JPH07281711A - Controller - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To provide disturbance suppressing property equal to PID even for a controlled system process for which dead time is smaller in comparison with a time constant. CONSTITUTION:A target value (r) is inputted to a target value filter part 2, and a feedback amount (e) is subtracted from the output of the filter part 2 by a subtraction processing part 3. A manipulated variable (u) is calculated from the output of the subtraction processing part 3 by a manipulated variable arithmetic part 4 and outputted to the controlled system process and an internal model output arithmetic part 6b. At a subtraction processing part 8, a reference controlled variable ym is subtracted from a controlled variable (y) and a control system, for which this result becomes the feedback amount (e), is constituted. In order to set an internal model, an internal model parameter using the control rules of PID is calculated from a process parameter by an internal model parameter calculation part 10 and stored in an internal model storage part 6a.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はＩＭＣ（Internal Model
Control）構造の制御アルゴリズムを用いたコントロー
ラに関し、特にむだ時間が時定数に比べて小さい制御対
象プロセスに対してもＰＩＤと同等の外乱抑制性を得る
ことができるコントローラに関するものである。The present invention relates to an IMC (Internal Model)
The present invention relates to a controller using a control algorithm having a (Control) structure, and particularly to a controller capable of obtaining a disturbance suppressing property equivalent to PID even for a control target process whose dead time is smaller than a time constant.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来より制御対象プロセスを数式表現し
た内部モデルを組み込んで制御を行うＩＭＣ構造の制御
アルゴリズムを用いたコントローラが提案されており、
このＩＭＣコントローラを用いれば制御対象プロセス
（例えばこのコントローラが室内空調機であれば室内環
境に相当する）に大きなむだ時間（空調機から温風が出
てから室内温度が上昇するまでの時間）が存在しても対
応が可能という優れた利点がある。2. Description of the Related Art Conventionally, there has been proposed a controller using an IMC structure control algorithm for performing control by incorporating an internal model in which a control target process is expressed by a mathematical expression.
If this IMC controller is used, a large dead time (time from when hot air comes out of the air conditioner to when the indoor temperature rises) in the process to be controlled (e.g., if this controller is an indoor air conditioner corresponds to the indoor environment) It has an excellent advantage that it can be dealt with even if it exists.

【０００３】図１３は従来のＩＭＣコントローラを用い
た制御系のブロック線図である。３３は目標値（室内温
度設定値）から後述するフィードバック量を減算する第
１の減算処理部、３２は第１の減算処理部３３の出力の
変化が急激に伝わらないようにするためのフィルタ部、
３４はフィルタ部３２の出力に基づいてこのコントロー
ラの出力である操作量（室内空調機から出る温風又は冷
風の温度）を演算する操作部、３６は制御対象プロセス
を数式で近似したものであって制御結果である制御量
（室内温度）に相当する参照制御量を出力する内部モデ
ル、３８は制御量から内部モデル３６からの参照制御量
を減算してフィードバック量を出力する第２の減算処理
部、４０は制御対象プロセスである。FIG. 13 is a block diagram of a control system using a conventional IMC controller. Reference numeral 33 denotes a first subtraction processing unit that subtracts a feedback amount, which will be described later, from a target value (indoor temperature setting value), and 32 denotes a filter unit that prevents a change in the output of the first subtraction processing unit 33 from being rapidly transmitted. ,
Reference numeral 34 is an operation unit for calculating an operation amount (temperature of hot air or cold air coming out of the indoor air conditioner) which is the output of the controller based on the output of the filter unit 32, and 36 is a mathematical expression approximating the control target process. And a second subtraction process for outputting a feedback amount by subtracting the reference control amount from the internal model 36 from the control amount, and outputting a reference control amount corresponding to the control amount (indoor temperature) as a control result. Part 40 is a process to be controlled.

【０００４】また、Ｆ、Ｇｃ、Ｇｍ、Ｇｐはそれぞれフ
ィルタ部３２、操作部３４、内部モデル３６、制御対象
プロセス４０の伝達関数、ｒは目標値、ｕは操作量、ｄ
は例えば室内環境に対する室外環境等に相当する外乱、
ｙは制御量、ｙｍは参照制御量、ｅはフィードバック量
である。Further, F, Gc, Gm, and Gp are the transfer function of the filter unit 32, the operating unit 34, the internal model 36, and the process 40 to be controlled, r is the target value, u is the manipulated variable, and d is the d.
Is, for example, a disturbance corresponding to the outdoor environment with respect to the indoor environment,
y is a control amount, ym is a reference control amount, and e is a feedback amount.

【０００５】次に、このようなＩＭＣコントローラの動
作を説明する。まず、第１の減算処理部３３にて目標値
ｒからフィードバック量ｅが減算され、この結果がフィ
ルタ部３２に出力される。次いで、操作部３４にてフィ
ルタ部３２の出力から操作量ｕが演算され、制御対象プ
ロセス４０及びコントローラの内部モデル３６へ出力さ
れる。そして、第２の減算処理部３８にて制御対象プロ
セス４０の制御量ｙから制御対象プロセス４０の近似的
な動作をする内部モデル３６からの参照制御量ｙｍが減
算され、この結果がフィードバック量ｅとして第１の減
算処理部３３へフィードバックされるフィードバック制
御系が構成されている。Next, the operation of such an IMC controller will be described. First, the first subtraction processing unit 33 subtracts the feedback amount e from the target value r, and the result is output to the filter unit 32. Next, the operation amount u is calculated by the operation unit 34 from the output of the filter unit 32, and is output to the control target process 40 and the internal model 36 of the controller. Then, the second subtraction processing unit 38 subtracts the reference control amount ym from the internal model 36 that approximates the control target process 40 from the control amount y of the control target process 40, and the result is the feedback amount e. A feedback control system that is fed back to the first subtraction processing unit 33 is configured as.

【０００６】このようなＩＭＣコントローラの内部モデ
ル３６は、制御対象プロセス４０と全く同一になるよう
に数式表現されるのが理想的であり、また操作部３４
は、内部モデル３６の伝達関数の逆特性（１／Ｇｍ）に
なるのが理想的であるが、内部モデル３６のむだ時間の
要素については逆数化は不可能なので、通常はむだ時間
の要素は無視する。よって、制御量ｙは、このような構
成により目標値ｒ、外乱ｄから次式にて求めることがで
きる。 ｙ＝Ｆ×Ｇｐ×Ｇｃ×ｒ／｛１＋Ｆ×Ｇｃ×（Ｇｐ−Ｇｍ）｝ ＋（１−Ｆ×Ｇｍ×Ｇｃ）×ｄ／｛１＋Ｆ×Ｇｃ×（Ｇｐ−Ｇｍ）｝ ・・・（１）Ideally, the internal model 36 of such an IMC controller is mathematically expressed so as to be exactly the same as the control target process 40, and the operating unit 34 is also used.
Is ideally the inverse characteristic (1 / Gm) of the transfer function of the internal model 36, but the inverse of the dead time element of the internal model 36 is not possible, so normally the dead time element is ignore. Therefore, the control amount y can be obtained by the following equation from the target value r and the disturbance d with such a configuration. y = F * Gp * Gc * r / {1 + F * Gc * (Gp-Gm)} + (1-F * Gm * Gc) * d / {1 + F * Gc * (Gp-Gm)} ... (1 )

【０００７】ここで、内部モデル３６の伝達関数Ｇｍが
制御対象プロセス４０の伝達関数Ｇｐに等しく、操作部
３４の伝達関数Ｇｃが内部モデル３６の伝達関数の逆数
（１／Ｇｍ＝１／Ｇｐ）に等しい理想的な状態を仮定す
ると、式（１）は次式のようになる。 ｙ＝Ｆ×ｒ＋（１−Ｆ）×ｄ ・・・（２）Here, the transfer function Gm of the internal model 36 is equal to the transfer function Gp of the control target process 40, and the transfer function Gc of the operating section 34 is the reciprocal of the transfer function of the internal model 36 (1 / Gm = 1 / Gp). Assuming an ideal state equal to, equation (1) becomes y = F × r + (1-F) × d (2)

【０００８】更に、目標値ｒに急激な変化がない理想的
な条件であればフィルタ部３２は不要となり、Ｆ＝１に
できるので、制御量ｙは目標値ｒと等しくなり（ｙ＝
ｒ）、外乱ｄの影響が全くない制御を実現できることに
なる。また、外乱ｄに着目すると、制御対象プロセス４
０と内部モデル３６に大きなむだ時間があったとしても
両者は操作量ｕに対して同じ特性を示すので、第２の減
算処理部３８の出力であるフィードバック量ｅは外乱ｄ
のみとなり、外乱ｄを抑制できることが分かる。このよ
うなＩＭＣコントローラの内部モデル３６は、制御対象
プロセス４０をモデル同定した結果との誤差ができる限
り小さくなるように選ばれる。Further, under ideal conditions where the target value r does not change suddenly, the filter unit 32 is unnecessary and F = 1 can be set, so that the control amount y becomes equal to the target value r (y =
r), it is possible to realize the control without any influence of the disturbance d. Focusing on the disturbance d, the controlled process 4
0 and the internal model 36 have the same dead time with respect to the manipulated variable u even if there is a large dead time, the feedback amount e output from the second subtraction processing unit 38 is equal to the disturbance d.
It is understood that the disturbance d can be suppressed. The internal model 36 of such an IMC controller is selected so that the error with the result of model identification of the controlled object process 40 is as small as possible.

【０００９】[0009]

【発明が解決しようとする課題】従来のＩＭＣコントロ
ーラは以上のように構成されており、制御対象プロセス
が大きなむだ時間を有する場合にも対応が容易である
が、制御対象プロセスのむだ時間がその時定数に比べて
小さい場合、ＩＭＣの外乱抑制性はＰＩＤよりも劣るの
で、ＩＭＣコントローラを用いることが最良ではなくな
るという問題点があった。また、このような場合、ＰＩ
ＤとＩＭＣを必要に応じて切り替える併用方式が考えら
れるが、制御アルゴリズムが別々に必要になるため、専
用処理回路を追加する必要があるという問題点があっ
た。本発明は、上記課題を解決するために、むだ時間が
時定数に比べて小さい制御対象プロセスに対してもＰＩ
Ｄと同等の外乱抑制性を得ることができるＩＭＣ構造の
コントローラを提供することを目的とする。The conventional IMC controller is configured as described above, and it is easy to deal with a case where a controlled process has a large dead time. However, when the controlled process has a dead time, If it is smaller than the constant, the disturbance suppressing property of the IMC is inferior to that of the PID, so that there is a problem that it is not optimal to use the IMC controller. In such a case, PI
A combined method in which D and IMC are switched as necessary is conceivable, but there is a problem that a dedicated processing circuit needs to be added because separate control algorithms are required. In order to solve the above problems, the present invention provides a PI even for a control target process whose dead time is smaller than a time constant.
It is an object of the present invention to provide a controller having an IMC structure capable of obtaining a disturbance suppressing property equivalent to that of D.

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、入力された制
御の目標値を伝達関数が時間遅れの特性で出力する目標
値フィルタ部と、この目標値フィルタ部の出力からフィ
ードバック量を減算する第１の減算処理部と、この第１
の減算処理部の出力を伝達関数が時間遅れの特性で出力
する目標値・外乱フィルタ部、内部モデルのパラメータ
に基づいて目標値・外乱フィルタ部の出力から操作量を
演算して出力する操作部からなる操作量演算部と、内部
モデルのパラメータを記憶する内部モデル記憶部と、内
部モデルのパラメータに基づいて操作量から参照制御量
を演算する内部モデル出力演算部と、制御対象プロセス
の制御量から内部モデル出力演算部から出力された参照
制御量を減算してフィードバック量を出力する第２の減
算処理部と、制御対象プロセスをモデル同定して得られ
たプロセスパラメータからＰＩＤの調整則を用いた内部
モデルのパラメータを算出し内部モデル記憶部に記憶さ
せる内部モデルパラメータ算出部とを有するものであ
る。According to the present invention, a target value filter unit for outputting an input target value for control with a characteristic that a transfer function has a time delay, and a feedback amount is subtracted from the output of the target value filter unit. The first subtraction processing unit and the first
Target value / disturbance filter section that outputs the output of the subtraction processing section of the transfer function with a time delay characteristic, and an operation section that calculates and outputs a manipulated variable from the output of the target value / disturbance filter section based on the parameters of the internal model. And an internal model storage unit that stores the parameters of the internal model, an internal model output calculation unit that calculates the reference controlled variable from the manipulated variable based on the parameters of the internal model, and the controlled variable of the controlled process. The second subtraction processing unit that subtracts the reference control amount output from the internal model output calculation unit to output the feedback amount, and the PID adjustment rule is used from the process parameter obtained by model-identifying the control target process. And an internal model parameter calculation unit that calculates the parameters of the internal model and stores the parameters in the internal model storage unit.

【００１１】また、入力された目標値を第１の時定数に
よって決定される特性で出力する目標値フィルタ部と、
この目標値フィルタ部の出力からフィードバック量を減
算する第１の減算処理部と、この第１の減算処理部の出
力を第２の時定数によって決定される特性で出力する目
標値・外乱フィルタ部、内部モデルのパラメータに基づ
いて目標値・外乱フィルタ部の出力から操作量を演算し
て出力する操作部からなる操作量演算部と、内部モデル
のパラメータを記憶する内部モデル記憶部と、内部モデ
ルのパラメータに基づいて操作量から参照制御量を演算
する内部モデル出力演算部と、制御対象プロセスの制御
量から内部モデル出力演算部から出力された参照制御量
を減算してフィードバック量を出力する第２の減算処理
部と、第１、第２の時定数設定のためのパラメータに基
づき制御対象プロセスのむだ時間の大小判定におけるし
きい値である臨界点比率を算出する臨界点算出部と、臨
界点比率、制御対象プロセスをモデル同定して得られた
プロセスパラメータに基づいてむだ時間の大小判定を行
い、むだ時間が大きい場合はプロセスパラメータ中のむ
だ時間に応じて第１、第２の時定数を算出し、むだ時間
が小さい場合はプロセスパラメータ中の時定数に応じて
第１、第２の時定数を算出するフィルタ時定数変更部
と、臨界点比率、プロセスパラメータに基づいてむだ時
間の大小判定を行い、むだ時間が大きい場合はプロセス
パラメータをそのまま内部モデルのパラメータとして内
部モデル記憶部に記憶させ、むだ時間が小さい場合はプ
ロセスパラメータからＰＩＤの調整則を用いた内部モデ
ルのパラメータを算出し内部モデル記憶部に記憶させる
内部モデルパラメータ切替算出部とを有するものであ
る。A target value filter unit for outputting the input target value with a characteristic determined by the first time constant,
A first subtraction processing unit that subtracts a feedback amount from the output of the target value filter unit, and a target value / disturbance filter unit that outputs the output of the first subtraction processing unit with a characteristic determined by a second time constant. , A manipulated variable calculation unit configured to calculate and output a manipulated variable from the output of the target value / disturbance filter unit based on the parameters of the internal model, an internal model storage unit that stores the parameters of the internal model, and an internal model An internal model output calculation unit that calculates a reference control amount from the manipulated variable based on the parameter of the control amount, and a reference amount that is output from the internal model output calculation unit from the control amount of the controlled process 2 which is a threshold value for determining the magnitude of the dead time of the control target process based on the subtraction processing unit and the parameters for setting the first and second time constants. The critical point calculator that calculates the ratio, the critical point ratio, and the size of the dead time are determined based on the process parameters obtained by model identification of the process to be controlled.If the dead time is large, the dead time in the process parameters is determined. A filter time constant changing unit that calculates the first and second time constants according to the above, and calculates the first and second time constants according to the time constant in the process parameters when the dead time is small, and a critical point. The dead time is determined based on the ratio and the process parameter. If the dead time is large, the process parameter is stored as it is in the internal model storage unit as the parameter of the internal model. If the dead time is small, the PID is adjusted from the process parameter. An internal model parameter switching calculation unit that calculates the parameters of the internal model using the rules and stores them in the internal model storage unit. It is intended to.

【００１２】また、入力された目標値を第１の時定数に
よって決定される特性で出力する目標値フィルタ部と、
この目標値フィルタ部の出力からフィードバック量を減
算する第１の減算処理部と、この第１の減算処理部の出
力を第２の時定数によって決定される特性で出力する目
標値・外乱フィルタ部、内部モデルのパラメータに基づ
いて目標値・外乱フィルタ部の出力から操作量を演算し
て出力する操作部からなる操作量演算部と、内部モデル
のパラメータを記憶する内部モデル記憶部と、内部モデ
ルのパラメータに基づいて操作量から参照制御量を演算
する内部モデル出力演算部と、制御対象プロセスの制御
量から内部モデル出力演算部から出力された参照制御量
を減算してフィードバック量を出力する第２の減算処理
部と、制御対象プロセスのむだ時間の大小判定における
しきい値である臨界点比率、制御対象プロセスをモデル
同定して得られたプロセスパラメータに基づいてむだ時
間の大小判定を行い、むだ時間が大きい場合はプロセス
パラメータ中のむだ時間に応じて第１、第２の時定数を
算出し、むだ時間が小さい場合はプロセスパラメータ中
の時定数に応じて第１、第２の時定数を算出するフィル
タ時定数変更部と、臨界点比率、プロセスパラメータに
基づいてむだ時間の大小判定を行い、むだ時間が大きい
場合はプロセスパラメータをそのまま内部モデルのパラ
メータとして内部モデル記憶部に記憶させ、むだ時間が
小さい場合はプロセスパラメータからＰＩＤの調整則を
近似的に用いた内部モデルのパラメータを算出し内部モ
デル記憶部に記憶させる内部モデルパラメータ簡略算出
部とを有するものである。A target value filter unit for outputting the input target value with a characteristic determined by the first time constant,
A first subtraction processing unit that subtracts a feedback amount from the output of the target value filter unit, and a target value / disturbance filter unit that outputs the output of the first subtraction processing unit with a characteristic determined by a second time constant. , A manipulated variable calculation unit configured to calculate and output a manipulated variable from the output of the target value / disturbance filter unit based on the parameters of the internal model, an internal model storage unit that stores the parameters of the internal model, and an internal model An internal model output calculation unit that calculates a reference control amount from the manipulated variable based on the parameter of the control amount, and a reference amount that is output from the internal model output calculation unit from the control amount of the controlled process 2 subtraction processing part, the critical point ratio which is the threshold value in the size judgment of the dead time of the control target process, and the model identification of the control target process The dead time is determined based on the process parameter. If the dead time is large, the first and second time constants are calculated according to the dead time in the process parameters. If the dead time is small, the dead time is calculated. The filter time constant changing unit that calculates the first and second time constants according to the time constant, and the size of the dead time is determined based on the critical point ratio and the process parameter. If the dead time is large, the process parameter remains unchanged. The internal model parameter is stored in the internal model storage unit as a parameter of the internal model, and when the dead time is small, the parameter of the internal model that approximately uses the PID adjustment rule is calculated and stored in the internal model storage unit. And a calculation unit.

【００１３】[0013]

【作用】本発明によれば、目標値が目標値フィルタ部に
入力され、第１の減算処理部にて目標値フィルタ部の出
力からフィードバック量が減算され、操作量演算部にて
第１の減算処理部の出力から操作量が演算されて制御対
象プロセス及び内部モデル出力演算部へ出力される。次
いで、第２の減算処理部にて制御対象プロセスの制御量
から内部モデル出力演算部からの参照制御量が減算さ
れ、この結果がフィードバック量として第１の減算処理
部へ出力されるフィードバック制御系が構成されてい
る。そして、内部モデルの設定は、内部モデルパラメー
タ算出部がプロセスパラメータからＰＩＤの調整則を用
いた内部モデルのパラメータを算出し、これを内部モデ
ル記憶部に記憶させることにより行われる。According to the present invention, the target value is input to the target value filter unit, the feedback amount is subtracted from the output of the target value filter unit in the first subtraction processing unit, and the operation amount calculation unit outputs the first feedback value. The operation amount is calculated from the output of the subtraction processing unit and output to the control target process and the internal model output calculation unit. Next, the second subtraction processing unit subtracts the reference control amount from the internal model output calculation unit from the control amount of the control target process, and the result is output as the feedback amount to the first subtraction processing unit. Is configured. Then, the setting of the internal model is performed by the internal model parameter calculation unit calculating the parameters of the internal model using the PID adjustment rule from the process parameters and storing the parameters in the internal model storage unit.

【００１４】また、臨界点算出部はしきい値である臨界
点比率を算出し、フィルタ時定数変更部及び内部モデル
パラメータ切替算出部はこの臨界点比率とプロセスパラ
メータに基づいて制御対象プロセスのむだ時間の大小判
定を行う。そして、フィルタ時定数変更部はむだ時間が
大きいとむだ時間に応じて第１、第２の時定数を算出
し、むだ時間が小さいと時定数に応じて算出する。これ
により目標値フィルタ部、目標値・外乱フィルタ部の特
性が設定される。また、内部モデルパラメータ切替算出
部はむだ時間が大きいとプロセスパラメータを内部モデ
ルのパラメータとして内部モデル記憶部に記憶させ、む
だ時間が小さいとプロセスパラメータからＰＩＤの調整
則を用いた内部モデルのパラメータを算出する。これに
より内部モデルが設定される。The critical point calculating unit calculates a critical point ratio which is a threshold value, and the filter time constant changing unit and the internal model parameter switching calculating unit waste the process to be controlled based on the critical point ratio and the process parameter. The size of the time is judged. Then, the filter time constant changing unit calculates the first and second time constants according to the dead time when the dead time is large, and calculates according to the time constant when the dead time is small. As a result, the characteristics of the target value filter unit and the target value / disturbance filter unit are set. Further, the internal model parameter switching calculation unit stores the process parameter in the internal model storage unit as the parameter of the internal model when the dead time is large, and when the dead time is small, the parameter of the internal model using the PID adjustment rule is changed from the process parameter. calculate. This sets the internal model.

【００１５】また、内部モデルパラメータ簡略算出部は
むだ時間が大きいとプロセスパラメータを内部モデルの
パラメータとして内部モデル記憶部に記憶させ、むだ時
間が小さいとプロセスパラメータからＰＩＤの調整則を
近似的に用いた内部モデルのパラメータを算出する。こ
れにより内部モデルが設定される。If the dead time is large, the internal model parameter simple calculation unit stores the process parameter in the internal model storage unit as the parameter of the internal model, and if the dead time is small, the PID adjustment rule is approximately used from the process parameter. Calculate the parameters of the internal model. This sets the internal model.

【００１６】[0016]

【実施例】図１は本発明の１実施例を示すＩＭＣ構造の
コントローラのブロック図、図２はこのＩＭＣ構造のコ
ントローラを用いた制御系のブロック線図である。図１
において、１はこのコントローラのオペレータによって
設定された目標値ｒをコントローラに入力する目標値入
力部、２は目標値入力部１からの目標値ｒを伝達関数が
１次遅れの特性で出力する目標値フィルタ部、３は目標
値フィルタ部２の出力からフィードバック量ｅを減算す
る第１の減算処理部、４は後述する内部モデル記憶部か
らのパラメータに基づいて第１の減算処理部３の出力か
ら操作量ｕを演算する操作量演算部、５は操作量演算部
４から出力された操作量ｕを図１では図示しない制御対
象プロセスへ出力する信号出力部である。1 is a block diagram of an IMC structure controller showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a control system using the IMC structure controller. Figure 1
1 is a target value input section for inputting a target value r set by the operator of this controller to the controller, and 2 is a target for outputting the target value r from the target value input section 1 with a characteristic that the transfer function has a first-order lag. The value filter unit 3, the first subtraction processing unit that subtracts the feedback amount e from the output of the target value filter unit 2, and the output 4 of the first subtraction processing unit 3 based on the parameter from the internal model storage unit described later. Is a signal output unit that outputs the operation amount u output from the operation amount operation unit 4 to a control target process (not shown in FIG. 1).

【００１７】また、６ａはこのコントローラの内部モデ
ルのパラメータを記憶する内部モデル記憶部、６ｂは内
部モデル記憶部６ａから出力されたパラメータに基づい
て内部モデルとしての演算を行い参照制御量ｙｍを出力
する内部モデル出力演算部、７は制御対象プロセスから
の制御量ｙをこのコントローラに入力する制御量入力
部、８は制御量入力部７から出力された制御量ｙから内
部モデル出力演算部６ｂから出力された参照制御量ｙｍ
を減算してフィードバック量ｅを出力する第２の減算処
理部である。Further, 6a is an internal model storage section for storing the parameters of the internal model of this controller, and 6b is a calculation as an internal model based on the parameters output from the internal model storage section 6a and outputs a reference control amount ym. An internal model output operation unit, 7 is a control amount input unit for inputting a control amount y from a control target process to this controller, and 8 is an internal model output operation unit 6b based on the control amount y output from the control amount input unit 7. Output reference control amount ym
Is a second subtraction processing unit that subtracts and outputs the feedback amount e.

【００１８】また、９は制御対象プロセスをモデル同定
した結果得られたプロセスパラメータをこのコントロー
ラに入力するプロセスパラメータ入力部、１０はこのプ
ロセスパラメータからＰＩＤの調整則を応用した内部モ
デルのパラメータを算出し内部モデル記憶部６ａに記憶
させる内部モデルパラメータ算出部である。Further, 9 is a process parameter input section for inputting process parameters obtained as a result of model identification of a control target process to this controller, and 10 is a parameter of an internal model applying a PID adjustment rule from this process parameter. The internal model parameter calculation unit stores the internal model storage unit 6a.

【００１９】図２において、４ａは操作量演算部４の内
部にあって、第１の減算処理部３の出力を伝達関数が１
次遅れの特性で出力する目標値・外乱フィルタ部、４ｂ
は同じくその内部にあって目標値・外乱フィルタ部４ａ
の出力から操作量ｕを演算する操作部、６は内部モデル
記憶部６ａ及び内部モデル出力演算部６ｂからなる内部
モデル、Ｆ１は目標値フィルタ部２の伝達関数、Ｆ２は
目標値・外乱フィルタ部４ａの伝達関数である。また、
ｄｕは操作量外乱であり、外乱ｄ＝Ｇｐ×ｄｕとするこ
とで制御量外乱ｄと等価に扱うことができる。In FIG. 2, reference numeral 4a indicates the inside of the manipulated variable calculating unit 4, and the transfer function of the output of the first subtraction processing unit 3 is 1
Target value / disturbance filter unit that outputs with the characteristics of the next delay, 4b
Is also inside the target value / disturbance filter unit 4a.
An operation unit for calculating the manipulated variable u from the output of F, an internal model 6 including an internal model storage unit 6a and an internal model output operation unit 6b, F1 a transfer function of the target value filter unit 2, and F2 a target value / disturbance filter unit. 4a is a transfer function. Also,
du is a manipulated variable disturbance, and can be treated as equivalent to the controlled variable disturbance d by setting the disturbance d = Gp × du.

【００２０】なお、図２は図１の目標値フィルタ部２、
第１の減算処理部３、操作量演算部４、内部モデル記憶
部６ａ、内部モデル出力演算部６ｂ、及び第２の減算処
理部８からなるこのＩＭＣ構造のコントローラの基本構
成に、制御対象プロセス４０、外乱ｄ、及び操作量外乱
ｄｕを含めて制御系として書き直したものである。FIG. 2 shows the target value filter unit 2 of FIG.
The basic configuration of the controller of this IMC structure including the first subtraction processing unit 3, the manipulated variable calculation unit 4, the internal model storage unit 6a, the internal model output calculation unit 6b, and the second subtraction processing unit 8 has a control target process. 40, the disturbance d, and the manipulated variable disturbance du are rewritten as a control system.

【００２１】本実施例のコントローラにおいては、内部
モデルパラメータ算出部１０が内部モデル６のパラメー
タを算出し、これにより操作量演算部４、内部モデル出
力演算部６ｂの特性が決定され制御系の特性が決定され
るが、ここでは操作量演算部４、内部モデル出力演算部
６ｂを含むコントローラの制御系としての動作を先に説
明する。In the controller of this embodiment, the internal model parameter calculation unit 10 calculates the parameters of the internal model 6, and the characteristics of the manipulated variable calculation unit 4 and the internal model output calculation unit 6b are determined by this, and the characteristics of the control system are determined. However, the operation of the controller including the manipulated variable calculation unit 4 and the internal model output calculation unit 6b as a control system will be described first.

【００２２】目標値ｒは、このコントローラのオペレー
タによって設定され、目標値入力部１を介して目標値フ
ィルタ部２に入力される。目標値フィルタ部２は、目標
値ｒをその時定数をＴ１とする次式のような伝達関数Ｆ
１の特性で出力する。 Ｆ１＝１／（１＋Ｔ１×ｓ） ・・・（３）The target value r is set by the operator of this controller and input to the target value filter unit 2 via the target value input unit 1. The target value filter unit 2 transfers the target value r to a transfer function F having the time constant T1 as shown in the following equation.
Output with the characteristic of 1. F1 = 1 / (1 + T1 × s) (3)

【００２３】次に、第１の減算処理部３は、この目標値
フィルタ部２の出力から第２の減算処理部８から出力さ
れるフィードバック量ｅを減算する。操作量演算部４内
の目標値・外乱フィルタ部４ａは、第１の減算処理部３
の出力をその時定数をＴ２とする次式のような伝達関数
Ｆ２の特性で出力する。 Ｆ２＝１／（１＋Ｔ２×ｓ） ・・・（４）Next, the first subtraction processing unit 3 subtracts the feedback amount e output from the second subtraction processing unit 8 from the output of the target value filter unit 2. The target value / disturbance filter unit 4a in the manipulated variable calculation unit 4 includes the first subtraction processing unit 3
Of the transfer function F2 with the time constant T2. F2 = 1 / (1 + T2 × s) (4)

【００２４】また、同じく操作量演算部４内の操作部４
ｂは、目標値・外乱フィルタ部４ａの出力から操作量ｕ
を演算するが、その伝達関数Ｇｃは内部モデル記憶部６
ａから出力された内部モデル６のゲイン及び時定数によ
り次式となり、図１３の例と同様にむだ時間Ｌｍの要素
を除いた内部モデル６の伝達関数Ｇｍの逆数となってい
る。 Ｇｃ＝（１＋Ｔｍ×ｓ）／Ｋｍ ・・・（５） ここで、Ｋｍ、Ｔｍはそれぞれ内部モデル６のゲイン、
時定数である。Similarly, the operation unit 4 in the operation amount calculation unit 4
b is the manipulated variable u from the output of the target value / disturbance filter unit 4a.
Of the internal model storage unit 6
The following expression is obtained from the gain and time constant of the internal model 6 output from a, and is the reciprocal of the transfer function Gm of the internal model 6 excluding the elements of the dead time Lm as in the example of FIG. Gc = (1 + Tm × s) / Km (5) Here, Km and Tm are gains of the internal model 6, respectively.
It is a time constant.

【００２５】よって、操作量演算部４全体としての伝達
関数は次式となる。 Ｆ２×Ｇｃ＝（１＋Ｔｍ×ｓ）／｛Ｋｍ×（１＋Ｔ２×ｓ）｝・・・（６） このようにして、第１の減算処理部３の出力から操作量
ｕが演算されて信号出力部５を介して制御対象プロセス
４０へ出力され、また内部モデル出力演算部６ｂへ出力
される。Therefore, the transfer function of the operation amount computing section 4 as a whole is given by the following equation. F2 × Gc = (1 + Tm × s) / {Km × (1 + T2 × s)} (6) In this way, the manipulated variable u is calculated from the output of the first subtraction processing unit 3 and the signal output unit It is output to the control target process 40 via 5 and is also output to the internal model output calculation unit 6b.

【００２６】次に、制御対象プロセス４０は、１次遅れ
とむだ時間の要素を有するものとしてその伝達関数Ｇｐ
を次式のような近似伝達関数で表現できる。 Ｇｐ＝Ｋｐ×ｅｘｐ（−Ｌｐ×ｓ）／（１＋Ｔｐ×ｓ） ・・・（７） ここで、Ｋｐ、Ｌｐ、Ｔｐはそれぞれ制御対象プロセス
４０のゲイン、むだ時間、時定数である。Next, the control target process 40 is assumed to have the elements of the first-order lag and the dead time, and its transfer function Gp.
Can be expressed by the approximate transfer function as follows. Gp = Kp × exp (−Lp × s) / (1 + Tp × s) (7) Here, Kp, Lp, and Tp are the gain, dead time, and time constant of the controlled object process 40, respectively.

【００２７】そして、内部モデルは、図１３の例では制
御対象プロセス４０をモデル同定した結果得られた上記
のようなプロセスパラメータをそのまま内部モデルのゲ
インＫｍ、時定数Ｔｍ、むだ時間Ｌｍとして用い、制御
対象プロセス４０を式（７）と同様の次式によって表現
したものとなるが、本実施例の内部モデル６ではモデル
同定した結果をそのまま使用しない。In the internal model, in the example of FIG. 13, the above process parameters obtained as a result of the model identification of the controlled process 40 are used as they are as the gain Km, the time constant Tm, and the dead time Lm of the internal model. The controlled object process 40 is expressed by the following equation similar to the equation (7), but the internal model 6 of this embodiment does not use the result of model identification as it is.

【００２８】すなわち、内部モデル出力演算部６ｂは、
内部モデル記憶部６ａに記憶されたゲインＫｍ、時定数
Ｔｍ、及びむだ時間Ｌｍに基づいて操作量ｕから参照制
御量ｙｍを演算するが、これらのパラメータは内部モデ
ルパラメータ算出部１０がプロセスパラメータから算出
したものである。この内部モデル６の伝達関数Ｇｍは次
式となる。 Ｇｍ＝Ｋｍ×ｅｘｐ（−Ｌｍ×ｓ）／（１＋Ｔｍ×ｓ） ・・・（８）That is, the internal model output operation unit 6b is
The reference control amount ym is calculated from the manipulated variable u based on the gain Km, the time constant Tm, and the dead time Lm stored in the internal model storage unit 6a. These parameters are calculated by the internal model parameter calculation unit 10 from the process parameters. It is calculated. The transfer function Gm of this internal model 6 is given by the following equation. Gm = Km × exp (−Lm × s) / (1 + Tm × s) (8)

【００２９】次いで、第２の減算処理部８は、制御量入
力部７を介して入力された制御対象プロセス４０からの
制御量ｙから内部モデル出力演算部６ｂからの参照制御
量ｙｍを減算してフィードバック量ｅを出力する。そし
て、このフィードバック量ｅが上記のように第１の減算
処理部３に入力される。これが、このＩＭＣ構造のコン
トローラの基本構成であるフィードバック制御系として
の動作である。Next, the second subtraction processing unit 8 subtracts the reference control amount ym from the internal model output operation unit 6b from the control amount y from the controlled object process 40 input via the control amount input unit 7. And outputs the feedback amount e. Then, this feedback amount e is input to the first subtraction processing unit 3 as described above. This is the operation as the feedback control system which is the basic configuration of the controller of this IMC structure.

【００３０】次に、プロセスパラメータ入力部９には、
制御対象プロセス４０を式（７）のように近似してモデ
ル同定する従来のＩＭＣのパラメータ設定手法を用いて
得られた制御対象プロセス４０のゲインＫｐ、時定数Ｔ
ｐ、むだ時間Ｌｐがオペレータによって設定される。プ
ロセスパラメータ入力部９はこれらのプロセスパラメー
タを内部モデルパラメータ算出部１０に出力する。Next, in the process parameter input section 9,
The gain Kp and the time constant T of the controlled object process 40 obtained by using the conventional IMC parameter setting method that approximates and models the controlled object process 40 as shown in equation (7).
p and dead time Lp are set by the operator. The process parameter input unit 9 outputs these process parameters to the internal model parameter calculation unit 10.

【００３１】そして、内部モデルパラメータ算出部１０
は、入力されたプロセスパラメータに基づき内部モデル
６のゲインＫｍ、時定数Ｔｍ、及びむだ時間Ｌｍを以下
のように算出する。ここで、図２に示した本実施例の制
御系を書き換えると、図３（ａ）のように変形すること
ができ、更にこれを書き換えると、図３（ｂ）のように
変形することができる。また、図４は従来のＰＩＤコン
トローラを用いた制御系のブロック線図であり、Ｇｉは
このＰＩＤコントローラの操作部１４の伝達関数であ
る。Then, the internal model parameter calculation unit 10
Calculates the gain Km, the time constant Tm, and the dead time Lm of the internal model 6 based on the input process parameters as follows. Here, if the control system of this embodiment shown in FIG. 2 is rewritten, it can be transformed as shown in FIG. 3A, and if it is further rewritten, it can be transformed as shown in FIG. 3B. it can. FIG. 4 is a block diagram of a control system using a conventional PID controller, and Gi is a transfer function of the operation unit 14 of this PID controller.

【００３２】図３（ｂ）における第１の減算処理部３以
降の構成と図４の構成に着目し、図３（ｂ）の操作量演
算部４、内部モデル６を図のように１つのブロック４ｃ
にまとめると、本実施例のコントローラとＰＩＤコント
ローラの構成が似ていることが分かる。そこで、本実施
例のコントローラとＰＩＤコントローラとの間の対応関
係を図３（ｂ）、図４に基づいて求めれば、ＰＩＤの調
整則を本実施例のコントローラに応用することができ
る。Focusing on the configuration after the first subtraction processing unit 3 in FIG. 3B and the configuration in FIG. 4, the operation amount computing unit 4 and the internal model 6 in FIG. Block 4c
In summary, it can be seen that the configurations of the controller of this embodiment and the PID controller are similar. Therefore, if the correspondence relationship between the controller of this embodiment and the PID controller is obtained based on FIG. 3B and FIG. 4, the PID adjustment rule can be applied to the controller of this embodiment.

【００３３】まず、本実施例の内部モデル６の伝達関数
Ｇｍは式（８）に示した通りであるが、Ｐａｄｅ近似式
ｅｘｐ（−Ｌｍ×ｓ）＝（−Ｌｍ×ｓ＋２）／（Ｌｍ×
ｓ＋２）を用いると、次式のように変形することができ
る。 Ｇｍ＝Ｋｍ×（−Ｌｍ×ｓ＋２）／｛（１＋Ｔｍ×ｓ）×（Ｌｍ×ｓ＋２）｝ ・・・（９）First, the transfer function Gm of the internal model 6 of this embodiment is as shown in the equation (8), but the Pade approximate expression exp (-Lm * s) = (-Lm * s + 2) / (Lm *).
Using s + 2), it can be transformed into the following equation. Gm = Km × (−Lm × s + 2) / {(1 + Tm × s) × (Lm × s + 2)} (9)

【００３４】また、図３（ｂ）において、第１の減算処
理部３の出力をｘとすると、操作量演算部４から出力さ
れる操作量ｕは次式となる。 ｕ＝（ｘ＋ｕ×Ｇｍ）×Ｆ２×Ｇｃ ・・・（１０） この式（１０）を式（６）、（９）により変形すると次
式となる。 ｕ＝［ｘ＋ｕ×Ｋｍ ×（−Ｌｍ×ｓ＋２）／｛（１＋Ｔｍ×ｓ）×（Ｌｍ×ｓ＋２）｝］ ×［（１＋Ｔｍ×ｓ）／｛Ｋｍ×（１＋Ｔ２×ｓ）｝］ ・・・（１１）Further, in FIG. 3B, when the output of the first subtraction processing unit 3 is x, the manipulated variable u output from the manipulated variable calculation unit 4 is given by the following equation. u = (x + u × Gm) × F2 × Gc (10) This equation (10) is transformed into equations (6) and (9) to obtain the following equation. u = [x + u * Km * (-Lm * s + 2) / {(1 + Tm * s) * (Lm * s + 2)}] * [(1 + Tm * s) / {Km * (1 + T2 * s)}] ... ( 11)

【００３５】今、図３（ｂ）のブロック４ｃの伝達関数
をＧｂとすると、Ｇｂ＝ｕ／ｘなので、伝達関数Ｇｂは
式（１１）より次式となる。 Ｇｂ＝ｕ／ｘ＝｛（Ｔｍ×Ｌｍ／２）×ｓ² ＋（Ｔｍ＋Ｌｍ／２）×ｓ＋１｝ ／｛（Ｋｍ×Ｔ２×Ｌｍ／２）×ｓ² ＋Ｋｍ×（Ｔ２＋Ｌｍ）×ｓ｝ ＝（Ａ１×ｓ² ＋Ｂ１×ｓ＋１）／（Ｃ１×ｓ² ＋Ｄ１×ｓ） ・・・（１２）Now, assuming that the transfer function of the block 4c in FIG. 3B is Gb, since Gb = u / x, the transfer function Gb becomes the following expression from the expression (11). Gb = u / x = {(Tm × Lm / 2) × s ² + (Tm + Lm / 2) × s + 1} / {(Km × T2 × Lm / 2) × s ² + Km × (T2 + Lm) × s} = ( A1 × s ² + B1 × s + 1) / (C1 × s ² + D1 × s) (12)

【００３６】次いで、ＰＩＤコントローラの操作部１４
の伝達関数Ｇｉを次式に示す。 Ｇｉ＝Ｋ×｛１＋（１／Ｔｉ×ｓ）＋Ｔｄ×ｓ｝×｛１／（１＋Ｔｆ×ｓ）｝ ・・・（１３） ＫはＰＩＤのゲイン、Ｔｉは積分時間、Ｔｄは微分時
間、Ｔｆはフィルタ時定数である。一般のＰＩＤコント
ローラではフィルタ時定数Ｔｆ＝０、すなわち操作部１
４にフィルタを備えないものもあるが、ここではフィル
タ付きとする。Next, the operation unit 14 of the PID controller
The transfer function Gi of is shown in the following equation. Gi = K × {1+ (1 / Ti × s) + Td × s} × {1 / (1 + Tf × s)} (13) K is the PID gain, Ti is the integration time, Td is the differential time, and Tf Is the filter time constant. In a general PID controller, the filter time constant Tf = 0, that is, the operation unit 1
Although there are some 4 which do not have a filter, they are provided with a filter here.

【００３７】そして、式（１３）の分子分母にＴｉ×ｓ
を掛けて次式のように変形する。 Ｇｉ＝（Ｔｉ×Ｔｄ×ｓ² ＋Ｔｉ×ｓ＋１） ／｛（Ｔｉ×Ｔｆ／Ｋ）×ｓ² ＋（Ｔｉ／Ｋ）×ｓ｝ ＝（Ａ２×ｓ² ＋Ｂ２×ｓ＋１）／（Ｃ２×ｓ² ＋Ｄ２×ｓ） ・・・（１４）Then, in the numerator of the formula (13), Ti × s
It is transformed by multiplying by. Gi = (Ti × Td × s 2 + Ti × s + 1) / {(Ti × Tf / K) × s 2 + (Ti / K) × s} = (A2 × s 2 + B2 × s + 1) / (C2 × s 2 + D2xs) (14)

【００３８】こうして求めたブロック４ｃの伝達関数Ｇ
ｂと操作部１４の伝達関数Ｇｉは式（１２）、（１４）
から明らかなように相似関係にあり、Ａ１＝Ａ２、Ｂ１
＝Ｂ２、Ｃ１＝Ｃ２、Ｄ１＝Ｄ２とすることにより、本
実施例のコントローラとＰＩＤコントローラとの間で次
式のようなパラメータの対応関係を求めることができ
る。The transfer function G of the block 4c thus obtained
b and the transfer function Gi of the operation unit 14 are expressed by equations (12) and (14).
As is clear from the above, there is a similarity relationship, A1 = A2, B1
By setting = B2, C1 = C2, and D1 = D2, it is possible to obtain a parameter correspondence relationship between the controller of this embodiment and the PID controller as shown in the following equation.

【００３９】 Ｋｍ＝Ｔｉ／［Ｋ×｛Ｔｉ−（Ｔｉ² −４×Ｔｉ×Ｔｄ）^1/2 ＋Ｔ２｝］ ・・・（１５） Ｔｍ＝｛Ｔｉ＋（Ｔｉ² −４×Ｔｉ×Ｔｄ）^1/2 ｝／２ ・・・（１６） Ｌｍ＝Ｔｉ−（Ｔｉ² −４×Ｔｉ×Ｔｄ）^1/2 ・・・（１７）Km = Ti / [K × {Ti− (Ti ² −4 × Ti × Td) ^1/2 + T2}] (15) Tm = {Ti + (Ti ² −4 × Ti × Td) ^{1 / 2} / 2 ··· (16} ) Lm = Ti- (Ti 2 -4 × Ti × Td) 1/2 ··· (17)

【００４０】次に、ＰＩＤの調整則としてＣＨＲ（Chie
n,Hrones,Reswick）法が提案されており、これによる調
整公式は次式の通りである。 Ｋ＝０．９５×Ｔｐ／（Ｋｐ×Ｌｐ） ・・・（１８） Ｔｉ＝２．４×Ｌｐ ・・・（１９） Ｔｄ＝０．４×Ｌｐ ・・・（２０）Next, CHR (Chie
n, Hrones, Reswick) method has been proposed, and the adjustment formula based on this method is as follows. K = 0.95 × Tp / (Kp × Lp) (18) Ti = 2.4 × Lp (19) Td = 0.4 × Lp (20)

【００４１】式（１８）〜（２０）の値を式（１５）〜
（１７）に代入すると次式となる。 Ｋｍ＝Ｋｐ×Ｌｐ² ／｛Ｔｐ×（０．４０２×Ｌｐ＋０．３９６×Ｔ２）｝ ・・・（２１） Ｔｍ＝１．８９３×Ｌｐ ・・・（２２） Ｌｍ＝１．０１４×Ｌｐ ・・・（２３）The values of equations (18) to (20) are converted into equations (15) to
Substituting into (17) gives the following equation. Km = Kp × Lp ² /{Tp×(0.402×Lp+0.396×T2)} (21) Tm = 1.893 × Lp (22) Lm = 1.014 × Lp ...・ (23)

【００４２】内部モデルパラメータ算出部１０は、この
ようにして得られた式（２１）〜（２３）を用い、プロ
セスパラメータ入力部９より入力された制御対象プロセ
スのゲインＫｐ、時定数Ｔｐ、及びむだ時間Ｌｐから内
部モデル６のゲインＫｍ、時定数Ｔｍ、及びむだ時間Ｌ
ｍを算出する。The internal model parameter calculation unit 10 uses the equations (21) to (23) thus obtained, and the gain Kp, the time constant Tp, and the gain Kp of the controlled process input from the process parameter input unit 9 are obtained. From the dead time Lp, the gain Km of the internal model 6, the time constant Tm, and the dead time L
Calculate m.

【００４３】こうして算出された内部モデル６のゲイン
Ｋｍ、時定数Ｔｍ、むだ時間Ｌｍが内部モデル記憶部６
ａに出力され記憶されることにより、内部モデル６が設
定される。これは、操作量演算部４、内部モデル出力演
算部６ｂの特性が決定されることであり、これでコント
ローラの制御系としての特性が決定される。以上のよう
にＰＩＤ制御で用いられている調整則を応用することに
より、むだ時間が時定数に比べ小さい制御対象プロセス
４０に対しても外乱抑制性がＰＩＤより劣ることがなく
なる。The gain Km, the time constant Tm, and the dead time Lm of the internal model 6 thus calculated are stored in the internal model storage unit 6.
The internal model 6 is set by being output to and stored in a. This means that the characteristics of the manipulated variable calculation unit 4 and the internal model output calculation unit 6b are determined, which determines the characteristics of the controller as a control system. As described above, by applying the adjustment rule used in PID control, the disturbance suppression property is not inferior to PID even for the control target process 40 whose dead time is smaller than the time constant.

【００４４】図５はＰＩＤ及び本実施例のコントローラ
をタンク内の液面の高さの制御に使用したときの外乱抑
制性を示す図、図６は同様にＰＩＤ及び従来のＩＭＣコ
ントローラの外乱抑制性を示す図であり、ｙは本実施例
及び従来のＩＭＣコントローラによって制御した場合の
制御量、ｙｐはＰＩＤコントローラによって制御した場
合の制御量である。図５、６は制御量ｙが０ｃｍという
整定状態で、０秒にて例えばバルブが故障した等の操作
量外乱ｄｕ＝１が加わったときの制御量ｙ、ｙｐを求め
たシミュレーション結果である。FIG. 5 is a diagram showing the disturbance suppressing property when the PID and the controller of this embodiment are used for controlling the height of the liquid level in the tank, and FIG. 6 is similarly the disturbance suppressing of the PID and the conventional IMC controller. FIG. 7 is a diagram showing the characteristics, y is a control amount when controlled by this embodiment and a conventional IMC controller, and yp is a control amount when controlled by a PID controller. FIGS. 5 and 6 are simulation results for obtaining the control amounts y and yp when the control amount y is 0 cm and a manipulated variable disturbance du = 1 such as a valve failure is applied at 0 seconds.

【００４５】また、従来のＩＭＣコントローラは、本実
施例において内部モデルパラメータ算出部１０に算出を
行わせずに直接内部モデル記憶部６ａにパラメータを設
定したものを用いている。Further, the conventional IMC controller uses the one in which the parameters are directly set in the internal model storage unit 6a without performing the calculation in the internal model parameter calculation unit 10 in this embodiment.

【００４６】ここで、タンク内の液体という制御対象プ
ロセス４０のゲインＫｐを４、時定数Ｔｐを２０秒、む
だ時間Ｌｐを２秒とし、従来のＩＭＣコントローラはこ
れらをそのまま用いてゲインＫｍを４、時定数Ｔｍを２
０秒、むだ時間Ｌｍを２秒とし、本実施例及び従来のＩ
ＭＣの目標値フィルタ部２の時定数Ｔ１を４秒、目標値
・外乱フィルタ部４ａの時定数Ｔ２を１秒としている。
また、ＰＩＤコントローラのゲインＫを２．３７５、積
分時間Ｔｉを４．８秒、微分時間Ｔｄを０．８秒として
いる。Here, the gain Kp of the controlled object process 40, which is the liquid in the tank, is 4, the time constant Tp is 20 seconds, and the dead time Lp is 2 seconds, and the conventional IMC controller uses these as they are and the gain Km is 4 , The time constant Tm is 2
0 seconds, the dead time Lm is 2 seconds, and this embodiment and the conventional I
The time constant T1 of the target value filter unit 2 of the MC is 4 seconds, and the time constant T2 of the target value / disturbance filter unit 4a is 1 second.
The gain K of the PID controller is 2.375, the integration time Ti is 4.8 seconds, and the differential time Td is 0.8 seconds.

【００４７】そして、本実施例の内部モデルパラメータ
算出部１０は、制御対象プロセス４０の上記のパラメー
タがプロセスパラメータ入力部９に設定されることによ
り、内部モデル６のゲインＫｍを０．６６７３、時定数
Ｔｍを３．７８６秒、むだ時間Ｌｍを２．０２８秒と算
出する。図６に示すように、むだ時間Ｌｐが小さい制御
対象プロセス４０に対して、従来のＩＭＣコントローラ
は外乱抑制性がＰＩＤコントローラよりも劣るが、図５
の本実施例のコントローラではＰＩＤと同等の外乱抑制
性が得られる。The internal model parameter calculation unit 10 of this embodiment sets the gain Km of the internal model 6 to 0.6673, when the above parameters of the controlled object process 40 are set in the process parameter input unit 9. The constant Tm is calculated as 3.786 seconds and the dead time Lm is calculated as 2.028 seconds. As shown in FIG. 6, with respect to the control target process 40 having a small dead time Lp, the conventional IMC controller is inferior in disturbance suppression property to the PID controller.
In the controller of the present embodiment, the disturbance suppressing property equivalent to that of the PID can be obtained.

【００４８】図１の例ではＰＩＤの調整則を応用して内
部モデル６のパラメータ設定を行うことにより外乱抑制
性を改善するが、このＰＩＤの調整則を応用した内部モ
デル６のパラメータ設定を実行するかどうかは、オペレ
ータが制御対象プロセスのむだ時間Ｌｐを見積もって判
断しなければならない。この場合、オペレータが判断を
誤ってむだ時間Ｌｐが大きいときに実行してしまうと、
外乱抑制性が劣化して逆効果になることもある。そこ
で、オペレータが判断しなくてもいいようにするには図
１の例とは別の処理が必要となる。In the example of FIG. 1, the disturbance suppression property is improved by applying the PID adjustment rule to set the parameters of the internal model 6, but the parameter setting of the internal model 6 is performed by applying the PID adjustment rule. Whether or not to do so must be determined by the operator by estimating the dead time Lp of the process to be controlled. In this case, if the operator erroneously makes a decision and executes it when the dead time Lp is large,
In some cases, the disturbance suppressing property is deteriorated and the opposite effect is obtained. Therefore, a process different from the example of FIG. 1 is required so that the operator does not have to make a judgment.

【００４９】図７は本発明の他の実施例を示すＩＭＣ構
造のコントローラのブロック図であり、図１と同一の部
分には同一の符号を付してある。１０ａは内部モデルパ
ラメータ切替算出部であり、後述する臨界点比率、プロ
セスパラメータ入力部９からのプロセスパラメータに基
づいてむだ時間Ｌｐの大小判定を行い、むだ時間Ｌｐが
大きい場合はプロセスパラメータを内部モデル６のパラ
メータとし、むだ時間Ｌｐが小さい場合はプロセスパラ
メータからＰＩＤの調整則を用いた内部モデル６のパラ
メータを算出する。FIG. 7 is a block diagram of a controller having an IMC structure showing another embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. Reference numeral 10a denotes an internal model parameter switching calculation unit that determines the dead time Lp based on a critical point ratio, which will be described later, and a process parameter from the process parameter input unit 9. When the dead time Lp is large, the process parameter is set to the internal model. If the dead time Lp is small, the parameters of the internal model 6 using the PID adjustment rule are calculated from the process parameters.

【００５０】また、１１は目標値フィルタ部２の時定数
Ｔ１及び目標値・外乱フィルタ部４ａの時定数Ｔ２を設
定するためのパラメータをコントローラに入力するマニ
ュアル設定入力部、１２はマニュアル設定入力部１１か
らのパラメータに基づき制御対象プロセスのむだ時間の
大小判定におけるしきい値である臨界点比率を算出する
臨界点算出部である。１３はフィルタ時定数変更部であ
り、臨界点比率、プロセスパラメータに基づいてむだ時
間Ｌｐの大小判定を行い、むだ時間Ｌｐが大きい場合は
むだ時間Ｌｐに応じて時定数Ｔ１、Ｔ２を算出し、むだ
時間Ｌｐが小さい場合は時定数Ｔｐに応じて時定数Ｔ
１、Ｔ２を算出する。Reference numeral 11 is a manual setting input unit for inputting parameters for setting the time constant T1 of the target value filter unit 2 and the time constant T2 of the target value / disturbance filter unit 4a to the controller, and 12 is a manual setting input unit. It is a critical point calculation unit that calculates a critical point ratio, which is a threshold value in determining the size of the dead time of the process to be controlled, based on the parameters from 11. Reference numeral 13 denotes a filter time constant changing unit, which determines the size of the dead time Lp based on the critical point ratio and the process parameter, and when the dead time Lp is large, calculates the time constants T1 and T2 according to the dead time Lp, When the dead time Lp is small, the time constant T is changed according to the time constant Tp.
1. Calculate T2.

【００５１】本実施例においても、目標値入力部１、目
標値フィルタ部２、第１の減算処理部３、操作量演算部
４、信号出力部５、内部モデル記憶部６ａ、内部モデル
出力演算部６ｂ、制御量入力部７、及び第２の減算処理
部８からなるコントローラの基本構成の動作は図１の例
と同様である。Also in this embodiment, the target value input unit 1, the target value filter unit 2, the first subtraction processing unit 3, the manipulated variable calculation unit 4, the signal output unit 5, the internal model storage unit 6a, and the internal model output calculation. The operation of the basic configuration of the controller including the unit 6b, the control amount input unit 7, and the second subtraction processing unit 8 is the same as the example of FIG.

【００５２】本実施例のコントローラは、図１の例と同
様にプロセスパラメータがプロセスパラメータ入力部９
に設定され、それと共にマニュアル設定入力部１１に後
述するフィルタ時定数決定のためのパラメータが設定さ
れることにより、フィルタ時定数変更部１３、内部モデ
ルパラメータ切替算出部１０ａの動作が確定するが、こ
こではフィルタ時定数変更部１３、内部モデルパラメー
タ切替算出部１０ａの動作を先に説明する。In the controller of this embodiment, the process parameter input section 9 has process parameters as in the example of FIG.
Is set to, and the parameters for determining a filter time constant, which will be described later, are set in the manual setting input unit 11 to confirm the operations of the filter time constant changing unit 13 and the internal model parameter switching calculating unit 10a. Here, the operations of the filter time constant changing unit 13 and the internal model parameter switching calculating unit 10a will be described first.

【００５３】フィルタ時定数変更部１３は、プロセスパ
ラメータ入力部９からのパラメータと臨界点算出部１２
からのパラメータに基づき、目標値フィルタ部２の時定
数Ｔ１、目標値・外乱フィルタ部４ａの時定数Ｔ２を以
下のように算出し、目標値フィルタ部２、目標値・外乱
フィルタ部４ａに出力することでこれらの特性を決定す
る。The filter time constant changing unit 13 includes a parameter from the process parameter input unit 9 and a critical point calculating unit 12.
Based on the parameters from, the time constant T1 of the target value filter unit 2 and the time constant T2 of the target value / disturbance filter unit 4a are calculated as follows and output to the target value filter unit 2 and the target value / disturbance filter unit 4a. To determine these characteristics.

【００５４】このとき、プロセスパラメータ入力部９か
ら入力された制御対象プロセスのむだ時間Ｌｐが大きい
場合には、目標値フィルタ部２の時定数Ｔ１を次式のよ
うに算出する。 Ｔ１＝４×α×Ｌｐ ・・・（２４） ここで、αはむだ時間連動比例定数である。そして、目
標値・外乱フィルタ部４ａの時定数Ｔ２を次式のように
算出する。 Ｔ２＝α×Ｌｐ ・・・（２５）At this time, when the dead time Lp of the controlled process input from the process parameter input unit 9 is large, the time constant T1 of the target value filter unit 2 is calculated by the following equation. T1 = 4 × α × Lp (24) Here, α is a dead time interlocking proportional constant. Then, the time constant T2 of the target value / disturbance filter unit 4a is calculated by the following equation. T2 = α × Lp (25)

【００５５】また、制御対象プロセスのむだ時間Ｌｐが
小さい場合には、フィルタ部の時定数をむだ時間Ｌｐに
連動させるよりも時定数Ｔｐに連動させた方が良いこと
が従来から知られている（Manfred Morari、Evanghelos
Zafiriou;「ROBUST PROCESSCONTROL」、PRENTICE HALL、
1989 ）。Further, when the dead time Lp of the process to be controlled is small, it is conventionally known that it is better to link the time constant of the filter unit with the time constant Tp rather than with the dead time Lp. (Manfred Morari, Evanghelos
Zafiriou; "ROBUST PROCESS CONTROL", PRENTICE HALL,
1989).

【００５６】このようなことから、フィルタ時定数変更
部１３は、プロセスパラメータ入力部９から入力された
むだ時間Ｌｐが小さい場合には目標値フィルタ部２の時
定数Ｔ１を次式のように算出する。 Ｔ１＝４×β×Ｔｐ ・・・（２６） ここで、βは時定数連動比例定数である。そして、目標
値・外乱フィルタ部４ａの時定数Ｔ２を次式のように算
出する。 Ｔ２＝β×Ｔｐ ・・・（２７）Therefore, when the dead time Lp input from the process parameter input unit 9 is small, the filter time constant changing unit 13 calculates the time constant T1 of the target value filter unit 2 by the following equation. To do. T1 = 4 × β × Tp (26) Here, β is a time constant interlocking proportional constant. Then, the time constant T2 of the target value / disturbance filter unit 4a is calculated by the following equation. T2 = β × Tp (27)

【００５７】次に、内部モデルパラメータ切替算出部１
０ａは、プロセスパラメータ入力部９から入力された制
御対象プロセスのむだ時間Ｌｐが大きい場合には、入力
されたゲインＫｐ、時定数Ｔｐ、むだ時間Ｌｐをそれぞ
れ内部モデル６のゲインＫｍ、時定数Ｔｍ、むだ時間Ｌ
ｍとする。すなわち、Ｋｍ＝Ｋｐ、Ｔｍ＝Ｔｐ、Ｌｍ＝
Ｌｐである。Next, the internal model parameter switching calculation unit 1
0a indicates that when the dead time Lp of the controlled process input from the process parameter input unit 9 is large, the input gain Kp, time constant Tp, and dead time Lp are the gain Km and the time constant Tm of the internal model 6, respectively. , Dead time L
m. That is, Km = Kp, Tm = Tp, Lm =
It is Lp.

【００５８】また、制御対象プロセスのむだ時間Ｌｐが
小さい場合には、図１の例と同様に式（２２）、（２
３）、そして次式によってそれぞれ内部モデル６の時定
数Ｔｍ、むだ時間Ｌｍ、ゲインＫｍを算出する。 Ｋｍ＝Ｋｐ×Ｌｐ² ／｛Ｔｐ ×（０．４０２×Ｌｐ＋０．３９６×β×Ｔｐ）｝ ・・・（２８）Further, when the dead time Lp of the controlled process is small, equations (22) and (2) are used as in the example of FIG.
3) Then, the time constant Tm, dead time Lm, and gain Km of the internal model 6 are calculated by the following equations. Km = Kp × Lp ² /{Tp×(0.402×Lp+0.396×β×Tp)} (28)

【００５９】なお、式（２１）の代わりに式（２８）を
用いるのは前述のフィルタ時定数変更部１３に応じてＴ
２＝β×Ｔｐとなるためである。こうして決定された内
部モデル６のゲインＫｍ、時定数Ｔｍ、むだ時間Ｌｍが
内部モデル記憶部６ａに出力され記憶されることによ
り、内部モデル６が設定される。The expression (28) is used instead of the expression (21) in accordance with the above-mentioned filter time constant changing unit 13.
This is because 2 = β × Tp. The gain Km, the time constant Tm, and the dead time Lm of the internal model 6 thus determined are output to and stored in the internal model storage unit 6a, whereby the internal model 6 is set.

【００６０】このように、フィルタ時定数変更部１３は
目標値フィルタ部２の時定数Ｔ１及び目標値・外乱フィ
ルタ部４ａの時定数Ｔ２を決定し、内部モデルパラメー
タ切替算出部１０ａは内部モデル６のパラメータを決定
するが、このためにはむだ時間連動比例定数α、時定数
連動比例定数β、そして制御対象プロセスのむだ時間Ｌ
ｐの大小判定におけるしきい値が必要であり、これらを
出力するのが臨界点算出部１２なので、次に臨界点算出
部１２の動作を説明する。As described above, the filter time constant changing unit 13 determines the time constant T1 of the target value filter unit 2 and the time constant T2 of the target value / disturbance filter unit 4a, and the internal model parameter switching calculation unit 10a determines the internal model 6. The parameters of the dead time are proportional to the dead time L of the control target process.
The thresholds for determining the magnitude of p are necessary, and the critical point calculating unit 12 outputs them. Next, the operation of the critical point calculating unit 12 will be described.

【００６１】臨界点算出部１２は、マニュアル設定入力
部１１に設定されたむだ時間連動比例定数α、時定数連
動比例定数βに基づきしきい値を求めるが、ここではこ
れらのパラメータがマニュアル設定入力部１１に設定さ
れなかった場合の動作について先に説明する。The critical point calculation unit 12 obtains a threshold value based on the dead time interlocking proportional constant α and the time constant interlocking proportional constant β set in the manual setting input unit 11. Here, these parameters are set manually. The operation when it is not set in the unit 11 will be described first.

【００６２】ここで、制御対象プロセスのむだ時間Ｌｐ
が大きいかどうかの境界、すなわちフィルタ時定数変更
部１３が動作を切り替える境界であり、内部モデルパラ
メータ切替算出部１０ａがＰＩＤの調整則を応用した演
算を実行するかどうかの境界でもある臨界点を外乱抑制
効果臨界点とする（以下、臨界点という）。そして、こ
の臨界点における制御対象プロセスのむだ時間をＬｐ
ｃ、時定数をＴｐｃとし、Ｌｐｃ／Ｔｐｃを外乱抑制効
果臨界点比率εとして（以下、臨界点比率という）、こ
の臨界点比率εを上記のしきい値として用いる。Here, the dead time Lp of the controlled process
Is a boundary of whether or not is large, that is, a boundary at which the filter time constant changing unit 13 switches the operation, and a boundary of whether or not the internal model parameter switching calculation unit 10a executes an operation applying the PID adjustment rule. The disturbance suppression effect is set as the critical point (hereinafter referred to as the critical point). Then, the dead time of the process to be controlled at this critical point is set to Lp
c, the time constant is Tpc, Lpc / Tpc is the disturbance suppression effect critical point ratio ε (hereinafter referred to as critical point ratio), and this critical point ratio ε is used as the above threshold value.

【００６３】臨界点算出部１２は、この臨界点比率εを
以下のように決定する。まず、フィルタ時定数変更部１
３にて算出される目標値・外乱フィルタ部４ａの時定数
Ｔ２の値が臨界点において連続となる条件は、式（２
５）、（２７）より次式となる。 Ｔ２＝α×Ｌｐｃ＝β×Ｔｐｃ ・・・（２９） よって、式（２９）より次式が成立する。 β＝α×ε ・・・（３０）The critical point calculator 12 determines this critical point ratio ε as follows. First, the filter time constant changing unit 1
The condition that the value of the target value / time constant T2 of the disturbance filter unit 4a calculated in 3 is continuous at the critical point is expressed by the formula (2
From 5) and (27), the following equation is obtained. T2 = α × Lpc = β × Tpc (29) Therefore, the following equation is established from the equation (29). β = α × ε (30)

【００６４】次に、内部モデルパラメータ切替算出部１
０ａにて決定される内部モデル６のゲインＫｍの値が臨
界点において連続となる条件は、次式となる。 Ｋｍ＝Ｋｐｃ＝Ｋｐｃ×Ｌｐｃ² ／｛Ｔｐｃ×（０．４０２×Ｌｐｃ＋０．３９６×β×Ｔｐｃ）｝ ・・・（３１） すなわち、式（３１）はむだ時間Ｌｐが大きい場合に用
いられるＫｍ＝Ｋｐ（臨界点なのでＫｐｃとなる）とむ
だ時間Ｌｐが小さい場合に用いられる式（２８）による
ゲインＫｍが等しくなることを示している。Next, the internal model parameter switching calculator 1
The condition that the value of the gain Km of the internal model 6 determined by 0a is continuous at the critical point is as follows. Km = Kpc = Kpc × Lpc ² /{Tpc×(0.402×Lpc+0.396×β×Tpc)} (31) That is, the equation (31) is used when the dead time Lp is large Km = It shows that Kp (which is Kpc because it is a critical point) and the gain Km according to the equation (28) used when the dead time Lp are small are equal.

【００６５】式（３１）にＬｐｃ＝ε×Ｔｐｃを代入す
ると次式となる。 Ｋｐｃ＝Ｋｐｃ×（ε×Ｔｐｃ）² ／｛Ｔｐｃ×（０．４０２×ε×Ｔｐｃ＋０．３９６×β×Ｔｐｃ）｝ ・・・（３２） そして、最終的に次式が得られる。 ε² −０．４０２×ε−０．３９６×β＝０ ・・・（３３）Substituting Lpc = ε × Tpc into the equation (31) gives the following equation. Kpc = Kpc × (ε × Tpc) ² /{Tpc×(0.402×ε×Tpc+0.396×β×Tpc)} (32) Then, the following equation is finally obtained. ε ² −0.402 × ε −0.396 × β = 0 (33)

【００６６】また、内部モデルパラメータ切替算出部１
０ａにて決定される内部モデル６の時定数Ｔｍの値が臨
界点において連続となる条件は、次式となる。 Ｔｍ＝Ｔｐｃ＝１．８９３×Ｌｐｃ ・・・（３４） すなわち、式（３４）はむだ時間Ｌｐが大きい場合に用
いられるＴｍ＝Ｔｐ（臨界点なのでＴｐｃとなる）とむ
だ時間Ｌｐが小さい場合に用いられる式（２２）による
ゲインＴｍが等しくなることを示している。Further, the internal model parameter switching calculation unit 1
The condition that the value of the time constant Tm of the internal model 6 determined by 0a is continuous at the critical point is as follows. Tm = Tpc = 1.893 × Lpc (34) That is, the equation (34) is used when the dead time Lp is large, and when Tm = Tp (Tpc because it is a critical point) and the dead time Lp is small. It is shown that the gains Tm according to the equation (22) used are equal.

【００６７】したがって、式（３４）とε＝Ｌｐｃ／Ｔ
ｐｃよりε＝１／１．８９３＝０．５２８と求められ
る。また、式（３３）にε＝０．５２８を代入すること
により、β＝０．１６８となり、式（３０）よりα＝
０．３１８となる。以上により、臨界点算出部１２は、
マニュアル設定入力部１１にパラメータが設定されなか
った場合、臨界点比率ε＝０．５２８、むだ時間連動比
例定数α＝０．３１８、時定数連動比例定数β＝０．１
６８をフィルタ時定数変更部１３に出力し、臨界点比率
ε＝０．５２８を内部モデルパラメータ切替算出部１０
ａに出力する。Therefore, equation (34) and ε = Lpc / T
From pc, ε = 1 / 1.893 = 0.528. Also, by substituting ε = 0.528 into the equation (33), β = 0.168, and from the equation (30), α =
It becomes 0.318. From the above, the critical point calculation unit 12
When the parameter is not set in the manual setting input unit 11, the critical point ratio ε = 0.528, the dead time interlocking proportional constant α = 0.318, the time constant interlocking proportional constant β = 0.1
68 is output to the filter time constant changing unit 13, and the critical point ratio ε = 0.528 is set to the internal model parameter switching calculation unit 10.
output to a.

【００６８】内部モデルパラメータ切替算出部１０ａ
は、この臨界点比率εに基づき制御対象プロセスのむだ
時間Ｌｐの大小を判定する。つまり、プロセスパラメー
タ入力部９から入力された制御対象プロセスの時定数Ｔ
ｐ、むだ時間ＬｐがＬｐ／Ｔｐ≧εのときむだ時間Ｌｐ
が大きいと判定し、Ｌｐ／Ｔｐ＜εのときむだ時間Ｌｐ
が小さいと判定する。そして、この判定に基づき前述の
ように内部モデル６のゲインＫｍ、時定数Ｔｍ、むだ時
間Ｌｍを決定する。Internal model parameter switching calculator 10a
Determines the magnitude of the dead time Lp of the process to be controlled based on this critical point ratio ε. That is, the time constant T of the controlled process input from the process parameter input unit 9
p, dead time Lp when Lp / Tp ≧ ε, dead time Lp
Is determined to be large, and when Lp / Tp <ε, the dead time Lp
Is determined to be small. Then, based on this determination, the gain Km, the time constant Tm, and the dead time Lm of the internal model 6 are determined as described above.

【００６９】また、フィルタ時定数変更部１３もむだ時
間Ｌｐの大小を同様に判定し、この判定に基づき前述の
ように目標値フィルタ部２の時定数Ｔ１及び目標値・外
乱フィルタ部４ａの時定数Ｔ２を決定する。このように
して、内部モデル６とフィルタの特性が設定されること
により、このコントローラの動作が決定される。The filter time constant changing unit 13 also determines the size of the dead time Lp in the same manner, and based on this determination, the time constant T1 of the target value filter unit 2 and the time of the target value / disturbance filter unit 4a as described above. Determine the constant T2. In this way, the operation of the controller is determined by setting the characteristics of the internal model 6 and the filter.

【００７０】なお、臨界点算出部１２による上記のよう
なパラメータ決定は、マニュアル設定入力部１１にパラ
メータが設定されなかった場合のものであり、これによ
り制御の専門的知識のないオペレータであっても、図１
の例の手法を利用したコントローラを利用することがで
きる。しかし、専門的知識を有するオペレータがフィル
タ設定のためのパラメータであるむだ時間連動比例定数
α又は時定数連動比例定数βを個別に設定したい場合
は、以下のようにして行うことができる。The above-described parameter determination by the critical point calculation unit 12 is performed when the parameter is not set in the manual setting input unit 11, so that the operator who does not have the specialized knowledge of control can use it. Also, Figure 1
A controller using the method of the example can be used. However, when an operator having specialized knowledge wants to individually set the dead time interlocking proportional constant α or the time constant interlocking proportional constant β, which is a parameter for setting the filter, it can be performed as follows.

【００７１】例えば、オペレータがむだ時間連動比例定
数αの決定を優先する場合、設定したい定数αの値をマ
ニュアル設定入力部１１に入力する。このとき、臨界点
比率εは式（３０）、（３３）より次式となる。 ε＝０．４０２＋０．３９６×α ・・・（３５） また、時定数連動比例定数βは、式（３０）、（３５）
より次式となる。 β＝α×（０．４０２＋０．３９６×α） ・・・（３６） この例ではゲインＫｍと時定数Ｔ２の連続性が維持され
る。For example, when the operator gives priority to the determination of the dead time interlocking proportional constant α, the value of the constant α to be set is input to the manual setting input unit 11. At this time, the critical point ratio ε is given by the following equation from the equations (30) and (33). ε = 0.402 + 0.396 × α (35) Further, the time constant interlocking proportionality constant β is expressed by the equations (30) and (35).
The following equation is obtained. β = α × (0.402 + 0.396 × α) (36) In this example, the continuity of the gain Km and the time constant T2 is maintained.

【００７２】また、オペレータが時定数連動比例定数β
の決定を優先する場合、設定したい定数βの値をマニュ
アル設定入力部１１に入力する。このとき、臨界点比率
εは式（３３）より次式となる。 ε＝０．２０１＋（０．０４０３＋０．３９６×β）^1/2 ・・・（３７） また、むだ時間連動比例定数αは式（３０）より次式と
なる。 α＝β／｛０．２０１＋（０．０４０３＋０．３９６×β）^1/2 ｝ ・・・（３８） この例でもゲインＫｍと時定数Ｔ２の連続性が維持され
る。Further, the operator determines that the time constant linked proportional constant β
When priority is given to the determination of, the value of the constant β to be set is input to the manual setting input unit 11. At this time, the critical point ratio ε is given by the following equation from the equation (33). ε = 0.201 + (0.0403 + 0.396 × β) ^1/2 (37) Further, the dead time interlocking proportional constant α is given by the following equation from the equation (30). α = β / {0.201+ (0.0403 + 0.396 × β) ^1/2 } (38) Also in this example, the continuity of the gain Km and the time constant T2 is maintained.

【００７３】また、オペレータが定数α、β共に設定し
たい場合、設定したい定数α、βの値をマニュアル設定
入力部１１に入力する。このとき、臨界点比率εは例え
ば式（３７）となる。以上３通りの方法で、マニュアル
設定入力部１１にパラメータを設定することにより、む
だ時間連動比例定数α又は時定数連動比例定数βを個別
に設定することもできる。When the operator wants to set both the constants α and β, the values of the constants α and β to be set are input to the manual setting input section 11. At this time, the critical point ratio ε is, for example, formula (37). By setting the parameters in the manual setting input unit 11 by the above three methods, the dead time interlocking proportional constant α or the time constant interlocking proportional constant β can be individually set.

【００７４】図８は本実施例のコントローラを図５の例
と同様にタンク内の液面の高さの制御に使用したときの
外乱抑制性を示す図であり、臨界点における制御量ｙを
求めたシミュレーション結果である。ここで、ｙ１はプ
ロセスパラメータ入力部９からのパラメータをそのまま
内部モデル６のパラメータに用いたとき（すなわち、む
だ時間Ｌｐが大きいと判定）の制御量、ｙ２はＰＩＤの
調整則を応用して算出した内部モデル６のパラメータを
用いたとき（むだ時間Ｌｐが小さいと判定）の制御量で
ある。FIG. 8 is a diagram showing the disturbance suppressing property when the controller of the present embodiment is used for controlling the height of the liquid level in the tank as in the example of FIG. 5, and the control amount y at the critical point is It is the obtained simulation result. Here, y1 is a control amount when the parameter from the process parameter input unit 9 is used as it is as a parameter of the internal model 6 (that is, it is determined that the dead time Lp is large), and y2 is calculated by applying the PID adjustment rule. This is the control amount when the parameters of the internal model 6 are used (when it is determined that the dead time Lp is small).

【００７５】また、制御対象プロセス４０のゲインＫｐ
を４、時定数Ｔｐを２０秒、むだ時間Ｌｐを８．９２秒
とし、コントローラの動作としては、マニュアル設定入
力部１１に時定数連動比例定数β＝０．０５を設定した
ときの動作とし、その他のパラメータについては図５の
例と同様とする。β＝０．０５とした結果、臨界点比率
εはε＝０．４４６と算出される。図８から明らかなよ
うに、臨界点における制御量はぼぼ等しくなり、臨界点
比率εが適切に算出されていることが分かる。また、外
乱抑制効果に関しても図１の例と同等の効果を得ること
ができる。Further, the gain Kp of the controlled process 40
4, the time constant Tp is 20 seconds, the dead time Lp is 8.92 seconds, and the operation of the controller is the operation when the time constant interlocking proportional constant β = 0.05 is set in the manual setting input unit 11, Other parameters are the same as in the example of FIG. As a result of β = 0.05, the critical point ratio ε is calculated as ε = 0.446. As is clear from FIG. 8, the control amounts at the critical points are almost equal, and the critical point ratio ε is calculated appropriately. Further, with respect to the disturbance suppressing effect, the same effect as that of the example of FIG. 1 can be obtained.

【００７６】図７の例では複雑な計算アルゴリズムによ
り動作を決定しているが、このようなアルゴリズムはオ
ペレータにとっては事実上のブラックボックスになって
しまいトラブル発生時の対応が困難となり、また演算時
間が長く、必要とするメモリ容量が多くなるので、メモ
リ容量等の制約により複雑なアルゴリズムを使用できな
い場合には別の処理が必要となる。In the example of FIG. 7, the operation is determined by a complicated calculation algorithm. However, such an algorithm becomes a black box for the operator, which makes it difficult to deal with a trouble, and the calculation time is also long. Is long and requires a large amount of memory, so another process is required when a complicated algorithm cannot be used due to restrictions such as memory capacity.

【００７７】図９は本発明の他の実施例を示すＩＭＣ構
造のコントローラのブロック図であり、図１と同一の部
分には同一の符号を付してある。１０ｂは内部モデルパ
ラメータ切替算出部１０ａと同様の動作をし、ＰＩＤの
調整則を近似的に用いた内部モデル６のパラメータを算
出する内部モデルパラメータ簡略算出部、１３ａはフィ
ルタ時定数変更部１３と同様の動作をし、予め設定され
たむだ時間連動比例定数α及び時定数連動比例定数βに
より時定数Ｔ１、Ｔ２を算出するフィルタ時定数変更部
である。FIG. 9 is a block diagram of a controller having an IMC structure showing another embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. 10b performs the same operation as the internal model parameter switching calculation unit 10a, and calculates an internal model parameter simplified calculation unit that calculates the parameters of the internal model 6 that approximately uses the PID adjustment rule. 13a indicates a filter time constant changing unit 13. It is a filter time constant changing unit that performs the same operation and calculates the time constants T1 and T2 from the preset dead time interlocking proportional constant α and time constant interlocking proportional constant β.

【００７８】本実施例においては、計算アルゴリズムを
簡略化するため、むだ時間連動比例定数αを０．３、時
定数連動比例定数βを０．０５に予め設定する。これ
は、図７のマニュアル設定入力部１１にこれらのパラメ
ータを個別に設定する例に該当するので、臨界点比率ε
はβ＝０．０５と式（３７）よりε＝０．４５となる。In this embodiment, in order to simplify the calculation algorithm, the dead time interlocking proportional constant α is set to 0.3 and the time constant interlocking proportional constant β is set to 0.05 in advance. This corresponds to an example in which these parameters are individually set in the manual setting input unit 11 in FIG. 7, so the critical point ratio ε
Is β = 0.05 and ε = 0.45 from the equation (37).

【００７９】フィルタ時定数変更部１３ａには、上記の
むだ時間連動比例定数α＝０．３、時定数連動比例定数
β＝０．０５、臨界点比率ε＝０．４５が予め設定され
ており、フィルタ時定数変更部１３と同様にプロセスパ
ラメータ入力部９から入力された制御対象プロセスの時
定数Ｔｐ、むだ時間ＬｐがＬｐ／Ｔｐ≧εのときむだ時
間Ｌｐが大きいと判定し、Ｌｐ／Ｔｐ＜εのときむだ時
間Ｌｐが小さいと判定する。In the filter time constant changing unit 13a, the dead time interlocking proportional constant α = 0.3, the time constant interlocking proportional constant β = 0.05, and the critical point ratio ε = 0.45 are preset. Similarly to the filter time constant changing unit 13, the time constant Tp of the control target process input from the process parameter input unit 9 is determined to be large when the dead time Lp is Lp / Tp ≧ ε, and Lp / Tp is determined. When <ε, it is determined that the dead time Lp is small.

【００８０】そして、むだ時間Ｌｐが大きいと判定した
場合には、むだ時間Ｌｐに連動させる式（２４）、（２
５）を用いて時定数Ｔ１、Ｔ２を算出し、小さいと判定
した場合には時定数Ｔｐに連動させる式（２６）、（２
７）を用いて時定数Ｔ１、Ｔ２を算出する。この時定数
Ｔ１、Ｔ２がそれぞれ目標値フィルタ部２、目標値・外
乱フィルタ部４ａに出力されることにより、これらフィ
ルタ部の特性が決定される。When it is determined that the dead time Lp is large, the equations (24) and (2) linked with the dead time Lp are used.
5) is used to calculate the time constants T1 and T2, and when it is determined that they are small, the equations (26) and (2
7) is used to calculate the time constants T1 and T2. By outputting the time constants T1 and T2 to the target value filter unit 2 and the target value / disturbance filter unit 4a, respectively, the characteristics of these filter units are determined.

【００８１】次に、内部モデルパラメータ簡略算出部１
０ｂにも臨界点比率ε＝０．４５が予め設定されてお
り、内部モデルパラメータ算出部１０ｂはフィルタ時定
数変更部１３ａと同様に制御対象プロセスのむだ時間Ｌ
ｐの大小を判定する。そして、むだ時間Ｌｐが大きいと
判定した場合、図７の例と同様にプロセスパラメータ入
力部９から入力された制御対象プロセスのゲインＫｐ、
時定数Ｔｐ、むだ時間Ｌｐをそれぞれ内部モデル６のゲ
インＫｍ、時定数Ｔｍ、むだ時間Ｌｍとする。Next, the internal model parameter simplified calculation unit 1
The critical point ratio ε = 0.45 is preset in 0b, and the internal model parameter calculation unit 10b, like the filter time constant changing unit 13a, uses the dead time L of the control target process.
Determine the magnitude of p. Then, when it is determined that the dead time Lp is large, the gain Kp of the control target process input from the process parameter input unit 9 as in the example of FIG. 7,
The time constant Tp and the dead time Lp are respectively the gain Km of the internal model 6, the time constant Tm, and the dead time Lm.

【００８２】また、むだ時間Ｌｐが小さいと判定した場
合、図７の例と同様にＰＩＤの調整則を応用して内部モ
デル６のパラメータを演算するが、このとき以下のよう
な演算の簡略化を行う。図１０、１１はこの演算の簡略
化を説明するための図である。図１０は臨界点比率εを
横軸に、内部モデル６のゲインＫｍと制御対象プロセス
のゲインＫｐの比Ｋｍ／Ｋｐを縦軸にとったものであ
り、また図１１は内部モデル６の時定数Ｔｍと制御対象
プロセスの時定数Ｔｐの比Ｔｍ／Ｔｐを縦軸にとったも
のである。When it is determined that the dead time Lp is small, the parameters of the internal model 6 are calculated by applying the PID adjustment rule as in the example of FIG. 7. At this time, the following calculation is simplified. I do. 10 and 11 are diagrams for explaining simplification of this calculation. 10 shows the critical point ratio ε on the horizontal axis and the ratio Km / Kp between the gain Km of the internal model 6 and the gain Kp of the process to be controlled on the vertical axis, and FIG. 11 shows the time constant of the internal model 6. The vertical axis represents the ratio Tm / Tp between Tm and the time constant Tp of the process to be controlled.

【００８３】図１０において、曲線Ｅ１はＬｐ／Ｔｐを
変化させながら式（２８）を表したものであり、つまり
図７の例においてむだ時間Ｌｐが小さいときに算出され
る内部モデル６のゲインＫｍの様子を示している。ま
た、直線Ｅ２はＫｍ＝Ｋｐ、つまり図７の例又は本実施
例においてむだ時間Ｌｐが大きいときに算出される内部
モデル６のゲインＫｍの様子を示している。In FIG. 10, the curve E1 represents the equation (28) while changing Lp / Tp, that is, the gain Km of the internal model 6 calculated when the dead time Lp is small in the example of FIG. Is shown. A straight line E2 shows Km = Kp, that is, the gain Km of the internal model 6 calculated when the dead time Lp is large in the example of FIG. 7 or the present embodiment.

【００８４】臨界点比率ε＝０．４５は式（３７）より
求めたので、ゲインＫｍは連続性が成立しており、よっ
て直線Ｅ１とＥ２はε＝０．４５にて交差し、図に示す
ようにここが臨界点となる。このようなゲインＫｍの連
続性を維持しつつ、曲線Ｅ１を直線近似したのが直線Ｅ
３であり、その式は次式となる。 Ｋｍ＝（２．３２×Ｌｐ／Ｔｐ−０．０４４）×Ｋｐ ・・・（３９） これで、式（２８）を簡略化できたことになり、直線Ｅ
２とＥ３は実線で示すように臨界点を境に切り替わるよ
うになる。Since the critical point ratio ε = 0.45 is obtained from the equation (37), the gain Km has continuity, and therefore the straight lines E1 and E2 intersect at ε = 0.45, This is the critical point as shown. The straight line E is a straight line approximation of the curve E1 while maintaining such continuity of the gain Km.
3 and the formula is as follows. Km = (2.32 × Lp / Tp−0.044) × Kp (39) This means that Equation (28) can be simplified, and the straight line E
2 and E3 are switched at the critical point as a solid line.

【００８５】次に、図１１において、直線Ｆ１はＬｐ／
Ｔｐを変化させながら式（２２）を表したものであり、
つまり図７の例においてむだ時間Ｌｐが小さいときに算
出される内部モデル６の時定数Ｔｍの様子を示してい
る。また、直線Ｆ２はＴｍ＝Ｔｐ、つまり図７の例又は
本実施例においてむだ時間Ｌｐが大きいときに算出され
る内部モデル６の時定数Ｔｍの様子を示している。Next, in FIG. 11, the straight line F1 is Lp /
Expression (22) is expressed by changing Tp,
That is, in the example of FIG. 7, the state of the time constant Tm of the internal model 6 calculated when the dead time Lp is small is shown. The straight line F2 shows the state of Tm = Tp, that is, the time constant Tm of the internal model 6 calculated when the dead time Lp is large in the example of FIG. 7 or the present embodiment.

【００８６】時定数Ｔｍに関しては連続性が成立してい
ないが、これを時定数Ｔｍに関しても連続性が成立する
ようにして直線Ｆ１を直線近似したのが直線Ｆ３であ
り、その式は次式となる。 Ｔｍ＝（２．３２×Ｌｐ／Ｔｐ−０．０４４）×Ｔｐ ・・・（４０）Although the continuity is not established with respect to the time constant Tm, a straight line F3 is obtained by linearly approximating the straight line F1 so that the continuity is also established with respect to the time constant Tm. Becomes Tm = (2.32 * Lp / Tp-0.044) * Tp ... (40)

【００８７】また、内部モデル６のむだ時間Ｌｍに関し
ては式（２３）の係数が１．０１４とほぼ１に等しいの
で、次式とする。 Ｌｍ＝Ｌｐ ・・・（４１） このようにして、内部モデルパラメータ簡略算出部１０
ｂは、制御対象プロセスのむだ時間Ｌｐが小さい場合に
は、式（３９）〜（４１）よって内部モデル６のゲイン
Ｋｍ、時定数Ｔｍ、むだ時間Ｌｍを算出する。Further, regarding the dead time Lm of the internal model 6, since the coefficient of the equation (23) is 1.014, which is almost equal to 1, the following equation is used. Lm = Lp (41) In this way, the internal model parameter simplified calculation unit 10
When the dead time Lp of the process to be controlled is small, b calculates the gain Km, the time constant Tm, and the dead time Lm of the internal model 6 according to equations (39) to (41).

【００８８】そして、算出された内部モデル６のゲイン
Ｋｍ、時定数Ｔｍ、むだ時間Ｌｍが内部モデル記憶部６
ａに出力され記憶されることにより、内部モデル６が設
定される。以上のようにして、内部モデル６とフィルタ
の特性が設定され、このコントローラの動作が決定され
る。図１２は本実施例のコントローラを図８の例と同様
にタンク内の液面の高さの制御に使用したときの外乱抑
制性を示す図であり、臨界点における制御量ｙを求めた
シミュレーション結果である。Then, the calculated gain Km, time constant Tm, and dead time Lm of the internal model 6 are stored in the internal model storage unit 6.
The internal model 6 is set by being output to and stored in a. As described above, the characteristics of the internal model 6 and the filter are set, and the operation of this controller is determined. FIG. 12 is a diagram showing the disturbance suppressing property when the controller of the present embodiment is used for controlling the height of the liquid level in the tank similarly to the example of FIG. 8, and is a simulation for obtaining the control amount y at the critical point. The result.

【００８９】制御対象プロセス４０のゲインＫｐを４、
時定数Ｔｐを２０秒、むだ時間Ｌｐを９秒とし、その他
のパラメータについては図８の例と同様とする。図１２
から明らかなように、臨界点における制御量はぼぼ等し
くなり、臨界点が適切に算出されていることが分かる。
また、外乱抑制効果に関しても図１の例とほぼ同等の効
果を得ることができる。The gain Kp of the controlled process 40 is set to 4,
The time constant Tp is 20 seconds, the dead time Lp is 9 seconds, and other parameters are the same as those in the example of FIG. 12
As is clear from the above, the control amounts at the critical point are almost equal, and it is understood that the critical point is appropriately calculated.
Further, with respect to the disturbance suppressing effect, it is possible to obtain the same effect as that of the example of FIG.

【００９０】なお、図１、７、９の例では目標値フィル
タ部２を設けているが、目標値フィルタ部２は目標値ｒ
に対する追従性を目標値・外乱フィルタ部４ａと別個に
調整するためのもので、外乱ｄ、ｄｕに対する抑制性と
は関係がないので、外乱抑制性を改善する本発明におい
ては目標値フィルタ部２を設けない構成であっても良
い。Although the target value filter unit 2 is provided in the examples of FIGS. 1, 7, and 9, the target value filter unit 2 uses the target value r.
The target value / disturbance filter section 4a is adjusted separately from the target value / disturbance filter section 4a, and has no relation to the suppression characteristics for the disturbances d and du. The configuration may not be provided.

【００９１】また、図７、９の例ではフィルタ時定数変
更部１３、１３ａがむだ時間Ｌｐ又は時定数Ｔｐに応じ
てフィルタ時定数を自動変更しているが、これにより制
御の不安定化を回避し、コントローラとしての汎用性を
向上させることができる。すなわち、目標値フィルタ部
２、目標値・外乱フィルタ部４ａは制御対象プロセスと
内部モデル６の誤差に起因する制御の不安定化を回避す
るためのものであり、プロセスを特定しない汎用目的の
コントローラでは制御対象プロセスと内部モデル６の誤
差率を適当に一定の値に見積もってこれらのフィルタ時
定数を設定する。誤差率を一定に見積もる結果、フィル
タ時定数はむだ時間Ｌｐ又は時定数Ｔｐに比例して設定
される。In the examples of FIGS. 7 and 9, the filter time constant changing units 13 and 13a automatically change the filter time constant according to the dead time Lp or the time constant Tp, but this makes the control unstable. This can be avoided and the versatility of the controller can be improved. That is, the target value filter unit 2 and the target value / disturbance filter unit 4a are for avoiding destabilization of control due to an error between the process to be controlled and the internal model 6, and are general-purpose controllers that do not specify the process. Then, these filter time constants are set by appropriately estimating the error rate between the process to be controlled and the internal model 6 to constant values. As a result of constant estimation of the error rate, the filter time constant is set in proportion to the dead time Lp or the time constant Tp.

【００９２】このようなコントローラにおいて、例えば
最初に想定したプロセスと異なる制御対象プロセスにコ
ントローラを対応させる場合には（つまり、プロセスパ
ラメータ中のゲインＫｐ、むだ時間Ｌｐ、時定数Ｔｐが
変更される）、フィルタ時定数もそれに応じて変更され
なければならないが、本発明のようにフィルタ時定数を
むだ時間Ｌｐ又は時定数Ｔｐに比例させて自動変更する
ことは、上記汎用コントローラの条件に対応しているこ
とを意味し、これによりコントローラとしての汎用性を
向上させている。In such a controller, for example, when the controller is associated with a control target process different from the initially assumed process (that is, the gain Kp, the dead time Lp, and the time constant Tp in the process parameters are changed). Although the filter time constant must be changed accordingly, automatically changing the filter time constant in proportion to the dead time Lp or the time constant Tp as in the present invention corresponds to the condition of the general-purpose controller. This means that the versatility of the controller is improved.

【００９３】[0093]

【発明の効果】本発明によれば、内部モデルパラメータ
算出部がＰＩＤの調整則を応用した内部モデルのパラメ
ータを算出することにより内部モデルの設定が行われる
ので、むだ時間が時定数に比べて小さい制御対象プロセ
スに対してもＰＩＤと同等の外乱抑制性を得ることがで
き、ＩＭＣの制御アルゴリズムを常時適用することが最
良となり、ＰＩＤとＩＭＣを必要に応じて切り替える必
要がなくなる。また、外乱抑制性が向上したことによ
り、専門的知識のないオペレータが外乱抑制性の最適調
整を行う作業負担を軽減することができる。According to the present invention, the internal model is set by the internal model parameter calculation unit calculating the parameters of the internal model to which the PID adjustment rule is applied, so that the dead time is compared with the time constant. It is possible to obtain the same disturbance suppression property as PID even for a small control target process, it is best to always apply the control algorithm of IMC, and it is not necessary to switch PID and IMC as necessary. Further, since the disturbance suppression property is improved, it is possible to reduce the work load of the operator who does not have the specialized knowledge to perform the optimum adjustment of the disturbance suppression property.

【００９４】また、臨界点算出部がしきい値である臨界
点比率を算出し、内部モデルパラメータ切替算出部がこ
の臨界点比率に基づいて制御対象プロセスのむだ時間の
大小判定を行い、むだ時間が大きいとプロセスパラメー
タを内部モデルのパラメータとし、むだ時間が小さいと
ＰＩＤの調整則を用いた内部モデルのパラメータを算出
することにより、内部モデルの設定が行われるので、オ
ペレータがプロセスのむだ時間を見積もってＰＩＤの調
整則を利用するかどうかを判断する必要がなくなる。ま
た、むだ時間が小さいプロセスに対してもＰＩＤと同等
の外乱抑制性を得ることができ、外乱抑制性が向上した
ことによりオペレータが外乱抑制性の最適調整を行う作
業負担を軽減することができる。Further, the critical point calculation unit calculates a critical point ratio which is a threshold value, and the internal model parameter switching calculation unit determines the size of the dead time of the control target process based on this critical point ratio to determine the dead time. Is large, the process parameter is used as the internal model parameter, and when the dead time is small, the internal model is set by calculating the internal model parameter using the PID adjustment rule. It is not necessary to estimate and determine whether to use the PID adjustment rule. Further, it is possible to obtain the disturbance suppressing property equivalent to that of the PID even for a process with a short dead time, and it is possible to reduce the work load for the operator to optimally adjust the disturbance suppressing property because the disturbance suppressing property is improved. .

【００９５】また、内部モデルパラメータ簡略算出部が
予め設定された臨界点比率に基づいて制御対象プロセス
のむだ時間の大小判定を行い、むだ時間が大きいとプロ
セスパラメータを内部モデルのパラメータとし、むだ時
間が小さいとＰＩＤの調整則を近似的に用いた内部モデ
ルのパラメータを算出することにより、内部モデルの設
定が行われるので、臨界点比率と内部モデルのパラメー
タの算出の簡略化を図ることができ、演算時間を短縮し
メモリ容量を削減することができる。また、オペレータ
がプロセスのむだ時間を見積もってＰＩＤの調整則を利
用するかどうかを判断する必要がなくなり、演算アルゴ
リズムの簡略化でトラブル発生時のオペレータの作業負
担を軽減することができる。Further, the internal model parameter simple calculation unit determines the size of the dead time of the controlled process based on the preset critical point ratio. If the dead time is large, the process parameter is taken as the parameter of the internal model and the dead time is set. If the value is small, the internal model is set by calculating the parameters of the internal model that approximately uses the PID adjustment rule, so that the calculation of the critical point ratio and the parameters of the internal model can be simplified. The calculation time can be shortened and the memory capacity can be reduced. In addition, the operator does not need to estimate the dead time of the process to determine whether to use the PID adjustment rule, and the operation algorithm can be simplified to reduce the work load on the operator when a trouble occurs.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】 本発明の１実施例を示すＩＭＣ構造のコント
ローラのブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a controller having an IMC structure showing an embodiment of the present invention.

【図２】 図１のコントローラを用いた制御系のブロッ
ク線図である。FIG. 2 is a block diagram of a control system using the controller of FIG.

【図３】 図２を変形したブロック線図である。FIG. 3 is a block diagram obtained by modifying FIG.

【図４】 ＰＩＤコントローラを用いた制御系のブロッ
ク線図である。FIG. 4 is a block diagram of a control system using a PID controller.

【図５】 ＰＩＤ及び図１のコントローラの外乱抑制性
を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing disturbance suppressing properties of the PID and the controller of FIG. 1.

【図６】 ＰＩＤ及び従来のＩＭＣコントローラの外乱
抑制性を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing disturbance suppressing properties of a PID and a conventional IMC controller.

【図７】 本発明の他の実施例を示すＩＭＣ構造のコン
トローラのブロック図である。FIG. 7 is a block diagram of a controller having an IMC structure according to another embodiment of the present invention.

【図８】 図７のコントローラの外乱抑制性を示す図で
ある。FIG. 8 is a diagram showing the disturbance suppressing property of the controller of FIG. 7.

【図９】 本発明の他の実施例を示すＩＭＣ構造のコン
トローラのブロック図である。FIG. 9 is a block diagram of an IMC structure controller according to another embodiment of the present invention.

【図１０】 内部モデルパラメータ簡略算出部における
演算の簡略化を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining simplification of calculation in an internal model parameter simplification calculation unit.

【図１１】 内部モデルパラメータ簡略算出部における
演算の簡略化を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining simplification of calculation in an internal model parameter simplification calculation unit.

【図１２】 図９のコントローラの外乱抑制性を示す図
である。FIG. 12 is a diagram showing the disturbance suppressing property of the controller of FIG. 9.

【図１３】 従来のＩＭＣコントローラを用いた制御系
のブロック線図である。FIG. 13 is a block diagram of a control system using a conventional IMC controller.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

２…目標値フィルタ部、４…操作量演算部、６ａ…内部
モデル記憶部、６ｂ…内部モデル出力演算部、９…プロ
セスパラメータ入力部、１０…内部モデルパラメータ算
出部、１０ａ…内部モデルパラメータ切替算出部、１０
ｂ…内部モデルパラメータ簡略算出部、１２…臨界点算
出部、１３…フィルタ時定数変更部、１３ａ…フィルタ
時定数変更部。2 ... Target value filter unit, 4 ... Manipulation amount calculation unit, 6a ... Internal model storage unit, 6b ... Internal model output calculation unit, 9 ... Process parameter input unit, 10 ... Internal model parameter calculation unit, 10a ... Internal model parameter switching Calculator, 10
b ... Internal model parameter simplified calculation unit, 12 ... Critical point calculation unit, 13 ... Filter time constant changing unit, 13a ... Filter time constant changing unit.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 制御の目標値から制御対象プロセスに出
力する操作量を演算し、制御対象プロセスを数式表現し
た内部モデルにて制御結果である制御対象プロセスの制
御量に相当する参照制御量を演算し、制御量と参照制御
量との差をフィードバックすることにより制御を行うＩ
ＭＣ構造のコントローラにおいて、 入力された制御の目標値を伝達関数が時間遅れの特性で
出力する目標値フィルタ部と、 この目標値フィルタ部の出力からフィードバック量を減
算する第１の減算処理部と、 この第１の減算処理部の出力を伝達関数が時間遅れの特
性で出力する目標値・外乱フィルタ部、内部モデルのパ
ラメータに基づいて前記目標値・外乱フィルタ部の出力
から操作量を演算して出力する操作部からなる操作量演
算部と、 前記内部モデルのパラメータを記憶する内部モデル記憶
部と、 前記内部モデルのパラメータに基づいて前記操作量から
参照制御量を演算する内部モデル出力演算部と、 制御対象プロセスの制御量から前記内部モデル出力演算
部から出力された参照制御量を減算して前記フィードバ
ック量を出力する第２の減算処理部と、 制御対象プロセスをモデル同定して得られたプロセスパ
ラメータからＰＩＤの調整則を用いた内部モデルのパラ
メータを算出し前記内部モデル記憶部に記憶させる内部
モデルパラメータ算出部とを有することを特徴とするコ
ントローラ。1. A reference control amount corresponding to a control amount of a control target process, which is a control result, is calculated by calculating an operation amount to be output to a control target process from a control target value, and using an internal model expressing the control target process by a mathematical expression. Control is performed by calculating and feeding back the difference between the control amount and the reference control amount I
In a controller having an MC structure, a target value filter unit that outputs a target value of input control with a characteristic of a time delay of a transfer function, and a first subtraction processing unit that subtracts a feedback amount from the output of the target value filter unit. , A target value / disturbance filter unit that outputs the output of the first subtraction processing unit with a time delay characteristic of the transfer function, and calculates an operation amount from the output of the target value / disturbance filter unit based on the parameters of the internal model. An operation amount calculation unit including an operation unit that outputs the internal model, an internal model storage unit that stores parameters of the internal model, and an internal model output calculation unit that calculates a reference control amount from the operation amount based on the parameters of the internal model. And subtracting the reference control amount output from the internal model output calculation unit from the control amount of the controlled process, and outputting the feedback amount. And the internal model parameter calculation unit for calculating the parameters of the internal model using the PID adjustment rule from the process parameters obtained by model-identifying the process to be controlled and storing the parameters in the internal model storage unit. A controller characterized by that. 【請求項２】 制御の目標値から制御対象プロセスに出
力する操作量を演算し、制御対象プロセスを数式表現し
た内部モデルにて制御結果である制御対象プロセスの制
御量に相当する参照制御量を演算し、制御量と参照制御
量との差をフィードバックすることにより制御を行うＩ
ＭＣ構造のコントローラにおいて、 入力された目標値を第１の時定数によって決定される特
性で出力する目標値フィルタ部と、 この目標値フィルタ部の出力からフィードバック量を減
算する第１の減算処理部と、 この第１の減算処理部の出力を第２の時定数によって決
定される特性で出力する目標値・外乱フィルタ部、内部
モデルのパラメータに基づいて前記目標値・外乱フィル
タ部の出力から操作量を演算して出力する操作部からな
る操作量演算部と、 前記内部モデルのパラメータを記憶する内部モデル記憶
部と、 前記内部モデルのパラメータに基づいて前記操作量から
参照制御量を演算する内部モデル出力演算部と、 制御対象プロセスの制御量から前記内部モデル出力演算
部から出力された参照制御量を減算して前記フィードバ
ック量を出力する第２の減算処理部と、 前記第１、第２の時定数設定のためのパラメータに基づ
き制御対象プロセスのむだ時間の大小判定におけるしき
い値である臨界点比率を算出する臨界点算出部と、 前記臨界点比率、制御対象プロセスをモデル同定して得
られたプロセスパラメータに基づいて前記むだ時間の大
小判定を行い、むだ時間が大きい場合はプロセスパラメ
ータ中のむだ時間に応じて前記第１、第２の時定数を算
出し、むだ時間が小さい場合はプロセスパラメータ中の
時定数に応じて前記第１、第２の時定数を算出するフィ
ルタ時定数変更部と、 前記臨界点比率、プロセスパラメータに基づいて前記む
だ時間の大小判定を行い、むだ時間が大きい場合はプロ
セスパラメータをそのまま内部モデルのパラメータとし
て前記内部モデル記憶部に記憶させ、むだ時間が小さい
場合はプロセスパラメータからＰＩＤの調整則を用いた
内部モデルのパラメータを算出し前記内部モデル記憶部
に記憶させる内部モデルパラメータ切替算出部とを有す
ることを特徴とするコントローラ。2. A reference control amount corresponding to the control amount of the control target process, which is a control result, is calculated by calculating an operation amount to be output to the control target process from a control target value and using an internal model expressing the control target process by a mathematical expression. Control is performed by calculating and feeding back the difference between the control amount and the reference control amount I
In a controller having an MC structure, a target value filter unit that outputs an input target value with a characteristic determined by a first time constant, and a first subtraction processing unit that subtracts a feedback amount from the output of this target value filter unit. And a target value / disturbance filter unit that outputs the output of the first subtraction processing unit with the characteristics determined by the second time constant, and operates from the output of the target value / disturbance filter unit based on the parameters of the internal model. An operation amount calculation unit including an operation unit that calculates and outputs an amount, an internal model storage unit that stores parameters of the internal model, and an internal that calculates a reference control amount from the operation amount based on the parameters of the internal model. The model output calculation unit and the feedback by subtracting the reference control amount output from the internal model output calculation unit from the control amount of the control target process And a critical point for calculating a critical point ratio, which is a threshold value in the determination of the dead time of the controlled process, based on the parameters for setting the first and second time constants. Calculating unit, the critical point ratio, to determine the size of the dead time based on the process parameters obtained by model identification of the process to be controlled, if the dead time is large, depending on the dead time in the process parameters A filter time constant changing unit that calculates the first and second time constants and, if the dead time is small, calculates the first and second time constants according to the time constant in the process parameter; and the critical point ratio. The size of the dead time is determined based on the process parameter. If the dead time is large, the process parameter is used as it is as the parameter of the internal model. And an internal model parameter switching calculation unit that stores the internal model parameter using a PID adjustment rule when the dead time is small and stores the internal model parameter in the internal model storage unit. The controller to do. 【請求項３】 制御の目標値から制御対象プロセスに出
力する操作量を演算し、制御対象プロセスを数式表現し
た内部モデルにて制御結果である制御対象プロセスの制
御量に相当する参照制御量を演算し、制御量と参照制御
量との差をフィードバックすることにより制御を行うＩ
ＭＣ構造のコントローラにおいて、 入力された目標値を第１の時定数によって決定される特
性で出力する目標値フィルタ部と、 この目標値フィルタ部の出力からフィードバック量を減
算する第１の減算処理部と、 この第１の減算処理部の出力を第２の時定数によって決
定される特性で出力する目標値・外乱フィルタ部、内部
モデルのパラメータに基づいて前記目標値・外乱フィル
タ部の出力から操作量を演算して出力する操作部からな
る操作量演算部と、 前記内部モデルのパラメータを記憶する内部モデル記憶
部と、 前記内部モデルのパラメータに基づいて前記操作量から
参照制御量を演算する内部モデル出力演算部と、 制御対象プロセスの制御量から前記内部モデル出力演算
部から出力された参照制御量を減算して前記フィードバ
ック量を出力する第２の減算処理部と、 制御対象プロセスのむだ時間の大小判定におけるしきい
値である臨界点比率、制御対象プロセスをモデル同定し
て得られたプロセスパラメータに基づいて前記むだ時間
の大小判定を行い、むだ時間が大きい場合はプロセスパ
ラメータ中のむだ時間に応じて前記第１、第２の時定数
を算出し、むだ時間が小さい場合はプロセスパラメータ
中の時定数に応じて前記第１、第２の時定数を算出する
フィルタ時定数変更部と、 前記臨界点比率、プロセスパラメータに基づいて前記む
だ時間の大小判定を行い、むだ時間が大きい場合はプロ
セスパラメータをそのまま内部モデルのパラメータとし
て前記内部モデル記憶部に記憶させ、むだ時間が小さい
場合はプロセスパラメータからＰＩＤの調整則を近似的
に用いた内部モデルのパラメータを算出し前記内部モデ
ル記憶部に記憶させる内部モデルパラメータ簡略算出部
とを有することを特徴とするコントローラ。3. A reference control amount corresponding to the control amount of the control target process, which is a control result, is calculated by calculating an operation amount to be output to the control target process from a control target value, and using an internal model expressing the control target process by a mathematical expression. Control is performed by calculating and feeding back the difference between the control amount and the reference control amount I
In a controller having an MC structure, a target value filter unit that outputs an input target value with a characteristic determined by a first time constant, and a first subtraction processing unit that subtracts a feedback amount from the output of this target value filter unit. And a target value / disturbance filter unit that outputs the output of the first subtraction processing unit with the characteristics determined by the second time constant, and operates from the output of the target value / disturbance filter unit based on the parameters of the internal model. An operation amount calculation unit including an operation unit that calculates and outputs an amount, an internal model storage unit that stores parameters of the internal model, and an internal that calculates a reference control amount from the operation amount based on the parameters of the internal model. The model output calculation unit and the feedback by subtracting the reference control amount output from the internal model output calculation unit from the control amount of the control target process A second subtraction processing unit for outputting the critical point ratio, which is a threshold value in determining the size of the dead time of the control target process, and the dead time of the dead time based on the process parameters obtained by model-identifying the control target process. If the dead time is large, the first and second time constants are calculated according to the dead time in the process parameters. If the dead time is small, the first and second time constants are calculated according to the time constant in the process parameters. A filter time constant changing unit that calculates the first and second time constants, and the size of the dead time is determined based on the critical point ratio and the process parameter. If the dead time is large, the process parameter is directly used as the internal model parameter. Is stored in the internal model storage unit, and if the dead time is short, the PID adjustment rule is approximately used from the process parameters. An internal model parameter simplified calculation unit that calculates a parameter of a partial model and stores it in the internal model storage unit.