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JP3436052B2 - Control device - Google Patents
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JP3436052B2 - Control device - Google Patents

Control device

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JP3436052B2
JP3436052B2 JP05541397A JP5541397A JP3436052B2 JP 3436052 B2 JP3436052 B2 JP 3436052B2 JP 05541397 A JP05541397 A JP 05541397A JP 5541397 A JP5541397 A JP 5541397A JP 3436052 B2 JP3436052 B2 JP 3436052B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は比例(P)、積分
(I)および微分(D)演算いわゆるPID演算を行な
う制御装置に係り、特に、大きな目標値の変更によるオ
ーバーシュートの発生を抑えた制御装置の改良に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for performing proportional (P), integral (I) and derivative (D) operations, so-called PID operations, and particularly to suppressing the occurrence of overshoot due to a large change in target value. Regarding improvement of a control device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の制御装置としては、図8
に示すような速度形PID構成が良く用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a control device of this type is shown in FIG.
The speed type PID structure as shown in FIG.

【0003】この構成は、減算部1で目標値SVnから
入力信号PVnを減算して得た制御偏差Enを比例変化
分演算部3および積分変化分演算部5へ加えるとともに
入力信号PVnを微分変化分演算部7へ加え、変化分演
算出力ΔPn、ΔInを加算部9で加算し、この加算出
力に対して加算部11で変化分演算出力ΔDnを減算し
て得たPID変化信号ΔPIDnを速度/位置形変換部
13へ加え、このPID変化信号ΔPIDnとこれより
一時点前(n−1時点)のPID信号PID(n−1)
からPID信号PIDnを演算し、このPID信号PI
Dnを出力リミッタ15を介して出力信号(操作量)M
Vnとして制御対象側へ出力するようになっている。な
お、図面では(n−1)のうち()を省略する(以下同
じ)。
In this configuration, the subtraction unit 1 adds the control deviation En obtained by subtracting the input signal PVn from the target value SVn to the proportional change calculation unit 3 and the integral change calculation unit 5, and the input signal PVn is differentially changed. In addition to the minute calculation unit 7, the change calculation outputs ΔPn and ΔIn are added by the addition unit 9, and the PID change signal ΔPIDn obtained by subtracting the change calculation output ΔDn by the addition unit 11 from the added output is used as the speed / In addition to the position-type conversion unit 13, the PID change signal ΔPIDn and the PID signal PID (n-1) before this one time point (n-1 time point)
PID signal PIDn is calculated from
Dn is output signal (manipulation amount) M via the output limiter 15.
Vn is output to the control target side. In the drawings, () is omitted from (n-1) (hereinafter the same).

【0004】しかも、PID信号PIDnが出力リミッ
タ15の制限値すなわち上限値MH又は下限値MLを越
えて外れたとき、変換制御部17によってPID変化信
号ΔPIDnのうち制限値ML又はMHを越えた分を切
捨てるように速度/位置形変換部13を制御している。
この速度形PID構成の制御装置は、目標値SVnの変
更等によってPID信号PIDnが大きく変化しても、
出力リミッタ15によってそれを制限値MH〜ML内に
制限するとともに、変換制御部17で速度/位置形変換
部13を制御することにより、過積分によって入力信号
PVnが目標値SVnを行過ぎてしまう、いわゆるオー
バーシュートの発生を抑えている。
Moreover, when the PID signal PIDn exceeds the limit value of the output limiter 15, that is, exceeds the upper limit value MH or the lower limit value ML, the conversion controller 17 exceeds the limit value ML or MH of the PID change signal ΔPIDn. The speed / position type conversion unit 13 is controlled so as to cut off.
Even if the PID signal PIDn changes greatly due to the change of the target value SVn,
The output limiter 15 limits it within the limit values MH to ML, and the conversion control unit 17 controls the speed / position type conversion unit 13, so that the input signal PVn exceeds the target value SVn due to overintegration. The occurrence of so-called overshoot is suppressed.

【0005】すなわち、速度/位置形変換部13では通
常 PIDn=PID(n−1)+ΔPIDn PID(n−1)=PIDn のような演算が行なわれるが、PID信号PIDnが制
限値MH又はMLを越えているとき、変換制御部17は
PID信号PIDnを次のように変更する。 PIDn>MHのとき:PIDn=MH、PID(n−
1)=MH PIDn<MLのとき:PIDn=ML、PID(n−
1)=ML
That is, the speed / position type conversion unit 13 normally performs an operation such as PIDn = PID (n-1) + ΔPIDn PID (n-1) = PIDn, but the PID signal PIDn sets the limit value MH or ML. When it exceeds, the conversion control unit 17 changes the PID signal PIDn as follows. When PIDn> MH: PIDn = MH, PID (n-
1) = MH PIDn <ML: PIDn = ML, PID (n−
1) = ML

【0006】また、速度形PID構成に類似した位置形
PID構成の制御装置についても、図9に示すように、
積分値を任意に変更できる積分制御部を設けたものが用
いられている。
Further, as shown in FIG. 9, a controller having a position type PID structure similar to the speed type PID structure is also shown in FIG.
The one provided with an integral control unit capable of arbitrarily changing the integral value is used.

【0007】この構成は、減算部1からの制御偏差En
を比例演算部19および積分演算部21に加えるととも
に入力信号PVnを微分演算部23へ加え、これら演算
出力Pn、In、Dnを加算部25で加減算し、得られ
たPID信号PIDnを出力リミッタ15を介して出力
信号(操作量)MVnとして出力するとともに、n時点
のPID信号PIDnが出力リミッタ15の制限値MH
又はMLを越えるとき、積分制御部27によって積分演
算部21からの積分出力InをMH−(Pn−Dn)又
はML−(Pn−Dn)に修正制御するものである。
This configuration has a control deviation En from the subtraction unit 1.
To the proportional calculation section 19 and the integral calculation section 21 and the input signal PVn to the differential calculation section 23, and the calculation outputs Pn, In and Dn are added and subtracted by the addition section 25, and the obtained PID signal PIDn is output limiter 15 Is output as an output signal (manipulated amount) MVn via the PID signal PIDn at the time point n and the limit value MH of the output limiter 15 is changed.
Alternatively, when it exceeds ML, the integral control unit 27 corrects and controls the integral output In from the integral calculating unit 21 to MH- (Pn-Dn) or ML- (Pn-Dn).

【0008】この位置形PID構成の制御装置において
も、積分制御部27を介して積分演算部21を制御し、
過積分を抑制して入力信号PVの行過量を小さくし、大
きな目標値変更に対してオーバーシュートの低減を図っ
ている。
Also in the control device of this position type PID configuration, the integral calculation unit 21 is controlled via the integral control unit 27,
The over-integration is suppressed to reduce the overshoot amount of the input signal PV, and the overshoot is reduced for a large target value change.

【0009】すなわち、図9の積分演算部21は通常 In=I(n−1)+ΔIn I(n−1)=In のような演算を行なうが、PID信号PIDnが制限値
MH又はMLを越えているとき、積分制御部27が積分
値Inを次のように変更する。 PIDn>MHのとき:In=MH−(Pn−Dn)、
I(n−1)=In PIDn<MLのとき:In=ML−(Pn−Dn)、
I(n−1)=In
That is, although the integral calculator 21 of FIG. 9 normally performs a calculation such as In = I (n-1) + ΔIn I (n-1) = In, the PID signal PIDn exceeds the limit value MH or ML. In the meantime, the integral control unit 27 changes the integral value In as follows. When PIDn> MH: In = MH- (Pn-Dn),
When I (n-1) = In PIDn <ML: In = ML- (Pn-Dn),
I (n-1) = In

【0010】ところで、上述した各制御装置は、次のよ
うな理由からステップ状には変化しない入力信号PVn
だけを微分する入力微分構成にしている。すなわち、こ
の種の制御装置では、上述したようにPID信号PID
nや積分値Inを変更することによってオーバーシュー
トを抑えることができる反面、制御偏差Enに対して微
分演算を行なうようにした場合、目標値SVをステップ
状に変更すると、PID信号PIDnが一度制限値MH
又はMLに達した後、制限値内に大きく引戻されるいわ
ゆる微分引戻し現象が発生するからである。
By the way, each of the control devices described above has an input signal PVn that does not change stepwise for the following reasons.
It has an input differential configuration that differentiates only. That is, in this type of control device, as described above, the PID signal PID
Although the overshoot can be suppressed by changing n or the integral value In, when the target deviation SV is changed stepwise when the control deviation En is differentiated, the PID signal PIDn is once limited. Value MH
Alternatively, after reaching ML, a so-called differential pullback phenomenon occurs in which the pullback is greatly pulled back within the limit value.

【0011】図10はそのような微分引戻し現象を説明
する図である。図10中の一点鎖線は、仮に図8又は図
9の制御装置をそのような偏差微分構成とし、目標値S
Vをステップ状に変更したとき、変換制御部17や積分
制御部27を設けない場合のPID信号PIDnの目標
値変更応答であり、微分演算が効いて出力信号MVnが
ピークA点を有するパルス状波形となっている。このP
ID信号PIDnに対し、図8の構成では変換制御部1
7がPID信号PIDnのピークA点を出力リミッタ1
5の上限値MHに抑え、図9の構成では積分制御部27
が積分値InをMH−(Pn−Dn)に変更することに
より、各々PID信号PIDnが上限値MHに等しくな
る処理をしている。
FIG. 10 is a diagram for explaining such a differential pullback phenomenon. The dashed-dotted line in FIG. 10 indicates that the control device of FIG.
This is a target value change response of the PID signal PIDn when the conversion control unit 17 and the integration control unit 27 are not provided when V is changed in steps, and the differential operation is effective and the output signal MVn has a pulse shape having a peak A point. It has a waveform. This P
With respect to the ID signal PIDn, the conversion control unit 1 in the configuration of FIG.
7 outputs the peak A point of the PID signal PIDn Limiter 1
The upper limit value MH of 5 is suppressed, and in the configuration of FIG.
Change the integrated value In to MH- (Pn-Dn), so that each PID signal PIDn becomes equal to the upper limit value MH.

【0012】これは図10中の一点鎖線で示された波形
にバイアスをかけてピークA点を上限値MHまで下方向
に平行移動したことと等価である。そのため、変換制御
部17や積分制御部27を付加した場合のPID信号P
IDnは、図10中の破線のように目標値変更のタイミ
ングで上限値MHになった後、急激に逆方向(下限値M
L側)に引戻され、その結果として同図の破線のように
入力信号PVの応答が遅れるという不具合が発生するの
で、ステップ状には変化しない入力信号PVを微分する
入力微分構成となっている。
This is equivalent to biasing the waveform indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 10 and translating the peak point A downwardly to the upper limit value MH. Therefore, the PID signal P when the conversion control unit 17 and the integration control unit 27 are added
As shown by the broken line in FIG. 10, IDn reaches the upper limit value MH at the timing of changing the target value and then suddenly moves in the reverse direction (lower limit value M
Since the response of the input signal PV is delayed as indicated by the broken line in the figure as a result, the input differential structure is provided to differentiate the input signal PV that does not change stepwise. There is.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た入力微分形PID構成の制御装置は、目標値SVnの
ステップ状変更に対する応答が改善されるものの、他の
操作状況において微分引戻し現象を抑えるために更に改
善の余地がある。
However, although the control device of the input differential type PID configuration described above improves the response to the stepwise change of the target value SVn, it suppresses the differential pullback phenomenon in other operating situations. There is room for further improvement.

【0014】すなわち、PID信号PIDnが制限値M
H又はMLを超えるとき、制御処理サンプル毎に速度/
位置形変換部13や積分演算部21で過積分を抑える処
理を行なうと、図11に示すように、例えば制御安定状
態にある入力信号PVnにインパルス状ノイズが混入
し、ノイズの立ち上がり部分でPID演算結果が出力リ
ミッタ15の上限値MHを越え、積分演算結果の修正処
理によってPID演算結果のPIDnを上限値MHに一
致させた場合、次のサンプル時点でそのノイズが立ち上
がって消滅するとき、先に修正処理によって修正した分
だけ余分にPID演算結果PIDnが引き戻される引き
戻し現象が発生する。
That is, the PID signal PIDn is limited to the limit value M.
When H or ML is exceeded, the speed /
When the position-type conversion unit 13 and the integration calculation unit 21 perform processing to suppress overintegration, as shown in FIG. 11, for example, impulse noise is mixed into the input signal PVn in the stable control state, and PID occurs at the rising portion of the noise. When the calculation result exceeds the upper limit value MH of the output limiter 15 and the PIDn of the PID calculation result is made equal to the upper limit value MH by the correction process of the integral calculation result, when the noise rises and disappears at the next sampling time, In addition, a pullback phenomenon occurs in which the PID calculation result PIDn is pulled back by the amount corrected by the correction process.

【0015】そのため、図11中の破線で示すように、
修正処理をしない実線の場合に比べて再び制御が安定す
るまでに時間がかかる欠点がある。さらに、目標値SV
を変更する際の誤操作などに起因して、入力信号PVn
の応答時間に比べて短時間でその目標値SVの変更が繰
り返された場合、図12のような不具合が生じる。
Therefore, as shown by the broken line in FIG.
There is a drawback that it takes time until the control is stabilized again, as compared with the case of the solid line without correction processing. Furthermore, the target value SV
Input signal PVn due to an erroneous operation when changing
When the change of the target value SV is repeated in a shorter time than the response time of, the trouble as shown in FIG. 12 occurs.

【0016】例えば、図12中のの時点でPID演算
結果PIDnが下限値ML未満になるような目標値SV
の変更を行うと、PID演算結果PIDnを下限値ML
に一致するように積分演算結果が修正される。その後、
短時間で元の目標値SVに戻されると(図12中のの
時点)、修正された値から積分演算が開始されて、PI
D信号PIDnが元の値よりも積分修正分だけ高くなっ
てしまい、入力信号PVnが余分に乱れてしまう。
For example, the target value SV at which the PID calculation result PIDn becomes less than the lower limit value ML at the time point in FIG.
Is changed, the PID calculation result PIDn is set to the lower limit value ML.
The integral calculation result is corrected so that afterwards,
When the target value SV is returned to the original target value in a short time (time point in FIG. 12), the integral calculation is started from the corrected value, and PI
The D signal PIDn becomes higher than the original value by the integral correction amount, and the input signal PVn is excessively disturbed.

【0017】本発明はそのような従来の欠点を解決する
ためになされたもので、目標値や制御対象からの入力信
号の異常な変化によって出力信号がリミット値を超えて
もPID信号の引戻し現象の発生を抑えることが可能な
制御装置の提供を目的とする。
The present invention has been made in order to solve such a conventional drawback, and a PID signal pullback phenomenon occurs even if an output signal exceeds a limit value due to an abnormal change in a target value or an input signal from a controlled object. An object of the present invention is to provide a control device capable of suppressing the occurrence of noise.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】そのような課題を解決す
るために本発明は、入力信号を目標値に一致させるよう
にそれら入力信号や目標値に対して比例、積分および微
分演算して得たPID信号から制御対象側への出力信号
を出力する制御装置であって、そのPID信号が所定の
制限値を超えて外れた状況の下で、その積分変化量から
それら比例および微分変化量の加算値を減算した結果
基づきそのPID信号のピークが検出されたとき、その
出力信号がその制限値と一致するよう上記積分演算結果
を変更する構成となっている。
In order to solve such a problem, the present invention obtains proportional, integral and derivative operations with respect to an input signal and a target value so as to match the input signal with the target value. A control device that outputs an output signal from the PID signal to the controlled object side, and when the PID signal exceeds a predetermined limit value and is out of the integrated change amount,
When the peak of the PID signal is detected based on the result of subtracting the added value of the proportional and differential change amounts ,
The above-mentioned integral calculation result is changed so that the output signal matches the limit value.

【0019】また、本発明は、それら比例および微分変
化量の加算値に対して「0」〜「1」の範囲の係数を掛
けて積分変化量から減算する構成も可能である。
The present invention is also directed to those proportional and differential variables.
Apply a coefficient in the range of "0" to "1" to the added value
It is also possible to employ a configuration in which the integral change amount is subtracted.

【0020】上記ピークが検出されないとき、積分演算
を停止するよう上記演算処理を変更する構成や、積分演
算の停止によってPID信号が上記制限値内へ変化する
ときその積分演算を停止せずに当該PID信号を演算す
る構成も可能である。
When the above peak is not detected, the integral calculation
Configuration that changes the above calculation processing to stop
When the calculation is stopped, the PID signal changes to the above limit value.
At this time, the PID signal is calculated without stopping the integral calculation.
It is also possible to have a configuration.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1は本発明に係る制御装置の実
施の形態例を示すブロック図である。図1において、P
ID演算部29は、目標値SVnおよび図示しない制御
対象からの測定値である入力信号PVnを所定のPID
定数でPID演算して積分出力In、比例出力Pn、微
分出力Dn、PID信号Pn+In+Dnおよび目標値
微分出力Dsvnを所定のサンプルタイミング毎に出力
するもので、変化量算出部31、タイミング判定部33
および出力リミッタ処理部35に接続されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a control device according to the present invention. In FIG. 1, P
The ID calculation unit 29 sets the target value SVn and the input signal PVn, which is a measured value from a control target (not shown), to a predetermined PID.
The PID calculation is performed with a constant and the integrated output In, the proportional output Pn, the differential output Dn, the PID signal Pn + In + Dn, and the target value differential output Dsvn are output at every predetermined sample timing. The change amount calculation unit 31, the timing determination unit 33
And the output limiter processing unit 35.

【0022】PID演算部29は、例えば図2に示すよ
うに、減算部37にて目標値SVnから入力信号PVn
を減算した制御偏差を積分演算部(I)39および比例
演算部(P)41で演算して積分出力Inおよび比例出
力Pnを出力させ、入力信号PVnを反転部43で反転
させて微分演算部(D)45で演算した微分出力Dnを
出力させ、それら積分出力In、比例出力Pnおよび微
分出力Dnを加算部47で加算してPID信号Pn+I
n+Dnを出力させるとともに、目標値SVnを微分演
算部45で演算して目標値微分出力Dsvnを出力する
位置形PID演算構成を有している。なお、積分演算部
39は後述する積分変更部53からの指示によってその
演算機能が可変される。
In the PID calculator 29, the subtractor 37 subtracts the input signal PVn from the target value SVn as shown in FIG.
Is calculated by the integral calculation unit (I) 39 and the proportional calculation unit (P) 41 to output the integral output In and the proportional output Pn, and the input signal PVn is inverted by the inverting unit 43 to differentiate it. (D) The differential output Dn calculated by 45 is output, and the integrated output In, the proportional output Pn, and the differential output Dn are added by the adder 47 to add the PID signal Pn + I.
In addition to outputting n + Dn, it has a position type PID calculation configuration that calculates the target value SVn by the differential calculation section 45 and outputs the target value differential output Dsvn. The integration calculation unit 39 has its calculation function changed according to an instruction from the integration changing unit 53 described later.

【0023】図1に戻って、変化量算出部31は、比例
出力Pn、積分出力Inおよび微分出力Dnをその入力
タイミング毎に記憶保持するとともに前回の比例出力P
(n−1)、積分出力I(n−1)、微分出力D(n−
1)との差を算出し、各出力の変化量すなわち積分変化
量ΔIn、比例変化量ΔPnおよび微分変化量ΔDnを
出力するものであり、タイミング判定部33に接続され
ている。係数部49は、図示しない入力手段からの指示
によって「0」を超え「1」までの任意の係数を出力す
るものであり、タイミング判定部33に接続されてい
る。
Returning to FIG. 1, the change amount calculating section 31 stores and holds the proportional output Pn, the integral output In, and the differential output Dn at each input timing, and the previous proportional output Pn.
(N-1), integral output I (n-1), differential output D (n-
The difference from 1) is calculated, and the change amount of each output, that is, the integral change amount ΔIn, the proportional change amount ΔPn, and the differential change amount ΔDn are output, and is connected to the timing determination unit 33. The coefficient section 49 outputs an arbitrary coefficient exceeding “0” to “1” according to an instruction from an input means (not shown), and is connected to the timing determining section 33.

【0024】出力リミット値設定部51は、図示しない
入力手段で設定された出力リミット値としての上限値お
よび下限値(制限値)MH又はMLを出力するものであ
り、タイミング判定部33および出力リミッタ処理部3
5に接続されている。タイミング判定部33は、PID
演算に関するタイミング信号を出力する機能その他の機
能を有し、出力リミッタ処理部35および積分変更部5
3に接続されている。
The output limit value setting unit 51 outputs the upper limit value and the lower limit value (limit value) MH or ML as the output limit value set by the input means (not shown), and the timing judgment unit 33 and the output limiter. Processing unit 3
Connected to 5. The timing determination unit 33 uses the PID
The output limiter processing unit 35 and the integration changing unit 5 have a function of outputting a timing signal related to calculation and other functions.
Connected to 3.

【0025】タイミング判定部33は、PID演算結果
であるPID信号Pn+In+Dnが出力リミット値設
定部51からの制限値MH又はMLを超えているか否か
判別して超えているとき、積分変化量ΔInから、比例
および微分変化量ΔPn+ΔDnの和に係数部49から
の係数を掛けた値[係数×(ΔPn+ΔDn)]を減算
(比較)し、その結果を少なくとも次のサンプルまで記
憶しておき、減算結果がマイナスとなるとともにその変
化量が順次大きくなっているとき、変更タイミング信号
を出力リミッタ処理部35および積分変更部53へ出力
する機能を有している。
The timing determination unit 33 determines whether or not the PID signal Pn + In + Dn, which is the PID calculation result, exceeds the limit value MH or ML from the output limit value setting unit 51. , A value [coefficient × (ΔPn + ΔDn)] obtained by multiplying the sum of proportional and differential changes ΔPn + ΔDn by a coefficient from the coefficient unit 49 is subtracted (compared), and the result is stored at least up to the next sample, and the subtraction result is It has a function of outputting a change timing signal to the output limiter processing unit 35 and the integration changing unit 53 when the amount of change becomes negative and the amount of change gradually increases.

【0026】すなわち、図3Aのように、目標値SVに
近づくように増加する入力信号PVnが目標値SVに達
しない場合には、同図Bのように目標値SVと入力信号
PVnとの制御偏差はプラス(+)なので、PID信号
Pn+In+Dnが上限値MH側を超えて出力飽和し、
積分変化量ΔInが増加方向、比例および微分の変化量
[係数×(ΔPn+ΔDn)]が減少方向に変化する。
That is, as shown in FIG. 3A, when the input signal PVn that increases so as to approach the target value SV does not reach the target value SV, control of the target value SV and the input signal PVn as shown in FIG. 3B. Since the deviation is plus (+), the PID signal Pn + In + Dn exceeds the upper limit value MH side and the output is saturated,
The amount of change in integration ΔIn increases, and the amount of change in proportional and differential [coefficient × (ΔPn + ΔDn)] changes in the direction of decrease.

【0027】ここで、減算結果が連続してマイナスにな
るとは、ΔIn<−係数×(ΔPn+ΔDn)の条件が
成立し、その変化量が大きくなるとは、ΔIn+係数×
[ΔPn+ΔDn]<ΔIn−1+係数×[ΔP(n−
1)+ΔD(n−1)]の条件が成立することであり、
これらの条件が成立するとき、上限値MHを超えたPI
D信号Pn+In+Dnすなわち出力リミット処理する
前の出力量MVがピーク点(図3B中のP点)を過ぎ、
上限値MHに向って減少する状態であるとして変更タイ
ミング信号を出力する。
Here, if the subtraction result becomes continuously negative, the condition of ΔIn <−coefficient × (ΔPn + ΔDn) is satisfied, and if the amount of change is large, ΔIn + coefficient ×
[ΔPn + ΔDn] <ΔIn-1 + coefficient × [ΔP (n−
1) + ΔD (n-1)], and
When these conditions are satisfied, PI exceeding the upper limit value MH
D signal Pn + In + Dn, that is, the output amount MV before the output limit processing passes the peak point (point P in FIG. 3B),
The change timing signal is output because it is in a state of decreasing toward the upper limit value MH.

【0028】ところで、上述した係数部49からの係数
は、比例および微分の変化量の和ΔPn+ΔDnの時間
的なタイミングを可変するものであり、係数「0」を超
え「1」未満では上限値MHを超えたPID信号Pn+
In+Dn(出力量MV)のピーク点Pを遅らせること
になり、係数「1」では遅らせない状態を示す。そし
て、タイミング判定部33は、PID信号のピーク点P
の判別開始から判別終了までの2回の判定点(P1、P
2)の値を加算してΣΔMVを求め、出力リミッタ処理
部35へ出力する機能を有する。
By the way, the above-mentioned coefficient from the coefficient section 49 is for varying the timing in time of the sum ΔPn + ΔDn of the proportional and derivative changes, and when the coefficient exceeds “0” and less than “1”, the upper limit value MH is reached. PID signal exceeding Pn +
The peak point P of In + Dn (output amount MV) is delayed, and the coefficient “1” indicates a state where it is not delayed. Then, the timing determination unit 33 determines the peak point P of the PID signal.
Determination points (P1, P
It has a function of adding the value of 2) to obtain ΣΔMV, and outputting it to the output limiter processing unit 35.

【0029】ΣΔMVは次のように表現することがで
き、 ΣΔMV=ΔPn+ΔIn+ΔDn +ΔP(n−1)+ΔI(n−1)+ΔD(n−1) 後述するように変更タイミング信号出力時の積分演算変
更に用いられる。なお、出力リミット値処理前の出力量
MVの変化分の加算回数は連続する2回に限定されな
い。
ΣΔMV can be expressed as follows: ΣΔMV = ΔPn + ΔIn + ΔDn + ΔP (n-1) + ΔI (n-1) + ΔD (n-1) As will be described later, the integration calculation can be changed when the change timing signal is output. Used. Note that the number of additions of the change in the output amount MV before the output limit value processing is not limited to two consecutive additions.

【0030】また、タイミング判定部33は、上述した
条件を満たさないときには、積分演算を停止させる停止
タイミング信号を積分変更部53へ出力する機能を有す
る。もっとも、タイミング判定部33は、停止タイミン
グ信号による積分演算停止によってPID信号が例えば
上限値MHを下回って上限値〜下限値MH〜ML内に入
るように変化するときには、その制御サンプル分につい
ては積分演算を行なうよう実行タイミング信号を出力す
る機能を有する。
Further, the timing judgment section 33 has a function of outputting a stop timing signal for stopping the integral calculation to the integration changing section 53 when the above-mentioned condition is not satisfied. However, when the PID signal changes so as to fall below the upper limit value MH and fall within the upper limit value to the lower limit value MH to ML due to the stop of the integration calculation by the stop timing signal, the timing determination unit 33 integrates the control sample. It has a function of outputting an execution timing signal so as to perform an operation.

【0031】なお、タイミング判定部33は、PID信
号Pn+In+Dnが下限値MLを超えて低下する場合
には、下限値MLを超えて低下したPID信号Pn+I
n+Dnのピーク点を同様に求めて変更タイミング信号
を出力する一方、そのピーク点の判別開始から判別終了
までのΣΔMVを出力し、上述した条件を満たさないと
きに停止タイミング信号を出力し、積分演算停止によっ
て出力量が下限値MLを上回って変化するときには実行
タイミング信号を出力する機能を有する。
When the PID signal Pn + In + Dn drops below the lower limit value ML, the timing judgment section 33 drops the PID signal Pn + I below the lower limit value ML.
Similarly, the peak point of n + Dn is obtained and the change timing signal is output, while ΣΔMV from the start of the determination of the peak point to the end of the determination is output, and the stop timing signal is output when the above condition is not satisfied, and the integration calculation is performed. It has a function of outputting the execution timing signal when the output amount changes by exceeding the lower limit value ML due to the stop.

【0032】出力リミッタ処理部35は、PID信号P
n+In+Dnが制限値MH又はMLを超えていると
き、これを制限値MH又はMLに制限して出力信号MV
として出力する機能その他の機能を有し、積分変更部5
3および制御対象に接続されている。そして、出力リミ
ッタ処理部35は、タイミング判定部33から変更タイ
ミング信号が出力されたとき、制限値MH又はMLにΣ
ΔMVを加えた値を出力信号MVとして出力する機能を
有している。
The output limiter processing unit 35 receives the PID signal P
When n + In + Dn exceeds the limit value MH or ML, the output signal MV is limited to the limit value MH or ML.
Has a function of outputting as, and the integration changing unit 5
3 and the controlled object. Then, the output limiter processing unit 35 sets the limit value MH or ML to Σ when the change timing signal is output from the timing determination unit 33.
It has a function of outputting a value obtained by adding ΔMV as an output signal MV.

【0033】出力リミッタ処理部35は、本発明の制御
装置で偏差微分型PID制御を構成する場合には、制限
値MH又はMLに制限した出力信号に目標値微分出力D
svnを加え、制限値MH又はMLで再制限して出力信
号として出力したり、制限値MH又はMLにΣΔMVを
加えた値に、更に目標値微分出力Dsvnを加えて制限
値MH又はMLで再制限して出力する機能を有してい
る。
When the deviation limiter type PID control is configured by the control device of the present invention, the output limiter processing section 35 outputs the target value differential output D to the output signal limited to the limit value MH or ML.
svn is added and re-limited with the limit value MH or ML and output as an output signal, or the target value differential output Dsvn is added to the value obtained by adding ΣΔMV to the limit value MH or ML and re-outputted with the limit value MH or ML. It has the function of limiting and outputting.

【0034】積分変更部53はPID演算部29に接続
されており、タイミング判定部33からタイミングが出
力されたとき、出力リミッタ処理部35から出力される
出力信号MVの値になるような演算を行ない、PID演
算部29における積分演算結果を変更する機能を有して
いる。すなわち、積分変更部53は、タイミング判定部
33からの停止タイミング信号出力時には積分演算を停
止する指示信号を帰還出力し、変更タイミング信号出力
時には制限値MH又はMLにΣΔMVを加えた出力信号
MVとなるような値の指示信号を帰還出力し、更に、実
行タイミング信号の出力時にはその制御サンプル分の積
分演算を行なう指示信号を帰還出力する。
The integral changing unit 53 is connected to the PID calculating unit 29, and performs an operation such that when the timing is output from the timing determining unit 33, the value of the output signal MV output from the output limiter processing unit 35 is obtained. It has a function of changing the integration calculation result in the PID calculation unit 29. That is, the integration changing unit 53 feeds back an instruction signal for stopping the integration calculation when the stop timing signal is output from the timing determination unit 33, and outputs the output signal MV obtained by adding ΣΔMV to the limit value MH or ML when outputting the change timing signal. An instruction signal having such a value is fed back and further, at the time of outputting the execution timing signal, an instruction signal for performing an integral operation for the control sample is fed back and output.

【0035】次に、上述した図1の構成による制御装置
の動作を簡単に説明する。目標値SVnおよび入力信号
PVnに基づきPID演算部29でPID演算された積
分出力In、比例出力Pn、微分出力Dnは変化量算出
部31へ、PID信号Pn+In+Dnはタイミング判
定部33へ、更に目標値微分出力Dsvnは出力リミッ
タ処理部35へ出力される。
Next, the operation of the control device having the above-mentioned configuration of FIG. 1 will be briefly described. The integral output In, the proportional output Pn, and the differential output Dn, which are PID-calculated by the PID calculator 29 based on the target value SVn and the input signal PVn, are sent to the change amount calculator 31, the PID signals Pn + In + Dn are sent to the timing determiner 33, and the target value The differential output Dsvn is output to the output limiter processing unit 35.

【0036】変化量算出部31に入力された比例出力P
n、積分出力Inおよび微分出力Dnも基づき積分変化
量ΔIn、比例変化量ΔPnおよび微分変化量ΔDnが
タイミング判定部33に出力される。タイミング判定部
33には、係数部49からの係数「0」〜「1」までの
任意の係数が、出力リミット値設定部51から制限値M
HおよびMLが入力されている。
The proportional output P input to the change amount calculating section 31
Based on n, the integrated output In, and the differential output Dn, the integrated change amount ΔIn, the proportional change amount ΔPn, and the differential change amount ΔDn are output to the timing determination unit 33. In the timing determination unit 33, any coefficient from the coefficients “0” to “1” from the coefficient unit 49 is output from the output limit value setting unit 51 to the limit value M.
H and ML are input.

【0037】タイミング判定部33は、PID信号Pn
+In+Dnが制限値MH又はMLを超えているとき、
積分変化量ΔInから、比例および微分変化量ΔPn+
ΔDnの和に係数を掛けた値[係数×(ΔPn+ΔD
n)]を減算し、減算結果がマイナスとなるとともにそ
の変化量が順次大きくなっているとき、PID信号Pn
+In+Dnが図3Bのピーク点Pを過ぎたと判断し、
変更タイミング信号を出力リミッタ処理部35および積
分変更部53へ出力する。そのとき、タイミング判定部
33から、PID信号のピーク点P判定についての2回
の変化分を加算したΣΔMVが出力リミッタ処理部35
へ出力される。
The timing determination unit 33 determines the PID signal Pn.
When + In + Dn exceeds the limit value MH or ML,
From the integral change amount ΔIn, the proportional and derivative change amount ΔPn +
A value obtained by multiplying the sum of ΔDn by a coefficient [coefficient × (ΔPn + ΔD
n)] is subtracted, and the subtraction result becomes negative and the amount of change gradually increases, the PID signal Pn
It is judged that + In + Dn has passed the peak point P of FIG. 3B,
The change timing signal is output to the output limiter processing unit 35 and the integration changing unit 53. At this time, the output limiter processing unit 35 obtains ΣΔMV from the timing determination unit 33, which is the sum of two changes in the peak point P determination of the PID signal.
Is output to.

【0038】また、PID演算結果が上限値MHを超え
ていても、制御偏差が異常であったり、異常状態でなく
ても上述した条件を満たさないときには、タイミング判
定部33から停止タイミング信号が出力リミッタ処理部
35および積分変更部53へ出力される。さらに、停止
タイミング信号による積分演算停止によって出力量が例
えば上限値MHを下回って上限値〜下限値MH〜ML内
に入るように変化するときには、タイミング判定部33
から実行タイミング信号が出力リミッタ処理部35およ
び積分変更部53へ出力される。
Further, even if the PID calculation result exceeds the upper limit value MH, if the control deviation is abnormal, or if the above condition is not satisfied even if the control deviation is not in an abnormal state, the timing determination unit 33 outputs a stop timing signal. It is output to the limiter processing unit 35 and the integration changing unit 53. Furthermore, when the output amount changes below the upper limit value MH to fall within the upper limit value to the lower limit value MH to ML due to the stop of the integral calculation by the stop timing signal, the timing determination unit 33.
Outputs the execution timing signal to the output limiter processing unit 35 and the integration changing unit 53.

【0039】その結果、出力リミッタ処理部35から
は、PID演算結果であるPID信号Pn+In+Dn
が制限値MH又はMLを超えているとき、制限値MH又
はMLに制限された出力信号MVが制御対象および積分
変更部53へ出力される一方、変更タイミング信号が出
力されたとき、制限値MH又はMLにΣΔMVを加えた
値が出力信号MVとして同様に出力される。
As a result, from the output limiter processing section 35, the PID signal Pn + In + Dn which is the PID calculation result.
Is greater than the limit value MH or ML, the output signal MV limited to the limit value MH or ML is output to the control target and the integration changing unit 53, while the change timing signal is output, the limit value MH is output. Alternatively, a value obtained by adding ΣΔMV to ML is similarly output as the output signal MV.

【0040】タイミング判定部33から停止タイミング
信号が出力されると、積分変更部53から積分演算を停
止する指示信号がPID演算部29へ出力され、変更タ
イミング信号が出力されると、制限値MH又はMLにΣ
ΔMVを加えた出力信号MVとなるような値の指示信号
がPID演算部29へ出力され、更に、実行タイミング
信号が出力されたときには、その制御サンプル分の積分
演算を行なう指示信号がPID演算部29へ出力され
る。そのため、PID演算部29は、これらの指示信号
に基づき、例えば図2に示す、積分演算部39の演算機
能を可変し、過積分動作を抑えたり停止する一方、実行
タイミング信号の出力時には当該サンプル分の積分演算
をしたPID信号を出力する。
When the stop timing signal is output from the timing determination unit 33, the integration change unit 53 outputs an instruction signal to stop the integration calculation to the PID calculation unit 29. When the change timing signal is output, the limit value MH is output. Or Σ in ML
When the instruction signal having a value that becomes the output signal MV to which ΔMV is added is output to the PID operation unit 29, and when the execution timing signal is further output, the instruction signal for performing the integration operation for the control sample is the PID operation unit. It is output to 29. Therefore, based on these instruction signals, the PID operation unit 29 changes the operation function of the integration operation unit 39 shown in FIG. 2, for example, to suppress or stop the overintegration operation, while at the same time outputting the execution timing signal, the sample concerned. The PID signal obtained by the integral calculation of the minutes is output.

【0041】このように本発明の制御装置は、目標値S
Vnと入力信号PVnからPID演算したPID信号P
IDnが制限値MH又はMLを超えているとき、積分変
化量ΔInから、比例微分変化量ΔPn+ΔDnに係数
を掛けた値[係数×(ΔPn+ΔDn)]を減算し、こ
の減算結果からPID信号すなわち出力リミット前の出
力信号MVのピーク点を判別したとき、制限値MH又は
MLで制限された出力量MVとなるようにPID演算の
積分演算を変更するから、入力信号PVnの異常によっ
てPID信号が余分に引戻され難くなるし、目標値SV
nが誤設定されても、出力信号MVnのピーク点に達す
るまでに適正な値に設定し直せば、PID信号の引戻し
が速やかに収る。
As described above, the control device of the present invention has the target value S
PID signal P calculated by PID from Vn and input signal PVn
When IDn exceeds the limit value MH or ML, the value obtained by multiplying the proportional change amount ΔPn + ΔDn by a coefficient [coefficient × (ΔPn + ΔDn)] is subtracted from the integrated change amount ΔIn, and the PID signal, that is, the output limit When the peak point of the previous output signal MV is discriminated, the integration operation of the PID operation is changed so that the output amount MV limited by the limit value MH or ML is changed. It becomes difficult to pull back and the target value SV
Even if n is erroneously set, if the value is reset to an appropriate value before the peak point of the output signal MVn is reached, the PID signal can be pulled back quickly.

【0042】しかも、出力信号MVnを制限値MH又は
MLに抑えるよう積分演算結果を変更する値として、P
ID信号のピーク点の判別開始から判別終了までの出力
量MVnの変化加算値ΣΔMVを制限値MH又はMLに
加えた値としたから、各サンプル毎に積分修正していた
場合より、ピーク判断に要した時間だけ修正開始が遅れ
るものの、出力の違いは最小限に抑えられる。すなわ
ち、各毎サンプル毎に積分修正する従来構成では、出力
信号が図3中の破線aで示すようになってP1、P2の
時点では制限値より小さくなるが、本発明では、PID
信号のピーク判別時がP2点となり、この時点で出力信
号が制限値MHになるように積分帰還修正を行うと、同
図中の一点鎖線bのようになって毎サンプル積分修正よ
りも出力が多く加わったことになる。
Moreover, P is a value for changing the result of the integral calculation so that the output signal MVn is limited to the limit value MH or ML.
Since the added value ΣΔMV of the change in the output amount MVn from the start of the determination of the peak point of the ID signal to the end of the determination is the value added to the limit value MH or ML, the peak determination can be performed more than when the integration correction is performed for each sample. Although the start of correction is delayed by the time required, the difference in output can be minimized. That is, in the conventional configuration in which the integral correction is performed for each sample, the output signal becomes as shown by the broken line a in FIG. 3 and becomes smaller than the limit value at the time points P1 and P2.
When the peak of the signal is determined to be the P2 point, and the integral feedback correction is performed so that the output signal becomes the limit value MH at this point, the result becomes as indicated by the alternate long and short dash line b in FIG. It means that many people have joined.

【0043】そこで、本発明では、ピーク測定中の出力
の変化分ΣΔMVを計算しておき、ピークが確定した時
の積分修正計算に用いる出力値を、制限値MHではなく
MH+ΣΔMVにすることによって、図3中の実線cで
示すように、従来の毎サンプル積分修正を行った場合の
出力の動きに近づけることができる。そして、PID演
算結果が制限値MH又はMLを超えていても、変更タイ
ミング信号の出力条件が満たされないとき積分演算が停
止されるから、過積分の防止効果がある。
Therefore, in the present invention, the change amount ΣΔMV of the output during peak measurement is calculated, and the output value used for the integral correction calculation when the peak is determined is set to MH + ΣΔMV instead of the limit value MH. As shown by the solid line c in FIG. 3, it is possible to approximate the movement of the output when the conventional sample-by-sample integration correction is performed. Even if the PID calculation result exceeds the limit value MH or ML, the integral calculation is stopped when the output condition of the change timing signal is not satisfied, so that there is an effect of preventing overintegration.

【0044】また、比例微分変化量ΔPn+ΔDnに対
して係数「0」を超え「1」を掛けてPID信号PID
nのピーク点を判別するので、PID信号のピーク点を
任意に遅らせることが可能となり、積分演算出力を微妙
に可変調整したきめ細かい制御が可能になる。さらに、
停止タイミング信号による積分演算停止によってPID
信号が上限値〜下限値MH〜ML内に変化するときに
は、その制御サンプル分の積分演算を行なうよう構成し
たので、PID信号が制限値MH又はML近傍でふらつ
くことを防止できる。
Further, the proportional differential change amount ΔPn + ΔDn is multiplied by a coefficient “0” and multiplied by “1” to obtain the PID signal PID.
Since the peak point of n is discriminated, the peak point of the PID signal can be arbitrarily delayed, and fine control by finely variably adjusting the integral operation output can be performed. further,
PID by stopping integration calculation by stop timing signal
When the signal changes from the upper limit value to the lower limit value MH to ML, the integration operation for the control sample is performed, so that the PID signal can be prevented from wandering in the vicinity of the limit value MH or ML.

【0045】ところで、上述したPID演算部29は、
図2に示す構成に限定されない。例えば図4に示すよう
に、図2の構成における目標値SVnを微分する微分演
算部45を省略する構成も可能である。さらに、PID
演算部29は、図5に示すように、減算部37にて目標
値SVから入力信号PVを減算した偏差を積分演算部3
9で演算して積分出力Inを出力させ、入力信号PVn
を反転部43で各々反転させて比例演算部41および微
分演算部45で演算して比例出力Pnおよび微分出力D
nを出力させ、それら積分出力In、比例出力Pnおよ
び微分出力Dnを加算部47で加算してPID信号Pn
+In+Dnを出力させる構成も可能である。
By the way, the PID calculator 29 described above is
The configuration is not limited to that shown in FIG. For example, as shown in FIG. 4, a configuration is possible in which the differential operation unit 45 that differentiates the target value SVn in the configuration of FIG. 2 is omitted. Furthermore, PID
As shown in FIG. 5, the calculation unit 29 integrates the deviation obtained by subtracting the input signal PV from the target value SV by the subtraction unit 37 into the integration calculation unit 3.
9 and outputs the integrated output In, and the input signal PVn
Are inverted by the inversion unit 43, and the proportional output Pn and the differential output D are calculated by the proportional operation unit 41 and the differential operation unit 45.
n is output, and the integrated output In, the proportional output Pn, and the differential output Dn are added by the adder 47 to obtain the PID signal Pn.
A configuration for outputting + In + Dn is also possible.

【0046】これら図4および図5の構成でPID演算
部29を形成する場合には、図1においてPID演算部
29からの目標値微分項Dsvnの出力系統がなくな
り、偏差微分型PID制御構成とはならない。
When the PID computing unit 29 is formed with the configurations of FIGS. 4 and 5, the output system of the target value differential term Dsvn from the PID computing unit 29 in FIG. 1 is eliminated and the deviation differential type PID control configuration is adopted. Don't

【0047】上述した本発明に係る図1の構成は位置形
PID制御の形態であったが、本発明は図6に示すよう
に、速度形PID制御構成も可能である。図6におい
て、PID演算部55は、目標値SVnおよび入力信号
PVnを所定のPID定数でPID演算して比例変化量
ΔPn、積分変化量ΔIn、微分変化量ΔDn、PID
加算値であるPID信号および目標値微分出力Dsvn
を所定のサンプルタイミング毎に出力するもので、タイ
ミング判定部33および出力リミッタ処理部35に接続
されている。
Although the above-described configuration of FIG. 1 according to the present invention is in the form of position type PID control, the present invention is also possible with a velocity type PID control configuration as shown in FIG. In FIG. 6, the PID calculator 55 performs a PID calculation of the target value SVn and the input signal PVn with a predetermined PID constant to obtain a proportional change amount ΔPn, an integral change amount ΔIn, a differential change amount ΔDn, PID.
PID signal that is the added value and target value differential output Dsvn
Is output for each predetermined sample timing, and is connected to the timing determination unit 33 and the output limiter processing unit 35.

【0048】すなわち、PID演算部55は、図1のP
ID演算部29および変化量算出部31を兼ねた機能を
有し、後述する加算変更部73からの指示信号によって
PID加算値が変更演算される。PID演算部55の具
体的な構成は、例えば図7に示すように、減算部37に
て目標値SVnから入力信号PVnを減算した偏差を積
分演算部57および比例演算部59から積分変化量ΔI
nおよび比例変化量ΔPnを出力し、入力信号PVnを
反転部61で反転させて微分演算部63から微分変化量
ΔDnを出力し、それら積分変化量ΔIn、比例変化量
ΔPnおよび微分変化量ΔDnを加算部65で加算し、
積分要素67にてPID加算値を出力するとともに、目
標値SVnを微分演算部63で演算し、積分要素67か
ら目標値微分出力Dsvnを出力する構成を有してい
る。
That is, the PID calculation unit 55 uses the PID of FIG.
It has a function that also serves as the ID calculation unit 29 and the change amount calculation unit 31, and the PID addition value is changed and calculated by an instruction signal from an addition change unit 73 described later. For example, as shown in FIG. 7, the PID calculation unit 55 has a specific configuration in which the subtraction unit 37 subtracts the input signal PVn from the target value SVn to calculate the deviation from the integration calculation unit 57 and the proportional calculation unit 59.
n and the proportional change amount ΔPn are output, the input signal PVn is inverted by the inversion unit 61, and the differential change amount ΔDn is output from the differential operation unit 63. The integrated change amount ΔIn, the proportional change amount ΔPn, and the differential change amount ΔDn are output. Addition is performed by the addition unit 65,
The integrating element 67 outputs the PID addition value, the target value SVn is calculated by the differential calculating section 63, and the target value differential output Dsvn is output from the integrating element 67.

【0049】図6のタイミング判定部33は、上述した
図1と同様な機能を有し、変更タイミング信号、停止タ
イミング信号および実行タイミング信号を出力する機能
の他、PID信号すなわち出力リミット前の出力信号M
Vの変化分の加算値ΣΔMVを出力する機能を有してお
り、出力リミッタ処理部35も上述した図1と同様な機
能を有している。
The timing judgment unit 33 in FIG. 6 has the same function as in FIG. 1 described above, and in addition to the function of outputting the change timing signal, the stop timing signal and the execution timing signal, the PID signal, that is, the output before the output limit. Signal M
It has a function of outputting the added value ΣΔMV of the change in V, and the output limiter processing unit 35 also has the same function as that of FIG. 1 described above.

【0050】加算変更部69は、タイミング判定部33
から変更タイミング信号が出力されたとき、出力リミッ
タ処理部35から出力される出力信号MVnの値になる
よう演算し、PID演算部55におけるPID信号の加
算演算を変更する機能や、停止タイミング信号が出力さ
れたとき、PID演算部55における積分演算を停止さ
せ、更に、実行タイミング信号が出力されたとき、当該
タイミング時におけるPID演算部55での積分演算を
実行させる機能を有している。
The addition changing unit 69 is the timing judging unit 33.
When the change timing signal is output from the output limiter processing unit 35, the output timing MVn output from the output limiter processing unit 35 is calculated, and the addition operation of the PID signal in the PID calculation unit 55 is changed, and the stop timing signal is changed. It has a function of stopping the integral calculation in the PID calculating unit 55 when it is output, and executing the integral calculation in the PID calculating unit 55 at the timing when the execution timing signal is output.

【0051】なお、図6のような速度形PID制御構成
における動作は、PID演算部55および加算変更部6
9以外、図1の位置形PID制御構成と同様であるし、
その効果も同様であるので説明は省略する。
The operation in the speed type PID control configuration as shown in FIG. 6 is performed by the PID calculating section 55 and the addition changing section 6
Other than 9 is the same as the position type PID control configuration of FIG.
The effect is also the same, so the description is omitted.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、入力信号
を目標値に一致させるようにそれら入力信号や目標値に
対して比例、積分および微分演算して得たPID信号か
ら制御対象側への出力信号を出力する制御装置におい
て、PID信号が所定の制限値を超えているとき、その
積分変化量からそれら比例および微分変化量の加算値を
減算した結果に基づきPID信号のピークを検出し、こ
のピークが検出されたとき、その出力信号が上記制限値
と一致するようその積分演算結果を変更するから、入力
信号や目標値の異常な変化によって出力値がリミット値
を超えても引戻し現象の発生を抑えることができる
え、毎サンプル積分修正したときの出力変化に、より近
い出力変化が望めるといった利点がある。また、本発明
は、比例および微分変化量の加算値に対して「0」〜
「1」の範囲の係数を掛けて積分変化量から減算する
成では、制御タイミングを可変できるから、オーバーシ
ュート等に関る出力リミット値近傍での積分項の微妙な
操作が可能になるし、出力がリミット値を超えるような
目標値変更に対する制御応答波形を1つの係数で連続的
に変化させることが可能になる。さらに、PID信号の
ピークが検出されないとき、積分演算を停止するよう演
算処理を変更し、さらにまた、積分演算の停止によって
PID信号が制限値内に変化するとき、積分演算を停止
せずに当該PID信号を演算する構成では、過積分防止
し、PID信号が制限値近傍でふらつくこと防止でき
る。
As described above, according to the present invention, the PID signal obtained by performing proportional, integral and differential operations on the input signal and the target value so as to match the input signal to the target value is transferred to the controlled object side. a control apparatus for outputting an output signal, when the PID signal exceeds a predetermined limit value, the
From the integral change, add the proportional and derivative changes
The peak of the PID signal is detected based on the result of the subtraction, and when this peak is detected, the output signal is the above-mentioned limit value.
Since the integral calculation result is changed so that it matches with, it is possible to suppress the occurrence of the pullback phenomenon even if the output value exceeds the limit value due to an abnormal change in the input signal or the target value .
For example, the output change when the modified every sample integration, there is an advantage output change closer can be expected. Further, in the present invention, with respect to the added value of the proportional and derivative change amounts, "0"
In the configuration in which the coefficient in the range of “1” is multiplied and subtracted from the integral change amount, the control timing can be varied, so that a delicate operation of the integral term near the output limit value related to overshoot or the like can be performed. It becomes possible, and it becomes possible to continuously change the control response waveform with respect to the target value change such that the output exceeds the limit value by one coefficient. Further, when the peak of the PID signal is not detected, change the processing to stop the integral operation, furthermore, when the PID signal by the stop of the integral operation is changed to the limit value, the without stopping the integral operation Prevents over-integration in the configuration that calculates the PID signal
However, it is possible to prevent the PID signal from wandering around the limit value.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る制御装置の実施の形態を示すブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a control device according to the present invention.

【図2】図1のPID演算部の具体的構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration of a PID calculation unit in FIG.

【図3】図1の制御装置の動作を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an operation of the control device of FIG.

【図4】図1のPID演算部の他の構成を示すブロック
図である。
FIG. 4 is a block diagram showing another configuration of the PID calculation unit in FIG.

【図5】図1のPID演算部の他の構成を示すブロック
図である。
5 is a block diagram showing another configuration of the PID calculation unit in FIG.

【図6】本発明に係る制御装置の他の実施の形態を示す
ブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing another embodiment of the control device according to the present invention.

【図7】図6のPID演算部の具体的構成を示すブロッ
ク図である。
7 is a block diagram showing a specific configuration of a PID calculator of FIG.

【図8】本発明の参考となる従来の制御装置を示すブロ
ック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a conventional control device which is a reference of the present invention.

【図9】本発明の参考となる他の制御装置を示すブロッ
ク図である。
FIG. 9 is a block diagram showing another control device as a reference of the present invention.

【図10】図8又は図9の制御装置の動作を説明する図
である。
FIG. 10 is a diagram illustrating an operation of the control device of FIG. 8 or FIG.

【図11】図8又は図9の制御装置の動作を説明する図
である。
11 is a diagram illustrating the operation of the control device of FIG. 8 or FIG.

【図12】図8又は図9の制御装置の動作を説明する図
である。
FIG. 12 is a diagram illustrating an operation of the control device of FIG. 8 or FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、37 減算部 3 比例変化分演算部 5 積分変化分演算部 7 微分変化分演算部 9、11、25、47、65 加算部 13 速度/位置形変換部 15、35 出力リミッタ 17 変換制御部 19、41、59 比例演算部 21、39、57 積分演算部 23、45、63 微分演算部 27 積分制御部 29、55 PID演算部 31 変化量算出部 33 タイミング判定部 35 出力リミッタ処理部 43、61 反転部 49 係数部 51 出力リミット値設定部 53 積分変更部 67 積分要素 69 加算変更部 1, 37 Subtraction unit 3 Proportional change calculation unit 5 Integral change calculation unit 7 Differential change calculation unit 9, 11, 25, 47, 65 Adder 13 Speed / position type converter 15, 35 output limiter 17 Conversion controller 19, 41, 59 Proportional calculator 21, 39, 57 Integral calculation unit 23, 45, 63 Differential operation unit 27 Integral control unit 29, 55 PID calculator 31 Change amount calculation unit 33 Timing determination unit 35 Output limiter processing unit 43, 61 Inversion section 49 Coefficient part 51 Output limit value setting section 53 Integral change section 67 Integral element 69 addition change part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島田 昌士 東京都大田区久が原5丁目16番6号 理 化工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−102902(JP,A) 特開 平4−138501(JP,A) 特開 昭59−32629(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05B 11/00 - 13/04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masashi Shimada 5-16-6 Kugahara, Ota-ku, Tokyo Rika Kogyo Co., Ltd. (56) Reference JP-A-6-102902 (JP, A) JP-A 4-138501 (JP, A) JP 59-32629 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G05B 11/00-13/04

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 入力信号を目標値に一致させるようにそ
れら入力信号や目標値に対して比例(P)、積分(I)
および微分(D)演算して得たPID信号から制御対象
側へ出力信号を出力する制御装置において、 前記PID信号が所定の制限値を超えた状況の下で、
記積分変化量から前記比例および微分変化量の加算値を
減算した結果に基づき前記PID信号のピークが検出さ
れたとき、前記出力信号が前記制限値と一致するよう前
記積分(I)演算結果を変更することを特徴とする制御
装置。
1. Proportional (P) and integral (I) to the input signal and the target value so that the input signal matches the target value.
And the differential (D) controller which outputs an output signal from the PID signal obtained by calculation to the controlled object side, under circumstances in which the PID signal exceeds a predetermined limit value, before
From the integral change amount, add the added value of the proportional and derivative change amounts.
A control device, wherein when the peak of the PID signal is detected based on the result of the subtraction, the integral (I) calculation result is changed so that the output signal matches the limit value.
【請求項2】 前記比例および微分変化量の加算値に対
して「0」〜「1」の範囲の係数を掛けて前記積分変化
量から減算する請求項1記載の制御装置。
2. Comparing the added value of the proportional and differential changes
And multiply by a coefficient in the range of "0" to "1" to change the integral
The control device according to claim 1, wherein the control device subtracts from the amount.
【請求項3】 前記ピークが検出されないとき、前記積
分演算を停止するよう前記演算処理を変更し、前記積分
演算の停止によって前記PID信号が前記制限値内へ変
化するとき、前記積分演算を停止せずに当該PID信号
を演算する請求項1又は2記載の制御装置。
3. The product when the peak is not detected.
The calculation process is changed to stop the minute calculation, and the integration
When the calculation is stopped, the PID signal changes within the limit value.
The PID signal without stopping the integration calculation
The control device according to claim 1, which calculates
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