JP7190828B2 - Control device, air conditioning system, control method and program - Google Patents
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Description
本発明は、制御装置、空調システム、制御方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a control device, an air conditioning system, a control method and a program.
PID(Proportional-Integral-Differential: 比例積分微分)制御において、制御パラメータをチューニングして応答性、安定性などの制御性を改善する技術が知られている。 In PID (Proportional-Integral-Differential) control, there is known a technique of tuning control parameters to improve controllability such as responsiveness and stability.
例えば、特許文献1には、操作量を一定の振幅で振動させる特殊運転を実行し、当該特殊運転中に取得した制御量に基づいて制御パラメータをチューニングする技術が開示されている。 For example, Patent Literature 1 discloses a technique of executing a special operation in which an operation amount is oscillated with a constant amplitude, and tuning a control parameter based on a control amount obtained during the special operation.
しかし、制御パラメータのチューニングのために特殊運転を実行する場合、特殊運転時における制御量が通常運転時における制御量と異なるという問題がある。 However, when performing special operation for tuning control parameters, there is a problem that the control amount during special operation differs from the control amount during normal operation.
例えば、空調機をPID制御により制御し、吹き出し温度を制御量とし、設定温度を制御量の目標値とする場合を考える。この場合、特殊運転時における制御量、すなわち吹き出し温度は設定温度と異なるものとなる。そのため、空調対象となる室内にいる者の快適性が低下するおそれがある。 For example, consider a case in which an air conditioner is controlled by PID control, the blowout temperature is set as a controlled variable, and the set temperature is set as a target value of the controlled variable. In this case, the controlled variable during the special operation, that is, the blowing temperature is different from the set temperature. Therefore, there is a possibility that the comfort of a person in the room to be air-conditioned may be reduced.
本発明の目的は、上記の事情に鑑み、特殊運転を行うことなく制御パラメータをチューニングする制御装置等を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a control device and the like that tunes control parameters without performing special operation in view of the above circumstances.
上記の目的を達成するため、本発明に係る制御装置は、
比例ゲインと積分時間と微分時間とを制御パラメータとする比例積分微分制御により制御対象を制御する制御装置であって、
前記制御対象の制御量を取得する制御量取得手段と、
前記制御量の目標値を取得する目標値取得手段と、
前記制御対象の起動運転時における前記制御量のオーバーシュート量を取得するオーバーシュート量取得手段と、
前記制御対象の起動時から前記制御量が前記目標値に到達するまでの到達時間を取得する到達時間取得手段と、
前記制御対象の安定運転時における前記制御量のハンチング量を取得するハンチング量取得手段と、
前記オーバーシュート量が予め定められたオーバーシュート上限値より大きいこと、前記到達時間が予め定められた目標時間より長いこと、及び前記ハンチング量が予め定められたハンチング上限値より大きいこと、の少なくとも1つを満たすとき、制御パラメータをチューニングするチューニング手段と、
前記制御量と前記目標値と前記制御パラメータとに基づいて操作量を決定し、前記操作量に基づいて前記制御対象を制御する制御手段と、
を備え、
前記チューニング手段は、前記ハンチング量が前記ハンチング上限値より大きく、前記安定運転時に前記制御量が前記目標値に到達してから前記制御量と前記目標値との差が前記ハンチング量と等しくなるまでの時間が閾値以下であるとき、比例ゲインを小さくするチューニングを行う。
In order to achieve the above object, the control device according to the present invention includes:
A control device for controlling a controlled object by proportional-integral-derivative control using a proportional gain, an integral time, and a derivative time as control parameters ,
a controlled variable acquiring means for acquiring a controlled variable of the controlled object;
target value acquisition means for acquiring a target value of the controlled variable;
an overshoot amount acquiring means for acquiring an overshoot amount of the control amount during start-up operation of the controlled object;
an arrival time acquiring means for acquiring an arrival time from when the controlled object is activated until the controlled variable reaches the target value;
Hunting amount acquisition means for acquiring a hunting amount of the control amount during stable operation of the controlled object;
At least one of: the amount of overshoot is greater than a predetermined upper limit of overshoot; the arrival time is longer than a predetermined target time; and the amount of hunting is greater than a predetermined upper limit of hunting. a tuning means for tuning the control parameters when satisfying
control means for determining a manipulated variable based on the controlled variable, the target value, and the control parameter, and controlling the controlled object based on the manipulated variable;
with
The tuning means adjusts the hunting amount until the hunting amount is greater than the hunting upper limit value and the control amount reaches the target value during the stable operation until the difference between the control amount and the target value becomes equal to the hunting amount. is less than or equal to the threshold, tuning is performed to reduce the proportional gain.
本発明によれば、起動運転時及び安定運転時、つまり通常運転時の情報に基づいて制御パラメータをチューニングするので、特殊運転を行うことなく制御パラメータをチューニングできる。 According to the present invention, the control parameters are tuned based on the information during start-up operation and stable operation, that is, during normal operation, so the control parameters can be tuned without special operation.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る空調システムについて説明する。各図面においては、同一又は同等の部分に同一の符号を付す。 Hereinafter, air conditioning systems according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same code|symbol is attached|subjected to the same or equivalent part.
(実施の形態)
図1を参照しながら、実施の形態に係る空調システム1について説明する。空調システム1は、水方式を採用した空調システムである。空調システム1は、熱源機2と、一次ポンプ3と、二次ポンプ4と、空調機6と、空調制御装置10と、を備える。また、一次ポンプ3、熱源機2、二次ポンプ4及び空調機6は、水配管5によって接続されている。なお、水配管5に記された矢印は、水流の向きを示している。また、空調制御装置10は、通信線により空調機6と接続されている。
(Embodiment)
An air conditioning system 1 according to an embodiment will be described with reference to FIG. The air conditioning system 1 is an air conditioning system that employs a water system. The air conditioning system 1 includes a
熱源機2は、一次ポンプ3及び二次ポンプ4により循環される水から、冷水あるいは温水を生成する。熱源機2は、例えばヒートポンプ式の熱源機である。
The
一次ポンプ3及び二次ポンプ4は、水方式による空調システム1において、水を循環させるために使用される。なお、二次ポンプ4は必須ではない。 A primary pump 3 and a secondary pump 4 are used to circulate water in the water-based air conditioning system 1 . Note that the secondary pump 4 is not essential.
空調機6は、例えば室内に設置され、当該室内を空調する空調機である。空調機6は、例えばエアハンドリングユニットである。 The air conditioner 6 is, for example, an air conditioner that is installed indoors and air-conditions the room. The air conditioner 6 is, for example, an air handling unit.
空調制御装置10は、空調機6の吹き出し空気温度を制御する制御装置である。
The air
空調システム1は、本発明に係る空調システムの一例である。空調機6は、本発明に係る制御対象の一例である。空調制御装置10は、本発明に係る制御装置の一例である。
The air conditioning system 1 is an example of an air conditioning system according to the present invention. The air conditioner 6 is an example of a controlled object according to the present invention. The air
以下、理解を容易にするため、空調システム1による空調の概要、空調制御装置10による制御の概要及び空調制御装置10による制御パラメータのチューニングの概要について説明する。
To facilitate understanding, an outline of air conditioning by the air conditioning system 1, an outline of control by the air
詳細は後述するが、図2に示すとおり、空調機6は、冷温水コイル61と、バルブ62と、送風機63と、温度センサ64と、を備える。また、二次ポンプ4と冷温水コイル61、冷温水コイル61とバルブ62、及びバルブ62と一次ポンプ3は、それぞれ水配管5により接続されている。
Although the details will be described later, as shown in FIG. 2 , the air conditioner 6 includes a cold/hot water coil 61 , a
空調システム1では、熱源機2により冷水あるいは温水を生成し、一次ポンプ3及び二次ポンプ4により水を循環させ、冷温水コイル61に冷水あるいは温水を流し、送風機63が冷温水コイル61に空気を吹き付け、冷温水コイル61周辺の空気を吹き出すことにより空調を行う。熱源機2により生成される水が冷水であれば冷房となり、熱源機2により生成される水が温水であれば暖房となる。以下、説明の簡略のため、空調は冷房であるものとし、熱源機2が生成する水は冷水であるものとして説明する。
In the air conditioning system 1, cold water or hot water is generated by the
温度センサ64は、吹き出された空気の温度である吹き出し空気温度を検出する。空調制御装置10は、バルブ62を制御することにより冷温水コイル61に流れる水量を変化させる。冷温水コイル61に流れる水量が変化すると、冷温水コイル61周辺の空気温度も変化するため、吹き出し空気温度も変化する。吹き出し空気温度には目標値が設定されており、空調制御装置10は、吹き出し空気温度を目標値と等しくするための制御を行う。空調制御装置10は、温度センサ64により検出された吹き出し空気温度を制御量として取得し、PID制御によりバルブ62を制御する。このとき、バルブ62の開度を操作量としてPID制御を行う。
A
PID制御は、比例ゲイン、積分時間及び微分時間の3つの制御パラメータに基づくフィードバック制御である。操作量をu(t)、制御量と目標値との差である偏差をe(t)、比例ゲインをK、積分時間をTi、微分時間をTdとすると、u(t)とe(t)との関係は式(1)で示される。なお、以下の説明において、微分動作は、比例動作及び積分動作に比べて影響が小さいものとする。 PID control is feedback control based on three control parameters: proportional gain, integral time, and derivative time. If u(t) is the manipulated variable, e(t) is the deviation between the controlled variable and the target value, K is the proportional gain, Ti is the integral time , and Td is the derivative time, then u(t) and e(t ) is given by equation (1). In the following description, it is assumed that differential action has less influence than proportional action and integral action.
空調制御装置10は、式(1)に基づいて、制御量と目標値との偏差から操作量を決定する。上述の通り、制御量は吹き出し空気温度であり、操作量はバルブ62の開度である。
The air-
一方、上記の制御パラメータは、例えば経験則により定められたものであるため、適切でない場合がある。制御パラメータが適切でない場合、例えば、制御量が大きく振動するため安定性に欠ける、制御量が目標値に到達するまで長時間を要するので応答性が悪い、などの問題が生じる。 On the other hand, the control parameters described above are determined based on empirical rules, for example, and may not be appropriate. If the control parameters are not appropriate, for example, the control amount oscillates greatly, resulting in a lack of stability, and it takes a long time for the control amount to reach the target value, resulting in poor responsiveness.
そこで、空調制御装置10は、上述の制御パラメータをより適切な値に調整するチューニングを行う。空調制御装置10は、チューニングを行うことにより、制御の安定性及び応答性を改善することができる。
Therefore, the air
なお、以下、空調機6の起動時から制御量が目標値に初めて到達するまでの時間を到達時間という。 Hereinafter, the time from when the air conditioner 6 is started until the control amount reaches the target value for the first time is referred to as an arrival time.
次に、図2を参照しながら、空調機6及び空調制御装置10の機能的構成を説明する。なお、上述のとおり、空調は冷房であるものとし、熱源機2が生成する水は冷水であるものとして説明する。
Next, functional configurations of the air conditioner 6 and the air
上述のとおり、空調機6は、冷温水コイル61と、バルブ62と、送風機63と、温度センサ64と、を備える。
As described above, the air conditioner 6 includes the cold/hot water coil 61 , the
冷温水コイル61には、熱源機2が生成した冷水が流れる。冷温水コイル61に冷水が流れると、冷温水コイル61周辺の空気が冷却される。冷温水コイル61に流れる水量は、バルブ62により調整される。流れる水量が多いほど、冷水が冷温水コイル61周辺の空気から熱を多く奪うので、冷温水コイル61周辺の空気温度は下がりやすくなる。
Cold water generated by the
バルブ62は、空調制御装置10の制御により開度を調整される。バルブ62は、例えば、アクチュエータを備え、空調制御装置10から送信される電気信号によりアクチュエータが制御され、開度を調整される。以下、これらの事象を単に「バルブ62は、空調制御装置10により開度を制御される」などと表記することがある。
The opening degree of the
送風機63は、空調機6外の空気を吸入し、冷温水コイル61に吹き付ける。冷温水コイル61に空気が吹き付けられると、冷温水コイル61周辺の空気が、図示しない吹き出し口を通り抜けて空調機6外に吹き出される。冷温水コイル61周辺の空気は冷却されているので、送風機63の送風により冷房をすることができる、といえる。
The
温度センサ64は、吹き出し空気温度を検出する。温度センサ64は、例えば吹き出し口近辺に設けられている。温度センサ64は、検出した吹き出し空気温度を示す温度情報を空調制御装置10に送信する。
A
空調制御装置10は、制御量取得部100と、記憶部110と、チューニング部120と、バルブ制御部130と、を備える。また、チューニング部120は、目標値取得部121と、オーバーシュート量取得部122と、到達時間取得部123と、ハンチング量取得部124と、を備える。
The air
制御量取得部100は、空調機6の温度センサ64から吹き出し空気温度を取得する。吹き出し空気温度は、空調制御装置10の制御における制御量であるため、温度センサ64から吹き出し空気温度を取得することは、制御量を取得することである、といえる。以下、温度センサ64から吹き出し空気温度を取得することを、単に「制御量を取得する」などと表記することがある。制御量取得部100は、本発明に係る制御量取得手段の一例である。
The controlled
また、制御量取得部100は、取得した制御量をバルブ制御部130に出力する。バルブ制御部130は、現在の制御量と目標値との偏差に基づいてPID制御を行うので、バルブ制御部130には現在の制御量が必要となる。
In addition, the control
また、制御量取得部100は、取得した制御量を、取得時刻と紐付けて時系列的に記憶部110に格納する。記憶部110に格納された制御量は、後述のチューニング部120による制御パラメータのチューニングの際に必要となる。
In addition, the control
記憶部110には、上述のとおり、制御量取得部100が取得した制御量が取得時刻と紐付けられて時系列的に格納される。
As described above, the control amount acquired by the control
また、記憶部110には、後述のとおり、バルブ制御部130の操作量が時系列的に格納される。
Further, the operation amount of the
また、記憶部110には、吹き出し空気温度の目標値が格納されている。吹き出し空気温度の目標値は、制御量の目標値であるともいえる。以下、吹き出し空気温度の目標値あるいは制御量の目標値を単に目標値と記載することがある。
The
また、記憶部110には、空調機6の起動時から制御量が目標値に到達するまでの時間の上限を定める目標時間を示す値が格納されている。この目標時間は、例えば、チューニングの必要性を判定するときに用いられる。例えば、起動時から制御量が目標値に到達するまでの時間が目標時間より長いときは、応答性が悪いと判定し、チューニングを行うことが考えられる。
The
また、記憶部110には、オーバーシュート量の上限を定めるオーバーシュート上限値及びハンチング量の上限を定めるハンチング上限値が格納されている。これらの上限値は、例えば、チューニングの必要性を判定するときに用いられる。例えば、オーバーシュート量がオーバーシュート上限値を超えるとき、あるいはハンチング量がハンチング上限値を超えるとき、安定性が悪いと判定し、チューニングを行うことが考えられる。なお、以下、これらの上限値を単に「上限値」と記載することがある。
The
目標値、目標時間、オーバーシュート上限値及びハンチング上限値は、例えば、予め空調制御装置10の出荷時に定められた値であってもよいし、空調システム1の管理者が設定可能なものであってもよい。なお、目標値、目標時間、オーバーシュート上限値及びハンチング上限値を設定するための構成については、説明及び図示を省略する。
The target value, target time, overshoot upper limit value, and hunting upper limit value may be, for example, values determined in advance when the air
また、記憶部110には、制御パラメータ、つまり比例ゲインK、積分時間Ti及び微分時間Tdを示す値が格納されている。これらの制御パラメータは、後述のチューニング部120によるチューニングにより更新されうる。チューニングが行われるまでは、例えば、経験則に基づく値が制御パラメータの初期値として記憶部110に格納されている。
The
チューニング部120は、目標値取得部121が取得した目標値と、オーバーシュート量取得部122が取得したオーバーシュート量と、到達時間取得部123が取得した到達時間と、ハンチング量取得部124が取得したハンチング量と、記憶部110に格納された操作量と、に基づいて、記憶部110に格納された制御パラメータのチューニングを行う。チューニング部120は、制御パラメータをチューニングしたら、記憶部110に格納された各パラメータを、チューニング後の値に更新する。チューニングの詳細については後述する。チューニング部120は、本発明に係るチューニング手段の一例である。
The
なお、オーバーシュート量及び到達時間は起動運転における値であるのに対し、ハンチング量は安定運転時における値である。ここで、起動運転とは、空調機6の起動時から安定時までにおける運転である。安定時とは、制御量が変化しない、あるいは制御量が変化するけども変化がおおよそ周期的であるなど、制御量の変化が安定しているときである。安定運転とは、安定時における空調機6の運転である。例えば、起動運転は当然、安定運転とはいえない。また、起動運転ではなくとも、チューニング直後、大きな外乱の発生直後など、制御量の変化が安定していないときの運転も、安定運転とはいえない。 The amount of overshoot and the arrival time are the values during start-up operation, while the amount of hunting is the value during stable operation. Here, the start-up operation is the operation from when the air conditioner 6 is started to when it stabilizes. The stable time is when the change in the control amount is stable, such as when the control amount does not change, or when the control amount changes but the change is roughly periodic. Stable operation is the operation of the air conditioner 6 during stable operation. For example, start-up operation cannot be said to be stable operation. Moreover, even if the operation is not start-up operation, operation when the change in the control amount is not stable, such as immediately after tuning or immediately after the occurrence of a large disturbance, cannot be said to be stable operation.
目標値取得部121は、記憶部110に格納された目標値を取得する。目標値取得部121は、本発明に係る目標値取得手段の一例である。
The target
オーバーシュート量取得部122は、目標値取得部121が取得した目標値及び記憶部110に時系列的に格納された制御量に基づいて、オーバーシュート量を取得する。本実施の形態においては、空調機6の起動後に初めて制御量が目標値に到達した後に、制御量が最大でどのくらい超過したかを示す量がオーバーシュート量となる。オーバーシュート量取得部122は、本発明に係るオーバーシュート量取得手段の一例である。
The overshoot
到達時間取得部123は、目標値取得部121が取得した目標値及び記憶部110に時系列的に格納された制御量に基づいて、到達時間を取得する。記憶部110に格納された制御量及び取得時刻から、制御量が目標値に初めて到達したときの時刻がわかるので、当該時刻と空調機6の起動時刻との差が到達時間となる。到達時間取得部123は、本発明に係る到達時間取得手段の一例である。
The arrival
ハンチング量取得部124は、記憶部110に時系列的に格納された制御量に基づいて、空調機6の安定運転時におけるハンチング量を取得する。本実施の形態においては、安定運転時において、制御量が目標値に到達した後に、制御量が最大でどのくらい超過したかを示す量がハンチング量となる。また、ハンチング量取得部124は、安定運転時において、制御量が目標値に到達してから制御量と目標値との差がハンチング量と等しくなるまでの時間も取得する。ハンチング量取得部124は、本発明に係るハンチング量取得手段の一例である。
The hunting
バルブ制御部130は、制御量取得部100が取得した現在の制御量と、記憶部110に格納された目標値と、記憶部110に格納された制御パラメータとに基づいて、バルブ62の開度を操作量としたPID制御を行う。バルブ制御部130は、制御量取得部100から現在の制御量を取得する。バルブ制御部130は、記憶部110から目標値を取得する。バルブ制御部130は、記憶部110から制御パラメータを取得する。バルブ制御部130は、現在の制御量と目標値との偏差e(t)と、制御パラメータである比例ゲインK、積分時間Ti及び微分時間Tdと、に基づいて、式(1)により操作量u(t)を決定する。バルブ制御部130は、操作量u(t)に基づいてバルブ62の開度を調整することにより空調機6を制御対象として制御する。バルブ制御部130は、本発明に係る制御手段の一例である。
The
また、バルブ制御部130は、現在の操作量を現在時刻と紐付けて、時系列的に記憶部110に格納する。
Further, the
次に、空調制御装置10のハードウェア構成の一例について、図3を参照しながら説明する。図3に示す空調制御装置10は、例えばパーソナルコンピュータ、マイクロコントローラなどのコンピュータにより実現される。
Next, an example of the hardware configuration of the air
空調制御装置10は、バス1000を介して互いに接続された、プロセッサ1001と、メモリ1002と、インタフェース1003と、二次記憶装置1004と、を備える。
Air
プロセッサ1001は、例えばCPU(Central Processing Unit: 中央演算装置)である。プロセッサ1001が、二次記憶装置1004に記憶された専用プログラムをメモリ1002に読み込んで実行することにより、空調制御装置10の各機能が実現される。
The
メモリ1002は、例えば、RAM(Random Access Memory)により構成される主記憶装置である。メモリ1002は、プロセッサ1001が二次記憶装置1004から読み込んだ専用プログラムを記憶する。また、メモリ1002は、プロセッサ1001が専用プログラムを実行する際のワークメモリとして機能する。
The
インタフェース1003は、例えばシリアルポート、USB(Universal Serial Bus)ポートなどのI/O(Input/Output)ポートである。インタフェース1003に温度センサ64が接続されることにより、制御量取得部100の機能が実現され、インタフェース1003にバルブ62が接続されることによりバルブ制御部130の機能が実現される。
The
二次記憶装置1004は、例えば、フラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)である。二次記憶装置1004は、プロセッサ1001が実行する専用プログラムを記憶する。また、二次記憶装置1004により、記憶部xの機能が実現される。
The
図3に示すハードウェア構成においては、空調制御装置10が二次記憶装置1004を備えている。しかし、これに限らず、二次記憶装置1004を空調制御装置10の外部に設け、インタフェース1003を介して空調制御装置10と二次記憶装置1004とが接続される形態としてもよい。この形態においては、USBフラッシュドライブ、メモリカードなどのリムーバブルメディアも二次記憶装置1004として使用可能である。
In the hardware configuration shown in FIG. 3, the air
また、図3に示すハードウェア構成に代えて、ASIC(Application Specific Integrated Circuit: 特定用途向け集積回路)、FPGA(Field Programmable Gate Array)などを用いた専用回路により空調制御装置10を構成してもよい。また、図3に示すハードウェア構成において、空調制御装置10の機能の一部を、例えばインタフェース1003に接続された専用回路により実現してもよい。例えば、空調制御装置10の機能のうち、チューニング部120の機能及び記憶部110の機能をコンピュータにより実現し、他の機能は専用回路により実現してもよい。
Further, instead of the hardware configuration shown in FIG. 3, the air
次に、図4(a)、図4(b)及び図4(c)を参照しながら、起動運転時の制御量の変化に基づくチューニングについて説明する。図4(a)、図4(b)、図4(c)のいずれも、制御量の時系列的変化を、チューニングが不要な場合とチューニングが必要な場合とで比較した図である。 Next, referring to FIGS. 4(a), 4(b), and 4(c), tuning based on changes in the control amount during start-up operation will be described. 4(a), 4(b), and 4(c) are diagrams comparing time-series changes in the control amount between cases in which tuning is not required and cases in which tuning is required.
図4(a)、図4(b)、図4(c)のいずれについても、(ア)で示される実線のグラフは、チューニングが不要な場合の制御量の変化を示すものである。以下、この変化を「パターン(ア)」と呼ぶ。また、(イ)(ウ)(エ)で示される点線、一点鎖線、破線で示されるそれぞれのグラフは、チューニングが必要な場合の制御量の変化を示すものである。以下、これらの変化をそれぞれ「パターン(イ)」「パターン(ウ)」「パターン(エ)」と呼ぶ。 In all of FIGS. 4A, 4B, and 4C, the solid line graph indicated by (a) shows changes in the controlled variable when tuning is unnecessary. This change is hereinafter referred to as "pattern (a)". Graphs indicated by dotted lines (a), (c), and (d), dashed-dotted lines, and broken lines indicate changes in the control amount when tuning is necessary. These changes are hereinafter referred to as "pattern (a)," "pattern (c)," and "pattern (d)," respectively.
パターン(ア)においては、到達時間が目標時間t_lim以下であり、かつオーバーシュート量がオーバーシュート上限値Ov_lim以下である。この場合、パターン(ア)における制御は応答性、安定性ともに良好であるといえるため、チューニングが不要である。 In pattern (a), the arrival time is equal to or less than the target time t_lim, and the overshoot amount is equal to or less than the overshoot upper limit value Ov_lim. In this case, it can be said that the control in pattern (a) has good responsiveness and stability, so tuning is unnecessary.
図4(a)に示すパターン(イ)においては、到達時間は目標時間t_lim以下であるものの、オーバーシュート量が上限値Ov_limより大きい。したがって、安定性に欠けるといえるため、オーバーシュート量を上限値Ov_lim以下にするためのチューニングが必要となる。 In pattern (b) shown in FIG. 4(a), the arrival time is equal to or less than the target time t_lim, but the overshoot amount is greater than the upper limit value Ov_lim. Therefore, since it can be said that the stability is lacking, tuning is required to keep the overshoot amount below the upper limit value Ov_lim.
この場合、図5(a)及び図5(b)に示すとおり、目標値到達時の操作量Mv0と安定時の操作量Mv1との大小関係に応じて、さらに2つの場合に分類される。図5(a)に示す場合、つまりMv0がMv1より大きい場合、積分動作が強すぎるために大きなオーバーシュートが発生していると考えられる。したがって、積分動作を弱める、つまり積分時間を長くするチューニングを行えばよい。 In this case, as shown in FIGS. 5(a) and 5(b), there are two cases according to the magnitude relationship between the manipulated variable Mv0 at the time of reaching the target value and the manipulated variable Mv1 at the time of stability. In the case shown in FIG. 5(a), that is, when Mv0 is greater than Mv1, it is considered that a large overshoot occurs due to excessive integral action. Therefore, tuning should be performed to weaken the integral action, that is, to lengthen the integral time.
具体的な例を挙げる。目標値到達時において操作量がMv1と等しくなれば、そのまま安定し、オーバーシュートがなくなると考えられる。したがって、目標値到達時における操作量がMv1と等しくなるチューニングを行うことが考えられる。 Here are some specific examples. It is considered that if the manipulated variable becomes equal to Mv1 when the target value is reached, it will remain stable and no overshoot will occur. Therefore, it is conceivable to perform tuning so that the manipulated variable at the time of reaching the target value is equal to Mv1.
初期偏差をe0、到達時間をt0、チューニング前の積分時間をTi0、チューニング後の積分時間をTi1とし、式(1)に目標到達時の各値を代入すると、式(2)及び式(3)が成り立つ。なお、上述のとおり、微分動作の影響は比例動作及び積分動作に比べて小さいため、以下では微分動作が0であるものとして扱っている。
K/Ti0×1/2×e0×t0=Mv0 式(2)
K/Ti1×1/2×e0×t0=Mv1 式(3)
Let the initial deviation be e0, the arrival time t0, the integration time before tuning Ti0, and the integration time after tuning Ti1. ) holds. As described above, since the influence of the differential action is smaller than that of the proportional action and the integral action, the differential action is assumed to be 0 below.
K/Ti0×1/2×e0×t0=Mv0 Formula (2)
K/Ti1×1/2×e0×t0=Mv1 Formula (3)
そして、式(2)及び式(3)から、式(4)が成り立つ。
Ti1=Mv0/Mv1 式(4)
Equation (4) holds from equations (2) and (3).
Ti1=Mv0/Mv1 Formula (4)
したがって、パターン(イ)において、Mv0がMv1より大きい場合、例えば式(4)に基づいて積分時間Ti1をチューニングすればよい。 Therefore, in pattern (b), when Mv0 is greater than Mv1, the integration time Ti1 may be tuned based on equation (4), for example.
次に、図5(b)に示す場合、つまりMv0がMv1以下である場合について説明する。この場合、比例動作が強すぎるために大きなオーバーシュートが発生していると考えられる。したがって、この場合、比例動作を弱める、つまり比例ゲインを小さくするチューニングを行う必要がある。ただし、比例ゲインを小さくした場合、積分動作も小さくなるため、比例ゲインをチューニングしたあと、さらに積分時間もチューニングすることが好ましい。 Next, the case shown in FIG. 5B, that is, the case where Mv0 is less than or equal to Mv1 will be described. In this case, it is considered that a large overshoot occurs because the proportional action is too strong. Therefore, in this case, it is necessary to perform tuning to weaken the proportional action, that is, to reduce the proportional gain. However, if the proportional gain is decreased, the integral action also decreases, so it is preferable to tune the integral time after tuning the proportional gain.
具体的な例を、図6を参照しながら説明する。まず、起動時からオーバーシュート量が最大値Ovとなるまでの時間Taまでにおける、偏差の平均的な変化速度aを、式(5)により求める。
a=(e0+Ov)/Ta 式(5)
A specific example will be described with reference to FIG. First, the average change speed a of the deviation from the time of startup until the time Ta until the overshoot amount reaches the maximum value Ov is obtained by equation (5).
a=(e0+Ov)/Ta Equation (5)
次に、オーバーシュート量がOv_lim以下となる変化速度bを考える。また、オーバーシュート量がOv_limに等しくなる時間であるときの時間をTbとする。図6のグラフにおいて、変化速度aは座標(0,e0)と座標(Ta,-Ov)とを結ぶ線分に対応し、変化速度bは座標(0,e0)と座標(Tb,-Ov_lim)とを結ぶ線分に対応する。これらの線分の長さを等しくするTbを、式(6)に基づいて求める。これは、制御量の変化距離が等しいままチューニングを行うことに相当する。
Ta2+(e0+Ov)2=Tb2+(e0+Ov_lim)2 式(6)
Next, consider the change speed b at which the amount of overshoot is equal to or less than Ov_lim. Also, let Tb be the time when the amount of overshoot is equal to Ov_lim. In the graph of FIG. 6, the change speed a corresponds to the line segment connecting the coordinates (0, e0) and the coordinates (Ta, -Ov), and the change speed b corresponds to the coordinates (0, e0) and the coordinates (Tb, -Ov_lim). ) corresponds to the line segment connecting Tb that makes the lengths of these line segments equal is obtained based on equation (6). This corresponds to performing tuning while the change distance of the control amount is the same.
Ta 2 +(e0+Ov) 2 =Tb 2 +(e0+Ov_lim) 2 Formula (6)
そして、式(7)により、変化速度bを求める。
b=(e0+Ov_lim)/Tb 式(7)
Then, the change speed b is obtained from the equation (7).
b=(e0+Ov_lim)/Tb Formula (7)
チューニング前の比例ゲインをK0、チューニング後の比例ゲインをK1とすると、式(8)によりK1を求めることができる。
K1=K0×b/a 式(8)
Assuming that the proportional gain before tuning is K0 and the proportional gain after tuning is K1, K1 can be obtained from equation (8).
K1=K0×b/a Formula (8)
次に、積分時間Tiもチューニングする。Mv0がMv1より大きい場合と同様に、目標値到達時の操作量を安定時の操作量Mv1と等しくするためのチューニングを行う。比例ゲインチューニング前の目標値到達時間をt0、比例ゲインチューニング後の目標値到達時間をt1とすると、式(9)が成り立つことに注意する。
t1=t0×Tb/Ta 式(9)
Next, the integration time Ti is also tuned. As in the case where Mv0 is greater than Mv1, tuning is performed so that the manipulated variable when reaching the target value is equal to the manipulated variable Mv1 when stable. Note that equation (9) holds when the target value reaching time before proportional gain tuning is t0 and the target value reaching time after proportional gain tuning is t1.
t1=t0×Tb/Ta Equation (9)
そして、積分時間チューニング後の積分時間Ti1については、式(10)が成り立つ。
K1/Ti1×1/2×e0×t1=Mv1 式(10)
Equation (10) holds for the integration time Ti1 after integration time tuning.
K1/Ti1×1/2×e0×t1=Mv1 Formula (10)
式(9)及び式(10)より、Ti1を式(11)にて求めることができる。
Ti1=K1×e0/2×Tb/Ta×t0/Mv1 式(11)
From equations (9) and (10), Ti1 can be obtained by equation (11).
Ti1=K1×e0/2×Tb/Ta×t0/Mv1 Formula (11)
したがって、パターン(イ)において、Mv0がMv1以下である場合、例えば式(8)に基づいて比例ゲインK1をチューニングし、式(11)に基づいて積分時間Ti1をチューニングすればよい。 Therefore, in pattern (a), when Mv0 is less than or equal to Mv1, the proportional gain K1 may be tuned based on equation (8), and the integral time Ti1 may be tuned based on equation (11).
次に、図4(b)に示すパターン(ウ)の場合及び図4(c)に示すパターン(エ)の場合について説明する。詳細は後述するが、結論を先に述べると、パターン(ウ)及びパターン(エ)のいずれの場合も、比例ゲインを大きくするチューニングを行い、さらに積分時間を長くするチューニングを行う。 Next, the case of pattern (c) shown in FIG. 4(b) and the case of pattern (d) shown in FIG. 4(c) will be described. The details will be described later, but to state the conclusion first, in both cases of pattern (c) and pattern (d), tuning is performed to increase the proportional gain, and further tuning is performed to lengthen the integration time.
パターン(ウ)においては、オーバーシュート量は上限値Ov_lim以下であるものの、到達時間が目標時間t_limより長い。したがって、応答性が悪いといえるため、到達時間をt_lim以下にするためのチューニングが必要になる。 In pattern (c), the overshoot amount is equal to or less than the upper limit value Ov_lim, but the arrival time is longer than the target time t_lim. Therefore, it can be said that the responsiveness is poor, so tuning is required to reduce the arrival time to t_lim or less.
パターン(エ)においては、到達時間が目標時間t_limより長く、オーバーシュート量が上限値Ov_limより大きい。したがって、安定性に欠け、応答性が悪いといえるため、到達時間をt_lim以下にし、オーバーシュート量をOv_lim以下にするためのチューニングが必要になる。 In pattern (d), the arrival time is longer than the target time t_lim, and the overshoot amount is greater than the upper limit value Ov_lim. Therefore, it can be said that stability is lacking and responsiveness is poor, so tuning is required to keep the arrival time below t_lim and the amount of overshoot below Ov_lim.
まず、到達時間をt_lim以下にするためのチューニングについて考える。到達時間がt_limより長くなるのは、比例動作が弱いためと考えられる。そのため、比例ゲインを大きくするチューニングを行う必要がある。ただし、比例ゲインを大きくした場合、積分動作も大きくなるため、比例ゲインをチューニングしたあと、さらに積分時間もチューニングすることが好ましい。 First, consider tuning to reduce the arrival time to t_lim or less. The reason why the arrival time is longer than t_lim is that the proportional action is weak. Therefore, it is necessary to perform tuning to increase the proportional gain. However, if the proportional gain is increased, the integral action also increases, so it is preferable to tune the integral time after tuning the proportional gain.
比例ゲインのチューニングの具体例について、図7を参照しながら説明する。チューニング前の比例ゲインをK0、チューニング後の比例ゲインをK1、初期偏差をe0、チューニング前の到達時間をt0とする。チューニング後の到達時間がt_limに等しくなるチューニングを考える。チューニング前とチューニング後のそれぞれにおける変化速度a及び変化速度bに着目する。変化速度a及び変化速度bはそれぞれ式(12)及び式(13)に示すものとなる。
a=e0/t0 式(12)
b=e0/t_lim 式(13)
A specific example of proportional gain tuning will be described with reference to FIG. Assume that the proportional gain before tuning is K0, the proportional gain after tuning is K1, the initial deviation is e0, and the arrival time before tuning is t0. Consider tuning such that the arrival time after tuning is equal to t_lim. Focus on the change speed a and the change speed b before and after tuning. The rate of change a and the rate of change b are given by equations (12) and (13), respectively.
a=e0/t0 Formula (12)
b=e0/t_lim Equation (13)
変化速度と比例ゲインとの関係については、上記の式(8)が成り立つので、式(14)によりチューニング後の比例ゲインK1を求めることができる。
K1=t0/t_lim 式(14)
Regarding the relationship between the rate of change and the proportional gain, since the above equation (8) holds, the proportional gain K1 after tuning can be obtained from the equation (14).
K1=t0/t_lim Equation (14)
次に、積分時間をチューニングすることを考える。このチューニングにおいて、例えば、パターン(イ)の場合と同様に目標値到達時における操作量を安定時の操作量Mv0と等しくするチューニングを行うことによって、パターン(エ)の場合においてもオーバーシュート量をOv_lim以下とすることができる。したがって、パターン(ウ)及びパターン(エ)のいずれの場合についても、同様のチューニングを行うことが可能である。 Next, consider tuning the integration time. In this tuning, for example, by tuning the manipulated variable when the target value is reached to be equal to the manipulated variable Mv0 when the target value is reached, as in the case of pattern (a), the amount of overshoot can be reduced even in the case of pattern (d). It can be less than or equal to Ov_lim. Therefore, similar tuning can be performed for both pattern (c) and pattern (d).
具体例については、パターン(イ)における、Mv0がMv1より大きい場合と同様の考え方を採用できる。チューニング前の積分時間をTi0、チューニング後の積分時間をTi0とする。上記の式(3)と同様に、式(15)が成り立つ。そして、式(15)を変形した式(16)によりTi1を求めることができる。
K1/Ti1×1/2×e0×t_lim=Mv1 式(15)
Ti1=K1×e0/2×t_lim/Mv1 式(16)
As for a specific example, the same way of thinking as in the case where Mv0 is greater than Mv1 in pattern (b) can be adopted. Let Ti0 be the integration time before tuning, and Ti0 be the integration time after tuning. Similar to Equation (3) above, Equation (15) holds. Then, Ti1 can be obtained by Equation (16), which is a modified Equation (15).
K1/Ti1×1/2×e0×t_lim=Mv1 Formula (15)
Ti1=K1×e0/2×t_lim/Mv1 Formula (16)
したがって、パターン(ウ)及びパターン(エ)においては、例えば、式(14)に基づいて比例ゲインをチューニングし、式(16)に基づいて積分時間をチューニングすればよい。 Therefore, in pattern (c) and pattern (d), for example, the proportional gain may be tuned based on equation (14), and the integration time may be tuned based on equation (16).
以上、起動運転時の制御量の変化に基づくチューニングについて説明した。次に、図8を参照しながら、安定運転時の制御量の変化に基づくチューニングについて説明する。安定運転時の制御量の変化に基づくチューニングは、安定運転時に発生しているハンチングを抑えるために行われる。ハンチング量が大きすぎると、吹き出し温度の変化が大きいといえるため、室内にいる者の快適性を損なう。そのため、ハンチング量は、ハンチング上限値Ha_lim以下であることが好ましいといえる。 So far, the tuning based on the change in the control amount at the time of starting operation has been explained. Next, referring to FIG. 8, tuning based on changes in the controlled variable during stable operation will be described. Tuning based on changes in the control amount during stable operation is performed to suppress hunting that occurs during stable operation. If the amount of hunting is too large, it can be said that the change in the blowing temperature is large, which impairs the comfort of the people in the room. Therefore, it can be said that the hunting amount is preferably equal to or less than the hunting upper limit value Ha_lim.
図8は、ハンチング量Haが上限値Ha_limを超えていることを示している。この場合においては、ハンチング量HaをHa_lim以下とするためのチューニングが必要となる。 FIG. 8 shows that the hunting amount Ha exceeds the upper limit Ha_lim. In this case, tuning is required to keep the hunting amount Ha below Ha_lim.
具体例として、チューニング後のハンチング量をHa_limとするためのチューニングの一例を挙げる。目標値到達時から制御量の変化がHaとなるまでの時間をHfとする。また、チューニング後における、目標値到達時から制御量の変化がHa_limとなるまでの時間をHf1とする。 As a specific example, an example of tuning for setting the hunting amount after tuning to Ha_lim will be given. Let Hf be the time from when the target value is reached until the change in the controlled variable reaches Ha. Also, let Hf1 be the time from when the target value is reached until the change in the control amount reaches Ha_lim after tuning.
チューニング前の場合において、目標値到達時から制御量の変化がHaとなるまでにおける比例動作及び積分動作については、式(17)及び式(18)によって表される。
比例動作=K0×Ha 式(17)
積分動作=K0/Ti0×Ha×Hf/2 式(18)
In the case before tuning, the proportional action and integral action from the time when the target value is reached until the change in the control amount reaches Ha are represented by equations (17) and (18).
Proportional action = K0 x Ha Equation (17)
Integral action = K0/Ti0×Ha×Hf/2 Formula (18)
比例動作と積分動作との大小を比較し、大きい方を小さくするチューニングをすればよい。式(17)及び式(18)から、Hfと2Ti0との大小を比較することにより、比例動作と積分動作との大小を比較することができる。Hf<2Ti0であれば比例動作のほうが大きく、Hf>2Ti0であれば積分動作のほうが大きい。 Comparing the size of the proportional action and the integral action, tuning should be performed to reduce the larger one. From equations (17) and (18), it is possible to compare the magnitudes of proportional action and integral action by comparing the magnitudes of Hf and 2Ti0. If Hf<2Ti0, the proportional action is larger, and if Hf>2Ti0, the integral action is larger.
まず、比例動作が積分動作より大きい、つまりHf<2Ti0である場合を考える。この場合、まず比例ゲインを小さくするチューニングを行う。そして、その後に積分時間もチューニングすることが好ましい。 First, consider the case where the proportional action is greater than the integral action, ie Hf<2Ti0. In this case, tuning is first performed to reduce the proportional gain. Then, after that, it is preferable to tune the integration time as well.
具体例を挙げる。チューニング前後における変化速度c及び変化速度dに注目する。ここでいう変化速度とは、目標値到達時から制御量の変化がHaあるいはHa_limとなるまでの間における平均的な変化速度である。変化速度c及び変化速度dは、それぞれ式(19)及び式(20)により表される。
c=Ha/Hf 式(19)
d=Ha_lim/Hf1 式(20)
I will give a specific example. Pay attention to the change speed c and the change speed d before and after tuning. The rate of change referred to here is the average rate of change from when the target value is reached until the control amount changes to Ha or Ha_lim. The rate of change c and the rate of change d are represented by equations (19) and (20), respectively.
c=Ha/Hf Formula (19)
d=Ha_lim/Hf1 Formula (20)
そして、図6に示す場合と同様に、変化速度cに対応する線分の長さと変化速度dに対応する線分の長さとを等しくすることを考える。すると、式(21)が成り立つので、式(21)からHf1を求めることができる。そして、式(20)よりdも求めることができる。
Hf2+Ha2=Hf12+Ha_lim2 式(21)
Then, as in the case shown in FIG. 6, consider equalizing the length of the line segment corresponding to the change speed c and the length of the line segment corresponding to the change speed d. Then, since equation (21) holds, Hf1 can be obtained from equation (21). Then, d can also be obtained from equation (20).
Hf2+ Ha2 =Hf12 + Ha_lim 2 formula (21)
そして、チューニング後の比例ゲインK1は、式(22)により求めることができる。
K1=K0×d/c 式(22)
Then, the proportional gain K1 after tuning can be obtained by equation (22).
K1=K0×d/c Formula (22)
そして、比例ゲインのチューニングにより変動した積分動作を元に戻すために、積分時間を式(23)に基づいてチューニングする。
Ti1=K1/K0×Ti0 式(23)
Then, in order to restore the integral action changed by the tuning of the proportional gain, the integral time is tuned based on the equation (23).
Ti1=K1/K0×Ti0 formula (23)
したがって、比例動作が積分動作より大きい場合においては、例えば、式(22)に基づいて比例ゲインをチューニングし、式(23)に基づいて積分時間をチューニングすればよい。 Therefore, when the proportional action is greater than the integral action, for example, the proportional gain may be tuned based on equation (22), and the integral time may be tuned based on equation (23).
次に、積分動作が比例動作より大きい場合、つまりHf>2Ti0である場合を考える。この場合、積分時間を長くするチューニングを行う。 Next, consider the case where the integral action is greater than the proportional action, ie Hf>2Ti0. In this case, tuning is performed to lengthen the integration time.
具体例を挙げる。上記の場合と同様に、チューニング前後における変化速度c及び変化速度dに注目する。なお、c及びdはこの場合、積分動作をd/c倍とすればよいので、式(24)が成り立つ。したがって、式(25)によりチューニング後の積分時間Ti1を求めることができる。
K0/Ti1=K0/Ti0×d/c 式(24)
Ti1=c/d×Ti0 式(25)
I will give a specific example. As in the above case, attention is focused on the change speed c and the change speed d before and after tuning. In this case, c and d should be multiplied by d/c, so equation (24) holds. Therefore, the post-tuning integration time Ti1 can be obtained from equation (25).
K0/Ti1=K0/Ti0×d/c Formula (24)
Ti1=c/d×Ti0 Formula (25)
したがって、積分動作が比例動作より大きい場合においては、例えば、式(25)に基づいて積分時間をチューニングすればよい。 Therefore, when the integral action is larger than the proportional action, the integral time can be tuned based on Equation (25), for example.
以上、安定運転時の制御量の変化に基づくチューニングについて説明した。次に、図9、図10及び図11を参照しながら、空調制御装置10による、起動運転のチューニングの動作について説明する。なお、起動運転のチューニングを行うタイミングについては、チューニングに必要な情報がそろっている限り任意に選択しうる。例えば、起動運転中に行ってもよいし、安定運転中に行ってもよいし、運転終了時に行ってもよい。例えば、起動運転中に行う場合は、前回の起動運転時に取得した情報に基づいてチューニングを行うことが考えられる。
The tuning based on the change in the control amount during stable operation has been described above. Next, referring to FIGS. 9, 10 and 11, the tuning operation of the startup operation by the air
まず、図9を参照しながら、チューニングの全体的な動作の流れを説明する。空調制御装置10のチューニング部120は、記憶部110に時系列的に格納された、制御量の履歴を取得する(ステップS101)。なお、ここでいう制御量の履歴とは、起動運転時における制御量の履歴である。例えば、起動時から、制御量の変化が安定するまでの間における制御量の履歴が該当する。
First, referring to FIG. 9, the overall operation flow of tuning will be described. The
チューニング部120の目標値取得部121は、記憶部110に格納された目標値を取得する(ステップS102)。オーバーシュート量取得部122は、制御量の履歴及び目標値に基づいて、オーバーシュート量を取得する(ステップS103)。到達時間取得部123は、制御量の履歴及び目標値に基づいて、到達時間を取得する(ステップS104)。
The target
チューニング部120は、記憶部110から操作量の履歴を取得し、操作量の履歴、制御量の履歴及び目標値に基づいて、目標値に到達したときの操作量と、安定時の操作量とを取得する(ステップS105)。チューニング部120は、記憶部110から目標時間を取得し、到達時間が目標時間以下であるか否かを判定する(ステップS106)。
The
到達時間が目標時間より長い場合(ステップS106:No)、上述のパターン(ウ)あるいはパターン(エ)に当てはまるので、チューニング部120は、パターン(ウ)及びパターン(エ)の場合のチューニングを行い(ステップS107)、チューニングの動作を終了する。
If the arrival time is longer than the target time (step S106: No), the above pattern (c) or pattern (d) applies, so the
到達時間が目標時間以下である場合(ステップS106:Yes)、チューニング部120は、記憶部110に格納されたオーバーシュート上限値を取得し、オーバーシュート量が上限値以下であるか否かを判定する(ステップS108)。
If the arrival time is equal to or less than the target time (step S106: Yes), the
オーバーシュート量が上限値より大きい場合(ステップS108:No)、上述のパターン(イ)に当てはまるので、チューニング部120は、パターン(イ)の場合のチューニングを行い(ステップS109)、チューニングの動作を終了する。オーバーシュート量が上限値以下である場合(ステップS108:Yes)、上述のパターン(ア)、つまりチューニングが不要な場合に当てはまるので、チューニングすることなく動作を終了する。
If the overshoot amount is greater than the upper limit value (step S108: No), the above pattern (a) applies, so the
図10を参照しながら、図9のステップS109における、パターン(イ)の場合のチューニングの動作について説明する。 Referring to FIG. 10, the operation of tuning in the case of pattern (a) in step S109 of FIG. 9 will be described.
チューニング部120は、目標値到達時の操作量Mv0が、安定時の操作量Mv1以下であるか否かを判定する(ステップS901)。
The
Mv0がMv1より大きい場合(ステップS901:No)、チューニング部120は、積分時間を長くするチューニングを行い(ステップS902)、チューニングの動作を終了する。積分時間のチューニングは、例えば、上述の式(4)に基づいて行う。
If Mv0 is greater than Mv1 (step S901: No), the
Mv0がMv1以下である場合(ステップS901:Yes)、チューニング部120は、まず、比例ゲインを小さくするチューニングを行う(ステップS903)。比例ゲインのチューニングは、例えば、上述の式(8)に基づいて行う。続いて、チューニング部120は、積分時間を短くするチューニングを行い(ステップS904)、チューニングの動作を終了する。積分時間のチューニングは、例えば、上述の式(11)に基づいて行う。
If Mv0 is less than or equal to Mv1 (step S901: Yes), the
図11を参照しながら、図9のステップS107における、パターン(ウ)及びパターン(エ)の場合のチューニングの動作について説明する。 Referring to FIG. 11, the tuning operation for pattern (c) and pattern (d) in step S107 of FIG. 9 will be described.
チューニング部120は、まず、比例ゲインを大きくするチューニングを行う(ステップS701)。比例ゲインのチューニングは、例えば、上述の式(14)に基づいて行う。続いて、チューニング部120は、積分時間を長くするチューニングを行い(ステップS702)、チューニングの動作を終了する。積分時間のチューニングは、例えば、上述の式(16)に基づいて行う。
The
以上、起動運転のチューニングについて説明した。次に、図12を参照しながら、安定運転のチューニングの動作について説明する。なお、安定運転のチューニングを行うタイミングについても、チューニングに必要な情報がそろっている限り任意に選択しうる。ただし、起動運転のチューニングを行うと記憶部110に格納された制御パラメータが更新されるので、起動運転のチューニング後に安定運転となるまで運転をし続け、当該安定運転となってから取得した情報に基づいてチューニングを行うことが好ましい。
The tuning of the start-up operation has been described above. Next, the operation of tuning for stable operation will be described with reference to FIG. The timing of tuning for stable operation can also be arbitrarily selected as long as the information necessary for tuning is available. However, since the control parameters stored in the
空調制御装置10のチューニング部120は、記憶部110に格納された制御量の履歴、目標値を取得し、チューニング部120のハンチング量取得部124は、制御量の履歴と目標値とに基づいてハンチング量を取得する(ステップS201)。なお、ここでいう制御量の履歴とは、安定運転時における制御量の履歴である。例えば、制御量の変化が安定してから一定時間経過後までの制御量の履歴が該当する。
The
チューニング部120は、記憶部110に格納されたハンチング上限値を取得し、ハンチング量が上限値より大きいか否かを判定する(ステップS202)。ハンチング量が上限値以下である場合(ステップS202:No)、チューニングが不要であるため、チューニングの動作を終了する。
The
ハンチング量が上限値より大きい場合(ステップS202:Yes)、チューニング部120は、制御量が目標値に到達してから制御量と目標値との偏差がハンチング量と等しくなるまでの時間Hfが閾値以下であるか否かを判定する(ステップS203)。この閾値としては、例えば、上述の式(17)及び式(18)を根拠に、2Ti0を採用する。なお、Ti0は、チューニング前における積分時間である。
If the hunting amount is greater than the upper limit value (step S202: Yes), the
Hfが閾値より長い場合(ステップS203:No)、チューニング部120は、積分時間を長くするチューニングを行い(ステップS204)、チューニングの動作を終了する。積分時間のチューニングは、例えば、上述の式(25)に基づいて行う。
If Hf is longer than the threshold (step S203: No), the
Hfが閾値以下である場合(ステップS203:Yes)、チューニング部120は、まず、比例ゲインを小さくするチューニングを行う(ステップS205)。比例ゲインのチューニングは、例えば、上述の式(22)に基づいて行う。続いて、チューニング部120は、積分時間を短くするチューニングを行い(ステップS206)、チューニングの動作を終了する。積分時間のチューニングは、例えば、上述の式(23)に基づいて行う。
If Hf is equal to or less than the threshold (step S203: Yes), the
以上、実施の形態に係る空調システム1について説明した。空調システム1によれば、特殊運転を行うことなく制御パラメータのチューニングを行うことができる。そのため、例えば、空調対象となる室内にいる者の快適性を損なうことなくチューニングを行うことができる。 The air conditioning system 1 according to the embodiment has been described above. According to the air conditioning system 1, control parameters can be tuned without performing special operation. Therefore, for example, tuning can be performed without impairing the comfort of a person in the room to be air-conditioned.
また、空調システム1によれば、実際の運転時の情報に基づいてチューニングを行うので、シミュレータを別途用意することなく簡易にチューニングを行うことができる。 Further, according to the air conditioning system 1, tuning is performed based on information obtained during actual operation, so tuning can be easily performed without separately preparing a simulator.
また、空調システム1によれば、起動運転の場合と安定運転の場合の双方を考慮したチューニングを行うので、精度よく制御パラメータのチューニングを行うことができる。 Further, according to the air conditioning system 1, since tuning is performed in consideration of both the startup operation and the stable operation, control parameters can be tuned with high accuracy.
(変形例)
上述の実施の形態は、空調制御装置10により、空調機6を制御対象としたPID制御を行うものであった。しかし、制御対象は、空調機に限られない。例えば、エレベータを制御対象とした制御装置についても、本発明が適用可能である。この場合、例えば、エレベータに搭載されたモータの回転数を操作量とし、エレベータの位置を制御量として制御することが考えられる。
(Modification)
In the above-described embodiment, the air
上述の実施の形態では、微分時間については何らチューニングを行っていない。そのため、上述の実施の形態は、微分時間が0の場合、つまりPI(Proportional-Integral: 比例積分)制御の場合についても適用可能である。したがって、本発明における比例積分微分制御には、比例積分制御も当然に含まれる。 In the above-described embodiments, no tuning is performed on the derivative time. Therefore, the above-described embodiment can also be applied to the case where the derivative time is 0, that is, to the case of PI (Proportional-Integral) control. Accordingly, proportional-integral-derivative control in the present invention naturally includes proportional-integral control.
上述の実施の形態におけるチューニングはあくまで一例であり、本発明におけるチューニングは、これらに限定されるものではない。例えば、微分時間も考慮したチューニングを行ってもよい。また、実施の形態に記載された全ての場合においてチューニングを必ず行う必要もない。例えば、積分時間を長くするチューニングのみを行う、到達時間は考慮しない、などの形態も採用しうる。 The tuning in the above embodiment is merely an example, and the tuning in the present invention is not limited to these. For example, tuning may be performed in consideration of derivative time. Moreover, it is not always necessary to perform tuning in all the cases described in the embodiments. For example, it is also possible to employ a form in which only tuning for lengthening the integration time is performed, and the arrival time is not considered.
1 空調システム、2 熱源機、3 一次ポンプ、4 二次ポンプ、5 水配管、6 空調機、10 空調制御装置、61 冷温水コイル、62 バルブ、63 送風機、64 温度センサ、100 制御量取得部、110 記憶部、120 チューニング部、121 目標値取得部、122 オーバーシュート量取得部、123 到達時間取得部、124 ハンチング量取得部、130 バルブ制御部、1000 バス、1001 プロセッサ、1002 メモリ、1003 インタフェース、1004 二次記憶装置。 1 air conditioning system, 2 heat source device, 3 primary pump, 4 secondary pump, 5 water pipe, 6 air conditioner, 10 air conditioning control device, 61 cold/hot water coil, 62 valve, 63 blower, 64 temperature sensor, 100 control amount acquisition unit , 110 storage unit, 120 tuning unit, 121 target value acquisition unit, 122 overshoot amount acquisition unit, 123 arrival time acquisition unit, 124 hunting amount acquisition unit, 130 valve control unit, 1000 bus, 1001 processor, 1002 memory, 1003 interface , 1004 secondary storage.
Claims (10)
前記制御対象の制御量を取得する制御量取得手段と、
前記制御量の目標値を取得する目標値取得手段と、
前記制御対象の起動運転時における前記制御量のオーバーシュート量を取得するオーバーシュート量取得手段と、
前記制御対象の起動時から前記制御量が前記目標値に到達するまでの到達時間を取得する到達時間取得手段と、
前記制御対象の安定運転時における前記制御量のハンチング量を取得するハンチング量取得手段と、
前記オーバーシュート量が予め定められたオーバーシュート上限値より大きいこと、前記到達時間が予め定められた目標時間より長いこと、及び前記ハンチング量が予め定められたハンチング上限値より大きいこと、の少なくとも1つを満たすとき、制御パラメータをチューニングするチューニング手段と、
前記制御量と前記目標値と前記制御パラメータとに基づいて操作量を決定し、前記操作量に基づいて前記制御対象を制御する制御手段と、
を備え、
前記チューニング手段は、前記ハンチング量が前記ハンチング上限値より大きく、前記安定運転時に前記制御量が前記目標値に到達してから前記制御量と前記目標値との差が前記ハンチング量と等しくなるまでの時間が閾値以下であるとき、比例ゲインを小さくするチューニングを行う、
制御装置。 A control device for controlling a controlled object by proportional-integral-derivative control using a proportional gain, an integral time, and a derivative time as control parameters ,
a controlled variable acquiring means for acquiring a controlled variable of the controlled object;
target value acquisition means for acquiring a target value of the controlled variable;
an overshoot amount acquiring means for acquiring an overshoot amount of the control amount during start-up operation of the controlled object;
an arrival time acquiring means for acquiring an arrival time from when the controlled object is activated until the controlled variable reaches the target value;
Hunting amount acquisition means for acquiring a hunting amount of the control amount during stable operation of the controlled object;
At least one of: the amount of overshoot is greater than a predetermined upper limit of overshoot; the arrival time is longer than a predetermined target time; and the amount of hunting is greater than a predetermined upper limit of hunting. a tuning means for tuning the control parameters when satisfying
control means for determining a manipulated variable based on the controlled variable, the target value, and the control parameter, and controlling the controlled object based on the manipulated variable;
with
The tuning means adjusts the hunting amount until the hunting amount is greater than the hunting upper limit value and the control amount reaches the target value during the stable operation until the difference between the control amount and the target value becomes equal to the hunting amount. When the time of is less than or equal to the threshold, perform tuning to decrease the proportional gain
Control device.
請求項1に記載の制御装置。 The tuning means is configured such that the overshoot amount is larger than the overshoot upper limit value, the reaching time is equal to or shorter than the target time, and the manipulated variable when the controlled variable reaches the target value is the manipulated variable during stable operation. Tuning to lengthen the integration time when greater than
A control device according to claim 1 .
請求項1または2に記載の制御装置。 The tuning means is configured such that the overshoot amount is larger than the overshoot upper limit value, the reaching time is equal to or shorter than the target time, and the manipulated variable when the controlled variable reaches the target value is the manipulated variable during stable operation. Tuning to reduce the proportional gain when less than
3. A control device according to claim 1 or 2.
請求項1から3のいずれか1項に記載の制御装置。 The tuning means performs tuning to increase the proportional gain when the arrival time is longer than the target time.
A control device according to any one of claims 1 to 3.
請求項4に記載の制御装置。 The tuning means performs tuning to increase the integral time after performing tuning to increase the proportional gain.
5. A control device according to claim 4.
請求項1に記載の制御装置。 The tuning means performs tuning to decrease the integral time after performing tuning to decrease the proportional gain.
A control device according to claim 1 .
請求項1から6のいずれか1項に記載の制御装置。 The tuning means adjusts the hunting amount until the hunting amount is greater than the hunting upper limit value and the control amount reaches the target value during the stable operation until the difference between the control amount and the target value becomes equal to the hunting amount. is longer than the threshold, perform tuning to lengthen the integration time,
A control device according to any one of claims 1 to 6.
前記制御装置は、前記空調機を前記制御対象とし、
前記制御量取得手段は、前記空調機の吹き出し空気温度を前記制御量として取得し、
前記制御手段は、前記操作量に基づいて前記空調機のアクチュエータを制御することにより前記空調機を制御する、
空調システム。 An air conditioner and the control device according to any one of claims 1 to 7,
The control device controls the air conditioner,
The controlled variable acquisition means acquires the blown air temperature of the air conditioner as the controlled variable,
The control means controls the air conditioner by controlling an actuator of the air conditioner based on the operation amount.
air conditioning system.
前記制御対象の制御量を取得する制御量取得ステップと、
前記制御量の目標値を取得する目標値取得ステップと、
前記制御対象の起動運転時における前記制御量のオーバーシュート量を取得するオーバーシュート量取得ステップと、
前記制御対象の起動時から前記制御量が前記目標値に到達するまでの到達時間を取得する到達時間取得ステップと、
前記制御対象の安定運転時における前記制御量のハンチング量を取得するハンチング量取得ステップと、
前記オーバーシュート量が予め定められたオーバーシュート上限値より大きいこと、前記到達時間が予め定められた目標時間より長いこと、及び前記ハンチング量が予め定められたハンチング上限値より大きいこと、の少なくとも1つを満たすとき、制御パラメータをチューニングするチューニングステップと、
前記制御量と前記目標値と前記制御パラメータとに基づいて前記制御対象を制御する制御ステップと、
を備え、
前記チューニングステップでは、前記ハンチング量が前記ハンチング上限値より大きく、前記安定運転時に前記制御量が前記目標値に到達してから前記制御量と前記目標値との差が前記ハンチング量と等しくなるまでの時間が閾値以下であるとき、比例ゲインを小さくするチューニングを行う、
制御方法。 A control method for controlling a controlled object by proportional-integral-derivative control using a proportional gain, an integral time, and a derivative time as control parameters ,
a controlled variable obtaining step of obtaining a controlled variable of the controlled object;
a target value obtaining step of obtaining a target value of the controlled variable;
an overshoot amount acquiring step of acquiring an overshoot amount of the control amount during start-up operation of the controlled object;
an arrival time acquisition step of acquiring an arrival time from when the controlled object is activated until the controlled variable reaches the target value;
a hunting amount acquiring step of acquiring a hunting amount of the control amount during stable operation of the controlled object;
At least one of: the amount of overshoot is greater than a predetermined upper limit of overshoot; the arrival time is longer than a predetermined target time; and the amount of hunting is greater than a predetermined upper limit of hunting. a tuning step for tuning the control parameters when satisfying
a control step of controlling the controlled object based on the controlled variable, the target value, and the control parameter;
with
In the tuning step, the hunting amount is greater than the hunting upper limit value, and from when the controlled variable reaches the target value during the stable operation until the difference between the controlled variable and the target value becomes equal to the hunting amount. When the time of is below the threshold, perform tuning to decrease the proportional gain,
control method.
前記コンピュータに、
前記制御対象の制御量を取得する制御量取得ステップと、
前記制御量の目標値を取得する目標値取得ステップと、
前記制御対象の起動運転時における前記制御量のオーバーシュート量を取得するオーバーシュート量取得ステップと、
前記制御対象の起動時から前記制御量が前記目標値に到達するまでの到達時間を取得する到達時間取得ステップと、
前記制御対象の安定運転時における前記制御量のハンチング量を取得するハンチング量取得ステップと、
前記オーバーシュート量が予め定められたオーバーシュート上限値より大きいこと、前記到達時間が予め定められた目標時間より長いこと、及び前記ハンチング量が予め定められたハンチング上限値より大きいこと、の少なくとも1つを満たすとき、制御パラメータをチューニングするチューニングステップと、
前記制御量と前記目標値と前記制御パラメータとに基づいて前記制御対象を制御する制御ステップと、
を実行させ、
前記チューニングステップでは、前記ハンチング量が前記ハンチング上限値より大きく、前記安定運転時に前記制御量が前記目標値に到達してから前記制御量と前記目標値との差が前記ハンチング量と等しくなるまでの時間が閾値以下であるとき、比例ゲインを小さくするチューニングを行う、
プログラム。 A program that causes a computer to control a controlled object by proportional-integral-derivative control using a proportional gain, an integral time, and a derivative time as control parameters ,
to the computer;
a controlled variable obtaining step of obtaining a controlled variable of the controlled object;
a target value obtaining step of obtaining a target value of the controlled variable;
an overshoot amount acquiring step of acquiring an overshoot amount of the control amount during start-up operation of the controlled object;
an arrival time acquisition step of acquiring an arrival time from when the controlled object is activated until the controlled variable reaches the target value;
a hunting amount acquiring step of acquiring a hunting amount of the control amount during stable operation of the controlled object;
At least one of: the amount of overshoot is greater than a predetermined upper limit of overshoot; the arrival time is longer than a predetermined target time; and the amount of hunting is greater than a predetermined upper limit of hunting. a tuning step for tuning the control parameters when satisfying
a control step of controlling the controlled object based on the controlled variable, the target value, and the control parameter;
and
In the tuning step, the hunting amount is greater than the hunting upper limit value, and from when the controlled variable reaches the target value during the stable operation until the difference between the controlled variable and the target value becomes equal to the hunting amount. When the time of is less than or equal to the threshold, perform tuning to decrease the proportional gain
program.
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPH05173605A (en) * | 1991-05-15 | 1993-07-13 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Gain control device for rotating speed pid controller of internal combustion engine |
| JPH0736504A (en) * | 1993-07-19 | 1995-02-07 | Komatsu Ltd | Control constant adjusting device for PID control device |
| JPH0926803A (en) * | 1995-07-11 | 1997-01-28 | Daidan Kk | Fuzzy adaptive controller |
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| JP5579409B2 (en) * | 2009-08-03 | 2014-08-27 | 日本信号株式会社 | Temperature control apparatus and temperature control method |
| JP2013047577A (en) * | 2011-08-29 | 2013-03-07 | Hitachi Ltd | Information processing system and data center |
| JP6836045B2 (en) * | 2015-11-19 | 2021-02-24 | 清水建設株式会社 | Operating room air conditioning system |
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