JP3015523B2 - Process control equipment - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、プロセスからの制御量
信号とその目標値との偏差に対し、調節用の制御定数を
用いて比例・積分・微分（ＰＩＤ）または比例・積分
（ＰＩ）制御演算を行ない、操作量信号を出力して制御
量信号を目標値に追従させるようにプロセスを制御する
プロセス制御装置に係り、特に外乱抑制用に設定した制
御定数をそのまま用いて目標値を変化させた場合でも、
振動的な動きを確実に抑え得るようにしたプロセス制御
装置に関するものである。The present invention relates to a proportional / integral / differential (PID) or proportional / integral (PI) method using a control constant for adjustment with respect to a deviation between a control amount signal from a process and its target value. This is a process control device that performs control calculations and outputs a manipulated variable signal to control the process so that the control variable signal follows the target value.Specifically, the target value is changed using the control constant set for disturbance suppression as it is. Even if you do
The present invention relates to a process control device capable of reliably suppressing an oscillating motion.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、プロセスの制御を行なう制御
装置としては、比例・積分・微分（以下、ＰＩＤと称す
る）制御装置が多く用いられてきている。2. Description of the Related Art Conventionally, a proportional / integral / derivative (hereinafter, referred to as PID) controller has been widely used as a controller for controlling a process.
【０００３】図７は、この種のＰＩＤ制御装置の基本的
な構成例を示すブロック図である。図７において、プロ
セス１からの制御量信号（プロセス変数）ＰＶとその目
標値ＳＶとの偏差ｅを減算器２で算出し、この偏差ｅに
対しＰＩＤ制御演算処理部３で、調節用の制御定数を用
いてＰＩＤ制御演算を行ない、操作量信号（出力信号）
ＭＶを出力してプロセス１を制御するようになってい
る。FIG. 7 is a block diagram showing a basic configuration example of this type of PID control device. In FIG. 7, a difference e between a control amount signal (process variable) PV from the process 1 and its target value SV is calculated by a subtracter 2, and the difference e is calculated by a PID control arithmetic processing unit 3 for adjustment control. PID control calculation is performed using constants, and the manipulated variable signal (output signal)
The process 1 is controlled by outputting the MV.
【０００４】かかるＰＩＤ制御の制御式は、位置形の場
合には一般に、次式により表わされる。 ＭＶ＝Ｋp ｛ｅ＋（１／ＴI ）・［ｅ］ｄｔ＋ＴD ・ｄｅ／ｄｔ｝ ここで、Ｋp 、ＴI 、ＴD は調節用制御定数で、それぞ
れ比例ゲイン、積分時間、微分時間、ｅは偏差（ｅ＝Ｓ
Ｖ−ＰＶ）、ＳＶは目標値、ＰＶは制御量信号、ＭＶは
操作量信号、ｔは時間をそれぞれ表わしている。また、
［ ］ｄｔは積分を表わしている。The control formula of the PID control is generally represented by the following formula in the case of the position type. MV = K p {e + ( 1 / T I) · [e] dt + T D · de / dt} where, K p, T I, T D is the regulation control constants, respectively proportional gain, integral time, and derivative time , E is the deviation (e = S
V-PV) and SV are target values, PV is a control amount signal, MV is an operation amount signal, and t is time. Also,
[] Dt represents integration.
【０００５】さて、このようなＰＩＤ制御を用いたＰＩ
Ｄ制御装置の基本機能としては、外乱抑制特性と、目標
値追従特性とがある。すなわち、前者は、外乱が発生し
た時に、外乱の影響をいかに最適に抑制するか、また後
者は、目標値ＳＶを変化させた時に、プロセス１の値が
いかに最適に目標値ＳＶに追従するかをそれぞれ示すも
のである。Now, a PI using such PID control will be described.
The basic functions of the D control device include a disturbance suppression characteristic and a target value tracking characteristic. That is, the former is how to optimally suppress the influence of the disturbance when a disturbance occurs, and the latter is how to optimally follow the target value SV when the value of the process 1 is changed when the target value SV is changed. Are respectively shown.
【０００６】しかしながら、このようなＰＩＤ制御装置
においては、外乱変化の影響を抑制するための制御定数
（Ｋp 、ＴI 、ＴD ）と、目標値変化に対する制御定数
とが異なることから、次のような問題がある。すなわ
ち、外乱変化の影響を最適に抑制するように、制御定数
（Ｋp、ＴI 、ＴD ）を設定すると、目標値追従特性が
振動的となり（オーバシュートが発生する）、また逆
に、目標値変化に対して最適に追従するように、制御定
数（Ｋp 、ＴI 、ＴD ）を設定すると、外乱抑制特性が
甘くなってしまう。従って、外乱抑制用に設定した制御
定数をそのまま用いて、目標値ＳＶを変化させた場合に
は、目標値追従特性が振動的な動きとなるのを抑えるこ
とができなくなる。However, in such a PID control device, the control constants (K p , T I , T D ) for suppressing the influence of the disturbance change and the control constant for the target value change are different. There is such a problem. That is, as to optimally suppress the effect of the disturbance changes, control constants (K p, T I, T D) Setting the target value tracking characteristic vibrational and becomes (overshoot occurs), and conversely, If the control constants (K p , T I , and T D ) are set so as to optimally follow the change in the target value, the disturbance suppression characteristics become weak. Therefore, when the target value SV is changed by using the control constant set for disturbance suppression as it is, it is not possible to suppress the target value following characteristic from becoming an oscillating movement.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
ＰＩＤ制御を用いたプロセス制御装置においては、外乱
抑制用に設定した制御定数をそのまま用いて、目標値を
変化させた場合には、目標値追従特性が振動的な動きと
なるのを抑えることができないという問題があった。As described above, in the conventional process control apparatus using PID control, when the target value is changed using the control constant set for disturbance suppression as it is, There has been a problem that the target value following characteristic cannot be suppressed from becoming an oscillating movement.
【０００８】本発明の目的は、外乱抑制用に設定した制
御定数をそのまま用いて目標値を変化させたような場合
においても、目標値追従特性が振動的な動きとなるの
（オーバーシュート）を確実に抑制することが可能な極
めて信頼性の高いプロセス制御装置を提供することにあ
る。It is an object of the present invention that the target value follow-up characteristic becomes oscillatory even when the target value is changed using the control constant set for disturbance suppression as it is.
An object of the present invention is to provide an extremely reliable process control device capable of reliably suppressing (overshoot) .
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明では、プロセスからの制御量
信号とその目標値との偏差に対し、調節用の制御定数を
用いて比例・積分・微分（ＰＩＤ）制御演算を行ない、
操作量信号を出力して制御量信号を目標値に追従させる
ようにプロセスを制御するプロセス制御装置において、
目標値が変更されると比例項、積分項、微分項の変化を
監視し、目標値変更時から比例項、積分項、微分項の値
を個別に計算して（比例項＋微分項）の値と積分項の値
とを比較し、その結果当該積分項の値と（比例項＋微分
項）の値との大小関係が逆転した時点で、オーバーシュ
ートを抑制するように調節用の制御定数を一定期間変更
する制御定数変更手段を備えて構成している。In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a deviation between a control amount signal from a process and its target value is determined by using a control constant for adjustment. Performs proportional / integral / differential (PID) control calculations,
In a process control device that controls a process so that an operation amount signal is output and a control amount signal follows a target value,
When the target value is changed, changes in the proportional, integral, and derivative terms are monitored, and the values of the proportional, integral, and derivative terms are changed from the time the target value is changed.
Is calculated separately, the value of (proportional term + derivative term) and the value of integral term
And as a result, the value of the integral term and (proportional term + derivative
When the magnitude relationship with the value of the item (1) is reversed, control constant changing means for changing the control constant for adjustment for a certain period so as to suppress overshoot is provided.
【００１０】また、請求項２に記載の発明では、プロセ
スからの制御量信号とその目標値との偏差に対し、調節
用の制御定数を用いて比例・積分（ＰＩ）制御演算を行
ない、操作量信号を出力して制御量信号を目標値に追従
させるようにプロセスを制御するプロセス制御装置にお
いて、目標値が変更されると比例項、積分項の変化を監
視し、当該比例項、積分項の間の大小関係が逆転した場
合に、オーバーシュートを抑制するように調節用の制御
定数を一定期間変更する制御定数変更手段を備えて構成
している。According to the second aspect of the present invention, a proportional-integral (PI) control operation is performed on the deviation between the control amount signal from the process and its target value by using a control constant for adjustment. In a process control device that outputs a quantity signal and controls a process so that a control quantity signal follows a target value, when a target value is changed, a change in a proportional term and an integral term is monitored, and the proportional term and the integral term are monitored. When the magnitude relationship is reversed, control constant changing means for changing the control constant for adjustment for a certain period so as to suppress overshoot is provided.
【００１１】ここで、特に上記制御定数変更手段として
は、例えば請求項３に示すように、目標値変更時から比
例項、積分項の値を個別に計算して比例項の値と積分項
の値とを比較し、その結果当該積分項の値と比例項の値
との大小関係が逆転した時点で、オーバーシュートを抑
制するように調節用の制御定数を変更するようにしてい
る。[0011] Here, in particular examples of the control constant changing unit, for example, as shown in claim 3, the ratio of target value change
Calculate the value of the example term and the integral term individually and calculate the value of the proportional term and the integral term
, And as a result, the value of the integral term and the value of the proportional term
When the magnitude relationship is reversed , the control constant for adjustment is changed so as to suppress overshoot.
【００１２】[0012]
【作用】従って、本発明のプロセス制御装置において
は、目標値が変更された後に、比例項、積分項、微分項
の変化を監視し、目標値変更時から比例項、積分項、微
分項の値を個別に計算して（比例項＋微分項）の値と積
分項の値とを比較し、その結果当該積分項の値と（比例
項＋微分項）の値との大小関係が逆転した時点で、また
は比例項、積分項の間の大小関係が逆転した場合に、オ
ーバーシュートを抑制するようにその時点から一定期間
だけ調節用の制御定数を変更することにより、目標値を
変化させた時に操作量信号の動きが確実に抑え込まれる
ため、目標値追従特性としてオーバーシュートのない応
答を得ることができる。これにより、外乱抑制用に設定
した制御定数を、目標値変化時においても、そのまま用
いることができる。Therefore, in the process control device of the present invention, after the target value is changed, changes in the proportional term, integral term, and derivative term are monitored, and the proportional term, integral term, fine
Calculate the value of the minute term individually and multiply by the value of (proportional term + differential term)
The value of the integral term is compared with the value of the integral term (proportion
Term + differential term), or when the magnitude relation between the proportional term and the integral term is reversed, so as to suppress overshoot for a certain period from the time. By changing the control constant, the movement of the manipulated variable signal is reliably suppressed when the target value is changed, so that a response without overshoot can be obtained as the target value following characteristic. Thus, the control constant set for disturbance suppression can be used as it is even when the target value changes.
【００１３】[0013]
【実施例】まず、本発明の考え方について説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the concept of the present invention will be described.
【００１４】前述したＰＩＤ制御装置において、目標値
を変化させた場合には、プロセスからの制御量信号とそ
の目標値との偏差を０にするため、比例（Ｐ）項、積分
（Ｉ）項、微分（Ｄ）項の各項に変化が現われる。この
場合、（Ｐ＋Ｄ）項の動きは、図５のＡに示すようにな
る。また、Ｉ項の動きは、図５のＢに示すようになる。
なお、図５でｔ0 は目標値を変化させた時刻である。ま
た、Ｉ項の定常時のバイアス分Ｉ0 を除いて重ね合わせ
たのが、図５のＣである。この図５のＣにおいて、（Ｐ
＋Ｄ）項の波形とＩ項の波形とが初めて交差する時刻ｔ
1 で、制御定数を一定期間変更することにより、プロセ
ス制御装置の動きを変えることができる。なお、図６
は、操作量信号ＭＶが、図５の（Ｐ＋Ｉ＋Ｄ）項で決ま
ることを示している。In the above-described PID control device, when the target value is changed, the proportional (P) term and the integral (I) term are used to reduce the deviation between the control amount signal from the process and the target value to zero. , A change appears in each of the differential (D) terms. In this case, the movement of the (P + D) term is as shown in FIG. The movement of the I term is as shown in FIG.
In FIG. 5, t 0 is the time when the target value is changed. FIG. 5C shows the superimposition of the I term except for the steady-state bias component I 0 . In FIG. 5C, (P
+ D) Time t at which the waveform of the term and the waveform of the I term intersect for the first time
In step 1 , by changing the control constant for a certain period, the operation of the process control device can be changed. FIG.
Indicates that the manipulated variable signal MV is determined by the (P + I + D) term in FIG.
【００１５】従って、以上のような観点から、本発明で
は、目標値が変更されると比例項、積分項、微分項（ま
たは比例項、積分項）の変化を監視し、目標値変更時か
ら比例項、積分項、微分項の値を個別に計算して（比例
項＋微分項）の値と積分項の値とを比較し、その結果当
該積分項の値と（比例項＋微分項）の値との大小関係が
逆転した時点で、または比例項、積分項の間の大小関係
が逆転した場合に、オーバーシュートを抑制するように
その時点から一定期間だけ調節用の制御定数を変更する
ものである。以下、上記のような考え方に基づく本発明
の一実施例について、図面を参照して詳細に説明する。Accordingly, in view of the above, according to the present invention, when the target value is changed, the change of the proportional term, the integral term, and the differential term (or the proportional term or the integral term) is monitored, and whether the target value is changed is determined.
Calculate the values of the proportional, integral, and differential terms individually from
Term + derivative term) and the value of the integral term.
The magnitude relationship between the value of the integral term and the value of the (proportional term + derivative term)
At the time of inversion, or the magnitude relation between the proportional term and the integral term
To suppress overshoot when is reversed
The control constant for adjustment is changed for a certain period from that time . Hereinafter, an embodiment of the present invention based on the above concept will be described in detail with reference to the drawings.
【００１６】図１は、本発明によるプロセス制御装置の
構成例を示すブロック図である。本実施例のプロセス制
御装置は、図１に示すように、プロセス入出力（ＰＩ／
Ｏ）インタフェース１１と、中央処理回路１２と、メモ
リ１３と、バス１４とから構成している。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a process control device according to the present invention. As shown in FIG. 1, the process control device of the present embodiment has a process input / output (PI /
O) The interface comprises an interface 11, a central processing circuit 12, a memory 13, and a bus 14.
【００１７】図２は、図１のプロセス制御装置の等価回
路構成を示すブロック図である。図２において、プロセ
ス制御装置２１は、プロセス１からの制御量信号（プロ
セス変数）ＰＶとその目標値ＳＶとの偏差ｅを減算器２
２で算出し、この偏差ｅに対してＰＩＤ制御演算処理部
２３により、調節用のＰＩＤ制御定数を用いてＰＩＤ制
御演算を行ない、操作量信号（出力信号）ＭＶを出力し
て制御量信号ＰＶを目標値ＳＶに追従させるようにプロ
セス１を制御する構成としている。また、ＰＩＤ制御演
算処理部２３は、本来のＰＩＤ制御演算機能の他に、制
御定数変更機能を有している。すなわち、この制御定数
変更機能は、目標値ＳＶが変更されると、Ｐ項、Ｉ項、
Ｄ項の変化を監視し、これらＰ項、Ｉ項、Ｄ項の間に所
定の関係が成立した場合に、オーバーシュートを抑制す
るように調節用のＰＩＤ制御定数を一定期間変更する機
能である。より具体的には、本実施例では、目標値ＳＶ
の変更時からＰ項、Ｉ項、Ｄ項の値を個別に計算して、
（Ｐ項＋Ｄ項）の値とＩ項の値とを比較し、その結果当
該Ｉ項の値と（Ｐ項＋Ｄ項）の値との大小関係が逆転し
た時点で、調節用のＰＩＤ制御定数を一定期間変更する
機能である。なお、ここで、調節用のＰＩＤ制御定数
（Ｋp 、ＴI 、ＴD ）としては、前述したように外乱変
化の影響を最適に抑制するように、あらかじめ設定して
いるものである。次に、以上のように構成した本実施例
のプロセス制御装置の作用について、図３を用いて説明
する。FIG. 2 is a block diagram showing an equivalent circuit configuration of the process control device of FIG. In FIG. 2, a process control device 21 subtracts a deviation e between a control amount signal (process variable) PV from a process 1 and a target value SV from a subtractor 2.
The PID control calculation is performed on the deviation e by the PID control calculation processing unit 23 using a PID control constant for adjustment, and an operation amount signal (output signal) MV is output to output the control amount signal PV. Is controlled so as to follow the target value SV. Further, the PID control calculation processing section 23 has a control constant changing function in addition to the original PID control calculation function. That is, when the target value SV is changed, the control constant changing function sets the P term, the I term,
This function monitors the change of the D term, and changes the adjustment PID control constant for a certain period so as to suppress overshoot when a predetermined relationship is established between the P term, the I term, and the D term. . More specifically, in this embodiment, the target value SV
Calculate the values of P, I and D individually from the time of change,
The value of the (P-term + D-term) is compared with the value of the I-term. As a result, when the magnitude relationship between the value of the I-term and the value of the (P-term + D-term) is reversed, the PID control constant for adjustment is adjusted. Is a function to change for a certain period. Here, the PID control constants (K p , T I , T D ) for adjustment are set in advance so as to optimally suppress the influence of the disturbance change as described above. Next, the operation of the process control device of the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIG.
【００１８】図２において、プロセス制御装置２１で
は、通常時は、プロセス１からの制御量信号ＰＶと目標
値ＳＶとの偏差ｅが減算器２２で算出され、その偏差ｅ
に対しＰＩＤ制御演算処理部２３で、調節用のＰＩＤ制
御定数（Ｋp 、ＴI 、ＴD ）を用いてＰＩＤ制御演算が
行なわれ、その演算結果が操作量信号ＭＶとしてプロセ
ス１に与えられることにより、プロセス１の値が目標値
ＳＶとなるように制御が行なわれている。In FIG. 2, in a process control device 21, a deviation e between a control amount signal PV from the process 1 and a target value SV is normally calculated by a subtracter 22, and the deviation e is calculated.
In the PID control arithmetic processing unit 23 to, PID control constants for regulating (K p, T I, T D) PID control calculation is performed using a given process 1 the calculation result as the manipulated variable signal MV Thus, control is performed such that the value of process 1 becomes target value SV.
【００１９】いま、このような状態において目標値ＳＶ
が変更されると、目標値ＳＶの変更時の時刻ｔをｔ0 と
して、その時点からＰ項、Ｉ項、Ｄ項の値がそれぞれ別
々に計算される。そして、この計算結果に基づいて、
（Ｐ項＋Ｄ項）の値とＩ項の値とを比較し、そのＩ項の
値と（Ｐ項＋Ｄ項）の値との大小関係が逆転した時の時
刻ｔをｔ1とする。すると、この時刻ｔ1 から一定期間
α・ｔ1 （αは定数）、ＰＩＤ制御演算処理部２３にお
ける調節用のＰＩＤ制御定数（Ｋp 、ＴI 、ＴD）が変
更される。そして、この間は、この変更されたＰＩＤ制
御定数（Ｋp 、ＴI 、ＴD ）を用いてＰＩＤ制御演算が
行なわれ、その演算で得た操作量信号ＭＶによって、プ
ロセス１の値が目標値ＳＶとなるように制御が行なわれ
る。Now, in such a state, the target value SV
Is changed, the value of the P term, the I term, and the D term are calculated separately from the time point t 0 when the target value SV is changed. And, based on this calculation result,
The value of the (P-term + D-term) is compared with the value of the I-term, and the time t when the magnitude relationship between the value of the I-term and the value of the (P-term + D-term) is reversed is t 1 . Then, the PID control constants (K p , T I , T D ) for adjustment in the PID control arithmetic processing unit 23 are changed for a certain period α · t 1 (α is a constant) from the time t 1 . Then, during this time, the modified PID control constants (K p, T I, T D) are PID control calculation using performed, by the operation amount signal MV obtained by the operation, the process value of one target value Control is performed to achieve SV.
【００２０】すなわち、時刻ｔ0 から時刻ｔ1 までの期
間（ｔ＜ｔ1 ）においては、外乱抑制用に設定されたＰ
ＩＤ制御定数（Ｋp 、ＴI 、ＴD ）を用いて、ＰＩＤ制
御演算処理部２３でＰＩＤ制御演算が行なわれる。ま
た、時刻ｔ1 から時刻α・ｔ1 までの期間（ｔ1 ＜ｔ≦
α・ｔ1 ）においては、変更されたＰＩＤ制御定数（Ｋ
p 、ＴI 、ＴD ）を用いて、ＰＩＤ制御演算処理部２３
でＰＩＤ制御演算が行なわれる。さらに、時刻ｔ1 から
一定期間α・ｔ1 経過した後の期間（α・ｔ1 ＜ｔ）に
おいては、再び最初の外乱抑制用に設定されたＰＩＤ制
御定数（Ｋp 、ＴI 、ＴD ）を用いて、ＰＩＤ制御演算
処理部２３でＰＩＤ制御演算が行なわれる。That is, during the period from time t 0 to time t 1 (t <t 1 ), the P set for disturbance suppression
ID control constants (K p, T I, T D) using, PID control operation is performed by the PID control calculation processing section 23. Further, a period from time t 1 to time α · t 1 (t 1 <t ≦
α · t 1 ), the changed PID control constant (K
p , T I , T D ) and the PID control arithmetic processing unit 23
Performs a PID control operation. Furthermore, the time in the t 1 from a certain period alpha · t 1 elapsed time after (α · t 1 <t) , again the first set PID control constants for disturbance suppression (K p, T I, T D ), The PID control calculation processing section 23 performs the PID control calculation.
【００２１】この場合、一般に、（ｔ1 ＜ｔ≦α・
ｔ1 ）の期間のＰＩＤ制御定数のゲインは、下げた方が
制御性が向上する。また、（Ｐ項＋Ｄ項）の値とＩ項の
値との比較は、プラントの特性と目標値ＳＶを動かした
方向によって異なるが、一般には目標値ＳＶを上げた時
は、（Ｐ項＋Ｄ項）≦Ｉ項が、ＰＩＤ制御定数変更の判
定条件となる。In this case, generally, (t 1 <t ≦ α ·
The lower the gain of the PID control constant during the period of t 1 ), the better the controllability. The comparison between the value of the (P term + D term) and the value of the I term differs depending on the characteristics of the plant and the direction in which the target value SV is moved. In general, when the target value SV is increased, the value of (P term + D term) Term) ≦ I term is a determination condition for changing the PID control constant.
【００２２】図３は、時刻ｔ＝０で目標値ＳＶを０から
５０に変更した時の、操作量信号ＭＶと制御量信号ＰＶ
との動きを示した応答図である（以下、すべてシミュレ
ーションで示す）。FIG. 3 shows the manipulated variable signal MV and the controlled variable signal PV when the target value SV is changed from 0 to 50 at time t = 0.
FIG. 4 is a response diagram showing the movement (hereinafter, all are shown by simulation).
【００２３】図３のＡは、外乱抑制用に調整したＰＩＤ
制御定数をそのまま用いた場合の応答例を示したもので
ある。この場合には、制御量信号ＰＶが一度５０を超え
てから５０に戻される。約１０％のオーバシュートが見
られる。FIG. 3A shows a PID adjusted for disturbance suppression.
This shows an example of a response when the control constant is used as it is. In this case, the control amount signal PV once exceeds 50 and is returned to 50. About 10% overshoot is seen.
【００２４】図３のＢは、外乱抑制用に調整したＰＩＤ
制御定数を、目標値ＳＶの変化時に変更して用いた本実
施例の場合の応答例を示したものである。この場合に
は、（ｔ1 ＜ｔ≦α・ｔ1 ）の期間、ＰＩＤ制御定数を
変更して、操作量信号ＭＶの動きが抑え込まれている
（本例では、α＝３）。FIG. 3B shows a PID adjusted for disturbance suppression.
This is a response example in the case of the present embodiment in which the control constant is changed and used when the target value SV changes. In this case, the movement of the operation amount signal MV is suppressed by changing the PID control constant during the period (t 1 <t ≦ α · t 1 ) (α = 3 in this example).
【００２５】図３のＣは、図３のＡと同じであるが、Ｐ
項、Ｉ項、Ｄ項を分解し、図３のＡに追加して示してい
る。この場合、操作量信号ＭＶは、 ＭＶ＝（Ｐ項）＋（Ｉ項）＋（Ｄ項） で求められる。FIG. 3C is the same as FIG. 3A, except that P
The terms, I and D are decomposed and shown in addition to FIG. In this case, the manipulated variable signal MV is obtained by MV = (P term) + (I term) + (D term).
【００２６】図３のＤは、図３のＡと同じであるが、
（Ｐ項＋Ｄ項）とＩ項を分解して示している。この場合
には、（Ｐ項＋Ｄ項）とＩ項との交点が、ＰＩＤ制御定
数を変更するタイミングを与える時刻ｔ1 となる。FIG. 3D is the same as FIG. 3A,
(P term + D term) and I term are shown in an exploded manner. In this case, the intersection of the (P term + D term) and the I term is the time t 1 that gives the timing for changing the PID control constant.
【００２７】一方、図４のＡは、図３のＡと同じものを
示したものである。もし、目標値ＳＶの変化時に制御量
信号ＰＶをオーバシュートさせたくなければ、ＰＩＤ制
御定数を調整し直せばよい。このオーバシュートしない
ように調整した一例が、図４のＢである。図４のＣは、
図４のＡと図４のＢとを重ね合わせて示したものであ
る。オーバシュートさせないと、制御量信号ＰＶの立上
がりが悪くなる。図４のＤは、図４のＡと本実施例の応
答である図３のＢとを重ね合わせて示したものである。
図から、立上がり、オーバシュート、制御エラー面積等
が改善されていることがわかる。On the other hand, FIG. 4A shows the same thing as FIG. 3A. If it is not desired to overshoot the control amount signal PV when the target value SV changes, the PID control constant may be adjusted again. FIG. 4B shows an example in which the overshoot is adjusted. C in FIG.
FIG. 5A and FIG. 4B are shown in an overlapping manner. If the overshoot is not performed, the rise of the control amount signal PV will be poor. FIG. 4D is a diagram in which FIG. 4A and FIG. 3B, which is the response of the present embodiment, are superimposed.
From the figure, it can be seen that the rise, overshoot, control error area, and the like are improved.
【００２８】上述したように、本実施例のプロセス制御
装置２１は、プロセス１からの制御量信号（プロセス変
数）ＰＶとその目標値ＳＶとの偏差ｅを算出する減算器
２２と、この減算器２２により算出された偏差ｅに対
し、外乱変化の影響を最適に抑制するように設定された
調節用のＰＩＤ制御定数（Ｋp 、ＴI 、ＴD ）を用いて
ＰＩＤ制御演算を行ない、操作量信号（出力信号）ＭＶ
を出力して制御量信号ＰＶを目標値ＳＶに追従させるよ
うにプロセス１を制御する機能、および目標値ＳＶが変
更されると、その目標値ＳＶの変更時からＰ項、Ｉ項、
Ｄ項の値を個別に計算して、（Ｐ項＋Ｄ項）の値とＩ項
の値とを比較し、その結果当該Ｉ項の値と（Ｐ項＋Ｄ
項）の値との大小関係が逆転した時点で、調節用のＰＩ
Ｄ制御定数（Ｋp 、ＴI 、ＴD ）を一定期間変更する制
御定数変更機能を有するＰＩＤ制御演算処理部２３とか
ら構成するようにしたものである。As described above, the process control device 21 of this embodiment includes a subtracter 22 for calculating a deviation e between a control amount signal (process variable) PV from the process 1 and its target value SV, PID control calculation is performed using the adjustment PID control constants (K p , T I , T D ) set so as to optimally suppress the influence of disturbance change on the deviation e calculated by step 22. Quantity signal (output signal) MV
And the function of controlling the process 1 so that the control amount signal PV follows the target value SV, and when the target value SV is changed, the P term, I term,
The value of the D term is individually calculated, the value of the (P term + D term) is compared with the value of the I term, and as a result, the value of the I term is compared with the value of the (P term + D term).
Term), when the magnitude relationship with the value of
D control constant is obtained so as to constitute a (K p, T I, T D) of the PID control arithmetic processing unit 23 having a control constant changing function for a period of time changes.
【００２９】従って、外乱抑制用に設定したＰＩＤ制御
定数をそのまま用いて目標値ＳＶを変化させた場合で
も、目標値追従特性が振動的な動き（オーバシュート）
となるのを確実に抑えることが可能となる。すなわち、
外乱抑制用のＰＩＤ制御定数を、そのまま目標値ＳＶの
変化時にも使うことが可能となり、省力効果を得ること
ができる。また、目標値ＳＶの変化時に、目標値追従特
性の振動的な動き（オーバシュート）を抑えられること
により、プラントの安全運転、省資源、製品の高品質化
等に寄与することができる。Therefore, even when the target value SV is changed by using the PID control constant set for disturbance suppression as it is, the target value following characteristic has an oscillatory motion (overshoot).
Can be reliably suppressed. That is,
The PID control constant for disturbance suppression can be used as it is even when the target value SV changes, and a power saving effect can be obtained. Further, when the target value SV changes, the oscillating movement (overshoot) of the target value follow-up characteristic can be suppressed, thereby contributing to safe operation of the plant, resource saving, high quality of products, and the like.
【００３０】尚、上記実施例では、本発明をＰＩＤ制御
装置に適用した場合について説明したが、これに限らず
ＰＩ制御装置（前述のＰＩＤ制御装置におけるＤ項が０
の場合）についても、本発明を同様に適用できるもので
ある。すなわち、一般に、ＰＩＤ制御定数の変更のタイ
ミングｔ1 の判定は、ａ×（Ｐ項）＋ｂ×（Ｄ項）とｃ
×（Ｉ項）＋ｄとの比較となる。ここで、ａ，ｂ，ｃ，
ｄは定数である。In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a PID control device has been described. However, the present invention is not limited to this case.
The present invention can be applied in the same manner. That is, generally, the determination of the timing t 1 of the change of the PID control constant is determined by a × (P term) + b × (D term) and c
× (I term) + d. Where a, b, c,
d is a constant.
【００３１】また、上記実施例では、変更したＰＩＤ制
御定数を元に戻すタイミングを、α・ｔ1 のように時間
で判定する場合について説明したが、これに限らずプロ
セス１からの制御量信号ＰＶと目標値ＳＶとの偏差ｅが
ある値以下というように、プロセス１が落ち着いた（安
定した）と判断できるものであればよい。Further, in the above-described embodiment, the case where the timing of returning the changed PID control constant to the original state is determined by time such as α · t 1 is described. What is necessary is just to be able to judge that the process 1 is calm (stable) such that the deviation e between the PV and the target value SV is equal to or less than a certain value.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、目
標値が変更された後に、比例項、積分項、微分項（また
は比例項、積分項）の変化を監視し、目標値変更時から
比例項、積分項、微分項の値を個別に計算して（比例項
＋微分項）の値と積分項の値とを比較し、その結果当該
積分項の値と（比例項＋微分項）の値との大小関係が逆
転した時点で、（または比例項、積分項の間の大小関係
が逆転した場合に）、オーバーシュートを抑制するよう
にその時点から一定期間だけ調節用の制御定数を変更す
るようにしたので、外乱抑制用に設定した制御定数をそ
のまま用いて目標値を変化させたような場合において
も、目標値追従特性が振動的な動きとなるの（オーバー
シュート）を確実に抑制することが可能な極めて信頼性
の高いプロセス制御装置が提供できる。As described above, according to the present invention, after the target value is changed, the change of the proportional term, the integral term, and the differential term (or the proportional term or the integral term) is monitored, and when the target value is changed, From
Calculate the values of the proportional term, integral term and differential term individually (proportional term
+ Differential term) and the value of the integral term.
The magnitude relationship between the value of the integral term and the value of the (proportional term + derivative term) is reversed
At the time of the change (or the magnitude relation between the proportional and integral terms)
In the case where the rotation is reversed), the control constant for adjustment is changed only for a certain period from that point to suppress the overshoot. Therefore, the target value is changed using the control constant set for disturbance suppression as it is. Even in such a case, it is possible to provide an extremely reliable process control device that can reliably suppress the target value following characteristic from becoming an oscillating movement (overshoot).
【図１】本発明によるプロセス制御装置の一実施例を示
すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a process control device according to the present invention.
【図２】同実施例における等価回路を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing an equivalent circuit in the embodiment.
【図３】同実施例における作用を説明するための応答波
形図。FIG. 3 is a response waveform chart for explaining the operation in the embodiment.
【図４】同実施例における効果を説明するための応答波
形図。FIG. 4 is a response waveform chart for explaining effects in the embodiment.
【図５】本発明の考え方を説明するための概念図。FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining the concept of the present invention.
【図６】本発明の考え方を説明するための概念図。FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining the concept of the present invention.
【図７】ＰＩＤ制御装置の基本的な構成例を示すブロッ
ク図。FIG. 7 is a block diagram showing a basic configuration example of a PID control device.
１…プロセス、２…減算器、３…ＰＩＤ制御演算処理
部、１１…プロセス入出力（ＰＩ／Ｏ）インタフェー
ス、１２…中央処理回路、１３…メモリ、１４…バス、
２１…プロセス制御装置、２２…減算器、２３…ＰＩＤ
制御演算処理部。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Process, 2 ... Subtractor, 3 ... PID control arithmetic processing part, 11 ... Process input / output (PI / O) interface, 12 ... Central processing circuit, 13 ... Memory, 14 ... Bus,
21: Process control device, 22: Subtractor, 23: PID
Control operation processing unit.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05B 13/00 - 13/02 G05B 7/00 - 7/02 G05B 11/42 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G05B 13/00-13/02 G05B 7 /00-7/02 G05B 11/42 JICST file (JOIS)
Claims (3)
との偏差に対し、調節用の制御定数を用いて比例・積分
・微分（ＰＩＤ）制御演算を行ない、操作量信号を出力
して前記制御量信号を目標値に追従させるように前記プ
ロセスを制御するプロセス制御装置において、 前記目標値が変更されると比例項、積分項、微分項の変
化を監視し、前記目標値変更時から比例項、積分項、微
分項の値を個別に計算して（比例項＋微分項）の値と積
分項の値とを比較し、その結果当該積分項の値と（比例
項＋微分項）の値との大小関係が逆転した時点で、オー
バーシュートを抑制するように前記調節用の制御定数を
一定期間変更する制御定数変更手段を備えて成ることを
特徴とするプロセス制御装置。1. A proportional / integral / differential (PID) control operation is performed on a deviation between a control amount signal from a process and its target value using a control constant for adjustment, and an operation amount signal is output by outputting the operation amount signal. In a process control device that controls the process so that a control amount signal follows a target value, when the target value is changed, a change in a proportional term, an integral term, and a differential term is monitored, and the change is proportional to the target value. The values of the term, the integral term, and the derivative term are individually calculated, and the value of the (proportional term + derivative term) is compared with the value of the integral term. As a result, the value of the integral term is compared with the value of the (proportional term + derivative term). A process control device, comprising: control constant changing means for changing the control constant for adjustment for a certain period of time so as to suppress overshoot when the magnitude relationship with the value is reversed.
との偏差に対し、調節用の制御定数を用いて比例・積分
（ＰＩ）制御演算を行ない、操作量信号を出力して前記
制御量信号を目標値に追従させるように前記プロセスを
制御するプロセス制御装置において、 前記目標値が変更されると比例項、積分項の変化を監視
し、当該比例項、積分項の大小関係が逆転した場合に、
オーバーシュートを抑制するように前記調節用の制御定
数を一定期間変更する制御定数変更手段を備えて成るこ
とを特徴とするプロセス制御装置。2. A proportional-integral (PI) control operation is performed on a deviation between a control amount signal from a process and its target value using a control constant for adjustment, and an operation amount signal is output to output the control amount signal. In a process control device that controls the process so that the signal follows a target value, when the target value is changed, a proportional term and a change in an integral term are monitored, and the magnitude relation between the proportional term and the integral term is reversed. In case,
A process control apparatus comprising: control constant changing means for changing the control constant for adjustment for a certain period so as to suppress overshoot.
標値変更時から比例項、積分項の値を個別に計算して比
例項の値と積分項の値とを比較し、その結果当該積分項
の値と比例項の値との大小関係が逆転した時点で、オー
バーシュートを抑制するように前記調節用の制御定数を
変更するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の
プロセス制御装置。3. The control constant changing means calculates the value of the proportional term and the value of the integral term individually from the time of changing the target value and compares the value of the proportional term with the value of the integral term. 3. The process control according to claim 2, wherein when the magnitude relation between the value of the term and the value of the proportional term is reversed, the control constant for adjustment is changed so as to suppress overshoot. apparatus.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3190209A JP3015523B2 (en) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | Process control equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3190209A JP3015523B2 (en) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | Process control equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0535305A JPH0535305A (en) | 1993-02-12 |
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Family
ID=16254283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3190209A Expired - Lifetime JP3015523B2 (en) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | Process control equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3015523B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102393073B1 (en) * | 2020-10-22 | 2022-05-02 | 주식회사 지니틱스 | Method for controlling integral operation when driving a lens using PID control and a device for the same |
-
1991
- 1991-07-30 JP JP3190209A patent/JP3015523B2/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 広井和男、外１名、「改良形操作出力変化率制限付ＰＩＤアルゴリズム」、計装、工業技術社、平成元年１０月、第３２巻、第１０号、Ｐ．６１−６４ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0535305A (en) | 1993-02-12 |
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