Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JPH08241102A - Pid control unit - Google Patents

Pid control unit

Info

Publication number
JPH08241102A
JPH08241102A JP4729295A JP4729295A JPH08241102A JP H08241102 A JPH08241102 A JP H08241102A JP 4729295 A JP4729295 A JP 4729295A JP 4729295 A JP4729295 A JP 4729295A JP H08241102 A JPH08241102 A JP H08241102A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pid
control mode
value
output
control
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
JP4729295A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ryuichi Kuwata
龍一 桑田
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.)
Toshiba Corp
Toshiba Information and Control Systems Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Information and Control Systems 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 Toshiba Corp, Toshiba Information and Control Systems Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP4729295A priority Critical patent/JPH08241102A/en
Publication of JPH08241102A publication Critical patent/JPH08241102A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

PURPOSE: To provide the PID controller which can have both a PID value and a control mode adjusted at the same time so as to perform excellent control over variation in desired value. CONSTITUTION: This PID controller consists of a coefficient element 1 which outputs an externally set coefficient value, a PID value computing element 2 which outputs a PID value for basic PID control mode and a PID value for I-PD control mode on the basis of the coefficient value outputted from the coefficient element 1, and a PID controller 3 which outputs a basic type PID control mode output, an I-PD control mode output, or the compromised control mode output of the basic type PID control mode output and I-PD control mode output as a manipulated variable to a controlled system on the basis of the basic type PID control mode PID value outputted from the PID value computing element 2 and the basic type PID control mode PID value and I-PD control mode PID value outputted from the PID value computing element 2.

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、石油・化学・鉄鋼・電
力・製紙などの各種装置産業において、流量・圧力・温
度・液位・組成などをフィードバック制御するPID制
御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a PID controller for feedback control of flow rate, pressure, temperature, liquid level, composition, etc. in various equipment industries such as petroleum, chemical, iron and steel, electric power and paper manufacturing.

【0002】[0002]

【従来の技術】制御偏差に対して比例・積分・微分演算
を行い操作量を出力するものとして従属補償タイプの基
本型PID制御器が知られている。図4(a)は、従属
補償タイプの基本型PID制御器の構成を示す図であ
る。同図に示すような従属補償タイプの基本型PID制
御器を用いて、各種のプロセス量を制御する場合、目標
値変化に良好に追従できるようなPID値を決め設定し
ておくと図5(a)に示すような良好な制御応答を実現
することができる。
2. Description of the Related Art A dependent compensation type basic PID controller is known as a device for performing proportional / integral / derivative operations on a control deviation and outputting a manipulated variable. FIG. 4A is a diagram showing a configuration of a dependent compensation type basic PID controller. When controlling various process amounts using the basic compensation type basic PID controller as shown in the same figure, if the PID value that can follow the target value change well is set and set, FIG. A good control response as shown in a) can be realized.

【0003】しかしながら、例えば、図6に示すような
弁を開閉して流量を操作量としている系において、流体
の元圧変化のように制御対象入口(操作量)にステップ
外乱が入る場合、図5(b)に示すように、制御量が元
の目標値に速やかに復帰しない現象が発生する。
However, for example, in a system in which a valve is opened / closed as shown in FIG. 6 and a flow rate is used as an operation amount, when a step disturbance enters the controlled object inlet (operation amount) like a change in the original pressure of the fluid, As shown in FIG. 5B, a phenomenon occurs in which the control amount does not quickly return to the original target value.

【0004】他方、制御対象の入口にステップ外乱が入
っても良好に抑制できるようにPID値を決め設定して
おくと、図5(c)に示すように、良好な制御応答を得
ることができる。
On the other hand, if the PID value is determined and set so that even if a step disturbance is introduced into the inlet of the controlled object, a good control response can be obtained as shown in FIG. 5 (c). it can.

【0005】しかしながら、制御対象の入口にステップ
外乱が入っても良好に抑制できるようにPID値を決め
設定した場合、図5(d)に示すように、目標値をステ
ップ状に変化させた時の制御応答に大きなオーバシュー
トが発生してしまうなどの不都合が生じる。
However, when the PID value is determined and set so that the step disturbance can be satisfactorily suppressed even when the step disturbance enters the inlet of the controlled object, when the target value is changed stepwise as shown in FIG. 5 (d). Inconveniences such as a large overshoot occurring in the control response of 1.

【0006】このようなトレードオフを回避するため、
図4(b)に示すような、制御偏差Eに関しては積分動
作のみを行い、比例・微分動作は制御量PVに関して行
なうI−PD制御モードのPID制御器、すなわち、I
−PD制御器が用いられている。
In order to avoid such a trade-off,
As shown in FIG. 4B, the PID controller in the I-PD control mode, that is, I, performs only the integration operation for the control deviation E and performs the proportional / derivative operation for the control amount PV.
-The PD controller is used.

【0007】また、図4(c)に示すように、目標値S
Vの入力部に進み/遅れ目標値フィルタを用いるもの
や、図5(d)に示すように、目標値SVを伝達特性要
素を介して操作量MVに加える目標値フィールドフォワ
ード方式などの2自由度PID制御器も使用されてい
る。
Further, as shown in FIG. 4 (c), the target value S
Two types of freedom, such as using a lead / lag target value filter in the input section of V, or a target value field forward method of adding the target value SV to the manipulated variable MV via a transfer characteristic element as shown in FIG. Degree PID controllers are also used.

【0008】このようなI−PD制御器を用いた場合の
制御応答を図7(a)〜(c)に示す。図7(a)は、
目標値ステップ変化時の制御応答を示す図、図7(b)
は、制御対象入口へステップ外乱が入った時の制御応答
を示す図、図7(c)は、制御対象出口へステップ外乱
が入った時の制御応答を示す図である。
Control responses when such an I-PD controller is used are shown in FIGS. 7 (a) to 7 (c). FIG. 7A shows
The figure which shows the control response at the time of change of target value step, Figure 7 (b)
FIG. 7 is a diagram showing a control response when a step disturbance enters the controlled object inlet, and FIG. 7C is a diagram showing a control response when a step disturbance enters the controlled object outlet.

【0009】さらに、係数値を調整することにより基本
型PID制御モードとI−PD制御モードの折衷制御モ
ードが実現できるPID制御器も知られている(特公平
4ー54242号)。
Further, there is also known a PID controller capable of realizing an eclectic control mode of a basic type PID control mode and an I-PD control mode by adjusting a coefficient value (Japanese Patent Publication No. 54242/1992).

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】制御対象に加わるステ
ップ外乱は、制御対象入口(操作量)に加わるとは限ら
ない。前述のI−PD制御モードのPID制御器や2自
由度PID制御器を用いている場合に、例えば、ボイラ
主蒸気圧力制御系における蒸気加減弁開度変化のよう
に、制御対象出口(制御量)に外乱が加わる場合があ
る。
The step disturbance applied to the controlled object is not always applied to the controlled object inlet (manipulation amount). When the PID controller in the I-PD control mode or the two-degree-of-freedom PID controller described above is used, for example, like the steam control valve opening change in the boiler main steam pressure control system, the control target outlet (control amount ) May be disturbed.

【0011】この場合、図7(c)に示す制御応答特性
のように、制御量が大きく行過ぎ応答が振動気味になっ
てしまう。従って、このような場合には、図4(a)に
示したような基本型PID制御器を用いたほうが良好な
制御応答を得ることができることがわかる。
In this case, as in the control response characteristic shown in FIG. 7 (c), the control amount is large and the overshoot response becomes vibrational. Therefore, in such a case, it is understood that a better control response can be obtained by using the basic type PID controller as shown in FIG.

【0012】すなわち、目標値変化に対しても良好な制
御応答性を保ちながら、ステップ外乱による制御量の乱
れを良好に抑制するためには、外乱が制御対象のどの箇
所に加わるかを考慮して制御モードとPID値を決めな
ければ良好な制御性を実現することは出来ない。なお、
外乱は、制御対象の入口・出口以外にも中間に加わる場
合や、ある種の伝達特性をもって加わる場合があり、む
しろこれらが常態である したがって、従来のI−PD制御モードのPID制御器
や2自由度PID制御器は、この点において、非常に限
定された場合にしか良好な制御応答を実現することがで
きないという問題点があった。
That is, in order to properly suppress the disturbance of the control amount due to the step disturbance while maintaining the good control response to the change of the target value, it is necessary to consider which part of the controlled object the disturbance is added to. Good controllability cannot be realized unless the control mode and the PID value are determined by using. In addition,
Disturbances may be added in the middle in addition to the inlet / outlet of the controlled object, or may be added with a certain transfer characteristic, and these are in the normal state. Therefore, the PID controller in the conventional I-PD control mode or The degree-of-freedom PID controller has a problem in this respect that it can realize a good control response only in a very limited case.

【0013】また、ステップ外乱が制御対象のどの箇所
に加わるかは、設計時点段階においては不明なことが多
い。このため、実プラントにPID制御装置を設置し
て、実際に稼働させてから、その制御ループ特有のステ
ップ外乱に対して良好に制御できるようにPID値と同
時に制御モードも容易に調整できるPID制御装置が必
要とされる。しかし、従来、この様な機能を併せ持った
PID制御装置は提供されていなかった。
In addition, it is often unclear at the designing stage where the step disturbance is added to the controlled object. Therefore, the PID control can be easily adjusted at the same time as the PID value so that the PID control device is installed in the actual plant and is actually operated, and then the step disturbance peculiar to the control loop can be well controlled. Equipment is needed. However, heretofore, a PID control device having such a function has not been provided.

【0014】さらに、ステップ外乱の主要な周波数成分
に着目して、その周波数成分のステップ外乱を抑制しよ
うとするH無限大制御などの方式も知られているが、こ
の制御方式もステップ外乱が加わる箇所を考慮した制御
方式を提供するものではない。
Further, a method such as H infinity control is known in which attention is paid to a main frequency component of the step disturbance, and the step disturbance of the frequency component is suppressed, and the step disturbance is also added to this control method. It does not provide a control method considering the location.

【0015】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であり、外部からPID値と制御モードとを同時に調整
可能とすることにより、ステップ外乱の入力点の影響を
受けることなく、且つ種々の状況下においても、目標値
変化に対して良好な制御を実現することが可能なPID
制御装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above situation, and it is possible to adjust the PID value and the control mode from the outside at the same time, so that it is not affected by the input point of the step disturbance and various. PID that can realize good control even when the target value changes
An object is to provide a control device.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】従って、まず、上記目的
を達成するために本発明は、外部から設定された係数値
を出力する係数要素と、前記係数要素から出力される係
数値に基づいて算出された基本型PID制御モード用P
ID値及びI−PD制御モード用PID値を出力するP
ID値演算要素と、前記基本型PID制御モード用PI
D値、I−PD制御モード用PID値、制御対象に対す
る制御量、及びその目標値から基本型PID制御モード
出力、I−PD制御モード出力、及び前記基本型PID
制御モード出力及び前記I−PD制御モード出力の折衷
的な制御モード出力を演算する制御モード出力演算手段
と、前記係数要素から出力された係数値に基づいて、前
記制御モード出力演算手段にて演算された基本型PID
制御モード出力、I−PD制御モード出力、及び前記基
本型PID制御モード出力及び前記I−PD制御モード
出力の折衷的な制御モード出力の内、いずれか1つを選
択して前記制御対象に対する操作量として出力する制御
モード選択手段とを具備したPID制御装置である。
Therefore, first, in order to achieve the above object, the present invention is based on a coefficient element for outputting a coefficient value set from the outside and a coefficient value output from the coefficient element. Calculated P for basic PID control mode
P that outputs the ID value and the PID value for the I-PD control mode
ID value calculation element and PI for the basic type PID control mode
A basic type PID control mode output, an I-PD control mode output, and the basic type PID based on the D value, the PID value for the I-PD control mode, the control amount for the controlled object, and the target value thereof.
Control mode output calculating means for calculating an eclectic control mode output of the control mode output and the I-PD control mode output, and calculation by the control mode output calculating means based on the coefficient value output from the coefficient element Basic type PID
Operation on the controlled object by selecting any one of the control mode output, the I-PD control mode output, and the eclectic control mode output of the basic PID control mode output and the I-PD control mode output. It is a PID control device provided with a control mode selection means for outputting as a quantity.

【0017】[0017]

【作用】請求項1に係る発明は、制御モード選択手段に
より、係数要素から出力された係数値に基づいて、制御
モード出力演算手段にて演算された基本型PID制御モ
ード出力、I−PD制御モード出力、及び基本型PID
制御モード出力及びI−PD制御モード出力の折衷的な
制御モード出力の内、いずれか1つを選択して制御対象
に対する操作量として出力するので、係数値を適宜設定
することによって、制御対象固有の種々のタイプのステ
ップ外乱を効果的に抑制することができ、しかも目標追
従性の優れた汎用性のある2自由度PID制御装置を提
供することができる。
In the invention according to claim 1, the control mode selecting means outputs the basic type PID control mode output calculated by the control mode output calculating means on the basis of the coefficient value output from the coefficient element, and the I-PD control. Mode output and basic type PID
Since either one of the eclectic control mode output of the control mode output and the I-PD control mode output is selected and output as the manipulated variable for the control target, by setting the coefficient value appropriately, the control target specific It is possible to provide a versatile two-degree-of-freedom PID control device capable of effectively suppressing various types of step disturbances and having excellent target followability.

【0018】[0018]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例につ
いて説明する。図1は、本発明の一実施例に係るPID
制御装置の概略構成を示す図である。同図に示すよう
に、本実施例のPID制御装置は、係数要素1と、PI
D値演算要素2と、PID制御器3とから構成されてい
る。ここで、係数要素1には、外部から0から1までの
間の値が設定される。そして、係数要素1は、この係数
値aをPID値演算要素2とPID制御器3とへ出力す
る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a PID according to an embodiment of the present invention.
It is a figure which shows schematic structure of a control apparatus. As shown in the figure, the PID control device according to the present embodiment has a coefficient element 1 and a PI.
It is composed of a D value calculation element 2 and a PID controller 3. Here, the coefficient element 1 is set to a value from 0 to 1 from the outside. Then, the coefficient element 1 outputs this coefficient value a to the PID value calculation element 2 and the PID controller 3.

【0019】上記係数要素1から出力される係数値a
は、例えば、操作量(MV)に基づいて、制御対象固有
の種々のステップ外乱を抑制し、良好に目標を追従する
ことができるように設定される。
The coefficient value a output from the coefficient element 1
Is set so as to suppress various step disturbances peculiar to the controlled object based on the manipulated variable (MV), and follow the target satisfactorily.

【0020】すなわち、ステップ外乱が制御対象入口
(操作量)に入ると考えられる場合には係数値として
“0”を、制御対象出口(制御量)に入ると考えられる
場合には係数値として“1”が設定される。
That is, when it is considered that the step disturbance enters the controlled object inlet (manipulated amount), the coefficient value is "0", and when it is considered that it enters the controlled object outlet (controlled amount), the coefficient value is "0". 1 ”is set.

【0021】また、ステップ外乱が制御対象の途中に入
る場合、すなわち操作量からステップ外乱入力点への間
に伝達特性がある場合、ステップ外乱入力点から制御量
への間にも伝達特性がある)場合には、係数要素1から
出力される係数値には、“0”から“1”までの間の値
が設定される。
When the step disturbance enters the controlled object, that is, when there is a transfer characteristic between the manipulated variable and the step disturbance input point, there is also a transfer characteristic between the step disturbance input point and the controlled variable. In this case, the coefficient value output from the coefficient element 1 is set to a value between "0" and "1".

【0022】PID値演算要素2は、目標値追従制御に
適した基本型PID制御モード用PID値(比例ゲイン
KP (PID)、積分時間TI (PID),微分時間T
D (PID)と、入口外乱の抑制に適したI−PD制御
モード用PID値[KP (IーPD)、TI (I−P
D)、TD (I−PD]とを保持し、これら基本型PI
D制御モード用PID値及びI−PD制御モード用PI
D値と係数要素1から出力された係数値aを用いて、次
式(1)〜(3)に従って、PID値を求めPID制御
器3へ出力する。
The PID value calculation element 2 is a PID value for the basic type PID control mode suitable for target value tracking control (proportional gain KP (PID), integration time TI (PID), differential time T).
D (PID) and PID value for I-PD control mode [KP (I-PD), TI (I-P) suitable for suppressing inlet disturbance
D), TD (I-PD), and these basic type PIs
PID value for D control mode and PI for I-PD control mode
Using the D value and the coefficient value a output from the coefficient element 1, the PID value is calculated according to the following equations (1) to (3) and output to the PID controller 3.

【0023】 KP =a・KP (PID)+(1−a)・KP (I−PD)…(1) TI =a・TI (PID)+(1−a)・TI (I−PD)…(2) TD =a・TD (PID)+(1−a)・TD (I−PD)…(3) なお、基本型PID制御モード用PID値とI−PD制
御モード用I−PD値は、制御対象の特性を同定して、
例えば、部分的モデルマッチング法(北森「制御対象の
部分的知識に基づく制御系の設計法」計測自動制御学会
論文集Vol.15、No.4)や、改良型限界感度法
(桑田「改良形限界感度法とPID;I−PD制御の特
性」計測自動制御学会論文集Vol.23、No.3)
に基づいて決定する。
KP = a.KP (PID) + (1-a) .KP (I-PD) (1) TI = a.TI (PID) + (1-a) .TI (I-PD) ... (2) TD = a.TD (PID) + (1-a) .TD (I-PD) (3) The PID value for the basic PID control mode and the I-PD value for the I-PD control mode are , Identify the characteristics of the controlled object,
For example, the partial model matching method (Kitamori "Design method of control system based on partial knowledge of controlled object", Institute of Instrument and Control Engineers, Vol.15, No.4) and the improved limit sensitivity method (Kuwata "Improved type" Limiting Sensitivity Method and PID; Characteristics of I-PD Control "Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers Vol.23, No.3)
Based on.

【0024】また、係数要素1から出力される係数値a
を“1”とし、目標値を変えたり制御対象出口に外乱を
加えて、最も良好な制御を実現することができるPID
値を試行錯誤で求め、基本型PID制御モード用のPI
D値とし、次に、係数値aを“0”として、制御対象入
口に外乱を加えて、入口外乱を最も良好に抑制できるよ
うなPID値を試行錯誤で求め、I−PD制御モード用
のPID値としてもよい。
Further, the coefficient value a output from the coefficient element 1
Is set to "1" and the target value can be changed or disturbance can be applied to the controlled outlet to achieve the best control.
PI value for basic PID control mode
D value, then, the coefficient value a is set to “0”, disturbance is applied to the controlled inlet, and a PID value that can suppress the inlet disturbance best is obtained by trial and error, and the PID value for the I-PD control mode is obtained. It may be a PID value.

【0025】PID制御器3は、目標値(SV)と制御
量PVを入力とし、取り込まれたPID値である比例ゲ
インKP 、積分時間TI 、微分時間TD 及び係数値aを
用い、指定された制御モード制御演算を行ない、操作量
MVを制御対象へ出力する。
The PID controller 3 receives the target value (SV) and the controlled variable PV as inputs, and is designated by using the taken in PID value, the proportional gain KP, the integration time TI, the differential time TD, and the coefficient value a. The control mode control calculation is performed and the manipulated variable MV is output to the controlled object.

【0026】具体的には、基本型PID制御モード用P
ID値、I−PD制御モード用PID値、制御対象に対
する制御量PV、及びその目標値SVから基本型PID
制御モード出力、I−PD制御モード出力、及び前記基
本型PID制御モード出力及び前記I−PD制御モード
出力の折衷的な制御モード出力を演算する。
Specifically, the basic type PID control mode P
From the ID value, the PID value for the I-PD control mode, the control amount PV for the control target, and the target value SV, the basic type PID
The control mode output, the I-PD control mode output, and the eclectic control mode output of the basic type PID control mode output and the I-PD control mode output are calculated.

【0027】また、係数要素から出力された係数値に基
づいて、演算された基本型PID制御モード出力、I−
PD制御モード出力、及び前記基本型PID制御モード
出力及び前記I−PD制御モード出力の折衷的な制御モ
ード出力の内、いずれか1つを選択して前記制御対象に
対する操作量として出力する。
Also, based on the coefficient value output from the coefficient element, the basic type PID control mode output, I-
One of the PD control mode output, the eclectic control mode output of the basic type PID control mode output, and the I-PD control mode output is selected and output as an operation amount for the control target.

【0028】上記操作量MVは、具体的には、次式
(4)に基づいて算出される。 MV=KP{(1/TI S)(SV−PV)+(1+TD S)(aSV−PV )} …(4) 但し、S:ラプラス演算子、SV:目標値、PV:制御
量、KP :比例ゲイン、TI :積分時間、TD :微分時
間である。
The manipulated variable MV is specifically calculated based on the following equation (4). MV = KP {(1 / TIS) (SV-PV) + (1 + TDS) (aSV-PV)} (4) where S: Laplace operator, SV: target value, PV: control amount, KP: Proportional gain, TI: integration time, TD: derivative time.

【0029】すなわち、係数値aが“1”の場合には、
目標値追従制御および制御対象出口に入るステップ外乱
抑制に適した基本型PID制御モードとなり、係数値a
が“0”の場合には、目標値追従制御および制御対象入
口に入るステップ外乱抑制に適したI−PD制御モード
となる。また、係数値aが“0”と“1”との間の値で
ある場合には、その値に応じた基本型PID制御モード
とI−PD制御モードとの折衷制御モードとなる。
That is, when the coefficient value a is "1",
The basic type PID control mode suitable for the target value tracking control and the step disturbance suppression entering the control target outlet is set, and the coefficient value a
Is 0, the I-PD control mode is suitable for the target value tracking control and the step disturbance suppression entering the control target inlet. Further, when the coefficient value a is a value between "0" and "1", the eclectic control mode of the basic type PID control mode and the I-PD control mode corresponding to the value is set.

【0030】図2は、図1に示したPID制御装置のP
ID値演算要素2と複数モードのPID制御器3の具体
的な構成を示す図である。PID値演算要素2は、基本
型PID制御モード用PID値(比例ゲインKP(PI
D)、積分時間TI (PID)、微分時間TD (PI
D)を設定した記憶要素21と、I−PD制御モード用
PID値(KP (IーPD)、TI (I−PD)、TD
(I−PD)を設定した記憶要素22と、減算要素23
a〜23cと、乗算要素24a〜24c、25a〜25
cと、加算要素26a〜26cとから構成される。
FIG. 2 shows the PID of the PID control device shown in FIG.
It is a figure which shows the concrete structure of the ID value calculation element 2 and the PID controller 3 of multiple modes. The PID value calculation element 2 is a PID value for the basic PID control mode (proportional gain KP (PI
D), integration time TI (PID), differential time TD (PI
D) set storage element 21 and the PID values for the I-PD control mode (KP (I-PD), TI (I-PD), TD
(I-PD) set storage element 22 and subtraction element 23
a to 23c and multiplication elements 24a to 24c and 25a to 25
c and addition elements 26a to 26c.

【0031】減算要素23aは、“1”から係数値aを
差し引いた信号(1−a)を乗算要素25aに出力す
る。乗算要素24aは、記憶要素21からの信号KP
(PID)と係数要素1から入力される係数値aとを乗
じ、信号a・KP(PID)を加算要素26aに出力す
る。
The subtraction element 23a outputs a signal (1-a) obtained by subtracting the coefficient value a from "1" to the multiplication element 25a. The multiplication element 24a receives the signal KP from the storage element 21.
(PID) is multiplied by the coefficient value a input from the coefficient element 1, and the signal a · KP (PID) is output to the addition element 26a.

【0032】乗算要素25aは、記憶要素22からの信
号KP (I−PD)と減算要素23aからの信号(1−
a)とを乗じた信号(1−a)・KP (I−PD)を加
算要素26aに出力する。
The multiplication element 25a receives the signal K P (I-PD) from the storage element 22 and the signal (1-
The signal (1-a) .multidot.KP (I-PD) multiplied by a) is output to the addition element 26a.

【0033】加算要素26aは、乗算要素24aからの
信号a・KP (PID)と、乗算要素25aからの信号
(1−a)・KP (I−PD)とを加えて、比例ゲイン
KPとしてPID制御器3の係数要素36へ出力する。
The addition element 26a adds the signal aKP (PID) from the multiplication element 24a and the signal (1-a) KP (I-PD) from the multiplication element 25a to obtain PID as the proportional gain KP. It outputs to the coefficient element 36 of the controller 3.

【0034】減算要素23bは、“1”から係数値aを
差し引いた信号(1−a)を乗算要素25bに出力す
る。乗算要素24bは、記憶要素21からの信号TI
(PID)と係数要素1からの信号aを乗じた信号a・
TI (PID)を加算要素26bに出力する。
The subtraction element 23b outputs a signal (1-a) obtained by subtracting the coefficient value a from "1" to the multiplication element 25b. The multiplication element 24b receives the signal TI from the storage element 21.
(PID) multiplied by the signal a from coefficient element 1
The TI (PID) is output to the addition element 26b.

【0035】乗算要素25bは、記憶要素22からの信
号TI (I−PD)と減算要素23bからの信号(1−
a)とを乗じた信号(1−a)・TI (I−PD)を加
算要素26bに出力する。
The multiplication element 25b has a signal TI (I-PD) from the storage element 22 and a signal (1- (1) from the subtraction element 23b).
The signal (1-a) .TI (I-PD) multiplied by a) is output to the addition element 26b.

【0036】加算要素26bは、乗算要素24bからの
信号a・TI (PID)と乗算要素25bからの信号
(1−a)・TI (I−PD)とを加えて、積分時間T
I としてPID制御器3の積分要素33へ発信する。
The addition element 26b adds the signal aTI (PID) from the multiplication element 24b and the signal (1-a) TI (I-PD) from the multiplication element 25b to obtain an integration time T.
It is sent as I to the integral element 33 of the PID controller 3.

【0037】減算要素23cは、“1”から係数値aを
差し引いた信号(1−a)を乗算要素25cに出力す
る。乗算要素24cは、記憶要素21からの信号TD
(PID)と係数要素1から入力される係数値aとを乗
じ、信号a・TD (PID)を加算要素26cに出力す
る。
The subtraction element 23c outputs a signal (1-a) obtained by subtracting the coefficient value a from "1" to the multiplication element 25c. The multiplication element 24c is the signal TD from the storage element 21.
(PID) is multiplied by the coefficient value a input from the coefficient element 1, and the signal aTD (PID) is output to the addition element 26c.

【0038】乗算要素25cは、記憶要素22からの信
号TD (I−PD)と減算要素23からの信号(1−
a)とを乗じ、信号(1−a)・TD (I−PD)を加
算要素26cに出力する。
The multiplication element 25c receives the signal TD (I-PD) from the storage element 22 and the signal (1-
a) and is multiplied by and the signal (1-a) .TD (I-PD) is output to the addition element 26c.

【0039】加算要素26cは、乗算要素24cからの
信号a・TD (PID)と乗算要素25cからの信号
(1−a)・TD (I−PD)とを加えて微分時間TD
としてPID制御器3の微分要素34へ出力する。
The addition element 26c adds the signal aTD (PID) from the multiplication element 24c and the signal (1-a) TD (I-PD) from the multiplication element 25c to obtain the differential time TD.
To the differential element 34 of the PID controller 3.

【0040】次に、複数モードのPID制御器3の構成
について説明する。この複数モードのPID制御器3
は、乗算要素30と、符号反転要素31と、加算要素3
2、35、37と、積分要素33と、微分要素34と、
係数要素36とから構成されている。
Next, the configuration of the PID controller 3 for a plurality of modes will be described. This multi-mode PID controller 3
Is a multiplication element 30, a sign inversion element 31, and an addition element 3
2, 35, 37, an integration element 33, a differentiation element 34,
And a coefficient element 36.

【0041】乗算要素30は、目標値SVと係数値aと
を乗じ、信号aSVを加算要素37へ出力する。符号反
転要素31は、制御量PVの符号を反転して制御量−P
Vとして加算要素32及び加算要素37へ出力する。
The multiplication element 30 multiplies the target value SV and the coefficient value a and outputs the signal aSV to the addition element 37. The sign reversal element 31 inverts the sign of the controlled variable PV to control-P.
It is output as V to the addition element 32 and the addition element 37.

【0042】加算要素32は、目標値SVと、符号反転
要素31で符号反転された制御量−PVとを加算し制御
偏差Eとして積分要素33へ出力する。積分要素33
は、加算要素32から出力された制御偏差EをPID値
演算要素2の加算要素26bから出力される積分時間T
D に基づいて積分し、加算要素35へ出力する。
The addition element 32 adds the target value SV and the control amount −PV whose sign is inverted by the sign inversion element 31 and outputs it as a control deviation E to the integration element 33. Integral element 33
Is the integration time T output from the addition element 26b of the PID value calculation element 2 based on the control deviation E output from the addition element 32.
It integrates based on D and outputs to the addition element 35.

【0043】加算要素37は、乗算要素30から出力さ
れる目標値SVと係数値aとを乗じた信号aSVと符号
反転要素31から出力される符号反転された制御量−P
Vとを加算して、加算要素35及び微分要素34へ出力
する。
The addition element 37 multiplies the target value SV output from the multiplication element 30 by the coefficient value a, and the sign-inverted control amount -P output from the sign inversion element 31.
V is added and output to the addition element 35 and the differentiation element 34.

【0044】微分要素34は、加算要素37から出力さ
れる信号をPID値演算要素2の加算要素26cから出
力される微分時間TD で微分して加算要素35へ出力す
る。なお、微分要素33は、図2に示したように、伝達
関数がTD ・Sである完全微分特性を持ったものの代わ
りに、例えば、信号をフィルタリングしたTD ・S/
(1+η・TD ・S)を伝達関数とする不完全微分特性
を持った要素を使用してもよい。
The differentiation element 34 differentiates the signal output from the addition element 37 with the differentiation time TD output from the addition element 26c of the PID value calculation element 2 and outputs it to the addition element 35. As shown in FIG. 2, the differential element 33 is, for example, a signal filtered TD.S /, instead of the one having a perfect differential characteristic whose transfer function is TD.S.
An element having an incomplete differential characteristic having a transfer function of (1 + η · TD · S) may be used.

【0045】加算要素35は、積分要素33からの出力
と、加算要素37からの出力と、微分要素34からの出
力とを加算し、この加算された出力信号を係数要素36
へ出力するものである。
The addition element 35 adds the output from the integration element 33, the output from the addition element 37, and the output from the differentiation element 34, and the added output signal is added to the coefficient element 36.
Is output to.

【0046】係数要素36は、加算要素35からの出力
信号に対して、PID値演算要素2の加算要素26aか
ら出力される比例ゲインKp を乗じて操作量MVを制御
対象に出力し、制御対象をフィードバック制御するもの
である。
The coefficient element 36 multiplies the output signal from the addition element 35 by the proportional gain Kp output from the addition element 26a of the PID value calculation element 2 to output the manipulated variable MV to the control target, and the control target Feedback control.

【0047】次に、上述の如く構成したPID制御装置
の動作について説明する。まず、目標値SVと符号反転
要素31にて符号反転した制御量−PVとが加算要素3
2で加算され、制御偏差Eとして積分要素33へ出力さ
れる。積分要素33は、加算要素32から出力された制
御偏差EをPID値演算要素2の加算要素26bから出
力される積分時間TD に基づいて積分して、加算要素3
5へ出力する。
Next, the operation of the PID controller constructed as described above will be described. First, the target value SV and the control amount −PV whose sign is inverted by the sign inversion element 31 are added by the addition element 3
2 is added and output as the control deviation E to the integration element 33. The integration element 33 integrates the control deviation E output from the addition element 32 on the basis of the integration time TD output from the addition element 26b of the PID value calculation element 2 to obtain the addition element 3
Output to 5

【0048】また、目標値SVは、乗算要素30にて係
数値aが乗じられ、信号aSVとして加算要素37へ出
力される。この信号aSVは、加算要素37にて、符号
反転要素31から出力される符号反転された制御量−P
Vと加算され、加算要素35及び微分要素34へ出力さ
れる。
The target value SV is multiplied by the coefficient value a in the multiplication element 30 and output as the signal aSV to the addition element 37. This signal aSV is a sign-inverted control amount −P output from the sign inversion element 31 in the addition element 37.
V is added and output to the addition element 35 and the differentiation element 34.

【0049】微分要素34へ出力された信号は、PID
値演算要素2の加算要素26cから出力される微分時間
TD で微分された後に、加算要素35へ出力される。加
算要素35は、積分要素33からの出力と、加算要素3
7からの出力と、微分要素34からの出力とを加算し、
この加算された出力信号を係数要素36へ出力する。
The signal output to the differentiating element 34 is the PID
After being differentiated by the differentiation time TD outputted from the addition element 26c of the value calculation element 2, it is outputted to the addition element 35. The addition element 35 includes the output from the integration element 33 and the addition element 3
The output from 7 and the output from the differentiating element 34 are added,
The added output signal is output to the coefficient element 36.

【0050】そして、係数要素36は、加算要素35か
らの出力信号に対して、PID値演算要素2の加算要素
26aから出力される比例ゲインKp を乗じて操作量M
Vを制御対象に出力し、制御対象をフィードバック制御
する。
The coefficient element 36 multiplies the output signal from the addition element 35 by the proportional gain Kp output from the addition element 26a of the PID value calculation element 2, and manipulates the manipulated variable M.
V is output to the controlled object, and the controlled object is feedback-controlled.

【0051】従って、本実施例によれば、制御対象の特
性から決まる目標値追従制御に適した基本型PID制御
用のPID値と制御対象入口に入るステップ外乱抑制に
適したI−PD制御用のPID値をPID値演算要素2
に設定し、動作させることにより、図3(a)に示すよ
うに、目標値追従性が優れたPID制御装置を提供する
ことができる。
Therefore, according to this embodiment, the PID value for the basic type PID control suitable for the target value follow-up control determined by the characteristics of the control target and the I-PD control suitable for the step disturbance suppression entering the control target inlet. PID value of PID value calculation element 2
By setting and operating the PID controller, as shown in FIG. 3A, it is possible to provide a PID control device having excellent target value followability.

【0052】また、係数要素1に設定する値を調整する
ことにより、例えばステップ外乱が制御対象入口に入る
場合には、図2(b)に示すように、ステップ外乱が制
御対象出口に入る場合には、図2(c)に示すように、
各種外乱を良好に抑制でき、より汎用性のある2自由度
制御を実現できるフィードバックPID制御装置を提供
することができる。
By adjusting the value set in the coefficient element 1, for example, when step disturbance enters the controlled object inlet, as shown in FIG. 2B, when step disturbance enters the controlled object outlet. As shown in FIG. 2 (c),
It is possible to provide a feedback PID control device that can effectively suppress various disturbances and realize more versatile two-degree-of-freedom control.

【0053】なお、このPID制御器3としては本実施
例に限られるものではなく、特許公告公報平4ー542
42号に示されているものや、その他構成の基本型PI
D制御モードとI−PD制御モードを実施できるPID
制御器であってもよい。またアナログ方式の実施例につ
いて述べたが、これをディジタル制御器で実現してもよ
い。
The PID controller 3 is not limited to this embodiment, but is disclosed in Japanese Patent Publication No. 4-542.
Basic type PI of those shown in No. 42 and other configurations
PID that can implement D control mode and I-PD control mode
It may be a controller. Also, although an analog embodiment has been described, this may be implemented by a digital controller.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上詳記したように、本発明によれば、
実プラントの制御中であっても外部から設定された制御
対象固有の種々の外乱を抑制し、良好に目標を追従する
ことができるような係数値により、制御モード及びPI
D値が自動的に切り替わり、制御対象固有の種々のタイ
プのステップ外乱を効果的に抑制することができ、しか
も目標追従性も優れた、汎用性のある2自由度のPID
制御装置を提供することができる。
As described above in detail, according to the present invention,
Even during the control of the actual plant, the control mode and the PI are controlled by the coefficient values that can suppress various disturbances unique to the controlled object set from the outside and follow the target satisfactorily.
A versatile two-degree-of-freedom PID that automatically switches the D value, can effectively suppress various types of step disturbances unique to the controlled object, and has excellent target followability.
A control device can be provided.

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

【図1】本発明の一実施例にかかるPID制御装置の概
略構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a PID control device according to an embodiment of the present invention.

【図2】同実施例におけるPID制御装置の具体的な構
成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a specific configuration of a PID control device in the embodiment.

【図3】同実施例におけるPID制御装置を用いて制御
対象をフィードバック制御したときの制御応答を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing a control response when feedback control is performed on a control target using the PID control device in the embodiment.

【図4】従来のPID制御器の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a conventional PID controller.

【図5】従来のPID制御器を用いて制御対象をフィー
ドバック制御したときの制御応答を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a control response when feedback control is performed on a control target using a conventional PID controller.

【図6】入口外乱と出口外乱を示すフィードバックPI
D制御系の説明図。
FIG. 6 is a feedback PI indicating an inlet disturbance and an outlet disturbance.
Explanatory drawing of a D control system.

【図7】従来の2自由度PID(I−PD)制御器を用
いたときの制御応答を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a control response when a conventional two-degree-of-freedom PID (I-PD) controller is used.

【符号の説明】 1…係数要素、2…PID値演算要素、3…PID制御
器、21,22…記憶要素、23a〜23c…減算要
素、24a〜24c、25a〜25c…乗算要素、26
a〜26c…加算要素、30…乗算要素、31…符号反
転要素、32,35,37…加算要素、33…積分要
素、34…微分要素、36…係数要素。
Description of Codes 1 ... Coefficient element, 2 ... PID value calculation element, 3 ... PID controller, 21, 22 ... Storage element, 23a-23c ... Subtraction element, 24a-24c, 25a-25c ... Multiplication element, 26
a to 26c ... Addition element, 30 ... Multiplication element, 31 ... Sign inversion element, 32, 35, 37 ... Addition element, 33 ... Integral element, 34 ... Differentiation element, 36 ... Coefficient element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 外部から設定された係数値を出力する係
数要素と、 前記係数要素から出力される係数値に基づいて算出され
た基本型PID制御モード用PID値及びI−PD制御
モード用PID値を出力するPID値演算要素と、 前記基本型PID制御モード用PID値、I−PD制御
モード用PID値、制御対象に対する制御量、及びその
目標値から基本型PID制御モード出力、I−PD制御
モード出力、及び前記基本型PID制御モード出力及び
前記I−PD制御モード出力の折衷的な制御モード出力
を演算する制御モード出力演算手段と、 前記係数要素から出力された係数値に基づいて、前記制
御モード出力演算手段にて演算された基本型PID制御
モード出力、I−PD制御モード出力、及び前記基本型
PID制御モード出力及び前記I−PD制御モード出力
の折衷的な制御モード出力の内、いずれか1つを選択し
て前記制御対象に対する操作量として出力する制御モー
ド選択手段とを具備したことを特徴とするPID制御装
置。
1. A coefficient element for outputting a coefficient value set from the outside, a PID value for a basic type PID control mode and a PID for an I-PD control mode calculated based on the coefficient value output from the coefficient element. A PID value calculation element that outputs a value, a PID value for the basic PID control mode, a PID value for the I-PD control mode, a control amount for a control target, and a target value from the basic PID control mode output, the I-PD A control mode output, and a control mode output calculating means for calculating an eclectic control mode output of the basic type PID control mode output and the I-PD control mode output, and a coefficient value output from the coefficient element, The basic type PID control mode output calculated by the control mode output calculating means, the I-PD control mode output, and the basic type PID control mode output, A PID control device comprising: a control mode selection unit that selects any one of the eclectic control mode outputs of the I-PD control mode outputs and outputs the selected operation amount as an operation amount for the control target. .
JP4729295A 1995-03-07 1995-03-07 Pid control unit Pending JPH08241102A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4729295A JPH08241102A (en) 1995-03-07 1995-03-07 Pid control unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4729295A JPH08241102A (en) 1995-03-07 1995-03-07 Pid control unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08241102A true JPH08241102A (en) 1996-09-17

Family

ID=12771212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4729295A Pending JPH08241102A (en) 1995-03-07 1995-03-07 Pid control unit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08241102A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008282413A (en) * 2008-06-16 2008-11-20 Komatsu Ltd Fluid temperature controller and control method
CN109404213A (en) * 2018-11-06 2019-03-01 贵州电网有限责任公司 A kind of Hydropower Unit power mode adaptability variable element method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008282413A (en) * 2008-06-16 2008-11-20 Komatsu Ltd Fluid temperature controller and control method
CN109404213A (en) * 2018-11-06 2019-03-01 贵州电网有限责任公司 A kind of Hydropower Unit power mode adaptability variable element method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3696248B2 (en) Variable horizon predictor for controlling dead time dominating processes, multiple variable interactive processes, and processes with time-varying dynamics
Foley et al. A comparison of PID controller tuning methods
KR100621830B1 (en) System and method for a variable gain proportional-integral pi controller
JPH0635505A (en) Automatic controller
JP4166637B2 (en) Method for adjusting process control apparatus and adjustment tool therefor
JPH08241102A (en) Pid control unit
JPH0235501A (en) Fuzzy control system
Ali et al. On‐line tuning of model predictive controllers using fuzzy logic
JP3950015B2 (en) Process control device
JPH07160338A (en) Flow rate control method
JPH09146610A (en) Multivariable nonlinear process controller
JP3034404B2 (en) 2-DOF PID adjustment device
JP3234109B2 (en) Process control equipment
JPS62217051A (en) Controller of hot water supplier
JP2758246B2 (en) Auto tuning controller
JPS58201103A (en) Sampled value pid controller
Vavilala et al. Design of fractional order controllers for conical tank process
JPH079602B2 (en) Control device
JP2994135B2 (en) Target value FF / FB control device
JP3004152B2 (en) 2-DOF PID adjustment device
JPS6117445Y2 (en)
JPH09146611A (en) Method and apparatus for control of multivariable nonlinear process
JPH01239602A (en) Process controller
JPH0749702A (en) Control device with fuzzy inference function
JPH10124104A (en) Control method for semiconductor manufacturing equipment