JPH02254501A - プロセス制御装置 - 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、プロセス制御に関し、プロセス負荷の急激な
変動時のオーバーシュート分、あるいはアンダーシュー
ト分を減少させると共に整定時間を短縮する装置を提供
するものである。

従来の技術 従来においてもプロセス制御停止時点でプロセス変数信
号に対する積分演算結果を記憶保持し、次回プロセス制
御再開時点に、前記積分量を初期積分量としてＰＩＤ＠
？７１する方法があった。この従来の制御方法を、温度
制御系を例にとった第７図、第８図で説明する。制御器
１では、目標値ＴＵＰとプロセス変数信号ＴＷＯを読み
込み、その偏差ＴＥＲ−ＴＵＰ−ＴＷＯをそれぞれ比例
・微分・積分の各演算部２．３．４で処理し、それぞれ
の演算結果ＶＫ、ＶＴＤ、ＶＴｉを得ている。−前記積
分演算結果ＶＴｉは積分記憶手段５内に常時記憶保持さ
れる。ここでプロセス制御が中止されたとしても、前記
積分演算結果ＶＴｉは前記積分記憶手段５内にて記憶さ
れており、次回プロセス制御が再開されるまで待機伏態
となっている。

プロセス制御が再開されると、前記積分記憶手段５に記
憶されている積分量ＶＴｉｍは制御開始初期の積分演算
結果として積分演算部４に取り込まれる。プロセス制御
部６は、前記演算処理結果の和ＴＣ−ＶＫ＋ＶＴＤ＋Ｖ
Ｔ　ｉを取り込み、プロセス変数信号ＴＷＯとして目標
値ＴＵＰヘフィードバックしている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、前述した構成において、第８図の応答特
性に示すように制御停止時間Ｌ＋から、制御再開時間ｔ
、のプロセス制御停止中、時間Ｌｘにて目標値にＴＣ，
からＴＣ２に変更があり、それが例えば現在よりも高く
設定変更された場合においても、プロセスＩＩＪ？Ｉ再
開時点で、プロセス制御停止前の安定していたＴＣ，（
積分演算結果ＶＴ１＋）で制御しようとする。しかし、
設定は高く変更されているため前記制御出力Ｔ　Ｃ＋か
ら更にＰＩＤ＠ｉを行ない制御出力ＴＣ，を出力しよう
とする。前述した内容は目標値を低く設定変更された場
合も同様であり、従って、目標値を変更しない場合と違
って、ＴＷＯのオーバーシュート、あるいはアンダーシ
ュートが大きくなり、整定時間ｔ０を遅くらせるという
課題があった。

そこで本発明はプロセス制御停止中、目標値の一定以上
の変更により積分記憶量ＶＴｉｍを一定の割合で増減さ
せ、次回制御の初期積分量とするプロセス制御を提供す
ることを第１の目的としている。

また第２の目的はプロセス制御停止中、目標値の変更に
より目標値それぞれに対応する積分量を、次回制御の初
期積分量とするプロセス制御を提供することにある。

また第３の目的はプロセス制御停止中目標値のリニアな
変更に対応して積分量をリニアに変更し、次回制御の初
期積分量とするプロセス制御を提供することにある。

ｌＩＢを解決するための手段 そこで前記第１の目的を達成するために本発明は、目標
値の一定以上の変化を検出する目標変更検出手段と積分
記憶量を一定の割合で加減算を行なう割合演算手段を有
するものである。。

また第２の目的を達成するために本発明は、目標値それ
ぞれに対応する積分量を提供する目標別積分量記憶手段
を設けるものである。

また第３の目的を達成するために、本発明は目標値のリ
ニアな変化に対応する積分量を演算するリニア演算処理
手段を設けるものである。

作用 本発明のプロセス制御は、目標値の一定以上の変化によ
り一定の割合で積分量を増減させることで、プロセス制
御再開時の制御出力のオーバーシュート、あるいはアン
ダーシェードを低減でき、目標値への整定時間を短縮す
ることができる。

また、目標値それぞれに対応する積分量を予め決定して
おくことにより、上記した一定の割合を演算する必要も
な（、目標値相当の積分量を制御出力とするので、オー
バーシュート、あるいはアンダーシュートを更に低減で
き、また目標値への整定時間も更に短縮することができ
る。

また、目標値のリニアな変化に対応して積分量をリニア
に変更することにより、前記目標値相当の積分量をより
最適な積分量に変更し制御出力として出力するので、オ
ーバーシュート、あるいはアンダーシュートを更に低減
し、かつ目標値への整定時間も更に短縮することができ
る。

実施例 以下本発明の実施例について第１図、第２図、第３図、
第４図、第５図、第６図を用いて説明する。従来例に対
応させて、プロセス制御が一度停止した後目標値が高く
設定変更された場合を取り上げる。

実施例１ 第１図において、第７図と同一符号のものは同じ動きを
する箇所であり、本発明の目標変更検出手段８によって
目標値が一定以上ΔＶＲだけ変更されたことを検出する
。前記目１ａ変更検出手段８にて検出された変化量ΔＶ
Ｒは、割合演算手段７内にて積分記憶手段５内の積分記
憶１１ＶＴｉｍに一定の割合αを乗じた積分変化量ΔＶ
Ｔｉを算出する、すなわち、 ΔＶＴ　ｉ　−αＸＶＴ　ｉ　ｍ である、その後、積分記憶手段５内の積分記憶量ＶＴｉ
ｍと前記積分変化量ΔＶＴｔとを加算し、新しい積分量
とし積分演算器４内で処理される。

すなわち、 ＶＴ　ｉ＋＋　−ＶＴ　ｉ、ｌ−、＋ΔＶＴｉである。

目標値変更時に以上の様な演算処理を施すことにより、
第４図の応答特性が得られる。プロセス制御停止時１．
からプロセス制御再開時り、内の時間ｔ！にて、目標値
がＴＵＰ、からＴＵＰ、に変更されると、制御出力ＴＣ
，は前述した欅に積分変化量ΔＶＴｉ分だけ加算され、
制御出力ＴＣ！に変更される。その後、時間ｔ、にてプ
ロセス制御が再開されると、制御出力ＴＣ，を使用して
再びＰＩＤ制御を行なうことになる。ここで、設定値Ｔ
ＵＰ、までの整定時間を注目してみると、積分変化量Δ
ＶＴｔ分だけ既に加えられているので従来よりも整定時
間が短縮されｔ、となる。

実施例２ 第２図において、第７図と同一符号のものは同じ働きを
する箇所であり、本発明の特許請求範囲（２）項に記載
する所の目標変更検出手段１０、目標値にそれぞれ対応
する積分量を記憶してお（目標別槽分量記憶手段９であ
る。前記設定別積分量記憶手段９内には各設定値に相当
する積分Ｎ９−１゜９−２．・・・・・・９−ｎが記憶
されている。また、第２図の構成により得られた応答特
性を第６図に示す、第６図において、プロセス制御中ｔ
１までは目標ＶＲ，で温度ＴＩを目標に制御していて、
ＰＩＤＩ［ｌ出力がＴＣ＝ＴＣ，で安定していたものと
する。そして、時間ｔ１にてプロセス制御が停止され、
再開されるｔ、までの時間内のｔ２で目標値がＶＲ，か
らＶＲ，に変更されたとする。すると、目標変更検出手
段ＡＩＯがこれを検出し、目標別積分量記憶手段９内へ
現在の目標設定はＶＲ。

である信号を送る。目標別積分量記憶手段９内では、前
記目標値ＶＲ３により、ＶＲ，相当の積分量を選択しＶ
ＴｉイーＶＴｉ、として制ｊ１出力ＴＣ１に変更される
。その後、時間Ｌ３にてプロセス制御が再開されると、
制御出力ＴＣ，を使用して再びＰＩＤ制御を行なうこと
になる。ここで、目標値ＴＵＰ、までの整定時間を注目
してみると、積分量は、上記処理内容により目標値相当
の量に変更されているので従来例、実施例１よりも更に
整定時間が短縮され１．となる。また、実施例１にて述
べた様な乗算・加算等の演算を不要とし制御が簡単化し
ている。

実施例３ 第３図において、第７図と同一符号のものは同じ働きを
する箇所であり、本発明の特許請求範囲（３）項に記載
する所の目標値のリニアな変化を検出する目標値検出手
段Ｂｌｌ、前記目標値検出手段１１で検出された目標値
ＶＲ，により、目標値ＶＲ。

に対応する積分量を演算するリニア演算処理手段１２で
ある。また、第３図の構成により得られた応答特性を第
６図に示す。

第６図において、プロセス制御中１．までは目標値ＶＲ
，で温度Ｔ、を目標に制御していて、ＰＩＤ制御出力が
ＴＣ＝ＴＣ，で安定していたものとする。そして、時間
１＋にてプロセス制御が停止され、再開されるｔ、まで
の時間内のｔ２で目標設定がＶＲ，からＶＲ，に変更さ
れたとする。

すると、目標値検出手段Ｂｌｌがこれを検出し、検出し
た目標値ＶＲ，＝ＶＲ，をリニア演算処理手段１２へ送
る。リニア演算処理手段１２では、検出値ＶＲ，１−Ｖ
Ｒ４を一次式 ％式％ にのっとり変更された目標値に最適な積分量を計算処理
し、制御出力Ｔ　ｅ　ａに変更される。その後、時間ｔ
３でプロセス制御が再開されると、上記演算結果Ｖ　Ｔ
　ｉ　ａの含まれる制御出力Ｔ　Ｃ４を利用して再びＰ
ＩＤ制御を行なうことになる。ここで目標値ＴＵＰ、に
到達するまでの整定時間を注目してみると、積分量は上
記処理内容により目標値に最適な量に変更されているの
で従来例、実施例１、実施例２よりも更に整定時間が短
縮されｔｃとなる。また、実施例２とは異なり、目標値
と目標値の間もリニアに検出し、積分量もリニアに変更
することが可能となり、−次式さえ確定していれば任意
の目標値に対してもよりスムーズな応答特性を得ること
ができる。

本実施例では、目標値が高く設定変更された場合を説明
したが、逆に目標値が低く設定変更された場合にも、同
様に目標値の変更分又は目標値相当の積分量にてＰＩＤ
ＩＩＩ？１ｍを開始するので整定時間を短縮でき快適な
制御を実現するのである。

本発明の制御方法は、計算機を用いて実現出来ることは
当然である。

発明の効果 以上のように本発明のプロセス制御方法においては、下
記の効果が得られる。

（１）ＰＩＤ！Ｉ＋御が停止されてから再度開始される
までの間に、目標値の変更が行なわれた場合でも、目標
値の変化分だけ、又は、変更された目標値相当の積分量
を積分演算結果の記憶として更新することで、制御出力
のオーバーシュート、あるいはアンダーシュート分を減
少させることができる。

（２）また、プロセス制御再開から制御出力安定までの
整定時間を従来よりも短縮することができ、より快適な
制御を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の請求項（１）の一実施例のプロセス制
御のブロック図、第２図は本発明の請求項（２）の一実
施例のプロセス制御のブロック図、第３図は本発明の請
求項（３）の一実施例のプロセス制御のブロック図であ
る。第４図は第１図の構成により得られた応答特性図、
第５図は第２図の構成により得られた応答特性図、第６
図は第３図の構成により得られた応答特性図である。 第７図は従来例のプロセス制御のブロック図であり、第
８図は第７図の構成により得られた応答特性図である。 １・・・・・・制御部、２・・・・・・比例演算部、３
・・・・・・微分演算部、４・・・・・・積分演算部、
５・・・・・・積分記憶手段、６・・・・・・プロセス
制御部、７・・・・・・割合演算手段、８・・・・・・
目標変更検出手段、９・・・・・・目標別積分量記憶手
段、１０・・・・・・目標値検出手段Ａ、１１・・・・
・・目標値検出手段Ｂ５１２・・・・・・リニア演算処
理手段、ＴＷ○・・・・・・プロセス変数信号、ＴＣ・
・・・・・制御部出力。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名第１図 矯 図 ／ 図 、ｔｌ 尤２ 、ｔ３ 弔 図 第 図 ｚ 工 Ｖｉｅｄ １ｈ ＶＦ４　　ＶＦ６　　Ｖｉｅｄ ＶＡ’？Ｌ 第 図 ＶＲ＋ Ｒ４ Ｒ 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）目標値とプロセス変数信号との偏差に、比例、微
   分、積分演算処理を施した結果を出力し、プロセス制御
   する方法において、前記演算結果の積分量をプロセス制
   御停止中記憶保持する手段を設け、設定値のある一定以
   上の変化に対し、一定の割合で前記積分記憶量を加減算
   し新規積分記憶量とし、制御再開時の初期演算結果とし
   てＰＩＤ制御を実施することを特徴とするプロセス制御
   装置。
2. （２）各設定値にそれぞれ対応する積分量を決定してお
   き、設定変更時、積分記憶量を前記積分量に変更するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲（１）項記載のプロセス
   制御装置。
3. （３）設定値のリニアな変化に対応して前述した積分記
   憶量をリニアに変更することを特徴とする特許請求の範
   囲（１）項記載のプロセス制御装置。