JPH0876804A - ディジタルｐｉｄ制御装置 - Google Patents
ディジタルｐｉｄ制御装置Info
- Publication number
- JPH0876804A JPH0876804A JP21478094A JP21478094A JPH0876804A JP H0876804 A JPH0876804 A JP H0876804A JP 21478094 A JP21478094 A JP 21478094A JP 21478094 A JP21478094 A JP 21478094A JP H0876804 A JPH0876804 A JP H0876804A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- differential
- calculation
- control
- cycle
- digital
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、制御演算周期の変化に対して、微
分演算を容易に修正し、制御性の向上を図ることにあ
る。 【構成】 制御対象からの制御量と当該制御量の目標値
との偏差に対してディジタルＰＩ演算を行い、また前記
偏差または制御量に対して制御演算周期および微分時間
を用いてディジタルＤ演算を行い、これら演算出力を合
成し操作信号として制御対象に印加するディジタルＰＩ
Ｄ制御装置において、制御演算周期△ｔの変化に対し、
予め最適調整された制御演算周期△ｔ0 のときの微分時
間ＴD0を用いて微分演算修正係数を求める微分演算修正
係数演算手段１１と、この微分演算修正係数を用いて所
定の演算式により制御演算周期△ｔの変化に対する微分
項を求める速度形微分演算手段１２とを設けたディジタ
ルＰＩＤ制御装置である。
分演算を容易に修正し、制御性の向上を図ることにあ
る。 【構成】 制御対象からの制御量と当該制御量の目標値
との偏差に対してディジタルＰＩ演算を行い、また前記
偏差または制御量に対して制御演算周期および微分時間
を用いてディジタルＤ演算を行い、これら演算出力を合
成し操作信号として制御対象に印加するディジタルＰＩ
Ｄ制御装置において、制御演算周期△ｔの変化に対し、
予め最適調整された制御演算周期△ｔ0 のときの微分時
間ＴD0を用いて微分演算修正係数を求める微分演算修正
係数演算手段１１と、この微分演算修正係数を用いて所
定の演算式により制御演算周期△ｔの変化に対する微分
項を求める速度形微分演算手段１２とを設けたディジタ
ルＰＩＤ制御装置である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＰＩＤ（Ｐ：比例，
Ｉ：積分，Ｄ：微分）演算項の中のＤ演算項について制
御演算周期の変化に対応して修正するディジタルＰＩＤ
制御装置に関する。
Ｉ：積分，Ｄ：微分）演算項の中のＤ演算項について制
御演算周期の変化に対応して修正するディジタルＰＩＤ
制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のＰＩＤ制御方式は、プラント運
転の最適化やフレキシブル化の方向に移行しつつある現
在であっても、プラントのフィードバック制御を行うと
きには必要不可欠な制御方式であると言える。
転の最適化やフレキシブル化の方向に移行しつつある現
在であっても、プラントのフィードバック制御を行うと
きには必要不可欠な制御方式であると言える。
【０００３】ＰＩＤ制御の基本式は、偏差に比例する出
力を出すＰ（比例）演算動作と、偏差の積分に比例する
出力を出すＩ（積分）演算動作と、偏差の微分に比例す
る出力を出すＤ（微分）演算動作との和で表すことがで
きる。
力を出すＰ（比例）演算動作と、偏差の積分に比例する
出力を出すＩ（積分）演算動作と、偏差の微分に比例す
る出力を出すＤ（微分）演算動作との和で表すことがで
きる。
【０００４】そこで、これらＰＩＤ演算動作における演
算式を伝達関数の形で表せば、下式のようになる。 Ｃ(s) ＝｛ＭＶ(s) ／Ｅ(s) ｝ ＝ＫP ｛１＋１／（ＴI ・ｓ）＋（ＴD ・ｓ）／（１＋ηＴD ・ｓ）｝ ……… （１） 但し、Ｃ(s) ：ＰＩＤの伝達関数、ＭＶ(s) ：操作量、
Ｅ(s) ：偏差、ＫP ：比例ゲイン、ＴI ：積分時間、Ｔ
D ：微分時間、ｓ：ラプラス演算子、１／η：微分ゲイ
ンである。この（１）式を制御演算周期△ｔごとに変化
するデータを用いて速度形ディジタル演算式で表すと、
（２）式および（３）式のようになる。
算式を伝達関数の形で表せば、下式のようになる。 Ｃ(s) ＝｛ＭＶ(s) ／Ｅ(s) ｝ ＝ＫP ｛１＋１／（ＴI ・ｓ）＋（ＴD ・ｓ）／（１＋ηＴD ・ｓ）｝ ……… （１） 但し、Ｃ(s) ：ＰＩＤの伝達関数、ＭＶ(s) ：操作量、
Ｅ(s) ：偏差、ＫP ：比例ゲイン、ＴI ：積分時間、Ｔ
D ：微分時間、ｓ：ラプラス演算子、１／η：微分ゲイ
ンである。この（１）式を制御演算周期△ｔごとに変化
するデータを用いて速度形ディジタル演算式で表すと、
（２）式および（３）式のようになる。
【０００５】
【数１】
【０００６】ここで、ＭＶn ：現時点の操作量、ＭＶ
n-1 ：前回の制御演算周期時点の操作量、△ＭＶn ：前
回から現時点までの操作量の変化分、ｅn ：現時点の偏
差、ｅn-1 ：前回の制御演算周期時点の偏差、Ｄn ：現
時点の微分出力、Ｄn-1 ：前回の制御演算周期時点の微
分出力、△Ｄn ：前回から現時点までの微分出力の変化
分である。そのうち、前記（３）式の微分演算項の中の
実効微分ゲインβは、 β＝ＴD ／（△ｔ＋ηＴD ） ……… （４） で表せる。
n-1 ：前回の制御演算周期時点の操作量、△ＭＶn ：前
回から現時点までの操作量の変化分、ｅn ：現時点の偏
差、ｅn-1 ：前回の制御演算周期時点の偏差、Ｄn ：現
時点の微分出力、Ｄn-1 ：前回の制御演算周期時点の微
分出力、△Ｄn ：前回から現時点までの微分出力の変化
分である。そのうち、前記（３）式の微分演算項の中の
実効微分ゲインβは、 β＝ＴD ／（△ｔ＋ηＴD ） ……… （４） で表せる。
【０００７】図４は前記（２）式および（３）式を用い
た従来のディジタルＰＩＤ制御装置の構成を示す図であ
る。この制御装置は、目標値ＳＶn と制御量ＰＶn とを
偏差演算手段１に導き、ここで偏差ｅn ＝ＳＶn −ＰＶ
n を求めた後、速度形比例演算手段２、速度形積分演算
手段３および速度形微分演算手段４に送出する。この速
度形比例演算手段２は、 △Ｐn ＝ｅn −ｅn-1 なる演算を行い、また速度形積分演算手段３では、 △Ｉn ＝（△ｔ／ＴI ）・ｅｎ なる演算を行い、また速度形微分演算手段４では、前記
（（３）式に基づく演算を行って△Ｄｎ を求める。
た従来のディジタルＰＩＤ制御装置の構成を示す図であ
る。この制御装置は、目標値ＳＶn と制御量ＰＶn とを
偏差演算手段１に導き、ここで偏差ｅn ＝ＳＶn −ＰＶ
n を求めた後、速度形比例演算手段２、速度形積分演算
手段３および速度形微分演算手段４に送出する。この速
度形比例演算手段２は、 △Ｐn ＝ｅn −ｅn-1 なる演算を行い、また速度形積分演算手段３では、 △Ｉn ＝（△ｔ／ＴI ）・ｅｎ なる演算を行い、また速度形微分演算手段４では、前記
（（３）式に基づく演算を行って△Ｄｎ を求める。
【０００８】そして、各演算手段２〜４により求めた演
算出力を加算手段５に導いて加算合成した後、比例ゲイ
ン手段６で比例ゲインＫP を乗ずることにより、前回か
ら現時点までの操作量の変化分△ＭＶn ，つまり △ＭＶn ＝Ｋp （△Ｐn ＋△Ｉn ＋△Ｄn ） ……… （５） なる速度形信号を求める。
算出力を加算手段５に導いて加算合成した後、比例ゲイ
ン手段６で比例ゲインＫP を乗ずることにより、前回か
ら現時点までの操作量の変化分△ＭＶn ，つまり △ＭＶn ＝Ｋp （△Ｐn ＋△Ｉn ＋△Ｄn ） ……… （５） なる速度形信号を求める。
【０００９】しかる後、このようにして得られた操作量
の変化分△ＭＶn を速度形／位置形信号変換手段７に印
加し、前回時点での操作量ＭＶn-1 に今回制御周期時点
で得られた操作量の変化分△ＭＶn とを用いて、 ＭＶn ＝ＭＶn-1 ＋△ＭＶn なる演算を行って現時点の位置形操作量ＭＶn を求め、
この位置形操作量ＭＶnを制御対象８に印加する。
の変化分△ＭＶn を速度形／位置形信号変換手段７に印
加し、前回時点での操作量ＭＶn-1 に今回制御周期時点
で得られた操作量の変化分△ＭＶn とを用いて、 ＭＶn ＝ＭＶn-1 ＋△ＭＶn なる演算を行って現時点の位置形操作量ＭＶn を求め、
この位置形操作量ＭＶnを制御対象８に印加する。
【００１０】そして、この制御対象８に対する制御結果
を制御量検出手段９にて制御量ＰＶn として検出し、当
該制御量ＰＶn が目標値ＳＶn と等しくなるように、つ
まり偏差ｅn ＝ＳＶn −ＰＶn が零となるように制御す
るものである。
を制御量検出手段９にて制御量ＰＶn として検出し、当
該制御量ＰＶn が目標値ＳＶn と等しくなるように、つ
まり偏差ｅn ＝ＳＶn −ＰＶn が零となるように制御す
るものである。
【００１１】ところで、ＰＩＤ制御演算方式のうち、ア
ナログ演算方式の場合には連続的であるのに対し、ディ
ジタル演算方式の場合には不連続データを用いて一定の
制御演算周期ごとにＰＩＤ演算を行うことになる。しか
も、このＰＩＤディジタル演算方式の中で最も不連続演
算の影響を受けるのは、急俊な変化を取り扱う微分演算
であると言える。つまり、アナログ演算方式の場合には
連続的変化の微分出力波形が得られるが、ディジタル演
算方式の場合には制御演算周期が大きくなればなる程、
各制御演算周期ごとに前回制御演算周期時点とは異なる
大きな変化の微分出力が得られる。
ナログ演算方式の場合には連続的であるのに対し、ディ
ジタル演算方式の場合には不連続データを用いて一定の
制御演算周期ごとにＰＩＤ演算を行うことになる。しか
も、このＰＩＤディジタル演算方式の中で最も不連続演
算の影響を受けるのは、急俊な変化を取り扱う微分演算
であると言える。つまり、アナログ演算方式の場合には
連続的変化の微分出力波形が得られるが、ディジタル演
算方式の場合には制御演算周期が大きくなればなる程、
各制御演算周期ごとに前回制御演算周期時点とは異なる
大きな変化の微分出力が得られる。
【００１２】そこで、微分演算は、制御演算周期△ｔの
大小により、どの様な影響を受けるかについて考えてみ
る。今、アナログ演算方式の場合、微分の単位ステップ
入力時の微分制御演算出力の大きさ，つまり微分ゲイン
ＫA は、前記（１）式の微分演算項から、
大小により、どの様な影響を受けるかについて考えてみ
る。今、アナログ演算方式の場合、微分の単位ステップ
入力時の微分制御演算出力の大きさ，つまり微分ゲイン
ＫA は、前記（１）式の微分演算項から、
【００１３】
【数２】 なる演算式で求めることができる。
【００１４】一方、ディジタル演算方式の場合、微分ゲ
インＫD は、前記（３）式のβに相当するので、 ＫD ＝ＴD ／（△ｔ＋ηＴD ） ……… （７） となる。
インＫD は、前記（３）式のβに相当するので、 ＫD ＝ＴD ／（△ｔ＋ηＴD ） ……… （７） となる。
【００１５】従って、この（７）式のディジタル演算方
式の微分ゲインＫD について△ｔ→０とすると、前記
（６）式と同じ値となる。しかし、ディジタル演算方式
は、一般に△ｔ≠０となるので、制御演算周期△ｔの影
響を受けることになる。その結果、△ｔ《ηＴD の関係
が成立するとき、ほぼアナログ演算方式を適用できる
が、現在使用されているディジタル調節計では、制御演
算周期△ｔの大きさを無視できない場合も多々ある。
式の微分ゲインＫD について△ｔ→０とすると、前記
（６）式と同じ値となる。しかし、ディジタル演算方式
は、一般に△ｔ≠０となるので、制御演算周期△ｔの影
響を受けることになる。その結果、△ｔ《ηＴD の関係
が成立するとき、ほぼアナログ演算方式を適用できる
が、現在使用されているディジタル調節計では、制御演
算周期△ｔの大きさを無視できない場合も多々ある。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】従って、以上のように
従来のディジタルＰＩＤ制御装置においては、制御演算
周期△ｔの大きさによって微分動作が大きく影響を受
け、それに伴って制御応答が大きく異なってくる。その
結果、従来装置では、次のような問題点が指摘されてい
る。 （１） アナログ式調節計や制御演算周期△ｔの異なる
ディジタル制御装置に変更しようとしたとき、ＰＩＤパ
ラメータをそのまま適用できず、再度微分時間をチュー
ニングする必要があること。 （２） 微分時間については、ＰＩＤパラメータ調整時
にジーグラ・ニコルス法やＣＨＲ法（実戦ディジタル制
御技術，発行所 工業技術社，広井和男著，１９９２年
１０月１日発行）などの一般調整公式が適用できないこ
とから、個々に試行錯誤を繰り返しながらＰＩＤパラメ
ータの調整作業を行っており、非常に時間がかかるだけ
でなく、その調整作業の間プラントをムダに運転し、経
済的な損失が大きい。 （３） シミュレーションなどもディジタルＰＩＤ制御
装置の制御演算周期△ｔを一致させた場合の結果でない
と利用できない。
従来のディジタルＰＩＤ制御装置においては、制御演算
周期△ｔの大きさによって微分動作が大きく影響を受
け、それに伴って制御応答が大きく異なってくる。その
結果、従来装置では、次のような問題点が指摘されてい
る。 （１） アナログ式調節計や制御演算周期△ｔの異なる
ディジタル制御装置に変更しようとしたとき、ＰＩＤパ
ラメータをそのまま適用できず、再度微分時間をチュー
ニングする必要があること。 （２） 微分時間については、ＰＩＤパラメータ調整時
にジーグラ・ニコルス法やＣＨＲ法（実戦ディジタル制
御技術，発行所 工業技術社，広井和男著，１９９２年
１０月１日発行）などの一般調整公式が適用できないこ
とから、個々に試行錯誤を繰り返しながらＰＩＤパラメ
ータの調整作業を行っており、非常に時間がかかるだけ
でなく、その調整作業の間プラントをムダに運転し、経
済的な損失が大きい。 （３） シミュレーションなどもディジタルＰＩＤ制御
装置の制御演算周期△ｔを一致させた場合の結果でない
と利用できない。
【００１７】このように従来のディジタルＰＩＤ制御装
置は、種々の問題点をもっていることから、微分動作の
機能を備えていながら、実際には微分演算を行わずに使
用しているのが現状である。
置は、種々の問題点をもっていることから、微分動作の
機能を備えていながら、実際には微分演算を行わずに使
用しているのが現状である。
【００１８】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、制御演算周期の変化に応じて微分演算動作を容易に
修正可能とするディジタルＰＩＤ制御装置を提供するこ
とを目的とする。また、本発明の他の発明は、制御演算
周期の変化があっても制御性の改善を図るディジタルＰ
ＩＤ制御装置を提供することにある。
で、制御演算周期の変化に応じて微分演算動作を容易に
修正可能とするディジタルＰＩＤ制御装置を提供するこ
とを目的とする。また、本発明の他の発明は、制御演算
周期の変化があっても制御性の改善を図るディジタルＰ
ＩＤ制御装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項に対応する発明は、制御対象からの制御量と
当該制御量の目標値との偏差に対してディジタルＰＩ
（Ｐ：比例，Ｉ：積分）演算を実行し、また前記偏差ま
たは前記制御量に対して制御演算周期および微分時間を
用いてディジタルＤ（Ｄ：微分）演算を実行し、これら
演算出力を合成して操作信号として前記制御対象に印加
するディジタルＰＩＤ制御装置において、制御演算周期
△ｔの変化に対し、予め制御演算周期△ｔ0 で最適調整
された微分時間ＴD0を用いて微分演算修正係数ρを求め
る修正係数演算手段と、この演算手段によって求めた微
分演算修正係数ρを用いて Ｄn ＝Ｄn-1 ＋｛ＴD0／（△ｔ＋ηＴD0）｝（ｅn −ｅn-1 ） −ρ｛△ｔ／（△ｔ＋ηＴD0）｝Ｄn-1 …… （８） なる演算式により前記制御演算周期△ｔの変化に応じた
微分演算出力Ｄn を求める速度形微分演算手段とを設け
たディジタルＰＩＤ制御装置である。
に、請求項に対応する発明は、制御対象からの制御量と
当該制御量の目標値との偏差に対してディジタルＰＩ
（Ｐ：比例，Ｉ：積分）演算を実行し、また前記偏差ま
たは前記制御量に対して制御演算周期および微分時間を
用いてディジタルＤ（Ｄ：微分）演算を実行し、これら
演算出力を合成して操作信号として前記制御対象に印加
するディジタルＰＩＤ制御装置において、制御演算周期
△ｔの変化に対し、予め制御演算周期△ｔ0 で最適調整
された微分時間ＴD0を用いて微分演算修正係数ρを求め
る修正係数演算手段と、この演算手段によって求めた微
分演算修正係数ρを用いて Ｄn ＝Ｄn-1 ＋｛ＴD0／（△ｔ＋ηＴD0）｝（ｅn −ｅn-1 ） −ρ｛△ｔ／（△ｔ＋ηＴD0）｝Ｄn-1 …… （８） なる演算式により前記制御演算周期△ｔの変化に応じた
微分演算出力Ｄn を求める速度形微分演算手段とを設け
たディジタルＰＩＤ制御装置である。
【００２０】但し、上式においてＤn ：現時点の微分演
算出力、Ｄn-1 ：前回の制御演算周期時点の微分演算出
力、ｅn ：現時点の偏差、ｅn-1 ：前回の制御演算周期
時点の偏差、１／η：微分ゲイン、ρ：微分演算修正係
数（＝ρ（△ｔ−△ｔ0 ）：△ｔ−△ｔ0 の関数）であ
る。
算出力、Ｄn-1 ：前回の制御演算周期時点の微分演算出
力、ｅn ：現時点の偏差、ｅn-1 ：前回の制御演算周期
時点の偏差、１／η：微分ゲイン、ρ：微分演算修正係
数（＝ρ（△ｔ−△ｔ0 ）：△ｔ−△ｔ0 の関数）であ
る。
【００２１】なお、制御演算周期△ｔが変化したとき
に、前記（８）式において用いるべき微分演算修正係数
ρとしては、 ρ＝１＋Ａ｛（△ｔ−△ｔ0 ）／ηＴD0｝ （但し、Ａ：係数）… （９） または ρ＝１＋Ｂ｛（△ｔ−△ｔ0 ）／ηＴD0｝ ＋Ｃ｛（△ｔ−△ｔ0 ）／ηＴD0｝2 （但し、Ｂ，Ｃ：係数） … （１０） なる演算式により求めるものである。
に、前記（８）式において用いるべき微分演算修正係数
ρとしては、 ρ＝１＋Ａ｛（△ｔ−△ｔ0 ）／ηＴD0｝ （但し、Ａ：係数）… （９） または ρ＝１＋Ｂ｛（△ｔ−△ｔ0 ）／ηＴD0｝ ＋Ｃ｛（△ｔ−△ｔ0 ）／ηＴD0｝2 （但し、Ｂ，Ｃ：係数） … （１０） なる演算式により求めるものである。
【００２２】
【作用】従って、請求項に対応する発明は、以上のよう
な手段を講じたことにより、装置設置時または定期点検
時に制御演算周期△ｔ0 で最適調整を行って微分時間Ｔ
D0を決定するが、その後、装置変更その他のリプレース
によって制御演算周期が△ｔ0 から△ｔに変化したと
き、微分時間ＴD0および予め定められた係数Ａまたは
Ｂ，Ｃを用いて微分演算修正係数ρを求めた後、この修
正係数ρを用いて前記（８）式に基づいて微分演算出力
を得るようにしたので、制御演算周期の変化に際して再
チューニングする必要がなく、また当該変化後の制御演
算周期に適した微分項の演算を行うことができ、よって
制御性を向上でき、ディジタルＰＩＤ制御装置の微分演
算をを効率的に活用することができる。
な手段を講じたことにより、装置設置時または定期点検
時に制御演算周期△ｔ0 で最適調整を行って微分時間Ｔ
D0を決定するが、その後、装置変更その他のリプレース
によって制御演算周期が△ｔ0 から△ｔに変化したと
き、微分時間ＴD0および予め定められた係数Ａまたは
Ｂ，Ｃを用いて微分演算修正係数ρを求めた後、この修
正係数ρを用いて前記（８）式に基づいて微分演算出力
を得るようにしたので、制御演算周期の変化に際して再
チューニングする必要がなく、また当該変化後の制御演
算周期に適した微分項の演算を行うことができ、よって
制御性を向上でき、ディジタルＰＩＤ制御装置の微分演
算をを効率的に活用することができる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明装置の実施例について図面を参
照して説明する。図１は本発明に係わるディジタルＰＩ
Ｄ制御装置の一実施例を示す構成図である。なお、同図
において図４と同一部分には同一符号を付し、特に本装
置で改良された構成部分について説明する。
照して説明する。図１は本発明に係わるディジタルＰＩ
Ｄ制御装置の一実施例を示す構成図である。なお、同図
において図４と同一部分には同一符号を付し、特に本装
置で改良された構成部分について説明する。
【００２４】すなわち、本発明に係わる制御装置は、新
たに修正係数演算手段１１と改良された速度形微分演算
手段１２を設けたことにある。この修正係数演算手段１
１は、制御演算周期が△ｔ0 から△ｔに変化したとき、
予め定めた係数ＡまたはＢ，Ｃ、装置設置時，定期点検
時等のときに制御演算周期△ｔ0 で最適調整された微分
時間ＴD0、制御演算周期△ｔ0 ，△ｔ等を用いて下記式
により、微分演算修正係数ρを求めて速度形微分演算手
段１２に送出する。
たに修正係数演算手段１１と改良された速度形微分演算
手段１２を設けたことにある。この修正係数演算手段１
１は、制御演算周期が△ｔ0 から△ｔに変化したとき、
予め定めた係数ＡまたはＢ，Ｃ、装置設置時，定期点検
時等のときに制御演算周期△ｔ0 で最適調整された微分
時間ＴD0、制御演算周期△ｔ0 ，△ｔ等を用いて下記式
により、微分演算修正係数ρを求めて速度形微分演算手
段１２に送出する。
【００２５】 ρ＝１＋Ａ｛（△ｔ−△ｔ0 ）／ηＴD0｝ ……… （１１） ρ＝１＋Ｂ｛（△ｔ−△ｔ0 ）／ηＴD0｝ ＋Ｃ｛（△ｔ−△ｔ0 ）／ηＴD0｝2 ……… （１２） 但し、Ａ，Ｂ，Ｃ：係数である。
【００２６】前記速度形微分演算手段１２は、微分演算
修正係数演算手段１１から微分演算修正係数ρを受ける
と、変化後の制御演算周期△ｔ、微分時間ＴD0を用い
て、 Ｄn ＝Ｄn-1 ＋｛ＴD0／（△ｔ＋ηＴD0）｝（ｅn −ｅn-1 ） −ρ｛△ｔ／（△ｔ＋ηＴD0）｝Ｄn-1 ……… （１３） なる演算式により、微分項である現時点の微分演算出力
Ｄn を求める。
修正係数演算手段１１から微分演算修正係数ρを受ける
と、変化後の制御演算周期△ｔ、微分時間ＴD0を用い
て、 Ｄn ＝Ｄn-1 ＋｛ＴD0／（△ｔ＋ηＴD0）｝（ｅn −ｅn-1 ） −ρ｛△ｔ／（△ｔ＋ηＴD0）｝Ｄn-1 ……… （１３） なる演算式により、微分項である現時点の微分演算出力
Ｄn を求める。
【００２７】ここで、Ｄn-1 ：前回の制御演算周期時点
の微分演算出力、ｅn ：現時点の偏差、ｅn-1 ：前回の
制御演算周期時点の偏差、１／η：微分ゲイン、ρ：微
分演算修正係数（＝ρ（△ｔ−△ｔ0 ）：△ｔ−△ｔ0
の関数）である。
の微分演算出力、ｅn ：現時点の偏差、ｅn-1 ：前回の
制御演算周期時点の偏差、１／η：微分ゲイン、ρ：微
分演算修正係数（＝ρ（△ｔ−△ｔ0 ）：△ｔ−△ｔ0
の関数）である。
【００２８】そこで、以上のような微分演算出力Ｄn を
求めるための演算式としては、制御演算周期△ｔによっ
て微分ゲインが変わることに着目し、前記（３）式とシ
ミュレーション結果とから、微分演算修正係数ρを定め
るとともに前記（１３）式の演算式を得るものである。
求めるための演算式としては、制御演算周期△ｔによっ
て微分ゲインが変わることに着目し、前記（３）式とシ
ミュレーション結果とから、微分演算修正係数ρを定め
るとともに前記（１３）式の演算式を得るものである。
【００２９】なお、係数Ａはシミュレーションによって
線形の１次近似となるようにしたときのシミュレーショ
ン結果の最良条件で決まる値であり、また係数Ｂ，Ｃは
同じくシミュレーションによって非線形の２次近似とな
るようにしたときのシミュレーション結果の最良条件で
決まる値である。
線形の１次近似となるようにしたときのシミュレーショ
ン結果の最良条件で決まる値であり、また係数Ｂ，Ｃは
同じくシミュレーションによって非線形の２次近似とな
るようにしたときのシミュレーション結果の最良条件で
決まる値である。
【００３０】なお、微分演算出力Ｄn の演算式として、
下記する（１４）式および（１５）式も考えられるが、
シミュレーション結果から制御演算周期△ｔの変化に対
する補正の演算式として効果が少ないことが確認され
た。
下記する（１４）式および（１５）式も考えられるが、
シミュレーション結果から制御演算周期△ｔの変化に対
する補正の演算式として効果が少ないことが確認され
た。
【００３１】 Ｄn ＝Ｄn-1 ＋ρ1 ［｛ＴD0／（△ｔ＋ηＴD0）｝（ｅn −ｅn-1 ） −｛△ｔ／（△ｔ＋ηＴD0）｝Ｄn-1 ］ ……… （１４） Ｄn ＝Ｄn-1 ＋ρ2 ｛ＴD0／（△ｔ＋ηＴD0）｝（ｅn −ｅn-1 ） −｛△ｔ／（△ｔ＋ηＴD0）｝Ｄn-1 ……… （１５） 因みに、制御演算周期△ｔが変化したときのシミュレー
ション結果について図２および図３を参照して説明す
る。
ション結果について図２および図３を参照して説明す
る。
【００３２】図２は制御応答性を示す図であって、応答
の条件は、制御対象の伝達関数Ｇ(s) ＝ｅ-2s ／（１＋
５ｓ）に対し、△ｔ0 ＝０．０１ｓｅｃ、η＝０．１の
とき、ＰＩＤパラメータの最適値として比例ゲインＫp
＝３．０４、ＴI ＝３．２４ｓｅｃ、ＴD ＝０．７６７
９ｓｅｃが得られる。そして、種々の制御演算周期△ｔ
に対する制御性を考慮しながらシミュレーションにより
微分演算修正係数ρを求めると、次のような演算式が得
られる。
の条件は、制御対象の伝達関数Ｇ(s) ＝ｅ-2s ／（１＋
５ｓ）に対し、△ｔ0 ＝０．０１ｓｅｃ、η＝０．１の
とき、ＰＩＤパラメータの最適値として比例ゲインＫp
＝３．０４、ＴI ＝３．２４ｓｅｃ、ＴD ＝０．７６７
９ｓｅｃが得られる。そして、種々の制御演算周期△ｔ
に対する制御性を考慮しながらシミュレーションにより
微分演算修正係数ρを求めると、次のような演算式が得
られる。
【００３３】 ρ＝１＋０．０２６１７｛（△ｔ−△ｔ0 ）／ηＴD0｝ …… （１６） 従って、このシミュレーションによる線形の１次近似に
よって係数Ａ＝０．０２６１７が最良条件として得られ
る。
よって係数Ａ＝０．０２６１７が最良条件として得られ
る。
【００３４】そして、制御演算周期△ｔの変化に対し、
従来技術によるρ＝１固定の場合の制御性評価関数ＩＴ
ＡＥ（＝ｔ・ｅｄｔ）と前記（１６）式によって求めた
微分演算修正係数ρを用いたときの制御性評価関数ＩＴ
ＡＥとを比較すると、図３に示すような結果が得られ
る。つまり、同図から明らかなように、△ｔ＝０．４ｓ
ｅｃのとき、本装置は従来装置に較べて約１０％程度改
善することができる。
従来技術によるρ＝１固定の場合の制御性評価関数ＩＴ
ＡＥ（＝ｔ・ｅｄｔ）と前記（１６）式によって求めた
微分演算修正係数ρを用いたときの制御性評価関数ＩＴ
ＡＥとを比較すると、図３に示すような結果が得られ
る。つまり、同図から明らかなように、△ｔ＝０．４ｓ
ｅｃのとき、本装置は従来装置に較べて約１０％程度改
善することができる。
【００３５】なお、従来装置の場合には設定値の変化や
外乱の変化に対して応答の乱れが大きく、整定時間もか
かるが、本発明装置の場合には図２に示すような制御応
答を示す。つまり、本発明装置は、設定値（目標値）Ｓ
Ｖの変化および外乱（Ｄ）の変化に対し、乱れが少な
く、制御応答性を向上できる。また、本発明装置の方が
ＰＶの行き過ぎ量および整定時間も良好である。
外乱の変化に対して応答の乱れが大きく、整定時間もか
かるが、本発明装置の場合には図２に示すような制御応
答を示す。つまり、本発明装置は、設定値（目標値）Ｓ
Ｖの変化および外乱（Ｄ）の変化に対し、乱れが少な
く、制御応答性を向上できる。また、本発明装置の方が
ＰＶの行き過ぎ量および整定時間も良好である。
【００３６】従って、以上のような実施例の構成によれ
ば、制御演算周期△ｔの変化に対し、既に制御演算周期
△ｔ0 で最適調整された微分時間ＴD0を用いて微分演算
修正係数ρを求めた後、（３）式である過去の速度形デ
ィジタル演算式やシミュレーション結果を考慮して補正
の演算式である前記（１３）式に基づいて微分演算出力
を得るので、制御演算周期の変化に対して制御性の悪化
を最小限に防止できる。しかも、制御演算周期の異なる
装置で求めた微分時間を設定しても、再チューニングの
必要性がなくなる。ディジタル演算の微分項は、本質的
に制御演算周期△ｔの影響を受けるが、本発明装置によ
れば制御演算周期△ｔに適した微分項演算を行うことが
でき、従来装置の問題点を解消し、ディジタルＰＩＤ制
御装置の微分演算を効率的に活用できる。
ば、制御演算周期△ｔの変化に対し、既に制御演算周期
△ｔ0 で最適調整された微分時間ＴD0を用いて微分演算
修正係数ρを求めた後、（３）式である過去の速度形デ
ィジタル演算式やシミュレーション結果を考慮して補正
の演算式である前記（１３）式に基づいて微分演算出力
を得るので、制御演算周期の変化に対して制御性の悪化
を最小限に防止できる。しかも、制御演算周期の異なる
装置で求めた微分時間を設定しても、再チューニングの
必要性がなくなる。ディジタル演算の微分項は、本質的
に制御演算周期△ｔの影響を受けるが、本発明装置によ
れば制御演算周期△ｔに適した微分項演算を行うことが
でき、従来装置の問題点を解消し、ディジタルＰＩＤ制
御装置の微分演算を効率的に活用できる。
【００３７】特に、ディジタルＰＩＤ制御装置は、プラ
ント制御に多用されているので、その工業的意義が非常
に大きなものがある。なお、上記実施例では、速度形微
分演算手段１２が偏差に基づいて微分演算動作を行うよ
うにしたが、例えば偏差に代えて制御量ＰＶn を直接取
り込んで微分動作演算を行う，いわゆる測定値微分先行
形のものでもよい。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。
ント制御に多用されているので、その工業的意義が非常
に大きなものがある。なお、上記実施例では、速度形微
分演算手段１２が偏差に基づいて微分演算動作を行うよ
うにしたが、例えば偏差に代えて制御量ＰＶn を直接取
り込んで微分動作演算を行う，いわゆる測定値微分先行
形のものでもよい。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。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、制
御演算周期の変化に対して、微分演算を容易に修正で
き、よって制御性を大幅に改善できる。
御演算周期の変化に対して、微分演算を容易に修正で
き、よって制御性を大幅に改善できる。
【図１】本発明に係わるディジタルＰＩＤ制御装置の一
実施例を示す構成図。
実施例を示す構成図。
【図２】本発明装置の制御応答性を示す図。
【図３】従来装置と本発明装置との制御性評価関数の比
較図。
較図。
【図４】従来装置の構成を示す図。
２…速度形比例演算手段、３…速度形積分演算手段、５
…加算手段、６…比例ゲイン手段、７…速度形／位置形
信号変換手段、８…制御対象、９…制御量検出手段、１
１…微分演算修正係数演算手段、１２…速度形微分演算
手段。
…加算手段、６…比例ゲイン手段、７…速度形／位置形
信号変換手段、８…制御対象、９…制御量検出手段、１
１…微分演算修正係数演算手段、１２…速度形微分演算
手段。
Claims (3)
- 【請求項１】 制御対象からの制御量と当該制御量の目
標値との偏差に対してディジタルＰＩ（Ｐ：比例，Ｉ：
積分）演算を実行し、また前記偏差または前記制御量に
対して制御演算周期および微分時間を用いてディジタル
Ｄ（Ｄ：微分）演算を実行し、これら演算出力を合成し
て操作信号として前記制御対象に印加するディジタルＰ
ＩＤ制御装置において、 制御演算周期△ｔの変化に対し、予め制御演算周期△ｔ
0 で最適調整された微分時間ＴD0を用いて微分演算修正
係数ρを求める修正係数演算手段と、 この演算手段によって求めた微分演算修正係数ρを用い
て下式により前記制御演算周期△ｔの変化に応じた微分
演算出力Ｄn を求める速度形微分演算手段と、 を備えたことを特徴とするディジタルＰＩＤ制御装置。 Ｄn ＝Ｄn-1 ＋｛ＴD0／（△ｔ＋ηＴD0）｝（ｅn −ｅ
n-1 ）−ρ｛△ｔ／（△ｔ＋ηＴD0）｝Ｄn-1 但し、Ｄn ：現時点の微分演算出力、Ｄn-1 ：前回の制
御演算周期時点の微分演算出力、ｅn ：現時点の偏差、
ｅn-1 ：前回の制御演算周期時点の偏差、１／η：微分
ゲイン、ρ：微分演算修正係数（＝ρ（△ｔ−△ｔ
0 ）：△ｔ−△ｔ0の関数） - 【請求項２】 制御演算周期△ｔが変化したとき、微分
演算修正係数ρは、 ρ＝１＋Ａ｛（△ｔ−△ｔ0 ）／ηＴD0｝ （但し、
Ａ：係数） なる演算によって求めることを特徴とする請求項１記載
のディジタルＰＩＤ制御装置。 - 【請求項３】 制御演算周期△ｔが変化したとき、微分
演算修正係数ρは、 ρ＝１＋Ｂ｛（△ｔ−△ｔ0 ）／ηＴD0｝＋Ｃ｛（△ｔ
−△ｔ0 ）／ηＴD0｝2 （但し、Ｂ，Ｃ：係数） なる演算によって求めることを特徴とする請求項１記載
のディジタルＰＩＤ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21478094A JPH0876804A (ja) | 1994-09-08 | 1994-09-08 | ディジタルｐｉｄ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21478094A JPH0876804A (ja) | 1994-09-08 | 1994-09-08 | ディジタルｐｉｄ制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0876804A true JPH0876804A (ja) | 1996-03-22 |
Family
ID=16661418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21478094A Pending JPH0876804A (ja) | 1994-09-08 | 1994-09-08 | ディジタルｐｉｄ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0876804A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0750236A3 (en) * | 1995-06-20 | 1997-09-17 | Toshiba Kk | Digital PID control device |
| CN112532054A (zh) * | 2020-11-12 | 2021-03-19 | 苏州浪潮智能科技有限公司 | 一种自动调整电压调整器的系统、方法及介质 |
-
1994
- 1994-09-08 JP JP21478094A patent/JPH0876804A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0750236A3 (en) * | 1995-06-20 | 1997-09-17 | Toshiba Kk | Digital PID control device |
| US5745362A (en) * | 1995-06-20 | 1998-04-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Digital PID control apparatus |
| CN112532054A (zh) * | 2020-11-12 | 2021-03-19 | 苏州浪潮智能科技有限公司 | 一种自动调整电压调整器的系统、方法及介质 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0710901B1 (en) | Multivariable nonlinear process controller | |
| JP3185857B2 (ja) | モータ制御装置 | |
| CN1170463A (zh) | 控制停滞时间显著过程等过程的可变前景预测器 | |
| US4893068A (en) | Digital servo employing switch mode lead/lag integrator | |
| US7224141B2 (en) | Position controller of motor | |
| JP3864781B2 (ja) | 温度調節器 | |
| KR0135586B1 (ko) | 프로세스제어방법 및 그 장치 | |
| JP2010033172A (ja) | フィードフォワード信号を用いたディジタルサーボ制御装置 | |
| US7190140B2 (en) | Sliding mode controller position control device | |
| JPH03289385A (ja) | モータ制御のゲイン調整方法 | |
| JP5271853B2 (ja) | フィードバック制御装置とフィードバック制御方法 | |
| CN109143849B (zh) | 伺服控制装置、伺服控制方法及伺服控制系统 | |
| JPH0876804A (ja) | ディジタルｐｉｄ制御装置 | |
| JP4982905B2 (ja) | 制御方法および制御装置 | |
| US6920362B2 (en) | Control apparatus | |
| JP3224941B2 (ja) | ディジタルｐｉｄ制御装置 | |
| JP4636271B2 (ja) | サーボ制御装置とその調整方法 | |
| JP3340923B2 (ja) | Ｓａｃコントローラ | |
| JPH0816205A (ja) | サーボ制御システム及びそのチューニング方法 | |
| WO2005062138A1 (ja) | 制御演算装置 | |
| JPH0535306A (ja) | むだ時間補償制御装置 | |
| JP3234109B2 (ja) | プロセス制御装置 | |
| JPH04326402A (ja) | ファジィ制御装置 | |
| JP2000029534A (ja) | 制御装置 | |
| JP2003274684A (ja) | サーボ制御装置 |