JPS63192103A - セルフチユ−ニング調節計 - Google Patents
セルフチユ−ニング調節計Info
- Publication number
- JPS63192103A JPS63192103A JP2423887A JP2423887A JPS63192103A JP S63192103 A JPS63192103 A JP S63192103A JP 2423887 A JP2423887 A JP 2423887A JP 2423887 A JP2423887 A JP 2423887A JP S63192103 A JPS63192103 A JP S63192103A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、少なくとも比ｎ （Ｐ）定数、積分（１）定
数を最適な値ぼ自動的に１１整するセルフチューニング
調節計に関し、更に詳しくは、プロセス量又はプロセス
量と設定値との偏差信号の波形を観測し、その波形観測
結果に基づいてＰ、Ｉ定数を演算するようにしたセルフ
チューニング調節計に関するものである。
数を最適な値ぼ自動的に１１整するセルフチューニング
調節計に関し、更に詳しくは、プロセス量又はプロセス
量と設定値との偏差信号の波形を観測し、その波形観測
結果に基づいてＰ、Ｉ定数を演算するようにしたセルフ
チューニング調節計に関するものである。
（従来の技術）
フィードバック＠御に用いられるプロセス用ＰＩ調節計
において、ＰＩ演算定数の設定は、プロセス運転者ある
いは計装エンジニアの長年の知識と経験に基づいて手動
によって行なわれているのが現状である。しかしながら
、手動設定によるものは、プロセスのスタートアップ時
、負荷変動時、予期しない外乱混入時、あるいは非線形
ゲイン特性を持つ系等の状況の下では、一時的あるいは
定常的にプロセス運転の乱れを生じ、状況によっては経
済的損失を及ぼすことがあった。
において、ＰＩ演算定数の設定は、プロセス運転者ある
いは計装エンジニアの長年の知識と経験に基づいて手動
によって行なわれているのが現状である。しかしながら
、手動設定によるものは、プロセスのスタートアップ時
、負荷変動時、予期しない外乱混入時、あるいは非線形
ゲイン特性を持つ系等の状況の下では、一時的あるいは
定常的にプロセス運転の乱れを生じ、状況によっては経
済的損失を及ぼすことがあった。
そこで、ＰＩ演算定数をセルフチューニングするように
した調節計が提案されている。これまで提案されている
セルフチューニング調節計は、補助コントローラを主コ
ントローラに対して並列的に接続し、補助コントローラ
のゲインをあげ、振動を起させ、その振幅１周波数から
、Ｚｉｅｇｌｅｒ。
した調節計が提案されている。これまで提案されている
セルフチューニング調節計は、補助コントローラを主コ
ントローラに対して並列的に接続し、補助コントローラ
のゲインをあげ、振動を起させ、その振幅１周波数から
、Ｚｉｅｇｌｅｒ。
Ｎ１ｃｈｏｌｓによる所謂Ｚ−Ｎ限界感度法に基づいて
ＰＩ定数を決定するもの（昭和４５年計測自動制御学会
論文集Ｖｏ１６．飄６Ｐ５５〜Ｐ６０ 限界感度法を
利用した適応制御系の研究、北森俊行）、オン、オフ発
生器を使用してリミットサイクルを発生させ、その振幅
等から最適なＰＩ演算定数を決定するようにしたもの（
昭和４８年計測自動制御学会第１２回学術講演会予稿集
Ｐ６１７〜Ｐ６２４ＰＩＤ自動′ａ定形アダプティブ
・コントローラ須見、福田）等がある。
ＰＩ定数を決定するもの（昭和４５年計測自動制御学会
論文集Ｖｏ１６．飄６Ｐ５５〜Ｐ６０ 限界感度法を
利用した適応制御系の研究、北森俊行）、オン、オフ発
生器を使用してリミットサイクルを発生させ、その振幅
等から最適なＰＩ演算定数を決定するようにしたもの（
昭和４８年計測自動制御学会第１２回学術講演会予稿集
Ｐ６１７〜Ｐ６２４ＰＩＤ自動′ａ定形アダプティブ
・コントローラ須見、福田）等がある。
また、最近、プロセスを振動状態にしたり、同定信号を
与えることなく、プロセス量又はプロセス量と設定値と
の偏差信号の波形を観測し、その観測結果に基づいてＰ
、■定数を演算するように、したセルフチューニング調
節計も提案されている。
与えることなく、プロセス量又はプロセス量と設定値と
の偏差信号の波形を観測し、その観測結果に基づいてＰ
、■定数を演算するように、したセルフチューニング調
節計も提案されている。
（発明が解決しようとする問題点）
第４図は、プロセス量又はプロセス量と設定値との偏差
信号の波形を観測し、Ｐ、Ｉ定数を演算する従来のセル
フチューニング調節計の動作例を示す波形図である。
信号の波形を観測し、Ｐ、Ｉ定数を演算する従来のセル
フチューニング調節計の動作例を示す波形図である。
いま、（イ）に示すようにプロセスへステップ状の外乱
ＮＳが加わると、プロセス量Ｐ■は、（ロ）に示すよう
に、はじめは変動するが、やがてセルフチューニングの
動作によって定常値に落ち付く。
ＮＳが加わると、プロセス量Ｐ■は、（ロ）に示すよう
に、はじめは変動するが、やがてセルフチューニングの
動作によって定常値に落ち付く。
ここで、外乱ＮＳが（イ）のＡ部分に示すように時間と
ともに徐々に変化するような場合、プロセスｍＰ■は変
動を続け、二の変動を抑えるために例えばゲインを上げ
るようにセルフチューニングが行なわれ、やがて定常値
に落ち付く。このようにセルフチューニングされた状態
で、外乱ＮＳが（イ）のＢ部分に示すように再び変動す
ると、ゲインが上げられた状態にあるので、このままで
はプロセス量は（ロ）のＣに示すように不安定に変動す
る（発振状態となる）こととなって、危険な方向に制御
され１待る可能性がある。このような状態は、プロセス
特性が変化するような場合にも生じる。
′ 本発明は、セルフチューニング調節計におけるこのよう
な問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、プロセ
スの特性あるいは外乱の変化がある場合でも、危険な方
向（例えば発振状態になる方向）にセルフチューニング
を行なうことのない調節計を実現しようとするものであ
る。
ともに徐々に変化するような場合、プロセスｍＰ■は変
動を続け、二の変動を抑えるために例えばゲインを上げ
るようにセルフチューニングが行なわれ、やがて定常値
に落ち付く。このようにセルフチューニングされた状態
で、外乱ＮＳが（イ）のＢ部分に示すように再び変動す
ると、ゲインが上げられた状態にあるので、このままで
はプロセス量は（ロ）のＣに示すように不安定に変動す
る（発振状態となる）こととなって、危険な方向に制御
され１待る可能性がある。このような状態は、プロセス
特性が変化するような場合にも生じる。
′ 本発明は、セルフチューニング調節計におけるこのよう
な問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、プロセ
スの特性あるいは外乱の変化がある場合でも、危険な方
向（例えば発振状態になる方向）にセルフチューニング
を行なうことのない調節計を実現しようとするものであ
る。
（問題点を解決するための手段）
第１図は、本発明セルフチューニング調節計の基本的な
機能ブロック図である０図において、１はプロセス、２
はプロセスｌよりのプロセス量Ｐ■と設定値ＥＳとの偏
差６を入力しこれに少なくとも比例、積分演算を行ない
得られた操作量ＭＶをプロセス１に出力するＰＩｆＭ御
手段、３は波形観測手段、４は波形観測手段３による波
形観測結果を記憶する記憶手段、５は波形観測結果に基
づいて少なくとも比例定数、積分定数を演算しこれらの
比例定数、積分定数をＰＩ制御手段２に設定するパラメ
ータ演算手段、６は波形観測手段３及び記憶手段４から
の信号を入力し、今回の波形に振動が観測されず、前回
の波形に振動が観測された場合、パラメータ演算手段５
によるＰＩ制御手段２への比例定数、積分定数の設定動
作を行なわないように指示する演算指示手段である。
機能ブロック図である０図において、１はプロセス、２
はプロセスｌよりのプロセス量Ｐ■と設定値ＥＳとの偏
差６を入力しこれに少なくとも比例、積分演算を行ない
得られた操作量ＭＶをプロセス１に出力するＰＩｆＭ御
手段、３は波形観測手段、４は波形観測手段３による波
形観測結果を記憶する記憶手段、５は波形観測結果に基
づいて少なくとも比例定数、積分定数を演算しこれらの
比例定数、積分定数をＰＩ制御手段２に設定するパラメ
ータ演算手段、６は波形観測手段３及び記憶手段４から
の信号を入力し、今回の波形に振動が観測されず、前回
の波形に振動が観測された場合、パラメータ演算手段５
によるＰＩ制御手段２への比例定数、積分定数の設定動
作を行なわないように指示する演算指示手段である。
（作用）
演算指示手段６は、今回の波形観測結果と、前回の波形
に振動がなく、前回の波形に振動が観測された場合、プ
ロセスの特性あるいは外乱に変化があるとして、パラメ
ータ演算手段５に対してチューニング動作を行なわない
ように指示する。
に振動がなく、前回の波形に振動が観測された場合、プ
ロセスの特性あるいは外乱に変化があるとして、パラメ
ータ演算手段５に対してチューニング動作を行なわない
ように指示する。
（実施例）
第２図は、本発明に係る装置の一例を示す構成ブロック
図である０図において、第１図の各部分と同じものには
同一符号を付して示す。
図である０図において、第１図の各部分と同じものには
同一符号を付して示す。
ＰＩ制御手段２は、マルチプレクサ２０、コンパレータ
２１、マイクロプロセッサ２２、プロセッサ２２からの
ディジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器
２３及びＤ／Ａ変換器の、出力を保持するサンプルホー
ルド回路２４で構成されている。７は各種データ等を格
納するＲＡＭ、８はマイクロプロセッサ２２が行なう動
作のプログラムを格納したシステムＲＯＭ、９はユーザ
がプロセスに応じて作成したプログラムを格納したユー
ザＲＯＭ、１０は表示部キーボードで、これらはデータ
バスＤＢを介してマイクロプロセッサ２２に結合してい
る。ここでシステムＲＯＭ ８には、マイクロプロセッ
サ２２が、第１図に示す波形観測手段３、パラメータ演
算手段５、制御手段６としての機能を行なうためのプロ
グラムが格納されていて、ＣＰＵ ２２がこれらのプロ
グラムを実行することによって各機能を実現するように
なっている。また、波形観測結果を示すデータの記憶手
段４は、ＲＡＭ ７の一部に設けられる。
２１、マイクロプロセッサ２２、プロセッサ２２からの
ディジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器
２３及びＤ／Ａ変換器の、出力を保持するサンプルホー
ルド回路２４で構成されている。７は各種データ等を格
納するＲＡＭ、８はマイクロプロセッサ２２が行なう動
作のプログラムを格納したシステムＲＯＭ、９はユーザ
がプロセスに応じて作成したプログラムを格納したユー
ザＲＯＭ、１０は表示部キーボードで、これらはデータ
バスＤＢを介してマイクロプロセッサ２２に結合してい
る。ここでシステムＲＯＭ ８には、マイクロプロセッ
サ２２が、第１図に示す波形観測手段３、パラメータ演
算手段５、制御手段６としての機能を行なうためのプロ
グラムが格納されていて、ＣＰＵ ２２がこれらのプロ
グラムを実行することによって各機能を実現するように
なっている。また、波形観測結果を示すデータの記憶手
段４は、ＲＡＭ ７の一部に設けられる。
第３図は、このように構成した調節計の動作の一例を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
マイクロプロセッサ２２は、はじめに、システムＲＯＭ
８に格納されでいるシステムプログラムに従って、マ
ルチプレクサ２０に印加されているプロセス量ＰＶＩや
設定値ｅｓを選択して取り出すとともに、これらの信号
を、コンパレータ２１．プロセッサ２２．Ｄ／Ａ変換器
２３で形成されるＡ／Ｄ変換ループによってディジタル
信号に変換する（ステップ１）。
８に格納されでいるシステムプログラムに従って、マ
ルチプレクサ２０に印加されているプロセス量ＰＶＩや
設定値ｅｓを選択して取り出すとともに、これらの信号
を、コンパレータ２１．プロセッサ２２．Ｄ／Ａ変換器
２３で形成されるＡ／Ｄ変換ループによってディジタル
信号に変換する（ステップ１）。
次に、第１図における波形観測手段３として機能するシ
ステムプログラムに従って、プロセス量Ｐｖ又はプロセ
ス量Ｐｖと設定値ｅｓとの偏差信号εの波形観測を行な
う（ステップ２）。この波形観測によって、プロセス量
Ｐ■又は偏差信号６の例えばピーク値や、ピーク値にな
るまでの時間から、波形を代表するような例えばオーバ
ーシュート量、偏差面積非減少率、振動周期に関する情
報を得る。これらの波形観測結果の情報は、ＲＡＭ ７
（記憶手段４）に格納される。次に上述した波形分析が
完了したかどうか判断しくステップ２０）、分析完了の
場合、ステップ３に移る。
ステムプログラムに従って、プロセス量Ｐｖ又はプロセ
ス量Ｐｖと設定値ｅｓとの偏差信号εの波形観測を行な
う（ステップ２）。この波形観測によって、プロセス量
Ｐ■又は偏差信号６の例えばピーク値や、ピーク値にな
るまでの時間から、波形を代表するような例えばオーバ
ーシュート量、偏差面積非減少率、振動周期に関する情
報を得る。これらの波形観測結果の情報は、ＲＡＭ ７
（記憶手段４）に格納される。次に上述した波形分析が
完了したかどうか判断しくステップ２０）、分析完了の
場合、ステップ３に移る。
ここで、プロセッサ２２は、演算指示手段６として機能
するシステムプログラムに従って、今回の波形観測結果
から波形に振動があるかどうか判定する（ステップ３）
、ここで波形に振動が認められない場合、ＲＯＭ ７
（記憶手段４）に格納されている前回の波形観測結果か
ら、曲回の波形に振動があったかどうか判定する（ステ
ップ４）、ここで、振動ありと判定された場合、パラメ
ータ演算手段５に対し、ＰＩ制御手段２への新たなＰ。
するシステムプログラムに従って、今回の波形観測結果
から波形に振動があるかどうか判定する（ステップ３）
、ここで波形に振動が認められない場合、ＲＯＭ ７
（記憶手段４）に格納されている前回の波形観測結果か
ら、曲回の波形に振動があったかどうか判定する（ステ
ップ４）、ここで、振動ありと判定された場合、パラメ
ータ演算手段５に対し、ＰＩ制御手段２への新たなＰ。
■定数の設定動作を行なわないように指示する。
すなわち、次に説明するステップ５をスキップする。
ステップ３において今回の波形に振動がある場合、ステ
ップ４において、前回の波形に振動がない場合、プロセ
ッサ２２は、パラメータ演算手段５として機能するシス
テムプログラムに従って、波形観測結果を用い、最適な
応答を示すＰ、■定数を演算し、得られたＰ、Ｉ定数を
ＰＩ制御手段２に設定するチューニング動作を行なう（
ステップ５）。
ップ４において、前回の波形に振動がない場合、プロセ
ッサ２２は、パラメータ演算手段５として機能するシス
テムプログラムに従って、波形観測結果を用い、最適な
応答を示すＰ、■定数を演算し、得られたＰ、Ｉ定数を
ＰＩ制御手段２に設定するチューニング動作を行なう（
ステップ５）。
次に、プロセッサ２２は、ＰＩ制御手段２として機能す
るシステムプログラムによって、ＰＩ制御演算を行ない
（ステップ６）、得られたＰＩ演算結果（操作量： Ｍ
Ｖ）をＤ／Ａ変換器２３．サンプルホールド回路２４を
介してプロセスｌに出力する（ステップ７）、以後、ス
テップｌに戻り、ステップ７までの動作を所定周期で繰
返す。
るシステムプログラムによって、ＰＩ制御演算を行ない
（ステップ６）、得られたＰＩ演算結果（操作量： Ｍ
Ｖ）をＤ／Ａ変換器２３．サンプルホールド回路２４を
介してプロセスｌに出力する（ステップ７）、以後、ス
テップｌに戻り、ステップ７までの動作を所定周期で繰
返す。
なお、ステップ３．ステップ４においては、いずれも波
形に振動があるかどうか判断するようにしたが、振動の
方向も組合せて判断するようにすれば、より正確にプロ
セス特性、あるいは外乱の変化特性をとらえることがで
きるｉ 以上のような動作によって、プロセス特性が変化したり
、外乱に変化がみられるような場合（すなわち、ステッ
プ３でＮｏと判断され、ステップ４でＹｅｓと判断され
た場合）は、セルフチューニング動作をスキップし、前
回設定されているＰ、Ｉ定数に従って、Ｐ！制御演算を
行ない、安全な方向にとどまるような操作ｊｉＭＶを出
力する。
形に振動があるかどうか判断するようにしたが、振動の
方向も組合せて判断するようにすれば、より正確にプロ
セス特性、あるいは外乱の変化特性をとらえることがで
きるｉ 以上のような動作によって、プロセス特性が変化したり
、外乱に変化がみられるような場合（すなわち、ステッ
プ３でＮｏと判断され、ステップ４でＹｅｓと判断され
た場合）は、セルフチューニング動作をスキップし、前
回設定されているＰ、Ｉ定数に従って、Ｐ！制御演算を
行ない、安全な方向にとどまるような操作ｊｉＭＶを出
力する。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明によれば、外乱あるいはプ
ロセス特性が変化するような場合においても、常に安全
にプロセスを制御することのできるセルフチューニング
調節計が実現できる。
ロセス特性が変化するような場合においても、常に安全
にプロセスを制御することのできるセルフチューニング
調節計が実現できる。
第１図は本発明セルフチューニング調節計の基本的な機
能ブロック図、第２図は本発明装置の一例を示す構成ブ
ロック図、第３図は動作の一例を示すフローチャート、
第４図は従来装置の動作例を示す波形図である。 ｌ・・・プロセス、２・・・ＰＩｔｌ＋制御手段、３・
・・波形観測手段、４・・・記憶手段、５・・・パラメ
ータ演算手段、６・・・演算指示手段。 代理人 弁理士 小 沢 信 助 ψ 田 【口
能ブロック図、第２図は本発明装置の一例を示す構成ブ
ロック図、第３図は動作の一例を示すフローチャート、
第４図は従来装置の動作例を示す波形図である。 ｌ・・・プロセス、２・・・ＰＩｔｌ＋制御手段、３・
・・波形観測手段、４・・・記憶手段、５・・・パラメ
ータ演算手段、６・・・演算指示手段。 代理人 弁理士 小 沢 信 助 ψ 田 【口
Claims (1)
- プロセスよりのプロセス量と設定値の信号に少なくとも
比例、積分演算を行ない、得られた操作量を前記プロセ
スに出力するＰＩ制御手段と、前記プロセス量又はプロ
セス量と設定値との偏差信号の波形を所定周期で観測す
る波形観測手段と、この波形観測手段による波形観測結
果を記憶する記憶手段と、前記波形観測結果に基づいて
少なくとも比例定数、積分定数を演算し当該比例定数、
積分定数を前記ＰＩ制御手段に設定するパラメータ演算
手段と、前記波形観測手段及び前記記憶手段からの信号
を入力し今回の波形に振動が観測されず、前回の波形に
振動が観測された場合前記パラメータ演算手段によるＰ
Ｉ制御手段への新たな比例定数、積分定数の設定動作を
行なわないように指示する演算指示手段とを備えたこと
を特徴とするセルフチューニング調節計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62024238A JPH0766281B2 (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | セルフチユ−ニング調節計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62024238A JPH0766281B2 (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | セルフチユ−ニング調節計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63192103A true JPS63192103A (ja) | 1988-08-09 |
| JPH0766281B2 JPH0766281B2 (ja) | 1995-07-19 |
Family
ID=12132671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62024238A Expired - Lifetime JPH0766281B2 (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | セルフチユ−ニング調節計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0766281B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02222003A (ja) * | 1989-02-23 | 1990-09-04 | Toshiba Corp | 適応制御装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62210503A (ja) * | 1986-03-11 | 1987-09-16 | Yamatake Honeywell Co Ltd | プロセス制御の不安定化判別およびチユ−ニング方式 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4602326A (en) | 1983-12-12 | 1986-07-22 | The Foxboro Company | Pattern-recognizing self-tuning controller |
-
1987
- 1987-02-04 JP JP62024238A patent/JPH0766281B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62210503A (ja) * | 1986-03-11 | 1987-09-16 | Yamatake Honeywell Co Ltd | プロセス制御の不安定化判別およびチユ−ニング方式 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02222003A (ja) * | 1989-02-23 | 1990-09-04 | Toshiba Corp | 適応制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0766281B2 (ja) | 1995-07-19 |
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