JPH036701A - 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制御システムに利用する
調節装置に係わり、特にＰＩまたはＰＩＤ（Ｐ：比例、
Ｉ：積分、Ｄ：微分）調節演算によって得られる調節信
号が予め定めた信号制限値を越えたときの制御応答性を
改善した調節装置に関する。

（従来の技術） この種のＰＩＤ調節装置は、あらゆる産業分野で利用さ
れているが、その中でもプラントの運転制御には必要不
可欠なものとなっている。

従来からＰＩＤ演算方式にはアナログ演算方式とディジ
タル演算方式の２通りがあり、そのうちつい最近までは
アナログ演算方式が多く用いられていたが、現在ではデ
ィジタル演算方式が主流をなすに至っている。

ところで、アナログ演算方式におけるＰＩＤアルゴリズ
ムは次のような基本式にしたがって演算を行っている。

Ｍｖ−Ｋｐ　　（ｅ＋　（１／Ｔ＋　）、ｆｅｄｔ＋Ｔ
ｏ　　（ｄｅ／ｄｔ）＋ＭＶ。

・・・（１） 但し、上式においてＭＶは操作量、ｅは偏差。

Ｋ、は比例ゲイン、ＴＩは積分時間＋　ＴＤは微分時間
、ＭＶｏは操作量の初期値である。

そこで、この（１）式のＰＩＤアルゴリズムの基本式を
用いてディジタル演算方式を実行する場合、予めサンプ
リング周期τを定め、そのサンプリング周期τごとに必
要なデータを取込んで演算を行うことになる。例えば現
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、プロセ
ス制御系から得られる現サンプリング時点の偏差はｅ　
ｎ　ｓ前回のサンプリング時点の偏差はｅ　ｎ−１で表
わすことができる。

しかも、このディジタル演算方式には２通りの演算方式
が考えられており、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。

前者の位置形演算方式は各サンプリング時点ごとに全体
の操作量Ｍ　Ｖ　ｎを直接計算する方式であり、一方、
後者の速度形演算方式は今回のサンプリング時点で変化
操作量△Ｍ　Ｖ　ｎのみを求め、前回の操作量ＭＶｎ−
１に今回求めた変化操作量△Ｍ　Ｖ　ｎを加えることに
より、今回の操作ｍ　Ｍ　Ｖ　ｎを得る方式である。従
って、速度形演算方式はＭＶｎ　　−ＭＶｎ−１＋△Ｍ
　Ｖ　ｎで表わされる。

そこで、前記（１）式のＰＩＤアルゴリズムの基本式に
したがって位置形演算方式と速度形演算方式を実行する
場合、位置形演算方式では、＋　（Ｔｏ／ｒ）（ｅｎ　
−ｅｎ−１））＋ＭＶｏ　　−（２）なるＰＩＤアルゴ
リズムを用いて演算を行い、方、速度形演算方式では、 ΔＭＶｎ　−Ｋｐ　　（（ｅｎ　−ｅｎ−１）＋　（ｒ
／Ｔ＋　）ｅｎなるＰＩＤアルゴリズムに基づいて演算
を行う。

ここで、（２）式と（３）式のＰＩＤアルゴリズムにつ
いて検討するかぎり、（２）式の位置形よりも（３）式
の速度形ＰＩＤアルゴリズムが種々の面で優れている。

その理由は、積分項からΣがなくなって演算が簡単にな
ること、ディジタルコントローラ自体を手動から自動に
切換えるとき、現時点の操作量を（３）式のＭ　Ｖ　ｎ
−１に代入して自動制御を行い次のサンプリング時点か
らＭ　Ｖ　ｎ−１に変化操作量△Ｍ　Ｖ　ｎを加えれば
よいので、いわゆる手動−自動切換のバランスレス・バ
ンプレス切換が簡単に行えること、予め前回の実際の操
作ｊ１ＭＶｎ−１に制限を与えておけば極端に積分項を
積算していくことがなくなり、いわゆる積分項によるリ
セットワインドアップを簡単に防止できること、さらに
操作量の変化分だけを求めるので１回の出力変化を制限
したり、あるいはゲインを修正したりする必要がなく、
また他の信号との複合演算処理が容易に行えること等の
利点があり、これらの観点からＤ　Ｄ　Ｃ（Ｄｉｒｅｃ
ｔ　Ｄ１ｇｉｔａｌＣｏｎｔｒｏ！　）等に速度形演算
方式が広く利用されている。

しかし、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いずれを採用するにせよ
、工業的に実際に使用できる制御系とする場合には制御
対象の操作端、被制御量（蒸気、燃料、水、空気など）
や下流プロセスなどに急激な変化を与えないように信号
制限手段を設け、調節演算出力を前記信号制限手段を通
して得られる操作信号を制御対象に印加する構成をとっ
ている。この信号制限手段は、制御対象の制約条件、特
性、制御上のニーズなどに加え、安全、かつ、安定な制
御を行うのに必要不可欠なものである。

従って、以上述べたように各種の演算方式にあって制限
手段を設けない場合には、全く問題なく安全性や安定性
等に欠けることになるが、本発明者によって度重なるシ
ミュレーション実験を繰返していく過程で調節信号に制
限を加えた場合でも一律に安全、かつ、安定なものでな
く、また制限の状態に応じて制御応答性が著しく低下す
ることが分った。

次に、速度形演算方式と位置形演算方式とを組合せてな
る従来の複合形ディジタルＰＩＤ演算方式の調節装置に
ついて第３図を参照して説明する。

すなわち、この調節装置は、減算手段１にて現在目標値
ＳＶｎから現在のプロセス変数値ＰＶｎを減算して偏差
ｅｎを得た後、この偏差ｅｎを位置形比例調節演算手段
２．速度形積分調節演算手段３および位置形微分調節演
算手段４にそれぞれ導入する。この位置形比例調節演算
手段２は前記（２）式の比例項、つまり ｐ−Ｈｌ なる調節演算を行い、得られた比例調節演算成分をｔｘ
Ｊ算手段５に導入する。また、速度形積分調節演算手段
３ては前記（３）式の積分項、つまり△Ｉｎ−ＫＩＪ・
（ｒ／Ｔ＋　）　ｅｎなる調節演算を行って積分調節成
分△Ｉｎを得た後、この積分調節成分△Ｉｎを速度形−
位置影信号変換手段６に導入し、 Ｉｎ−１ｎ−１＋△Ｉｎ なる演算を行って位置影信号Ｉｎに変換して加算手段５
に導入する。さらに、位置形微分調節演算手段４では前
記（２）式の微分項、つまりＤｎ　−Ｋｐ　・（Ｔｐ　
／ｒ）　　（ｅｎ　−ｅｎ−１）なる演算を行って微分
調節成分Ｄｎを得た後、同様に加算手段５に導入する。

以上のようにして比例・積分・微分の調節成分を得た後
、これら調節成分を加算手段５で加算金を変化率制限手
段７に供給する。この変化率制限手段７は調節信号Ｍ　
Ｖ　ｎを制御対象８の制約条件等に適合した操作信号Ｍ
　Ｖ　ｎとした後、制御対象８に印加してｅｎ−Ｑ、　
つまり５Ｖｎ−ＰＶｎとなるような制御を行っている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、従来の調節装置では、目標値ＳＶｎや外乱に
よるプロセス変数値等が急激に変化したとき、調節信号
ＭＶｎは理論的に大きく変化して制御対象８に加わり、
このため制御系を構成する各構成要素例えば操作端や配
管系が破損。

短寿命化、製品の品質低下等を招くことになるが、第３
図のように変化率制限手段７を設けている場合には調節
演算手段側から送られてくる調節信号の変化率が制御対
象８の制約条件の下に制限され、以上のような種々の問
題を防ぐことができる。

しかし、本発明者において実際に変化率制限手段７を設
けてシミュレーション実験を重ねてみると、第４図に示
す如く以外にも変化率の制限状態に応じて制御応答に大
きな影響が出ていることが分った。つまり、第４図の（
イ）は変化率制限値ΔＭＶＨ−１０％とした状態で目標
値ＳＶｎを２０％変化させたときのＰＶ応答、（イ）′
は同じ条件下のＭＶ応答を示し、同図の（ロ）は変化率
制限値ΔＭ　Ｖ　Ｈ＝　３９６とした状態で目標値ＳＶ
ｎを２０％変化させたときのＰＶ応答、（ロ）′は同じ
条件下のＭＶ応答を示す。従って、この応答特性から明
らかなように、ＰＩＤパラメータを同一とした場合でも
、変化率制限値に応じて制御応答が大きく変化し、しか
も一般的推測とは逆にオーバーシュートが大きくなって
行く現象が発生する。

従って、以上のような従来装置においては、■、操作信
号に対する変化率制限値の大きさに応じて制御応答が変
化し、特に制限値を小さくしたときにオーバーシュート
が大きくなってしまう。

これはプラントの安全性や製品の品質に悪影響を与える
問題がある。

■、そこで、操作信号に対する変化率制限値の大きさに
応じて最適ＰＩＤパラメータを調整する必要があるが、
変化率制限値との関係から一般的なＣＨＲ（Ｋ、Ｌ、Ｃ
ｈｉｃｎ　、　Ｊ、Ａ、）Ｉｒｏｎｅｓ、　Ｊ、Ｂ。

Ｒｅ５ｖｉｃｋ　）法などのＰＩＤパラメータ調整公式
が適用できないので、ＰＩＤパラメータの調整作業が非
常に厄介なものとなる。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、調節信号が
信号制限値を越える程度に応じて積分調節演算出力を強
制的に変更することにより、制御応答性を改善でき、計
装システムに適用して安定、かつ、安全に制御しつる調
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、請求項１記載の発
明においては制御対象からのプロセス変数値と目標値と
の偏差を用いて比例・積分または比例・積分・微分調節
演算を行って調節信号を得、この調節信号を信号制限手
段を通して得られる操作信号を前記制御対象に印加して
制御する調節装置において、前記信号制限手段への前回
入力値と前回出力値との差の信号を得る差信号取得手段
および前記比例または比例・微分調節演算出力の前回値
から今回値への変化分を求める調節変化分演算手段を設
け、さらに、これら差信号取得手段および変化分演算手
段でそれぞれ得られた出力を加算手段で加算するととも
に、この加算信号が前記信号制限手段にて予め定めた制
限値を越えているか否かを信号逸脱判断手段を設けて判
断し、この信号逸脱判断手段で信号制限値を越えている
と判断したとき前記積分調節演算出力を停止して積分調
節成分をホールド状態に設定する積分出力ホールド設定
手段を設けたものである。

次に、請求項２紀載の発明は、請求項１記載の発明の加
算手段に対し、さらに積分調節演算出力の前回値から今
回値への変化分を入力して加算する構成としたものであ
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
、偏差演算手段でプロセス変数値と目標値との偏差を求
めた後、この偏差を比例・積分または比例・積分・微分
調節演算を行って調節信号を得、この調節信号を信号制
限手段にて制限を加えて操作信号として制御対象を制御
するが、このとき信号制限手段への前回入力信号と前回
出力信号とを取込んで差信号取得手段で両信号の差の信
号を求めて加算手段に導入する。一方、比例調節演算出
力と微分調節演算出力との加算信号である比例・微分調
節成分を変化分演算手段に導入し、ここで比例・微分調
節成分の前回値から今回値への変化分を求めた後前記差
信号に加える。

このようにして得られた差信号と変化分信号との加算信
号は変化率逸脱判断手段にて前記変化率制限手段で予め
定めた変化率制限値と比較し加算信号が変化率制限値を
逸脱しているか否かを判断する。ここで、逸脱していな
いと判断した場合には積分調節演算出力をそのまま操作
信号に用い、逸脱していると判断した場合には積分調節
演算出力を強制的に停止し、前回の積分調節成分をホー
ルドする。このように調節信号が変化率制限値を越える
度合いに応じて通常積分と積分動作停止を選択的に使い
分けることにより、ＰＩＤ制御の本質を継承しつつＰＩ
Ｄパラメータを変更することなく積分調節成分の蓄積効
果を除去してオーバーシュートをなくすことができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について第１図を参照して説明
する。同図において１１は目標値ＳＶｎと制御対象１２
からのプロセス変数値ＰＶｎとの偏差ｅＱを求める偏差
演算手段であって、ここで求められた偏差ｅｎは速度形
積分調節演算手段１３、位置形比例調節演算手段１４お
よび位置形微分調節演算手段１５にそれぞれ導入され、
これら演算手段１３，１４．１５にてそれぞれ偏差ｅＱ
を受けて積分調節演算動作、比例調節演算動作および微
分調節演算動作を行う構成となっている。前記速度形調
節演算手段１３の出力側には常時は導通状態にあるスイ
ッチング手段１６を介して速度形−位置影信号変換手段
１７が設けられ、この信号変換手段１７にて速度形積分
信号を位置形積分信号に変換して後続の加算手段１８に
導入する。

１９は位置形比例調節演算手段１４の出力と位置形微分
調節演算手段１５の出力とを加算合成する加算手段であ
って、この加算信号は前記加算手段１８と変化分演算手
段２０に導入されている。

この加算手段１８は比例・積分・微分調節成分を加算合
成して調節信号を得、この調節信号を変化率制限手段２
１に導き、ここで制御対象１２の制約条件に適合するよ
うに制限し操作信号として制御対象１２に印加し、ｅｎ
−０，つまりＳＶｎ　−ＰＶｎとなるような制御を行う
構成である。

一方、前記変化分演算手段２０は各演算手段１４．１５
から得られた比例・微分調節成分の今回値から同じく比
例・微分調節成分の前回値を減算して比例・微分調節成
分の変化分を求める機能を持っている。

２２は差信号取得手段であって、これは前記変化率制限
手段２１の前回入力信号と前回出力信号との差の信号を
取出して加算手段２３に導入する。

この加算手段２３は差信号取得手段２２で求めた差信号
と変化分演算手段２０で得られた比例・微分調節成分の
変化分とを加算合成した後、変化率逸脱判断手段２４に
送出する。この変化率逸脱判断手段２４は、加算手段２
３からの加算信号が前記変化率制限手段２１で予め定め
た変化率制限値を越えているか否かを判断し、変化率制
限値を越えていないと判断したとき前記スイッチング手
段１６を導通状態とし速度形積分調節演算手段１３の出
力をそのまま信号変換手段１７に導き、いわゆる通常積
分を実行し、一方、加算手段２３による加算信号が所定
の変化率制限値を越えていると判断したとき前記スイッ
チング手段１６を非導通状態に設定し、つまり積分調節
演算動作を停止し信号変換手段１７にて前回の積分調節
成分をホールド状態に設定する構成である。

次に、以上のように構成された装置の動作を説明する。

偏差演算手段１１において目標値ＳＶｎと制御対象１２
のプロセス変数値ＰＶｎとを取込んで（ＳＶｎ　−ＰＶ
ｎ　）なる演算を行って偏差信号ｅｎを得た後、速度形
積分調節演算手段１３゜位置形比例調節演算手段１４お
よび位置形微分調節演算手段１５に送出する。ここで、
位置形比例調節演算手段１４は偏差信号ｅｎを受けると
前記（２）式の比例項に基づき、 Ｐｎ　−ｋｐ　ＩＩｅｎ なる比例調節演算動作を行って比例調節成分Ｐｎを得、
この比例調節成分Ｐｎを加算手段１９に導入する。また
、位置形微分調節演算手段１５では同じく偏差信号ｅｎ
を受けると前記（２）式の微分項の演算、つまり Ｄｎ　　−ｋｐ　　　・　　（Ｔｏ　　／ｒ）　　　・
　　（ｅｎ　　−ｅｎ−１）なる微分調節演算動作を行
って微分調節成分Ｄｎを得た後、前記加算手段１９に導
き、ここで微分調節成分Ｄｎと先の比例調節成分Ｐｎと
を加算合成し、得られた加算信号（Ｐ＋Ｄ）ｎを加算手
段１８および変化分演算手段２０に導入する。

一方、速度形積分調節演算手段１３では偏差信号ｅｎに
基づき前記（３）式の積分項の演算、つまり △Ｉｎ　−ｋｐ　　・　Ｃｒ／ＴＩ）　　・ｅｎなる積
分調節演算動作を行って積分調節成分ΔＩｒ＋を得、常
時は導通状態にあるスイッチング手段１６を経て速度影
信号△Ｉｎ′とした後、速度形−位置影信号変換手段１
７に送り、ここで下式に基づいて位置形信号Ｉｎに変換
する。

Ｉｎ−Ｉｎ−１＋Δ　Ｉｎ’ そして、信号変換手段１７で変換された位置形信号Ｉｎ
は積分調節成分として前記加算手段１８に送られる。こ
の加算手段１８は積分調節成分Ｉｎと先の比例・微分調
節成分（Ｐ＋Ｄ）ｎとを加算合成した後、変化率制限手
段２１を経由し操作信号Ｍ　Ｖ　ｎとして制御対象１２
に印加し、偏差ｅｎ−０，つまり５Ｖｎ−ＰＶｎとなる
制御を行う。

この制御対象１２の制御時、差信号取得手段２２は前回
の入力信号Ｍ　Ｖ　ｎ−１と前回の出力信号Ｍ　Ｖ　ｎ
−１とを取込み、 ΔＭＶｎ−１＝ＭＶｎ−１−ＭＶｎ（ なる演算を行って差信号△Ｍ　Ｖ　ｎ−１を求めて加算
手段２３に送出している。従って、このとき今回の比例
・微分調節成分（Ｐ＋Ｄ）ｎが変化分演算手段２０に導
入すると、この変化分演算手段２０では今回の比例・微
分調節成分（Ｐ十Ｄ）ｎと前回の比例・微分調節成分（
Ｐ＋Ｄ）ｎ−１とを用いて、 △（Ｐ＋Ｄ）　ｎ　−（Ｐ＋Ｄ）　ｎ　−（Ｐ＋Ｄ）　
ｎ−１なる演算式により比例・微分調節成分の変化分Δ
（Ｐ＋Ｄ）ｎを得、この変化分△（ｐ＋Ｄ）ｎを加算手
段２３に導入する。その結果、この加算手段２３からは
、 ６Ｍ　Ｖ　ｎ−１＋Δ（ｐ＋Ｄ）　ｎ の加算信号が出力されて変化率逸脱判断手段２４に導入
される。そこで、この変化率逸脱判断手段２４において
は加算手段２３からの加算信号△ＭＶｎ−１＋△（Ｐ＋
Ｄ）ｎが予め変化率制限手段２１で設定される変化率制
限値ΔＭＶＨと比較し、加算信号△Ｍ　Ｖ　ｎ−１＋Δ
（Ｐ＋Ｄ）ｎが変化率制限値ΔＭＶ、を逸脱しているか
否かを判断し、逸脱していないと判断したときスイッチ
ング手段１６を導通状態とし、前記速度形積分調節演算
手段１３で得られた積分調節成分ΔＩｎをスイッチング
手段１６を通してΔｌｎ／　なる信号として信号変換手
段１７に導き、通常の積分を実行する。

一方、加算信号ΔＭ　Ｖ　ｎ−１＋Δ（ｐ＋Ｄ）ｎが変
化率制限値ΔＭＶＨを逸脱していると判断したとき、ス
イッチング手段１６を非導通状態に設定し、積分動作を
停止して信号変換手段１７にて前回の積分調節成分をホ
ールドさせる。つまり、変化率逸脱判断手段２４は、 １ΔＭＶｎ−１＋△（Ｐ＋Ｄ）ｎ　ｌ≦△ＭＶＨのとき
、 所定の変化率制限値ΔＭＶＨを越えていないと判断して
通常の積分を実行し、 ΔＭＶＨ＜ｌΔＭ　Ｖ　ｎ−１＋△（Ｐ＋Ｄ）　ｎのと
き、 所定の変化率制限値ΔＭＶＨを越えていると判断して積
分動作を停止して積分調節成分をホールド状態に設定す
る。

従って、以上のような実施例の構成によれば、比例・積
分・微分調節信号の変化がプロセスの制約条件や制御上
のニーズなどにより予め定まる変化率制限値といかなる
大小関係にあるかに応じて調節動作中の積分動作に強制
的に介入し、積分停止および通常積分の何れかを選択実
行するので、例えば第４図に示す如く目標値のステップ
応答に対してオーバーシュートさせずに整定できる。す
なわち、従来装置においては第４図（ａ）、（ｂ）から
明らかなように、変化率制限値を小さくしていくと、制
御応答におけるオーバーシュートが徐々に増大していく
。例えば変化率制限値が１０％のとき図示（イ）に示す
ような目標値のステップ応答を示し、そのときの操作量
は（イ）′となるのに対し、変化率制限値が３％のとき
には図示（ロ）に示す目標値のステップ応答１因示（ロ
）′のような操作量が得られる。このことは、本来、目
標値を変化させたとき、操作信号Ｍ　Ｖ　ｎは大きく変
化したいが変化率の制限を受けるために徐々に増加して
いくことになる。この間、偏差演算手段１で得られる偏
差ｅｎは大きくなっていくが、これは速度形積分調節演
算手段３で積分調節演算を行って偏差ｅｎを積分しなが
ら蓄積していくためである。従って、時間の経過ととと
もに偏差ｅｎが小さくなっていくと、比例および微分調
節演算成分が零になってしまうが、積分調節演算動作に
よる蓄積分だけが残り、これが目標値のステップ応答を
大きくオーバーシュートさせてしまうことになる。

また、前記（１）式に基づきＰＩＤ制御の本質について
考えたとき、次のような表をまとめることができる。

つまり、ＰＩＤ制御の本質を継承するという観点から見
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、積分動作は信号の切捨てが可能であるが、比例動作
の場合には信号を切捨てると偏差信号８口が零のときに
零にならなくなり、また微分動作の場合には信号を切捨
てると変化なしのとき零にならな（なり、何れも信号の
切捨てができない。

従って、以上の２つの方向から検討したとき、調節信号
の変化が所定の変化率制限値を越える度合いに応じて通
常積分と積分動作停止とを選択することにより、確実に
ＰＩＤ制御の本質を継承でき、またＰＩＤパラメータを
変更することなく変化率制限値による制御応答のオーバ
ーシュートを回避できる。

次に、請求項２紀載に係わる発明の一実施例について第
２図を参照して説明する。すなわち、この装置は第１図
とほぼ同じ構成を存しており、特に異なるところは前記
速度形積分調節演算手段１３の積分調節成分△Ｉｎ、つ
まり △Ｉｎ　−ｋｐ　　＃　（ｒ／Ｔｌ　）　　・ｅｎを前
記加算手段２３に印加することにより、変化率逸脱判断
手段２４には、 （６Ｍ　Ｖ　ｎ−１＋△（Ｐ＋Ｄ）ｎ＋△Ｉｎｌなる信
号を入力し、より判断精度を高くすることにある。

すなわち、この装置の変化率逸脱判断手段２４では、 ΔＭＶｎ−１＋△　（Ｐ＋Ｄ）ｎ　　＋△Ｉｎ≦△ＭＶ
Ｈのとき、 オン制御信号を送出してスイッチング手段１６を導通状
態に設定し、通常の積分調節成分を信号変換手段１７へ
送出し、 一方、 ６Ｍ　Ｖ　ｎ−１＋△（Ｐ＋Ｄ）ｎ　＋Δｒｎ〉△ＭＶ
Ｈのとき、 オフ制御信号を送出してスイッチング手段１６を非導通
状態に設定して積分調節動作を停止し、信号変換手段１
７にて積分調節成分をホールドさせるものである。一般
的には、△ＩｎはΔ（Ｐ＋Ｄ）ｎに比べて小さいので、
請求項１記載の発明のようにΔＩｎをほぼ零とみなして
省略してもよいが、本装置のように処理すればより積分
動作の判断が正確になる。

なお、上記実施例においては、比例・積分・微分：Ａ節
演算動作について述べたが、例えば比例・積分調節演算
動作であってもよく、この場合には前記加算手段１つが
不要となり、比例調節演算手段１４の比例調節成分Ｐｎ
を直接加算手段１８および変化分演算手段２０に導入す
る構成となる。

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、比例・積分調節ま
たは比例・積分・微分調節信号の変化がプロセスの制約
条件や制御上のニーズなどを考慮して予め設定された変
化率制限値といかなる大小関係にあるかに応じ、調節信
号の中の積分調節成分に強制的に介入し、「積分調節成
分停止」と「通常積分調節成分出力」の何れかを選択実
行することにより、前述したようにＰＩＤ制御の本質を
生かしながら制御でき、しかも第４図の（ハ）に示す如
く変化率制限値３％の場合には従来装置と同様なステッ
プ応答を示しながら増加するが、調節信号の絶対値が変
化率制限値を越えたときにはスイッチング手段１６を非
導通状態とするために時間の経過により比例・微分調節
成分に一時的に追随するも、積分動作による積分効果が
ないので目標値に対する行き過ぎ量がなくなり、制御応
答のオーバーシュートを防止でき、安定で、かつ、安全
な制御を実現できる。

また、変化率制限値の変更に対応してＰＩＤパラメータ
を再チユーニングする必要がなく、一般のＰＩＤパラメ
ータ調整公式であるＣＨＲ法などをそのまま使用するこ
とができ、変化率制限値の変更が容易になり、ＰＩＤパ
ラメータのチューニング作業の簡素化を図ることができ
る。

従って、以上のような調節装置によれば、プラント制御
システムに最も多く用いられているＰＩＤ調節機能を有
効に生かし、かつ、変化率制限機能を有効に活用しなが
ら、今後、プラント運転のフレキシブル化、最適制御化
、超自動化などの進展に十分対処でき、広い産業分野で
大きく貢献させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる調節装置の一実施例を示す構成
図、第２図は他の発明の一実施例を示す構成図、第３図
は従来装置の構成図、第４図は従来装置と本発明装置と
の制御応答を比較説明する図である。 １１・・・偏差演算手段、１２・・・制御対象、１３・
・・速度形積分調節演算手段、１４・・・位置形比例調
節演算手段、１５・・・位置形微分調節演算手段、１６
・・・スイッチング手段、１７・・・信号変換手段、１
８゜１９・・・加算手段、２０・・・変化分演算手段、
２１変化率制限手段、２２・・・差信号取得手段、２３
・・・加算手段、２４・・・変化率逸脱判断手段。

Claims (2)

【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
   を用いて比例・積分または比例・積分・微分調節演算を
   行って調節信号を得、この調節信号を信号制限手段を通
   して得られる操作信号を前記制御対象に印加して制御す
   る調節装置において、前記信号制限手段への前回入力値
   と前回出力値との差の信号を得る差信号取得手段と、前
   記比例または比例・微分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、前記差信号取
   得手段で得られた差信号に前記変化分演算手段で求めた
   変化分信号を加算する加算手段と、この加算手段で得ら
   れた加算信号が前記信号制限手段で予め定めた制限値を
   越えているか否かを判断する信号逸脱判断手段と、この
   信号逸脱判断手段で信号制限値を越えていると判断した
   とき前記積分調節演算出力を停止して積分調節成分をホ
   ールド状態に設定する積分出力ホールド設定手段とを備
   えたことを特徴とする調節装置。
2. （２）前記加算手段に、積分調節演算出力の前回値から
   今回値への変化分を加算するようにした請求項１記載の
   調節装置。