JPH04138501A - auto tuning controller - Google Patents
auto tuning controllerInfo
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- JPH04138501A JPH04138501A JP26200090A JP26200090A JPH04138501A JP H04138501 A JPH04138501 A JP H04138501A JP 26200090 A JP26200090 A JP 26200090A JP 26200090 A JP26200090 A JP 26200090A JP H04138501 A JPH04138501 A JP H04138501A
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- tuning
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
(イ)産業上の利用分野
二の発明は、プロセス制御で用いられる調節計、特に、
その制御パラメータ(PrD定数)を自動調節するオー
トチューニング調節計に関する。[Detailed description of the invention] (a) Industrial application field The second invention relates to a controller used in process control, in particular,
This invention relates to an auto-tuning controller that automatically adjusts its control parameters (PrD constants).
(ロ)従来の技術
従来、制御パラメータを自動調節する方法としプ
■プラントのパルス応答やインデシャル応答の定数から
ジーグラ・ニコルスの公式で一意的に決定する方法。(b) Conventional technology Conventionally, there is a method for automatically adjusting control parameters. ■ A method in which the control parameters are uniquely determined using the Siegler-Nichols formula from the constants of the plant's pulse response and initial response.
■プラントに同定信号を印加し、得られる応答を統計的
に処理してパラメータを推定し、それに通するパラメー
タを決定する方法。■A method of applying an identification signal to the plant, statistically processing the response obtained, estimating the parameters, and determining the parameters to be passed.
■通常の制御状1!(閉ループ)で制御系に入ってくる
外乱により発生する応答を計測し、その結果から経験則
に基づいてパラメータを更新する、いわゆるエキスパー
ト法。■Normal control status 1! The so-called expert method measures the response caused by disturbances entering the control system in a closed loop (closed loop) and updates parameters based on empirical rules from the results.
などがある。and so on.
(ハ)発明が解決しようとする課題
上記した従来の■の方法は、他の方法に比べて、安定し
た閉ループ系でかつ余分な外乱を系に与えないという点
で優れているが、つぎのような問題がある。すなわち経
験則ではまずPとIのパラメータを応答波形などから求
め、つぎにIの値からDの値を一意的に決定する場合が
多い。ところがD動作はプロセス量の測定ノイズなどの
影響を受けやすく、プラントの特性や測定の状態によっ
ては一意的に決めたDのパラメータによるD動作では応
答が振動的になりすぎることがある。(c) Problems to be Solved by the Invention The conventional method (2) described above is superior to other methods in that it is a stable closed-loop system and does not introduce unnecessary disturbances to the system. There is a problem like this. That is, as a rule of thumb, the parameters of P and I are often first determined from the response waveform, and then the value of D is uniquely determined from the value of I. However, the D operation is easily affected by measurement noise of process quantities, and depending on the plant characteristics and measurement conditions, the response may become too oscillatory with the D operation based on the uniquely determined D parameter.
この発明は上記問題点に着目してなされたものであって
、D動作において、ノイズの影響を受けにくい、また応
答が振動的になりすぎないオートチューニング調節計を
提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an auto-tuning controller that is less susceptible to the influence of noise and whose response does not become too vibratory in the D operation.
(ニ)課題を解決するための手段及び作用この発明のオ
ートチューニング調節計は、P■Dの制御パラメータを
ダイヤルで設定する手段を持ち、被制御出力の応答を計
測する手段と、計測した被制御出力の応答を基にダイヤ
ルで設定したPとIを初期値としてPと■の制御パラメ
ータを更新する手段と、更新された■のパラメータから
Dのパラメータを算出する手段と、算出されたDの値と
■の値との比がダイヤルで設定したDの値と1の値との
比以下となるように算出されたDのパラメータを制限す
る手段を有し、更新されたPIDパラメータによってP
ID制御を実行しながら被制御出力の応答が所望の応答
となるまで制御パラメータの更新を繰り返す自動調整手
段を備えている。(d) Means and operation for solving the problems The auto-tuning controller of the present invention has means for setting control parameters of P■D with a dial, means for measuring the response of the controlled output, and means for measuring the response of the output to be measured. Means for updating the control parameters of P and ■ by using P and I set by the dial as initial values based on the response of the control output, means for calculating the parameter of D from the updated parameter of ■, and means for calculating the parameter of D from the updated parameter of ■. It has a means for limiting the parameter of D calculated so that the ratio of the value of and the value of
The apparatus includes an automatic adjustment means that repeatedly updates control parameters while executing ID control until the response of the controlled output becomes a desired response.
このオートチューニング調節計では、通常のPID制御
中に外乱などにより被制御出力の波形を観測すると、経
験則によりPとrのパラメータを更新する。更新した■
のパラメータからDのパラメータを算出する。算出した
Dのパラメータは予めダイヤルで設定した■とDとの値
の比で制限された値が採用される。被制御出力の波形が
所望の波形となるまで以上の手順を繰り返す。In this autotuning controller, when the waveform of the controlled output is observed due to disturbance or the like during normal PID control, the P and r parameters are updated based on empirical rules. Updated ■
The parameters of D are calculated from the parameters of . The calculated parameter of D is a value limited by the ratio of the value of ■ and D set in advance with a dial. The above procedure is repeated until the waveform of the controlled output becomes the desired waveform.
(ホ)実施例
以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明する
。(E) Examples The present invention will be explained in more detail with reference to Examples below.
第1図は、この発明の一実施例を示すオートチューニン
グ調節計の構成を示すブロンク図である。このオートチ
ューニング調節計1は、比例演算(P)部2、積分演算
(J)部3、微分演算(D)部4及びオートチューニン
グアルゴリズム(制御)部5から成り、比例演算部2、
積分演算部3、微分演算部4でPID!I+御を実行し
ながらプラント6の応答を計測し、プロセス量(PV)
、設定量(S V)から求まる偏差(y)を基に制御パ
ラメータ(比例帯P、積分時間TI)を自動的に調節す
る。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an autotuning controller according to an embodiment of the present invention. This auto-tuning controller 1 consists of a proportional calculation (P) section 2, an integral calculation (J) section 3, a differential calculation (D) section 4, and an auto-tuning algorithm (control) section 5.
Integral calculation unit 3 and differential calculation unit 4 perform PID! While executing I+ control, measure the response of plant 6 and calculate the process amount (PV).
, control parameters (proportional band P, integral time TI) are automatically adjusted based on the deviation (y) found from the set value (SV).
第2図で、プラントの閉ループ応答(被制御量の偏差の
波形)と振幅減衰率aと行き過ぎ量すを定義する。すな
わち振幅減衰率aは、
!+ !z
行き過ぎ量すは、b= yz/y+、最大待ち時間を
Tとして、T1、Tz 、T3はT以内である。In FIG. 2, the closed loop response of the plant (the waveform of the deviation of the controlled variable), the amplitude attenuation rate a, and the overshoot amount are defined. That is, the amplitude attenuation rate a is ! +! The amount of z overshoot is b=yz/y+, and the maximum waiting time is T, and T1, Tz, and T3 are within T.
)’l % Vt −、)’3は−それぞれ第1〜第3
ピークのyの値を示し、正負の符号を持っ11−)’0
はオートチューニングの処理が開始するための条件を与
えるyの正の値で、yの絶対値がyoを越えるとオート
チューニングの処理を開始する。ただし、オートチュー
ニングが開始から第1ピークまでの時間TI、あるいは
各ピーク間の時間T z 、T 3が予め設定した最大
待ち時間Tよりも大きい場合(すなわちピークが検出さ
れない場合)、後述するフローチャートに示すように別
途aとbの値を規定する。)'l % Vt -, )'3 are - respectively 1st to 3rd
Indicates the peak y value, with positive and negative signs 11-)'0
is a positive value of y that provides a condition for starting the auto-tuning process, and when the absolute value of y exceeds yo, the auto-tuning process is started. However, if the time TI from the start of autotuning to the first peak or the time T z , T 3 between each peak is longer than the preset maximum waiting time T (i.e., if no peak is detected), the flowchart described below The values of a and b are separately defined as shown in .
次に、第3図(A)、第3図(B)、第3図(C)に示
すフロー図により、実施例オートチューニング調節計の
動作を説明する。Next, the operation of the embodiment auto-tuning controller will be explained with reference to flowcharts shown in FIGS. 3(A), 3(B), and 3(C).
先ず、予め設定したyoに対し、lyl>y。First, for a preset yo, lyl>y.
か否か判定する〔ステップST (STという)1)y
l>yoとなると制御状態が良くないとみなし、処理を
開始する。PMDI11御は継続しながら応答を計測し
、ピークの値を求める。つまり、T時間内にピークあり
か否か判定する(ST2)、一定時間内にピークが検出
できない場合はa、 bを規定値とする(ST3)。S
T2で、T時間内にピーク値があると、このピーク値y
1を第1ピーク値として記憶する(Sr4)。そして、
さらに以後T時間内にピークありか否か判定しく5T5
)、ピーク値があれば、このピーク値y2を第2ピーク
値として記憶し、ピーク値がなければ、yの現在値をy
2およびy3とする(Sr6)。Determine whether or not [Step ST (referred to as ST) 1) y
When l>yo, it is assumed that the control condition is not good and processing is started. The PMDI 11 control continues to measure the response and find the peak value. That is, it is determined whether or not there is a peak within time T (ST2). If a peak cannot be detected within a certain time, a and b are set as specified values (ST3). S
At T2, if there is a peak value within time T, this peak value y
1 is stored as the first peak value (Sr4). and,
Furthermore, it is necessary to determine whether or not there is a peak within T time 5T5
), if there is a peak value, this peak value y2 is stored as the second peak value; if there is no peak value, the current value of y is stored as y
2 and y3 (Sr6).
の
次に、第鈍°−りを待っている期間中
)”jz
=1か 判定する(Sr1)。第3
”j I Fg
ピークまでの応答計測中に現在のit! yに対して(
y 7z )/ (y+ )’z )の値が1とな
った時点で、Sr1の判定がYESとなり、aが1以上
になると判断し、直ちにオートチューニングを中止して
、制御パラメータを予め設定した安全値に変更する(S
r22)。これにより万一チューニングが良好に行われ
ず、プラントの応答が発散傾向になった場合でも、危険
が未然に回避される。Next, during the period of waiting for the third sluggishness, it is determined whether "jz = 1" (Sr1). During the response measurement up to the third "j I Fg peak, the current it!" For y (
When the value of y7z)/(y+)'z) became 1, the judgment of Sr1 became YES, and it was judged that a became 1 or more, so the auto-tuning was immediately stopped and the control parameters were set in advance. Change to safe value (S
r22). As a result, even if tuning is not performed properly and the response of the plant tends to diverge, danger can be avoided.
制御開始時は、Sr1の判定がNoであり、次にT時間
内にピークありか否か判定しく5T9)、ピークがあれ
ば、ピーク値y、を第3のピーク値として記憶しく5T
11)、また、ピーク値がなければ、現在値yを第3ピ
ーク値y3とする(STIO)。そして、これらピーク
値(Vr、Vz、y3)からa、bを算出しく5T12
)、a、bの値の範囲に応じて更新係数に+ 、kgを
求める(ST13〜5T19)そして、kt”kg−1
か否か判定しく5T20) 、Noであれば、制御パラ
メータP(比例ゲイン)、TI(積分定数)にそれぞれ
に+、kgを乗じた値を新たなパラメータ値としてP、
TIを更新する(Sr21)。At the start of control, the determination of Sr1 is No, and then it is determined whether there is a peak within time T (5T9), and if there is a peak, the peak value y is memorized as the third peak value (5T9).
11) If there is no peak value, the current value y is set as the third peak value y3 (STIO). Then, calculate a and b from these peak values (Vr, Vz, y3)5T12
), a, b, calculate the update coefficient +, kg according to the range of values (ST13 to 5T19) and kt”kg−1
5T20), and if No, the control parameters P (proportional gain) and TI (integral constant) are multiplied by + and kg, respectively, as new parameter values P,
The TI is updated (Sr21).
次に更新した後のTIよりTD−TI/4の式でTDを
算出する(Sr22)。さらにこのTDが次式の上限値
を超えていた場合、その上限値で置き換える(Sr22
)、つまり制御する(Sr23)。Next, TD is calculated from the updated TI using the formula TD-TI/4 (Sr22). Furthermore, if this TD exceeds the upper limit of the following formula, replace it with that upper limit (Sr22
), that is, control (Sr23).
TDの上限値−(Dのダイヤル値/■のダイヤル値)×
(更新後のTI)
以下、調節計側からパラメータ更新及び算出を繰り返し
実行する。そして更新係数kr、kgを算出の際、kt
−kg−1となった時点で繰り返しをやめ、パラメータ
の更新、算出を停止して、オートチューニングを完了す
る。完了後でも’I i > 3’ oとなれば、再び
チューニングを開始する。 ここでPIDのダイヤルは
オートチューニンクヲ使用しないときの連用値またはプ
ラントの応答が振動的にならない安全値を設定する。TD upper limit value - (D dial value/■ dial value) ×
(TI after update) Thereafter, parameter updates and calculations are repeatedly executed from the controller side. Then, when calculating the update coefficient kr, kg, kt
-kg-1, the repetition is stopped, parameter updating and calculation are stopped, and auto-tuning is completed. If 'I i >3' o even after completion, tuning is started again. Here, the PID dial is set to a continuous value when the auto-tuning is not used or a safe value that does not cause the plant response to become oscillatory.
なお、上記実施例において、経験則によりPとIのパラ
メータを更新するが、この経験則は実施例のものに限定
されない。Note that in the above embodiment, the parameters of P and I are updated according to an empirical rule, but this empirical rule is not limited to that of the embodiment.
実施例では、TDはTIの1/4で算出するが、1/4
以外の適当な値でもよい。In the example, TD is calculated as 1/4 of TI, but 1/4
Any other suitable value may be used.
また、上記実施例にある最大待ち時間Tは単に応答計測
の時間的打ち切り限界を定めるものであり、ピーク間の
時間すなわち振動周期自体をチューニングの必要条件と
するわけではない。Furthermore, the maximum waiting time T in the above embodiment merely defines the time limit of response measurement, and does not make the time between peaks, that is, the vibration period itself, a necessary condition for tuning.
また、T時間内にピークがない場合に設定するa、bの
規定値、a、bの場合分けの範囲を示す不等式及びに+
、kgを算出する式は適用されるシステムにより上記実
施例とは興なるものであってもよい。In addition, the specified values of a and b to be set when there is no peak within time T, the inequalities showing the range of cases for a and b, and +
, kg may be different from the above embodiment depending on the system to which it is applied.
また、振幅減衰率1以上を予測した時点でオートチュー
ニングを中止してパラメータを安全値にするのは、万一
のための安全機能であり、チューニングの必要条件では
ない。Furthermore, stopping auto-tuning and setting parameters to safe values when an amplitude attenuation rate of 1 or more is predicted is a safety function in case of an emergency, and is not a necessary condition for tuning.
(へ)発明の効果
この発明よれば、オートチューニング後のDのパラメー
タが予め設定したダイヤルの■とDとの比で制限される
ため、測定ノイズなどがあっても従来の方法に比べD動
作によってプラントの応答が振動的になることが防止さ
れる。また、Dのパラメータの制限にはあらためて制限
値を設定するのではなく、従来の運用値あるいは安全値
としてダイヤルで決めた値から比を算出して制限をがけ
るので、余分な手間がいらない、さらにDを固定値で制
限するのではなく、■とDの比で制限するので、オート
チューニングの結果Pと■の値が変化していったときD
の制限値そのものも常に適切な値に変化する。(F) Effects of the Invention According to this invention, the D parameter after auto-tuning is limited by the ratio of the dial ■ and D set in advance. This prevents the plant response from becoming oscillatory. In addition, instead of setting a new limit value for the parameter D, the limit is calculated by calculating the ratio from the conventional operational value or the value determined by the dial as a safety value, so there is no need for extra effort. Furthermore, D is not limited by a fixed value, but by the ratio of ■ and D, so when the values of P and ■ change as a result of auto-tuning, D
The limit value itself also constantly changes to an appropriate value.
第1図は、この発明の一実施例を示すオートチューニン
グmt!f計の構成を示すブロック図、第2図は、プラ
ントの閉ループ応答を示す図、第3図(A)、第3図(
B)及び第3図(C)は、実施例オートチューニング調
節計の動作を説明するためのフロー図である。
2:比例演算部、 3:積分演算部、4:微分演軍
部、
5:オートチューニングアルゴリズム部。
特許出願人 株式会社島津製作所代理人
弁理士 中 村 茂 信第
図
第
図
第
図
(A)
第
図
(B)FIG. 1 shows an auto-tuning mt! according to an embodiment of the present invention. Fig. 2 is a block diagram showing the configuration of the f-meter, Fig. 2 is a diagram showing the closed loop response of the plant, Fig. 3 (A), Fig. 3 (
B) and FIG. 3(C) are flowcharts for explaining the operation of the auto-tuning controller of the embodiment. 2: Proportional operation section, 3: Integral operation section, 4: Differential operation section, 5: Auto-tuning algorithm section. Patent applicant: Shimadzu Corporation Agent
Patent Attorney Shigeru Nakamura Figure (A) Figure (B)
Claims (1)
ち、被制御出力の応答を計測する手段と、計測した被制
御出力の応答を基にダイヤルで設定したPとIを初期値
としてPとIの制御パラメータを更新する手段と、更新
されたIのパラメータからDのパラメータを算出する手
段と、算出されたDの値とIの値との比がダイヤルで設
定したDの値とIの値との比以下となるように算出され
たDのパラメータを制限する手段を有し、更新されたP
IDパラメータによってPID制御を実行しながら被制
御出力の応答が所望の応答となるまで制御パラメータの
更新を繰り返す自動調整手段を持つことを特徴とするオ
ートチューニング調節計。(1) A controller that performs PID control has a means for setting PID control parameters using a dial, a means for measuring the response of the controlled output, and a means for setting the PID control parameters using the dial based on the measured response of the controlled output. means for updating the control parameters of P and I with and I as initial values; means for calculating the parameter of D from the updated parameter of I; It has means for limiting the parameter of D calculated so that it is less than or equal to the ratio of the set value of D and the value of I, and the updated P
An auto-tuning controller characterized by having an automatic adjustment means that repeatedly updates control parameters while executing PID control using ID parameters until a response of a controlled output becomes a desired response.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26200090A JP2653234B2 (en) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | Auto tuning controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26200090A JP2653234B2 (en) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | Auto tuning controller |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04138501A true JPH04138501A (en) | 1992-05-13 |
| JP2653234B2 JP2653234B2 (en) | 1997-09-17 |
Family
ID=17369624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26200090A Expired - Fee Related JP2653234B2 (en) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | Auto tuning controller |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2653234B2 (en) |
-
1990
- 1990-09-28 JP JP26200090A patent/JP2653234B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2653234B2 (en) | 1997-09-17 |
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