JPH0519725B2 - - Google Patents

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JPH0519725B2
JPH0519725B2 JP58110851A JP11085183A JPH0519725B2 JP H0519725 B2 JPH0519725 B2 JP H0519725B2 JP 58110851 A JP58110851 A JP 58110851A JP 11085183 A JP11085183 A JP 11085183A JP H0519725 B2 JPH0519725 B2 JP H0519725B2
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JP
Japan
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control
transfer function
signal
pid control
value
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JP58110851A
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Japanese (ja)
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JPS603707A (en
Inventor
Yoshinori Ichikawa
Takashi Shigemasa
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0519725B2 publication Critical patent/JPH0519725B2/ja
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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
    • G05B13/00Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/0205Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
    • G05B13/024Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance
    • G05B13/025Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance using a perturbation signal

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  • Feedback Control In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する分野〕 この発明は制御対象のプロセスをサンプル値制
御するサンプル値PID制御装置に関し、特に閉ル
ープ制御中にプロセスの動特性を同定してその同
定結果に基づいて制御定数の最適化を自動的に行
なう機能を有するものにおいて、制御系の改良と
それに伴なう制御定数の自動調整および操業中の
プロセスの動特性変化に対する制御定数の最適化
さらに制御系の応答を選択のできるサンプル値
PID制御装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field to which the invention pertains] This invention relates to a sampled value PID control device that controls a controlled process using sampled values, and in particular identifies dynamic characteristics of the process during closed loop control and uses the identified results to identify the dynamic characteristics of the process. In a system that has the function of automatically optimizing control constants, it is possible to improve the control system, automatically adjust the control constants accordingly, optimize the control constants in response to changes in the dynamic characteristics of the process during operation, and improve the control system. Sample values from which you can select a response
Regarding PID control device.

〔従来技術とその問題点〕[Prior art and its problems]

閉ループ制御中にプロセスの動特性を同定し
て、その同定結果に基づいてPID制御定数を最適
に自動調整する機能を有するサンプル値PID制御
装置として本発明者の一人が発明し、特許公開公
報(特開昭57−23108号)に記載の技術がある。
One of the inventors of the present invention invented a sample value PID control device that has the function of identifying the dynamic characteristics of a process during closed-loop control and automatically adjusting the PID control constants optimally based on the identification results. There is a technique described in JP-A-57-23108).

第1図は、このサンプル値PID制御装置の構成
を示すブロツク図である。このサンプル値PID制
御装置においては、閉ループ制御中にパーシステ
ントリ・エキサイテイングな同定信号を発生し
て、プロセス1の入出力データから、プロセス1
のパルス伝達関数を同定し、その同定結果から、
プロセス1のS領域の伝達関数を演算し、目標値
からプロセス出力までの特性が最適なモデル特性
と一致するように、サンプル値PID制御定数を演
算し、その演算結果を用いてコントロールするよ
うになつていた。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of this sample value PID control device. In this sample value PID control device, a persistent exciting identification signal is generated during closed loop control, and process 1
The pulse transfer function of is identified, and from the identification result,
Calculate the transfer function of the S region of process 1, calculate the sample value PID control constant so that the characteristics from the target value to the process output match the optimal model characteristics, and control using the calculation results. I was getting used to it.

すなわち、この装置では、目標値変化に対する
速応性をねらつたサンプル値PID制御装置である
ため、目標値に対する追従性は良くなるが、プロ
セスの主要極とサンプル値PID制御装置の主要ゼ
ロ点がほぼ相殺されてしまうことがあるため外乱
に対するプロセス出力の抑制力を持たせる必要が
生じてきた。
In other words, this device is a sample value PID control device that aims to respond quickly to changes in the target value, so it has good followability to the target value, but the main pole of the process and the main zero point of the sample value PID control device are almost the same. Since these disturbances may cancel each other out, it has become necessary to have the ability to suppress the process output against disturbances.

つまり、目標値に対するプロセス出力の速応性
と、外乱に対するプロセス出力の抑制力ともに、
すぐれた制御性のあるサンプル値PID制御系を得
る必要があつた。
In other words, both the quick response of the process output to the target value and the ability to suppress the process output against disturbances,
There was a need to obtain a sample value PID control system with excellent controllability.

また、プロセス制御では制御対象によつては目
標値を変化した場合のプロセス出力がオーバシユ
ートしないようにコントロールしたり、あるいは
オーバーシユートしてを良い場合など、種々のコ
ントロールが行なわれている。
Furthermore, in process control, various types of control are carried out, such as controlling the process output so that it does not overshoot when the target value is changed, or allowing it to overshoot, depending on the object to be controlled.

しかしながら、このサンプル値PID制御装置で
は調整する制御定数がどのようなプロセスでも目
標値の変化に対するプロセス出力の応答が約10%
オーバシユートするように固定したものであつ
た。従つて、プロセス制御の現場の要求を充分満
たすものが必要となつた。
However, with this sample value PID controller, the response of the process output to a change in the target value is approximately 10% no matter what control constant is adjusted.
It was fixed so that it would overshoot. Therefore, there was a need for something that fully satisfies the on-site requirements for process control.

さらにまた、操業中のプロセスは運転条件の変
更、原料の組成の変化あるいはプラントの経年変
化などからプロセスの動特性の変わることがあ
る。当然のことながら、このようなことがあれば
最適な制御定数を設定しなおす必要がある。現状
ではレコーダやモニタテレビ等の高価なプラント
監視装置を使い、しかもオペレータが常時監視す
ることにより、プラント変化を見て対応してい
る。
Furthermore, the dynamic characteristics of a process in operation may change due to changes in operating conditions, changes in the composition of raw materials, or aging of the plant. Naturally, if this happens, it is necessary to reset the optimal control constants. Currently, expensive plant monitoring equipment such as recorders and television monitors are used, and operators constantly monitor changes to monitor and respond to changes in the plant.

そこで、サンプル値PID制御装置がプラントを
監視して、なおかつ制御定数の再適化を行なえる
ことが要求されていた。
Therefore, there is a need for a sample value PID control device that can monitor the plant and re-optimize control constants.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、上記した従来のサンプル値
PID制御装置の制御性の改善、つまり制御系の目
標値変化に対するプロセス出力の応答形状を選択
できる、つまり制御系をオーバシユートしないよ
うに制御定数を決めたり、あるいはオーバーシユ
ート量を任意に選び、その制御定数を決定できる
サンプル値PID制御装置を提供することである。
The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned conventional sample value
Improving the controllability of PID control devices, in other words, it is possible to select the response shape of the process output to changes in the control system's target value, in other words, it is possible to decide the control constants so as not to overshoot the control system, or to arbitrarily select the amount of overshoot. It is an object of the present invention to provide a sample value PID control device whose control constants can be determined.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明のサンプル値PID制御装置は、制御対象
となるプロセスの目標値信号と前記プロセスの制
御量をサンプリングしたプロセス信号から制御偏
差を演算して、この制御偏差信号をPID制御演算
して前記プロセスの操作信号を出力するサンプル
値PID制御演算部と、前記操作信号および前記プ
ロセス信号から前記プロセスのパラメータを同定
するパルス伝達関数同定部と、このパルス伝達関
数同定部で得られるプロセスのパルス伝達関数か
らS(ラプラス演算子)領域の伝達関数を演算す
る伝達関数演算部と、この伝達関数演算部の演算
結果から前記サンプル値PID制御演算部で用いる
PID制御定数を演算するサンプル値制御定数演算
部とを有し、特にサンプル値制御定数演算部の演
算で用いる規範モデルを2項モデルとダンピング
の少ないモデルのそれぞれの形状係数で一式化し
てこの形状係数を可変することにより生成し、制
御目標値から制御量までの特性がこの規範モデル
に一致するようにPID制御定数を決定する手段を
具備したことを特徴としている。
The sample value PID control device of the present invention calculates a control deviation from a process signal obtained by sampling a target value signal of a process to be controlled and a control amount of the process, and performs a PID control operation on this control deviation signal to control the process. a sample value PID control calculation unit that outputs an operation signal; a pulse transfer function identification unit that identifies parameters of the process from the operation signal and the process signal; and a pulse transfer function of the process obtained by the pulse transfer function identification unit. A transfer function calculation unit that calculates a transfer function in the S (Laplace operator) domain from
It has a sample value control constant calculation part that calculates PID control constants, and in particular, the reference model used in the calculation of the sample value control constant calculation part is unified into a set of shape coefficients of a binomial model and a model with less damping. It is characterized by having means for determining PID control constants generated by varying coefficients so that the characteristics from the control target value to the control amount match this reference model.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

操業中のプロセスの特性を時系列演算により同
定し、その同定結果からサンプル値PID制御系の
制御定数の自動調整を行なうことができる。
The characteristics of the process in operation can be identified by time-series calculations, and the control constants of the sample value PID control system can be automatically adjusted from the identification results.

また、制御系は、設計した規範モデルとほぼ同
様の特性に調整される。したがつて形状係数αと
いう1つのパラメータを規定(入力)するだけ
で、設計者の意図する応答特性の仕様を容易に実
現することができる。
Further, the control system is adjusted to have almost the same characteristics as the designed reference model. Therefore, by simply specifying (inputting) one parameter, the shape factor α, it is possible to easily realize the response characteristic specifications intended by the designer.

特に本発明では、プロセスの運転仕様に合わせ
た制御を行なえるように、プロセスの目標値のス
テツプ変化に対する制御量の応答形状を使用者が
選択できる。しかも、その場合のサンプル値PID
制御に係る制御定数を自動調整により行なうこと
が可能である。すなわち、使用者の意図した安定
度、速応性に関する制御仕様を簡単にコントロー
ラへ反映させることができ、サンプル値PID制御
に係る制御定数の調整作業そのものを効率化する
ことができるようになる。したがつて、サンプル
値PID制御系の調整にかかる人手と時間、さらに
はプラントの運転ロスを大幅に省くことができる
ばかりでなく、プロセスの運転仕様に合わせた制
御系の調整手段を持つので実用効果は大である。
In particular, in the present invention, the user can select the response shape of the controlled variable to a step change in the target value of the process so that control can be performed in accordance with the operating specifications of the process. Moreover, the sample value PID in that case
Control constants related to control can be automatically adjusted. That is, control specifications regarding stability and quick response intended by the user can be easily reflected in the controller, and the adjustment work of control constants related to sample value PID control itself can be made more efficient. Therefore, not only can the manpower and time required to adjust the sample value PID control system, as well as the plant operation loss, be greatly reduced, but it is also practical because it provides a means of adjusting the control system to match the process operation specifications. The effect is great.

〔本発明の実施例〕[Example of the present invention]

以下に、本発明の一実施例について図面を用い
て詳細に説明する。第2図は、本発明に係るサン
プル値PID制御系の回路構成を示すブロツク図で
ある。制御対象は、プラントの温度、圧力、流
量、液位などを制御するように構成されたプロセ
ス1であり、サンプルホールド部2によりサンプ
ルホールドされたプロセス入力u(t)が入力であり
y(t)がプロセス1の出力である。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, one Example of this invention will be described in detail using drawings. FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration of a sample value PID control system according to the present invention. The controlled object is a process 1 configured to control the temperature, pressure, flow rate, liquid level, etc. of the plant, and the process input u(t) sample-held by the sample-holding section 2 is the input, and y(t ) is the output of process 1.

この制御対象は、プロセス出力y(t)を所定のサ
ンプリング周期τで動作するサンプラ41と、こ
のサンプラ41の出力するサンプルされたプロセ
ス出力y*(N)をフイードバツク信号として入力し、
目標値r(t)を同じサンプリング周期τで同期する
サンプラ42を経て、このサンプルされた目標値
信号r*(N)を入力として、目標値フイルタ12の出
力r* 0(l)を生成し、このr* 0(N)と前記プロセス出力y*
(N)とから、制御偏差e*(N)を演算する偏差演算部3
と、制御偏差e*(N)をもとに、プロセス1を制御す
るサンプル値PID制御演部5は前記プロセスの操
作信号u*(l)を演算して出力するように基本的な
サンプル値PID制御系を構成するようになつてい
る。ここでNは離散時間、tは実時間を表わして
いる。
This controlled object inputs a sampler 41 that operates the process output y(t) at a predetermined sampling period τ, and inputs the sampled process output y * (N) outputted from this sampler 41 as a feedback signal.
Through a sampler 42 that synchronizes the target value r(t) with the same sampling period τ, the sampled target value signal r * (N) is input to generate the output r * 0 (l) of the target value filter 12. , this r * 0 (N) and said process output y *
Deviation calculation unit 3 that calculates the control deviation e * (N) from (N)
Based on the control deviation e * (N), the sample value PID control unit 5 that controls the process 1 calculates and outputs the operation signal u * (l) of the process. It has come to constitute a PID control system. Here, N represents discrete time and t represents real time.

一方、プロセス1の動特性を同定して、その結
果に基づいて前記サンプル値制御演算部5のPID
制御定数および前記目標値フイルタ12のフイル
タ定数を調整する同定・チユーニング機能は図の
同定信号発生部7とパルス伝達関数同定部9と伝
達関数演算部10とサンプル値制御定数演算部1
1およびフイルタ定数演算部13から構成され、
前記基本的なサンプル値PID制御系に図のように
接続されている。プロセス1の動特性を同定する
には同定信号発生部7から、パーシステントリ・
エキサイテイングな同定信号V*(N)を発生して、
前記サンプルホールド部2を介してプロセス1に
注入する。
On the other hand, the dynamic characteristics of the process 1 are identified, and the PID of the sample value control calculation unit 5 is determined based on the result.
The identification/tuning function for adjusting the control constant and the filter constant of the target value filter 12 is performed by the identification signal generation section 7, pulse transfer function identification section 9, transfer function calculation section 10, and sample value control constant calculation section 1 shown in the figure.
1 and a filter constant calculation unit 13,
It is connected to the basic sample value PID control system as shown in the figure. To identify the dynamic characteristics of the process 1, a persistent signal is sent from the identification signal generator 7.
Generating an exciting identification signal V * (N),
The sample is injected into the process 1 via the sample hold section 2.

これにより、閉ループ系の可同定条件が成立す
るので、{u*(N),y*(N),N=1,2,…}なるデ
ータを入力して、前記パルス伝達関数同定部9で
プロセス1のパルス伝達関数Gp(Z-1)を時系列
演算して同定する。次に伝達関数演算部10は、
得られたパルス伝達関数Gp(Z-1)より、S(ラプ
ラス演算子)領域の伝達関数G(S)の低周波パラメ
ータg0,g1,g2,g3を演算する。ここでg0,g1
g2,g3は伝達関数G(S)を分母列表現した次式で示
されるパラメータである。
As a result, the condition for identifying the closed-loop system is satisfied, so input the data {u * (N), y * (N), N=1, 2,...} and use the pulse transfer function identification section 9 to The pulse transfer function G p (Z −1 ) of process 1 is identified by time series calculation. Next, the transfer function calculation unit 10
From the obtained pulse transfer function G p (Z −1 ), low frequency parameters g 0 , g 1 , g 2 , g 3 of the transfer function G(S) in the S (Laplace operator) domain are calculated. Here g 0 , g 1 ,
g 2 and g 3 are parameters expressed by the following equation, which represents the transfer function G(S) as a denominator column.

G(S)=1/g0+g1S+g2S2+g3S3 …第1式 サンプル値制御演算部5で用いるサンプル値制
御定数の比例ゲインKc、積分時定数Ti、微分時
定数Tdは、前記低周波パラメータg0,g1,g2
g3とサンプル周期τを用いて、外乱に対する抑制
力が最適になるようにサンプル値制御定数演算部
11で演算される。また、このサンプル値制御定
数のTi,Tdとサンプル周期τより前記目標値フ
イルタ12のフイルタ定数を目標値変化に対して
速応性が最適になるようにフイルタ定数演算部1
3で演算するようになつている。
G(S)=1/g 0 +g 1 S+g 2 S 2 +g 3 S 3 ...Equation 1 The proportional gain Kc, integral time constant Ti, and differential time constant Td of the sample value control constants used in the sample value control calculation section 5 are , the low frequency parameters g 0 , g 1 , g 2 ,
Using g 3 and the sampling period τ, the sample value control constant calculation unit 11 calculates the suppression force against disturbance to the optimum value. In addition, the filter constant calculation unit 1 sets the filter constant of the target value filter 12 from the sample value control constants Ti and Td and the sampling period τ so that the quick response to the target value change is optimal.
It is designed to be calculated using 3.

このようにして、閉ループ制御中にプロセス1
の動特性を同定して、その同定結果に基づいて、
外乱に対する抑制力が強く、しかも目標値に対す
る速応性ともにすぐれたサンプル値PID制御系の
制御定数の動調整機能が構成されるのである。
In this way, process 1 during closed-loop control
Identify the dynamic characteristics of, and based on the identification results,
This provides a dynamic adjustment function for the control constants of the sampled value PID control system that has a strong ability to suppress disturbances and also has excellent quick response to target values.

また、前記サンプル値PID制御定数演算部11
で用いる制御系の設計のための規範モデルは2項
モデルとダンピングのあるモデルを形状係数α*
を使つて一式化して、この形状係数α*を設定変
更することにより、制御系の目標値のステツプ変
化に対する応答板形のオーバシユート量を調整で
きるようになつている。しかも、この形状係数
α*の調整に伴なう前記サンプル値制御定数およ
びフイルタ定数の変更は自動的に行うことが可能
である。
Further, the sample value PID control constant calculation unit 11
The reference model for control system design used in
By changing the setting of this shape factor α * , it is possible to adjust the amount of overshoot of the response plate shape in response to a step change in the target value of the control system. Moreover, the sample value control constant and the filter constant can be automatically changed in accordance with the adjustment of the shape factor α * .

次に、操業中のプロセス1の動特性変化を監視
して、動特性変化が許容できなくなつた場合に制
御定数を再調整するために前記同定・チユーニン
グ機能をトリガする適応機能を説明する。
Next, an adaptive function will be described which monitors changes in the dynamic properties of the process 1 during operation and triggers the identification and tuning function in order to readjust the control constants if the changes in the dynamic properties become unacceptable.

適応機能は図の同定終了判定部14と特性変化
検出部15とコントロール部16から構成され、
図のように同定チユーニング機能部およびサンプ
ル値PID制御系に接続されている。
The adaptive function consists of an identification end determination section 14, a characteristic change detection section 15, and a control section 16 shown in the figure.
As shown in the figure, it is connected to the identification tuning function section and sample value PID control system.

まず、前記同定・チユーニング機能の同定が進
むに従つて、前記伝達関数演算部10で演算した
前記低周波パラメータg0,g1,g2,g3の値が収束
してくる。そこで、同定終了判定部14で次式の
ようにパラメータの収束判定を行なつて同定終了
信号を出力するようになつている。
First, as the identification of the identification/tuning function progresses, the values of the low frequency parameters g 0 , g 1 , g 2 , and g 3 calculated by the transfer function calculation unit 10 converge. Therefore, the identification end determination section 14 performs a parameter convergence determination as shown in the following equation and outputs an identification end signal.

|g* ii(N)−g* ii(N−1)| ≦CLASS(i=1〜3) …第2式 ここで、CLASSは0.001,0.005,0.01等の値を
設定する。
|g * ii (N)−g * ii (N-1)|≦CLASS(i=1-3)...Second formula Here, CLASS is set to a value such as 0.001, 0.005, 0.01, etc.

この第2式の同定終了条件が満たされたとき、
同定終了判定部14が同定終了信号をコントロー
ル部16に入力し、コントロール部16が前記同
定・チユーニング機能の同定信号発生部7とパル
ス伝達関数同定部9および伝達関数演算部10の
動作を停止させるようになつている。
When the identification end condition of this second equation is satisfied,
The identification end determination section 14 inputs an identification end signal to the control section 16, and the control section 16 stops the operations of the identification signal generation section 7, the pulse transfer function identification section 9, and the transfer function calculation section 10 of the identification/tuning function. It's becoming like that.

さらに、コントロール部16は同定・チユーニ
ング機能の停止時の前記サンプル値制御定数演算
部11で演算されたKc,Ti,Tdの値を前記サン
プル値制御演算部5に入力し、フイルタ定数演算
部13で演算したフイルタ定数を前記目標値フイ
ルタに入力してサンプル値PID制御装置の調整を
終了するようになつている。
Further, the control unit 16 inputs the values of Kc, Ti, and Td calculated by the sample value control constant calculation unit 11 when the identification/tuning function is stopped to the sample value control calculation unit 5, The filter constant calculated in step 1 is input to the target value filter to complete the adjustment of the sample value PID control device.

また、コントロール部16は同定終了信号を受
けて、特性変化検出部15に同定終了時の前記パ
ルス伝達関数同定部9で演算したプロセスのパラ
メータを入力させ、特性変化検出部15を起動さ
せる。特性変化検出部15は入力されたプロセス
パラメータとプロセスの操作信号u*(N)とプロセ
ス信号y*(N)を使つてサンプル周期τ毎にプロセ
ス1の同定終了後の特性変化を演算して、その結
果をコントロール部16に出力するようになつて
いる。
Further, upon receiving the identification end signal, the control section 16 causes the characteristic change detection section 15 to input the process parameters calculated by the pulse transfer function identification section 9 at the time of the end of the identification, and activates the characteristic change detection section 15. The characteristic change detection unit 15 uses the input process parameters, the process operation signal u * (N), and the process signal y * (N) to calculate the characteristic change after the end of identification of the process 1 at every sampling period τ. , the results are output to the control section 16.

ここで、特性変化検出部15で演算される特性
変化信号の性質として、プロセス1の動特性が変
わつた場合とプロセス1に外乱が加わつた場合に
は直流成分が現われる。しかも、この直流成分の
現われている時にプロセス1の入力信号を変化さ
せると、外乱の場合は直流成分が変化しないが、
プロセス1の動特性が変化している場合は直流成
分が変動する。
Here, as a property of the characteristic change signal calculated by the characteristic change detection section 15, a DC component appears when the dynamic characteristics of the process 1 change or when a disturbance is added to the process 1. Moreover, if the input signal of process 1 is changed while this DC component appears, the DC component will not change in the case of disturbance, but
If the dynamic characteristics of process 1 are changing, the DC component will fluctuate.

そこで、特性変化検出部15の演算結果に直流
成分が発生し、しかもあらかじめ設定する許容値
を越えた場合に、プロセス1の入力信号がパルス
的に変わるようにコントロール部16から動特性
変化確認パルスを図のようにサンプル値PID制御
装置の目標値信号r*(N)に加算部17あるいは操作
信号u*(N)に加算部6、あるいはまた偏差信号演
算部3のいずれか1点に加え、その直後の特性変
化検出部16で出力した直流成分の変動の有無を
コントロール部16で判定する。
Therefore, if a DC component occurs in the calculation result of the characteristic change detection section 15 and exceeds a preset tolerance value, the control section 16 sends a dynamic characteristic change confirmation pulse so that the input signal of the process 1 changes in a pulse-like manner. As shown in the figure, the sampled value is added to the target value signal r * (N) of the sample value PID control device at one point in the addition section 17, the operation signal u * (N) in the addition section 6, or the deviation signal calculation section 3. Immediately after that, the control unit 16 determines whether there is any variation in the DC component output by the characteristic change detection unit 16.

ここで、変動がある場合は許容されないプロセ
スの動特性の変化であるので、前記同定・チユー
ニング機能を起動させて、制御定数を新しく調整
し、変動のない場合は外乱であり、サンプル値
PID制御演算部5の動作でレギユレーシヨンで
きるので、前記特性変化検出部16に出力が零に
なるように外乱のための補正値を入力するように
なつている。
If there is any variation, this is an unacceptable change in the dynamic characteristics of the process, so the identification/tuning function is activated and the control constants are newly adjusted. If there is no variation, it is a disturbance and the sample value
Since regulation can be performed by the operation of the PID control calculation section 5, a correction value for the disturbance is inputted to the characteristic change detection section 16 so that the output becomes zero.

以上のようにして、操業中のプロセス1の特性
変化を監視し、さらに動特性変化時には同定・チ
ユーニング機能をトリガして、最適な制御定数の
調整が自動的になされるようになつている。
As described above, changes in the characteristics of the process 1 during operation are monitored, and when the dynamic characteristics change, the identification/tuning function is triggered to automatically adjust the optimal control constants.

なお、本発明のサンプル値PID制御装置ではコ
ントロール部16で図示しないデータ入力設定
器、例えばコンソールタイプライタ、コンソール
デイスプレイモニタ、あるいは専用パネルから入
力されるところのサンプル値制御定数の初期値、
サンプル周期τ、応答形状係数α*などを入力し
て前記した関係各部へ設定するようになつてい
る。さらに、PI制御あるいはPID制御の設定変
更、同定・チユーニング機能の動作のオン・オフ
設定と適応機能のオン・オフ設定も行なうように
なつている。
In the sample value PID control device of the present invention, the control unit 16 inputs the initial value of the sample value control constant, which is input from a data input setting device (not shown), such as a console typewriter, console display monitor, or a dedicated panel.
The sampling period τ, response shape coefficient α * , etc. are input and set to each of the related parts mentioned above. Furthermore, settings for PI control or PID control can be changed, identification and tuning functions can be turned on and off, and adaptive functions can be turned on and off.

次に、各構成部についてさらに詳細に説明す
る。
Next, each component will be explained in more detail.

サンプル値制御演算部5は比例ゲインKc、積
分時定数Ti、微分時定数Td、(初期値ではKc0
Ti0,Td0)、サンプル周期τを用いて制御偏差e*
(N)から操作信号u*(N)を次のようにサンプル周期
毎に演算して出力する。
The sample value control calculation unit 5 calculates a proportional gain Kc, an integral time constant Ti, a differential time constant Td, (in the initial value Kc 0 ,
Ti 0 , Td 0 ), control deviation e * using sampling period τ
From (N), the operation signal u * (N) is calculated and output for each sample period as follows.

u*(N)=u*(N−1)+△u*(N) …第3式 ここで、 △u*(N)=Kc{(e*(N)−e*(N−1))+τ/Tie*(N)
+Td/τ(e*(N)−2e*(N−1)+e*(N−2)}…第
4式 同定信号発生部7では、パーシステントリ・エ
キサイテイングな信号V*(N)を発生し、この同定
信号V*(N)は加算部6でu* 0(N)と加算され、サンプ
ルホールド部2の入力となる。すなわち、次式で
示される。
u * (N)=u * (N-1) + △u * (N) ...3rd formula Here, △u * (N) = Kc {(e * (N)-e * (N-1) )+τ/Tie * (N)
+Td/τ(e * (N)-2e * (N-1)+e * (N-2)}...4th formula In the identification signal generator 7, the persistent exciting signal V * (N) is This identification signal V * (N) is added to u * 0 (N) in the adder 6 and becomes an input to the sample and hold unit 2. That is, it is expressed by the following equation.

u*(N)=u*(N)+V*(N) …第5式 本実施例では、同定信号V*(l)として簡単なア
ルゴリズムで生成することのできるM系列信号を
用いた。
u * (N)=u * (N)+V * (N)...Equation 5 In this embodiment, an M-sequence signal that can be generated by a simple algorithm is used as the identification signal V * (l).

パルス伝達関数同定部9は、プロセス出力信号
y*(N)と第5式のu*(N)からプロセス1の動特性を
あらわすパルス伝達関数を時系列処理により同定
するものである。
The pulse transfer function identification unit 9 is a process output signal
The pulse transfer function representing the dynamic characteristics of process 1 is identified from y * (N) and u * (N) of the fifth equation by time-series processing.

本実施例のパルス伝達関数同定部9は、周知の
拡張最小2乗フイルタで構成されている。最終的
に、プロセス1のパルス伝達関数は次式で求ま
る。
The pulse transfer function identification section 9 of this embodiment is composed of a well-known extended least squares filter. Finally, the pulse transfer function of Process 1 is determined by the following equation.

伝達関数演算部10は、パルス伝達関数同定部
19で演算されたパルス伝達関数のパラメータa^i
=1〜m)、a^i(i=1〜n)から第1式で示され
る伝達関数G(S)の分母系列のパラメータ(g0
g1g2,g3,…)を演算する。この演算方法につい
ては、第20回SICE学術講演会(昭56年7月)の
講演番号1110「パルス伝達関数からS領域の低周
波特性導出方式の検討」で示されている方法で行
なつている。
The transfer function calculation unit 10 calculates the pulse transfer function parameters a^ i calculated by the pulse transfer function identification unit 19.
= 1 to m), a^ i (i = 1 to n), the denominator series parameters (g 0 ,
g 1 g 2 , g 3 ,…). This calculation method was performed using the method shown in Lecture No. 1110 "Study of method for deriving low frequency characteristics in the S domain from pulse transfer function" at the 20th SICE Academic Conference (July 1981). There is.

サンプル値制御定数演算部11は、伝達関数演
算部10で演算された伝達関数G(S)の分母系列パ
ラメータ(g0,g1,g2,g3)とサンプル周期τよ
り、サンプル値制御装演算部5で用いる外乱に対
してプロセスの変動の抑制力の良い、サンプル値
PID制御定数を演算している。本実施例では、北
森が計測自動制御学会論文集、1979年第15巻第5
号P・113〜136、「制御対象の部分的知識に基づ
くサンプル値制御系の設計法」の中で述べている
方法にもとづいて、サンプル値PID定数を演算し
ている。
The sample value control constant calculation unit 11 performs sample value control based on the denominator series parameters (g 0 , g 1 , g 2 , g 3 ) of the transfer function G(S) calculated by the transfer function calculation unit 10 and the sampling period τ. A sample value that has good ability to suppress process fluctuations against disturbances used in the system calculation unit 5.
Calculating PID control constants. In this example, Kitamori is the author of Proceedings of the Society of Instrument and Control Engineers, Vol. 15, No. 5, 1979.
The sample value PID constants are calculated based on the method described in ``Design method of sample value control system based on partial knowledge of controlled object'', No. P. 113-136.

まず、規範モデルの伝達関数W(S)を前記北森の
ダンピングの少ない規範モデルと本発明で実施す
る2項モデルを形状係数α*で一式化した次式で
与える。
First, the transfer function W(S) of the reference model is given by the following equation in which Kitamori's reference model with less damping and the binomial model implemented in the present invention are unified by the shape coefficient α * .

W(S)=1/1+σS+α2(σS)2
+α3(σS)3+α4(σS)4+…… ここで であり、係数1/2,3/20,3/100は北森の規範モデ
ルのものである。形状係数α*が0ならば2項モ
デルを規範モデルとし、形状係数α*が1ならば
北森の規範モデルとなる。さらに形状係数α*
0≦α*≦2.0の値をとることにより、色々な規範
モデルが使用できる。
W(S)=1/1+σS+α 2 (σS) 2
3 (σS) 34 (σS) 4 +... Here The coefficients 1/2, 3/20, and 3/100 are from Kitamori's normative model. If the shape coefficient α * is 0, the binomial model is the reference model, and if the shape coefficient α * is 1, it is the Kitamori reference model. Furthermore, by setting the shape coefficient α * to a value of 0≦α * ≦2.0, various reference models can be used.

さて、ステツプ外乱に対して、制御係の応答を
規範モデルW(S)とマツチングさせることにより、
以下に示す一式の式が導出できる。
Now, by matching the control staff's response to the step disturbance with the reference model W(S),
A set of equations shown below can be derived.

ここで、C0,C1,C2は第9式のKc,Ti,Td
次のような関係であらわすことができる。
Here, C 0 , C 1 , and C 2 can be expressed in the following relationship with K c , T i , and T d in Equation 9.

Kc=C1 Ti=C1/C0 Td=C2/C1 …第9式 従つて、第8式からサンプル値PID制御装置の
動作モードに応じて以下の演算を行なう。
Kc=C 1 Ti=C 1 /C 0 Td=C 2 /C 1 Equation 9 Therefore, from Equation 8, the following calculation is performed depending on the operation mode of the sample value PID control device.

PI動作では、次の2次方程式 (g1+τ/2g0)α3σ2+(−g2+τ/62g0)α2σ
−(1/2g2+τ/6g1)τ=0…第10式 を解いて正の最小根をσ*とすると、C0,C1は次
のようになる。
In PI operation, the following quadratic equation (g 1 + τ/2g 0 ) α 3 σ 2 + (−g 2 + τ/6 2 g 0 ) α 2 σ
−(1/2g 2 +τ/6g 1 )τ=0...If the 10th equation is solved and the minimum positive root is σ * , then C 0 and C 1 are as follows.

PID動作では、次の3方程式を解いて (g2+τg1+τ2g0)α4σ3+(−g3 +7/12τg1+τ/43g0)α3σ2+(−g37/12τg
2 +τ/183g0)τα2σ +(−g3/3−τ/4g2 −τ/182g1)τ2=0 …第12式 同様に正の最小根を*σ*とすれば、C0,C1,C2
は次のようになる。
In PID operation , solve the following three equations : _ _ _ 7/12τg
2 + τ/18 3 g 0 ) τα 2 σ + (−g 3 /3−τ/4g 2 −τ/18 2 g 1 ) τ 2 = 0...Equation 12 Similarly, let the minimum positive root be * σ *. Then, C 0 , C 1 , C 2
becomes as follows.

以上のPI動作の場合とPID動作の場合の一連の
演算をコントロール部16の動作指令信号に従つ
てサンプル値制御定数演算部11で行なうのであ
る。
The above-described series of calculations for the PI operation and the PID operation are performed by the sample value control constant calculation section 11 in accordance with the operation command signal from the control section 16.

その動作フローを第3図に示す。 The operation flow is shown in FIG.

以上で、ステツプ外乱に対して制御系の応答を
適切な抑制力のあるようにすることができるが、
一方、このままではプロセス1の目標値r* 0(N)を
ステツプ変化させるとオーバーシユートが大きす
ぎたり、整定時間が長くなつたりして、必ずしも
速応性の良い制御は行なえない。
As described above, the response of the control system to the step disturbance can be made to have an appropriate suppressing force.
On the other hand, if the target value r * 0 (N) of process 1 is changed in steps as it is, the overshoot will be too large and the settling time will become long, so that control with good responsiveness cannot necessarily be performed.

そこで、次に目標値信号からプロセス信号まで
の伝達関数y(S)/r(S)も前記規範モデルW(S)にマ
ツチングするように、新らたに目標値フイルタ1
2を用いて補正を行なう。この目標値フイルタH
(Z-1)は次式のようにサンプル周期毎に演算を行
なうものである。
Therefore, a new target value filter 1 is added so that the transfer function y(S)/r(S) from the target value signal to the process signal also matches the reference model W(S).
2 is used for correction. This target value filter H
(Z -1 ) is calculated every sampling period as shown in the following equation.

H(Z-1)=h3/1+h1Z-1+h2Z-2 …第14式 この目標値フイルタ12のフイルタ定数h1
h2,h3は前記サンプル値制御定数演算部で演算し
た積分時定数Ti、微分時定数Tdとサンプル周期
τから次式のように演算して得ることができる。
H (Z -1 ) = h 3 /1 + h 1 Z -1 + h 2 Z -2 ...Equation 14 Filter constant h 1 of this target value filter 12,
h 2 and h 3 can be obtained by calculating from the integral time constant Ti, differential time constant Td, and sampling period τ calculated by the sample value control constant calculating section as shown in the following equation.

この第15式の演算をフイルタ定数演算部13で
行なうものである。
The calculation of this 15th formula is performed by the filter constant calculation section 13.

以上、同定結果より、サンプル値制御演算部5
で用いる比例ゲインKc、積分時定数Ti、微分時
定数Tdの調整方法とその結果から目標値フイル
タ12のフイルタ定数の調整方法を示した。
From the above identification results, sample value control calculation unit 5
A method for adjusting the proportional gain Kc, an integral time constant Ti, and a differential time constant Td used in the above, and a method for adjusting the filter constant of the target value filter 12 from the results are shown.

このようにすることにより、外乱に対する抑制
力が強く、しかも目標値に対する速応性の良いサ
ンプル値PID制御系の調整を自動化するものであ
る。
By doing this, it is possible to automate the adjustment of the sample value PID control system, which has a strong ability to suppress disturbances and has good quick response to the target value.

さらに、第7式で示す規範モデルを用いている
ので形状係数α*の設定により、オーバーシユー
トしない制御系から適当なオーバーシユートをす
る制御系の制御定数の調整を自動的に行なえるも
のである。
Furthermore, since the reference model shown in Equation 7 is used, by setting the shape factor α * , it is possible to automatically adjust the control constants from a control system that does not overshoot to a control system that causes appropriate overshoot. It is.

この形状係数α*の設定による制御系の応答波
形の一例を第4図に示す。図に示すようにα*
設定値によつて、制御系の応答を自由に選択でき
ることがわかる。
FIG. 4 shows an example of the response waveform of the control system resulting from the setting of this shape factor α * . As shown in the figure, it can be seen that the response of the control system can be freely selected depending on the set value of α * .

次に本発明の適応機能の詳細な説明を第2図に
戻つて説明する。同定・チユーニング終了時には
パルス伝達関数同定部9によつて、プロセス1の
特性パラメータa^i(i=1〜m)、b^i(i=1〜n)
とプロセス1の平衡点パラメータd^が明きらかに
なる。一方、操業中のプロセス1の動特性が変わ
つたとすると特性パラメータaii(i=1〜m)、
bii(i=1〜n)が変わつたはずであり、また
プロセス1に外乱が印加されるとdが変わる。
Next, referring back to FIG. 2, a detailed explanation of the adaptive function of the present invention will be explained. At the end of identification and tuning, the pulse transfer function identification unit 9 determines the characteristic parameters a^ i (i = 1 to m) and b^ i (i = 1 to n) of process 1.
and the equilibrium point parameter d^ of process 1 becomes clear. On the other hand, if the dynamic characteristics of process 1 during operation change, the characteristic parameters a i i (i = 1 to m),
b i i (i=1 to n) should have changed, and if a disturbance is applied to process 1, d will change.

そこで、特性変化検出部15で次式のようにモ
デル誤差を演算する。
Therefore, the characteristic change detection unit 15 calculates the model error as shown in the following equation.

η(N)=y^(N)−y(N) …第16式 ここでy(l)は同定・チユーニング終了時の特性
パラメータから次のように演算されるプロセスの
出力である。
η(N)=y^(N)−y(N)...Equation 16 Here, y(l) is the output of the process calculated from the characteristic parameters at the end of identification and tuning as follows.

y^(N)=−ni=1 a^iiy(N−i)+oi=1 b^iiu(N−i)+d^ …第18式 一方、現実のプロセス出力は次式のようにな
る。
y^(N)=- ni=1 a^ i iy (N-i) + oi=1 b^ i iu (N-i) + d^ ...Equation 18 On the other hand, the actual process output is as follows It becomes like the expression.

y(N)+ni=1 aiiy(N−i)=oi=1 biiu(N−i)+ε(N)+oi=1 ciε(N−i)+d …第19式 ここでεはノイズである。y(N)+ ni=1 a i iy(N-i)= oi=1 b i iu(N-i)+ε(N)+ oi=1 ciε(N-i)+d... Equation 19 where ε is noise.

第18式と第19式を第16式に代入することによ
り、モデル誤差η(N)は次のようになる。
By substituting Equations 18 and 19 into Equation 16, the model error η(N) becomes as follows.

η(N)=−ni=1 δaiiy(N−i)+oi=1 δbiiu(N−i)δd つまり、モデル誤差η(l)は特性パラメータの変
化が入つた式である。
η(N)=- ni=1 δa i iy(N-i)+ oi=1 δb i iu(N-i) δd In other words, the model error η(l) is an equation that includes changes in characteristic parameters.

ここで、第20式の期待値E〔η(N)〕を考えると、 特性変化の無いときはE〔η(N)〕=0であり、 特性変化が有るとE〔η(N)〕≠0となる。 Now, considering the expected value E [η(N)] of equation 20, When there is no change in characteristics, E[η(N)]=0, If there is a change in characteristics, E[η(N)]≠0.

しかしながら、期待値E〔η(N)〕を演算するこ
とは実用上できない。そこで、本実施例では次式
のようにモデル誤差η(N)の短時間平均値(N)を演
算している。
However, it is practically impossible to calculate the expected value E[η(N)]. Therefore, in this embodiment, the short-time average value (N) of the model error η(N) is calculated as shown in the following equation.

(N)=1/JJi=1 η(N+1−i)(J=4〜8) …第21式 この、モデル誤差の短時間平均値(N)を許容値
L1と次のように比較判定することにより、プロ
セス1の特性変化を監視する。
(N)=1/J Ji=1 η(N+1-i)(J=4~8) ...Equation 21 This short-term average value of model error (N) is the allowable value
Changes in the characteristics of process 1 are monitored by comparing and determining L 1 as follows.

|(N)|>L11 …第22式 ここで、許容値L11は次に示す特性パラメータ
ベクトルのノルムから演算する。
|(N)|>L 1 1 ...Equation 22 Here, the allowable value L 1 1 is calculated from the norm of the characteristic parameter vector shown below.

ここで、第23式の‖δθ‖/‖θ^‖はプロセス1
の特性変化率を示している。
Here, ‖δθ‖/‖θ^‖ in Equation 23 is the process 1
shows the rate of change in characteristics.

したがつて、 ‖δθ‖/‖θ‖=0.1〜0.3(10%〜30%)…第24式 のように、プロセス1の特性変化の許容率%を設
定することにより、許容値L11が演算できる。
Therefore, ‖δθ‖/‖θ‖=0.1 to 0.3 (10% to 30%)... By setting the allowable rate of change in characteristics of process 1 in % as in Equation 24, the allowable value L 1 1 can be calculated.

さて、このようにして演算されたモデル誤差の
短時間平均値(N)は、プロセス1の動特性が変わ
つた場合および外乱が印加されている場合、とも
に直流成分が発生する。
Now, in the short-time average value (N) of the model error calculated in this way, a DC component occurs both when the dynamic characteristics of process 1 change and when a disturbance is applied.

しかしながら、外乱による発生の場合はPID制
御自身でレギユレーシヨンできるので、たとえ許
容値L11を越えたとしても問題がない。
However, in the case of occurrence due to disturbance, regulation can be performed by PID control itself, so there is no problem even if the tolerance value L 1 1 is exceeded.

一方、プロセスの動特性変化で発生している場
合は、当然ながら制御定数の再調整を必要とす
る。
On the other hand, if the problem is caused by a change in the dynamic characteristics of the process, it is naturally necessary to readjust the control constants.

そこで、このふたつの発生原因を判定する必要
がある。
Therefore, it is necessary to determine the causes of these two occurrences.

本実施例では、前記第20式を再記して説明する
と、 η(N)=−ni=1 δaiiy(N−i)+oi=1 δbiiu(N−i)+δd …第24式 この式から、プロセスの動特性の変わつた場合
つまりδaiiとδbiiが変化し、δdは変化せず零の
とき、プロセスの入力信号であるu(N−i)を
変化することにより、さらにモデル誤差が変化す
ることがわかる。
In this example, to rewrite and explain the 20th equation, η(N)=- ni=1 δa i iy (N-i) + oi=1 δb i iu (N-i) + δd ...Equation 24 From this equation, when the dynamic characteristics of the process change, that is, δa i i and δb i i change, and δd remains unchanged and is zero, the process input signal u(N-i) is It can be seen that the model error further changes as the value changes.

一方、プロセスの外乱が変わつた場合、つまり
δdが変化し、δaiiとδdiiは変化せず零のときは
プロセスの入力信号であるu(N−i)を変化し
ても、モデル誤差は変わらないことがわかる。
On the other hand, if the process disturbance changes, that is, δd changes, and δa i i and δd i i do not change and are zero, even if the process input signal u(N-i) is changed, the model It can be seen that the error remains unchanged.

つまり、モデル誤差が許容値L11を越えた場合
に、プロセスの入力信号u(N−i)が変わるよ
うに動特性変化確認パルスを偏差信号演算部3、
あるいは同定信号加算部6、あるいはまた加算部
17のいずれか1点から印加することにより実現
できる。
In other words, when the model error exceeds the allowable value L11 , the dynamic characteristic change confirmation pulse is sent to the deviation signal calculation unit 3, so that the input signal u(N-i) of the process changes.
Alternatively, it can be realized by applying the identification signal from one point of the identification signal addition section 6 or the addition section 17.

本実施例では、偏差信号演算部3に加えるよう
に構成している。次に、この動特性変化確認パル
スを印加した後のモデル誤差の検出には次式のよ
うにモデル誤差(N)の微分値を演算した結果を使
つている。
In this embodiment, it is configured to be added to the deviation signal calculation section 3. Next, to detect the model error after applying this dynamic characteristic change confirmation pulse, the result of calculating the differential value of the model error (N) as shown in the following equation is used.

|△(N)|=|(N)−(N−NT)|>L2 NT=g11/τ;判定時間 …第25式 ここで、L2はL1と同様の次式で演算する。 |△(N)|=|(N)−(N−N T )|>L 2 N T =g 1 1/τ; Judgment time...Equation 25 Here, L 2 is the following equation similar to L 1 Calculate with.

L2=‖θ^‖・‖△φ(N)‖・‖δθ‖/‖θ‖ ‖△φ(N)‖=(y(N−1)−y(N−k−1),
…,y(N−m)−y(N−k−m),u
(N−1)−u(N−k−1),…,u
(N−n)−u(N−k−n)T ‖δθ‖/‖θ‖=0.05(5%) 0.10(10%) 0.15(15%) つまり、印加する動特性変化確認パルスの振幅
‖δθ‖/‖θ‖を考慮して決めている。
L 2 =‖θ^‖・‖△φ(N)‖・‖δθ‖/‖θ‖ ‖△φ(N)‖=(y(N-1)-y(N-k-1),
...,y(N-m)-y(N-k-m),u
(N-1)-u(N-k-1),...,u
(N-n)-u(N-k-n) T ‖δθ‖/‖θ‖=0.05 (5%) 0.10 (10%) 0.15 (15%) In other words, the amplitude of the applied dynamic characteristic change confirmation pulse‖ It is determined by considering δθ‖/‖θ‖.

以上のように、モデル誤差|(N)|が許容値
L11を越えた場合に動特性変化確認パルスを印加
し、その直後にモデル誤差の微分値|△(N)|が
検出レベルL2を越えた場合、プロセスの動特性
変化が有りと判定し、前記同定チユーニング機能
を起動させる。
As mentioned above, the model error |(N)| is the allowable value
When L 1 1 is exceeded, a dynamic characteristic change confirmation pulse is applied, and immediately after that, if the differential value of the model error |△(N)| exceeds the detection level L 2 , it is determined that there is a change in the dynamic characteristics of the process. and activates the identification tuning function.

一方、動特性変化確認パルスを印加しても判定
時間NT内にモデル誤差の微分値|△(N)|がL2
を越えない場合、外乱と判定してモデル誤差|η
(N)|を補正する。
On the other hand, even if the dynamic characteristic change confirmation pulse is applied, the differential value of the model error |△(N)| becomes L 2 within the judgment time N T
If it does not exceed , it is judged as a disturbance and the model error |η
Correct (N)|.

つまり、前記第20式のδdにこのときの|(N)
|を外乱補正値として入力する。この適応機能の
動作を第5図に示す。
In other words, δd in the 20th equation is |(N)
Input | as the disturbance correction value. The operation of this adaptive function is shown in FIG.

以上、本発明では操業中のプロセスの動特性変
化を検出して、制御定数の再調整作業を自動的に
行なうものである。
As described above, the present invention detects changes in the dynamic characteristics of the process during operation and automatically performs readjustment of control constants.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来例の説明に供するブロツク図、第
2図は本発明のサンプル値PID制御装置の回路構
成図、第3図はブロツク図内を説明するフロー
図、第4図は本発明の形状係数設定機能の効果説
明図、第5図は本発明の適応機能の動作説明図で
ある。 1…プロセス、2…サンプルホールド、41と
42…サンプラ、5…サンプル値制御演算部、7
…同定信号発生部、9…パルス伝達関数同定部、
10…伝達関数演算部、11…サンプル値制御定
数演算部、12…目標値フイルタ、13…フイル
タ定数演算部、14…同定終了判定部、15…特
性変化検出部、16…コントロール部、17…加
算部。
FIG. 1 is a block diagram for explaining a conventional example, FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a sample value PID control device of the present invention, FIG. 3 is a flow diagram for explaining the inside of the block diagram, and FIG. 4 is a diagram for explaining the present invention. FIG. 5 is an explanatory diagram of the effect of the shape factor setting function, and FIG. 5 is an explanatory diagram of the operation of the adaptive function of the present invention. 1...Process, 2...Sample hold, 41 and 42...Sampler, 5...Sample value control calculation section, 7
...Identification signal generation section, 9...Pulse transfer function identification section,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Transfer function calculation part, 11... Sample value control constant calculation part, 12... Target value filter, 13... Filter constant calculation part, 14... Identification end judgment part, 15... Characteristic change detection part, 16... Control part, 17... Addition part.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 制御対象となるプロセスの目標値信号と前記
プロセスの制御量をサンプリングしたプロセス信
号から制御偏差を演算して、この制御偏差信号を
PID制御演算して前記プロセスの操作信号を出力
するサンプル値PID制御演算部と、 前記操作信号および前記プロセス信号から前記
プロセスのパラメータを同定するパルス伝達関数
同定部と、 このパルス伝達関数同定部で得られるプロセス
のパルス伝達関数からS(ラプラス演算子)領域
の伝達関数を演算する伝達関数演算部と、 この伝達関数演算部の演算結果から前記サンプ
ル値PID制御演算部で用いるPID制御定数を演算
するサンプル値制御定数演算部と、 を有するサンプル値PID制御装置において、 前記サンプル値制御定数演算部の演算で用いる
規範モデルを2項モデルとダンピングの少ないモ
デルのそれぞれの形状係数で一式化してこの形状
係数を可変することにより生成し、制御目標値か
ら制御量までの特性がこの規範モデルに一致する
ように前記PID制御定数を決定する手段を具備し
てなることを特徴とするサンプル値PID制御装
置。
[Claims] 1. A control deviation is calculated from a target value signal of a process to be controlled and a process signal obtained by sampling the control amount of the process, and this control deviation signal is calculated.
a sample value PID control calculation unit that performs PID control calculations and outputs an operation signal for the process; a pulse transfer function identification unit that identifies parameters of the process from the operation signal and the process signal; A transfer function calculation unit that calculates a transfer function in the S (Laplace operator) domain from the pulse transfer function of the obtained process, and a PID control constant used in the sampled value PID control calculation unit from the calculation result of this transfer function calculation unit. In a sampled value PID control device having a sampled value control constant calculating section that performs Sample value PID control, characterized in that the sample value PID control is generated by varying a shape factor and includes means for determining the PID control constant so that the characteristics from the control target value to the control amount match the reference model. Device.
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