JPH0195301A - セルフチューニング調節計 - Google Patents
セルフチューニング調節計Info
- Publication number
- JPH0195301A JPH0195301A JP25265887A JP25265887A JPH0195301A JP H0195301 A JPH0195301 A JP H0195301A JP 25265887 A JP25265887 A JP 25265887A JP 25265887 A JP25265887 A JP 25265887A JP H0195301 A JPH0195301 A JP H0195301A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- tuning
- waveform
- self
- parameter
- Prior art date
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- Pending
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- Feedback Control In General (AREA)
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。
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)
本発明は、少なくとも比例(P)、積分(I)演算パラ
メータを最適な1直に自動的に調整するセルフチューニ
ング調節計に関し、更に詳しくは、プロセスを同定する
のに特別な信号を用いることなく、ランダムに発生する
外乱などの乱れの波形を認識してP、I演算パラメータ
を決定するようにしたヒルフチューニング調節計に関す
るものである。
メータを最適な1直に自動的に調整するセルフチューニ
ング調節計に関し、更に詳しくは、プロセスを同定する
のに特別な信号を用いることなく、ランダムに発生する
外乱などの乱れの波形を認識してP、I演算パラメータ
を決定するようにしたヒルフチューニング調節計に関す
るものである。
(従来の技術)
フィードバック制御に用いられるブOt?ス用調節計と
して、PI演鋒パラメータを自動的にチューニングする
ようにしたセルフチューニング調節計が実用化されてい
る。これらのものの中で、制御mの挙動を観測するパタ
ーン認識手段を設け、ここでプロセスに外乱を与えるこ
となく、ランダムに発生する外乱等の制御系の乱れを認
識し、この認識結果を最適な応答モデルと比較し、パタ
ーンの認識結果が応答モデルに近づく様にIn 3mな
PII停パラメータを決定するようにしたものが脚光を
浴びている。
して、PI演鋒パラメータを自動的にチューニングする
ようにしたセルフチューニング調節計が実用化されてい
る。これらのものの中で、制御mの挙動を観測するパタ
ーン認識手段を設け、ここでプロセスに外乱を与えるこ
となく、ランダムに発生する外乱等の制御系の乱れを認
識し、この認識結果を最適な応答モデルと比較し、パタ
ーンの認識結果が応答モデルに近づく様にIn 3mな
PII停パラメータを決定するようにしたものが脚光を
浴びている。
この様なセルフチューニング調節計としては、単行本
ADA、、PTIVE C0NTR0L SYST
EMS、PERGAMON PRESS。
ADA、、PTIVE C0NTR0L SYST
EMS、PERGAMON PRESS。
1963年R’fTP1〜P18や、US PATE
NT No、4.602.326が公知である。
NT No、4.602.326が公知である。
(発明が解決しようとづる問題点)
ところで、この様なセルフチューニング調節計は、v4
wJ系の乱れを利用してPI演痒パラメータをチューニ
ングするように構成されているので、例えば、安定な性
質のプロセス(外乱が希にしか発生しないようなプロセ
ス)では、P■演算パラメータが多少いい加減な値であ
っても、制御が安定しているため、PI演算パラメータ
をチューニングする機会がない。
wJ系の乱れを利用してPI演痒パラメータをチューニ
ングするように構成されているので、例えば、安定な性
質のプロセス(外乱が希にしか発生しないようなプロセ
ス)では、P■演算パラメータが多少いい加減な値であ
っても、制御が安定しているため、PI演算パラメータ
をチューニングする機会がない。
この為に将来外乱、変動等が発生したときに備えて予め
最適なPI演算パラメータをチューニングしておきたい
場合が生ずる。
最適なPI演算パラメータをチューニングしておきたい
場合が生ずる。
本発明は、この様な要望に適ったセルフチューニング調
節計を実現することを目的とする。
節計を実現することを目的とする。
(問題点を解決するための手段)
第1図は、本発明装置の基本的な機能ブロック図である
。図において、1は制御対象〈プロセス)で、生産Iの
変化、制御目標値の変更、外乱等によってその動特性が
変化するものとする。2は制御対象からのプロセスmP
■と、制御口gmsvとの偏差信号DVに少なくとも比
例(P)、積分(I)演算を行い得られた操作信号MV
を前記制御対象1に出力するPI制御手段、3は前記プ
ロセス聞または偏差信号の波形を観測しその観測結果が
予め設定した応答目標になるように前記P【1!II
m手段のP、I演算パラメータをチューニングするパラ
メータチューニング手段である。4は外部よりチューニ
ング動作を指示する指示手段、5は指示手段4からの信
号を受けステップ状の信号を前記操゛作信号MVに重畳
するステップ信号発生手段である。
。図において、1は制御対象〈プロセス)で、生産Iの
変化、制御目標値の変更、外乱等によってその動特性が
変化するものとする。2は制御対象からのプロセスmP
■と、制御口gmsvとの偏差信号DVに少なくとも比
例(P)、積分(I)演算を行い得られた操作信号MV
を前記制御対象1に出力するPI制御手段、3は前記プ
ロセス聞または偏差信号の波形を観測しその観測結果が
予め設定した応答目標になるように前記P【1!II
m手段のP、I演算パラメータをチューニングするパラ
メータチューニング手段である。4は外部よりチューニ
ング動作を指示する指示手段、5は指示手段4からの信
号を受けステップ状の信号を前記操゛作信号MVに重畳
するステップ信号発生手段である。
(作用)
例えばオペレータが指示手段を操作すると、ステップ状
の信号が操作信号に重畳されて、制御対象に出力される
。パラメータチューニング手段はそのときに生ずるプロ
セス農または偏差信号の波形をI!測し、PI演算パラ
メータをチューニングする。
の信号が操作信号に重畳されて、制御対象に出力される
。パラメータチューニング手段はそのときに生ずるプロ
セス農または偏差信号の波形をI!測し、PI演算パラ
メータをチューニングする。
(実施例)
以下図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
第2図は、本発明の一実施例の構成ブロック図である。
図において、6はセルフチューニング調節計であり、1
1J111対象1からのプロセスIPV。
1J111対象1からのプロセスIPV。
制御目標msvを入力し、操作信号MVを制御対象1に
対して出力する。この調節計において、61はプロセス
mpv、各種アナログ信号ei、制御口mm5vを順次
選択して入力するマルチプレフナ、62はマルチプレフ
ナ61で選択した信号を一つの入力するコンパレータ、
63はマイクロプロセッサで、コンパレータ62からの
信号等をを入力している。64はプロセッサからのデジ
タル信号をアナログ信号に変換するD/A変換器、65
はD/A変換器の出力を所定のタイミングで保持するサ
ンプルホールド回路で、その出力が制御対京1への操作
信@MVとなる。66はI10ボート、67は各種デー
タ等を格納したRAM。
対して出力する。この調節計において、61はプロセス
mpv、各種アナログ信号ei、制御口mm5vを順次
選択して入力するマルチプレフナ、62はマルチプレフ
ナ61で選択した信号を一つの入力するコンパレータ、
63はマイクロプロセッサで、コンパレータ62からの
信号等をを入力している。64はプロセッサからのデジ
タル信号をアナログ信号に変換するD/A変換器、65
はD/A変換器の出力を所定のタイミングで保持するサ
ンプルホールド回路で、その出力が制御対京1への操作
信@MVとなる。66はI10ボート、67は各種デー
タ等を格納したRAM。
−68はマイクロプロセッサ63が行う主要動作のプロ
グラムを格納したROM169は例えばユーザがプロセ
スに応じて作成したプログラムを格納したROM、70
は表示キーボードで、これらはデータバス88を介して
マイクロプロセッサ63に結合している。外部よりチュ
ーニング動作を指示する指示手段4は、この表示キーボ
ードの一部に設けられて、いる。
グラムを格納したROM169は例えばユーザがプロセ
スに応じて作成したプログラムを格納したROM、70
は表示キーボードで、これらはデータバス88を介して
マイクロプロセッサ63に結合している。外部よりチュ
ーニング動作を指示する指示手段4は、この表示キーボ
ードの一部に設けられて、いる。
ここでシステムROM6Bには、マイクロプロしツナ6
3が第1図に示すPI制御手段2、パラメータチューニ
ング手段3、ステップ信号発生手段5としての機能を行
うためのプログラムや、制御対@1の1&適応答モデル
のデータ等が格納されている。なお、システムROM6
8.ROM69は一つのROMで共用してもよい。
3が第1図に示すPI制御手段2、パラメータチューニ
ング手段3、ステップ信号発生手段5としての機能を行
うためのプログラムや、制御対@1の1&適応答モデル
のデータ等が格納されている。なお、システムROM6
8.ROM69は一つのROMで共用してもよい。
第3図は、このように構成した装置の動作の一例を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
マイクロプロセラ+J′63は、初めにシステムROM
68に格納されているシステムブOグラムに従ってマル
チプレクチ61に印加されているプロセスmpv、制御
目標値S■、その他のアナログ信号eiを順次選択して
取出し、これらの信号をコンパレータ62、マイクロプ
ロセッサ63、D/A変換器64で形成されるA/D変
換ループによって、それぞれデジタル信号に変換する(
ステップ1)。
68に格納されているシステムブOグラムに従ってマル
チプレクチ61に印加されているプロセスmpv、制御
目標値S■、その他のアナログ信号eiを順次選択して
取出し、これらの信号をコンパレータ62、マイクロプ
ロセッサ63、D/A変換器64で形成されるA/D変
換ループによって、それぞれデジタル信号に変換する(
ステップ1)。
次にプOセ、1iPVと!IJ ill 目標msvと
の偏差D■が所定の設定値幅DB内にはいっているかど
うか判断する(ステップ2)。ここ’t’ov>osの
時、次のステップ3に移る。ステップ3では、第1図に
おけるパラメータチューニング手段3として機能するシ
ステムプログラムに従って、プロセスff1PVまたは
偏差DVの波形観測を行い、観測波形のパターン分析を
行う。また、パターン分析が完了すると、l1i11波
形の評価指標の算出をし、それに基づいてPI演棹パラ
メータを算出し、このPI演算パラメータをPI制御手
段に設定(チューニング)する(ステップ4.5.6)
。
の偏差D■が所定の設定値幅DB内にはいっているかど
うか判断する(ステップ2)。ここ’t’ov>osの
時、次のステップ3に移る。ステップ3では、第1図に
おけるパラメータチューニング手段3として機能するシ
ステムプログラムに従って、プロセスff1PVまたは
偏差DVの波形観測を行い、観測波形のパターン分析を
行う。また、パターン分析が完了すると、l1i11波
形の評価指標の算出をし、それに基づいてPI演棹パラ
メータを算出し、このPI演算パラメータをPI制御手
段に設定(チューニング)する(ステップ4.5.6)
。
次にP1tlJtlA手段2は、パラメータチューニン
グ手段3によって設定、変更されたP11パラメータを
用いPI演粋を行い(ステップ7)、演算結果を操作信
号MVとして制御対象1に出力する(ステップ8)。
グ手段3によって設定、変更されたP11パラメータを
用いPI演粋を行い(ステップ7)、演算結果を操作信
号MVとして制御対象1に出力する(ステップ8)。
ステップ2において、DV<DBのとき(偏差DVが所
定の設定値幅内に入っているとき)は、制御良好である
としてステップ21に移る。このステップ21では、指
示手段4がオンかどうかく指示手段4が操作されたかど
うか)判断する。
定の設定値幅内に入っているとき)は、制御良好である
としてステップ21に移る。このステップ21では、指
示手段4がオンかどうかく指示手段4が操作されたかど
うか)判断する。
ここでNoど判断された場合は、ステップ8に移る。Y
ESと判断された場合、ステップ信号発生手段5は、ス
テップ状信号を操作信号MVに重畳させる(ステップ2
2)。
ESと判断された場合、ステップ信号発生手段5は、ス
テップ状信号を操作信号MVに重畳させる(ステップ2
2)。
次にパラメータチューニング手段3は、プロセスff1
PVまたは偏差DBの波形観測を行い、そのパターンを
分析しくステップ23)、この分析結果に基づいてPI
演算パラメータを演算し、とのPI演惇パラメータをP
I制御手段2に設定する(ステップ24)。
PVまたは偏差DBの波形観測を行い、そのパターンを
分析しくステップ23)、この分析結果に基づいてPI
演算パラメータを演算し、とのPI演惇パラメータをP
I制御手段2に設定する(ステップ24)。
以上のステップ22〜24の動作によって、制御が良好
状態にあっても、指示手段4の操作により、将来の外乱
、変動等に備えて予め最適なPI演詐パラメータをチュ
ーニングしておくことができる。
状態にあっても、指示手段4の操作により、将来の外乱
、変動等に備えて予め最適なPI演詐パラメータをチュ
ーニングしておくことができる。
第4図は動作の一例を示すタイムチャートである。T1
のタイミングで指示手段4をオンに操作すると、(a)
に示すように操作信号MVにステップ信号MOが重畳さ
れる。ここでステップ信号MOの大きさと方向く極性)
は、予め制御対象1の性質におおじで決めておくものと
する。
のタイミングで指示手段4をオンに操作すると、(a)
に示すように操作信号MVにステップ信号MOが重畳さ
れる。ここでステップ信号MOの大きさと方向く極性)
は、予め制御対象1の性質におおじで決めておくものと
する。
また、このステップ信号の発生は、例えば、T1のタイ
ミングで、PI制御手段2が、MC>Oのとき、積分項
←積分項計算値++?1c 1MO<Oのとき、積分項
←積分項計算値−IMclのような計算を行うことで出
力する事ができる。
ミングで、PI制御手段2が、MC>Oのとき、積分項
←積分項計算値++?1c 1MO<Oのとき、積分項
←積分項計算値−IMclのような計算を行うことで出
力する事ができる。
操作信号MVにスフフッ13号福喝−仁¥・が重畳され
ると、プロセスmpvには、(b)に示すような変動波
形が観測される。パラメータチューニング手段3は、こ
の変動波形を観測し、波形分析を行い、T2のタイミン
グでこの波形分析を完了し、PI演算パラメータを算出
するとともに、これをPI制御手fR2に設定する。
ると、プロセスmpvには、(b)に示すような変動波
形が観測される。パラメータチューニング手段3は、こ
の変動波形を観測し、波形分析を行い、T2のタイミン
グでこの波形分析を完了し、PI演算パラメータを算出
するとともに、これをPI制御手fR2に設定する。
丁2のタイミングでの波形T2測の結果、更にチューニ
ングが必要なときは、引き続いて波形観測を偏差が小さ
く、安定するまで継続しチューニングを行う。以上のよ
うな動作が終了すると、チューニング要求前の状態に戻
る。
ングが必要なときは、引き続いて波形観測を偏差が小さ
く、安定するまで継続しチューニングを行う。以上のよ
うな動作が終了すると、チューニング要求前の状態に戻
る。
なお、上記ではチューニング要求があったときステップ
信号を1回だけ出力するようにしたものであるが、第5
図に示すように1回のチューニング要求で、数回ステッ
プ状の信号を発生□するようにしてもよい。
信号を1回だけ出力するようにしたものであるが、第5
図に示すように1回のチューニング要求で、数回ステッ
プ状の信号を発生□するようにしてもよい。
第6図は、パラメータチューニング手段3における波形
観測手法の一例を示す説明図である。
観測手法の一例を示す説明図である。
ここではステップ状の信号を印加してからの偏差信号の
応答波形を示しており、始めは大きく変動するが、PI
IJm手段2の動作によって次第に変化が小さくなって
やがて零に収束する。
応答波形を示しており、始めは大きく変動するが、PI
IJm手段2の動作によって次第に変化が小さくなって
やがて零に収束する。
パラメータチューニング手段3は、この偏差信号Dvの
挙動を観測しており、この信号波形の第1のピーク([
)Vl)が観測された時点(第1ピークの発生時点)t
lから続く、第2のピーク(DV2>が観測される時点
(第2ピークの発生時点)t2までの偏差信号に係わる
面積A1と、第2ピークの発生時点t2から続く、t2
+(t2−tl)の時点(t2からt2−tlだけ経過
゛した点)までの偏差信号Dvに係わる面積A2とを演
算する。そして、これらの面積A1.A2を用いて、A
1.A2のレシオ(AR)を算出する。
挙動を観測しており、この信号波形の第1のピーク([
)Vl)が観測された時点(第1ピークの発生時点)t
lから続く、第2のピーク(DV2>が観測される時点
(第2ピークの発生時点)t2までの偏差信号に係わる
面積A1と、第2ピークの発生時点t2から続く、t2
+(t2−tl)の時点(t2からt2−tlだけ経過
゛した点)までの偏差信号Dvに係わる面積A2とを演
算する。そして、これらの面積A1.A2を用いて、A
1.A2のレシオ(AR)を算出する。
面積A1.A2及び面積レシオARの算出式を(I)、
(2)、(3)式にそれぞれ示づ。
(2)、(3)式にそれぞれ示づ。
△1=J″″ (DVl−DV) d t
1舌I ここで、(I)式の演算式は、第6図において斜線を施
した面積A1を求めるものであり、(2)式の演算式は
、第6図において斜線を施した面積Δ2を求めるもので
ある。
1舌I ここで、(I)式の演算式は、第6図において斜線を施
した面積A1を求めるものであり、(2)式の演算式は
、第6図において斜線を施した面積Δ2を求めるもので
ある。
また、最大行き過ぎ層(オーバシュート)OVSを(4
)式の演算式によって求める。
)式の演算式によって求める。
0VS=−DV2/DV1 4また、振
動周期Tpを(5)式の8Iii式によって求める。
動周期Tpを(5)式の8Iii式によって求める。
Tp=2・<t2−tl) 5このよ
・)にして求められた面積レシオAR,オーバシュート
ovs1ti勤周期Tpの各情報を観測波形の評価指標
として、これらが所定の希望値となるようにPI演算パ
ラメータをチューニングする。
・)にして求められた面積レシオAR,オーバシュート
ovs1ti勤周期Tpの各情報を観測波形の評価指標
として、これらが所定の希望値となるようにPI演算パ
ラメータをチューニングする。
なお、面積レシオARを評価指標の一つとすると、観測
波形の中に含まれるノイズの影費を受けないと言う特徴
がある。
波形の中に含まれるノイズの影費を受けないと言う特徴
がある。
(発明の効果)
以上詳細に説明したように、本発明によれば、例えばユ
ーザがチューニングを必要と感じたとき、指示手段を操
作することで容易にチューニング動作をさせることがで
きるもので、外乱が希にしか生じないようなプロセスに
も、安心してセルフチューニング調節計を適用すること
ができる。
ーザがチューニングを必要と感じたとき、指示手段を操
作することで容易にチューニング動作をさせることがで
きるもので、外乱が希にしか生じないようなプロセスに
も、安心してセルフチューニング調節計を適用すること
ができる。
第1図は本発明装置の基本的な機能ブロック図、第2図
は本発明の一実施例の構成ブロック図、第3図は本発明
装置の動作の一例を示すフローチャート、第4図は動作
の一例を示すタイムチャート、第5図は他の動作の一例
を示すタイムチャート、第6図はパラメータチューニン
グ手段3における波形観測・手法の一例を示す説明図で
ある。 1・・・制御対象 2・・・PI制御手段 3・・・パラメータチューニング手段 4・・・指示手段 5・・・ステップ信号発生手段 第1図 第2図 第3図 二、’、 6 Q
は本発明の一実施例の構成ブロック図、第3図は本発明
装置の動作の一例を示すフローチャート、第4図は動作
の一例を示すタイムチャート、第5図は他の動作の一例
を示すタイムチャート、第6図はパラメータチューニン
グ手段3における波形観測・手法の一例を示す説明図で
ある。 1・・・制御対象 2・・・PI制御手段 3・・・パラメータチューニング手段 4・・・指示手段 5・・・ステップ信号発生手段 第1図 第2図 第3図 二、’、 6 Q
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 制御対象からのプロセス量と制御目標値との偏差信号に
少なくとも比例(P)、積分(I)演算を行い得られた
操作信号を前記制御対象に出力するPI制御手段と、前
記プロセス量または偏差信号の波形を観測しその観測結
果が予め設定した応答目標になるように前記PI制御手
段のP、I演算パラメータをチューニングするパラメー
タチューニング手段とを備えた調節計であつて、 外部よりチューニング動作を指示する指示手段と、この
指示手段からの信号を受けステップ状の信号を前記操作
信号に重畳するステップ信号発生手段とを設けたことを
特徴とするセルフチューニング調節計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25265887A JPH0195301A (ja) | 1987-10-07 | 1987-10-07 | セルフチューニング調節計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25265887A JPH0195301A (ja) | 1987-10-07 | 1987-10-07 | セルフチューニング調節計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0195301A true JPH0195301A (ja) | 1989-04-13 |
Family
ID=17240420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25265887A Pending JPH0195301A (ja) | 1987-10-07 | 1987-10-07 | セルフチューニング調節計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0195301A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5691896A (en) * | 1995-08-15 | 1997-11-25 | Rosemount, Inc. | Field based process control system with auto-tuning |
| US5812428A (en) * | 1995-09-22 | 1998-09-22 | Rosemount Inc. | Process controller having non-integrating control function and adaptive bias |
| US5818714A (en) * | 1996-08-01 | 1998-10-06 | Rosemount, Inc. | Process control system with asymptotic auto-tuning |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61226803A (ja) * | 1985-03-30 | 1986-10-08 | Toshiba Corp | プロセス制御装置 |
-
1987
- 1987-10-07 JP JP25265887A patent/JPH0195301A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61226803A (ja) * | 1985-03-30 | 1986-10-08 | Toshiba Corp | プロセス制御装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5691896A (en) * | 1995-08-15 | 1997-11-25 | Rosemount, Inc. | Field based process control system with auto-tuning |
| US5812428A (en) * | 1995-09-22 | 1998-09-22 | Rosemount Inc. | Process controller having non-integrating control function and adaptive bias |
| US5818714A (en) * | 1996-08-01 | 1998-10-06 | Rosemount, Inc. | Process control system with asymptotic auto-tuning |
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