JPH01251102A

JPH01251102A - 速度形ｐｉｄ制御装置

Info

Publication number: JPH01251102A
Application number: JP7652788A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Umeda; 弘之梅田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-03-31
Filing date: 1988-03-31
Publication date: 1989-10-06

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、速度形ＰＩＤ制御装置に関する。

（従来の技術）ディジタル制御装置の１つとして、従来、速度形ＰＩＤ
制御装置が知られている。

第２図はこのような速度形ＰＩＤ制御装置の一例を示す
ブロック図である。

この図に示す速度形ＰＩＤ制御装置は、減算部１００と
、速度形ＰＩＤ演算部１０１と、リミット部１０２とを
備えており、入力された設定値ＳＶと、制御対象側から
供給されたプロセス値ＰＶとに基づいて速度形ＰＩＤ演
算を行ない、これによって得られた値（制御出力）を制
御対象側の操作端１０３に供給して、制御対象側を制御
する。

減算部１００は、予め決められた周期（処理周期）毎に
、設定値ＳＶと、制御対象側からフィードバックされた
プロセス値ＰＶとを収込んで、これらの偏差ｅを求め、
これを速度形ＰＩＤ演算部１０１に供給する。

速度形ＰＩＤ演算部１０１は、前記偏差ｅに基づいてＰ
ＩＤ演算を行ない、これによって得られた制御出力△Ｍ
Ｖをリミット部１０２に供給する。

この場合、速度形ＰＩＤ演算部１０１は、次に述べるよ
うにして制御出力を求める。

まず、次式に示す現時点の処理周期に対する式を用いて
、現時点の操作出力ＭＶ、を求める。

Ｔ。

＋　　　　（ｅｆｌ　　ｅｌ’１−１）　ｌ　　　・・
・・・・（１）τ 但し、Ｍ■：操作出力Ｋｐ：ＰＩＤゲインＴ’ｓ：ＰＩＤ積分時間Ｔｏ　：　Ｐ　Ｉ　Ｄ微分時間 τ：処理周期この後、１処理周期前の式、Ｔ。

＋　−（ｅｆｉ−１−ｅｆｉ−２＞　１　　・・・・・
・（２）τ によって示される１処理周期前の操作出力ＭＶ。−１と
、前記（１）式によって示される現時点の操作出力ＭＶ
、どの差△ＭＶを求める。

△ＭＶ＝ＭＶ、　　ＭＶｎ−ｔ　＞＝Ｋｐ　　（（ｅ、　−ｅａ−ｔ　）　＋　−ｅａＴ＋そして、この差△ＭＶを制御出力としてリミット部１０
２に供給する。

リミット部１０２は、前記制御出力ΔＭＶが予め決めら
れたリミット値しより小さいときには、これを取込んで
、操作端１０３に供給する。また、前記制御出力△ＭＶ
が前記リミット値しより大きいときには、リミット値り
を制御出力ΔＭＶとして操作端１０３に供給する。

（発明が解決しようとする課題）ところで、このような従来の速度形ＰＩＤ制御装置にお
いては、速度形ＰＩＤ演算部１０１から出力される制御
出力△ＭＶがリミット値りよりも大きいとき、この制御
出力ΔＭＶのリミット値りを越える値α（α−ΔＭＶ−
Ｌ）をカットして、リミット値りを操作端１０３に供給
する。

そして、この処理周期においてリミット動作を行なった
のにもかかわらず、次の処理周期において、現時点の処
理周期でカットされた値αを含めた操作出力ＭＶに基づ
いて、前記（３〉式に示す速度形ＰＩＤ演算を行なって
、次の制御出力ΔＭＶを算出しているので、第３図に示
す如く、制御出力△ＭＶを増加させなければならないよ
うな状況でも、制御出力ΔＭＶが最初だけ増加し、次の
処理周期で制御出力ΔＭＶが減少してマイナスの値にな
ってしまうことがあった。

そこで、このような不都合を除くために、第４図に示す
如く、装置内部に積分部１０４を設け、この積分部１０
４によって速度形ＰＩＤ演算部１０１から出力される制
御出力ΔＭＶを積分し、この後リミット部１０５によっ
て前記積分部１０４の積分結果ＭＶにリミット（変化率
制限）をかけることも考えられる。

このようにすれば、リミット部１０５がリミット動作を
行なっても、次の処理周期において積分部１０４から出
力される操作出力ＭＶが減少しないので、上述した不都
合を除くことができる。

しかしながら、このような積分機能の後に、リミット機
能を付加する方法は、操作端１０３がモータ弁のような
電動弁であるときのように、操作端１０３側が積分機能
を持っている場合には、操作端１０３の後にリミット機
能を付加しなければならないことになる。

つまり、操作端１０３がモータ弁などのように積分機能
を待っている場合において、上述した手法を用いるため
には、制御対象側にリミット部を設けなければならない
。

本発明は上記の事情に鑑み、操作端側の特性に関係なく
、この操作端に供給される制御出力の変化率を制限する
ことができるとともに、リミットされた分を操作端側に
確実に供給することができる速度形ＰＩＤ制御装置を提
供することを目的としている。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記の目的を達成するために本発明による速度形ＰＩＤ
制御装置は、１処理周期毎に制御出力を算出する速度形
ＰＩＤ演算部と、この速度形ＰＩＤ演算部から出力され
る制御出力をリミットするリミット部と、このリミット
部によってカットされた値を保持する保持部と、次の処
理周期以後に前記保持部によって保持されている値を前
記速度形ＰＩＤ演算部の出力に加算する加算部とを備え
たことを特徴としている。

（作用）上記の構成において、速度形ＰＩＤ演算部から出力され
る制御出力がリミット部によってリミットされた場合に
は、リミットされた分が保持部によって保持される。こ
の後、次の処理周期以降において、保持部に保持されて
いるリミット部が加算部によって前記速度形ＰＩＤ演算
部の出力に加算される。

（実施例）第１図は本発明による速度形ＰＩＤ制御装置の一実施例
を示すブロック図である。

この図に示す速度形ＰＩＤ制御装置は、減算部６と、速
度形ＰＩＤ演算部１と、加算部２と、リミット部３と、
補正演算部４とを備えており、入力された設定値ＳＶと
、制御対象側から供給されるプロセス値ＰＶとに基づい
て速度形ＰＩＤ演算を行ない、これによって得られた値
（制御出力）を制御対象側の操作端５に供給し、これを
制御する。

減算部６は、予め決められた周期（処理周期）毎に、設
定値ＳＶと、制御対象側からフィードバラ、りされたプ
ロセス値Ｐ■とを取込んで、これらの偏差ｅを求め、こ
れを速度形ＰＩＤ演算部１に供給する。

速度形ＰＩＤ演算部１は、前記偏差ｅと、前記（３）式
とに基づいてＰＩＤ演算を行ない、これによって得られ
た制御出力ΔＭＶを加算部２に供給する。

加算部２は、前記制御出力△ＭＶが供給されたとき、こ
の制御出力△ＭＶに補正値αを加算し、この加算結果を
補正量の制御出力△ＭＶとしてリミット部３に供給する
。

リミット部３は、設定部（図示は省略する）に設定され
ているリミット値りと、前記加算部２から供給される制
御出力ΔＭＶの値とを比較し、ΔＭＶ≦してあれば、制
御出力ΔＭＶをそのままの大きさで出力して、これを操
作端５に供給する。

また、ΔＭＶ＞Ｌであれば、リミット値りを制御出力△
ＭＶとして操作端５に供給する。

また補正演算部４は、前記設定部に設定されているリミ
ット値りと、前記加算部２から出力される制御出力△Ｍ
Ｖとを比較し、ΔＭＶ＞Ｌであれば、次式によって前記
リミット部３によってカットされた部分の値αを算出し
て保持する。

α＝△ＭＶ−Ｌ　　・・・・・・（４）そして、この処
理周期以降に、補正量αとして保持している値αを出力
し、これを前記加算部２に供給する。

次に、この実施例の動作について説明する。なお、以下
の説明においては、説明を簡単にするために、ＰＩＤ制
御の積分制御、微分制御を省略して比例制御のみについ
て説明する。

まず、速度形ＰＩＤ演算部１は、現時点の処理周期に対
する式、ＭＶｆｉ＝ＫＰ−ｅ、、　　　　　・・・・・・（５）
によって、現時点の操作出力ＭＶ。を求める。

この後、１処理周期前の式、ＭＶｏ−１＝　Ｋ　ｐ　−ｅ　ａ−ｔ　　　・・・”’
　（６）によって示される１処理周期前の操作出力Ｍ　
Ｖ　ａ−１と、前記（５）式によって示される現時点の
操作出力ＭＶ、どの差ΔＭＶを求める。

ΔＭ　Ｖ　＝　Ｍ　Ｖ、　　Ｍ　Ｖ　−ｔ＝Ｋｐ　　（
ｅ、−ｅｎ−１＞　　　・・・・・・（７）そして、こ
の差ΔＭＶを制御出力として加算部２に供給する。

ここで、補正演算部４から出力される補正値αの値が“
°０″であれば、加算部２は前記速度形ＰＩＤ演算部１
から出力される制御出力ΔＭ、Ｖをそのままの大きさで
リミット部３に供給する。

そして、ΔＭＶ≦してあれば、リミット部３は前記制御
出力△ＭＶをそのままの大きさで出力し、これを操作端
５に供給する。

以下、△ＭＶ＞Ｌとなるような大きな制御変動がない場
合には、処理周期毎に上述した動作が繰り返される。

この場合、このような処理によって、最初、偏差ｅｏで
あったものが、ｍ処理周期後に偏差ｅｍなれば、このｍ
処理周期時点における操作出力ＭＶ、は、ＭＶ、＝ＭＶＧ＋　Σ　ΔＭＶ。

”　Ｍ　Ｖ　ｏ＋　Σ　Ｋｐ　　（ｅ　ａ　　ｅ　ａ−
ｔ　）ｎ＋１＝ＭＶｏ　＋Ｋｐ　　（ｅｆｆｉ−ｅＱ　Ｅ＋＋＋＋　
（８）で表わされる。

また、上述した処理中において、例えば制御出力ΔＭ　
Ｖ　１がΔＭＶｔ＞Ｌとなったときには、この処理周期
において、リミット値して制御出力△Ｍ　Ｖ　１がリミ
ットされ、この後の処理周期において、補正量αで制御
出力△Ｍ　Ｖ　２〜ΔＭＶ、が補正される。

したがってこの場合においては、ｍ処理周期後の操作出
力ＭＶｆｆｉ−は、ＭＶ、、１−＝ＭＶｏ＋　Σ　ΔＭＶ。

ｎ＋１＝　Ｍ　Ｖｏ　＋　Ｌ　＋　（ａ十Σ　ΔＭＶＩ、）＝
ＭＶｏ　＋Ｌ＋　（ａ＋　Σ　Ｋｐ　（ｅｎ−ｅ、−，
））＝ＭＶｏ　＋Ｌ＋　（α ＋Ｋｐ　　（ｅｍ　　ｅｔ　）　１＝ＭＶｏ　＋　（Ｌ、＋ａ　）　＋Ｋｐ　　（ｅ、−−
ｅｔ　）　　・・・・・・　　　　　（９）で表わされ
る。そしてここで、値“°Ｌ＋α′°は、Ｌ＋α＝ΔＭ
　Ｖ　ｔ＝Ｋｐ　　（ｅｔ　　ｅｏ　）　　・”　（１０）であ
るから、この（１０）式を前記（９）式に代入すれば、ＭＶｍ　−＝ＭＶｏ　　（Ｌ＋（Ｚ）＋ＫＰ　　（ｅｆ
ｆｉ−ｅｔ　）＝ＭＶｏ　＋Ｋｐ　　（ｅ　ｔ　　ｅｏ
　）　＋Ｋｐ（ｅ、　　ｅｘ） ”ＭＶｐ　＋　Ｋｐ　　（ｅ　ｍ　　ｅ　ｏ　）　　”
”が得られる。

ここで、この（１１）式と、前記（８）式とを比較すれ
ば明らかなように、リミット部３がリミット動作を行な
わない場合におけるｍ処理周期後の操作出力ＭＶｍと、
リミット部３がリミット動作を行なった場合におけるｍ
処理周期後の操作出力ＭＶｍ　−とが同一の値になる。

つまり、この実施例においては、リミット部３がリミッ
ト動作を行なった場合にも、リミットされた分を操作端
５に確実に供給することができる。

また、この実施例においては、前の処理周期でリミット
された分を次の処理周期以降において速度形ＰＩＤ演算
部１から出力される制御出力ΔＭＶに加算するようにし
ているので、制御出力ΔＭＶを増加させなければならな
いような状況のとき、制御出力ΔＭＶの値がマイナスの
値になるのを防止することができる。

また、装置内部でＩＩＩ御出力ΔＭＶをリミットするよ
うにしているので、操作端５が電動弁などのように積分
機能を持っている場合でも、この操作端５を制御するこ
とができる。

また、上述した実施例においては、電圧出力形の速度形
ＰＩＤ制御装置を例にとってこの発明を説明したが、パ
ルス出力形の速度形ＰＩＤ制御装置にこの発明を適用す
るようにしても良い。

この場合、処理周期をリミット値しにし、速度形ＰＩＤ
演算部から出力される制御出力ΔＭＶのパルス幅が処理
周期よりも長いときには、これを処理周期で一旦、リミ
ットし、以後の処理周期にこのカット分を加算するよう
にすれば良い。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、操作端側の特性に
関係なく、この操作端に供給される制御出力の変化率を
制限することができるとともに、リミットされた分を操
作端側に確実に供給することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による速度形ＰＩＤ制御装置の一実施例
を示すブロック図、第２図は従来の速度形ＰＩＤ制御装
置の一例を示すブロック図、第３図は第２図に示す速度
形ＰＩＤ制御装置の動作例を説明するための模式図、第
４図は第２図に示す速度形ＰＩＤ制御装置の問題点を除
くために考えられるＰＩＤ制御装置の一例を示すブロッ
ク図である。１・・・速度形ＰＩＤ演算部２・・・加算部３・・・リミット部４・・・保持部（補正演算部）

Claims

【特許請求の範囲】１処理周期毎に制御出力を算出する速度形ＰＩＤ演算部
と、この速度形ＰＩＤ演算部から出力される制御出力をリミ
ットするリミット部と、このリミット部によってカットされた値を保持する保持
部と、次の処理周期以後に前記保持部によつて保持されている
値を前記速度形ＰＩＤ演算部の出力に加算する加算部と
、を備えたことを特徴とする速度形ＰＩＤ制御装置。