JPH0535306A - むだ時間補償制御装置 - Google Patents
むだ時間補償制御装置Info
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- JPH0535306A JPH0535306A JP3188809A JP18880991A JPH0535306A JP H0535306 A JPH0535306 A JP H0535306A JP 3188809 A JP3188809 A JP 3188809A JP 18880991 A JP18880991 A JP 18880991A JP H0535306 A JPH0535306 A JP H0535306A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、制御対象のゲイン変化に対しても
適切なゲイン比率信号を用いて制御対象モデルのゲイン
を修正し、スミスむだ時間補償法の機能を十分に発揮で
き、より高い制御性を実現することにある。 【構成】 制御系（１〜３）に対し、制御対象モデル７
と１次遅れ手段６とを有するむだ時間補償部５を付加
し、スミス法の条件の下にむだ時間要素を制御ループの
外部に出して制御を実行するが、制御対象のゲイン変化
による当該条件のずれにより制御性が劣化する。そこ
で、ゲイン比率演算手段１１にて制御量と制御対象モデ
ル出力とから比率を求めて記憶手段１２に記憶した後、
ゲイン修正手段１３に送出し、むだ時間補償部の出力に
乗じてむだ時間補償部のゲインを修正する一方、更新判
断手段（１４，１５）にてむだ時間補償部の零出力を判
別して記憶手段に対しゲイン比率の更新を行う構成であ
る。
適切なゲイン比率信号を用いて制御対象モデルのゲイン
を修正し、スミスむだ時間補償法の機能を十分に発揮で
き、より高い制御性を実現することにある。 【構成】 制御系（１〜３）に対し、制御対象モデル７
と１次遅れ手段６とを有するむだ時間補償部５を付加
し、スミス法の条件の下にむだ時間要素を制御ループの
外部に出して制御を実行するが、制御対象のゲイン変化
による当該条件のずれにより制御性が劣化する。そこ
で、ゲイン比率演算手段１１にて制御量と制御対象モデ
ル出力とから比率を求めて記憶手段１２に記憶した後、
ゲイン修正手段１３に送出し、むだ時間補償部の出力に
乗じてむだ時間補償部のゲインを修正する一方、更新判
断手段（１４，１５）にてむだ時間補償部の零出力を判
別して記憶手段に対しゲイン比率の更新を行う構成であ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、むだ時間を補償するス
ミス法を用いたむだ時間補償制御装置に係わり、特に制
御対象のゲイン変化に対する制御対象モデルのゲイン修
正機能を改良したむだ時間補償制御装置に関する。
ミス法を用いたむだ時間補償制御装置に係わり、特に制
御対象のゲイン変化に対する制御対象モデルのゲイン修
正機能を改良したむだ時間補償制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＰＩまたはＰＩＤ調節機能をもった制御
装置は、プロセス制御の有史以来、あらゆる産業分野で
広く利用されており、もはやプラント運転には欠くこと
のできないものとなっている。
装置は、プロセス制御の有史以来、あらゆる産業分野で
広く利用されており、もはやプラント運転には欠くこと
のできないものとなっている。
【０００３】ところで、制御対象をむだ時間Ｌと１次伝
達関数Ｔ（時定数）とで近似すると、制御対象が１次遅
れのみの場合にはＰＩＤ制御によって容易に制御できる
が、むだ時間Ｌを含む場合にはそのむだ時間Ｌが大きく
なるにつれ，つまりＬ／Ｔが大きくなるにつれてＰＩＤ
制御のみでは制御がだんだん難しくなってくる。
達関数Ｔ（時定数）とで近似すると、制御対象が１次遅
れのみの場合にはＰＩＤ制御によって容易に制御できる
が、むだ時間Ｌを含む場合にはそのむだ時間Ｌが大きく
なるにつれ，つまりＬ／Ｔが大きくなるにつれてＰＩＤ
制御のみでは制御がだんだん難しくなってくる。
【０００４】そこで、むだ時間を含む制御系の制御性を
改善する方法として、Ｏ．Ｊ．ＭＳｍｉｔｈ（人名）
は、ＰＩＤ制御に制御対象モデルを用いたむだ時間補償
部を付加し、むだ時間を制御ループの外部に出すことに
より、見かけ上，１次遅れの制御対象のみを制御するよ
うにした，いわゆるスミス法またはスミスむだ時間補償
法が提案されており、現在広く用いられている。
改善する方法として、Ｏ．Ｊ．ＭＳｍｉｔｈ（人名）
は、ＰＩＤ制御に制御対象モデルを用いたむだ時間補償
部を付加し、むだ時間を制御ループの外部に出すことに
より、見かけ上，１次遅れの制御対象のみを制御するよ
うにした，いわゆるスミス法またはスミスむだ時間補償
法が提案されており、現在広く用いられている。
【０００５】図３（ａ）はかかるスミス法を用いた制御
装置の機能ブロック図である。この制御装置は、目標値
ＳＶn と制御量ＰＶn との偏差Ｅn を求める偏差演算手
段１と、この偏差Ｅn に基づいてＰＩまたはＰＩＤ調節
演算を実行し、得られた操作信号ＭＶn を制御対象２に
印加するＰＩＤ調節手段３とからなる制御系に対し、あ
る条件の下にむだ時間を制御ループの外部に出して制御
可能とするむだ時間補償部５を設けた構成である。
装置の機能ブロック図である。この制御装置は、目標値
ＳＶn と制御量ＰＶn との偏差Ｅn を求める偏差演算手
段１と、この偏差Ｅn に基づいてＰＩまたはＰＩＤ調節
演算を実行し、得られた操作信号ＭＶn を制御対象２に
印加するＰＩＤ調節手段３とからなる制御系に対し、あ
る条件の下にむだ時間を制御ループの外部に出して制御
可能とするむだ時間補償部５を設けた構成である。
【０００６】このむだ時間補償部５は、ＰＩＤ調節手段
３からの操作信号ＭＶn を１次遅れ伝達関数を通して出
力する制御対象の１次モデル手段６、同じくＰＩＤ調節
手段３からの操作信号ＭＶn を１次遅れおよびむだ時間
をもつ伝達関数を通して出力する制御対象モデル手段
（以下、この制御対象モデル手段を制御対象モデルと呼
ぶ場合もある）７、１次モデル手段６の出力から制御対
象モデル手段７の出力を減算する減算手段８等からな
り、この減算手段８の出力を前記偏差演算手段１出力側
に設けた減算手段４に導入し、偏差演算手段１の偏差Ｅ
n からむだ時間補償部５の出力を減算する構成となって
いる。但し、図３（ａ）において、 ＧP ｅ-Lp s ：制御対象の伝達関数 ＧP ＝Ｋp ／（１＋ＴP ｓ）：制御対象の特性からむだ
時間を除いた伝達関数 Ｌp ：制御対象のむだ時間 Ｋp ：制御対象のゲイン Ｔp ：制御対象の時定数 ｓ：ラプラス演算子 また、ＧM ・ｅ-LMs：制御対象モデルの伝達関数 ＧM ＝ＫM ／（１＋ＴM ｓ）：制御対象モデルからむだ
時間を除いた伝達関数 ＬM ：制御対象モデルのむだ時間 ＫM ：制御対象モデルのゲイン ＴM ：制御対象モデルの時定数 で表わされ、さらに図２（ａ）を等価変換して整理する
と、図３（ｂ）のような構成となる。ところで、図３
（ａ）の装置において外乱Ｄが小さくて無視でき、か
つ、制御対象特性と制御対象モデル７の特性が一致する
条件，つまり 外乱＝小、Ｔp ＝ＴM 、Ｌp ＝ＬM ……（１） なる関係にあると仮定すると、ＧP ＝ＧM となり、この
場合のＳＶn →ＰＶn 間の伝達関数を求めると、 ＰＶn ／ＳＶn ＝｛（Ｇc ・ＧM ）／（１＋Ｇc ・ＧM ）｝ｅ-LP s ……（２）
３からの操作信号ＭＶn を１次遅れ伝達関数を通して出
力する制御対象の１次モデル手段６、同じくＰＩＤ調節
手段３からの操作信号ＭＶn を１次遅れおよびむだ時間
をもつ伝達関数を通して出力する制御対象モデル手段
（以下、この制御対象モデル手段を制御対象モデルと呼
ぶ場合もある）７、１次モデル手段６の出力から制御対
象モデル手段７の出力を減算する減算手段８等からな
り、この減算手段８の出力を前記偏差演算手段１出力側
に設けた減算手段４に導入し、偏差演算手段１の偏差Ｅ
n からむだ時間補償部５の出力を減算する構成となって
いる。但し、図３（ａ）において、 ＧP ｅ-Lp s ：制御対象の伝達関数 ＧP ＝Ｋp ／（１＋ＴP ｓ）：制御対象の特性からむだ
時間を除いた伝達関数 Ｌp ：制御対象のむだ時間 Ｋp ：制御対象のゲイン Ｔp ：制御対象の時定数 ｓ：ラプラス演算子 また、ＧM ・ｅ-LMs：制御対象モデルの伝達関数 ＧM ＝ＫM ／（１＋ＴM ｓ）：制御対象モデルからむだ
時間を除いた伝達関数 ＬM ：制御対象モデルのむだ時間 ＫM ：制御対象モデルのゲイン ＴM ：制御対象モデルの時定数 で表わされ、さらに図２（ａ）を等価変換して整理する
と、図３（ｂ）のような構成となる。ところで、図３
（ａ）の装置において外乱Ｄが小さくて無視でき、か
つ、制御対象特性と制御対象モデル７の特性が一致する
条件，つまり 外乱＝小、Ｔp ＝ＴM 、Ｌp ＝ＬM ……（１） なる関係にあると仮定すると、ＧP ＝ＧM となり、この
場合のＳＶn →ＰＶn 間の伝達関数を求めると、 ＰＶn ／ＳＶn ＝｛（Ｇc ・ＧM ）／（１＋Ｇc ・ＧM ）｝ｅ-LP s ……（２）
【０００７】となり、図３（ｃ）のような簡単な構成に
変換できる。ゆえに、この制御装置は、制御ループの外
部にむだ時間要素９を出すことができ、ＰＩＤ調節手段
３によってむだ時間を除いた１次モデル手段６をフィー
ドバック制御すれば良いことを意味する。従って、制御
対象にむだ時間があってもＰＩＤ調節手段３によって容
易に制御でき、良好な制御性を実現できる。
変換できる。ゆえに、この制御装置は、制御ループの外
部にむだ時間要素９を出すことができ、ＰＩＤ調節手段
３によってむだ時間を除いた１次モデル手段６をフィー
ドバック制御すれば良いことを意味する。従って、制御
対象にむだ時間があってもＰＩＤ調節手段３によって容
易に制御でき、良好な制御性を実現できる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、以上のような
スミス法を用いた制御装置は、前述の説明からも明らか
なように、（１）式の条件が成立しなければ図３（ｃ）
のような構成とすることができない。
スミス法を用いた制御装置は、前述の説明からも明らか
なように、（１）式の条件が成立しなければ図３（ｃ）
のような構成とすることができない。
【０００９】しかるに、実際のプラント制御では、
（１）式の条件を常時成立させることは難しく、例えば
周囲温度，触媒濃度，原料条件，負荷の大小など制御対
象２の特性変化や環境変化により、（１）式の条件が経
時的にずれるものである。その結果、（１）式の条件が
ずれればずれるほど制御性が劣化していき、スミス法の
機能を果たさなくなり、プラントの制御性に大きな影響
を与える問題がある。
（１）式の条件を常時成立させることは難しく、例えば
周囲温度，触媒濃度，原料条件，負荷の大小など制御対
象２の特性変化や環境変化により、（１）式の条件が経
時的にずれるものである。その結果、（１）式の条件が
ずれればずれるほど制御性が劣化していき、スミス法の
機能を果たさなくなり、プラントの制御性に大きな影響
を与える問題がある。
【００１０】本発明は上記実情にかんがみてなされたも
ので、制御対象の特性変化や環境変化等による制御対象
ゲインの変化に対してもスミス法の機能を十分発揮させ
ることが可能であり、制御性の高い制御を実行し得るむ
だ時間補償制御装置を提供することを目的とする。
ので、制御対象の特性変化や環境変化等による制御対象
ゲインの変化に対してもスミス法の機能を十分発揮させ
ることが可能であり、制御性の高い制御を実行し得るむ
だ時間補償制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、制御対象をフィードバック制御する制御系
に対し、制御対象モデル手段，１次モデル手段とおよび
減算手段をもったむだ時間補償部を設けたむだ時間補償
制御装置において、
するために、制御対象をフィードバック制御する制御系
に対し、制御対象モデル手段，１次モデル手段とおよび
減算手段をもったむだ時間補償部を設けたむだ時間補償
制御装置において、
【００１２】前記制御対象からの制御量と制御対象モデ
ル手段の出力とからゲイン比率信号を求めるゲイン比率
演算手段と、このゲイン比率演算手段によって求めたゲ
イン比率信号を記憶する記憶手段と、この記憶手段に記
憶されたゲイン比率信号を前記むだ時間補償部の出力に
乗じて前記制御対象のゲイン変化による前記むだ時間補
償部のゲインを修正するゲイン修正手段とを設け、
ル手段の出力とからゲイン比率信号を求めるゲイン比率
演算手段と、このゲイン比率演算手段によって求めたゲ
イン比率信号を記憶する記憶手段と、この記憶手段に記
憶されたゲイン比率信号を前記むだ時間補償部の出力に
乗じて前記制御対象のゲイン変化による前記むだ時間補
償部のゲインを修正するゲイン修正手段とを設け、
【００１３】さらに、前記むだ時間補償部から出力され
るほぼ零の信号を判別する信号判別手段と、この信号判
別手段によって判別された零信号を判別し、或いは零信
号の判別時間が所定時間継続したとき、前記記憶手段に
対して前記ゲイン比率信号の更新を行い、それ以外のと
きに前記ゲイン比率信号の更新を行わない時限手段とを
設けた構成である。
るほぼ零の信号を判別する信号判別手段と、この信号判
別手段によって判別された零信号を判別し、或いは零信
号の判別時間が所定時間継続したとき、前記記憶手段に
対して前記ゲイン比率信号の更新を行い、それ以外のと
きに前記ゲイン比率信号の更新を行わない時限手段とを
設けた構成である。
【００１４】
【作用】従って、本発明は以上のような手段を講じたこ
とにより、制御対象のゲインが大きくなるように変化す
ると、ゲイン比率演算手段から得られるゲイン比率信号
が大きくなり、このゲイン比率信号をむだ時間補償部の
出力に乗算することにより、むだ時間補償部のゲインが
大きくなる方向に自動的に修正でき、よってスミス法の
適切な動作状態を維持できる。
とにより、制御対象のゲインが大きくなるように変化す
ると、ゲイン比率演算手段から得られるゲイン比率信号
が大きくなり、このゲイン比率信号をむだ時間補償部の
出力に乗算することにより、むだ時間補償部のゲインが
大きくなる方向に自動的に修正でき、よってスミス法の
適切な動作状態を維持できる。
【００１５】しかも、操作信号の変化後、制御対象が完
全応答に相当する時間になったときのゲイン比率信号を
用いてむだ時間補償部のゲインを修正するので、スミス
法の機能を最適な動作状態とすることができ、より高い
制御性を実現できる。
全応答に相当する時間になったときのゲイン比率信号を
用いてむだ時間補償部のゲインを修正するので、スミス
法の機能を最適な動作状態とすることができ、より高い
制御性を実現できる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明装置の一実施例について図１を
参照して説明する。なお、同図において図３と同一機能
ないしは同一部分には同一符号を付してその詳しい説明
は省略する。
参照して説明する。なお、同図において図３と同一機能
ないしは同一部分には同一符号を付してその詳しい説明
は省略する。
【００１７】この制御装置は、スミス法を適用するむだ
時間補償部５に、制御対象２のゲイン変化に対応して当
該むだ時間補償部５のゲインを自動的に修正するモデル
ゲイン修正部１０を設けたことにある。
時間補償部５に、制御対象２のゲイン変化に対応して当
該むだ時間補償部５のゲインを自動的に修正するモデル
ゲイン修正部１０を設けたことにある。
【００１８】このモデルゲイン修正部１０には、制御対
象２からの制御量ＰＶn とむだ時間補償部５の一部を構
成する制御対象モデル手段７の出力信号ＰＶMnとを取り
込んで、制御対象２のゲイン変化に応じたゲイン比率信
号ｋn ＝ＰＶn ／ＰＶMnを求めるゲイン比率演算手段１
１が設けられ、ここで求めたゲイン比率信号ｋn は記憶
手段１２に記憶される。１３は制御対象２のゲイン変化
に応じて制御対象モデル手段７のゲインを修正するゲイ
ン修正手段であって、ここではむだ時間補償部５の出力
に記憶手段１２から読み出したゲイン比率信号を乗算
し、得られたゲイン修正後の信号を前記減算手段４に与
える構成となっている。
象２からの制御量ＰＶn とむだ時間補償部５の一部を構
成する制御対象モデル手段７の出力信号ＰＶMnとを取り
込んで、制御対象２のゲイン変化に応じたゲイン比率信
号ｋn ＝ＰＶn ／ＰＶMnを求めるゲイン比率演算手段１
１が設けられ、ここで求めたゲイン比率信号ｋn は記憶
手段１２に記憶される。１３は制御対象２のゲイン変化
に応じて制御対象モデル手段７のゲインを修正するゲイ
ン修正手段であって、ここではむだ時間補償部５の出力
に記憶手段１２から読み出したゲイン比率信号を乗算
し、得られたゲイン修正後の信号を前記減算手段４に与
える構成となっている。
【００１９】また、このモデルゲイン修正部１０は、む
だ時間補償部５から出力されるほぼ零の信号を判別し零
判別信号を出力する信号判別手段１４を有し、ここで得
られた零判別信号は時限手段１５に導入される。この時
限手段１５は、計時機能を有し、零判別信号，つまりが
むだ時間補償部５の出力零が所定時間Ｔｓ以上継続した
ときに更新指令信号を記憶手段１２に与えてゲイン比率
信号Ｋn の更新を行い、それ以外のときに更新記憶を停
止し直前のゲイン比率信号Ｋn を保持しながら制御対象
モデル７のゲインを修正する機能をもっている。
だ時間補償部５から出力されるほぼ零の信号を判別し零
判別信号を出力する信号判別手段１４を有し、ここで得
られた零判別信号は時限手段１５に導入される。この時
限手段１５は、計時機能を有し、零判別信号，つまりが
むだ時間補償部５の出力零が所定時間Ｔｓ以上継続した
ときに更新指令信号を記憶手段１２に与えてゲイン比率
信号Ｋn の更新を行い、それ以外のときに更新記憶を停
止し直前のゲイン比率信号Ｋn を保持しながら制御対象
モデル７のゲインを修正する機能をもっている。
【００２０】次に、図１に示す構成を採用するに至った
経緯、ひいては実験、検討結果について述べる。今、制
御対象２の完全応答所要時間をＴR とすれば、この完全
応答所要時間ＴR は、 ＴR ＝ほぼむだ時間ＬP ＋（３〜５）・ＴP
経緯、ひいては実験、検討結果について述べる。今、制
御対象２の完全応答所要時間をＴR とすれば、この完全
応答所要時間ＴR は、 ＴR ＝ほぼむだ時間ＬP ＋（３〜５）・ＴP
【００２１】で表すことができる。そこで、今、制御対
象特性と制御対象モデルの特性が一致していれば、図２
に示す如く操作量ＭＶn の変化後、上式の完全応答所要
時間ＴR を経過した時、制御量ＰＶn と制御対象モデル
７の出力ＰＶMnが一致する。ゆえに、このときのゲイン
比率Ｋn は Ｋn ＝ＰＶn ／ＰＶMn＝１ とならなければならない。
象特性と制御対象モデルの特性が一致していれば、図２
に示す如く操作量ＭＶn の変化後、上式の完全応答所要
時間ＴR を経過した時、制御量ＰＶn と制御対象モデル
７の出力ＰＶMnが一致する。ゆえに、このときのゲイン
比率Ｋn は Ｋn ＝ＰＶn ／ＰＶMn＝１ とならなければならない。
【００２２】しかし、実際上，Ｋn ＝１でない場合が生
じる。これは制御対象２の特性変化や周囲温度，触媒濃
度，原料条件，負荷の大小などの環境条件などによって
制御対象特性のゲインが変化し、制御対象特性と制御対
象モデルのゲインが不一致となるためである。そこで、
このゲイン比率Ｋn を求めて制御対象モデルのゲインを
制御対象特性のゲインに一致するようにすれば、スミス
法の条件を満足すことになる。
じる。これは制御対象２の特性変化や周囲温度，触媒濃
度，原料条件，負荷の大小などの環境条件などによって
制御対象特性のゲインが変化し、制御対象特性と制御対
象モデルのゲインが不一致となるためである。そこで、
このゲイン比率Ｋn を求めて制御対象モデルのゲインを
制御対象特性のゲインに一致するようにすれば、スミス
法の条件を満足すことになる。
【００２３】そこで、前記完全応答所要時間ＴR を計時
する必要があるが、もともとむだ時間補償部５ではむだ
時間を除去しているので、完全応答所要時間ＴR からむ
だ時間ＬM を除いた残りの時間ＴS、つまり ＴS ＝（３〜５）・ＴM
する必要があるが、もともとむだ時間補償部５ではむだ
時間を除去しているので、完全応答所要時間ＴR からむ
だ時間ＬM を除いた残りの時間ＴS、つまり ＴS ＝（３〜５）・ＴM
【００２４】なる時間をほぼ完全応答所要時間として計
時し、この時間ＴSの経過後に求めたゲイン比率Ｋn を
用いれば、制御対象特性のゲイン変化を適正に反映した
値となり、かつ、このゲイン比率Ｋn を用いて制御対象
モデルのゲイン補償を行えばスミス法の条件を満足させ
ることができる。
時し、この時間ＴSの経過後に求めたゲイン比率Ｋn を
用いれば、制御対象特性のゲイン変化を適正に反映した
値となり、かつ、このゲイン比率Ｋn を用いて制御対象
モデルのゲイン補償を行えばスミス法の条件を満足させ
ることができる。
【００２５】従って、本装置は以上のような実験、検討
結果を踏えつつ実現したものであって、以下、制御対象
ゲインの変化に対する制御対象モデルのゲイン修正につ
いて数式をもって説明する。先ず、ＰＩＤ調節手段３か
ら与えられた操作信号ＭＶn に対する制御量ＰＶnおよ
び制御対象モデル７の出力ＰＶMnは、 ＰＶn ＝ＭＶn ・ＧP ・ｅ-LP ・s ＝ＭＶn ・｛ＫP ／（１＋ＴP ・ｓ）｝・ｅ-LP ・s ……（３） ＰＶMn＝ＭＶn ・ＧM ・ｅ-LM ・s ＝ＭＶn ・｛ＫM ／（１＋ＴM ・ｓ）｝・ｅ-LM ・s ……（４） で表すことができる。一方、ゲイン比率演算手段１１の
出力であるゲイン比率信号Ｋn は、 Ｋn ＝ＰＶn ／ＰＶMn ……（５） となるが、この（５）式に上記（３）式、（４）式を代
入すると、次の（６）式が得られる。 Ｋn ＝（ＫP ／ＫM ）・｛（１＋ＴM ・ｓ）／（１＋ＴP ・ｓ）｝ ・ｅ- (LP-LM)・s……（６）
結果を踏えつつ実現したものであって、以下、制御対象
ゲインの変化に対する制御対象モデルのゲイン修正につ
いて数式をもって説明する。先ず、ＰＩＤ調節手段３か
ら与えられた操作信号ＭＶn に対する制御量ＰＶnおよ
び制御対象モデル７の出力ＰＶMnは、 ＰＶn ＝ＭＶn ・ＧP ・ｅ-LP ・s ＝ＭＶn ・｛ＫP ／（１＋ＴP ・ｓ）｝・ｅ-LP ・s ……（３） ＰＶMn＝ＭＶn ・ＧM ・ｅ-LM ・s ＝ＭＶn ・｛ＫM ／（１＋ＴM ・ｓ）｝・ｅ-LM ・s ……（４） で表すことができる。一方、ゲイン比率演算手段１１の
出力であるゲイン比率信号Ｋn は、 Ｋn ＝ＰＶn ／ＰＶMn ……（５） となるが、この（５）式に上記（３）式、（４）式を代
入すると、次の（６）式が得られる。 Ｋn ＝（ＫP ／ＫM ）・｛（１＋ＴM ・ｓ）／（１＋ＴP ・ｓ）｝ ・ｅ- (LP-LM)・s……（６）
【００２６】ここで、むだ時間補償部５の出力が零とな
り、信号判別手段１４で零信号を判別し、時限手段１５
から更新指令信号が出たときには、操作信号ＭＶn の変
化後、完全応答所要時間ＴR を越えているので、前記
（６）式の （１＋ＴM ・ｓ）／（１＋ＴP ・ｓ）＝１、ｅ- (LP-LM)・s＝１ となるので、結局（６）式は Ｋn ＝（ＫP ／ＫM ） ……（７） となる。
り、信号判別手段１４で零信号を判別し、時限手段１５
から更新指令信号が出たときには、操作信号ＭＶn の変
化後、完全応答所要時間ＴR を越えているので、前記
（６）式の （１＋ＴM ・ｓ）／（１＋ＴP ・ｓ）＝１、ｅ- (LP-LM)・s＝１ となるので、結局（６）式は Ｋn ＝（ＫP ／ＫM ） ……（７） となる。
【００２７】そこで、この式によって得られたゲイン比
率信号をゲイン修正手段１３に導入してむだ時間補償部
５の出力信号Ｘn に乗算することにより、ゲイン修正手
段１３から次式のような出力Ｙn が得られる。 Ｙn ＝Ｋn ／Ｘn ……（８） ＝（ＫP ／ＫM ）・｛ＫM ／（１＋ＴM ・ｓ）｝ ・（１−ｅ-LM ・s）・ＭＶn ＝｛ＫP ／（１＋ＴM ・ｓ）｝・（１−ｅ-LM ・s）・ＭＶn …（９）
率信号をゲイン修正手段１３に導入してむだ時間補償部
５の出力信号Ｘn に乗算することにより、ゲイン修正手
段１３から次式のような出力Ｙn が得られる。 Ｙn ＝Ｋn ／Ｘn ……（８） ＝（ＫP ／ＫM ）・｛ＫM ／（１＋ＴM ・ｓ）｝ ・（１−ｅ-LM ・s）・ＭＶn ＝｛ＫP ／（１＋ＴM ・ｓ）｝・（１−ｅ-LM ・s）・ＭＶn …（９）
【００２８】よって、前記（９）式から明らかなよう
に、むだ時間補償部５の出力Ｘn に制御対象モデルゲイ
ン修正部１０のゲイン比率信号Ｋnを乗ずれば、むだ時
間補償部５の制御対象モデルゲインＫM は常に制御対象
ゲインＫP によって自動修正されることを示す。
に、むだ時間補償部５の出力Ｘn に制御対象モデルゲイ
ン修正部１０のゲイン比率信号Ｋnを乗ずれば、むだ時
間補償部５の制御対象モデルゲインＫM は常に制御対象
ゲインＫP によって自動修正されることを示す。
【００２９】従って、一般に、むだ時間を含む制御対象
に対してスミスむだ時間補償法を適用するのは、外乱が
小さく、かつ、制御対象特性と制御対象モデルが一致す
る場合であるが、多くは制御対象２の特性変化や環境条
件などによって制御対象特性のゲインが変化し、制御対
象特性と制御対象モデルのゲインが不一致となり、制御
性に大きな影響を与える。
に対してスミスむだ時間補償法を適用するのは、外乱が
小さく、かつ、制御対象特性と制御対象モデルが一致す
る場合であるが、多くは制御対象２の特性変化や環境条
件などによって制御対象特性のゲインが変化し、制御対
象特性と制御対象モデルのゲインが不一致となり、制御
性に大きな影響を与える。
【００３０】そこで、本装置は、制御量と制御対象モデ
ルの出力からゲイン比率信号を求めるとともに、操作信
号の変化後，完全応答時間に相当する時間に前記ゲイン
比率を記憶する。そして、この保存されたゲイン比率信
号を用いて制御対象モデルのゲインを修正するようにし
たので、制御対象の変化ゲインに基づいてむだ時間補償
部５の制御対象モデルゲインを修正するので、スミス無
駄時間補償法の機能を十分に発揮でき、制御性の高いむ
だ時間補償制御装置を実現できる。
ルの出力からゲイン比率信号を求めるとともに、操作信
号の変化後，完全応答時間に相当する時間に前記ゲイン
比率を記憶する。そして、この保存されたゲイン比率信
号を用いて制御対象モデルのゲインを修正するようにし
たので、制御対象の変化ゲインに基づいてむだ時間補償
部５の制御対象モデルゲインを修正するので、スミス無
駄時間補償法の機能を十分に発揮でき、制御性の高いむ
だ時間補償制御装置を実現できる。
【００３１】特に、実際のプラントでは、頻繁、かつ、
大きく制御対象のゲインが変化するが、このような場合
に制御対象モデルゲインを自動修正することにより、実
プラントへの適用性が著しく向上し、プラントの各所に
ちりばめている制御装置に多用すれば、プラント全体の
制御性の向上に大きく貢献でき、かつ、プラント運転の
本格的なフレキシブル化、超自動化および高品質製品を
生産できる。
大きく制御対象のゲインが変化するが、このような場合
に制御対象モデルゲインを自動修正することにより、実
プラントへの適用性が著しく向上し、プラントの各所に
ちりばめている制御装置に多用すれば、プラント全体の
制御性の向上に大きく貢献でき、かつ、プラント運転の
本格的なフレキシブル化、超自動化および高品質製品を
生産できる。
【００３２】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではない。つまり、上記実施例では、ゲイン比率演算
手段１１の出力をそのまま記憶手段１２に記憶した後、
ゲイン修正手段１３に送出するようにしたが、例えば比
率演算手段１１または記憶手段１２の出力側に比率Ｋn
の瞬時的な変動を取り除くための平滑手段を設けた構成
でもよい。また、時限手段１５を取り除いてむだ時間補
償部５の出力零で更新を行なうか、或いは時限手段１５
の時間設定値のうち例えばＴ（３〜５）・ＴMを零とし
てもよい。この場合には時定数ＴMによる領域を無視す
るだけとなり、近似的にゲイン変化に適用できるもので
ある。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種
々変形して実施できる。
のではない。つまり、上記実施例では、ゲイン比率演算
手段１１の出力をそのまま記憶手段１２に記憶した後、
ゲイン修正手段１３に送出するようにしたが、例えば比
率演算手段１１または記憶手段１２の出力側に比率Ｋn
の瞬時的な変動を取り除くための平滑手段を設けた構成
でもよい。また、時限手段１５を取り除いてむだ時間補
償部５の出力零で更新を行なうか、或いは時限手段１５
の時間設定値のうち例えばＴ（３〜５）・ＴMを零とし
てもよい。この場合には時定数ＴMによる領域を無視す
るだけとなり、近似的にゲイン変化に適用できるもので
ある。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種
々変形して実施できる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、制
御対象の特性変化や環境変化等による制御対象ゲインの
変化に対してもスミスむだ時間補償法の機能を十分に生
かすことができ、かつ、適切なゲイン比率信号を用いて
ゲイン修正でき、より高い制御性を維持できるむだ時間
補償制御装置を提供できる。
御対象の特性変化や環境変化等による制御対象ゲインの
変化に対してもスミスむだ時間補償法の機能を十分に生
かすことができ、かつ、適切なゲイン比率信号を用いて
ゲイン修正でき、より高い制御性を維持できるむだ時間
補償制御装置を提供できる。
【図１】 本発明に係わるむだ時間補償制御装置の一実
施例を示す機能ブロック図。
施例を示す機能ブロック図。
【図２】 むだ時間ＬM と時定数ＴM を持つ系に変化を
加えたときにほぼ完全に応答するまでの経過を説明する
図。
加えたときにほぼ完全に応答するまでの経過を説明する
図。
【図３】 従来のむだ時間補償制御装置の機能ブロック
図。
図。
１…偏差演算手段、２…制御対象、３…ＰＩまたはＰＩ
Ｄ調節手段、４…減算手段、５…むだ時間補償部、６…
１次モデル手段、７…制御対象モデル手段、８…減算手
段、１０…モデルゲイン修正部、１１…ゲイン比率演算
手段、１２…記憶手段、１３…ゲイン修正手段、１４…
信号判別手段、１５…時限手段。
Ｄ調節手段、４…減算手段、５…むだ時間補償部、６…
１次モデル手段、７…制御対象モデル手段、８…減算手
段、１０…モデルゲイン修正部、１１…ゲイン比率演算
手段、１２…記憶手段、１３…ゲイン修正手段、１４…
信号判別手段、１５…時限手段。
Claims (2)
- 【請求項１】 目標値と制御対象からの制御量との偏差
に基づき、調節手段ではＰＩまたはＰＩＤ調節演算を実
行し、得られた操作信号を前記制御対象に印加する制御
系に対し、むだ時間および１次伝達関数で近似される制
御対象モデル手段と、むだ時間要素を除いた１次モデル
手段と、この１次モデル手段の出力から前記制御対象モ
デル手段の出力を減算する減算手段とを有し、この減算
手段から得られたむだ時間補償信号を前記調節手段の入
力側に与えるスミス法によるむだ時間補償部を設けたむ
だ時間補償制御装置において、 前記制御対象からの制御量と前記制御対象モデル手段の
出力とからゲイン比率信号を求めるゲイン比率演算手段
と、このゲイン比率演算手段によって求めたゲイン比率
信号を記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された
ゲイン比率信号を前記むだ時間補償部の出力に乗じて前
記制御対象のゲイン変化による前記むだ時間補償部のゲ
インを修正するゲイン修正手段と、前記むだ時間補償部
から出力されるほぼ零の信号を判別すると前記記憶手段
に対し前記ゲイン比率信号の更新を行う更新判断手段と
を備えたことを特徴とするむだ時間補償制御装置。 - 【請求項２】 更新判断手段は、前記むだ時間補償部か
ら出力されるほぼ零の信号を判別する信号判別手段と、
この信号判別手段によって判別された零信号の判別時間
が所定時間継続したとき、前記記憶手段に対し前記ゲイ
ン比率信号の更新を行い、それ以外のときに前記ゲイン
比率信号の更新を行わない時限手段とを備えたことを特
徴とするむだ時間補償制御装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3188809A JPH0535306A (ja) | 1991-07-29 | 1991-07-29 | むだ時間補償制御装置 |
| EP92305334A EP0518651B1 (en) | 1991-06-11 | 1992-06-10 | Process control system |
| DE69212721T DE69212721T2 (de) | 1991-06-11 | 1992-06-10 | Prozesssteuerung |
| CN92105829A CN1061764C (zh) | 1991-06-11 | 1992-06-11 | 过程控制系统 |
| KR1019920010100A KR960003368B1 (ko) | 1991-06-11 | 1992-06-11 | 프로세스 제어 시스템 및 제어방법 |
| US08/253,219 US5544039A (en) | 1991-06-11 | 1994-06-02 | Process control system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3188809A JPH0535306A (ja) | 1991-07-29 | 1991-07-29 | むだ時間補償制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0535306A true JPH0535306A (ja) | 1993-02-12 |
Family
ID=16230191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3188809A Pending JPH0535306A (ja) | 1991-06-11 | 1991-07-29 | むだ時間補償制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0535306A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5535117A (en) * | 1993-03-22 | 1996-07-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method and apparatus for controlling a process having a control loop using feedback control |
| US5745362A (en) * | 1995-06-20 | 1998-04-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Digital PID control apparatus |
| JP2008097390A (ja) * | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Fuji Electric Systems Co Ltd | むだ時間を含む制御対象に適用するモデル追従制御装置 |
| JP2010205141A (ja) * | 2009-03-05 | 2010-09-16 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | むだ時間補償制御装置 |
| JP2011013916A (ja) * | 2009-07-01 | 2011-01-20 | Sony Corp | 信号処理回路、ａｇｃ回路、および記録再生装置 |
| WO2017046846A1 (ja) * | 2015-09-14 | 2017-03-23 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 圧延材の温度制御装置 |
-
1991
- 1991-07-29 JP JP3188809A patent/JPH0535306A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5535117A (en) * | 1993-03-22 | 1996-07-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method and apparatus for controlling a process having a control loop using feedback control |
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| JP2011013916A (ja) * | 2009-07-01 | 2011-01-20 | Sony Corp | 信号処理回路、ａｇｃ回路、および記録再生装置 |
| WO2017046846A1 (ja) * | 2015-09-14 | 2017-03-23 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 圧延材の温度制御装置 |
| CN107614135A (zh) * | 2015-09-14 | 2018-01-19 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | 轧制件的温度控制装置 |
| CN107614135B (zh) * | 2015-09-14 | 2019-07-23 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | 轧制件的温度控制装置 |
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