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JPS6143722B2 - - Google Patents
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JPS6143722B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6143722B2
JPS6143722B2 JP2586281A JP2586281A JPS6143722B2 JP S6143722 B2 JPS6143722 B2 JP S6143722B2 JP 2586281 A JP2586281 A JP 2586281A JP 2586281 A JP2586281 A JP 2586281A JP S6143722 B2 JPS6143722 B2 JP S6143722B2
Authority
JP
Japan
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value
differential
integral
control
overshoot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP2586281A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS57139806A (en
Inventor
Shinichi Nakane
Hiroshi Fujeda
Tooru Kobayashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPS6143722B2 publication Critical patent/JPS6143722B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B5/00Anti-hunting arrangements
    • G05B5/01Anti-hunting arrangements electric

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、空気調和装置や湯沸器の温度制御、
あるいは、ボイラの燃焼制御等のプロセスの制御
に関し、プロセス負荷の急激な変動時のオーバー
シユート分、あるいはアンダーシユート分の積分
量を大幅に減少させると共に整定時間を短縮する
方法を提供するものである。
従来においてもプロセス負荷の急激な変動時、
プロセス変数信号に対する微分演算結果をある値
と比較して、前記微分量が前記ある値を超えたと
きには制御部の出力を極限値に固定し、快適制御
を実現する方法があつた。この従来の制御方法
を、温度制御系を例にとつた第1図で説明する。
制御器1では、目標値TUPとプロセス変数信号
TWを読み込み、その偏差TER=TUP−TW
をそれぞれ比例・積分・微分演算部2,3,4で
処理し、それぞれの演算結果VK,VTi,VTDを
得ている。前記微分演算結果VTDは比較器5で
ある設定値VSと比較され、VTD=VSのとき前記
比較器出力TC2は制御部出力最小値TCminに、
また、VTDVSでは最大値TCmaxとなる。ま
た、前述演算処理結果の和TC1=VK+VTi+
VTDと、前記比較器出力TC2は、セレクタ6で
低い値の方が取られ制御部出力TCとして、プロ
セス部7へ入力する。第1図の比較器5、及び、
ローセレクタ6の働きは微分項が負側へ大きく変
化した場合のもので、これは、プロセス7の負荷
が急に小さくなつたときに相当している。
この従来例における応答特性を第2図に示す。
第2図ではプロセスの負荷が急に小さくなつた場
合を表わしており、Aはプロセス変数信号TW
の時間特性、Bは前述微分演算結果の時間特性、
Cは前述微分演算結果の時間特性、Dは制御部出
力TCの時間特性である。B図からt2<t<t3、t4
<t<t5、t5<t<t7の期間ではVTD<VSの関係
になつており、比較器5の出力TC2は前記期間
中TCminでそれ以外はTCmaxとなる。D図から
明らかなように、定常状態でTC=TCFVK+VTi
+VTD=TC1の制御部出力が、t=t2でセレク
タ6によりTC=TCmin=TC2となりt=t3まで
固定されている。次に、t3<t<t4ではTC=TC
1の方が選択され制御部出力となつている。以下
同様にしてセレクタの働きが続き、最終値として
変化後の負荷の定常状態値TC=TCRに向かつて
いる。このように、微分他を同一レベルだけ何度
も比較器にかけセレクタを動作させているので、
A図のようにTWに大きな振動現象が数多く発
生している。これは、C図で示すように積分演算
結果の値が負荷変動後の定常他に近づくまでにあ
る程度時間を要するため、t2<t<t3でTC=
TCminに固定してTWを目標値に近づけようと
する効果があるものの、固定解除後またはTW
が上昇しこのときの微分量がVTD<VSとなるた
め、再びセレクタ動作が発生して振動現象を複数
回発生させているためである。
本発明は、目標値が変らない場合で負荷変動時
の微分量が第一設定値を超えた時点tSで制御部
出力を極限値に固定した後、微分量が第二設定値
を通過した時点tEで前記極限値への固定を解除
すると共に、セレクタのむだ時間に起因して生ず
るオーバーシユートあるいはアンダーシユートの
値が目標値の大きさと相関関係にあることを利用
して負荷の変動比を求め、この比に対応した積分
値へと積分項を初期化した後に、次の各条件のい
るれかを満足するまでPI動作を実施し、条件成立
後はPID制御をすることにより、上記従来の欠点
を無くすものである。前述条件とは、ある一定
時間が経過する、偏差がある一定値以内に収束
する、微分量がある一定値以内に収束すること
である。
以下、本発明の一実施例について、第3図〜第
6図で説明する。従来例に対応させて、プロセス
の負荷が急激に小さくなつた場合、つまり、オー
バーシユートの生ずる場合を取り上げる。
第3図は、本発明のプロセス制御方法のブロツ
ク構成図である。制御部1では目標値TUPとプ
ロセス変数信号TWを取り込み、その偏差TER
=TUP−TWを比例演算部2、微分演算部4、
従来の積分演算部3を含む積分演算制御部8を通
して、それぞれの演算結果VK,VTD,VTiを得
ている。これらの演算結果はTC2=VK+VTi、
または、TC1=VK+VTi+VTDとして選択部9
へ入力している。また判定部10では目標値
TUPと微分量VTDを取り込み、TUPが変化しな
い場合であつてVTDがある第一設定値VS1を超
えたときに、前記積分演算制御部8と前記選択部
9へ制御信号Siを出力している。前記選択部9で
は、Siの信号に応じて、通常のSID制御出力TC
=TC1、あるいは、Si信号がVTDの負側VS1オ
ーバー時にはTC=TCminに、VTDが正側VS1
オーバー時にはTC=TCmax選択し制御部出力と
してプロセス部を制御している。また、前記信号
Siを積分演算制御部8で入力すると、その正負に
対応して、以下で説明するオーバーシユート値あ
るいはアンダーシユート値から、目標値TUPと
相関をもつて負荷変動比を演算し、積分値を初期
化するのである。また選択部9は、微分値が正負
に対応したそれぞれの第二設定値を通過した信号
を判定部10から受け、前述のいずれかの条件が
満足されるまでTC=TC2を制御部出力として選
択するのである。
本発明の条件aを示す応答特性が第4図であ
る。A,B,C,DはそれぞれTW,VTD,
VTi,TCの時間特性を示している。Bから、t
=tSでVTD<VS1となり、前述の判定部1
0、選択部9の動作でTC=TCminとしている。
次に、VTDが第二設定値VS2を横切つた時点t
=tEでTCの極限値への固定を解除すると共に、
A図の目標値TUPとオーバーシユート値ΔTの
相関関係から負荷変動比を演算し、C図のように
積分値を変動後負荷の定常状態値TCRへと再設定
するのである。しかも、t=tE1となるまでの期
間はTC=VK+VTi=TC2として出力するの
で、微分項を付加することにより生ずるプロセス
変数信号の振動現象を大幅に抑制することが出来
るのである。
次に第5図は条件bを満足するまで、TC=TC
2とする制御方法を、また第6図は条件cを満足
するまでTC=TC2とする本発明の制御方法を示
している。ΔTER1及びΔVTD1はそれぞれ条
件b,cでの収束条件の範囲を示している。b,
cもaと同様に、大きなオーバーシユートを一回
だけに抑制し、A>AEではTWを一早く目標
値TUPに整定している。
次に、第7図、第8図で目標値TUPとオーバ
ーシユートΔTの相関関数から負荷変動比を算出
する方法を説明する。第7図は、同一目標値にお
いて、ある負荷Q1からQ2に変化させた場合のオ
ーバーシユート値ΔTを示している。実線はQ2
=Q21、一点鎖線はQ2=Q22へと変動させた場合
で、図から分かるように変動後の異なつても同一
負荷変動化Q2/Q1ではオーバーシユートはほぼ
同一値を示すのである。故に、制御部出力を固定
した後、むだ時間に起因して生ずるオーバーシユ
ート値ΔTつまり偏差の最大値を求めれば、第7
図の相関関係から負荷変動比Q2/Q1が概算出来
るのである。
また第8図は、同一負荷Q2への変化に対して
目標値TUPをパラメータに取つた場合の負荷変
動比Q2/Q1とオーバーシユートΔTの関係を示
している。本図から分かるように、TUP1,
TUP2によつてオーバーシユート値が異なる。
故に第7図、第8図で示したように、TUPに応
じてオーバーシユートΔTと負荷変動比Q2/Q1
の相関関係が算出出来るのである。
第9図は、本発明の他の実施例として条件aを
示している。A,B,C,DはそれぞれTW,
VTD,VTi,TCの時間特性を示している。第4
図と異なる点は、Cの積分項VTiの図から分かる
ようにt=tEでの初期化に際して、前述の説明
から明らかなようにTUとΔTから算出される負
荷変動比Q2/Q1に対応してTCR/TCFを概算す
るだけでなく、初期化値を定常状態の積分値TCR
よりも大き目、つまり、積分値変化量を(TCF
TCR)よりも小さ目に設定するのである。この方
法により、第4図CでVTiがTCRよりも小さくな
るのを防ぐことが出来るので、プロセス変数信号
TWのアンダーシユートをさらに小さくするこ
とが出来るのである。
また、負荷が急激に増大した場合にも、微分量
の正に対応した第一設定値、第二設定値、さらに
アンダーシユート値から同様の積分値初期化制御
を実施することにより、アンダーシユート分の積
分量を大幅に減少出来ると共に、整定時間を短縮
することが可能である。
以上の説明から明らかなように、本発明のプロ
セスの制御方法は、目標値が変らない場合に微分
量が第一設定値を超えたとき制御部出力を極限値
に固定し、前記微分量が第二設定値を横切つた時
点で前記固定を解除すると共に目標値及びオーバ
ーシユートまたはアンダーシユートの相関関係か
ら負荷変動比を算出して積分項の初期値再設定を
行つた後に、前述条件a,b,cを満足するまで
PI制御だけを実施し、次いでPID制御を実施する
ことにより、オーバーシユート分、または、アン
ダーシユート分の積分量を大幅に軽減する上整定
時間の短縮にも大きな効果を与えるもので、負荷
の絶対値が分からなくても最適制御を実現するこ
とが出来るのである。
また、本発明を計算機を利用して実現すること
も当然可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のプロセス制御方法のブロツク構
成図、第2図A,B,C,Dは従来のプロセス制
御方法におけるそれぞれプロセス変数信号TW
、微分量VTD、積分量VTi、制御部出力TCの
時間特性図、第3図は本発明のプロセス制御方法
のブロツク構成図、第4図A,B,C,Dは本発
明の条件aに対するプロセス制御方法におけるそ
れぞれのTW,VTD,VTi,TCの時間特性
図、第5図A,B,C,Dは本発明の条件bに対
するプロセス制御方法のTW,VTD,VTi,
TCの時間特性図、第6図A,B,C,Dは本発
明の条件cに対するプロセス制御方法のTW,
VTD,VTi,TCの時間特性図、第7図は変動後
の負荷をパラメータにした負荷変動比とオーバー
シユートの関係図、第8図は目標値をパラメータ
にした負荷変動比とオーバーシユートの関係図、
第9図A,B,C,Dは本発明の他の実施例の時
間特性図である。 1……制御部、2……比例演算部、3……積分
演算部、4……微分演算部、7……プロセス
(TUP……目標値、TW……プロセス変数信
号、tE1−tE……条件aの一定時間、ΔTER1
……条件bの偏差の一定値、ΔVTD1……条件
cの微分量の一定値)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 目標値とプロセス変数信号の偏差に比例・積
    分・微分演算処理を施した結果を出力してプロセ
    スを制御する方法において、前記演算結果の微分
    量がその正負に対応したそれぞれの第一設定値
    VS1を超えた時点tsで、制御部の出力を前記微
    分量の正負に対応した極限値(TCmaxまたは
    TCmin)に固定した後、前記微分量がその正負
    に対応したそれぞれの第二設定値VS2を横切つ
    た時点tEで制御部出力の極限値への固定を解除
    すると共に、負荷変動化に応じて積分量を初期化
    した後、ある一定時間が経過するか、あるい
    は、偏差がある一定値以内に収束するか、ある
    いは、微分量がある一定値以内に収束するまで
    の期間は微分演算結果を含まないPI動作を実施
    し、前記条件、、のいずれかが満足された
    時点でPID制御を実施することを特徴とするプロ
    セスの制御方法。 2 目標値と、オーバーシユートまたはアンダー
    シユートの値から負荷変動比を算出し、積分量を
    初期化することを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載のプロセスの制御方法。 3 第二設定値を零としたことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載のプロセスの制御方法。
JP56025862A 1981-02-23 1981-02-23 Process controlling method Granted JPS57139806A (en)

Priority Applications (1)

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JP56025862A JPS57139806A (en) 1981-02-23 1981-02-23 Process controlling method

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Publication Number Publication Date
JPS57139806A JPS57139806A (en) 1982-08-30
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