JPH0619506A - Identifying device - Google Patents
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- JPH0619506A JPH0619506A JP17086792A JP17086792A JPH0619506A JP H0619506 A JPH0619506 A JP H0619506A JP 17086792 A JP17086792 A JP 17086792A JP 17086792 A JP17086792 A JP 17086792A JP H0619506 A JPH0619506 A JP H0619506A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、制御対象の特性を同定
する同定装置に関し、さらに詳しくは、制御対象にステ
ップ状の操作量を加えてその応答波形から制御対象の特
性を同定するステップ応答法による同定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an identification device for identifying the characteristics of a controlled object, and more specifically, a step response for identifying the characteristics of the controlled object from its response waveform by adding a stepwise operation amount to the controlled object. Identification device by the method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、例えば、ＰＩＤ調節器において
は、制御対象の特性を同定してＰＩＤ制御パラメータを
決定する方法として、制御対象にステップ状の操作量を
加えてその応答波形から制御対象の特性を同定してＰＩ
Ｄ制御パラメータを設定し、その後に通常の閉ループ制
御を行うステップ応答法がある。2. Description of the Related Art Conventionally, for example, in a PID controller, as a method of identifying a characteristic of a controlled object and determining a PID control parameter, a stepwise manipulated variable is added to the controlled object to determine the controlled object from the response waveform. Identify characteristics and PI
There is a step response method in which D control parameters are set and then normal closed loop control is performed.
【０００３】図４は、かかる従来のＰＩＤ調節器１0の
ブロック図であり、同図において、２は目標値ｒと制御
対象５からの制御量Ｙとの偏差ｅに基づいてＰＩＤ操作
量を出力するＰＩＤ制御部、３は操作量１００％のステ
ップ操作量を出力するステップ操作量出力部、６はＰＩ
Ｄ操作量またはステップ操作量の変化率を一定値以下に
制限する出力変化率リミッタ、７0はステップ応答波形
から最大傾きＲと無駄時間Ｌとを測定する測定部、８は
測定された最大傾きＲと無駄時間ＬとからＰＩＤ制御パ
ラメータを算出する制御パラメータ算出部である。[0003] Figure 4 is a block diagram of a conventional PID controller 1 0, reference numeral 2 is a PID manipulated variable based on the deviation e between the control quantity Y from the control object 5 and the target value r PID control unit for output, 3 is a step operation amount output unit for outputting a step operation amount of 100% operation amount, and 6 is a PI
Output change rate limiter for limiting the D operation amount or step operation of the change rate below a predetermined value, 7 0 measurement section, the maximum slope 8 is measured for measuring the maximum slope R and the dead time L from step response waveform It is a control parameter calculation unit that calculates a PID control parameter from R and dead time L.
【０００４】前記出力変化率リミッタ６は、操作量ｕが
急変すると、バルブなどのアクチュエータが破壊した
り、あるいは、温度や圧力といった制御量が上昇しすぎ
て爆発などの危険があるような場合に設けられるもので
あり、操作量ｕの変化率を一定値以下に制限するもので
ある。The output change rate limiter 6 is used when the actuator u such as a valve is broken or the control amount such as temperature and pressure rises too much when there is a risk of explosion when the operation amount u suddenly changes. It is provided and limits the rate of change of the manipulated variable u to a fixed value or less.
【０００５】今、出力変化率リミッタ６が外されている
場合のステップ応答法によるＰＩＤ制御パラメータの設
定について説明する。Now, the setting of the PID control parameter by the step response method when the output change rate limiter 6 is removed will be described.
【０００６】先ず、切換スイッチ４をステップ操作量出
力部３側にし、図５（Ｂ）に示されるステップ操作量を
制御対象５に印加し、このときの制御量Ｙを観測して図
５（Ａ）に示される最大傾きＲおよび無駄時間Ｌを測定
する。ここで、無駄時間Ｌは、ステップ操作量を印加し
た時点から最大傾きＲの接線が交差する時点までの時間
として算出される。First, the changeover switch 4 is set to the step operation amount output section 3 side, and the step operation amount shown in FIG. 5B is applied to the controlled object 5, and the control amount Y at this time is observed and shown in FIG. The maximum slope R and dead time L shown in A) are measured. Here, the dead time L is calculated as the time from the time when the step operation amount is applied to the time when the tangent line of the maximum slope R intersects.
【０００７】この測定された最大傾きＲおよび無駄時間
Ｌに基づいて、例えば、ジーグラ・ニコルス法に従っ
て、ＰＩＤ制御パラメータを次のように算出する。Based on the measured maximum slope R and dead time L, the PID control parameter is calculated as follows, for example, according to the Ziegler-Nichols method.
【０００８】比例ゲイン Ｐ＝１.２／（Ｒ・Ｌ） 積分時間 Ｉ＝２・Ｌ 微分時間 Ｄ＝０.５Ｌ 出力変化率リミッタ６が設けられていないときには、以
上のようにしてステップ応答法によってＰＩＤ制御パラ
メータが算出される。Proportional gain P = 1.2 / (R · L) Integral time I = 2 · L Differential time D = 0.5L When the output change rate limiter 6 is not provided, the step response method is performed as described above. The PID control parameter is calculated by.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】ところが、出力変化率
リミッタ６が設けられている場合には、図６（Ａ）に示
されるステップ操作量は、該リミッタ６によって図６
（Ｂ）に示されるように変化率がａ（％／秒）に制限さ
れる。However, when the output change rate limiter 6 is provided, the step operation amount shown in FIG.
As shown in (B), the rate of change is limited to a (% / sec).
【００１０】したがって、ステップ応答波形は、図７
（Ｂ）の出力変化率リミッタ６の出力に応じて図７
（Ａ）に示されるようになり、かかる応答波形から得ら
れる見掛けの最大傾きＲ’および無駄時間Ｌ’は、ステ
ップ操作量に対応して本来得られるべき最大傾きＲおよ
び無駄時間Ｌとは一致しないことになり、前記最大傾き
Ｒ’および無駄時間Ｌ’によって算出されたＰＩＤ制御
パラメータは、最適なものとならないという難点があ
る。Therefore, the step response waveform is shown in FIG.
In accordance with the output of the output change rate limiter 6 in FIG.
As shown in (A), the maximum apparent slope R ′ and the dead time L ′ obtained from the response waveform match the maximum slope R and the dead time L that should be originally obtained corresponding to the step operation amount. However, there is a drawback that the PID control parameters calculated by the maximum slope R ′ and the dead time L ′ are not optimal.
【００１１】このため、出力変化率リミッタ６を備える
調節器では、ステップ応答法を行わずに、マニュアル操
作によってＰＩＤ制御パラメータを調整する場合もある
が、調整に時間がかかり、ノウハウを有する者でなけれ
ば調整できないという難点がある。For this reason, in the controller equipped with the output change rate limiter 6, the PID control parameters may be manually adjusted without performing the step response method, but it takes time for the adjustment and a person who has know-how. There is a difficulty that it cannot be adjusted unless it is done.
【００１２】また、出力変化率リミッタ６を外してステ
ップ応答法を実施することもできるが、上述のように、
アクチュエータの破壊や爆発の危険がある。Further, the step response method can be implemented by removing the output change rate limiter 6, but as described above,
There is a risk of destruction or explosion of the actuator.
【００１３】本発明は、上述の点に鑑みて為されたもの
であって、出力変化率リミッタを設けていても、ステッ
プ応答法によって制御対象の特性を同定できるようにす
ることを目的とする。The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to enable the characteristics of a controlled object to be identified by the step response method even if an output change rate limiter is provided. .
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明では、上述の目的
を達成するために、次のように構成している。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is constructed as follows.
【００１５】すなわち、本発明は、ステップ応答法によ
って制御対象の特性を同定する同定装置であって、目標
値と制御量との偏差に基づいて操作量を出力する制御部
と、ステップ操作量を出力するステップ操作量出力部
と、前記制御部からの操作量またはステップ操作量出力
部からのステップ操作量の変化率を一定値以下に制限し
て制御対象に出力する出力変化率リミッタと、前記ステ
ップ操作量に対応する前記出力変化率リミッタの出力お
よび制御量の変化に基づいて、該ステップ操作量に対応
する最大傾きおよび無駄時間を算出する第１算出部と、
算出された前記最大傾きおよび無駄時間に基づいて制御
パラメータを算出する第２算出部とを備えている。That is, the present invention is an identification device for identifying the characteristic of a controlled object by the step response method, which includes a control unit for outputting a manipulated variable based on a deviation between a target value and a controlled variable, and a step manipulated variable. A step operation amount output unit for outputting, an output change rate limiter for limiting the change rate of the operation amount from the control unit or the step operation amount from the step operation amount output unit to a fixed value or less and outputting to the control target, A first calculation unit that calculates a maximum inclination and a dead time corresponding to the step operation amount based on the output of the output change rate limiter corresponding to the step operation amount and a change in the control amount;
A second calculation unit that calculates a control parameter based on the calculated maximum slope and dead time.
【００１６】[0016]
【作用】上記構成によれば、ステップ操作量に対応する
出力変化率リミッタの出力を取り込んで該ステップ操作
量に対応する最大傾きおよび無駄時間を算出するので、
出力変化率リミッタを設けていても、ステップ応答法に
よって制御対象の特性を同定できることになる。According to the above configuration, since the output of the output change rate limiter corresponding to the step operation amount is fetched and the maximum inclination and the dead time corresponding to the step operation amount are calculated,
Even if the output change rate limiter is provided, the characteristic of the controlled object can be identified by the step response method.
【００１７】[0017]
【実施例】以下、図面によって本発明の実施例につい
て、詳細に説明する。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.
【００１８】図１は、本発明の一実施例のブロック図で
あり、図４の従来例に対応する部分には、同一の参照符
を付す。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, in which parts corresponding to those of the conventional example of FIG. 4 are designated by the same reference numerals.
【００１９】この実施例では、ＰＩＤ調節器に適用して
説明する。This embodiment will be described by applying it to a PID controller.
【００２０】このＰＩＤ調節器１は、目標値ｒと制御量
Ｙとの偏差ｅに基づいてＰＩＤ操作量を出力するＰＩＤ
制御部２と、操作量１００％のステップ操作量を出力す
るステップ操作量出力部３と、切換スイッチ４を介して
与えられるＰＩＤ操作量またはステップ操作量の変化率
を一定値以下に制限して制御対象５に出力する出力変化
率リミッタ６と、ステップ操作量に対応する出力変化率
リミッタ６の出力および制御量Ｙの変化に基づいて、後
述のようにして最大傾きＲおよび無駄時間Ｌを算出する
第１算出部７と、算出された最大傾きＲおよび無駄時間
Ｌに対応したＰＩＤ制御パラメータを算出してＰＩＤ制
御部２に設定する第２算出部としての制御パラメータ算
出部８とを備えており、これらは、マイクロコンピュー
タによって構成されている。This PID controller 1 outputs a PID operation amount based on a deviation e between a target value r and a control amount Y.
The control unit 2, the step operation amount output unit 3 that outputs a step operation amount of 100%, and the rate of change of the PID operation amount or the step operation amount given through the changeover switch 4 are limited to a certain value or less. The maximum slope R and the dead time L are calculated as described below based on the output change rate limiter 6 that outputs to the controlled object 5, the output of the output change rate limiter 6 corresponding to the step operation amount, and the change in the control amount Y. And a control parameter calculation unit 8 as a second calculation unit that calculates PID control parameters corresponding to the calculated maximum slope R and dead time L and sets them in the PID control unit 2. And these are configured by a microcomputer.
【００２１】この実施例では、出力変化率リミッタ６が
動作していてもステップ応答法によって制御対象５の特
性を同定してＰＩＤ制御パラメータの設定を行えるよう
に、第１算出部７では、ステップ応答による制御量の変
化に基づいて最大傾きＲおよび無駄時間Ｌを次のように
して算出する。In this embodiment, the first calculating section 7 uses the steps in the step 1 so that the characteristics of the controlled object 5 can be identified and the PID control parameters can be set by the step response method even when the output change rate limiter 6 is operating. The maximum slope R and the dead time L are calculated as follows based on the change in the control amount due to the response.
【００２２】図２（Ｂ）は、ステップ操作量に対応する
出力変化率リミッタ６の出力であり、図２（Ａ）はその
応答波形である。FIG. 2B shows the output of the output change rate limiter 6 corresponding to the step operation amount, and FIG. 2A shows its response waveform.
【００２３】第１算出部７では、従来例と同様に、見掛
けの最大傾きＲ’および無駄時間Ｌ’を測定するととも
に、制御量Ｙが変化しはじめるまでの時間Ｌ0および見
掛けの最大傾きＲ’が出現するまでの時間ｔR’を測定
し、さらに、出力変化率リミッタ６の変化率の制限値ａ
を用いて、ステップ操作量に対応して本来得られるべき
最大傾きＲおよび無駄時間Ｌを次式に従って算出するも
のである。As in the conventional example, the first calculator 7 measures the maximum apparent slope R'and the dead time L ', and the time L 0 until the control amount Y starts to change and the maximum apparent slope R'. The time t R 'before the appearance of' is measured, and the limit value a of the change rate of the output change rate limiter 6 is further measured.
Is used to calculate the maximum slope R and the dead time L that should be originally obtained in accordance with the step operation amount according to the following equation.
【００２４】 Ｌ＝Ｌ0 ｔR’≦（１００／ａ）＋Ｌ0のとき Ｒ＝Ｒ’／｛ａ（Ｌ’−Ｌ0）｝ … ｔR’＞（１００／ａ）＋Ｌ0のとき Ｒ＝Ｒ’ … なお、ａは出力変化率リミッタ６の変化率の制限値（％
／秒）であるから１００／ａは出力変化率リミッタ６の
出力が１００％に達するまでの時間を示している。When L = L 0 t R ′ ≦ (100 / a) + L 0 R = R ′ / {a (L′−L 0 )} ... When t R ′> (100 / a) + L 0 R = R '... where a is the limit value (%) of the change rate of the output change rate limiter 6.
/ Sec), 100 / a indicates the time until the output of the output change rate limiter 6 reaches 100%.
【００２５】次に、かかる算出の原理を以下に説明す
る。Next, the principle of such calculation will be described below.
【００２６】先ず、制御対象を一次遅れの系であると考
えると、伝達関数は、 Ｇ（ｓ）＝Ｋ／（Ｔｓ＋１） となる。ここで、Ｋはゲイン定数、Ｔは時定数である。First, assuming that the controlled object is a first-order lag system, the transfer function is G (s) = K / (Ts + 1). Here, K is a gain constant and T is a time constant.
【００２７】かかる一次遅れの系に図３に示されるよう
に、ランプ入力ｕ（ｔ）＝ａｔがあったときの応答をｃ
（ｔ）とすると、ｃ（ｔ）は、As shown in FIG. 3, in the first-order lag system, the response when there is a ramp input u (t) = at is c
If (t), then c (t) is
【００２８】[0028]
【数１】 [Equation 1]
【００２９】となる。It becomes
【００３０】見掛けの最大傾きＲ’は、上記式より、
Ｒ’＝ａＫとなる。From the above equation, the apparent maximum slope R'is
R '= aK.
【００３１】したがって、本来の最大傾きＲは、 Ｒ＝Ｋ／Ｔ＝Ｒ’／（ａＴ） … で算出されることになる。さらに、制御対象が無駄時間
＋一次遅れの系であれば、ｃ（ｔ）が無駄時間Ｌだけ遅
れるので、見掛けの無駄時間Ｌ’は、 Ｌ’＝Ｌ＋Ｔ … となり、また、Ｌ＝Ｌ0となる。Therefore, the original maximum slope R is calculated by R = K / T = R '/ (aT). Further, if the control target is a system of dead time + first-order lag, c (t) is delayed by the dead time L, so the apparent dead time L ′ is L ′ = L + T ... And L = L 0 . Become.
【００３２】以上は、ｕ（ｔ）がランプ入力であるとき
にのみ成立するので、ｕ（ｔ）が１００％以下の時点で
見掛けの最大傾きＲ’が出現するときには、，式に
よって本来の最大傾きＲが算出されることになり、上述
の式となる。Since the above is established only when u (t) is a ramp input, when the apparent maximum slope R'appears at the time when u (t) is 100% or less, the original maximum The slope R is calculated, and the above equation is obtained.
【００３３】また、ｕ（ｔ）が１００％になってから見
掛けの最大傾きＲ’が出現するときには、Ｒ’＝Ｒと考
えられ、上述の式となる。When the maximum apparent slope R'appears after u (t) reaches 100%, it is considered that R '= R, and the above equation is obtained.
【００３４】このように、制御対象５を無駄時間＋一次
遅れの系と考えることにより、出力変化率リミッタ６の
出力および制御量Ｙの変化に基づいて、ステップ操作量
に対応する本来の最大傾きＲおよび無駄時間Ｌを算出で
きることになる。In this way, by considering the controlled object 5 as a system of dead time + first-order lag, based on the output of the output change rate limiter 6 and the change of the control amount Y, the original maximum inclination corresponding to the step operation amount is obtained. R and dead time L can be calculated.
【００３５】以上のようにして最大傾きＲおよび無駄時
間Ｌを算出した後は、従来と同様に制御パラメータ算出
部８で、例えば、ジーグラ・ニコルス法に従って、ＰＩ
Ｄ制御パラメータが算出される。After calculating the maximum slope R and the dead time L as described above, the PI is calculated by the control parameter calculating section 8 in the same manner as in the conventional case, for example, according to the Ziegler-Nichols method.
The D control parameter is calculated.
【００３６】[0036]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ステップ
操作量に対応する出力変化率リミッタの出力および制御
量に基づいて、ステップ操作量に対応する最大傾きおよ
び無駄時間を算出するので、出力変化率リミッタが動作
しているときであってもステップ応答法によって制御対
象の特性を同定できることになり、これによって、マニ
ュアル操作によって制御パラメータを調整する従来例の
ように、調整に時間がかかったり、ノウハウを有する者
でなければ調整できないということもなく、また、出力
変化率リミッタを外してステップ応答法を実施する従来
例のように、アクチュエータの破壊や爆発の危険もな
い。As described above, according to the present invention, the maximum inclination and the dead time corresponding to the step operation amount are calculated based on the output and the control amount of the output change rate limiter corresponding to the step operation amount. Even when the output change rate limiter is operating, the characteristic of the controlled object can be identified by the step response method, which requires time-consuming adjustment as in the conventional example of manually adjusting the control parameter. In addition, there is no risk of destruction or explosion of the actuator unlike in the conventional example in which the output change rate limiter is removed and the step response method is carried out without adjustment by a person having know-how.
【図１】本発明の一実施例のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention.
【図２】ステップ操作量に対応する出力変化率リミッタ
の出力および応答波形図である。FIG. 2 is an output and response waveform diagram of an output change rate limiter corresponding to a step operation amount.
【図３】本発明の原理を説明するためのランプ入力およ
びその応答波形図である。FIG. 3 is a lamp input and its response waveform diagram for explaining the principle of the present invention.
【図４】従来例のブロック図である。FIG. 4 is a block diagram of a conventional example.
【図５】ステップ操作量およびその応答波形図である。FIG. 5 is a step operation amount and its response waveform diagram.
【図６】ステップ操作量と出力変化率リミッタの出力と
を示す波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram showing the step operation amount and the output of the output change rate limiter.
【図７】ステップ操作量に対応する出力変化率リミッタ
の出力および応答波形図である。FIG. 7 is an output and response waveform diagram of an output change rate limiter corresponding to a step operation amount.
２ ＰＩＤ制御部 ３ ステップ操作量出力部 ５ 制御対象 ６ 出力変化率リミッタ ７ 第１算出部 ８ 制御パラメータ算出部（第２算出部） 2 PID control unit 3 Step operation amount output unit 5 Control target 6 Output change rate limiter 7 First calculation unit 8 Control parameter calculation unit (second calculation unit)
Claims (1)
同定する同定装置であって、 目標値と制御量との偏差に基づいて操作量を出力する制
御部と、 ステップ操作量を出力するステップ操作量出力部と、 前記制御部からの操作量またはステップ操作量出力部か
らのステップ操作量の変化率を一定値以下に制限して制
御対象に出力する出力変化率リミッタと、 前記ステップ操作量に対応する前記出力変化率リミッタ
の出力および制御量の変化に基づいて、該ステップ操作
量に対応する最大傾きおよび無駄時間を算出する第１算
出部と、 算出された前記最大傾きおよび無駄時間に基づいて制御
パラメータを算出する第２算出部と、 を備えることを特徴とする同定装置。1. An identification device for identifying a characteristic of a controlled object by a step response method, comprising: a control section for outputting an operation amount based on a deviation between a target value and a control amount; and a step operation for outputting a step operation amount. A quantity output unit, an output change rate limiter for limiting the rate of change of the operation amount from the control unit or the step operation amount from the step operation amount output unit to a fixed value or less and outputting to the control target, and the step operation amount. A first calculation unit that calculates a maximum slope and a dead time corresponding to the step operation amount based on the output of the output change rate limiter and a corresponding change in the control amount; and based on the calculated maximum slope and dead time An identification device, comprising: a second calculation unit that calculates a control parameter by using the second calculation unit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17086792A JPH0619506A (en) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | Identifying device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17086792A JPH0619506A (en) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | Identifying device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0619506A true JPH0619506A (en) | 1994-01-28 |
Family
ID=15912788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17086792A Pending JPH0619506A (en) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | Identifying device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0619506A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005353017A (en) * | 2004-06-09 | 2005-12-22 | Toshiyuki Matsuura | Klt identification value measuring technique for control object signal transmission characteristics |
| JP2010255867A (en) * | 2009-04-21 | 2010-11-11 | Babcock Hitachi Kk | Boiler dynamic characteristics test analyzing device |
| JP2011181069A (en) * | 2010-03-02 | 2011-09-15 | Fisher-Rosemount Systems Inc | Rapid process model identification and generation |
| JP2018180665A (en) * | 2017-04-05 | 2018-11-15 | 株式会社明電舎 | Plant control adjusting device |
-
1992
- 1992-06-29 JP JP17086792A patent/JPH0619506A/en active Pending
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| JP2018180665A (en) * | 2017-04-05 | 2018-11-15 | 株式会社明電舎 | Plant control adjusting device |
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