JPS6160441B2 - - Google Patents
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- JPS6160441B2 JPS6160441B2 JP927381A JP927381A JPS6160441B2 JP S6160441 B2 JPS6160441 B2 JP S6160441B2 JP 927381 A JP927381 A JP 927381A JP 927381 A JP927381 A JP 927381A JP S6160441 B2 JPS6160441 B2 JP S6160441B2
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 34
- 238000004886 process control Methods 0.000 claims description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 102100036305 C-C chemokine receptor type 8 Human genes 0.000 description 1
- 101000837299 Euglena gracilis Trans-2-enoyl-CoA reductase Proteins 0.000 description 1
- 101000716063 Homo sapiens C-C chemokine receptor type 8 Proteins 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B5/00—Anti-hunting arrangements
- G05B5/01—Anti-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。
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
TWOを読み込み、その偏差TER＝TUP−TWO
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TCnioに、
また、VTDVSでは、制御部出力最大値TCnax
が出るように設定されている。それは、セレクタ
６でTC１とTC２のうち低い方の値を選択し制御
部出力TCとしているので、VTDVSの範囲では
TC１を優先させるためにTCnaxとしているので
ある。すなわち、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。
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
TWOを読み込み、その偏差TER＝TUP−TWO
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TCnioに、
また、VTDVSでは、制御部出力最大値TCnax
が出るように設定されている。それは、セレクタ
６でTC１とTC２のうち低い方の値を選択し制御
部出力TCとしているので、VTDVSの範囲では
TC１を優先させるためにTCnaxとしているので
ある。すなわち、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３図に示す。
第３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TWO
の時間特性、Ｂは前述微分演算結果の時間特性、
Ｃ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、t6＜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TCnioでそれ以外はTCnaxとな
る。Ｃ図から明らかなように、定常状態でTC＝
TCF＝VK＋VTi＋VTD＝TC１の制御部出力が、
ｔ＝t2でセレクタ６によりTC＝TCnio＝TC２と
なりｔ＝t3まで固定されている。次に、t3＜ｔ＜
t4ではTC＝TC１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、微分値を同
一レベルだけで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TWOに大きな
振動現象が数多く発生している。これは、積分演
算結果の値が定常値に近づくまでにある程度時間
を要するため、t2＜ｔ＜t3でTC＝TCnioに固定し
TWOを目標値に近づけようとする効果があるも
のの、固定解除後はまたTWO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
のである。
第３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TWO
の時間特性、Ｂは前述微分演算結果の時間特性、
Ｃ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、t6＜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TCnioでそれ以外はTCnaxとな
る。Ｃ図から明らかなように、定常状態でTC＝
TCF＝VK＋VTi＋VTD＝TC１の制御部出力が、
ｔ＝t2でセレクタ６によりTC＝TCnio＝TC２と
なりｔ＝t3まで固定されている。次に、t3＜ｔ＜
t4ではTC＝TC１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、微分値を同
一レベルだけで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TWOに大きな
振動現象が数多く発生している。これは、積分演
算結果の値が定常値に近づくまでにある程度時間
を要するため、t2＜ｔ＜t3でTC＝TCnioに固定し
TWOを目標値に近づけようとする効果があるも
のの、固定解除後はまたTWO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
のである。
また、従来における温度制御では、負荷が急激
に大きくなつた場合のアンダーシユートに対する
微分量での操作方法は検討されていなかつた。
に大きくなつた場合のアンダーシユートに対する
微分量での操作方法は検討されていなかつた。
本発明は、制御目標値TUPが変更されない場
合で、プロセスの負荷変動時の微分量が第一設定
値VS１を超えた時点Ｔsで制御出力を極限値に固
定した後、微分量が第二設定値VS２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、前記ｔE以降ある一定時間が経過するか、
あるいは、目標値TUPとプロセス変数信号
TWOの偏差TERがある一定値以内に収束する
か、あるいは、前記微分量がある一定値以内に
収束するまでの期間、すなわち、上記ａ，ｂ，ｃ
の条件のうち少なくとも一つが満足されるまで
は、例え微分値が第一設定値VS１を超しても制
御部出力を極限値へ固定せず、PID制御を実施す
る方法を取ることにより、上記従来の欠点を無く
すものである。特に目標値変更時に制限したの
は、目標値自体が変更された場合に微分量だけを
検知して制御部出力の固定を実施する方法が適当
でないからである。以下、本発明の実施例につい
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
を取り上げる。
合で、プロセスの負荷変動時の微分量が第一設定
値VS１を超えた時点Ｔsで制御出力を極限値に固
定した後、微分量が第二設定値VS２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、前記ｔE以降ある一定時間が経過するか、
あるいは、目標値TUPとプロセス変数信号
TWOの偏差TERがある一定値以内に収束する
か、あるいは、前記微分量がある一定値以内に
収束するまでの期間、すなわち、上記ａ，ｂ，ｃ
の条件のうち少なくとも一つが満足されるまで
は、例え微分値が第一設定値VS１を超しても制
御部出力を極限値へ固定せず、PID制御を実施す
る方法を取ることにより、上記従来の欠点を無く
すものである。特に目標値変更時に制限したの
は、目標値自体が変更された場合に微分量だけを
検知して制御部出力の固定を実施する方法が適当
でないからである。以下、本発明の実施例につい
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
を取り上げる。
第４図では、第１図と同一番号のものは同じ働
きをする箇所であり、演算部８はVTDと、TC１
と、TUPと、TERを取り込んでいる。この演算
部８では以下に示す作用をしている。すなわち、
制御目標値TUPが変更されない場合で、プロセ
スの負荷変動時の微分量が第一設定値VS１を超
えた時点ｔsで制御出力を極限値TCnioに固定した
後、微分量が第二設定値VS２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、前述の
各条件ａ，ｂ，ｃの監視を同時に進行させ、少な
くとも一つが満足されるまでは、制御部出力の極
限値への固定を実施しないように選択し、TCを
演算制御しているのである。
きをする箇所であり、演算部８はVTDと、TC１
と、TUPと、TERを取り込んでいる。この演算
部８では以下に示す作用をしている。すなわち、
制御目標値TUPが変更されない場合で、プロセ
スの負荷変動時の微分量が第一設定値VS１を超
えた時点ｔsで制御出力を極限値TCnioに固定した
後、微分量が第二設定値VS２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、前述の
各条件ａ，ｂ，ｃの監視を同時に進行させ、少な
くとも一つが満足されるまでは、制御部出力の極
限値への固定を実施しないように選択し、TCを
演算制御しているのである。
第３図で、本発明の応答特性を示し、前記演算
部８の働きを明確化すると共に、その効果を説
明する。Ａはプロセス変数信号TWOの時間特
性、Ｂは前述微分演算結果VTDの時間特性、Ｃ
は制御部出力TCの時間特性である。Ｂから、ｔ
＝ｔsとｔ＝t8でVTDは第一設定値VS１を超し、
ｔ＝ｔE、ｔ＝t9で第二設定値VS２を通過してお
り、この関係を演算部８で処理し、定常状態から
初めてVTD＜VS１となつたｔ＝ｔsで制御部出力
をＣ図のようにTC＝TCnioの最小値に固定す
る。さらに、TCが固定された後初めてVTDが第
二設定値VS２＝φを通過したｔ＝ｔEで制御部出
力の固定を解除し、通常のPID制御に戻しTC＝
TC１としている。また、前述のようにｔ＝t8で
VTD＜VS１の関係になつているが、この時刻で
は、ｔE以降のある一定時間ＴE1内（ｔE＜ｔ＜ｔ
E2）であるので、制御部出力の固定はしない。こ
のｔE1の時間帯がない場合には、従来例と同様に
TWOの振動現象がさらに続くのである。また、
第二設定値をVS２＝φとしたのは、プロセスの
負荷に起因したむだ時間分だけ制御部出力を固定
することにより、TWOをより目標値TUPに近づ
けるのである。以上の説明から明らかなようにＡ
図に示すように、大きな振動現象を一回だけに制
御しオーバーシユート分の積分量全体を減少させ
ると共に、整定時間も短縮し、より快適な制御と
なるのである。
部８の働きを明確化すると共に、その効果を説
明する。Ａはプロセス変数信号TWOの時間特
性、Ｂは前述微分演算結果VTDの時間特性、Ｃ
は制御部出力TCの時間特性である。Ｂから、ｔ
＝ｔsとｔ＝t8でVTDは第一設定値VS１を超し、
ｔ＝ｔE、ｔ＝t9で第二設定値VS２を通過してお
り、この関係を演算部８で処理し、定常状態から
初めてVTD＜VS１となつたｔ＝ｔsで制御部出力
をＣ図のようにTC＝TCnioの最小値に固定す
る。さらに、TCが固定された後初めてVTDが第
二設定値VS２＝φを通過したｔ＝ｔEで制御部出
力の固定を解除し、通常のPID制御に戻しTC＝
TC１としている。また、前述のようにｔ＝t8で
VTD＜VS１の関係になつているが、この時刻で
は、ｔE以降のある一定時間ＴE1内（ｔE＜ｔ＜ｔ
E2）であるので、制御部出力の固定はしない。こ
のｔE1の時間帯がない場合には、従来例と同様に
TWOの振動現象がさらに続くのである。また、
第二設定値をVS２＝φとしたのは、プロセスの
負荷に起因したむだ時間分だけ制御部出力を固定
することにより、TWOをより目標値TUPに近づ
けるのである。以上の説明から明らかなようにＡ
図に示すように、大きな振動現象を一回だけに制
御しオーバーシユート分の積分量全体を減少させ
ると共に、整定時間も短縮し、より快適な制御と
なるのである。
第５図で、本発明の応答特性を示し、前記演算
部８の働きｂを説明する。Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ
TWO，VTD，TCの時間特性である。ｔｔEで
は第４図と同様の制御をし、以降Ａで示されるあ
る一定偏差ΔTER１内に収束するまで、つまり
ｔ＝ｔE3までは、VTD＜VS１となる条件（ｔ＝
t8）でも制御部出力を極限値に固定しない。この
場合も、前述のようにTWOの大きな振動現象を
一回だけに抑制し、オーバーシユート分の積分値
量を減少させている。
部８の働きｂを説明する。Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ
TWO，VTD，TCの時間特性である。ｔｔEで
は第４図と同様の制御をし、以降Ａで示されるあ
る一定偏差ΔTER１内に収束するまで、つまり
ｔ＝ｔE3までは、VTD＜VS１となる条件（ｔ＝
t8）でも制御部出力を極限値に固定しない。この
場合も、前述のようにTWOの大きな振動現象を
一回だけに抑制し、オーバーシユート分の積分値
量を減少させている。
次に、前述の働きを実現するためには、ブロ
ツク構成としては第４図と同様である。この応答
特性を第６図で説明する。Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ
TWO，VTD，TCの時間特性である。Ａ＜ｔEで
は第４図と同様の制御をし、以降Ｂで示されるあ
る一定微分量範囲±ΔVTD１内に収束するま
で、つまりｔ＝ｔE4まではVTD＜VS１となる条
件（ｔ＝t8）でも制御部出力を極限値に固定しな
い。この場合も前述同様の効果が得られるのであ
る。
ツク構成としては第４図と同様である。この応答
特性を第６図で説明する。Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ
TWO，VTD，TCの時間特性である。Ａ＜ｔEで
は第４図と同様の制御をし、以降Ｂで示されるあ
る一定微分量範囲±ΔVTD１内に収束するま
で、つまりｔ＝ｔE4まではVTD＜VS１となる条
件（ｔ＝t8）でも制御部出力を極限値に固定しな
い。この場合も前述同様の効果が得られるのであ
る。
本実施例では、プロセスの負荷が小さくなつた
場合を説明したが、逆に負荷が急激に大きくなつ
た場合には、それに対応して第一設定値、第二設
定値、制御部出力固定値が設定されると共に、Δ
TER１も設定され、TWOのアンダーシユート分
の積分量全体を減少させるのである。
場合を説明したが、逆に負荷が急激に大きくなつ
た場合には、それに対応して第一設定値、第二設
定値、制御部出力固定値が設定されると共に、Δ
TER１も設定され、TWOのアンダーシユート分
の積分量全体を減少させるのである。
以上説明したように、本発明のプロセス制御方
法は、負荷変動時に微分量を監視して、微分量に
応じて制御部出力の固定・解除動作を行い、前記
解除後、以下に示す３つの条件ａ，ｂ，ｃの監視
を同時に行う。
法は、負荷変動時に微分量を監視して、微分量に
応じて制御部出力の固定・解除動作を行い、前記
解除後、以下に示す３つの条件ａ，ｂ，ｃの監視
を同時に行う。
ａ 前記解除後ある一定時間が経過する。
ｂ 目標値とプロセス変数信号の偏差がある一定
値以内に収束する。
値以内に収束する。
ｃ 前記微分量がある一定値以内に収束する。
そして、少なくとも一つの条件が満足されるま
では、制御部出力の極限値への固定を実施しない
ことにより、不要な振動現象を大幅に抑制し、一
早く定常状態に収束させることができるのであ
る。
では、制御部出力の極限値への固定を実施しない
ことにより、不要な振動現象を大幅に抑制し、一
早く定常状態に収束させることができるのであ
る。
本発明の制御方法は、計算機によつて実現出来
ることは当然である。
ることは当然である。
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は従来例における
TWO，VTD，TCの特性図、第３図Ａ，Ｂ，Ｃ
は本発明の働きにおけるTWO，VTD，TCの
特性図、第４図は本発明の働きを実現するプロ
セス制御方法のブロツク構成図、第５図Ａ，Ｂ，
Ｃは本発明の働きにおけるTWO，VTD，TC
の特性図、第６図Ａ，Ｂ，Ｃは本発明の働きに
おけるTWO，VTD，TCの特性図である。 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、８
……選択部、TWO……プロセス変数信号、TUP
……目標値、TC……制御部出力、TER……偏
差。
成図、第２図Ａ，Ｂ，Ｃは従来例における
TWO，VTD，TCの特性図、第３図Ａ，Ｂ，Ｃ
は本発明の働きにおけるTWO，VTD，TCの
特性図、第４図は本発明の働きを実現するプロ
セス制御方法のブロツク構成図、第５図Ａ，Ｂ，
Ｃは本発明の働きにおけるTWO，VTD，TC
の特性図、第６図Ａ，Ｂ，Ｃは本発明の働きに
おけるTWO，VTD，TCの特性図である。 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、８
……選択部、TWO……プロセス変数信号、TUP
……目標値、TC……制御部出力、TER……偏
差。
Claims (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、目標値不変更時に前
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
（TCnaxまたはTCnio）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VS
２を横切つた時点ｔEで制御部出力の極限値への
固定を解除しPID制御を実施すると共に、 ａ 前記ｔE以降ある一定時間を経過するか、 あるいは、 ｂ 目標値とプロセス変数信号の偏差がある一定
値以内に収束するか、 あるいは、 ｃ 前記微分量がある一定値以内に収束するまで
の期間、 の上記ａ，ｂ，ｃの条件のうち少なくとも一つが
満足されるまでは、制御部出力の極限値への固定
を実施しない選択部を設けたことを特徴とするプ
ロセス制御方法。 ２ 微分量の正負に対応したそれぞれの第二設定
値の絶対値を、それぞれの第一設定値の絶対値よ
りも小さくしたことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のプロセス制御方法。 ３ それぞれの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項記載のプロセス制御
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56009273A JPS57123403A (en) | 1981-01-23 | 1981-01-23 | Process control method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56009273A JPS57123403A (en) | 1981-01-23 | 1981-01-23 | Process control method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57123403A JPS57123403A (en) | 1982-07-31 |
| JPS6160441B2 true JPS6160441B2 (ja) | 1986-12-20 |
Family
ID=11715846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56009273A Granted JPS57123403A (en) | 1981-01-23 | 1981-01-23 | Process control method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57123403A (ja) |
-
1981
- 1981-01-23 JP JP56009273A patent/JPS57123403A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57123403A (en) | 1982-07-31 |
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