JP7268940B2 - 非周期的に更新されるコントローラにおける速度に基づく制御、プロセスを制御する方法、プロセスコントローラ - Google Patents
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Description
図4Aに示されるように、コントローラ100内でポジティブフィードバック経路を使用する1つの利点は、コントローラ出力が、高くまたは低く、すなわちリミッタ114によって制限されるときに、リセット寄与をワインドアップすることが自動的に防止されることである。
8秒のプロセス応答に対する試験
一次プロセス(同じゲイン及び動力学)
プロセスゲイン=1
プロセス時間定数=8秒
プロセスむだ時間=0秒
一次に対するPIDの調整(ラムダ係数1.0)
比例ゲイン=1
積分ゲイン=7.5繰り返し/分
3秒のプロセス応答に対する試験
一次プロセス(同じゲイン及び動力学)
プロセスゲイン=1
プロセス時間定数=3秒
プロセスむだ時間=0秒
一次に対するPIDの調整(ラムダ係数1.0)
比例ゲイン=1
積分ゲイン=20繰り返し/分
モジュール実行レート
全ての試験について0.5秒
無線通信更新レート
全ての試験について8秒周期
外乱入力
一次測定値にだけ影響
ゲイン=1
Claims (22)
- プロセスコントローラであって、前記プロセスコントローラの多数のコントローラ繰り返しの各々の間にプロセス変数を制御するための制御信号を発生させ、
前記プロセスコントローラの前記多数のコントローラ繰り返しのレートよりも低いレートで、前記プロセス変数の新しい値を受信する、通信ユニットと、
前記プロセスコントローラの前記繰り返しの各々の間に比例制御信号値を発生させる、比例制御要素であって、
前記プロセス変数に対する設定点値と受信したプロセス変数の値との間の差分を決定する、第1の加算器、及び
前記第1の加算器に連結される比例ゲインユニット、を含む、比例制御要素と、
前記プロセスコントローラの前記繰り返しの各々の間に積分制御信号値を発生させる、積分制御要素であって、
前記プロセスコントローラの以前の繰り返し中に発生させた積分制御寄与の以前の値に基づいて、及び新しいプロセス変数の測定値を受信した最後の繰り返し以来の全ての以前の繰り返しに対する合計された制御信号値に基づいて、前記プロセスコントローラの各繰り返し中に、前記積分制御寄与を決定する、連続的に更新される繰り返しフィルタを含む、積分制御要素と、
前記積分制御寄与を受信する前記連続的に更新される繰り返しフィルタに連結される、スイッチであって、(1)前記通信ユニットでの前記プロセス変数の新しい測定値の受信と関連付けられるプロセスコントローラ繰り返し中にだけ、前記積分制御信号値として、前記連続的に更新される繰り返しフィルタによって発生させた前記積分制御寄与を提供するように動作し、また、(2)前記通信ユニットでの前記プロセス変数の新しい値の受信と関連付けられないコントローラ繰り返し中に、前記積分制御信号値として前記積分制御寄与の以前の値又はゼロ値を提供する、スイッチと、
前記制御信号を生成するために、各プロセスコントローラ繰り返し中に、前記比例制御信号値及び前記積分制御信号値を合計する、第2の加算器と、を備える、プロセスコントローラ。 - 前記積分制御要素が、前記連続的に更新される繰り返しフィルタに連結される第3の加算器を更に含み、前記第3の加算器が、合計した制御信号値を生成するために、以前のコントローラ繰り返しに対する前記制御信号を合計し、前記第3の加算器が、前記合計した制御信号値を前記連続的に更新される繰り返しフィルタへの入力として提供する、請求項1に記載のプロセスコントローラ。
- 前記第3の加算器が、前記通信ユニットで前記プロセス変数の新しい値を受信した時点で、前記合計した制御信号をリセットする、請求項2に記載のプロセスコントローラ。
- 前記第3の加算器が、前記通信ユニットで前記プロセス変数の新しい値を受信した時点で、前記合計した制御信号をゼロにリセットする、請求項2又は請求項3に記載のプロセスコントローラ。
- 前記比例制御要素が、前記比例ゲインユニットに連結される差分ユニットを含む、請求項2~請求項4の何れか1項に記載のプロセスコントローラ。
- 前記差分ユニットが、前記比例ゲインユニットと前記第2の加算器との間に連結され、以前のコントローラ繰り返しからの前記比例ゲインユニットの出力と、現在の前記のコントローラ繰り返しでの前記比例ゲインユニットの出力との間の差分値を決定し、そして、前記差分値を前記比例制御信号値として前記第2の加算器に提供する、請求項5に記載のプロセスコントローラ。
- プロセス内のデバイスを制御するために、前記制御信号を、送信される出力制御信号に変換する、前記第2の加算器に連結される制御信号変換ユニットを更に含む、請求項1~請求項6の何れか1項に記載のプロセスコントローラ。
- 微分制御信号値を決定する微分制御要素を更に含み、前記微分制御要素が、前記第1の加算器に連結される微分ゲインユニットと、以前のコントローラ繰り返しからの前記微分ゲインユニットの出力と、現在の前記のコントローラ繰り返しでの前記微分ゲインユニットの出力との間の更なる差分値を決定し、そして、前記更なる差分値を前記微分制御信号値として前記第2の加算器に提供する、前記微分ゲインユニットに連結される第2の差分ユニットとを含み、前記第2の加算器が、前記制御信号を生成するために、前記積分制御信号値を有する前記微分制御信号値と、前記比例制御信号値とを合計する、請求項1~請求項7の何れか1項に記載のプロセスコントローラ。
- 前記以前の値が、以前のコントローラ繰り返しにおいて前記スイッチによって出力された積分制御信号値である、請求項1~請求項8の何れか1項に記載のプロセスコントローラ。
- 制御ルーチンの多数の繰り返しの各々の間に、プロセス制御信号を発生させる方法であって、
コンピュータ処理デバイスを介して、前記制御ルーチンの前記多数のコントローラ繰り返しのレートよりも低いレートで、制御されているプロセス変数の新しい値を受信することと、
コンピュータ処理デバイスを使用して、前記制御ルーチンの前記多数の繰り返しの各々の間に、制御信号を生成する際に使用するための、差分に基づく積分フィードバック寄与を発生させることであって、合計した制御信号を生成するために、新しいプロセス変数値を受信した前記制御ルーチンの最後の繰り返し以来の前記制御ルーチンの全ての以前の繰り返しを合計すること、前記合計した制御信号を連続的に更新される繰り返しフィルタに提供すること、及び前記制御ルーチンの先行する繰り返しの積分フィードバック寄与値及び前記合計した制御信号から、前記制御ルーチンの現在の繰り返しに対する現在の積分フィードバック寄与値を決定するために、前記多数の繰り返しの各々の間に、前記連続的に更新される繰り返しフィルタを使用することを含む、発生させることと、
新しいプロセス変数値を受信する各繰り返し中にだけ、前記制御ルーチンの前記現在の繰り返しに対する前記制御信号を発生させるために、(1)前記連続的に更新される繰り返しフィルタに連結されたスイッチにより決定された前記現在の積分フィードバック寄与値を使用し、かつ(2)プロセスから新しいプロセス変数値を受信しない繰り返し中に、前記制御信号を発生させるために、前記スイッチにより決定された前記現在の積分フィードバック寄与値又はゼロ値を使用しないことと、
前記プロセス変数を制御するために、前記制御信号を使用することと、を含む、プロセス制御信号を発生させる方法。 - コンピュータ処理デバイスを使用して、前記制御ルーチンの前記繰り返しの各々の間に、差分に基づく比例寄与を発生させることと、前記制御信号を発生させるために、前記制御ルーチンの前記繰り返しの各々の間に、前記比例寄与を使用することとを更に含む、請求項10に記載のプロセス制御信号を発生させる方法。
- 前記新しいプロセス変数値が、前記制御信号の影響を受けているプロセスパラメータの測定値である、請求項10又は請求項11に記載のプロセス制御信号を発生させる方法。
- 前記積分フィードバック寄与を決定することが、前記制御ルーチンの前記現在の繰り返しに対する前記合計した制御信号と、前記制御ルーチンの前記先行する繰り返しの前記積分フィードバック寄与値との間の差分に、リセット時間及びコントローラ実行期間に依存する係数を乗じたものに基づいて、前記現在の積分フィードバック寄与値を発生させることを含む、請求項10又は請求項11に記載のプロセス制御信号を発生させる方法。
- 前記プロセスから新しいプロセス変数値を受信しない繰り返し中に、前記制御信号を発生させるために、前記現在の積分フィードバック寄与値を使用しないことは、前記プロセスから新しいプロセス変数値を受信しない繰り返し中に、前記制御信号を発生させるために、固定値を前記現在の積分フィードバック寄与として使用することを含む、請求項10~請求項13の何れか1項に記載のプロセス制御信号を発生させる方法。
- 固定値が、ゼロである、請求項14に記載のプロセス制御信号を発生させる方法。
- プロセスコントローラであって、前記プロセスコントローラの多数のコントローラ繰り返しの各々の間にプロセス変数を制御するための制御信号を発生させ、
前記プロセスコントローラの前記多数のコントローラ繰り返しのレートよりも低いレートで、前記プロセス変数の新しい値を受信する、通信ユニットと、
前記プロセスコントローラの前記繰り返しの各々の間に積分制御信号値を発生させる、積分制御要素であって、
前記プロセスコントローラの以前の繰り返し中に発生させた積分制御寄与の以前の値に基づいて、及び新しいプロセス変数の測定値を受信した最後の繰り返し以来の全ての以前の繰り返しに対する合計された制御信号値に基づいて、前記プロセスコントローラの各繰り返し中に、前記積分制御寄与を決定する、連続的に更新される繰り返しフィルタを含む、積分制御要素と、
前記積分制御寄与を受信する前記連続的に更新される繰り返しフィルタに連結される、スイッチであって、(1)前記通信ユニットでの前記プロセス変数の新しい測定値の受信と関連付けられるプロセスコントローラ繰り返し中にだけ、前記積分制御信号値として、前記連続的に更新される繰り返しフィルタによって発生させた前記積分制御寄与を提供するように動作し、また、(2)前記通信ユニットでの前記プロセス変数の新しい値の受信と関連付けられないコントローラ繰り返し中に、前記積分制御信号値として前記積分制御寄与の以前の値又はゼロ値を提供する、スイッチと、
前記コントローラ繰り返しの各々の間にプロセスを制御する際に使用するための制御信号を発生させるために、前記積分制御信号値を受信するように連結される、制御信号発生器と、を備える、プロセスコントローラ。 - 前記プロセスコントローラの前記繰り返しの各々の間に比例制御信号値を発生させる、比例制御要素であって、
前記プロセス変数に対する設定点値と受信した前記プロセス変数の値との間の差分を決定する、第1の加算器、及び
前記第1の加算器に連結される比例ゲインユニット、を含む、比例制御要素を更に備え、
前記制御信号発生器が、前記制御信号を生成するために、各プロセスコントローラ繰り返し中に、前記比例制御信号値及び前記積分制御信号値を合計する、第2の加算器を含む、請求項16に記載のプロセスコントローラ。 - 前記比例制御要素が、前記比例ゲインユニットに連結される差分ユニットを含む、請求項17に記載のプロセスコントローラ。
- 前記差分ユニットが、前記比例ゲインユニットと前記第2の加算器との間に連結され、以前のコントローラ繰り返しからの前記比例ゲインユニットの出力と、現在の前記のコントローラ繰り返しでの前記比例ゲインユニットの出力との間の差分値を決定し、そして、前記差分値を前記比例制御信号値として前記第2の加算器に提供する、請求項18に記載のプロセスコントローラ。
- 微分制御信号値を決定する微分制御要素を更に含み、前記微分制御要素が、前記第1の加算器に連結される微分ゲインユニットと、以前のコントローラ繰り返しからの前記微分ゲインユニットの出力と、現在の前記のコントローラ繰り返しでの前記微分ゲインユニットの出力との間の更なる差分値を決定し、そして、前記更なる差分値を前記微分制御信号値として前記第2の加算器に提供する、前記微分ゲインユニットに連結される第2の差分ユニットとを含み、前記第2の加算器が、前記制御信号を生成するために、前記積分制御信号値を有する前記微分制御信号値と、前記比例制御信号値とを合計する、請求項17に記載のプロセスコントローラ。
- 前記積分制御要素が、前記連続的に更新される繰り返しフィルタに連結される更なる加算器を含み、前記更なる加算器が、合計した制御信号値を生成するために、以前のコントローラ繰り返しに対する前記制御信号を合計し、前記更なる加算器が、前記合計した制御信号値を前記連続的に更新される繰り返しフィルタへの入力として提供する、請求項16~請求項20の何れか1項に記載のプロセスコントローラ。
- 前記更なる加算器が、前記通信ユニットで前記プロセス変数の新しい値を受信した時点で、前記合計した制御信号をリセットする、請求項21に記載のプロセスコントローラ。
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