JPS63704A - 調節計 - Google Patents
調節計Info
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- JPS63704A JPS63704A JP14419886A JP14419886A JPS63704A JP S63704 A JPS63704 A JP S63704A JP 14419886 A JP14419886 A JP 14419886A JP 14419886 A JP14419886 A JP 14419886A JP S63704 A JPS63704 A JP S63704A
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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、少なくとも比例（Ｐ）、積分（Ｉ）演算定数
を最適な値に自動的に調整するセルフチューニング機能
を有した調節計に関し、更に詳しくは、スタートアップ
時において、オペレータの操作を軽減するスタートアッ
プ処理手段を有する調節計に関するものである。
を最適な値に自動的に調整するセルフチューニング機能
を有した調節計に関し、更に詳しくは、スタートアップ
時において、オペレータの操作を軽減するスタートアッ
プ処理手段を有する調節計に関するものである。
（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ｐＨ１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、−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、−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
、Ｘｉｅｇｌｅｒ 。
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
、Ｘｉｅｇｌｅｒ 。
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Ｖｏｌ ６． Ｌ ６ Ｐ５５〜Ｐ６ｆｌ限界感
度法を利用した適応制御系の研究、北森俊行）、オン。
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Ｖｏｌ ６． Ｌ ６ Ｐ５５〜Ｐ６ｆｌ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〜ＰＨ４ＰＩＯ自動設定形アダプティブ
・コントローラ 須見、福田）等がある。また、出願人
は、先に、特願昭！０−Ｎ８４５１号にて、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によ
る制御量の変化をみて、最適の応答となるようにＰＩ演
算定数を調整するセルフチューニング調節計を提案して
いる。
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〜ＰＨ４ＰＩＯ自動設定形アダプティブ
・コントローラ 須見、福田）等がある。また、出願人
は、先に、特願昭！０−Ｎ８４５１号にて、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によ
る制御量の変化をみて、最適の応答となるようにＰＩ演
算定数を調整するセルフチューニング調節計を提案して
いる。
（発明が解決しようとする問題点）
ところで、これらのセルフチューニング調節計は、いず
れもスタートアップ時において、プロセスからの信号が
無い状態でオペレータがＰＩ演算定数を定め、制御量の
変化等を見ながらオペレータの経験、あるいは試行錯誤
によってＰＩ演算定数を変えて最適な値になるように設
定するようにしている。このため、最適なＰＩｉ＊算定
数に設定されるまで、長時間を要する。このことは、複
数個の制御ループを一度に立上げる場合等において特に
問題となる。
れもスタートアップ時において、プロセスからの信号が
無い状態でオペレータがＰＩ演算定数を定め、制御量の
変化等を見ながらオペレータの経験、あるいは試行錯誤
によってＰＩ演算定数を変えて最適な値になるように設
定するようにしている。このため、最適なＰＩｉ＊算定
数に設定されるまで、長時間を要する。このことは、複
数個の制御ループを一度に立上げる場合等において特に
問題となる。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、
その目的は、スタートアップ処理手段を設けることによ
り、スタートアップ時において、短時間で最適なＰＩ演
算定数を自動的に求め、自動的に最適なＰＩ演算定数に
よる自動制御状態に移行する調節計を実現しようとする
ものである。
その目的は、スタートアップ処理手段を設けることによ
り、スタートアップ時において、短時間で最適なＰＩ演
算定数を自動的に求め、自動的に最適なＰＩ演算定数に
よる自動制御状態に移行する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）
前記した問題点を解決する本発明は、プロセスよりのプ
ロセス量と設定値信号に少なくとも比例。
ロセス量と設定値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、プロセス量と設定値信号を入力
しプロセス量の過渡応答に応じて前記ＰＩ制御手段に設
定されている比例定数、積分定数を最適値に設定する適
応制御処理手段と、スタートアップ時において設定値信
号を入力し当該設定値より小さい範囲内でステップ状に
変化する′Ｑ似膜設定値信号出力するスタートアップ処
理手段とを備え、前記適応制御処理手段及びＰＩＭｍ手
段はスタートアップ時において、前記スタートアップ処
理手段からの疑似設定値信号を入力して稼動し、Ｑ過制
御処理手段はその時のプロセス量の過渡応答を観測しＰ
Ｉ制御手段におけるＰＩ演算定数を徐々に設定、変更し
、疑似設定信号が設定値信号になり、プロセス量が望ま
しい過渡応答を示すようになった時点でスタートアップ
モードを解除し、適応制御処理手段及びＰＩ制御手段に
設定値信号を入力するようにしたものである。
力するＰＩ制御手段と、プロセス量と設定値信号を入力
しプロセス量の過渡応答に応じて前記ＰＩ制御手段に設
定されている比例定数、積分定数を最適値に設定する適
応制御処理手段と、スタートアップ時において設定値信
号を入力し当該設定値より小さい範囲内でステップ状に
変化する′Ｑ似膜設定値信号出力するスタートアップ処
理手段とを備え、前記適応制御処理手段及びＰＩＭｍ手
段はスタートアップ時において、前記スタートアップ処
理手段からの疑似設定値信号を入力して稼動し、Ｑ過制
御処理手段はその時のプロセス量の過渡応答を観測しＰ
Ｉ制御手段におけるＰＩ演算定数を徐々に設定、変更し
、疑似設定信号が設定値信号になり、プロセス量が望ま
しい過渡応答を示すようになった時点でスタートアップ
モードを解除し、適応制御処理手段及びＰＩ制御手段に
設定値信号を入力するようにしたものである。
（実施例）
第１図は本発明に係る装置の一例を示す機能ブロック図
である。図において、１はプロセス対象を示すブロック
で、運転対象によってその動特性が変化するものとする
。２はスタートアップ時において機能するスタートアッ
プ処理手段、３はこのスタートアップ処理手段２から出
力される設定値Ｓ■と、プロセス１からのプロセス量Ｐ
ｖとの偏差εを入力するＰＩ制御手段で、偏差信号（に
少なくともＰ、Ｉ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。４はプロセスｌがらのプロセス
ｌｐｖ、スタートアップ処理手段２からの設定値Ｓ■及
び必要に応じてプロセス１への操作量ＭＶを入力し、プ
ロセス量Ｐｖの変化等に応じて、Ｐ！制御手段３に設定
されているＰ演算定数、■演算定数を最適値に設定する
適応制御処理手段である。
である。図において、１はプロセス対象を示すブロック
で、運転対象によってその動特性が変化するものとする
。２はスタートアップ時において機能するスタートアッ
プ処理手段、３はこのスタートアップ処理手段２から出
力される設定値Ｓ■と、プロセス１からのプロセス量Ｐ
ｖとの偏差εを入力するＰＩ制御手段で、偏差信号（に
少なくともＰ、Ｉ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。４はプロセスｌがらのプロセス
ｌｐｖ、スタートアップ処理手段２からの設定値Ｓ■及
び必要に応じてプロセス１への操作量ＭＶを入力し、プ
ロセス量Ｐｖの変化等に応じて、Ｐ！制御手段３に設定
されているＰ演算定数、■演算定数を最適値に設定する
適応制御処理手段である。
スタートアップ処理手段２において、２１は設定値信号
Ｓｖを入力し、この設定値信号ｓＶより小さい範囲でス
テップ状に変化する疑似設定値信号ＳＶＤを出力する設
定値変更部、ＳＷｌは接点ａ、ｂを有する第１のスイッ
チで、設定値信号Ｓ■と、疑似設定値信号ＳＶＤとを選
択して、適応制御処理手段４に与える。ＳＷ２は、第１
のスイッチＳＷＩと同期して駆動される第２のスイッチ
で、接点ａ、ｂを有し、設定値信号Ｓ■と、疑似設定値
信号ＳＶＤとを選択し、ＰＩＩ御手段３に与える。この
第１．第２のスイッチＳＷＩ。
Ｓｖを入力し、この設定値信号ｓＶより小さい範囲でス
テップ状に変化する疑似設定値信号ＳＶＤを出力する設
定値変更部、ＳＷｌは接点ａ、ｂを有する第１のスイッ
チで、設定値信号Ｓ■と、疑似設定値信号ＳＶＤとを選
択して、適応制御処理手段４に与える。ＳＷ２は、第１
のスイッチＳＷＩと同期して駆動される第２のスイッチ
で、接点ａ、ｂを有し、設定値信号Ｓ■と、疑似設定値
信号ＳＶＤとを選択し、ＰＩＩ御手段３に与える。この
第１．第２のスイッチＳＷＩ。
ＳＷ２は、スタートアップモードスイッチを構成してお
り、スタートアップモード状態で、接点す側に１通常の
ＰＩ制制御灯スタートアップ以外）は接点ａ側に接続さ
れる。
り、スタートアップモード状態で、接点す側に１通常の
ＰＩ制制御灯スタートアップ以外）は接点ａ側に接続さ
れる。
このように構成した装置の動作を、次に第２図のタイム
チャートを参照しながら説明する。
チャートを参照しながら説明する。
まず、はじめに、オペレータは電源を投入後、スタート
アップモード開始の操作を行なう。このスタートアップ
モードでは、第１．第２のスイッチＳＷＩ、ＳＷ２は、
接点す側に接続され、ＰＩＩ御手段３及び適応制御処理
部４は、いずれも設定値変更部２Ｉから出力される疑似
設定ｔｉ傷信号ＶＤを入力する。次に、オペレータは、
調節計を動作させるための設定、例えば設定値信号Ｓｖ
を（イ）の実線に示すように設定する。また、適応制御
処理部４には、過渡応答の好ましいダンピング（ｍ Ｄ
Ｍ Ｐ 、好ましいオーバーシュート値 ＯＶｔが設
定される。
アップモード開始の操作を行なう。このスタートアップ
モードでは、第１．第２のスイッチＳＷＩ、ＳＷ２は、
接点す側に接続され、ＰＩＩ御手段３及び適応制御処理
部４は、いずれも設定値変更部２Ｉから出力される疑似
設定ｔｉ傷信号ＶＤを入力する。次に、オペレータは、
調節計を動作させるための設定、例えば設定値信号Ｓｖ
を（イ）の実線に示すように設定する。また、適応制御
処理部４には、過渡応答の好ましいダンピング（ｍ Ｄ
Ｍ Ｐ 、好ましいオーバーシュート値 ＯＶｔが設
定される。
このような設定終了後、オート状態（自動：Ｊ８節状態
）に切換える。続いて、スタートアップ処理手段２にお
ける設定値変更部２１は、（イ）の破線に示すように設
定値信号Ｓ■より小さい範囲で所定量Ｓ１だけステップ
状に変化する疑似設定値信号ＳＶＤを出力する。ＰＩＩ
御手段３は、この疑似設定値信号ＳＶＤを受け、プロセ
ス１に操作信号ＭＶを出力する。プロセス１はこの操作
信号ＭＶによって制御され、ここからは、（ロ）に示す
ようにプロセス１の性質に従ったプロセス量ｐｖを出力
する。
）に切換える。続いて、スタートアップ処理手段２にお
ける設定値変更部２１は、（イ）の破線に示すように設
定値信号Ｓ■より小さい範囲で所定量Ｓ１だけステップ
状に変化する疑似設定値信号ＳＶＤを出力する。ＰＩＩ
御手段３は、この疑似設定値信号ＳＶＤを受け、プロセ
ス１に操作信号ＭＶを出力する。プロセス１はこの操作
信号ＭＶによって制御され、ここからは、（ロ）に示す
ようにプロセス１の性質に従ったプロセス量ｐｖを出力
する。
適応制御処理部４は、プロセス１がらのプロセス量Ｐ■
を受け、その過渡応答を観測して、好ましいダンピング
値と、好ましいオーバシュート値を実現するためのＰＩ
Ｉ御手段３のＰＩＩ算定数を計算し、これを設定、変更
する。
を受け、その過渡応答を観測して、好ましいダンピング
値と、好ましいオーバシュート値を実現するためのＰＩ
Ｉ御手段３のＰＩＩ算定数を計算し、これを設定、変更
する。
ここで、プロセス量ＰＶの過渡応答を観測し、どのよう
なＰＩＩ算定数を設定するためのアルゴリズム等は、例
えば前述した特願昭６Ｏ−２４Ｎ５１号で提案したもの
が使用可能である。
なＰＩＩ算定数を設定するためのアルゴリズム等は、例
えば前述した特願昭６Ｏ−２４Ｎ５１号で提案したもの
が使用可能である。
続いて、再び設定値変更部２１は、（イ）の破線に示よ
うに疑似設定値信号ＳＶＤを、更に所定量だけステップ
状に変化させ、本来の設定値信号Ｓ■に近づける。適応
制御処理部４は、これに基づく過渡応答を観測して、Ｐ
ＩＩ御手段３のＰＩＩ算定数を再び計算結果に基づいて
設定、変更する。
うに疑似設定値信号ＳＶＤを、更に所定量だけステップ
状に変化させ、本来の設定値信号Ｓ■に近づける。適応
制御処理部４は、これに基づく過渡応答を観測して、Ｐ
ＩＩ御手段３のＰＩＩ算定数を再び計算結果に基づいて
設定、変更する。
以後、同じようにして、設定値変更部２１は、（イ）の
破線に示すように疑似設定値信号ＳＶＤを、更に、本来
の設定値信号Ｓｖに一致するまでステップ状に変化させ
、ＰＩＩ御手段３のＰＩＩ算定数を計算結果に基づいて
設定、変更する。
破線に示すように疑似設定値信号ＳＶＤを、更に、本来
の設定値信号Ｓｖに一致するまでステップ状に変化させ
、ＰＩＩ御手段３のＰＩＩ算定数を計算結果に基づいて
設定、変更する。
なお、第２図では疑似設定値信号ＳＶＤを３回繰返して
変更する例を示しているが、その理由は、適応制御処理
部４は、−船釣に、１回の疑似設定値変更だけでは、好
ましいダンピング値と、好ましいオーバシュート値にな
るように、ＰＩＩ算定数を計算することが困難なことに
よるもので、繰返し回数は３回に限定されない。
変更する例を示しているが、その理由は、適応制御処理
部４は、−船釣に、１回の疑似設定値変更だけでは、好
ましいダンピング値と、好ましいオーバシュート値にな
るように、ＰＩＩ算定数を計算することが困難なことに
よるもので、繰返し回数は３回に限定されない。
ここで、適応制御処理部４は、常に、プロセス１からの
プロセス量Ｐ■の過ｇ応答を観測しており、この過渡応
答のダンピング値ＤＭＰと、オーバシュート値ＯＶＲと
が、目標のダンピング値とオーバシュート値にほぼ一致
するとともに、プロセス量ＰＶと疑似設定値ＳＶＤとの
偏差ＤＶがほぼ零となるのを検出し、スタートアップ処
理手段２は、疑似設定値信号ＳＶＤと設定値信号Ｓｖと
が等しくなった時点で、第１．第２のスイッチＳＷＩ、
ＳＷ２を接点ａ＠に接続し、スタートアップモードを終
了し、オートチューニングによるＰＩＩ動制御モードに
移行する。この状態では、設定値信号Ｓ■がＰＩＩ御手
段３．適応制御処理部４に印加され、ＰＩＩ御手段３は
、そのＰＩ演算定数が適応制御処理部４から与えられる
信号に従ってオートチューニングされ、プロセス１を自
動制御する。
プロセス量Ｐ■の過ｇ応答を観測しており、この過渡応
答のダンピング値ＤＭＰと、オーバシュート値ＯＶＲと
が、目標のダンピング値とオーバシュート値にほぼ一致
するとともに、プロセス量ＰＶと疑似設定値ＳＶＤとの
偏差ＤＶがほぼ零となるのを検出し、スタートアップ処
理手段２は、疑似設定値信号ＳＶＤと設定値信号Ｓｖと
が等しくなった時点で、第１．第２のスイッチＳＷＩ、
ＳＷ２を接点ａ＠に接続し、スタートアップモードを終
了し、オートチューニングによるＰＩＩ動制御モードに
移行する。この状態では、設定値信号Ｓ■がＰＩＩ御手
段３．適応制御処理部４に印加され、ＰＩＩ御手段３は
、そのＰＩ演算定数が適応制御処理部４から与えられる
信号に従ってオートチューニングされ、プロセス１を自
動制御する。
なお、第２図において、ステップ！Ｉｏ、（１）〜（３
）は作である。
）は作である。
なお、上記の説明では、Ｐ Ｉ Ｉｔ’制御手段を用い
たものであるが、ＰＩＤ制御手段を用いるようにしても
よい。
たものであるが、ＰＩＤ制御手段を用いるようにしても
よい。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明の装置は、スタートアップ
モードにおいて、設定値変更部からステップ状に出力さ
れる疑似設定値信号に基づいて稼動し、最適制御処理部
はその時のプロセス量の過渡応答を観測してＰｌ演算定
数を徐々に設定、変更し、最終的に疑似設定信号ＳＶＤ
が本来の設定値信号Ｓ■になり、プロセス量が望ましい
過渡応答を示すようになった時点で、スタートアップモ
ードを解除し、自動制御運転に移行するようにしたもの
である。従って、本発明によれば、これまでスタートア
ップ時にオペレータが行なっていたＰＩ演算定数の設定
の手間が省け、スタートアップが迅速に、かつ容易に行
なえる調節計が実現できる。
モードにおいて、設定値変更部からステップ状に出力さ
れる疑似設定値信号に基づいて稼動し、最適制御処理部
はその時のプロセス量の過渡応答を観測してＰｌ演算定
数を徐々に設定、変更し、最終的に疑似設定信号ＳＶＤ
が本来の設定値信号Ｓ■になり、プロセス量が望ましい
過渡応答を示すようになった時点で、スタートアップモ
ードを解除し、自動制御運転に移行するようにしたもの
である。従って、本発明によれば、これまでスタートア
ップ時にオペレータが行なっていたＰＩ演算定数の設定
の手間が省け、スタートアップが迅速に、かつ容易に行
なえる調節計が実現できる。
第１図は本発明に係る装置の一例を示す機能ブロック図
、第２図はその動作を説明するためのタイムチャートで
ある。 ｌ・・・プロセス、２・・・スタートアップ処理手段、
３・・・ＰＩ制御手段、４・・・適応制御処理手段、２
１・・・設定値変更部、５ＷＩｊＳＷ２・・・スイッチ
。
、第２図はその動作を説明するためのタイムチャートで
ある。 ｌ・・・プロセス、２・・・スタートアップ処理手段、
３・・・ＰＩ制御手段、４・・・適応制御処理手段、２
１・・・設定値変更部、５ＷＩｊＳＷ２・・・スイッチ
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 プロセスよりのプロセス量と設定値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、プロセス量と設定値信号を
入力しプロセス量の過渡応答に応じて前記ＰＩ制御手段
に設定されている比例定数、積分定数を最適値に設定す
る適応制御処理手段と、スタートアップ時において設定
値信号を入力し当該設定値より小さい範囲内でステップ
状に変化する疑似設定値信号を出力するスタートアップ
処理手段とを備え、 前記適応制御処理手段及びＰＩ制御手段はスタートアッ
プ時において、前記スタートアップ処理手段からの疑似
設定値信号を入力して稼動し、最適制御処理手段はその
時のプロセス量の過渡応答を観測しＰＩ制御手段におけ
るＰＩ演算定数を徐々に設定、変更し、疑似設定信号が
設定値信号になり、プロセス量が望ましい過渡応答を示
すようになった時点でスタートアップモードを解除し、
適応制御処理手段及びＰＩ制御手段に設定値信号を入力
するようにした調節計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14419886A JPH0679243B2 (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 調節計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14419886A JPH0679243B2 (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 調節計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63704A true JPS63704A (ja) | 1988-01-05 |
| JPH0679243B2 JPH0679243B2 (ja) | 1994-10-05 |
Family
ID=15356495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14419886A Expired - Lifetime JPH0679243B2 (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 調節計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0679243B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0272403A (ja) * | 1988-09-08 | 1990-03-12 | Sogo Yatsukou Kk | 自動化反応装置 |
-
1986
- 1986-06-20 JP JP14419886A patent/JPH0679243B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0272403A (ja) * | 1988-09-08 | 1990-03-12 | Sogo Yatsukou Kk | 自動化反応装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0679243B2 (ja) | 1994-10-05 |
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