JPH044602B2 - - Google Patents
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- JPH044602B2 JPH044602B2 JP57050148A JP5014882A JPH044602B2 JP H044602 B2 JPH044602 B2 JP H044602B2 JP 57050148 A JP57050148 A JP 57050148A JP 5014882 A JP5014882 A JP 5014882A JP H044602 B2 JPH044602 B2 JP H044602B2
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- 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
- G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
- G05B23/02—Electric testing or monitoring
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、プロセスに対してフイードバツク制
御を行う閉ループ制御システムにおいて、制御動
作が不安定化したか否かを自動的に判別する装置
に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a device that automatically determines whether control operation has become unstable in a closed loop control system that performs feedback control on a process.
プロセスのフイードバツク制御装置において、
調節計の制御パラメータをプロセスの特性に適応
させて良好な制御を実現する適応制御が知られて
いる。かかる適応制御の一つとして、例えばそれ
まで安定的に動作していたプロセスのフイードバ
ツク制御において、プロセスの特性変動が生じた
ために制御動作が不安定化し、ハンチングが生じ
たとき、該ハンチングを検出し、それにより調節
計の制御パラメータを一段弱いものに変更して、
再び安定した制御動作に復帰することが考えられ
るが、本発明は上述のような用途に使用可能な制
御動作のハンチング検出手段に関するものであ
る。 In process feedback control equipment,
Adaptive control is known that achieves good control by adapting the control parameters of a controller to the characteristics of a process. As one such adaptive control, for example, in feedback control of a process that had been operating stably until then, when the control operation becomes unstable due to a change in the characteristics of the process and hunting occurs, the hunting is detected. , thereby changing the control parameters of the controller to a weaker one,
Although it is conceivable to return to a stable control operation again, the present invention relates to hunting detection means for control operation that can be used for the above-mentioned applications.
さて、この種の制御動作の不安定化判別装置、
換言すればハンチング検出装置は、原理的には色
色と考えられる所であろうが、具体的な手段とし
ては未だ知られたものがない。 Now, this kind of control operation instability determination device,
In other words, hunting detection devices may be thought of as color-based in principle, but no specific means is known yet.
そこで本発明は、上述のような技術的ニーズに
応えるためになされたものであり、従つて本発明
の目的は、上述の如き適応制御に適用可能な、プ
ロセス制御の不安定化判別装置を提供することに
ある。 Therefore, the present invention has been made to meet the above-mentioned technical needs, and an object of the present invention is to provide a process control instability determination device that can be applied to the above-mentioned adaptive control. It's about doing.
本発明の原理は要するに次の如くである。すな
わちプロセスのフイードバツク制御において、プ
ロセス変数が時間に対して振動的に変化し、しか
もその振動の減衰が遅く、操作変数も同じく振動
しその減衰が遅いという状態にあり、その上、プ
ロセス変数の振動周期と操作変数の振動周期がほ
ぼ等しければ、ハンチングが発生したと判断する
という原理に立つている。上記の三つの条件を満
たさない限り、例えばプロセス変数が振動すると
いうだけでは、それはノイズによるにすぎない場
合もあるのでハンチングとは判断しない。なお減
衰が遅いということは振動の半周期ごとの振幅を
ai-1、ai、ai+1とするとき、ai/ai-1、ai+1/aiまたは
ai+1−ai/aiai-1なる比の値が余り小さくないことを意
味
するものとする。 The principle of the present invention is briefly as follows. In other words, in process feedback control, the process variable oscillates over time and the oscillation decays slowly, and the manipulated variable also oscillates and decays slowly; It is based on the principle that if the period and the vibration period of the manipulated variable are approximately equal, it is determined that hunting has occurred. Unless the above three conditions are met, for example, just because a process variable oscillates, it is not determined to be hunting because it may be due to noise. Note that slow damping means that the amplitude of each half period of vibration is
When a i-1 , a i , a i+1 , the value of the ratio is a i /a i-1 , a i+1 /a i or a i+1 −a i /a i a i-1 is not too small.
従つて本発明の構成の要点は、プロセス変数を
計測しその振動における極点を所定個数検出する
第1の手段と、プロセスに対する調節部からの操
作変数を計測しその振動における極点を所定個数
検出する第2の手段と、前記第1の手段により検
出された極点の検出時刻ならびに値と前記第2の
手段により検出された極点の検出時刻ならびに値
を用いてプロセス変数の振動周期と操作変数の振
動周期とのずれが所定の限度内にあるか否かを判
別する第3の手段と、同じく前記第1の手段によ
り検出された極点の検出値を用いてプロセス変数
の半周期毎の振動振幅の比の値あるいは該振動振
幅の差分の比の値として求められる減衰率が所定
の減衰率より大であるか否かを判別する第4の手
段と、同じく前記第2の手段により検出された極
点の検出値を用いて操作変数の半周期毎の振動振
幅の比の値あるいは該振動振幅の差分の比の値と
して求められる減衰率が所定の減衰率より大であ
るか否かを判別する第5の手段とを有して成り、
前記第3乃至第5の各手段において何れも有りと
判別されたとき、制御動作の不安定化したことを
判別するようにした点にある。 Therefore, the main points of the configuration of the present invention include a first means for measuring a process variable and detecting a predetermined number of extreme points in the vibration, and a first means for measuring a manipulated variable from a control section for the process and detecting a predetermined number of extreme points in the vibration. a second means, and a detection time and value of the extreme point detected by the first means and a detection time and value of the extreme point detected by the second means to determine the vibration period of the process variable and the vibration of the manipulated variable. A third means for determining whether or not the deviation from the period is within a predetermined limit; and a third means for determining whether or not the deviation from the period is within a predetermined limit; a fourth means for determining whether the damping rate obtained as the ratio value or the ratio value of the difference in vibration amplitude is larger than a predetermined damping rate; and a pole point similarly detected by the second means. A step of determining whether or not the damping rate obtained as the value of the ratio of the vibration amplitudes for each half period of the manipulated variable or the value of the ratio of the differences in the vibration amplitudes is larger than a predetermined damping rate using the detected value. 5 means,
The present invention is characterized in that when it is determined in each of the third to fifth means that the control operation has become unstable, it is determined that the control operation has become unstable.
次に図を参照して本発明の一実施例を説明す
る。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は本発明による不安定化判別装置の用途
例を示すブロツク図である。同図において、1は
プロセス、2は調節部、3は不安定化判別手段
(ハンチング検出手段)、4は制御パラメータ調整
部、5は判別用パラメータ設定部、である。 FIG. 1 is a block diagram showing an example of the use of the destabilization determining device according to the present invention. In the figure, 1 is a process, 2 is an adjustment section, 3 is an instability determination means (hunting detection means), 4 is a control parameter adjustment section, and 5 is a determination parameter setting section.
第1図において、調節部2は、プロセス1から
プロセス変数Xを検出し、それに従つて調節出力
(操作変数Y)をプロセス1へ送り、いわゆるフ
イードバツク制御が行われている。不安定化判別
手段3は、プロセス変数Xと操作変数Yを監視し
ており、それにより、プロセス1と調節部2から
成る制御系にハンチングが起きたと判断すると、
その判別結果Vを制御パラメータ調整部4へ送
る。調整部4では、調節部2が例えばPID制御を
行つているものとすると、その制御パラメータ
(比例ゲイン、積分時定数、微分時定数)を変更
する指令Wを調節部2へ送つて制御パラメータを
変更させ、それによりハンチングが発生しないよ
うにする。なお判別用パラメータ設定部5は、不
安定化判別手段3においてハンチング検出を行う
のに必要な諸パラメータUを設定するためのもの
である。 In FIG. 1, a control unit 2 detects a process variable X from a process 1, and accordingly sends a control output (manipulated variable Y) to the process 1, thereby performing so-called feedback control. The destabilization determining means 3 monitors the process variable X and the manipulated variable Y, and when it determines that hunting has occurred in the control system consisting of the process 1 and the adjustment section 2,
The determination result V is sent to the control parameter adjustment section 4. In the adjustment section 4, assuming that the adjustment section 2 is performing PID control, for example, a command W for changing the control parameters (proportional gain, integral time constant, differential time constant) is sent to the adjustment section 2 to change the control parameters. change so that hunting does not occur. Note that the determination parameter setting section 5 is for setting various parameters U necessary for the destabilization determination means 3 to detect hunting.
本発明による不安定化判別装置は、上記不安定
化判別手段(ハンチング検出手段)3として使用
可能なものであることは先にも述べた。 As mentioned above, the destabilization determining device according to the present invention can be used as the destabilization determining means (hunting detecting means) 3 described above.
次に第2図を参照して本発明の動作原理を具体
的に説明する。 Next, the operating principle of the present invention will be specifically explained with reference to FIG.
第2図イは、プロセス変数Xの時間的変化の一
例を示したグラフであり、第2図ロは同じ時間に
おける操作変数Yの時間的変化の一例を示したグ
ラフである。 FIG. 2A is a graph showing an example of a temporal change in the process variable X, and FIG. 2B is a graph showing an example of a temporal change in the manipulated variable Y at the same time.
第2図イにおける3個の極点(山または谷の頂
点)の値X1、X2、X3と発生時刻tX1、tX2、tX3が
求まり、また第2図ロにおける同様な3個の極点
の値Y1、Y2、Y3と発生時刻tY1、tY2、tY3が求ま
つたものとする。 The values X 1 , X 2 , X 3 and the times of occurrence t X1 , t X2 , t Assume that the values of the extreme points Y 1 , Y 2 , Y 3 and the times of occurrence t Y1 , t Y2 , t Y3 have been found.
このとき、Xの波形の周期(tX3−tX1)とYの
波形の周期(tY3−tY1)を比較し、両者の比が或
る許容範囲ε1の範囲内で1に近いか否かを判定す
る。すなわち次の式を満足するか否かを判定す
る。 At this time, compare the period of the X waveform ( t Determine whether or not. That is, it is determined whether the following equation is satisfied.
|(tX3−tX1)/(tY3−tY1)−1|ε1
更に、波形Xの振巾の減衰率が或る所定の減衰
率αより大であるかどうかを判定する。すなわち
次の式を満足するか否かを判定する。 | ( t _ _ That is, it is determined whether the following equation is satisfied.
|X3−X2|>α・|X2−X1|
同様に、波形Yの振幅の減衰率が或る所定の減
衰率αより大であるかどうかを判定する。すなわ
ち次の式を満足するか否かを判定する。 |X 3 −X 2 |>α・|X 2 −X 1 | Similarly, it is determined whether the attenuation rate of the amplitude of the waveform Y is larger than a certain predetermined attenuation rate α. That is, it is determined whether the following equation is satisfied.
|Y3−Y2|>α・|Y2−Y1|
以上、3条件が成立したとき、本発明において
は制御動作が不安定化した、つまりハンチングが
発生したと判断するわけである。 |Y 3 −Y 2 |>α・|Y 2 −Y 1 | When the above three conditions are satisfied, in the present invention, it is determined that the control operation has become unstable, that is, hunting has occurred.
以上のことから本発明においては、プロセス変
数Xと操作変数Yの時間的変化を監視しており、
それぞれについて少なくも3個の極点を正確に検
出することと、検出された極点の値と時刻につい
て所定の演算を施すことが必須であることが理解
されたであろう。 From the above, in the present invention, temporal changes in the process variable X and the manipulated variable Y are monitored,
It will be understood that it is essential to accurately detect at least three extreme points for each, and to perform predetermined calculations on the values and times of the detected extreme points.
第3図は本発明の一実施例を示すブロツク図で
ある。同図において、破線で囲んだブロツクS
は、そのまま第1図における不安定化判別手段3
として使用可能なものである、DX1はプロセス変
数Xにおける第1の極点(例えば第2図イにおけ
るX1)の検出部であり、検出値(X1とtX1)を判
別演算部Eに送る。同様にDX2は第2の極点(例
えば第2図イにおけるX2)の検出部、DX3は第
3の極点(例えば第2図イにおけるX3)の検出
部、でありそれぞれの検出値を判別演算部Eに送
る。 FIG. 3 is a block diagram showing one embodiment of the present invention. In the same figure, the block S surrounded by a broken line
is the destabilization determination means 3 in FIG.
DX 1 is a detection unit for the first extreme point in the process variable send. Similarly, DX 2 is a detection unit for the second pole (for example, X 2 in Figure 2 A), and DX 3 is a detection unit for the third pole (for example, X 3 in Figure 2 A), and the respective detected values are is sent to the discrimination calculation section E.
DY1、DY2、DY3はそれぞれ操作変数Yにおけ
る第1、第2、第3の極点(第2図ロにおける
Y1、Y2、Y3)の検出部であり、各検出値(Y1と
tY1、Y2とtY2、Y3とtY3)を判別演算部Eに送る。
判別演算部Eは、極点検出部DX1〜DX3、DY1〜
DY3から与えられる各極点の検出値に対して所定
の演算をほどこし、それによりハンチングの有無
の判別結果Vを出力する。判別演算部Eは、所定
の演算を行つてハンチングの有無を判別するのに
必要な判別用パラメータUを設定部5から設定さ
れる。なおその中の一部のパラメータU′は、極
点の検出に必要なパラメータでもあるので、判別
演算部Eから更に極点検出部DX1〜DX3、DY1〜
DY3へ送られる。Rはリセツト信号である。 DY 1 , DY 2 , and DY 3 are the first, second, and third poles of the manipulated variable Y (in Figure 2 B), respectively.
Y 1 , Y 2 , Y 3 ), and each detection value (Y 1 and
t Y1 , Y 2 and t Y2 , Y 3 and t Y3 ) are sent to the discrimination calculation section E.
The discrimination calculation unit E includes pole detection units DX 1 to DX 3 and DY 1 to
A predetermined calculation is performed on the detection value of each pole given from DY 3 , and a determination result V of the presence or absence of hunting is thereby output. The determination calculation unit E is set by the setting unit 5 with a determination parameter U necessary for performing a predetermined calculation to determine the presence or absence of hunting. Note that some of the parameters U' are also necessary for detecting the extreme points, so they are further transmitted from the discrimination calculation unit E to the extreme point detection units DX 1 to DX 3 , DY 1 to
Sent to DY 3 . R is a reset signal.
プロセス変数Xにしても操作変数Yにしても、
実際の波形は第2図に示した如き、きれいな波形
ではなく、ノイズが重畳した波形になつているの
で、極点でもない所を極点と誤検出することがあ
り、これを避けるためには検出手段に特別の工夫
を要するが、これについては後述する。 Whether it is process variable X or manipulated variable Y,
The actual waveform is not a clean waveform as shown in Figure 2, but a waveform with superimposed noise, so a place that is not even a pole may be mistakenly detected as a pole.To avoid this, the detection method This requires special efforts, which will be discussed later.
次に前述の判別用パラメータUについて説明す
る。 Next, the above-mentioned discrimination parameter U will be explained.
制御対象のプロセスが定まれば、ハンチングを
起こしたときのプロセス変数X(または操作変数
Y)の振動周期Thは大体予測できるので、この
振動周期Thを予測して一つのパラメータとして
定める。以下、パラメータUの種類を列挙する。 Once the process to be controlled is determined, the oscillation period T h of the process variable X (or manipulated variable Y) when hunting occurs can be roughly predicted, so this oscillation period T h is predicted and determined as one parameter. The types of parameter U are listed below.
T1……極点探索の時間巾
T2……振動性がないと判定して、それ以後の極
点探索をやめる時間巾
Th……想定される振動周期
DX……Xが振動していると判定する最低振巾
(Xの振巾がDXより小さいとそれはノイズに
よるものと見て振動とは見ない)
DY……Yが振動していると判定する最低振巾
(Yの振巾がDYより小さいとそれはノイズに
よるものと見て振動とは見ない)
ε1……XとYの各振動周期のずれの許容誤差
ε2……実際の振動の周期と予想周期との許容誤差
α……不安定と判別する振巾の最小減衰率(振巾
の減衰率がα以上なら不安定と判定)
この中で、T1、T2はU′としても使用される。
Thの予測精度が悪い場合には、許容誤差ε2を大
きくしたり、使用をやめたりする。T1は想定し
た振動周期Thのほゞ1/4、T2は同じくThのほゞ
1/2に定めるとよい。これらT1、T2、Th、DX、
DYはその一例が第2図に示されている。T 1 ... Time width of pole search T 2 ... Time width T h when determining that there is no oscillation and stopping further pole search ... Assumed vibration period DX ... If X is vibrating Minimum amplitude to judge (If the amplitude of (If it is smaller, it is considered to be due to noise and is not considered as vibration) ε 1 ...Tolerance of deviation between each vibration period of X and Y ε 2 ...Tolerance error between actual vibration period and expected period α... ...Minimum attenuation rate of amplitude to be determined as unstable (determined to be unstable if the attenuation rate of amplitude is equal to or greater than α) Among these, T 1 and T 2 are also used as U′.
If the prediction accuracy of T h is poor, the tolerance ε 2 is increased or its use is discontinued. It is preferable to set T 1 to approximately 1/4 of the assumed vibration period T h and T 2 to approximately 1/2 of T h . These T 1 , T 2 , T h , DX,
An example of DY is shown in Figure 2.
次に、極点の検出動作、その後の判別動作につ
いて第2図、第3図を参照して説明する。 Next, the polar point detection operation and subsequent discrimination operation will be explained with reference to FIGS. 2 and 3.
極点検出部DX1は、極点の判別動作を開始す
ると、T1の時間巾を単位としてその時間巾内
におけるプロセス変数Xの変化を調べてゆき、
その時間巾T1内の或る時点で変数Xの値が最
大値または最小値となり、その最大値または最
小値がその最大値または最小値の時点以後、該
時間巾T1の残り期間において、更新されなか
つたとき、前記時点をtX1、そのときの変数X
の振巾をX1とし、これらの値を第1の極点を
表すものとして判別演算部Eに送り記憶させ
る。 When the pole detection unit DX 1 starts the pole point determination operation, it examines the change in the process variable X within the time span of T 1 as a unit, and
At a certain point within the time span T1 , the value of the variable When not updated, the time point is t X1 and the variable X at that time
The amplitude of this is set as X 1 , and these values are sent to the discrimination calculation unit E and stored as representing the first extreme point.
第1の極点の検出が終了した時刻(第2図イ
のグラフではt1)より、前記と同様にして第
2の極点を探してゆく。 From the time when the detection of the first pole point is completed (t 1 in the graph of FIG. 2A), the second pole point is searched for in the same manner as described above.
第1の極点の検出を終了した後、T2の時間
巾が経過しても第2の極点が検出されないとき
は、プロセス変数Xは振動していないものと、
判定して前記へ戻る。 If the second pole is not detected even after the time interval T2 has elapsed after the detection of the first pole is completed, it is assumed that the process variable X is not oscillating;
Make a determination and return to the above.
第2の極点が極点検出部DX2により検出され
るとその値と時刻(第2図ではX2とtX2)を判
別演算部Eへ送つて記憶させる。 When the second extreme point is detected by the extreme point detection section DX 2 , its value and time (X 2 and t X2 in FIG. 2) are sent to the discrimination calculation section E and stored.
第2の極点の検出が終了した時刻(第2図の
t2)より前記と同様にして第3の極点(X3、
tX3)を探索しても求まらないときはへ戻る。 The time when detection of the second pole ended (in Figure 2)
t 2 ), the third pole (X 3 ,
If you cannot find it even after searching for tX3 ), return to .
このようにして第1の極点が山の頂上ならば
(山、谷、山)の三つの極点を、また第1の極
点が谷の底ならば(谷、山、谷)の三つの極点
が求まる。 In this way, if the first pole is the top of a mountain, then the three poles are (mountain, valley, mountain), and if the first pole is the bottom of a valley, then the three poles are (valley, mountain, valley). Seek.
このようにして三つの極点が求まると、判別
演算部Eでは、隣り合う極点の値の比較を行
い、その差が所定の差以上ないと、第1の極点
を捨て、第2、第3の各極点を第1、第2に移
し、第3の極点を新たに求める。例えば
|X1−X2|DXまたは|X2−X3|DX
……(1)
が成立すれば、判別演算部Eでは、次の判別演
算へ進むが、前記(1)が不成立ならば、求めた三
つの極点〔X1、X2、X3〕を〔X2、X3、※〕と
置き換え、第3の極点※を求める。 When the three extreme points are determined in this way, the discriminator E compares the values of adjacent extreme points, and if the difference is not more than a predetermined difference, the first extreme point is discarded and the second and third extreme points are discarded. Each pole is moved to the first and second poles, and the third pole is newly found. For example, |X 1 −X 2 |DX or |X 2 −X 3 |DX
...If (1) holds true, the discriminant calculation unit E proceeds to the next discriminant calculation, but if the above (1) does not hold, the three obtained extreme points [X 1 , X 2 , X 3 ] are X 2 , X 3 , *] to find the third pole *.
操作変数Yについても全く同様に、三つの極
点を求め
|Y1−Y2|DYまたは|Y2−Y3|DY
……(2)
を判定し、不成立なら第1の極点を捨て、第
2、第3の極点を第1、第2に移し、改てめ第
3の極点を求める。 For the manipulated variable Y, find the three extreme points in exactly the same way |Y 1 −Y 2 |DY or |Y 2 −Y 3 |DY
...Determine (2), and if it does not hold, discard the first pole, move the second and third poles to the first and second poles, and find the third pole anew.
プロセス変数Xに対しても操作変数Yに対し
ても3つの極点が検出されたならば、それを用
いて次の判別式の成立の成否を調べる。 When three extreme points are detected for both the process variable X and the manipulated variable Y, they are used to examine whether the following discriminant holds true.
|tX3−tX1/tY3−tY1−1|ε1 ……(3)
|X3−X2|>α・|X2−X1| ……(4)
|Y3−Y2|>α・|Y2−Y1| ……(5)
以上のすべての判別式が成立すると、ハンチ
ングが発生しているものと判別し、判別演算部
Eは判別結果Vを出力する。しかし、以上三つ
の判別式のうちいずれか1つでも不成立の場合
には、と同様に次の極点を探索する。 | t X3 −t _ _ _ _ _ _ _ |>α·|Y 2 −Y 1 | (5) When all the above discriminants are satisfied, it is determined that hunting is occurring, and the discriminator E outputs the determination result V. However, if any one of the above three discriminants does not hold, the next extreme point is searched in the same way as in .
上記、の探索動作中で極点が検出されな
かつた場合には、上記、と同様にへ戻
る。 If no pole point is detected during the above search operation, the process returns to the above process.
上記の判別条件(3)、(4)、(5)のほかに、不安
定振動の周期Thが何らかの理由により高精度
で与えられる場合には、
|tX3−tX1/Th−1|ε2 ……(6)
|tY3−tY1/Th−1|ε2 ……(7)
の条件を更に付加して、判別の信頼性を向上さ
せることもできる。 In addition to the above discrimination conditions (3), (4), and (5), if the period T h of unstable vibration is given with high precision for some reason, |t X3 −t X1 /T h −1 |ε 2 ...(6) |t Y3 −t Y1 /T h −1|ε 2 ...(7) The reliability of the discrimination can also be improved by further adding the following conditions.
なお、T1、T2の定め方は先にも説明したが、
予測された振動周期Thの精度と関連して次の
ように定めるとよい。T1については、ノイズ
の周期より大きく、Th/4より小さくし、Thの精
度が高いならなるべくTh/4に近づける。T2につ
いてはTh/2より大きくし、Thの精度が高いなら
Th/2になるべく近づける。 The method for determining T 1 and T 2 was explained earlier, but
The following may be determined in relation to the accuracy of the predicted vibration period T h . T 1 is set to be larger than the period of the noise and smaller than T h /4, and if the accuracy of T h is high, it is set as close to T h /4 as possible. T 2 is made larger than T h /2, and if T h has high accuracy, it is made as close to T h /2 as possible.
次に極点探索の時間巾T1の役割について第4
図を参照して説明する。 Next, we will discuss the role of the time width T 1 of the pole search in the fourth section.
This will be explained with reference to the figures.
第4図は、プロセス変数Xの時間的変化を示し
たグラフであるが、ノイズにより、極点とまぎら
わしい山Mが発生したとする。しかし極点探索の
時間巾T1を適切に定めておくことにより、この
M点を極点と誤認することはない。この場合、時
間巾T1内でN点を過ぎた時点においてプロセス
変数Xの最大値が更新されているので、M点を極
点と判別することはない。 FIG. 4 is a graph showing temporal changes in the process variable X, and it is assumed that noise causes a peak M that is confusing to be a pole. However, by appropriately determining the time width T 1 of the pole search, this M point will not be mistaken as a pole. In this case, since the maximum value of the process variable X has been updated at the time when point N has passed within the time span T1 , point M is not determined to be the extreme point.
第5図は、プロセス変数Xの時間的変化を示し
たグラフであるが、最初の時間巾T1で極点DXの
検出を終了した後、次の時間巾T2にわたつて極
点が検出されなければプロセス変数Xは振動して
いないものと判定するようにしているので、時間
巾T2の終了する時点t*でそれ以前のデータにも
とずく判定を終了させる。その結果、何時までも
第2の極点探索動作が続くことがなく、不安定振
動の判別動作の速応性が保証される。 Figure 5 is a graph showing temporal changes in process variable For example, since it is determined that the process variable As a result, the second pole searching operation does not continue indefinitely, and the quick response of the unstable vibration discrimination operation is guaranteed.
第6図乃至第10図はそれぞれプロセス変数X
と操作変数Yの時間的変化の例を示したグラフで
あるが、これらを参照して判別用パラメータの一
つである最小減衰率αの定め方を説明する。 Figures 6 to 10 each show the process variable
and graphs showing examples of temporal changes in the manipulated variable Y. How to determine the minimum attenuation rate α, which is one of the discrimination parameters, will be explained with reference to these graphs.
一般にプロセス変数Xと操作変数Yの応答は、
第6図に示す如くなるのが理想的とされ、その場
合には減衰率a2/a1は約0.25になるとされ、この
ような振動の減衰を25%ダンピングといつてい
る。減衰率がこの0.25という値より小さいと振動
は安定側になり、非常に小さくなると過減衰とい
われ、制御動作は速応性に欠ける。逆に、減衰率
が0.25より大きくなると振動は安定性を欠くに至
る。第7図に示すように振動が発振する場合に
は、減衰率が1.0より大きい値となり、第8図に
示すように減衰の悪い場合には、減衰率が1.0に
近い。 Generally, the response of process variable X and manipulated variable Y is
It is said that the ideal situation would be as shown in FIG. 6, in which case the damping ratio a 2 /a 1 would be about 0.25, and such vibration damping is called 25% damping. When the damping factor is smaller than this value of 0.25, the vibration becomes stable, and when it becomes very small, it is said to be overdamped, and the control action lacks quick response. Conversely, when the damping factor is greater than 0.25, the vibration becomes unstable. When the vibration oscillates as shown in FIG. 7, the damping factor is larger than 1.0, and when the damping is poor as shown in FIG. 8, the damping factor is close to 1.0.
このようなことを考慮して、最小減衰率αとし
ては、1.0よりわずかに小さい値(例えば0.8とか
0.7)を設定するのが妥当で、振動を極端に避け
たい場合には、もつと小さい値にすればよい。 Taking this into account, the minimum attenuation rate α should be set to a value slightly smaller than 1.0 (for example, 0.8).
0.7) is appropriate, and if you want to avoid vibration to the extreme, you can set it to a smaller value.
実際の制御システムにおいては、プロセス変数
Xの振動に対して操作変数Yの振動が遅れる場合
と進む場合の両方があり、また、振動の極性が逆
になることもあるので、振動時の極点の関係が第
9図および第10図に示すようになる場合もあ
る。すなわち第9図はプロセス変数Xと操作変数
Yの振動の位相が180度ずれている場合のグラフ
であり、第10図はその位相関係が不明瞭な場合
のグラフであるが、これらの場合にも、本発明に
よつてハンチングを検出できることは説明するま
でもないであろう。この点が本発明の長所でもあ
る。 In an actual control system, the vibration of the manipulated variable Y may lag or advance with respect to the vibration of the process variable In some cases, the relationships are as shown in FIGS. 9 and 10. In other words, Fig. 9 is a graph when the vibration phases of process variable X and manipulated variable Y are out of phase by 180 degrees, and Fig. 10 is a graph when the phase relationship is unclear. However, it is needless to explain that hunting can be detected by the present invention. This point is also an advantage of the present invention.
本発明の不安定化判別装置によれば、判別条件
が簡潔であり、従つてそのためのプログラム容量
も少なくてすむので、マイコンレベルの小容量の
デイジタル制御システムにも実装可能である。ま
たプロセス変数と操作変数の両方の振動状況から
判別しているので、振動の2周期以内(詳しくは
三つの極点を求めるのに要する1.5周期)という
短時間で、しかも安定的に(ノイズにより誤動作
することなく)ハンチングを判別できるという利
点がある。 According to the destabilization determining device of the present invention, the determining conditions are simple and the program capacity required therefor is also small, so that it can be implemented in a small-capacity digital control system at the microcomputer level. In addition, since it is determined based on the vibration status of both the process variable and the manipulated variable, it can be determined within a short period of time, within two cycles of vibration (more specifically, the 1.5 cycles required to find the three extreme points), and stably (malfunctions due to noise). This has the advantage of being able to identify hunting without having to
本発明による不安定化判別装置をプロセスのフ
イードバツク制御装置に採り入れれば、制御動作
をハンチングの起きる寸前まで精いつぱいに強化
し速応性を高めることができる。何故ならば、プ
ロセス特性の僅かな変化によりハンチングが発生
したとしても、それをいちはやく検出して、調節
計の制御パラメータを変更して、ハンチングを阻
止することができるからである。 If the destabilization determination device according to the present invention is incorporated into a process feedback control device, the control operation can be strengthened to the maximum extent possible to the point just before hunting occurs, and responsiveness can be improved. This is because even if hunting occurs due to a slight change in process characteristics, it can be quickly detected and the control parameters of the controller can be changed to prevent hunting.
第1図の用途例では、制御パラメータの調整部
4は、調節部2に対し制御動作の変更指令を出力
する構成となつている。この機能を強化して調節
部2で使用する制御パラメータの変更すべき設定
値を与える機能を持たせる構成としても、本発明
は同様に利用でき、その場合には、調節部2を簡
易なものとすることが可能になる。 In the application example shown in FIG. 1, the control parameter adjustment section 4 is configured to output a command to change the control operation to the adjustment section 2. The present invention can be similarly utilized as a configuration in which this function is strengthened to provide a function to provide setting values to be changed for the control parameters used in the adjustment section 2. In that case, the adjustment section 2 can be replaced with a simple one. It becomes possible to do this.
更にこの発明は、通常に採用されているPIDフ
イードバツク制御システムのほかに、多種類のフ
イードバツク制御システムにも応用できる。 Furthermore, the present invention can be applied to many types of feedback control systems in addition to the commonly employed PID feedback control system.
第1図は本発明による不安定化判別装置の用途
例を示すブロツク図、第2図イはプロセス変数X
の時間的変化の一例を示したグラフ、第2図ロは
操作変数Yの時間的変化の一例を示したグラフ、
第3図は本発明の一実施例を示すブロツク図、第
4図は極点探索の時間巾T1の役割を説明するた
めのプロセス変数Xのグラフ、第5図は設定時間
巾T2の役割を説明するためのプロセス変数Xの
グラフ、第6図乃至第10図はそれぞれプロセス
変数Xと操作変数Yの振動の一例を示したグラ
フ、である。
符号説明、1……プロセス、2……調節部、3
……不安定化判別手段、4……制御パラメータ調
整部、5……判別用パラメータ設定部、X……プ
ロセス変数、Y……操作変数、U……判別用パラ
メータ、V……判別結果、W……制御パラメータ
の変更指令、DX1〜DX3……プロセス変数Xの極
点検出部、DY1〜DY3……操作変数Yの極点検出
部、E……判別演算部。
Figure 1 is a block diagram showing an example of the use of the destabilization determination device according to the present invention, and Figure 2A is a diagram showing a process variable X.
Figure 2B is a graph showing an example of a temporal change in the manipulated variable Y.
Fig. 3 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 4 is a graph of the process variable 6 to 10 are graphs showing examples of vibrations of the process variable X and the manipulated variable Y, respectively. Explanation of symbols, 1...Process, 2...Adjustment section, 3
... Unstable determination means, 4... Control parameter adjustment section, 5... Parameter setting section for discrimination, X... Process variable, Y... Manipulated variable, U... Parameter for discrimination, V... Discrimination result, W... Control parameter change command, DX 1 to DX 3 ... Extreme point detection unit for process variable X, DY 1 to DY 3 ... Extreme point detection unit for manipulated variable Y, E... Discrimination calculation unit.
Claims (1)
動作の不安定化したことを判別する装置であつ
て、 プロセス変数を計測しその振動における極点を
所定個数検出する第1の手段と、プロセスに対す
る調節部からの操作変数を計測しその振動におけ
る極点を所定個数検出する第2の手段と、前記第
1の手段により検出された極点の検出時刻ならび
に値と前記第2の手段により検出された極点の検
出時刻ならびに値を用いてプロセス変数の振動周
期と操作変数の振動周期とのずれが所定の限度内
にあるか否かを判別する第3の手段と、同じく前
記第1の手段により検出された極点の検出値を用
いてプロセス変数の半周期毎の振動振幅の比の値
あるいは該振動振幅の差分の比の値として求めら
れる減衰率が所定の減衰率より大であるか否かを
判別する第4の手段と、同じく前記第2の手段に
より検出された極点の検出値を用いて操作変数の
半周期毎の振動振幅の比の値あるいは該振動振幅
の差分の比の値として求められる減衰率が所定の
減衰率より大であるか否かを判別する第5の手段
とを有して成り、前記第3乃至第5の各手段にお
いて何れも有りと判別されたとき、制御動作の不
安定化したことを判別するようにしたことを特徴
とするプロセス制御の不安定化判別装置。[Scope of Claims] 1. A device for determining that a control operation in process feedback control has become unstable, comprising: a first means for measuring a process variable and detecting a predetermined number of extreme points in the vibration; a second means for measuring the manipulated variable from the adjustment section and detecting a predetermined number of extreme points in the vibration; a detection time and value of the extreme point detected by the first means; and the extreme point detected by the second means. a third means for determining whether or not the deviation between the vibration period of the process variable and the vibration period of the manipulated variable is within a predetermined limit using the detection time and value of; Using the detected value of the pole point, it is determined whether the damping rate obtained as the value of the ratio of the vibration amplitude for each half cycle of the process variable or the value of the ratio of the difference in the vibration amplitude is larger than a predetermined damping rate. Using the fourth means for detecting the vibration amplitude and the detected value of the pole point similarly detected by the second means, it is determined as a value of the ratio of the vibration amplitude for each half cycle of the manipulated variable or a value of the ratio of the difference in the vibration amplitude. and fifth means for determining whether or not the attenuation rate is greater than a predetermined attenuation rate, and when each of the third to fifth means determines that the attenuation rate is present, the control operation is performed. An instability determination device for process control, characterized in that it determines whether instability has occurred.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57050148A JPS58168106A (en) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | System for discriminating instability of process control |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57050148A JPS58168106A (en) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | System for discriminating instability of process control |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003439A Division JPH0670765B2 (en) | 1990-01-12 | 1990-01-12 | Pole discrimination method in process control |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58168106A JPS58168106A (en) | 1983-10-04 |
| JPH044602B2 true JPH044602B2 (en) | 1992-01-28 |
Family
ID=12851088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57050148A Granted JPS58168106A (en) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | System for discriminating instability of process control |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58168106A (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2539514B2 (en) * | 1989-10-06 | 1996-10-02 | 株式会社日立製作所 | Boiler water supply control device |
| JPH0670765B2 (en) * | 1990-01-12 | 1994-09-07 | 富士電機株式会社 | Pole discrimination method in process control |
| US6937909B2 (en) * | 2003-07-02 | 2005-08-30 | Johnson Controls Technology Company | Pattern recognition adaptive controller |
| JP5772629B2 (en) * | 2012-01-27 | 2015-09-02 | 新日鐵住金株式会社 | Steam pressure control method |
-
1982
- 1982-03-30 JP JP57050148A patent/JPS58168106A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58168106A (en) | 1983-10-04 |
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