JPH0298701A - 制御装置 - Google Patents
制御装置Info
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- JPH0298701A JPH0298701A JP63251254A JP25125488A JPH0298701A JP H0298701 A JPH0298701 A JP H0298701A JP 63251254 A JP63251254 A JP 63251254A JP 25125488 A JP25125488 A JP 25125488A JP H0298701 A JPH0298701 A JP H0298701A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B1/00—Comparing elements, i.e. elements for effecting comparison directly or indirectly between a desired value and existing or anticipated values
- G05B1/01—Comparing elements, i.e. elements for effecting comparison directly or indirectly between a desired value and existing or anticipated values electric
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B15/00—Systems controlled by a computer
- G05B15/02—Systems controlled by a computer electric
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B11/00—Automatic controllers
- G05B11/01—Automatic controllers electric
- G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
- G05B11/42—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P. I., P. I. D.
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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、各種のプロセス計装制御システムに利用する
制御装置に係わり、特にディジタルコントローラ等のＰ
ＩＤ（Ｐ：積分、■：積分、Ｄ二微分）′ａ算に際しそ
のＰＩＤ各項の特質を生かしつつ速度形演算と位置形演
算とを組合せて最適な制御を実行する制御装置に関する
。
制御装置に係わり、特にディジタルコントローラ等のＰ
ＩＤ（Ｐ：積分、■：積分、Ｄ二微分）′ａ算に際しそ
のＰＩＤ各項の特質を生かしつつ速度形演算と位置形演
算とを組合せて最適な制御を実行する制御装置に関する
。
（従来の技術）
この種のＰＩＤ演算方式を用いた制御システムはあらゆ
る産業分野で広く利用されており、特にプラントの運転
制御には必要不可欠なものである。
る産業分野で広く利用されており、特にプラントの運転
制御には必要不可欠なものである。
従来からＰＩＤ演算に関し、アナログ制御方式とディジ
タル制御方式の２通りが考えられており、つい最近まで
は前者のアナログ制御方式がその主流をなしていた。こ
のアナログ制御におけるＰＩＤアルゴリズムは次のよう
な基本式によって演算されている。
タル制御方式の２通りが考えられており、つい最近まで
は前者のアナログ制御方式がその主流をなしていた。こ
のアナログ制御におけるＰＩＤアルゴリズムは次のよう
な基本式によって演算されている。
Ｋｐは比例ゲインｒＴｌは積分時間、ＴＤは微分時間、
ＭＶ、は操作口の初期値である。
ＭＶ、は操作口の初期値である。
ところで、」−２（１）式のＰＩＤｊλ本式を用いてデ
ィジタル制御方式を実行する場合、予めサンプリング周
期τが定められ、そ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。今、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）Ｔ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ｅｎｓ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。
ィジタル制御方式を実行する場合、予めサンプリング周
期τが定められ、そ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。今、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）Ｔ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ｅｎｓ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。
一方、ディジタル制御方式においては２通りの演算方式
があり、その１つは位置形演算方式であり、他の１つは
速度形演算方式である。位置形演算方式は各サンプリン
グごとに全体の操作ｍＭＶｎを求める方式であり、一方
、速度形演算方式は今回のサンプリング時点で変化量△
Ｍ Ｖ ｎのみを求め、この変化量ΔＭ Ｖ ｎを前回
の操作量ＭＶｎ−１に加えて今回の操作＊ Ｍ Ｖ ｎ
とする方式であってその演算式はＭＶＩ ＝ＭＶｎ−１
＋△Ｍ Ｖ ｎで表される。
があり、その１つは位置形演算方式であり、他の１つは
速度形演算方式である。位置形演算方式は各サンプリン
グごとに全体の操作ｍＭＶｎを求める方式であり、一方
、速度形演算方式は今回のサンプリング時点で変化量△
Ｍ Ｖ ｎのみを求め、この変化量ΔＭ Ｖ ｎを前回
の操作量ＭＶｎ−１に加えて今回の操作＊ Ｍ Ｖ ｎ
とする方式であってその演算式はＭＶＩ ＝ＭＶｎ−１
＋△Ｍ Ｖ ｎで表される。
そこで、上記（１）式のＰＩＤ基本式に基づいて位置形
演算方式と速度形演算方式を実行する場合、位置形演算
方式では次の示す（２）式、速度形演算方式では（３）
式のＰＩＤアルゴリズムに基づいて演算を行う。
演算方式と速度形演算方式を実行する場合、位置形演算
方式では次の示す（２）式、速度形演算方式では（３）
式のＰＩＤアルゴリズムに基づいて演算を行う。
ここで、（２）式および（３）式のＰＩＤアルゴリズム
を検討するかぎり、（３）式の速度形ＰＩＤアルゴリズ
ムの方が、積分項からΣが無くなってａｎが簡単である
こと、ディジタルコントローラ自体を手動から自動に切
換えるとき現時点の操作口を（３）式のＭＶｎ−１に代
入して自動制御を行えばよく次のサンプリング時点から
そのＭ Ｖ ｎ−１に変化ｍΔＭ Ｖ ｎを加えればよ
いので、いわゆる手動−自動切換のバランスレス・バン
プレス切換が簡単に行えること、積分項によるリセット
ワインドアップが簡単に防止できること、操作口の変化
分だけを求めるので、特に１回の出力変化を制限したり
、ゲインを修正すればよく、また他の信号との複合演算
処理が簡単に行えること等の観点から、Ｄ Ｄ Ｃ（Ｄ
ｌｒｃｅｔ ・ＤｉｇｌｔａｌＣｏｎｔｒｏｌ）では専
ら速度形演算方式が用いられている。
を検討するかぎり、（３）式の速度形ＰＩＤアルゴリズ
ムの方が、積分項からΣが無くなってａｎが簡単である
こと、ディジタルコントローラ自体を手動から自動に切
換えるとき現時点の操作口を（３）式のＭＶｎ−１に代
入して自動制御を行えばよく次のサンプリング時点から
そのＭ Ｖ ｎ−１に変化ｍΔＭ Ｖ ｎを加えればよ
いので、いわゆる手動−自動切換のバランスレス・バン
プレス切換が簡単に行えること、積分項によるリセット
ワインドアップが簡単に防止できること、操作口の変化
分だけを求めるので、特に１回の出力変化を制限したり
、ゲインを修正すればよく、また他の信号との複合演算
処理が簡単に行えること等の観点から、Ｄ Ｄ Ｃ（Ｄ
ｌｒｃｅｔ ・ＤｉｇｌｔａｌＣｏｎｔｒｏｌ）では専
ら速度形演算方式が用いられている。
しかし、位置形ＰＩＤアルゴリズムおよび速度形ＰＩＤ
アルゴリズムは（１）式のＰＩＤ基本式から導出したも
のであって、本発明者において種々実験を繰返して見る
に、Ｐ・■・Ｄ各項ごとに性質を大きく異にすることが
分った。因みに、実験結果に基づいて１′、）られた各
項ごとの性質を掲げると第１表のようになる。
アルゴリズムは（１）式のＰＩＤ基本式から導出したも
のであって、本発明者において種々実験を繰返して見る
に、Ｐ・■・Ｄ各項ごとに性質を大きく異にすることが
分った。因みに、実験結果に基づいて１′、）られた各
項ごとの性質を掲げると第１表のようになる。
この第１表から明かなように位置形演算方式のＰＩＤと
速度形演算方式のＰＩＤとはそれぞれ異なる特質を持っ
ていることが分る。
速度形演算方式のＰＩＤとはそれぞれ異なる特質を持っ
ていることが分る。
しかるに、従来のディジタル制御方式を採用したコント
ローラは、位置形演算方式（第５図参照）か速度形演算
方式（第６図参照）の何れかによって構成されているす
ぎない。すなわち、第５図はＰＩＤ演算を上記（２）式
のＰＩＤアルゴリズムに基づいて実行する位置形＠見方
式であって、これは減算手段１で現在目標値ＳＶｎから
現在のプロセス変数値ＰＶｎを減算し、得られた偏差ｅ
ｎを位置形ＰＩＤ調節演算手段２に導入し、ここで（２
）式に従って演算を行って現時点の操作量Ｍ Ｖ ｎを
求めた後、制御対象３に印加して５Ｖｎ−Ｐｖ口となる
様に制御する構成である。
ローラは、位置形演算方式（第５図参照）か速度形演算
方式（第６図参照）の何れかによって構成されているす
ぎない。すなわち、第５図はＰＩＤ演算を上記（２）式
のＰＩＤアルゴリズムに基づいて実行する位置形＠見方
式であって、これは減算手段１で現在目標値ＳＶｎから
現在のプロセス変数値ＰＶｎを減算し、得られた偏差ｅ
ｎを位置形ＰＩＤ調節演算手段２に導入し、ここで（２
）式に従って演算を行って現時点の操作量Ｍ Ｖ ｎを
求めた後、制御対象３に印加して５Ｖｎ−Ｐｖ口となる
様に制御する構成である。
一方、第６図はＰＩＤ演算を、Ｌ記（３）式のＰＩＤア
ルゴリズムに基づいて実行する速度形演算方式であって
、これは減算手段１で得られた偏差ｅｎを速度形ＰＩＤ
調節演算手段４に導入し、ここで（３）式に従って操作
口の変化分△Ｍ Ｖ ｎを求めた後、この６Ｍ Ｖ ｎ
を後続の速度形−位置影信号変換手段５に送出する。そ
して、ここで（゛づ）式中のＭＶｎ −ＭＶｎ−１＋Δ
ＭＶｎに基づき速度影信号である６Ｍ Ｖ ｎを位置形
操作信号Ｍ Ｖ ｔ＋に変換して制御対象３に印加して
５Ｖｎ＝ＰＶｎとなる様に制御する構成である。
ルゴリズムに基づいて実行する速度形演算方式であって
、これは減算手段１で得られた偏差ｅｎを速度形ＰＩＤ
調節演算手段４に導入し、ここで（３）式に従って操作
口の変化分△Ｍ Ｖ ｎを求めた後、この６Ｍ Ｖ ｎ
を後続の速度形−位置影信号変換手段５に送出する。そ
して、ここで（゛づ）式中のＭＶｎ −ＭＶｎ−１＋Δ
ＭＶｎに基づき速度影信号である６Ｍ Ｖ ｎを位置形
操作信号Ｍ Ｖ ｔ＋に変換して制御対象３に印加して
５Ｖｎ＝ＰＶｎとなる様に制御する構成である。
（発明が解決しようとする課題）
しかし、以」二のような演算方式では、位置形か速度形
かの何れかに完全に固定した考えに立っているので、第
１表からも明かなように種々の問題がある。例えば第５
図の構成のものは、積分項にΣを用いるので演算速度が
遅く、また手動−自動バランスレス・バンプレス切換や
腹合演算処理がル雑となる。
かの何れかに完全に固定した考えに立っているので、第
１表からも明かなように種々の問題がある。例えば第５
図の構成のものは、積分項にΣを用いるので演算速度が
遅く、また手動−自動バランスレス・バンプレス切換や
腹合演算処理がル雑となる。
一方、第６図のものは、第７図に示す如く操作ｍ Ｍ
Ｖ ｎが上限設定１ｉｒＬＨを越えたとき、本来であれ
ば図示点線にそって制御されるべきであるが、積分動作
が停止して図示点線の如く上限設定値Ｈより越えた分だ
け引き戻された状態で制御され、υ制御性および安定性
の面で問題がある。
Ｖ ｎが上限設定１ｉｒＬＨを越えたとき、本来であれ
ば図示点線にそって制御されるべきであるが、積分動作
が停止して図示点線の如く上限設定値Ｈより越えた分だ
け引き戻された状態で制御され、υ制御性および安定性
の面で問題がある。
特に、近年のプラント運転システムでは、？ｆ要の変化
に柔軟に対応するために本格的なフレキシブル・オート
メーション時代に突入しようとしており、その制御シス
テムの基盤である最も多く使用されているＰＩＤ制御の
高度化が強く要望されている。
に柔軟に対応するために本格的なフレキシブル・オート
メーション時代に突入しようとしており、その制御シス
テムの基盤である最も多く使用されているＰＩＤ制御の
高度化が強く要望されている。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、ＰＩＤ演算
方式でのＰ、Ｉ、Ｄ各項の特質を生かしつつ位置形と速
度形を使いう）けて演算を実行し最適な制御を実行する
制御装置を提供することを目的とする。
方式でのＰ、Ｉ、Ｄ各項の特質を生かしつつ位置形と速
度形を使いう）けて演算を実行し最適な制御を実行する
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）
本発明による制御装置は上記目的を達成するために、プ
ロセス変数値と目障値との偏差にＪ、ｃ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、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の出力を位ＩＮ形信号に
変換する信号変換手段と、前記偏差に猛づいて位置形微
分演算を行う位置形微分、１．！Ｊ節演算−Ｌ段と、前
記位置形比例、７．！Ｊ節演算手段の演算出力１前記信
号変換手段の出力および前記位置形微分ユリ節演算手段
の演算出力のそれぞれを加算合成して前記操作信号とす
る加算手段とを６；コえたものである。
ロセス変数値と目障値との偏差にＪ、ｃ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、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の出力を位ＩＮ形信号に
変換する信号変換手段と、前記偏差に猛づいて位置形微
分演算を行う位置形微分、１．！Ｊ節演算−Ｌ段と、前
記位置形比例、７．！Ｊ節演算手段の演算出力１前記信
号変換手段の出力および前記位置形微分ユリ節演算手段
の演算出力のそれぞれを加算合成して前記操作信号とす
る加算手段とを６；コえたものである。
また、前記加算手段の出力側に上下限制限手段を設けた
ＪＬＳ合、速度形積分調８演算手段と加算手段との間に
上下限４；１１限機能付速度形−位置形信号変換手段を
設け、前記上下限制限手段の上下限設定値に一致するよ
うに前記信号変換手段の上下限設定値を可変する構成で
ある。
ＪＬＳ合、速度形積分調８演算手段と加算手段との間に
上下限４；１１限機能付速度形−位置形信号変換手段を
設け、前記上下限制限手段の上下限設定値に一致するよ
うに前記信号変換手段の上下限設定値を可変する構成で
ある。
（作用）
従って、本発明は以上のうな手段を２１４したことによ
り、減算手段で７１７られた偏差をＰＩＤの特質を生か
すため、比例（Ｐ）動作は位置形比例調節演算手段で位
置形比例演算を行い、積分（１）動作は速度；１ニ積分
調節演算手段で遠位形積分演算を行った後信号変換手段
にて位置形信号に変換し、また微分（Ｄ）動作は位置形
微分、’！’Ｊ節演算手段で位置形微分ｉｆｊ算を行い
、それぞれｉりられたＰＩＤ演算出力を加算手段で加算
して１を作ｌＪ号として制御対象に印加することにより
、５Ｖｎ−ＰＶｎとなるように制御する。
り、減算手段で７１７られた偏差をＰＩＤの特質を生か
すため、比例（Ｐ）動作は位置形比例調節演算手段で位
置形比例演算を行い、積分（１）動作は速度；１ニ積分
調節演算手段で遠位形積分演算を行った後信号変換手段
にて位置形信号に変換し、また微分（Ｄ）動作は位置形
微分、’！’Ｊ節演算手段で位置形微分ｉｆｊ算を行い
、それぞれｉりられたＰＩＤ演算出力を加算手段で加算
して１を作ｌＪ号として制御対象に印加することにより
、５Ｖｎ−ＰＶｎとなるように制御する。
また、前記加算手段出力側の上下限制限手段の上下限設
定値と上下限制限機能付速度形−位置影信号変換手段の
上下限設定値を連動設定することにより、操作信号か前
記上下限制限手段の上下限設定値をＭえても積分成分を
柔軟に変化させて実状に合った制御および積分演算出力
の切捨て瓜を低社するものである。
定値と上下限制限機能付速度形−位置影信号変換手段の
上下限設定値を連動設定することにより、操作信号か前
記上下限制限手段の上下限設定値をＭえても積分成分を
柔軟に変化させて実状に合った制御および積分演算出力
の切捨て瓜を低社するものである。
（実施例）
以下、本発明の一実施例について第１図を参照して説明
する。同図において１１は現α１」標値ＳＶｔ＋と現ｔ
［のプロセス変数値ＰＶｎとを比較しその両値の偏差ｅ
ＩＩをｉｉＪる減算手段であって、この減算手段１１
でに７られた偏差ｅ ＩＩは第１表に基づきＰ−１−Ｄ
項ごとの特質を生かしながら位置形と速度形に分けて１
週籟演算を行うものである。
する。同図において１１は現α１」標値ＳＶｔ＋と現ｔ
［のプロセス変数値ＰＶｎとを比較しその両値の偏差ｅ
ＩＩをｉｉＪる減算手段であって、この減算手段１１
でに７られた偏差ｅ ＩＩは第１表に基づきＰ−１−Ｄ
項ごとの特質を生かしながら位置形と速度形に分けて１
週籟演算を行うものである。
すなわち、Ｐ項演算動作には位置形比例調節演３２手段
１２が設けられ、また、■項演算動作には速度形積分演
算手段］３が設けられ、ここで得られた演算出力を速度
形−位置影信号変換手段１４に導いて位置信号を得る。
１２が設けられ、また、■項演算動作には速度形積分演
算手段］３が設けられ、ここで得られた演算出力を速度
形−位置影信号変換手段１４に導いて位置信号を得る。
一方、Ｄ項演算動作には位置形微分調節演算手段１５が
設けられている。
設けられている。
１６は加算手段、１７は制御対象である。
次に、以上のように構成された装置の動作を説明する。
先ず、減算手段１１において現在の目標ＶｉＳ Ｖ ｎ
から現在のプロセス変数値ＰＶｎを減算して現在偏差ｅ
ｌを１１１た後、この現在偏差ｅ １１をそれぞれ位置
形比例調節演算手段１２、速度形積分調節演算手段１３
および位置形微分調節演算手段１５へ送出する。ここで
、位置形比例調節演算手段１２では現在偏差ｅＱを受け
ると、ＭＶｐｎ−ｋｐ−ｅｎ なる演算を行い、また速度形積分調節演算手段１３では
現在偏差ｅｎｌ：基づき、 △ＭＶＩ ｎ ＝ｋｐ （ｒ／ＴＩ ） ・ｅｎ
なる演算を行った後、その演算出力△ＭＶＩｎを速度形
−位置影信号変換手段１４へ送出し、ここＭＶＪ ｎ
−ＭＶ＋ ｎ−＋ 十△Ｍ Ｖ 、 ｎなる
演算を行って位置影信号ＭＶ１７１１：変換する。
から現在のプロセス変数値ＰＶｎを減算して現在偏差ｅ
ｌを１１１た後、この現在偏差ｅ １１をそれぞれ位置
形比例調節演算手段１２、速度形積分調節演算手段１３
および位置形微分調節演算手段１５へ送出する。ここで
、位置形比例調節演算手段１２では現在偏差ｅＱを受け
ると、ＭＶｐｎ−ｋｐ−ｅｎ なる演算を行い、また速度形積分調節演算手段１３では
現在偏差ｅｎｌ：基づき、 △ＭＶＩ ｎ ＝ｋｐ （ｒ／ＴＩ ） ・ｅｎ
なる演算を行った後、その演算出力△ＭＶＩｎを速度形
−位置影信号変換手段１４へ送出し、ここＭＶＪ ｎ
−ＭＶ＋ ｎ−＋ 十△Ｍ Ｖ 、 ｎなる
演算を行って位置影信号ＭＶ１７１１：変換する。
一方、位置形微分調節演３９４手段１５では、同ｔ′ρ
に現在偏差ｅｎを受けると、 ＭＶ（、ｎ −Ｉｃｐ （Ｔｏ／ｒ） （ｅｎ−ｅｎ−１）
なる演算を行う。そして、これら演算手段１２゜１５お
よび速度形〜位置影信号変換手段］４から出力されたＰ
ＩＤ各項の位置形信号を加算手段１６に導き、ここで ＭＶｎ −ＭＶｐｎ十〜ＩＶＩ ｎ ＋ＭＶ（３ｎ
なる加算合成を行ってｌ＝に作信号Ｍ Ｖ ｎを求め、
これを制御対象１７に印加することによりＳＶｎ −Ｐ
Ｖｎとなる様に制御する。
に現在偏差ｅｎを受けると、 ＭＶ（、ｎ −Ｉｃｐ （Ｔｏ／ｒ） （ｅｎ−ｅｎ−１）
なる演算を行う。そして、これら演算手段１２゜１５お
よび速度形〜位置影信号変換手段］４から出力されたＰ
ＩＤ各項の位置形信号を加算手段１６に導き、ここで ＭＶｎ −ＭＶｐｎ十〜ＩＶＩ ｎ ＋ＭＶ（３ｎ
なる加算合成を行ってｌ＝に作信号Ｍ Ｖ ｎを求め、
これを制御対象１７に印加することによりＳＶｎ −Ｐ
Ｖｎとなる様に制御する。
なお、上記実施例では完全微分、つまり微分項をＴＤ−
５としたが、実際に用いられる微分項は不完全微分で（
Ｉｃｐ −Ｔｏ ｓ） ／ （］＋η・ＴＤ−ｓ）で
表される。この式においてＴｎは微分時間、（１／η）
は１叛分ゲイン、７ノは通常０．１〜０．３程麿、Ｓは
ラプラス演算子である。
５としたが、実際に用いられる微分項は不完全微分で（
Ｉｃｐ −Ｔｏ ｓ） ／ （］＋η・ＴＤ−ｓ）で
表される。この式においてＴｎは微分時間、（１／η）
は１叛分ゲイン、７ノは通常０．１〜０．３程麿、Ｓは
ラプラス演算子である。
従って、位置形微分調節演算手段１５を不完全微分にす
ると、その出力△％Ｉ Ｖ □ ＋１は、となる。
ると、その出力△％Ｉ Ｖ □ ＋１は、となる。
次に、第２図は本発明装置の他の実施例を示すｂ４構成
であって、微分演算手法を変形した。いわゆる測定値微
分先行形ＰＩＤ演算方式を採用したしのである。すなわ
ち、この装置は、現在偏差ｅｎを微分演算するものでな
く、現在のプロセス変数値ＰＶｒｉのみを微分する構成
である。
であって、微分演算手法を変形した。いわゆる測定値微
分先行形ＰＩＤ演算方式を採用したしのである。すなわ
ち、この装置は、現在偏差ｅｎを微分演算するものでな
く、現在のプロセス変数値ＰＶｒｉのみを微分する構成
である。
このような構成によれば、目標値ＳＶｎが変更されても
過度的な過大出力が出ることがなく、ひいては制御対象
１７での乱れを防止することができる。
過度的な過大出力が出ることがなく、ひいては制御対象
１７での乱れを防止することができる。
第３図は同じく本発明装置の他の実施例を示す（１４成
図である。すなわち、この装置はいわゆる目標値フィル
タ形２自由度ＰＩＤ制御方式であって、目標値出力側に
目標値フィルタ手段２０を設け、ＰＩＤパラメータとし
て外乱に最適な値を設定し、目標値フィルタのパラメー
タの設定による目標値変更に対してＰＩＤパラメータを
自動変更して外乱に対する制御特性を改善したものであ
る。
図である。すなわち、この装置はいわゆる目標値フィル
タ形２自由度ＰＩＤ制御方式であって、目標値出力側に
目標値フィルタ手段２０を設け、ＰＩＤパラメータとし
て外乱に最適な値を設定し、目標値フィルタのパラメー
タの設定による目標値変更に対してＰＩＤパラメータを
自動変更して外乱に対する制御特性を改善したものであ
る。
なお、これら第２図および第３図の装置は、制御対象１
７のニーズや制御上のニーズ、制約条件等を考慮しつつ
微分のかけ方を変形し、あるいは目標値フィルタを挿入
したりして、偏差ＰＩＤ演算に変形を加えているが、基
本的には比例動作は位置形、積分動作は速度形および微
５）動作は位置形とする点では変わらない。
７のニーズや制御上のニーズ、制約条件等を考慮しつつ
微分のかけ方を変形し、あるいは目標値フィルタを挿入
したりして、偏差ＰＩＤ演算に変形を加えているが、基
本的には比例動作は位置形、積分動作は速度形および微
５）動作は位置形とする点では変わらない。
さらに、第４図は本発明装置の他の実施例を示す構成図
であって、請求項２に対応するものである。一般に、従
来から制御対象】７の制約条件の元に制御対象１７に与
える操作信号Ｍ Ｖ ｎの上下限を制限するために第４
図の如く上下限制限手段３０が設けられている。この場
合、操作信号Ｍ Ｖ ｎが上下限制限手段３０の上下限
設定値にひっかかる状況では積分動作のみが継続動作し
てｆｌ′４分出力が増大する。いわゆるリセットワイン
ドアップか生ずることになるが、これを未然に防ぐ必・
四がある。そのためには、操作信号ＭＶｎが上下限制限
手段３０の上下限設定値を越えたとき積分動作を停＋１
−することか考えられる。
であって、請求項２に対応するものである。一般に、従
来から制御対象】７の制約条件の元に制御対象１７に与
える操作信号Ｍ Ｖ ｎの上下限を制限するために第４
図の如く上下限制限手段３０が設けられている。この場
合、操作信号Ｍ Ｖ ｎが上下限制限手段３０の上下限
設定値にひっかかる状況では積分動作のみが継続動作し
てｆｌ′４分出力が増大する。いわゆるリセットワイン
ドアップか生ずることになるが、これを未然に防ぐ必・
四がある。そのためには、操作信号ＭＶｎが上下限制限
手段３０の上下限設定値を越えたとき積分動作を停＋１
−することか考えられる。
しかし、その−１；下限設定値を越える原因は積分成り
）にｍ畳する比例成分および微分成分の変化が先行して
行われる場合が多いこと、また操作信号Ｍ Ｖ ｎか上
下限設定値にひっかかったとき、その積分成分がその時
の値を釘［ｔ、７するので、結果として積分成分の切捨
て岳が多くなってしまう問題かある。
）にｍ畳する比例成分および微分成分の変化が先行して
行われる場合が多いこと、また操作信号Ｍ Ｖ ｎか上
下限設定値にひっかかったとき、その積分成分がその時
の値を釘［ｔ、７するので、結果として積分成分の切捨
て岳が多くなってしまう問題かある。
そこで、本装置では、速攻形積分１週節演算手段１３の
出力と加算手段１６との間に上下限制限機能付速度形−
位置影信号変換手段１４’を設け、上下限制限手段３０
の上下限設定値Ｈ，Ｌに一致するように速攻形−位置影
信号変換手段１４の上ド限設定値Ｈ，Ｌを連動設定する
（１が成としだらのである。
出力と加算手段１６との間に上下限制限機能付速度形−
位置影信号変換手段１４’を設け、上下限制限手段３０
の上下限設定値Ｈ，Ｌに一致するように速攻形−位置影
信号変換手段１４の上ド限設定値Ｈ，Ｌを連動設定する
（１が成としだらのである。
従って、このような実施−１の構成によれば、Ｉ：’六
作信号Ｍ Ｖ ｎが上下限制限手段３０の上下限設定値
を越えたとき積分動作を停止するものに比べて次のよう
な利点を何する。すなわち、何らかの原因で操作信号Ｍ
Ｖ ｎが上下限設定値を越えた後、再び上下限設定値
内に入ったとき積分出力が妥当なレベルに落着くことに
なり、実状にマツチして制御性が得られる。また、フィ
ードフォワード制御などでは第４図に示す如く外部から
速攻形信号Ｓを速度形積分出力に加算合成して出力する
が、このとき上下限制限手段３０の」−下限設定ｆ１７
１に一致させて速度形−位置影信号変換手段１４’の−
上下限設定値を連動設定するようにすれば、特に積分出
力の切捨てｍが少なくなり、ひいては４１１合わせアド
バンス！・制御の制御性を高めることかできる。勿論、
リセットワインドアップも防止できる。
作信号Ｍ Ｖ ｎが上下限制限手段３０の上下限設定値
を越えたとき積分動作を停止するものに比べて次のよう
な利点を何する。すなわち、何らかの原因で操作信号Ｍ
Ｖ ｎが上下限設定値を越えた後、再び上下限設定値
内に入ったとき積分出力が妥当なレベルに落着くことに
なり、実状にマツチして制御性が得られる。また、フィ
ードフォワード制御などでは第４図に示す如く外部から
速攻形信号Ｓを速度形積分出力に加算合成して出力する
が、このとき上下限制限手段３０の」−下限設定ｆ１７
１に一致させて速度形−位置影信号変換手段１４’の−
上下限設定値を連動設定するようにすれば、特に積分出
力の切捨てｍが少なくなり、ひいては４１１合わせアド
バンス！・制御の制御性を高めることかできる。勿論、
リセットワインドアップも防止できる。
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。
効果を奏する。
先ず、請求項】では、演算方式に用いるＰＩＤの特質を
考慮して比例動作を位置形演算、１４分動作を速度形演
算および微分動作を位置形／ｙＸ算とし、これら組合わ
せ演算出力を加算合成して操作信号を得るようにしたの
で、オーバレンジしたときの引き戻し量が少なくなり、
かつ、演算処理が簡単で高速処理が可能であること、本
質的に！動作のリセットワインドを防止でき、また、手
動−自動バランスレス−バンプレス切換が簡単となり、
全体として多様性に富み、かつ、高度な制御を実行でき
る。
考慮して比例動作を位置形演算、１４分動作を速度形演
算および微分動作を位置形／ｙＸ算とし、これら組合わ
せ演算出力を加算合成して操作信号を得るようにしたの
で、オーバレンジしたときの引き戻し量が少なくなり、
かつ、演算処理が簡単で高速処理が可能であること、本
質的に！動作のリセットワインドを防止でき、また、手
動−自動バランスレス−バンプレス切換が簡単となり、
全体として多様性に富み、かつ、高度な制御を実行でき
る。
次に、請求項２においては、操作信号が上下限制限手段
の上下限設定値を越えたときの回復時の制御性を改善で
き、かつ、組合せアドバンスト制御の制御性を高めるこ
とができる。
の上下限設定値を越えたときの回復時の制御性を改善で
き、かつ、組合せアドバンスト制御の制御性を高めるこ
とができる。
第１図ないし第４図は本発明装置の実施例を示すもので
、第１図は本発明装置の一実施例を示す構成図、第２図
ないし第４図はそれぞれ本発明装置の他の実施例を示す
構成図、第５図は従来の位置形演算方式を採用したディ
ジタルコントローラの構成図、第６図は従来の速度形演
算方式を採用したディジタルコントローラの構成図、第
７図は従来装置の作用効果を説明する特性図である。 １１・・・減算手段、１２・・・位置形比例調節演算手
段、１３・・・速度形積分調節演算手段、１４・・・速
度形−位置影信号変換手段、１４′・・・上下限制限機
能付速度形−位置影信号変換手段、１５・・・位置形微
分調節演算手段、１６・・・加算手段、１７・・・制御
対象、２０・・・目障値フィルタ手段、３０・・・上下
限制限手段。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
、第１図は本発明装置の一実施例を示す構成図、第２図
ないし第４図はそれぞれ本発明装置の他の実施例を示す
構成図、第５図は従来の位置形演算方式を採用したディ
ジタルコントローラの構成図、第６図は従来の速度形演
算方式を採用したディジタルコントローラの構成図、第
７図は従来装置の作用効果を説明する特性図である。 １１・・・減算手段、１２・・・位置形比例調節演算手
段、１３・・・速度形積分調節演算手段、１４・・・速
度形−位置影信号変換手段、１４′・・・上下限制限機
能付速度形−位置影信号変換手段、１５・・・位置形微
分調節演算手段、１６・・・加算手段、１７・・・制御
対象、２０・・・目障値フィルタ手段、３０・・・上下
限制限手段。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
Claims (2)
- （１）制御対象からのプロセス変数値と目標値との偏差
が零となるようにＰＩＤ（Ｐ：比例、Ｉ：積分、Ｄ：微
分）調節演算を行って操作信号を得、この操作信号を前
記制御対象に印加して制御する制御装置において、 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、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、この速度形積分調節演算手段
の出力を位置形信号に変換する信号変換手段、前記偏差
に基づいて位置形微分演算を行う位置形微分調節演算手
段のうち少なくとも前記位置形調節演算手段、速度形積
分調節演算手段および信号変換手段を有し、前記位置形
比例調節演算手段の演算出力と前記信号変換手段の出力
を加算合成し、またはこれら両出力と前記位置形微分調
節演算手段の演算出力とを加算合成して前記操作信号と
する加算手段とを備えたことを特徴とする制御装置。 - （２）制御対象からのプロセス変数値と目標値との偏差
が零となるようにＰＩＤ（Ｐ：比例、Ｉ：積分、Ｄ：微
分）調節演算を行って操作信号を得、この操作信号を前
記制御対象に印加して制御する制御装置において、 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、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
手段の出力を位置形信号に変換する上下限制限機能付信
号変換手段と、前記偏差に基づいて位置形微分演算を行
う位置形微分調節演算手段と、前記位置形比例調節演算
手段の演算出力、前記信号変換手段の出力および前記位
置形微分調節演算手段の演算出力のそれぞれを加算合成
する加算手段と、この加算手段の出力を上下限設定値で
制限して前記操作信号として出力すると共にこの上下限
設定値に一致するように前記信号変換手段の上下限設定
値を可変する上下限制限手段とを備えたことを特徴とす
る制御装置。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63251254A JPH0298701A (ja) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | 制御装置 |
| US07/414,453 US5059880A (en) | 1988-10-05 | 1989-09-29 | Digital control system |
| AU42513/89A AU602460B2 (en) | 1988-10-05 | 1989-10-03 | Digital control system |
| DE68926600T DE68926600T2 (de) | 1988-10-05 | 1989-10-03 | Digitales Regelsystem |
| EP89118350A EP0362801B1 (en) | 1988-10-05 | 1989-10-03 | Digital control system |
| KR1019890014321A KR920005279B1 (ko) | 1988-10-05 | 1989-10-05 | 디지탈 제어시스템 및 그에 의한 pid 연산수행방법 |
| CN89107647A CN1026621C (zh) | 1988-10-05 | 1989-10-05 | 数字控制*** |
| IN289/BOM/89A IN171125B (ja) | 1988-10-05 | 1989-10-24 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63251254A JPH0298701A (ja) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | 制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0298701A true JPH0298701A (ja) | 1990-04-11 |
Family
ID=17220035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63251254A Pending JPH0298701A (ja) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | 制御装置 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5059880A (ja) |
| EP (1) | EP0362801B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0298701A (ja) |
| KR (1) | KR920005279B1 (ja) |
| CN (1) | CN1026621C (ja) |
| AU (1) | AU602460B2 (ja) |
| DE (1) | DE68926600T2 (ja) |
| IN (1) | IN171125B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2010257436A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-11-11 | Chino Corp | 物理量制御装置、物理量制御方法及び物理量制御プログラム |
| JP2016034655A (ja) * | 2014-08-01 | 2016-03-17 | 株式会社キーエンス | レーザ加工装置 |
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| JP2531796B2 (ja) * | 1989-07-07 | 1996-09-04 | 株式会社東芝 | 調節装置 |
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-
1988
- 1988-10-05 JP JP63251254A patent/JPH0298701A/ja active Pending
-
1989
- 1989-09-29 US US07/414,453 patent/US5059880A/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-10-03 AU AU42513/89A patent/AU602460B2/en not_active Ceased
- 1989-10-03 DE DE68926600T patent/DE68926600T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-10-03 EP EP89118350A patent/EP0362801B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-10-05 CN CN89107647A patent/CN1026621C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1989-10-05 KR KR1019890014321A patent/KR920005279B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1989-10-24 IN IN289/BOM/89A patent/IN171125B/en unknown
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