on the control object is selected. Manufacturing a control operation system for outputting a control signal having a control signal to be controlled and adjusting at least one parameter of the process control device to optimally change other characteristics. Control method of control device.
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