JPH01240902A

JPH01240902A - 調節計

Info

Publication number: JPH01240902A
Application number: JP6794388A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Azegami; 畔上　忠
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1988-03-22
Filing date: 1988-03-22
Publication date: 1989-09-26

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉この発明は、設定値とプロセス量との面差に比例、積分
演算を行って操作量を演算する調節計に関し、特に追値
制御形の調節計の制御特性の改善に関するものである。

〈従来技術〉第４図にプロセス制御を行う追値制御形の調節計の構成
を示す。第４図において、温度等のプロセス量は入力部
１に入力されてデジタル信号に変換される。また、設定
値はファイル２に格納されたデータに基づいて設定部３
により発生される。

このプロセス量と設定値は偏差演算部４に入力されてこ
れらの偏差が演算される。この偏差は比例演算部５、積
分演算部６、微分演算部７にそれぞれ入力されてＰＩＤ
演算が実行される。これらの演算部の演算パラメータは
パラメータ設定部８により与えられる。比例演算部５、
積分演算部６、微分演算部７の出力は加算器９に入力さ
れて加算され、出力部１ｏで４〜２０ｍＡ等のアナログ
信号に変換されて、操作対象（図示せず）に出力される
。出力部１０にはパラメータ設定部から操作量の上下限
データが入力され、このデータにより操作量か規制され
る場合もある。設定部３が発生する設定値はファイル２
に格納されたデータに基づいて発生される。これらのデ
ータは設定値の変化パターンに応じて複数のセグメント
に分割されて格納されている。第５図にファイル２に格
納されるデータの構成のうち設定値が一定の比率で変化
する追値区間のセグメントの構成を示す。これらのデー
タは設定値の開始点を示すＳＳＰ、終了点を示すＩ’　
Ｓ　Ｐ、経過時間を示すＴＩＭＥから構成される。設定
部３は設定値をＳＳＰからＴ　Ｓ　ＰまでＴＩＭＥ時間
かけて直線的に変化させる０例えば、第６図（Ａ）は０
℃から４００°Ｃまで時間０で変化させ。（Ｂ）はＯ′
Ｃから４００°Ｃまで１８．００秒かけて変化させる。

第６図に制御の一例を示す。第６図（Ａ＞は第５図（Ａ
＞の設定データに対応するものであり、時刻ｔ１で設定
値１−１を急上昇させる。その為、偏差が大きくなり、
比例出力１２、積分出力１３、微分出力１４共に増大す
る。その為、操作量１５、プロセス量１６共に上昇し、
やがて操作量はプロセス量の増大による偏差の減少と共
に減少する。

時刻ｔ２で設定値とプロセス量が一致し、制御は安定す
る。この様な制御では、プロセス量が設定値に近づく過
程でオーバーシュートが発生する事はないが、事実−１
−無制御状態になるなめに問題か残る。

第６図（Ｂ）の制御は第５図（Ｂ）の設定デー・夕に対
応するものであり１１時刻ｔ３から設定値１１を徐々に
上昇させる。プロセス量１２は設定値１１に追従して上
昇する。すなわち、プロセス茨１２は設定値１１に対し
て一定の偏差を維持しながら変化する。この偏差は微少
かつ一定なので、比例出力、微分出力はいずれら極小に
なり、操作量はほとんど積分出力によって与えられる。

操作量の変化分をΔＯＩＮ　、ｆＪｉｊ差をＤＶとする
と、Δ０ｔｌＴ＝ＤＶ＊Δｔ／　（ｐＢ＊’ｒ”、）・
・・・・・・・・・・・（１） Δｔ：時間変化分Ｐ８：比例帯定数Ｔ　：積分時間定数 ■ で与えられる。ΔＳＰを設定値の変化分とし、Ｇ−ΔＳ
Ｐ／ΔＯＵＴとすると、前記（１）式からＤＶ＝　（Ｐａ　＊’Ｔ’ｉ　／Ｇ）＊　（ΔＳＰ／Δ
ｔ）になる。この式にＰＢ＝５％、Ｔｉ　＝９Ｏ８、Δ
ＳＰ／Δｔ　＝　１．　ＯＯ％／１８００Ｓ、Ｇ＝２を
代入すると、ＤＶ＝０．１２％になる。プロセス量１２
は設定値１１に対してこの偏差ＤＶを維持しながら追従
する。この偏差ＤＶは積分されて操作量は徐々に上昇す
る。すなわち、操（１４はほとんんと積分演算によって
与えられる。

〈発明が解決すべき課題〉しかし７ながらこの様な調節計には、追値区間から定値
区間に移行する点でオーバーシュートが発生するという
課題があった。すなわち、追値区間から定値区間に移行
する時点ｔ４では、プロセス量がオーバーシュートする
。この様子を第７図に詳しく示す、第７図（Ａ）に示す
ように、時点ｔ、４まではプロセス量１２は設定値１１
に追従して上昇し、（Ｂ）のように積分出力１３及び操
作量１５も上昇する。（Ｃ）の比例出力１２はほぼ一定
であり、（Ｄ）のように微分出力は発生しない。時点ｔ
４で比例出力１２は減少を始めるが、積分出力は依然と
して増加するために操作ｊｉｔ１．５の減少は十分でな
く、プロセス量は増加する。プロセス量がＴＳＰを越え
る時点ｔ５で初めて積分出力１３は減少を初め、比例出
力１２、微分出力１４は負方向に変化するが、プロセス
量１２の上昇をとめるには十分ではなく、オーバーシュ
ートが発生する。プロセス量１２は時点上〇で初めて安
定する。このように、設定値を徐々に増加させて制御性
を良くしようとすると、かえってオーバーシュートが発
生するという課題があった。

〈発明の目的〉この発明の目的は、オーバーシュートが発生しない調節
計を提供する事にある。

く課題を解決する為の手段〉前記課題を解決する為に本発明では、追値区間から定値
区間に移行する際に、追値区間の終端近劣を判定部によ
り検出し、この判定部の出力により終端近劣から定値区
間が始まるまでの間積分定数を所定倍にして積分演算を
実行する事によって、積分動作を抑制するようにしたも
のである。

〈実施例〉第１図に本発明にかかる調節胴の一実施例を示す。なお
、第４図と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略す
る６第１図において、２０は判定部であり、ファイル２
に格納されたデータのうち終了点ＴＳＰ及び設定値が入
力され、追値区間の終端近劣を検出する。２Ｊは乗算部
であり、パラメータ設定部８に格納された積分定数及び
判定部２０の出力が入力され、その出力は積分演算部６
に人力される。

次に、この実施例の動作を第２図フローチャー１・に基
づいて説明する。このフローは制御周期ごとく例えば０
．５秒間隔〉で実行される。第２図は判定部２０の動作
を表わしたものであり、Ｓ　Ｉ）は設定部３が出力する
設定値を、ＴＳＰは第５図で説明したファイル２に格納
されている終了点を、Ｋは乗算係数を示す、第２図にお
いて、まずＳＰとＴＳＰが等しいかを判定する。等しい
とに＝１とし、終了する。ＳＰと′ｒ　ｓ　ｐが等しい
とは、追眞区間の終点または定値区間中である事を表わ
す。

Ｓ　ＰとＴＳＰが等しくないと、＝ｒ’　ｓ　ｐとｓｐ
の差の絶対値が所定のＡＲより小さいかを判定す＜：）
。

小さいとＫ　＝　１．　ＯＯとし、大きいとに＝１とし
て終了する。乗算部２１はこのＫとパラメータ設定部８
から入力された積分定数を乗算し、積分演算部６に入力
する６積分演算部６はこの入力された積分定数により積
分演算を実行する。すなわぢ、追値区間において、’ｒ
　ｓ　ｐとＳＰの差の絶対値が所定の値ＡＲより小さく
なると積分定数を１００倍にして積分演算を実行する。

積分定数が大きくなると積分演算部６の出力はほどんど
変化することはなく、積分動作が抑制されて実質上積分
演算が実行されないのと同し動作になる。Ｔ”　Ｓ　Ｊ
）とＳＰの差の絶対値が小さいとは、追値区間が終端近
劣に達していることを表わし、このような状態では積分
動作を実質上働かせないようにする。

第３図にこの実施例の動作を示す特性曲線図を示す、こ
の図は第７図に対応するものである９設定ｇ１１１は時
点ｔ、８で追値区間から定値区間に移行するが、判定部
２０によりそれより前の時点ｔ７を検出し、ｔ７から七
８までの間積分定数を大きくして積分動作を抑制する。

その為、＜８）に示すように積分出力１３、操作［１５
はほぼ一定になる。その結果、プロセス、ｆ１２の増加
は徐々に抑制される。時点ｔ８で積分動作は再開され、
通常のＰＴＤ！ｍ作が開始されるが、プロセス量１２の
増加が抑制されているのでオーバーシュートすることな
く設定＠ＴＳＰに収束する。時点ｔ７は判定部２０に設
定した所定の値ＡＲを変えることにより変化させること
が出来る。ＡＲを大きくしてｔ７をｔ８とは逆の方向に
移動させると、プロセス量の変化は１２１に示すように
収束が遅くなる。しかしながら、本発明では積分動作の
みを抑制しているので、比例出力１２は影響を受けず、
収束が過度に遅くなることはない。

なお、この実施例では設定値ＳＰ、終了点′ｒ　ｓＰと
所定の値ＡＲによって積分動作を抑制する時点ｔ７を決
定するようにしたが、定値制御が始まる時点よりあらか
じめ決められた時間前に抑制を始めるようにしてもよい
。

また、設定値ＳＰの代わりにプロセス量を用いるように
してもよい。

さらに、積分動作を抑制するためにに＝１００としたが
、１より大きい値であれば他の値であってもよい。

〈発明の効果〉以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、この
発明では追値区間の終点近劣を検出し、その時点から定
値区間が始まる間での間積分動作を抑制するようにしな
、その為、定値区間の初めでプロセス量がオーバーシュ
ートする事がなくなり、良好な制御を実行する事が出来
る。

また、積分動作のみ抑制するよデにしたので、積分動作
を抑制する時刻か変わっても、過度に収束が遅れる事が
ないという特徴もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る調節計の構成を示すブロック図、
第２図は動作を説明するためのフローチャート、第３図
は動作を示す特性曲線図、第４図は従来の調節計の構成
を示すブロック図、第５図はファイルのデータ構造を示
す図、第６図及び第７図は動作を示す特性曲線図である
。２・・・ファイル、３・・・設定部、５・・・比例演算
部、６・・・積分演算部、８・・・パラメータ設定部、
１１・・・設定値、］、２・・・プロセス量、１３・・
・積分出力、１５・・・操作量、２０・・・判定部、２
１・・・乗算部。第３図１’　　゛へｉ □ ｔ７　　　　　　乙３第６図（Ａ、）（Ｂ）第７図

Claims

【特許請求の範囲】少なくとも比例演算部及び積分演算部とを有し、設定値
とプロセス量の偏差に少なくとも比例、積分演算を施し
て操作量を演算して出力する調節計において、設定値が追値区間から定置区間に変化する場合にその追
値区間の終端近房を検知する判定部を有し、この判定部
の出力により前記積分演算部の積分定数を所定倍して積
分演算するようにしたことを特徴とする調節計。