JPS6318202B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプロセスを閉ループ制御しながらサン
プル値PID制御演算部のサンプル値制御定数をプ
ロセスの動作変動に伴なつて最適値に自動調整す
る機能を有するサンプル値PID制御装置に関す
る。

制御対象となるプロセスを最適条件で制御する
にはそのプロセスの動特性を知る手続が必要とな
る。この手続はその動特性の同定
（Identification）と呼んでいる。この同定を行な
うには、プロセスを制御する制御装置を切離して
開ループ動作で同定する場合と、制御装置をプロ
セスに接続し、そのプロセスを制御しながら同定
を行なう閉ループ動作の場合とがある。この同定
は、経済性、品質管理上、あるいは安全上などの
観点から、操業中のプロセスの動特性変化に応じ
られるように、閉ループ動作中で速やかに同定す
ることが望ましい。

従来のサンプル値PID制御装置は上述したよう
な閉ループ動作中でプロセスを制御しながら同定
できるものはなく、単にプロセスの既知の動作状
態を推測して、プロセスの出力変化に対応した制
御定数を手動で変更しながら、そのプロセスをサ
ンプル値PID制御するものとか、あるいはプロセ
スの動作が未知である場合には、そのプロセスの
出力変化を特性図などで描き出して、その特性図
などを参考にしてプロセスの動特性を知つて制御
装置の制御定数を決定するものであつた。

この種の制御装置としては、アナログ量で扱う
アナログ方式の制御装置と、データをサンプリン
グしながら制御するデジタル方式の制御装置とが
あるが、上述した制御装置の制御定数を決定でき
るものにはアナログ方式のものしか現実にはなく
（例えば、「最適制御入門」増淵著、オーム社発行
p.284に記載の適応制御方式等）、しかも、その制
御定数を計算するのに、大型の計算機を導入しな
ければならず、極めて不経済なものであつた。ま
た、デジタル方式の制御装置で、特にサンプル値
PID制御装置であつては、閉ループ制御の応答を
見ながら制御定数を調整する方法のためプロセス
の動特性に応じた制御定数に調整する調整期間が
長くかかり、その操作も面倒であつた。

この発明は上述した従来装置の欠点を解決する
ためになされたもので、サンプリング周期にとら
われずに、例えば、その周期を長くして、制御定
数の計算が簡易な計算機でも実現できるようにし
ても、その制御性能を低下させることのないサン
プル値PID制御装置を構成することを目的とし、
さらに、制御装置の実機調整期間がほとんど不要
となり、プロセスの操業中でもそのプロセス動特
性を同定でき、最適な制御定数で制御でき、プラ
ントを高稼動率で操作することができるサンプル
値PID制御装置を提供することを目的とする。

この発明は、サンプル値制御定数を用いてサン
プル値PID制御を行なうサンプル値PID制御演算
部と、パーシステント・エキサイテイング信号か
らなる同定信号を発生する同定信号発生部と、こ
の同定信号発生部の発生した同定信号とを加算し
て得る操作信号をサンプルホールドするサンプル
ホールド部と、このサンプルホールド部の出力信
号とで操作されるプロセスから得られるプロセス
信号とプロセスの制御すべき値に設定してなる目
標値信号との偏差を演算し、この演算して得た偏
差信号を一定周期毎に前記サンプル値PID制御演
算部に入力してなる回路と、上記操作信号とプロ
セス信号とを入力してパルス伝達関数を同定する
パルス伝達関数同定部と、このパルス伝達関数同
定部で同定したパルス伝達関数からＳ領域の伝達
関数を演算する伝達関数演算部と、この伝達関数
演算部で演算した伝達関数とサンプル制御周期を
用いてサンプル値制御定数を演算するサンプル値
制御定数演算部とを具備し、前記サンプル値制御
定数演算部で得られたサンプル値制御定数を前記
サンプル値PID制御演算部の制御定数としプロセ
スを閉ループ制御しながら、この制御定数を速や
かに自動調整できるサンプル値PID制御装置であ
る。

この発明は特に同定信号としてパーシステント
リ・エキサイテイング（Persistently exciting）
信号を用いたサンプル値PID制御装置である。こ
のパーシステントリ・エキサイテイング
（Persistently exciting）信号はＭ系列信号、乱
数信号白色雑音信号などの定常不規則過程に属す
る信号であり、たとえばI.Gustavsson他著により
Identification of processes in closed loop−
Identifiability and Accuracy Accuracy
Aspects−として1977年発行された雑誌
Automaticaの第65頁に定義されている。

以下この発明の一実施例について図面を用いて
詳細に説明する。第１図はこの発明に係るサンプ
ル値PID制御装置の回路構成を示すブロツク図で
ある。

制御対象は例えば鉄鋼、化学工業プラント内の
温度、圧力などを自動制御されるように構成され
たプロセス１で、サンプルホールド部２、目標値
ｒ（ｔ）とプロセス１の制御量を帰還してなるプ
ロセス信号ｙ（ｔ）との制御偏差ｅ（ｔ）（ｅ（ｔ）
＝ｒ（ｔ）−ｙ（ｔ））を演算する演算部３と、所定
のサンプリング制御周期τで動作するサンプラ４
と、このサンプラ４の出力するサンプルされた偏
差信号ｅ＊（ｔ）を基にプロセス１を制御するサ
ンプル値PID制御演算部５とで基本的なサンプル
値PID制御装置が構成されている。

サンプル値PID制御演算部５の出力信号u′^*
（ｔ）は、同定信号発生部７の発生する同定信号
v^*（ｔ）と加算部６で加算し、この加算した出力
信号u^*（ｔ）をサンプルホールド部２に入力し
て、プロセス１を操作する操作信号ｕ（ｔ）を得
る。この得られた操作信号ｕ（ｔ）によつてプロ
セス１は制御される。

加算部６の出力信号u^*（ｔ）とプロセス信号ｙ
（ｔ）からサンプラ８を介して得られるサンプル
プロセス信号y^*（ｔ）とによつて、サンプル値
PID制御定数Kc（比例ゲイン）、Ti（積分時定数）、
Td（微分時定数）を演算する。この演算はパルス
伝達関数同定部９、伝達関数演算部１０およびサ
ンプル値制御定数演算部１１で行なわれる。ここ
で演算されたサンプル値PID制御定数は、サンプ
ル値PID制御演算部５に入力する。すなわちプロ
セス１の変動に遂従してこの演算部５の制御定数
が調整されるのである。

次に本発明の装置の各構成部分についてさらに
詳細に説明する。

プロセス１のコントローラであるサンプル値制
御演算部５は、後述のサンプル値制御定数を用い
てサンプラ４の出力信号e^*（ｔ）を次のアルゴリ
ズムで演算処理して、信号u′^*（ｔ）を出力する。
このアルゴリズムは周知の速度型PIDアルゴリズ
ムであり、比例ゲインKc、積分時定数Ti、微分
時定数をTd、サンプル制御周期をτとすると、
サンプル値PID制御演算部５の出力信号u′^*ｔは、 u′^*（ｔ）＝u′^*（ｔ−τ）＋Δu′^*（ｔ）……第１
式 ただし、 Δu′^*（ｔ）＝Kc｛（ｅ（ｔ）−ｅ（ｔ−τ））＋τ
／Tiｅ （ｔ） ＋Td／τ（ｅ（ｔ）−2e（ｔ−τ）＋ｅ（ｔ−2τ）
）｝ ……第２式 で示される。この演算は第２図に示すフローチヤ
ートの順に、まずu′^*（ｔ）をステツプ１２で実行
し、次にu′^*（ｔ）をステツプ１３で実行する。

加算部６は、サンプル値制御演算部５の出力信
号u′^*（ｔ）と同定信号v^*（ｔ）を加算し、加算さ
れた信号u^*（ｔ）がサンプルホールド部２でサン
プルホールドされてプロセス１への操作信号ｕ
（ｔ）となる。すなわち次式で示される。

ｕ（ｔ）＝u′^*（ｔ）＋v^*（ｔ） ……第３式 同定信号発生部７は操作信号に加える同定信号
v^*（ｔ）を発生する。この同定信号v^*（ｔ）は多
周波数成分を含んでいる信号で、本実施例では簡
単なアルゴリズムで作ることができるＭ系列信号
を同定信号として用いた。このＭ系列信号を発生
させる具体的な構成は、一般に良く知られている
ので、ここでは詳細な説明は省略する。例えば信
号の周期を127とし、その振幅をAmとした時の
Ｍ系列信号は適当な初期状態Ｃ（ｔ−1τ）＝０また
は１、（ただしｉ＝０、１、……７）を設定する
ことにより発生することができる。この場合は、
次の第４式および第５式の演算を実行することに
よつて同定信号v^*（ｔ）が得られる。

Ｃ（ｔ）＝MOD（Ｃ（ｔ−τ）＋Ｃ（ｔ−7τ）、２）
……第４式 v^*（ｔ）＝Am（2C（ｔ）−１） ……第５式 測サンプラ８は、サンプラ４と同期して動作し、
プロセス信号ｙ（ｔ）をサンプリングする。この
サンプルされた信号を記号y^*（ｔ）を付したプロ
セス信号とした。

パルス伝達関数同定部９は出力信号u^*（ｔ）と
プロセス信号y^*（ｔ）から、プロセス１の動特性
をあらわすパルス伝達関数を時系列処理により同
定するものである。本実施例でのパルス伝達関数
同定部は遂次近似最尤度型フイルタで構成されて
いる。

なお同定信号は、Persistently exciting信号と
してＭ系列信号を用いているので、IEEE
Transaction on Automatic Control、1976年12
月、Identifiability Condition for Linear
Multivariable System Operating Under
Feedback、（837〜840頁）T.Soderstrom他著に
記載の定理より、閉ループ制御中にプロセス１へ
の操作信号u^*（ｔ）とプロセス信号y^*（ｔ）から、
プロセス１のパルス伝達関数が同定可能となる。

同定手法は、最小２乗法、最尤度法、補助変数
法、拡張最小２乗法などがあるが本実施例では観
測ノイズに強く、同定精度の高い最尤度法を用い
た。この最尤度法による同定は遂次近似最尤度型
同定フイルタのアルゴリズムで実行できる。いま
操作信号u^*（ｔ）とに着目してプロセス１および
観測ノイズξ（ｔ）の等価モデルを示すと、第３
図に示すように、プロセスの等価パラメータはブ
ロツク１４のようになり、観測ノイズの等価パラ
メータはブロツク１５のようになる。また同定す
べき未知パラメータai、bj＋ci（ただし、ｉ＝１、
２、……、ｍ、ｊ＝１、２、……、ｎ）をペクト
ルθ^であらわすと、 θ^^T＝〔a^₁、a^₂、……、a^m、・b^₁、b^₂、……、b^n
、・
c^₁、c^₂、……、cm〕 ……第６式 （ただしＴは転置をあらわす） となり、近似最尤度型同定フイルタのアルゴリズ
ムはカルマンフイルタに類似した次の第７式〜第
17式で示すことができる。

θ^（ｔ）＝θ^（ｔ−τ）＋ ｐ（ｔ−τ）・（ｔ）／λ（ｔ）＋^T（ｔ）・ｐ
（ｔ−τ）（ｔ）・ε （ｔ） ……第７式 ここで、ｐ（ｔ）は次式で示される（ｎ＋2m）×
（ｎ＋2m）行列である。

ｐ（ｔ）＝〔ｐ（ｔ−τ）− ｐ（ｔ−τ）（ｔ）^T（ｔ）ｐ（ｔ−τ）／λ（
ｔ）＋（ｔ）・ｐ（ｔ−τ）（ｔ）〕／ λ（ｔ） ……第８式 また、ε（ｔ）は次式で示される、同定誤差であ
る。

ε（ｔ）＝y^*（ｔ）−〔−y^*（ｔ−τ）、−y^*（ｔ−
2τ）、……y^*（ｔ−mτ）；u^*（ｔ−τ）、u^*（ｔ−
2τ）、……、（u^*（ｔ−nτ）；ε（ｔ−τ）、ε（ｔ
−
2τ）、……；ε（ｔ−mτ）〕×θ^（ｔ−τ）
……第９式 さらに（ｔ）は、次式で与えられる（ｎ＋2m）
ベクトルである。

^T（ｔ）＝〔−y〓（ｔ−τ）、−y〓（ｔ−2τ）、
……−y〓
（ｔ−mτ）；u〓（ｔ−τ）、……、u〓（ｔ−nτ）；
ε〓（ｔ
−τ）、……、ε〓（ｔ−mτ）〕 ……第10式 ここで（ｔ）ベクトルの要素を、近似最尤度法
では次のようにして近似する。

またλ（ｔ）は、forgetting factorであり、次
のように選ぶ。

プロセス動特性が変化しない場合 λ（ｔ）＝1.0 ……第14式 または、λ（ｔ）＝α・λ（ｔ−τ）＋（１−α）
……第15式 （0.95λ（ｏ）１ 0.95α１） プロセス動特性が変化する場合、 λ（ｔ）＝α（0.95α＜１） ……第16式 初期値として、次のように選ぶ。

θ（ｏ）＝０ ｐ（ｏ）＝β・Ｉ｝ ……第17式 ただし、βは10³〜10⁵程度の実数、Ｉは単位行
列である。

このように設定することにより、｛u^*（ｔ）｝、
｛y^*（ｔ）｝のデータがサンプル制御周期毎に入力
され、その入力毎に上述した近似最尤度型同定ア
ルゴリズムにより、プロセスおよび観測ノイズの
モデルパラメータが遂次同定される。従つて、同
定パラメータのうちai（ｉ＝１、……、ｍ）、bj
（ｊ＝１、……、ｎ）を用いてプロセスのパルス
伝達関数は、次式で示される。

これら一連の、パルス伝達関数同定部９のアル
ゴリズムを、第４図に示した。ステツプ（16）
は、第11式乃至第13式の部分の演算ブロツクであ
り、ステツプ１７は^T（ｔ）ペクトルと、φ^T（ｔ）
ペクトルをセツトアツプする演算ブロツクであ
り、ステツプ（18）では、第９式を演算する。ス
テツプ（19）では第７式と第８式を演算する。そ
してステツプ（20）は同定結果θ（ｔ）を用いて
プロセスのパルス伝達関数Gp（ｚ）を設定する演
算ブロツクである。

伝達関数演算部１０ではパルス伝達関数同定部
９で同定したパルス伝達関数から、Ｓ領域におけ
るプロセスの伝達関数を演算する。演算方法は、
同定したパルス伝達関数G^p（ｚ）のステツプ応答
をもつ、ムダ時間を含む２次おくれプロセスG〓p
（ｓ）を求めることによつて、プロセスの伝達関
数を演算するものである。

G〓p（ｓ）＝Ke^-Ls／（T₁S＋１）（T₂S＋１）……第1
9式 このプロセスG〓p（ｓ）のステツプ応答を第５図に
示す。ステツプ応答で最大の傾きを生ずる時間
tmaxと、第５図に示したT_AとT_Bは、L₁，T₁，
T₂と第20〜第22式のような関係がある。

tmax＝Ｌ＋T₁T₂／T₁−T₂ln（^T1 _T2）……第20式 T_A＝T₁（T₂／T₁）T₂／T₂−T₁ ……第21式 T_B＝T₁＋T₂ ……第22式 また、α＝T_B／T_A、β＝T₂／T₁とすると、Ｌ，
T₁，T₂は次のようにして求めることができる。

α＝（１＋β）・β／β₁−ｐ ……第23式 T₁＝T_Aα／（１＋β） ……第24式 T₂＝T_Aaβ／（１＋β） ……第25式 Ｌ＝tmax−T_Aαβ・ln（１／β）／（１−β²） ……第26式 ここで、αが求まると、第23式の関係よりあらか
じめ数表を作つておくことによりβを逆算するこ
とができる。また、T_A、tmaxが求まると、T₁，
T₂，Ｌを求めることができる。

次に、同定したパルス伝達関数e^p（ｚ）より
tmax、α、T_Aを求める。第18式の分子を分母で
割ることにより、27式のように表わすことができ
る。

G^p（ｚ）＝_∞ 〓ⁱ⁼¹ g^iz^-i ……第27式 このとき、インパルスg^i（ｉ＝１、２、……）は、
次式のアルゴリズムにより求めることができる。

g₁＝b₁ g^₂＝b^₂−a^₁g^₁ g^₃＝b^₃−a^₁g^₂−a^₂g^₁ ……………………… g^n＝b^_o−a^₁g^_o-1−a^_2o-2…a^_ng^_o-n ……………………………………………第28式 このインパルス列の中で最大のものが、ステツプ
応答で最大の傾きを与えるから、最大のインパル
スをg^mxとすると、次のようになる。

g^mx＝MAX〔g^₁、g^₂、g^₃、……〕……第29式 最大のインパルスがMX番目であるとすると、最
大の傾きを生ずる時刻tmaxは次のようになる。

tmax＝（MX−１）・τ ……第30式 その最大の傾きを与える接線より、T_Aは、次の
ように求めることができる。

T_A＝τ／gmx・Ｋ ……第31式 αはT_A，T_B，Ｋ、間の比例関係より、次式で求
めることができる。

α＝１−（_nx-1 〓ⁱ⁼¹ g^i）／Ｋ ……第32式 ここで、プロセスゲインＫは第18式でｚ＝ｉとす
ることにより、次のように求めることができる。

Ｋ＝（_o 〓ⁱ⁼¹ b^i）／（１＋_n 〓^j=1 a^j） ……第33式 以上のようにして、tmax、T_A、αがインパル
ス応答より求めることができたので、第23〜26式
および第33式を用いて、T₁，T₂，Ｌ，Ｋが求め
ることができ、プロセスの伝達関数G〓p（ｓ）が求
めることができる。次のステツプのために、第19
式のexp部分をTaylor展開し、分母形にまとめる
と、第34式となる。

Ｇ（ｓ）＝１／（h〓₀＋h〓₁S＋h〓₂S²＋h〓₃S³＋……
）
……第34式 ここで、h〓₀＝１／Ｋ h〓₁＝（T₁＋T₂＋Ｌ）／Ｋ h〓₂＝（T₁T₂＋（T₁＋T₂）Ｌ＋１／２L²／Ｋ ……第35式 h〓₃＝（T₁T₂L＋（T₁＋T₂）L²／２＋L³／６）／Ｋ 以上より、プロセスのＳ領域の伝達関数G〓p
（ｓ）を計算するアルゴリズムが求まり、これを
第６図にフローチヤートで示した。第６図中のス
テツプ（21）は第28式を、ステツプ(2)は第29式
を、ステツプ（23）は、第30〜33式をステツプ
（24）は第23式の関係から、あらかじめ求めた逆
関数β＝ｆ（α）を、ステツプ（25）式は、第24
〜26式を、ステツプ（26）式は第34〜35式をそれ
ぞれ演算するブロツクである。第７図は、β＝ｆ
（α）なる逆関数を図示したものである。

サンプル値制御定数部１１は本実施例では、伝
達関数演算部１０で求められたプロセスの伝達関
数G〓p（ｓ）から、北森が計測自動制御学会論文
集、1979年第15巻第５号p113〜136、制御対象の
部分的知識に基くサンプル値制御系の設計法の中
で述べている方法によりサンプル値制御定数を演
算している。G〓p（ｓ）が設定された後の、サンプ
ル値PID制御パラメータ（Kc；比例ゲイン、
Ti；積分時定数Td；微分時定数）を導出する部
分をアルゴリズム化して、第８図に示した。な
お、サンプル制御周期は同定の時と異なる場合を
考慮して、△ｔとする。ステツプ（27）は、サン
プル値コントローラの動作モードを判定する部分
である。ステツプ（28）はPI動作の場合の、σ
に関する２次式の根を求めるブロツクであり、ス
テツプ（29）はPID動作の場合で、σに関する３
次式の根を求めるブロツクである。求まつた根の
中で、正の最小根σ^*をステツプ（30）で求める。
このσ^*を用いてサンプル値PIDパラメータをステ
ツプ（31）、（32）で演算する。このサンプル値制
御定数演算部１１で演算された新らたなサンプル
値制御定数を用いて、サンプル値制御演算部５が
サンプル値制御演算を行なうことになり、制御定
数の自動調整機能が実行されることになる。

次に、本発明装置を２次おくれプロセスに適用
した例を示す。この２次おくれプロセスの伝達関
数Gp（ｓ）は、厳密な同定の結果第36式のように
なることがわかつた。

Gp（ｓ）＝１／1.387＋21.628S＋46.377S² ……第36式 この２次おくれプロセスに対して、従来形のサン
プル値PIコントローラ、（第１図で７，９，10，
11のブロツクがないもの）を用いて、ステツプ応
答（目標値変化0.2）させた時の操作信号ｕ（ｔ）
とプロセス信号ｙ（ｔ）の様子が第９図である。
なお、サンプル周期Ｔ＝0.2秒、比例ゲインKc＝
4.11、積分時定数Ti＝5.0秒である。50（％）のオ
ーバーシユートが見られ、整定するのに60秒以上
かかつており、あまり適切な応答とは言えない。

第１０図は、本発明の装置を用いて、閉ループ
制御中にプロセス動特性を同定し、同定結果か
ら、最適なサンプル値PI定数を導出し、その導
出結果を用いてステツプ応答をさせた時の、操作
信号ｕ（ｔ）とプロセス信号ｙ（ｔ）の様子であ
る。区間Ａは、制御定数Kc＝1.0、Ti＝15.6に固
定し、振巾0.1のＭ系列信号を注入しながら、閉
ループで同定を行なつている期間である。区間Ｂ
はパルス伝達関数同定部９と伝達関数演算部１０
と、サンプル値制御定数演算部１１を全て動作さ
せて制御している期間である。区間Ｃは、収束し
た制御定数（Ki＝4.063、Ti＝15.605）を用いて、
目標値変化させた時のステツプ応答波形である。
オーバーシユート10％で、整定時間18〔秒〕と、
良くダンピングの利いたステツプ応答が得られて
おり、適切な制御定数にチユーニングされている
ことがわかる。参考のため、パルス伝達関数同定
部で得られたパルス伝達関数のステツプ応答（プ
ロツト）を第１１図に示した。実線は実プロセス
のステツプ応答であり、良く同定されていること
がわかる。

以上に示したように、サンプリング周期が変つ
ても、パルス伝達関数に変換してから、プロセス
に多いむだ時間を有する２次遅れ系のＳ領域の伝
達関数に変換し、このＳ領域の伝達関数でサンプ
ル値制御定数を決定しているので、安定に制御さ
れていることがわかる。また、小さな同定信号を
用いて極めて短い時間でプロセスの動特性がオン
ラインで同定でき、その結果から、サンプル値制
御定数を同じくオンラインで調整することができ
た。

以上、詳述したように、本発明によれば、サン
プル値コントローラの出力信号に小さな同定信号
を加えて操作信号としてプロセスへ注入し、閉ル
ープ制御を実施しながら、サンプル制御周期毎の
操作信号とプロセス信号とから、プロセスのパル
ス伝達関数を同定し、そのパルス伝達関数からＳ
領域の伝達関数を演算し、その伝達関数からサン
プル値制御定数を演算し、その演算結果の制御定
数を用いて閉ループ制御を行なわせることによ
り、サンプル周期の如何を問わずに安定した制御
定数を決定できるので、例えば、その周期を長く
して、サンプリング中に制御定数を簡単な演算手
段でゆつくりと計算すれば良く（格別に高速な計
算のできる大型計算機で計算する必要がない。）、
しかも適切にかつ安定して自動的にサンプル値制
御定数を調整することができる。

本発明による装置ではプロセスの動特性を知る
のに閉ループ制御中に微少な同定信号を用いてい
るので、従来装置の限界感度法、リミツトサイク
ル法などと比べてプロセスを大きく変動させない
ので実用的である。また、閉ループ制御を実行し
ながら、プロセス動特性の同定と制御定数の自動
調整ができるので、コントローラの実機調整期間
がほとんどいらなくなる。また、プロセスを操業
中にも、自動調整ができるので、プラントを高い
稼動率で操作することができ、利すること非常に
大である。

また、コントローラの比例ゲインを零に固定す
ると、閉ループ状態となるが、同定信号をコント
ローラの出力箇所で加えているので、閉ループの
みならず、開ループでもプロセスの動特性を同定
できる。

また、プロセスのパルス伝達関数を同定するの
に、カルマンフイルタに類化した、遂次形の近似
最尤度型フイルタを用いており、統計処理が自動
的に行なわれているのでフイルタ効果があり、観
測ノイズの影響を受けることなく、安定した同定
ならびに、制御定数の自動調整が行なえる。

また、パーシステントリ・エキサイト信号をパ
ルス伝達関数同定部に入力する操作信号は加算部
６の出力からに限らずサンプリングホールド部の
出力からＡ／Ｄ変換器を介して得られる信号を用
いても良い。

また、本発明の装置は、各演算ブロツクをマイ
クロコンピユータを用いたデジタルシステムのソ
フトウエアで実現できることは言うまでもない。

上述した本発明の実施例では、プロセスのパル
ス伝達関数を同定するのに、近似最尤度法を用い
たが、不偏一致推定値が得られる同定法であれば
拡張最小２乗法、補助変数法、モデル規範形パラ
メータ同定法など何でも良い。

また、同定信号として、Ｍ系列信号を用いたが
定常不規則過程に属する信号であれば、Ｍ系列以
外の擬似ランダム信号（Pseudo−Random
Binary Signal）でも、正規乱数信号でも、何で
も良い。また、Ｍ系列信号を直接に用いるではな
く、一旦発生させたＭ系列信号をデジタルフイル
タを通して得た出力信号を用いても良い。

なお特に同定信号にＭ系列信号を用いることに
よつて、Ｍ系列信号は２値（＋１，−１）もしく
は３値（＋１，０，−１）の値を取るので、同定
するプロセスを無理なく動作させることができ、
安全に同定できる。またＭ系列信号は多くの周波
数成分を含んでいるので、同定する時間を短縮す
ることができる。さらにまたＭ系列信号はその発
生が比較的容易で簡単なロジツクの構成で得られ
るので、装置を小型化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示すブロツク
図であり、第５図と第７図を除く第２図から第８
図までは、第１図内の各ブロツクの内容を説明す
るフローチヤート図、第５図は、ムダ時間を含む
２次おくれ系のステツプ応答波形を示す波形図、
第７図は、αからβを導出する際の逆関数ｆ（α）
をそれぞれ示す曲線図、第９図は、２次おくれプ
ロセスのステツプ応答を示す曲線図、第１０図
は、自動調整時の応答および自動調整後の制御定
数を用いてステツプ応答を示す曲線図、第１１図
は、２次おくれプロセスと同定したパルス伝達関
数のステツプ応答を比較した曲線図である。 １……プロセス、２……サンプルホールド部、
４……サンプラ、５……サンプル値制御演算部、
７……同定信号発生部、９……パルス伝達関数同
定部、１０……伝達関数演算部、１１……サンプ
ル値制御定数演算部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 制御対象となるプロセスをサンプル値制御す
   るサンプル値PID制御演算部を有するものにおい
   て、前記サンプル値PID制御演算部で制御される
   制御ループ内にパーシステントリ・エキサイテイ
   ング信号からなる同定信号を印加する同定信号発
   生部と、この印加した同定信号に前記サンプル値
   PID制御演算部の出力信号を加算して得られる操
   作信号および前記プロセスの制御量をサンプリン
   グして得られるプロセス信号を入力して、これら
   の操作信号とプロセス信号とでプロセスのパルス
   伝達関数を同定するパルス伝達関数同定部と、こ
   のパルス伝達関数同定部で同定したパルス伝達関
   数のステツプ応答からムダ時間を含む２次遅れ系
   のＳ（ラプラス演算子）領域の伝達関数を演算す
   る伝達関数演算部と、この伝達関数演算部で演算
   した結果から前記サンプル値PID制御演算部の制
   御定数を算出するサンプル値制御定数演算部とを
   具備してなることを特徴とするサンプル値PID制
   御装置。