控制裝置及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種削減用以兼顧整定時(shí)的控制穩(wěn)定性和過渡時(shí)的控制響應(yīng)性的調(diào)整的工作量的控制裝置以及控制方法。該控制裝置由控制運(yùn)算部(1)、控制運(yùn)算輸出修正部(2)及操作端輸出上下限限制處理部(3)構(gòu)成，控制運(yùn)算部(1)以控制量PV和目標(biāo)值SP為輸入，通過控制運(yùn)算對每一控制周期算出控制運(yùn)算輸出值MV，控制運(yùn)算輸出修正部(2)在控制運(yùn)算輸出值MV在規(guī)定閾值A(chǔ)以上時(shí)，將控制運(yùn)算輸出值MV修正為規(guī)定的操作端輸出上限值H，操作端輸出上下限限制處理部(3)以將從控制運(yùn)算輸出修正部(2)輸出的控制運(yùn)算輸出修正值MV'限制為規(guī)定的操作端輸出下限值L以上、且操作端輸出上限值H以下的值而得的值作為操作端輸出OUT而輸出至控制對象。
【專利說明】
控制裝置及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種溫度控制等通用領(lǐng)域中所利用的控制裝置及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為提高整定時(shí)的控制穩(wěn)定性和過渡時(shí)的控制響應(yīng)性的技術(shù)，有增益調(diào)度(參考專利文獻(xiàn)I)。在對PID控制應(yīng)用增益調(diào)度的情況下，由于要切換比例補(bǔ)償、積分補(bǔ)償、微分補(bǔ)償3種參數(shù)(以下，簡記為PID參數(shù))，因此必須對PID參數(shù)進(jìn)行2組以上的調(diào)整。即，在2組的情況下，必須調(diào)整6參數(shù)。其中，大多僅對比例補(bǔ)償參數(shù)進(jìn)行調(diào)度，在該情況下，對I組PID參數(shù)和所調(diào)度的比例補(bǔ)償參數(shù)共計(jì)4參數(shù)進(jìn)行調(diào)整即可。
[0003]例如以如下方式進(jìn)行對PID控制應(yīng)用增益調(diào)度的情況下的PID參數(shù)的調(diào)整。
[0004](I)利用自整定等公知方法來確定整定時(shí)的PID參數(shù)。此時(shí)，視需要以試錯(cuò)法對PID參數(shù)進(jìn)行微調(diào)。
[0005](II)以(I)的PID參數(shù)為基準(zhǔn)，利用試錯(cuò)法來確定過渡時(shí)響應(yīng)性提高這樣的PID參數(shù)。
[0006](III)根據(jù)對(I)與(II)的結(jié)果進(jìn)行切換或插補(bǔ)的增益調(diào)度控制的響應(yīng)，以試錯(cuò)法進(jìn)行微調(diào)。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)I日本專利特開平8-161004號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的問題
[0011]如上所述，在以往的技術(shù)中，為了實(shí)現(xiàn)用戶所期望的控制響應(yīng)，必須進(jìn)行多個(gè)試錯(cuò)實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致工作量較大。
[0012]擔(dān)憂因進(jìn)行增益調(diào)度控制之類的控制參數(shù)的切換或插補(bǔ)所引起的調(diào)整的工作量而放棄兼顧整定時(shí)的控制穩(wěn)定性和過渡時(shí)的控制響應(yīng)性的情況并不少見。在采用犧牲了控制響應(yīng)性的調(diào)整結(jié)果的情況下，成為控制對象的裝置的單位產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間會延遲，生產(chǎn)性會受損。此外，在采用犧牲了控制穩(wěn)定性的調(diào)整結(jié)果的情況下，由成為控制對象的裝置生產(chǎn)的廣品的品質(zhì)會受損。
[0013]本發(fā)明是為了解決上述問題而成，其目的在于提供一種可削減用以兼顧整定時(shí)的控制穩(wěn)定性和過渡時(shí)的控制響應(yīng)性的調(diào)整的工作量的控制裝置及控制方法。
[0014]解決問題的技術(shù)手段
[0015]本發(fā)明的控制裝置的特征在于，包括:控制運(yùn)算單元，其以控制量和目標(biāo)值為輸入，通過控制運(yùn)算對每一控制周期算出控制運(yùn)算輸出值;控制運(yùn)算輸出修正單元，其在由該控制運(yùn)算單元算出的控制運(yùn)算輸出值在規(guī)定閾值A(chǔ)以上時(shí)，將所述控制運(yùn)算輸出值修正為規(guī)定的操作端輸出上限值；以及操作端輸出上下限限制處理單元，其以將經(jīng)該控制運(yùn)算輸出修正單元修正后的控制運(yùn)算輸出值限制為規(guī)定的操作端輸出下限值以上、且所述操作端輸出上限值以下的值而得的值作為操作端輸出而輸出至控制對象。
[0016]此外，本發(fā)明的控制裝置的特征在于，包括:控制運(yùn)算單元，其以控制量和目標(biāo)值為輸入，通過控制運(yùn)算對每一控制周期算出控制運(yùn)算輸出值;控制運(yùn)算輸出修正單元，其在由該控制運(yùn)算單元算出的控制運(yùn)算輸出值在規(guī)定閾值B以下時(shí)，將所述控制運(yùn)算輸出值修正為規(guī)定的操作端輸出下限值；以及操作端輸出上下限限制處理單元，其以將經(jīng)該控制運(yùn)算輸出修正單元修正后的控制運(yùn)算輸出值限制為所述操作端輸出下限值以上、且規(guī)定的操作端輸出上限值以下的值而得的值作為操作端輸出而輸出至控制對象。
[0017]此外，在本發(fā)明的控制裝置的I構(gòu)成例中，所述閾值A(chǔ)是大于在目標(biāo)值變更后的控制整定時(shí)由所述控制運(yùn)算單元算出的控制運(yùn)算輸出值和在干擾施加后的控制整定時(shí)由所述控制運(yùn)算單元算出的控制運(yùn)算輸出值中的較大一方、且小于所述操作端輸出上限值的值。
[0018]此外，本發(fā)明的控制裝置的I構(gòu)成例的特征在于，還包括時(shí)刻檢測單元，所述時(shí)刻檢測單元根據(jù)與目標(biāo)值變更或干擾施加相對應(yīng)的事件來檢測應(yīng)將閾值A(chǔ)切換為目標(biāo)值變更用閾值A(chǔ)的時(shí)刻和應(yīng)將閾值A(chǔ)切換為干擾施加用閾值A(chǔ)的時(shí)刻，所述閾值A(chǔ)是按目標(biāo)值變更用和干擾施加用來單獨(dú)設(shè)定的，在所述時(shí)刻檢測單元判定為是應(yīng)切換為目標(biāo)值變更用閾值A(chǔ)的時(shí)刻的情況下，所述控制運(yùn)算輸出修正單元將所使用的閾值A(chǔ)切換為目標(biāo)值變更用閾值A(chǔ)，在判定為是應(yīng)切換為干擾施加用閾值A(chǔ)的時(shí)刻的情況下，所述控制運(yùn)算輸出修正單元將所使用的閾值A(chǔ)切換為干擾施加用閾值A(chǔ)，目標(biāo)值變更用閾值A(chǔ)是大于在目標(biāo)值變更后的控制整定時(shí)由所述控制運(yùn)算單元算出的控制運(yùn)算輸出值、且小于所述操作端輸出上限值的值，干擾施加用閾值A(chǔ)是大于在干擾施加后的控制整定時(shí)由所述控制運(yùn)算單元算出的控制運(yùn)算輸出值、且小于所述操作端輸出上限值的值。
[0019]此外，在本發(fā)明的控制裝置的I構(gòu)成例中，所述閾值B是大于所述操作端輸出下限值、且小于在目標(biāo)值變更后的控制整定時(shí)由所述控制運(yùn)算單元算出的控制運(yùn)算輸出值和在干擾施加后的控制整定時(shí)由所述控制運(yùn)算單元算出的控制運(yùn)算輸出值中的較小一方的值。
[0020]此外，本發(fā)明的控制裝置的I構(gòu)成例的特征在于，還包括時(shí)刻檢測單元，所述時(shí)刻檢測單元根據(jù)與目標(biāo)值變更或干擾施加相對應(yīng)的事件來檢測應(yīng)將閾值B切換為目標(biāo)值變更用閾值B的時(shí)刻和應(yīng)將閾值B切換為干擾施加用閾值B的時(shí)刻，所述閾值B是按目標(biāo)值變更用和干擾施加用來單獨(dú)設(shè)定的，在所述時(shí)刻檢測單元判定為是應(yīng)切換為目標(biāo)值變更用閾值B的時(shí)刻的情況下，所述控制運(yùn)算輸出修正單元將所使用的閾值B切換為目標(biāo)值變更用閾值B，在判定為是應(yīng)切換為干擾施加用閾值B的時(shí)刻的情況下，所述控制運(yùn)算輸出修正單元將所使用的閾值B切換為干擾施加用閾值B，目標(biāo)值變更用閾值B是大于所述操作端輸出下限值、且小于在目標(biāo)值變更后的控制整定時(shí)由所述控制運(yùn)算單元算出的控制運(yùn)算輸出值的值，干擾施加用閾值B是大于所述操作端輸出下限值、且小于在干擾施加后的控制整定時(shí)由所述控制運(yùn)算單元算出的控制運(yùn)算輸出值的值。
[0021 ]此外，本發(fā)明的控制方法的特征在于，包括:控制運(yùn)算步驟，以控制量和目標(biāo)值為輸入，通過控制運(yùn)算對每一控制周期算出控制運(yùn)算輸出值;控制運(yùn)算輸出修正步驟，在該控制運(yùn)算步驟中所算出的控制運(yùn)算輸出值在規(guī)定閾值A(chǔ)以上時(shí)，將所述控制運(yùn)算輸出值修正為規(guī)定的操作端輸出上限值；以及操作端輸出上下限限制處理步驟，以將經(jīng)該控制運(yùn)算輸出修正步驟修正后的控制運(yùn)算輸出值限制為規(guī)定的操作端輸出下限值以上、且所述操作端輸出上限值以下的值而得的值作為操作端輸出而輸出至控制對象。
[0022]此外，本發(fā)明的控制方法的特征在于，包括:控制運(yùn)算步驟，以控制量和目標(biāo)值為輸入，通過控制運(yùn)算對每一控制周期算出控制運(yùn)算輸出值;控制運(yùn)算輸出修正步驟，在該控制運(yùn)算步驟中所算出的控制運(yùn)算輸出值在規(guī)定閾值B以下時(shí)，將所述控制運(yùn)算輸出值修正為規(guī)定的操作端輸出下限值；以及操作端輸出上下限限制處理步驟，將經(jīng)該控制運(yùn)算輸出修正步驟修正后的控制運(yùn)算輸出值限制為所述操作端輸出下限值以上、且規(guī)定的操作端輸出上限值以下的值而得的值作為操作端輸出而輸出至控制對象。
[0023]發(fā)明的效果
[0024]根據(jù)本發(fā)明，通過設(shè)置在由控制運(yùn)算單元算出的控制運(yùn)算輸出值在規(guī)定閾值A(chǔ)以上時(shí)將控制運(yùn)算輸出值修正為規(guī)定的操作端輸出上限值的控制運(yùn)算輸出修正單元，使得試錯(cuò)實(shí)驗(yàn)主要需要的是僅閾值A(chǔ)的調(diào)整，因此可削減用以兼顧整定時(shí)的控制穩(wěn)定性和過渡時(shí)的控制響應(yīng)性的調(diào)整的工作量。
[0025]此外，在本發(fā)明中，通過使用不同值作為目標(biāo)值變更用閾值A(chǔ)和干擾施加用閾值A(chǔ)，可在目標(biāo)值變更時(shí)和干擾施加時(shí)進(jìn)一步提高各自的控制響應(yīng)。
[0026]此外，在本發(fā)明中，通過設(shè)置在由控制運(yùn)算單元算出的控制運(yùn)算輸出值在規(guī)定閾值B以下時(shí)將控制運(yùn)算輸出值修正為規(guī)定的操作端輸出下限值的控制運(yùn)算輸出修正單元，使得試錯(cuò)實(shí)驗(yàn)主要需要的是僅閾值B的調(diào)整，因此可削減用以兼顧整定時(shí)的控制穩(wěn)定性和過渡時(shí)的控制響應(yīng)性的調(diào)整的工作量。
[0027]此外，在本發(fā)明中，通過使用不同值作為目標(biāo)值變更用閾值B和干擾施加用閾值B，可在目標(biāo)值變更時(shí)和干擾施加時(shí)進(jìn)一步提高各自的控制響應(yīng)。
【附圖說明】
[0028]圖1為表示目標(biāo)值變更時(shí)的本發(fā)明和以往的控制量的變化以及控制運(yùn)算輸出值的變化的I例的圖。
[0029]圖2為表示干擾施加時(shí)的本發(fā)明和以往的控制量的變化以及控制運(yùn)算輸出值的變化的I例的圖。
[0030]圖3為說明本發(fā)明的控制運(yùn)算輸出值的修正處理的圖。
[0031 ]圖4為表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的控制裝置的構(gòu)成的框圖。
[0032]圖5為表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的控制裝置的動作的流程圖。
[0033]圖6為表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的控制裝置的構(gòu)成的框圖。
[0034]圖7為表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式中的控制響應(yīng)的例子的圖。
[0035]圖8為表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式中的控制響應(yīng)的例子的圖。
[0036]圖9為說明控制運(yùn)算輸出值下降的情況下的修正處理的圖。
[0037]圖10為表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的控制裝置的構(gòu)成的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038][發(fā)明的原理]
[0039]圖1的(A)、圖1的(B)、圖2的(A)、圖2的(B)為說明本發(fā)明的原理的圖，圖1的(A)為表示目標(biāo)值變更時(shí)的本發(fā)明和以往的控制量的變化的I例的圖，圖1的(B)為表示目標(biāo)值變更時(shí)的本發(fā)明和以往的控制運(yùn)算輸出值的變化的I例的圖，圖2的(A)為表示干擾施加時(shí)的本發(fā)明和以往的控制量的變化的I例的圖，圖2的(B)為表示干擾施加時(shí)的本發(fā)明和以往的控制運(yùn)算輸出值的變化的I例的圖。在圖1的(A)、圖1的(B)、圖2的(A)、圖2的⑶中，SP為目標(biāo)值，PVO為應(yīng)用使用單一控制參數(shù)(無增益調(diào)度)的以往的控制裝置的情況下的控制量，PV為應(yīng)用本發(fā)明的控制裝置的情況下的控制量，OUTO為從以往的控制裝置輸出的操作端輸出，OUT為從本發(fā)明的控制裝置輸出的操作端輸出。
[0040]—直以來，在通過PID控制運(yùn)算而算出的控制運(yùn)算輸出值MV大于規(guī)定的操作端輸出上限值H的情況下，要進(jìn)行將控制運(yùn)算輸出值MV限制在操作端輸出上限值H以下而作為操作端輸出OUT加以輸出的上限處理。在圖1的(B)、圖2的(B)中，可知，是以從以往的控制裝置輸出的操作端輸出OUTO不超過操作端輸出上限值H的方式進(jìn)行上限處理。
[0041]在本發(fā)明中，使用該操作端輸出上限值H，在通過PID控制運(yùn)算而算出的控制運(yùn)算輸出值MV在用戶所指定的閾值A(chǔ)以上時(shí)，將控制運(yùn)算輸出值MV修正為操作端輸出上限值H。也就是說，如圖3所示，在通過PID控制運(yùn)算而算出的控制運(yùn)算輸出值MV不到閾值A(chǔ)的情況下，將控制運(yùn)算輸出值MV作為控制運(yùn)算輸出修正值MV ’直接輸出(MV ’ = MV)，但在控制運(yùn)算輸出值MV為閾值A(chǔ)以上的情況下，將操作端輸出上限值H作為控制運(yùn)算輸出修正值MV ’輸出(MV，=H)0
[0042]在期望控制量PV偏離目標(biāo)值SP的過渡時(shí)的控制響應(yīng)性的情況下，由于控制運(yùn)算輸出值MV >閾值A(chǔ)，因此從控制裝置輸出操作端輸出0UT=MV’ =H。也就是說，即便不變更控制參數(shù)(PID控制時(shí)為PID參數(shù))，也會給出圖1的(B)、圖2的(B)中的S所示的部分的操作端輸出。由此，可提高過渡時(shí)的控制響應(yīng)性。用戶在滿足以下條件的范圍內(nèi)指定閾值A(chǔ)即可。
[0043]MV+<A<H...(I)
[0044]式(I)中的MV+為目標(biāo)值變更后的控制整定時(shí)或者干擾施加后的控制整定時(shí)的控制運(yùn)算輸出值MV。再者，若更準(zhǔn)確地加以定義，則式(I)中的MV+為目標(biāo)值變更后的控制整定時(shí)的控制運(yùn)算輸出值MV和干擾施加后的控制整定時(shí)的控制運(yùn)算輸出值MV中的較大一方的值。
[0045]另一方面，在期望控制量PV接近目標(biāo)值SP的整定時(shí)的控制穩(wěn)定性的情況下，控制運(yùn)算輸出值MV〈閾值A(chǔ)，從控制裝置輸出操作端輸出OUT = MV ’ =MV。因而，只要對控制裝置設(shè)定好注重控制穩(wěn)定性而確定的I組控制參數(shù)(PID控制時(shí)為PID參數(shù))，即可實(shí)現(xiàn)控制穩(wěn)定性。
[0046][第I實(shí)施方式]
[0047]下面，參考附圖，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖4為表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的控制裝置的構(gòu)成的框圖。本實(shí)施方式的控制裝置由控制運(yùn)算部1、控制運(yùn)算輸出修正部2及操作端輸出上下限限制處理部3構(gòu)成，所述控制運(yùn)算部I以控制量PV和目標(biāo)值SP為輸入，通過控制運(yùn)算對每一控制周期算出控制運(yùn)算輸出值MV，所述控制運(yùn)算輸出修正部2輸出對控制運(yùn)算輸出值MV進(jìn)行修正而得的控制運(yùn)算輸出修正值MV’，所述操作端輸出上下限限制處理部3執(zhí)行將控制運(yùn)算輸出修正值MV’限制為規(guī)定的操作端輸出下限值L以上、且規(guī)定的操作端輸出上限值H以下的值的上下限限制處理。
[0048]下面，參考圖5，對本實(shí)施方式的控制裝置的動作進(jìn)行說明。圖5為表示控制裝置的動作的流程圖。
[0049]控制量PV由未圖示的測量儀器(例如溫度傳感器)測量并輸入至控制運(yùn)算部1(圖5中的步驟SI)。
[0050]目標(biāo)值SP由控制裝置的用戶設(shè)定并輸入至控制運(yùn)算部1(圖5中的步驟S2)。
[0051 ]控制運(yùn)算部I算出控制運(yùn)算輸出值MV以使控制量PV與目標(biāo)值SP—致(圖5中的步驟S3)。作為反饋控制運(yùn)算算法，有PID13PID控制運(yùn)算為公知技術(shù)，因此省略說明。
[0052]控制運(yùn)算輸出修正部2輸出對控制運(yùn)算輸出值MV進(jìn)行修正而得的控制運(yùn)算輸出修正值MV’(圖5中的步驟S4)。如上所述，在控制運(yùn)算輸出值MV<閾值A(chǔ)的情況下，控制運(yùn)算輸出修正部2輸出控制運(yùn)算輸出修正值MV’ =MV，在控制運(yùn)算輸出值MV >閾值A(chǔ)的情況下，控制運(yùn)算輸出修正部2輸出控制運(yùn)算輸出修正值MV’=H。
[0053]操作端輸出上下限限制處理部3進(jìn)行將從控制運(yùn)算輸出修正部2輸出的控制運(yùn)算輸出修正值MV’限制為操作端輸出下限值L以上、且操作端輸出上限值H以下的值的上下限限制處理(圖5中的步驟S5)。
[0054]IF MV’<L THEN OUT = L...(2)
[0055]IF MV，>H THEN OUT = H...(3)
[0056]也就是說，在從控制運(yùn)算輸出修正部2輸出的控制運(yùn)算輸出修正值MV’大于操作端輸出下限值L且不到操作端輸出上限值H的情況下，操作端輸出上下限限制處理部3將控制運(yùn)算輸出修正值MV ’直接作為操作端輸出OUT而輸出(OUT = MV ’)，但在控制運(yùn)算輸出修正值MV’小于操作端輸出下限值L的情況下，操作端輸出上下限限制處理部3設(shè)定操作端輸出OUT=L，在控制運(yùn)算輸出修正值MV’大于操作端輸出上限值H的情況下，操作端輸出上下限限制處理部3設(shè)定操作端輸出0UT = H。
[0057]繼而，操作端輸出上下限限制處理部3將進(jìn)行上下限限制處理后的操作端輸出OUT輸出至控制對象4(圖5中的步驟S6)。操作端輸出OUT的實(shí)際輸出目標(biāo)為操作加熱器或閥門等的操作器。
[0058]對于每一控制周期重復(fù)執(zhí)行以上那樣的步驟SI?S6的處理直至例如根據(jù)來自用戶的指令而結(jié)束控制為止(圖5中的步驟S7中為是)。
[0059]作為本實(shí)施方式的控制裝置的調(diào)整工序的例子，考慮有如下工序。
[0060](a)利用自整定等公知方法來確定控制整定時(shí)的控制參數(shù)(PID控制時(shí)為PID參數(shù))。此時(shí)，視需要采用試錯(cuò)法以注重整定時(shí)的控制穩(wěn)定性的方式對控制參數(shù)進(jìn)行微調(diào)。[0061 ] (b)接著，以試錯(cuò)法確定閾值A(chǔ)，以成為在過渡時(shí)和整定時(shí)較為理想的控制響應(yīng)。
[0062 ]當(dāng)減小閾值A(chǔ)時(shí)，控制響應(yīng)性會提高，但控制量P V的過調(diào)量會增大。因此，在進(jìn)行(b)調(diào)整時(shí)，用戶操作控制裝置的閾值輸入部(未圖示)，以從操作端輸出上限值H起逐漸接近上述控制運(yùn)算輸出值MV+的方式改變閾值A(chǔ)，并在成為對于用戶而言最優(yōu)選的控制響應(yīng)的時(shí)候結(jié)束調(diào)整即可。
[0063]在本實(shí)施方式中，無須像專利文獻(xiàn)I中所揭示的以往技術(shù)那樣使用多組控制參數(shù)，只要對控制運(yùn)算部I設(shè)定I組控制參數(shù)(PID控制時(shí)為PID參數(shù))即可。作為該控制參數(shù)的調(diào)整方法，利用公知的自整定即可，因此，試錯(cuò)實(shí)驗(yàn)主要需要的是僅閾值A(chǔ)的調(diào)整。由于以與控制運(yùn)算輸出值MV相同的尺度賦予閾值A(chǔ)，因此易于識別調(diào)整值或其效果。因而，與以往相比，本實(shí)施方式可削減用以兼顧整定時(shí)的控制穩(wěn)定性和過渡時(shí)的控制響應(yīng)性的調(diào)整的工作量。此夕卜，根據(jù)圖2的(B)的結(jié)果可知，在本實(shí)施方式中，由于可減小因干擾施加所引起的控制量PV的下降，因此可降低干擾的影響，從而可提高控制響應(yīng)性。
[0064][第2實(shí)施方式]
[0065]接著，對本發(fā)明的第2實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖6為表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的控制裝置的構(gòu)成的框圖，對與圖4相同的構(gòu)成標(biāo)注有同一符號。本實(shí)施方式的控制裝置由控制運(yùn)算部la、控制運(yùn)算輸出修正部2及操作端輸出上下限限制處理部3構(gòu)成。
[0066]在本實(shí)施方式中，控制裝置的處理流程也與第I實(shí)施方式的圖5中說明過的一致。與第I實(shí)施方式的不同點(diǎn)在于，本實(shí)施方式的控制運(yùn)算部為帶防過積分(積分飽和)功能的控制運(yùn)算部la，并且，用戶可指定防過積分功能的上限值A(chǔ)RWH和下限值A(chǔ)RWL。
[0067]—般的控制裝置都搭載有防過積分功能。所謂防過積分功能，是指在控制運(yùn)算部所算出的控制運(yùn)算輸出值MV達(dá)到上限值A(chǔ)RWH或下限值A(chǔ)RWL時(shí)，停止超過上限值A(chǔ)RWH或下限值A(chǔ)RWL的方向的積分動作的功能。由此，可抑制控制運(yùn)算輸出值MV的飽和，從而迅速從控制運(yùn)算輸出值MV的飽和恢復(fù)過來，抑制控制的整定的延遲。
[0068]根據(jù)第I實(shí)施方式，可削減調(diào)整的工作量，但若將第I實(shí)施方式的構(gòu)成應(yīng)用于帶防過積分功能的控制裝置，則存在控制響應(yīng)性降低的情況。
[0069]因此，在本實(shí)施方式中，設(shè)為用戶可指定防過積分功能的上限值A(chǔ)RWH和下限值A(chǔ)RffL，代替以往的ARWH=H、ARWL = L的設(shè)定，由此，可改善控制響應(yīng)性的降低。在進(jìn)行上限值A(chǔ)RWH和下限值A(chǔ)RWL的調(diào)整時(shí)，用戶操作控制裝置的上下限值輸入部(未圖示)來改變上限值A(chǔ)RWH和下限值A(chǔ)RWL，并在成為對于用戶而言最優(yōu)選的控制響應(yīng)的時(shí)候結(jié)束調(diào)整即可。
[0070]圖7的(A)為表示對帶防過積分功能的控制裝置應(yīng)用第I實(shí)施方式的情況下的目標(biāo)值變更時(shí)的控制響應(yīng)的例子的圖，圖7的(B)為表示對帶防過積分功能的控制裝置應(yīng)用第I實(shí)施方式的情況下的干擾施加時(shí)的控制響應(yīng)的例子的圖，圖8的(A)為表示第2實(shí)施方式中的目標(biāo)值變更時(shí)的控制響應(yīng)的例子的圖，圖8的(B)為表示第2實(shí)施方式中的干擾施加時(shí)的控制響應(yīng)的例子的圖。
[0071]在圖7的(A)、圖7的(B)的例子中，設(shè)定ARWH = H=100、ARWL = L = 0。相對于此，在圖8的(A)的例子中，設(shè)定六1^!1=170^1^^ = 0，在圖8的(8)的例子中，設(shè)定41^1=110^1^^ = 1^=0，由此，利用上限值A(chǔ)RWH來防止過積分，因此可延長控制運(yùn)算輸出值MV成為閾值A(chǔ)以上的時(shí)間，從而可加快達(dá)到控制量的目標(biāo)值。如此，在本實(shí)施方式中，通過在第I實(shí)施方式的構(gòu)成中使操作端輸出上下限值(H和L)與防過積分上下限值(ARWH和ARWL)分離，并以成為對于用戶而言最優(yōu)選的控制響應(yīng)的方式調(diào)整ARWH和ARWL，可獲得良好的控制響應(yīng)性。
[0072]再者，在第1、第2實(shí)施方式中，對在控制量PV因操作端輸出OUT上升而上升的控制系統(tǒng)中使控制量PV上升的控制例進(jìn)行了說明。相對于此，在控制量PV因操作端輸出OUT上升而下降的控制系統(tǒng)中的使控制量PV下降的控制中(例如使目標(biāo)值SP上升的變更時(shí)或者控制量PV下降的干擾施加時(shí))，由于控制運(yùn)算部l、la所算出的控制運(yùn)算輸出值MV上升，操作端輸出OUT上升而使控制量PV下降，因此可直接應(yīng)用第1、第2實(shí)施方式。
[0073]此外，在控制量PV因操作端輸出OUT上升而上升的控制系統(tǒng)中的使控制量PV下降的控制中(例如使目標(biāo)值SP下降的變更時(shí)或者控制量PV上升的干擾施加時(shí))、或者控制量PV因操作端輸出OUT上升而下降的控制系統(tǒng)中的使控制量PV上升的控制中(例如使目標(biāo)值SP上升的變更時(shí)或者控制量PV下降的干擾施加時(shí))，由于控制運(yùn)算部1、la所算出的控制運(yùn)算輸出值MV下降，操作端輸出OUT下降，因此使用操作端輸出下限值L代替操作端輸出上限值H。
[0074]在該情況下，在由控制運(yùn)算部l、la算出的控制運(yùn)算輸出值MV在用戶所指定的閾值B以下時(shí)，將控制運(yùn)算輸出值MV修正為操作端輸出下限值L。也就是說，如圖9所示，在控制運(yùn)算輸出值MV大于閾值B的情況下，控制運(yùn)算輸出修正部2將控制運(yùn)算輸出值MV作為控制運(yùn)算輸出修正值MV’直接輸出(MV’=MV)，但在控制運(yùn)算輸出值MV為閾值B以下的情況下，控制運(yùn)算輸出修正部2將操作端輸出下限值L作為控制運(yùn)算輸出修正值MV’輸出(MV’=L)。用戶在滿足如下條件的范圍內(nèi)指定閾值B即可。
[0075]MV+>B>L...(4)
[0076]另外，式(4)中的MV+為目標(biāo)值變更后的控制整定時(shí)的控制運(yùn)算輸出值MV和干擾施加后的控制整定時(shí)的控制運(yùn)算輸出值MV中的較小一方的值。用戶操作控制裝置的閾值輸入部(未圖示)，以從操作端輸出下限值L起逐漸接近控制運(yùn)算輸出值MV+的方式改變閾值B，并在成為對于用戶而言最優(yōu)選的控制響應(yīng)的時(shí)候結(jié)束調(diào)整即可。
[0077]如此，在控制量PV因操作端輸出OUT上升而上升的控制系統(tǒng)中的使控制量PV下降的控制、或者在控制量PV因操作端輸出OUT上升而下降的控制系統(tǒng)中使控制量PV上升的控制中，也可獲得第1、第2實(shí)施方式中所說明的效果。
[0078][第3實(shí)施方式]
[0079]在第1、第2實(shí)施方式中，是假設(shè)使用同一值作為目標(biāo)值變更時(shí)的閾值A(chǔ)和干擾施加時(shí)的閾值A(chǔ)，并使用同一值作為目標(biāo)值變更時(shí)的閾值B和干擾施加時(shí)的閾值B。但在期望在目標(biāo)值變更時(shí)和干擾施加時(shí)進(jìn)一步提高各自的控制響應(yīng)的情況下，使用不同值作為目標(biāo)值變更用閾值A(chǔ)和干擾施加用閾值A(chǔ)，并使用不同值作為目標(biāo)值變更用閾值B和干擾施加用閾值B。在本實(shí)施方式中，對以如此方式切換閾值的情況進(jìn)行說明。
[0080]圖10為表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的控制裝置的構(gòu)成的框圖，對與圖4、圖6相同的構(gòu)成標(biāo)注有同一符號。圖10的控制裝置是在第I實(shí)施方式的控制裝置中加入時(shí)刻檢測部5而成。
[0081 ]時(shí)刻檢測部5檢測應(yīng)將閾值A(chǔ)、B切換為目標(biāo)值變更用閾值A(chǔ)、B的時(shí)刻和應(yīng)將閾值A(chǔ)、B切換為干擾施加用閾值A(chǔ)、B的時(shí)刻。作為時(shí)刻，使用由普通工業(yè)計(jì)量儀器檢測到的事件或警報(bào)等觸發(fā)時(shí)刻。作為例子，考慮有如下例子。
[0082](a)目標(biāo)值SP被變更時(shí)。
[0083](b)從外部設(shè)備接收到通知目標(biāo)值SP的變更的信號時(shí)。
[0084](c)從目標(biāo)值SP被變更起經(jīng)過了指定時(shí)間時(shí)。
[0085](d)盡管目標(biāo)值SP未被變更，但偏差(SP—PV)仍成為了規(guī)定的偏差上限值以上時(shí)。
[0086](e)盡管目標(biāo)值SP未被變更，但偏差(SP—PV)仍成為了規(guī)定的偏差下限值以下時(shí)。
[0087](f)從外部設(shè)備接收到通知干擾施加的信號時(shí)。
[0088]在產(chǎn)生(a)?(C)中的至少I種事件時(shí)，時(shí)刻檢測部5判定為應(yīng)將閾值A(chǔ)、B切換為目標(biāo)值變更用閾值A(chǔ)、B的時(shí)刻，在產(chǎn)生(d)?(f)中的至少I種事件時(shí)，時(shí)刻檢測部5判定為應(yīng)將閾值A(chǔ)、B切換為干擾施加用閾值A(chǔ)、8的時(shí)刻。
[0089]例如，在藥品的制造裝置中，存在藥品制造爐的溫度(控制量PV)被反復(fù)變更的情況。在該情況下，由于預(yù)先知道如何變更目標(biāo)值SP(溫度目標(biāo)值)，因此，外部設(shè)備可在目標(biāo)值SP被變更的時(shí)刻對本實(shí)施方式的控制裝置發(fā)送通知目標(biāo)值SP的變更的信號。
[0090]此外，在目標(biāo)值SP(溫度目標(biāo)值)固定的回焊爐中，存在因定期投入成為焊接對象的印制電路板而導(dǎo)致溫度發(fā)生變動的情況。在該情況下，控制印制電路板的搬送的控制裝置(外部設(shè)備)可在對回焊爐投入印制電路板的時(shí)刻對本實(shí)施方式的控制裝置發(fā)送通知干擾施加的信號。
[0091]另外，時(shí)刻的判定并不限于上述例子。作為其他例子，時(shí)刻檢測部5也可在產(chǎn)生(a)、(b)中的至少I種事件時(shí)判定為應(yīng)將閾值A(chǔ)、B切換為目標(biāo)值變更用閾值A(chǔ)、B的時(shí)刻，并在產(chǎn)生(c)?(f)中的至少I種事件時(shí)判定為應(yīng)將閾值A(chǔ)、B切換為干擾施加用閾值A(chǔ)、B的時(shí)刻。
[0092]在控制運(yùn)算輸出修正部2中單獨(dú)設(shè)定有目標(biāo)值變更用閾值A(chǔ)、干擾施加用閾值A(chǔ)、目標(biāo)值變更用閾值B及干擾施加用閾值B。目標(biāo)值變更用閾值A(chǔ)是大于目標(biāo)值變更后的控制整定時(shí)的控制運(yùn)算輸出值MV、小于操作端輸出上限值H的值，干擾施加用閾值A(chǔ)是大于干擾施加后的控制整定時(shí)的控制運(yùn)算輸出值MV、小于操作端輸出上限值H的值。此外，目標(biāo)值變更用閾值B是大于操作端輸出下限值L、小于目標(biāo)值變更后的控制整定時(shí)的控制運(yùn)算輸出值MV的值，干擾施加用閾值B是大于操作端輸出下限值L、小于干擾施加后的控制整定時(shí)的控制運(yùn)算輸出值MV的值。
[0093]在時(shí)刻檢測部5判定為應(yīng)切換為目標(biāo)值變更用閾值A(chǔ)、B的時(shí)刻的情況下，控制運(yùn)算輸出修正部2將所使用的閾值A(chǔ)、B切換為目標(biāo)值變更用閾值A(chǔ)、B，在時(shí)刻檢測部5判定為應(yīng)切換為干擾施加用閾值A(chǔ)、8的時(shí)刻的情況下，控制運(yùn)算輸出修正部2將所使用的閾值A(chǔ)、B切換為干擾施加用閾值A(chǔ)、B。其他動作與第1、第2實(shí)施方式中說明過的一致。
[0094]另外，像根據(jù)上述說明而明確的那樣，控制運(yùn)算輸出修正部2可進(jìn)行僅使用閾值A(chǔ)的修正，也可進(jìn)行僅使用閾值B的修正，也可進(jìn)行使用閾值A(chǔ)、B兩方的修正。此外，在圖10中，表示的是將閾值的切換應(yīng)用于第I實(shí)施方式的情況，但不言而喻，也可容易地應(yīng)用于第2實(shí)施方式。
[0095]第I?第3實(shí)施方式的控制裝置可通過包括CPU(Central Processing Unit)、存儲裝置及接口的電腦和控制這些硬件資源的程序來實(shí)現(xiàn)。CPU按照存儲裝置中所儲存的程序來執(zhí)行第I?第3實(shí)施方式中所說明的處理。
[0096]工業(yè)上的可利用性
[0097]本發(fā)明可應(yīng)用于溫度控制等通用控制。
[0098]符號說明
[0099]Ula控制運(yùn)算部
[0100]2 控制運(yùn)算輸出修正部
[0101]3 操作端輸出上下限限制處理部
[0102]4 控制對象
[0103]5 時(shí)刻檢測部。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種控制裝置，其特征在于，包括: 控制運(yùn)算單元，其以控制量和目標(biāo)值為輸入，通過控制運(yùn)算對每一控制周期算出控制運(yùn)算輸出值； 控制運(yùn)算輸出修正單元，其在由該控制運(yùn)算單元算出的控制運(yùn)算輸出值在規(guī)定閾值A(chǔ)以上時(shí)，將所述控制運(yùn)算輸出值修正為規(guī)定的操作端輸出上限值;以及 操作端輸出上下限限制處理單元，其以將經(jīng)該控制運(yùn)算輸出修正單元修正后的控制運(yùn)算輸出值限制為規(guī)定的操作端輸出下限值以上、且所述操作端輸出上限值以下的值而得的值作為操作端輸出而輸出至控制對象。2.一種控制裝置，其特征在于，包括: 控制運(yùn)算單元，其以控制量和目標(biāo)值為輸入，通過控制運(yùn)算對每一控制周期算出控制運(yùn)算輸出值； 控制運(yùn)算輸出修正單元，其在由該控制運(yùn)算單元算出的控制運(yùn)算輸出值在規(guī)定閾值B以下時(shí)，將所述控制運(yùn)算輸出值修正為規(guī)定的操作端輸出下限值;以及 操作端輸出上下限限制處理單元，其以將經(jīng)該控制運(yùn)算輸出修正單元修正后的控制運(yùn)算輸出值限制為所述操作端輸出下限值以上、且規(guī)定的操作端輸出上限值以下的值而得的值作為操作端輸出而輸出至控制對象。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于， 所述閾值A(chǔ)是大于在目標(biāo)值變更后的控制整定時(shí)由所述控制運(yùn)算單元算出的控制運(yùn)算輸出值和在干擾施加后的控制整定時(shí)由所述控制運(yùn)算單元算出的控制運(yùn)算輸出值中的較大一方、且小于所述操作端輸出上限值的值。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于，還包括時(shí)刻檢測單元，所述時(shí)刻檢測單元根據(jù)與目標(biāo)值變更或干擾施加相對應(yīng)的事件來檢測應(yīng)將閾值A(chǔ)切換為目標(biāo)值變更用閾值A(chǔ)的時(shí)刻和應(yīng)將閾值A(chǔ)切換為干擾施加用閾值A(chǔ)的時(shí)刻， 所述閾值A(chǔ)是按目標(biāo)值變更用和干擾施加用來單獨(dú)設(shè)定的， 在所述時(shí)刻檢測單元判定為是應(yīng)切換為目標(biāo)值變更用閾值A(chǔ)的時(shí)刻的情況下，所述控制運(yùn)算輸出修正單元將所使用的閾值A(chǔ)切換為目標(biāo)值變更用閾值A(chǔ)，在判定為是應(yīng)切換為干擾施加用閾值A(chǔ)的時(shí)刻的情況下，所述控制運(yùn)算輸出修正單元將所使用的閾值A(chǔ)切換為干擾施加用閾值A(chǔ)， 目標(biāo)值變更用閾值A(chǔ)是大于在目標(biāo)值變更后的控制整定時(shí)由所述控制運(yùn)算單元算出的控制運(yùn)算輸出值、且小于所述操作端輸出上限值的值， 干擾施加用閾值A(chǔ)是大于在干擾施加后的控制整定時(shí)由所述控制運(yùn)算單元算出的控制運(yùn)算輸出值、且小于所述操作端輸出上限值的值。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制裝置，其特征在于， 所述閾值B是大于所述操作端輸出下限值、且小于在目標(biāo)值變更后的控制整定時(shí)由所述控制運(yùn)算單元算出的控制運(yùn)算輸出值和在干擾施加后的控制整定時(shí)由所述控制運(yùn)算單元算出的控制運(yùn)算輸出值中的較小一方的值。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制裝置，其特征在于，還包括時(shí)刻檢測單元，所述時(shí)刻檢測單元根據(jù)與目標(biāo)值變更或干擾施加相對應(yīng)的事件來檢測應(yīng)將閾值B切換為目標(biāo)值變更用閾值B的時(shí)刻和應(yīng)將閾值B切換為干擾施加用閾值B的時(shí)刻， 所述閾值B是按目標(biāo)值變更用和干擾施加用來單獨(dú)設(shè)定的， 在所述時(shí)刻檢測單元判定為是應(yīng)切換為目標(biāo)值變更用閾值B的時(shí)刻的情況下，所述控制運(yùn)算輸出修正單元將所使用的閾值B切換為目標(biāo)值變更用閾值B，在判定為是應(yīng)切換為干擾施加用閾值B的時(shí)刻的情況下，所述控制運(yùn)算輸出修正單元將所使用的閾值B切換為干擾施加用閾值B， 目標(biāo)值變更用閾值B是大于所述操作端輸出下限值、且小于在目標(biāo)值變更后的控制整定時(shí)由所述控制運(yùn)算單元算出的控制運(yùn)算輸出值的值， 干擾施加用閾值B是大于所述操作端輸出下限值、且小于在干擾施加后的控制整定時(shí)由所述控制運(yùn)算單元算出的控制運(yùn)算輸出值的值。7.一種控制方法，其特征在于，包括: 控制運(yùn)算步驟，以控制量和目標(biāo)值為輸入，通過控制運(yùn)算對每一控制周期算出控制運(yùn)算輸出值； 控制運(yùn)算輸出修正步驟，在該控制運(yùn)算步驟中所算出的控制運(yùn)算輸出值在規(guī)定閾值A(chǔ)以上時(shí)，將所述控制運(yùn)算輸出值修正為規(guī)定的操作端輸出上限值;以及 操作端輸出上下限限制處理步驟，以將經(jīng)該控制運(yùn)算輸出修正步驟修正后的控制運(yùn)算輸出值限制為規(guī)定的操作端輸出下限值以上、且所述操作端輸出上限值以下的值而得的值作為操作端輸出而輸出至控制對象。8.一種控制方法，其特征在于，包括: 控制運(yùn)算步驟，以控制量和目標(biāo)值為輸入，通過控制運(yùn)算對每一控制周期算出控制運(yùn)算輸出值； 控制運(yùn)算輸出修正步驟，在該控制運(yùn)算步驟中所算出的控制運(yùn)算輸出值在規(guī)定閾值B以下時(shí)，將所述控制運(yùn)算輸出值修正為規(guī)定的操作端輸出下限值;以及 操作端輸出上下限限制處理步驟，將經(jīng)該控制運(yùn)算輸出修正步驟修正后的控制運(yùn)算輸出值限制為所述操作端輸出下限值以上、且規(guī)定的操作端輸出上限值以下的值而得的值作為操作端輸出而輸出至控制對象。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征在于， 所述閾值A(chǔ)是大于在目標(biāo)值變更后的控制整定時(shí)通過所述控制運(yùn)算步驟而算出的控制運(yùn)算輸出值和在干擾施加后的控制整定時(shí)通過所述控制運(yùn)算步驟而算出的控制運(yùn)算輸出值中的較大一方、且小于所述操作端輸出上限值的值。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征在于，還包括時(shí)刻檢測步驟，所述時(shí)刻檢測步驟根據(jù)與目標(biāo)值變更或干擾施加相對應(yīng)的事件來檢測應(yīng)將閾值A(chǔ)切換為目標(biāo)值變更用閾值A(chǔ)的時(shí)刻和應(yīng)將閾值A(chǔ)切換為干擾施加用閾值A(chǔ)的時(shí)刻， 所述閾值A(chǔ)是按目標(biāo)值變更用和干擾施加用來單獨(dú)設(shè)定的， 所述控制運(yùn)算輸出修正步驟包括如下步驟，即，在所述時(shí)刻檢測步驟中判定為是應(yīng)切換為目標(biāo)值變更用閾值A(chǔ)的時(shí)刻的情況下，將所使用的閾值A(chǔ)切換為目標(biāo)值變更用閾值A(chǔ)，在判定為是應(yīng)切換為干擾施加用閾值A(chǔ)的時(shí)刻的情況下，將所使用的閾值A(chǔ)切換為干擾施加用閾值A(chǔ)， 目標(biāo)值變更用閾值A(chǔ)是大于在目標(biāo)值變更后的控制整定時(shí)通過所述控制運(yùn)算步驟而算出的控制運(yùn)算輸出值、且小于所述操作端輸出上限值的值， 干擾施加用閾值A(chǔ)是大于在干擾施加后的控制整定時(shí)通過所述控制運(yùn)算步驟而算出的控制運(yùn)算輸出值、且小于所述操作端輸出上限值的值。11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制方法，其特征在于， 所述閾值B是大于所述操作端輸出下限值、且小于在目標(biāo)值變更后的控制整定時(shí)通過所述控制運(yùn)算步驟而算出的控制運(yùn)算輸出值和在干擾施加后的控制整定時(shí)通過所述控制運(yùn)算步驟而算出的控制運(yùn)算輸出值中的較小一方的值。12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制方法，其特征在于，還包括時(shí)刻檢測步驟，所述時(shí)刻檢測步驟根據(jù)與目標(biāo)值變更或干擾施加相對應(yīng)的事件來檢測應(yīng)將閾值B切換為目標(biāo)值變更用閾值B的時(shí)刻和應(yīng)將閾值B切換為干擾施加用閾值B的時(shí)刻， 所述閾值B是按目標(biāo)值變更用和干擾施加用來單獨(dú)設(shè)定的， 所述控制運(yùn)算輸出修正步驟包括如下步驟，即，在所述時(shí)刻檢測步驟中判定為是應(yīng)切換為目標(biāo)值變更用閾值B的時(shí)刻的情況下，將所使用的閾值B切換為目標(biāo)值變更用閾值B，在判定為是應(yīng)切換為干擾施加用閾值B的時(shí)刻的情況下，將所使用的閾值B切換為干擾施加用閾值B， 目標(biāo)值變更用閾值B是大于所述操作端輸出下限值、且小于在目標(biāo)值變更后的控制整定時(shí)通過所述控制運(yùn)算步驟而算出的控制運(yùn)算輸出值的值， 干擾施加用閾值B是大于所述操作端輸出下限值、且小于在干擾施加后的控制整定時(shí)通過所述控制運(yùn)算步驟而算出的控制運(yùn)算輸出值的值。
【文檔編號】G05B13/04GK106019934SQ201610178736
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月25日
【發(fā)明人】本橋勇人, 菅原文仁, 高木亨
【申請人】阿自倍爾株式會社