JPS6342281B2 - - Google Patents

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JPS6342281B2
JPS6342281B2 JP57116395A JP11639582A JPS6342281B2 JP S6342281 B2 JPS6342281 B2 JP S6342281B2 JP 57116395 A JP57116395 A JP 57116395A JP 11639582 A JP11639582 A JP 11639582A JP S6342281 B2 JPS6342281 B2 JP S6342281B2
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JP
Japan
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JP57116395A
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English (en)
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JPS598001A (ja
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Yasuyuki Sukimoto
Toshiaki Nagao
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Priority to US06/510,250 priority patent/US4580208A/en
Priority to DE19833324205 priority patent/DE3324205A1/de
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B5/00Anti-hunting arrangements
    • G05B5/01Anti-hunting arrangements electric
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B15/00Systems controlled by a computer
    • G05B15/02Systems controlled by a computer electric
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B7/00Arrangements for obtaining smooth engagement or disengagement of automatic control
    • G05B7/02Arrangements for obtaining smooth engagement or disengagement of automatic control electric
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00Control of temperature
    • G05D23/19Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/1917Control of temperature characterised by the use of electric means using digital means
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00Control of temperature
    • G05D23/19Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/20Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature
    • G05D23/22Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature the sensing element being a thermocouple

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 技術分野 この発明は、電源投入後のオーバーシユートを
小さくするようにしたPID調節計に関する。
(2) 従来技術とその問題点 周知のように、PID調節計では、定常偏差が少
ないこと、また外乱に対する修正動作が早いこと
等の特徴があることから、温度制御等の各種プロ
セス制御に広く使用されている。
ところで、この種PID調節計の電源投入時の制
御動作においては、オーバーシユートが発生する
ことが多い。これは電源を断するとそれまでの積
分値の値が失われ、電源再投入時には改めて積分
初期値(通常零である)から積分動作が開始され
るため積分量が大きくなるからである。
このようなオーバーシユートを小さくして、電
源投入後速やかに前回の安定制御状態に移行させ
るためには、外部から積分値を補正してやれば良
いが、電源投入のたびごとの補正操作は非常に面
倒で操作性が悪い。
そこで、従来のPID調節計では、安定制御状態
における操作量から積分可能範囲の上限操作量と
下限操作量を求め、電源再投入時には操作量がこ
の範囲内にあるときだけ積分動作を行なうよう動
作するアンチリセツトワインドアツプ機能を利用
することによつて、過積分によるオーバーシユー
トをできるだけ小さくして、ユーザが補正操作を
しなくて済むようにしている。
しかしながら、アンチリセツトワインドアツプ
機能を利用したPID調節計では、次のような問題
がある。
まず、操作量が上記設定範囲以外のときは積分
動作が行われないから、外乱の影響で定常偏差が
大きくなるのを防ぐため、上記設定範囲は広くし
なければならない。このことはオーバーシユート
を小さくするという初期の目的からすれば好まし
いことではない。
また、上記設定範囲の決定には、制御対象につ
いて安定制御状態に至るデータや外乱の状態に関
するデータを採取し、これに基づいて適切な判断
をくだせる高度の技術が必要で、ユーザが簡単に
決定できるものではない。最後に、設定が2種類
必要であり、調節計の構成を複雑にしている。
(3) 発明の目的 この発明は、調節計の構成を複雑化させること
なく、かつ簡単な設定操作でもつてオーバーシユ
ートを小さくすることができるPID調節計を提供
することである。
≪発明の構成と効果≫ この発明は、上記目的を達成するために、偏差
の関数である比例項、積分項、微分項の3項の演
算結果とバイアス定数Mcとの総和を操作量とし
て出力するPID調節計において、 前記出力される操作量Mと安定操作量設定器8
により設定される安定操作量Mioとを表示切替操
作部11の操作に応じて択一的に切替表示する数
値表示器10と、 電源再投入とともに、前記安定操作量設定器8
により設定された安定操作量MiOから前記バイ
アス定数Mcを差引いた値を初期積分値Miとして
PID制御を行なうPID制御部5とを設け、 安定な制御状態において前記数値表示器10に
表示される数値が、表示切替操作部11の切替操
作によつても同一となるように前記安定操作量設
定器8を操作することにより、電源再投入時のオ
ーバーシユートを軽減し得るように構成したこと
を特徴とするものである。
このような構成によれば、安定な制御状態にお
いて前記数値表示器10に表示される数値が、表
示切替操作部11の切替操作によつても同一とな
るように前記安定操作量設定器8を操作するとい
う極めて簡単な操作によつて、電源再投入時のオ
ーバーシユートを軽減させることができ、また調
節計の構成も複雑化することがない。
(5) 実施例の説明 周知のように、PID調節計の制御動作は、操作
量をMとすると、 M=Kp・e+ΣKi・e+Kdde/dt+Mc (1) で表わされる。ここで、Kpは比例ゲインで、Ki
は積分ゲインで、Kdは微分ゲインであり、また
eは偏差で、Mcはバイアス定数である。
安定な制御状態にあるときは、温度検出器は目
標値に概略等しく、このときには、e≒0、de/dt ≒0と見なせるから、(1)式は M=ΣKi・e+Mc=Mi+Mc (2) となる。ここでMiは安定制御状態に至る積分値
である。
よつて、このMi(Mi=M−Mc)を電源再投入
時の初期積分値として利用し、電源再投入時の当
該PID制御動作として目標値に近づくまで積分ゲ
インを小さくする手法等を用いれば、前回発生し
ていたオーバーシユートの大きさを小さくする如
く制御が行なわれ、かつ制御動作を速やかに前回
の安定制御状態に移行させることができる。この
ことは、目標値を変更して新たな安定制御状態を
得る場合にも適用できる。
この発明に係るPID調節計は、このような事実
に着目したものであり、次に具体例について詳細
に説明する。
第1図は、この発明を適用したPID温度調節計
を示す概略ブロツク図である。同図において、本
装置は、制御対象としての電気炉1の温度を検出
する検出器2と、増幅器3と、A/D変換器4
と、PID制御部5と、出力操作部6とを基本的に
有し、A/D変換器4にはPID制御パラメータ等
や後述する安定操作量Mioをアナログ量で設定す
る設定器7,8が設けられる。またPID制御部5
には、目標温度を設定するデジタル設定器9と、
数値表示器10と、表示切換操作部11とが設け
られる。
上記数値表示器10は、電気炉1の検出温度
値、設定器7,8,9の設定値およびPID制御部
5の演算結果である操作量Mが表示され、この表
示切換を切換操作部11で行なうようになつてい
る。
上記PID制御部5は、マイクロコンピユータで
構成され、上記PID演算およびこの発明に係る上
記各手段を実行する中央処理ユニツト(CPU)
と、システムプログラムを格納されるROMと、
ワーキングメモリとしてのRAMとからなる。
第2図は上記RAMの構成で、この発明に係る
部分を中心に示してある。同図において、A1は
温度入力値記憶領域、A2は目標温度値記憶領
域、A3,A4,A5はPID制御の各パラメータ
の記憶領域、A6はバイアス定数Mc記憶領域、
A7は操作量M記憶領域、A8は読込みカウンタ
CR領域、A9は表示カウンタCD領域、A10は
サンブリングカウンタCS領域、A11は電源投
入判別フラグF記憶領域、A12は初期積分値
Mi記憶領域、A13は安定操作量Mio記憶領域
である。
第3図は、上記PID制御部5が行なう制御動作
のうちこの発明に係る部分を中心に示すフローチ
ヤートで、以後このフローチヤートに従つて説明
する。
電源が投入されるとステツプ300において入出
力およびメモリのイニシヤライズ処理が実行され
る。このとき電源投入判別フラグFがセツトされ
る。
以後は読込みカウンタCRの計数値を検索する
ルーチン(ステツプ301、302)が実行される。こ
の読込みカウンタCRは、上記サンプリングカウ
ンタCSによるサンプリング時間を分割してPID
制御部5が行なう制御動作の各ルーチンを指定
し、サンプリング時間毎にこれを繰り返させるも
のである。
ステツプ301でCR=0が検出されると、ステツ
プ303に進み、温度入力値をRAMの記憶領域A
1に格納し、ステツプ304で読込みカウンタCRを
1歩進する。
次のステツプ305、306は上記表示カウンタCD
の計数値を検索するルーチンである。この表示カ
ウンタCDの計数値は上記表示切換操作部11に
設けてある押釦スイツチにより歩進設定されるも
ので、これにより数値表示器10に、温度入力値
表示(ステツプ308)、操作量表示(ステツプ309)
およびバイアス定数設定値Mc表示(ステツプ
310)を行う表示ルーチンが実行される。
そして、ステツプ302でCR=1が検出される
と、目標温度値読込みルーチン(ステツプ312)
を実行し、ステツプ313に進む。
ステツプ313は、目標温度値の設定に変更があ
つたか否かを判断するルーチンで、設定値変更が
なければステツプ314を飛び越してステツプ315に
進み、設定器7,8に設定される各パラメータを
読込み、ステツプ304に進む。
また、ステツプ302でCR=2が検出されると、
ステツプ316に進む。ステツプ316は電源投入判別
フラグFがセツトされているか否かを判断するル
ーチンで、このフラグは電源際投入時にセツトさ
れるようになつている(ステツプ300)。その結果
フラグFがセツトされていなければ、ステツプ
317、318および319の各ルーチンが実行され、最
初のステツプ300に戻る。
以上のルーチンが繰り返し実行され、その過程
におけるステツプ317のPID演算処理ルーチンに
おいて上記(1)式で示した操作量Mが逐一算出さ
れ、電気炉1の温度が目標温度で安定すべく制御
される。そして、安定制御状態が一定時間経過す
れば(例えば偏差が0.3℃以内で1分間連続)、そ
のときの安定操作量MioをRAMの記憶領域A1
3に転送する。なお、このとき(1)式で示したバイ
アス定数Mcは50%に予め設定してある。
このようにして安定制御状態が得られたなら
ば、表示切換操作部11の押釦スイツチを操作し
てCD=1にする。するとステツプ309のルーチン
により数値表示器10に安定状態における操作量
Mが表示されるから、操作者はこの値を安定操作
量設定器8に設定するために、押釦スイツチを操
作してCD=2にする。その結果ステツプ310で数
値表示器10に設定値Mioが表示されるから、操
作者はこれにより設定値の確認・修正を行う。こ
の設定値Mioがステツプ315のルーチンでRAMに
格納される。この安定操作量設定器8は、ボリユ
ーム等からなり、その目盛の表示単位は数値表示
器10と同じにしてあり、確認動作において修正
を加える度合が少くなるようにしてある。
次いで、所定の作業を終えて当該PID調節計の
電源を断にし、次回電源が再投入された場合を考
える。この場合にはイニシヤライズ処理ルーチン
300で電源投入判別フラグFがセツトされるので、
最初のサンプリング時間におけるステツプ316で
これが検出され、ステツプ320でフラグFをリセ
ツトし、ステツプ321に進む。ステツプ321では
Mio−50を演算して求める。この演算結果がステ
ツプ322でRAM記憶領域A12(初期積分値Mi
として)に格納される。
そして、同じ最初のサンプリング時間内のステ
ツプ316において、今度はF=0であるので、ス
テツプ317以降の温度制御ルーチンが実行される。
ステツプ317のPID演算処理ルーチンでは、上記
(1)式を求める演算が行われるが、このときの積分
項はMi=Mio−50である。よつて、電源再投入
時の温度制御は安定した制御状態における積分値
を知ることができるから、前回発生していたオー
バーシユートの大きさを小さくするように行われ
るのである。
このように、こ発明に係るPID温度調節計は、
運転初期において安定制御状態を得、そのときの
操作量を安定操作量設定器8に設定するという簡
単な操作でもつて、2回目以降の運転における電
源投入時のオーバーシユートを低減させることが
できるのである。
また、新たな安定制御状態を得るため目標値を
変更した場合にもオーバーシユートが生ずるが、
これは次のように処理される。上記ステツプ313
において目標値設定変更が検出されると、ステツ
プ314で変更前の安定操作量Mio−50を記憶領域
A12に転送し、上記ステツプ315に進む。これ
によりステツプ317のPID演算処理ルーチンにお
いて、上述と同様にして初期積分値Miが積分項
として利用され、設定変更時のオーバーシユート
が低減されるのである。
なお、この実施例では安定操作量設定器をボリ
ユーム等のアナログ量設定器としたが、この発明
はこれに限定されるものではなく、デジタルスイ
ツチ等によるデジタル量設定器であつても良いこ
とは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明に係るPID温度調節計の基
本構成を示す概略ブロツク図、第2図は、RAM
の構成をこの発明に係る部分を中心に示す図、第
3図は、上記PID温度調節計の制御動作をこの発
明に係る部分を中心に示すフローチヤートであ
る。 2……温度検出器、3……増幅器、4……A/
D変換器、5……PID制御部、6……出力操作
部、7……パラメータ設定器、8……安定操作量
設定器、9……目標値設定器、10……数値表示
器、11……表示切換操作部、Mc……バイアス
定数設定値、M……操作量、F……電源投入判別
フラグ、Mi……初期積分値、Mio……安定操作
量。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 偏差の関数である比例項、積分項、微分項の
    3項の演算結果とバイアス定数Mcとの総和を操
    作量として出力するPID調節計において、 前記出力される操作量Mと安定操作量設定器8
    により設定される安定操作量Mioとを表示切替操
    作部11の操作に応じて択一的に切替表示する数
    値表示器10と、 電源再投入とともに、前記安定操作量設定器8
    により設定された安定操作量Mioから前記バイア
    ス定数Mcを差引いた値を初期積分値Miとして
    PID制御を行なうPID制御部5とを設け、 安定な制御状態において前記数値表示器10に
    表示される数値が、表示切替操作部11の切替操
    作によつても同一となるように前記安定操作量設
    定器8を操作することにより、電源再投入時のオ
    ーバーシユートを軽減し得るように構成したこと
    を特徴とするPID調節計。
JP57116395A 1982-07-05 1982-07-05 Pid調節計 Granted JPS598001A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57116395A JPS598001A (ja) 1982-07-05 1982-07-05 Pid調節計
US06/510,250 US4580208A (en) 1982-07-05 1983-07-01 PID controlling meter
DE19833324205 DE3324205A1 (de) 1982-07-05 1983-07-05 Pid-regler

Applications Claiming Priority (1)

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JP57116395A JPS598001A (ja) 1982-07-05 1982-07-05 Pid調節計

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JPS598001A JPS598001A (ja) 1984-01-17
JPS6342281B2 true JPS6342281B2 (ja) 1988-08-23

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ID=14685972

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JP (1) JPS598001A (ja)
DE (1) DE3324205A1 (ja)

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JPS598001A (ja) 1984-01-17
US4580208A (en) 1986-04-01
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