JP7807944B2 - Parameter estimation apparatus and method - Google Patents
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Description
本発明は、制御装置のパラメータを推定する技術に係り、特にオーバーシュート抑制機能のためのパラメータを推定するパラメータ推定装置および方法に関するものである。 The present invention relates to technology for estimating control device parameters, and in particular to a parameter estimation device and method for estimating parameters for an overshoot suppression function.
代表的なフィードバック制御であるPID制御の動作には、例えば温度制御系における外乱印加時のリカバリー制御(外乱リカバリー応答)があり、加熱装置などの保温性が高いことなどの要因により、制御量にオーバーシュートが発生することが多い。 PID control, a typical type of feedback control, operates in the form of recovery control (disturbance recovery response) when a disturbance is applied to a temperature control system, and overshooting of the controlled variable often occurs due to factors such as the high heat retention of heating devices.
図10の加熱装置は、処理対象のワークを加熱する熱処理炉100と、電気ヒータ101と、熱処理炉100内の温度を計測する温度センサ102と、熱処理炉100内の温度を制御する温調計103と、電力調整器104と、電力供給回路105と、加熱装置全体を制御するPLC(Programmable Logic Controller)106とから構成される。温調計103は、温度センサ102が計測した温度PV(制御量)が温度設定値SPと一致するように操作量MVを算出する。電力調整器104は、操作量MVに応じた電力を決定し、この決定した電力を電力供給回路105を通じて電気ヒータ101に供給する。 The heating device in Figure 10 is composed of a heat treatment furnace 100 that heats the workpiece to be treated, an electric heater 101, a temperature sensor 102 that measures the temperature inside the heat treatment furnace 100, a temperature controller 103 that controls the temperature inside the heat treatment furnace 100, a power regulator 104, a power supply circuit 105, and a PLC (Programmable Logic Controller) 106 that controls the entire heating device. The temperature controller 103 calculates a manipulated variable MV so that the temperature PV (controlled variable) measured by the temperature sensor 102 matches the temperature set point SP. The power regulator 104 determines the power corresponding to the manipulated variable MV and supplies this determined power to the electric heater 101 via the power supply circuit 105.
図11は、図10に示したような加熱装置の温度制御中に発生したオーバーシュートの例を示す図である。図11の例では、温度制御中に制御量PVが下降する外乱が発生し、外乱に応じた操作量MVが温調計103から出力され外乱リカバリー制御が行われたときに、過剰な操作量修正によって制御量PVが温度設定値SP=300℃を超過するオーバーシュートが発生した例を示している。 Figure 11 shows an example of an overshoot that occurred during temperature control of a heating device such as that shown in Figure 10. The example in Figure 11 shows an example in which a disturbance that causes the controlled variable PV to decrease occurs during temperature control, and when the manipulated variable MV corresponding to the disturbance is output from the temperature controller 103 and disturbance recovery control is performed, an overshoot occurs in which the controlled variable PV exceeds the temperature set value SP = 300°C due to excessive manipulated variable correction.
図11のような現象に対応するため、オーバーシュート抑制機能が提案されている(特許文献1参照)。特許文献1に開示された技術では、外乱印加時の前半(図11の降温時)はパラメータξにより設定値SPと制御量PVとの偏差Er(=SP-PV)の補正量Erxを算出し、外乱印加時の後半(収束時)はパラメータλにより補正量Erxを算出する。 To address the phenomenon shown in Figure 11, an overshoot suppression function has been proposed (see Patent Document 1). The technology disclosed in Patent Document 1 calculates a correction amount Erx for the deviation Er (= SP - PV) between the set value SP and the controlled variable PV using the parameter ξ during the first half of the disturbance application period (when the temperature is decreasing in Figure 11), and calculates the correction amount Erx using the parameter λ during the second half of the disturbance application period (when the disturbance is converging).
具体的には、偏差Erが正または負の値で、その絶対値|Er|が増大するときに外乱が印加されたと判定し、偏差補正量Erxを次式のように算出する。
Erx=ξEr ・・・(1)
Specifically, when the deviation Er is positive or negative and its absolute value |Er| increases, it is determined that a disturbance has been applied, and the deviation correction amount Erx is calculated as follows:
Erx=ξEr...(1)
パラメータξは例えば0.8である。続いて、偏差補正量Erxが一定規則で徐々に0に収束するように収束演算を行う。具体的には、収束演算後の偏差補正量Erx’を次式のように算出する。
Erx’=λErx ・・・(2)
The parameter ξ is, for example, 0.8. Subsequently, a convergence calculation is performed so that the deviation correction amount Erx gradually converges to 0 according to a fixed rule. Specifically, the deviation correction amount Erx' after the convergence calculation is calculated as follows:
Erx'=λErx...(2)
パラメータλ(0<λ<1)は例えばλ=0.95である。以上のような偏差補正量Erx’によって偏差Erを補正(Er-Erx’)することにより、オーバーシュートを抑制する。特許文献1に開示された技術の効果を図12に示す。なお、図12では、偏差補正量Erx’の代わりに、補正後の設定値SPh=SP-Erx’を示している。特許文献1に開示されているように、Er-Erx’という偏差補正は、(SP-Erx’)-PVという設定値補正と等価である。 The parameter λ (0<λ<1) is, for example, λ = 0.95. By correcting the deviation Er using the deviation correction amount Erx' (Er - Erx'), overshoot is suppressed. The effect of the technology disclosed in Patent Document 1 is shown in Figure 12. Note that Figure 12 shows the corrected set value SPh = SP - Erx' instead of the deviation correction amount Erx'. As disclosed in Patent Document 1, the deviation correction Er - Erx' is equivalent to the set value correction (SP - Erx') - PV.
特許文献1に開示された技術では、パラメータλを定数としている。対象とする制御系に特有の適切なパラメータλの数値を決定できれば、頻繁に数値変更をする必要はない。しかしながら、特許文献1に開示された従来では、適切なパラメータλを決定する技術が実現できていない、という課題があった。 In the technology disclosed in Patent Document 1, the parameter λ is a constant. If an appropriate value for the parameter λ specific to the target control system can be determined, there is no need to frequently change the value. However, the conventional technology disclosed in Patent Document 1 had the problem of not being able to realize a technology for determining an appropriate parameter λ.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、制御装置のオーバーシュート抑制機能のための適切なパラメータの決定・調整を効率化することができるパラメータ推定装置および方法を提供することを目的とする。 The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a parameter estimation device and method that can efficiently determine and adjust appropriate parameters for the overshoot suppression function of a control device.
本発明のパラメータ推定装置は、制御装置が設定値と制御量との偏差を補正して前記制御量のオーバーシュートを抑制する機能が無効の状態において、前記制御量に外乱が印加された後に発生した前記制御量のオーバーシュート量の最大値を検出するように構成されたオーバーシュート量検出部と、前記外乱が印加されたときの外乱偏差の最大値を検出するように構成された外乱偏差検出部と、前記外乱偏差の最大値の検出時点から前記オーバーシュート量の最大値の検出時点までの時間差を検出するように構成された応答時間差検出部と、偏差補正量の算出のために前記偏差に乗算されるパラメータξを前記制御装置から取得するように構成されたパラメータ取得部と、前記オーバーシュート量の最大値と前記外乱偏差の最大値との比率と、前記パラメータξと前記時間差とに基づいて、前記外乱が印加された後に前記偏差補正量を0に漸近収束させるための時定数Tを規定するパラメータλの適正値を算出するように構成された適正値算出部と、前記パラメータλの適正値を出力するように構成された適正値出力部とを備えることを特徴とするものである。 a parameter obtaining unit configured to obtain, from the control device, a parameter ξ to be multiplied by the deviation in order to calculate a deviation correction amount; an optimum value obtaining unit configured to calculate, based on a ratio between the maximum value of the overshoot amount and the maximum value of the disturbance deviation, the parameter ξ, and the time difference, an optimum value of a parameter λ that defines a time constant T for asymptotically converging the deviation correction amount to zero after the disturbance is applied; and an optimum value output unit configured to output the optimum value of the parameter λ.
また、本発明のパラメータ推定装置の1構成例において、前記適正値算出部は、前記オーバーシュート量の最大値と前記外乱偏差の最大値との比率と、前記パラメータξとに基づいて、前記制御装置において前記偏差補正と等価な設定値補正を行った後の前記設定値に対する前記制御量のオーバーシュート量を推定し、前記外乱偏差の最大値の検出時点から前記時間差が経過した時点での前記偏差補正量が前記推定したオーバーシュート量に一致するように、前記時定数Tの適正値を算出して、この時定数Tの適正値を前記パラメータλの適正値に変換することを特徴とするものである。
また、本発明のパラメータ推定装置の1構成例において、前記適正値算出部は、前記制御装置の制御周期をdtとしたときに、前記時定数Tの適正値を、λ=T/(T+dt)により前記パラメータλの適正値に変換することを特徴とするものである。
In one configuration example of the parameter estimation device of the present invention, the optimum value calculation unit estimates an amount of overshoot of the controlled variable with respect to the set value after the control device has performed a set value correction equivalent to the deviation correction, based on the ratio between the maximum value of the overshoot amount and the maximum value of the disturbance deviation and the parameter ξ, calculates an optimum value of the time constant T so that the amount of deviation correction at a time point when the time difference has elapsed since the time point when the maximum value of the disturbance deviation was detected coincides with the estimated amount of overshoot, and converts this optimum value of the time constant T into an optimum value of the parameter λ.
In one example configuration of the parameter estimation device of the present invention, the optimum value calculation unit converts the optimum value of the time constant T into the optimum value of the parameter λ by λ=T/(T+dt), where dt is the control period of the control device.
また、本発明は、CPUと記憶装置とを備えたコンピュータによって制御装置のパラメータを推定するパラメータ推定方法において、前記制御装置が設定値と制御量との偏差を補正して前記制御量のオーバーシュートを抑制する機能が無効の状態において、前記制御量に外乱が印加された後に発生した前記制御量のオーバーシュート量の最大値を検出する第1のステップと、前記外乱が印加されたときの外乱偏差の最大値を検出する第2のステップと、前記外乱偏差の最大値の検出時点から前記オーバーシュート量の最大値の検出時点までの時間差を検出する第3のステップと、偏差補正量の算出のために前記偏差に乗算されるパラメータξを前記制御装置から取得する第4のステップと、前記オーバーシュート量の最大値と前記外乱偏差の最大値との比率と、前記パラメータξと前記時間差とに基づいて、前記外乱が印加された後に前記偏差補正量を0に漸近収束させるための時定数Tを規定するパラメータλの適正値を算出する第5のステップと、前記パラメータλの適正値を出力する第6のステップとを、前記記憶装置に格納されたプログラムに従って前記CPUに実行させることを特徴とするものである。 Furthermore, the present invention provides a parameter estimation method for estimating parameters of a control device by a computer having a CPU and a storage device, wherein, in a state in which a function of the control device to correct a deviation between a set value and a controlled variable to suppress an overshoot of the controlled variable is disabled, the CPU is caused to execute the following steps according to a program stored in the storage device: a first step of detecting a maximum value of an overshoot amount of the controlled variable generated after a disturbance is applied to the controlled variable; a second step of detecting a maximum value of a disturbance deviation when the disturbance is applied; a third step of detecting a time difference from a point in time when the maximum value of the disturbance deviation is detected to a point in time when the maximum value of the overshoot amount is detected; a fourth step of acquiring from the control device a parameter ξ to be multiplied by the deviation in order to calculate a deviation correction amount; a fifth step of calculating, based on a ratio between the maximum value of the overshoot amount and the maximum value of the disturbance deviation, the parameter ξ, and the time difference, an optimum value of a parameter λ that defines a time constant T for asymptotically converging the deviation correction amount to 0 after the disturbance is applied; and a sixth step of outputting the optimum value of the parameter λ.
また、本発明のパラメータ推定方法の1構成例において、前記第5のステップは、前記オーバーシュート量の最大値と前記外乱偏差の最大値との比率と、前記パラメータξとに基づいて、前記制御装置において前記偏差補正と等価な設定値補正を行った後の前記設定値に対する前記制御量のオーバーシュート量を推定し、前記外乱偏差の最大値の検出時点から前記時間差が経過した時点での前記偏差補正量が前記推定したオーバーシュート量に一致するように、前記時定数Tの適正値を算出して、この時定数Tの適正値を前記パラメータλの適正値に変換するステップを含むことを特徴とするものである。
また、本発明のパラメータ推定方法の1構成例において、前記第5のステップは、前記制御装置の制御周期をdtとしたときに、前記時定数Tの適正値を、λ=T/(T+dt)により前記パラメータλの適正値に変換するステップを含むことを特徴とするものである。
In one configuration example of the parameter estimation method of the present invention, the fifth step includes a step of estimating an amount of overshoot of the controlled variable with respect to the set value after a set value correction equivalent to the deviation correction has been performed in the control device, based on the ratio between the maximum value of the overshoot amount and the maximum value of the disturbance deviation and the parameter ξ, calculating an appropriate value of the time constant T so that the amount of deviation correction at a time point when the time difference has elapsed since the time point when the maximum value of the disturbance deviation was detected coincides with the estimated amount of overshoot, and converting this appropriate value of the time constant T into an appropriate value of the parameter λ.
In one configuration example of the parameter estimation method of the present invention, the fifth step is characterized by including a step of converting an appropriate value of the time constant T into an appropriate value of the parameter λ by λ=T/(T+dt), where dt is a control period of the control device.
本発明によれば、オーバーシュート量検出部と外乱偏差検出部と応答時間差検出部とパラメータ取得部と適正値算出部と適正値出力部とを設けることにより、制御装置のオーバーシュート抑制機能のための適切なパラメータλの決定・調整を効率化することができる。 According to the present invention, by providing an overshoot amount detection unit, a disturbance deviation detection unit, a response time difference detection unit, a parameter acquisition unit, an optimum value calculation unit, and an optimum value output unit, it is possible to efficiently determine and adjust the appropriate parameter λ for the overshoot suppression function of the control device.
[発明の原理]
以下の説明では、設定値SPを補正するという解釈で発明の原理を説明する。また、パラメータλは、偏差補正量Erxを収束させる割合を規定する値であるが、制御周期毎の繰り返し演算に使用される比率であるので、制御周期に無関係な表現として時定数Tに置換することで理解が容易になる。したがって、以下の説明ではパラメータλを時定数Tに置換して説明する。
[Principles of the Invention]
In the following explanation, the principle of the invention will be explained with the understanding that the set value SP is corrected. Furthermore, the parameter λ is a value that defines the rate at which the deviation correction amount Erx converges. However, since it is a ratio used in repeated calculations for each control cycle, it is easier to understand if it is replaced with the time constant T, which is an expression unrelated to the control cycle. Therefore, in the following explanation, the parameter λ will be replaced with the time constant T.
設定値SPを補正する動作として捉えると、特許文献1に開示された技術の動作は、制御量PVの下降に同調して、パラメータξで規定される比率で補正された設定値SPg(=SP-Erx)も下降し、その後、設定値SPgが本来の設定値SPに時定数Tの速さで漸近収束する動作と等価になる。このとき、補正された設定値SPgに対して制御量PVがオーバーシュートする(疑似的オーバーシュート)ことになるが、この疑似的オーバーシュートの制御量PVが本来の設定値SPの近傍に来るような設定値SPの補正が好ましい。 When considered as an operation to correct the set value SP, the operation of the technology disclosed in Patent Document 1 is equivalent to an operation in which the corrected set value SPg (= SP - Erx) also decreases at a ratio defined by the parameter ξ in sync with the decrease in the controlled variable PV, and then the set value SPg asymptotically converges to the original set value SP at a speed of time constant T. At this time, the controlled variable PV overshoots the corrected set value SPg (pseudo-overshoot), but it is preferable to correct the set value SP so that the controlled variable PV of this pseudo-overshoot approaches the original set value SP.
したがって、少なくとも1回の外乱リカバリー応答を試行し、最大オーバーシュート量OS_maxと外乱による最大偏差Er_maxとの比率(オーバーシュート率)を参考にして、パラメータξで規定される補正後の設定値SPgに応じた疑似的オーバーシュート量OSxを算出する。そして、疑似的オーバーシュートの量とその発生タイミングに基づいて、パラメータλと等価な時定数Tを決定するように規定すればよい。 Therefore, a disturbance recovery response is attempted at least once, and the pseudo-overshoot amount OSx corresponding to the corrected set value SPg defined by the parameter ξ is calculated based on the ratio (overshoot rate) between the maximum overshoot amount OS_max and the maximum deviation Er_max due to the disturbance. Then, a time constant T equivalent to the parameter λ can be determined based on the amount of pseudo-overshoot and its occurrence timing.
なお、本発明では、例えばパラメータξを適切に調整した後に、パラメータλに関わる制御対象や外乱の性質の変化があった場合などを想定しているが、パラメータλを調整した後に、パラメータξを試行錯誤で調整することも可能である。 In this invention, we assume that, for example, after parameter ξ has been appropriately adjusted, there may be a change in the nature of the controlled object or disturbance related to parameter λ. However, it is also possible to adjust parameter ξ by trial and error after adjusting parameter λ.
[実施例]
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図1は本発明の実施例に係るパラメータ推定装置の構成を示すブロック図である。パラメータ推定装置1は、制御装置2が設定値SPと制御量PVとの偏差Erを補正して制御量PVのオーバーシュートを抑制する機能が無効の状態において、制御量PVに外乱が印加された後に発生した制御量PVのオーバーシュート量の最大値OS_maxを検出するオーバーシュート量検出部10と、外乱が印加されたときの外乱偏差の最大値Er_maxを検出する外乱偏差検出部11と、外乱偏差の最大値Er_maxの検出時点からオーバーシュート量の最大値OS_maxの検出時点までの時間差txを検出する応答時間差検出部12と、偏差補正量Erxの算出のために偏差Erに乗算されるパラメータξを制御装置2から取得するパラメータ取得部13と、オーバーシュート量の最大値OS_maxと外乱偏差の最大値Er_maxとの比率と、パラメータξと時間差txとに基づいて、外乱が印加された後に偏差補正量Erxを0に収束させるためのパラメータλの適正値を算出する適正値算出部14と、パラメータλの適正値を出力する適正値出力部15とを備えている。
[Example]
An embodiment of the present invention will now be described with reference to the drawings. Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of a parameter estimation device according to an embodiment of the present invention. The parameter estimation device 1 includes an overshoot amount detection unit 10 that detects a maximum value OS_max of an overshoot amount of the controlled variable PV that occurs after a disturbance is applied to the controlled variable PV when a function of a control device 2 to correct a deviation Er between a setpoint SP and a controlled variable PV to suppress an overshoot of the controlled variable PV is disabled, a disturbance deviation detection unit 11 that detects a maximum value Er_max of the disturbance deviation when the disturbance is applied, and a time interval between the detection of the maximum value Er_max of the disturbance deviation and the detection of the maximum value OS_max of the overshoot amount. a parameter acquiring unit 13 that acquires from the control device 2 a parameter ξ that is to be multiplied by the deviation Er to calculate the deviation correction amount Erx; an optimum value calculating unit 14 that calculates an optimum value of a parameter λ for converging the deviation correction amount Erx to 0 after the disturbance is applied, based on the ratio between the maximum value of the overshoot amount OS_max and the maximum value of the disturbance deviation Er_max, the parameter ξ, and the time difference tx; and an optimum value output unit 15 that outputs the optimum value of the parameter λ.
制御装置2は、制御量PVを入力とする制御量入力部20と、設定値SPを入力とする設定値入力部21と、設定値SPから制御量PVを減算して偏差Erを算出する減算部22と、偏差Erに基づいて外乱が印加されたか否かを制御周期毎に判定し、偏差Erの絶対値が増大するとき外乱が印加されたと判定する外乱印加検出部23と、外乱印加検出部23によって外乱の印加が検出されたときに偏差Erの大きさに基づいて偏差補正量Erxを算出する偏差補正量算出部24と、偏差補正量算出部24によって算出された偏差補正量Erxが一定規則で徐々に0に収束するよう収束演算を行う偏差補正量収束算出部25と、偏差Erと収束演算後の偏差補正量とに基づき操作量MVをPID制御演算によって算出する制御演算部26と、操作量MVを制御対象に出力する操作量出力部27とを備えている。 The control device 2 includes a control variable input unit 20 that receives a control variable PV as input, a set value input unit 21 that receives a set value SP as input, a subtraction unit 22 that calculates a deviation Er by subtracting the control variable PV from the set value SP, a disturbance application detection unit 23 that determines for each control cycle whether a disturbance has been applied based on the deviation Er and determines that a disturbance has been applied when the absolute value of the deviation Er increases, a deviation correction variable calculation unit 24 that calculates a deviation correction variable Erx based on the magnitude of the deviation Er when the disturbance application detection unit 23 detects that a disturbance has been applied, a deviation correction variable convergence calculation unit 25 that performs a convergence calculation so that the deviation correction variable Erx calculated by the deviation correction variable calculation unit 24 gradually converges to zero according to a fixed rule, a control calculation unit 26 that calculates a manipulated variable MV by PID control calculation based on the deviation Er and the deviation correction variable after the convergence calculation, and a manipulated variable output unit 27 that outputs the manipulated variable MV to the controlled object.
まず、パラメータ推定装置1について説明する前に、特許文献1に開示された制御装置2の動作について簡単に説明する。図2は制御装置2の動作を説明するフローチャートである。制御量入力部20には、図示しないセンサによって計測された制御量PVが入力される(図2ステップS101)。 First, before explaining the parameter estimation device 1, we will briefly explain the operation of the control device 2 disclosed in Patent Document 1. Figure 2 is a flowchart explaining the operation of the control device 2. A control variable PV measured by a sensor (not shown) is input to the control variable input unit 20 (step S101 in Figure 2).
設定値入力部21には、オペレータによって設定された設定値SPが入力される(図2ステップS102)。
減算部22は、設定値SPと制御量PVとの偏差Er=SP-PVを算出する(図2ステップS103)。
A set value SP set by an operator is input to the set value input unit 21 (step S102 in FIG. 2).
The subtraction unit 22 calculates the deviation Er between the set value SP and the controlled variable PV, ie, Er=SP-PV (step S103 in FIG. 2).
次に、外乱印加検出部23は、外乱が印加されたか否かを制御周期毎に判定し、外乱が印加されたと判定したときに偏差補正量算出部24に起動信号s1を出力する(図2ステップS104)。具体的には、外乱印加検出部23は、偏差Erが正の値で、絶対値|Er|が増大する場合(Er>0で、かつEr>Er’(Er’は1制御周期前の偏差)が成立する場合)、または偏差Erが負の値で、絶対値|Er|が増大する場合(Er<0で、かつEr<Er’が成立する場合)に、外乱が印加されたと判定する。 Next, the disturbance application detection unit 23 determines for each control cycle whether a disturbance has been applied, and outputs a start signal s1 to the deviation correction amount calculation unit 24 when it determines that a disturbance has been applied (step S104 in Figure 2). Specifically, the disturbance application detection unit 23 determines that a disturbance has been applied when the deviation Er is positive and the absolute value |Er| increases (when Er > 0 and Er > Er' (Er' is the deviation from one control cycle ago)), or when the deviation Er is negative and the absolute value |Er| increases (when Er < 0 and Er < Er').
偏差補正量算出部24は、外乱印加検出部23から起動信号s1が出力されると(ステップS104においてYES)、式(1)のように偏差Erにパラメータξを乗算した偏差補正量Erxを算出し、これを偏差補正量収束算出部25に出力する(図2ステップS105)。 When the start signal s1 is output from the disturbance application detection unit 23 (YES in step S104), the deviation correction amount calculation unit 24 calculates the deviation correction amount Erx by multiplying the deviation Er by the parameter ξ as shown in equation (1) and outputs this to the deviation correction amount convergence calculation unit 25 (step S105 in Figure 2).
次に、偏差補正量収束算出部25は、収束演算後の偏差補正量Erx’を式(2)のように算出する(図2ステップS106)。なお、偏差補正量算出部24は、外乱が印加されたと外乱印加検出部23が判定したときのみ偏差補正量Erxを出力する。すなわち、偏差の絶対値|Er|が増大する状況(制御量PVが設定値SPから離れる状況)が終了すると、起動信号s1の出力が停止し、偏差補正量算出部24による偏差補正量Erxの出力が停止する。 Next, the deviation correction amount convergence calculation unit 25 calculates the deviation correction amount Erx' after the convergence calculation using equation (2) (step S106 in Figure 2). Note that the deviation correction amount calculation unit 24 outputs the deviation correction amount Erx only when the disturbance application detection unit 23 determines that a disturbance has been applied. In other words, when the situation in which the absolute value of the deviation |Er| is increasing (the situation in which the control amount PV deviates from the set value SP) ends, the output of the start signal s1 stops, and the output of the deviation correction amount Erx by the deviation correction amount calculation unit 24 stops.
偏差補正量収束算出部25は、偏差補正量算出部24から偏差補正量Erxが出力されない場合、1制御周期前に収束演算を行った偏差補正量Erx’を現制御周期の偏差補正量Erxとして式(2)の収束演算を行う。偏差補正量Erx’(Erx)の初期値は0である。 When the deviation correction amount Erx is not output from the deviation correction amount calculation unit 24, the deviation correction amount convergence calculation unit 25 performs the convergence calculation of equation (2) using the deviation correction amount Erx' that was converged one control cycle ago as the deviation correction amount Erx for the current control cycle. The initial value of the deviation correction amount Erx' (Erx) is 0.
制御演算部26は、偏差Erから収束演算後の偏差補正量Erx’を減算した値に基づいて次式のようなPID制御演算を行い、操作量MVを算出する(図2ステップS107)。
MV=(100/Pb){1+(1/Tis)+Tds}(Er-Erx’)
・・・(3)
The control calculation unit 26 performs PID control calculation as shown in the following equation based on the value obtained by subtracting the deviation correction amount Erx' after the convergence calculation from the deviation Er, to calculate the manipulated variable MV (step S107 in FIG. 2).
MV=(100/Pb) {1+(1/Tis)+Tds}(Er-Erx')
...(3)
式(3)において、Pbは比例帯、Tiは積分時間、Tdは微分時間、sはラプラス演算子である。
制御演算部26によって算出された操作量MVは、操作量出力部27を介して制御対象(実際には例えば図10の電力調整器104)へ出力される(図2ステップS108)。
In equation (3), Pb is the proportional band, Ti is the integral time, Td is the differential time, and s is the Laplace operator.
The manipulated variable MV calculated by the control calculation unit 26 is output to the controlled object (actually, for example, the power regulator 104 in FIG. 10) via the manipulated variable output unit 27 (step S108 in FIG. 2).
制御装置2は、ステップS101~S108の処理を例えばオペレータの指示によって制御が終了するまで(図2ステップS109においてYES)、制御周期毎に実行する。 The control device 2 executes steps S101 to S108 for each control cycle until control is terminated, for example, by an operator's instruction (YES in step S109 in Figure 2).
次に、本実施例のパラメータ推定装置1の動作を図3を用いて説明する。パラメータ推定装置1は、パラメータλの調整時に制御装置2と接続される。
最初に、オーバーシュート量検出部10は、制御装置2のオーバーシュート抑制機能を無効にする(図3ステップS200)。オーバーシュート抑制機能が無効の場合、偏差補正量Erx’が0になるので、制御装置2の制御演算部26は、式(3)の代わりに次の式(4)により操作量MVを算出する。
MV=(100/Pb){1+(1/Tis)+Tds}Er ・・・(4)
Next, the operation of the parameter estimation device 1 of this embodiment will be described with reference to Fig. 3. The parameter estimation device 1 is connected to the control device 2 when adjusting the parameter λ.
First, the overshoot amount detection unit 10 disables the overshoot suppression function of the control device 2 (step S200 in FIG. 3). When the overshoot suppression function is disabled, the deviation correction amount Erx′ becomes 0, and therefore the control calculation unit 26 of the control device 2 calculates the manipulated variable MV using the following equation (4) instead of equation (3).
MV=(100/Pb) {1+(1/Tis)+Tds}Er...(4)
オーバーシュート量検出部10は、制御装置2のオーバーシュート抑制機能が無効の状態で外乱が印加されたと制御装置2の外乱印加検出部23が判定した後に(図3ステップS201においてYES)、外乱リカバリー応答によって発生した制御量PVのオーバーシュート量の最大値OS_max(上昇した制御量PVの最大値PV_maxと設定値SPとの差PV_max-SP)を検出する(図3ステップS202)。 After the disturbance application detection unit 23 of the control device 2 determines that a disturbance has been applied while the overshoot suppression function of the control device 2 is disabled (YES in step S201 in Figure 3), the overshoot amount detection unit 10 detects the maximum value OS_max of the overshoot amount of the controlled variable PV generated by the disturbance recovery response (the difference PV_max - SP between the maximum value PV_max of the increased controlled variable PV and the set value SP) (step S202 in Figure 3).
なお、例えば図10に示した加熱装置の場合であれば、パラメータλを決定するための試行時に、熱処理炉100の扉を一時的に開くことで、熱処理炉100内の温度(制御量PV)が降温する外乱を意図的に発生させることが可能である。 For example, in the case of the heating device shown in Figure 10, during the trial to determine the parameter λ, it is possible to intentionally create a disturbance that causes the temperature inside the heat treatment furnace 100 (controlled variable PV) to drop by temporarily opening the door of the heat treatment furnace 100.
外乱偏差検出部11は、制御装置2のオーバーシュート抑制機能が無効の状態で、外乱が印加されたときの外乱偏差の最大値Er_max(設定値SPと下降した制御量PVの最小値PV_minとの差SP-PV_min)を検出する(図3ステップS203)。 The disturbance deviation detection unit 11 detects the maximum disturbance deviation Er_max (the difference SP - PV_min between the set value SP and the minimum value PV_min of the decreased controlled variable PV) when a disturbance is applied with the control device 2's overshoot suppression function disabled (step S203 in Figure 3).
応答時間差検出部12は、外乱偏差の最大値Er_maxの検出時点(下降した制御量PVが最小値PV_minになった時点)からオーバーシュート量の最大値OS_maxの検出時点(上昇した制御量PVが最大値PV_maxになった時点)までの時間差txを検出する(図3ステップS204)。
パラメータ取得部13は、制御装置2の偏差補正量算出部24に設定されているパラメータξを取得する(図3ステップS205)。
The response time difference detection unit 12 detects the time difference tx from the time when the maximum value Er_max of the disturbance deviation is detected (the time when the decreased control amount PV reaches the minimum value PV_min) to the time when the maximum value OS_max of the overshoot amount is detected (the time when the increased control amount PV reaches the maximum value PV_max) (step S204 in Figure 3).
The parameter acquisition unit 13 acquires the parameter ξ set in the deviation correction amount calculation unit 24 of the control device 2 (step S205 in FIG. 3).
適正値算出部14は、外乱偏差検出部11によって検出された外乱偏差の最大値Er_maxとパラメータ取得部13によって取得されたパラメータξとに基づいて、外乱偏差の最大値Er_max(制御量PVの最小値PV_min)が生じたときの補正後偏差Erhを次式により算出する(図3ステップS206)。
Erh=Er_max-ξEr_max ・・・(5)
The optimum value calculation unit 14 calculates the corrected deviation Erh when the maximum value Er_max of the disturbance deviation (minimum value PV_min of the controlled variable PV) occurs, using the following equation, based on the maximum value Er_max of the disturbance deviation detected by the disturbance deviation detection unit 11 and the parameter ξ acquired by the parameter acquisition unit 13 (step S206 in FIG. 3 ):
Erh=Er_max-ξEr_max...(5)
なお、本実施例における補正後偏差Erhとは、制御装置2が操作量MVの算出の際に用いる補正後偏差Er_max-λξEr_maxそのものではなく、式(5)の右辺第2項にパラメータλを乗算する前の偏差補正量(式(1)のErx)によって偏差Er_maxを補正した値である。 Note that the corrected deviation Erh in this embodiment is not the corrected deviation Er_max-λξEr_max itself that the control device 2 uses when calculating the manipulated variable MV, but rather the value obtained by correcting the deviation Er_max using the deviation correction amount (Erx in equation (1)) before multiplying the second term on the right side of equation (5) by the parameter λ.
続いて、適正値算出部14は、パラメータξにより補正後の設定値SPgが想定できるので、パラメータξとオーバーシュート量検出部10によって検出されたオーバーシュート量の最大値OS_maxと外乱偏差検出部11によって検出された外乱偏差の最大値Er_maxとに基づいて、偏差補正と等価な設定値補正を行った後の設定値SPgに対する制御量PVのオーバーシュート量OSxを次式により推定する(図3ステップS207)。
OSx=ErhOS_max/Er_max
=(Er_max-ξEr_max)OS_max/Er_max ・・・(6)
Next, since the corrected set value SPg can be estimated from the parameter ξ, the optimum value calculation unit 14 estimates the overshoot amount OSx of the controlled variable PV with respect to the set value SPg after setting value correction equivalent to the deviation correction, based on the parameter ξ, the maximum overshoot amount OS_max detected by the overshoot amount detection unit 10, and the maximum disturbance deviation Er_max detected by the disturbance deviation detection unit 11, using the following equation (step S207 in FIG. 3).
OSx=ErhOS_max/Er_max
=(Er_max-ξEr_max)OS_max/Er_max...(6)
式(6)は、制御装置2のPID制御系の特性に変化がない場合に、外乱偏差とオーバーシュート量との比率(オーバーシュート率)が維持される(Er_max:OS_max=Erh:OSx)という、性質から得られたものである。 Equation (6) is derived from the property that when there is no change in the characteristics of the PID control system of the control device 2, the ratio between the disturbance deviation and the amount of overshoot (overshoot rate) is maintained (Er_max:OS_max = Erh:OSx).
なお、式(6)の計算で想定する補正後の設定値SPgとは、制御装置2が操作量MVの算出の際に用いる補正後偏差に相当する補正後の設定値SPh=SP-Erx’そのものではなく、偏差補正量Erxによって設定値SPを補正した値SPg=SP-Erxである。したがって、上記の「偏差補正と等価な設定値補正」の偏差補正とは、Er-Erx’ではなく、Er-Erxを意味する。偏差補正量Erx=SP-SPgは、偏差補正量の初期値に相当するξEr_maxから時定数Tで0.0に収束する。 Note that the corrected set value SPg assumed in the calculation of equation (6) is not the corrected set value SPh = SP - Erx' itself, which corresponds to the corrected deviation used by the control device 2 when calculating the manipulated variable MV, but rather the value SPg = SP - Erx obtained by correcting the set value SP using the deviation correction amount Erx. Therefore, the deviation correction in the above "set value correction equivalent to deviation correction" does not refer to Er - Erx', but rather to Er - Erx. The deviation correction amount Erx = SP - SPg converges to 0.0 from ξEr_max, which corresponds to the initial value of the deviation correction amount, with the time constant T.
最大のオーバーシュート量OSxが現れると推定される経過時間は時間差txである。そこで、適正値算出部14は、経過時間txにおける偏差補正量Erxがオーバーシュート量OSxに一致するように、パラメータλと等価な時定数Tの適正値を次式により算出する(図3ステップS208)。
T=-tx/ln{OSx/(ξEr_max)} ・・・(7)
The elapsed time at which the maximum overshoot amount OSx is estimated to appear is the time difference tx. Therefore, the optimum value calculation unit 14 calculates an optimum value of the time constant T equivalent to the parameter λ by the following equation so that the deviation correction amount Erx at the elapsed time tx coincides with the overshoot amount OSx (step S208 in FIG. 3).
T=-tx/ln{OSx/(ξEr_max)} ...(7)
式(7)におけるlnは自然対数である。最後に、適正値算出部14は、時定数Tの適正値を次式によりパラメータλの適正値に変換する(図3ステップS209)。dtは制御装置2の制御周期である。
λ=T/(T+dt) ・・・(8)
In equation (7), ln is the natural logarithm. Finally, the optimum value calculation unit 14 converts the optimum value of the time constant T into the optimum value of the parameter λ using the following equation (step S209 in FIG. 3). dt is the control period of the control device 2.
λ=T/(T+dt)...(8)
適正値出力部15は、パラメータλの適正値を出力する(図3ステップS210)。出力の例としては、適正値の表示などがある。オペレータは、表示された適正値を見て、制御装置2に設定されているパラメータλを変更することになる。あるいは、適正値出力部15は、制御装置2の偏差補正量収束算出部25に設定されているパラメータλを適正値に自動的に更新するようにしてもよい。 The optimum value output unit 15 outputs the optimum value of the parameter λ (step S210 in Figure 3). An example of the output is the display of the optimum value. The operator looks at the displayed optimum value and changes the parameter λ set in the control device 2. Alternatively, the optimum value output unit 15 may automatically update the parameter λ set in the deviation correction amount convergence calculation unit 25 of the control device 2 to the optimum value.
以上で、パラメータλの調整が終了する。調整終了後、オペレータは、パラメータ推定装置1を操作して、制御装置2のオーバーシュート抑制機能を有効に戻し、パラメータ推定装置1と制御装置2との接続を解除する(図3ステップS211)。 This completes the adjustment of parameter λ. After the adjustment is complete, the operator operates the parameter estimation device 1 to re-enable the overshoot suppression function of the control device 2 and disconnect the parameter estimation device 1 from the control device 2 (step S211 in Figure 3).
制御量PVにインパルス外乱の傾向が強い変化(操作量MVの変化分ΔMV=1.0%)が発生した場合の本実施例の検証例を図4~図6に示す。なお、この検証例では、制御装置2のパラメータξがξ=0.95で概ね妥当な値に調整されていることを前提とする。ただし、パラメータ推定装置1によってパラメータλを調整した後に、パラメータξを試行錯誤で微調整しても構わない。 Figures 4 to 6 show a verification example of this embodiment when a change occurs in the controlled variable PV that has a strong tendency toward impulse disturbance (change in the manipulated variable MV ΔMV = 1.0%). Note that this verification example assumes that the parameter ξ of the control device 2 has been adjusted to a generally appropriate value of ξ = 0.95. However, after adjusting the parameter λ using the parameter estimation device 1, the parameter ξ may be fine-tuned by trial and error.
図4は、特許文献1に開示された技術を適用した制御装置2による外乱リカバリー応答のシミュレーション結果を示す図である。図4の例では、パラメータξがξ=0.95で概ね妥当な値に設定されているが、パラメータλと等価な時定数Tが不適切な値T=90秒に設定されていることにより、制御量PVが下降する外乱が発生したときに、過剰な操作量修正によって制御量PVが設定値SP=300℃を超過するオーバーシュートが発生している。 Figure 4 shows the results of a simulation of the disturbance recovery response of a control device 2 that applies the technology disclosed in Patent Document 1. In the example in Figure 4, the parameter ξ is set to a generally appropriate value of ξ = 0.95, but the time constant T equivalent to the parameter λ is set to an inappropriate value of T = 90 seconds. This results in excessive correction of the manipulated variable when a disturbance occurs that causes the controlled variable PV to decrease, resulting in an overshoot in which the controlled variable PV exceeds the set value SP = 300°C.
ここでは、パラメータξと時定数Tがもともと適切に調整されていたものとし、その後、応答速度が変化したことにより、時定数Tが不適切になったものと仮定する。すなわち、調整すべき対象は時定数Tであるとする。 Here, we assume that the parameter ξ and time constant T were originally adjusted appropriately, but that a subsequent change in response speed caused the time constant T to become inappropriate. In other words, we assume that the object to be adjusted is the time constant T.
図5は、図4と同じ条件で、特許文献1に開示されたオーバーシュート抑制機能を無効にした制御装置2による外乱リカバリー応答のシミュレーション結果を示す図である。すなわち、図5の例は、ステップS200~ステップS204で実施された外乱リカバリー応答に相当する。 Figure 5 shows the simulation results of the disturbance recovery response by the control device 2 under the same conditions as Figure 4, but with the overshoot suppression function disclosed in Patent Document 1 disabled. In other words, the example in Figure 5 corresponds to the disturbance recovery response implemented in steps S200 to S204.
本実施例のオーバーシュート量検出部10はオーバーシュート量の最大値OS_max=8℃を検出し、外乱偏差検出部11は外乱偏差の最大値Er_max=20℃を検出し、応答時間差検出部12は時間差tx=230秒を検出する。制御装置2の偏差補正量算出部24に設定されているパラメータξは0.95である。本実施例の適正値算出部14は、時定数Tの適正値をT=102秒と算出する。 In this embodiment, the overshoot amount detection unit 10 detects the maximum overshoot amount OS_max = 8°C, the disturbance deviation detection unit 11 detects the maximum disturbance deviation Er_max = 20°C, and the response time difference detection unit 12 detects the time difference tx = 230 seconds. The parameter ξ set in the deviation correction amount calculation unit 24 of the control device 2 is 0.95. In this embodiment, the optimum value calculation unit 14 calculates the optimum value of the time constant T to be T = 102 seconds.
図6は、時定数T(パラメータλ)を適正値に調整した後の制御装置2による外乱リカバリー応答のシミュレーション結果を示す図である。図6の例では、パラメータξがξ=0.95で概ね妥当な値に設定され、さらに時定数Tを適切な値T=102秒に設定したことにより、制御量PVのオーバーシュートが適切に抑制されていることが分かる。 Figure 6 shows the simulation results of the disturbance recovery response of the control device 2 after adjusting the time constant T (parameter λ) to an appropriate value. In the example of Figure 6, the parameter ξ is set to a roughly appropriate value of ξ = 0.95, and the time constant T is set to an appropriate value of T = 102 seconds, which shows that overshooting of the controlled variable PV is appropriately suppressed.
制御量PVにステップ外乱の傾向が強い変化(操作量MVの変化分ΔMV=30.0%)が発生した場合の本実施例の検証例を図7、図8に示す。なお、この検証例では、制御装置2のパラメータξがξ=0.50で概ね妥当な値に調整されていることを前提とする。 Figures 7 and 8 show a verification example of this embodiment when a change in the controlled variable PV that has a strong tendency toward a step disturbance (change in the manipulated variable MV ΔMV = 30.0%) occurs. Note that this verification example assumes that the parameter ξ of the control device 2 has been adjusted to a roughly appropriate value of ξ = 0.50.
図7は、特許文献1に開示されたオーバーシュート抑制機能を無効にした制御装置2による外乱リカバリー応答のシミュレーション結果を示す図である。すなわち、図7の例は、ステップS200~ステップS204で実施された外乱リカバリー応答に相当する。 Figure 7 shows the simulation results of the disturbance recovery response by the control device 2 disclosed in Patent Document 1 with the overshoot suppression function disabled. In other words, the example in Figure 7 corresponds to the disturbance recovery response implemented in steps S200 to S204.
本実施例のオーバーシュート量検出部10はオーバーシュート量の最大値OS_max=5.5℃を検出し、外乱偏差検出部11は外乱偏差の最大値Er_max=23℃を検出し、応答時間差検出部12は時間差tx=325秒を検出する。制御装置2の偏差補正量算出部24に設定されているパラメータξは0.50である。本実施例の適正値算出部14は、時定数Tの適正値をT=227秒と算出する。 In this embodiment, the overshoot amount detection unit 10 detects the maximum overshoot amount OS_max = 5.5°C, the disturbance deviation detection unit 11 detects the maximum disturbance deviation Er_max = 23°C, and the response time difference detection unit 12 detects the time difference tx = 325 seconds. The parameter ξ set in the deviation correction amount calculation unit 24 of the control device 2 is 0.50. The optimum value calculation unit 14 in this embodiment calculates the optimum value of the time constant T to be T = 227 seconds.
図8は、時定数T(パラメータλ)を適正値に調整した後の制御装置2による外乱リカバリー応答のシミュレーション結果を示す図である。図8の例では、パラメータξがξ=0.50で概ね妥当な値に設定され、さらに時定数Tを適切な値T=227秒に設定したことにより、制御量PVのオーバーシュートが適切に抑制されていることが分かる。 Figure 8 shows the simulation results of the disturbance recovery response of the control device 2 after adjusting the time constant T (parameter λ) to an appropriate value. In the example of Figure 8, the parameter ξ is set to a roughly appropriate value of ξ = 0.50, and the time constant T is set to an appropriate value of T = 227 seconds, which shows that overshooting of the controlled variable PV is appropriately suppressed.
なお、本実施例では、パラメータ推定装置1と制御装置2とを別々に設けているが、制御装置2の内部にパラメータ推定装置1を設けるようにしてもよい。 In this embodiment, the parameter estimation device 1 and the control device 2 are provided separately, but the parameter estimation device 1 may also be provided inside the control device 2.
本実施例のパラメータ推定装置1と制御装置2の各々は、CPU(Central Processing Unit)、記憶装置および外部とのインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。このコンピュータの構成例を図9に示す。コンピュータは、CPU200と、記憶装置201と、インタフェース装置(I/F)202とを備えている。 The parameter estimation device 1 and control device 2 of this embodiment can each be realized by a computer equipped with a CPU (Central Processing Unit), a storage device, and an interface with the outside, and a program that controls these hardware resources. An example configuration of this computer is shown in Figure 9. The computer includes a CPU 200, a storage device 201, and an interface device (I/F) 202.
パラメータ推定装置1の場合、I/F202には、制御装置2とディスプレイ装置等が接続される。制御装置2の場合、I/F202には、パラメータ推定装置1とセンサと電力調整器等が接続される。本発明のパラメータ推定方法を実現させるためのプログラムは記憶装置201に格納される。各装置のCPU200は、記憶装置201に格納されたプログラムに従って本実施例で説明した処理を実行する。 In the case of the parameter estimation device 1, the control device 2, a display device, etc. are connected to the I/F 202. In the case of the control device 2, the parameter estimation device 1, a sensor, a power regulator, etc. are connected to the I/F 202. A program for implementing the parameter estimation method of the present invention is stored in the storage device 201. The CPU 200 of each device executes the processing described in this embodiment in accordance with the program stored in the storage device 201.
本発明は、制御装置のパラメータを推定する技術に適用することができる。 This invention can be applied to technology for estimating control device parameters.
1…パラメータ推定装置、2…制御装置、10…オーバーシュート量検出部、11…外乱偏差検出部、12…応答時間差検出部、13…パラメータ取得部、14…適正値算出部、15…適正値出力部、20…制御量入力部、21…設定値入力部、22…減算部、23…外乱印加検出部、24…偏差補正量算出部、25…偏差補正量収束算出部、26…制御演算部、27…操作量出力部。 1...parameter estimation device, 2...control device, 10...overshoot amount detection unit, 11...disturbance deviation detection unit, 12...response time difference detection unit, 13...parameter acquisition unit, 14...optimum value calculation unit, 15...optimum value output unit, 20...control amount input unit, 21...set value input unit, 22...subtraction unit, 23...disturbance application detection unit, 24...deviation correction amount calculation unit, 25...deviation correction amount convergence calculation unit, 26...control calculation unit, 27...operation amount output unit.
Claims (6)
前記外乱が印加されたときの外乱偏差の最大値を検出するように構成された外乱偏差検出部と、
前記外乱偏差の最大値の検出時点から前記オーバーシュート量の最大値の検出時点までの時間差を検出するように構成された応答時間差検出部と、
偏差補正量の算出のために前記偏差に乗算されるパラメータξを前記制御装置から取得するように構成されたパラメータ取得部と、
前記オーバーシュート量の最大値と前記外乱偏差の最大値との比率と、前記パラメータξと前記時間差とに基づいて、前記外乱が印加された後に前記偏差補正量を0に漸近収束させるための時定数Tを規定するパラメータλの適正値を算出するように構成された適正値算出部と、
前記パラメータλの適正値を出力するように構成された適正値出力部とを備えることを特徴とするパラメータ推定装置。 an overshoot amount detection unit configured to detect a maximum value of an overshoot amount of the controlled variable that occurs after a disturbance is applied to the controlled variable, when a function of the control device to correct a deviation between a set value and a controlled variable to suppress an overshoot of the controlled variable is disabled;
a disturbance deviation detection unit configured to detect a maximum value of the disturbance deviation when the disturbance is applied;
a response time difference detection unit configured to detect a time difference from a time point at which the maximum value of the disturbance deviation is detected to a time point at which the maximum value of the overshoot amount is detected;
a parameter acquisition unit configured to acquire, from the control device, a parameter ξ to be multiplied by the deviation in order to calculate a deviation correction amount;
an optimum value calculation unit configured to calculate an optimum value of a parameter λ that defines a time constant T for asymptotically converging the deviation correction amount to 0 after the disturbance is applied, based on a ratio between the maximum value of the overshoot amount and the maximum value of the disturbance deviation, the parameter ξ, and the time difference ;
and an optimum value output unit configured to output an optimum value of the parameter λ.
前記適正値算出部は、前記オーバーシュート量の最大値と前記外乱偏差の最大値との比率と、前記パラメータξとに基づいて、前記制御装置において前記偏差補正と等価な設定値補正を行った後の前記設定値に対する前記制御量のオーバーシュート量を推定し、前記外乱偏差の最大値の検出時点から前記時間差が経過した時点での前記偏差補正量が前記推定したオーバーシュート量に一致するように、前記時定数Tの適正値を算出して、この時定数Tの適正値を前記パラメータλの適正値に変換することを特徴とするパラメータ推定装置。 2. The parameter estimation device according to claim 1,
the optimum value calculation unit estimates an amount of overshoot of the controlled variable with respect to the set value after a set value correction equivalent to the deviation correction is performed in the control device, based on the ratio between the maximum value of the overshoot amount and the maximum value of the disturbance deviation and the parameter ξ, calculates an optimum value of the time constant T so that the amount of deviation correction at a time point when the time difference has elapsed since the time point when the maximum value of the disturbance deviation was detected coincides with the estimated amount of overshoot, and converts this optimum value of the time constant T into an optimum value of the parameter λ.
前記適正値算出部は、前記制御装置の制御周期をdtとしたときに、前記時定数Tの適正値を、λ=T/(T+dt)により前記パラメータλの適正値に変換することを特徴とするパラメータ推定装置。 3. The parameter estimation device according to claim 2,
wherein the optimum value calculation unit converts the optimum value of the time constant T into the optimum value of the parameter λ by λ = T/(T + dt), where dt is a control period of the control device.
前記制御装置が設定値と制御量との偏差を補正して前記制御量のオーバーシュートを抑制する機能が無効の状態において、前記制御量に外乱が印加された後に発生した前記制御量のオーバーシュート量の最大値を検出する第1のステップと、
前記外乱が印加されたときの外乱偏差の最大値を検出する第2のステップと、
前記外乱偏差の最大値の検出時点から前記オーバーシュート量の最大値の検出時点までの時間差を検出する第3のステップと、
偏差補正量の算出のために前記偏差に乗算されるパラメータξを前記制御装置から取得する第4のステップと、
前記オーバーシュート量の最大値と前記外乱偏差の最大値との比率と、前記パラメータξと前記時間差とに基づいて、前記外乱が印加された後に前記偏差補正量を0に漸近収束させるための時定数Tを規定するパラメータλの適正値を算出する第5のステップと、
前記パラメータλの適正値を出力する第6のステップとを、
前記記憶装置に格納されたプログラムに従って前記CPUに実行させることを特徴とするパラメータ推定方法。 A parameter estimation method for estimating parameters of a control device using a computer having a CPU and a storage device, comprising:
a first step of detecting a maximum value of an overshoot amount of the controlled variable that occurs after a disturbance is applied to the controlled variable, in a state in which a function of the control device to correct a deviation between a set value and a controlled variable to suppress an overshoot of the controlled variable is disabled;
a second step of detecting a maximum value of the disturbance deviation when the disturbance is applied;
a third step of detecting a time difference between a time point when the maximum value of the disturbance deviation is detected and a time point when the maximum value of the overshoot amount is detected;
a fourth step of acquiring, from the control device, a parameter ξ to be multiplied by the deviation in order to calculate a deviation correction amount;
a fifth step of calculating an appropriate value of a parameter λ that defines a time constant T for asymptotically converging the deviation correction amount to 0 after the disturbance is applied, based on a ratio between the maximum value of the overshoot amount and the maximum value of the disturbance deviation, the parameter ξ, and the time difference ;
a sixth step of outputting an appropriate value of the parameter λ ;
A parameter estimation method characterized by causing the CPU to execute the program stored in the storage device .
前記第5のステップは、前記オーバーシュート量の最大値と前記外乱偏差の最大値との比率と、前記パラメータξとに基づいて、前記制御装置において前記偏差補正と等価な設定値補正を行った後の前記設定値に対する前記制御量のオーバーシュート量を推定し、前記外乱偏差の最大値の検出時点から前記時間差が経過した時点での前記偏差補正量が前記推定したオーバーシュート量に一致するように、前記時定数Tの適正値を算出して、この時定数Tの適正値を前記パラメータλの適正値に変換するステップを含むことを特徴とするパラメータ推定方法。 5. The parameter estimation method according to claim 4,
the fifth step includes a step of estimating an amount of overshoot of the controlled variable with respect to the set value after a set value correction equivalent to the deviation correction is performed in the control device, based on the ratio of the maximum value of the overshoot amount to the maximum value of the disturbance deviation and the parameter ξ, calculating an appropriate value of the time constant T so that the amount of deviation correction at a time point when the time difference has elapsed since the time point when the maximum value of the disturbance deviation was detected coincides with the estimated amount of overshoot, and converting this appropriate value of the time constant T into an appropriate value of the parameter λ.
前記第5のステップは、前記制御装置の制御周期をdtとしたときに、前記時定数Tの適正値を、λ=T/(T+dt)により前記パラメータλの適正値に変換するステップを含むことを特徴とするパラメータ推定方法。 6. The parameter estimation method according to claim 5,
the fifth step includes a step of converting the optimum value of the time constant T into an optimum value of the parameter λ by λ=T/(T+dt), where dt is a control period of the control device.
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