JPH05241608A - Ｐｉｄ制御装置 - Google Patents
Ｐｉｄ制御装置Info
- Publication number
- JPH05241608A JPH05241608A JP8047992A JP8047992A JPH05241608A JP H05241608 A JPH05241608 A JP H05241608A JP 8047992 A JP8047992 A JP 8047992A JP 8047992 A JP8047992 A JP 8047992A JP H05241608 A JPH05241608 A JP H05241608A
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Links
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 演算速度を高速化すると共に制御の信頼性を
向上させることを目的とする。 【構成】 ＰＩＤ演算式を微分した微分式を用いて演算
する第１の回路２１と、第１の回路２１の演算結果を積
分する第２の回路２２を有した構成。
向上させることを目的とする。 【構成】 ＰＩＤ演算式を微分した微分式を用いて演算
する第１の回路２１と、第１の回路２１の演算結果を積
分する第２の回路２２を有した構成。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＰＩＤ制御装置に関し、
特に、高速化，及び信頼性の向上を図ったデジタルＰＩ
Ｄ制御装置に関する。
特に、高速化，及び信頼性の向上を図ったデジタルＰＩ
Ｄ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来のＰＩＤ制御装置を示し、加
算器１０と、ＰＩＤ制御部２０と、ＰＩＤ制御部２０に
よって制御される制御対象３０を含んでいる。
算器１０と、ＰＩＤ制御部２０と、ＰＩＤ制御部２０に
よって制御される制御対象３０を含んでいる。
【０００３】以上の構成において、制御対象３０を制御
する所定の設定値ｘ0 が加算器１０に与えられると、制
御対象３０に設けられたセンサー等から出力される制御
変数ｘと設定値ｘ0 の偏差ｅが加算器１０からＰＩＤ制
御部２０に入力する。偏差ｅを入力したＰＩＤ制御部２
０は比例演算Ｐと、積分演算Ｉと、微分演算Ｄを含むＰ
ＩＤ演算を行って操作変数ｙを出力する。制御対象３０
は操作変数ｙを受け入れてそれに基づいた動作を行う。
この動作により制御対象３０に設けられセンサー等によ
って検出された制御変数ｘが加算器１０にフィードバッ
クされる。
する所定の設定値ｘ0 が加算器１０に与えられると、制
御対象３０に設けられたセンサー等から出力される制御
変数ｘと設定値ｘ0 の偏差ｅが加算器１０からＰＩＤ制
御部２０に入力する。偏差ｅを入力したＰＩＤ制御部２
０は比例演算Ｐと、積分演算Ｉと、微分演算Ｄを含むＰ
ＩＤ演算を行って操作変数ｙを出力する。制御対象３０
は操作変数ｙを受け入れてそれに基づいた動作を行う。
この動作により制御対象３０に設けられセンサー等によ
って検出された制御変数ｘが加算器１０にフィードバッ
クされる。
【０００４】近年、マイクロコンピュータの普及によっ
てＰＩＤ制御装置がデジタル化してきている。図５の
(a),(b) はアナログＰＩＤ制御装置とデジタルＰＩＤ制
御装置を比較したものであり、(a) は図４と同じアナロ
グＰＩＤ装置を示しているので説明を省略するが、(b)
のデジタルＰＩＤ制御装置を以下説明する。
てＰＩＤ制御装置がデジタル化してきている。図５の
(a),(b) はアナログＰＩＤ制御装置とデジタルＰＩＤ制
御装置を比較したものであり、(a) は図４と同じアナロ
グＰＩＤ装置を示しているので説明を省略するが、(b)
のデジタルＰＩＤ制御装置を以下説明する。
【０００５】このＰＩＤ制御装置は設定値ｘ0 を図６に
示すように、周期ｔP の時間ｔn-2,ｔn-1,ｔn でサンプ
リングしてサンプリング値ｘ0(n-2)，ｘ0(n-1)，ｘ0nを
出力するサンプリング回路１と、このサンプリング回路
１から出力されたサンプリング値をＡ／Ｄ変換するＡ／
Ｄ変換器５と、ＰＩＤ制御部２０から出力されるデジタ
ル操作変数Ｙn を保持してＤ／Ａ変換によりアナログ操
作変数ｙを出力するホールドＤ／Ａ変換器１５と、制御
対象３０の制御変数ｘをサンプリングしてサンプリング
値ｘn を出力するサンプリング回路１１と、このサンプ
リング回路１１から出力されたサンプリング値ｘn をＡ
／Ｄ変換してデジタル信号ｘDnとして加算器１０にフィ
ードバックするＡ／Ｄ変換器２５が新たに付加された構
成を有しており、また、ＰＩＤ制御部２０はデジタル演
算を行う。このデジタル演算は、従来のアナログＰＩＤ
演算式 に代えて行われる。全体の動作はアナログＰＩＤ制御装
置から自明なのでここでは省略する。
示すように、周期ｔP の時間ｔn-2,ｔn-1,ｔn でサンプ
リングしてサンプリング値ｘ0(n-2)，ｘ0(n-1)，ｘ0nを
出力するサンプリング回路１と、このサンプリング回路
１から出力されたサンプリング値をＡ／Ｄ変換するＡ／
Ｄ変換器５と、ＰＩＤ制御部２０から出力されるデジタ
ル操作変数Ｙn を保持してＤ／Ａ変換によりアナログ操
作変数ｙを出力するホールドＤ／Ａ変換器１５と、制御
対象３０の制御変数ｘをサンプリングしてサンプリング
値ｘn を出力するサンプリング回路１１と、このサンプ
リング回路１１から出力されたサンプリング値ｘn をＡ
／Ｄ変換してデジタル信号ｘDnとして加算器１０にフィ
ードバックするＡ／Ｄ変換器２５が新たに付加された構
成を有しており、また、ＰＩＤ制御部２０はデジタル演
算を行う。このデジタル演算は、従来のアナログＰＩＤ
演算式 に代えて行われる。全体の動作はアナログＰＩＤ制御装
置から自明なのでここでは省略する。
【０００６】デジタルＰＩＤ制御部２０は図７の(a),
(b),(c) に示すように、ＣＰＵ部２０ａと出力部２０ｂ
を含んでいる。図において、×は故障を示し、○異常な
しの状態を示している。ＰＩＤ制御部２０の故障を考え
ると、(a),(b),(c) の３つの場合が考えられるが、ＣＰ
Ｕ部２０ａは出力部２０ｂより部品数が多いので、(a)
の場合が一番多い。
(b),(c) に示すように、ＣＰＵ部２０ａと出力部２０ｂ
を含んでいる。図において、×は故障を示し、○異常な
しの状態を示している。ＰＩＤ制御部２０の故障を考え
ると、(a),(b),(c) の３つの場合が考えられるが、ＣＰ
Ｕ部２０ａは出力部２０ｂより部品数が多いので、(a)
の場合が一番多い。
【０００７】ＰＩＤ制御部２０に故障が発生すると、図
８の(a),(b),(c),(d) に示す４つの場合が考えられる。 (a) 制御出力が零になる。 (b) 制御出力が１００％になる。 (c) 制御出力が不定になる。 (d) 制御出力が故障直前の値を保持する。 ＰＩＤ制御装置としては、図８の(d) に示すように、故
障したとしても、故障直前の制御出力を保持することが
好ましい。
８の(a),(b),(c),(d) に示す４つの場合が考えられる。 (a) 制御出力が零になる。 (b) 制御出力が１００％になる。 (c) 制御出力が不定になる。 (d) 制御出力が故障直前の値を保持する。 ＰＩＤ制御装置としては、図８の(d) に示すように、故
障したとしても、故障直前の制御出力を保持することが
好ましい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のデジタ
ルＰＩＤ制御装置によると、制御の精度を上げようとす
ると、サンプリング周期を短くしてサンプリングの高速
化が必要になる。この結果、サンプリング量が増えるこ
とにより演算量が増加するので高速のＣＰＵを使用しな
ければならない。また、デジタルＰＩＤ制御部は積分演
算を含んでいるので演算速度の高速化に限界があり、高
速化のために部品数の多いＣＰＵを使用すると故障の確
率が大になる。ＣＰＵの故障は図８の(a),(b),(c),(d)
の何れの結果につながるか判らないので信頼性が低下す
る。
ルＰＩＤ制御装置によると、制御の精度を上げようとす
ると、サンプリング周期を短くしてサンプリングの高速
化が必要になる。この結果、サンプリング量が増えるこ
とにより演算量が増加するので高速のＣＰＵを使用しな
ければならない。また、デジタルＰＩＤ制御部は積分演
算を含んでいるので演算速度の高速化に限界があり、高
速化のために部品数の多いＣＰＵを使用すると故障の確
率が大になる。ＣＰＵの故障は図８の(a),(b),(c),(d)
の何れの結果につながるか判らないので信頼性が低下す
る。
【００１０】従って、本発明の目的は演算速度の高速化
と制御信頼性を向上させることができるＰＩＤ制御装置
を提供することである。
と制御信頼性を向上させることができるＰＩＤ制御装置
を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点に鑑
み、演算速度の高速化と制御の信頼性を向上させるた
め、被制御装置の動作パラメータに応じた入力信号をＰ
ＩＤ演算式を微分した演算式に基づいて第１の演算結果
を出力する手段と、第１の演算結果を積分して第２の演
算結果を出力する手段と、第２の演算結果を入力して被
制御装置の動作パラメータを設定値に近似させる手段を
含んだＰＩＤ制御装置を提供するものである。
み、演算速度の高速化と制御の信頼性を向上させるた
め、被制御装置の動作パラメータに応じた入力信号をＰ
ＩＤ演算式を微分した演算式に基づいて第１の演算結果
を出力する手段と、第１の演算結果を積分して第２の演
算結果を出力する手段と、第２の演算結果を入力して被
制御装置の動作パラメータを設定値に近似させる手段を
含んだＰＩＤ制御装置を提供するものである。
【００１２】
【実施例】以下、本発明のＰＩＤ制御装置の第１の実施
例を図１により詳細に説明する。
例を図１により詳細に説明する。
【００１３】図１においてモータ駆動装置３０によって
モータ３１が駆動され、モータ３１によってボビン３４
が回転させられる。線条体３３はダンサーロール３２に
張架され、巻太りによって速度を減ずる制御を行われる
ボビン３４に定速で巻き取られる。ダンサーロール３２
の上下は偏差値ｅとして検出され、サンプリング回路１
によってサンプリングされた後、Ａ／Ｄ変換器５によっ
てデジタルサンプリング値ｅn として微分演算回路２１
に入力する。デジタルＰＩＤ演算式は、前述したよう
に、 となる。これを時間で微分すると、 となる。微分演算回路２１はこの微分演算結果Ｙ' n を
出力する。出力はＹ' nは積分演算回路２２で積分され
て積分出力 となる。この出力Ｙn は、Ｄ／Ａ変換器１５によってＤ
／Ａ変換されることによりアナログ操作変数ｙとなり、
加算回路１０で基準速度司令ｖと加算されてモータ駆動
装置３０に与えられる。上式において、ＫP ，θ，
ＴI ，ＴD は任意に設定される定数である。上式から明
らかなように、Ｙn ' の演算はｅn ，ｅn-1 ，ｅn-2 を
一定周期で加減算するだけで良いので、演算が極めて省
略化される。一方、積分回路２２は積分演算のみを行え
ば良い。これらの結果から、演算の高速化を図ることが
でき、故障率を低くすることができる。
モータ３１が駆動され、モータ３１によってボビン３４
が回転させられる。線条体３３はダンサーロール３２に
張架され、巻太りによって速度を減ずる制御を行われる
ボビン３４に定速で巻き取られる。ダンサーロール３２
の上下は偏差値ｅとして検出され、サンプリング回路１
によってサンプリングされた後、Ａ／Ｄ変換器５によっ
てデジタルサンプリング値ｅn として微分演算回路２１
に入力する。デジタルＰＩＤ演算式は、前述したよう
に、 となる。これを時間で微分すると、 となる。微分演算回路２１はこの微分演算結果Ｙ' n を
出力する。出力はＹ' nは積分演算回路２２で積分され
て積分出力 となる。この出力Ｙn は、Ｄ／Ａ変換器１５によってＤ
／Ａ変換されることによりアナログ操作変数ｙとなり、
加算回路１０で基準速度司令ｖと加算されてモータ駆動
装置３０に与えられる。上式において、ＫP ，θ，
ＴI ，ＴD は任意に設定される定数である。上式から明
らかなように、Ｙn ' の演算はｅn ，ｅn-1 ，ｅn-2 を
一定周期で加減算するだけで良いので、演算が極めて省
略化される。一方、積分回路２２は積分演算のみを行え
ば良い。これらの結果から、演算の高速化を図ることが
でき、故障率を低くすることができる。
【００１４】図２，及び図３は本発明の第２，及び第３
の実施例を示し、制御速度の遅い、例えば、炉４３を加
熱するヒータ４１，４１1 ，４１2 ，・・・４１n を制
御して炉温を制御するものである。炉４３は温度測定器
４２，４２1 ，４２2 ，・・・４２n によって炉温Ｔx
を検出され、加算器１０で設定温度Ｔ0 を減算され、減
算結果ｔ＝Ｔx −Ｔ0 が積分演算回路２１，２１1 ，２
１2 ・・・２１n へ入力され、第１の実施例と同じよう
に、積分演算回路２２，２２1 ，２２2 ・・・２２n
を経て制御対象である加熱装置４０，４０1 ，４０2 ，
・・・４０n に制御変数が与えられる。
の実施例を示し、制御速度の遅い、例えば、炉４３を加
熱するヒータ４１，４１1 ，４１2 ，・・・４１n を制
御して炉温を制御するものである。炉４３は温度測定器
４２，４２1 ，４２2 ，・・・４２n によって炉温Ｔx
を検出され、加算器１０で設定温度Ｔ0 を減算され、減
算結果ｔ＝Ｔx −Ｔ0 が積分演算回路２１，２１1 ，２
１2 ・・・２１n へ入力され、第１の実施例と同じよう
に、積分演算回路２２，２２1 ，２２2 ・・・２２n
を経て制御対象である加熱装置４０，４０1 ，４０2 ，
・・・４０n に制御変数が与えられる。
【００１５】図３の第３の実施例は並列制御方式である
が、１つのプログラムをコピーするだけで簡単に実行す
ることができる。また、第１より第３の実施例に、更
に、Ｐ制御のみ、ＰＩ制御等を組合せ合わせることによ
り変更も可能である。
が、１つのプログラムをコピーするだけで簡単に実行す
ることができる。また、第１より第３の実施例に、更
に、Ｐ制御のみ、ＰＩ制御等を組合せ合わせることによ
り変更も可能である。
【００１６】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明のＰＩＤ制御
装置によると、ＰＩＤ演算式の微分式を演算する第１の
回路と、第１の回路の演算結果を積分する第２の回路を
制御部に設けたので、演算の高速化を図ることができる
と共に、制御部の故障率を低下させることができる。
装置によると、ＰＩＤ演算式の微分式を演算する第１の
回路と、第１の回路の演算結果を積分する第２の回路を
制御部に設けたので、演算の高速化を図ることができる
と共に、制御部の故障率を低下させることができる。
【図１】本発明の第１の実施例を示すブロック図。
【図２】本発明の第２の実施例を示すブロック図。
【図３】本発明の第３の実施例を示すブロック図。
【図４】従来のＰＩＤ制御装置を示すブロック図。
【図５】従来のＰＩＤ制御装置をアナログ式とデジタル
式に分けて示すブロック図。
式に分けて示すブロック図。
【図６】デジタル式のサンプリングを示す説明図。
【図７】制御部の故障を示す説明図。
【図８】制御部の故障時の出力状態を示す説明図。
１ サンプリング回路 ５ Ａ／
Ｄ変換器 １０ 加算器 １５ Ｄ／
Ａ変換器 ２０ 制御部 ２１ 微分
演算回路 ２２ 積分演算回路 ３０ 制御
対象（モータ駆動装置） ３１ モータ ３２ ダン
サーロール ３３ 線条体 ３４ ボビ
ン
Ｄ変換器 １０ 加算器 １５ Ｄ／
Ａ変換器 ２０ 制御部 ２１ 微分
演算回路 ２２ 積分演算回路 ３０ 制御
対象（モータ駆動装置） ３１ モータ ３２ ダン
サーロール ３３ 線条体 ３４ ボビ
ン
Claims (1)
- 【請求項１】 被制御装置の動作パラメータに応じた入
力信号をＰＩＤ演算式を微分した演算式に基づいて第１
の演算結果を出力する手段と、 前記第１の演算結果を積分して第２の演算結果を出力す
る手段と、 前記第２の演算結果を入力して前記被制御装置の前記動
作パラメータを設定値に近似させる手段を含むことを特
徴とするＰＩＤ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8047992A JPH05241608A (ja) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | Ｐｉｄ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8047992A JPH05241608A (ja) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | Ｐｉｄ制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05241608A true JPH05241608A (ja) | 1993-09-21 |
Family
ID=13719415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8047992A Pending JPH05241608A (ja) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | Ｐｉｄ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05241608A (ja) |
-
1992
- 1992-03-02 JP JP8047992A patent/JPH05241608A/ja active Pending
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