JPS6144323B2

JPS6144323B2 -

Info

Publication number: JPS6144323B2
Application number: JP618381A
Authority: JP
Inventors: Akira Taniguchi
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-01-19
Filing date: 1981-01-19
Publication date: 1986-10-02
Also published as: JPS57120104A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、パルス出力形調節計に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a pulse output type controller.

このパルス出力形調節計は、例えば火力、水
力、原子力発電所の計装システムにおいて、流量
等のフイードバツク制御において調節部として用
いるのに適したもので、被制御量の目標値と測定
値との偏差に比例した幅のパルスを形成して、操
作部に送るものである。操作部には、積分特性を
持つモータバルブが使用されることがある。モー
タバルブは起動時には大電流を必要とし、ある一
定時間幅未満の通電では起動トルクに達せず、起
動しないという特性を持つている。従つて、モー
タバルブを頻繁にオン・オフすると焼きつきを生
ずるおそれがある。また、モータバルブと調節計
との間にモータバルブ駆動用リレーが挿入されて
いる場合には、該リレーにも焼きつきが生ずると
いう問題がある。そこで、頻繁なオン・オフを避
けるため、最小パルス幅を設定することとしてい
る。 This pulse output type controller is suitable for use as a regulator in feedback control of flow rate, etc., in instrumentation systems for thermal, hydraulic, and nuclear power plants, and is used to adjust the target value and measured value of the controlled variable. It forms a pulse with a width proportional to the deviation and sends it to the operating section. A motor valve with integral characteristics is sometimes used in the operating section. Motor valves require a large amount of current when starting up, and have the characteristic that if the current is applied for less than a certain period of time, the starting torque will not be reached and the valve will not start. Therefore, frequent turning on and off of the motor valve may cause burn-in. Further, when a motor valve driving relay is inserted between the motor valve and the controller, there is a problem that the relay also burns out. Therefore, in order to avoid frequent turning on and off, a minimum pulse width is set.

第１図は、従来の調節計の一部を示したもので
ある。端子１には目標値SVと測定値PVとの偏差
PV−SV（第３図ｂ）が供給される。不感帯回路
２は入力される偏差PV−SVの絶対値が所定値Ｗ
（第３図ｂ）より小さいとき、即ち、不感帯２Ｗ
以内にあるときには、零信号を出力し、該所定値
よりも大きいときにはその入力偏差をそのまま通
電させる。従つて、不感帯回路２の出力は、偏差
が不感帯内にある限り、零である。不感帯回路２
の出力は変換回路３に与えられる。変換回路３は
各サンプリング時刻Ｔ_s（第３図ａ）に零レベル
からの上昇を開始するのこぎり波ST（第３図
ｃ）と不感帯回路２の出力とを比較し、各サンプ
リング時刻Ｔ_sから、のこぎり波STが不感帯回路
２の出力を上まわる時刻までの幅を有するパルス
をその出力端子３ａから出力する（第３図ｄ）。
変換回路３の出力端子３ａの出力パルスの幅は、
入力がゆるやかに変化するものである限り、入力
の大きさに略比例する。変換回路３の出力端子３
ａの出力はワンシヨツト回路４に供給される。ワ
ンシヨツト回路４は、入力パルスとともに立上
り、それから所定時間後に立下るパルスを発生す
る（第３図ｅ）。オア回路５は変換回路３からの
出力とワンシヨツト回路４からのパルスとの論理
和をとつて出力する（第３図ｆ）。オア回路５の
出力は端子６を介して図示しない操作部に送られ
る。この結果、端子６に現われるパルスの幅は端
子１に供給される偏差信号の大きさが所定値Ｗよ
り小さい範囲では零となり、所定値Ｗ以上でかつ
ワンシヨツト回路４のパルス幅に対応する大きさ
より小さい範囲ではワンシヨツト回路４のパルス
幅に等しく、ワンシヨツト回路４のパルス幅に対
応する大きさ以上の範囲ではその大きさに比例し
たものとなる。ワンシヨツト回路４によりパルス
の最小幅を定めるのは前記のように頻繁なオン・
オフを避けるためである。不感帯回路２を設けて
所定値より小さい大きさの偏差を無視することと
しているのは、ハンチング防止のためである。し
かるに上記の構成では、端子１に供給される信号
の大きさが、ワンシヨツト回路４のパルス幅に対
応する大きさよりも小さい範囲で、偏差とパルス
幅との比例関係がない。このため、偏差に比例し
ない幅のパルスが操作部に与えられることとな
り、オーバーシユート、アンダーシユートが繰返
され、ハンチングを起こすこととなる。また、サ
ンプリング時刻の直後であつて、のこぎり波が不
感帯レベルＷより小さい期間に第３図ｂに破線で
示すような外乱が入つたとすると、変換回路３の
出力に第３図ｄに波線で示すようなパルスが現わ
れる。これによりワンシヨツト回路４の出力に第
２図ｅに波線で示すような出力が現われる。この
パルスは前記のようにオア回路４を通つて操作部
に供給される。このように、第１図の装置では、
短いパルス幅の外乱がサンプル時刻に現われた場
合、その外乱に基き好ましくない操作量を与えて
しまうこととなる。従つて、外乱を多く含むプロ
セス制御系においては、上記の調節計では好まし
くない操作量のため常にハンチング状態にある。
このようなハンチングを防止するため不感帯幅を
拡げることが考えられるが、こうすると応答性が
悪くなり、制御精度が低下する。 FIG. 1 shows a part of a conventional controller. Terminal 1 shows the deviation between the target value SV and the measured value PV.
PV-SV (Figure 3b) is supplied. In the dead band circuit 2, the absolute value of the input deviation PV-SV is a predetermined value W.
(Fig. 3b) When smaller than 2W, that is, dead zone 2W
When the input deviation is within the predetermined value, a zero signal is output, and when it is larger than the predetermined value, the input deviation is directly applied. Therefore, the output of the dead band circuit 2 is zero as long as the deviation is within the dead band. Dead band circuit 2
The output of is given to the conversion circuit 3. The conversion circuit 3 compares the output of the dead band circuit 2 with the sawtooth wave ST (Fig. 3 c) that starts rising from the zero level at each sampling time T _s (Fig. 3 a), and calculates the output from the dead band circuit 2 from each sampling time T _s. , a pulse having a width up to the time when the sawtooth wave ST exceeds the output of the dead band circuit 2 is outputted from its output terminal 3a (FIG. 3d).
The width of the output pulse at the output terminal 3a of the conversion circuit 3 is
As long as the input changes slowly, it is approximately proportional to the magnitude of the input. Output terminal 3 of conversion circuit 3
The output of a is supplied to a one-shot circuit 4. The one-shot circuit 4 generates a pulse that rises with the input pulse and then falls after a predetermined time (FIG. 3e). The OR circuit 5 calculates the logical sum of the output from the conversion circuit 3 and the pulse from the one-shot circuit 4 and outputs the result (FIG. 3f). The output of the OR circuit 5 is sent to an operation section (not shown) via a terminal 6. As a result, the width of the pulse appearing at the terminal 6 becomes zero in the range where the magnitude of the deviation signal supplied to the terminal 1 is smaller than the predetermined value W, and when the magnitude is greater than the predetermined value W and corresponds to the pulse width of the one-shot circuit 4. In a small range, the pulse width is equal to the pulse width of the one-shot circuit 4, and in a range larger than the pulse width of the one-shot circuit 4, it is proportional to the pulse width. The one-shot circuit 4 determines the minimum width of the pulse due to frequent on-offs as described above.
This is to avoid turning it off. The reason why the dead band circuit 2 is provided to ignore deviations smaller than a predetermined value is to prevent hunting. However, in the above configuration, within a range where the magnitude of the signal supplied to the terminal 1 is smaller than the magnitude corresponding to the pulse width of the one-shot circuit 4, there is no proportional relationship between the deviation and the pulse width. For this reason, a pulse with a width that is not proportional to the deviation is applied to the operating section, and overshoot and undershoot are repeated, resulting in hunting. Furthermore, if a disturbance as shown by the broken line in FIG. 3b occurs immediately after the sampling time and during a period when the sawtooth wave is smaller than the dead band level W, then the output of the conversion circuit 3 is affected by the broken line in FIG. 3d. A pulse like the one shown appears. As a result, an output as shown by the broken line in FIG. 2e appears at the output of the one-shot circuit 4. This pulse is supplied to the operating section through the OR circuit 4 as described above. In this way, in the device shown in Figure 1,
If a disturbance with a short pulse width appears at the sample time, an undesirable manipulated variable will be given based on the disturbance. Therefore, in a process control system that includes many disturbances, the above-mentioned controller is always in a hunting state due to the undesirable operation amount.
In order to prevent such hunting, it is conceivable to widen the dead zone width, but this will result in poor responsiveness and lower control accuracy.

本発明の目的は、制御系がハンチングを起こす
ことが少なくしかも応答性および制御精度が良好
な調節計を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a controller that is less prone to hunting in its control system and has good responsiveness and control accuracy.

第２図は本発明の一実施例を示したものであ
る。同図において、１１〜１４はそれぞれ第１図
の１〜４と同様のものを示す。インバータ１５は
ワンシヨツト回路１４の出力を反転する。アンド
回路１６はインバータ１５の出力と変換回路１３
の出力との論理積をとつて出力する（第３図
ｇ）。インバータ１７はアンド回路１６の出力を
反転する。ワンシヨツト回路１８はインバータ１
７の出力パルスの立上りとともに立上り、それか
ら所定時間後に立下るパルスを発生する（第３図
ｈ）。ワンシヨツト回路１８の出力パルスの幅
は、ワンシヨツト回路１４の出力パルスの幅と同
一に定められている。オア回路１９はワンシヨツ
ト回路１８の出力とアンド回路１６の出力との調
理和をとつて出力する（第３図ｉ）。オア回路１
９の出力は端子２０を介して、図示しない操作部
に送られる。この結果、端子１１に供給される偏
差信号の大きさがワンシヨツト回路１４のパルス
幅に対応する大きさより小さいときは、端子２０
にパルスが現われず、それ以上のときはその大き
さに比例した幅のパルスが現われる。また、第３
図ｃに破線で示すような外乱のため、変換回路１
３の出力端子１３ａに第３図ｄに破線で示すよう
なパルスが現われても、アンド回路１６で通過を
阻止されて、端子２０には達しない。尚、端子２
０から操作部に送られるパルスの立上りが、サン
プル時刻Ｔ_sからワンシヨツト回路１４の出力パ
ルス幅だけ遅れるが、この遅れはほとんど問題と
ならない。 FIG. 2 shows an embodiment of the present invention. In the figure, numerals 11 to 14 are the same as 1 to 4 in FIG. 1, respectively. Inverter 15 inverts the output of one-shot circuit 14. The AND circuit 16 connects the output of the inverter 15 and the conversion circuit 13.
The result is logically ANDed with the output of (Fig. 3g). Inverter 17 inverts the output of AND circuit 16. One-shot circuit 18 is inverter 1
A pulse is generated that rises at the same time as the output pulse No. 7 rises, and then falls after a predetermined time (Fig. 3h). The width of the output pulse of the one-shot circuit 18 is determined to be the same as the width of the output pulse of the one-shot circuit 14. The OR circuit 19 calculates the sum of the output of the one shot circuit 18 and the output of the AND circuit 16 and outputs the sum (FIG. 3i). OR circuit 1
The output of 9 is sent to an operation section (not shown) via a terminal 20. As a result, when the magnitude of the deviation signal supplied to the terminal 11 is smaller than the magnitude corresponding to the pulse width of the one-shot circuit 14, the terminal 20
At , no pulse appears, and when it is greater than that, a pulse with a width proportional to the size appears. Also, the third
Due to the disturbance shown by the broken line in Figure c, the conversion circuit 1
Even if a pulse like the one shown by the broken line in FIG. In addition, terminal 2
Although the rise of the pulse sent from 0 to the operating section is delayed by the width of the output pulse of the one-shot circuit 14 from the sample time _Ts , this delay is hardly a problem.

尚第２図の変換回路１３の出力端子１３ａとワ
ンシヨツト回路１４の入力端子との間に第４図に
示した自動−手動切換スイツチ２２と、手動操作
用押ボタンスイツチ２３とを挿入することとすれ
ば、手動操作による出力のチヤタリング防止をす
ることができる。 Note that an automatic-manual changeover switch 22 and a manual operation push button switch 23 shown in FIG. 4 may be inserted between the output terminal 13a of the conversion circuit 13 shown in FIG. 2 and the input terminal of the one-shot circuit 14. By doing so, it is possible to prevent output chattering caused by manual operation.

以上のように本発明によれば、偏差が所定値未
満のとき、および外乱による短いパルス状のとき
には、操作部に対してパルスが与えられず、偏差
が所定値以上で、短いパルス状のもの以外である
場合には、偏差に比例した幅のパルスが操作部に
与えられる。従つて、制御系がハンチングを起こ
さない。また、不感帯を小さくすることにより、
応答性および制御精度を良好にすることができ
る。 As described above, according to the present invention, when the deviation is less than a predetermined value or when the pulse is in the form of a short pulse due to disturbance, no pulse is given to the operation unit, and when the deviation is greater than the predetermined value, the pulse is not given in the form of a short pulse. Otherwise, a pulse with a width proportional to the deviation is applied to the operating section. Therefore, the control system does not cause hunting. In addition, by reducing the dead zone,
Responsiveness and control accuracy can be improved.

[Brief explanation of the drawing]

第１図は従来のパルス出力形調節計の一例を示
すブロツク線図、第２図は本発明のパルス出力形
調節計の一実施例を示すブロツク線図、第３図ａ
乃至ｉは第１図および第２図の調節計の各部に現
われる信号の波形図、第４図は第２図の調節計に
付加し得る手動操作用回路を示す回路図である。１２……不感帯回路、１３……変換回路、１
４，１８……ワンシヨツト回路、１５，１７……
インバータ、１６……アンド回路、１９……オア
回路。 Fig. 1 is a block diagram showing an example of a conventional pulse output type controller, Fig. 2 is a block diagram showing an embodiment of the pulse output type controller of the present invention, and Fig. 3a.
1 to 2 are waveform diagrams of signals appearing in various parts of the controller shown in FIGS. 1 and 2, and FIG. 4 is a circuit diagram showing a manual operation circuit that can be added to the controller shown in FIG. 2. 12... Dead band circuit, 13... Conversion circuit, 1
4, 18... one shot circuit, 15, 17...
Inverter, 16...AND circuit, 19...OR circuit.

Claims

[Scope of Claims] 1. A feedback control system receives a deviation between a measured value and a target value of a controlled variable, and outputs a signal having a size corresponding to the deviation only when this deviation is greater than or equal to a predetermined reference value. a dead band circuit; a conversion circuit that generates a pulse with a width proportional to the magnitude of the output signal of the dead band circuit; a pulse generating circuit that generates a pulse with a width corresponding to the difference from a reference width; and only when the pulse generating circuit generates a pulse, the pulse width of the generated pulse is expanded by a predetermined value, and the expanded pulse is A pulse output type controller, comprising: a pulse extension circuit that provides the control unit of the feedback control system with a pulse extension circuit;