JPH0666041B2 - ２自由度サンプル値ｐｉｄ制御装置 - Google Patents
２自由度サンプル値ｐｉｄ制御装置Info
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- JPH0666041B2 JPH0666041B2 JP57166041A JP16604182A JPH0666041B2 JP H0666041 B2 JPH0666041 B2 JP H0666041B2 JP 57166041 A JP57166041 A JP 57166041A JP 16604182 A JP16604182 A JP 16604182A JP H0666041 B2 JPH0666041 B2 JP H0666041B2
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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
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の属する分野〕 この発明は、閉ループ制御中にプロセスの動特性を同定
し、その同定結果に基いて、制御定数と目標値信号を処
理するフイルタ定数とを、ともに最適に自動調整する機
能を有する２自由度サンプル値PID制御装置に関する。
し、その同定結果に基いて、制御定数と目標値信号を処
理するフイルタ定数とを、ともに最適に自動調整する機
能を有する２自由度サンプル値PID制御装置に関する。
閉ループ制御中にプロセスの動特性を同定して、その同
定結果に基いて、制御定数を最適に自動調整する機能を
有するサンプル値PID制御装置として、本発明者が発明
し、特許公開されている特開昭57−23108号公報に記載
の技術がある。第１図は、このサンプル値PID制御装置
の構成を示すブロツク図である。このサンプル値PID制
御装置においては、閉ループ制御中にパーシステント
リ、エキサイテイングの同定信号を発生して、プロセス
（１）入出力データから、プロセス（１）のパルス伝達
関数を同定し、更に、その同定結果から、プロセス
（１）のＳ領域の伝達関数を演算し、目標値からプロセ
ス出力までの特性が最適なモデル特性と一致するよう
に、サンプル値PID制御定数を演算し、その演算結果を
用いてコントロールするようになつていた。すなわち、
この装置では、目標値変化に対する速応性をねらつたサ
ンプル値PID制御装置であるため、目標値に対する追従
性は良くなるが、プロセス主要極とサンプル値PID制御
装置の主要ゼロ点がほぼ相殺されてしまうことがあるた
め、外乱に対するプロセス出力の抑制力を持たせる必要
が生じてきた。つまり、目標値に対するプロセス出力の
速応性と、外乱に対するプロセス出力の抑制力ともにす
ぐれたサンプル値PID制御系を得る必要があつた。この
ことを２自由度という。
定結果に基いて、制御定数を最適に自動調整する機能を
有するサンプル値PID制御装置として、本発明者が発明
し、特許公開されている特開昭57−23108号公報に記載
の技術がある。第１図は、このサンプル値PID制御装置
の構成を示すブロツク図である。このサンプル値PID制
御装置においては、閉ループ制御中にパーシステント
リ、エキサイテイングの同定信号を発生して、プロセス
（１）入出力データから、プロセス（１）のパルス伝達
関数を同定し、更に、その同定結果から、プロセス
（１）のＳ領域の伝達関数を演算し、目標値からプロセ
ス出力までの特性が最適なモデル特性と一致するよう
に、サンプル値PID制御定数を演算し、その演算結果を
用いてコントロールするようになつていた。すなわち、
この装置では、目標値変化に対する速応性をねらつたサ
ンプル値PID制御装置であるため、目標値に対する追従
性は良くなるが、プロセス主要極とサンプル値PID制御
装置の主要ゼロ点がほぼ相殺されてしまうことがあるた
め、外乱に対するプロセス出力の抑制力を持たせる必要
が生じてきた。つまり、目標値に対するプロセス出力の
速応性と、外乱に対するプロセス出力の抑制力ともにす
ぐれたサンプル値PID制御系を得る必要があつた。この
ことを２自由度という。
本発明は、上記問題点を解決するために、サンプル値PI
D制御装置で、閉ループ制御中にプロセスの特性を同定
し、外乱に対する抑制力と目標値に対する速応性ともに
すぐれた、サンプル値PID制御系を自動的に調整し、調
整にかかわる人手と時間を省くことのできる２自由度サ
ンプル値PID制御装置を提供することを目的とする。
D制御装置で、閉ループ制御中にプロセスの特性を同定
し、外乱に対する抑制力と目標値に対する速応性ともに
すぐれた、サンプル値PID制御系を自動的に調整し、調
整にかかわる人手と時間を省くことのできる２自由度サ
ンプル値PID制御装置を提供することを目的とする。
本発明は、目標値信号を入力して演算する目標値ディジ
タルフィルタの出力と制御対象となるプロセス出力との
差を制御定数によってサンプル値制御するサンプル値PI
D制御演算部と、 前記サンプル値PID制御演算部で制御される制御ループ
内にパーシステントリ・エキサイティング信号からなる
同定信号を印加する同定信号発生部と、 この同定信号発生部で発生した同定信号を前記サンプル
値PID制御演算部の出力信号に加算して得られる操作信
号および前記プロセスの制御量をサンプリングして得ら
れるプロセス信号を入力してこれらの操作信号とプロセ
ス信号とから前記プロセスのパラメータを同定するパル
ス伝達関数同定部と、 このパルス伝達関数同定部で得られるプロセスのパルス
伝達関数からＳ（ラプラス演算子）領域の伝達関数を演
算する伝達関数演算部と、 この伝達関数演算部で演算された前記Ｓ領域の伝達関数
に基づいて、外乱からプロセス出力までの制御系のＳ領
域の伝達関数を第１の規範モデルのＳ領域の伝達関数と
一致させることにより、外乱に対する抑制力を持つよう
に前記サンプル値PID制御演算部で用いる制御定数を演
算するサンプル値制御定数演算部と、 前記サンプル値制御定数演算部で演算された前記制御定
数を入力するとともに、前記目標値からプロセス出力ま
での制御系のＳ領域の伝達関数を第２の規範モデルのＳ
領域の伝達関数と一致させることにより、目標値変化に
対する速応性を持つように前記目標値ディジタルフィル
タで用いる定数を演算するフィルタ定数演算部と、 を具備してなる２自由度サンプル値PID制御装置であ
る。
タルフィルタの出力と制御対象となるプロセス出力との
差を制御定数によってサンプル値制御するサンプル値PI
D制御演算部と、 前記サンプル値PID制御演算部で制御される制御ループ
内にパーシステントリ・エキサイティング信号からなる
同定信号を印加する同定信号発生部と、 この同定信号発生部で発生した同定信号を前記サンプル
値PID制御演算部の出力信号に加算して得られる操作信
号および前記プロセスの制御量をサンプリングして得ら
れるプロセス信号を入力してこれらの操作信号とプロセ
ス信号とから前記プロセスのパラメータを同定するパル
ス伝達関数同定部と、 このパルス伝達関数同定部で得られるプロセスのパルス
伝達関数からＳ（ラプラス演算子）領域の伝達関数を演
算する伝達関数演算部と、 この伝達関数演算部で演算された前記Ｓ領域の伝達関数
に基づいて、外乱からプロセス出力までの制御系のＳ領
域の伝達関数を第１の規範モデルのＳ領域の伝達関数と
一致させることにより、外乱に対する抑制力を持つよう
に前記サンプル値PID制御演算部で用いる制御定数を演
算するサンプル値制御定数演算部と、 前記サンプル値制御定数演算部で演算された前記制御定
数を入力するとともに、前記目標値からプロセス出力ま
での制御系のＳ領域の伝達関数を第２の規範モデルのＳ
領域の伝達関数と一致させることにより、目標値変化に
対する速応性を持つように前記目標値ディジタルフィル
タで用いる定数を演算するフィルタ定数演算部と、 を具備してなる２自由度サンプル値PID制御装置であ
る。
本発明によれば、操業中のプロセスの特性を時系列演算
によりかつ最小２乗法により同定し、同定結果から、外
乱に対する抑制力が強く、しかも、目標値に対する速応
性ともにすぐれたサンプル値PID制御系を自動的に演算
し、調整することができる。したがつて、２自由度サン
プル値PID制御系の調整にかかわる人手と時間、さらに
はプラントの運転ロスを大幅に省くことができる。
によりかつ最小２乗法により同定し、同定結果から、外
乱に対する抑制力が強く、しかも、目標値に対する速応
性ともにすぐれたサンプル値PID制御系を自動的に演算
し、調整することができる。したがつて、２自由度サン
プル値PID制御系の調整にかかわる人手と時間、さらに
はプラントの運転ロスを大幅に省くことができる。
以下に、本発明の一実施例について図面を用いて詳細に
説明する。
説明する。
第２図は、本発明に係る２自由度サンプル値PID制御系
の回路構成を示すブロツク図である。
の回路構成を示すブロツク図である。
制御対象は、プラントの温度，圧力，流量などを制御す
るように構成されたプロセス（１）であり、サンプルホ
ールド部（２）によりサンプルホールドされたプロセス
入力ｕ（ｔ）が入力であり、ｙ（ｔ）がプロセス（１）
の出力である。この制御対象は、プロセス出力ｙ（ｔ）
を所定のサンプリング周期τで動作するサンプラ（41）
と、このサンプラ（41）の出力するサンプルされたプロ
セス出力ｙ*（Ｎ）をフイードバツク信号として入力
し、目標値ｒ（ｔ）を同じサンプリング周期τで同期す
るサンプラ（42）を経て、このサンプルされた目標値信
号ｒ*（Ｎ）を入力として、目標値フイルタ（12）の出
力r0 *（Ｎ）を生成し、このr0 *（Ｎ）と前記プロセス出
力ｙ*（Ｎ）とから、制御偏差ｅ*（Ｎ）を演算する偏差
演算部（３）と、制御偏差ｅ*（Ｎ）をもとに、プロセ
ス（１）を制御するサンプル値PID制御演算部（５）
は、出力u0 *（Ｎ）を演算し、一方、同定信号発生部
（７）の出力である同定信号ｖ*（Ｎ）と前記出力vu0 *
（Ｎ）を加算部（６）で加算し、その出力ｕ*（Ｎ）が
サンプルホールド部（２）の入力となつていることで、
基本的なサンプル値PID制御装置が構成されている。
るように構成されたプロセス（１）であり、サンプルホ
ールド部（２）によりサンプルホールドされたプロセス
入力ｕ（ｔ）が入力であり、ｙ（ｔ）がプロセス（１）
の出力である。この制御対象は、プロセス出力ｙ（ｔ）
を所定のサンプリング周期τで動作するサンプラ（41）
と、このサンプラ（41）の出力するサンプルされたプロ
セス出力ｙ*（Ｎ）をフイードバツク信号として入力
し、目標値ｒ（ｔ）を同じサンプリング周期τで同期す
るサンプラ（42）を経て、このサンプルされた目標値信
号ｒ*（Ｎ）を入力として、目標値フイルタ（12）の出
力r0 *（Ｎ）を生成し、このr0 *（Ｎ）と前記プロセス出
力ｙ*（Ｎ）とから、制御偏差ｅ*（Ｎ）を演算する偏差
演算部（３）と、制御偏差ｅ*（Ｎ）をもとに、プロセ
ス（１）を制御するサンプル値PID制御演算部（５）
は、出力u0 *（Ｎ）を演算し、一方、同定信号発生部
（７）の出力である同定信号ｖ*（Ｎ）と前記出力vu0 *
（Ｎ）を加算部（６）で加算し、その出力ｕ*（Ｎ）が
サンプルホールド部（２）の入力となつていることで、
基本的なサンプル値PID制御装置が構成されている。
ここで、Ｎは離散時間であり、実際の時刻ｔがＮτであ
ることを意味するものである。
ることを意味するものである。
プロセス（１）の動特性を同定する際には、同定信号発
生部（７）より、パーシステントリ，エキサイテイング
な信号ｖ*（Ｎ）を発生し、制御系に注入する。これに
より、閉ループ系の可同定条件が成立するので、｛ｕ*
（Ｎ）,y*（Ｎ）,N＝1,2,…｝なるデータを入力して、
パルス伝達関数同定部（９）で、プロセス（１）のパル
ス伝達関数Gp（Z-1）を同定する。伝達関数演算部（1
0）は、得られたパルス伝達関数Gp（Z-1）より、Ｓ領域
の伝達関数Ｇ（Ｓ）の低周波パラメータg0,g1,g2,g3を
演算する。ここで、g0,g1,g2,g3は、伝達関数Ｇ（Ｓ）
を分母系列表現した次式で示されるパラメータである。
生部（７）より、パーシステントリ，エキサイテイング
な信号ｖ*（Ｎ）を発生し、制御系に注入する。これに
より、閉ループ系の可同定条件が成立するので、｛ｕ*
（Ｎ）,y*（Ｎ）,N＝1,2,…｝なるデータを入力して、
パルス伝達関数同定部（９）で、プロセス（１）のパル
ス伝達関数Gp（Z-1）を同定する。伝達関数演算部（1
0）は、得られたパルス伝達関数Gp（Z-1）より、Ｓ領域
の伝達関数Ｇ（Ｓ）の低周波パラメータg0,g1,g2,g3を
演算する。ここで、g0,g1,g2,g3は、伝達関数Ｇ（Ｓ）
を分母系列表現した次式で示されるパラメータである。
サンプル値制御演算部（５）で用いる、サンプル値制御
定数である比例ゲインKc,積分時定数Ti,微分時定数Td
は、前記低周波パラメータg0,g1,g2,g3とサンプル制御
周期τを用いて、外乱に対する抑制力が最適になるよう
にサンプル値制御定数演算部（11）で演算される。ま
た、このサンプル値制御定数演算部（11）の出力である
サンプル値制御定数のKc,Ti,Tdより、目標値信号ライン
に挿入された目標値フイルム（12）のフイルタ定数を目
標値変化に対して、速応性が最適になるようにフイルタ
定数演算部（13）で演算するようになつている。このよ
うにして、演算されたサンプル値制御定数とフイルタ定
数を、それぞれサンプル値制御演算部（５）と目標値フ
イルタ（12）に入力する。
定数である比例ゲインKc,積分時定数Ti,微分時定数Td
は、前記低周波パラメータg0,g1,g2,g3とサンプル制御
周期τを用いて、外乱に対する抑制力が最適になるよう
にサンプル値制御定数演算部（11）で演算される。ま
た、このサンプル値制御定数演算部（11）の出力である
サンプル値制御定数のKc,Ti,Tdより、目標値信号ライン
に挿入された目標値フイルム（12）のフイルタ定数を目
標値変化に対して、速応性が最適になるようにフイルタ
定数演算部（13）で演算するようになつている。このよ
うにして、演算されたサンプル値制御定数とフイルタ定
数を、それぞれサンプル値制御演算部（５）と目標値フ
イルタ（12）に入力する。
このようにして、閉ループ制御中にプロセスの動特性を
同定し、その同定結果に基いて、サンプル値PID制御定
数と目標値フイルタのフイルタ定数を最適に演算するこ
とにより、目標値に対する速応性と外乱に対する抑制性
ともにすぐれた制御系を自動調整する機能を備えた２自
由度サンプル値PID制御装置が構成されるのである。
同定し、その同定結果に基いて、サンプル値PID制御定
数と目標値フイルタのフイルタ定数を最適に演算するこ
とにより、目標値に対する速応性と外乱に対する抑制性
ともにすぐれた制御系を自動調整する機能を備えた２自
由度サンプル値PID制御装置が構成されるのである。
次に各構成部分について、さらに詳細に説明する。サン
プル値制御演算部（５）は、比例ゲインKc,積分時定数T
i,微分時定数Td,サンプル周期τを用いて、出力信号u0 *
（Ｎ）は偏差ｅ*（Ｎ）から ｕ* ０（Ｎ）＝ｕ*０（Ｎ−１）＋△ｕ* ０（Ｎ） ……第
２式 ここで、 によりサンプル周期毎に出力される。
プル値制御演算部（５）は、比例ゲインKc,積分時定数T
i,微分時定数Td,サンプル周期τを用いて、出力信号u0 *
（Ｎ）は偏差ｅ*（Ｎ）から ｕ* ０（Ｎ）＝ｕ*０（Ｎ−１）＋△ｕ* ０（Ｎ） ……第
２式 ここで、 によりサンプル周期毎に出力される。
同定信号発生部（７）では、パーシステントリ，エキサ
イテイングな信号ｖ*（Ｎ）を発生し、この同定信号ｖ*
（Ｎ）は加算部（６）でu0 *（Ｎ）と加算され、サンプ
ルホールド部（２）の入力となる。すなわち、次式で示
される。
イテイングな信号ｖ*（Ｎ）を発生し、この同定信号ｖ*
（Ｎ）は加算部（６）でu0 *（Ｎ）と加算され、サンプ
ルホールド部（２）の入力となる。すなわち、次式で示
される。
ｕ*（Ｎ）＝u0 *（Ｎ）＋ｖ* ……第４式 本実施例では、同定信号ｖ*（Ｎ）として、簡単なアル
ゴリズムで生成することのできるＭ系列信号を用いた。
ゴリズムで生成することのできるＭ系列信号を用いた。
パルス伝達関数同定部（９）は、プロセス出力信号ｙ*
（Ｎ）と先程のｕ*（Ｎ）から、プロセス（１）の動特
性をあらわすパルス伝達関数を時系列処理により同定す
るものである。本実施例でのパルス伝達関数同定部
（９）は、周知の拡張最小２乗フイルタで構成されてい
る。最終的に、プロセス（１）のパルス伝達関数は、次
式で求まる。
（Ｎ）と先程のｕ*（Ｎ）から、プロセス（１）の動特
性をあらわすパルス伝達関数を時系列処理により同定す
るものである。本実施例でのパルス伝達関数同定部
（９）は、周知の拡張最小２乗フイルタで構成されてい
る。最終的に、プロセス（１）のパルス伝達関数は、次
式で求まる。
伝達関数演算部（10）は、パルス伝達関数同定部（９）
で演算されたパルス伝達関数のパラメータ から、第１式で示される伝達関数Ｇ（Ｓ）の分母系列パ
ラメータ（g0,g1,g2,g3,…）を演算する。この演算方法
については、第20回SICE学術講演会（昭56年７月）の講
演番号1110「パルス伝達関数からＳ領域の低周波特性導
出方式の検討」で示されている方法によつて示されてい
る。
で演算されたパルス伝達関数のパラメータ から、第１式で示される伝達関数Ｇ（Ｓ）の分母系列パ
ラメータ（g0,g1,g2,g3,…）を演算する。この演算方法
については、第20回SICE学術講演会（昭56年７月）の講
演番号1110「パルス伝達関数からＳ領域の低周波特性導
出方式の検討」で示されている方法によつて示されてい
る。
サンプル値制御定数演算部（11）は、伝達関数演算部
（10）で演算された伝達関数Ｇ（Ｓ）の分母系列パラメ
ータ（g0,g1,g2,g3）とサンプル周期τより、サンプル
値制御演算部（５）で用いる外乱に対するプロセス変動
の抑制力の良い、サンプル値PID制御定数を演算してい
る。本実施例では、北森が計測自動制御学会論文集,197
9年第15巻第５号P.118〜186,「制御対象の部分的知識に
基くサンプル値制御系の誤計法」の中で述べている方法
にもとづいてサンプル値PID定数を演算している。ま
ず、模範モデルの伝達関数Ｗ（Ｓ）を次式で与える。
（10）で演算された伝達関数Ｇ（Ｓ）の分母系列パラメ
ータ（g0,g1,g2,g3）とサンプル周期τより、サンプル
値制御演算部（５）で用いる外乱に対するプロセス変動
の抑制力の良い、サンプル値PID制御定数を演算してい
る。本実施例では、北森が計測自動制御学会論文集,197
9年第15巻第５号P.118〜186,「制御対象の部分的知識に
基くサンプル値制御系の誤計法」の中で述べている方法
にもとづいてサンプル値PID定数を演算している。ま
ず、模範モデルの伝達関数Ｗ（Ｓ）を次式で与える。
ステツプ外乱に対して、制御系の応答を規範モデルとマ
ツチングさせることにより、以下に示す一連の式が導出
される。ここでα2,α3,α４は、規範モデルのパラメー
タであり、その選び方については制御ニーズに応じて、
例えばバターワースモデル,ITAE最小モデル,2項モデル
などを選択できることが知られている（例えば「計測と
制御（vol.19,No.4）昭和55年４月」P.382〜391,「PID
制御システムの設計論」）。ここでは上述の北森が提唱
する北森モデルを採用することとすると、0.5,0.15,0.0
3を用いれば良い。
ツチングさせることにより、以下に示す一連の式が導出
される。ここでα2,α3,α４は、規範モデルのパラメー
タであり、その選び方については制御ニーズに応じて、
例えばバターワースモデル,ITAE最小モデル,2項モデル
などを選択できることが知られている（例えば「計測と
制御（vol.19,No.4）昭和55年４月」P.382〜391,「PID
制御システムの設計論」）。ここでは上述の北森が提唱
する北森モデルを採用することとすると、0.5,0.15,0.0
3を用いれば良い。
ここで、C0,C1,C2は、第３式のKc,Ti,Tdと次式のような
関係であらわすことができる。
関係であらわすことができる。
PI動作では、次の２次方程式 を解いて、正の最小限をσ*とすると、C0,C1は次のよう
になる。
になる。
PID動作では、次の３次方程式を解いて、 同様に正の最小限をσ*とすればC0,C1,C2は次のように
なる。
なる。
これら一連の演算を、サンプル値制御定数演算部（11）
で行なうのである。そのブロツクチヤートを第３図に示
した。
で行なうのである。そのブロツクチヤートを第３図に示
した。
この演算により、ステツプ外乱に対して、制御系の応答
を適切な抑制力のある制御系を構成することができる
が、一方、r0 *（Ｎ）をステツプ変化させると、オーバ
ーシユートが大きすぎたり、整定時間が長くなつたりし
て、必ずしも速応性の良い制御系とはならない。そこ
で、目標値信号からプロセス出力までの伝達関数ｙ
（Ｓ）／ｒ（Ｓ）を、適切な仕様の新らたな模範モデル
Ｗ′（Ｓ）にマツチングさせるように、目標値フイルタ
（12）を構成すれば良いことになる。この規範モデル
Ｗ′（Ｓ）を次式で与える。
を適切な抑制力のある制御系を構成することができる
が、一方、r0 *（Ｎ）をステツプ変化させると、オーバ
ーシユートが大きすぎたり、整定時間が長くなつたりし
て、必ずしも速応性の良い制御系とはならない。そこ
で、目標値信号からプロセス出力までの伝達関数ｙ
（Ｓ）／ｒ（Ｓ）を、適切な仕様の新らたな模範モデル
Ｗ′（Ｓ）にマツチングさせるように、目標値フイルタ
（12）を構成すれば良いことになる。この規範モデル
Ｗ′（Ｓ）を次式で与える。
ここでも制御ニーズに応じて北森モデルを採用し、例え
ばα′2,α′3,α′４を0.5,0.15,0.03とすることによ
り、目標値応答を同じ形状とすることができる。
ばα′2,α′3,α′４を0.5,0.15,0.03とすることによ
り、目標値応答を同じ形状とすることができる。
これによりＳ領域での目標値フイルタＨ（ｅτｓ）は次
のようになる。
のようになる。
サンプル値制御系であるから、Ｚ領域の目標値フイルタ
Ｈ（Z-1）は次のようになる。
Ｈ（Z-1）は次のようになる。
この目標値フイルタＨ（Z-1）は一般的に実現するのは
困難であるが、高周波の性質が小さいとして、Ｈ
（Z-1）フイルタを２次で近似すると、次式となる。す
なわち、目標値フイルタ（12）は、サンプル制御周期τ
毎に動作するので、 とすると、PID動作では、 となる。フイルタ定数演算部（13）は、サンプル値制御
定数演算部（11）の演算結果、Kc,Ti,Tdとσとσ′か
ら、目標値フイルタ（12）のフイルタ定数h1,h2,h3,h4,
h5を演算するブロツクであり、第16式と第17式の演算を
行なう。このようにして、目標値フイルタ（12）を構成
することにより、ミスマツチ分がなくなり、目標値ｒ
（Ｓ）からプロセス出力ｙ（Ｓ）間の伝達関数までもが
新らたな規範モデルＷ′（Ｓ）にマツチングすることに
なる。一方、外乱ｄ（Ｓ）からプロセス出力ｙ（Ｓ）間
の伝達関数も規範モデルＷ（Ｓ）にマツチングすること
ができているので、目標値に対する速応性と、外乱に対
する抑制性ともにすぐれたサンプル値PID値制御系に自
動調整できることになる。
困難であるが、高周波の性質が小さいとして、Ｈ
（Z-1）フイルタを２次で近似すると、次式となる。す
なわち、目標値フイルタ（12）は、サンプル制御周期τ
毎に動作するので、 とすると、PID動作では、 となる。フイルタ定数演算部（13）は、サンプル値制御
定数演算部（11）の演算結果、Kc,Ti,Tdとσとσ′か
ら、目標値フイルタ（12）のフイルタ定数h1,h2,h3,h4,
h5を演算するブロツクであり、第16式と第17式の演算を
行なう。このようにして、目標値フイルタ（12）を構成
することにより、ミスマツチ分がなくなり、目標値ｒ
（Ｓ）からプロセス出力ｙ（Ｓ）間の伝達関数までもが
新らたな規範モデルＷ′（Ｓ）にマツチングすることに
なる。一方、外乱ｄ（Ｓ）からプロセス出力ｙ（Ｓ）間
の伝達関数も規範モデルＷ（Ｓ）にマツチングすること
ができているので、目標値に対する速応性と、外乱に対
する抑制性ともにすぐれたサンプル値PID値制御系に自
動調整できることになる。
第１図は、従来例を説明するに供するブロツク図、第２
図は本発明の２自由度サンプル値PID制御装置の回路構
成図、第３図はブロツク図内を説明するフローチヤート
図である。 （１）……プロセス、（２）……サンプルホールド、 （41），（42）……サンプラ、（５）……サンプル値制
御演算部、 （７）……同定信号発生部、 （９）……パルス伝達関数同定部、 （10）……伝達関数演算部、 （11）……サンプル値制御定数演算部、 （12）……目標値フイルタ、 （13）……フイルタ定数演算部。
図は本発明の２自由度サンプル値PID制御装置の回路構
成図、第３図はブロツク図内を説明するフローチヤート
図である。 （１）……プロセス、（２）……サンプルホールド、 （41），（42）……サンプラ、（５）……サンプル値制
御演算部、 （７）……同定信号発生部、 （９）……パルス伝達関数同定部、 （10）……伝達関数演算部、 （11）……サンプル値制御定数演算部、 （12）……目標値フイルタ、 （13）……フイルタ定数演算部。
Claims (1)
- 【請求項１】目標値信号を入力して演算する目標値ディ
ジタルフィルタの出力と制御対象となるプロセス出力と
の差を制御定数によってサンプル値制御するサンプル値
PID制御演算部と、 前記サンプル値PID制御演算部で制御される制御ループ
内にパーシステントリ・エキサイティング信号からなる
同定信号を印加する同定信号発生部と、 この同定信号発生部で発生した同定信号を前記サンプル
値PID制御演算部の出力信号に加算して得られる操作信
号および前記プロセスの制御量をサンプリングして得ら
れるプロセス信号を入力してこれらの操作信号とプロセ
ス信号とから前記プロセスのパラメータを同定するパル
ス伝達関数同定部と、 このパルス伝達関数同定部で得られるプロセスのパルス
伝達関数からＳ（ラプラス演算子）領域の伝達関数を演
算する伝達関数演算部と、 この伝達関数演算部で演算された前記Ｓ領域の伝達関数
に基づいて、外乱からプロセス出力までの制御系のＳ領
域の伝達関数を第１の規範モデルのＳ領域の伝達関数と
一致させることにより、外乱に対する制御力を持つよう
に前記サンプル値PID制御演算部で用いる制御定数を演
算するサンプル値制御定数演算部と、 前記サンプル値制御定数演算部で演算された前記制御定
数を入力するとともに、前記目標値からプロセス出力ま
での制御系のＳ領域の伝達関数を第２の規範モデルのＳ
領域の伝達関数と一致させることにより、目標値変化に
対する速応性を持つように前記目標値ディジタルフィル
タで用いる定数を演算するフィルタ定数演算部と、 を具備してなることを特徴とする２自由度サンプル値PI
D制御装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57166041A JPH0666041B2 (ja) | 1982-09-25 | 1982-09-25 | ２自由度サンプル値ｐｉｄ制御装置 |
| US06/503,310 US4539633A (en) | 1982-06-16 | 1983-06-10 | Digital PID process control apparatus |
| DE8383303418T DE3374458D1 (en) | 1982-06-16 | 1983-06-14 | Digital pid process control apparatus |
| EP83303418A EP0097053B1 (en) | 1982-06-16 | 1983-06-14 | Digital pid process control apparatus |
| AU15792/83A AU542451B2 (en) | 1982-06-16 | 1983-06-15 | Digital pid process control |
| CA000430477A CA1211541A (en) | 1982-06-16 | 1983-06-15 | Digital pid process control apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57166041A JPH0666041B2 (ja) | 1982-09-25 | 1982-09-25 | ２自由度サンプル値ｐｉｄ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5955504A JPS5955504A (ja) | 1984-03-30 |
| JPH0666041B2 true JPH0666041B2 (ja) | 1994-08-24 |
Family
ID=15823851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57166041A Expired - Lifetime JPH0666041B2 (ja) | 1982-06-16 | 1982-09-25 | ２自由度サンプル値ｐｉｄ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0666041B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0354602A (ja) * | 1989-07-22 | 1991-03-08 | Nobuo Yamamoto | 制御系の時間差比較２自由度制御方法及び装置 |
| JPH0659112U (ja) * | 1991-03-25 | 1994-08-16 | トキワケミカル工業株式会社 | 自動車用窓硝子の水切り圧接縁材 |
| JP2592262Y2 (ja) * | 1992-04-30 | 1999-03-17 | トキワケミカル工業株式会社 | 自動車用ドアー硝子の水切り圧接縁枠 |
| CN113741276B (zh) * | 2021-09-02 | 2023-01-10 | 华能澜沧江水电股份有限公司 | 水电机组控制中提高模拟量输入可靠性的方法及存储介质 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54116580A (en) * | 1978-03-01 | 1979-09-10 | Toshiba Corp | Process controller |
| JPS5723108A (en) * | 1980-07-18 | 1982-02-06 | Toshiba Corp | Sampled-value pid controller |
-
1982
- 1982-09-25 JP JP57166041A patent/JPH0666041B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5955504A (ja) | 1984-03-30 |
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