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公開番号2024168446
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-05
出願番号2023085144
出願日2023-05-24
発明の名称制御装置
出願人神港テクノス株式会社
代理人個人
主分類G05B 11/42 20060101AFI20241128BHJP(制御;調整)
要約【課題】目標値フィルタへの追従性とオーバーシュートの抑制の両立を可能とする制御装置を提供する。
【解決手段】偏差に基づく積分演算部と、偏差に基づく比例操作量を演算する比例演算部と、検出値に基づく微分操作量を演算する第1の微分演算部と、物理量の設定値と目標値フィルタの出力とを加算する第1の加算部と、第1の加算部に基づく微分操作量を演算する第2の微分演算部と、比例演算部の出力と、積分演算部の出力と、第1の微分演算部の出力と、第2の微分演算部の出力とを加算する第2の加算部と、第2の加算部からの出力を上限値と下限値との間に制限する出力リミッタと、第2の加算部からの出力と第2の出力リミッタからの出力の反転とを加算する第3の加算部と、第3の加算部からの出力に応じて積分演算部を機能させるか否かを制御するスイッチ部とを備える。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
物理量の設定値に基づいて目標値を算出する目標値フィルタの出力から物理量の検出値を減算した値である偏差に基づく積分演算部と、
前記偏差に基づく比例操作量を演算する比例演算部と、
前記検出値に基づく微分操作量を演算する第１の微分演算部と、
物理量の設定値と前記目標値フィルタの出力とを加算する第１の加算部と、
前記第１の加算部に基づく微分操作量を演算する第２の微分演算部と、
前記比例演算部の出力と、前記積分演算部の出力と、前記第１の微分演算部の出力と、前記第２の微分演算部の出力とを加算する第２の加算部と、
前記第２の加算部からの出力を上限値と下限値との間に制限する出力リミッタと、
前記第２の加算部からの出力と前記第２の出力リミッタからの出力の反転とを加算する第３の加算部と、
前記第３の加算部からの出力に応じて前記積分演算部を機能させるか否かを制御するスイッチ部と
を備え、
前記比例演算部は、１００／ＰＢを有する第１のゲイン設定部を含み、
前記第１の微分演算部は、微分器と、Ｔｄ×（１００／ＰＢ）を有する第２のゲイン設定部とを含み、
前記第２の微分演算部は、微分器と、Ｔｄ×（１００／ＰＢ）を有する第３のゲイン設定部とを含み、
前記積分演算部は、積分器と、（１／Ｔ
I
）×（１００／ＰＢ）を有する第４のゲイン設定部とを含み、
前記第１の出力リミッタからの出力は、物理量を制御するための操作量として制御対象に出力されることを特徴とする制御装置。
（ＰＢ、Ｔ
I
及びＴｄは、それぞれ、比例帯、積分時間及び微分時間を示す。）
続きを表示（約 140 文字）【請求項２】
前記スイッチ部は、第３の加算部からの出力が０であるか否かを判断する判断部を備え、
前記判断部において、第３の加算部からの出力が０であると判断された場合、前記偏差を前記積分演算部への入力とするよう接続することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形機の温度制御に代表される温度等の物理量を最適値に調節するための制御装置に関する。特に、ＰＩＤ制御におけるオーバーシュート問題を解決する制御装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ－Ｉｎｔｅｇｒａｌ－ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）制御を用いた温度制御に代表されるように、各種の物理量の制御は、様々な分野で広く行われている。
【０００３】
例えば特許文献１には、最終目標値である変更後の設定値ＳＶに対して、比例制御及び微分制御を行う成型機の温度制御装置が開示されている。特許文献１では、最終目標値である変更後の設定値ＳＶに対して比例制御及び微分制御を行うことにより、複数の部位に対する昇温速度の増減を吸収しやすく、同時昇温性を担保することが容易となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－０３７７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１では、最終目標値（設定値）ＳＶを変更した場合に、最適な操作量を特定することが困難である。そして、算出された操作量と最適な操作量ＭＶとの間の偏差を減少させるために、操作量に基づく微分動作を加えることでオーバーシュートの防止及び応答性の向上を図っている。
【０００６】
しかし、操作量に基づく微分動作を加えることで応答性は向上するものの、目標値フィルタに対する追従性は向上しない。結果としてオーバーシュートが生じる確率がそれほど減少していないという問題点があった。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、目標値フィルタへの追従性とオーバーシュートの抑制の両立を可能とする制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明に係る制御装置は、物理量の設定値に基づいて目標値を算出する目標値フィルタの出力から物理量の検出値を減算した値である偏差に基づく積分演算部と、前記偏差に基づく比例操作量を演算する比例演算部と、前記検出値に基づく微分操作量を演算する第１の微分演算部と、物理量の設定値と前記目標値フィルタの出力とを加算する第１の加算部と、前記第１の加算部に基づく微分操作量を演算する第２の微分演算部と、前記比例演算部の出力と、前記積分演算部の出力と、前記第１の微分演算部の出力と、前記第２の微分演算部の出力とを加算する第２の加算部と、前記第２の加算部からの出力を上限値と下限値との間に制限する出力リミッタと、前記第２の加算部からの出力と前記第２の出力リミッタからの出力の反転とを加算する第３の加算部と、前記第３の加算部からの出力に応じて前記積分演算部を機能させるか否かを制御するスイッチ部とを備え、前記比例演算部は、１００／ＰＢを有する第１のゲイン設定部を含み、前記第１の微分演算部は、微分器と、Ｔｄ×（１００／ＰＢ）を有する第２のゲイン設定部とを含み、前記第２の微分演算部は、微分器と、Ｔｄ×（１００／ＰＢ）を有する第３のゲイン設定部とを含み、前記積分演算部は、積分器と、（１／Ｔ
I
）×（１００／ＰＢ）を有する第４のゲイン設定部とを含み、前記第１の出力リミッタからの出力は、物理量を制御するための操作量として制御対象に出力されることを特徴とする。なお、ＰＢ、Ｔ
I
及びＴｄは、それぞれ、比例帯、積分時間及び微分時間を示す。
【０００９】
また、本発明に係る制御装置は、前記スイッチ部が、第３の加算部からの出力が０であるか否かを判断する判断部を備え、前記判断部において、第３の加算部からの出力が０であると判断された場合、前記偏差を前記積分演算部への入力とするよう接続することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
上記発明によれば、比例演算及び微分演算を最終目標値である変更後の設定値に対して行うのではなく、設定値の変更時に、変更前の設定値と最終目標値である変更後の設定値との偏差に対して微分演算を行うことにより、目標値フィルタからの出力値との偏差を軽減してオーバーシュートを予防するとともに、目標値フィルタからの出力値を目標値として比例演算及び微分演算を行うことで、目標値フィルタへの追従性を担保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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