JPH0340103A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、各種のプロセス計装システムに利用される調
節装置に係わり、特にＰＩまたはＰＩＤ調節調節信号が
変化率制限値を越えた程度に応じて適切な積分動作を選
択する調節装置に関する。

（従来の技術） ＰＩＤ調節装置は種々の産業分野の計装システムに広（
利用されており、そのうちでもプラントの運転制御には
必要不可決なものである。このＰＩＤ調節装置に適用す
るＰＩＤ演算方式にはアナログ演算方式とディジタル演
算方式があり、つい最近まではアナログ式が多かったが
、現在ではディジタル演算方式がＰＩＤ調節装置の主流
となっている。

このＰＩＤ演算方式におけるＰＩＤアルゴリズムの基本
式は、 ＭＶ＝Ｋｐ　　（ｅ＋　　（１／Ｔ＋　　）　　ｆ　　
ｅｄｔ＋ＴＤ（ｄｅ／ｄｉ）　＋ＭＶｏ　ｌ　　　”’
（１）で表される。但し、上式においてＭＶは操作信号
、ｅは偏差、Ｋｐは比例ゲイン、Ｔ、は積分時間、ＴＤ
は微分時間、ＭＶｏは操作信号の初期値である。

ところで、前記（１）式の基本式を用いたディジタル演
算方式では、予めサンプリング周期τが定められ、この
サンプリング周期τ毎に必要なデータを取り込んで演算
を行うことになる。従って、現サンプリング時点をｎτ
（ｎは整数）とし、その１つ前のサンプリング時点を（
ｎ−１）τとすれば、制御系から得られる現サンプリン
グ時点の偏差はｅ、、、前回サンプリング時点の偏差は
ｅｌ−８で表わすことができる。

一方、ディジタル演算方式には２通りの演算方式があり
、その１つは位置形演算方式であり、他の１つは速度形
演算方式である。この位置形演算方式は各サンプリング
周期毎に全体の操作信号ＭＶ、を直接計算する方式であ
り、速度形演算方式は今回のサンプリング周期毎に操作
信号の前回からの変化分△ＭＶ、のみを求めた後、この
変化分△ＭＶ、を前回の操作信号Ｍ　Ｖ　ｎ−１に加え
ることにより、今回の操作信号を得る方式である。

従って、前記（１）式のＰＩＤアルゴリズムの基本式を
用いて位置形演算方式と速度形演算方式とを実行する場
合、前者の位置形演算方式では、ＭＶ。

＋（ＴＤ　　／　　ｒ）（ｅ　　ワｅ　　−−＋　　）
ｌ　　　　　　・＝（２）で表わされ、後者の速度形演
算方式では、△ＭＶ。

−Ｋｐ　　（（ｅｎ　　ｅｎ−１） ＋　　（τ　／　　Ｔ　　＋　　）　　　ｅ　　１１＋
　（ＴＤ　／τ）（ｅ、　−２８ｎ−１＋ｅ。−２）＋
（３ａ） ＭＶＩｌ＝ＭＶ、、＋６Ｍ　Ｖ　、　　　　　−（３ｂ
）で表わされる。

そこで、これら２つの演算式、つまり（２）式と（３ａ
）式、（３ｂ）式とを比較してみると、（３ａ）、（３
ｂ）式の速度形ＰＩＤアルゴリズムでは積分項からΣが
なくなって演算が簡単になること、手動・自動の切換え
に際し、現時点の手動操作によって得られた操作信号を
（３ｂ）式のＭ　Ｖ　ｎ−１に代入し、しかる後、自動
制御に切換えて次のサンプリング時点からそのＭＶゎ−
３に変化分△Ｍ　Ｖ　ｎを加算すれば制御をそのまま続
行でき、いわゆる手動−自動切換えのバランスレス・バ
ンプレス切換えが簡単に行えること、積分項によるリセ
ットワインドアップが容易に行えること、操作信号の変
化分のみを求めればよいので、ゲインを修正したり、他
の信号との複合演算処理が簡単に行えること等の特長を
有し、計算機を用いたＤ　Ｄ　Ｃ（Ｄｉｒｅｃｔ　Ｄｉ
ｇｉｔａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）には速度形ＰＩＤ演算方
式か多用されている。

しかして、この種の調節装置においては、前記アナログ
演算方式、位置形ディジタル演算方式、速度形ディジタ
ル演算方式の何れの方式を適用するにせよ、実際の制御
系では制御対象の操作端、蒸気、燃料、水、空気等の被
制御量、或いは下流側のプロセスに急激な変化を与える
ことは好ましくないので操作信号にある変化率の制限を
与えながら制御対象を制御する構成を採用している。な
お、以上のように変化率制限手段を設け、７１．す御対
象の各種制約条件、特性、制御上でのユーザの要望など
に応じて、操作信号を適切な変化率で制限することは制
御系の安全性や安定性を期するなうえて必要不可欠なも
のである。

一般に、各種の演算方式は、変化率制限に引掛からない
ときには全く等価であるが、ＰＩまたはＰＩＤ調節信号
が変化率制限値に引掛かったときには問題が多く、シュ
ミレーション結果からも制御性、安定性および安全性を
著しく損ねることか判明された。

第４図は速度形演算方式と位置形演算方式との長所を組
み合わせた従来の複合形ディジタル成算方式のＰＩＤ調
節装置の構成を示す図である。

この装置は、偏差演算手段１にて現在の目標値ＳＶｏか
ら制御対象２の現在のプロセス変数値Ｐｖｏを減算し、
得られた偏差ｅ。を位置形Ｐ調節演算手段３．速度形Ｉ
調節演算手段４および位置形り調節演算手段５にそれぞ
れ導入する。ここで、位置形Ｐ調節演算手段３は、前記
（２）式の比例項に基づき、 Ｐ、＝Ｋｐ争ｅ。

なるＰ調節成分の演算を行い、得られたＰ調節演算出力
Ｐｆｉを加算手段６に導入する。

一方、速度形■調節演算手段４ては、前記（３ａ）式に
基づき、 △１．−Ｋｐ・（τ／Ｔ１）・ｅ、。

なる演算を行って積分項の変化分△Ｉ、を求めた後、速
度形／位置形信号変換手段７にて、Ｉ、１＝Ｉｎ−１＋
△Ｉ。

なる式に基づいて位置影信号Ｉｎに変換し、同様に加算
手段６に導入する。

さらに、位置形り調節演算手段５ては、前記（２）式の
微分項に基づき、 Ｄ、＝Ｋｐ・　（Ｔｏ　／τ）　　　（ｅｏ　ｅ−１）
なるＤ調節成分の演算を行い、得られたＤ調節演算出力
り。を前記加算手段６に導入する。

ここで、加算手段６は各ＰＩＤ調節演算出力をぺ 加算合成して調節信号ＭＶ、を得た後、この調節信号を
変化率制限手段８を通して制御対象２の制約条件や制御
上のニーズに適合するように所定の変化率制限を与えて
操作信号ＭＶ、を得、この操作信号ＭＶ、を制御剤象２
に印加してｅ。＝０゜つまり５ｖｏ−ｐｖｏとなるよう
に制御する。

（発明が解決しようとする課題） 従って、以上のようなＰＩＤ調節装置を実際のプロセス
制御系に適用したとき、目標値ＳＶ、。

の急変や外乱等の発生によるプロセス変数値ＰＶｏの急
変等によって調節信号ＭＶ、が理論的に大きく、急激に
変化することになり、そのために制御対象２に急激な変
化か加わって操作端や配管系の破損、短寿命化、制御対
象２の上流および下流に対する悪影響を与えるので、変
化率制限手段８を設け、適切な変化率制限を与えて制御
対象２の各種制約条件に適合するように制御している。

しかし、第４図に示す調節装置においては、変化率制限
手段８の変化率制限を変化させると、制御特性に大きな
影響を与えることが判明された。

因みに、第５図はある制御対象モデルに対してＰＩＤパ
ラメータを一定にした状態で目標値ＳＶｎを変更させた
ときの変化率制限値と操作信号ＭＶ、プロセス変数値Ｐ
Ｖとの挙動関係を示す図である。なお、同図（Ｌ）は変
化率制限手段８の変化率制限値を１０％／秒、同図（２
）は変化率制限値を５％／秒、同図（３）は変化率制限
値を３％／秒としたときの特性を示す。

この挙動結果から明らかなように、変化率制限値を小さ
くすればする程、ＭＶおよびＰＶとも大きくオーバーシ
ュートしてしまうことが分かる。

つまり、変化率制限値を小さくすればする程オーバーシ
ュートが大きくなるという常識的推測とはまったく逆の
応答を示す。

従って、以上のような従来の調節装置は、■、操作信号
に対する変化率制限値の大きさに応じて制御特性が変化
し、変化率制限値が小さくなればなる程、プロセス変数
値ＰＶのオーバーシュートが大きくなり、制御制が悪化
する。

■、変化率制限値を小さくすると、常識に反して操作信
号ＭＶが整定値より大きくオーパーンニドし、プラント
等の安全上にも問題が生ずる。

■、また、変化率制限値の大きさに応じてＰＩＤパラメ
ータの最適値か異なってくるので、その変化率制限値に
合わせてＰＩＤパラメータの再チユーニングを必要とし
、非常に煩雑なものとなる。

特に、この種のＰＩＤ調節装置においては、プラント計
装などのあらゆる分野の制御に広く利用されており、そ
の制御の基盤をなすものであり、さらに今後プラント運
転のフレキシブル化、最適化、超自動化などの高度化を
考えるとき、操作信号に対する変化率制限は必要不可欠
であり、この制限機能の高度な活用が強く望まれていた
。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、ＰＩまたは
ＰＩＤ調節信号が変化率制限値を越えたときにその越え
た程度に応じて正常積分、制限積分および積分停止によ
り積分動作を選択し、オーバーシュートのない状態で速
やかに目標値に整０ 定し得、高い制御側および安全性を確保しうる調節装置
を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するために、制御対象からのプ
ロセス変数値と目標値との偏差を零とするためにＰＩま
たはＰＩＤ調節演算を行った後、少なくとも速度形Ｉ演
算出力を位置形信号化したＰＩまたはＰＩＤ位置形信号
を操作信号として制御対象に印加する調節装置において
、前記操作信号の変化率を所定の範囲内に制限する変化
率制限手段と、この変化率制限手段の前回演算時の入出
力差を求める差演算手段と、ＰまたはＰＤ調節演算出力
の前回値から今回値への変化分を求める変化分演算手段
と、前記差演算手段の出力と前記変化分演算手段の出力
と速度形調節演算出力とを合成し、この合成信号と前記
変化率制限手段における所定の変化率制限値との大小関
係に応じて、正常積分、制限積分および積分停止の何れ
かを選択して積分動作を実行する積分動作制限手段とを
備１ えた構成である。

（作　用） 従って、本発明は以上のような手段を講じたことにより
、積分動作制限手段は、前記合成信号と所定の変化率制
限手段 化率制限値内の場合には正常積分を実行し、合成信号の
積分調節演算出力値か変化率制限値に引掛かっている場
合には変化率制限値以下の積分調節演算出力のみを正常
積分し、変化率制限値を越えた積分調節演算出力のみ切
り捨てを行うことにより制限積分を実行する。また、合
成信号における積分調節演算出力の全部が変化率制限値
を越えている場合にはＰＩまたはＰＩＤ調節信号の回復
方向の場合に限り正常積分を行い、それ以外の場合には
積分停止を行うことにより、Ｐ　Ｉ　、Ｄ制御の本質を
堅持しながら操作信号およびプロセス変数値がオーバー
シュートのない状態を実現するものである。

（実施例） 以下、本発明の詳細な説明するに先立ち、　２ ＰＩＤ制御について検討してみる。すなわち、上述した
ようにＰＩまたはＰＩＤ調節信号に対する変化率制限値
をたんだん小さくしていくと、操作信号及びプロセス変
数値のオーバーシュートが徐々に増大していくが、その
原因は積分動作の蓄積効果に起因することが第５図から
も明らかである。

つまり、目標値を変化させたとき、本来の操作信号は大
きく変化すべきところであるが、所定の変化率制限を受
けているので徐々に増加していくことになる。この間、
偏差が大きく出ているので、積分動作の機能により時間
の経過とともに操作信号か増大し、応答が進んで偏差が
小さくなっていくとＰとＤの調節成分が零となるが、最
後まで積分動作による蓄積分か残り、そのため偏差が逆
転してもその蓄積分を取り崩すまでは操作出力が過大と
なり、これが結局、プロセス変数値のオーバシュートと
なる。従って、オーバーシュートを解消するには、調節
信号が変化率制限に引掛かった時の積分動作による蓄積
効果を適切に除去できればよい。

　３ そこで、もう少し別な面、つまり「ＰＩＤ制御の本質」
から前記（１）式を参照しなから次表のようにまとめる
ことができる。

　４ この表から明らかなようにｒＰＩＤＰ御の本質の継承」
という観点から考えると、調節信号の変化が所定の変化
率制限値を越えたとき、■動作の信号切り捨ては可能で
あるが、Ｐ動作およびＤ動作については信号の切り捨て
が出来ないことになる。

従って、以上の２つの方向から検討したとき、ＰＩまた
はＰＩＤ調節信号の変化が所定の変化率を越えたとき、
ＰＩＤ制御の本質を継承しながら積分動作に強制的に介
入して種々の制限を行えば、操作信号の変化率制限に伴
う欠陥や障害を取り除くことができる。

以下、本発明の実施例について第１図を参照して説明す
る。同図において１１は現在の目標値ＳＶｏから制御対
象１２の現在のプロセス変数値ＰＶｏを減算して偏差ｅ
。を得る偏差演算手段であって、ここで得られた偏差ｅ
。は位置形Ｐ調節演算手段１３、位置形り調節演算手段
１４および速度形Ｉ調節演算手段１５にそれぞれ導入さ
れる。

この位置形Ｐ調節演算手段１３は偏差ｅ。を受　６ けて前記（２）式の比例項の演算を行ってＰ調節演算出
力Ｐ。を得、また位置形り調節演算手段１４は同じく偏
差ｅ＋＋を受けて前記（２）式の微分項の演算を行って
Ｄ調節演算出力り、を得た後、これら各演算出力Ｐ。、
Ｄｏを加算手段１６に送出する。この加算手段１６では
Ｐ、、とり。とを加算合成しＰ、＋Ｄ、＝　（Ｐ十Ｄ）
。なる合成信号を得る。なお、前記り調節演算は、一般
には不完全微分式を用いるが、ここでは完全微分式を用
いて行う。

１７はＰ＋Ｄ調節演算出力の前回値から今回値への変化
分△（Ｐ十Ｄ）　　を求めるＰＤ調節変化分演算手段で
あって、ここで得られた変化分△（Ｐ十Ｄ）。は積分動
作制限手段１８に送られる。

一方、前記速度形Ｉ調節演算手段１５は、前記（３）式
の積分項に基づき 速度形Ｉ調節演算出力△Ｉｎを得、同様に前記積分動作
制限手段１８に送出する。

１つは速度形Ｉ調節信号△■。′を位置形信号７ Ｉｏに変換する速度形／位置形信号変換手段、２０は位
置影信号■。と位置形ＰＤ調節演算出力（Ｐ十Ｄ）。と
を加算合成してＰＩＤ調節信号／＼ ＭＶゎを求める加算手段、２１はＰＩＤ調節信／＼ 号ＭＶｆｉの変化を所定の変化率制限値例えばΔＭＶＨ
で制限して操作信号信号ＭＶ、を得る変化率制限手段、
２２は変化率制限手段２１の前回演算時の入出力差△Ｍ
　Ｖ　ｎ−１を求めて前記積分動作制限手段１８に送出
する差演算手段である。

この積算動作制限手段１８は、前記速度形Ｉ調節演算出
力△ＩｎとＰＩ調節変化分演算手段１７の出力△（Ｐ＋
Ｄ）、と差演算手段２２の出力△ＭＶ。−１とを合威し
この合成信号と前記変化率制限手段２１の所定の変化率
制限値△ＭＶＨとの大小関係に基づいて、正常積分、制
限積分および積分停止等の何れか選択して積分動作を実
行する機能をもっている。

次に、以上のような装置の動作を説明する。偏差演算手
段１１にて現在の目標値ＳＶｏから制御対象１２の現在
のプロセス変数値ＰＶ０を減算し、　８ 、ｅｎ　　＝ＳＶ　、、　−ＰＶ。

なる演算により両値の偏差ｅ、を得た後、この偏差ｅｏ
を位置形Ｐ調節演算手段１３１位置形り調節演算手段１
４および速度形Ｉ調節演算手段１５にそれぞれ導入する
。この位置形Ｐ調節演算手段１３は前記偏差ｅｆｉを受
けて前記（２）式の比例項に基づき、 Ｐｎ−Ｋｐ−ｅ。

なる演算を行ってＰ調節演算出力Ｐ。を求め、また位置
形り調節演算手段１４では同じく偏差ｅ。

を受けて前記（２）式の微分項に基づき、Ｄ、＝Ｋｐ・
　（Ｔｏ　／τ）　　　（ｅ、−ｅ、、）なる演算式に
よりＤ調節演算出力り。を求めた後、Ｐ、とともに加算
手段１６に送出する。ここで、加算手段１６は、 Ｐ、＋Ｄ、＝　（Ｐ＋Ｄ）。

の演算式に基づき加算合成し、この合成信号（Ｐ＋Ｄ）
。をＰＤ調節変化分演算手段］７および加算手段２０に
導入する。

一方、速度形Ｉ調節演算手段１５では偏差ｅ。

１つ を受けて前記（３）式の積分項に基つき、△ｒｎ＝ＫＩ
）’　　（Ｔ／Ｔ、）−ｅ。

なる演算を行って１調節演算出力△Ｉ、を得、これを積
分動作制限手段１８を介して制限された速度形積分調節
信号△Ｉｆｉ　とし、さらに速度形／位置形信号変換手
段１９にて、 Ｉ、＝Ｉ、、＋ΔＩ０ なる演算によって位置影信号■。に変換する。

しかる後、後続の加算手段２０において位置影信号■。

と先のＰＩ調節演算出力（Ｐ＋Ｄ）　　とを加算合成し
、この合成されたＰＩＤ調節信号ＭＶ、を変化率制限手
段２１を経由して操作信号ＭＶ、として制御対象１２に
印加し、ｅ　ｎ　”’　０　。

っまりＳＶ、、＝ＰＶｎとなるように制御する。

ところで、以上のような制御系において差演算手段２２
では下記式により変化率制限手段２１の入出力差の前回
値△Ｍ　Ｖ　ｎ−１を求めた後、△ＭＶｏ−、＝ＭＶ、
−、−ＭＶ、。

積分動作制限手段１８に送出する。上式おいてへ ＭＶ、、、は変化率制限手段２１の人力信号の前回　０ 値、Ｍ　Ｖ　ｎ−１は変化率制限手段２１の出力信号の
前回値である。

このとき、前記ＰＤ調節変化分演算手段１７は、△（Ｐ
十Ｄ）　ｎ ＝　（ｐ＋Ｄ）、−（Ｐ＋Ｄ）。

なる演算を行ってＰＤ調節変化分△（Ｐ十Ｄ）　ｆｉを
求めて積分動作制限手段１８に送出している。

この式において（Ｐ＋Ｄ）。はＰＤ調節演算出力の今回
値、（Ｐ十Ｄ）。−１はＰＤ調節演算出力の前回値であ
る。

そこで、以上のような速度形■調節演算出力△■ｏ　（
＝Ｋｐ・　（τ／ＴＩ）・ｅｎ）、変化率制限手段２１
の前回入出力差△Ｍ　Ｖ　ｎ−１およびＰＤ調節変化分
△（Ｐ＋Ｄ）、を得たならば、積分動作制限手段１８で
は上記３種類の信号を合成し、この合成信号と変化率制
限手段２１で設定された所定の変化率制限値ΔＭＶＨと
の大小関係を判断し、第２図に示す要領で積分動作を実
行する。

この第３母は、合成信号が変化率制限値ＡＭＶＨ内にあ
るとき、速度形Ｉ調節演算出力１ △Ｉｎを正常積分として位置影信号変換手段１９に送出
し、次に、△Ｉ、の中間が変化率制限値ΔＭＶＨに引掛
かったときには、変化率制限値ΔＭＶＨ内の△Ｉ、を正
常積分として出力し、変化率制限値△ＭＶＨを越えた分
の△Ｉ、を切り捨てる。いわゆる制限積分を実行し１、
さらに△工。か変化率制限値ΔＭＶＨを完全に越えてい
る場合にはＭＶ、の方向性から回復方向にない場合には
△Ｉ０を切り捨て、回復方向にある場合には正常積分を
実施するものである。

すなわち、合成信号と変化率制限値△Ｍ　Ｖ　、、との
大小関係に関し、 （１）１△Ｍ　Ｖ　ｎ−１＋△（Ｐ＋Ｄ）　　＋△Ｉｎ
≦△Ｍ　Ｖ　、、のとき、 合成信号か変化率制限値以内にあると判断し、正常積分
を行う。つまり、 △Ｉ、　　＝△１．．−Ｋｐ・　（τ／ＴＩ）・ｅｏを
出力し、従って、位置形Ｉ調節信号Ｉ。は、Ｉ、＝Ｉ、
、＋△Ｉ、　　＝１．、＋△１゜＝Ｉ・−１＋Ｋｐ・　
（τ／ＴＩ）・ｅ。

２ となり、「正常積分」を実行する。

（２）１△ＭＶゎ一８＋△（Ｐ＋Ｄ）　、。

≦△ＭＶＨ≦１ΔＭＶｆｉ ＋△（Ｐ十Ｄ）　　＋△Ｉ、ｌのとき、（イ）△Ｍ　Ｖ
　ｎ−１＋△（Ｐ＋Ｄ）。≧Ｏのとき、・・・△１．．
′＝△ＭＶＨ−（△ＭＶ。

＋△（Ｐ＋Ｄ）。） （ロ）△ＭＶ、、＋△（Ｐ十Ｄ）、＜Ｏのとき、・・△
Ｉ、　　＝−△Ｍ　Ｖ　、。

（△ＭＶ。

＋△（Ｐ＋Ｄ）。） となり、従って、位置形Ｉ調節信号Ｉ。は、Ｉ、＝１゜
＋△Ｉ０ となり、「制限積分」を実行する。

（３）△ＭＶＨ≦１△Ｍ　Ｖ　ｎ−１＋△（Ｐ＋Ｄ）で
、△Ｉｆｉ　ｆ△Ｍ　Ｖ　＋＋−１＋△（Ｐ＋Ｄ）。）
〉０のとき、つまり△Ｌと　（△ＭＶ。

＋△（Ｐ＋Ｄ）、］　とが同符号のとき、積分停止を行
う。つまり、 △Ｉ、’−０となり、従って、位置形■調節信３ 号Ｉ。は、 Ｔｆｉ＝Ｉ、、となり、「積分停止」となり、■調節演
算出力はホールド状態となる。

（４）ΔＭＶＨ≦１△Ｍ　Ｖ　ｎ−１＋△（Ｐ　＋　Ｄ
　）。

で、△１．（△ＭＶ、、、＋△（Ｐ＋Ｄ）　、　＋　＜
０のとき、っまり△Ｉ、と　（△Ｍ　Ｖ　ｎ−ｌ　＋△
（Ｐ＋Ｄ）、）とが異符号のとき、正常積分を行う。つ
まり、 △Ｉｏ′　−△■。＝Ｋｐ・　（τ／Ｔ１）・ｅｎとな
り、従って、位置形Ｉ調節信号Ｉｎは、Ｉ、−１，、十
△Ｉ、’＝＝■、−１　＋△Ｉ。

＝１．、＋Ｋｐ−（τ／Ｔｌ）・ｅ。

となり、「正常積分」を実行する。

従って、以上のような実施例によれば、ＰＩＤ調節信号
を位置影信号に変換した後、変化率制限手段２１で所定
の変化率制限値で制限して操作信号を出力するので、Ｐ
ＩＤ調節信号の変化かプロセスの制約条件や制御上のニ
ーズに合わせることができる。また、速度形■調節演算
出カ△■ｏ。

ＰＩ調節変化分△（Ｐ＋Ｄ）。および変化率制限　４ 手段２１の前回入出力差△ＭＶ、、等の合成信号と変化
率制限値との大小関係に基づいて調節動作の中の積分動
作に強制的に介入し、「正常積分」、「制限積分」、「
積分停止」の何れかを選択実行するので、ｒＰＩＤ制御
の本質」を継承でき、しかもＰＩＤ調節信号が変化率制
限値を越えたときに積分動作による蓄積効果をなくすこ
とができ、よって操作信号の過度に行き過ぎや制御応答
のオバーシュートを除去でき、高い制御性と安定な制御
を実現できる。

因みに、第３図は変化率制限値が３％／秒のときの目標
値をステップ変化されたときの従来操作信号ＭＶ（ａ）
と本発明操作信号ＭＶ　（ｂ）　、従来プロセス変数値
ＰＶ　（ａ）と本発明プロセス変数値ｐｖ（ｂ）との関
係を示す図である。同図から明らかなように、操作信号
ＭＶの挙動は、従来装置では大きく行き過ぎてするのに
対し、本発明装置では積分動作を適宜制限することによ
り全く行き過ぎがなくなり適正な挙動を示している。

一方、プロセス変数値ＰＶの応答は、従来装置５ では大きくオーバーシュートしているにも拘らず、本発
明装置ではオーバーシュートが全くなく、安定、かつ、
安全な制御を実現できる。

また、ＰＩＤ調節信号にどのような変化率制限値を加え
ても、最適なＰＩＤパラメータを変えることなく、一般
のＰ　ＬＤパラメータ調整公式をそのまま適用できる。

なお、上記実施例ではＰＩＤ調節演算について述べたが
、ＰＩ調節演算でも同様に適用できる。

その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施できる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、ＰＩまたはＰＩＤ
調節信号が変化率制限値を越えたときその越えた程度に
応して正常積分、制限積分および積分停止により積分動
作を選択することにより、ＰＩＤ制御の本質を継承しつ
つオーバーシュートのない状態で速やかに目標値に整定
でき、高い制御性および安定性、かつ、安全性を確保で
き、しかも変化率制限値の変更に対応してＰＩＤパラメ
６ −タを再チユーニングする必要かなく調整作業の煩雑さ
を解消できる。

特に、今後のプラント運転制御においては、フレキシブ
ル化、最適化、超自動化などの進展に伴なって変化率制
限を有効に活用することが重要であるが、この点で本装
置はその制限を有効に生かしつつ従来の種々の不具合を
解消したことにより、産業界に大きく貢献できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す構成図、第２図は
本発明装置を用いて積分動作を制限するときの説明図、
第３図は本装置と従来装置とにおける操作信号ＭＶとプ
ロセス変数値ＰＶの比較図、第４図は従来装置の構成図
、第５図は従来装置において変化率制限値を可変したと
きの操作信号ＭＶおよびプロセス変数値の特性図である
。 １１・・・偏差演算手段、１２・・制御対象、１３・・
位置形Ｐ調節演算手段、］４・・・位置形り調節演算手
段、１５・・・速度形Ｉ調節演算手段、１６・・・加算
手段、１７・・・ＰＤ調節変化分演算手段、７ ８・・・積分動作制限手段、 ・・速度形／位置形 信号変換手段、 ０・・・加算手段、 変化串刺 限手段、 ２・・・差演算手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）制御対象からのプロセス変数値と目標値との偏差
   を零とするためにＰＩまたはＰＩＤ（Ｐ：比例、Ｉ：積
   分、Ｄ：微分）調節演算を行った後、少なくとも速度形
   Ｉ演算出力を位置形信号化したＰＩまたはＰＩＤ位置形
   信号を操作信号として制御対象に印加する調節装置にお
   いて、 前記操作信号の変化率を所定の範囲内に制限する変化率
   制限手段と、この変化率制限手段の前回演算による入出
   力差を求める差演算手段と、ＰまたはＰＤ調節演算出力
   の前回値から今回値への変化分を求める変化分演算手段
   と、前記差演算手段の出力と前記変化分演算手段の出力
   と速度形調節演算出力とを合成し、この合成信号と前記
   変化率制限手段における所定の変化率制限値との大小関
   係に応じて、正常積分、制限積分および積分停止の何れ
   かを選択して積分動作を実行する積分動作制限手段とを
   備えた調節装置。