JPH0469712A - 位置決め制御装置 - 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、自動制御装置′ｍおける電動弁のような操作
部と共にフィードバック制御系を構成することによって
、該操作部の位置決めを三位量制御で行うようにしたい
わゆるボジシ四すとしての位置決め制御装置１％に、操
作部に入力される操作信号とこの操作部が出力する上記
フィードバック制御系における帰還信号としての該操作
部の運転位置を表す位置信号との少なくとも一方を伝送
する信号伝送路に大きい遅れ時間を有する信号遅れ要素
が存在していても上記の位置決めを円滑に行うことがで
きろようにした制御装置に関する。

〔従来の技術〕

第２図は従来の電動弁弁開度位置決め制御装置１の構成
説明図である。図において、２は弁開度位置決め対象と
しての、正転方向及び逆転方向の各回転速度が共に予め
定められた同じ一定値となっている電動弁本体２ａと、
この本体２ａの運転位置としての弁開度θを検出してこ
の開度θを表す弁開度信号３ａを出力するようにした弁
開度発信器３とからなる電動弁、４は信号３ａを伝送す
る信号伝送路５に存在する信号遅れ要素で、τ３は要素
４における信号遅れ時間である。そうして。

この要素４は伝送路５の長さに起因したり、２あるいは
伝送路５の途中に設けた信号処理装置等に起因したりし
て必然的に発生するもので、ここに、前述の信号処理装
置はたとえば電動弁２の位置決めとは異なる処理を信号
３ａを用いて行うようにした装置である。

６は上述の弁開度θを所望の設定値θＳに設定する設定
信号７と信号遅れ要素４の出力信号としての該要素４を
通過した弁開度信号３ａである帰還信号４１とが入力さ
れ、かつ信号７の値Ｓと信号４ａの値Ｑとの差（Ｓ−Ｑ
）＝Ｄで定義される偏差りの値を有する偏差信号６ａを
出力するようにした偏差演算部、８は偏差信号６ａが入
力され。

幸 かつ、信号６ｍの値りがＤｈ＞Ｏである所定偏差上限値
Ｄｈ以上であると正極性の操作信号としての開信号８ａ
を出力し、信号６ａの値りがＤｔ〈０である所定の偏差
下限値Ｄｔ以下であると逆極性の操作信号としての閉信
号８ｂを出力し、上記値りがＤｈとＤｔとの間にあると
開信号８ａも閉信号８ｂも出力しない三位型制御動作を
行う三位置制御部（ここに、Ｄｈ＝　ＤｔＫ設定されて
いる。）、９．１０はそれぞれ信号８　ａ　＊　８　ｂ
を伝送する信号伝送路１ｉ０．１２０に信号遅れ要素４
の場合と同様な発生原因によって生じたそれぞれ信号遅
れ時間τ１．τ２を有するいずれも信号遅れ要素で、第
２図においＣは、電動弁本体２８に遅れ要素９を通過し
た開信号８ａである該要素９の出力信号９ａが入力され
ると該電動弁本体２ａが弁開動作をし、電動弁本体２ａ
に遅れ要素１０を通過した閉信号８ｂである該要素１０
の出力信号１０ａが入力されると該本体２ａが弁閉動作
をするように電動弁２が構成されている。そうして、上
述した位置決め制御装置１は開度発信器３と偏差演算部
６と制御部８とで構成されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

位置決め制御装置ｌは上述のように構成されているので
、遅れ要素４．９．ＩＱＩＣおける遅れ時間τ１〜τ３
がいずれも短い時間である場合、偏差上限値Ｄｈと偏差
下限値Ｄｔとの差の絶対値ＩＤｈ−ＤｔｌＶｃ等しい制
御部８の不感帯Δ１を小さくすることによって電動弁２
の弁開度θを設定信号７の値８ｖｃ対応した開度θＳま
たはその近傍に位置決めし得ることが明らかであるが、
たとえば。

遅れ時間τ１〜τ３がいずれも長い時間であると、弁２
が制御装置８の出力する開信号８ａによって開動作をし
て偏差りが正の大きい値から次第に小さくなり、この結
果時刻ｔ１でＤが不感帯Δｌ内に入ったとした場合１時
刻ｔ１で開信号８ａは消滅するが遅れ要素出力信号９ａ
が時刻ｔ１以後なお継続して弁２に入力されるので開度
θが引き続いて増加し、この結果、帰還信号４ａの値Ｑ
がさらに遅れて増加を続けるので、信号ｇａの消滅に伴
って信号値Ｑの増加がやがて停止しようとした時、この
Ｑが大きくなり過ぎているために（Ｓ−Ｑ）−Ｄの偏差
が偏差下限値Ｄｔ以下になっているという現象が発生す
ることがある。そうして、このような現象が生じるとＤ
がＤｔ以下であるから当然制御部８が閉信号８ｂを出力
して電動弁２が閉動作をすることになり、以後、弁２の
閉動作に伴って減少する弁開度θの経時態様が遅れて信
号４ａの値Ｑｖｃ現れてＤが再び上限値Ｄｈ以上になる
ので弁２が再度開動作をし、このため、このような場合
弁２が激しく開閉動作を繰り返すいわゆるハンチングが
発生することになる。そうして。

このような弁２の頻繁な開閉動作は遅れ時間τ１〜Ｔ３
のうちの少なくとも一つが長い時間であると発生し易い
ことｂ−上述した所から明らかである。

すなわち２上述した位置決め制御装置１では。

時間τ１〜τ３のうちの少なくとも一つが長い時間であ
ると制御部８が制御動作を行った時信号４ａの値Ｑの行
き過ぎが生じ易いため弁開度θの位置決め動作にハンチ
ングが発生し勝ちで、したかつ℃、上述した制御装置１
には、信号遅れ時間の長い信号遅九要素が信号伝送路５
　、１１．０．１２０の少なくとも一つに存在する場合
弁開度θの位置決めを円滑に行うことｂ′−できないと
いう問題点がある。

本発明の目的は、伝送路５，１１０．１２０ＶＣ信号遅
れ要素が存在していても、制御部８から開２閉信号８Ｆ
＋　、　８　ｂが出力されると、直ちに、偏差演＃、部
６に電動弁２に直接信号ｓａ＊ｓｂが入力された場合に
現れる弁開度Ｏの経時的変化態様と同じ変化態様で経時
的に変化するダミー信号が帰還信号とし℃入力されるよ
うにＬ℃、θの位置決めが円滑に行えるようにすること
にある。

〔課萌を解決するための手段〕

」＝記目的を達成するため１本発明によれば、設定信号
と帰還信号とが入力されかつ前記設定信号に対する前記
帰還信号の偏差を信号値とする偏差信号を出力する偏差
演算部と、前記偏差信号を伝送する信号伝送路に設けら
れかつ第１信号が入力されると直ちに所定時間の間前記
信号伝送路における前記偏差信号の伝送を遮断する信号
遮断部と。

前記信号遮断部を介して前記偏差信号が入力されかつ前
記偏差が所定の偏差上限値以上であると正極性の操作信
号を出力し前記偏差が所定の偏差下限値以下であると逆
極性の操作信号を出力し前記偏差が前記偏差上限値と前
記偏差下限値との間にあると前記操作信号を出力しない
三位置制御動作を行う第１制御部と、前記第１制（ｉ１
１部が前記操作信号を出力する状態を監視しかつ操作部
がその運転動作に伴って出力する該操作部の運転位置を
表す位置信号が入力されかつ前記操作信号が出現してい
ないと前記位置信号を前記帰還信号として出力しかつ前
記操作信号が出現すると前記操作部に前記操作信号が信
号遅れ斐素を介することなく入力された時に前記位置信
号が示す経時的変化態様と同じ変化態様で経時的に変化
する補正帰還信号を前記帰還信号として出力しかつ出現
していた前入力することによってこの操作部に前記運転
動作をさせて前記操作部の前記運転位置が前記設定信号
の値に応じた位置になるようにする位置決め制御装置で
あつ℃、＠記操咋信号はこの操作信号ｂ−前前記他極性
あると前記操作部に正方向の＃記運転動作をさせかつこ
の操作信号が前記逆極性であると前記操作部に逆方向の
前記運転動作をさせるようにする信号であ今ように位置
決め制御装置を構成する。

〔作用〕

上記のように構成すると、第１制御部が操作信号を出力
して操作部が該操作信号に応じた運転動作を始めた時、
偏差演算部には補正帰還信号が帰還信号として入力され
るが、この補正帰還信号は操作信号を信号遅れ要素を介
することなく操作部に人力した時にこの掃作部が出力す
る位ＭＭ号のグミ−信号であることが明らかであるから
、この場合帰還信号の値に前述した位置決め制御装置工
での帰還信号値Ｑにおけろような行き過ぎ現象の生じる
ことが少なくて、したがって、操作部の運転動作にハン
チングを生じろことが少なくなる。

故に、この位置決め制御装置によれば、操作信号や位置
信号の信号伝送路に信号遅れ時間の長い信号遅れ要素が
存在していても操作部の運転位置の位置決めを円滑に行
うことができることになる。

ｈ１例〕 第１図は本発明の一実施例の構成図で、本図においては
第２図におけるものと同じもの【第２図の場合と同じ符
号がつけである。

さて、第１図において、１１は制８部８が操作信号５ａ
ｅｓｂを出力する状態を常に監視して。

制御部８が信号８ａｔ　８ｂをいずれも出力していない
とＨレベルとなり制御部８が信号８ａ＊　８１）のいず
れかを出力するとＬレベルとなる二値信号１１ａと、制
御部８が信号５ａｔｓｂをいずれも出力していないとＬ
レベルとなり制御部８が信号Ｂａ、　８ｂのいずれかを
出力するとＨレベルとなる二値信号１１ｂと、制御部８
が信号５ａｓｓｂをいずれも出力していないとＭレベル
となり制御部８が信号８ａを出力するとＨレベルとなり
制御部８が信号８ｂを出力するとＬレベルとなる三値信
号ｔｉｃとを出力するようにした第２制御部。

１２は偏差信号６ａを制御部８に伝送する信号伝送路１
３に設けられかつ信号１１ａが入力されていて、信号１
１ａがＬレベルからＨレベルに変化すると直ちに信号伝
送路１３を開いて以後所定時間Ｔ０を経過した後伝送路
１３を閉路状態にするようにした信号遮断部で、１４は
信号遅れ要素４を通過した弁開度信号３ａである該要素
４の出力信号４ａと後述する補正帰還信号２１ａと二値
信号１１ｂとが入力されかつ信号１１ｂがＬレベルであ
ると信号４ａを帰還信号１４ａとして出力し信号１１ｂ
がＨレベルであると補正帰還信号２１ａを帰還信号１４
ａとして出力するようにした信号切換部である。

そうして、１５は帰還信号１４ａと同期信号発生器１６
が所定の同期Δｔで出力する同期信号１６ａと定数値設
定器１７が出力する定数値信号１７ａとが入力され、か
つ信号１４ａの値Ｇに信号１７ａの値βを加えた値（Ｇ
＋β）を有する和信号１５ａを出力する動作を同期信号
１６ａに同期して繰り返すようにした第１演算器、１８
は演算器１５と信号発生器１６と設定器１７とからなる
和信号出力部で、ここに信号値βは設定器１７Ｖｃおい
て変更可能に設定された正の定数値である。また、１９
は帰還信号１４ａと同期信号１６ａと定数値信号１７ａ
とが入力され、かつ信号１４ａの値Ｇから信号１７ａの
値βを差し引いた値（Ｇ−β）を有する差信号１９ａを
出力する動作を信号１６ａに同期して繰り返すようにし
た第２演算器、２０は演算器１９と信号発生器１６と設
定器１７とからなる差信号出力部、２１は和信号１５ａ
と差信号１９ａと第３信号１１Ｃとが入力されかつ信号
１１ＣがＨレベルであると和信号１５ａを前述の補正帰
還信号２１ａとして出力し信号１１ＣＩ！＞″−Ｌレベ
ルであると差信号１９ａを信号２１ａとし℃出力し信号
１１ＣがＭレベルであると全く信号を出力しないように
した信号選択部で、２２は電動弁２の本体２ａを除く図
示の各部からなる電動弁２の弁開度位置決め制御装置で
ある。また、２３は第２制御部１１と和信号出力部１８
と差信号出力部２０と信号選択部２１と信号切換部１４
とからなる信号処理部である。

位置決め制御装置２２は上述のように構成されているの
で、偏差信号６ａの値である偏差りが偏差上限値Ｄｈと
偏差丁限値Ｄｔとの間にある時は制御部８が操作信号８
ａ＃　８ｂをいずれも出力しない１．１　ｌｂ、ＩＩＣ
はそれぞれＨレベル、Ｌレベル１Ｍレベルになっている
ので遅れ要素出力信号４１が帰還信号１４ａとして演算
部６＆Ｃ入力されている。そうして、また、制御装置２
２においては１Ｄｈ−Ｄｚｌに等しい制御部８の不感帯
Δ１がかなり小さく設定されているので、を動弁２が停
止している状態ではこの時の弁開度信号３ａの値Ｐ０に
等しい帰還信号１４ａの値Ｇがこの時の設定信号７の値
Ｓ。にほぼ等しくなっており、したがって、弁開度信号
値Ｐ、に対応した弁本体２ａの開度θ０が設定信号値Ｓ
０が表す弁開度設定値θＳＯにほぼ等しくなり℃いる〇 そこで、今、操作信号８　ａ　ｅ　８　ｂが図示したよ
うに遅れ要素９．１０を介することなく第２制御部１１
に入力されるように位置決め制御装置２２を構成したー
状慾で、たとえば設定信号７の値Ｓが時刻ｔ２でＳｏか
ら階段状に突変したために偏差りが上限値Ｄｈ以上にな
ったとすると、制御部８が直ちに開信号８１１を出力す
るので制御部１１が遅れることな（引き続い℃出力信号
１１ｂ、ＩＩＣの各レベルをいずれもＨレベルにしかつ
信号１１１をＬレベルにし、この結果信号選択部２１が
和信号１５Ｂを補正帰還信号２１ａとして出方するので
信号切換部１４が選択部２１が出力した和信号１５ａを
帰還信号１４ａとして演算部６に入力する。

ところが、この場合和信号出力部１８が上述のように構
ｅ、されているので、制御部８が信号８ａｅ８ｂを出力
していないため信号ｔ１ｂ、１１ｃの各レベルがそれぞ
れＬレベル、Ｍレベルになつ℃いる状態では和信号１５
ａの値が（ｐｅ＋β）になっていて、このため、上述の
ようにして和信号１５ａが信号切換部工４から出力され
るとこの時帰還信号１４ａの値ＧがＰｏから（Ｐｏ＋β
）に突変することになる。そうして、和信号１５ａが切
換部１４から信号１４ａとし℃出力される状態が継続す
ると信号１５ａの値は周期Δ【を経過するごとにその時
の帰還信号値Ｇと定数値βとの和になるので。

制御装置２２では上記のようにして値がＰ。から（Ｐ０
＋β）Ｉｃ突変した時刻以降帰還信号値Ｇが階段状に増
加することになり、この場合Ｇの単位時間当りの増加量
が弁本体２ａの回転に伴う弁開度信号３ａの値Ｐの単位
時間当りの増加量に等しくなるように定数値βが設定さ
れている。

制御装置２２においては信号値Ｇが上述のように増加す
ると、この場合設定信号値Ｓが階段状に突変したのであ
るから、偏差りが経時的に階段状に減少する。そうし℃
、この偏ｉｌＤがやがて時刻ｔ３で制御部８［おける不
感帯Δ１内に入ると開信号８ａが消滅するので信号１１
ａｌ　ｌ１ｂｌ　ＩＩＣの各レベルがそれぞれＨ，Ｌ、
Ｍに変化し、この時１時刻１３から前述の所定時間Ｔｏ
の間信号遮断部１２が偏差信号６ａの伝送を遮断するの
で１時刻ｔ３で信号１１ｂがＬレベルになったためニ遅
れ要素出力信号４ａが偏差演算部６に入力されるように
なった時、前述の時刻ｔ２で制御部８から開信号８ａが
出力された結果としての出方信号４ａの値Ｑの増大量が
遅れ要素９．４の存在のために少なく℃、このため偏差
りが再びＤｈ以上になるような事態が生じても、制御部
８が再び信号８ａを出力するというようなことは殆ど起
らない。

そうして、また、この制御装置２２では、設定信号値Ｓ
が上述のように突変した場合、電動弁２０回転に伴う弁
開度信号３ａの値Ｐの経時的変化態様と同様な態様の経
時変化をする信号値Ｇが、和信号出力部１８の作用によ
って信号遅れ要素９゜４の存在の如何によらず直ちに偏
差演算部６に入力されて、この結果偏差りが直ちに階段
状の経時的減少を始めるので、第２図の場合のように要
素９．４のためＶｃＤの減少が遅れるということがなく
て、このため帰還信号値Ｇの行き過ぎという現象が起り
難くなる。故に、この制御装置２２によれば、信号遅れ
要素９．４の少なくとも一つが存在しでいても弁開度θ
の位置決めを７１ンチングを生じることなく円滑に行う
ことができることになる。

上述の説明は制御部８が開信号８ａを出力するような偏
差りの変化が生じた場合に関わるものであったが、制御
部８が閉信号８ｂを出力するようなＪ）の変化が生じた
場合でも本制御装置２２が円滑なθの位置決め行い得る
も力であることは説明するまでもなく明らかである。

また、制御装置２２においては和信号出力部１８及び差
信号出力部２０がそれぞれ上述の構成を有するものとし
たが、これらの両出力部１８．２０のいずれにも帰還信
号１４ａと同期信号１６ａと定数値信号１７ａと第２信
号１１ｂとが入力されるようにしたうえ、信号１１ｂが
Ｌレベルであると和信号１５ａ、差信号１９３のいずれ
の値も常にＧとなり、信号１１ｂがＨレベルであると信
号１５ａの値が（Ｇ十β）となりかつ信号１９ａの値が
（Ｇ−β）となるように、両出力部１８．２０を構成し
ても弁開度θの円滑な位置決めを行い得ろことが上述し
た所から明らかである。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明においては、設定信号と帰還信
号とが入力されかつ設定信号に対する帰還信号の偏差を
信号値とする偏差信号を出力する偏差演算部と、偏差信
号を伝送する信号伝送路に設けられかつ第１信号が入力
されると直ちに所定時間の間前記信号伝送路における偏
差信号の伝送を遮断する信号遮断部と、信号遮断部を介
して偏差信号が入力されかつ前記偏差が所定の偏差上限
値以上であると正極性の操作信号を出力し前記偏差が所
定の偏差上限値以上であると逆極性の操作信号を出力し
前記偏差が偏差上限値と偏差下限値との間にあると操作
信号を出力しない三位置制御動作を行う第１制御部と、
第１制御部が操作信号を出力する状態を監視しかつ操作
部がその運転動作に伴って出力する該操作部の運転位置
を表す位置信号が入力されかつ操作信号が出現していな
いと位置信号を帰還信号として出力しかつ操作信号が出
現すると前記操作部に操作信号が信号遅れ要素を介する
ことなく入力された時に位置信号が示す経時的変化態様
と同じ変化態様で経時的に変化する補正帰還信号を帰還
信号として出力しかつ出することによってこの操作部に
前記運転動作をさせて操作部の前記運転位置が設定信号
の値に応じた位置になるようにする位置決め制御装置で
あって、操作信号はこの操作信号が前記正極性であると
操作部に正方向の運転動作をさせかつこの操作信号が前
記逆極性であると操作部に逆方向の運転動作をさせるよ
うにする信号であるように位置決め制御装置を構成した
。

このため、上記のように構成すると、第１制御部が操作
信号を出力し℃操作部が該操作信号に応じた運転動作を
始めた時、偏差演算部には補正帰還信号が帰還信号とし
て入力されるが、この補正帰還信号は操作信号を信号遅
れ要素を介することなく操作部に入力した時にこの操作
部が出力する位置信号のダミー信号であることが明らか
であるから、この場合帰還信号の値に前述した位置決め
制御装置１での帰還信号値Ｑにおけるような行き過ぎ現
象の生じることが少なくて２したがって操作部の運転動
作にハンチングを生じることが少なくなる。故に、この
位置決め制御装置によれば、操作信号や位置信号の信号
伝送路に信号遅れ時間の長い信号遅れ要素が存在してい
ても操作部の運転位置の位置決めを円滑に行うことがで
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成説明図。 第２図は従来の電動弁弁開度位置決め制御装置の構成説
明図である。 １．２２・・・・・・電動弁弁開度位置決め制御装置（
位置決め制御装置）、２・・・・・・電動弁（操作部）
、３ａ・・・・・・弁開度信号（位置信号）、５．１３
．１１０．１２０・・・・・・信号伝送路、６・・・・
・・偏差演算部、　６ａ・・・・・・偏差信号、７・・
・・・・設定信号、８・・・・・・三位量制御部（第１
制御部）、８ａ・・・・・・開信号（正極性操作信号）
、８ｂ・・・・・・閉信号（逆極性操作信号）、ｌｌａ
・・・・・・第１信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）設定信号と帰還信号とが入力されかつ前記設定信号
   に対する前記帰還信号の偏差を信号値とする偏差信号を
   出力する偏差演算部と、前記偏差信号を伝送する信号伝
   送路に設けられかつ第１信号が入力されると直ちに所定
   時間の間前記信号伝送路における前記偏差信号の伝送を
   遮断する信号遮断部と、前記信号遮断部を介して前記偏
   差信号が入力されかつ前記偏差が所定の偏差上限値以上
   であると正極性の操作信号を出力し前記偏差が所定の偏
   差下限値以下であると逆極性の操作信号を出力し前記偏
   差が前記偏差上限値と前記偏差下限値との間にあると前
   記操作信号を出力しない三位置制御動作を行う第１制御
   部と、前記第１制御部が前記操作信号を出力する状態を
   監視しかつ操作部がその運転動作に伴つて出力する該操
   作部の運転位置を表す位置信号が入力されかつ前記操作
   信号が出現していないと前記位置信号を前記帰還信号と
   して出力しかつ前記操作信号が出現すると前記操作部に
   前記操作信号が信号遅れ要素を介することなく入力され
   た時に前記位置信号が示す経時的変化態様と同じ変化態
   様で経時的に変化する補正帰還信号を前記帰還信号とし
   て出力しかつ出現していた前記操作信号が消滅すると前
   記第１信号を出力する信号処理部とを備え、前記操作信
   号を前記操作部に入力することによつてこの操作部に前
   記運転動作をさせて前記操作部の前記運転位置が前記設
   定信号の値に応じた位置になるようにする位置決め制御
   装置であつて、前記操作信号はこの操作信号が前記正極
   性であると前記操作部に正方向の前記運転動作をさせか
   つこの操作信号が前記逆極性であると前記操作部に逆方
   向の前記運転動作をさせるようにする信号であることを
   特徴とする位置決め制御装置。