JPH0452902B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0452902B2 JPH0452902B2 JP59106154A JP10615484A JPH0452902B2 JP H0452902 B2 JPH0452902 B2 JP H0452902B2 JP 59106154 A JP59106154 A JP 59106154A JP 10615484 A JP10615484 A JP 10615484A JP H0452902 B2 JPH0452902 B2 JP H0452902B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- estimating
- under test
- value
- device under
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、被測定装置の動特性を推定するため
の装置に関する。特に、雑音を含む被測定装置の
ステツプ応答を測定し、このステツプ応答により
動特性を推定する装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a device for estimating dynamic characteristics of a device under test. In particular, the present invention relates to a device that measures a step response of a device under test that includes noise and estimates dynamic characteristics based on the step response.
被測定装置の伝達関数Ｇ（ｓ）は、利得Ｋ、時
定数Ｔ、むだ時間Ｌとして、
Ｇ（ｓ）＝Ke-LS／１＋sT ……(1)
と近似できる。
The transfer function G(s) of the device under test can be approximated as follows, where K is the gain, T is the time constant, and L is the dead time.
これらの動特性、すなわち利得Ｋ、時定数Ｔ、
むだ時間Ｌを測定する方法としては、人間が記録
用紙を見ながら試行錯誤により判定する方法が用
いられていた。すなわち、被測定装置の入力にス
テツプ状に変化する信号を入力し、これにより得
られたステツプ応答出力を記録計に記録し、これ
を人間が目で見ながら、第(1)式で表される各パラ
メタの近似値を求めていた。 These dynamic characteristics, namely gain K, time constant T,
As a method for measuring the dead time L, a method has been used in which a human determines the dead time by trial and error while looking at recording paper. In other words, a signal that changes in a step-like manner is input to the input of the device under test, the resulting step response output is recorded on a recorder, and a human being visually observes the output as expressed by equation (1). The approximation value of each parameter was calculated.
しかしこの方法では、被測定装置のプロセスの
PID（比例、積分、微分）パラメタを正しく設定
できず個人差が生じやすい。このため、被測定装
置の制御の質にもばらつきが生じる欠点がある。 However, with this method, the process of the device under test
PID (proportional, integral, differential) parameters cannot be set correctly and individual differences tend to occur. For this reason, there is a drawback that the quality of control of the device under test also varies.
また、被測定装置にインパルス状に変化する信
号を入力し、この信号に対する応答信号の面積を
測定する方法も知られているが、計算が複雑にな
りあまり利用されない欠点がある。 A method is also known in which a signal that changes in an impulse manner is input to the device under test and the area of a response signal to this signal is measured, but this method has the disadvantage that calculations are complicated and it is not often used.
本発明は、PIDパラメタを最適に設定するため
の、被測定装置の動特性パラメタを自動的に推定
する装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a device that automatically estimates dynamic characteristic parameters of a device under test in order to optimally set PID parameters.
本発明ステツプ応答測定装置は、ステツプ状に
変化する信号を被測定装置に出力するステツプ信
号発生回路と、上記ステツプ状に変化する信号に
対する上記被測定装置からの応答信号を観測する
手段とを備えたステツプ応答測定装置において、
上記観測する手段は、上記応答信号を任意の標本
化周期で測定する手段と、この測定する手段が測
定した値を記憶する手段と、この記憶する手段か
ら読出された値から上記応答信号の所定の区間に
ついて移動平均を演算する手段と、この移動平均
を演算する手段の出力から上記被測定装置伝達関
数の時定数を推定する手段と、この時定数を推定
する手段により得られた時定数の推定値をもとに
上記伝達関数のむだ時間を推定する手段と、この
むだ時間を推定する手段により得られたむだ時間
値と上記時定数の推定値とにより上記伝達関数の
利得を推定する手段とを備えたことを特徴とす
る。
The step response measuring device of the present invention includes a step signal generation circuit that outputs a signal that changes in a step manner to a device under test, and means for observing a response signal from the device under test to the signal that changes in a step manner. In the step response measuring device,
The observing means includes a means for measuring the response signal at an arbitrary sampling period, a means for storing the value measured by the measuring means, and a predetermined value of the response signal from the value read from the storing means. means for calculating a moving average for the interval, means for estimating a time constant of the transfer function of the device under test from the output of the means for calculating the moving average, and a time constant of the time constant obtained by the means for estimating the time constant. means for estimating the dead time of the transfer function based on the estimated value; and means for estimating the gain of the transfer function based on the dead time value obtained by the means for estimating the dead time and the estimated value of the time constant. It is characterized by having the following.
本発明ステツプ応答測定装置は、測定したステ
ツプ応答をもとに、一次おくれとむだ時間とによ
り近似した被測定装置の伝達関数を統計処理によ
り自動的に作成する。
The step response measuring device of the present invention automatically creates a transfer function of the device under test, which is approximated by first-order delay and dead time, based on the measured step response through statistical processing.
第１図は本発明ステツプ応答測定装置と被測定
装置のブロツク構成図である。
FIG. 1 is a block diagram of a step response measuring device and a device to be measured according to the present invention.
ステツプ応答測定装置１は、ステツプ信号発生
回路２と応答信号測定回路３と記憶装置４と演算
処理装置５と表示装置６とを備えている。 The step response measuring device 1 includes a step signal generating circuit 2, a response signal measuring circuit 3, a storage device 4, an arithmetic processing device 5, and a display device 6.
ステツプ信号発生回路２は被測定装置７と応答
信号測定回路３とに接続される。応答信号測定回
路３は被測定装置７と記憶装置４とに接続され
る。記憶装置４は演算処理装置５に接続される。
演算処理装置５は表示装置６に接続される。 The step signal generation circuit 2 is connected to the device under test 7 and the response signal measurement circuit 3. The response signal measurement circuit 3 is connected to the device under test 7 and the storage device 4 . The storage device 4 is connected to the arithmetic processing device 5.
Arithmetic processing device 5 is connected to display device 6 .
ステツプ信号発生回路２は被測定装置７にステ
ツプ状に変化する信号を出力する。応答信号測定
回路３は、ステツプ信号発生回路２の出力に同期
して被測定装置７によるステツプ応答信号の測定
を開始し、一定周期（Dt）ごとの測定データを
標本化し、その値を記憶装置４に格納する。この
測定はステツプ信号の入力から充分な時間が経過
するまで実行される。 The step signal generating circuit 2 outputs a signal that changes in a step manner to the device under test 7. The response signal measurement circuit 3 starts measuring the step response signal by the device under test 7 in synchronization with the output of the step signal generation circuit 2, samples the measurement data at each fixed period (Dt), and stores the values in the storage device. Store in 4. This measurement is performed until a sufficient amount of time has elapsed since the input of the step signal.
測定が行われた後に、演算処理装置５が記憶装
置４に格納された測定データに対して演算処理を
行い、被測定装置７の動特性を推定してその結果
を表示装置６に表示する。 After the measurement is performed, the arithmetic processing device 5 performs arithmetic processing on the measurement data stored in the storage device 4, estimates the dynamic characteristics of the device under test 7, and displays the results on the display device 6.
第２図は演算処理装置５による演算の流れ図で
ある。 FIG. 2 is a flowchart of calculations performed by the calculation processing device 5.
測定データの個数をＮ個とし、ｉ番目のデータ
をYs(i)として説明する。 The description will be made assuming that the number of measurement data is N and the i-th data is Y s (i).
まず演算処理装置５は、記憶装置４に記憶され
た測定データの移動平均をとつてデータの平滑化
を行い、データYna(i)を得る。 First, the arithmetic processing device 5 takes a moving average of the measurement data stored in the storage device 4, smoothes the data, and obtains data Y na (i).
ここで移動平均をとるための処理は、多数の標
本化データＮ個のうち連続するKm（＜Ｎ）個毎
に、１番目からKma番目（Kma＝Ｎ−Km）ま
でKma回の平均をとる処理であり、
Yna(i)＝Kna
〓Ki=1
……(2)
である。 The process for taking the moving average here is to take the average Kma times from the 1st to the Kma-th (Kma = N - Km) for every Km (<N) consecutive pieces of N sampled data. processing, Y na (i)= Kna 〓 Ki=1 ...(2).
次に、利得と時定数とを推定する。Ｎ個のデー
タYna(i)から最大値Ynax、最小値Ynioおよび値域
Yrを求める。この値域Yrが利得の一次推定値と
なる。さらに、このデータYna(i)が出発点の10％
および90％に到達する値、
Yna（i10）＝Ynio＋0.1・Yr ……(3)
Yna（i90）＝Ynio＋0.9・Yr ……(4)
をみたすデータの番号i10およびi90を求める。こ
れにより時定数TPの推定値が、
TP＝（i90−i10）×Dt×0.5 ……(5)
として得られる。 Next, the gain and time constant are estimated. Maximum value Y nax , minimum value Y nio and range from N data Y na (i)
Find Y r . This range Y r becomes the primary estimate of the gain. Furthermore, this data Y na (i) is 10% of the starting point
and the value that reaches 90%, Y na (i 10 ) = Y nio + 0.1・Y r ……(3) Y na (i 90 ) = Y nio + 0.9・Y r ……(4). Find data numbers i 10 and i 90 . As a result, the estimated value of the time constant TP is obtained as TP=(i 90 −i 10 )×Dt×0.5 (5).
次に、測定データと近似値との２乗誤差が最小
になるむだ時間を求める。すなわち、自然数Ｊを
１〜i10の間で変化させ、N
〓K=J
〔Ys(k)−Yr（１−e-(K-J)/TP）〕2 ……(6)
の値が最小となるＪの値をJnioとする。Jnioに対
してむだ時間xLの推定値は、
xL＝Jnio×Dt ……(7)
により得られる。 Next, the dead time at which the square error between the measured data and the approximate value is minimized is determined. That is, by changing the natural number J between 1 and i10 , the value of N 〓 K=J [Y s (k)−Y r (1−e -(KJ)/TP )] 2 ...(6) Let the minimum value of J be J nio . The estimated value of the dead time x L for J nio is obtained by x L = J nio ×Dt (7).
次に、測定データと近似値との２乗誤差が最小
になる利得の二次推定値を求める。すなわち、利
得の一次推定値Yrの0.8〜1.2倍の範囲の値Ytに対
して、N
〓K=
Jnio〔Ys(k)−Yt（１−e-(K-Jmin)/TP）〕2 ……(8)
の値が最小になるYtの値を求め、この値を利得
の推定値Yrrとする。 Next, a quadratic estimate of the gain is found that minimizes the square error between the measured data and the approximate value. That is, for a value Yt in the range of 0.8 to 1.2 times the primary estimate of gain Y r , N 〓 K= J nio [Y s (k)−Yt (1−e −(K−Jmin)/TP ) ] 2 ... Find the value of Yt that minimizes the value of (8), and use this value as the estimated gain value Y rr .
以上の演算により、被測定装置７の利得、時定
数およびむだ時間の近似値が自動的に得られる。 Through the above calculations, approximate values of the gain, time constant, and dead time of the device under test 7 can be automatically obtained.
次にこれらの近似値によるPIDパラメタの演算
について説明する。 Next, calculation of PID parameters using these approximate values will be explained.
第３図はPIDパラメタの設定を示す伝達関数の
ブロツク線図である。 FIG. 3 is a block diagram of a transfer function showing the setting of PID parameters.
(1)式で表される伝達関数Ｇ（ｓ）のパデ近似は、
Ｇ（ｓ）＝Ke-LS／１＋sT＝Ｋ（12−6Ls＋L2s2）／（１
＋sT）（12＋6Ls＋L2s2）
＝Ｋ／（１＋sT）（１＋Ls＋0.5L2s2＋１／６L3s3）＋
……
＝Ｋ／１＋（Ｌ＋Ｔ）ｓ＋（0.5L2＋LT）s2＋（１／
６L3＋0.5L2T）s3＋……(8)
となる。ここで、
a0′＝１／Ｋ
a1′＝（Ｌ＋Ｔ）／Ｋ
a2′＝（0.5L＋LT）／Ｋ
a3′＝（１／６L3＋0.5L3T）／Ｋ ……(9)
とすると、Ｉ−Ｐ調節計のパラメタは、
σ＝α2a2′／（α4a1′）
ｋ＝a1′／α2）3（α3／a2′）2
f0＝kα1σ−a0′ ……(10)
により得られる。また、Ｉ−PD調節計のパラメ
タは、
σ＝α3a3′／（α4a2′）
ｋ＝（a2′／α3）4 （α4／a3′）3
f0＝kα1σ−a0′
f1＝kα2σ2−a2′ ……(11)
により得られる。ただし、
α1＝１、α2＝0.5、α3＝0.15、α4＝0.03……(12
)
である。 The Padé approximation of the transfer function G(s) expressed by equation (1) is: G(s)=Ke -LS /1+sT=K(12-6Ls+L 2 s 2 )/(1
+sT) (12+6Ls+L 2 s 2 ) =K/(1+sT) (1+Ls+0.5L 2 s 2 +1/6L 3 s 3 )+
…… =K/1+(L+T)s+(0.5L 2 +LT)s 2 +(1/
6L 3 +0.5L 2 T)s 3 +...(8) Here, a 0 ′=1/K a 1 ′=(L+T)/K a 2 ′=(0.5L+LT)/K a 3 ′=(1/6L 3 +0.5L 3 T)/K ……(9 ), then the parameters of the I-P controller are: σ=α 2 a 2 ′/(α 4 a 1 ′) k=a 1 ′/α 2 ) 3 (α 3 /a 2 ′) 2 f 0 = kα 1 σ−a 0 ′ ...(10) is obtained. Also, the parameters of the I-PD controller are: σ=α 3 a 3 ′/(α 4 a 2 ′) k=(a 2 ′/α 3 ) 4 (α 4 /a 3 ′) 3 f 0 =kα 1 σ−a 0 ′ f 1 = kα 2 σ 2 −a 2 ′ ...(11). However, α 1 = 1, α 2 = 0.5, α 3 = 0.15, α 4 = 0.03……(12
).
本実施例では、時定数として一次推定値をその
まま使用しているが、時定数の値に関しても、測
定データと近似値との２乗誤差が最小になる値を
求め直し、さらに近似の精度を高めることもでき
る。 In this example, the primary estimated value is used as it is as the time constant, but the value that minimizes the squared error between the measured data and the approximate value is also determined, and the accuracy of the approximation is further improved. It can also be increased.
以上説明したように、本発明ステツプ応答測定
装置により、自動的に被測定装置の利得、時定数
およびむだ時間の近似値を得ることが可能とな
る。
As explained above, the step response measuring device of the present invention makes it possible to automatically obtain approximate values of the gain, time constant, and dead time of the device under test.
したがつて、これらの値により、被測定装置の
PIDパラメータを自動的に計算することが可能と
なり、さらに、被測定装置の制御を均一化できる
大きな効果がある。 Therefore, these values determine the
This makes it possible to automatically calculate PID parameters, and has the great effect of uniformizing control of the device under test.
第１図は本発明ステツプ応答測定装置と被測定
装置のブロツク構成図。第２図は演算処理装置に
よる演算の流れ図。第３図はPIDパラメタの設定
を示す伝達関数のブロツク線図。
１……ステツプ応答測定装置、２……ステツプ
信号発生回路、３……応答信号測定回路、４……
記憶装置、５……演算処理装置、６……表示装
置、７……被測定装置。
FIG. 1 is a block diagram of a step response measuring device and a device to be measured according to the present invention. FIG. 2 is a flowchart of calculations performed by the processing unit. Figure 3 is a block diagram of a transfer function showing the setting of PID parameters. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Step response measurement device, 2...Step signal generation circuit, 3...Response signal measurement circuit, 4...
Storage device, 5... Arithmetic processing unit, 6... Display device, 7... Device to be measured.
Claims (1)
力するステツプ信号発生回路と、 上記ステツプ状に変化する信号に対する上記被
測定装置からの応答信号を観測する手段と を備えたステツプ応答測定装置において、 上記観測する手段は、 上記応答信号を任意の標本化周期で測定する手
段と、 この測定する手段が測定した値を記憶する手段
と、 この記憶する手段から読出された値から上記応
答信号の所定の区間について移動平均を演算する
手段と、 この移動平均を演算する手段の出力から上記被
測定装置伝達関数の時定数を推定する手段と、 この時定数を推定する手段により得られた時定
数の推定値をもとに上記伝達関数のむだ時間を推
定する手段と、 このむだ時間を推定する手段により得られたむ
だ時間値と上記時定数の推定値とにより上記伝達
関数の利得を推定する手段と を備えたことを特徴とするステツプ応答測定装
置。[Scope of Claims] 1. A step signal generation circuit that outputs a step-change signal to a device under test, and means for observing a response signal from the device under test to the step-change signal. In the step response measuring device, the observing means includes a means for measuring the response signal at an arbitrary sampling period, a means for storing a value measured by the measuring means, and a value read from the storing means. means for calculating a moving average for a predetermined section of the response signal from the above; means for estimating a time constant of the transfer function of the device under test from the output of the means for calculating the moving average; and means for estimating the time constant. A means for estimating the dead time of the transfer function based on the estimated value of the time constant obtained, and a means for estimating the dead time of the above transfer function based on the estimated value of the time constant and the dead time value obtained by the means for estimating the dead time. 1. A step response measuring device comprising: means for estimating a gain of a step response.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59106154A JPS60249069A (en) | 1984-05-24 | 1984-05-24 | Step response measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59106154A JPS60249069A (en) | 1984-05-24 | 1984-05-24 | Step response measuring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60249069A JPS60249069A (en) | 1985-12-09 |
| JPH0452902B2 true JPH0452902B2 (en) | 1992-08-25 |
Family
ID=14426398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59106154A Granted JPS60249069A (en) | 1984-05-24 | 1984-05-24 | Step response measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60249069A (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62288902A (en) * | 1986-06-06 | 1987-12-15 | Idemitsu Petrochem Co Ltd | Optimum control method for process |
| JPS638802A (en) * | 1986-06-27 | 1988-01-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Automatic adjustment method for control constants of PID controller |
| JPS6325702A (en) * | 1986-07-17 | 1988-02-03 | Idemitsu Petrochem Co Ltd | Optimum control method for process |
| JPS6398703A (en) * | 1986-10-15 | 1988-04-30 | Idemitsu Petrochem Co Ltd | Estimated control method for process |
| JPS63109503A (en) * | 1986-10-28 | 1988-05-14 | Japan Tobacco Inc | Automatic controller |
| JPS63163505A (en) * | 1986-12-25 | 1988-07-07 | Idemitsu Petrochem Co Ltd | Adaptive control method for process |
| US7006938B2 (en) * | 2004-06-16 | 2006-02-28 | Ami Semiconductor, Inc. | Reactive sensor modules using Pade' Approximant based compensation and providing module-sourced excitation |
-
1984
- 1984-05-24 JP JP59106154A patent/JPS60249069A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60249069A (en) | 1985-12-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0452902B2 (en) | ||
| CN115102275A (en) | Self-adaptive adjustment method and device for data acquisition channel of power system | |
| JPS63214623A (en) | Weight measuring method | |
| CN101536316A (en) | Method for determining the change of a signal, and an apparatus including a circuit arranged to implement the method | |
| JPH0677211B2 (en) | Plant modeling equipment | |
| JP3529417B2 (en) | Recording device | |
| JPS6263839A (en) | Method and device for automatic calibration of gas analyzer | |
| JPH0285917A (en) | Recirculation type effective-value conversion method and device thereof | |
| JPS6418033A (en) | Data corrector for thermocouple | |
| JP2676088B2 (en) | Particle size distribution processor | |
| JPS5811878A (en) | Measuring device for switch | |
| JPH0573161B2 (en) | ||
| JP2002040917A (en) | Plant simulation device, plant simulation method, and storage medium | |
| JPH1048272A (en) | Harmonic measuring apparatus | |
| JPS6110182Y2 (en) | ||
| JPH0458913B2 (en) | ||
| SU1019228A1 (en) | Device for measuring metal coating thickness | |
| JP2541166B2 (en) | Learning control method | |
| JPS59223898A (en) | Analog signal analyzer | |
| JP3598521B2 (en) | Data table processing device | |
| SU798896A2 (en) | Computing device for determining photographic system characteristics | |
| JP2624125B2 (en) | measuring device | |
| JPH04326055A (en) | Method for compensating temperature of chemical amount sensor | |
| SU620839A1 (en) | Method of determining high temperatures | |
| RU2113006C1 (en) | Estimator |