JPH0439701A - 調節計 - Google Patents

調節計

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JPH0439701A
JPH0439701A JP14683890A JP14683890A JPH0439701A JP H0439701 A JPH0439701 A JP H0439701A JP 14683890 A JP14683890 A JP 14683890A JP 14683890 A JP14683890 A JP 14683890A JP H0439701 A JPH0439701 A JP H0439701A
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Tadashi Azegami
畔上 忠
Yoshihide Yasuda
安田 嘉秀
Masami Honma
雅美 本間
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Yokogawa Electric Corp
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、電気炉などの温度を制御するのに適する調
節計に関し、さらに詳しくは、プロセス量のオーバーシ
ュートを効果的に抑制できるようにした調節計に関する
ものである。
〈従来技術〉 第9図は従来公知の調節計のIIN成を示したものであ
る。
プロセス量の目標設定値であるTSP及びプロセス量P
■がPID制御演算部1に入力される。
PID制御演算部1は目標設定値TSPとプロセス量P
vとの偏差に比例、積分、微分演算を施し、制御操作量
を演算して、これを例えば電気炉のようなプロセス2に
出力し、最終的にプロセス量が目標設定値TSPに一致
するように制御される。
なお、目標設定値TSPを変化率規制部に入力して一定
割合で増加(または減少)する設定値を得て、この設定
値をPID制御演算部1に入力するような構成もある。
この様な構成の調節計では、プロセス量Pvのオーバー
シュートを防止することが重要である。
すなわち、プロセス量は目標設定値TSPに漸近して、
このTSPを越えないようにしなければならない。
第10図(A)〜(D>は制御の一例を表わす波形図で
あり、Pvはプロセス量、OUTは操作量の変化を表わ
す、また、時刻toで目標設定値TSPが印加されるも
のとする。目標設定値TSPが印加されると直ちに制御
操作量01JTが出力され、プロセス量PVが漸近的に
目標設定値TSPに接近する。オペレータは経験を積む
ことによってプロセス量PVの変化の状態から、オーバ
ーシュートの有無を判定する事が出来る。
例えば、(A)の場合はオーバーシュートする危険性(
NGで表わす)を、(B)の場合はオーバーシュートし
ないこと(Gで表わす)を判定する事が出来る。同様に
して、(A)、(B)と異なる時点(C)、(D)にお
いても、(C)はオーバーシュートする危険性を(NG
)、(D)はしないこと(G)を判定することが出来る
第11図は第10図より応答の速い例を示す波形図であ
る。この場合も、オペレータは経験により(A)、(C
)はオーバーシュートの危険性を(NG)、(B)、(
D)はしないこと(G)を判定することが出来る。オペ
レータはオーバーシュートする危険性を察知した時は、
電気炉のし−タ電源の電圧を下げる等の処置を行って、
オーバーシュートを防止するようにする。
〈発明が解決すべき課題〉 しかしながら、この様な調節計においては、オペレータ
が経験によりプロセス量のオーバーシュートの危険性を
察知するものであるため、オペレータが常についていな
ければならず、省力化が出来ないという課題があった。
また、オーバーシュートの危険性を察知するには経験が
必要であるため、初心者には扱い難いとづく調節計を捷
案じた(特願平1−262531号)。
この調節計は、目標設定値及びプロセス量が入力される
補助制御部を設け、この補助制御部によりプロセス量が
目標設定値に整定する状況を監視し、補助設定値を所定
の演算により求め、これを制御演算部に印加することに
より、プロセス量のオーバーシュートを防止するように
したものである。
〈発明の目的〉 この発明の目的は、この様な補助制御部を設けるように
した新しい構成の調節計をさらに改良し、プロセス量の
オーバーシュートを防止すると同時に、整定時間を短縮
することができる調節計を提供する事にある。
く課題を解決する為の手段〉 前記課題を解決するため本発明は、 目標設定値及びプロセス量が入力され、所定の演算によ
り操作量をプロセスに出力する制v4演算部と、 前記目標設定値及びプロセス量が入力される補助制御部
とを有し、 この補助制御部を、プロセス量が前記目標設定値に整定
する状況を監視し、その結果に応じて前記目標設定値を
一時的に変更する補助設定値を発生すると共に、この補
助設定値を除去した時操作量を維持するための補助操作
量を前記制御演算部に出力するように構成したものであ
る。
く作用〉 補助制御部は、プロセス量P■の変化量が逐次演算され
、これに基づいて補助設定値を一時的に出力する。また
、この補助設定値を除去したとき、それまで出力してい
た制御操作量を維持するための補助操作量を出力する。
これにより、−時的な補助設定値を印加し、その後に除
去した時に、プロセス量と目標設定値との偏差と、制御
操作量との位置間係が一時的に自動修正され、オーバー
シュートを抑制すると共に、整定時間を短縮させること
が可能となる。
〈実施例〉 第1図に本発明に係る調節計の一実施例を示す構成ブロ
ック図である。
第1図において、1は目標設定ITSP及びプロセス2
からのプロセス量Pvが入力され、例えば比例(P)、
積分(I)、微分(D)などの所定の制御演算を行って
、制御操作量OUTをプロセス2に出力する制御演算部
である。
3は目標設定値TSP及びプロセス量Pvが入力される
補助制御部である。この補助制御部3において、31は
プロセス量Pvが目標設定値TSPに整定する状況を監
視し、その結果に応じて目標設定値TSPを一時的に変
更する補助設定値SSPを発生する補助設定値出力手段
、32はこの補助設定値SSPを除去した時、制御操作
量OUTを維持するための補助操作量5O1JTを制御
演算部lに出力する補助操作量出力手段である。
この様に構成した調節計の動作を、次に説明する。
PIDIIJ御演算部1は、目標設定値TSPと補助設
定値sspとの差(TSP−3SP)と、プロセス2か
らのプロセス量P■を入力し、その偏差DVに対して通
常のPID演算を行う。
補助制御部3は、目標設定値TSP (または設定値S
P)とプロセス量Pvとを入力し、次の(1)、(2)
式に基づいてプロセス量Pvのオーバーシュートが起こ
りうるか(NG) 、起こらないか(G)を判定する。
DV≧に、DPVのときはG ・・・・・・・・・(1
)DVくK −DPVV)ときはNG ・・・・・・(
2)DV二目標設定値TSP (または設定値SP)と
プロセス量Pvの偏差 DPV:所定時間tL当りのプロセス量Pvの変化 に:定数 第2図は制御の一例を示したものであり、PVはプロセ
ス量、OUTは操作量、TSPは目標設定値、LAGは
プロセスに操作量が入力されてからプロセス量が変化す
るまでの時間であるプロセスの等価無駄時間を表わす、
に=2とすると、(A)の場合はその先端部において DV<K −DPV であるので前記(2)式から判定はNGとなり、オーバ
ーシュートが発生しうる。(B)はその先端部において
、 DV>K−DPV となり、前記(1)式から判定はGとなり、オーバーシ
ュートは発生しないと判断される。なお、所定時間tL
として、プロセスの等価無駄時間LAGの1/2を用い
ている。
前記<1)、(2)式の判定は経験則によって導出した
ものである。プロセス量Pvが十分に立ち上がっていな
いとき、すなわちDVが大きいときは判定は常にGとな
り、オーバーシュートの危険性はない。
補助制御部3において、補助設定値出力手段31は、判
定がNGのときはPID制御演算部1への設定値を、目
WA設定値TSPから離すように修正するための補助設
定値ssPを一時的に出力し、Gの判定のときは目標設
定値TSPに近付けるように修正した値を一時的に出力
する。
このような操作によりプロセス量P■のオーバーシュー
トを防止することができる。
補助操作量出力手段32は、この様な補助設定値出力手
段31の動作の中で、補助設定tIissPを除去する
時に、PID制御演算部1の制fxJ操作量OUTが急
変する動作を、この制御操作量OUTを引き続き維持さ
せ、整定時間を短縮させるための補助操作量5OUTを
出方する動作を行う。
補助操作量出力手段32が出方する補助操作量5OUT
は、制御操作量OUTに単に加算するだけのバイアス量
でよい、この値5OUTは、例えばく3)式で表すよう
に、補助設定値ssPに依存したものとなっている。
5OLIT= (0−3SP)*PB ・・・ (3) ただし、 PBはPID制御演算部1の比例ゲイン第3図〜第5図
は、補助設定値出力手段31が一時的に出力する補助設
定値の値を説明するための図である。補助設定値SSP
の値は、各種のプロセスによって実験的に決めてもよい
が、この例では、補助設定値SSPを2つの設定値SS
P 1と5SP2の加算値(SSPl+5SP2)とし
て与える場合を示している。
これらの図において、Koは補助設定値SSPを与える
時点のプロセス量Pvの変化量DPVと、そのプロセス
が持つ変化量の最大値D P V m a xとの比(
Ko=DPV/DPVmax>である。
第3図は、5SPIの様子を示すもので、SSPを与え
るときの初期値を5SPI (F)とするときの5SP
Iの関数は、(4)式で表され、時間tに対して次第に
減少してやがて「0」になる関数となっている。
S S P 1 = 5SPI (F)−3SP1 (
F)It/2卓■[・・・ (4) ここで、5SP1 (F)=2−Ko−DPViaxで
与えられる。
第4図は、5SP2を示すもので、その間数は(5)式
で表され、時々のプロセスの変化量DPVに比例した関
数となっている。
S S P 2 = 2 * K * D P V  
   −−−(5)第5図は、2つの設定値5spiと
5SP2の加算値(SSP1+5SP2)を示す図であ
る。
ここで、■、■の各特性は、時間tにともなってDPV
が変化した場合である。
第5図において、補助設定値ssp (=ssp1−)
−3SP2)は、SSP<5SPI (F)*にの関係
になったとき、目標設定値TSPから除去される。
第6図は、補助設定値SSPの除去を実行した時の偏差
と、操作出力OUTの関係を示す図である。ここで、■
〜■は、それぞれ第5図のそれと対応関係にある。■、
■は、■、■に比べて操作出力OUTの下降の影響を強
く受けており、SSPの変化が早まっているのが認めら
れる。
第7図は、第5図において、■、■の特性の5SP2を
用いた場合の動作を示すタイムチャートである。
補助設定値SSPを何時の時点で目標設定値TSPに印
加するかは、別の論点となるが、ここではプ′ロセス量
PVが目fIA設定値TSPへ接近中であって、TSP
とP■との差がDPVの大きさの8倍以下に突入した時
点で一時的に印加するようにしている。すなわち、第5
図において、Ko=1のSSPの量はTSPとpvの差
の1/2に選ばれている。そして、このような補助設定
値SSPが除去された時点で、補助操作量5OUTが制
御操作量OUTに印加される。
このようにして−時的な補助設定値の印加と、補助操作
量の印加により、プロセス量Pvのオーバシュートを防
止すると共に、目標設定値への整定時間を短縮させるこ
とができる。ここで、■■の特性の比較において、■の
特性が整定に向かう勢いの弱いプロセス量Pvの動きを
見ることができる。
第8図は、本発明を適用した場合において、補助設定値
SSPを決定した後、その値を1.5倍。
1.0倍、0.5倍等に故意に変更した場合のプロセス
量P■の整定カーブを示す図である。
これらの図から、補助設定値SSPの値を多少変動させ
ても、プロセス量Pvの整定効果に影響が無いことか認
められる。
前記の実施例ではDVとDPVの相関をGとNGの2つ
の状態で判定するようにしたか、補助設定値SSPの操
作に用いる場合には、より細分化して状態を評価しても
よい。
また、補助設定値SSPを目標設定値TSPから除去し
た時点で、印加する補助操作量5OUTは、制御操作量
OUTに加算する外に、例えばPID制御演算部1の積
分項に印加するようにしてもよい。
また、補助設定値SSPの値は、第5図に示すような2
つの補助設定値5SPI、5SP2の加算値に限定され
ない0例えば、SSPの値は、PID制御演算部1で用
いる比例定数(P)を参照して決定してもよい6例えば
、比例定数(比例帯)と同じ値の補助設定値SSPを、
TSPとPvの差が、比例帯の2倍以下の範囲に突入し
たとき、目標設定値TSPに一時的に印加するようにし
ててもよい。
〈発明の効果〉 以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、この
発明によれば補助制御部により補助設定値を求め、この
補助設定値によって目標設定値TSPを修正すると共に
、これを除去した時点で、補助操作量5OUTを印加す
るようにしたものでプロセス量のオーバーシュートを効
果的に防止する事ができる上に、整定時間を短縮できる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る調節計の一実施例を示す構成ブロ
ック図、第2図はその動作を説明するための特性曲線図
、第3図〜第5図は補助設定値出力手段が一時的に出力
する補助設定値の値を説明するための図、第6図は補助
設定値(SSP)の除去を実行した時の偏差と制御操作
量(OUT>の関係を示す図、第7図は第5図において
、■。 ■の特性の5SP2を用いた場合の動作を示すタイムチ
ャート、第8図は本発明を適用した場合において、補助
設定値SSPを決定した後、その値を1.5倍、1.0
倍、0.5倍等に故意に変更した場合のプロセス量Pv
の整定カーブを示す図、第9図は従来公知の調節計の構
成を示すブロック図、第10図は制御の一例を表わした
波形図、第11図は第10図より応答の速い例を示す波
形図である。 1・・・PID制御演算部、2・・・プロセス、3・・
・補助制御部、 31・・・補助設定値出力手段 32・・・補助操作量出力手段 ’<e二じ 第3図 第4図 第2図 第5図 ■ C 第 図 ■ 第 図 (A) (B) (C) m−時間 (D) 第 (A) CB) (C) (I)) t。 t。 t。 t。 □時間

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)目標設定値及びプロセス量が入力され、所定の演
    算により操作量をプロセスに出力する制御演算部と、 前記目標設定値及びプロセス量が入力される補助制御部
    とを有し、 この補助制御部はプロセス量が前記目標設定値に整定す
    る状況を監視し、その結果に応じて前記目標設定値を一
    時的に変更する補助設定値を発生すると共に、この補助
    設定値を除去した時操作量を維持するための補助操作量
    を前記制御演算部に出力し、 プロセス量のオーバーシュートを防止するようにしたこ
    とを特徴とする調節計。
  2. (2)補助制御部は、補助設定値をプロセス量の変化量
    に関連して与え、補助操作量を目標設定値とプロセス量
    との偏差がゼロに至る以前に一時的に与えるようにした
    ことを特徴とする請求項第1項記載の調節計。
  3. (3)補助制御部は、プロセスの等価無駄時間を参照し
    、前記補助設定値の大きさを決めるようにしたことを特
    徴とする請求項第1項記載の調節計。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100384623B1 (ko) * 1999-10-18 2003-05-22 야마타케 코포레이션 제어연산장치 및 방법
JP2008015610A (ja) * 2006-07-03 2008-01-24 Mitsubishi Electric Corp 制御装置

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JP2008015610A (ja) * 2006-07-03 2008-01-24 Mitsubishi Electric Corp 制御装置

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