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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- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 46
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 23
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 15
- 238000004886 process control Methods 0.000 claims description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 10
- 230000001687 destabilization Effects 0.000 description 9
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 4
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 3
- FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N benzyl N-[2-hydroxy-4-(3-oxomorpholin-4-yl)phenyl]carbamate Chemical compound OC1=C(NC(=O)OCC2=CC=CC=C2)C=CC(=C1)N1CCOCC1=O FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
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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
- G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
- G05B23/02—Electric testing or monitoring
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
次に図を参照して本発明の一実施例を説明す
る。
る。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
的に説明する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
｜（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。
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。
｜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。
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。
｜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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
次に前述の判別用パラメータＵについて説明す
る。
る。
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。
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。
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。
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。
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。
いて第２図、第３図を参照して説明する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
｜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。
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。
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。
かつた場合には、上記、と同様にへ戻
る。
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。
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。
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。
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。
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。
図を参照して説明する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ プロセスのフイードバツク制御における制御
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57050148A JPS58168106A (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | プロセス制御の不安定化判別装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57050148A JPS58168106A (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | プロセス制御の不安定化判別装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003439A Division JPH0670765B2 (ja) | 1990-01-12 | 1990-01-12 | プロセス制御における極点判別方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58168106A JPS58168106A (ja) | 1983-10-04 |
| JPH044602B2 true JPH044602B2 (ja) | 1992-01-28 |
Family
ID=12851088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57050148A Granted JPS58168106A (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | プロセス制御の不安定化判別装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58168106A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2539514B2 (ja) * | 1989-10-06 | 1996-10-02 | 株式会社日立製作所 | ボイラ給水制御装置 |
| JPH0670765B2 (ja) * | 1990-01-12 | 1994-09-07 | 富士電機株式会社 | プロセス制御における極点判別方法 |
| US6937909B2 (en) * | 2003-07-02 | 2005-08-30 | Johnson Controls Technology Company | Pattern recognition adaptive controller |
| JP5772629B2 (ja) * | 2012-01-27 | 2015-09-02 | 新日鐵住金株式会社 | 蒸気圧力制御方法 |
-
1982
- 1982-03-30 JP JP57050148A patent/JPS58168106A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58168106A (ja) | 1983-10-04 |
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