JPS635401A - プログラム温度調節器の比例制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の分野） 本発明は、例えば、電気炉において、比例制御によって
炉内温度が予めプログラムした目標温度になるように電
気ヒータへの通電量を制御するといったように、予めプ
ログラムされた目標温度と温度センサによって検出され
た被制御物の現在温度との偏差ｅと、 予め設定する比例帯Ｐｂ［単位グＣ］と、　・前記偏差
ｅが０の場合の操作ｍＭφ［単位二％］とに基づき、制
御回路により比例操作量Ｍｐ［単位：％］を、 Ｍ　ｐ＝　（１００／　Ｐ　ｂ）　ｘ　ｅ＋　Ｍφとし
て演算して出力し、 前記比例操作量Ｍｐに応じて制御対象物の動作を操作器
により制御するプログラム温度調節器の比例制御方法に
関する。

（従来技術とその問題点） 従来のこの種の比例制御方法では、現在温度が目標温度
から変化したときに、目標温度に迅速に復帰できるよう
にするため、第４図に示すように、目標温度近くでのゲ
イン、即ち、単位温度に対する操作量が大きくなるよう
に比例帯Ｐｂを狭くしていた。

しかしながら、このような従来方法の場合では、比例定
数が一定の状態で操作量が変化するように制御するもの
であるため、比例帯Ｐｂの上下限近くでのゲインも大き
く、目標温度から大きく外れて偏差が大きいときに、操
作量が大きく変化しながら目標温度に近付くことになり
、不測にオーバーシュートを生じてしまう欠点があった
。

このようなオーバーシュートを回避するためには、第５
図に示すように、比例帯Ｐｂの上下限でのゲインを小さ
くできるように比例帯ｐｂを大きくすることが好ましい
が、この場合、前述の場合とは逆に、目標温度近くでの
ゲインが小さくなるために、制御の応答速度が低下して
目標温度への復帰が遅くなり、目標温度に安定維持する
までに時間がかかってしまう欠点があった。

（発明の目的） 本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、偏差が大きい場合におけるオーバーシュートを回避
できながら、偏差が小さい場合には目標温度に迅速に復
帰して、温度制御を安定状態で良好に行なえるようにす
ることを目的とする。

（発明の構成と効果） 本発明は、このような目的を達成するために、冒頭に記
載したプログラム温度調節器の比例制御方法における制
御回路において、 現在温度と目標温度との相対関係を判別し、前記現在温
度が前記目標温度に近い程そのゲインが大きくなりかつ
比例帯の上下限に近付く程そのゲインが小さくなる比例
定数ｆ（ｋ）を演算するとともに、比例操作量Ｍりを連
続的に変化する補正量ｆ（ｃ）［単位−％〕を演算し、 前記比例操作量Ｍりを、 Ｍり＝　（１００／　Ｐ　ｂ）ｘ　ｅｘ　ｆ（ｋ）＋　
Ｍφ十ｆ（ｃ）として演算して出力することを特徴とす
る。

この構成によれば、偏差が大きくて現在温度が比例帯の
上下限に近付けば近付く程比例定数が小さくなり、単位
温度に対する操作量の変化、即ち、ゲインを小さくでき
、そして、偏差が小さくて現在温度が目標温度に近い状
態では、比例定数が大きくなってゲインを大きくできる
。

したがって、偏差が大きくて現在温度が比例帯の上下限
に近いときには、ゲインが小さいから、目標温度に急激
に復帰動作することを抑制できて不θすのオーバーシュ
ートの発生を防止できるようになった。

しかも、偏差が小さくて現在温度が目標温度に近い状態
では、ゲインが大きいから、制御の応答速度が大になっ
て目標温度に迅速に復帰でき、全体として、オーバーシ
ュートを発生することなく、温度制御を安定状態で良好
に行なえるようになった。

（実施例の説明） 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。第１図は、本発明の実施例に係るプログラム温度
調節器の比例制御方法を示すブロック図である。この図
において、１は、被制御物としての電気炉の内部の温度
を検出する温度センサ、２は設定操作部（キーボード）
であり、この設定操作部２に対する入力操作により、目
標温度を予めプログラムしたり、また、比例帯Ｐｂ［単
位９℃］や偏差ｅが０の場合の操作量Ｍφ［単位−％］
、更には、比例定数ｆ　（ｋ）としてのに、、に、、に
３（但し、ｋ、＜　ｋ、＜　ｋｌ、但し、いずれも負の
数値である）、ならびに、後述する領域Ａ　＋　、　Ａ
　ｔ　、　Ａ　ａ　、Ａ　−、Ａ　ｓどうしの境界で比
例操作量Ｍｐを連続的に変化するための補正量ｆ（ｃ）
［単位二％］としてのＣ＋、Ｃｔ、Ｃ３それぞれを予め
入力して内部メモリ（図示せず）に旧柄しておくもので
ある。

３は制御回路であり、前記温度センサｌから入力される
現在温度と、前記設定操作部２から入力された各種設定
値とに基づき、比例操作量１ｖＩｐを演算して操作器４
に出力し、その比例操作量Ｍｐに応じて操作器４を制御
操作し、電気炉内に備えられるヒータ５の加熱量を制御
するように構成されている。前記操作器４は、例えば、
電磁開閉器で構成され、その単位時間当たりの通電時間
を調節することによりヒータ５の加熱量を制御するよう
に構成されるものである。

以下、本発明方法につき、第２図のフローチャートを用
いて説明する。

先ず、温度センサ１によって検出された電気炉内の現在
温度を入力しくＳｌ）、その現在温度と予めプログラム
された目標温度との偏差ｅを算出する（Ｓ２）。

次いで、現在温度が目標温度に近い領域Ａ３（第３図参
照）にあるかどうかを判断しくＳ３）、その領域Ａ３に
あれば、ステップＳ４に移行し、比例定数として最もゲ
インが大きいに１を、そして、補正量としてｃｌをそれ
ぞれ内部メモリから読み出す。

現在温度が上述の近い領域Ａ３に無ければ、ステップＳ
３からステップｓ５に移行して、偏差がやや大きい領域
Ａ２またはＡ４にあるかどうかを判断し、この領域Ａ、
またはＡ４にあれば、ステップＳ６に移行し、比例定数
として前記に、よりもゲインが小さいに、を、そして補
正量としてＣ１をそれぞれ内部メモリから読み出す。

現在温度が前記領域Ａ２およびＡ４のいずれにも無けれ
ば、偏差が最も大きい領域Ａ１またはＡ５にあると判断
し、しかる後にステップｓ７に移行し、比例定数として
前記に、よりもゲインが小さいに３を、そして、補正量
としてＣ３をそれぞれ読み出す。

上述のようにして現在温度と目標温度との相対関係を判
別し、所定の比例定数ｆ（ｋ）（ｋ、、に、、に３のう
ちのいずれか）と補正量ｆ（ｃ）（ｃ＋、ｃｚ、Ｃ３の
うちのいずれか）とを読み出した後、ステップｓ８に移
行し、ステップＳ２で算出された現在温度と目標温度と
の偏差ｅと、予め設定されている比例帯Ｐｂ［単位：℃
］と、上記比例定数ｆ（ｋ）および補正ｆｆ１ｆ（ｃ）
と、偏差ｅが０の場合の桑作１ｔＭφ［単位：％］とに
基づき、比例操作量Ｍりを、 Ｍ　ｐ＝　（１００／　Ｐ　ｂ）ｘ　ｅｘ　ｆ（ｋ）＋
　Ｍφ＋ｆ（ｃ）として演算して操作器４に出力し、そ
の後にステップＳ１に戻し、前述同様の処理を繰り返す
。

以上の処理を行なう結果、第３図に示すように、偏差ｅ
が大きくて現在温度が比例帯の上下限近く（領域Ａ、、
Ａ５）にあれば比例操作量Ｍｐのゲインを小さく、かつ
、それよりも目標温度に現在温度が近くなれば（領域Ａ
２．Ａ４）、比例操作量Ｍｐのゲインを大きくし、そし
て、現在温度が目標温度の近くになれば（領域Ａ３）、
比例操作量Ｍｐのゲインが最大になるようにできる。

上記実施例では、電気炉の場合について説明したが、本
発明としては、例えば、プラスチック成形機における樹
脂溶融のためのバンドヒータの温度制御とか、更には、
冷却装置における温度制御など各種の用途に適用できる
。

上記実施例では、比例帯の領域を５分割しているが、本
発明としては、６分割以上に細分割するようにしても良
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係るプログラム温度調節器
の比例制御方法を示すブロック図、第２図は、本発明方
法を説明するフローチャート、第３図は、比例操作量と
比例帯との関係を示すグラフ、第４図は、従来例の比例
操作量と比例帯との関係を示すグラフ、第５図は、比較
例の比例操作量と比例帯との関係を示すグラフである。 ｌ・・・温度センサ、 ３・・・制御回路、 ４・・操作器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）予めプログラムされた目標温度と温度センサによ
   って検出された被制御物の現在温度との偏差ｅと、 予め設定する比例帯Ｐｂ［単位：℃］と、 前記偏差ｅが０の場合の操作量Ｍφ［単位：％］とに基
   づき、制御回路により比例操作量Ｍｐ［単位：％］を、 Ｍｐ＝（１００／Ｐｂ）×ｅ＋Ｍφ として演算して出力し、 前記比例操作量Ｍｐに応じて制御対象物の動作を操作器
   により制御するプログラム温度調節器の比例制御方法で
   あって、 前記制御回路において、前記現在温度と前記目標温度と
   の相対関係を判別し、前記現在温度が前記目標温度に近
   い程そのゲインが大きくなりかつ前記比例帯の上下限に
   近付く程そのゲインが小さくなる比例定数ｆ（ｋ）を演
   算するとともに、前記比例操作量Ｍｐを連続的に変化す
   る補正量ｆ（ｃ）［単位：％］を演算し、 前記比例操作量Ｍｐを、 Ｍｐ＝（１００／Ｐｂ）×ｅ×ｆ（ｋ）＋Ｍφ＋ｆ（ｃ
   ）として演算して出力することを特徴とするプログラム
   温度調節器の比例制御方法。