JPS63219002A - Adjusting device - Google Patents

Adjusting device

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JPS63219002A
JPS63219002A JP5349487A JP5349487A JPS63219002A JP S63219002 A JPS63219002 A JP S63219002A JP 5349487 A JP5349487 A JP 5349487A JP 5349487 A JP5349487 A JP 5349487A JP S63219002 A JPS63219002 A JP S63219002A
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area
parameter
time
calculation
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酒井 芳克
Yasuo Nakai
保夫 中井
Asao Miyabe
宮部 朝雄
Takashi Kono
孝史 河野
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

PURPOSE:To set an optimum PI arithmetic parameter in a short time by introducing an area ratio, related to a process quantity or a deviation signal, following to an interval between a prescribed points of time, and obtaining the PI arithmetic parameter based on an evaluation index, including the area ratio. CONSTITUTION:A waveform observing means 31 in a parameter tuning means 3 observes the waveform of the process quantity PV or of the deviation signal DV, and operates an area A1, related to the process quantity or the deviation signal from the point of time t1 of the generation of a first peak of a signal waveform till the point of time t2 of the generation of a sequential second peak, and the area A2, related to the process quantity or the deviation signal from the point of time t2 till the sequential point of time t2+(t2-t1), and obtains an area ratio AR=A2/A1, and outputs it as one of the evaluation indexes, representing a waveform. A parameter arithmetic means 33 calculates the PI arithmetic parameter based on the some number of the evaluation indexes including the ratio AR, given by the means 31, so as to be the responding target of a goal setting means 32. Thus, the PI arithmetic parameter is changed into the optimum value.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、プロセス制御に用いられる調節装置に関し、
更に詳しくは、少なくとも比例(P)、積分(I)演算
パラメータを最適な値に自動的に調整するオートチュー
ニング調節装置に関するものそある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a regulating device used for process control;
More specifically, the present invention relates to an auto-tuning adjustment device that automatically adjusts at least proportional (P) and integral (I) calculation parameters to optimal values.

(従来の技術) フィードバック制御に用いられるプロセス用P1訓節装
置において、P+演算パラメータの設定は、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。
(Prior art) In the process P1 control device used for feedback control, the P+ calculation parameters are currently set manually based on the long-standing knowledge and experience of the process operator or instrumentation engineer. It is. However, manual settings may cause temporary or steady process operation disturbances during process startup, load fluctuations, unexpected disturbances, or systems with nonlinear gain characteristics. Depending on the situation, it may have caused economic losses.

そこで、P+演算パラメータをオートチューニングする
ようにした調節計が提案されている。これまで提案され
ているオートチューニング調節計として主だったものを
挙げれば次の通りである。
Therefore, a controller has been proposed in which the P+ calculation parameter is automatically tuned. The main auto-tuning controllers that have been proposed so far are as follows.

(i)  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2周波数から、2iegl@r、
 Nieholgによる所謂z−N限界感度法に基づい
てP1演算パラメータを決定するもの(昭和45年計測
自動制御学会論文集Vo1.[k l’ss〜P611
限界感度法を利用した適応制御系の研究。
(i) Connect the auxiliary controller in parallel to the main controller, increase the gain of the auxiliary controller to cause vibration, and from the two amplitudes and frequencies, 2iegl@r,
Determination of P1 calculation parameters based on the so-called z-N limit sensitivity method by Nieholg (1971 Proceedings of the Society of Instrument and Control Engineers Vol. 1. [k l'ss ~ P611
Research on adaptive control systems using the marginal sensitivity method.

北森俊行)。Toshiyuki Kitamori).

(H)  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P1演算パラメー
タ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HIT〜PHJ  I’
l1)自動設定形アダプティブ・コントローラ 須見、
福田)。
(H) A limit cycle is generated using an on/off generator, and the optimal P1 calculation parameter is determined from its amplitude etc. (Proceedings of the 12th Academic Conference of the Society of Instrument and Control Engineers, 1971) HIT~PHJ I'
l1) Automatic setting type adaptive controller Sumi,
Fukuda).

(tii)  制御量の挙動を観察するパターン認識手
段(パーフォーマンスメジャメント)を設け、ここでプ
ロセスに外乱を与えることなく、ランダムに発生する外
乱等の制御系の乱れを認識し、この認識結果を最適な応
答モデルと比較し、パターンの認識結果が応答モデルに
近づくように最適なP+演算パラメータを決定するよう
にしたもの(単行本 ADAPTIVE C0NTR0
L SYSTEMS。
(tii) A pattern recognition means (performance measurement) is provided to observe the behavior of the controlled variable, and this recognizes disturbances in the control system such as disturbances that occur randomly without causing any disturbance to the process, and uses this recognition result. The optimal P+ calculation parameters are determined so that the pattern recognition result approaches the response model by comparing it with the optimal response model (Hardcover ADAPTIVE C0NTR0
L SYSTEMS.

PERGAMOII PRESS、口1i3発行 P1
〜P口)。
PERGAMOII PRESS, Published by 1i3 P1
~P mouth).

(iv)  前記した(in)の技術を用いるものであ
って、制御系の乱れによる応答パターンの認識に、オー
バシュート量(行き過ぎ量)、ピーク値より求められる
ダンピング(減衰率)及びピリオド(周期)の情報を用
いるようにしたもの(US1’AT No、 JJO2
,326)。
(iv) The technique described in (in) above is used, and the overshoot amount (excessive amount), the damping (attenuation rate) determined from the peak value, and the period (period) are used to recognize the response pattern due to disturbance in the control system. ) (US1'AT No, JJO2
, 326).

(発明が解決しようとする問題点) 前述した従来技術において、(i)項及び(i)項のも
のは、いずれもプロセスを振動状態にしたり、P+演算
パラメータの決定の際に、制御系へ強制的に外乱(同定
信号)を与える必要があり、このためプロセスへ少なか
らぬ影響を与えるという問題点があった。
(Problems to be Solved by the Invention) In the above-mentioned prior art, the items (i) and (i) both require that the control system be It is necessary to forcibly apply a disturbance (identification signal), which poses a problem in that it has a considerable influence on the process.

(m)項、(K)項のものは、同定信号を使用するもの
でなく、プロセスに何んらの影響も与えないという点で
優れている。ここで、(iv)項のものは、(ii)項
のものを具体的に実現するためのひとつの手法を提供す
るが、制御系の乱れによる応答パターンの認識に、第8
図に示すように、制御設定値とプロセス入力値との偏差
の第1.第2.第3のピーク値E、、 E、、 Lを検
出し、オーバシュート量は−L/L、ダンピングは(L
−L)/(E、 −E2)を演算して求め、また、周期
は第1ピークと第3ピークとの時間から求めるようにし
ている。
Items (m) and (K) are superior in that they do not use identification signals and do not have any influence on the process. Here, the item (iv) provides one method for concretely realizing the item (ii), but the
As shown in the figure, the first deviation between the control set value and the process input value. Second. The third peak value E, , E, , L is detected, the overshoot amount is -L/L, and the damping is (L
-L)/(E, -E2), and the period is determined from the time between the first peak and the third peak.

このために、第3のピークの探索を行なう必要があるが
、第3ピークの探索にはそれだけ時間がかかるうえに、
第3ピークが現れない場合、推測により疑似ピークを定
めることになるので、応答パターンを必ずしも忠実に認
識することができないという問題点がある。また、第3
ピークは、第1j第2ピークに比べてその振幅値が一般
的に小さいので、制御系からの乱れとは関係のないノイ
ズによる影響を受けやすくなるという問題点もある。
For this reason, it is necessary to search for the third peak, but searching for the third peak takes a lot of time, and
If the third peak does not appear, a pseudo peak is determined by estimation, which poses a problem in that the response pattern cannot necessarily be recognized faithfully. Also, the third
Since the amplitude value of the peak is generally smaller than that of the 1j-th second peak, there is also the problem that it is easily affected by noise unrelated to disturbances from the control system.

本発明は、前述した(in)項の技術を基本的に利用す
るものであって、制御系の乱れによる応答パターンの認
識に、第3のピークを検索する必要のないようにするこ
とによって、短時間に、かつノイズ等に影響されないで
正確に応答パターンを認識できるようにし、最適なP1
演算定数を設定することの可能なオートチューニング調
節装置を提供するものである。
The present invention basically utilizes the technique of the above-mentioned (in) term, and eliminates the need to search for the third peak to recognize response patterns due to disturbances in the control system. The response pattern can be recognized accurately in a short time and without being affected by noise, etc., and the optimal P1
The present invention provides an auto-tuning adjustment device that can set calculation constants.

(問題点を解決するための手段) 第1図は、本発明装置の基本的な機能ブロック図である
。図において、lは制御対象(プロセス)を示すブロッ
ク痩で、生産量の変化、制御目標値の変更、各種外乱な
どによってその動特性が変化するものとする。2は制御
対象1からのプロセス量Pvと、制御目標値Svとの偏
差信号DVに少なくとも比例(P)、lf1分(1)演
算を行ない得られた操作量(MY)を制御対象1に出力
するPIft+制御手段、3はプロセス量PV又は偏差
信号DVの波形パターンに応じてP1制御手段2のP、
I演算パラメータをチューニングするパラメータチュー
ニング手段である。
(Means for Solving the Problems) FIG. 1 is a basic functional block diagram of the apparatus of the present invention. In the figure, l is a block indicating a controlled object (process), and its dynamic characteristics change due to changes in production volume, changes in control target values, various disturbances, etc. 2 performs at least proportional (P) and lf1 (1) calculations on the deviation signal DV between the process amount Pv from the controlled object 1 and the control target value Sv, and outputs the obtained manipulated variable (MY) to the controlled object 1. PIft+control means, 3, P1 control means 2 P, 3 according to the waveform pattern of the process amount PV or deviation signal DV;
This is a parameter tuning means for tuning I calculation parameters.

このパラメータチューニング手段3において、31はプ
ロセス信号又は偏差信号Dvの波形観測を行ない、信号
波形の第1のピークDvlの発生時点t1゜第2のピー
クDV、の発生時点t、を検出し、所定の演算を行なっ
て観測波形のパターンを代表する評価指標を出力する波
形観測手段、32は制御性の目標となる目標値(モデル
)を設定した目標設定手段、33は波形観測手段31か
らの評価指標が、目標設定手段32に予じめ設定した応
答目標になるようなPI演算パラメータを演算するパラ
メータ演算手段である。
In this parameter tuning means 3, 31 observes the waveform of the process signal or deviation signal Dv, detects the occurrence time t1 of the first peak Dvl of the signal waveform, the occurrence time t of the second peak DV, and 32 is a target setting means for setting a target value (model) serving as a controllability target; 33 is an evaluation from the waveform observing means 31; This is a parameter calculation means that calculates PI calculation parameters such that the index becomes a response target set in advance in the goal setting means 32.

(作用) パラメータチューニング手段3内の波形観測手段31は
、プロセス量Pv又は偏差信号Dvの波形観測を行ない
、信号波形の第1のピークの発生時点t1(t、−t1
)時点までのプロセス量又は偏差信号に求め、これを波
形パターンを代表する評価指標のひとつとして出力する
(Operation) The waveform observation means 31 in the parameter tuning means 3 observes the waveform of the process quantity Pv or the deviation signal Dv, and determines the time point t1 (t, -t1) when the first peak of the signal waveform occurs.
) and output it as one of the evaluation indicators representing the waveform pattern.

パラメータ演算手段33は、波形観測手段31から与え
られる面積レシオARを含むいくつかの評価指標に基づ
いて、P、I演算パラメータを算出する。
The parameter calculation means 33 calculates P and I calculation parameters based on several evaluation indicators including the area ratio AR given from the waveform observation means 31.

(実施例) 以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明す゛る
(Embodiments) Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第2図は本発明に係る調節装置の構成ブロック図である
。図において、4は調節装置であり、制御対象1からの
プロセス量PV、制御目標伯Svを入力し、操作信号M
vを制御対象1に対して出力する。
FIG. 2 is a configuration block diagram of the adjustment device according to the present invention. In the figure, reference numeral 4 denotes an adjustment device, which inputs the process amount PV and control target value Sv from the controlled object 1, and receives the operation signal M.
Output v to the controlled object 1.

この調節装置4において、41はプロセス量Pv、各種
アナログ信号el+制御目標値Svを順次選択して入力
するマルチプレクサ、42はマルチプレクサ41で選択
した信号をひとつの入力とするコンパレータ、43はマ
イクロプロセッサで、コンパレータ4zからの信号等を
入力している。44はプロセッサ43からのディジタル
信号をアナログ信号に変換するDハ変換器、45はDハ
変換器の出力を所定のタイミングで保持するサンプルホ
ールド回路で、その出力が制御対象1への操作信号Mv
となる。46は110ポート、47は各種データ等を格
納したRAM、  48はマイクロプロセッサ43が行
なう主要動作のプログラムを格納したシステムROM、
  49は例えば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ROM、  50は表示キーボード
で、これらはデータバスBSを介してマイクロプロセッ
サ43に結合している。
In this adjustment device 4, 41 is a multiplexer that sequentially selects and inputs the process amount Pv, various analog signals el + control target value Sv, 42 is a comparator that receives the signal selected by the multiplexer 41 as one input, and 43 is a microprocessor. , signals from the comparator 4z, etc. are input. 44 is a D-converter that converts the digital signal from the processor 43 into an analog signal; 45 is a sample-hold circuit that holds the output of the D-converter at a predetermined timing; the output is the operation signal Mv to the controlled object 1;
becomes. 46 is a 110 port, 47 is a RAM that stores various data, etc., 48 is a system ROM that stores programs for main operations performed by the microprocessor 43,
Reference numeral 49 is a ROM storing, for example, a program created by a user according to a process, and 50 is a display keyboard, which is coupled to the microprocessor 43 via a data bus BS.

ここで、システムROM 4gには、マイクロプロセッ
サ43が、第1図に示す波形観測手段31、パラメータ
演算手段33、P1制御手段2.とじての機能を行なう
ためのプログラムや、制御対象lの最適応答モデルのデ
ータ等からなる目標設定手段32として機能するデータ
が格納されている。なお、システAROM 48. R
OM 49はひと”) (7) ROMで共用シテもよ
い。
Here, the system ROM 4g includes a microprocessor 43, a waveform observation means 31, a parameter calculation means 33, a P1 control means 2. Data functioning as the goal setting means 32 is stored, which includes a program for performing a closing function, data of an optimal response model of the controlled object 1, and the like. In addition, system AROM 48. R
OM 49 is one person'') (7) It is also good to share the ROM.

第3図は、このように構成した装置の動作の一例を示す
フローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing an example of the operation of the apparatus configured as described above.

マイクロプロセッサ43は、はじめにシステムROM 
48に格納されているシステムプログラムに従って、マ
ルチプレクサ41に印加されているプロセス量PV、制
御目標値Sv、その他アナログ信号e、を順次選択して
取り出し、これらの信号をコンパレータ42、マイクロ
プロセッサ43、D/A変換器44で形成されるA/D
変換ループによって、それぞれディジタル信号に変換す
る(ステップ1)。
The microprocessor 43 starts with the system ROM
48, the process variable PV, control target value Sv, and other analog signals e applied to the multiplexer 41 are sequentially selected and extracted, and these signals are sent to the comparator 42, microprocessor 43, and D. /A/D formed by A converter 44
Each is converted into a digital signal by a conversion loop (step 1).

次にプロセス量PVと制御目標値Svとの偏差DVが所
定の設定(1i111DB内に入っているかどうか判断
しくステップ2 ) 、 DV>DBの時、次のステッ
プ3に移る。ステップ3では、第1図における波形観測
手段31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fiPVと制御目標値Sv
との偏差nvの波形観測を行ない、観測波形のパターン
を分析する。また、パターン分析が完了すると、観測波
形の評価指標の算出を行なう(ステップ4.ステップ5
)。
Next, it is determined whether the deviation DV between the process amount PV and the control target value Sv is within a predetermined setting (1i111DB) (Step 2). When DV>DB, the process moves to the next Step 3. In step 3, according to the system program that functions as the waveform observation means 31 in FIG.
Process amount PV or process fiPV and control target value Sv
Observe the waveform of the deviation nv from the observed waveform and analyze the pattern of the observed waveform. Furthermore, when the pattern analysis is completed, the evaluation index of the observed waveform is calculated (steps 4 and 5).
).

第4図はこの波形観測手段31における波形観測手法の
説明図である。ここでは負荷が変動ルた場合の偏差信号
DVの応答波形を示しており、負荷変動時には大きく変
化するが、PI制御手段2の動作によって次第に変化が
小さくなってやがて零に収束する。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a waveform observation method in this waveform observation means 31. Here, the response waveform of the deviation signal DV when the load fluctuates is shown. Although it changes greatly when the load fluctuates, the change gradually becomes smaller due to the operation of the PI control means 2 and eventually converges to zero.

波形観測手段3Iは、この偏差信号DVの挙動を観測し
ており、この信号波形の第1のピーク(DVI)が観測
された時点(第1ピークの発生時点) 1+から続(、
第2のピーク(nv2)が観測される時点(第2ピーク
の発生時点) 11までの偏差信号DVに係る面積^1
と、第2ピークの発生時点t、から続く、ts + (
ts−Lt)の時点(tsから Ls−Ltだけ経過し
た時点)までの偏差信号DVに係る面積A、とを演算す
る。そして、これらの面積A、ム、を用いて、AI+A
、のレシオ(AR)を算゛出す。面積A、、 A、及び
面積レシオ^Rの算出式の一例を(1)式、(2)式、
(3)式に示す。
The waveform observation means 3I observes the behavior of this deviation signal DV, and continues from 1+ (,
Time point at which the second peak (nv2) is observed (time point at which the second peak occurs) Area related to the deviation signal DV up to 11 ^1
, ts + (
ts-Lt) (the time when Ls-Lt has elapsed from ts), the area A related to the deviation signal DV is calculated. Then, using these areas A and M, AI+A
Calculate the ratio (AR) of . Examples of formulas for calculating area A, A, and area ratio ^R are formulas (1), (2),
It is shown in equation (3).

A、=7″ (DV−DVs) dt       (
2)t! ここで、(1)式の演算式は、第4図において斜線で施
した面積A、を求めるものであり、(2)式の演算式は
、第4図において斜線で施した面積A、を求めるもので
ある。
A, = 7″ (DV-DVs) dt (
2)t! Here, the calculation formula (1) is used to calculate the area A, which is shaded in FIG. 4, and the calculation formula (2) is used to calculate the area A, which is shaded in FIG. It is something to seek.

また、最大行き過ぎ量(オーバシュート) OVSを(
4)式の演算式によって求める。
In addition, the maximum overshoot amount (overshoot) OVS (
4) Obtain by the calculation formula of Eq.

また、振動周期TPを(5)式の演算式によって求める
Further, the vibration period TP is determined by the calculation formula (5).

Tp= 2・ (t2−t+)          (
5)このようにして求められた面積レシオAR,オーバ
ショートOVS、振動周期TPの各ti1報を観測波形
を代表する評価指標としてパラメータ演算手段3ズに与
える。
Tp= 2・(t2−t+) (
5) The area ratio AR, overshort OVS, and vibration period TP thus obtained are given to the parameter calculation means 3 as evaluation indicators representative of the observed waveform.

本発明の装置においては、このように波形観測手段31
が、観測波形の第1.第2のピークの発生時点から続く
観測波形に係る面積Al#^、を用いた面積レシオAR
を、観測波形の評価指標のひとつとして、パラメータ演
算手段ゴ2に与えるようにしたもので、第3のピークを
検出する必要はなく、従って、ノイズの影響を受けなく
なるという効果をもたらしている。
In the apparatus of the present invention, the waveform observation means 31
is the first observed waveform. Area ratio AR using the area Al#^ of the observed waveform that continues from the point of occurrence of the second peak
is given to the parameter calculation means Go2 as one of the evaluation indicators of the observed waveform, and there is no need to detect the third peak, thus providing the effect of not being affected by noise.

第5図は、観測波形に含まれるノイズの影響について説
明するための波形図である。フィードバック制御されて
いる制御系において、一般に負荷変動や制御目標値の変
更、その他外乱に伴って生ずるプロセス量PV又は偏差
口vの応答波形は、最初は大きく変化するので、第1.
第2ピーク偵DV、。
FIG. 5 is a waveform diagram for explaining the influence of noise included in observed waveforms. In a feedback-controlled control system, the response waveform of the process variable PV or deviation v that generally occurs due to load fluctuations, changes in the control target value, or other disturbances initially changes significantly.
2nd Peak Scout DV.

Dv、は比較的検出しやすいが、第3ピーク付近になる
とその振幅も小さくなる。このために、第3ピークを検
出する場合、混入するノズNSの振幅を第3のピークと
して検出してしまうことがあり、誤まった評価指標を与
えることになる。
Although Dv is relatively easy to detect, its amplitude becomes small near the third peak. For this reason, when detecting the third peak, the amplitude of the mixed nozzle NS may be detected as the third peak, giving an incorrect evaluation index.

本発明のように、第1.第2のピークの発生時点1.、
1.から続く観測波形に係る面積AI、 A2を用いて
算出される面積レシオ^藺を評価指標とすると、観測波
形DV中にノイズMSが第5図破線に示すように混入し
たとしても、その信号波形の面積、例えば斜線を施した
面1llsは、ノイズ混入がない時の信号波形より大き
くなった部分と、小さくなった部分とが互いに相殺され
るので、ノイズ混入に影響されることはない。
As in the present invention, first. Time of occurrence of second peak 1. ,
1. If the area ratio ᄒ藺 calculated using the area AI and A2 of the observed waveform following from is used as an evaluation index, even if noise MS is mixed into the observed waveform DV as shown by the broken line in Figure 5, the signal waveform The area of the area, for example, the shaded surface 1lls, is not affected by noise contamination because the portion that is larger and the portion that is smaller than the signal waveform when no noise is mixed cancel each other out.

第3図において、ステップ5で前述したように観測波形
の評価指標(AR,OVS、 TP)の算出を終えると
、パラメータ演算手段33は、波形観測手段31から与
えられる各評価指標と、目標設定手段32に予じめ記憶
させである最適応答モデルの各データとを比較し、P1
演算パラメータを算出し、このPI演算パラメータをP
1制御手段2に設定(チューニング)する(ステップ6
)。このステップ6の詳細は後述する。
In FIG. 3, after completing the calculation of the evaluation indicators (AR, OVS, TP) of the observed waveform as described above in step 5, the parameter calculation means 33 calculates each evaluation index given from the waveform observation means 31 and the target setting. P1 is compared with each data of the optimal response model stored in advance in the means 32.
Calculate the calculation parameters and convert this PI calculation parameter to P
1 Setting (tuning) to control means 2 (step 6
). Details of this step 6 will be described later.

PI制御手段2は、パラメータ演算手段33によって設
定、変更されるPI演算パラメータを用いP1演算を行
ない(ステップ7)、演算結果を操作信号Mvとして制
御対象1に出力する(ステップ8)。
The PI control means 2 performs a P1 calculation using the PI calculation parameters set and changed by the parameter calculation means 33 (step 7), and outputs the calculation result to the controlled object 1 as an operation signal Mv (step 8).

なお、ステップ2において、偏差DVが所定の設定値幅
(セルフチューニング起動用偏差設定値)DB内に入っ
ている時(DV< DB)は、制御良好であるとして、
ステップ7に移り、既に設定されているP1演算パラメ
ータを用いてP1制御演算が行なわれる。ステップ4に
おいて、観測波形のパターン分析が完了してない場合(
第1.第2のピークが観測されるまでには、相応の時間
が必要であり、分析の途中にあるような場合)も、同様
にステップ7に移る。
In addition, in step 2, when the deviation DV is within the predetermined set value range (deviation set value for self-tuning activation) DB (DV< DB), control is considered to be good.
Proceeding to step 7, P1 control calculation is performed using the already set P1 calculation parameters. In step 4, if the pattern analysis of the observed waveform is not completed (
1st. If a certain amount of time is required until the second peak is observed, and the analysis is still in progress, the process similarly proceeds to step 7.

第6図は、第3図におけるステップ6の詳細を示すフロ
ーチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing details of step 6 in FIG.

パラメータ演算手段33は、はじめに、波形観測手段3
1で得られた面積レシオ値AIが「0」より小さいか判
断する(ステップ$1)。これによって、P1制御手段
2に現在設定されているP、I演算パラメータが後述す
るへ区分にあるかどうか判断する。すなわち、面積レシ
オム父が「0」より小さい場合、非振動的な応答特性を
示しており、現在のP、I演算パラメータによる制御性
はA区分にあるものと判断し、目標設定手段32に設定
した目標値に近ずくようにP、I演算パラメータを変更
する演算を行なう(ステップ62)。面積レシオAR≧
0の場合(ステップ61で“NO“の場合)、(積分演
算定数T1)/(振動周期Tp)の値Rを演算しくステ
ップG3)、この値Rの大きさを判断する(ステップ6
4)、すなわち、R<8.2であれば、現在設定されて
いるP1演算パラメータは、8区分にあるものと判断し
、ステップ65に移る。また、0.2≦R≦0.4であ
れば、C区分にあるものと判断し、ステップ66に、R
>0.4であれば、0区分にあるものと判断し、ステッ
プ67にそれぞれ移る。このように、面積レシオAR,
la動周期Tp、 Rの大きさによって、A、B、C,
Dの4区分に分けたのは、これまでの経験則に基づくも
ので、各区分の概念と、各区分における演算式の一例を
第7図に示す。
First, the parameter calculation means 33 starts with the waveform observation means 3.
It is determined whether the area ratio value AI obtained in step 1 is smaller than "0" (step $1). Thereby, it is determined whether the P and I calculation parameters currently set in the P1 control means 2 are in the category described below. That is, if the area ratio ratio is smaller than "0", it indicates a non-oscillatory response characteristic, and it is determined that the controllability based on the current P and I calculation parameters is in category A, and the target setting means 32 sets A calculation is performed to change the P and I calculation parameters so that they approach the set target values (step 62). Area ratio AR≧
0 (“NO” in step 61), calculate the value R of (integral calculation constant T1)/(vibration period Tp) (step G3), and judge the magnitude of this value R (step 6).
4), that is, if R<8.2, it is determined that the currently set P1 calculation parameters are in 8 categories, and the process moves to step 65. Further, if 0.2≦R≦0.4, it is determined that it is in the C category, and in step 66, R
If >0.4, it is determined that it is in the 0 category, and the process moves to step 67. In this way, the area ratio AR,
la motion period Tp, depending on the size of R, A, B, C,
The division into four divisions D is based on past empirical rules, and the concept of each division and an example of the calculation formula for each division are shown in FIG.

第7図において、横軸はRの値であり、縦軸は、面積レ
シオARをとっである。この図でハツチングを施した付
近(面積レシオAR= 11.2. R= 1.2付近
)が目標値となる領域で、各区分ごとに示しである比例
演算パラメータPB、積分演算パラメータTiを求める
ための所定の演算を行なうことによって、どの区分から
も制御性が目標値に向かうような、P演算パラメータ、
■演算パラメータが求められる。なお、本発明は、微分
(D)演算をも含む調節計にも同様に適用できるもので
あって、第7図には、微分演算パラメータTdを得るた
めの演算式についても参考までに示しである。
In FIG. 7, the horizontal axis is the value of R, and the vertical axis is the area ratio AR. In this figure, the hatched area (near area ratio AR = 11.2, R = 1.2) is the target value area, and the proportional calculation parameter PB and integral calculation parameter Ti are determined for each section. By performing predetermined calculations for
■Calculation parameters are calculated. Note that the present invention can be similarly applied to a controller that also includes differential (D) calculation, and FIG. 7 also shows the calculation formula for obtaining the differential calculation parameter Td for reference. be.

第7図に示す各演算式において、FBI、 PINは今
回1次回の比例演算パラメータ、 Til、 Ti2は
今回。
In each calculation formula shown in Figure 7, FBI and PIN are the proportional calculation parameters for the first time this time, and Til and Ti2 are the current proportional calculation parameters.

次回の積分演算パラメータ(積分時間) 、Eovsは
誤差オーバシュート、EARは誤差面積レシオである。
Next integration calculation parameter (integration time), Eovs is error overshoot, and EAR is error area ratio.

区分Aにおける(1^)式、(2A)式は、ステップε
2において適用され、比例演算パラメータPB2 。
Equations (1^) and (2A) in section A are step ε
2, the proportional calculation parameter PB2.

積分演算パラメータTi2は、誤差面積レシオEAR。The integral calculation parameter Ti2 is the error area ratio EAR.

誤差オーバーシュートEovgの値に応じてそれぞれ今
回のパラメータよりいずれも増大するような値が求めら
れる。EAR,RowsがOであれば、PI3. Ti
nは、今回のFBI、 Tilと同じ値となる。
Depending on the value of the error overshoot Eovg, values are determined that are each greater than the current parameters. If EAR, Rows is O, PI3. Ti
n is the same value as the current FBI, Til.

区分Bにおける(IB)式、  (2B)式は、ステッ
プ65において適用され、比例演算パラメータPB2゜
積分演算パラメータTi2は、R10,2(ここではR
は0.2より小さい)の割合でそれぞれ今回のパラメー
タより減少するような値が求められる。
Equations (IB) and (2B) in section B are applied in step 65, and the proportional calculation parameter PB2゜integral calculation parameter Ti2 is set to R10,2 (here R
is smaller than 0.2). Values are calculated that each decrease from the current parameter.

以下、同じように、区分Cにおける(IC)式。Hereinafter, the (IC) formula for category C will be explained in the same way.

(2C)式は、ステップ66において適用され、区分り
における(ID)式、  (2D)式は、ステップ67
において適用される。
Equation (2C) is applied in step 66, Equation (ID) in the partition, Equation (2D) is applied in step 67
applicable.

ステップ68では、ステップ62.65.65.67の
いずれかにおいて得られた比例演算パラメータ、積分演
算パラメータを、P1制御手段2に再設定する。
In step 68, the proportional calculation parameters and integral calculation parameters obtained in any of steps 62, 65, 65, and 67 are reset to the P1 control means 2.

以上のような動作によって、PI制御手段2には、そこ
に設定されている比例演算パラメータ、積分演算パラメ
ータがどのような伯であっても、最終的に制御性が最適
な目標f山になるように自動的に調整されることになる
Through the above-described operation, the PI control means 2 is able to finally reach the target f-mount with optimal controllability, no matter what the proportional calculation parameters and integral calculation parameters set therein. It will be automatically adjusted.

なお、上記の説明では、波形観測手段3Iは、プロセス
量PVと制御目標値svとの偏差信号DVの波形を観測
するようにしたものであるが、制御目標値が一定である
ものとすれば、プロセス量PVの波形を観測するように
してもよい。また、上記の説明では、PI制御手段を有
する調節手段を例にとって説明したが、PID制御手段
を有する調節手段に適用してもよい。
In the above explanation, the waveform observation means 3I is configured to observe the waveform of the deviation signal DV between the process quantity PV and the control target value sv. However, assuming that the control target value is constant, , the waveform of the process amount PV may be observed. Further, in the above description, the adjustment means having a PI control means was taken as an example, but the present invention may also be applied to an adjustment means having a PID control means.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明は、制御目標値の変
更やプロセスにおける負荷変動などに伴うプロセス量又
は偏差信号の応答パターンを把握する指標のひとつに、
応答波形の第1.第2のピ一りの発生時点に続くプロセ
ス量又は偏差、信号に係る面積^1.A、のレシオを導
入し、この面積レシオを含む評価指標に基づいて、PI
演算パラメータを最適値となるように変更するようにし
たものである。従って、本発明によれば、ノイズ等に影
響されないで、かつ短かい時間で最適なP1演算パラメ
ータを設定することのできるオートチューニング調節装
置が実現できる。
(Effects of the Invention) As explained above in detail, the present invention provides the following as one of the indicators for grasping the response pattern of the process quantity or deviation signal accompanying changes in control target values, load fluctuations in processes, etc.
The first response waveform. Process amount or deviation, area related to the signal following the occurrence of the second piston ^1. Introducing the ratio of A, and based on the evaluation index including this area ratio, PI
The calculation parameters are changed to the optimum values. Therefore, according to the present invention, it is possible to realize an auto-tuning adjustment device that is not affected by noise and can set optimal P1 calculation parameters in a short time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明装置の基本的な機能ブロック図、第2図
は本発明に係る装置の構成ブロック図、第3図は第2図
装置の動作の一例を示すフローチャート、第4図は波形
観測手段における波形観測手法の説明図、第5図は観測
波形に含まれるノイズの影響について説明するための波
形図、第6図は第3図におけるステップ6の詳細を示す
フローチャート、第7図はパラメータ演算手段において
定められる各区分の概念と各区分における演算式を示す
説明図、第8図は従来装置における応答パターンの認識
手法の一例を示す説明図である。 1・・・制御対象(プロセス)、2・・・PI制御手段
。 3・・・パラメータチューニング手段、31・・・波形
観測手段、32・・・目標設定手段、33・・・パラメ
ータ演算手段。 第6図
Figure 1 is a basic functional block diagram of the device of the present invention, Figure 2 is a block diagram of the configuration of the device of the present invention, Figure 3 is a flowchart showing an example of the operation of the device in Figure 2, and Figure 4 is a waveform. An explanatory diagram of the waveform observation method in the observation means, FIG. 5 is a waveform diagram for explaining the influence of noise included in the observed waveform, FIG. 6 is a flowchart showing details of step 6 in FIG. 3, and FIG. FIG. 8 is an explanatory diagram showing the concept of each division determined by the parameter calculation means and the calculation formula for each division. FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a response pattern recognition method in a conventional device. 1... Controlled object (process), 2... PI control means. 3... Parameter tuning means, 31... Waveform observation means, 32... Target setting means, 33... Parameter calculation means. Figure 6

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)制御対象からのプロセス量と制御目標値との偏差
信号に少なくとも比例(P)、積分(I)演算を行ない
得られた操作量を前記制御対象に出力するPI制御手段
と、前記プロセス量又は偏差信号の波形を観測しその観
測結果が予じめ設定した応答目標になるように前記PI
制御手段のP、I演算パラメータをチューニングするパ
ラメータチューニング手段とを備えた調節装置であって
、 前記パラメータチューニング手段は、プロセス量又は偏
差信号(DV)の第1のピーク(DV_1)の発生時点
(t_1)から続く第2のピーク(DV_2)の発生時
点(t_2)までのプロセス量又は偏差信号(DV)に
係る面積(A_1)と、前記発生時点(t_2)から続
くt_2+(t_2−t_1)時点までのプロセス量又
は偏差信号(DV)に係る面積(A_2)とを演算する
とともに、得られた面積(A_1)、(A_2)の面積
レシオ(AR)を前記波形パターンを代表するひとつの
評価指標として出力する波形観測手段と、この波形観測
手段から与えられる面積レシオを含む評価指標に基づい
てP、I演算パラメータを演算するパラメータ演算手段
とを含むことを特徴とする調節装置。
(1) PI control means for performing at least proportional (P) and integral (I) calculations on the deviation signal between the process amount from the controlled object and the control target value and outputting the obtained manipulated variable to the controlled object; The above-mentioned PI
A control device comprising: parameter tuning means for tuning P and I calculation parameters of the control means, wherein the parameter tuning means is configured to adjust the timing at which the first peak (DV_1) of the process quantity or deviation signal (DV) occurs ( The area (A_1) related to the process amount or deviation signal (DV) from t_1) to the time of occurrence (t_2) of the second peak (DV_2), and the time of t_2+(t_2-t_1) following from the time of occurrence (t_2). The process amount or the area (A_2) related to the deviation signal (DV) is calculated, and the area ratio (AR) of the obtained areas (A_1) and (A_2) is used as one evaluation index representative of the waveform pattern. 1. An adjustment device comprising: a waveform observation means for outputting a waveform observation means; and a parameter calculation means for calculating P and I calculation parameters based on an evaluation index including an area ratio given from the waveform observation means.
(2)波形観測手段において、面積(A_1)、面積(
A_2)及び面積レシオ(AR)は(1)式、(2)式
、(3)式に従って演算される特許請求の範囲第1項記
載の調節装置。 ▲数式、化学式、表等があります▼(1) ▲数式、化学式、表等があります▼(2) AR=A_2/A_1(3)
(2) In the waveform observation means, area (A_1), area (
A_2) and the area ratio (AR) are calculated according to equations (1), (2), and (3). ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼(1) ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼(2) AR=A_2/A_1(3)
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02245902A (en) * 1989-03-20 1990-10-01 Hitachi Ltd Process controller

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