JPH0424802A - 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、温度調整制御等のプロセス制御を行う制御装
置に関し、特にＰＩ制御、ＰＩＤ制御の如く、積分操作
量を含む操作量を出力するプロセス制御装置に関するも
のである。

（従来の技術） 温度調整制御等のプロセス制御を行うプロセス制御装置
として、ＰＩ制御装置、ＰＩＤ制御装置の如く、任意に
定められる制御目標値と制御対象よりの制御量との制御
偏差に基づいて比例操作量以外に積分操作量を含む操作
量を制御対象に対し出力する型式のプロセス制御装置は
従来よりよく知られている。

この種のプロセス制御装置は、線形の制御特性を有し、
温度等を所定の制御目標値に保つ定値制御に用いられて
いる。

上述の如きプロセス制御装置に於ては、制御の安全性、
操作器の能力により、制御対象に与える操作量に上限値
と下限値とが存在し、演算結果の操作量が、この操作量
上限値、或いは操作量下限値を超えて変化しようとする
時には、即ち操作量飽和時には、それ以上の操作量の変
化が抑制されるようになっている。

操作量飽和時に於ける操作量変化の抑制の仕方としては
、操作量が飽和領域にある時には、積分操作量の変化方
向、積分操作量以外の操作量の合計が、操作量上限値、
或いは操作量下限値に達しているか否か等を見い出し、
これら状況に応じて積分を停止し、積分動作の過積性現
象の発生を防止することが考えられている。

これは本願出願人と同一の出願人による特願昭６２−３
３２１１２号（特開平１−１７３２０１号）にて既に提
案されている。

（発明が解決しようとする課題） 上述の如き積分操作量の修正は、飽和時下積分だけであ
り、操作量の飽和のみを観測して積分の実行と不実行と
をスイッチングするだけであるため、目標値応答のオー
バシュートは改善されるが、しかじ外乱等により制御偏
差が発生した場合については、修正機能が適切に作用せ
ず、オーバシュートの発生が避けられない。

本発明は、上述の如き不具合に鑑み、外乱等によって制
御偏差が生じた時も大きいオーバシュートが生じること
なく適切な定値制御が行われるよう改良されたプロセス
制御装置を提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段） 上述の如き目的は、本発明によれば、制御目標値と制御
量との制御偏差に基づく積分操作量を含む操作量を出力
するプロセス制御装置に於て、前記制御偏差と前記操作
量とを入力要件としてファジィ推論により前記積分操作
量の修正量を決定するファジィ推論式積分操作量修正手
段を有し、前記積分操作量が前記ファジィ推論式積分操
作量修正手段により決定された修正量によって修正され
るよう構成されていることを特徴とするプロセス制御装
置によって達成される。

（作用） 上述の如き構成によれば、制御偏差と操作量とによって
ファジィ推論により決定された修正量をもって積分操作
量が操作量飽和制御部に於ても修正される。

（実施例） 以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細
に説明する。

第１図は本発明によるプロセス制御装置の基本的構成を
示している。本発明によるプロセス制御装置は、ＰＩＤ
制御部１と、積分操作量修正用のファジィ推論部９とを
有している。

ＰＩＤ制御部１は、周知の構造のものであってよく、比
例操作量演算手段３と、積分操作量演算手段５と、微分
操作量演算手段７とを有している。

比例操作量演算手段３は、制御対象（プラント）１１よ
りの制御量Ｙと制御目標値Ｒとの制御偏差ｅを加え合せ
点１３より与えられ、この制御偏差ｅに基づいて比例操
作量を決定し、これを加え合せ点１５へ出力するように
なっている。

積分操作量演算手段５は、積分器１７によって積分され
て後述する要領にて加え合せ点１９にて修正された制御
偏差ｅの積分値を与えられ、この積分値に基づいて積分
操作量を演算し、これを加え合せ点１５へ出力するよう
になっている。

微分操作量演算手段７は、微分器２１より制御偏差ｅの
微分値を与えられてこれに基づき微分操作量を演算し、
これを加え合せ点１５へ出力するようになっている。

加え合せ点１５は、比例操作量演算手段３よりの比例操
作量と微分操作量演算手段５よりの微分操作量と積分操
作量演算手段７よりの積分操作量とを互いに加え合せ、
その合計値よりなる操作量Ｕを操作量飽和制御部２３へ
出力するようになっている。

操作量飽和制御部２３は、操作量Ｕが、予め定められた
操作量上限値、或いは操作量下限値を超えて増大、或い
は減少することを抑制し、制御対象１１へ出力する操作
量を上限値と下限値との間に収めるようになっている。

ファジィ推論部９は、ファジィコンピュータ或いはマイ
クロコンピュータにより構成され、制御偏差ｅと操作量
Ｕとを与えられ、この制御偏差ｅと操作量Ｕとを人力要
件として、第２図に示されている如きファジィルールに
従ってファジィ推論を行い、ファジィ推論結果として積
分修正量を加え合せ点１９へ出力するようになっている
。

第２図に示されたファジィルールに於ては、言語情報と
して、ＮＢＳＮＭＳＮＳ、ＺＲＳＰＳ。

ＰＭ、ＰＢが用いられており、ＮＢは負に大きい、ＮＭ
は負で中位、ＮＳは負に小さい、ＺＲはおおよそ零、Ｐ
Ｓは正に小さい、ＰＭは正で中位、ＰＢは正に大きいこ
とを示すファジィラベルである。

上述の如きファジィルールに従って積分操作量修正量が
決定され、加え合せ点１９にて積分器１７より制御偏差
ｅの積分値がファジィ推論部９よりの積分操作量修正量
をもって差引かれることにより積分操作量演算手段５に
与えられる積分値が制御偏差ｅと操作量Ｕとに応じて修
正されるようになる。

これにより、制御偏差ｅが小さく、操作量Ｕが大きい時
には、ファジィ推論部９の出力、即ち積分操作量修正量
は、ＰＳＳＰＭＳＰＢと、その度合によって大きくなり
、これに応じて積分操作量演算手段５に与えられる積分
値が小さくなり、これに応じて積分操作量演算手段５が
演算する積分操作量が小さくなる。これによりオーバシ
ュートの発生が抑制されるようになる。

これに対し、動作開始時等に於て制御偏差ｅが大きい時
には、積分操作量修正量であるファジィ出力は、ＮＳ、
ＮＭＳＮＢと、その度合に応じて小さくなり、これによ
って積分操作量演算手段５に与えられる積分値が増大し
、この結果、等価的に積分操作量演算手段５のゲインが
大きくなり、応答が速くなる。

これらのことによって、積分操作量演算手段５、微分操
作量演算手段７のゲインが厳格に適正設定されていなく
ても、整定時間が短く、オーバシュートが小さい優れた
制御特性が得られるようになる。

第３図及び第４図は、上述の如くファジィ推論により定
められた修正量をもって積分値が修正された場合と、操
作量飽和時に不積分のみが行われた場合とに於ける制御
量と操作量との経時的変化を示している。このグラフか
らもファジィ推論によって定められた修正量をもって積
分値が修正された場合は、操作量不飽和時下積分に比し
て整定時間が短く、オーバシュートが小さい制御特性が
得られることが理解されよう。

上述の実施例に於ては、積分操作量修正のためのファジ
ィ推論の人力要件として、制御偏差と操作量とが用いら
れているが、これに加えて制御偏差の微分値がもう一つ
の入力要件とされ、ファジィルールが三条件−結論とさ
れていてもよい。この場合には、制御偏差の微分値が大
きい時には積分操作量修正量が小さくなり、これとは反
対に制御偏差が小さい時には積分操作量修正量が大きく
なるようにファジィルールが定められていればよい。

（発明の効果） 以上の説明から理解される如く、本発明によるプロセス
制御装置によれば、制御偏差と操作量とによってファジ
ィ推論により決定された修正量をもって積分操作量が操
作量飽和制御部に於ても修正され、これにより整定時間
が短く、応答速度が速く、オーバシュートが小さい優れ
た制御特性が得られ、しかもゲイン調整が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるプロセス制御装置の一つの実施例
を示す概略構成図、第２図は本発明によるプロセス制御
装置に用いられるファジィ推論のファジィルールを示す
ルールテーブル図、第３図及び第４図は各々制御量と操
作量との経時的変化特性を示すグラフである。 １・・・ＰＩＤ制御装置 ９・・・ファジィ推論部 ２３・・・操作量飽和制御部 特許出願人　　オロムン株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、制御目標値と制御量との制御偏差に基づく積分操作
   量を含む操作量を出力するプロセス制御装置に於て、前
   記制御偏差と前記操作量とを入力要件としてファジィ推
   論により前記積分操作量の修正量を決定するファジィ推
   論式積分操作量修正手段を有し、前記積分操作量が前記
   ファジィ推論式積分操作量修正手段により決定された修
   正量によって修正されるよう構成されていることを特徴
   とするプロセス制御装置。