JP2767595B2 - Position proportional control device - Google Patents
Position proportional control deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 《発明の分野》 この発明は、モータで開閉駆動される自動弁(以下
「モータバルブ」という)の位置比例制御装置の改良に
関する。Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an improvement in a position proportional control device for an automatic valve (hereinafter, referred to as a “motor valve”) driven to open and close by a motor.
《発明の概要》 この発明は、操作量の変化幅をモータバルブが追従で
きる程度に制限し、この制限された操作量に応じて積分
値を修正することにより操作量と弁開度を一致させ、こ
れにより過積分が防止されてオーバーシュートが防止さ
れるとともに、速応性が向上する。<< Summary of the Invention >> The present invention limits the variation of the operation amount to an extent that the motor valve can follow, and corrects the integral value according to the limited operation amount to make the operation amount and the valve opening coincide. Thus, over-integration is prevented to prevent overshoot, and quick response is improved.
《従来技術とその問題点》 従来、モータバルブの位置比例制御装置としては、目
標値Rと制御量Yとの偏差値eをPID演算して操作量U
を求め、この操作量Uでオン・オフ(ON/OFF)サーボ機
構を駆動して開閉制御された弁の開度量(弁開度)Vを
フィードバックし、この弁開度Vと上記操作量Uと一致
させるように弁の開閉制御が行われている。<< Conventional Technology and its Problems >> Conventionally, as a position proportional control device for a motor valve, a deviation value e between a target value R and a control amount Y is calculated by PID to obtain an operation amount U.
The operation amount U is used to drive an on / off (ON / OFF) servo mechanism to feed back the opening amount (valve opening amount) V of the valve that is controlled to open and close, and the valve opening amount V and the operation amount U The opening / closing control of the valve is performed so as to coincide with.
しかしながら、上記従来の位置比例制御装置において
は、目標値Rと制御量Yとから演算で求められる操作量
は即座にもとめられるが、モータによって駆動される弁
が所定の開度に達するまでには所定の時間(駆動モータ
の種類によっても異なるが例えば1分)要し、両者に不
一致が生じて制御量Yが目標値Rから外れる、いわゆる
オーバーシュートが発生するという問題点があった。However, in the above-described conventional position proportional control device, the operation amount obtained by the calculation from the target value R and the control amount Y is immediately stopped, but it is not until the valve driven by the motor reaches a predetermined opening degree. There is a problem that it takes a predetermined time (for example, one minute depending on the type of the drive motor, but it takes one minute), so that the control amount Y deviates from the target value R, that is, a so-called overshoot occurs.
このオーバーシュート現象を第3図の制御量Y,操作量
U及び弁開度Vのタイムチャートを参照して更に言及す
る。This overshoot phenomenon will be further described with reference to a time chart of the control amount Y, the operation amount U, and the valve opening V in FIG.
今、t0時点で制御動作が開始されたとすると、操作量
Uは直ぐに100%に達するが、弁開度Vは、通常、弁が
全閉から全開までに一定時間(例えば1分間)が要する
ので、直ぐには100%(全開)とならず、ようやくt1時
点で100%となる。また、t2で操作量Uが減少し始めた
ときも同様にt3時点で操作量Uと弁開度Vとが始めて一
致する。Now, assuming that the control operation is started at t 0 , the manipulated variable U immediately reaches 100%, but the valve opening degree V usually requires a certain period of time (for example, one minute) from fully closed to fully opened. because, it does not become immediately to 100% (fully open), up to 100% in the last time point t 1. Further, similarly and the operating amount U and valve opening degree V at t 3 time coincides with the beginning when the operation amount U at t 2 begins to decrease.
このように、t0〜t1,t2〜t3の時点では、操作量Uと
弁開度Vとが一致していないにも係わらず(第3図の弁
開度の図に示されるように点線と実線の差の部だけの差
がある)PID演算部ではそのことは全く考慮されない。Thus, at the time of t 0 ~t 1, t 2 ~t 3, shown in spite of the operation amount U and the valve opening degree V do not match (the valve opening of the Figure 3 Figure (There is only a difference between the dotted line and the solid line.) The PID calculation unit does not consider this at all.
したがって、t2〜t3の時点で積分値は必要以上に多く
計算されてしまい、そのために過積分が生じ制御量Yが
目標値Rより外れるオーバーシュートが発生していた。
このように、従来の位置比例制御装置においては弁特性
を全く考慮せずに制御行なっていたため、性能を向上さ
せることが出来ないという問題点があった。Therefore, the integral value is calculated more than necessary at the point of time t 2 to t 3 , which results in over-integration and an overshoot in which the control amount Y deviates from the target value R.
As described above, in the conventional position proportional control device, since control is performed without considering valve characteristics at all, there is a problem that performance cannot be improved.
《発明の目的》 この発明は上記問題点を解決するためになされたもの
であって、その目的とするところは操作量と弁開度とが
一致できるようにした位置比例制御装置の影響を目的と
する。<< Object of the Invention >> The present invention has been made in order to solve the above problems, and has as its object the object of an effect of a position proportional control device that enables the operation amount and the valve opening to coincide with each other. And
《発明の構成と効果》 上述の目的を達成すべく、本発明は、目標値と制御量
との偏差に基づいて演算された操作量と、この操作量に
基づいて開閉制御された自動弁の弁開度とが一致するよ
うに制御される位置比例制御装置において、 前記操作量と前記自動弁の弁開度とに基づき、前記自
動弁の開閉を制御する弁開閉信号を出力するとともに、
前記自動弁の全開から全閉までに要した時間に対する制
御時間に基づいて表された前記自動弁の弁特性値を出力
する弁特性値出力手段と、 この弁特性値出力手段が出力した弁特性値と前回の制
御期間での制御量との合計値が、最大操作量飽和値以下
の場合には前記合計値を改めて最大操作量飽和値に修正
する一方、前記最大操作量飽和値より大きい場合にはそ
の値を修正せず、また、前回の制御期間での制御量から
前記弁特性を減算した減算値が、最小操作量飽和値以上
の場合には前記減算値を改めて最小操作量飽和値に修正
する一方、前記最小操作量飽和値より小さい場合にはそ
の値を修正せず、これら前記最大操作量飽和値と前記最
小操作量飽和値との範囲内で前記操作量を出力する操作
量出力手段と、 を具備することを特徴とするものである。<< Structure and Effect of the Invention >> In order to achieve the above-described object, the present invention provides an operation amount calculated based on a deviation between a target value and a control amount, and an automatic valve controlled to open and close based on the operation amount. In a position proportional control device that is controlled so that the valve opening coincides, based on the manipulated variable and the valve opening of the automatic valve, while outputting a valve opening and closing signal for controlling the opening and closing of the automatic valve,
Valve characteristic value output means for outputting a valve characteristic value of the automatic valve expressed based on a control time with respect to a time required from the fully opened to fully closed state of the automatic valve; and a valve characteristic outputted by the valve characteristic value output means. When the total value of the value and the control amount in the previous control period is equal to or less than the maximum operation amount saturation value, the total value is corrected again to the maximum operation amount saturation value, while the value is larger than the maximum operation amount saturation value. If the subtraction value obtained by subtracting the valve characteristic from the control amount in the previous control period is equal to or greater than the minimum operation amount saturation value, the subtraction value is again corrected to the minimum operation amount saturation value. On the other hand, if the operation amount is smaller than the minimum operation amount saturation value, the operation amount is not corrected, and the operation amount is output within the range between the maximum operation amount saturation value and the minimum operation amount saturation value. Output means; and It is.
このような構成によれば、演算された操作量の変化幅
はモータパルブが追従できる程度に修正されるので、操
作量と弁開度とは常時一致し、過積分が行われないため
オーバーシュートが防止される。これにより、位置比例
制御装置の制御性能を大幅に向上されることができる。According to such a configuration, the change width of the calculated manipulated variable is corrected to such an extent that the motor valve can follow, so that the manipulated variable always coincides with the valve opening, and overshoot is not performed because over-integration is not performed. Is prevented. Thereby, the control performance of the position proportional control device can be greatly improved.
《実施例の説明》 以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。<< Description of Examples >> Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated examples.
第1図は、本発明装置の一実施例の概略構成を示すブ
ロック図,第2図は作用の動作を示すフローチャートで
ある。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of the apparatus of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the operation.
第1図において、比較部1には目標値Rが入力される
とともに、後述の制御対象であるモータバルブの流量の
制御量Yが入力され、これらが比較されてその差分(偏
差)eが検出される。PID演算部2ではその偏差eに基
づいてモータバルブの弁開度の操作量Uが演算され、そ
の操作量UがON/OFFサーボ部3に送出される。In FIG. 1, a target value R is input to a comparison unit 1 and a control amount Y of a flow rate of a motor valve to be described later is input, and these are compared to detect a difference (deviation) e. Is done. The PID calculation unit 2 calculates an operation amount U of the valve opening of the motor valve based on the deviation e, and sends the operation amount U to the ON / OFF servo unit 3.
ON/OFFサーボ部3はモータ部4へ弁開または弁閉信号
を送出するとともに、モータ部4の弁開度信号がフィー
ドバックされるように構成されている。モータ部4は開
信号を受けたときは制御対象5を開方向に、また閉信号
をきた時は閉方向に作動させるように構成されている。The ON / OFF servo unit 3 is configured to send a valve opening or valve closing signal to the motor unit 4 and feed back a valve opening signal of the motor unit 4. The motor unit 4 is configured to operate the controlled object 5 in the opening direction when receiving the open signal, and to operate in the closing direction when receiving the closing signal.
上記ON/OFFサーボ部3は、PID演算部2からの操作量
Uと弁開度Vとを比較する比較部10と、この比較部10の
比較によって得られた偏差e′によって弁の開信号また
は閉信号を発生するON/OFF信号発生部11とこれら開信号
または閉信号を基に操作されるスイッチング部12とから
構成されている。The ON / OFF servo unit 3 includes a comparison unit 10 that compares the operation amount U from the PID calculation unit 2 with the valve opening degree V, and a valve opening signal based on a deviation e ′ obtained by the comparison of the comparison unit 10. Alternatively, it comprises an ON / OFF signal generating section 11 for generating a close signal and a switching section 12 operated based on the open or close signal.
ON/OFFサーボ部3では弁特性ΔUlimが測定されてこれ
がPID演算部2に設定される。すなわち一制御期間(サ
ンプリング周期)内におけるモータパルブの開(または
閉)の量である弁特性ΔUlimは、下紙器によって求める
ことができるが、それはON/OFF信号発生部11からスイッ
チング部12に強制的に閉信号および開信号を送出し、バ
ルブの全開までの所要時間を求め、これと一制御期間と
で求められている。The ON / OFF servo unit 3 measures the valve characteristic ΔUlim, and sets this in the PID calculation unit 2. That is, the valve characteristic ΔUlim, which is the amount of opening (or closing) of the motor valve within one control period (sampling period), can be obtained by the lower paper container. , A closing signal and an opening signal are sent to determine the time required for the valve to fully open, and this time is required for one control period.
(Δt:制御期間,Topen:弁が全閉から全開までに要した
時間) PID演算部2ではこの弁特性ΔUlimを用いて、第3図
に示されるようなフローにしたがって操作量Uを出力す
ることとなる。 (Δt: control period, Topen: time required for the valve to be fully closed to fully open) The PID calculation unit 2 uses this valve characteristic ΔUlim to output the manipulated variable U according to the flow shown in FIG. It will be.
すなわち、制御動作に先立ち弁特性ΔUlimが設定され
て(ステップ100)、制御動作が開始されると、目標値
Rと制御量Yとの偏差eに基づいてPID演算が行われる
(ステップ102)。That is, prior to the control operation, the valve characteristic ΔUlim is set (step 100), and when the control operation is started, the PID calculation is performed based on the deviation e between the target value R and the control amount Y (step 102).
次いで、演算された操作量をON/OFFサーボ部12に送出
する際の修正が行われる。この修正は弁特性ΔUlimと前
回制御期間での制御量Ukpとによって行われ、通常100%
及び0%に設定されている最大と最小の操作量飽和値Um
ax及びUminが修正される。Next, correction is performed when the calculated manipulated variable is sent to the ON / OFF servo unit 12. This correction is made by the valve characteristic ΔUlim and the control amount Ukp in the previous control period, and is usually 100%
And the maximum and minimum manipulated variable saturation values Um set to 0%
ax and Umin are modified.
まず、操作量飽和値Umaxについては、前回の操作量Uk
pに弁特性ΔUlimの加えられた値が操作飽和値Umaxを超
えているか否かが判断される(ステップ104)。First, regarding the manipulated variable saturation value Umax, the previous manipulated variable Uk
It is determined whether the value obtained by adding the valve characteristic ΔUlim to p exceeds the operation saturation value Umax (step 104).
この判断において、Ukp+ΔUlimがUmaxより大きけれ
ばUmaxを使用する操作量飽和値Umax′とし、逆に小さけ
ればUkp+ΔUlimを使用する操作量飽和値Umax′として
修正する(ステップ106,108)。例えばUkpが90%でΔUl
imが20%の時はその場はその和は110%であるので、そ
の時は100%に修正され、またUkpが70%でΔUlimが20%
のときはその和は90%であるので、その時はその和が修
正された操作量飽和値Umax′となる。In this determination, if Ukp + ΔUlim is larger than Umax, the operation amount saturation value Umax ′ using Umax is corrected, and if Ukp + ΔUlim is smaller than Umax, the operation amount saturation value Umax ′ using Ukp + ΔUlim is corrected (steps 106 and 108). For example, if Ukp is 90%, ΔUl
When im is 20%, the sum is 110%, so at that time it is corrected to 100%, and Ukp is 70% and ΔUlim is 20%
In this case, since the sum is 90%, the sum becomes the corrected manipulated variable saturation value Umax 'at that time.
一方、操作量飽和値Uminについては前回の操作量Ukp
に弁特性ΔUlimの減算された値が操作量飽和値Uminを超
えているか否かが判断される(ステップ110)。この判
断においてUkp−ΔUlimがUminより小さければそのUmin
を使用する操作量飽和値Umin′とし、逆に大きければUk
p−ΔUlimを使用する操作量飽和値Umin′として修正す
る(ステップ112,114)。On the other hand, regarding the manipulated variable saturation value Umin, the previous manipulated variable Ukp
Then, it is determined whether or not the value obtained by subtracting the valve characteristic ΔUlim exceeds the operation amount saturation value Umin (step 110). In this judgment, if Ukp−ΔUlim is smaller than Umin, that Umin
Is used as the manipulated variable saturation value Umin ', and conversely, if it is large, Uk
Correction is made as the manipulated variable saturation value Umin 'using p-ΔUlim (steps 112 and 114).
また、PID演算においては、従来と同様に操作量が飽
和値を超えている時は積分が実行されず(ステップ11
6)、この場合、その飽和値は上記のように修正された
飽和値Umax′,Umin′が用いられる。In the PID calculation, integration is not performed when the manipulated variable exceeds the saturation value as in the conventional case (step 11).
6) In this case, as the saturation value, the saturation values Umax 'and Umin' corrected as described above are used.
PID演算部2からは上述のようにUkp+ΔUlim,Ukp−Δ
Ulimを用い、操作量UがUkp+ΔUlimより大きいか、ま
たはUkp−ΔUlimより小さいときは、それぞれ操作量U
をUkp+ΔUlim,Ukp−ΔUlimに修正しON/OFFサーボ部3
へ出力し、そして次の制御周期になると、ふたたび上記
ステップ100に戻る。From the PID calculation unit 2, as described above, Ukp + ΔUlim, Ukp−Δ
When Ulim is used and the operation amount U is larger than Ukp + ΔUlim or smaller than Ukp−ΔUlim, the operation amount U
To Ukp + ΔUlim, Ukp−ΔUlim and ON / OFF servo section 3
And the next control cycle, the process returns to step 100 again.
以上のように本実施例ではPID演算で演算された操作
量Uの変化幅が、モータバルブが追従できない大きさで
あったときにも、実際に出力される操作量Uはモータバ
ルブが追従できる程度の大きさに修正されているので、
操作量Uと弁開度Vは常に一致するようになる。また、
この場合この修正された操作量飽和値Umax′,Umin′に
対して操作量飽和値不積分が実行されるため、過積分が
起こらずオーバーシュートを発生させることがなく制御
性能を大幅に向上させることができる。As described above, in this embodiment, even when the change width of the operation amount U calculated by the PID calculation is a magnitude that cannot be followed by the motor valve, the actually output operation amount U can follow the motor valve. Since it has been modified to a size of about
The manipulated variable U always coincides with the valve opening V. Also,
In this case, since the manipulated variable saturation value non-integration is executed for the corrected manipulated variable saturation values Umax 'and Umin', control performance is greatly improved without over-integration and overshoot. be able to.
第1図は本発明装置の一実施例を示す概略構成のブロッ
ク図,第2図は作用の動作を示すフローチャート図およ
び第3図は従来の制御動作を示す説明図である。 1……比較器 2……PID演算部 3……ON/OFFサーボ部 4……モータ部 5……制御対象FIG. 1 is a block diagram of a schematic configuration showing an embodiment of the apparatus of the present invention, FIG. 2 is a flowchart showing an operation of the operation, and FIG. 3 is an explanatory diagram showing a conventional control operation. 1 ... Comparator 2 ... PID calculation unit 3 ... ON / OFF servo unit 4 ... Motor unit 5 ... Control target
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G05D 3/12 305 G05D 7/06──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G05D 3/12 305 G05D 7/06
Claims (1)
れた操作量と、この操作量に基づいて開閉制御された自
動弁の弁開度とが一致するように制御される位置比例制
御装置において、 前記操作量と前記自動弁の弁開度とに基づき、前記自動
弁の開閉を制御する弁開閉信号を出力するとともに、前
記自動弁の全開から全閉までに要した時間に対する制御
時間に基づいて表された前記自動弁の弁特性値を出力す
る弁特性値出力手段と、 この弁特性値出力手段が出力した弁特性値と前回の制御
期間での制御量との合計値が、最大操作量飽和値以下の
場合には前記合計値を改めて最大操作量飽和値に修正す
る一方、前記最大操作量飽和値より大きい場合にはその
値を修正せず、また、前回の制御期間での制御量から前
記弁特性を減算した減算値が、最小操作量飽和値以上の
場合には前記減算値を改めて最小操作量飽和値に修正す
る一方、前記最小操作量飽和値より小さい場合にはその
値を修正せず、これら前記最大操作量飽和値と前記最小
操作量飽和値との範囲内で前記操作量を出力する操作量
出力手段と、 を具備することを特徴とする位置比例制御装置。An operation amount calculated based on a deviation between a target value and a control amount, and a position proportional control that is performed so that a valve opening of an automatic valve that is opened and closed based on the operation amount is equal to each other. The control device, based on the operation amount and the valve opening degree of the automatic valve, outputs a valve opening / closing signal for controlling the opening / closing of the automatic valve, and controls a time required from fully opening to fully closing of the automatic valve. Valve characteristic value output means for outputting a valve characteristic value of the automatic valve expressed based on time; and a sum of a valve characteristic value output by the valve characteristic value output means and a control amount in a previous control period. If the maximum operation amount is less than the maximum operation amount saturation value, the total value is corrected again to the maximum operation amount saturation value, while if the total value is larger than the maximum operation amount saturation value, the value is not corrected, and The subtracted value obtained by subtracting the valve characteristic from the control amount at If the minimum manipulated variable saturation value is equal to or greater than the minimum manipulated variable saturation value, the subtraction value is corrected again to the minimum manipulated variable saturation value. And a manipulated variable output means for outputting the manipulated variable within a range between the minimum manipulated variable saturation value and the minimum manipulated variable saturation value.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63307286A JP2767595B2 (en) | 1988-12-05 | 1988-12-05 | Position proportional control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63307286A JP2767595B2 (en) | 1988-12-05 | 1988-12-05 | Position proportional control device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02153408A JPH02153408A (en) | 1990-06-13 |
| JP2767595B2 true JP2767595B2 (en) | 1998-06-18 |
Family
ID=17967302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63307286A Expired - Lifetime JP2767595B2 (en) | 1988-12-05 | 1988-12-05 | Position proportional control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2767595B2 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61115204U (en) * | 1984-12-29 | 1986-07-21 | ||
| JPS61233812A (en) * | 1985-04-08 | 1986-10-18 | Mitsubishi Electric Corp | Position controller |
-
1988
- 1988-12-05 JP JP63307286A patent/JP2767595B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02153408A (en) | 1990-06-13 |
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