TW202036187A - 控制裝置以及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種控制裝置以及控制方法，無需物理現象的建模，防止在FF操作量的施加中持續輸出過剩的輸出端操作量。控制裝置包括：PID控制運算部，藉由PID控制運算來算出操作量；操作量限制器，將操作量限制為操作量下限值以上且操作量上限值以下的值；FF操作量生成部，根據在擾亂的施加時間點之前開始且在施加擾亂後結束的通知信號的輸入，輸出矩形波狀的操作量，以消除擾亂；操作量相加部，將輸出端操作量輸出，所述輸出端操作量為將由操作量限制器輸出的操作量與操作量相加的結果；上下限值變更部，根據操作量變更PID控制運算部的抗積分飽和功能的上下限值；以及上下限值變更部，根據操作量變更操作量限制器的上下限值。

Description

控制裝置以及控制方法
本發明是有關於一種並用回饋控制與前饋控制的控制裝置以及控制方法。
一直以來，為了抵消擾亂對控制量PV的影響，提出了將比例積分微分（Proportion Integration Differentiation，PID）控制所代表的回饋（Feedback，FB）控制與前饋（Feedforward，FF）控制並用的方法（參照專利文獻1）。 專利文獻1所公開的方法中，大致區分提出了以下的（I）、（II）兩種方法。
（I）基於試行時（僅PID控制下施加擾亂時）的控制量PV和PID控制的操作量MV的軌道、由事先的知識或分析所獲取的控制物件的物理模型式、以及由實驗資料所得的物理模型的參數鑒定結果，以邏輯方式求出FF控制的操作量的波形和量的方法。
（II）根據試行時（僅PID控制下施加擾亂時）的控制量PV的軌道求出最大偏差、最大偏差的產生時間及擾亂恢復的到達時間等測量值，求出階梯狀等特定形狀的FF操作量的方法。
（I）的方法中，需要由事先的知識或分析來獲取控制物件的物理模型式，還需要根據實驗資料來鑒定物理模型的參數，無論對於使用者還是製造控制器的廠商而言均存在難易度高的前提。
當正輸出將擾亂對控制量PV的影響完全抵消的、最優的FF操作量時，FB操作量成為一定值。可認為，（I）的方法中的FF操作量的輸出中的FB操作量成為接近正輸出最優的FF操作量時的變動少的操作量。
另一方面，（II）的方法中，由於實際輸出的FF操作量的波形形狀與最優的FF操作量的波形形狀的偏離，FF操作量的輸出中的FB操作量成為變動的行為。因此，在給予由（II）的方法所得的FF操作量的期間中，FB操作量成為變動的行為。
在並用FB控制與FF控制的方法（FB控制＋FF控制）中，對FB操作量加上FF操作量，因此將這些操作量相加所得的輸出端操作量無法成為FF操作量以下（其原因在於，對僅FB操作量的情況下輸出端可動域0%～100%的範圍加上FF操作量部分）。因此，（II）的方法中，有在FF操作量的施加時機錯開時、或未施加擾亂時等持續輸出過剩的輸出端操作量的可能性。
另外，（I）的方法中，最優的FF操作量的峰值也大多超過輸出端操作量的上限（其原因在於，因高通濾波器（high-pass filter）效果而變得明顯），此時也有下述可能性，即：因儀錶上的限制而產生實際輸出的FF操作量的波形形狀與最優的FF操作量的波形形狀的偏離，持續輸出過剩的輸出端操作量。 [現有技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利第3760682號公報
[發明所欲解決之課題]
本發明是為了解決所述問題而成，其目的在於提供一種控制裝置以及控制方法，所述控制裝置以及控制方法無需對於使用者或廠商而言難易度高的物理現象的建模（modeling），能夠防止在FF操作量的施加中持續輸出過剩的輸出端操作量。 [解決課題之手段]
本發明的控制裝置包括：控制運算部，構成為輸入設定值和控制量並藉由回饋控制運算來算出第一操作量；操作量生成部，構成為根據在擾亂的施加時間點之前開始且在施加所述擾亂後結束的通知信號的輸入，輸出矩形波狀的第二操作量，以消除所述擾亂；操作量限制器，構成為將所述第一操作量限制為操作量下限值以上且操作量上限值以下的值；操作量相加部，構成為將輸出端操作量輸出給控制物件，所述輸出端操作量為將由所述操作量限制器輸出的第一操作量與由所述操作量生成部輸出的第二操作量相加的結果；第一上下限值變更部，構成為基於由所述操作量生成部輸出的第二操作量來變更所述控制運算部的抗積分飽和功能的上下限值；以及第二上下限值變更部，構成為基於由所述操作量生成部輸出的第二操作量來變更所述操作量限制器的操作量上下限值。
另外，本發明的控制裝置的一構成例中，所述操作量生成部在所述通知信號的輸入中，在包含施加所述擾亂的期間的第一期間中，輸出第一值的所述第二操作量，以消除所述擾亂，在從輸入所述通知信號時起到所述第一期間開始為止的第二期間中，以所述控制量穩定在所述設定值附近的方式輸出第二值的所述第二操作量，在從所述第一期間結束時起到所述通知信號的輸入結束為止的第三期間中，以所述控制量與所述設定值一致的方式輸出第三值的所述第二操作量，所述操作量相加部將所述第二期間中由所述操作量生成部輸出的第二操作量作為所述輸出端操作量而輸出。 另外，本發明的控制裝置的一構成例中，所述操作量生成部在所述第二期間與所述第一期間之間的第四期間中，比所述第一期間先行輸出第四值的所述第二操作量，以消除所述第一期間中施加的擾亂，所述操作量相加部將所述第四期間中由所述操作量生成部輸出的第二操作量作為所述輸出端操作量而輸出。 另外，本發明的控制裝置的一構成例還包括：期間決定部，構成為在擾亂施加試驗中的自動調整時使所述操作量生成部進行的第二操作量輸出停止，基於輸入所述通知信號後到所述設定值與所述控制量的控制偏差的絕對值超過規定的偏差閾值為止的期間，來決定所述第二期間的長度。 另外，本發明的控制裝置的一構成例中，所述期間決定部在所述自動調整時使所述操作量生成部進行的第二操作量輸出停止，基於從所述控制偏差的絕對值超過所述偏差閾值時起到檢測出施加擾亂後的所述控制量的波峰為止的期間，來決定所述第一期間的長度。
另外，本發明的控制裝置的一構成例還包括：操作量決定部，構成為在擾亂施加試驗中的自動調整時，以所述第一期間中的所述控制量成為所期望特性的方式決定所述第一值。 另外，本發明的控制裝置的一構成例中，所述操作量決定部在所述自動調整時，基於輸入所述通知信號時的所述第一操作量和所述通知信號的輸入結束時的所述第一操作量，來決定所述第三值。 另外，本發明的控制裝置的一構成例還包括：期間變更部，在通常的控制運行時，以所述第一期間中的所述控制量成為所期望特性的方式變更所述第一期間的長度；以及操作量變更部，在通常的控制運行時，以所述第一期間中的所述控制量成為所期望特性的方式變更所述第一值。 另外，本發明的控制裝置的一構成例還包括：期間變更部，在通常的控制運行時，以所述第一期間中的所述控制量成為所期望特性的方式變更所述第四期間的長度；以及操作量變更部，在通常的控制運行時，以所述第一期間中的所述控制量成為所期望特性的方式變更所述第四值。
另外，本發明的控制方法包括：第一步驟，輸入設定值和控制量並藉由回饋控制運算來算出第一操作量；第二步驟，根據在擾亂的施加時間點之前開始且在施加所述擾亂後結束的通知信號，輸出矩形波狀的第二操作量，以消除所述擾亂；第三步驟，進行操作量限制處理，所述操作量限制處理將所述第一操作量限制為操作量下限值以上且操作量上限值以下的值；第四步驟，將輸出端操作量輸出給控制物件，所述輸出端操作量為將所述操作量限制處理後的第一操作量與所述第二操作量相加的結果；第五步驟，基於所述第二操作量來變更控制運算部的抗積分飽和功能的上下限值，所述控制運算部進行所述回饋控制運算；以及第六步驟，基於所述第二操作量來變更所述操作量限制處理的操作量上下限值。 [發明的效果]
根據本發明，藉由僅將矩形波狀的操作量作為第二操作量進行處理，能夠無需難易度高的物理現象的建模。另外，本發明中，藉由設置第一上下限值變更部和第二上下限值變更部，能夠使第二操作量即時反映給抗積分飽和處理以及操作量限制處理的判定閾值，能夠防止在第二操作量的施加中持續輸出過剩的輸出端操作量，其中所述第一上下限值變更部基於第二操作量來變更控制運算部的抗積分飽和功能的上下限值，所述第二上下限值變更部基於第二操作量來變更操作量限制器的操作量上下限值。
另外，本發明中，藉由設置第一期間、第二期間、第三期間，能夠主要在第一期間中抑制擾亂，在比第一期間更靠前的第二期間中，抑制在施加擾亂前由控制量與回饋控制無關而不規則地變化所導致的第一操作量的混亂，在比第一期間更靠後的第三期間中，抑制由施加擾亂後的靜態特性變化所導致的第一操作量的變化。
另外，本發明中，藉由在第二期間與第一期間之間的第四期間中，比第一期間先行輸出絕對值大於第二值的第四值的第二操作量，以消除第一期間中施加的擾亂，能夠進一步緩和擾亂施加對控制量的影響。
另外，本發明中，藉由設置期間決定部，能夠在擾亂施加試驗中自動調整第二期間的長度和第一期間的長度。
另外，本發明中，藉由設置操作量決定部，能夠在擾亂施加試驗中自動調整第二操作量的第一值和第三值。
另外，本發明中，藉由設置期間變更部，能夠在通常的控制運行時變更第一期間的長度和第四期間的長度，藉由設置操作量變更部，能夠在通常的控制運行時變更第二操作量的第一值和第四值。
[發明的原理] 本發明中，僅將矩形波狀的操作量作為FF操作量進行處理，以使得無需所述（I）的方法那樣的難易度高的物理現象的建模。
另外，本發明中，為了避免如（II）的方法那樣對輸出端操作量的可動域產生限制，而使FF操作量部分即時反映給對FB控制運算的過程中產生的值進行的處理（例如速度型數位PID運算的抗積分飽和處理）、以及對FB控制運算結果進行的操作量限制處理的判定閾值，由此在FF操作量施加中也在輸出端操作量的整個可動域能夠回應。
具體而言，將由閾值減去所適用的FF操作量部分而得的FB操作量的上下限閾值適用於抗積分飽和處理和操作量限制處理。另外，本發明中，一概不進行專利文獻1那樣的操作量的時間積分。
另外，本發明中，作為最優的FF操作量的峰值超過輸出端可動域的下限/上限的狀況下的、擾亂施加對控制量PV的影響的改善，設想欲在施加擾亂前先行施加FF操作量等要求，因此設置對FF操作量的施加時機賦予靈活性的參數。
[第一實施例] 以下，參照圖式對本發明的實施例進行說明。圖1為表示本發明第一實施例的控制裝置的構成的流程圖。控制裝置包括：PID控制運算部1，輸入設定值SP和控制量PV並藉由回饋控制運算（本實施例中為PID控制運算）來算出操作量MV（第一操作量）；操作量限制器2，將操作量MV限制為操作量下限值以上且操作量上限值以下的值；FF操作量生成部3，根據在施加擾亂的時間點之前開始且在施加擾亂後結束的通知信號的輸入，輸出矩形波狀的操作量FF＿P（第二操作量），以消除擾亂；操作量相加部4，將輸出端操作量MV＿O輸出給控制物件10，所述輸出端操作量MV＿O為將由操作量限制器2輸出的操作量MV＿L與由FF操作量生成部3輸出的操作量FF＿P相加的結果；上下限值變更部5（第一上下限值變更部），根據由FF操作量生成部3輸出的操作量FF＿P來變更PID控制運算部1的抗積分飽和功能的上下限值；上下限值變更部6（第二上下限值變更部），根據由FF操作量生成部3輸出的操作量FF＿P來變更操作量限制器2的上下限值；以及控制運算初始化部7，使PID控制運算部1的PID控制運算初始化。
圖2～圖4為對本實施例的控制裝置的運行進行說明的流程圖。控制量PV（例如溫度測量值）是由未圖示的測量器（例如測量被加熱物的溫度的溫度感測器）所測量，並輸入至PID控制運算部1（圖2步驟S101）。
PID控制運算部1輸入由控制裝置的使用者等所設定的設定值SP（例如溫度設定值）和控制量PV，以控制量PV與設定值SP一致的方式進行例如式（1）所示的傳遞函數式那樣的PID控制運算，算出操作量MV（圖2步驟S102）。 MV＝KgΔEr＋（Tz/Ti）Er＋（Td/Tz）Δ2Er＋MV＿old…（1）
此處，舉出速度型PID控制運算為例來進行說明。式（1）中，MV＿old為一控制週期前的操作量，Er為控制偏差，為設定值SP與控制量PV的差SP-PV。另外，ΔEr為控制偏差Er的變化量，Δ2Er為控制偏差Er的變化量的變化量，Kg為PID參數中的比例增益，Ti為PID參數中的積分時間，Td為PID參數中的微分時間，Tz為控制週期。
操作量限制器2輸出操作量MV＿L，此操作量MV＿L是將由PID控制運算部1所算出的操作量MV限制為操作量下限值OL以上且操作量上限值OH以下的值而得（圖2步驟S103）。也就是說，操作量限制器2在操作量MV小於操作量下限值OL時（MV＜OL），設為操作量MV＿L＝OL，在操作量MV大於操作量上限值OH時（MV＞OH），設為操作量MV＿L＝OH，在操作量MV大於操作量下限值OL且小於操作量上限值OH時（OL＜MV＜OH），設為操作量MV＿L＝MV。
操作量相加部4將輸出端操作量MV＿O輸出給控制物件10，所述輸出端操作量MV＿O為MV＿O＝MV＿L＋FF＿P，也就是將由操作量限制器2輸出的操作量MV＿L與由FF操作量生成部3輸出的操作量FF＿P相加的結果（圖2步驟S104）。但是，此處未輸入通知應施加操作量FF＿P的通知信號，未從FF操作量生成部3輸出操作量FF＿P，因此FF＿P＝0，MV＿O＝MV＿L。
另外，操作量相加部4將輸出端操作量MV＿O限制為規定的輸出端操作量下限值OL＿O以上且輸出端操作量上限值OH＿O以下的值並輸出。也就是說，操作量相加部4在輸出端操作量MV＿O小於輸出端操作量下限值OL＿O時（MV＿O＜OL＿O），設為輸出端操作量MV＿O＝OL＿O，在輸出端操作量MV＿O大於輸出端操作量上限值OH＿O時（MV＿O＞OH＿O），設為輸出端操作量MV＿O＝OH＿O，在輸出端操作量MV＿O大於輸出端操作量下限值OL＿O且小於輸出端操作量上限值OH＿O時（OL＿O＜MV＿O＜OH＿O），將輸出端操作量MV＿O直接輸出。
當未輸入通知應施加操作量FF＿P的通知信號時（圖2步驟S100中為否（NO）），在每個控制週期重複執行以上那樣的步驟S101～步驟S104的處理，直到根據例如來自使用者的指令而控制結束為止（圖2步驟S105中為是（YES））。
另一方面，FF操作量生成部3在從外部設備輸入了通知應施加操作量FF＿P的通知信號時（步驟S100中為是），如以下那樣輸出操作量FF＿P。 例如在藥品的製造裝置中，存在因藥品製造的爐的門打開而導致爐內的溫度變動等狀況。此時，控制爐的溫度的控制裝置（外部設備）能夠在爐門打開的時機對本實施例的控制裝置發送通知信號（接通（ON））。
同樣地，在設定值SP（溫度設定值）一定的回流爐中，存在因定期投入成為焊接物件的印刷基板而導致溫度變動等狀況。此時，控制印刷基板的搬送的控制裝置（外部設備）能夠在向回流爐投入印刷基板的時機對本實施例的控制裝置發送通知信號（接通）。
另外，外部設備從擾亂的施加結束的時間點起在規定時間後將通知信號設為斷開（OFF）。
另外，這些狀況下，產生溫度（PV）低於設定值SP的擾亂，因此外部設備在爐門打開的時機或向回流爐投入印刷基板的時機，輸出表示控制量PV的擾亂成為向下凸的波形的擾亂的、擾亂極性信號。另外，外部設備在產生控制量PV高於設定值SP的擾亂時，輸出表示控制量PV的擾亂成為向上凸的波形的擾亂的、擾亂極性信號。
圖5為對FF操作量生成部3的運行進行說明的波形圖。圖5的示例中，對逆運行（加熱控制）中擾亂為向下凸的波形的擾亂時進行說明。FF操作量生成部3在從外部輸入通知信號（圖5的“接通”）時（步驟S100中為是），判定是否為操作量施加待機期間T1（圖3步驟S106）。
由於存在施加擾亂前控制量PV與FB控制無關而不規則地變化從而導致FB操作量MV混亂的可能性，因此操作量施加待機期間T1（第二期間）是為了穩定地維持再現性（以控制量PV在設定值SP附近穩定的方式）將輸出端操作量MV＿O固定化的期間。 此外，圖5的示例中，表示存在操作量施加待機期間T1的示例，但在施加擾亂前控制量PV與FB控制無關而不規則地變化的可能性少時，藉由預先將操作量施加待機期間T1的長度設定為0，從而能夠跳過（skip）操作量施加待機期間T1。
瞬態變動取消先行期間T2（第四期間）是為了緩和無法完全避免的擾亂施加對控制量PV的影響，在施加擾亂前先行將輸出端操作量MV＿O固定化以使控制量PV上升（降溫擾亂時）或下降（升溫擾亂時）的期間。
此外，圖5的示例中，表示存在瞬態變動取消先行期間T2的示例，但在無需預先使控制量PV上升或下降時，藉由預先將瞬態變動取消先行期間T2的長度設定為0，能夠跳過瞬態變動取消先行期間T2。
在瞬態變動取消先行期間T2中，將輸出端操作量MV＿O固定化，因此FB控制不發揮功能，無法獲得由FB控制所得的控制量PV的穩定性，因而需要對應包含本實施例的控制裝置和控制物件10的控制系統的特性來適當設定瞬態變動取消先行期間T2的長度。
瞬態變動取消期間T3（第一期間）是用來抑制施加擾亂後的控制量PV的瞬態變動的期間（用來使控制量PV與設定值SP一致的期間）。所述瞬態變動取消期間T3中輸出的操作量FF＿P越大，擾亂的抑制效果越提高。
穩態變動取消期間T4（第三期間）是用來抑制由施加擾亂後的靜態特性變化所導致的FB操作量MV的變動的期間。穩態變動取消期間T4成為從瞬態變動取消期間T3的結束時起到通知信號成為斷開為止的期間。 FF操作量生成部3將通知信號成為接通的最初判定為操作量施加待機期間T1（第二期間）（步驟S106中為是）。但是，當設定為T1＝0時，進入圖3的步驟S115。
FF操作量生成部3在判定為操作量施加待機期間T1時，輸出FF＿P＝V1、也就是規定的值V1（第二值）的操作量FF＿P（圖3步驟S107）。
接著，上下限值變更部5基於由FF操作量生成部3輸出的操作量FF＿P來變更PID控制運算部1的抗積分飽和（reset windup）功能的上下限值（圖3步驟S108）。
所謂抗積分飽和功能，是在PID控制運算部1算出的操作量MV達到上限值ARWH或下限值ARWL時，使超過上限值ARWH或下限值ARWL的方向的積分運行停止的功能。由此，能夠抑制操作量MV的飽和，使操作量MV快速從飽和恢復，抑制控制的整定的延遲。
上下限值變更部5在輸入通知信號的同時輸入表示擾亂為向下凸的波形的擾亂的擾亂極性信號且逆運行（加熱控制）時、或者輸入表示擾亂為向上凸的波形的擾亂的擾亂極性信號且正運行（冷卻控制）時，從PID控制運算部1的抗積分飽和功能的上限值ARWH減去操作量FF＿P，變更上限值ARWH。同時，上下限值變更部5從PID控制運算部1的抗積分飽和功能的下限值ARWL減去操作量FF＿P，變更下限值ARWL。
另外，上下限值變更部5在輸入通知信號的同時輸入表示擾亂為向上凸的波形的擾亂的擾亂極性信號且逆運行（加熱控制）時、或者輸入表示擾亂為向下凸的波形的擾亂的擾亂極性信號且正運行（冷卻控制）時，從PID控制運算部1的抗積分飽和功能的下限值ARWL減去操作量FF＿P，變更下限值ARWL。同時，上下限值變更部5從PID控制運算部1的抗積分飽和功能的上限值ARWH減去操作量FF＿P，變更上限值ARWH。
上下限值變更部6基於由FF操作量生成部3輸出的操作量FF＿P來變更操作量限制器2的上下限值（圖3步驟S109）。 具體而言，上下限值變更部6在輸入通知信號的同時輸入表示擾亂為向下凸的波形的擾亂的擾亂極性信號且逆運行（加熱控制）時、或者輸入表示擾亂為向上凸的波形的擾亂的擾亂極性信號且正運行（冷卻控制）時，從操作量限制器2的操作量上限值OH減去操作量FF＿P，變更操作量上限值OH。同時，上下限值變更部6從操作量限制器2的操作量下限值OL減去操作量FF＿P，變更操作量下限值OL。
另外，上下限值變更部6在輸入通知信號的同時輸入表示擾亂為向上凸的波形的擾亂的擾亂極性信號且逆運行（加熱控制）時、或者輸入表示擾亂為向下凸的波形的擾亂的擾亂極性信號且正運行（冷卻控制）時，從操作量限制器2的操作量下限值OL減去操作量FF＿P，變更操作量下限值OL。同時，上下限值變更部6從操作量限制器2的操作量上限值OH減去操作量FF＿P，變更操作量上限值OH。
圖3的步驟S110～步驟S112的處理與圖2的步驟S101～步驟S103相同。 FF操作量生成部3在判定為操作量施加待機期間T1時，使MV＿O＝FF＿P＝V1，也就是規定的值V1（第二值）的操作量FF＿P直接作為輸出端操作量MV＿O從操作量相加部4輸出（圖3步驟S113）。
操作量施加待機期間T1中，將輸出端操作量MV＿O固定化，因此FB控制不發揮功能，無法獲得由FB控制所得的控制量PV的穩定性，因而需要對應本實施例的控制系統的特性來適當設定操作量施加待機期間T1的長度和輸出端操作量MV＿O＝FF＿P＝V1的大小。
為了決定操作量施加待機期間T1的長度，只要使用包含本實施例的控制裝置和控制物件10的控制系統事先進行擾亂施加試驗，將通知信號接通後到控制偏差Er＝SP-PV的絕對值｜Er｜超過規定的偏差閾值TH1為止的期間t1（等效死區時間）事先決定為操作量施加待機期間T1即可。所述擾亂施加試驗中，使FF控制停止，僅設為FB控制。也就是說，設為FF操作量FF＿P＝0。
實際上由控制物件10的特性導致存在與等效死區時間的偏離，因此既可設為T1＝t1，也可設為T1＝t1×α1（α1為規定的調整比率），或也可設為T1＝t1＋β1（β1為規定的調整量）。
另外，輸出端操作量MV＿O＝FF＿P＝V1的大小只要設為後述的第二實施例那樣的擾亂施加試驗的操作量施加待機期間T1的變動的FB操作量MV的最大值、最小值、平均值或中間值即可。另外，也可如第三實施例那樣，在實際運轉中以控制量PV進入某範圍的方式逐漸變更與極性對應的量。 操作量施加待機期間T1時（圖3步驟S106中為是），在每個控制週期重複執行步驟S107～步驟S113的處理。
接下來，FF操作量生成部3在通知信號成為接通的最初T1＝0時，判定為瞬態變動取消先行期間T2，或者在通知信號接通後經過操作量施加待機期間T1所規定的時間而操作量施加待機期間T1結束時，判定為瞬態變動取消先行期間T2（T2＞0）（圖3步驟S106中為否，步驟S115中為是）。但是，當設定為T2＝0時，如下述那樣判定為瞬態變動取消期間T3。
FF操作量生成部3在判定為瞬態變動取消先行期間T2（T2＞0）時（步驟S115中為是），輸出FF＿P＝V2，也就是規定的值V2（第四值）的操作量FF＿P（圖3步驟S116）。
為了決定瞬態變動取消先行期間T2的長度和輸出端操作量MV＿O＝FF＿P＝V2的大小，只要在後述的瞬態變動取消期間T3的長度和操作量FF＿P＝V3已決定的階段中，使用包含本實施例的控制裝置和控制物件10的控制系統事先進行擾亂施加試驗，以在瞬態變動取消期間T3中輸出操作量FF＿P＝V3作為前提條件，以例如施加擾亂時的控制偏差Er的絕對值｜Er｜的最大值（控制量PV的波峰時的控制偏差的絕對值）成為規定的最大偏差閾值TH2以下（TH2＞TH1）的方式，事先決定瞬態變動取消先行期間T2的長度和輸出端操作量MV＿O＝FF＿P＝V2的大小即可。
或者，只要以從控制偏差Er＝SP-PV的絕對值｜Er｜超過規定的偏差閾值TH1時起到控制偏差Er的絕對值｜Er｜恢復至偏差閾值TH1以下為止的恢復時間成為規定的時間閾值TH3以下的方式，事先決定瞬態變動取消先行期間T2的長度和輸出端操作量MV＿O＝FF＿P＝V2的大小即可。
此外，當輸入通知信號的同時輸入表示擾亂為向下凸的波形的擾亂的擾亂極性信號且逆運行（加熱控制）時、或者輸入表示擾亂為向上凸的波形的擾亂的擾亂極性信號且正運行（冷卻控制）時，V1、V2成為正的值。
另一方面，當輸入通知信號的同時輸入表示擾亂為向上凸的波形的擾亂的擾亂極性信號且逆運行（加熱控制）時、或者輸入表示擾亂為向下凸的波形的擾亂的擾亂極性信號且正運行（冷卻控制）時，V1、V2成為負的值。
圖3的步驟S117～步驟S121的處理與步驟S108～步驟S112相同。 FF操作量生成部3在判定為瞬態變動取消先行期間T2（T2＞0）時（步驟S115中為是），使MV＿O＝FF＿P＝V2，也就是規定的值V2（第四值）的操作量FF＿P直接作為輸出端操作量MV＿O從操作量相加部4輸出（圖3步驟S122）。
瞬態變動取消先行期間T2時（圖3步驟S115中為是），在每個控制週期重複執行步驟S116～步驟S122的處理。 接下來，FF操作量生成部3在操作量施加待機期間T1結束且T2＝0時，判定為瞬態變動取消期間T3，或者在經過瞬態變動取消先行期間T2（T2＞0）所規定的時間而瞬態變動取消先行期間T2結束時，判定為瞬態變動取消期間T3（圖3步驟S106、步驟S115中為否，圖4步驟S124中為是）。
操作量施加待機期間T1和瞬態變動取消先行期間T2的輸出端操作量MV＿O為固定值，因此藉由在瞬態變動取消期間T3開始的時機進行FB控制運算的初始化而獲得進一步的再現性。
具體而言，控制運算初始化部7記憶操作量施加待機期間T1即將開始前（通知信號即將成為接通前）的時機的操作量MV（以下記作MV0），在瞬態變動取消期間T3的開始時機時（圖4步驟S125中為是），在式（1）中設為MV＿old＝MV0，也就是將PID控制運算結果的前次值設為MV0，由此使PID控制運算初始化（圖4步驟S126）。此外，也可將MV＿old設為預定的特定的值而非MV0。
FF操作量生成部3在判定為瞬態變動取消期間T3時，輸出FF＿P＝V3，也就是規定的值V3（第一值）的操作量FF＿P（圖4步驟S127）。
FF操作量生成部3在輸入通知信號的同時輸入表示擾亂為向下凸的波形的擾亂的擾亂極性信號且逆運行（加熱控制）時、或者輸入表示擾亂為向上凸的波形的擾亂的擾亂極性信號且正運行（冷卻控制）時，設為FF＿P＝V3＝OH＿O。
另外，FF操作量生成部3在輸入通知信號的同時輸入表示擾亂為向上凸的波形的擾亂的擾亂極性信號且逆運行（加熱控制）時、或者輸入表示擾亂為向下凸的波形的擾亂的擾亂極性信號且正運行（冷卻控制）時，設為FF＿P＝V3＝-OH＿O。
為了決定瞬態變動取消期間T3的長度，只要使用包含本實施例的控制裝置和控制物件10的控制系統事先進行擾亂施加試驗，將從所述控制偏差Er的絕對值｜Er｜超過規定的偏差閾值TH1時起到檢測出施加擾亂後的控制量PV的波峰為止的期間t3事先決定為瞬態變動取消期間T3即可。所述擾亂施加試驗中，使FF控制停止，僅設為FB控制。也就是說，設為FF操作量FF＿P＝0。
實際上由控制物件10的特性導致存在與等效死區時間的偏離，因而既可設為T3＝t3，也可設為T3＝t3×α3（α3為規定的調整比率），或也可設為T3＝t3＋β3（β3為規定的調整量）。
圖4的步驟S128～步驟S132的處理與步驟S108～步驟S112相同。 操作量相加部4將輸出端操作量MV＿O輸出給控制物件10，所述輸出端操作量MV＿O為MV＿O＝MV＿L＋FF＿P，也就是將由操作量限制器2輸出的操作量MV＿L與由FF操作量生成部3輸出的操作量FF＿P相加的結果（圖4步驟S133）。
瞬態變動取消期間T3時（圖4步驟S124中為是），在每個控制週期重複執行步驟S125、步驟S127～步驟S133的處理。 接下來，FF操作量生成部3在經過瞬態變動取消期間T3所規定的時間而瞬態變動取消期間T3結束時，判定為穩態變動取消期間T4（圖4步驟S124中為否，圖4步驟S135）。
FF操作量生成部3在判定為穩態變動取消期間T4時，輸出FF＿P＝V4，也就是規定的值V4（第三值）的操作量FF＿P（圖4步驟S136）。 為了決定操作量FF＿P＝V4的大小，只要使用包含本實施例的控制裝置和控制物件10的控制系統事先進行擾亂施加試驗，將MV＿OFF-MV＿ON（MV＿OFF為通知信號的斷開時機的操作量MV，MV＿ON為通知信號的接通時機的操作量MV）事先決定為V4即可。
此時，也可進行多次擾亂施加試驗，使用多次MV＿OFF中的最大值MV＿OFFmax和多次MV＿ON中的最大值MV＿ONmax來計算FF＿P＝V4＝MV＿OFFmax-MV＿ONmax。
另外，也可使用多次MV＿OFF中的最小值MV＿OFFmin和多次MV＿ON中的最小值MV＿ONmin來計算FF＿P＝V4＝MV＿OFFmin-MV＿ONmin。
另外，也可使用多次MV＿OFF中的移動平均值MV＿OFFave和多次MV＿ON中的移動平均值MV＿ONave來計算FF＿P＝V4＝MV＿OFFave-MV＿ONave。
另外，也可使用多次MV＿OFF中的中間值MV＿OFFmid＝（MV＿OFFmax-MV＿OFFmin）/2和多次MV＿ON中的中間值MV＿ONmid＝（MV＿ONmax-MV＿ONmin）/2來計算FF＿P＝V4＝MV＿OFFmid-MV＿ONmid。 這樣，藉由使用多次擾亂施加試驗的資料，能夠期待耐雜訊性能或再現性的提高。
圖4的步驟S137～步驟S141的處理與步驟S108～步驟S112相同。 操作量相加部4將輸出端操作量MV＿O輸出給控制物件10，所述輸出端操作量MV＿O為MV＿O＝MV＿L＋FF＿P，也就是將由操作量限制器2輸出的操作量MV＿L與由FF操作量生成部3輸出的操作量FF＿P相加的結果（圖4步驟S142）。
穩態變動取消期間T4時，在每個控制週期重複執行步驟S136～步驟S142的處理。 當如圖2所示那樣通知信號成為斷開時，步驟S100中成為判定否，穩態變動取消期間T4結束。
如以上那樣，本實施例中，藉由僅將矩形波形狀的操作量作為FF操作量FF＿P進行處理，能夠無需難易度高的物理現象的建模。 另外，本實施例中，藉由使FF操作量FF＿P即時反映給PID控制運算的抗積分飽和處理以及操作量限制處理的判定閾值，能夠防止在FF操作量FF＿P的施加中持續輸出過剩的輸出端操作量MV＿O。
圖6～圖15為對本實施例的效果進行說明的波形圖。圖6表示僅在現有的FB控制下，操作量MV限制於控制裝置的輸出範圍（OH＿O，OL＿O）時的成為主“傳遞延遲＞擾亂延遲”的一次延遲系統的控制類比結果。圖7表示僅在現有的FB控制下，操作量MV限制於控制裝置的輸出範圍時的成為主“傳遞延遲＜擾亂延遲”的一次延遲系統的控制類比結果。圖8表示僅在現有的FB控制下，操作量MV超過控制裝置的輸出範圍時的一次延遲系統的控制類比結果。
圖9表示在FF操作量FF＿P最優的FB控制＋FF控制下，操作量MV限制於控制裝置的輸出範圍（OH＿O，OL＿O）時的成為主“傳遞延遲＞擾亂延遲”的一次延遲系統的控制類比結果。圖10表示在FF操作量FF＿P最優的FB控制＋FF控制下，操作量MV限制於控制裝置的輸出範圍時的成為主“傳遞延遲＜擾亂延遲”的一次延遲系統的控制類比結果。圖11表示在FF操作量FF＿P最優的FB控制＋FF控制下，操作量MV超過控制裝置的輸出範圍時的一次延遲系統的控制類比結果。
圖12表示在本實施例的控制裝置中，操作量MV限制於控制裝置的輸出範圍（OH＿O，OL＿O）時的成為主“傳遞延遲＞擾亂延遲”的一次延遲系統的控制類比結果。圖13表示在本實施例的控制裝置中，操作量MV限制於控制裝置的輸出範圍時的成為主“傳遞延遲＜擾亂延遲”的一次延遲系統的控制類比結果。
圖14表示在本實施例的控制裝置中，操作量MV超過控制裝置的輸出範圍時的一次延遲系統的控制類比結果。圖15表示在本實施例的控制裝置中，操作量MV超過控制裝置的輸出範圍時，還設置瞬態變動取消先行期間T2時的一次延遲系統的控制類比結果。
根據圖12～圖15得知，獲得了接近FF操作量FF＿P最優的FB控制＋FF控制的控制回應。
此外，想到在擾亂的施加結束時，產生與施加擾亂時相反特性的現象的情況。例如，想到按以下的（a）～（c）的工序進行加熱處理的加熱裝置。 （a）將對爐內溫度進行定值控制的爐的門打開。 （b）將加熱物件放入爐（產生擾亂）。 （c）關閉爐門進行加熱。
加熱裝置中，在放入下一加熱物件前，需要以下的（d）～（f）的工序。 （d）打開爐門。 （e）取出加熱物件。 （f）關閉爐門並對爐內溫度進行定值控制。
藉由對這種加熱裝置適用本實施例，能夠實現加熱物件的高品質化（藉由抑制擾亂的影響實現由溫度變動少的加熱所得的品質的穩定化）且提高生產性（縮短生產節拍時間（takt time））。
[第二實施例] 第一實施例中，事先手動調整操作量施加待機期間T1的長度、瞬態變動取消期間T3的長度、瞬態變動取消期間T3中的FF操作量FF＿P＝V3以及穩態變動取消期間T4中的FF操作量FF＿P＝V4，但也能夠對這些手動調整的量進行自動調整。圖16為表示本發明第二實施例的控制裝置的構成的流程圖，對與圖1相同的構成標注相同的符號。
本實施例的控制裝置包括：PID控制運算部1；操作量限制器2；FF操作量生成部3；操作量相加部4；上下限值變更部5、上下限值變更部6；控制運算初始化部7；期間決定部8，在擾亂施加試驗中的自動調整時使FF操作量生成部3進行的操作量輸出停止，決定操作量施加待機期間T1的長度和瞬態變動取消期間T3的長度；以及操作量決定部9，在擾亂施加試驗中的自動調整時決定瞬態變動取消期間T3中的FF操作量FF＿P＝V3的大小和穩態變動取消期間T4中的FF操作量FF＿P＝V4的大小。
控制裝置的通常時的控制運行如第一實施例中所說明那樣。圖17為對控制裝置的自動調整時的運行進行說明的流程圖。 為了進行自動調整，使用包含本實施例的控制裝置和控制物件10的控制系統進行最少一次擾亂施加試驗。
期間決定部8在自動調整時使FF操作量生成部3進行的FF控制停止，僅設為FB控制，將從通知信號接通起到控制偏差Er＝SP-PV的絕對值｜Er｜超過規定的偏差閾值TH1為止的期間t1（等效死區時間）決定為操作量施加待機期間T1（圖17步驟S200）。
但是，實際上由控制物件10的特性導致存在與等效死區時間的偏離，因此期間決定部8既可對FF操作量生成部3設定T1＝t1的值，也可對FF操作量生成部3設定T1＝t1×α1（α1為規定的調整比率）的值，或也可對FF操作量生成部3設定T1＝t1＋β1（β1為規定的調整量）的值。
另外，期間決定部8在自動調整時使FF操作量生成部3進行的FF控制停止，僅設為FB控制，將從控制偏差Er＝SP-PV的絕對值｜Er｜超過規定的偏差閾值TH1時起到檢測出施加擾亂後的控制量PV的波峰為止的期間t3決定為瞬態變動取消期間T3（圖17步驟S201）。
但是，實際上由控制物件10的特性導致存在與等效死區時間的偏離，因此期間決定部8既可對FF操作量生成部3設定T3＝t3的值，也可對FF操作量生成部3設定T3＝t3×α3（α3為規定的調整比率）的值，或也可對FF操作量生成部3設定T3＝t3＋β3（β3為規定的調整量）的值。
操作量決定部9在自動調整時，在由期間決定部8決定操作量施加待機期間T1和瞬態變動取消期間T3的長度後（瞬態變動取消先行期間T2的長度和輸出端操作量MV＿O＝FF＿P＝V2的大小為固定值），以瞬態變動取消期間T3中的控制量PV成為所期望特性的方式，例如以施加擾亂時的控制偏差Er＝SP-PV的絕對值｜Er｜的最大值（控制量PV的波峰時的控制偏差的絕對值）成為規定的最大偏差閾值TH2以下的方式，決定瞬態變動取消期間T3中的FF操作量FF＿P＝V3的大小（圖17步驟S202）。
或者，操作量決定部9也能以從控制偏差Er＝SP-PV的絕對值｜Er｜超過規定的偏差閾值TH1時起到瞬態變動取消期間T3中的控制偏差Er的絕對值｜Er｜恢復至偏差閾值TH1以下為止的恢復時間成為規定的時間閾值TH3以下的方式，決定瞬態變動取消期間T3中的FF操作量FF＿P＝V3的大小。
另外，操作量決定部9也能以所述控制偏差Er的絕對值｜Er｜的最大值為最大偏差閾值TH2以下，且恢復時間成為時間閾值TH3以下的方式，決定瞬態變動取消期間T3中的FF操作量FF＿P＝V3的大小。
另外，操作量決定部9在自動調整時，在由期間決定部8決定操作量施加待機期間T1和瞬態變動取消期間T3的長度，還決定瞬態變動取消期間T3中的FF操作量FF＿P＝V3的大小後，將MV＿OFF-MV＿ON（MV＿OFF為通知信號的斷開時機的操作量MV，MV＿ON為通知信號的接通時機的操作量MV）決定為穩態變動取消期間T4中的FF操作量FF＿P＝V4（圖17步驟S203）。
如上文所述那樣，操作量決定部9也可使用藉由多次擾亂施加試驗所得的多次MV＿OFF中的最大值MV＿OFFmax和多次MV＿ON中的最大值MV＿ONmax來計算FF＿P＝V4＝MV＿OFFmax-MV＿ONmax。
另外，操作量決定部9也可使用多次MV＿OFF中的最小值MV＿OFFmin和多次MV＿ON中的最小值MV＿ONmin來計算FF＿P＝V4＝MV＿OFFmin-MV＿ONmin。
另外，操作量決定部9也可使用多次MV＿OFF中的移動平均值MV＿OFFave和多次MV＿ON中的移動平均值MV＿ONave來計算FF＿P＝V4＝MV＿OFFave-MV＿ONave。
另外，操作量決定部9也可使用多次MV＿OFF中的中間值MV＿OFFmid和多次MV＿ON中的中間值MV＿ONmid來計算FF＿P＝V4＝MV＿OFFmid-MV＿ONmid。 藉由以上操作，自動調整結束。
此外，本實施例中，也可在決定操作量施加待機期間T1的長度後，操作量決定部9將擾亂施加試驗的操作量施加待機期間T1的變動的FB操作量MV的最大值、最小值、平均值或中間值決定為輸出端操作量MV＿O＝FF＿P＝V1的大小。
[第三實施例] 第一實施例中，事先手動調整瞬態變動取消先行期間T2的長度、瞬態變動取消期間T3的長度、瞬態變動取消先行期間T2中的FF操作量FF＿P＝V2（輸出端操作量MV＿O）以及瞬態變動取消期間T3中的FF操作量FF＿P＝V3，但也可在控制運行中依次更新這些手動調整的量。圖18為表示本發明第三實施例的控制裝置的構成的流程圖，對與圖1相同的構成標注相同的符號。
本實施例的控制裝置包括：PID控制運算部1；操作量限制器2；FF操作量生成部3；操作量相加部4；上下限值變更部5、上下限值變更部6；控制運算初始化部7；期間變更部11，在通常的控制運行時，以瞬態變動取消期間T3中的控制量PV成為所期望特性的方式變更瞬態變動取消期間T3的長度和瞬態變動取消先行期間T2的長度；以及操作量變更部12，在通常的控制運行時，以瞬態變動取消期間T3中的控制量PV成為所期望特性的方式變更瞬態變動取消期間T3中的FF操作量FF＿P＝V3的大小和瞬態變動取消先行期間T2中的FF操作量FF＿P＝V2的大小。
圖19為對本實施例的控制裝置的運行進行說明的流程圖。PID控制運算部1、操作量限制器2、FF操作量生成部3、操作量相加部4、上下限值變更部5、上下限值變更部6以及控制運算初始化部7的運行如第一實施例的圖2～圖4中所說明那樣。 本實施例中，瞬態變動取消先行期間T2的初始值為T2＝0。也就是說，跳過瞬態變動取消先行期間T2。
期間變更部11和操作量變更部12在瞬態變動取消期間T3結束的時機（例如圖4的D的時機），在瞬態變動取消期間T3中的控制量PV未達到所期望特性（圖19步驟S300中為否），且瞬態變動取消期間T3的長度和瞬態變動取消期間T3中的FF操作量FF＿P＝V3可調整時（圖19步驟S301中為是），變更這些的值（圖19步驟S302、步驟S303）。
期間變更部11和操作量變更部12在瞬態變動取消期間T3未達到規定的最大時間，且瞬態變動取消期間T3中的FF操作量FF＿P＝V3未達到規定的最大值時，判定為可調整。
當判定為可調整時，期間變更部11將瞬態變動取消期間T3的長度相對於近前的值延長規定時間幅度（步驟S302）。瞬態變動取消期間T3的初始值例如為0。
另外，操作量變更部12使瞬態變動取消期間T3中的FF操作量FF＿P＝V3的絕對值相對於近前的值增加規定幅度（圖19步驟S303）。FF操作量FF＿P＝V3的初始值例如為V1。
當輸入通知信號的同時輸入表示擾亂為向下凸的波形的擾亂的擾亂極性信號且逆運行（加熱控制）時、或者輸入表示擾亂為向上凸的波形的擾亂的擾亂極性信號且正運行（冷卻控制）時，V3為正的值。
另一方面，當輸入通知信號的同時輸入表示擾亂為向上凸的波形的擾亂的擾亂極性信號且逆運行（加熱控制）時、或者輸入表示擾亂為向下凸的波形的擾亂的擾亂極性信號且正運行（冷卻控制）時，V3為負的值。
期間變更部11和操作量變更部12例如只要在瞬態變動取消期間T3中的控制偏差Er＝SP-PV的絕對值｜Er｜的最大值（控制量PV的波峰時的控制偏差的絕對值）超過最大偏差閾值TH2時，判定為瞬態變動取消期間T3中的控制量PV未達到所期望特性，在絕對值｜Er｜的最大值成為最大偏差閾值TH2以下時，判定為瞬態變動取消期間T3中的控制量PV達到所期望特性即可。
或者，期間變更部11和操作量變更部12也可在從控制偏差Er＝SP-PV的絕對值｜Er｜超過規定的偏差閾值TH1時起到瞬態變動取消期間T3中的控制偏差Er的絕對值｜Er｜恢復至偏差閾值TH1以下為止的恢復時間超過時間閾值TH3時，判定為瞬態變動取消期間T3中的控制量PV未達到所期望特性，在恢復時間成為時間閾值TH3以下時，判定為瞬態變動取消期間T3中的控制量PV達到所期望特性。
此外，也可在所述控制偏差Er的絕對值｜Er｜的最大值為最大偏差閾值TH2以下，且恢復時間成為時間閾值TH3以下時，判定為瞬態變動取消期間T3中的控制量PV達到所期望特性。
這樣，藉由在每次控制運行時進行步驟S302、步驟S303的處理，能夠在控制運行中調整瞬態變動取消期間T3的長度和瞬態變動取消期間T3中的FF操作量FF＿P＝V3。
此外，可能存在下述情況，即：即便藉由期間變更部11和操作量變更部12來調整瞬態變動取消期間T3的長度和FF操作量FF＿P＝V3的大小，瞬態變動取消期間T3中的控制量PV也未達到所期望特性。
期間變更部11和操作量變更部12在瞬態變動取消期間T3達到規定的最大時間、或瞬態變動取消期間T3中的FF操作量FF＿P＝V3達到規定的最大值的狀態下，瞬態變動取消期間T3中的控制量PV未達到所期望特性時，判定為瞬態變動取消期間T3和FF操作量FF＿P＝V3不可調整（步驟S301中為否）。
當判定為瞬態變動取消期間T3和FF操作量FF＿P＝V3不可調整時，期間變更部11將瞬態變動取消先行期間T2的長度相對於近前的值延長規定時間幅度（圖19步驟S304）。如上文所述那樣，瞬態變動取消先行期間T2的初始值為0。
另外，操作量變更部12使瞬態變動取消先行期間T2中的FF操作量FF＿P＝V2的絕對值相對於近前的值增加規定幅度（圖19步驟S305）。FF操作量FF＿P＝V2的初始值例如為V1。
這樣，當即便調整瞬態變動取消期間T3的長度和FF操作量FF＿P＝V3的大小但瞬態變動取消期間T3中的控制量PV也未達到所期望特性時，藉由在每次控制運行時進行步驟S304、步驟S305的處理，能夠在控制運行中調整瞬態變動取消先行期間T2的長度和瞬態變動取消先行期間T2中的FF操作量FF＿P＝V2。
此外，期間變更部11和操作量變更部12在瞬態變動取消先行期間T2達到規定的最大時間、或瞬態變動取消先行期間T2中的FF操作量FF＿P＝V2達到規定的最大值的狀態下，瞬態變動取消期間T3中的控制量PV未達到所期望特性時，結束圖19的處理。
此外，本實施例中，也能以操作量施加待機期間T1中的控制量PV進入預定範圍的方式逐漸變更輸出端操作量MV＿O＝FF＿P＝V1的大小。
第一實施例～第三實施例中說明的控制裝置能夠借由包括中央處理器（Central Processing Unit，CPU）、記憶裝置以及介面（interface）的電腦和控制這些硬體資源的程式來實現。將所述電腦的構成例示於圖20。電腦包括CPU 100、記憶裝置101以及介面裝置（以下簡稱為I/F）102。對I/F 102連接測量器（例如溫度感測器）和操作量輸出部（例如電力調整器）等。這種電腦中，用來實現本發明的控制方法的程式保存在記憶裝置101。CPU 100按照保存在記憶裝置101的程式來執行第一實施例～第三實施例中說明的處理。
所述的實施例的一部分或全部也可如以下的附記那樣記載，但不限於以下的附記。
（附記1）一種控制方法，包括：第一步驟，輸入設定值和控制量並藉由回饋控制運算來算出第一操作量；第二步驟，根據在擾亂的施加時間點之前開始且在施加所述擾亂後結束的通知信號，輸出矩形波狀的第二操作量，以消除所述擾亂；第三步驟，進行將所述第一操作量限制為操作量下限值以上且操作量上限值以下的值的操作量限制處理；第四步驟，將輸出端操作量輸出給控制物件，所述輸出端操作量為將所述操作量限制處理後的第一操作量與所述第二操作量相加的結果；第五步驟，基於所述第二操作量來變更進行所述回饋控制運算的控制運算部的抗積分飽和功能的上下限值；以及第六步驟，基於所述第二操作量來變更所述操作量限制處理的操作量上下限值。
（附記2）根據附記1記載的控制方法，其中所述第二步驟包含：在所述通知信號的輸入中，在包含施加所述擾亂的期間的第一期間中，輸出第一值的所述第二操作量，以消除所述擾亂，在從輸入所述通知信號時起到所述第一期間開始為止的第二期間中，以所述控制量在所述設定值附近穩定的方式輸出第二值的所述第二操作量，在從所述第一期間結束時起到所述通知信號的輸入結束為止的第三期間中，以所述控制量與所述設定值一致的方式輸出第三值的所述第二操作量的步驟；所述第四步驟包含：將所述第二期間中由所述操作量生成部輸出的第二操作量作為所述輸出端操作量而輸出的步驟。
（附記3）根據附記2記載的控制方法，其中所述第二步驟包含：在所述第二期間與所述第一期間之間的第四期間中，比所述第一期間先行輸出第四值的所述第二操作量，以消除所述第一期間中施加的擾亂的步驟；所述第四步驟包含：將所述第四期間中由所述操作量生成部輸出的第二操作量作為所述輸出端操作量而輸出的步驟。
（附記4）根據附記2或3記載的控制方法，還包括：第七步驟，在擾亂施加試驗中的自動調整時使所述第二步驟的第二操作量輸出停止，基於輸入所述通知信號後到所述設定值與所述控制量的控制偏差的絕對值超過規定的偏差閾值為止的期間來決定所述第二期間的長度。
（附記5）根據附記4記載的控制方法，其中所述第七步驟包含：在所述自動調整時使所述第二步驟的第二操作量輸出停止，基於從所述控制偏差的絕對值超過所述偏差閾值時起到檢測出施加擾亂後的所述控制量的波峰為止的期間來決定所述第一期間的長度的步驟。
（附記6）根據附記2至4中任一項記載的控制方法，還包括：第八步驟，在擾亂施加試驗中的自動調整時，以所述第一期間中的所述控制量成為所期望特性的方式決定所述第一值。
（附記7）根據附記6記載的控制方法，其中所述第八步驟包含：在所述自動調整時，基於輸入所述通知信號時的所述第一操作量和所述通知信號的輸入結束時的所述第一操作量來決定所述第三值的步驟。
（附記8）根據附記2或3記載的控制方法，還包括：第七步驟，在通常的控制運行時，以所述第一期間中的所述控制量成為所期望特性的方式變更所述第一期間的長度；以及第八步驟，在通常的控制運行時，以所述第一期間中的所述控制量成為所期望特性的方式變更所述第一值。
（附記9）根據附記3記載的控制方法，還包括：第七步驟，在通常的控制運行時，以所述第一期間中的所述控制量成為所期望特性的方式變更所述第四期間的長度；以及第八步驟，在通常的控制運行時，以所述第一期間中的所述控制量成為所期望特性的方式變更所述第四值。 [產業上的可利用性]
本發明能夠適用於並用回饋控制與前饋控制的技術。
1:PID控制運算部 2:操作量限制器 3:FF操作量生成部 4:操作量相加部 5、6:上下限值變更部 7:控制運算初始化部 8:期間決定部 9:操作量決定部 10:控制物件 11:期間變更部 12:操作量變更部 100:CPU 101:記憶裝置 102:介面裝置（I/F） FF＿P:操作量（FF操作量、第二操作量） MV、MV＿L:操作量 MV＿O:輸出端操作量 PV:控制量（溫度） S100～S143、S200～S203、S300～S305:步驟 SP:設定值 T1:操作量施加待機期間（第二期間） T2:瞬態變動取消先行期間（第四期間） T3:瞬態變動取消期間（第一期間） T4:穩態變動取消期間（第三期間） V1:規定的值（第二值） V2:規定的值（第四值） V3:規定的值（第一值） V4:規定的值（第三值）
圖1為表示本發明第一實施例的控制裝置的構成的流程圖。 圖2為對本發明第一實施例的控制裝置的運行進行說明的流程圖。 圖3為對本發明第一實施例的控制裝置的運行進行說明的流程圖。 圖4為對本發明第一實施例的控制裝置的運行進行說明的流程圖。 圖5為對本發明第一實施例的控制裝置的FF操作量生成部的運行進行說明的波形圖。 圖6為表示現有的FB控制的控制模擬結果的圖。 圖7為表示現有的FB控制的控制模擬結果的圖。 圖8為表示現有的FB控制的控制模擬結果的圖。 圖9為表示FF操作量最優的FB控制＋FF控制的控制模擬結果的圖。 圖10為表示FF操作量最優的FB控制＋FF控制的控制模擬結果的圖。 圖11為表示FF操作量最優的FB控制＋FF控制的控制模擬結果的圖。 圖12為表示本發明第一實施例的控制裝置的控制類比結果的圖。 圖13為表示本發明第一實施例的控制裝置的控制類比結果的圖。 圖14為表示本發明第一實施例的控制裝置的控制類比結果的圖。 圖15為表示本發明第一實施例的控制裝置的控制類比結果的圖。 圖16為表示本發明第二實施例的控制裝置的構成的流程圖。 圖17為對本發明第二實施例的控制裝置的自動調整時的運行進行說明的流程圖。 圖18為表示本發明第三實施例的控制裝置的構成的流程圖。 圖19為對本發明第三實施例的控制裝置的期間決定部和操作量決定部的運行進行說明的流程圖。 圖20為表示實現本發明第一實施例～第三實施例的控制裝置的電腦的構成例的流程圖。
1:PID控制運算部
2:操作量限制器
3:FF操作量生成部
4:操作量相加部
5、6:上下限值變更部
7:控制運算初始化部
10:控制物件
FF_P:操作量(FF操作量、第二操作量)
MV、MV_L:操作量
MV_O:輸出端操作量
PV:控制量(溫度)
SP:設定值

Claims (10)

  1. 一種控制裝置，包括： 控制運算部，構成為輸入設定值和控制量並藉由回饋控制運算來算出第一操作量； 操作量生成部，構成為根據在擾亂的施加時間點之前開始且在施加所述擾亂後結束的通知信號的輸入，輸出矩形波狀的第二操作量，以消除所述擾亂； 操作量限制器，構成為將所述第一操作量限制為操作量下限值以上且操作量上限值以下的值； 操作量相加部，構成為將輸出端操作量輸出給控制物件，所述輸出端操作量為將由所述操作量限制器輸出的第一操作量與由所述操作量生成部輸出的第二操作量相加的結果； 第一上下限值變更部，構成為基於由所述操作量生成部輸出的第二操作量來變更所述控制運算部的抗積分飽和功能的上下限值；以及 第二上下限值變更部，構成為基於由所述操作量生成部輸出的第二操作量來變更所述操作量限制器的操作量上下限值。
  2. 如請求項1所述的控制裝置，其中 所述操作量生成部在所述通知信號的輸入中，在包含施加所述擾亂的期間的第一期間中，輸出第一值的所述第二操作量，以消除所述擾亂，在從輸入所述通知信號時起到所述第一期間開始為止的第二期間中，以所述控制量穩定在所述設定值附近的方式輸出第二值的所述第二操作量，在從所述第一期間結束時起到所述通知信號的輸入結束為止的第三期間中，以所述控制量與所述設定值一致的方式輸出第三值的所述第二操作量， 所述操作量相加部將所述第二期間中由所述操作量生成部輸出的第二操作量作為所述輸出端操作量而輸出。
  3. 如請求項2所述的控制裝置，其中 所述操作量生成部在所述第二期間與所述第一期間之間的第四期間中，比所述第一期間先行輸出第四值的所述第二操作量，以消除所述第一期間中施加的擾亂， 所述操作量相加部將所述第四期間中由所述操作量生成部輸出的第二操作量作為所述輸出端操作量而輸出。
  4. 如請求項2或3所述的控制裝置，還包括： 期間決定部，構成為在擾亂施加試驗中的自動調整時使所述操作量生成部進行的第二操作量輸出停止，基於輸入所述通知信號後到所述設定值與所述控制量的控制偏差的絕對值超過規定的偏差閾值為止的期間，來決定所述第二期間的長度。
  5. 如請求項4所述的控制裝置，其中 所述期間決定部在所述自動調整時使所述操作量生成部進行的第二操作量輸出停止，基於從所述控制偏差的絕對值超過所述偏差閾值時起到檢測出施加擾亂後的所述控制量的波峰為止的期間，來決定所述第一期間的長度。
  6. 如請求項2或3所述的控制裝置，還包括： 操作量決定部，構成為在擾亂施加試驗中的自動調整時，以所述第一期間中的所述控制量成為所期望特性的方式決定所述第一值。
  7. 如請求項6所述的控制裝置，其中 所述操作量決定部在所述自動調整時，基於輸入所述通知信號時的所述第一操作量和所述通知信號的輸入結束時的所述第一操作量，來決定所述第三值。
  8. 如請求項2或3所述的控制裝置，還包括： 期間變更部，在通常的控制運行時，以所述第一期間中的所述控制量成為所期望特性的方式變更所述第一期間的長度；以及 操作量變更部，在通常的控制運行時，以所述第一期間中的所述控制量成為所期望特性的方式變更所述第一值。
  9. 如請求項3所述的控制裝置，還包括： 期間變更部，在通常的控制運行時，以所述第一期間中的所述控制量成為所期望特性的方式變更所述第四期間的長度；以及 操作量變更部，在通常的控制運行時，以所述第一期間中的所述控制量成為所期望特性的方式變更所述第四值。
  10. 一種控制方法，包括： 第一步驟，輸入設定值和控制量並藉由回饋控制運算來算出第一操作量； 第二步驟，根據在擾亂的施加時間點之前開始且在施加所述擾亂後結束的通知信號，輸出矩形波狀的第二操作量，以消除所述擾亂； 第三步驟，進行操作量限制處理，所述操作量限制處理將所述第一操作量限制為操作量下限值以上且操作量上限值以下的值； 第四步驟，將輸出端操作量輸出給控制物件，所述輸出端操作量為將所述操作量限制處理後的第一操作量與所述第二操作量相加的結果； 第五步驟，基於所述第二操作量來變更控制運算部的抗積分飽和功能的上下限值，所述控制運算部進行所述回饋控制運算；以及 第六步驟，基於所述第二操作量來變更所述操作量限制處理的操作量上下限值。
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