JP2645112B2 - ゲイン適応形制御装置 - Google Patents
ゲイン適応形制御装置Info
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- JP2645112B2 JP2645112B2 JP63265354A JP26535488A JP2645112B2 JP 2645112 B2 JP2645112 B2 JP 2645112B2 JP 63265354 A JP63265354 A JP 63265354A JP 26535488 A JP26535488 A JP 26535488A JP 2645112 B2 JP2645112 B2 JP 2645112B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、プロセス計装制御システム等を利用するゲ
イン適応形制御装置に係わり、特に外乱変化，プロセス
特性変化等に対応して制御対象を安定に制御するゲイン
適応形制御装置に関する。
イン適応形制御装置に係わり、特に外乱変化，プロセス
特性変化等に対応して制御対象を安定に制御するゲイン
適応形制御装置に関する。
（従来の技術） 近年，需要の多様な変化に応じて生産量，負荷等の変
動を伴うが，この変動の影響をいかに高速，高精度かつ
安定に抑制するかが１つの大きなテーマとなっている。
特に，今後，生産量はもとより、品種，品質などの変化
に柔軟に追従しうる本格的なフレキシブルオートメーシ
ョンの出現を強く要望されてくることが考えられる。
動を伴うが，この変動の影響をいかに高速，高精度かつ
安定に抑制するかが１つの大きなテーマとなっている。
特に，今後，生産量はもとより、品種，品質などの変化
に柔軟に追従しうる本格的なフレキシブルオートメーシ
ョンの出現を強く要望されてくることが考えられる。
このため上記要望に対処するためには、フィードバッ
ク（以下,FBと略称する）制御系のほかに、生産量，負
荷などの外乱を検出しこの外乱の影響を打ち消す信号を
先まわりして与えるフィードフォワード（以下,FFと略
称する）制御系を組合せた，いわゆるFF/FB制御系を有
効に活用することが重要になってきている。
ク（以下,FBと略称する）制御系のほかに、生産量，負
荷などの外乱を検出しこの外乱の影響を打ち消す信号を
先まわりして与えるフィードフォワード（以下,FFと略
称する）制御系を組合せた，いわゆるFF/FB制御系を有
効に活用することが重要になってきている。
しかし、このFF/FB制御系においても、外乱の変化に
対して操作量をいくら変化させるかの関係を表わすFFゲ
インは常に一定でなく、例えば化学用加熱炉などでは燃
料の単位発熱量が変化すると、それに伴ってFFゲインが
変化する。従って、常にFF/FB制御系を最適な条件で実
行するためには、外乱等の変化に対応してFFゲイン,FB
ゲインを常に最適となるように自動修正する必要があ
る。
対して操作量をいくら変化させるかの関係を表わすFFゲ
インは常に一定でなく、例えば化学用加熱炉などでは燃
料の単位発熱量が変化すると、それに伴ってFFゲインが
変化する。従って、常にFF/FB制御系を最適な条件で実
行するためには、外乱等の変化に対応してFFゲイン,FB
ゲインを常に最適となるように自動修正する必要があ
る。
ところで、一般にFB制御系においては、Ｐ（比例）＋
Ｉ（積分）演算制御が中心であり、Ｄ（微分）演算制御
は補助的に付加されるので、以下,FB制御の場合にはPI
演算制御として説明する。
Ｉ（積分）演算制御が中心であり、Ｄ（微分）演算制御
は補助的に付加されるので、以下,FB制御の場合にはPI
演算制御として説明する。
今，アナログ制御方式におけるFB制御の基本的なPI演
算式は、 MV＝kp｛ｅ＋（1/TI）∫edt｝＋MV0 ……（１） で表される。ここで、MVは操作量,eは偏差,kpは比例ゲ
イン,TIは積分時間,MV0は操作量の初期値である。
算式は、 MV＝kp｛ｅ＋（1/TI）∫edt｝＋MV0 ……（１） で表される。ここで、MVは操作量,eは偏差,kpは比例ゲ
イン,TIは積分時間,MV0は操作量の初期値である。
ところで、上記（１）式で表されるPI演算式を用いて
ディジタル制御方式で実行する場合、予めサンプリング
周期τが定められ、このサンプリング周期τごとに各デ
ータを取込んで演算を行うことになる。従って、現サン
プリング時点をｎτ（ｎは整数）とし、その１つ前のサ
ンプリング時点を（ｎ−１）τとすれば、制御系から得
られる現サンプリング時点の偏差はｅn、前回サンプリ
ング時点の偏差はe n−１で表すことができる。
ディジタル制御方式で実行する場合、予めサンプリング
周期τが定められ、このサンプリング周期τごとに各デ
ータを取込んで演算を行うことになる。従って、現サン
プリング時点をｎτ（ｎは整数）とし、その１つ前のサ
ンプリング時点を（ｎ−１）τとすれば、制御系から得
られる現サンプリング時点の偏差はｅn、前回サンプリ
ング時点の偏差はe n−１で表すことができる。
そして、このディジタル制御方式には２通りの演算方
式があり、その１つはサンプリング時点ごとに全体の操
作量MVnを求める位置形演算方式であり、他の１つは今
回のサンプリング時点で変化量△MVnのみを求め、この
変化量を前回の操作量MV n−１に加えて今回の操作量MV
nとする速度形演算方式である。
式があり、その１つはサンプリング時点ごとに全体の操
作量MVnを求める位置形演算方式であり、他の１つは今
回のサンプリング時点で変化量△MVnのみを求め、この
変化量を前回の操作量MV n−１に加えて今回の操作量MV
nとする速度形演算方式である。
ここで、前者の位置形演算方式は、 で表され、一方、後者の速度形演算方式は、 △MVn ＝kp｛（ｅn−e n−１）＋（τ/TI）・ｅn｝……（３） MVn＝MV n−１＋△MVn ……（３′） で表され、これらの方式にはそれぞれ特質を持ってい
る。
る。
さらに、プロセス制御系では、常にFF制御系が最適状
態にあるためには、FB制御出力＝0,つまり動的成分はむ
しろ有害なのでこれを除いて考えると、 静的FF制御出力（FFn）＝操作出力（MVn） ……（４） の関係になるようにゲイン修正して行けばよいことにな
る。
態にあるためには、FB制御出力＝0,つまり動的成分はむ
しろ有害なのでこれを除いて考えると、 静的FF制御出力（FFn）＝操作出力（MVn） ……（４） の関係になるようにゲイン修正して行けばよいことにな
る。
そこで、以上の関係からゲイン修正係数を求める場合
には、第３図に示すように（ｎ−１）時点でFF制御出力
信号FF n−１を操作出力信号MV n−１（＝（ｎ−１）時
点の最適修正出力信号X n−１）に等しくするためのゲ
イン最適修正係数をk n−１とすると、 MV n−１＝k n−１・FF n−１ k n−１＝（MV n−１）／（FF n−１） ……（５） によって求めることができる。
には、第３図に示すように（ｎ−１）時点でFF制御出力
信号FF n−１を操作出力信号MV n−１（＝（ｎ−１）時
点の最適修正出力信号X n−１）に等しくするためのゲ
イン最適修正係数をk n−１とすると、 MV n−１＝k n−１・FF n−１ k n−１＝（MV n−１）／（FF n−１） ……（５） によって求めることができる。
次に、FF制御出力信号FF n−１→FFnに変化したとき
のFF制御最適出力信号Xnは、 Xn＝k n−１（ｎ−１時点の最適修正係数） ・FFn（ｎ時点のFF制御出力信号） ＝（MV n−1/FF n−１）・FFn ……（６） となる。この（６）式は位置形演算方式であるので、こ
れを速度形演算方式に変換すると、 Xn＝X n−１＋△Xn △Xn＝Xn−X n−１ となる。ここで、上記（６）式および第３図に示すX n
−１＝MV n−１から △Xn＝（MV n−1/FF n−１）・FFn−MV n−１ ＝（MV n−1/FF n−１）・（FFn−FF n−１） ＝（MV n−1/FF n−１）・△FFn ……（７） が得られる。
のFF制御最適出力信号Xnは、 Xn＝k n−１（ｎ−１時点の最適修正係数） ・FFn（ｎ時点のFF制御出力信号） ＝（MV n−1/FF n−１）・FFn ……（６） となる。この（６）式は位置形演算方式であるので、こ
れを速度形演算方式に変換すると、 Xn＝X n−１＋△Xn △Xn＝Xn−X n−１ となる。ここで、上記（６）式および第３図に示すX n
−１＝MV n−１から △Xn＝（MV n−1/FF n−１）・FFn−MV n−１ ＝（MV n−1/FF n−１）・（FFn−FF n−１） ＝（MV n−1/FF n−１）・△FFn ……（７） が得られる。
ところで、従来のこの種の制御装置は、以上のような
種々の条件および演算式を踏まえて第４図のように構成
されている。制御対象１の出力側にプロセス量検出器２
が設けられ、このプロセス量検出器２で検出したプロセ
ス量PVnと目標量設定部３からの目標量SVnとを偏差演算
手段４に導入し、ここでｅn＝SVn−PVnなる演算を行っ
て偏差ｅnを求めて速度形PI調節演算手段５へ送出す
る。ここで、速度形PI調節演算手段５は（３）式に従っ
て演算を行って今回の操作量変化分△Cnを求めた後、こ
の△Cnを加算手段６へ導入する。そして、この加算手段
６の出力△MVnを速度形−位置形信号変換手段７に導
き、ここで（３′）式に従って演算を行って位置形操作
信号MVnに変換し制御対象１へ印加する，いわゆるFB制
御系を構成し、さらにこのFB制御系にFF制御系を組合せ
るものである。
種々の条件および演算式を踏まえて第４図のように構成
されている。制御対象１の出力側にプロセス量検出器２
が設けられ、このプロセス量検出器２で検出したプロセ
ス量PVnと目標量設定部３からの目標量SVnとを偏差演算
手段４に導入し、ここでｅn＝SVn−PVnなる演算を行っ
て偏差ｅnを求めて速度形PI調節演算手段５へ送出す
る。ここで、速度形PI調節演算手段５は（３）式に従っ
て演算を行って今回の操作量変化分△Cnを求めた後、こ
の△Cnを加算手段６へ導入する。そして、この加算手段
６の出力△MVnを速度形−位置形信号変換手段７に導
き、ここで（３′）式に従って演算を行って位置形操作
信号MVnに変換し制御対象１へ印加する，いわゆるFB制
御系を構成し、さらにこのFB制御系にFF制御系を組合せ
るものである。
このFF制御系は、外乱量検出器10で生産量とか負荷等
の外乱信号Dnを検出し、これを係数手段11に入れて係数
を乗ずることにより静的FF制御信号FFnを得た後、位置
形−速度形信号変換手段12に供給する。この変換手段12
では前回値と今回値から差分の速度形信号△FFn＝FFn−
FF n−１を求め、この差分の速度形信号△FFを乗算手段
13に導入する。
の外乱信号Dnを検出し、これを係数手段11に入れて係数
を乗ずることにより静的FF制御信号FFnを得た後、位置
形−速度形信号変換手段12に供給する。この変換手段12
では前回値と今回値から差分の速度形信号△FFn＝FFn−
FF n−１を求め、この差分の速度形信号△FFを乗算手段
13に導入する。
一方、静的FF制御出力信号は操作信号と共にゲイン修
正係数演算手段14に送られ、ここで（７）式に示すゲイ
ン修正係数k n−１＝MV n−1/FF n−1,つまりタイミン
グとしては今回の最適値を求めるには前回のゲイン修正
係数K n−１を求め、これを乗算手段13に導入して先に
求めた静的FF制御出力信号の変化分△FFnに乗じてk n−
１・△FFnを求め、さらにこれを加算手段６にてFB制御
出力信号△Cnと加算合成することにより、FB制御系にFF
制御を組合せて制御対象１を制御する構成となってい
る。
正係数演算手段14に送られ、ここで（７）式に示すゲイ
ン修正係数k n−１＝MV n−1/FF n−1,つまりタイミン
グとしては今回の最適値を求めるには前回のゲイン修正
係数K n−１を求め、これを乗算手段13に導入して先に
求めた静的FF制御出力信号の変化分△FFnに乗じてk n−
１・△FFnを求め、さらにこれを加算手段６にてFB制御
出力信号△Cnと加算合成することにより、FB制御系にFF
制御を組合せて制御対象１を制御する構成となってい
る。
（発明が解決しようとする課題） しかし、以上のような制御装置には次のような様々な
問題がある。
問題がある。
（ａ）、その１つは、操作信号MVは第５図の（イ）に示
すようにFB制御系のＰ成分とＩ成分が含んでおり、その
うちＰ成分はkp・ｅnとなるので、偏差の有無によって
第５図（イ）のように激しく変動する。なお、同図
（ロ）はＩ成分を示す。従って、第５図（イ）のように
激しく変動すると、これに対応してゲイン修正係数k n
−１が大きく変動し、そのため正確かつ安定なゲイン修
正ができない。この点では、特に目標量がステップ的に
変化したときに大きな影響が現われる。
すようにFB制御系のＰ成分とＩ成分が含んでおり、その
うちＰ成分はkp・ｅnとなるので、偏差の有無によって
第５図（イ）のように激しく変動する。なお、同図
（ロ）はＩ成分を示す。従って、第５図（イ）のように
激しく変動すると、これに対応してゲイン修正係数k n
−１が大きく変動し、そのため正確かつ安定なゲイン修
正ができない。この点では、特に目標量がステップ的に
変化したときに大きな影響が現われる。
（ｂ）、他の１つは、PIとも速度形演算としたとき、操
作信号MVが積分動作によって徐々に増加し、速度形−位
置形信号変換手段７に付加される上下限リミット機能に
引っかかったとき、操作信号の切捨が発生するので、再
度回復したときにその切捨てにより制御性を低下させ
る。このとき、特に変動性の強いＰ成分が切捨てられる
ので、Ｐ成分は偏差零のとき，零となるというＰ制御の
本質が歪曲され、Ｐ成分が零にならなくなり、制御性や
安定性が低下する。このためＰおよびＩとも速度形演算
とする方式は工業用としては適当でない。
作信号MVが積分動作によって徐々に増加し、速度形−位
置形信号変換手段７に付加される上下限リミット機能に
引っかかったとき、操作信号の切捨が発生するので、再
度回復したときにその切捨てにより制御性を低下させ
る。このとき、特に変動性の強いＰ成分が切捨てられる
ので、Ｐ成分は偏差零のとき，零となるというＰ制御の
本質が歪曲され、Ｐ成分が零にならなくなり、制御性や
安定性が低下する。このためＰおよびＩとも速度形演算
とする方式は工業用としては適当でない。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、常に正確
で安定なゲイン修正が可能であり、かつ、PI制御の特質
を生かして制御性および安定性を高めうるゲイン適応形
制御装置を提供することを目的とする。
で安定なゲイン修正が可能であり、かつ、PI制御の特質
を生かして制御性および安定性を高めうるゲイン適応形
制御装置を提供することを目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するために、プロセス量と目
標値とを用いて偏差演算手段で偏差を求めた後、この偏
差に基づいてPI（P:比例,I:積分）演算を行って操作量
を求めて制御対象を制御するフィードバック制御系にフ
ィードフォワード制御系を付加してなる制御装置におい
て、前記偏差に基づいて速度系積分演算を行う速度形積
分調節演算手段と、この速度形節分調節演算手段から分
離して設けられ、前記偏差に基づいて位置形比例演算を
行う位置形比例調節演算手段と、外乱量にフィードフォ
ワード係数を乗じて静的フィードフォワード制御信号を
得、かつ、この制御信号を差分である速度形信号に変換
する第１の信号変換手段と、前記速度形積分調節演算手
段の出力を第２の信号変換手段で変換した位置形信号と
前記静的フィードフォワード制御信号とを用いてゲイン
修正係数を求めるゲイン修正係数演算手段と、この演算
手段によって求めたゲイン修正係数を前記差分である速
度形信号に乗算して得られた静特性補償信号を前記速度
形積分調節演算手段の出力に加えて外乱補償を行う補償
手段と、この補償手段よって補償された信号を前記第２
の信号変換手段で変換された位置形操作量と前記位置形
比例調節演算手段の出力とを加算して制御対象への操作
量信号を得る操作量取得手段とを備えたゲイン適応形制
御装置である。
標値とを用いて偏差演算手段で偏差を求めた後、この偏
差に基づいてPI（P:比例,I:積分）演算を行って操作量
を求めて制御対象を制御するフィードバック制御系にフ
ィードフォワード制御系を付加してなる制御装置におい
て、前記偏差に基づいて速度系積分演算を行う速度形積
分調節演算手段と、この速度形節分調節演算手段から分
離して設けられ、前記偏差に基づいて位置形比例演算を
行う位置形比例調節演算手段と、外乱量にフィードフォ
ワード係数を乗じて静的フィードフォワード制御信号を
得、かつ、この制御信号を差分である速度形信号に変換
する第１の信号変換手段と、前記速度形積分調節演算手
段の出力を第２の信号変換手段で変換した位置形信号と
前記静的フィードフォワード制御信号とを用いてゲイン
修正係数を求めるゲイン修正係数演算手段と、この演算
手段によって求めたゲイン修正係数を前記差分である速
度形信号に乗算して得られた静特性補償信号を前記速度
形積分調節演算手段の出力に加えて外乱補償を行う補償
手段と、この補償手段よって補償された信号を前記第２
の信号変換手段で変換された位置形操作量と前記位置形
比例調節演算手段の出力とを加算して制御対象への操作
量信号を得る操作量取得手段とを備えたゲイン適応形制
御装置である。
また、本発明は前記偏差演算手段と速度形積分調節演
算手段との間に乗算手段を設け、偏差にゲイン修正係数
を乗じてFB制御形のゲイン修正を行う構成である。
算手段との間に乗算手段を設け、偏差にゲイン修正係数
を乗じてFB制御形のゲイン修正を行う構成である。
（作用） 従って、本発明は以上のような手段を講じたことによ
り、PI演算を速度形積分（Ｉ）調節演算と位置形比例
（Ｐ）調節演算に分離すると共にこの速度形積分調節演
算出力を位置形信号に変換して得た信号と前記位置形比
例（Ｐ）調節演算出力とを加算して操作信号とすること
により、操作信号が上下限リミット値を越えた後回復し
ても制御性を確保でき、また速度形積分調節演算手段の
出力，つまり変動性のない平均的信号をゲイン修正係数
演算手段に導入し、ここで求めたゲイン修正係数を用い
てFFゲインを修正することにより、常に安定でかつ正確
なゲイン修正を行うことができる。
り、PI演算を速度形積分（Ｉ）調節演算と位置形比例
（Ｐ）調節演算に分離すると共にこの速度形積分調節演
算出力を位置形信号に変換して得た信号と前記位置形比
例（Ｐ）調節演算出力とを加算して操作信号とすること
により、操作信号が上下限リミット値を越えた後回復し
ても制御性を確保でき、また速度形積分調節演算手段の
出力，つまり変動性のない平均的信号をゲイン修正係数
演算手段に導入し、ここで求めたゲイン修正係数を用い
てFFゲインを修正することにより、常に安定でかつ正確
なゲイン修正を行うことができる。
（実施例） 以下、本発明装置の一実施例について第１図を参照し
て説明する。この装置はFF制御のゲインのみを修正する
ブロック構成であって、例えば流量，圧力，レベル等を
制御する場合に用いられる。同図において21はプロセス
量検出器、22は目標量設定部、23はプロセス量検出器21
からの検出プロセス量と目標量との偏差を求める偏差演
算手段であって、ここで得られた偏差は２分岐されてそ
の一方が速度形積分調節演算手段24に、他方が位置形比
例調節演算手段25に導入される。この速度形積分調節演
算手段24は偏差演算手段23から出力された偏差を前記
（３）式に基づいて速度形積分演算を行う。一方、位置
形比例調節演算手段25は偏差に比例ゲインを乗算する比
例演算を行う。26は演算手段24の出力とFF制御出力とを
加算する加算手段であって、この加算出力は上記
（３′）式に基づいて位置形信号に変換する速度形−位
置形信号変換手段27に導入される。28は加算手段、29は
制御対象である。従って、以上の要素をもってFB制御系
を構成することになる。
て説明する。この装置はFF制御のゲインのみを修正する
ブロック構成であって、例えば流量，圧力，レベル等を
制御する場合に用いられる。同図において21はプロセス
量検出器、22は目標量設定部、23はプロセス量検出器21
からの検出プロセス量と目標量との偏差を求める偏差演
算手段であって、ここで得られた偏差は２分岐されてそ
の一方が速度形積分調節演算手段24に、他方が位置形比
例調節演算手段25に導入される。この速度形積分調節演
算手段24は偏差演算手段23から出力された偏差を前記
（３）式に基づいて速度形積分演算を行う。一方、位置
形比例調節演算手段25は偏差に比例ゲインを乗算する比
例演算を行う。26は演算手段24の出力とFF制御出力とを
加算する加算手段であって、この加算出力は上記
（３′）式に基づいて位置形信号に変換する速度形−位
置形信号変換手段27に導入される。28は加算手段、29は
制御対象である。従って、以上の要素をもってFB制御系
を構成することになる。
次に、このFB制御系にFF制御系を組合せるが、このFF
制御系は次のように構成されている。すなわち、生産量
とか負荷等の外乱を検出する外乱量検出器30を有し、こ
の検出器30の出力側に係数手段31を設けて静的FF制御信
号を得る。32は静的FF制御信号の今回値と前回値との差
分である速度形信号に変換する位置形−速度形信号変換
手段、33は乗算手段であって、ここでは信号変換手段32
からの差分信号にゲイン修正係数演算手段34で上記
（７）式により求めたゲイン修正係数を乗じてFFゲイン
を修正し、この修正ゲインを前記加算手段26へ加算する
構成である。
制御系は次のように構成されている。すなわち、生産量
とか負荷等の外乱を検出する外乱量検出器30を有し、こ
の検出器30の出力側に係数手段31を設けて静的FF制御信
号を得る。32は静的FF制御信号の今回値と前回値との差
分である速度形信号に変換する位置形−速度形信号変換
手段、33は乗算手段であって、ここでは信号変換手段32
からの差分信号にゲイン修正係数演算手段34で上記
（７）式により求めたゲイン修正係数を乗じてFFゲイン
を修正し、この修正ゲインを前記加算手段26へ加算する
構成である。
次に、以上のように構成された装置の動作について説
明する。制御対象29からのプロセス量PVnをプロセス量
検出器21で検出して偏差演算手段23に導入する。この偏
差演算手段23では目標量設定部22からの目標量SVnとプ
ロセス量PVnとを用いて、 ｅn＝SVn−PVn なる演算を行って偏差ｅnを求めた後、この偏差ｅnを速
度形積分調節演算手段24に導入し、ここで上記（３）式
に基づいて演算を行って速度形操作変化分 を求める。
明する。制御対象29からのプロセス量PVnをプロセス量
検出器21で検出して偏差演算手段23に導入する。この偏
差演算手段23では目標量設定部22からの目標量SVnとプ
ロセス量PVnとを用いて、 ｅn＝SVn−PVn なる演算を行って偏差ｅnを求めた後、この偏差ｅnを速
度形積分調節演算手段24に導入し、ここで上記（３）式
に基づいて演算を行って速度形操作変化分 を求める。
しかる後、この演算手段24で求めた速度形操作変化分 を加算手段26に供給し、ここでFF制御系からのゲイン修
正信号と加算して速度形−位置形信号変換手段27に導入
する。この速度形−位置形信号変換手段27は上記
（３′）式に基づき、 なる積分演算による位置形操作量Ｍ を求め、これをゲイン修正係数演算手段34および加算手
段28へ送出する。つまり、ここでは変化の激しいＰ成分
を除いてＩ成分の演算を行って得た操作量 をゲイン修正係数演算手段34へのゲイン修正に用いる。
正信号と加算して速度形−位置形信号変換手段27に導入
する。この速度形−位置形信号変換手段27は上記
（３′）式に基づき、 なる積分演算による位置形操作量Ｍ を求め、これをゲイン修正係数演算手段34および加算手
段28へ送出する。つまり、ここでは変化の激しいＰ成分
を除いてＩ成分の演算を行って得た操作量 をゲイン修正係数演算手段34へのゲイン修正に用いる。
一方、FF制御系においては、外乱量検出器30で生産量
とか負荷等の変化による外乱信号Dnを検出して係数手段
31に導き、ここで係数ｋを用いて、 FFn＝Dn・ｋ なる演算により静的FF制御信号FFnを求めた後、この制
御信号FFnを位置形−速度形信号変換手段32およびゲイ
ン修正係数演算手段34へそれぞれ供給する。この位置形
−速度信号変換手段32では静的FF制御信号の今回値から
前回値との差分，つまり △FFn＝FFn−FF n−１ なる速度形信号を求めて乗算手段33に供給し、一方、ゲ
イン修正係数演算手段34では前記Ｐ成分操作量 と静的FF制御信号FFnを用いて上記（７）式に基づい
て、 なる演算を行うことによりゲイン修正係数k n−１を求
め、これを乗算手段33に導入し、ここで、 k n−１・△FFn による乗算を行ってゲイン修正量を求めて前記加算手段
26に導入し、FB制御系のＰ演算によるゲイン修正を行
う。
とか負荷等の変化による外乱信号Dnを検出して係数手段
31に導き、ここで係数ｋを用いて、 FFn＝Dn・ｋ なる演算により静的FF制御信号FFnを求めた後、この制
御信号FFnを位置形−速度形信号変換手段32およびゲイ
ン修正係数演算手段34へそれぞれ供給する。この位置形
−速度信号変換手段32では静的FF制御信号の今回値から
前回値との差分，つまり △FFn＝FFn−FF n−１ なる速度形信号を求めて乗算手段33に供給し、一方、ゲ
イン修正係数演算手段34では前記Ｐ成分操作量 と静的FF制御信号FFnを用いて上記（７）式に基づい
て、 なる演算を行うことによりゲイン修正係数k n−１を求
め、これを乗算手段33に導入し、ここで、 k n−１・△FFn による乗算を行ってゲイン修正量を求めて前記加算手段
26に導入し、FB制御系のＰ演算によるゲイン修正を行
う。
そして、以上のように外乱変化に伴うゲイン修正を行
った速度形操作変化分 を速度形−位置形信号変換手段27で位置形操作量MVを求
めて加算手段28へ供給する。このとき、加算手段28には
位置形比例調節演算手段25から偏差ｅnおよび比例ゲイ
ンkpを用いて、 ｅn・kp なる位置形比例演算出力が入力されているので、この演
算手段25の出力と信号変換手段27の出力とを加算し、こ
れを本来の操作量として制御対象29に印加して制御す
る。
った速度形操作変化分 を速度形−位置形信号変換手段27で位置形操作量MVを求
めて加算手段28へ供給する。このとき、加算手段28には
位置形比例調節演算手段25から偏差ｅnおよび比例ゲイ
ンkpを用いて、 ｅn・kp なる位置形比例演算出力が入力されているので、この演
算手段25の出力と信号変換手段27の出力とを加算し、こ
れを本来の操作量として制御対象29に印加して制御す
る。
次に、第２図は本発明装置の他の実施例を示す図であ
って、これはFF制御系とFB制御系の双方のゲイン修正を
行うもので、例えばボイラ蒸気圧力，蒸気流量，温度，
濃度などのように量を中心としながらも質の変化も関与
するプロセスに用いられる。具体的には偏差演算手段23
と速度形積分調節演算手段24との間に乗算手段40を設
け、前記ゲイン修正演算手段34で求めたゲイン修正係数
k n−１を乗算手段33のみでなく、前記乗算手段40にも
送出し、偏差ｅnにゲイン修正係数k n−１を乗じてFB制
御系のゲインも修正する。
って、これはFF制御系とFB制御系の双方のゲイン修正を
行うもので、例えばボイラ蒸気圧力，蒸気流量，温度，
濃度などのように量を中心としながらも質の変化も関与
するプロセスに用いられる。具体的には偏差演算手段23
と速度形積分調節演算手段24との間に乗算手段40を設
け、前記ゲイン修正演算手段34で求めたゲイン修正係数
k n−１を乗算手段33のみでなく、前記乗算手段40にも
送出し、偏差ｅnにゲイン修正係数k n−１を乗じてFB制
御系のゲインも修正する。
従って、以上のような実施例の構成によれば、PI制御
においてＰ成分調節演算とＩ成分調節演算とを分離する
と共にＩ成分演算を速度形演算とし、Ｐ成分演算を位置
形演算で構成することによりPI制御の本質を尊守しつつ
FB制御系とFF制御系を組合せながら速度形のメリットを
生かすことができ、しかも有害な変動成分を持つＰ成分
を除いてＩ成分を用いて外乱の変化等によるゲイン修正
を行うので、外乱変化，プロセス特性変化に充分対処し
て高速応答，高精度、かつ、安定な制御を実行できる。
においてＰ成分調節演算とＩ成分調節演算とを分離する
と共にＩ成分演算を速度形演算とし、Ｐ成分演算を位置
形演算で構成することによりPI制御の本質を尊守しつつ
FB制御系とFF制御系を組合せながら速度形のメリットを
生かすことができ、しかも有害な変動成分を持つＰ成分
を除いてＩ成分を用いて外乱の変化等によるゲイン修正
を行うので、外乱変化，プロセス特性変化に充分対処し
て高速応答，高精度、かつ、安定な制御を実行できる。
なお、上記実施例では、FB制御系から微分調節演算を
除いているが、これを付加してもよい。また、FF制御系
に静的性補償だけでなく、動特性補償も付加してもよ
い。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々
変形して実施できる。
除いているが、これを付加してもよい。また、FF制御系
に静的性補償だけでなく、動特性補償も付加してもよ
い。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々
変形して実施できる。
［発明の効果］ 以上詳記したように本発明によれば、次のような種々
の効果を奏する。
の効果を奏する。
先ず、請求項第（１）項については、Ｐ調節演算とＩ
調節演算とを分離すると共にＩ調節演算を速度形演算,P
調節演算を位置形演算とすることにより、操作量が上下
限リミット値を越えた後回復しても制御性および安定性
を充分確保でき、また有害な変動成分を除いて変動成分
のない平均的信号を用いてゲイン修正係数を得るように
したので、高速、かつ、高精度なゲイン修正を行うこと
ができる。
調節演算とを分離すると共にＩ調節演算を速度形演算,P
調節演算を位置形演算とすることにより、操作量が上下
限リミット値を越えた後回復しても制御性および安定性
を充分確保でき、また有害な変動成分を除いて変動成分
のない平均的信号を用いてゲイン修正係数を得るように
したので、高速、かつ、高精度なゲイン修正を行うこと
ができる。
次に、請求項（２）項については、FF制御系およびFB
制御系の双方を変動成分のない平均的信号から得られた
ゲイン修正係数を用いてゲイン修正するので、量的，質
的向上を図って制御対象を制御できる。
制御系の双方を変動成分のない平均的信号から得られた
ゲイン修正係数を用いてゲイン修正するので、量的，質
的向上を図って制御対象を制御できる。
第１図は本発明装置の第１の実施例を示すブロック構成
図、第２図は本発明装置の第２の実施例を示すブロック
構成図、第３図はゲイン修正係数を求めるためのFF出力
と操作量との関係を示す図、第４図は従来装置のブロッ
ク図、第５図はPI制御出力の中のＩ成分とＰ＋Ｉ成分の
関係を示す図である。 21……プラント量検出器、22……目標量設定部、23……
偏差演算手段、24……速度形調節演算手段、25……位置
形比例調節演算手段、26……加算手段、27……速度形−
位置形信号変換手段、28……加算手段、29……制御対
象、30……外乱量検出器、31……係数手段、32……位置
形−速度信号変換手段、33……乗算手段、34……ゲイン
修正係数演算手段、40……乗算手段。
図、第２図は本発明装置の第２の実施例を示すブロック
構成図、第３図はゲイン修正係数を求めるためのFF出力
と操作量との関係を示す図、第４図は従来装置のブロッ
ク図、第５図はPI制御出力の中のＩ成分とＰ＋Ｉ成分の
関係を示す図である。 21……プラント量検出器、22……目標量設定部、23……
偏差演算手段、24……速度形調節演算手段、25……位置
形比例調節演算手段、26……加算手段、27……速度形−
位置形信号変換手段、28……加算手段、29……制御対
象、30……外乱量検出器、31……係数手段、32……位置
形−速度信号変換手段、33……乗算手段、34……ゲイン
修正係数演算手段、40……乗算手段。
Claims (2)
- 【請求項１】プロセス量と目標量とを用いて偏差演算手
段で偏差を求めた後、この偏差に基づいてPI（P:比例,
I:積分）演算を行って操作量を求めて制御対象を制御す
るフィードバック制御系にフィードフォワード制御系を
付加してなる制御装置において、 前記偏差に基づいて速度形積分演算を行う速度形積分調
節演算手段と、 この速度形積分調節演算手段から分離して設けられ、前
記偏差に基づいて位置形比例演算を行う位置形比例調節
演算手段と、 外乱量にフィードフォワード係数を乗じて静的フィード
フォワード制御信号をを得、かつ、この制御信号を差分
である速度形信号に変換する第１の信号変換手段と、 前記速度形積分調節演算手段の出力を第２の信号変換手
段で変換した位置形信号と前記静的フィードフォワード
制御信号とを用いてゲイン修正係数を求めるゲイン修正
係数演算手段と、 このゲイン修正係数演算手段によって求めたゲイン修正
係数を前記差分である速度形信号に乗算して得られる静
特性補償信号を前記速度形積分調節演算手段の出力に加
えて外乱補償を行う補償手段と、 この補償手段によって補償された信号を前記第２の信号
変換変換手段で変換された位置形操作量と前記位置形比
例調節演算手段の出力とを加算して制御対象への操作量
信号を得る操作量取得手段と、 を備えたことを特徴とするゲイン適応形制御装置。 - 【請求項２】請求項第（１）項記載の前記偏差演算手段
と前記速度形積分調節演算手段との間に乗算手段を付加
し、前記ゲイン修正係数演算手段からのゲイン修正係数
を前記偏差に乗じてフィードバックゲインを修正するこ
とを特徴とするゲイン適応形制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63265354A JP2645112B2 (ja) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | ゲイン適応形制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63265354A JP2645112B2 (ja) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | ゲイン適応形制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02112001A JPH02112001A (ja) | 1990-04-24 |
| JP2645112B2 true JP2645112B2 (ja) | 1997-08-25 |
Family
ID=17416011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63265354A Expired - Lifetime JP2645112B2 (ja) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | ゲイン適応形制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2645112B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5460666A (en) * | 1977-10-24 | 1979-05-16 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Process control unit |
| JPH0695282B2 (ja) * | 1983-01-13 | 1994-11-24 | 株式会社東芝 | プロセス制御装置 |
-
1988
- 1988-10-21 JP JP63265354A patent/JP2645112B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02112001A (ja) | 1990-04-24 |
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