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公開番号2024162543
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-21
出願番号2023078134
出願日2023-05-10
発明の名称制御装置
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人サンネクスト国際特許事務所
主分類G05B 13/02 20060101AFI20241114BHJP(制御;調整)
要約【課題】PID制御を用いる制御系において、オーバーシュート発生期間など応答時の特定期間における出力を優先して所望のプロフィールとなるように、PID制御のゲイン値を自動調整することが可能な技術を提供する。
【解決手段】PID制御のPIDゲイン値を自動チューニングする装置において、ある時刻tにおける制御対象の所望の出力z(t)を演算する手段と、ある時刻tにおける制御対象の出力y(t)と前記所望の出力z(t)との誤差e(t)に重み係数w(t)を乗じた値d1(t)(=w(t)×e(t))もしくは、前記出力y(t)と前記所望の出力z(t)との誤差e(t)の二乗に重み係数w(t)を乗じた値d2(t)(=w(t)×e(t)^2)に基づく値が小さくなるように、PID制御の各制御ゲイン値を自動チューニングする手段とを備えたことを特徴とする制御装置である。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
ＰＩＤ制御のＰＩＤゲイン値を自動チューニングする装置において、
ある時刻ｔにおける制御対象の所望の出力z（ｔ）を演算する手段と
ある時刻ｔにおける制御対象の出力ｙ（ｔ）と前記所望の出力z（ｔ）との誤差ｅ（ｔ）に
重み係数ｗ（ｔ）を乗じた値ｄ１（ｔ）（＝ｗ（ｔ）×ｅ（ｔ））もしくは、
前記出力ｙ（ｔ）と前記所望の出力z（ｔ）との誤差ｅ（ｔ）の二乗に
重み係数ｗ（ｔ）を乗じた値ｄ２（ｔ）（＝ｗ（ｔ）×ｅ（ｔ）＾２）に
基づく値が小さくなるように、
ＰＩＤ制御の各制御ゲイン値を自動チューニングする手段とを
備えたことを特徴とする制御装置。
続きを表示（約 860 文字）【請求項２】
請求項１において、
制御目標ｒ（ｔ）を演算する手段と、
前記制御目標ｒ（ｔ）を前記ＰＩＤ制御の制御目標とし、
前記制御目標ｒ（ｔ）を所望の出力z（ｔ）を演算する手段の入力とすることを
特徴とする制御装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記重み係数ｗ（ｔ）の値は、前記誤差ｅ（ｔ）を小さくしたい期間でその他の期間より大きくなることを
特徴とする制御装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記重み係数ｗ（ｔ）は、制御目標がステップ変化したときの前記制御対象の所望の出力z（ｔ）と比例関係にあるｋ×z（ｔ）であることを
特徴とする制御装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記重み係数ｗ（ｔ）は、前記誤差ｅ（ｔ）を小さくしたい期間に平均値が存在するガウス分布となることを
特徴とする制御装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記ｄ１（ｔ）に基づく値は、ｄ１（ｔ）の二乗和誤差Σｄ１（ｔ）＾２であることを
特徴とする制御装置。
【請求項７】
請求項１において、
前記ＰＩＤ制御の各制御ゲイン値を自動チューニングする手段はデータ駆動制御ＦＲＩＴであることを
特徴とする制御装置。
【請求項８】
請求項１において、
前記ＰＩＤ制御の各制御ゲイン値を自動チューニングする手段の入力として、
前記重み係数ｗ（ｔ）を乗じた値（ｄ１（ｔ）もしくはｄ２（ｔ））に基づく値、もしくは前記ｅ（ｔ）に基づく値かを切り替える手段を備えたことを
特徴とする制御装置。
【請求項９】
請求項１において、
前記制御装置が制御する対象は、加熱炉などの温度制御もしくは
モータを用いた回転数制御もしくは位置制御であることを
特徴とする制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置に関するものであり、特に、制御対象の応答が所望のプロフィールとなるようにＰＩＤ制御のゲイン値を自動チューニングする制御装置に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
本技術の背景技術として、特開２００８－１８１２２１号公報（特許文献１）がある。この文献には、「ＰＩＤ制御対象を制御するためのＰＩＤパラメータを決定するＰＩＤパラメータ決定手段と、該ＰＩＤパラメータ決定手段により決定されたＰＩＤパラメータを用いて、上記制御対象を制御する制御手段とを備えたＰＩＤ制御装置であって、上記ＰＩＤパラメータ決定手段は、時刻ｔの時点での上記制御対象への入力、該制御対象からの出力および目標値をそれぞれｕ（ｔ）、ｙ（ｔ）およびｒ（ｔ）とし、上記入力の差分に対する重み係数をλとし、むだ時間をｋとし、差分演算子をΔとしたとき、φ（ｔ＋ｋ）＝ｙ（ｔ＋ｋ）－ｒ（ｔ）＋λΔｕ（ｔ）で表される一般化出力φ（ｔ＋ｋ）が小さくなるように、上記ＰＩＤパラメータを決定するよう構成されていることを特徴とするＰＩＤ制御装置。（［請求項１］参照）」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００８－１８１２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述の先行技術（特許文献１）は、自動チューニングに用いる値として、制御対象への入力信号の変化分に重み係数を施した項が存在する式とすることで、入力信号が大きく変化するようなゲイン値とならないようにチューニングするものであり、オーバーシュートなどの応答時の特定期間における制御対象からの出力のプロフィールを自動調整するものではない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、例えば特許請求範囲の記載の構成を採用する。本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、例えば、
ＰＩＤ制御のＰＩＤゲイン値を自動チューニングする装置において、
ある時刻ｔにおける制御対象の所望の出力z（ｔ）を演算する手段と
ある時刻ｔにおける制御対象の出力ｙ（ｔ）と前記所望の出力z（ｔ）との誤差ｅ（ｔ）に
重み係数ｗ（ｔ）を乗じた値ｄ１（ｔ）（＝ｗ（ｔ）×ｅ（ｔ））もしくは、
前記出力ｙ（ｔ）と前記所望の出力z（ｔ）との誤差ｅ（ｔ）の二乗に
重み係数ｗ（ｔ）を乗じた値ｄ２（ｔ）（＝ｗ（ｔ）×ｅ（ｔ）＾２）に
基づく値が小さくなるように、
ＰＩＤ制御の各制御ゲイン値を自動チューニングする手段とを
備えたことを特徴とする制御装置である。
【０００６】
また、例えば、
制御目標ｒ（ｔ）を演算する手段と、
前記制御目標ｒ（ｔ）を前記ＰＩＤ制御の制御目標とし、
前記制御目標ｒ（ｔ）を所望の出力z（ｔ）を演算する手段の入力とすることを
特徴とする制御装置である。
【０００７】
また、例えば、
前記重み係数ｗ（ｔ）の値は、前記誤差ｅ（ｔ）を小さくしたい期間でその他の期間より大きくなることを
特徴とする制御装置である。
【０００８】
また、例えば、
前記重み係数ｗ（ｔ）は、制御目標がステップ変化したときの前記制御対象の所望の出力z（ｔ）と比例関係にあるｋ×z（ｔ）であることを
特徴とする制御装置である。
【０００９】
また、例えば、
前記重み係数ｗ（ｔ）は、前記誤差ｅ（ｔ）を小さくしたい期間に平均値が存在するガウス分布となることを
特徴とする制御装置である。
【００１０】
また、例えば、
前記ｄ１（ｔ）に基づく値は、ｄ１（ｔ）の二乗和誤差Σｄ１（ｔ）＾２であることを
特徴とする制御装置である。
（【００１１】以降は省略されています）

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