JPH02126301A - 予測修正ｐｉ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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、むだ時間要素を含む、時定数が大きなプロセ
スにおいて、目標値の変化等、いわゆる制御上の外乱に
対して、制御結果が目標値に速やかに整定するＰＩ（比
例積分）型フィードバック制御方法に関する。

〔従来の技術〕

制御精度の向上や、高速化のため、従来のアナログ制御
から、計算機によるディジタル制１１１（ＤＤＣ）が採
用されることが多くなった。一方、むだ時間要素を含む
時定数の大きな制御対象に対して、ＰＩ（比例積分）制
御方法とＰＩＤ（比例積分微分）制御方法が一船的に適
用されている。

第５図に、従来法のＰＩ制御ブロック図を示す。

このＰＩ副制御おいては、プロセスからの実績値ＴＲが
目標値Ｔ＾と等しくなるように、誤差Δｔ　（Δｔ＝Ｔ
Ａ−ＴＲ）に応じて前回設定値ＴＳを制御周期毎に補正
する。

すなわち、（１）式に示すように、そのｍ時瞬時の目標
値と実績値の関係から、前回設定値を補正し、現在設定
値とする方法である。

ＴＳｉ＝ＴＳｌ−、十に＋　Ｘ　（ＴＡ−ＴＲ１）　　
　　　　・・・・・・（１）但し、ＴＳ＋：今回（１番
目）設定値 ＴＳ＋−＋　：前回（１−１番目）設定にＩ＝積分ゲイ
ン ＴＡ：制御目標値 ＴＲＩ　：制御実績値（ｉＩ口） この方法は、制御上オフセットをなくす方法として以前
から使用され、実績のある方法であるが、制御応答性を
向上させるため積分ゲインに、を大きくしていくと、オ
ーバーシュート量が徐々に増加していく。したがって、
おのずと制御対象により最適制御ゲインを選定しなくて
はならないが、むだ時間要素を含む時定数が大きいプロ
セスでは最適制御ゲインを選定するのは通常困難な場合
が多い。

また、（１）式の構成上、そのようなプロセスではＴＳ
ｉ　、ＴＡ、　ＴＲＩの関係が逆動作する場合がある。

たとえばＴＳ、を下げているのにＴＲ，が上昇するとい
った具合である。これが本方式の大きな欠点である。

また、ＰＩＤ制御方法は、（２）式に示すように、実績
値の推移を取り込んでおり、ＰＩ副制御り一歩進んだ方
法で、制御応答性は改善されているものの、むだ時間要
素を含む時定数が大きいプロセスでは、各パラメータを
それぞれ最適値に選定するのは通常困難である。

ＴＳＩ　＝ＴＳｉ−ｉ　＋に＋　×（ＴＡｉ□ＴＲ１）
　　＋Ｋｏ　　（（Ｔ、Ａｉ−丁Ｒ１）−（ＴＡ、〜、
−ＴＲ，−，））　　　　・・・・（２）但し、ＴＳ、
：今回（１番目）設定値 ＴＳ＋−１：前回（ｉ−１番目）設定 ＫＩ：積分ゲイン に０：微分ゲイン ＴＡｔ　：制御目標値（１番目） ＴＡｔ−１：制＠目標値（ｌ−１番口）ＴＲ，：制御実
績値（１番目） ＴＲ１，、、二制御実績値（１−１番目）また本方法は
、前者と同様に、プロセスによっては、ＴＳ、　、ＴＡ
、　ＴＲ，の関係が逆動作をする欠点が解決されていな
い。

本発明は、このような従来の制御方法の問題点に鑑みて
なされたものであり、プロセスに影響されることなく設
定値ＴＳ、目標値ＴＡ、実績ｊ＊ＴＲの関係が過制御と
ならないように、実績値推移を予測して設定値を修正す
るＰＩ副制御達成することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の予測修正ＰＩ制御方法は、この目的を達成する
ため、むだ時間要素を含む時定数が大きいプロセスにお
いて定値制御を行う場合、ＰＩ副制御目標値と実績値と
を監視しておき、実績値の方が目標値よりも大きく、か
つ実績値及び設定値がともに減少傾向にあるとき、又は
実績値の方が目標値よりも小さく、かつ実績値及び設定
値がともに増加傾向にあるときは、今回設定値を前回設
定値に切り換えて制御を行うことを特徴とする。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。

第１図は本発明の制御方法を実施するための制御系のブ
ロック図である。この制御系においては、制御目標値下
＾、設定値ＴＳ、実績値ＴＲを制御周期毎に常に比較し
、従来方式のＰＩ制御出力を使用するか、（３）式、（
４）式に示す前回設定値又は前回設定値に対する補正デ
ータを使用する。

ＴＳＩ　＝ＴＳ、、　　　　　　　　　　　　　　・・
・・（３〕ＴＳＩ　＝ＴＳｌ−１＋　　ｆ　（ＴＡ−Ｔ
Ｒ）　　　　　　　　　　　　　・・・・（４）ここで
、本発明による制御方法の展開を、（３）式は第１ステ
ツプ、（４）式は第２ステツプと考えたが、実制御に適
用した結果、実制御では（３）式で充分であった。

第１図に示す比較ロジック部１０では、目標１■Ａと実
績値ＴＲとを比較し、実績値ＴＲＯ方が目標値ＴＡより
も大きければ、偏差ΔＴＲ及び設定値偏差ΔＴＳがとも
に負のときく実績値ＴＲ及び設定値ＴＳがともに減少傾
向にあるとき）、従来の制御方式で過制御となる部分を
予測して、（３）式に示すように今回設定値ＴＳ、を前
回設定値ＴＳｔ−一こ切り換え、制御出力する。また、
実績値ＴＲの方が目標値ＴＡよりも小さければ、偏差Δ
ＴＲ及び設定値偏差ΔＴＳがともに正のとき（実績値Ｔ
Ｒ及び設定値ＴＳがともに増加傾向にあるとき）も、従
来の制御方式では過制御となるので、同様に、（３）式
に示す設定値ＴＳの切り換えを行う。これにより、過制
御部分を小さくすることができる。

第２図及び第３図は、本発明をむだ時間を含む２次遅れ
系のモデルプロセスに適用したと仮定した場合の効果を
ンミュレーションによって示すものである。

第２し］はプロセス実績値ＴＲを目標値Ｔ＾に対し強制
的に振動させたときの従来方式の設定値と本発明方式の
設定値の推移を示している。■は従来のＰＩ副制御よる
モデル設定値ＴＳ、■は本発明によるモデル設定値ＴＳ
、■は実績値ＴＲ１■は目標値１人を示している。また
、■のモデル設定値のうち１．１の部分は（３）式によ
る第１ステツプ設定値、ｂは（４）式による第２ステツ
プ設定値による場合を示している。

この第２図のシミュレーンヨン結果かられかるように、
斜線部Ａの部分が従来方式に比べて本発明方式では小さ
くなっている。したがって、同一ゲインでは過制御量が
小さくなり、同一制御結果では制御ゲインを大きくする
ことが可能である。

また、第３図は制御プロセスをむだ時間を含む二次遅れ
系と仮定して整定状態から目標値Ｔ＾を５０℃ステップ
変化させたときのンミコレーション結果で、新旧両方式
の設定値の推移と実績値の推移を比較したものである。

■は従来のＰＩ副制御よるモデル設定値、■は本発明に
よるモデル設定値、■は従来方式による実績値、■は本
発明による実績値をそれぞれ示している。第３図から分
かるように、本発明方式の方が、実績値が早く整定して
いる。

第４図は、連続焼鈍炉での実制御の結果を示している。

（ａ）は従来のＰＩ！ｌ１ｌＪ御の場合に目標値を１０
℃変化させたときのステップ応答を示し、ら）は本発明
によるステップ応答を示している。本発明では、制御ゲ
インに１を２倍に上げたにも拘わらず、従来方式に比べ
てハンチング量がかなり小さく改善され、応答性も良く
なっている。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明では、Ｐ１制御において
制御目標値と実績値を監視しておき、過制御となること
が予測される場合には、前回の設定値を用いて制御を行
い、過制御量を修正することとしている。これにより、
ハンチングを抑えて整定時間を短くすることができ、制
御応答性の改善を図ることができる。また、制御の安定
性が良いため、同一プロセスに対してゲインを大きくす
ることができ、即応性を高めることができる。

これにより、制御パラメータの数値範囲が大きくとれ、
各パラメータのチューニングに以前はど神経を使う必要
がなくなり、制御系の設計が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す制御系のブロック図、第
２図及び第３図はそれぞれ本発明と従来のＰＩ制御法に
よる制御応答のシミコレーンヨン結果を示す図、第４図
は実制御の例を示す図、第５図は従来のＰＩ制御系の例
を示すブロック図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、むだ時間要素を含む時定数が大きいプロセスにおい
   て定値制御を行う場合、ＰＩ制御の目標値と実績値とを
   監視しておき、実績値の方が目標値よりも大きく、かつ
   実績値及び設定値がともに減少傾向にあるとき、又は実
   績値の方が目標値よりも小さく、かつ実績値及び設定値
   がともに増加傾向にあるときは、今回設定値を前回設定
   値に切り換えて制御を行うことを特徴とする予測修正Ｐ
   Ｉ制御方法。