JPH0454242B2 - - Google Patents

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JPH0454242B2
JPH0454242B2 JP56173283A JP17328381A JPH0454242B2 JP H0454242 B2 JPH0454242 B2 JP H0454242B2 JP 56173283 A JP56173283 A JP 56173283A JP 17328381 A JP17328381 A JP 17328381A JP H0454242 B2 JPH0454242 B2 JP H0454242B2
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JP
Japan
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control
coefficient
output
control operation
controller
Prior art date
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Application number
JP56173283A
Other languages
English (en)
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JPS5875207A (ja
Inventor
Ryuichi Kuwata
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP17328381A priority Critical patent/JPS5875207A/ja
Publication of JPS5875207A publication Critical patent/JPS5875207A/ja
Publication of JPH0454242B2 publication Critical patent/JPH0454242B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00Automatic controllers
    • G05B11/01Automatic controllers electric
    • G05B11/36Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
    • G05B11/42Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P. I., P. I. D.

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は比例動作、積分動作、微分動作で制御
対象をフイードバツク制御するPID制御器に関す
る。
従来のPID(比例・積分・微分)制御器は例え
ば第1図a〜cに示すように構成されている。同
図において、SVは目標値、PVは制御量、1は符
号反転要素、2および5は加算要素、3は積分特
性要素で、その伝達関数は1/TI・Sで表わさ
れる。ここでTIは積分時間、Sはラプフス演算
子である。4は微分特性要素で、その伝達関数は
TD・Sで表わされる。ここでTDは微分時間であ
る。また6は比例ゲインKPを持つ係数要素であ
る。
なお、微分特性要素4として、図示の例のよう
に伝達関数がTD・Sである完全微分特性を持つ
ものの代りに、例えばTD・S/(1+γ・TD
S)を伝達関数とする不完全微分特性を持つもの
もよく用いられる。
加算要素2では、制御量PVを符号反転要素1
で符号反転したもの−PVと目標値SVとを加算し
て、制御偏差Eが発生される。なお、符号反転要
素1および加算要素2の代りに減算要素を用いる
場合もあるが、機能的には等価であるので、図示
のものに代表させる。
制御偏差Eは積分制御動作用信号9として積分
要素4に与えられて積分される。積分要素3の出
力信号は加算器5で、比例制御動作用信号10
(第1図a,b)または11(第1図c)および
微分要素4の出力と加算される。加算要素5の出
力は係数要素6に与えられて、比例ゲインKP
乗じられる。係数要素6の出力は操作量MVであ
り、これが制御器の出力として制御対象に与えら
れる。なお、比例ゲインKPが制御偏差Eに乗じ
る場合や、積分要素3、微分要素4に含入されて
いる場合もあるが、機能的には等価であるので、
図示の構成に代表させる。
第1図aは、通常のPID制御機能を持たせる場
合を示したもので、比例制御動作用信号10およ
び微分制御動作用信号20の双方に、制御偏差E
を用いている。このタイプのPID制御器は、目標
値変化に対する制御性または外乱に対する制御性
の一方を良好にすることはできるが、両者をとも
に良好にすることができない場合がある。
第1図bは、制御量微分形PID制御機能を持た
せる場合を示したもので、比例制御動作信号10
としては制御偏差Eを用い、微分制御動作用信号
21としては、符号を反転した制御量−PVを用
いている。このタイプのPID制御器は、目標値を
変更した時に制御量が急変するのが望ましくない
場合に採用されるが、目標値変化に対する制御性
と外乱に対する制御性をともに良好にすることが
できない場合がある。
第1図cはI−PD制御機能を持たせる場合を
示したもので、比例制御動作用信号11および微
分制御動作用信号21として、いずれも符号を反
転した制御量−PVを用いている。このタイプの
PID制御器を用いた場合には、目標値変化に対し
ても、制御対象入口に入る外乱に対しても、共に
良好な制御性を発揮できる特徴があるが、目標値
変化時の制御性に関して、PID制御機能を持つ場
合(第1図aおよびb)に比べ制御性が劣ること
がある。
このように、制御器には種々の制御性を持たせ
うるが、問題となつている制御対象にどのタイプ
の制御器が最も適しているかは、実際にその制御
器を用いて制御を行なつてみないと分からず、事
前決定をすることが困難な場合が多い。しかる
に、第1図a〜cから明らかなように、タイプに
より構成が異なるおり、このためワイヤードロジ
ツクの制御器では機種が異なつている。このた
め、機種選定にあたつて、種々の検討をしなけれ
ばならず、また実プラントでテストして決定する
場合には、機種の交換時にいつたん制御を中断し
なければならないという不都合があつた。
また、演算素子としてマイクロプロセツサを使
用したデイジタルコントローラにおいても、制御
器のタイプを変更するには、ROM(リード・オ
ンリー・メモリ)の記憶内容を変更しなければな
らず、ROM交換時にいつたん制御を中断しなけ
ればならなかつた。
本発明の目的は、特性の切換が容易で汎用性の
あるPID制御器を提供することにある。
本発明は制御量を目標値と一致するように制御
対象をフイードバツク制御するPID制御器におい
て、係数値を連続的に調整することができる係数
要素を設け、該係数要素に目標値、制御量または
制御偏差を入力し、前記係数要素の出力を、制御
量もしくは他の係数要素の出力と加算または減算
し、積分制御動作用信号以外の制御動作信号とし
て用い、前記係数値を調整することにより特性を
PID制御特性とI−PD制御特性と両特性を折衷
した特性との間で変更し得るようにしたPID制御
器を提供するものである。
第2図aは本発明の一実施例を示したものであ
る。この実施例の制御器は、第1図cに示した従
来のI−PD制御特性の制御器に、係数要素30
と減算要素40とを付加して構成したものであ
る。係数要素30は、その係数値αが0〜1の範
囲で変更可能なように構成されている。
目標値SVは係数要素30でαを乗じられ、こ
の値は加算要素40で、符号を反転された制御量
−PVと加算される。加算要素40の出力信号は、
比例制御動作用信号12として加算要素5に加え
られるとともに、微分制御動作用信号22として
微分要素4に与えられる。上記の外は、第1図c
に示した制御器と同様である。
この制御器は、係数要素30の係数値αを0に
設定すると、第1図cのI−PD制御特性の制御
器と等価となる。一方、係数値αを1に設定する
と、第1図aの通常のPID制御特性の制御器と等
価になる。また、0<α<1とすると、I−PD
制御特性と通常のPID制御特性とを折衷した特性
を持つ制御器となる。
このように、αを0と1との間で連続的に変更
することができるようにすることにより、プラン
トの制御中であつても、制御器の特性をI−PD
制御特性と通常のPID特性との間で連続的に変化
させることができ、要求に最も適した特性に調整
することができる。
第2図bは、第2図aの制御器に変形を加えた
本発明の他の実施例を示したものである。即ち、
加算要素40の出力は比例制御動作用信号12と
してだけ使用し、微分制御動作用信号21として
は、符号を反転した制御量−PVを用いるように
したものである。この制御器は係数要素30の係
数値αを0と設定すると、第1図cの制御器と等
価になる。一方、α=1とすると、第1図bの制
御器と同様、制御量微分形PID制御特性を持つも
のとなる。また、0<α<1とすると、I−PD
制御特性と制御量微分形PID制御特性とを折衷し
た特性を持つものとなる。
第3図aは本発明の他の実施例を示したもので
ある。この実施例の制御器は、第1図cに示した
従来の制御器に、第1の係数要素31と、第2の
係数要素32と、加算要素41とを付加したもの
である。第1の係数要素31は、制御偏差Eに係
数値αを乗じる。第2の係数要素32は係数値α
の1の補数である(1−α)を、符号を反転した
制御量−PVに乗じる。加算要素41は、第1お
よび第2の係数要素31および32の出力を加算
する。加算要素41の出力は、比例制御動作用信
号13および微分制御動作用信号23として使用
される。この制御器は、係数値αの設定如何によ
つて第2図aの制御器と同様にその特性が変化す
る。
第3図bは、第3図aの制御器に変形を加えた
本発明の他の実施例を示したものである。即ち、
加算要素41の出力は比例制御動作用信号13と
してのみ使用され、微分制御動作用信号21に
は、符号を反転した制御量−PVが使用される。
この制御器において、αを調整すると、第2図b
の制御器と同様に特性が変化する。
第4図aおよびbはそれぞれ第3図aおよびb
を変形を加えた本発明の他の実施例を示したもの
である。即ち、第3図aおよびbの第2の係数要
素32(係数値(1−α)を持つ)の代りに、第
1の係数要素31を等しい係数値αを持つ係数要
素33を設け、また加算要素41の代りに加減算
要素42を用い、第1の係数要素31の出力から
第2の係数要素33の出力を引き、さらに符号を
反転した制御量−PVを加えるようにしたもので
ある。他の部分における構成および作用効果はそ
れぞれ第3図aおよびbの制御器と同様である。
なお、以上の実施例の制御器の各々において、
微分要素4として、伝達関数がTD・Sの完全一
次微分特性を持つものの代りに、不完全微分特性
や高次微分特性を持つものを用いることもでき
る。また比例ゲインKPを、制御偏差Eに乗じる
ようにしたり、積分要素3や微分要素4に含入さ
せることもできる。さらに、符号反転要素1を用
いず、加算要素の代りに減算要素を用いて機能的
に等価な構成とすることもできる。従つて、特許
請求の範囲でいう「制御量」は符号を反転したも
のも含むものとする。また、微分制御動作が不要
の場合には、微分時間TDを0とするか、微分要
素4を構成から取り除くこともできる。
以上のように本発明によれば、係数値を調整す
ることにより特性を変更することができ、汎用性
のあるPID制御器を得ることができる。本発明の
制御器を用いれば、実プラントの制御中であつて
も、係数値を徐々に変えていくことにより、制御
を中断することなく特性を変えることができる。
これにより、比例ゲイン、積分時間、微分時間の
調整だけでなく、制御特性も実プラントの制御状
況を観察しながら、より適したものに修正するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図a乃至cは従来の制御器を示すブロツク
線図、第2図a,b、第3図a,bおよび第4図
a,bは本発明の異なる実施例を示すブロツク線
図である。 1……符号反転要素、2,5,40,41……
加算要素、3……積分要素、4……微分要素、
6,30,31,32,33……係数要素、42
……加減算要素。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 制御量を目標値と一致するように制御対象を
    フイードバツク制御するPID制御器において、係
    数値を連続的に調整することができる係数要素を
    設け、該係数要素に目標値、制御量または制御偏
    差を入力し、前記係数要素の出力を、制御量もし
    くは他の係数要素の出力と加算または減算し、積
    分制御動作用信号以外の制御動作信号として用
    い、前記係数値を調整することにより特性をPID
    制御特性とI−PD制御特性と両特性を折衷した
    特性との間で変更し得るようにしたPID制御器。 2 特許請求の範囲第1項記載の制御器におい
    て、前記係数要素の出力を加算または減算したも
    のを比例制御動作用信号および微分制御動作用信
    号として用い、特性を通常のPID制御特性とI−
    PD制御特性と両特性を折衷したものとの間で変
    更できるようにしたPID制御器。 3 特許請求の範囲第1項記載の制御器におい
    て、前記係数要素の出力を加算または減算したも
    のを比例制御動作用信号として用い、微分制御動
    作用信号としては制御量を用い、特性を制御量微
    分形PID制御特性とI−PD制御特性と両者を折
    衷したものとの間で変更できるようにしたPID制
    御器。 4 特許請求の範囲第1項記載の制御器におい
    て、前記係数要素の出力と、符号を反転した制御
    量とを、加算要素で加算し、該加算要素の出力を
    積分制御動作用信号以外の制御動作用信号として
    用いるPID制御器。 5 特許請求の範囲第1項記載の制御器におい
    て、第1の係数要素と、前記第1の係数要素の係
    数値の1の補数を係数値とする第2の係数要素と
    を設け、前記第1の係数要素に制御偏差を入力
    し、前記第2の係数要素に符号を反転した制御量
    を入力し、前記第1および第2の係数要素の出力
    を加算要素で加算し、該加算要素の出力を積分制
    御動作用信号以外の制御動作用信号として用いる
    PID制御器。 6 特許請求の範囲第1項記載の制御器におい
    て、互いに等しい係数値を持つ第1および第2の
    係数要素を設け、前記第1の係数要素に制御偏差
    を入力し、前記第2の係数要素に符号を反転した
    制御量を入力し、加減要素で前記第1の係数要素
    の出力から前記第2の係数要素の出力を引き、ま
    た符号を反転した制御量を加え、該加減算要素の
    出力を積分制御動作用信号以外の制御動作用信号
    として用いるPID制御器。
JP17328381A 1981-10-29 1981-10-29 Pid制御器 Granted JPS5875207A (ja)

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JPS5875207A JPS5875207A (ja) 1983-05-06
JPH0454242B2 true JPH0454242B2 (ja) 1992-08-28

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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60251993A (ja) * 1984-05-28 1985-12-12 Toshiba Corp 曝気槽の溶存酸素濃度制御方法
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Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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