JPH0340101A - 負帰還調節器 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はたとえば水処理設備における貯留水槽の水位制
御装置のような負帰還制御装置に用いる負帰還調節器、
特に該調節器が出力する操作信号を受信してこの操作信
号に対応した操作量を制御対象に与える機械的動作を行
う操作部の長寿命化を図ることができる調節器に関する
。

〔従来の技術〕

第４図は従来の負、帰還調節器ｌを用いた水位制御装置
ｔ２の構成を説明するための説明図である。

図において、３は送水ポンプ４によって給水管１５中を
送られてきた水５をためるようにした大気開放の貯留水
槽、６は貯留水槽３内の水５を図示していない需要ＷＫ
配水するために貯留水槽３の底部に設げた配水管、７は
配水管６の途中に設けられかつ開度な加減することによ
って配水管６を流れる水５の流量を加減するようにした
電動式の疎水罪で、８は操作信号１ａが入力されかつ入
力された信号ｌａが表す開度変化方向に信号１ａが表す
開度変化量だげ罪７の開度を増加または減少させるよう
にする駆動信号８ａを扉７に向けて出力するようにした
扉駆動装置である。９は貯留水槽３内の水位Ｈを検出し
て水位Ｈを表す水位測定信号９ａを出力するようにした
７０一ト式水位計。

１０は水位設定信号ｔＯａを出力するようにした設定値
可変の水位設定器で、上述した負帰還調節器ｌは水位測
定信号９ａと水位設定信号１０ａとが入力されかつこれ
らの両人力信号について後述する信号処理を行ってその
結果としての前述した操作信号Ｈａを出力するように構
成されている。

ここに、操作信号１ａは、該信号ｔａＶｃより扉駆動装
置８を介して扉７の開度を加減することによって貯留槽
３から流出する水の流量を制御して、結果的に水位Ｈが
設定信号１０ａが表す水位設定Ｈ８に一致するようにす
る信号で、前述した水位制御装置２は上述した疎水扉７
と罪駆動装Ｍ８と水位計９と水位設定器ｌＯと負帰還調
節器ｌとで構成されている。

次に調節器１の構成並びに動作を第５図に示し器 た該調節器の構成図を参照して説明する。第５図におい
て、１１は信号９ａとｔＯａとｂ″−入力されかつ信号
９ａの値ＰＶと信号１０ａの値ＳＶとの差（８Ｖ−ＰＶ
）Ｋ等しい偏差ＤＶを信号値とする一次偏差信号ｔｉａ
を出力するようにした偏差演算部、１２は信号ｔｔａが
入力されかつ該信号１１ａの値に応じて（１）式の演算
を行ってその結果としての演算値ＡＶを有する二次偏差
信号１２ａを出力する偏差信号変換部で、（１）式にお
けるＷは偏差ＤＶ中に設定した不感帯Ｘの大きさを表す
正の定数、には正の比例定数である。偏差信号変換部１
２においては上述したようにして一次信号１１ａが二次
信号１２１に変換されるので１両信号１１ａと１２ａと
の関係が第６図に示した入出力特性線１３ようになるこ
とが明らかである。

Ｗ’ｘＤＶ：ｈ−Ｗのとき　　　ＡＶ＝ＯＤ■〉Ｗのと
き　　　ＡＶ＝ｋ（ＤＶ−Ｗ）　　　・−・−・・（１
）ＤＶ＜−ｗのとき　　ＡＶ＝ｋ（ＤＶ＋Ｗ）第５図に
おける１４は二次偏差信号１２ａが入力され核信号１２
ａについてＰＩＤ演算のような所定の制御演算を行って
その結果としての前述した操作信号Ｈａを出力する制御
演算部で、負帰還調節器ｌはこの制御演算部１４と変換
部１２と偏差演算部１１とで構成されている。

第４図においては水位制御装置２が上述のように構成さ
れているので水位Ｈが設定信号１０ａが表す水位設定値
ｎ５ＶＩ−はぼ保持されることが明らかであるが、また
、この場合、調節器ｌに偏差信号変換部１２が設けられ
ていてかつ演算部１４は入力される信号１２ａの値ＡＶ
が零であると操作信号１ａを出力しないので、ＩＤＶＩ
）Ｗの状態ｂ１生じない限り疎水ｎ７に駆動信号８ａｂ
″−入力されることがなくて該扉７が動作することはな
い。すなわち、第４図においては大きい偏差ＤＶが発生
しない限り扉７が動作しないので該扉の動作頻度が低く
なっているが、これはこの扉７の動作頻度を低くするこ
とによって扉７の支持部材の機械的摩耗等の該罪の老朽
化を抑制するためで、つまり。

調節器ｌにオ６いては疎水扉７の長寿命化を図るために
変換部１２が設げられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

負帰還調節器ｌには上述のような偏差信号変換部１２が
設けられているが、この場合、偏差ＤＶの絶対値ＩＤＶ
Ｉが僅かでもＷをこえると扉７に駆動信号８ａが入力さ
れることになる。そうして。

第４図に示したような水槽３に給水管１５から水を供給
する場合、水の落下によって生じる波のために偏差ＤＶ
が第６図に示した不感帯Ｘを短い周期で上下に横切る現
象が非常にしばしば発生する。

　一 つまり、調節器ｔＶｃは扉７の動作頻度を低下させるた
めに変換部１２が設けられているが、それでも、なお、
第４図の場合、水槽３の水面に生じる波のために常に扉
７が開閉動作をするので該扉７の老朽化が早いという問
題点がある。このため、調節器ｌの変換部１２における
前述した不感帯Ｘの大きさＷを大きくすると罪７の動作
頻度を一層低下させ得ることが明らかであるが、このよ
うにＷを大きくすると当然水位Ｈが設定水位Ｈｓから大
きくはずれなげれば扉７が動作しないということになっ
て、Ｗを大きくする以前に比べて水位Ｈの変動幅が大き
くなり、結局、Ｗを大きくすると水位制御の制御性が悪
くなるという問題点が新たに生じることになる。

本発明の目的は、偏差ＤＶに不感帯Ｘを設けなくても罪
７と駆動装置８とからなる操作部１６のような操作部の
動作頻度を低下させることができるようにして、負帰還
制御の制御性の悪化を招くことなく前記操作部の機械的
摩耗等の老朽化を抑制することができる負帰還調節器を
得ることにあ　６− る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため１本発明によれば、測定信号と
設定信号との偏差について所定の制御演算を行ってその
結果に応じた原操作信号を出力する主調節部と、前記原
操作信号の値と所定の不感帯値との差に応じた実際操作
信号を出力する出力部とを備え、前記実際操作信号を操
作部に与えることによって前記測定信号が表す制御量に
対する負帰還制御を行うように負帰還調節器を構成する
。

〔作用〕

上記のように構成すると、この場合偏差に対しては上述
したような不感帯を設げていないので主調節部からは常
に偏差にもとづく原操作信号が出力されるが、この原操
作信号の値が出力部において設定された不感帯１直をこ
えない限り出力部から実際操作信号が出力されることの
ないように該出力部を構成することができるので、前述
した負帰還調節器ｌの場合に比べて操作部の動作頻度を
低くすることができて、したｂ；って、負帰還制御の制
御性の悪化を招くことなく操作部の機械的摩耗等の老朽
化の抑制を図ることができる負帰還調節器が得られるこ
とになる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例としての負帰還調節器１７の
構成図、第２図は負帰還調節器１７を用いた水位制御装
置２２の構成な説明する説明図である。第１図及び第２
図において、第４図及び第５図と大きく異なる所は、負
帰還調節器ｌに対応した負帰還調節器１７が偏差演算部
１．１と、該演算部１１が出力する一次偏差信号１．ｌ
ａが入力されかつこの信号１１ａについて前述した制御
演算部１４におけると同様な制御演算を行ってその結果
としての原操作信号ｔｅａを出力するようにした制御演
算部１Ｂと、信号１８ａが入力されかつこの信号ｔＳａ
の値ＢＶに応じて（の式の演算を行ってその結果として
の演算値ＭＶを有する実際操作信号１９ａを出力する出
力部１９とで構成されていて、−次偏差信号１１ａを二
次偏差信号１２ａＶＣ変換する前述した偏差信号変換部
Ｉ２が設けられていないことである。ここに、実際操作
信号１９ａは第４図及び第５図に示した操作信号１ａに
対応した信号で、また（９式におけるＺは信号１８ａの
値ＢＶ中に設定した不感帯Ｙの大きさを表す正の定数、
Ｋは正の比例定数である。出力部Ｉ９においては上述の
ようにして原操作信号１８ａが実際操作信号１９ａに変
換されるので、この場合出力部１９の入出力特性線が第
３図に２０で示した特性紳のようになることが明らかで
あり、−１：た出力部１９の出力信号１９ａはＭＶ）Ｑ
のとき扉駆動装置８を介して疎水節７を閉じろようにし
て水位Ｈを上昇させる信号で、ＭＶ＜Ｏのときは扉７を
開いて水位Ｈを下降させるようにする信号である。

Ｚ　’−Ｂ　Ｖ　’−−Ｚ　ノとき　　ＭＶ＝ＯＢＶ＞
Ｚ　　　　　ＭＶ＝Ｋ（ＢＶ−Ｚ）　　　　・、＝（Ｚ
ＢＹ＜−Ｚ　　　　　ＭＶ＝Ｋ（ＢＹ＋Ｚ）負帰還調節
器１７は上述のように構成されているので、この調節器
１７は、偏差演算部１１と制御演算部１８とからなり測
定信号９ａと設定信号　− １０ａとの偏差ＤＶについて所定の制御演算を行ってそ
の結果に応じた原操作信号１８ａを出力する主調節部２
１と、原操作信号ｔＳａの値ＢＹ−と所定の不感帯値Ｚ
との差に応じた実際操作信号１９ａを出力する出力部１
９とを備えた調節器であるということができる。前述し
た水位制御装置２２はこのような負帰還調節器１７と操
作部１６と水位計９と設定器１０とで構成されている。

第１図及び第２図においては調節器１７１’ｌ″−上述
のように構成されていて、しかもこの調節器１．７から
実際操作信号１９ａが出力されない時、つまり信号１９
ａの値ＭＶが零である時は扉７はこの扉が電動式である
から現在の開度を１呆持している。

したがって、第１図に示した偏差信号ｔｔａの値ＤＶが
どのようになっても、換言すれば水位測定信号９ａの値
Ｐ■がどのように変化しても信号１８ａの値ＢＶが第３
図に示した不感帯Ｙをこえない限り扉７が動作すること
ばない。すなわち、負帰還調節器１７を用いた水位制御
１．−ｆｉｌ　２２によれば。

給水管１５から水が水槽３に注水されることによ０ つて該水槽の水商に波が生じる等して偏差信号１１ａの
値ＤＶが第６図に示した不感帯Ｘをこえて激しく変動し
ても原操作信号１８ａの値ＢＶが大きくならないと操作
部１６には実際操作信号１９ａが入力されないので、操
作部１６の動作頻度が第４図におけるよりも低くなって
、このためが７の機械的摩耗等の操作部１６における老
朽化が１に４節器ｌを使用した時よりも抑制されること
になる。

そうして、また、この場合、偏差ＤＶについては儒 不感帯Ｘが設けられていないので、原操巾鴫の値ＢＶに
おける不感帯Ｙの大きさＺを適宜設定することによって
、負帰還制御の制御性を第４図の場合よりも悪化させな
いようにすることができる。

上述の実施例は水位制御装置２２に採用されて電動式の
操作部１６に向けて実際操作信号１９ａを出力するもの
であったが、本発明の調節器が水位制御装置以外の制御
装置に採用されてかつ油正式や空気圧式等のＮ動式以外
の操作部に向けて信号］　９’　ａ　４＜出力するもの
であってもよいことは説明するまでもなく明らかである
。

〔発明の効果〕

上述したように１本発明においては、測定信号と設定信
号との偏差について所定の制御演算を行ってその結果に
応じた原操作信号を出力する主調節部と、原操作信号の
値と所定の不感帯値との差に応じた実際操作信号を出力
する出力部とを備え。

実際操作信号を操作部に与えることによって測定信号が
表す制御量に対する負帰還制御を行うように負帰還調節
器を構成した。

このため、上記のように＋ｓ戚すると、この場合偏差に
対しては上述したような不感帯を設けていないので主調
節部からは常に偏差（でもとづく原操作信号が出力され
るｂｔ、この原操作信号の値が出力部において設定され
た不感帯値をこえない限り出力部から実際操作信号が出
力されることのないように該出力部を構成することがで
きるので、前述した負帰還調節器ｌの場合に比べて操作
部の動作頻度を低くすることができて、したがって１本
発明には負帰改制例の制御性の悪化を招くことなく操作
部の機械的摩耗等の老朽化の抑制を図ることができる負
帰還調節器が得られる効果ｈ″−ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図。 第２図は第１図の負帰還調節器を採用した水位制御装置
の構成を説明するための説明図、第３図は第１図におけ
る出力部の入出力特性図。 第４図は第５図に示した負帰還調節器を採用した水位制
御装置の構成を説明するための説明図。 第５図は従来の負帰還調節器の構成図、第６図は第５図
における偏差信号変換部の入出力特性図である。 １．１７・・・・・・負帰還調節器、９ａ・・・・・・
水位測定信号、ｔＯａ・・・・・・水位設定信号、　　
１６・・・・・・操作部、１８ａ・・・・・・原操作信
号、１９・・・・・・出力部、１９ａ・・・・・・実際
操作信号、　　２１・・・・・・主調節部、Ｈ・・・・
・・水位、ＤＶ・・・・・・偏差。 ３− ね 箋 ６ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）測定信号と設定信号との偏差について所定の制御演
   算を行ってその結果に応じた原操作信号を出力する主調
   節部と、前記原操作信号の値と所定の不感帯値との差に
   応じた実際操作信号を出力する出力部とを備え、前記実
   際操作信号を操作部に与えることによって前記測定信号
   が表す制御量に対する負帰還制御を行うことを特徴とす
   る負帰還調節器。