JPS6217242B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6217242B2 JPS6217242B2 JP18564180A JP18564180A JPS6217242B2 JP S6217242 B2 JPS6217242 B2 JP S6217242B2 JP 18564180 A JP18564180 A JP 18564180A JP 18564180 A JP18564180 A JP 18564180A JP S6217242 B2 JPS6217242 B2 JP S6217242B2
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- JP
- Japan
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- controller
- load
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- proportional
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- Expired
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 26
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 7
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 238000012369 In process control Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010965 in-process control Methods 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/0205—Adaptive 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Description
＜産業上の利用分野＞
この発明はプロセスの適応制御装置に関する。
＜従来の技術とその問題点＞
制御量を目標値ｒに一致するようプロセス制御
を行う従来の装置では、プロセスを定格負荷の辺
で最適な制御結果が得られるように調整値を定め
ても、負荷が減少するにつれて制御量の変化が大
きくなる現象が生じ、プロセス制御上問題点とな
つていた。 適応制御は、プロセスの特性を検出してコント
ローラの調整値を適応的に自動調節することによ
り、上述の問題に対処し得るものであるが、従来
の適応制御は、プロセス特性の検出に計算機を使
用したり、あるいは、負荷とともに変動する他の
プロセス変数を検出して適応信号を発生させ、そ
の適応信号の大きさに相関してコントローラの各
調整値を強制的に変化させる機構を設ける等、装
置が複雑で高価となつてしまうという欠点があつ
た。 この発明は上記従来の問題点を解消して、複雑
な機構や計算機等を用いることなく、負荷が変化
した時、コントローラの各調整値がその変化した
負荷に対応して自動的に修正され、つねに最適な
調整結果が得られるプロセスの適応制御装置を提
供することを目的としている。 ＜問題点を解決するための手段＞ 上記の目的を達成するため、本発明は、負荷ｖ
の作用するプロセスの制御量を目標値に一致させ
るべく、比例、微分および積分各要素がこの順に
配置されたコントローラにおいて、プロセスの定
格負荷時における特性（ゲインＲ、時定数Ｔ、む
だ時間Ｌ）に基づいて評価関数が極値となるよう
コントローラの比例、微分および積分の各調整値
が設定されている状態で、コントローラの最終段
の積分要素の出力が負荷ｖに相応する信号になる
ことを利用し、コントローラの最終段の積分要素
の後段に平方根要素を挿入する。そして、その出
力信号√を、コントローラ内にけおる比例、微
分および積分各要素にそれぞれに乗除することに
より、負荷ｖの変化に対してこのコントローラの
各調整値が、負荷ｖの変化後におけるプロセスの
特性（ゲインＴ〓、時定数Ｒ〓、むだ時間Ｌ〓）に対し
ても、評価関数が極値となるように自動的に変換
されるよう構成したことによつて、特徴づけられ
る。 ＜作用ならび発明の原理＞ この発明は適応制御、すなわちプロセスの特性
を検出してコントローラの調整値を自動調整する
ことを行う装置において、以下の点に鑑みてなさ
れたものである。 () 調整弁のサイズは一般に、プロセス定格負
荷ｖの２倍に選ばれる。従つて、操作量ｍが下
式 ｍ＝ｖ１＋２ＬＳ／１＋ＬＳ ……(1) となるよう制御回路を設計すれば制御面積が最
小、いいかえれば評価関数が極値になり、この
ときのコントローラの最適調整値はプロセス定
格負荷時の特性Ｒ，Ｔ，Ｌの関数として設定す
ることができる。ここでＲはゲイン、Ｔは時定
数、Ｌはむだ時間を示し、ｓは微分記号ｄ／dt
である。 () プロセスの特性Ｒ，Ｔ，Ｌがプロセスに加
わる負荷ｖの平方根に逆比例して変化すること
を、実験によつて確かめることができた。すな
わち、負荷が変化したときの特性Ｒ〓，Ｔ〓，Ｌ〓と
すれば、定格負荷時の特性Ｒ，Ｔ，Ｌと次の関
係があることをつきとめた。 この発明は、(1)と(2)との関係を利用したもの
で、コントローラの比例、微分および積分各調
整値が、プロセスの評価関数が極値となるよう
設定されているときに、コントローラの最終段
における積分要素の出力が負荷ｖに相応する信
号となることから、これを平方根要素に導き、
その出力信号√をコントローラ内の比例、微
分および積分各要素に乗除すれば、(2)式の関係
によつてコントローラの各調整値が、負荷ｖの
変化後の特性Ｒ〓，Ｔ〓，Ｌ〓に対しても、評価関数
が極値となるよう、自動的に変換されることに
基づいている。すなわち、負荷変化後の操作量
は、 に変換されるわけである。 ＜実施例＞ 次にこの発明の実施例を図面に基づき説明す
る。むだ時間Ｌを含む１次おくれプロセス（ゲイ
ンＲ、時間数Ｔ）を対象に操作量ｍがｖ１＋２ＬＳ／１
＋ＬＳ となるよう制御回路を設計すると第１図のように
なる。鎖線１１で示した部分、すなわちむだ時Ｌ
を含む一次おくれプロセスに定格負荷ｖが加わつ
た場合を示す。なお、むだ時間Ｌは時定数をＬと
する一次おくれと過渡的に等価であるから、むだ
時間ｅ-LSを一次おくれで示している。鎖線１２
で示したコントローラは比例Ｐ、微分Ｄ、積分Ｉ
の直列動作を有した制御回路を構成し、その最適
調整値は比例ゲイン２Ｔ／ＲＴ、微分時間Ｌ、積分時間 Ｔ及び2Lとなる。第１図は下式のように示され
る。 −（ｍ１／１＋ＬＳ−ｖ）Ｒ／１＋ＴＳ・２Ｔ／ＲＬ（１＋ＬS）（１＋１／ＴＳ）（１＋１／２ＬＳ
）＝ｍ……(4) この(4)式を整理してｍを求めると下式のように
なる。 ｍ＝ｖ１＋２ＬＳ／１＋ＬＳ ……(5) この(5)式はコントローラ１２の信号１ｖ１／１＋Ｌ
Ｓ と信号２ｖ１＋２ＬＳ／１＋ＬＳを加えたものであり、
また信 号１はｖの１次おくれ形で、わずかの時間経過後
ｖになる信号である。従つて、信号１を開平する
ことによつて(2)式の√を導くことができる。 次に、この発明の実施例において、プロセスに
加わる負荷ｖが定格負荷より減少し、プロセスの
特性がＲ〓，Ｔ〓，Ｌ〓になつた場合の制御回路の構成
及び作用について説明する。 コントローラ２２の調整値は定応負荷のときの
設定値であるから、その値をＲ〓，Ｔ〓，Ｌ〓に変更し
て操作量ｍを(3)式にする必要がある。 そこで、第２図のようにコントローラ２２の信
号３を、つまり最終段の積分要素の出力を平方根
要素Ｈを通過させ、その出力信号４を３個の乗算
要素Ｖに導入し、コントローラ２２内の比例、微
分および積分各要素に乗じる。 (6)式に(2)式を代入してｍを求める。 以下、演算の結果
を行う従来の装置では、プロセスを定格負荷の辺
で最適な制御結果が得られるように調整値を定め
ても、負荷が減少するにつれて制御量の変化が大
きくなる現象が生じ、プロセス制御上問題点とな
つていた。 適応制御は、プロセスの特性を検出してコント
ローラの調整値を適応的に自動調節することによ
り、上述の問題に対処し得るものであるが、従来
の適応制御は、プロセス特性の検出に計算機を使
用したり、あるいは、負荷とともに変動する他の
プロセス変数を検出して適応信号を発生させ、そ
の適応信号の大きさに相関してコントローラの各
調整値を強制的に変化させる機構を設ける等、装
置が複雑で高価となつてしまうという欠点があつ
た。 この発明は上記従来の問題点を解消して、複雑
な機構や計算機等を用いることなく、負荷が変化
した時、コントローラの各調整値がその変化した
負荷に対応して自動的に修正され、つねに最適な
調整結果が得られるプロセスの適応制御装置を提
供することを目的としている。 ＜問題点を解決するための手段＞ 上記の目的を達成するため、本発明は、負荷ｖ
の作用するプロセスの制御量を目標値に一致させ
るべく、比例、微分および積分各要素がこの順に
配置されたコントローラにおいて、プロセスの定
格負荷時における特性（ゲインＲ、時定数Ｔ、む
だ時間Ｌ）に基づいて評価関数が極値となるよう
コントローラの比例、微分および積分の各調整値
が設定されている状態で、コントローラの最終段
の積分要素の出力が負荷ｖに相応する信号になる
ことを利用し、コントローラの最終段の積分要素
の後段に平方根要素を挿入する。そして、その出
力信号√を、コントローラ内にけおる比例、微
分および積分各要素にそれぞれに乗除することに
より、負荷ｖの変化に対してこのコントローラの
各調整値が、負荷ｖの変化後におけるプロセスの
特性（ゲインＴ〓、時定数Ｒ〓、むだ時間Ｌ〓）に対し
ても、評価関数が極値となるように自動的に変換
されるよう構成したことによつて、特徴づけられ
る。 ＜作用ならび発明の原理＞ この発明は適応制御、すなわちプロセスの特性
を検出してコントローラの調整値を自動調整する
ことを行う装置において、以下の点に鑑みてなさ
れたものである。 () 調整弁のサイズは一般に、プロセス定格負
荷ｖの２倍に選ばれる。従つて、操作量ｍが下
式 ｍ＝ｖ１＋２ＬＳ／１＋ＬＳ ……(1) となるよう制御回路を設計すれば制御面積が最
小、いいかえれば評価関数が極値になり、この
ときのコントローラの最適調整値はプロセス定
格負荷時の特性Ｒ，Ｔ，Ｌの関数として設定す
ることができる。ここでＲはゲイン、Ｔは時定
数、Ｌはむだ時間を示し、ｓは微分記号ｄ／dt
である。 () プロセスの特性Ｒ，Ｔ，Ｌがプロセスに加
わる負荷ｖの平方根に逆比例して変化すること
を、実験によつて確かめることができた。すな
わち、負荷が変化したときの特性Ｒ〓，Ｔ〓，Ｌ〓と
すれば、定格負荷時の特性Ｒ，Ｔ，Ｌと次の関
係があることをつきとめた。 この発明は、(1)と(2)との関係を利用したもの
で、コントローラの比例、微分および積分各調
整値が、プロセスの評価関数が極値となるよう
設定されているときに、コントローラの最終段
における積分要素の出力が負荷ｖに相応する信
号となることから、これを平方根要素に導き、
その出力信号√をコントローラ内の比例、微
分および積分各要素に乗除すれば、(2)式の関係
によつてコントローラの各調整値が、負荷ｖの
変化後の特性Ｒ〓，Ｔ〓，Ｌ〓に対しても、評価関数
が極値となるよう、自動的に変換されることに
基づいている。すなわち、負荷変化後の操作量
は、 に変換されるわけである。 ＜実施例＞ 次にこの発明の実施例を図面に基づき説明す
る。むだ時間Ｌを含む１次おくれプロセス（ゲイ
ンＲ、時間数Ｔ）を対象に操作量ｍがｖ１＋２ＬＳ／１
＋ＬＳ となるよう制御回路を設計すると第１図のように
なる。鎖線１１で示した部分、すなわちむだ時Ｌ
を含む一次おくれプロセスに定格負荷ｖが加わつ
た場合を示す。なお、むだ時間Ｌは時定数をＬと
する一次おくれと過渡的に等価であるから、むだ
時間ｅ-LSを一次おくれで示している。鎖線１２
で示したコントローラは比例Ｐ、微分Ｄ、積分Ｉ
の直列動作を有した制御回路を構成し、その最適
調整値は比例ゲイン２Ｔ／ＲＴ、微分時間Ｌ、積分時間 Ｔ及び2Lとなる。第１図は下式のように示され
る。 −（ｍ１／１＋ＬＳ−ｖ）Ｒ／１＋ＴＳ・２Ｔ／ＲＬ（１＋ＬS）（１＋１／ＴＳ）（１＋１／２ＬＳ
）＝ｍ……(4) この(4)式を整理してｍを求めると下式のように
なる。 ｍ＝ｖ１＋２ＬＳ／１＋ＬＳ ……(5) この(5)式はコントローラ１２の信号１ｖ１／１＋Ｌ
Ｓ と信号２ｖ１＋２ＬＳ／１＋ＬＳを加えたものであり、
また信 号１はｖの１次おくれ形で、わずかの時間経過後
ｖになる信号である。従つて、信号１を開平する
ことによつて(2)式の√を導くことができる。 次に、この発明の実施例において、プロセスに
加わる負荷ｖが定格負荷より減少し、プロセスの
特性がＲ〓，Ｔ〓，Ｌ〓になつた場合の制御回路の構成
及び作用について説明する。 コントローラ２２の調整値は定応負荷のときの
設定値であるから、その値をＲ〓，Ｔ〓，Ｌ〓に変更し
て操作量ｍを(3)式にする必要がある。 そこで、第２図のようにコントローラ２２の信
号３を、つまり最終段の積分要素の出力を平方根
要素Ｈを通過させ、その出力信号４を３個の乗算
要素Ｖに導入し、コントローラ２２内の比例、微
分および積分各要素に乗じる。 (6)式に(2)式を代入してｍを求める。 以下、演算の結果
【式】
となる。このように、√を挿入することによ
り、特性Ｒ，Ｔ，ＬがＲ〓，Ｔ〓，Ｌ〓に変換され、最
適な調節結果が得られる(7)式の操作量ｍを求める
ことができる。 次に、プロセスのむだ時間Ｌを含む積分性（積
分時定数Ｔ）の場合には第３図に示した制御回路
を設計すればよい。コントローラ３２の信号５を
平方根要素Ｈを透過させて得られた√の信号６
を乗算要素Ｖ及び除算要素Ｗに導入する。そうす
ると第３図の制御系は次式の関係で示される。 (8)式に(2)式を代入してｍを求める。 以下、演算の結果
り、特性Ｒ，Ｔ，ＬがＲ〓，Ｔ〓，Ｌ〓に変換され、最
適な調節結果が得られる(7)式の操作量ｍを求める
ことができる。 次に、プロセスのむだ時間Ｌを含む積分性（積
分時定数Ｔ）の場合には第３図に示した制御回路
を設計すればよい。コントローラ３２の信号５を
平方根要素Ｈを透過させて得られた√の信号６
を乗算要素Ｖ及び除算要素Ｗに導入する。そうす
ると第３図の制御系は次式の関係で示される。 (8)式に(2)式を代入してｍを求める。 以下、演算の結果
【式】
となる。この(9)式は(7)式と一致しているので、負
荷ｖが定格負荷より減少した場合と同様に最適制
御結果を得ることができる。 ＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明によれば、ほとん
どのプロセスにおいて(2)式が成立することを利用
して、コントローラ内から抽出される負荷ｖに相
応した信号を、平方根要素に導入して信号√を
導出し、その信号√をコントローラ内における
比例、微分および積分各要素それぞれ乗除するこ
とにより、コントローラの調整値が自律的に負荷
ｖの変化後のプロセス特性に対して評価関数が極
値となるよう修正され、その結果、負荷ｖの変動
があつても常に最適な制御を達成することができ
る。しかも、従来の適応制御のように、複雑な機
構や高価な計算機を必要とせず、平方根および乗
または除算機能をもつ要素をコントローラ内に付
加するだけでよく、シンプルで安価な適応制御装
置を得ることができる。
荷ｖが定格負荷より減少した場合と同様に最適制
御結果を得ることができる。 ＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明によれば、ほとん
どのプロセスにおいて(2)式が成立することを利用
して、コントローラ内から抽出される負荷ｖに相
応した信号を、平方根要素に導入して信号√を
導出し、その信号√をコントローラ内における
比例、微分および積分各要素それぞれ乗除するこ
とにより、コントローラの調整値が自律的に負荷
ｖの変化後のプロセス特性に対して評価関数が極
値となるよう修正され、その結果、負荷ｖの変動
があつても常に最適な制御を達成することができ
る。しかも、従来の適応制御のように、複雑な機
構や高価な計算機を必要とせず、平方根および乗
または除算機能をもつ要素をコントローラ内に付
加するだけでよく、シンプルで安価な適応制御装
置を得ることができる。
第１図はこの発明に係る制御系を説明するため
のブロツク図である。第２図は上記実施例の構成
を示すブロツク図である。第３はこの発明の他の
実施例の構成を示すブロツク図である。 １１，２１……むだ時間を含む１次おくれプロ
セス、１２，２２，３２……コントローラ、３１
……むだ時間を含む積分性プロセス、ｒ……目標
値、ｍ……操作量、ｖ……負荷、Ｒ……ゲイン、
Ｌ……むだ時間、Ｔ……時定数、Ｖ……乗算要
素、Ｗ……除算要素。
のブロツク図である。第２図は上記実施例の構成
を示すブロツク図である。第３はこの発明の他の
実施例の構成を示すブロツク図である。 １１，２１……むだ時間を含む１次おくれプロ
セス、１２，２２，３２……コントローラ、３１
……むだ時間を含む積分性プロセス、ｒ……目標
値、ｍ……操作量、ｖ……負荷、Ｒ……ゲイン、
Ｌ……むだ時間、Ｔ……時定数、Ｖ……乗算要
素、Ｗ……除算要素。
Claims (1)
- １ 負荷ｖの作用するプロセスの制御量を目標値
に一致させるべく、比例、微分および積分各要素
がこの順に配置されたコントローラにおいて、上
記プロセスの定格負荷時における特性（ゲイン
Ｒ、時定数Ｔ、むだ時間Ｌ）に基づいて評価関数
が極値となるよう上記コントローラの比例、微分
および積分の各調整値が設定されている状態で、
上記コントローラの最終段の積分要素の出力が負
荷ｖに相応する信号になることを利用し、上記コ
ントローラの最終段の積分要素の後段に平方根要
素を挿入して、その出力信号√を当該コントロ
ーラ内における比例、微分および積分各要素それ
ぞれに乗除することにより、上記負荷ｖの変化に
対して当該コントローラの各調整値が、上記負荷
ｖの変化後における上記プロセスの特性（ゲイン
Ｒ〓、時定数Ｔ〓、むだ時間Ｌ〓）に対しても、評価関
数が極値となるように自動的に変換されるよう構
成したことを特徴とする、プロセスの適応制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18564180A JPS57111703A (en) | 1980-12-29 | 1980-12-29 | Adaptive control device for process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18564180A JPS57111703A (en) | 1980-12-29 | 1980-12-29 | Adaptive control device for process |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57111703A JPS57111703A (en) | 1982-07-12 |
| JPS6217242B2 true JPS6217242B2 (ja) | 1987-04-16 |
Family
ID=16174319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18564180A Granted JPS57111703A (en) | 1980-12-29 | 1980-12-29 | Adaptive control device for process |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57111703A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5941006A (ja) * | 1982-08-31 | 1984-03-07 | Shimadzu Corp | プロセス制御装置 |
| JPS5947607A (ja) * | 1982-09-13 | 1984-03-17 | Toshiba Corp | プロセス制御装置 |
| WO2009025052A1 (ja) | 2007-08-23 | 2009-02-26 | Hirata Corporation | 部品移送装置及び方法 |
-
1980
- 1980-12-29 JP JP18564180A patent/JPS57111703A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57111703A (en) | 1982-07-12 |
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