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JPH05313759A - Temperature controller - Google Patents

Temperature controller

Info

Publication number
JPH05313759A
JPH05313759A JP4114688A JP11468892A JPH05313759A JP H05313759 A JPH05313759 A JP H05313759A JP 4114688 A JP4114688 A JP 4114688A JP 11468892 A JP11468892 A JP 11468892A JP H05313759 A JPH05313759 A JP H05313759A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
heater
control
amount
current value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4114688A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuko Miyazaki
靖子 宮崎
Sakuo Sugawara
作雄 菅原
Takane Suzuki
たかね 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP4114688A priority Critical patent/JPH05313759A/en
Publication of JPH05313759A publication Critical patent/JPH05313759A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Control Of Temperature (AREA)

Abstract

PURPOSE:To evaluate all circumstances by the high-precision and stable control in the thermal manikin controller which simulates the bodily temperature control function of a human body to quantitatively evaluate thermal circumstances. CONSTITUTION:The target temperature inputted by a target temperature input part 1 and the heater temperature detected by a temperature detector 2 are outputted to a current value calculating means 3 and a control constant determining means 4. The control constant determining means 4 determines application of time constant '5' in the case of the temperature difference between the target temperature and the heater temperature within a certain range but determines application of control constant '6' in the case of the temperature difference being outside the certain range. The current value calculating means 3 calculates the extent of the change of a thrown-in current value in accordance with the control constant determined by the control constant determining means 4, the difference between the target temperature and the heater temperature, and the time variation of the temperature and calculates the thrown-in current quantity and outputs it to a heater control part 7. The heater control part 7 controls the current of a heater 8.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、加熱装置の温度制御、
特に人体の体温調節機能を模擬し、温熱環境の定量的評
価をおこなうサーマルマネキンの温度制御に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to temperature control of a heating device,
In particular, the present invention relates to temperature control of a thermal mannequin that simulates the human body temperature regulation function and quantitatively evaluates the thermal environment.

【0002】[0002]

【従来の技術】人間は、体内での産熱量をほどよく外部
環境に逃がし熱平衡を保ち、深部体温をおよそ37℃に
保っている。体温は、体内における産熱量と人体が環境
に放出する放熱量により決定される。環境の温度が低下
すると体からの放熱が増加するので、体温を低下させな
いために体温調節機能が働く。この体温調節機能は、一
般にふるえ、制汗、立毛、血管の収縮などで、この働き
により産熱量を増加させ、あるいは放熱量を減少させ
て、産熱量と放熱量の均衡を保つ。また、環境温度が上
昇すると体からの放熱が減少するので、体温を上昇させ
ないために発汗などの体温調節機能が働き、放熱量を増
加させて産熱量と放熱量の均衡を保つ。サーマルマネキ
ンとは、マネキン内部にヒーターを組入れ、上記ヒータ
ーの投入電流量を制御することによって、人間の熱的機
能を模擬したものである。人体と同様にサーマルマネキ
ンの目標温度を一定に制御するので、環境温度が低下す
るとサーマルマネキンからの放熱量が増加しヒーター近
傍の温度(以下ヒーター近傍の温度は単にヒーター温度
とする)が低下するので、ヒーターの投入電流量が増加
しヒーター温度を一定に保つ。このように、サーマルマ
ネキンは、ヒーターへの投入電流量を制御し、ヒーター
温度を一定に保つことで人間の体温調節機能を模擬して
いる。このサーマルマネキンの利用方法としては、衣服
の熱的快適性の評価や、温熱環境の快適性の評価などが
挙げられる。温熱環境の評価の場合、サーマルマネキン
の皮膚温や投入電流量から、投入電流量が少ないときに
は暑く投入電流量が多いときは寒いというように、人間
の温冷感を定量的に推測できる。そのため、人間の熱的
機能を厳密に模擬することが重要であり、早く目標温度
にすると同時に、ヒーターが目標温度になった後安定し
た制御を行うことが必要である。
2. Description of the Related Art Humans release the amount of heat they produce in the body to the outside environment to maintain thermal equilibrium and maintain the core body temperature at about 37 ° C. Body temperature is determined by the amount of heat produced in the body and the amount of heat released by the human body to the environment. When the environment temperature decreases, the heat radiation from the body increases, so the body temperature control function works in order not to lower the body temperature. This body temperature regulation function generally increases the amount of heat produced or reduces the amount of heat released by vibrating, antiperspiring, standing hair, contracting blood vessels, etc. to maintain the balance between the amount of heat produced and the amount of heat released. Also, when the environmental temperature rises, the heat radiation from the body decreases, so the body temperature regulation function such as perspiration works to prevent the body temperature from rising, and the heat radiation amount is increased to keep the heat production amount and the heat radiation amount in balance. The thermal manikin is a model in which a human thermal function is simulated by incorporating a heater inside the mannequin and controlling the amount of current supplied to the heater. As with the human body, the target temperature of the thermal manikin is controlled to be constant, so when the environmental temperature decreases, the amount of heat released from the thermal mannequin increases and the temperature near the heater (hereinafter the temperature near the heater is simply the heater temperature) decreases. Therefore, the amount of current applied to the heater is increased to keep the heater temperature constant. In this way, the thermal mannequin simulates the human body temperature regulation function by controlling the amount of current applied to the heater and keeping the heater temperature constant. Examples of the method of using the thermal mannequin include evaluation of thermal comfort of clothes and evaluation of comfort in a thermal environment. In the evaluation of the thermal environment, the human thermal sensation can be quantitatively estimated from the skin temperature of the thermal manikin and the amount of applied current, such as that it is hot when the applied current amount is small and cold when the applied current amount is large. Therefore, it is important to strictly simulate the human thermal function, and it is necessary to quickly attain the target temperature and simultaneously perform stable control after the heater reaches the target temperature.

【0003】従来技術の動作について、図11のフロー
チャートで説明する。例えば、ファジィ理論を応用した
制御を例にして説明する。まず、S1で操作者によりサ
ーマルマネキン制御装置がオンされ、S2で目標温度の
設定がされると、S3で温度測定タイミングを待って、
S4でヒーターの温度の検出を行い、S5で目標温度と
ヒーター温度の差dtを算出する。そして、S6で前回
の温度差dtsと今回の温度差dtとの差から時間変化
量Stを算出する。次に、S7で温度差dtと時間変化
量Stからファジィ推論によって投入電流量の変更量を
算出する。この算出結果から、投入電流量をS8で算出
し、S9で算出された電流量で電流制御を行う。そし
て、S10でメモリに温度差dtを前回温度差dtsと
して書き込み、再びS3で測定タイミングを待つ。この
ようにして、目標温度からの偏差とその変化量からサー
マルマネキンへの投入電流量を制御することによって、
サーマルマネキンのヒーター温度が目標温度に等しくな
るように制御される。
The operation of the prior art will be described with reference to the flowchart of FIG. For example, a control to which the fuzzy theory is applied will be described as an example. First, when the operator turns on the thermal mannequin control device in S1 and sets the target temperature in S2, waits for the temperature measurement timing in S3,
The heater temperature is detected in S4, and the difference dt between the target temperature and the heater temperature is calculated in S5. Then, in S6, the time change amount St is calculated from the difference between the previous temperature difference dts and the current temperature difference dt. Next, in S7, the change amount of the applied current amount is calculated from the temperature difference dt and the time change amount St by fuzzy inference. From this calculation result, the amount of applied current is calculated in S8, and the current control is performed with the amount of current calculated in S9. Then, in S10, the temperature difference dt is written in the memory as the previous temperature difference dts, and the measurement timing is waited again in S3. In this way, by controlling the amount of current applied to the thermal manikin from the deviation from the target temperature and its variation,
The heater temperature of the thermal manikin is controlled to be equal to the target temperature.

【0004】次に、図12にファジィルールのイメージ
図を示す。ルールは、ヒーター温度が低く温度変化が小
さいときは電流量を増加させ、ヒーター温度が高くさら
に温度が上昇しているときに電流量を減らすというよう
に、目標温度で安定するように組まれている。温度検出
器により検出されたヒーター温度とサーマルマネキンの
目標温度の差は、その偏差とその時間変化にファジィ化
される。ファジィルール図は、このファジィ化されたメ
ンバーシップ関数から、投入電流量の変更量を推論する
ためのものである。メンバーシップ関数は、通常、適合
度を表すもので1〜0の数値である。図に示すように、
偏差が0[deg]の場合のメンバーシップ関数は、”
なし”(確からしさは1)となる。このとき、偏差の時
間変化が”下降”の時は投入電流量の変更量を”増
加”、”変化なし”の時は”変化なし”、”上昇”の時
は”減少”と推論される。
Next, FIG. 12 shows an image diagram of a fuzzy rule. The rules are designed to stabilize at the target temperature, such as increasing the current amount when the heater temperature is low and the temperature change is small, and decreasing the current amount when the heater temperature is high and the temperature is increasing. There is. The difference between the heater temperature detected by the temperature detector and the target temperature of the thermal manikin is fuzzy in its deviation and its change with time. The fuzzy rule diagram is used to infer the amount of change in the applied current amount from the fuzzy membership function. The membership function usually represents a goodness of fit and is a numerical value of 1 to 0. As shown in the figure,
When the deviation is 0 [deg], the membership function is "
None (probability is 1). At this time, when the time change of the deviation is "decrease", the change amount of the making current amount is "increase", when it is "no change", "no change" and "increase". When it is "," it is inferred to be "decrease."

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来の制御方法では、
ある条件においてメンバーシップ関数のチューニングを
行い、最適な制御が行えるようにしていた。その場合、
例えば偏差のメンバーシップ関数を狭くチューニングす
ると、制御装置をオンしてから投入電流量が最大値で制
御される時間が長くなるので立ち上がりが速くなる。し
かし、チューニングした条件よりも環境温度が高くヒー
ター温度と目標温度の差が小さいときは、ヒーター温度
の上昇が大きく、ファジィルール適用範囲にはいるとき
の偏差の時間変化量も大きい。そのため、ルール適用範
囲に入り投入電流量を減らすように制御されても、オー
バーシュートを起こすことがあった。また、逆に偏差の
メンバーシップ関数を広くチューニングする。その場
合、チューニングした条件よりも環境温度が低くヒータ
ー温度と目標温度の差が大きいときは、制御装置をオン
してから投入電流量が最大値で制御される時間が短くな
るので立ち上がりに時間がかかる。このように、従来の
制御方法では制御定数を一つしか持たなかったので、チ
ューニングした条件では安定した制御が行えるが、チュ
ーニングした条件外で環境評価を行う場合、その時の環
境条件によって制御精度が左右され安定性が悪く最適な
制御を常に行うことは難しかった。そのため、いろいろ
な環境の評価ができず、その時の環境にあったメンバー
シップ関数のチューニングを行わなければならないとい
う課題があった。
SUMMARY OF THE INVENTION In the conventional control method,
The membership function was tuned under certain conditions so that optimum control could be performed. In that case,
For example, if the deviation membership function is narrowly tuned, the rise time becomes faster because the time during which the amount of supplied current is controlled at the maximum value becomes longer after the control device is turned on. However, when the environmental temperature is higher than the tuned condition and the difference between the heater temperature and the target temperature is small, the increase in the heater temperature is large, and the variation with time of the deviation when the fuzzy rule is applied is also large. Therefore, overshoot may occur even if the control is performed so as to reduce the amount of supplied current within the rule application range. On the contrary, the membership function of deviation is tuned widely. In that case, when the environmental temperature is lower than the tuned condition and the difference between the heater temperature and the target temperature is large, the time for controlling the input current amount at the maximum value after turning on the control device becomes short, so it takes time to start up. It takes. In this way, the conventional control method has only one control constant, so stable control can be performed under tuned conditions, but when performing environmental evaluation outside the tuned conditions, the control accuracy will depend on the environmental conditions at that time. It depends on the stability and the stability is poor, and it is difficult to always perform optimal control. Therefore, there is a problem that it is not possible to evaluate various environments and it is necessary to tune the membership function suitable for the environment at that time.

【0006】また、人間の場合には、環境温度が高くて
も発汗などによって放熱量を増加させ体温を一定に保
つ。このとき、体内には基礎代謝量があり産熱量はある
一定値より低くはならない。しかし、サーマルマネキン
の場合、環境温度が高くなっても放熱量を増加すること
ができないので、ヒーター温度を目標温度に保つために
ヒーター投入電流量が減少させるしかなく、人間の基礎
代謝量分を熱的に模擬できなくなる。そのため、環境温
度が高い発汗環境では温熱環境の評価ができないという
課題があった。
Further, in the case of human beings, even if the environmental temperature is high, the amount of heat released is increased by perspiration or the like to keep the body temperature constant. At this time, there is a basal metabolic rate in the body and the calorific value does not fall below a certain value. However, in the case of a thermal mannequin, the amount of heat radiation cannot be increased even if the environmental temperature rises, so the amount of current applied to the heater must be reduced in order to maintain the heater temperature at the target temperature, which reduces the amount of human basic metabolism. It cannot be simulated thermally. Therefore, there is a problem that the thermal environment cannot be evaluated in a sweating environment where the environmental temperature is high.

【0007】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、早く目標温度に到達すると同時
に、精度の高い安定した制御を行う温度制御装置を提供
し、また、環境温度が高い発汗環境でも温熱環境の評価
を行えるようにすることを目的としている。さらに精度
の高い安定した制御を行う温度制御装置は一般の加熱装
置の温度制御装置に適用することも可能である。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and provides a temperature control device that achieves a target temperature quickly and, at the same time, performs stable control with high accuracy. The purpose is to be able to evaluate the thermal environment even in a high sweating environment. The temperature control device for performing highly accurate and stable control can also be applied to the temperature control device of a general heating device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明に係る温度制御
装置は加熱装置に設置されたヒーターと、上記加熱装置
の内部の温度を検出する温度検出器と、この温度検出器
により検出された加熱装置の内部の温度と加熱装置の目
標温度の差の範囲に対して複数の制御定数を規定し、上
記複数の制御定数の内使用する制御定数を決定する制御
定数決定手段と、この制御定数決定手段により決定した
制御定数と加熱装置の目標温度と加熱装置の内部の温度
の差及び上記温度の時間変化量から、加熱装置への投入
電流量を算出する電流値演算手段とを有するものであ
る。
A temperature control device according to the present invention comprises a heater installed in a heating device, a temperature detector for detecting the temperature inside the heating device, and a heating device detected by the temperature detector. Control constant determining means for defining a plurality of control constants for the range of the difference between the internal temperature of the device and the target temperature of the heating device, and determining the control constant to be used among the plurality of control constants, and this control constant determination And a current value calculation means for calculating the amount of current supplied to the heating device from the control constant determined by the means, the difference between the target temperature of the heating device and the temperature inside the heating device, and the amount of time change of the temperature. ..

【0009】また、サーマルマネキンの内部又は皮膚表
面に設置されたサーマルマネキンを加熱するヒーターと
上記ヒーター近傍の温度を検出する温度検出器と、上記
サーマルマネキンの目標温度と上記温度検出器が検出し
たヒーター近傍の温度の差及び上記温度の時間変化量か
ら、サーマルマネキンへの投入電流量を算出する電流値
演算手段と上記電流値演算手段の出力が予め設定されて
いる基本電流値より小さい時はこの基本電流値をサーマ
ルマネキンへの投入電流量とし、基本電流値より大きい
ときは電流値演算結果をサーマルマネキンへの投入電流
量とする電流値決定手段を有するものである。
Further, a heater for heating the thermal manikin installed inside the thermal manikin or on the surface of the skin, a temperature detector for detecting the temperature in the vicinity of the heater, a target temperature of the thermal mannequin and the temperature detector detect the temperature. When the output of the current value calculation means for calculating the amount of current applied to the thermal manikin and the output of the current value calculation means from the difference in temperature near the heater and the amount of time change of the temperature are smaller than the preset basic current value, This basic current value is used as the amount of current supplied to the thermal mannequin, and when the value is larger than the basic current value, the current value calculation means is used as the amount of current supplied to the thermal mannequin.

【0010】[0010]

【作用】この発明における温度制御装置は、加熱装置に
設置されたヒーターと、上記ヒーターの温度を検出する
温度検出器と、この温度検出器からの出力であるヒータ
ー温度と加熱装置の目標温度の差がある一定範囲の時に
はヒーター温度が加熱装置の目標温度上で精度よく安定
するように制御する制御定数と、ヒーター温度と目標温
度の差がある一定範囲以外の時には上記制御定数の適用
範囲に入るときの温度変化量を最適に制御する制御定数
と、使用制御定数を切替える制御定数決定手段を有する
ことによって、各々の制御定数の適用範囲に入るときの
温度変化量を最適にしてオーバーシュートを防ぐと同時
に、最短時間で目標温度に到達させ、さらに目標温度到
達後は精度の高い安定した制御を行うことができる。
The temperature control device according to the present invention comprises a heater installed in the heating device, a temperature detector for detecting the temperature of the heater, a heater temperature output from the temperature detector and a target temperature of the heating device. When the difference is within a certain range, the control constant that controls the heater temperature so that it is stable at the target temperature of the heating device with high accuracy, and when the difference between the heater temperature and the target temperature is outside the certain range, the above control constant is applicable. By having a control constant that optimally controls the temperature change amount when entering and a control constant determining means that switches the used control constant, the temperature change amount when entering the applicable range of each control constant is optimized and overshoot is prevented. At the same time as preventing, the target temperature can be reached in the shortest time, and after reaching the target temperature, highly accurate and stable control can be performed.

【0011】また、サーマルマネキンの内部あるいは皮
膚面に設置されたサーマルマネキンを加熱するヒーター
と、上記ヒーターの温度を検出する温度検出器と、この
温度検出器からの出力によりサーマルマネキンへの投入
電流量を算出する電流値演算手段と、この電流値演算手
段からの出力と基本電流値とを比較し、電流値演算手段
からの出力が基本電流値以下の場合には基本電流値をヒ
ーター制御部に出力し、電流値演算手段からの出力が基
本電流値以上の場合には電流値演算手段からの出力をヒ
ーター制御部に出力することを決定する電流値決定手段
を有することによって、環境温度が高い発汗環境におい
ても基礎代謝量を保持し、ヒーター温度の目標温度から
の上昇分で温熱環境の評価を行うことができる。
Further, a heater for heating the thermal manikin installed inside or on the skin surface of the thermal manikin, a temperature detector for detecting the temperature of the heater, and a current supplied to the thermal mannequin by an output from the temperature detector. The current value calculating means for calculating the amount is compared with the output from the current value calculating means and the basic current value. If the output from the current value calculating means is less than the basic current value, the basic current value is set to the heater control section. , And the output from the current value calculating means is equal to or higher than the basic current value, by having the current value determining means for determining to output the output from the current value calculating means to the heater control section, The basal metabolic rate can be maintained even in a high sweating environment, and the thermal environment can be evaluated by the increase in the heater temperature from the target temperature.

【0012】[0012]

【実施例】【Example】

実施例1.以下、この発明の一実施例を図をもって説明
する。図1から図5は、この発明の一実施例を示すもの
であり、図1は加熱装置の温度制御の基本制御概要を示
すブロック図である。1は目標温度を設定する目標温度
入力部、2はヒーター近傍の温度を検出する温度検出器
であり、目標温度入力部1で設定された目標温度と、温
度検出器2で検出されたヒーター温度が、それぞれ電流
値演算手段3と制御定数決定手段4に出力される。制御
定数決定手段4では、目標温度とヒーター温度の差か
ら、温度差がある一定範囲以内の時には5の制御定数1
を適用し、温度差がある一定範囲以外の時には6の制御
定数2を適用するように決定する。電流値演算手段3で
は、制御定数決定手段4で決定した制御定数と、目標温
度とヒーター温度の差、温度の時間変化量から投入電流
値変更量を算出し、さらに投入電流量を算出し、ヒータ
ー制御部7に出力する。ヒーター制御部7で、ヒーター
8の電流制御を行う。
Example 1. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 5 show an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a block diagram showing an outline of basic control of temperature control of a heating device. Reference numeral 1 is a target temperature input section for setting a target temperature, 2 is a temperature detector for detecting the temperature in the vicinity of the heater, and the target temperature set by the target temperature input section 1 and the heater temperature detected by the temperature detector 2 are set. Are output to the current value calculating means 3 and the control constant determining means 4, respectively. The control constant determining means 4 controls the control constant 1 of 5 when the temperature difference is within a certain range from the difference between the target temperature and the heater temperature.
Is applied, and it is determined that the control constant 2 of 6 is applied when the temperature difference is outside the fixed range. The current value calculating means 3 calculates the making current value change amount from the control constant decided by the control constant deciding means 4, the difference between the target temperature and the heater temperature, and the temperature time change amount, and further calculates the making current amount, Output to the heater control unit 7. The heater controller 7 controls the current of the heater 8.

【0013】図2は、本発明の一実施例を示す電気回路
図である。9は加熱装置の制御部であり、入力回路1
0、CPU11、メモリ12、出力回路13から成って
いる。14は加熱装置本体であり、温度検出器2、ヒー
ター8、ヒーター制御部7から成っている。1は目標温
度入力部である。本発明による制御定数決定手段の動作
プログラムは、メモリ12に記憶され、CPU11で演
算が行われる。入力回路10には、目標温度入力部1か
らの出力及び温度検出器2からの出力が入力され、CP
U11、メモリ12で電流値演算手段、制御定数決定手
段によって投入電流量を算出し、出力回路13から加熱
装置のヒーター制御部7に投入電流量を出力し、ヒータ
ー8を電流制御する。
FIG. 2 is an electric circuit diagram showing an embodiment of the present invention. Reference numeral 9 is a control unit of the heating device, and the input circuit 1
0, a CPU 11, a memory 12, and an output circuit 13. Reference numeral 14 denotes a heating device main body, which includes a temperature detector 2, a heater 8, and a heater control unit 7. Reference numeral 1 is a target temperature input unit. The operation program of the control constant determining means according to the present invention is stored in the memory 12 and is calculated by the CPU 11. The output from the target temperature input unit 1 and the output from the temperature detector 2 are input to the input circuit 10, and CP
U11 and the memory 12 calculate the input current amount by the current value calculating means and the control constant determining means, and output the input current amount from the output circuit 13 to the heater control section 7 of the heating device to control the current of the heater 8.

【0014】次に、加熱装置の温度制御装置の動作につ
いて、図3のフローチャート図を用いて説明する。ま
ず、S100で操作者により加熱装置の温度制御装置が
オンされ、S101で目標温度の設定がされると、S1
02で温度測定タイミングを待って、S103でヒータ
ー温度の検出を行い、S104で目標温度とヒーター温
度の差dtを求める。そして、S105で温度差がある
一定範囲以内と判断されるとS106で制御定数1を適
用し、S105で温度差がある一定範囲以外と判断され
るとS107で制御定数2を適用する。S108で、前
回温度差dtsと今回温度差dtの差から時間変化量S
tを算出する。S109で、決定した制御定数に従って
温度差dtと時間変化量Stからファジィ推論により投
入電流の変更量を算出する。S110で算出した変更量
から電流投入量を算出し、S111で電流制御を行う。
そして、S112でメモリに温度差dtを書き込み、再
びS102で温度測定タイミングを待つ。
Next, the operation of the temperature controller of the heating device will be described with reference to the flow chart of FIG. First, when the operator turns on the temperature control device of the heating device in S100 and sets the target temperature in S101, S1
After waiting for the temperature measurement timing in 02, the heater temperature is detected in S103, and the difference dt between the target temperature and the heater temperature is obtained in S104. If it is determined in S105 that the temperature difference is within the certain range, the control constant 1 is applied in S106, and if it is determined in S105 that the temperature difference is outside the certain range, the control constant 2 is applied in S107. In S108, the time change amount S is calculated from the difference between the previous temperature difference dts and the current temperature difference dt.
Calculate t. In S109, the change amount of the making current is calculated by fuzzy inference from the temperature difference dt and the time change amount St according to the determined control constant. The current input amount is calculated from the change amount calculated in S110, and the current control is performed in S111.
Then, the temperature difference dt is written in the memory in S112, and the temperature measurement timing is waited again in S102.

【0015】以下、この実施例にファジィ理論を応用し
た場合を例に説明する。ファジィ制御の場合において、
制御定数とはファジィルール及びメンバーシップ関数の
ことである。S105〜S110が、ファジィ理論を応
用した投入電流量演算手段としてのフローであり、図4
がファジィルールのイメージ図である。ヒーター温度と
目標温度の差dtから使用ルールを決定し、そのルール
に従って投入電流量の推論を行う。例えば、ヒーター温
度が目標温度−2[deg]以下の場合は図4−bに示
すルール2を適用する。また、ヒーター温度が目標温度
±2[deg]の範囲だった場合は図4−aに示すルー
ル1を適用する。そして、それぞれのルールに従って投
入電流量の変更量が求められ、S112で補正された新
たな電流量を投入する。そして、目標温度とヒーター温
度の温度差dtを前回温度差dtsとしてメモリに記憶
し、次の温度検出タイミングを待つ。
The case where the fuzzy theory is applied to this embodiment will be described below as an example. In the case of fuzzy control,
Control constants are fuzzy rules and membership functions. Steps S105 to S110 are a flow as an input current amount calculation means to which the fuzzy theory is applied.
Is an image diagram of the fuzzy rule. The usage rule is determined from the difference dt between the heater temperature and the target temperature, and the inrush current amount is deduced according to the rule. For example, when the heater temperature is equal to or lower than the target temperature-2 [deg], the rule 2 shown in Fig. 4-b is applied. If the heater temperature is within the target temperature range of ± 2 [deg], rule 1 shown in Fig. 4-a is applied. Then, the change amount of the input current amount is obtained according to each rule, and the new current amount corrected in S112 is input. Then, the temperature difference dt between the target temperature and the heater temperature is stored in the memory as the previous temperature difference dts, and the next temperature detection timing is awaited.

【0016】この制御結果を示したのが、図5の制御概
念図である。aで加熱装置がオンされてから、ヒーター
温度と目標温度の差が例えば−6[deg]以上(b)
までは、電流値は最大値をヒーター制御部に出力するの
で、目標温度の差が−6[deg]のところまで、最高
の速度で到達する。そして、bのヒーター温度と目標温
度の差が−6[deg]からcの−2[deg]までは
制御定数2を適用して、温度変化量が下降しているとき
は電流量を増やし、温度変化量が上昇しているときは電
流量を減らし、最適の温度変化量で制御定数1に入るよ
うにファジィ制御を行う。そして、cで設定温度±2
[deg]以内の範囲に入ると、ヒーター温度が目標温
度で安定するように制御定数1を適用してファジィ制御
を行う。
The control result is shown in the control conceptual diagram of FIG. After the heating device is turned on in a, the difference between the heater temperature and the target temperature is, for example, -6 [deg] or more (b)
Up to, the maximum current value is output to the heater control unit, so that the target temperature difference reaches -6 [deg] at the maximum speed. Then, when the difference between the heater temperature of b and the target temperature is -6 [deg] to -2 [deg] of c, the control constant 2 is applied, and when the temperature change amount is decreasing, the current amount is increased, When the temperature change amount is increasing, the current amount is reduced, and fuzzy control is performed so that the control constant 1 is entered at the optimum temperature change amount. Then, at c, the set temperature is ± 2
Within the range of [deg], the fuzzy control is performed by applying the control constant 1 so that the heater temperature becomes stable at the target temperature.

【0017】このように、この発明による制御定数決定
手段によって制御定数を切換えることにより、ヒーター
の温度状況や変化状況に応じて投入電流量の変更量を決
定し、ヒーターの温度制御を行うことができるので、オ
ーバーシュートすることなく早く目標温度に到達すると
いう効果を同時に得ることができ、さらに目標温度到達
後は精度の高い安定した制御が行える。
As described above, by changing the control constants by the control constant determining means according to the present invention, the change amount of the supplied current amount can be determined according to the temperature condition and the changing condition of the heater to control the temperature of the heater. Therefore, the effect of reaching the target temperature quickly without overshooting can be obtained at the same time, and after the target temperature is reached, highly accurate and stable control can be performed.

【0018】ここでは制御定数が2組の場合について述
べたが、制御定数がもっと多い場合も同様の効果を得る
ことができる。また、この温度制御方法をマネキンの内
部または皮膚表面にヒーターを設置して温度制御を行う
サーマルマネキンに適用することが可能なことはいうま
でもない。また、サーマルマネキンが部位に分割されて
いる場合には、部位ごとに制御定数をもち制御を行うこ
とによって、より精度の高い安定した制御を行うことが
できる。
Although the case where there are two sets of control constants has been described here, the same effect can be obtained even when there are more control constants. Further, it goes without saying that this temperature control method can be applied to a thermal mannequin that controls the temperature by installing a heater inside the mannequin or on the skin surface. Further, when the thermal manikin is divided into parts, by performing control with a control constant for each part, more accurate and stable control can be performed.

【0019】実施例2.この発明の他の実施例を図をも
って説明する。図6から図10は、この発明の他の実施
例を示すものであり、図6は基本制御概要を示すブロッ
ク図である。1は目標温度を設定する目標温度入力部、
2はヒーターの温度を検出する温度検出器であり、目標
温度入力部1で設定された目標温度と、温度検出器2で
検出されたヒーター温度が、電流値演算手段3に出力さ
れる。電流値演算手段3では、目標温度とヒーター温度
の差、温度の時間変化量から投入電流値変更量を算出
し、さらに投入電流量を算出して、電流値決定手段14
に出力する。電流値決定手段14では、投入電流量算出
結果と基本電流値15を比較して、基本電流値15の方
が多いときには基本電流値15を、投入電流量算出結果
の方が多いときには投入電流量算出結果をヒーター制御
部7に出力し、ヒーター8を電流制御する。
Example 2. Another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 6 to 10 show another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a block diagram showing an outline of basic control. 1 is a target temperature input section for setting a target temperature,
Reference numeral 2 denotes a temperature detector that detects the temperature of the heater. The target temperature set by the target temperature input unit 1 and the heater temperature detected by the temperature detector 2 are output to the current value calculation means 3. The current value calculating means 3 calculates the making current value change amount from the difference between the target temperature and the heater temperature and the time change amount of the temperature, further calculates the making current amount, and the current value determining means 14
Output to. The current value determination means 14 compares the calculation result of the making current amount and the basic current value 15, and when the basic current value 15 is larger, the basic current value 15 is set, and when the calculation result of the making current amount is larger, the making current amount is set. The calculation result is output to the heater control unit 7, and the heater 8 is current-controlled.

【0020】図7は、電気回路図である。9はサーマル
マネキン制御部であり、入力回路10、CPU11、メ
モリ12、出力回路13からなっている。14はサーマ
ルマネキン本体であり、温度検出器2、ヒーター制御部
7、ヒーター8から成っている。1は目標温度入力部で
ある。この実施例による電流値決定手段の動作プログラ
ムは、メモリ12に記憶されCPU11で演算が行われ
る。入力回路10には、目標温度入力部1からの出力及
び温度検出器2からの出力が入力され、CPU11、メ
モリ12で電流値演算手段によって投入電流値を算出す
る。この投入電流値算出結果と基本電流値を比較し、投
入電流値を決定して、出力回路13からサーマルマネキ
ンのヒーター制御部7に出力し、ヒーター8を電流制御
する。
FIG. 7 is an electric circuit diagram. A thermal mannequin control unit 9 includes an input circuit 10, a CPU 11, a memory 12, and an output circuit 13. Reference numeral 14 denotes a thermal mannequin body, which is composed of a temperature detector 2, a heater controller 7, and a heater 8. Reference numeral 1 is a target temperature input unit. The operation program of the current value determining means according to this embodiment is stored in the memory 12 and is calculated by the CPU 11. The output from the target temperature input unit 1 and the output from the temperature detector 2 are input to the input circuit 10, and the input current value is calculated by the current value calculation means in the CPU 11 and the memory 12. The input current value calculation result is compared with the basic current value to determine the input current value, and the output current is output from the output circuit 13 to the heater control unit 7 of the thermal manikin, and the heater 8 is current-controlled.

【0021】次に、サーマルマネキン制御装置について
図8のフローチャートを用いて説明する。まず、S20
0で操作者によりサーマルマネキンの制御装置がオンさ
れ、S201で目標温度の設定がされると、S202で
温度測定タイミングを待って、S203でマネキンのヒ
ーター温度の検出を行い、S204で目標温度とヒータ
ー温度の温度差dtを求める。そして、S205で前回
温度差dtsと今回温度差dtとの差から時間変化量S
tを算出する。S206で、温度差dtと時間変化量S
tから投入電流の変更量を算出し、S207で算出した
変更量から電流投入量を算出する。S208で算出投入
電流量と基本電流量を比較し、S208で算出投入電流
量≦基本電流量と判断されると、S209で基本電流量
をヒーター制御部に出力し、算出投入電流量>基本電流
量と判断されるとS210で算出電流量をヒーター制御
部に出力し、電流制御を行う。そして、S211でメモ
リに温度差dtを書き込み、再び202で温度測定タイ
ミングを待つ。この制御結果を示したのが、図10の制
御概念図である。また、従来の制御概念図を図9に示
す。従来は、環境温度が高いときにはヒーター温度が目
標温度より高くなり、そのためヒーター投入電流量が徐
々に減少し、投入電流量が0になってしまうことがあっ
た。このため、人間の基礎代謝量を模擬できなくなり環
境評価が出来なかった。図10に示す本発明の制御方法
によれば、環境温度が28℃のとき、サーマルマネキン
がオンされると投入電流量が最大値で加熱され、目標温
度に近づくと徐々に電流値を減少し、やがて目標温度上
で安定する。環境温度が32℃と高温の場合は、はじめ
電流値を減少させるが、やがて算出された電流値が基本
電流値以下となり、基本電流値で制御される。このた
め、ヒーター温度は目標温度よりaの分だけ高くなりや
がて安定する。このaが人間が暑く感じている量で、人
間では発汗などにより放熱されていると評価できる。こ
のように、環境温度の高い発汗環境も評価することが可
能となる。
Next, the thermal mannequin control device will be described with reference to the flowchart of FIG. First, S20
When the operator turns on the thermal manikin control device at 0 and the target temperature is set at S201, the temperature measurement timing is waited at S202, the heater temperature of the mannequin is detected at S203, and the target temperature is set at S204. The temperature difference dt of the heater temperature is calculated. Then, in S205, the time change amount S is calculated from the difference between the previous temperature difference dts and the current temperature difference dt.
Calculate t. In S206, the temperature difference dt and the time change amount S
The change amount of the input current is calculated from t, and the current input amount is calculated from the change amount calculated in S207. In S208, the calculated making current amount and the basic current amount are compared, and when it is determined in S208 that the making current amount ≦ the basic current amount, the basic current amount is output to the heater control unit in S209, and the calculated making current amount> the basic current amount. When it is determined that the amount is the amount, the calculated amount of current is output to the heater control unit in S210 to control the current. Then, in step S211, the temperature difference dt is written in the memory, and in step 202, the temperature measurement timing is waited again. The control result is shown in the control conceptual diagram of FIG. Further, a conventional control conceptual diagram is shown in FIG. Conventionally, when the environmental temperature is high, the heater temperature becomes higher than the target temperature, so that the heater input current amount may gradually decrease and the input current amount may become zero. Therefore, the basal metabolic rate of human beings cannot be simulated and the environmental evaluation cannot be performed. According to the control method of the present invention shown in FIG. 10, when the environmental temperature is 28 ° C., the applied current amount is heated to the maximum value when the thermal manikin is turned on, and the current value is gradually decreased when approaching the target temperature. Then, it stabilizes at the target temperature. When the environmental temperature is as high as 32 ° C., the current value is first decreased, but the calculated current value eventually becomes equal to or less than the basic current value, and the basic current value is used for control. For this reason, the heater temperature becomes higher than the target temperature by the amount of a and becomes stable over time. This a is the amount that a person feels hot, and it can be evaluated that the person is radiating heat due to sweating or the like. In this way, it is possible to evaluate a sweating environment with a high environmental temperature.

【0022】また、サーマルマネキンが部位に分割され
ている場合には、部位ごとに基本電流値を設定すること
によって、さらに高い精度で人間の基礎代謝量を模擬で
きる。
Further, when the thermal manikin is divided into parts, by setting a basic current value for each part, the human basal metabolism can be simulated with higher accuracy.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、常に
目標温度に制御されるように、ヒーター温度と目標温度
の温度差と、この差の時間変化から、制御定数決定手段
で、ヒーター温度が目標温度上で精度よく安定するよう
に制御を行う制御定数と、常に最適の偏差の時間変化量
で上記制御定数の適用範囲に入るように制御を行う制御
定数のどちらを使用するかを決定し、その制御定数に従
って電流値演算手段で投入電流量を算出するので、オー
バーシュートすることなく早く目標温度に到達すること
ができ、さらに目標温度到達後は精度の高い安定した制
御が行える効果がある。
As described above, according to the present invention, the control constant determining means determines the temperature difference between the heater temperature and the target temperature and the change over time so that the heater can be controlled to the target temperature at all times. Whether to use a control constant that controls so that the temperature stabilizes accurately at the target temperature or a control constant that performs control so that the temperature always falls within the applicable range of the optimum deviation over time The effect is that the target current can be reached quickly without overshooting, and the highly accurate and stable control can be performed after the target temperature is reached, because the current value calculation means calculates the input current amount according to the control constant. There is.

【0024】また、常に目標温度に制御されるように、
ヒーター温度と目標温度の温度差と、この差の時間変化
から、電流値演算手段で投入電流量を算出し、この投入
電流量算出結果と基本電流値のどちらかを投入するかを
電流値決定手段で決定することによって、投入電流量を
基本電流値よりも低くせず人間の基礎代謝量分を模擬で
き、環境温度の高い発汗環境も評価することができる効
果がある。
Further, so that the target temperature is always controlled,
From the temperature difference between the heater temperature and the target temperature and the change over time in this difference, the current value calculation means calculates the amount of applied current, and the current value is determined to determine which of the result of the amount of applied current and the basic current value to apply. By deciding by the means, it is possible to simulate the human basal metabolic rate without making the input current amount lower than the basic current value, and it is also possible to evaluate the perspiration environment with high environmental temperature.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の一実施例による加熱装置の温度制御
装置の基本制御概要を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of basic control of a temperature control device for a heating device according to an embodiment of the present invention.

【図2】この発明の一実施例による加熱装置の温度制御
装置の電気回路図である。
FIG. 2 is an electric circuit diagram of a temperature control device for a heating device according to an embodiment of the present invention.

【図3】この発明の一実施例による加熱装置の温度制御
方法のフローチャート図である。
FIG. 3 is a flowchart of a temperature control method for a heating device according to an embodiment of the present invention.

【図4】この発明の一実施例におけるファジィルールの
イメージ図である。
FIG. 4 is an image diagram of a fuzzy rule according to an embodiment of the present invention.

【図5】この発明の一実施例における加熱装置の温度制
御状況を示すヒーター制御概念図である。
FIG. 5 is a heater control conceptual diagram showing a temperature control situation of a heating device in one embodiment of the present invention.

【図6】この発明の他の実施例によるサーマルマネキン
制御装置の基本制御概要を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing an outline of basic control of a thermal manikin controller according to another embodiment of the present invention.

【図7】この発明の他の実施例によるサーマルマネキン
制御装置の電気回路図である。
FIG. 7 is an electric circuit diagram of a thermal mannequin controller according to another embodiment of the present invention.

【図8】この発明の他の実施例によるサーマルマネキン
制御方法のフローチャート図である。
FIG. 8 is a flowchart of a thermal mannequin control method according to another embodiment of the present invention.

【図9】従来の制御方法におけるサーマルマネキン制御
状況を示すヒーター制御概念図である。
FIG. 9 is a heater control conceptual diagram showing a thermal manikin control situation in a conventional control method.

【図10】この発明の他の実施例におけるサーマルマネ
キン制御状況を示すヒーター制御概念図である。
FIG. 10 is a heater control conceptual diagram showing a thermal mannequin control situation in another embodiment of the present invention.

【図11】従来のサーマルマネキン制御方法のフローチ
ャート図である。
FIG. 11 is a flowchart of a conventional thermal mannequin control method.

【図12】従来の制御方法におけるファジィルールのイ
メージ図である。
FIG. 12 is an image diagram of a fuzzy rule in a conventional control method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 温度検出器 3 電流値演算手段 4 制御定数決定手段 5,6 制御定数 8 ヒーター 14 電流値決定手段 2 temperature detector 3 current value calculation means 4 control constant determination means 5, 6 control constant 8 heater 14 current value determination means

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 加熱装置に設置されたヒーターと、上記
加熱装置の内部の温度を検出する温度検出器と、この温
度検出器により検出された加熱装置の内部の温度と加熱
装置の目標温度の差の範囲に対して複数の制御定数を規
定し、上記複数の制御定数の内使用する制御定数を決定
する制御定数決定手段と、この制御定数決定手段により
決定した制御定数と加熱装置の目標温度と加熱装置の内
部の温度の差及び上記温度の時間変化量から、加熱装置
への投入電流量を算出する電流値演算手段とを有するこ
とを特徴とする加熱装置の温度制御装置。
1. A heater installed in a heating device, a temperature detector for detecting a temperature inside the heating device, and a temperature inside the heating device detected by the temperature detector and a target temperature of the heating device. A control constant determining means for defining a plurality of control constants for the range of the difference and determining a control constant to be used among the plurality of control constants, a control constant determined by the control constant determining means, and a target temperature of the heating device. And a current value calculation means for calculating the amount of current supplied to the heating device from the difference in the temperature inside the heating device and the amount of time change of the temperature, the temperature control device for the heating device.
【請求項2】 サーマルマネキンの内部又は皮膚表面に
設置されたサーマルマネキンを加熱するヒーターと上記
ヒーター近傍の温度を検出する温度検出器と、上記サー
マルマネキンの目標温度と上記温度検出器が検出したヒ
ーター近傍の温度の差及び上記温度の時間変化量から、
サーマルマネキンへの投入電流量を算出する電流値演算
手段と上記電流値演算手段の出力が予め設定されている
基本電流値より小さいときはこの基本電流値をサーマル
マネキンへの投入電流量とし、基本電流値より大きいと
きは電流値演算結果をサーマルマネキンへの投入電流量
とする電流値決定手段を有することを特徴とするサーマ
ルマネキンの温度制御装置。
2. A heater for heating the thermal manikin installed inside or on the skin surface of the thermal manikin, a temperature detector for detecting the temperature in the vicinity of the heater, a target temperature of the thermal mannequin and the temperature detector for detecting the temperature. From the difference in temperature near the heater and the amount of time change of the above temperature,
When the output of the current value calculation means for calculating the amount of current supplied to the thermal mannequin and the output of the current value calculation means is smaller than the preset basic current value, this basic current value is taken as the amount of current supplied to the thermal mannequin A temperature control device for a thermal manikin having a current value determining means for setting a current value calculation result as an amount of current applied to the thermal mannequin when the current value is larger than the current value.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6581677B2 (en) * 2000-08-15 2003-06-24 University Of South Florida Inflatable mannequin and system for thermal property measurement and associated methods
JP2008026140A (en) * 2006-07-20 2008-02-07 Uni Charm Corp Device and method for evaluating absorptive article

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