JP2020021299A - Control apparatus and control method - Google Patents
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Abstract
【課題】フィードフォワード開始タイミングを適切に調整するための支援を実現する。【解決手段】制御装置は、設定値SPと制御量PVを入力として操作量MVを算出する操作量算出部1と、操作量加算値FF_Pを取得したときから時間TH1が経過した後に、操作量加算値FF_Pに近づいた後にゼロ値へ収束する操作量加算量MV_Pを算出する加算量算出部4と、操作量加算量MV_Pを操作量MVに加算する操作量変更部6と、操作量加算量MV_Pの出力の結果として、制御量PVの下降が現れる前に制御量PVの上昇幅が規定値を超えた場合に操作量加算量MV_Pの出力開始タイミングが早いと判断する判断部9と、操作量加算量MV_Pの出力の結果として、制御量PVの上昇が現れる前に制御量PVの下降幅が規定値を超えた場合に操作量加算量MV_Pの出力開始タイミングが遅いと判断する判断部10を備える。【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To realize support for appropriately adjusting a feed forward start timing. SOLUTION: A control device has an operation amount calculation unit 1 for calculating an operation amount MV by inputting a set value SP and a control amount PV, and an operation amount after time TH1 has elapsed from the time when the operation amount addition value FF_P is acquired. The operation amount calculation unit 4 that calculates the operation amount addition amount MV_P that converges to the zero value after approaching the addition value FF_P, the operation amount change unit 6 that adds the operation amount addition amount MV_P to the operation amount MV, and the operation amount addition amount. As a result of the output of the MV_P, if the increase width of the control amount PV exceeds the specified value before the decrease of the control amount PV appears, the operation amount addition amount MV_P output start timing is determined to be early, and the operation. Judgment unit 10 for determining that the output start timing of the operation amount addition amount MV_P is late when the decrease width of the control amount PV exceeds the specified value before the increase of the control amount PV appears as a result of the output of the amount addition amount MV_P. To prepare for. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、フィードバックコントローラにフィードフォワード制御を追加適用する技術に係り、特に、オペレータの操作により任意の操作量加算あるいは操作量減算を実行する場合に適した制御装置および制御方法に関するものである。 The present invention relates to a technique for additionally applying feedforward control to a feedback controller, and more particularly to a control device and a control method suitable for executing arbitrary operation amount addition or operation amount subtraction by an operator's operation.
代表的なフィードバック(Feedback)制御であるPID制御に、フィードフォワード(Feedforward)分を加算する方法(以下、フィードフォワード+フィードバック制御とする)が提案されている(特許文献1参照)。 A method of adding feedforward (Feedforward) to PID control, which is a typical feedback control (hereinafter referred to as feedforward + feedback control), has been proposed (see Patent Document 1).
発明者は、このようなフィードフォワード+フィードバック制御を特に図13のような加熱装置に適用する場合において、実用性を向上させるために、フィードフォワード量MV_Pをゼロに漸近的に収束させる形式のフィードフォワード方法(特願2017−233250)を提案した。 The inventor of the present invention has applied a feed-forward + feedback control to a heating apparatus as shown in FIG. 13 in which the feedforward amount MV_P is asymptotically converged to zero in order to improve practicality. A forward method (Japanese Patent Application No. 2017-233250) was proposed.
図13の加熱装置は、処理対象のワークを加熱する熱処理炉100と、電気ヒータ101と、熱処理炉100内の温度を計測する温度センサ102と、熱処理炉100内の温度を制御する温調計103と、電力調整器104と、電力供給回路105と、加熱装置全体を制御するPLC(Programmable Logic Controller)106とから構成される。温調計103は、温度センサ102が計測した温度PV(制御量)が温度設定値SPと一致するように操作量MVを算出する。電力調整器104は、操作量MVに応じた電力を決定し、この決定した電力を電力供給回路105を通じて電気ヒータ101に供給する。 13 includes a heat treatment furnace 100 for heating a workpiece to be processed, an electric heater 101, a temperature sensor 102 for measuring the temperature in the heat treatment furnace 100, and a temperature controller for controlling the temperature in the heat treatment furnace 100. 103, a power regulator 104, a power supply circuit 105, and a PLC (Programmable Logic Controller) 106 for controlling the entire heating device. The temperature controller 103 calculates the manipulated variable MV such that the temperature PV (control amount) measured by the temperature sensor 102 matches the temperature set value SP. The power regulator 104 determines power according to the manipulated variable MV, and supplies the determined power to the electric heater 101 through the power supply circuit 105.
次に、図14の制御系のブロック線図を用いて、発明者が特願2017−233250で提案した技術について説明する。図14のPは制御対象を示している。
操作量算出部1は、設定値SPと制御量PVとを入力として、制御量PVが設定値SPと一致するように、例えば以下の伝達関数式のようなPID制御演算を行って操作量MVを算出する。
MV=(100/Pb){1+(1/Tis)+Tds}(SP−PV)
・・・(1)
Pbは比例帯、Tiは積分時間、Tdは微分時間、sはラプラス演算子である。
Next, a technique proposed by the inventor in Japanese Patent Application No. 2017-233250 will be described using a block diagram of a control system in FIG. P in FIG. 14 indicates a control target.
The operation amount calculation unit 1 receives the set value SP and the control amount PV, and performs a PID control calculation such as the following transfer function equation so that the control amount PV matches the set value SP, and performs the operation amount MV Is calculated.
MV = (100 / Pb) {1+ (1 / Tis) + Tds} (SP-PV)
... (1)
Pb is a proportional band, Ti is an integration time, Td is a differentiation time, and s is a Laplace operator.
加算量算出部4は、操作量MVに対するフィードフォワード分の加算量の目標値である操作量加算値FF_P(FF_P≠0)が入力されると、操作量加算値FF_Pに近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量加算量MV_Pを算出する。具体的には、加算量算出部4は、下記のような伝達関数式で操作量加算量MV_Pを算出する。
MV_P={Kxs/(1+Tfs)2}FF_P ・・・(2)
When the operation amount addition value FF_P (FF_P ≠ 0), which is the target value of the addition amount for feedforward with respect to the operation amount MV, is input, the addition amount calculation unit 4 approaches the operation amount addition value FF_P and then returns to a zero value. And the manipulated variable addition amount MV_P that gradually converges. Specifically, the addition amount calculation unit 4 calculates the operation amount addition amount MV_P using the following transfer function equation.
MV_P = {Kxs / (1 + Tfs) 2 } FF_P (2)
式(2)のTfは、操作量加算量MV_Pを徐々に収束させる時間を規定するパラメータである。Kxはフィードフォワードの大きさを規定するパラメータである。加算量算出部4は、パラメータTfのβ倍の値をKxとすればよい(Kx=βTf、βは例えば2.75)。操作量加算量MV_Pの変化の1例を図15に示す。図15の例では、操作量加算値FF_P=50%、パラメータTf=100sec.としている。 Tf in equation (2) is a parameter that defines the time during which the manipulated variable addition amount MV_P gradually converges. Kx is a parameter that defines the magnitude of the feed forward. The addition amount calculation unit 4 may set a value of β times the parameter Tf to Kx (Kx = βTf, β is, for example, 2.75). FIG. 15 shows an example of a change in the operation amount addition amount MV_P. In the example of FIG. 15, the operation amount addition value FF_P = 50%, the parameter Tf = 100 sec. And
減算量算出部5は、操作量MVに対するフィードフォワード分の減算量の目標値である操作量減算値FF_M(FF_M≠0)が入力されると、操作量減算値FF_Mに近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量減算量MV_Mを算出する。具体的には、減算量算出部5は、下記のような伝達関数式で操作量減算量MV_Mを算出する。
MV_M={Kxs/(1+Tfs)2}FF_M ・・・(3)
When the manipulated variable subtraction value FF_M (FF_M ≠ 0), which is the target value of the subtraction amount for the feedforward with respect to the manipulated variable MV, is input, the subtraction amount calculation unit 5 approaches the manipulated variable subtraction value FF_M and returns to a zero value. The operation amount subtraction amount MV_M that gradually converges is calculated. Specifically, the subtraction amount calculation unit 5 calculates the operation amount subtraction amount MV_M by the following transfer function equation.
MV_M = {Kxs / (1 + Tfs) 2 } FF_M (3)
式(3)のTfは、操作量減算量MV_Mを徐々に収束させる時間を規定するパラメータである。操作量変更部6は、操作量算出部1で算出された操作量MVに、加算量算出部4によって算出された操作量加算量MV_Pを加算し、さらに減算量算出部5によって算出された操作量減算量MV_Mを減算した結果を操作量MV_Fとして算出する。
MV_F=MV+MV_P−MV_M ・・・(4)
Tf in equation (3) is a parameter that defines the time during which the manipulated variable subtraction amount MV_M gradually converges. The operation amount changing unit 6 adds the operation amount addition amount MV_P calculated by the addition amount calculation unit 4 to the operation amount MV calculated by the operation amount calculation unit 1, and further calculates the operation amount calculated by the subtraction amount calculation unit 5. The result obtained by subtracting the amount subtraction amount MV_M is calculated as an operation amount MV_F.
MV_F = MV + MV_P−MV_M (4)
リミット処理部7は、操作量変更部6によって算出された操作量MV_Fを所定の操作量下限値OL以上の値に制限する下限リミット処理と、操作量MV_Fを所定の操作量上限値OH以下の値に制限する上限リミット処理とを行なう。このリミット処理部7でリミット処理された操作量MV_F’が制御対象Pに出力される。 The limit processing unit 7 performs lower limit processing for limiting the operation amount MV_F calculated by the operation amount changing unit 6 to a value equal to or more than a predetermined operation amount lower limit OL, and sets the operation amount MV_F to a value equal to or less than a predetermined operation amount upper limit OH. An upper limit process is performed to limit the value. The manipulated variable MV_F 'subjected to the limit processing by the limit processing unit 7 is output to the control target P.
次に、特許文献1に開示されたフィードフォワード+フィードバック制御の問題点について説明する。温調計のPID演算による操作量出力は、温調計で算出される操作量MVのみにより出力飽和を判断して、積分動作に対するアンチリセットワインドアップの処理が行なわれる。したがって、定常的に残留するフィードフォワード分をフィードバック分(PID演算による操作量MV)に加算したままにしておくと、温調計側では正常に機能しなくなるという課題を解決する必要がある。例えば、出力飽和には十分に余裕のある操作量MV=60%を温調計が出力しているときに、50%のフィードフォワード分が加算されると110%になり、100%を超える出力飽和状態になるが、温調計としてはアンチリセットワインドアップの処理が実行されないという不具合が発生する。 Next, a problem of feedforward + feedback control disclosed in Patent Document 1 will be described. As for the manipulated variable output by the PID calculation of the temperature controller, output saturation is determined only by the manipulated variable MV calculated by the temperature controller, and anti-reset windup processing for the integration operation is performed. Therefore, it is necessary to solve the problem that the temperature controller does not function properly if the feedforward portion that is constantly remaining is added to the feedback portion (the operation amount MV by the PID calculation). For example, when the temperature controller outputs a manipulated variable MV = 60% which has sufficient margin for output saturation, if a 50% feedforward component is added, the output becomes 110%, and the output exceeds 100%. Although it is saturated, a problem occurs that the anti-reset windup process is not executed as a temperature controller.
特許文献1に開示されたフィードフォワード+フィードバック制御では、上記の不具合が発生するが、図14、図15で説明した技術によれば、フィードフォワード分をフィードバック分に徐々に加算するようにしたことにより、PID演算にとっての影響は一時的かつ連続的な発生になるので、上記の不具合の発生を低減することができる。 In the feedforward + feedback control disclosed in Patent Literature 1, the above problem occurs. However, according to the technique described in FIGS. 14 and 15, the feedforward component is gradually added to the feedback component. As a result, the influence on the PID calculation is temporarily and continuously generated, so that the occurrence of the above-described problem can be reduced.
一方で、制御技術の専門家ではない通常のオペレータ(制御技術ユーザ)が、フィードフォワード制御の実行結果を適切に評価できることはほとんどないが、フィードフォワード分を加算する動作を開始するタイミングは、適切に評価しながら調整されなければならない。しかし、このタイミング調整は、操作量加算量MV_Pまたは操作量減算量MV_Mの出力と外乱印加とのタイミングの問題であり、例えば制御対象のむだ時間が微妙に変動しただけでも、フィードフォワード制御の効果が劣化する。
制御技術の専門家ではない通常のオペレータにとって、操作量加算量MV_Pまたは操作量減算量MV_Mの出力開始タイミングを適切に調整して、十分なフィードフォワード制御の効果を得ることは困難であった。
On the other hand, a normal operator (control technology user) who is not an expert in control technology can rarely appropriately evaluate the execution result of the feedforward control, but the timing to start the operation of adding the feedforward control is not appropriate. It must be adjusted while evaluating. However, this timing adjustment is a problem of the timing between the output of the manipulated variable addition amount MV_P or the manipulated variable subtraction amount MV_M and the application of the disturbance. Deteriorates.
It is difficult for a normal operator who is not an expert in control technology to appropriately adjust the output start timing of the manipulated variable addition amount MV_P or the manipulated variable subtraction amount MV_M to obtain a sufficient feedforward control effect.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、汎用フィードバックコントローラ(例えばPID制御の温調計)にフィードフォワード制御を追加適用する場合に、フィードフォワード開始タイミングを適切に調整するための支援が可能な制御装置および制御方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and is intended to appropriately adjust a feedforward start timing when feedforward control is additionally applied to a general-purpose feedback controller (for example, a temperature controller of PID control). It is an object to provide a control device and a control method capable of supporting.
本発明の制御装置は、設定値と制御量とを入力としてPID制御演算により操作量を算出するように構成された操作量算出部と、外乱印加が確定した時点で外部から入力される、前記操作量に対するフィードフォワード分の加算量の目標値である操作量加算値を取得するように構成された加算値取得部と、ゼロ値と異なる前記操作量加算値を取得したときから第1の時間が経過した後に、前記操作量加算値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量加算量を算出するように構成された加算量算出部と、前記操作量算出部によって算出された操作量に、前記加算量算出部によって算出された操作量加算量を加算して操作量を変更するように構成された操作量変更部と、この操作量変更部によって変更された操作量を操作量下限値以上で操作量上限値以下の値に制限するリミット処理を行なうように構成されたリミット処理部と、このリミット処理された操作量を制御対象に出力するように構成された操作量出力部と、外乱印加に対する前記操作量加算量の算出・出力の結果として、前記制御量の下降が現れる前に前記制御量の前記設定値に対する上昇幅が第1の規定値を超えた場合に、前記操作量加算量の出力開始タイミングが早いと判断するように構成された第1の判断部と、外乱印加に対する前記操作量加算量の算出・出力の結果として、前記制御量の上昇が現れる前に前記制御量の前記設定値に対する下降幅が第2の規定値を超えた場合に、前記操作量加算量の出力開始タイミングが遅いと判断するように構成された第2の判断部と、前記第1、第2の判断部の判断結果を提示するように構成された判断結果提示部とを備えることを特徴とするものである。 The control device of the present invention includes an operation amount calculation unit configured to calculate an operation amount by PID control calculation with a set value and a control amount as inputs, and an external input when a disturbance application is determined. An addition value obtaining unit configured to obtain an operation amount addition value that is a target value of the feedforward addition amount with respect to the operation amount; and a first time from when the operation amount addition value that is different from zero is obtained. After an elapse of the operation amount, an addition amount calculation unit configured to calculate an operation amount addition amount that gradually converges to a zero value after approaching the operation amount addition value, and an operation calculated by the operation amount calculation unit An operation amount changing unit configured to add the operation amount addition amount calculated by the addition amount calculation unit to the operation amount to change the operation amount; and an operation amount changed by the operation amount change unit. Operate above the lower limit A limit processing unit configured to perform a limit process for limiting the value to a value equal to or less than the amount upper limit value; an operation amount output unit configured to output the limited amount of operation to a control target; As a result of the calculation and output of the manipulated variable addition amount, if the increase in the control amount with respect to the set value exceeds a first specified value before the decrease of the control amount appears, A first determining unit configured to determine that the output start timing is early; and calculating and outputting the operation amount addition amount with respect to disturbance application, as a result of the control amount before the rise of the control amount appears. A second determining unit configured to determine that the output start timing of the manipulated variable addition amount is late when a decrease width with respect to the set value exceeds a second prescribed value; and the first and second determination units. Judgment part judgment result It is characterized in further comprising a configured determination result display portion as presented.
また、本発明の制御装置の1構成例は、前記操作量加算量の算出・出力が行なわれている場合に、前記制御量の前記設定値に対する上昇幅が前記第1の規定値に達した時点から前記制御量が下降に転じるまでの第2の時間を計測し、前記第1の判断部で前記操作量加算量の出力開始タイミングが早いと判断された場合に、前記第1の時間に前記第2の時間を加算して前記第1の時間を更新するように構成された更新部をさらに備えることを特徴とするものである。 Further, in one configuration example of the control device of the present invention, when the calculation and output of the operation amount addition amount are performed, an increasing width of the control amount with respect to the set value has reached the first specified value. A second time from the point in time until the control amount starts to decrease is measured, and when the first determination unit determines that the output start timing of the operation amount addition amount is early, the first time An update unit configured to add the second time and update the first time is further provided.
また、本発明の制御装置は、設定値と制御量とを入力としてPID制御演算により操作量を算出するように構成された操作量算出部と、外乱印加が確定した時点で外部から入力される、前記操作量に対するフィードフォワード分の減算量の目標値である操作量減算値を取得するように構成された減算値取得部と、ゼロ値と異なる前記操作量減算値を取得したときから第1の時間が経過した後に、前記操作量減算値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量減算量を算出するように構成された減算量算出部と、前記操作量算出部によって算出された操作量から、前記減算量算出部によって算出された操作量減算量を減算して操作量を変更するように構成された操作量変更部と、この操作量変更部によって変更された操作量を操作量下限値以上で操作量上限値以下の値に制限するリミット処理を行なうように構成されたリミット処理部と、このリミット処理された操作量を制御対象に出力するように構成された操作量出力部と、外乱印加に対する前記操作量減算量の算出・出力の結果として、前記制御量の上昇が現れる前に前記制御量の前記設定値に対する下降幅が第1の規定値を超えた場合に、前記操作量減算量の出力開始タイミングが早いと判断するように構成された第1の判断部と、外乱印加に対する前記操作量減算量の算出・出力の結果として、前記制御量の下降が現れる前に前記制御量の前記設定値に対する上昇幅が第2の規定値を超えた場合に、前記操作量減算量の出力開始タイミングが遅いと判断するように構成された第2の判断部と、前記第1、第2の判断部の判断結果を提示するように構成された判断結果提示部とを備えることを特徴とするものである。 Further, the control device of the present invention is configured such that an operation amount calculation unit configured to calculate an operation amount by PID control calculation with a set value and a control amount as inputs is input from the outside when the disturbance application is determined. A subtraction value acquisition unit configured to acquire a manipulated variable subtraction value which is a target value of a subtraction amount for feedforward with respect to the manipulation amount, and a first value obtained when the manipulation amount subtraction value different from zero value is acquired. After the time elapses, the subtraction amount calculation unit configured to calculate the operation amount subtraction amount that gradually converges to zero value after approaching the operation amount subtraction value, and the operation amount calculation unit calculates the subtraction amount calculation unit. An operation amount change unit configured to subtract the operation amount subtraction amount calculated by the subtraction amount calculation unit from the operation amount to change the operation amount, and an operation amount changed by the operation amount change unit. MV lower limit A limit processing unit configured to perform limit processing for limiting the operation amount to a value equal to or less than the upper limit of the operation amount, an operation amount output unit configured to output the limited operation amount to a control target, As a result of the calculation and output of the manipulated variable subtraction amount with respect to the application of the disturbance, if the decrease width of the control amount with respect to the set value exceeds a first specified value before the increase of the control amount appears, the manipulated variable A first determination unit configured to determine that the output start timing of the subtraction amount is early; and that the control is performed before a decrease in the control amount appears as a result of calculation and output of the operation amount subtraction amount with respect to disturbance application. A second determining unit configured to determine that the output start timing of the manipulated variable subtraction amount is late when an increasing range of the amount with respect to the set value exceeds a second specified value; Of the second judgment part It is characterized in further comprising a configured judgment result presentation unit to present the cross-sectional results.
また、本発明の制御装置の1構成例は、前記操作量減算量の算出・出力が行なわれている場合に、前記制御量の前記設定値に対する下降幅が前記第1の規定値に達した時点から前記制御量が上昇に転じるまでの第2の時間を計測し、前記第1の判断部で前記操作量減算量の出力開始タイミングが早いと判断された場合に、前記第1の時間に前記第2の時間を加算して前記第1の時間を更新するように構成された更新部をさらに備えることを特徴とするものである。 Further, in one configuration example of the control device of the present invention, when the calculation and output of the manipulated variable subtraction amount are being performed, a decrease width of the control amount with respect to the set value has reached the first specified value. A second time from the point in time until the control amount starts to increase is measured, and when the first determination unit determines that the output start timing of the operation amount subtraction amount is early, the first time is set to the first time. An update unit configured to add the second time and update the first time is further provided.
また、本発明の制御方法は、設定値と制御量とを入力としてPID制御演算により操作量を算出する第1のステップと、外乱印加が確定した時点で外部から入力される、前記操作量に対するフィードフォワード分の加算量の目標値である操作量加算値を取得する第2のステップと、ゼロ値と異なる前記操作量加算値を取得したときから第1の時間が経過した後に、前記操作量加算値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量加算量を算出する第3のステップと、前記第1のステップで算出した操作量に、前記第3のステップで算出した操作量加算量を加算して操作量を変更する第4のステップと、この第4のステップで変更した操作量を操作量下限値以上で操作量上限値以下の値に制限するリミット処理を行なう第5のステップと、このリミット処理した操作量を制御対象に出力する第6のステップと、外乱印加に対する前記操作量加算量の算出・出力の結果として、前記制御量の下降が現れる前に前記制御量の前記設定値に対する上昇幅が第1の規定値を超えた場合に、前記操作量加算量の出力開始タイミングが早いと判断する第7のステップと、外乱印加に対する前記操作量加算量の算出・出力の結果として、前記制御量の上昇が現れる前に前記制御量の前記設定値に対する下降幅が第2の規定値を超えた場合に、前記操作量加算量の出力開始タイミングが遅いと判断する第8のステップと、前記第7、第8のステップの判断結果を提示する第9のステップとを含むことを特徴とするものである。 Further, the control method of the present invention includes a first step of calculating an operation amount by PID control calculation with a set value and a control amount as inputs, and a step of inputting the operation amount from the outside when the disturbance application is determined. A second step of obtaining an operation amount addition value that is a target value of the addition amount for feedforward, and the operation amount after a first time has elapsed from the acquisition of the operation amount addition value different from zero. A third step of calculating an operation amount addition amount that gradually converges to a zero value after approaching the addition value; and an operation amount addition calculated in the third step to the operation amount calculated in the first step. A fourth step of changing the manipulated variable by adding the manipulated variable and a limit process of restricting the manipulated variable changed in the fourth step to a value equal to or greater than the manipulated variable lower limit and less than or equal to the manipulated variable upper limit. Step and this A sixth step of outputting the manipulated variable subjected to the limit processing to the control target, and calculating and outputting the manipulated variable addition amount with respect to the application of disturbance, as a result of the control amount with respect to the set value before the decrease of the control amount appears. As a result of the seventh step of determining that the output start timing of the manipulated variable addition amount is early when the rise width exceeds the first specified value, and calculating and outputting the manipulated variable addition amount with respect to disturbance application, An eighth step of judging that the output start timing of the manipulated variable addition amount is late if the decrease width of the control amount with respect to the set value exceeds a second specified value before the increase of the control amount appears; , A ninth step of presenting the determination results of the seventh and eighth steps.
また、本発明の制御方法は、設定値と制御量とを入力としてPID制御演算により操作量を算出する第1のステップと、外乱印加が確定した時点で外部から入力される、前記操作量に対するフィードフォワード分の減算量の目標値である操作量減算値を取得する第2のステップと、ゼロ値と異なる前記操作量減算値を取得したときから第1の時間が経過した後に、前記操作量減算値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量減算量を算出する第3のステップと、前記第1のステップで算出した操作量から、前記第3のステップで算出した操作量減算量を減算して操作量を変更する第4のステップと、この第4のステップで変更した操作量を操作量下限値以上で操作量上限値以下の値に制限するリミット処理を行なう第5のステップと、このリミット処理した操作量を制御対象に出力する第6のステップと、外乱印加に対する前記操作量減算量の算出・出力の結果として、前記制御量の上昇が現れる前に前記制御量の前記設定値に対する下降幅が第1の規定値を超えた場合に、前記操作量減算量の出力開始タイミングが早いと判断する第7のステップと、外乱印加に対する前記操作量減算量の算出・出力の結果として、前記制御量の下降が現れる前に前記制御量の前記設定値に対する上昇幅が第2の規定値を超えた場合に、前記操作量減算量の出力開始タイミングが遅いと判断する第8のステップと、前記第7、第8のステップの判断結果を提示する第9のステップとを含むことを特徴とするものである。 Further, the control method of the present invention includes a first step of calculating an operation amount by PID control calculation with a set value and a control amount as inputs, and a step of inputting the operation amount from the outside when the disturbance application is determined. A second step of obtaining a manipulated variable subtraction value that is a target value of the feedforward subtraction quantity, and after the first time elapses from the acquisition of the manipulated variable subtraction value that is different from zero, A third step of calculating an operation amount subtraction amount that gradually converges to a zero value after approaching the subtraction value; and an operation amount subtraction calculated in the third step from the operation amount calculated in the first step. A fourth step of changing the manipulated variable by subtracting the manipulated variable, and a fifth step of performing a limit process for limiting the manipulated variable changed in the fourth step to a value equal to or greater than the manipulated variable lower limit and equal to or less than the manipulated variable upper limit. Steps and A sixth step of outputting the manipulated variable subjected to the limit processing to the control object, and calculating and outputting the manipulated variable subtraction quantity with respect to the application of disturbance, as a result of the control quantity being increased before the control quantity rises. A seventh step of determining that the output start timing of the manipulated variable subtraction amount is early when the decrease width of the manipulated variable exceeds a first specified value, and calculating and outputting the manipulated variable subtraction amount in response to disturbance application. An eighth step of judging that the output start timing of the manipulated variable subtraction amount is late if the increase amount of the control amount relative to the set value exceeds a second specified value before the decrease of the control amount appears. And a ninth step of presenting the judgment results of the seventh and eighth steps.
本発明によれば、加算値取得部と加算量算出部と操作量変更部とを設けることにより、操作量算出部によるフィードバック制御にフィードフォワード制御を追加適用する場合に、フィードバック制御にとっての不具合の発生を低減することができる。さらに、本発明では、操作量加算量の出力開始タイミングが早いか遅いかを判断する第1、第2の判断部を設けることにより、オペレータが操作量加算量の出力開始タイミングを適切に調整するための支援を実現することができる。 According to the present invention, by providing the addition value acquisition unit, the addition amount calculation unit, and the operation amount change unit, when the feedforward control is additionally applied to the feedback control by the operation amount calculation unit, a problem with the feedback control is reduced. Occurrence can be reduced. Furthermore, in the present invention, the operator appropriately adjusts the output start timing of the operation amount addition amount by providing the first and second determination units that determine whether the output start timing of the operation amount addition amount is early or late. Support can be realized.
また、本発明では、更新部を設けることにより、第1の判断部で操作量加算量の出力開始タイミングが早いと判断された場合に、第1の時間を更新して操作量加算量の出力開始タイミングを自動調整することが可能となる。 Further, in the present invention, by providing the update unit, when the first determination unit determines that the output start timing of the operation amount addition amount is early, the first time is updated to output the operation amount addition amount. The start timing can be automatically adjusted.
また、本発明では、減算値取得部と減算量算出部と操作量変更部とを設けることにより、操作量算出部によるフィードバック制御にフィードフォワード制御を追加適用する場合に、フィードバック制御にとっての不具合の発生を低減することができる。さらに、本発明では、操作量減算量の出力開始タイミングが早いか遅いかを判断する第1、第2の判断部を設けることにより、オペレータが操作量減算量の出力開始タイミングを適切に調整するための支援を実現することができる。 Further, in the present invention, by providing the subtraction value acquisition unit, the subtraction amount calculation unit, and the operation amount change unit, when the feedforward control is additionally applied to the feedback control by the operation amount calculation unit, a problem for the feedback control can be prevented. Occurrence can be reduced. Furthermore, in the present invention, the operator appropriately adjusts the output start timing of the operation amount subtraction amount by providing the first and second determination units that determine whether the output start timing of the operation amount subtraction amount is early or late. Support can be realized.
また、本発明では、更新部を設けることにより、第1の判断部で操作量減算量の出力開始タイミングが早いと判断された場合に、第1の時間を更新して操作量減算量の出力開始タイミングを自動調整することが可能となる。 Further, in the present invention, by providing the update unit, when the first determination unit determines that the output start timing of the operation amount subtraction amount is early, the first time is updated to output the operation amount subtraction amount. The start timing can be automatically adjusted.
[発明の原理]
加熱による温度制御系を事例として、本発明の原理について説明する。まず、例えば降温外乱に対する操作量加算量(フィードフォワード量)MV_Pであれば、フィードバック制御のみの操作量MVの上昇量を目安に適正化できるので、このような操作量加算量MV_Pの適正化が予め行なわれていることを前提とするのが合理的である。具体的には、前述の式(2)において、Kx,Tf,FF_Pが適正化されていることを前提とする。
[Principle of the invention]
The principle of the present invention will be described using a temperature control system by heating as an example. First, for example, in the case of the manipulated variable addition amount (feedforward amount) MV_P for the temperature drop disturbance, it is possible to optimize the increase amount of the manipulated variable MV only for the feedback control as a guide. It is reasonable to assume that this has been done in advance. Specifically, it is assumed that Kx, Tf, and FF_P have been optimized in Expression (2).
この前提に立って、降温外乱に対するプラス側の操作量加算量MV_Pであれば、外乱印加による降温が早いか、操作量加算量MV_Pによる昇温が早いかを判断指標として、フィードフォワード開始タイミングの妥当性を判断できる。すなわち、降温外乱に対するプラス側のフィードフォワード制御の結果として、制御対象の温度上昇が先に規定値(例えば整定目標幅)を超える場合には、フィードフォワード開始タイミングが早いと判断できる。反対に温度下降が先に規定値(例えばフィードバック制御のみの場合の温度下降量の半分以上)を超える場合には、フィードフォワード開始タイミングが遅いと判断できる。 Based on this premise, if the operation amount addition amount MV_P is on the plus side with respect to the temperature drop disturbance, the feedforward start timing is determined by using whether the temperature drop due to the disturbance application is fast or the temperature increase due to the operation amount addition amount MV_P is fast. You can judge the validity. That is, if the temperature rise of the control target exceeds the specified value (for example, the settling target width) first as a result of the positive feedforward control with respect to the temperature drop disturbance, it can be determined that the feedforward start timing is early. Conversely, if the temperature drop exceeds a specified value first (for example, half or more of the temperature drop in the case of only feedback control), it can be determined that the feed forward start timing is late.
発明者は、このような判断を応用することで、オペレータがフィードフォワード開始タイミングを適切に調整するための支援を実現できることに想到した。
なお、フィードフォワード開始タイミングが早い場合に限れば、温度上昇が始まった時点から温度下降に転じるまでの時間に基づいて、フィードフォワード開始タイミングを自動調整することも可能である。
The inventor has conceived that by applying such a determination, it is possible for the operator to realize support for appropriately adjusting the feedforward start timing.
In addition, as long as the feed forward start timing is early, the feed forward start timing can be automatically adjusted based on the time from when the temperature rise starts to when the temperature starts to fall.
[実施例]
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図1は本実施例に係る制御装置の構成を示すブロック図である。制御装置は、設定値SPと制御量PVとを入力としてPID制御演算により操作量MVを算出する操作量算出部1と、外乱印加が確定した時点で外部から入力される、操作量MVに対するフィードフォワード分の加算量の目標値である操作量加算値FF_Pを取得するFF加算値取得部2と、外乱印加が確定した時点で外部から入力される、操作量MVに対するフィードフォワード分の減算量の目標値である操作量減算値FF_Mを取得するFF減算値取得部3と、ゼロ値と異なる操作量加算値FF_Pを取得したときに、特定の時間TH1が経過した後に、操作量加算値FF_Pに近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量加算量MV_Pを算出する加算量算出部4と、ゼロ値と異なる操作量減算値FF_Mを取得したときに、特定の時間TH2が経過した後に、操作量減算値FF_Mに近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量減算量MV_Mを算出する減算量算出部5と、加算量算出部4によって操作量加算量MV_Pが算出されたときに、この操作量加算量MV_Pを操作量算出部1によって算出された操作量MVに加算し、減算量算出部5によって操作量減算量MV_Mが算出されたときに、この操作量減算量MV_Mを操作量算出部1によって算出された操作量MVから減算する操作量変更部6と、操作量変更部6で算出された操作量MV_Fを操作量下限値OL以上で操作量上限値OH以下の値に制限するリミット処理を行なうリミット処理部7と、リミット処理された操作量MV_F’を出力する操作量出力部8とを備えている。
[Example]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a control device according to the present embodiment. The control device includes an operation amount calculation unit 1 that calculates an operation amount MV by PID control calculation using the set value SP and the control amount PV as inputs, and a feed for the operation amount MV input from the outside when disturbance is determined. An FF addition value acquisition unit 2 for acquiring an operation amount addition value FF_P that is a target value of the forward amount, and a feedforward subtraction amount for the operation amount MV, which is input from the outside when the disturbance application is determined. When the FF subtraction value acquisition unit 3 that acquires the operation amount subtraction value FF_M that is the target value, and when the operation amount addition value FF_P that is different from the zero value is acquired, the operation amount addition value FF_P When the operation amount calculation unit 4 calculates the operation amount addition amount MV_P that gradually converges to a zero value after approaching, and when the operation amount subtraction value FF_M different from the zero value is acquired, a specific After the time TH2 has elapsed, the subtraction amount calculation unit 5 calculates the operation amount subtraction amount MV_M that gradually converges to a zero value after approaching the operation amount subtraction value FF_M, and the operation amount addition amount MV_P is calculated by the addition amount calculation unit 4. Is calculated, the operation amount addition amount MV_P is added to the operation amount MV calculated by the operation amount calculation unit 1, and when the operation amount subtraction amount MV_M is calculated by the subtraction amount calculation unit 5, this operation amount is calculated. An operation amount changing unit 6 that subtracts the amount subtraction amount MV_M from the operation amount MV calculated by the operation amount calculation unit 1, and an operation amount MV_F calculated by the operation amount changing unit 6 is set to an operation amount lower limit OL or more and an operation amount upper limit. A limit processing unit 7 that performs limit processing for limiting the value to a value equal to or less than the value OH, and an operation amount output unit 8 that outputs the operation amount MV_F ′ subjected to the limit processing are provided.
さらに、制御装置は、フィードフォワード開始タイミングの適正化のための構成として、外乱印加に対する操作量加算量MV_Pの算出・出力の結果として、制御量PVの下降が現れる前に制御量PVの設定値SPに対する上昇幅が規定値U1を超えた場合に、操作量加算量MV_Pの出力開始タイミングが早いと判断する判断部9と、外乱印加に対する操作量加算量MV_Pの算出・出力の結果として、制御量PVの上昇が現れる前に制御量PVの設定値SPに対する下降幅が規定値D1を超えた場合に、操作量加算量MV_Pの出力開始タイミングが遅いと判断する判断部10と、外乱印加に対する操作量減算量MV_Mの算出・出力の結果として、制御量PVの上昇が現れる前に制御量PVの設定値SPに対する下降幅が規定値D2を超えた場合に、操作量減算量MV_Mの出力開始タイミングが早いと判断する判断部11と、外乱印加に対する操作量減算量MV_Mの算出・出力の結果として、制御量PVの下降が現れる前に制御量PVの設定値SPに対する上昇幅が規定値U2を超えた場合に、操作量減算量MV_Mの出力開始タイミングが遅いと判断する判断部12と、判断部9〜12の判断結果を提示する判断結果提示部13と、操作量加算量MV_Pの算出・出力が行なわれている場合に、制御量PVの設定値SPに対する上昇幅が規定値U1に達した時点から制御量PVが下降に転じるまでの時間TD1を計測し、判断部9で操作量加算量MV_Pの出力開始タイミングが早いと判断された場合に、時間TH1に時間TD1を加算して時間TH1を更新する更新部14と、操作量減算量MV_Mの算出・出力が行なわれている場合に、制御量PVの設定値SPに対する下降幅が規定値D2に達した時点から制御量PVが上昇に転じるまでの時間TD2を計測し、判断部11で操作量減算量MV_Mの出力開始タイミングが早いと判断された場合に、時間TH2に時間D2を加算して時間TH2を更新する更新部15とを備えている。 Further, as a configuration for optimizing the feedforward start timing, the control device sets the control value PV before the fall of the control amount PV appears as a result of the calculation and output of the operation amount addition amount MV_P for the disturbance application. When the increase width with respect to SP exceeds the specified value U1, the determination unit 9 determines that the output start timing of the manipulated variable addition amount MV_P is early, and the control is performed as a result of calculating and outputting the manipulated variable addition amount MV_P with respect to disturbance application. When the decrease amount of the control amount PV with respect to the set value SP exceeds the specified value D1 before the increase of the amount PV, the determination unit 10 that determines that the output start timing of the operation amount addition amount MV_P is late, As a result of the calculation and output of the manipulated variable subtraction amount MV_M, before the rise of the control amount PV appears, the decrease width of the control amount PV with respect to the set value SP becomes the specified value D2. In this case, the determination unit 11 determines that the output start timing of the operation amount subtraction amount MV_M is early, and the control amount before the decrease of the control amount PV appears as a result of the calculation and output of the operation amount subtraction amount MV_M in response to disturbance. A judgment unit 12 that judges that the output start timing of the manipulated variable subtraction amount MV_M is late when the increase width of the PV with respect to the set value SP exceeds the specified value U2, and a judgment result that presents the judgment results of the judgment units 9 to 12. When the presentation unit 13 and the calculation and output of the manipulated variable addition amount MV_P are performed, the time from when the increase of the control amount PV to the set value SP reaches the specified value U1 until the control amount PV starts to decrease is reduced. The time TD1 is measured, and when the determination unit 9 determines that the output start timing of the manipulated variable addition amount MV_P is early, the time TD1 is added to the time TH1 to update the time TH1. 14, when the manipulated variable subtraction amount MV_M is calculated and output, the time TD2 from the time when the decrease width of the control amount PV with respect to the set value SP reaches the specified value D2 until the control amount PV starts to increase. And an update unit 15 that updates the time TH2 by adding the time D2 to the time TH2 when the determination unit 11 determines that the output start timing of the manipulated variable subtraction amount MV_M is early.
本実施例においても、制御系のブロック線図は図14と同様である。次に、本実施例の制御装置の制御動作を図2を参照して説明する。
設定値SP(例えば温度設定値)は、制御装置のオペレータなどによって設定され、操作量算出部1に入力される(図2ステップS100)。
制御量PV(例えば温度計測値)は、図示しない計測器(例えば被加熱物の温度を計測する温度センサ)によって計測され、操作量算出部1に入力される(図2ステップS101)。
Also in this embodiment, the block diagram of the control system is the same as that of FIG. Next, a control operation of the control device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
The set value SP (for example, a temperature set value) is set by an operator of the control device or the like, and is input to the manipulated variable calculator 1 (step S100 in FIG. 2).
The control amount PV (for example, a temperature measurement value) is measured by a measuring device (for example, a temperature sensor that measures the temperature of the object to be heated), and is input to the operation amount calculation unit 1 (step S101 in FIG. 2).
操作量算出部1は、設定値SPと制御量PVとを入力として、制御量PVが設定値SPと一致するように、例えば式(1)に示した伝達関数式のようなPID制御演算を行って操作量MVを算出する(図2ステップS102)。 The operation amount calculation unit 1 receives the set value SP and the control amount PV, and performs a PID control operation such as a transfer function expression shown in Expression (1) so that the control amount PV matches the set value SP. Then, the operation amount MV is calculated (step S102 in FIG. 2).
FF加算値取得部2は、外乱印加が確定した時点で外部から入力される、操作量MVに対するフィードフォワード分の加算量の目標値である操作量加算値FF_Pを取得する。外乱印加は、フィードバック制御系の外部における特定の操作に起因して発生するものであれば、その特定の操作が実行された時点が、外乱印加が確定した時点になる。このとき、外乱印加が確定した時点でフィードバック制御系に即座に外乱の影響が現れるとは限らない。 The FF addition value obtaining unit 2 obtains an operation amount addition value FF_P that is input from the outside when the disturbance application is determined and is a target value of an addition amount for feedforward with respect to the operation amount MV. If the disturbance application occurs due to a specific operation outside the feedback control system, the time point at which the specific operation is executed is the time point at which the disturbance application is determined. At this time, the influence of the disturbance does not always appear immediately on the feedback control system when the application of the disturbance is determined.
同様に、FF減算値取得部3は、外乱印加が確定した時点で外部から入力される、操作量MVに対するフィードフォワード分の減算量の目標値である操作量減算値FF_Mを取得する。FF加算値取得部2とFF減算値取得部3とは、予め規定されたタイミングで通信により送られた値を取得したり、オペレータが入力機能を利用して適宜入力した値を取得したり、操作量算出部1に入力される設定値SPの変更に伴い自動生成される値を取得したりすることで、FF_P,FF_Mを取得する。 Similarly, the FF subtraction value acquisition unit 3 acquires an operation amount subtraction value FF_M, which is a target value of a feedforward subtraction amount from the operation amount MV, which is input from the outside when the disturbance application is determined. The FF addition value acquisition unit 2 and the FF subtraction value acquisition unit 3 acquire a value transmitted by communication at a predetermined timing, acquire a value appropriately input by an operator using an input function, FF_P and FF_M are acquired by acquiring values automatically generated in response to a change in the set value SP input to the manipulated variable calculator 1.
つまり、本実施例の制御装置が適用されるシステムにおいて、例えば制御中に想定される外乱を抑制するために、上位装置から制御装置に対して規定のタイミングまたは設定値SPの変更のタイミングで操作量加算値FF_P、操作量減算値FF_Mを自動的に入力したり、制御中にオペレータが操作量加算値FF_P、操作量減算値FF_Mを手動で入力したりすることが考えられる。 That is, in a system to which the control device of the present embodiment is applied, for example, in order to suppress disturbances assumed during control, the host device operates the control device at a specified timing or at a timing of changing the set value SP. It is conceivable that the amount addition value FF_P and the operation amount subtraction value FF_M are automatically input, or the operator manually inputs the operation amount addition value FF_P and the operation amount subtraction value FF_M during control.
また、本実施例では、上記のとおり、式(2)のKx,Tf,FF_Pがフィードバック制御のみの場合の操作量MVの上昇量を目安にして予め適正化されていることを前提とする。同様に、本実施例では、式(3)のKx,Tf,FF_Mがフィードバック制御のみの場合の操作量MVの下降量を目安にして予め適正化されていることを前提とする。 Further, in the present embodiment, as described above, it is assumed that Kx, Tf, and FF_P in Equation (2) are previously optimized using the amount of increase in the manipulated variable MV when only feedback control is performed. Similarly, in the present embodiment, it is assumed that Kx, Tf, and FF_M in Expression (3) are previously optimized using the amount of decrease in the manipulated variable MV when only feedback control is performed.
加算量算出部4は、FF加算値取得部2が、ゼロ値と異なる操作量加算値FF_Pを取得したときから特定の時間TH1以上が経過しているときに(図2ステップS103においてYES)、操作量加算値FF_Pに近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量加算量MV_Pを式(2)により算出する(図2ステップS104)。したがって、特定の時間TH1の設定次第でフィードフォワード開始のタイミングの適否が決まる。 When the FF addition value obtaining unit 2 obtains the operation amount addition value FF_P different from the zero value and the specific time TH1 or more has elapsed (YES in step S103 in FIG. 2), An operation amount addition amount MV_P that gradually converges to a zero value after approaching the operation amount addition value FF_P is calculated by equation (2) (step S104 in FIG. 2). Therefore, the appropriateness of the timing of starting the feed forward is determined depending on the setting of the specific time TH1.
上記のとおり、式(2)のTfは、操作量加算量MV_Pの時間に関するパラメータである。加算量算出部4は、操作量算出部1に設定されているPIDパラメータ、具体的には積分時間Tiのα倍の値をTfとすればよい(Tf=αTi、所定値αは例えばα=0.1〜2.0)。これにより、操作量加算量MV_Pが加算された操作量MVの、フィードフォワード分の変化が、制御の上下動が発生する際の周期と概ね一致するようになる。また、操作量MVにフィードフォワード分が加算された時点からフィードフォワード分が最大変更量に到達するまでの経過時間が、パラメータTfの時間に概ね一致するようになる。 As described above, Tf in Expression (2) is a parameter relating to the time of the manipulated variable addition amount MV_P. The addition amount calculation unit 4 may set the PID parameter set in the operation amount calculation unit 1, specifically, a value of α times the integration time Ti to Tf (Tf = αTi, and the predetermined value α is, for example, α = 0.1-2.0). As a result, the change of the operation amount MV to which the operation amount addition amount MV_P has been added by the amount of the feedforward substantially coincides with the cycle when the vertical movement of the control occurs. Further, the elapsed time from when the feedforward amount is added to the manipulated variable MV to when the feedforward amount reaches the maximum change amount becomes substantially equal to the time of the parameter Tf.
式(2)のKxはフィードフォワードの大きさを規定するパラメータである。加算量算出部4は、パラメータTfのβ倍の値をKxとすればよい(Kx=βTf、所定値βは例えば2.75)。これにより、操作量MVのフィードフォワード分の最大変更量が、操作量加算値FF_Pに概ね一致するようになる。なお、FF加算値取得部2が操作量加算値FF_Pを取得したときから特定の時間TH1が経過するまでの操作量加算量MV_Pの初期値はゼロである。 Kx in equation (2) is a parameter that defines the magnitude of the feedforward. The addition amount calculation unit 4 may set a value of β times the parameter Tf to Kx (Kx = βTf, and the predetermined value β is, for example, 2.75). As a result, the maximum change amount of the operation amount MV corresponding to the feedforward becomes approximately equal to the operation amount addition value FF_P. Note that the initial value of the manipulated variable addition amount MV_P from when the FF addition value acquisition unit 2 acquires the manipulated variable addition value FF_P until the specific time TH1 elapses is zero.
減算量算出部5は、FF減算値取得部3が、ゼロ値と異なる操作量減算値FF_Mを取得したときから特定の時間TH2以上が経過しているときに(図2ステップS105においてYES)、操作量減算値FF_Mに近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量減算量MV_Mを式(3)により算出する(図2ステップS106)。したがって、特定の時間TH2の設定次第でフィードフォワード開始のタイミングの適否が決まる。 When the FF subtraction value acquisition unit 3 acquires the operation amount subtraction value FF_M different from the zero value and the specific time TH2 or more has elapsed (YES in step S105 in FIG. 2), An operation amount subtraction amount MV_M that gradually converges to a zero value after approaching the operation amount subtraction value FF_M is calculated by equation (3) (step S106 in FIG. 2). Therefore, the appropriateness of the feed forward start timing is determined depending on the setting of the specific time TH2.
加算量算出部4と同様に、減算量算出部5は、積分時間Tiのα倍の値をTfとすればよい(Tf=αTi、所定値αは例えば0.1〜2.0)。また、減算量算出部5は、パラメータTfのβ倍の値をKxとすればよい(Kx=βTf、所定値βは例えば2.75)。これにより、操作量MVのフィードフォワード分の最大変更量が、操作量減算値FF_Mに概ね一致するようになる。なお、FF減算値取得部3が操作量減算値FF_Mを取得したときから特定の時間TH2が経過するまでの操作量減算量MV_Mの初期値はゼロである。 Similarly to the addition amount calculation unit 4, the subtraction amount calculation unit 5 may set the value of α times the integration time Ti to Tf (Tf = αTi, and the predetermined value α is, for example, 0.1 to 2.0). Further, the subtraction amount calculation unit 5 may set the value of β times the parameter Tf to Kx (Kx = βTf, and the predetermined value β is, for example, 2.75). As a result, the maximum change amount of the operation amount MV corresponding to the feedforward becomes approximately equal to the operation amount subtraction value FF_M. Note that the initial value of the manipulated variable subtraction amount MV_M from when the FF subtraction value acquisition unit 3 acquires the manipulated variable subtraction value FF_M to when the specific time TH2 has elapsed is zero.
操作量変更部6は、操作量算出部1で算出された操作量MVに、加算量算出部4によって算出された操作量加算量MV_Pを加算し、さらに減算量算出部5によって算出された操作量減算量MV_Mを減算した結果を操作量MV_Fとして算出する(図2ステップS107)。操作量MV_Fの算出式は、式(4)と同じである。 The operation amount changing unit 6 adds the operation amount addition amount MV_P calculated by the addition amount calculation unit 4 to the operation amount MV calculated by the operation amount calculation unit 1, and further calculates the operation amount calculated by the subtraction amount calculation unit 5. The result obtained by subtracting the amount MV_M is calculated as an operation amount MV_F (step S107 in FIG. 2). The equation for calculating the manipulated variable MV_F is the same as equation (4).
リミット処理部7は、操作量変更部6によって算出された操作量MV_Fを所定の操作量下限値OL以上の値に制限する下限リミット処理と、操作量MV_Fを所定の操作量上限値OH以下の値に制限する上限リミット処理とを行なう(図2ステップS108)。
IF MV_F<OL THEN MV_F’=OL ・・・(5)
IF MV_F>OH THEN MV_F’=OH ・・・(6)
つまり、リミット処理部7は、MV_Fが操作量下限値OLより小さい場合、操作量MV_F’=OLとし、操作量MV_Fが操作量上限値OHより大きい場合、操作量MV_F’=OHとする。
The limit processing unit 7 performs lower limit processing for limiting the operation amount MV_F calculated by the operation amount changing unit 6 to a value equal to or more than a predetermined operation amount lower limit OL, and sets the operation amount MV_F to a value equal to or less than a predetermined operation amount upper limit OH. An upper limit process for limiting the value is performed (step S108 in FIG. 2).
IF MV_F <OL THEN MV_F ′ = OL (5)
IF MV_F> OH THEN MV_F ′ = OH (6)
That is, the limit processing unit 7 sets the operation amount MV_F ′ = OL when MV_F is smaller than the operation amount lower limit OL, and sets the operation amount MV_F ′ = OH when the operation amount MV_F is larger than the operation amount upper limit OH.
操作量出力部8は、リミット処理部7でリミット処理された操作量MV_F’を制御対象に出力する(図2ステップS109)。操作量MV_F’の出力先は、ヒータやバルブなどの操作部(不図示)である。ヒータの場合には、操作量MV_F’の実際の出力先は、ヒータに電力を供給する電力調整器(不図示)となる。 The operation amount output unit 8 outputs the operation amount MV_F 'subjected to the limit processing by the limit processing unit 7 to the control target (step S109 in FIG. 2). The output destination of the operation amount MV_F 'is an operation unit (not shown) such as a heater or a valve. In the case of a heater, the actual output destination of the manipulated variable MV_F 'is a power regulator (not shown) that supplies power to the heater.
制御装置は、図2のステップS100〜S109の処理を例えばオペレータの指示によって制御が終了するまで(図2ステップS110においてYES)、制御周期毎に実行する。 The control device executes the processes of steps S100 to S109 of FIG. 2 in each control cycle until the control is terminated by an instruction of an operator (YES in step S110 of FIG. 2).
なお、前述のとおり、操作量加算量MV_Pは操作量加算値FF_Pに近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する値であり、操作量減算量MV_Mは操作量減算値FF_Mに近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する値である。したがって、FF加算値取得部2がゼロ値と異なる操作量加算値FF_Pを取得したときから特定の時間TH1以上が経過した後は常にステップS103において判定YESとなり、加算量算出部4は操作量加算量MV_Pの算出を繰り返し実行する。操作量加算量MV_Pは最終的にゼロ値に収束するので、加算量算出部4は操作量加算量MV_Pがゼロ値になった時点で算出を停止しても構わない。 As described above, the manipulated variable addition amount MV_P is a value that gradually converges to a zero value after approaching the manipulated variable addition value FF_P, and the manipulated variable subtraction amount MV_M is a zero value after approaching the manipulated variable subtraction value FF_M. The value gradually converges to. Therefore, after the specific time TH1 or more has elapsed since the FF addition value acquisition unit 2 acquired the operation amount addition value FF_P different from the zero value, the determination is always YES in step S103, and the addition amount calculation unit 4 performs the operation amount addition The calculation of the amount MV_P is repeatedly executed. Since the manipulated variable addition amount MV_P eventually converges to a zero value, the addition amount calculation unit 4 may stop the calculation when the manipulated variable addition amount MV_P reaches the zero value.
同様に、FF減算値取得部3がゼロ値と異なる操作量減算値FF_Mを取得したときから特定の時間TH2以上が経過した後は常にステップS105において判定YESとなり、減算量算出部5は操作量減算量MV_Mの算出を繰り返し実行する。操作量減算量MV_Mは最終的にゼロ値に収束するので、減算量算出部5は操作量減算量MV_Mがゼロ値になった時点で算出を停止しても構わない。 Similarly, after a specific time TH2 or more has elapsed since the FF subtraction value acquisition unit 3 acquired the operation amount subtraction value FF_M different from the zero value, the determination is always YES in step S105, and the subtraction amount calculation unit 5 determines the operation amount. The calculation of the subtraction amount MV_M is repeatedly executed. Since the manipulated variable subtraction amount MV_M eventually converges to a zero value, the subtraction amount calculation unit 5 may stop the calculation when the manipulated variable subtraction amount MV_M reaches the zero value.
以上の動作は、発明者が特願2017−233250で提案した技術と同等である。次に、本実施例の判断部9〜12と判断結果提示部13と更新部14,15の動作を図3を参照して説明する。 The above operation is equivalent to the technique proposed by the inventor in Japanese Patent Application No. 2017-233250. Next, the operation of the judgment units 9 to 12, the judgment result presentation unit 13, and the update units 14 and 15 of the present embodiment will be described with reference to FIG.
判断部9は、外乱印加に対する操作量加算量MV_Pの算出・出力の結果として、外乱の影響である制御量PVの下降が現れる前に制御量PVの設定値SPに対する上昇幅が規定値U1を超えた(PV>(SP+U1))場合(図3ステップS200においてYES)、操作量加算量MV_Pの出力開始タイミングが早い(外乱の影響である制御量PVの下降が現れるタイミングに対してフィードフォワード開始タイミングが早い)と判断する(図3ステップS201)。規定値U1は、例えば整定目標幅に設定されている。 As a result of the calculation and output of the manipulated variable addition amount MV_P with respect to the application of the disturbance, the determination unit 9 determines that the increase in the control amount PV with respect to the set value SP becomes the specified value U1 before the decrease of the control amount PV, which is the influence of the disturbance, appears. If it exceeds (PV> (SP + U1)) (YES in step S200 in FIG. 3), the output start timing of the manipulated variable addition amount MV_P is early (the feedforward starts with respect to the timing at which the fall of the control amount PV due to the disturbance appears). It is determined that the timing is early (step S201 in FIG. 3). The specified value U1 is set to, for example, a settling target width.
一方、判断部10は、外乱印加に対する操作量加算量MV_Pの算出・出力の結果として、制御量PVの上昇が現れる前に外乱の影響により制御量PVの設定値SPに対する下降幅が規定値D1を超えた(PV<(SP−D1))場合(図3ステップS202においてYES)、操作量加算量MV_Pの出力開始タイミングが遅い(外乱の影響である制御量PVの下降が現れるタイミングに対してフィードフォワード開始タイミングが遅い)と判断する(図3ステップS203)。規定値D1は、例えばフィードフォワード制御を実行せずにフィードバック制御(PID制御)のみで温度制御した場合に、外乱の影響により制御量PVが設定値SPに対して下降するときの想定される下降幅の半分以上の値に設定されている。 On the other hand, as a result of the calculation and output of the manipulated variable addition amount MV_P with respect to the application of the disturbance, before the rise of the control amount PV appears, the determination unit 10 determines that the decrease width of the control amount PV with respect to the set value SP due to the disturbance is the specified value D1. (PV <(SP-D1)) (YES in step S202 in FIG. 3), the output start timing of the manipulated variable addition amount MV_P is late (with respect to the timing at which the fall of the control amount PV due to the disturbance appears). It is determined that the feed forward start timing is late (step S203 in FIG. 3). The specified value D1 is, for example, a lower value assumed when the control amount PV falls with respect to the set value SP due to disturbance when temperature control is performed only by feedback control (PID control) without executing feedforward control. It is set to more than half of the descending width.
外乱印加に対する操作量加算量MV_Pの算出・出力の結果として、制御量PVの設定値SPに対する上昇幅が規定値U1以下(PV≦(SP+U1))、かつ制御量PVの設定値SPに対する下降幅が規定値D1以下(PV≧(SP−D1))の場合、判断部9が、操作量加算量MV_Pの出力開始タイミングが早いと判断せず、判断部10が、操作量加算量MV_Pの出力開始タイミングが遅いと判断しないので、操作量加算量MV_Pの出力開始タイミングが適切という判断結果となる。 As a result of calculation and output of the manipulated variable addition amount MV_P with respect to the application of the disturbance, the increase width of the control amount PV with respect to the set value SP is equal to or less than the specified value U1 (PV ≦ (SP + U1)), and the decrease width of the control amount PV with respect to the set value SP. Is smaller than or equal to the specified value D1 (PV ≧ (SP−D1)), the determination unit 9 does not determine that the output start timing of the manipulated variable addition amount MV_P is early, and the determination unit 10 determines that the output of the manipulated variable addition amount MV_P is Since it is not determined that the start timing is late, it is determined that the output start timing of the manipulated variable addition amount MV_P is appropriate.
判断部11は、外乱印加に対する操作量減算量MV_Mの算出・出力の結果として、外乱の影響である制御量PVの上昇が現れる前に制御量PVの設定値SPに対する下降幅が規定値D2を超えた(PV<(SP−D2))場合(図3ステップS204においてYES)、操作量減算量MV_Mの出力開始タイミングが早い(外乱の影響である制御量PVの上昇が現れるタイミングに対してフィードフォワード開始タイミングが早い)と判断する(図3ステップS205)。規定値D2は、例えば整定目標幅に設定されている。 As a result of calculating and outputting the manipulated variable subtraction amount MV_M with respect to the application of the disturbance, the determination unit 11 determines that the decrease width of the control amount PV with respect to the set value SP is equal to or less than the specified value D2 before the rise of the control amount PV, which is the influence of the disturbance, appears. If it exceeds (PV <(SP-D2)) (YES in step S204 of FIG. 3), the output start timing of the manipulated variable subtraction amount MV_M is early (feeding is performed with respect to the timing at which the rise of the control amount PV due to the disturbance appears). It is determined that the forward start timing is early (step S205 in FIG. 3). The specified value D2 is set to, for example, a settling target width.
判断部12は、外乱印加に対する操作量減算量MV_Mの算出・出力の結果として、制御量PVの下降が現れる前に外乱の影響により制御量PVの設定値SPに対する上昇幅が規定値U2を超えた(PV>(SP+U2))場合(図3ステップS206においてYES)、操作量減算量MV_Mの出力開始タイミングが遅い(外乱の影響である制御量PVの上昇が現れるタイミングに対してフィードフォワード開始タイミングが遅い)と判断する(図3ステップS207)。規定値U2は、例えばフィードフォワード制御を実行せずにフィードバック制御(PID制御)のみで温度制御した場合に、外乱の影響により制御量PVが設定値SPに対して上昇するときの想定される上昇幅の半分以上の値に設定されている。 As a result of the calculation and output of the manipulated variable subtraction amount MV_M with respect to the application of the disturbance, the determination unit 12 determines that the rise of the control amount PV with respect to the set value SP exceeds the specified value U2 due to the influence of the disturbance before the fall of the control amount PV appears. If (PV> (SP + U2)) (YES in step S206 in FIG. 3), the output start timing of the manipulated variable subtraction amount MV_M is late (the feedforward start timing is relative to the timing at which the rise of the control amount PV due to the disturbance appears). Is slow) (step S207 in FIG. 3). The specified value U2 is assumed to increase when the control amount PV increases with respect to the set value SP due to disturbance when, for example, temperature control is performed only by feedback control (PID control) without performing feedforward control. It is set to a value that is at least half the width.
外乱印加に対する操作量減算量MV_Mの算出・出力の結果として、制御量PVの設定値SPに対する下降幅が規定値D2以下(PV≧(SP−D2))、かつ制御量PVの設定値SPに対する上昇幅が規定値U2以下(PV≦(SP+U2))の場合、判断部11が、操作量減算量MV_Mの出力開始タイミングが早いと判断せず、判断部12が、操作量減算量MV_Mの出力開始タイミングが遅いと判断しないので、操作量減算量MV_Mの出力開始タイミングが適切という判断結果となる。 As a result of calculating and outputting the manipulated variable subtraction amount MV_M with respect to the application of the disturbance, the decrease width of the control amount PV with respect to the set value SP is equal to or less than a specified value D2 (PV ≧ (SP−D2)), and the control amount PV is set with respect to the set value SP. When the increase width is equal to or less than the specified value U2 (PV ≦ (SP + U2)), the determination unit 11 does not determine that the output start timing of the operation amount subtraction amount MV_M is early, and the determination unit 12 outputs the operation amount subtraction amount MV_M. Since it is not determined that the start timing is late, the result of the determination is that the output start timing of the manipulated variable subtraction amount MV_M is appropriate.
判断結果提示部13は、オペレータに対して判断部9〜12の判断結果を提示する(図3ステップS208)。提示方法としては、例えば判断部9〜12の判断結果を示す情報をオペレータに対して表示する方法などがある。したがって、判断結果の提示に基づいて、オペレータは、操作量加算量MV_Pの出力開始タイミングを決定するパラメータ(時間TH1)、または操作量減算量MV_Mの出力開始タイミングを決定するパラメータ(時間TH2)をマニュアル調整することができる。 The judgment result presentation unit 13 presents the judgment results of the judgment units 9 to 12 to the operator (Step S208 in FIG. 3). As a presentation method, for example, there is a method of displaying information indicating the determination results of the determination units 9 to 12 to the operator. Therefore, based on the presentation of the determination result, the operator sets a parameter (time TH1) for determining the output start timing of the operation amount addition amount MV_P or a parameter (time TH2) for determining the output start timing of the operation amount subtraction amount MV_M. Can be adjusted manually.
また、以下のようにパラメータをマニュアル調整ではなく、自動で更新してもよい。具体的には、更新部14は、操作量加算量MV_Pの算出・出力が行なわれている場合に、制御量PVの設定値SPに対する上昇幅が規定値U1に達した時点(PV=SP+U1)から制御量PVが下降に転じるまでの時間TD1を計測し(図3ステップS209)、判断部9で操作量加算量MV_Pの出力開始タイミングが早いと判断された場合に(図3ステップS210においてYES)、加算量算出部4に設定されている時間TH1を、TH1+TD1の時間に更新する(図3ステップS211)。 Also, the parameters may be updated automatically instead of manually adjusting as follows. Specifically, when the operation amount addition amount MV_P is calculated and output, the updating unit 14 determines when the increase of the control amount PV with respect to the set value SP reaches the specified value U1 (PV = SP + U1). Is measured (step S209 in FIG. 3) until the control amount PV starts to decrease (step S209 in FIG. 3). When the determination unit 9 determines that the output start timing of the manipulated variable addition amount MV_P is early (YES in step S210 in FIG. 3). ), The time TH1 set in the addition amount calculation section 4 is updated to the time of TH1 + TD1 (step S211 in FIG. 3).
更新部15は、操作量減算量MV_Mの算出・出力が行なわれている場合に、制御量PVの設定値SPに対する下降幅が規定値D2に達した時点(PV=SP−D2)から制御量PVが上昇に転じるまでの時間TD2を計測し(図3ステップS212)、判断部11で操作量減算量MV_Mの出力開始タイミングが早いと判断された場合に(図3ステップS213においてYES)、減算量算出部5に設定されている時間TH2を、TH2+TD2の時間に更新する(図3ステップS214)。 When calculating / outputting the manipulated variable subtraction amount MV_M, the update unit 15 controls the control variable from the time when the decrease width of the control variable PV with respect to the set value SP reaches the specified value D2 (PV = SP−D2). The time TD2 until the PV starts to increase is measured (step S212 in FIG. 3), and when the determination unit 11 determines that the output start timing of the manipulated variable subtraction amount MV_M is early (YES in step S213 in FIG. 3), the subtraction is performed. The time TH2 set in the amount calculation unit 5 is updated to the time TH2 + TD2 (step S214 in FIG. 3).
判断部9〜12と判断結果提示部13と更新部14,15とは、以上のステップS200〜S214の処理を、FF加算値取得部2によって操作量加算値FF_Pが取得され、加算量算出部4によって操作量加算量MV_Pが算出・出力された場合、またはFF減算値取得部3によって操作量減算値FF_Mが取得され、減算量算出部5によって操作量減算量MV_Mが算出・出力された場合に実施する。 The determination units 9 to 12, the determination result presentation unit 13, and the update units 14 and 15 perform the processing of the above steps S 200 to S 214 by acquiring the operation amount addition value FF_P by the FF addition value acquisition unit 2, and 4 when the manipulated variable addition amount MV_P is calculated and output, or when the manipulated variable subtraction value FF_M is acquired by the FF subtraction value acquisition unit 3 and the manipulated variable subtraction amount MV_M is calculated and output by the subtraction amount calculation unit 5. To be implemented.
図4は、本実施例の適用対象となる外乱応答の例を示す図であり、フィードフォワード制御を実行せずにフィードバック制御のみで温度制御した場合の制御量PVと操作量MVの変化の例を示す図である。図4の例は、設定値SP=制御量PV=300℃で整定している状態で降温外乱が発生した場合を示している。規定値U1=20℃と設定され、SP+U1=320℃となっている。また、降温外乱により220℃まで下降するので、制御量PVの設定値SP=300℃に対する下降幅は80℃である。したがって、規定値D1=40℃と設定され、SP−D1=260℃となっている。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a disturbance response to which the present embodiment is applied. An example of a change in the control amount PV and the operation amount MV when temperature control is performed only by feedback control without performing feedforward control. FIG. The example of FIG. 4 shows a case where a temperature drop disturbance occurs in a state where the set value SP is set at the control amount PV = 300 ° C. The specified value U1 is set to 20 ° C., and SP + U1 = 320 ° C. In addition, since the temperature is lowered to 220 ° C. due to the temperature lowering disturbance, the range of decrease with respect to the set value SP of the controlled variable PV = 300 ° C. is 80 ° C. Therefore, the specified value D1 = 40 ° C., and SP-D1 = 260 ° C.
図5は、本実施例においてFF_P=80%,Kx=38.5,Tf=14.0秒として温度制御した場合の制御量PVと操作量MVの変化の例を示す図、図6はこの場合の操作量加算量MV_Pの変化を示す図である(操作量減算量MV_Mは0%で固定)。 FIG. 5 is a diagram showing an example of changes in the control amount PV and the operation amount MV when temperature control is performed with FF_P = 80%, Kx = 38.5, and Tf = 14.0 seconds in the present embodiment, and FIG. FIG. 10 is a diagram showing a change in an operation amount addition amount MV_P in the case (the operation amount subtraction amount MV_M is fixed to 0%).
この図5、図6の例では、フィードフォワードの開始タイミングが適切なタイミングに比べて30秒ほど遅いため、制御量PV(温度)の上昇が現れる前に制御量PVの設定値SPに対する下降幅が規定値D1=40℃を超えている。したがって、判断部10は、操作量加算量MV_Pの出力開始タイミングが遅いと判断する。 In the examples of FIGS. 5 and 6, since the start timing of the feed forward is about 30 seconds later than the appropriate timing, the decrease width of the control amount PV with respect to the set value SP before the increase of the control amount PV (temperature) appears. Exceeds the specified value D1 = 40 ° C. Therefore, the determination unit 10 determines that the output start timing of the manipulated variable addition amount MV_P is late.
図7は、本実施例においてFF_P=80%,Kx=38.5,Tf=14.0秒として温度制御した場合の制御量PVと操作量MVの変化の例を示す図、図8はこの場合の操作量加算量MV_Pの変化を示す図である(操作量減算量MV_Mは0%で固定)。 FIG. 7 is a diagram showing an example of changes in the control amount PV and the operation amount MV when temperature control is performed with FF_P = 80%, Kx = 38.5, and Tf = 14.0 seconds in the present embodiment, and FIG. FIG. 10 is a diagram showing a change in an operation amount addition amount MV_P in the case (the operation amount subtraction amount MV_M is fixed to 0%).
この図7、図8の例では、フィードフォワードの開始タイミングが適切なタイミングに比べて20秒ほど早いため、制御量PV(温度)の下降が現れる前に制御量PVの設定値SPに対する上昇幅が規定値U1=20℃を超えている。したがって、判断部9は、操作量加算量MV_Pの出力開始タイミングが早いと判断する。また、図7の例では、制御量PVの設定値SPに対する上昇幅が規定値U1=20℃に達した時点から制御量PVが下降に転じるまでの時間TD1が20秒と検出される。これにより、更新部14は、加算量算出部4に設定されている時間TH1を20秒長い時間に更新する。 In the examples of FIGS. 7 and 8, since the start timing of the feed forward is earlier than the appropriate timing by about 20 seconds, the increase amount of the control amount PV with respect to the set value SP before the decrease of the control amount PV (temperature) appears. Exceeds the specified value U1 = 20 ° C. Therefore, the determination unit 9 determines that the output start timing of the manipulated variable addition amount MV_P is early. In addition, in the example of FIG. 7, the time TD1 from the time when the increasing amount of the control amount PV to the set value SP reaches the specified value U1 = 20 ° C. until the control amount PV starts to decrease is detected as 20 seconds. As a result, the updating unit 14 updates the time TH1 set in the addition amount calculating unit 4 to a time longer by 20 seconds.
図9は、本実施例においてFF_P=80%,Kx=38.5,Tf=14.0秒として温度制御した場合の制御量PVと操作量MVの変化の例を示す図、図10はこの場合の操作量加算量MV_Pの変化を示す図である(操作量減算量MV_Mは0%で固定)。 FIG. 9 is a diagram showing an example of changes in the control amount PV and the operation amount MV when temperature control is performed with FF_P = 80%, Kx = 38.5, and Tf = 14.0 seconds in the present embodiment, and FIG. FIG. 10 is a diagram showing a change in an operation amount addition amount MV_P in the case (the operation amount subtraction amount MV_M is fixed to 0%).
この図9、図10の例は、フィードフォワードの開始タイミングが適切な場合を示している。外乱印加によっても、制御量PVは260℃から320℃の範囲内に維持されている。したがって、判断部9は、操作量加算量MV_Pの出力開始タイミングが早いと判断せず、判断部10は、操作量加算量MV_Pの出力開始タイミングが遅いと判断しないことになる。すなわち、操作量加算量MV_Pの出力開始タイミングが適切という判断結果となり、フィードフォワード制御の効果が十分に得られていることが分かる。 9 and 10 show a case where the start timing of feed forward is appropriate. The control amount PV is maintained in the range of 260 ° C. to 320 ° C. even by applying a disturbance. Therefore, the determination unit 9 does not determine that the output start timing of the operation amount addition amount MV_P is early, and the determination unit 10 does not determine that the output start timing of the operation amount addition amount MV_P is late. That is, it is determined that the output start timing of the manipulated variable addition amount MV_P is appropriate, and it can be seen that the effect of the feedforward control is sufficiently obtained.
図11は、判断結果提示部13による表示例を示す図である。この図11の例は、図7,図8の例に対応する表示例である。ただし、この図11の例では、判断結果提示部13は、画面110に、制御量PVの上昇の状態と判断部9の判断結果に加えて、更新部14による更新結果を併せて表示している。 FIG. 11 is a diagram illustrating a display example of the determination result presentation unit 13. The example of FIG. 11 is a display example corresponding to the examples of FIGS. However, in the example of FIG. 11, the determination result presentation unit 13 displays on the screen 110 the update result by the update unit 14 in addition to the state of increase of the control amount PV and the determination result of the determination unit 9. I have.
本実施例で説明した制御装置は、CPU(Central Processing Unit)、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。このコンピュータの構成例を図12に示す。コンピュータは、CPU300と、記憶装置301と、インターフェース装置(以下、I/Fと略する)302とを備えている。I/F302には、例えば温度センサや電力調整器が接続される。このようなコンピュータにおいて、本実施例の制御方法を実現させるためのプログラムは記憶装置301に格納される。CPU300は、記憶装置301に格納されたプログラムに従って本実施例で説明した処理を実行する。 The control device described in the present embodiment can be realized by a computer having a CPU (Central Processing Unit), a storage device, and an interface, and a program that controls these hardware resources. FIG. 12 shows a configuration example of this computer. The computer includes a CPU 300, a storage device 301, and an interface device (hereinafter, abbreviated as I / F) 302. For example, a temperature sensor and a power regulator are connected to the I / F 302. In such a computer, a program for realizing the control method of the present embodiment is stored in the storage device 301. The CPU 300 executes the processing described in the present embodiment according to a program stored in the storage device 301.
本発明は、制御装置に適用することができる。 The present invention can be applied to a control device.
1…操作量算出部、2…FF加算値取得部、3…FF減算値取得部、4…加算量算出部、5…減算量算出部、6…操作量変更部、7…リミット処理部、8…操作量出力部、9〜12…判断部、13…判断結果提示部、14,15…更新部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Operation amount calculation part, 2 ... FF addition value acquisition part, 3 ... FF subtraction value acquisition part, 4 ... Addition amount calculation part, 5 ... Subtraction amount calculation part, 6 ... Operation amount change part, 7 ... Limit processing part, 8: operation amount output unit, 9 to 12: determination unit, 13: determination result presentation unit, 14, 15 ... update unit.
Claims (6)
外乱印加が確定した時点で外部から入力される、前記操作量に対するフィードフォワード分の加算量の目標値である操作量加算値を取得するように構成された加算値取得部と、
ゼロ値と異なる前記操作量加算値を取得したときから第1の時間が経過した後に、前記操作量加算値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量加算量を算出するように構成された加算量算出部と、
前記操作量算出部によって算出された操作量に、前記加算量算出部によって算出された操作量加算量を加算して操作量を変更するように構成された操作量変更部と、
この操作量変更部によって変更された操作量を操作量下限値以上で操作量上限値以下の値に制限するリミット処理を行なうように構成されたリミット処理部と、
このリミット処理された操作量を制御対象に出力するように構成された操作量出力部と、
外乱印加に対する前記操作量加算量の算出・出力の結果として、前記制御量の下降が現れる前に前記制御量の前記設定値に対する上昇幅が第1の規定値を超えた場合に、前記操作量加算量の出力開始タイミングが早いと判断するように構成された第1の判断部と、
外乱印加に対する前記操作量加算量の算出・出力の結果として、前記制御量の上昇が現れる前に前記制御量の前記設定値に対する下降幅が第2の規定値を超えた場合に、前記操作量加算量の出力開始タイミングが遅いと判断するように構成された第2の判断部と、
前記第1、第2の判断部の判断結果を提示するように構成された判断結果提示部とを備えることを特徴とする制御装置。 An operation amount calculation unit configured to calculate an operation amount by PID control calculation using the set value and the control amount as inputs,
An addition value obtaining unit configured to obtain an operation amount addition value that is a target value of an addition amount for feedforward with respect to the operation amount, which is input from the outside when the disturbance application is determined,
After a first time has elapsed from the acquisition of the manipulated variable addition value different from the zero value, a manipulated variable addition amount that gradually converges to a zero value after approaching the manipulated value addition value is calculated. The added amount calculation unit,
An operation amount changing unit configured to change the operation amount by adding the operation amount addition amount calculated by the addition amount calculation unit to the operation amount calculated by the operation amount calculation unit;
A limit processing unit configured to perform a limit process of limiting the operation amount changed by the operation amount changing unit to a value equal to or more than the operation amount lower limit value and equal to or less than the operation amount upper limit value;
An operation amount output unit configured to output the operation amount subjected to the limit processing to a control target;
As a result of the calculation and output of the manipulated variable addition amount with respect to the application of the disturbance, if the increase in the control amount with respect to the set value exceeds a first specified value before the decrease of the control amount appears, the operation amount A first determination unit configured to determine that the output start timing of the addition amount is early;
As a result of the calculation and output of the manipulated variable addition amount with respect to the application of disturbance, when the decrease width of the control amount with respect to the set value exceeds a second specified value before the increase of the control amount, the manipulated variable A second determination unit configured to determine that the output start timing of the addition amount is late;
A control device, comprising: a determination result presentation unit configured to present the determination results of the first and second determination units.
前記操作量加算量の算出・出力が行なわれている場合に、前記制御量の前記設定値に対する上昇幅が前記第1の規定値に達した時点から前記制御量が下降に転じるまでの第2の時間を計測し、前記第1の判断部で前記操作量加算量の出力開始タイミングが早いと判断された場合に、前記第1の時間に前記第2の時間を加算して前記第1の時間を更新するように構成された更新部をさらに備えることを特徴とする制御装置。 The control device according to claim 1,
In a case where the operation amount addition amount is calculated and output, a second period from when the increase amount of the control amount to the set value reaches the first specified value to when the control amount changes to a lower value is set. Is measured, and when the first determination unit determines that the output start timing of the manipulated variable addition amount is early, the second time is added to the first time and the first time is added. A control device, further comprising an updating unit configured to update time.
外乱印加が確定した時点で外部から入力される、前記操作量に対するフィードフォワード分の減算量の目標値である操作量減算値を取得するように構成された減算値取得部と、
ゼロ値と異なる前記操作量減算値を取得したときから第1の時間が経過した後に、前記操作量減算値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量減算量を算出するように構成された減算量算出部と、
前記操作量算出部によって算出された操作量から、前記減算量算出部によって算出された操作量減算量を減算して操作量を変更するように構成された操作量変更部と、
この操作量変更部によって変更された操作量を操作量下限値以上で操作量上限値以下の値に制限するリミット処理を行なうように構成されたリミット処理部と、
このリミット処理された操作量を制御対象に出力するように構成された操作量出力部と、
外乱印加に対する前記操作量減算量の算出・出力の結果として、前記制御量の上昇が現れる前に前記制御量の前記設定値に対する下降幅が第1の規定値を超えた場合に、前記操作量減算量の出力開始タイミングが早いと判断するように構成された第1の判断部と、
外乱印加に対する前記操作量減算量の算出・出力の結果として、前記制御量の下降が現れる前に前記制御量の前記設定値に対する上昇幅が第2の規定値を超えた場合に、前記操作量減算量の出力開始タイミングが遅いと判断するように構成された第2の判断部と、
前記第1、第2の判断部の判断結果を提示するように構成された判断結果提示部とを備えることを特徴とする制御装置。 An operation amount calculation unit configured to calculate an operation amount by PID control calculation using the set value and the control amount as inputs,
A subtraction value acquisition unit configured to acquire an operation amount subtraction value that is a target value of a subtraction amount for feedforward with respect to the operation amount, which is input from the outside when the disturbance application is determined,
After a first time elapses from the time when the manipulated variable subtraction value different from the zero value is obtained, the manipulated variable subtraction amount that gradually converges to the zero value after approaching the manipulated variable subtraction value is calculated. Subtracted amount calculation unit,
An operation amount changing unit configured to change the operation amount by subtracting the operation amount subtraction amount calculated by the subtraction amount calculation unit from the operation amount calculated by the operation amount calculation unit;
A limit processing unit configured to perform a limit process of limiting the operation amount changed by the operation amount changing unit to a value equal to or more than the operation amount lower limit value and equal to or less than the operation amount upper limit value;
An operation amount output unit configured to output the operation amount subjected to the limit processing to a control target;
As a result of the calculation and output of the manipulated variable subtraction amount with respect to the application of the disturbance, if the decrease width of the control amount with respect to the set value exceeds a first specified value before the increase of the control amount appears, the manipulated variable A first determination unit configured to determine that the output start timing of the subtraction amount is early;
As a result of the calculation and output of the manipulated variable subtraction amount with respect to the application of disturbance, if the increase in the control amount with respect to the set value exceeds a second specified value before the control amount falls, the manipulated variable A second determination unit configured to determine that output start timing of the subtraction amount is late;
A control device, comprising: a determination result presentation unit configured to present the determination results of the first and second determination units.
前記操作量減算量の算出・出力が行なわれている場合に、前記制御量の前記設定値に対する下降幅が前記第1の規定値に達した時点から前記制御量が上昇に転じるまでの第2の時間を計測し、前記第1の判断部で前記操作量減算量の出力開始タイミングが早いと判断された場合に、前記第1の時間に前記第2の時間を加算して前記第1の時間を更新するように構成された更新部をさらに備えることを特徴とする制御装置。 The control device according to claim 3,
In a case where the operation amount subtraction amount is calculated and output, a second time from when the decrease width of the control amount to the set value reaches the first specified value to when the control amount starts to increase is increased. Is measured, and when the first determination unit determines that the output start timing of the manipulated variable subtraction amount is early, the second time is added to the first time and the first time is added. A control device, further comprising an updating unit configured to update time.
外乱印加が確定した時点で外部から入力される、前記操作量に対するフィードフォワード分の加算量の目標値である操作量加算値を取得する第2のステップと、
ゼロ値と異なる前記操作量加算値を取得したときから第1の時間が経過した後に、前記操作量加算値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量加算量を算出する第3のステップと、
前記第1のステップで算出した操作量に、前記第3のステップで算出した操作量加算量を加算して操作量を変更する第4のステップと、
この第4のステップで変更した操作量を操作量下限値以上で操作量上限値以下の値に制限するリミット処理を行なう第5のステップと、
このリミット処理した操作量を制御対象に出力する第6のステップと、
外乱印加に対する前記操作量加算量の算出・出力の結果として、前記制御量の下降が現れる前に前記制御量の前記設定値に対する上昇幅が第1の規定値を超えた場合に、前記操作量加算量の出力開始タイミングが早いと判断する第7のステップと、
外乱印加に対する前記操作量加算量の算出・出力の結果として、前記制御量の上昇が現れる前に前記制御量の前記設定値に対する下降幅が第2の規定値を超えた場合に、前記操作量加算量の出力開始タイミングが遅いと判断する第8のステップと、
前記第7、第8のステップの判断結果を提示する第9のステップとを含むことを特徴とする制御方法。 A first step of calculating an operation amount by PID control calculation using the set value and the control amount as inputs,
A second step of acquiring an operation amount addition value that is input from the outside when the disturbance application is determined and is a target value of an addition amount for feedforward with respect to the operation amount;
Calculating a manipulated variable addition amount that gradually converges to a zero value after approaching the manipulated value addition value after a first time has elapsed since the acquisition of the manipulated value addition value different from the zero value; Steps and
A fourth step of changing the operation amount by adding the operation amount addition amount calculated in the third step to the operation amount calculated in the first step;
A fifth step of performing limit processing for limiting the manipulated variable changed in the fourth step to a value equal to or greater than the manipulated variable lower limit and equal to or less than the manipulated variable upper limit;
A sixth step of outputting the operation amount subjected to the limit processing to a control target;
As a result of the calculation and output of the manipulated variable addition amount with respect to the application of the disturbance, if the increase of the control amount with respect to the set value exceeds a first specified value before the decrease of the control amount appears, the manipulated variable A seventh step of determining that the output start timing of the addition amount is early;
As a result of the calculation and output of the manipulated variable addition amount with respect to the application of the disturbance, when the decrease width of the control amount with respect to the set value exceeds a second specified value before the increase of the control amount appears, the manipulated variable An eighth step of determining that the output start timing of the addition amount is late;
A ninth step of presenting the determination results of the seventh and eighth steps.
外乱印加が確定した時点で外部から入力される、前記操作量に対するフィードフォワード分の減算量の目標値である操作量減算値を取得する第2のステップと、
ゼロ値と異なる前記操作量減算値を取得したときから第1の時間が経過した後に、前記操作量減算値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量減算量を算出する第3のステップと、
前記第1のステップで算出した操作量から、前記第3のステップで算出した操作量減算量を減算して操作量を変更する第4のステップと、
この第4のステップで変更した操作量を操作量下限値以上で操作量上限値以下の値に制限するリミット処理を行なう第5のステップと、
このリミット処理した操作量を制御対象に出力する第6のステップと、
外乱印加に対する前記操作量減算量の算出・出力の結果として、前記制御量の上昇が現れる前に前記制御量の前記設定値に対する下降幅が第1の規定値を超えた場合に、前記操作量減算量の出力開始タイミングが早いと判断する第7のステップと、
外乱印加に対する前記操作量減算量の算出・出力の結果として、前記制御量の下降が現れる前に前記制御量の前記設定値に対する上昇幅が第2の規定値を超えた場合に、前記操作量減算量の出力開始タイミングが遅いと判断する第8のステップと、
前記第7、第8のステップの判断結果を提示する第9のステップとを含むことを特徴とする制御方法。 A first step of calculating an operation amount by PID control calculation using the set value and the control amount as inputs,
A second step of obtaining a manipulated variable subtraction value that is a target value of a subtraction amount for feedforward with respect to the manipulated variable, which is input from the outside when the disturbance application is determined,
After a first time elapses from the acquisition of the manipulated variable subtraction value different from the zero value, a third manipulated variable subtraction amount that gradually converges to a zero value after approaching the manipulated variable subtraction value is calculated. Steps and
A fourth step of subtracting the operation amount subtraction amount calculated in the third step from the operation amount calculated in the first step to change the operation amount;
A fifth step of performing limit processing for limiting the manipulated variable changed in the fourth step to a value equal to or greater than the manipulated variable lower limit and equal to or less than the manipulated variable upper limit;
A sixth step of outputting the operation amount subjected to the limit processing to a control target;
As a result of the calculation and output of the manipulated variable subtraction amount with respect to the application of the disturbance, if the decrease width of the control amount with respect to the set value exceeds a first specified value before the increase of the control amount appears, the manipulated variable A seventh step of determining that the output start timing of the subtraction amount is early;
As a result of the calculation and output of the manipulated variable subtraction amount with respect to the application of the disturbance, if the increase of the control amount with respect to the set value exceeds a second specified value before the decrease of the control amount appears, the manipulated variable An eighth step of determining that the output start timing of the subtraction amount is late;
A ninth step of presenting the determination results of the seventh and eighth steps.
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