JPH02201606A - 調節装置 - 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、プロセスの制御に用いられる調節装置に関し
、さらに詳しくは、少なくとも比例（Ｐ）積分（１）演
算パラメータを最適な値に自動的に調節するセルフチュ
ーニング調節装置に関する。

〈従来の技術〉 従来より、ＰＩ　（Ｄ）演算パラメータをセルフチュー
ニングするようにした調節装置がある。

この様な調節装置の一例として、例えばＵＳＰＡＴ、Ｎ
ｏ、４６０２３２６号に開示されたものがある。

この装置は、制御量の挙動を観測するパターン認識手段
を面え、ここでオーバシュー１−（行過ぎ量）、ダンピ
ング（減衰率）、ピリオド（周期）などの情報を求め、
これらのパターンの認識結果か最適な応答モデルに近付
くようにＰＩ演算パラメータを決定するように構成され
ている。

〈発明が解決しようとする課題〉 し２かしながら、このように構成された装置は一般に操
作量ΔＭＶの変更あるいは外乱に起因する制御量の挙動
に対して、最適なＰｉ演算パラメータがチューニングさ
れるよう６１．な−）ている。

ところて最近、設定値信号の変更に対し、て制御量がオ
ーバシュー１−　Ｌないように所定の立ち［かり特性と
するための伝達関数が設定された設定値入力フィルタ手
段を設けるようにり、、　、？、、：装置が出現してき
ている。

このような設定値入力フィルタご備え）ご調節装置にお
いて、前記したような、操作量ΔＭＶ、Ｚ）変更あるい
は外乱に起因する制御量の挙動に対し２て最適なＰＴ演
算パラメータごチ、ニー」〜ンクしよつとすると、設定
値入力フィルタは原理的に設定値の変更に対してオーバ
シュートソさせないことを目的とするのに対して、セル
フチＬ−ニンクの動作は、オーバシュー１−するように
ループのゲインを」二けるように動作するものて、両者
が両立しないどいつ小旦、母をイｌ−，−’Ｕ”　６　
、、本発明は　−グ）様ンタ、−１テＯ−ｈに鑑みてな
されたもノ）で、・二の１的は　制御間−変動の発生要
因が設定値Δ３　Ｘ、ｉ劣変更しかつ、設定値入カフ１
ルタの値が所定値Ｙり小さい陽昌−６．二は、セルフチ
ューニング動作をし・よいよつにり、、　、　ｉ＝頼性
を高めることのでさる調節装置を実現する、ｌ−とにあ
る。

く課題を１）イ決するかめσ）手段〉 ＋ｉｉｊ　１ｉｔ４１−ノ、二課題を解決する本発明は
、ゾ冒ビマ、から（））　’、’７’冒−（−又是と制
御の１１標値となる設定値どの偏差ｆ言すに比例、積分
演算を行い得らハた操作ｊｆＬを前記ゾｎ４ニス１．；
：出力するＰ　Ｉ演算手段と、））イ記プロセス坂また
は偏差信号の波形を観測しその観測結果があらかじめ設
定した１１も答目標になるよフに前記ＰＩ制御十手段Ｐ
Ｉ演算パラメータごチューニングずふパラメータチュー
ニング手段を備えた調節装置であって、 前記設定値信号ご当該設定値の変更に対して所定の立ち
−にかつ特性とするための伝達関数が設定された設定値
人力フィルタ手段を設けると共に、前記パラメータチュ
ーニング手段に、 前記設定値の一定時間内の変動量が所定の基準値を越え
ているか否かを監視し、設定値が前記所定の基準値を越
えていいてかつ、前記設定値入力フィルタの伝達関数が
所定の値以上の値である場合、前記Ｆ）　Ｉ演算パラメ
ータのチューニング動作を解除する設定値変動監視手段
そ設Ｇツて構成される。

く作用〉 設定値ＳＶの一定時間内の変動量がある所定値を越える
とそのことを示すフラグがオンにセラ１〜され、この時
設定値入力フィルタの値が所定値より小さいときは、セ
ルフチューニング動作が解除される。

フラグがオフの場合は、応答借りの波形分析完了の時点
でパラメータチューニングが行われる。

〈実施例〉 以下図面を用いて、本発明の実施例ご詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す構成ブ１７ツク図で
ある。図において、■は制御対象であるプロセスで、生
産量の変化、設定値（制御１」標値）の変更、各種の外
乱等によってその動特性か変化するものとする。２はプ
ロセス１からのプロセス量Ｐ　Ｖと、設定値Ｓｖ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）をプ１コセス１に出力
するＰＩ制御手段である。３はプロセス量ＰＶまたは偏
差信号ＤＶの波形と観測し、その観測結果に応じて、Ｐ
Ｉ制御手段２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、４は設定値ＳＶ○を入
力する設定値入力フィルタて、そこには例ズーは設定値
変更に対し、て所定の立ち−Ｌがり特性にするための一
次遅れあるいは一次遅れと一次遅れ進みの組み合わせか
らなる１云達関数が設定されていて、その出力Ｓ■がプ
ロセス信号ＰＶと突合わされて、偏差信号Ｉ）　Ｖとな
る。

設定値人力フィルタ４に設定される伝達関数ＳＶＦの一
例を（１）式に示す１、 たたしα−０〜１．β−〇〜１ αＴ　ｉ−βＴｄ≧０ Ｔｊ−積分時間、Ｔｄ−微分時間 パラメータチューニング手段３において、３１はプロセ
ス信号ｐｖｔ、なは偏差信号ＤＶの波形観測を行い、観
測波形のパターンご代表する評価指標を出力する波形観
測手段、３２は制御性のの目標値（モデル）を設定した
目標設定手段、３３は波形観測手段３１からの評価指標
が、目標設定手段３２にあらかじめ設定した応答［目標
になるようなＰＩ演算パラメータを演算するパラメータ
演算手段である。

３４は設定値の一定時間内の変動量か所定の基準値を越
えているか否かを監視し、設定値が所定の基準値を越え
ていて、かつ一定の時間以内に偏差信号ＤＶが変動した
場合、オンとなるフラグ３５を有しており、このフラグ
の状態と、設定値入力フィルタ４の値、例えば（１）式
におけるαの値に応じてパラメータ演算手段３３に対し
てパラメータのチューニングの動作を解除（停止）させ
る設定値変動監視手段である。この手段は、マイクロプ
ロセッサによって実現される。

このように構成した装置の動作を次に説明する。

第２図は、設定値変動監視手段か常時実行する設定値監
視処理の一例を示すフローチャー１−である。

ここでは設定値変動監視手段３４内に、第１゜第２のタ
イマが設けられているものとする。

はじめに、フラグ３５がオン（’ＩＪ　）か否か判断す
る（ステップ１）。フラグ３５がオフの場合、第２のタ
イマか例えば１秒カウントされたならば、現在監視して
いる設定値Ｓｖと前回の設定値Ｓｖ＊との変化分１ｓＶ
−３Ｖ＊ｌｅ演算する。

そして、その変化分の値か一定値により大きい場合、設
定値の変動かあったとして、フラグ３５を「１」　（オ
ン）に設定する。演算して得られた変化分の値がｋより
小さい場合は、フラグ３５は「０」　（オフ）のままと
すると共に、現在の設定値ＳＶを前回の設定値Ｓ■＊に
して、ステップ１に戻る（ステップ２〜ステツプ７）。

ステップ２の判断はステップ２〜ステツプ７を１秒毎に
実施するための判断となっている。

ステップ１において、フラグ３５がオンの場合、第１の
タイマをカラン１〜アツプさせ、その計数値が一定の基
準値ｔｐ（例えば振動周期の１／２程度）を経過した場
合、フラグ３５を「０」　（オフ）に設定すると共に、
第１のタイマに１０」をセラ１〜し、ステップ１に戻る
（ステップ８〜ステツプ］０）。この処理は、フラグ３
５がオンになったままになるのを防ぐためのタイムアラ
１〜処理となっている。ずなわち、フラグ３５かオンと
なってから一定時間ｊｐ以内にセルフチューニングの動
作起動がかからなければ、設定値変更は無かったものと
してフラグ３５をオフとするような処理を行っている。

第３図は調節装置の全体の動作を示すフローチャー１〜
である。

波形観測手段３１は、偏差信号ＤＶを入力していて、こ
の偏差信号ＤＶか所定の値ＤＢを越えるかどうか判断し
ており、偏差信号ＤＶか所定の値Ｉ）Ｂを越えると、こ
の時点で設定値変動監視手段３４のフラグ３５の状態を
読み、フラグ３５かオンとなっている場合、即ち、設定
値の変動が検出されていて、かつ設定値入力フィルタ４
に設定されている伝達関数の値が所定値、すなわちセル
フチューニングすることが適当でないと判断される伝達
関数の値（この値は制御対象となるプロセスの性質等に
より、前記（１）式のαやβの値か設定しなおされる）
、例えばαの値が０．４以下であれば、次に続くセルフ
チューニングのための各ステップをスキップする。

フラグ３５かオフの場合、即ち、設定値変動か検出され
ていて、かつ、設定値入力フィルタ４の伝達関数か所定
の値以上の場合（例えば（１）式のαの値が０．４以上
の場合）、応答信号の波形パターンの分析を波形観測手
段３１が開始する。

一般に波形パターンの分析には一定の時間がかかるが、
この分析が完了すると、観測結果に基づいて、評価指標
を算出する。評価指標としては、例えば特願昭６１５３
４９４号で提案されているように、面積レシオＡＲやオ
ーバシュ−１〜ＱＶＳ１周期′１゛Ｐなどか用いられる
。

続いて、パラメータ演算手段３３は、波形観測手段３１
からの評価指標に関するう〜−夕ご受け、ＰＩ演算パラ
メータご算出し、このＰＩ演算パラメータをＰＩ制御手
段２に設定する。

ＰＩ演算手段２は、そこに設定されたＰＩ演算パラメー
タを用いてＰＩ演算を行い、演算結果を操作信号ＭＶと
してプロセス１に出力する。

偏差信号ＤＶが所定のデッドバンドＤＢ内に入っている
とき（ＤＶ＜ＤＢ）は、制御良好であるとして、ＰＩ制
御手段２は既に設定されているＩ〕■演算パラメータを
用いてＰＩ制御演算が行われる。同様にフラグ３５がオ
ンとなっていて、設定値変更を示している場合も、ＰＩ
制御手段２は既に設定されているＰＩＷＸ３ｍパラメー
タを用いてＰＩ制御演算２行う。

第４図は、以上の動作の概要を示すタイムチャー１〜で
ある。ここで（ａ、　）は設定値変動に基づいて応答信
号（偏差信号ＤＶ）が変動した場合の例であり、（ｂ）
は外乱発生に基づいて偏差信号Ｄ■か変動した場合の例
である。

（ａ）において、設定値Ｓ■が（イ）に示すように変更
され、その値か一定値ｋを越えるとフラグ３５が（ロ）
に示すようにオンにセラ１〜される。

設定値変更に起因して、（ハ）に示すように偏差信号Ｄ
Ｖも変動を開始し、デッドバンドＤＢを越える。この時
点ではフラグ３５の状態はオンの状態となっているから
、（ニ）に示すように波形分析は行われず、演算パラメ
ータのチューニングも行われない。なお、この状態では
、設定値入力フィルタ４に設定されている伝達関数を大
きく決定するパラメータαが例えば０．４以下であるも
のとする。フラグ３５は一定の時間ｔｐ経過すると（０
）に示すように、タイムアラｌ−してオフになる。

（ｂ）において、設定値ＳＶが（イ）に示すように変更
され、その値が一定値ｋを越えるとフラグ３５が（ロ）
に示すようにオンにセラ１〜される。

この間に偏差信号ＤＶか（ハ）に示すようにデッドバン
ドＤＢ内にあれは、波形観測は開始されない。また、一
定時間ｔｐ経過するとその時点で（０）に示すようにフ
ラグ３５はオフになる。

その後（ハ）に示すように外乱が発生し偏差信号ＤＶが
デッドバンドＤ　ｒ３を越えると、この時点■では、フ
ラグ３５はオフであり、波形観測手段３１による波形分
析か（ニ）に示すように開始され、パラメータ演算手段
３３は、波形分析完了の時点■で、評価指標のデータを
受けＰＩ演算パラメータを算出し、これをＰＩ制御手段
２に設定する。

なお、上記の説明では、波形観測手段はプロセス信号Ｐ
ｖと設定値Ｓｖの偏差信号ＤＶの波形を観測することを
想定したが、プロセス信号ＰＶの波形を観測するように
してもよい。また、ＰＩ制御手段を用いた場合について
例示したが、ＰＴＤ制御手段を用い、各パラメータ演算
手段はＰＴＤ演算パラメータをチューニングするように
してもよい。

〈発明の効果〉 以−Ｌ詳細に説明したように、本発明によれば設定値の
変動を常時監視するための設定値変動監視手段を設け、
設定値入力フィルタの伝達関数か所定値以下の場合であ
って、設定値ΔＳ■を変更した場合には、セルフチュー
ニングによる処理を行わないようにしたもので、必要で
ないセルフチューニング動作を排除することで信頼性の
高い調節装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第２
図は設定値変動監視手段が常時実行する設定値監視動作
の一例を示すフローチャー１−１第３図は調節装置の全
体の動作を示すフローチャー１〜、第４図は動作の概要
を示すタイムチャー１〜である。 １・・・プロセス、　　２・・・ＰＩ制御手段、３・・
・パラメータチューニング手段、３１・・・波形観測手
段、３２・・・目標設定手段、３３・・・パラメータ演
算手段、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 プロセスからのプロセス量と制御の目標値となる設定値
   との偏差信号に比例、積分演算を行い得られた操作量を
   前記プロセスに出力するＰＩ演算手段と、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あらか
   じめ設定した応答目標になるように前記ＰＩ制御手段の
   ＰＩ演算パラメータをチューニングするパラメータチュ
   ーニング手段を備えた調節装置であって、 前記設定値信号を当該設定値の変更に対して所定の立ち
   上がり特性とするための伝達関数が設定された設定値入
   力フィルタ手段を設けると共に、前記パラメータチュー
   ニング手段に、 前記設定値が所定の基準値を越えているか否かを監視し
   、設定値の一定時間内の変動量が前記所定の基準値を越
   えていいてかつ、前記設定値入力フィルタの伝達関数が
   所定の値以下である場合、前記ＰＩ演算パラメータのチ
   ューニング動作を解除する設定値変動監視手段を設けた
   ことを特徴とする調節装置。