JPH03262002A - パルス幅出力調節計 - 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】 〔産業上の利用分計〕 本発明は負帰還制＠装、Ｉ　Ｖｃおいて電動式操咋部を
駆動する場合等（用いるパルス幅出力調節計、ｆｉｅ［
、制閤量整定時間の短縮を図ることができる調節計に関
する。

〔従来の時間〕

第２図は従来のパルス幅出力調節計１を用いた負帰還定
値側（財）装置としての流量側（２）装置２の構成説明
図である。

ｗ、２図において、３は流体４が流れる管路５ｆｆとり
付けられてこの流体４の瞬時流量Ｑを検出し。

この流量検出の結果としてｆｆ１ｆＱを表す流量信号３
ａを出力するようにした流量発信器、６は流量設定器７
が出力する流量設定信号７ａと流量信号３ａとが入力さ
れ、かつ信号７ａが表す流量設定値Ｑ＄と信号３１が表
す流量値Ｑとの制（転）偏ＩＥ＝Ｑｓ　　Ｑを演算して
この制御偏差Ｅを、表す制−偏差信号６ａを出力する制
御！！Ｉ］偏差演算部、８はリレー接点８１及び８２を
内蔵しており、かつ制御４Ｍ差信号６ａが入力され、か
つこの信号６ａが表−ｔ　制御ＩＪｉｉ差ＥについてＰ
ＩＤ演算等の少なくとも比例制御演算を含む所定の負帰
還制御演算を行って以′ＦｉＩＣ説明するパルス列信号
８ａを出力するようにした制御演算部で、ここに、パル
ス列信号８ｉ１は、制御偏差Ｅが正である場合にリレー
接点８１が出力する正極性のパルス極性を有する方形の
パルス８１ａがｍｓ点８１から所定力同期τで出力され
る信号であり、また偏差Ｅが負である場合にはリレー接
点８２が出力する負極性のパルス極性を有する方形のパ
ルス８２ｍが＃接点８２から上記の同期τで出力される
信号であつ℃、さらに。

これらの方形パルスｇｌａ、８２ａｔ工いずれも制御演
算部８ＶＣおいて行われた上述の負帰還制御演算の姑果
に応じたパルス幅を有するパルスである。

９は入力されるパルス列信号Ｂａ’ｔｃ応じて弁開閉動
作を行って管路５を流れる流体４０流量Ｑを加減するよ
つ（シた電動式の流量制御弁で、パルス幅出力調節計１
は上述した制御偏差演算部６と流量設定器７と制御演算
部８とで構成されており。

また流量制御装置２はこの調節計１と流量発信器３と制
御弁９とで構成されていて、この場合、調節計１は信号
８ａを弁９１’ｃ与えろことによって流量Ｑに対する定
値制御を行うようになっている。

そうして、調節計１１ｃ８いてヤニ上述したように制御
演算部８が少なくとも比例制御演算を行うようになつ℃
いるので、この場合、パルス列信号８ａを構成する方形
パルス８１ａまたは８２ａ（以護、これらのパルスを総
称して単にパルスＸということがある。）は偏差Ｅの絶
対値に応じたたとえば第３図図示のパルス幅Ｂを呈する
ことでなって、このパルス＠　Ｂ　＋１通常Ｅの絶対値
が大きくなるほど。

また上記の比例制御演算における比例ゲインＫｐが大き
くなるほど広くなる。

Ｃ発明が解決しようとする課題］ さて、第２図においては調節計１が上述のように構成さ
れているので、この場合、調節計Ｈｃおける上述の比４
例制御演算の比例ゲインＫｐを大にするとこの調節計１
によって＋ｉ等Ｅｗ対する強い引き戻し制御が行われる
ことでなるが、こうすると一般ＶＣｌ５！！貴制御時果
に１１ン千ングや極端なオーバーシュートを生じ易くて
流量ＱＫ対する制御性が慝いので、第２図においては設
定値変更や外乱に対する流量Ｑの制御釉果が最１１ｉ応
答を示すように上述のゲインに、が比較的小さく設定さ
れているのが通例である。ところが、ゲインＫｐが小さ
いと上述したよってパルスＸの時間１１１Ｂが狭いので
制御弁９の偏差Ｅに対する引き戻し動作が弱くて、この
ため大キい制御量ｉＥが発生すると制御量Ｑが設定値Ｑ
、に等しくなるまでの整定時間Ｔｒが長くなることが明
らかで、このような整定時間Ｔ、の長時間化は電動式制
御弁９を用いた流量制御装［１２のような制御対象に対
する操作速度の遅い制御装置の場合特１’Ｃ５著である
。

つまり、上述したパルスＩｌｌ！出力調節計１には。

大きい比例ゲインに、を設定することができないので、
大きい制御偏差Ｅが生じた場合流量Ｑの整定時間Ｔｒが
非常に長くなるという問題点がある。

本発明の目的は、大きい制御偏差Ｅが生じた場合連続的
に電動式制御弁９のような電動式操作部を駆動するよう
にして、ＩＶｔｔ量Ｑのような制御量の整定時間Ｔｒが
短くなるよう（することができ。

また、偏差Ｅが小さい場合は制御量に対して適正な比例
ゲインで比例制御動作を行うことができるパルス幅出力
調節計を得ろことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため１本発Ｆ！ＡＫよれば、入力さ
れる制御偏差について所定の負帰還制御演算を行って前
記制御偏差の極性に応じた正極性または負極性のいずれ
かのパルス極性を有しかつ１記負帰還制御演算の結果Ｖ
Ｃ応じたパルス幅を有する同期的なパルスからなるパル
ス列信号を出力する制御演算部と、前記正極性パルス極
性の前記パルスのパルス値に等しい第１信号値と前記正
極性パルス極性に等しい極性とを有してかつ前記ｗ、１
信号値が経時的に変化しない第１連続信号を出力する第
１連続信号発生部と、前記負極性パルス極性の前記パル
スのパルス値に等しいＷ！、２信号値と前記負極性パル
ス重性に等しい極性とを有してかつ前記第２信号値が経
時的に変化しない第２連続信号を出力する第２連続信号
発生部と、前記パルス列信号と前記第１及び第２連続信
号と前記制御偏差とが入力されかつ前記制御偏差の絶対
値が所定値未満であると前記パルス列信号を操作信号と
して出力しかつ前号己制御偏差の絶対値が前記所定値以
上であると前記制御側差力極性に応じて前記第１連続信
号または前記第２連続信号を前記操作信号として出力す
る出力信号切換部とを備えるようにパルス幅出力調節計
を構成する。

〔作用〕

上記のように構成すると、制御演算部が行う負帰還制御
演算における比例ゲインＫｐの大きさの如何によらず、
制御偏差Ｅの絶対値ＩＥＩが所定値α以上になると出力
信号切換部から操作信号としてＷ、ｌまたは第２連続信
号が出力されることになるので、出力信号切換部が出力
する操作信号によって駆動される操作部を介して制御さ
れる制御量が、＋Ｅ＋＜αである場合に出力信号切換部
から操作信号として出力されるパルス列信号てよりて上
紀操乍部を介して制御された時、この制御結果がハンチ
ングや極端なオーバーシュートを生じることのないＩｌ
ｋ適な制御結果となるように制御演算部における上記比
例ゲインを設定しておけば、ＩＥ１Σαの状態が生じた
時上記操作部が第１または第２連続信号によって偏差Ｅ
を零に引き戻すように連続的に駆動されることになって
、したがって。

ＩＥｌ＜αの場合制御ｔに対し１：最適制御を行うこと
ができ、また、ＩＥ１Σαであるような大きい偏差Ｅが
発生した時偶差Ｅが生じてからこのＥを零にするまでに
要する時間である整定時間Ｔｒを非常に短くすることが
できるパルス幅出力調節計が得られることになる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例としてのパルス幅出力調節計
ｌＯを用いた負帰還定値制御装置とじての流量制御装置
１１の構成説明図で、第１図においては、第２図に示し
たものと同じものには第２図の場合と同じ符号がつけで
ある。

さて、ｇ１図（お（・て、８Ｆ、８Ｎを；それぞれ方形
パルスｓｌａ、８２ａを出力するよう（したいずれも制
御演算部８の出方端子、１０Ｆは電動式光量制御弁９に
接続されることによって該弁９に開動作を行わせる弁開
指令信号１２ａを与えることができるようにした調節計
１０の出方端子。

１ＯＮは弁９に接続されることによっ″Ｃ＃弁９に閉動
作を行わせる弁開指令信号１２ｂを与えることができる
ようＫＬだ調節計１０の出方端子で。

１２は調節計ｌＯが流量制御装置１１の操作部としての
弁９に与える弁開指令信号１２ａかまたは弁開指令信号
１２ｂのいずれかを表す該調節計１０の操作信号である
。１３は正極性パルス極性の方形パルス８１ａのパルス
値に等しい第１信号値ＡＩとこの正極性パルス極性に等
しい極性とを有してかつ前記の第１信号値Ａ、が経時的
に変化しない第１連続信号１３ｇを常時出力している＠
ｌ連続信号発生部、１４は負極性パルス極性の方形パル
ス８２ａのパルス値に等しい第２信号値ＡＩとこの負極
性パルス極性に等しい極性とを有してかつ前記の第２信
号値Ａ、が経時的に変化しない第２連続信号１４ａを常
時出力している第２連続信号発生部、１５は流量設定信
号７ａとｉｉ−信号３ａとが入力されて制御偏差Ｅを表
す制御備差信号１５ａを出力するよってした前述の制御
偏差演算部６と同様な制御偏差演算部で、１６は信号１
５ａが入力されかつこの信号１５ａが表す制御偏差Ｅ＝
Ｑｓ　　Ｑがαを正の所定値としてＥΣαであるとリレ
ーエフのコイル１７ａを励磁しＥ〈αであるとコイル１
７ａを消磁するようにした第１比較器。

１８は信号１５ａが人力されかっこの信号１５ａが表す
制御偏差ＥがＥ、＜（−α）であるとリレー１９のコイ
ル１９ａを励磁しＥ＞（−α）であるとコイル１９ａを
消磁するようにした第２比較器である。

そうして、１７１はリレーコイル１７ａによって駆動さ
れ℃端子８ＰとＩＯＰとの間の接続を開閉するようにし
たリレー１７のｂ接点、１７２は接点１７１に連動して
回路開閉動作をして回路閉動作時第１連続信号発生部１
３が出力している第１連続信号１３ｍを出方端子１０Ｐ
に出力するようでしたリレー１７のａｌｉ点で、１９１
はリレーコイル１９ａによって駆動されて端子８ＮとＩ
ＯＮとの間の接続を開閉するようにしたリレー１９のｂ
１点、１９２は接点１９１に連動して回路開閉動作をし
て回路閉＠咋時第２連続信号発生部１４が出力している
第２連続信号１４ａを出力端子１ＯＮに出力するようで
したｌシー１９のａ接点である。そうして、前述したパ
ルス幅出力調節計１Ｏは制御偏差演算部６及び１５と流
量設定器７と制御演算部８と第１及び第２比較器１６．
１８と＋ル−１７及び１９と出力端子１０Ｆ及びＩＯＮ
と第１及び第２連続信号発生部１３．１４とで構成され
ており、また、前述した流量制御装置１１はこのような
調節計１０と流量発信器３と流量制御弁９とで構成され
ている。

第１図においては調節計１０が上述のように構成されて
いるので、制御偏差の絶対値１がα未満であるとリレー
コイル１７ａ、１９ａがいずれも非ｅａｌ状！ｌある？
、−めｌｌ　レー接点１７１．１９１のいずれもがオン
となりまたリレー接点１７２．１９２のいずれもがオフ
となつＪいて、この結果。

制御演算部８が出力するパルス列信号８ａが調節計出力
端子１０Ｆ、１ＯＮのいずれかから操作信号１２として
調節計ｌθ外へ出力されてこの信号１２によって弁９が
弁開閉動作をすることでなり。

また、制御イ、ｉ４差ＥがＥ４αであると、リレーコイ
ル１７ａが比較器１６によって励磁される力で接点１７
１　　がオフとなりかつ、接点１７２がオンとなるが、
この時、Ｅ＞（−α）の条件が成立しているため比較器
１８がコイル１９ａを消磁しているので接点１９１がオ
ンでかつ接点１９２がオフとなっても おり、さやに、この時、Ｅ〉０となっているため制御演
算部８がパルス８１ａからなるパルス列信号８ａを出力
してパルス８２ａからなるパルス列信号８ａを出力しな
いようＶＣ！演算部８が構成され℃いるので、Ｎ局、Ｅ
Σαであると第１連続信号１３１１が出力端子１０Ｆを
介して弁開指→信号１２ｍとして制御弁９ＶＣ入力され
ることになる。

そうして、また、偏差ＥがＥ４（−α）の状！ＩＩｖＣ
あると、コイル１９ａが比較器１８によって励磁される
ので接点１９１がオフでかつ接点１９２がオンとなるが
、この時、Ｅ＜αの条件が成立しているため比較器１６
がコイル１７ａを消磁しているのでｌｉ点１７１がオン
でかつ接点１７２がオフとなっており、さらに、この時
、Ｅ＜Ｏとなっているため演算部８がパルス８２ａから
なるパルス列信号８ａを出力してパルス８１ａからなる
パルス列信号８ａを出力しないように該演算部８が構成
されているので、結局、Ｅ４（−α）であると第２連続
信号１４ａが出力端子１ＯＮを介して弁閉指→信号１２
ｂとして制御弁９に入力されることになる。

すなわち、第１図においては、制御偏差Ｅの値に応じて
上述したような態様の操作信号１２が端子１０Ｐ、ＩＯ
Ｎから調節計１０外へ出方されるので、この場合、第１
及び第２比較器１６・　１８とリレー１７及び１９と端
子１０Ｐ及びＩＯＮとで、パルス列信号８ａと第１及び
第２連続信号１３ａ、１４ａと制御偏差信号１５ａが表
す制御偏差Ｅとが入力されかつ偏差Ｅの絶対値ＩＥＩが
所定値α未満であるとパルス列信号８ａを操作信号１２
として出力しかつ絶対値ＩＥＩがα以上であると偏差Ｅ
の極性としての該偏差Ｅの正負に応じて第１連続信号１
３ａまたは第２連続信号１４ａを操作信号１２として出
力するようにした出方信号切換部２０を構ｆｆ１Ｌでい
るということができ、したがって、調節計１０は制御偏
差演算部６及び１５と設定器７と制御演Ｊ［部８と第１
及び第２連続信号発生部１３・１４と出力信号切換部２
０とで構成されているということもできる。

そうし１：、第１図においτは１ｇ４節計１Ｏが上述の
ように構成されているうえ、さらに、ＩＥｌ（αである
場合に端子１０Ｐ、ＩＯＮから操作信号１２として出力
されるパルス列信号８ａｒｃよって弁９を介して流体４
の流量Ｑを制御した時、ハシ千ングや極端なオーパージ
４−ト生じることのない最適制御結果が得られるように
、制御−１に算部８における前述した比例ゲインＫｐが
設定されている。

故てこの調節計１０によればＩＥｌ〈αの時Ｑに対する
良好な定！ｔＢＩＪ　ｍ１ｌｌ結果が当然得られること
になるが、また、調節計１０は上述のように構成されて
いるので、ＩＥ１Σαの状態が生じた場合、ゲインに、
の設定値の如何によらず偏差Ｅの正負に応じた連続信号
１３ａまたは１４ａが該調節計１０から出力されて、こ
のためこれらの信号１３ａｅ　１４１によって弁９が連
続的に開動作または閉動作をさせられて偏差Ｅを零に引
き戻すようにする流量制御動作が行われることになる。

したがって、調節計ｌＯによれば、ＩＥ１Σαであるよ
うな大きい制御偏差Ｅが生じた場合非常に短い整定時間
Ｔ、の間Ｋ　Ｒｉ　Ｑを設定値Ｑｓ［復帰させるように
することができることになる。

なお、調節計１０では制御偏差演算部を６と１５との二
個設けたが、これらの両演算部は一個にまとめてもよい
ものであることは説明するまでもなく明らかである。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明においては、入力される制御偏
差について所定の負帰還制御演算を行って前記制御イ編
差の極性に応じた正極性または負極性のいずれＤ）カバ
ルス極性を有しかつ前記負帰還制御演算の結果に応じた
パルス幅を有する周期的なパルスからなるパルス列信号
を出力する制御演算ｓと、正極性パルス極性の前記パル
スのパルス値に等しい第１＠号値と正極性パルス極性に
等しい極性とを有してかつ第１信号値が経時的にｆ化し
ない第１連続信号を出力する第１連続信号発生ｓと、負
極ｅパルス極性の前記パルスのパルス値に等しい第２信
号値と負極性パルス極性ＶＣ等しい極性とを有してかつ
第２信号値が経時的に変化しない第２連続信号を出力す
る第２連続信号発生部と、パルス列信号と第１及び第２
連続信号と前記制御偏差とが入力されかつこの制御偏差
の絶対値が所定値未満であるとパルス列信号を操作信号
として出力しかつ制御偏差の絶対値が前記所定値以上で
あると制御偏差の極性に応じて第１連続信号または第２
連続信号を前記操作信号として出力する出力信号切換部
とを備えるようにパルス幅出力調節計を構成した。

このため、上記力ように構成すると、制御演算部が行う
負帰還制御演算における比例ゲインＫ。

の大きさの如何によらず、制御偏差Ｅの絶対値ＩＥが所
定値α以上になると出力信号切換部から操作信号として
第１または第２連続信号が出力されることになるので、
出力信号切換部が出力する操作信号によって駆動される
操作部を介し℃制御される制御量が、ＩＥｌ＜αである
場合に出力信号切換部から操作信号として出力されるパ
ルス列信号によって上記操作部を介して制御された時、
この制御結果がハンチングや極端なオーバーシュートを
生じることのない奇適な制御債果となるように制御演算
部における上記比例ゲインを設定しておけば、ＩＥ１Σ
α　の状態が生じた時上記操作部が第１または第２連続
信号によって偏差Ｅを零に引き戻すように連続的に駆動
されることになって、したがって１本発明には、ＩＥＩ
＜αの場合制御量に対して最適制御を行うことができ、
また、ｌ：４αであるような大きい偏差Ｅが発生した時
偶差Ｅが生じてからこのＥを零にするまでに要する時間
である整定時間Ｔｒを非常に短くすることができるパル
ス幅出力調節計が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成説明図。 第２図は従来のパルス幅出力調節計の構成説明図。 第３図は第１図及び第２図における要部の機能説明図で
ある。 １、ｌＯ・・・・・・パルス幅出力調節計、８・・・・
・・制御演算部、８ａ・・・・・・パルス列信号、　　
１２・・・・・・操作信号、　　１３・・・・・・第１
連続信号発生部、１３ａ・・・・・・第１連続信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）入力される制御偏差について所定の負帰還制御演算
   を行つて前記制御偏差の極性に応じた正極性または負極
   性のいずれかのパルス極性を有しかつ前記負帰還制御演
   算の結果に応じたパルス幅を有する周期的なパルスから
   なるパルス列信号を出力する制御演算部と、前記正極性
   パルス極性の前記パルスのパルス値に等しい第１信号値
   と前記正極性パルス極性に等しい極性とを有してかつ前
   記第１信号値が経時的に変化しない第１連続信号を出力
   する第１連続信号発生部と、前記負極性パルス極性の前
   記パルスのパルス値に等しい第２信号値と前記負極性パ
   ルス極性に等しい極性とを有してかつ前記第２信号値が
   経時的に変化しない第２連続信号を出力する第２連続信
   号発生部と、前記パルス列信号と前記第１及び第２連続
   信号と前記制御偏差とが入力されかつ前記制御偏差の絶
   対値が所定値未満であると前記パルス列信号を操作信号
   として出力しかつ前記制御偏差の絶対値が前記所定値以
   上であると前記制御偏差の極性に応じて前記第１連続信
   号または前記第２連続信号を前記操作信号として出力す
   る出力信号切換部とを備えたことを特徴とするパルス幅
   出力調節計。