JPS6339922B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6339922B2 JPS6339922B2 JP57132402A JP13240282A JPS6339922B2 JP S6339922 B2 JPS6339922 B2 JP S6339922B2 JP 57132402 A JP57132402 A JP 57132402A JP 13240282 A JP13240282 A JP 13240282A JP S6339922 B2 JPS6339922 B2 JP S6339922B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control
- proportional
- gain
- control device
- response
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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-
- 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
- G05B5/00—Anti-hunting arrangements
- G05B5/01—Anti-hunting arrangements electric
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は目標値と測定値との偏差およびその
積分に対してある定数を乗じ、その和をもつて操
作量の出力とするいわゆる比例・積分（PI）制
御装置に係り、特に制御対象の特性変化に追従し
てPI制御定数を自動的に調整する機能を持つPI
制御装置に関する。
積分に対してある定数を乗じ、その和をもつて操
作量の出力とするいわゆる比例・積分（PI）制
御装置に係り、特に制御対象の特性変化に追従し
てPI制御定数を自動的に調整する機能を持つPI
制御装置に関する。
PI制御装置を用いて非線形な制御対象を制御
するに際して、PI制御定数を固定にして制御を
おこなうと望ましい制御応答を常に得ることは不
可能となる。
するに際して、PI制御定数を固定にして制御を
おこなうと望ましい制御応答を常に得ることは不
可能となる。
これを改善した制御装置として非線形な制御対
象を微小変化内で線形化し、比例系として定式化
し、この比例系のゲインを他のプロセス量より求
め、その値の変動に対して制御応答を一定に保つ
様にPI制御定数を自動的に調整する制御装置が
ある。
象を微小変化内で線形化し、比例系として定式化
し、この比例系のゲインを他のプロセス量より求
め、その値の変動に対して制御応答を一定に保つ
様にPI制御定数を自動的に調整する制御装置が
ある。
第１図は、このような制御装置の構成を示した
図である。第１図では制御系として弁開度制御に
よる揚水ポンプ吐出流量制御系を示した。第１図
において、水は貯水槽１から管路２、ポンプ３、
流量制御弁５を通り受水槽４に揚水される。ポン
プ３の吐出側には流量検出器６と流量制御弁５の
開度を検出する開度検出器７が設置されている。
図である。第１図では制御系として弁開度制御に
よる揚水ポンプ吐出流量制御系を示した。第１図
において、水は貯水槽１から管路２、ポンプ３、
流量制御弁５を通り受水槽４に揚水される。ポン
プ３の吐出側には流量検出器６と流量制御弁５の
開度を検出する開度検出器７が設置されている。
これらの検出器６，７により検出されたプロセ
ス量は制御装置８に入力される。そして制御装置
８にあらかじめ内蔵されている機能により演算が
実施され、その結果制御装置８から流量制御弁５
に対し開度制御指令が出力される。
ス量は制御装置８に入力される。そして制御装置
８にあらかじめ内蔵されている機能により演算が
実施され、その結果制御装置８から流量制御弁５
に対し開度制御指令が出力される。
制御装置８は入出力インターフエース部９、比
例系ゲイン算出部１０、PI制御定数調整部１１、
PI制御部１２から構成されており、入出力イン
ターフエース部９は流量検出器６および開度検出
器７からの信号を入力して比例系ゲイン算出部１
０およびPI制御部１２へそれを伝達するととも
に、PI制御部１２からの開度制御指令を流量制
御弁５に対して出力する機能を持つている。PI
制御部１２は目標流量qSと、流量検出器６で検出
された測定流量ｑから下記に示す演算式で今回開
度出力MVnを演算する機能を持つ。
例系ゲイン算出部１０、PI制御定数調整部１１、
PI制御部１２から構成されており、入出力イン
ターフエース部９は流量検出器６および開度検出
器７からの信号を入力して比例系ゲイン算出部１
０およびPI制御部１２へそれを伝達するととも
に、PI制御部１２からの開度制御指令を流量制
御弁５に対して出力する機能を持つている。PI
制御部１２は目標流量qSと、流量検出器６で検出
された測定流量ｑから下記に示す演算式で今回開
度出力MVnを演算する機能を持つ。
MVo＝△MV＋MVo-1 ……(1)
△MV＝Kp｛（eo−eo-1）＋τ／TIeo｝ ……(2)
en＝qS−ｑ ……(3)
MVo-1：前回開度出力
△MV：開度出力変分
KP：比例ゲイン
TI：積分時間
en：今回偏差
eo-1：前回偏差
τ：制御周期
比例系ゲイン算出部１０は非線形な制御対象を
微小変化内で線形化し、比例系として定式化した
場合の比例系ゲインＫを他のプロセス量より算出
する機能を持つている。
微小変化内で線形化し、比例系として定式化した
場合の比例系ゲインＫを他のプロセス量より算出
する機能を持つている。
第１図に示した例では、制御対象を圧力平衡式
として下記に示す第(4)式により表わし、第４式を
ある平衡点の近傍で線形化し、比例系ゲインＫを
第(5)式で求める。
として下記に示す第(4)式により表わし、第４式を
ある平衡点の近傍で線形化し、比例系ゲインＫを
第(5)式で求める。
h1−h2＝fv（ｕ）qn−fp（ｑ） ……(4)
Ｋ＝f′v（ｕ）qn／f′p（ｑ）−nfv（ｕ）qn-1…
…(5) h1：貯水槽の水位 h2：受水槽の水位 ｕ：流量制御弁開度 ｑ：管路を流れる流量 fv（ｕ）：流量制御弁の損失係数 fp（ｑ）：ポンプの吐出圧 f′v（ｕ）：fv（ｕ）の微分 f′p（ｑ）：fp（ｑ）の微分 ｎ：プラント固有の定数 PI制御定数調整部１１は、プロセス量（すな
わち本例では流量ｑおよび開度ｕ）の変化に伴い
変動する比例系ゲインＫに対して制御応答時間を
一定に保つようにPI制御定数である比例ゲイン
KPおよび積分時間TIを算出する機能を持つ。
…(5) h1：貯水槽の水位 h2：受水槽の水位 ｕ：流量制御弁開度 ｑ：管路を流れる流量 fv（ｕ）：流量制御弁の損失係数 fp（ｑ）：ポンプの吐出圧 f′v（ｕ）：fv（ｕ）の微分 f′p（ｑ）：fp（ｑ）の微分 ｎ：プラント固有の定数 PI制御定数調整部１１は、プロセス量（すな
わち本例では流量ｑおよび開度ｕ）の変化に伴い
変動する比例系ゲインＫに対して制御応答時間を
一定に保つようにPI制御定数である比例ゲイン
KPおよび積分時間TIを算出する機能を持つ。
このような構成の制御装置において、従来、
PI制御定数調整部１１で用いられていた演算ア
ルゴリズム手順は第２図のようになつている。
PI制御定数調整部１１で用いられていた演算ア
ルゴリズム手順は第２図のようになつている。
すなわち、一巡伝達関数特性の交さ角周波数
ωcを一定に設定し、制御対象の比例系ゲイン算
出部１０から入力してPI制御の比例ゲインKpと
積分時間TIとを、 KP＝１／3K TI＝３／ωc となるように決定する。したがつて、従来方法で
は、制御応答特性を調整するためのパラメータは
交さ角周波数ωcのみであり、ωcを設定すれば比
例ゲインKPと積分時間TIは一義的に決まる。
ωcを一定に設定し、制御対象の比例系ゲイン算
出部１０から入力してPI制御の比例ゲインKpと
積分時間TIとを、 KP＝１／3K TI＝３／ωc となるように決定する。したがつて、従来方法で
は、制御応答特性を調整するためのパラメータは
交さ角周波数ωcのみであり、ωcを設定すれば比
例ゲインKPと積分時間TIは一義的に決まる。
しかし、一般には制御応答特性の指定は目標値
のステツプ状変化に対する時間軸上の応答を問題
にすることが多いため、ωcをどのような値に指
定すれば望ましい制御応答になるかを判断するこ
とは容易ではない。
のステツプ状変化に対する時間軸上の応答を問題
にすることが多いため、ωcをどのような値に指
定すれば望ましい制御応答になるかを判断するこ
とは容易ではない。
また交さ角周波数ωcは制御系の速応性に対す
る指標であり、制御系の安定性の指標とはなつて
いない。
る指標であり、制御系の安定性の指標とはなつて
いない。
したがつて、従来の方法では安定性の指標とな
るパラメータはアルゴリズム中に存在しないこと
になる。
るパラメータはアルゴリズム中に存在しないこと
になる。
つまり、従来の制御装置では望ましい制御応答
を作り出すことは難しいという欠点があつた。
を作り出すことは難しいという欠点があつた。
この発明の目的は、制御応答特性を指定するパ
ラメータを速応性および安定性のそれぞれについ
て設定でき、かつ速応性のパラメータを時間軸上
に関連したパラメータとすることにより高精度で
かつ取り扱い易い制御装置を提供するにある。
ラメータを速応性および安定性のそれぞれについ
て設定でき、かつ速応性のパラメータを時間軸上
に関連したパラメータとすることにより高精度で
かつ取り扱い易い制御装置を提供するにある。
この発明では、制御装置内にあらかじめ設定す
る比例ゲインKPおよび積分時間TIを制御対象の
プロセス値に応じて自動的に変更するPI制御装
置において、前記プロセス値を微小変化内で線形
化し比例系ゲインＫを算出する比例系ゲイン算出
部と、あらかじめ定めた速応性パラメータα（α
＜1.0）およびＴ、安定性パラメータβ（β＞1.0）
と前記比例系ゲインＫとから前記ゲインKPおよ
び積分時間TIを算出するPI制御定数調整部とを
そなえ、前記速応性パラメータαおよびＴは前記
プロセス値の制御目標値のステツプ状変化に対す
る制御応答が100・α（％）に達するまでの時間が
Ｔとなるように設定され、前記比例ゲインKPお
よび積分時間TIはそれぞれ、 の関係式を満足するように設定されるよう構成す
ることにより、上記目的を達成した。
る比例ゲインKPおよび積分時間TIを制御対象の
プロセス値に応じて自動的に変更するPI制御装
置において、前記プロセス値を微小変化内で線形
化し比例系ゲインＫを算出する比例系ゲイン算出
部と、あらかじめ定めた速応性パラメータα（α
＜1.0）およびＴ、安定性パラメータβ（β＞1.0）
と前記比例系ゲインＫとから前記ゲインKPおよ
び積分時間TIを算出するPI制御定数調整部とを
そなえ、前記速応性パラメータαおよびＴは前記
プロセス値の制御目標値のステツプ状変化に対す
る制御応答が100・α（％）に達するまでの時間が
Ｔとなるように設定され、前記比例ゲインKPお
よび積分時間TIはそれぞれ、 の関係式を満足するように設定されるよう構成す
ることにより、上記目的を達成した。
以下この発明を実施例により詳細に説明する。
第３図はこの発明の一実施例に用いられるPI
制御定数調整部１１の演算アルゴリズムを示した
ものである。この発明によれば速応性パラメータ
αおよびＴと、安定性パラメータβとを設定す
る。速応性パラメータα、Ｔおよび安定性パラメ
ータβについては後に詳述する。
制御定数調整部１１の演算アルゴリズムを示した
ものである。この発明によれば速応性パラメータ
αおよびＴと、安定性パラメータβとを設定す
る。速応性パラメータα、Ｔおよび安定性パラメ
ータβについては後に詳述する。
ついで、従来と同じように制御対象の比例系ゲ
インＫを比例系ゲイン算出部１０から入力し、
PI制御の比例ゲインKPと積分時間TIとをそれぞ
れ第(6)式第(7)式により演算する。
インＫを比例系ゲイン算出部１０から入力し、
PI制御の比例ゲインKPと積分時間TIとをそれぞ
れ第(6)式第(7)式により演算する。
速応性パラメータα、Ｔは次のようにして定め
る。制御対象の目標値のステツプ状変化に対し制
御応答が最終値の100・α（％）に達するまでの時
間をＴとするのである。ただしαは、α＜1.0で
ある。例えば目標値のステツプ状変化に対する制
御応答が最終値の95％に達するまでの時間を45秒
に設計したい時には、α＝0.95、Ｔ＝45（秒）と
設定すればよい。αを固定とした場合、Ｔが小さ
いほど制御応答が目標値に速く追従する。
る。制御対象の目標値のステツプ状変化に対し制
御応答が最終値の100・α（％）に達するまでの時
間をＴとするのである。ただしαは、α＜1.0で
ある。例えば目標値のステツプ状変化に対する制
御応答が最終値の95％に達するまでの時間を45秒
に設計したい時には、α＝0.95、Ｔ＝45（秒）と
設定すればよい。αを固定とした場合、Ｔが小さ
いほど制御応答が目標値に速く追従する。
安定性パラメータβはβ＞1.0の範囲で選定さ
れる。この時、(7)式によつて求められたTIと交
さ角周波数ωcとの関係は次の(8)式となる。
れる。この時、(7)式によつて求められたTIと交
さ角周波数ωcとの関係は次の(8)式となる。
ωc＝１／β・TI ……(8)
したがつて、βが大きいほど安定であることを
意味する。すなわちβが大きいと、制御応答の立
ち上がりがゆるやかになりβが小さいと立ち上が
りが急俊となる。
意味する。すなわちβが大きいと、制御応答の立
ち上がりがゆるやかになりβが小さいと立ち上が
りが急俊となる。
なお、第(6)式、第(7)において示した比例ゲイン
KPと積分時間TIの演算式は数多くの制御対象に
対するシユミレーシヨンの結果導き出されたもの
である。また上述した実施例では揚水ポンプ吐出
流量制御系を対象にしてこの発明を説明したが、
他の制御系においても同様にこの発明が適用でき
ることはいうまでもない。
KPと積分時間TIの演算式は数多くの制御対象に
対するシユミレーシヨンの結果導き出されたもの
である。また上述した実施例では揚水ポンプ吐出
流量制御系を対象にしてこの発明を説明したが、
他の制御系においても同様にこの発明が適用でき
ることはいうまでもない。
従来の制御装置では制御応答特性を指定するた
めのパラメータは速応性の指標である交さ角周波
数ωcのみであり、またωcは周波数軸上のパラメ
ータであつたためその設定が非常に難かしかつ
た。
めのパラメータは速応性の指標である交さ角周波
数ωcのみであり、またωcは周波数軸上のパラメ
ータであつたためその設定が非常に難かしかつ
た。
これに対し、この発明では設定するパラメータ
のうち速応性パラメータを時間軸上の制御応答に
関連したパラメータとしたため設定が容易であ
り、かつ速応性の指標となるパラメータに加えて
安定性の指標となるパラメータも設定するように
したので高精度かつ取り扱いやすい制御装置を提
供することができるという利点がある。
のうち速応性パラメータを時間軸上の制御応答に
関連したパラメータとしたため設定が容易であ
り、かつ速応性の指標となるパラメータに加えて
安定性の指標となるパラメータも設定するように
したので高精度かつ取り扱いやすい制御装置を提
供することができるという利点がある。
第１図はこの発明の対象となる制御装置の概略
構成図、第２図は従来の制御装置におけるPI制
御定数調整部の演算アルゴリズム、第３図はこの
発明の実施例による演算アルゴリズムをそれぞれ
示したものである。 ８…制御装置、１０…比例系ゲイン算出部、１
１…PI制御定数調整部、１２…PI制御部。
構成図、第２図は従来の制御装置におけるPI制
御定数調整部の演算アルゴリズム、第３図はこの
発明の実施例による演算アルゴリズムをそれぞれ
示したものである。 ８…制御装置、１０…比例系ゲイン算出部、１
１…PI制御定数調整部、１２…PI制御部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 制御装置内にあらかじめ設定する比例ゲイン
KPおよび積分時間TIを制御対象のプロセス値に
応じて自動的に変更するPI制御装置において、
前記プロセス値を微小変化内で線形化し、比例系
ゲインＫを算出する比例系ゲイン算出部と、あら
かじめ定めた速応性パラメータα（α＜1.0）およ
びＴ、安定性パラメータβ（β＞1.0）と前記比例
系ゲインＫとから前記比例ゲインKPおよび積分
時間TIを算出するPI制御定数調整部とをそなえ、
前記速応性パラメータαおよびＴは前記プロセス
値の制御目標値のステツプ状変化に対する制御応
答が100・α（％）に達するまでの時間がＴとなる
ように設定され、前記比例ゲインKPおよび積分
時間TIはそれぞれ、 の関係式を満足するように設定されることを特徴
とするPI制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13240282A JPS5922102A (ja) | 1982-07-29 | 1982-07-29 | Ｐｉ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13240282A JPS5922102A (ja) | 1982-07-29 | 1982-07-29 | Ｐｉ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5922102A JPS5922102A (ja) | 1984-02-04 |
| JPS6339922B2 true JPS6339922B2 (ja) | 1988-08-09 |
Family
ID=15080550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13240282A Granted JPS5922102A (ja) | 1982-07-29 | 1982-07-29 | Ｐｉ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5922102A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0487678U (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-30 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4733149A (en) * | 1985-05-31 | 1988-03-22 | Kollmorgen Technologies Corporation | Adaptive control system |
| JP4145158B2 (ja) | 2003-02-03 | 2008-09-03 | 株式会社ジェイテクト | 電動パワーステアリング装置 |
| JP6729349B2 (ja) * | 2016-12-22 | 2020-07-22 | 日本製鉄株式会社 | 粉砕プラント酸素濃度制御装置、粉砕プラント酸素濃度制御方法、およびプログラム |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53126482A (en) * | 1977-04-13 | 1978-11-04 | Toshiba Corp | Control unit |
| JPS5465274A (en) * | 1977-11-04 | 1979-05-25 | Hideji Hayashibe | Device of automatically adjusting pid value of regulator |
| JPS56159703A (en) * | 1980-05-13 | 1981-12-09 | Fuji Electric Co Ltd | Arithmetic system for optimum value of pid control parameter |
-
1982
- 1982-07-29 JP JP13240282A patent/JPS5922102A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0487678U (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-30 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5922102A (ja) | 1984-02-04 |
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