JPH04294402A - Ｐｉｄ制御装置 - Google Patents
Ｐｉｄ制御装置Info
- Publication number
- JPH04294402A JPH04294402A JP8128491A JP8128491A JPH04294402A JP H04294402 A JPH04294402 A JP H04294402A JP 8128491 A JP8128491 A JP 8128491A JP 8128491 A JP8128491 A JP 8128491A JP H04294402 A JPH04294402 A JP H04294402A
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- JP
- Japan
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- control means
- pid
- manipulated variable
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- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば電気炉内の温度
、湿度、圧力等の現象を予め設定されたプログラムパタ
ーンに従って制御する調節計に適用され、各現象を制御
するにあたってＰＩＤ定数の各パラメータを補正するＰ
ＩＤ制御装置に関するものである。
、湿度、圧力等の現象を予め設定されたプログラムパタ
ーンに従って制御する調節計に適用され、各現象を制御
するにあたってＰＩＤ定数の各パラメータを補正するＰ
ＩＤ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば制御対象として電気炉等の各種熱
処理を行う場合には、定値またはプログラム調節計が多
用されている。この調節計では、例えば図３に示すよう
に予め設定されたプログラムパターンに従って定値ある
いは台形制御が行われる。さらに説明すると、電気炉内
に配設された熱電対からの測定値ＰＶと予め設定された
プログラムパターンによる設定値ＳＶとの比較により得
られる偏差をＰＩＤ演算し、このＰＩＤ演算された後の
出力である操作量ＭＶに基づいて電気炉内の温度、湿度
、圧力等の現象の制御を行っていた。
処理を行う場合には、定値またはプログラム調節計が多
用されている。この調節計では、例えば図３に示すよう
に予め設定されたプログラムパターンに従って定値ある
いは台形制御が行われる。さらに説明すると、電気炉内
に配設された熱電対からの測定値ＰＶと予め設定された
プログラムパターンによる設定値ＳＶとの比較により得
られる偏差をＰＩＤ演算し、このＰＩＤ演算された後の
出力である操作量ＭＶに基づいて電気炉内の温度、湿度
、圧力等の現象の制御を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の調
節計では、測定値ＰＶが設定値ＳＶに収束して偏差が無
くなるようにＰＩＤ演算して電気炉内の各現象の制御を
行っているが、実際には、外乱の影響で測定値ＰＶが設
定値ＳＶに収束して安定するまでに時間がかかり、図に
示すようなオーバシュートＯＳあるいはアンダシュート
ＵＳの制御誤差が発生して制御不安定な状態が必ず生じ
ていた。このオーバシュートＯＳあるいはアンダシュー
トＵＳによる制御誤差は、この種の調節計の制御におい
て最も嫌われるもので、この誤差分だけ無駄なエネルギ
ーを多く消費するという等の問題があった。
節計では、測定値ＰＶが設定値ＳＶに収束して偏差が無
くなるようにＰＩＤ演算して電気炉内の各現象の制御を
行っているが、実際には、外乱の影響で測定値ＰＶが設
定値ＳＶに収束して安定するまでに時間がかかり、図に
示すようなオーバシュートＯＳあるいはアンダシュート
ＵＳの制御誤差が発生して制御不安定な状態が必ず生じ
ていた。このオーバシュートＯＳあるいはアンダシュー
トＵＳによる制御誤差は、この種の調節計の制御におい
て最も嫌われるもので、この誤差分だけ無駄なエネルギ
ーを多く消費するという等の問題があった。
【０００４】また、ＰＩＤ定数の各パラメータは制御対
象に伴って変わるため、その都度、オペレータがＰＩＤ
制御器内におけるＰＩＤ定数の各パラメータの調整を行
っていた。ところが、オーバシュートＯＳあるいはアン
ダシュートＵＳの生ずる度合いは、調整によって決まる
ことから、常に正確な調整が要求され、調整時間を要し
、このことがオペレータの作業負担となっていた。
象に伴って変わるため、その都度、オペレータがＰＩＤ
制御器内におけるＰＩＤ定数の各パラメータの調整を行
っていた。ところが、オーバシュートＯＳあるいはアン
ダシュートＵＳの生ずる度合いは、調整によって決まる
ことから、常に正確な調整が要求され、調整時間を要し
、このことがオペレータの作業負担となっていた。
【０００５】そこで、本発明は上述した問題点に鑑みて
なされたものであって、あらゆる制御対象に対してオー
バシュートあるいはアンダシュートの生ずる度合を減少
することができるとともに、ＰＩＤ定数の調整がそれほ
ど厳密でなく行えて調整時間の短縮が図れ、オペレータ
にかかる負担が軽減できるＰＩＤ制御装置を提供するこ
とを目的としている。
なされたものであって、あらゆる制御対象に対してオー
バシュートあるいはアンダシュートの生ずる度合を減少
することができるとともに、ＰＩＤ定数の調整がそれほ
ど厳密でなく行えて調整時間の短縮が図れ、オペレータ
にかかる負担が軽減できるＰＩＤ制御装置を提供するこ
とを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明によるＰＩＤ制御装置は、予め設定された設定
値と制御対象からの測定値との偏差をＰＩＤ演算し、該
ＰＩＤ演算された結果に対応する操作量を出力するＰＩ
Ｄ制御手段と、予め決められたファジィルールに従って
前記設定値と測定値の状態から前記ＰＩＤ制御手段の操
作量を補正して出力するファジィ制御手段とを備えたこ
とを特徴としている。
、本発明によるＰＩＤ制御装置は、予め設定された設定
値と制御対象からの測定値との偏差をＰＩＤ演算し、該
ＰＩＤ演算された結果に対応する操作量を出力するＰＩ
Ｄ制御手段と、予め決められたファジィルールに従って
前記設定値と測定値の状態から前記ＰＩＤ制御手段の操
作量を補正して出力するファジィ制御手段とを備えたこ
とを特徴としている。
【０００７】
【作用】ＰＩＤ制御手段は予め設定された設定値と、制
御対象からの測定値との偏差をＰＩＤ演算し、このＰＩ
Ｄ演算された結果に対応する操作量をファジィ制御手段
に出力する。ファジィ制御手段は予め決められたファジ
ィルールに従って前記設定値と測定値の状態から前記操
作量を補正して出力する。
御対象からの測定値との偏差をＰＩＤ演算し、このＰＩ
Ｄ演算された結果に対応する操作量をファジィ制御手段
に出力する。ファジィ制御手段は予め決められたファジ
ィルールに従って前記設定値と測定値の状態から前記操
作量を補正して出力する。
【０００８】
【実施例】図１は、本発明によるＰＩＤ制御装置の一実
施例を示すブロック構成図である。この実施例によるＰ
ＩＤ制御装置は、例えば制御対象として電気炉内の温度
、湿度、圧力等の現象を制御する調節計に適用されるも
ので、各現象を制御する際にＰＩＤ演算によって得られ
た操作量の補正を行うもので、ＰＩＤ制御手段１とファ
ジィ制御手段２とを備えて構成されている。
施例を示すブロック構成図である。この実施例によるＰ
ＩＤ制御装置は、例えば制御対象として電気炉内の温度
、湿度、圧力等の現象を制御する調節計に適用されるも
ので、各現象を制御する際にＰＩＤ演算によって得られ
た操作量の補正を行うもので、ＰＩＤ制御手段１とファ
ジィ制御手段２とを備えて構成されている。
【０００９】ＰＩＤ制御手段１は制御対象として例えば
電気炉内に配設された熱電対からの測定値ＰＶと、例え
ば予め設定されたプログラムパターンの設定値ＳＶとが
入力しており、この測定値ＰＶと設定値ＳＶとの偏差Ｅ
（＝ＳＶ−ＰＶ）を演算し、この偏差Ｅに基づく操作量
（例えば電気炉内のヒータを駆動するための電力に相当
）ｍｖをファジィ制御手段２に出力している。
電気炉内に配設された熱電対からの測定値ＰＶと、例え
ば予め設定されたプログラムパターンの設定値ＳＶとが
入力しており、この測定値ＰＶと設定値ＳＶとの偏差Ｅ
（＝ＳＶ−ＰＶ）を演算し、この偏差Ｅに基づく操作量
（例えば電気炉内のヒータを駆動するための電力に相当
）ｍｖをファジィ制御手段２に出力している。
【００１０】ファジィ制御手段２はＰＩＤ制御手段１の
後段に直列接続されており、ＰＩＤ制御手段１と同様に
測定値ＰＶと設定値ＳＶとが入力している。このファジ
ィ制御手段２では、例えば測定値ＰＶと設定値ＳＶとの
間に偏差Ｅが生じた場合に、ＰＩＤ制御手段１からの操
作量ｍｖの増減の度合いを、予め決められたファジィル
ールに従って偏差の状態から演算し最終的な操作量ＭＶ
を外部に出力している。なお、測定値ＰＶと設定値ＳＶ
との間に偏差Ｅが生じていない場合には、ＰＩＤ制御手
段１から入力される操作量ｍｖをそのままの状態で出力
している。
後段に直列接続されており、ＰＩＤ制御手段１と同様に
測定値ＰＶと設定値ＳＶとが入力している。このファジ
ィ制御手段２では、例えば測定値ＰＶと設定値ＳＶとの
間に偏差Ｅが生じた場合に、ＰＩＤ制御手段１からの操
作量ｍｖの増減の度合いを、予め決められたファジィル
ールに従って偏差の状態から演算し最終的な操作量ＭＶ
を外部に出力している。なお、測定値ＰＶと設定値ＳＶ
との間に偏差Ｅが生じていない場合には、ＰＩＤ制御手
段１から入力される操作量ｍｖをそのままの状態で出力
している。
【００１１】次に、上記のように構成されるＰＩＤ制御
装置の動作を図２に従って説明する。今、ファジィルー
ルの一例として、 （１）もし、偏差Ｅが正ならば、操作量を上げる。 （２）もし、偏差Ｅが零ならば、操作量をそのまま維持
する。 （３）もし、偏差Ｅが負ならば、操作量を下げる。 の３つのルールを与え、ＰＩＤ制御手段１に入力される
測定値ＰＶと設定値ＳＶとの間に偏差Ｅ＝＋３が生じた
とする。
装置の動作を図２に従って説明する。今、ファジィルー
ルの一例として、 （１）もし、偏差Ｅが正ならば、操作量を上げる。 （２）もし、偏差Ｅが零ならば、操作量をそのまま維持
する。 （３）もし、偏差Ｅが負ならば、操作量を下げる。 の３つのルールを与え、ＰＩＤ制御手段１に入力される
測定値ＰＶと設定値ＳＶとの間に偏差Ｅ＝＋３が生じた
とする。
【００１２】すると、ファジィ制御手段２では、まず、
各ルールの一致度を求める。すなわち、ルール（１）で
は、偏差＋３であるから、メンバーシップ関数Ａ１より
度合Ｗは０．６となる（図２（ａ）参照）。次に、ルー
ル（２）では、偏差＋３であるから、メンバーシップ関
数Ａ２より度合Ｗは０．４となる（図２（ｂ）参照）。 さらに、ルール（３）では、偏差＋３であるから、メン
バーシップ関数Ａ３より度合Ｗは０となる（図２（ｃ）
参照）。
各ルールの一致度を求める。すなわち、ルール（１）で
は、偏差＋３であるから、メンバーシップ関数Ａ１より
度合Ｗは０．６となる（図２（ａ）参照）。次に、ルー
ル（２）では、偏差＋３であるから、メンバーシップ関
数Ａ２より度合Ｗは０．４となる（図２（ｂ）参照）。 さらに、ルール（３）では、偏差＋３であるから、メン
バーシップ関数Ａ３より度合Ｗは０となる（図２（ｃ）
参照）。
【００１３】そして、各ルール（１），（２），（３）
の結論部に求めた度合を当てはめると、結論部のメンバ
ーシップ関数は、ちょうど度合Ｗでカットされたメンバ
ーシップ関数Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３になる。次に、度合Ｗで
カットされた結論部の各ルール（１），（２），（３）
のメンバーシップ関数Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を図２（ｄ）の
ように１つに合成し、囲まれた境界部分の面積の重心を
求める。そして、求めた重心を操作量軸（Ｘ軸）に向か
って垂直に下ろし、操作量軸との交点が求める最終的な
補正操作量ＭＶとなる。
の結論部に求めた度合を当てはめると、結論部のメンバ
ーシップ関数は、ちょうど度合Ｗでカットされたメンバ
ーシップ関数Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３になる。次に、度合Ｗで
カットされた結論部の各ルール（１），（２），（３）
のメンバーシップ関数Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を図２（ｄ）の
ように１つに合成し、囲まれた境界部分の面積の重心を
求める。そして、求めた重心を操作量軸（Ｘ軸）に向か
って垂直に下ろし、操作量軸との交点が求める最終的な
補正操作量ＭＶとなる。
【００１４】従って、上述した実施例では、ＰＩＤ制御
手段１においてＰＩＤ演算された結果に基づく操作量ｍ
ｖをファジィ制御手段２で補正して微調整することがで
きるので、ＰＩＤ定数の設定値変更時においても、従来
に比べて立ち上がり時間が速く、あらゆる制御対象に対
してオーバシュートＯＳあるいはアンダシュートＵＳの
生ずる度合を減少することができ、測定値を設定値に対
して速く収束することができる。
手段１においてＰＩＤ演算された結果に基づく操作量ｍ
ｖをファジィ制御手段２で補正して微調整することがで
きるので、ＰＩＤ定数の設定値変更時においても、従来
に比べて立ち上がり時間が速く、あらゆる制御対象に対
してオーバシュートＯＳあるいはアンダシュートＵＳの
生ずる度合を減少することができ、測定値を設定値に対
して速く収束することができる。
【００１５】また、制御安定時に、外乱により不安定な
状態が生じても、短時間で安定状態に制御することがで
きる。さらに、オペレータによるＰＩＤ定数の各パラメ
ータの設定をそれほど厳密でなくラフに行えるので、従
来に比べて設定時間を短縮できるとともに、オペレータ
にかかる作業負担を軽減することができる。
状態が生じても、短時間で安定状態に制御することがで
きる。さらに、オペレータによるＰＩＤ定数の各パラメ
ータの設定をそれほど厳密でなくラフに行えるので、従
来に比べて設定時間を短縮できるとともに、オペレータ
にかかる作業負担を軽減することができる。
【００１６】また、ファジィルールを採用したファジィ
制御手段２を用いることで、状態に応じた制御を行うべ
く膨大な知識ベースを有する従来の調節計に比べ、本実
施例による装置によれば、全調整則を組み込む必要がな
く、知識ベースを小さくでき、装置全体の小型化を図る
ことができる。また、ＰＩＤ制御手段１、ファジィ制御
手段２はマイクロプロセッサ等を用いメモリにソフト的
に組み込むことにより、さらに小型化が図れる。
制御手段２を用いることで、状態に応じた制御を行うべ
く膨大な知識ベースを有する従来の調節計に比べ、本実
施例による装置によれば、全調整則を組み込む必要がな
く、知識ベースを小さくでき、装置全体の小型化を図る
ことができる。また、ＰＩＤ制御手段１、ファジィ制御
手段２はマイクロプロセッサ等を用いメモリにソフト的
に組み込むことにより、さらに小型化が図れる。
【００１７】ところで、上述した実施例において、ファ
ジィ制御手段２の調整則を変えることにより、温度等の
ように制御応答の緩やかな系から流量、圧力等のような
制御応答の速い系まで安定して制御を行うことができる
。例えば、プログラムパターンのような制御のときは、
次のファジィルールを追加する（図３参照）。 （１Ａ）前回設定値変化が正で今回設定値変化がそのま
まならば、操作量を減らす。 （２Ａ）前回設定値変化が負で今回設定値変化がそのま
まならば、操作量を増す。 （３Ａ）前回設定値変化がそのままで今回設定値変化が
正ならば、操作量を増す。 （４Ａ）前回設定値変化がそのままで今回設定値変化が
負ならば、操作量を減らす。 また、連続炉、トンネル炉等のように設定値が時々刻々
と変化する制御に対しても安定した制御を実現すること
ができる。さらに、カスケード接続による制御、定値制
御等においても、同様に安定した制御を行うことができ
る。
ジィ制御手段２の調整則を変えることにより、温度等の
ように制御応答の緩やかな系から流量、圧力等のような
制御応答の速い系まで安定して制御を行うことができる
。例えば、プログラムパターンのような制御のときは、
次のファジィルールを追加する（図３参照）。 （１Ａ）前回設定値変化が正で今回設定値変化がそのま
まならば、操作量を減らす。 （２Ａ）前回設定値変化が負で今回設定値変化がそのま
まならば、操作量を増す。 （３Ａ）前回設定値変化がそのままで今回設定値変化が
正ならば、操作量を増す。 （４Ａ）前回設定値変化がそのままで今回設定値変化が
負ならば、操作量を減らす。 また、連続炉、トンネル炉等のように設定値が時々刻々
と変化する制御に対しても安定した制御を実現すること
ができる。さらに、カスケード接続による制御、定値制
御等においても、同様に安定した制御を行うことができ
る。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のＰＩＤ制
御装置によれば、あらゆる制御対象に対してオーバシュ
ートあるいはアンダシュートの生ずる度合を減少させて
測定値を設定値に対して速く収束させることができる。 また、ＰＩＤ定数の調整がそれほど厳密でなくラフに行
え、調整時間の短縮が図れ、オペレータにかかる負担を
軽減することができる。
御装置によれば、あらゆる制御対象に対してオーバシュ
ートあるいはアンダシュートの生ずる度合を減少させて
測定値を設定値に対して速く収束させることができる。 また、ＰＩＤ定数の調整がそれほど厳密でなくラフに行
え、調整時間の短縮が図れ、オペレータにかかる負担を
軽減することができる。
【図１】本発明によるＰＩＤ制御装置の一実施例を示す
ブロック構成図
ブロック構成図
【図２】同装置におけるファジィルールに基づくファジ
ィ制御手段の動作を説明するための図
ィ制御手段の動作を説明するための図
【図３】調節計によって制御される温度のプログラムパ
ターンに対する制御量の推移の一例を示す図
ターンに対する制御量の推移の一例を示す図
１ ＰＩＤ制御手段
２ ファジィ制御手段
ＳＶ 設定値
ＰＶ 測定値
Ｅ 偏差
ＭＶ 補正操作量
Claims (1)
- 【請求項１】 予め設定された設定値と、制御対象か
らの測定値との偏差をＰＩＤ演算し、該ＰＩＤ演算され
た結果に対応する操作量を出力するＰＩＤ制御手段と、
予め決められたファジィルールに従って前記設定値と測
定値の状態から前記ＰＩＤ制御手段の操作量を補正して
出力するファジィ制御手段とを備えたことを特徴とする
ＰＩＤ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8128491A JPH04294402A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | Ｐｉｄ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8128491A JPH04294402A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | Ｐｉｄ制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04294402A true JPH04294402A (ja) | 1992-10-19 |
Family
ID=13742076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8128491A Pending JPH04294402A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | Ｐｉｄ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04294402A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010253365A (ja) * | 2009-04-23 | 2010-11-11 | Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd | 制御装置 |
| JP2015185110A (ja) * | 2014-03-26 | 2015-10-22 | 出光興産株式会社 | 被処理物を連続的に処理するプラントの制御装置及び制御方法 |
-
1991
- 1991-03-22 JP JP8128491A patent/JPH04294402A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010253365A (ja) * | 2009-04-23 | 2010-11-11 | Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd | 制御装置 |
| JP2015185110A (ja) * | 2014-03-26 | 2015-10-22 | 出光興産株式会社 | 被処理物を連続的に処理するプラントの制御装置及び制御方法 |
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