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公開番号2025001166
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-08
出願番号2023100610
出願日2023-06-20
発明の名称パラメータ調整装置
出願人アズビル株式会社
代理人個人
主分類G05B 13/02 20060101AFI20241225BHJP(制御;調整)
要約【課題】カスケード制御装置のパラメータ調整時間を短縮する。
【解決手段】パラメータ調整装置3は、マスター側制御部1-1とスレーブ側制御部1-2とを含むカスケード制御装置におけるスレーブ側の目標値RSPをマスター側の操作量MVmから算出するためのスケーリング下限値とスケーリング上限値を調整する。パラメータ調整装置3は、カスケード制御中に制御量PVmが目標値SPmと異なる値で整定しているときに、制御量PVmが目標値SPmで整定しているときの既知のスレーブ側の制御量PVs=PVaと、カスケード制御中にマスター側制御部1-1から出力された操作量MVmとに基づいて、スケーリング下限値とスケーリング上限値のうち少なくとも一方を、制御量PVmが目標値SPmで整定するまで変更するパラメータ調整部31を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
マスター側制御部とスレーブ側制御部とが縦続接続されたカスケード制御装置におけるスレーブ側の目標値をマスター側の操作量から算出するためのスケーリング下限値とスケーリング上限値とを調整するパラメータ調整装置であって、
カスケード制御中にマスター側の制御量がマスター側の目標値と異なる値で整定しているときに、前記マスター側の制御量が前記マスター側の目標値で整定しているときの既知のスレーブ側の制御量と、前記カスケード制御中に前記マスター側制御部から出力されたマスター側の操作量とに基づいて、前記スケーリング下限値と前記スケーリング上限値のうち少なくとも一方を、前記マスター側の制御量が前記マスター側の目標値で整定するまで動的に変更するように構成された第１のパラメータ調整部を備えることを特徴とするパラメータ調整装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
請求項１記載のパラメータ調整装置において、
前記第１のパラメータ調整部は、カスケード制御の開始前に前記スケーリング下限値の初期値と前記スケーリング上限値の初期値とを設定し、前記マスター側の制御量が前記マスター側の目標値で整定しているときの既知のスレーブ側の制御量と、前記カスケード制御中に前記マスター側制御部から出力されたマスター側の操作量と、前記スケーリング下限値の初期値または前記スケーリング下限値の前回の値とに基づいて、前記スケーリング上限値を変更することと、前記マスター側の制御量が前記マスター側の目標値で整定しているときの既知のスレーブ側の制御量と、前記カスケード制御中に前記マスター側制御部から出力されたマスター側の操作量と、前記スケーリング上限値の初期値または前記スケーリング上限値の前回の値とに基づいて、前記スケーリング下限値を変更することのうち、少なくとも一方を行うことを特徴とするパラメータ調整装置。
【請求項３】
請求項２記載のパラメータ調整装置において、
前記第１のパラメータ調整部は、変更後のスケーリング上限値ＳＨを算出する際には、前記マスター側の制御量が前記マスター側の目標値で整定しているときの既知のスレーブ側の制御量をＰＶａ、前記カスケード制御中に前記マスター側制御部から出力されたマスター側の操作量をＭＶｍ、前記スケーリング下限値の初期値または前記スケーリング下限値の前回の値をＳＬとしたとき、ＳＨ＝｛ＰＶａ－ＳＬ＋（ＭＶｍ／１００）×ＳＬ｝／（ＭＶｍ／１００）により変更後のスケーリング上限値ＳＨを算出し、変更後のスケーリング下限値ＳＬを算出する際には、前記マスター側の制御量が前記マスター側の目標値で整定しているときの既知のスレーブ側の制御量をＰＶａ、前記カスケード制御中に前記マスター側制御部から出力されたマスター側の操作量をＭＶｍ、前記スケーリング上限値の初期値または前記スケーリング上限値の前回の値をＳＨとしたとき、ＳＬ＝｛ＰＶａ－（ＭＶｍ／１００）×ＳＨ｝／｛－（ＭＶｍ／１００）＋１｝により変更後のスケーリング下限値ＳＬを算出することを特徴とするパラメータ調整装置。
【請求項４】
請求項１記載のパラメータ調整装置において、
前記カスケード制御装置は、
前記マスター側の制御量と前記マスター側の目標値とに基づいて前記マスター側の操作量を算出するように構成された前記マスター側制御部と、
前記スレーブ側の制御量と前記スレーブ側の目標値とに基づいてスレーブ側の操作量を算出して制御対象に出力するように構成された前記スレーブ側制御部と、
前記マスター側制御部と前記スレーブ側制御部との間に設けられ、前記マスター側の操作量を前記スケーリング下限値と前記スケーリング上限値とに基づいて前記スレーブ側の目標値に変換するように構成された目標値変換部とから構成されることを特徴とするパラメータ調整装置。
【請求項５】
請求項４記載のパラメータ調整装置において、
前記目標値変換部は、前記カスケード制御中に前記マスター側制御部から出力されたマスター側の操作量をＭＶｍ、前記スケーリング下限値をＳＬ、前記スケーリング上限値をＳＨとしたとき、ＲＳＰ＝（ＭＶｍ／１００）×（ＳＨ－ＳＬ）＋ＳＬにより前記スレーブ側の目標値ＲＳＰを算出することを特徴とするパラメータ調整装置。
【請求項６】
請求項１記載のパラメータ調整装置において、
カスケード制御の開始前に前記スレーブ側制御部のオートチューニングを実行したときの前記スレーブ側の制御量の応答に基づいて前記スレーブ側制御部のＰＩＤパラメータを算出して設定し、前記マスター側制御部のオートチューニングを実行したときの前記マスター側の制御量の応答に基づいて前記マスター側制御部のＰＩＤパラメータを算出して設定するように構成された第２のパラメータ調整部をさらに備えることを特徴とするパラメータ調整装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の制御部が縦続接続されたカスケード制御装置のパラメータを調整するパラメータ調整装置に関するものである。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
制御系における外乱応答性を改善するため、またハンチングを小さくするために、カスケード制御という制御方式が知られている（特許文献１参照）。カスケード制御は、半導体拡散炉の制御など、様々な場面で導入されている。
【０００３】
カスケード制御においては、２つの制御部（調節計）のＰＩＤパラメータ調整に加えて、カスケード制御固有のパラメータであるスケーリング上限値とスケーリング下限値の調整が必要である。スケーリング上限値とスケーリング下限値の調整のために、例えば温度制御系の場合には稼働→冷却のサイクルを２、３回繰り返す必要がある。そのため、制御開始までのパラメータ調整に多くの時間と人手を要するという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－３４３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、カスケード制御装置のパラメータ調整時間を短縮することができるパラメータ調整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】
【０００６】
本発明は、マスター側制御部とスレーブ側制御部とが縦続接続されたカスケード制御装置におけるスレーブ側の目標値をマスター側の操作量から算出するためのスケーリング下限値とスケーリング上限値とを調整するパラメータ調整装置であって、
カスケード制御中にマスター側の制御量がマスター側の目標値と異なる値で整定しているときに、前記マスター側の制御量が前記マスター側の目標値で整定しているときの既知のスレーブ側の制御量と、前記カスケード制御中に前記マスター側制御部から出力されたマスター側の操作量とに基づいて、前記スケーリング下限値と前記スケーリング上限値のうち少なくとも一方を、前記マスター側の制御量が前記マスター側の目標値で整定するまで動的に変更するように構成された第１のパラメータ調整部を備えることを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明のパラメータ調整装置の１構成例において、前記第１のパラメータ調整部は、カスケード制御の開始前に前記スケーリング下限値の初期値と前記スケーリング上限値の初期値とを設定し、前記マスター側の制御量が前記マスター側の目標値で整定しているときの既知のスレーブ側の制御量と、前記カスケード制御中に前記マスター側制御部から出力されたマスター側の操作量と、前記スケーリング下限値の初期値または前記スケーリング下限値の前回の値とに基づいて、前記スケーリング上限値を変更することと、前記マスター側の制御量が前記マスター側の目標値で整定しているときの既知のスレーブ側の制御量と、前記カスケード制御中に前記マスター側制御部から出力されたマスター側の操作量と、前記スケーリング上限値の初期値または前記スケーリング上限値の前回の値とに基づいて、前記スケーリング下限値を変更することのうち、少なくとも一方を行うことを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明のパラメータ調整装置の１構成例において、前記第１のパラメータ調整部は、変更後のスケーリング上限値ＳＨを算出する際には、前記マスター側の制御量が前記マスター側の目標値で整定しているときの既知のスレーブ側の制御量をＰＶａ、前記カスケード制御中に前記マスター側制御部から出力されたマスター側の操作量をＭＶｍ、前記スケーリング下限値の初期値または前記スケーリング下限値の前回の値をＳＬとしたとき、ＳＨ＝｛ＰＶａ－ＳＬ＋（ＭＶｍ／１００）×ＳＬ｝／（ＭＶｍ／１００）により変更後のスケーリング上限値ＳＨを算出し、変更後のスケーリング下限値ＳＬを算出する際には、前記マスター側の制御量が前記マスター側の目標値で整定しているときの既知のスレーブ側の制御量をＰＶａ、前記カスケード制御中に前記マスター側制御部から出力されたマスター側の操作量をＭＶｍ、前記スケーリング上限値の初期値または前記スケーリング上限値の前回の値をＳＨとしたとき、ＳＬ＝｛ＰＶａ－（ＭＶｍ／１００）×ＳＨ｝／｛－（ＭＶｍ／１００）＋１｝により変更後のスケーリング下限値ＳＬを算出することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明のパラメータ調整装置の１構成例において、前記カスケード制御装置は、前記マスター側の制御量と前記マスター側の目標値とに基づいて前記マスター側の操作量を算出するように構成された前記マスター側制御部と、前記スレーブ側の制御量と前記スレーブ側の目標値とに基づいてスレーブ側の操作量を算出して制御対象に出力するように構成された前記スレーブ側制御部と、前記マスター側制御部と前記スレーブ側制御部との間に設けられ、前記マスター側の操作量を前記スケーリング下限値と前記スケーリング上限値とに基づいて前記スレーブ側の目標値に変換するように構成された目標値変換部とから構成されることを特徴とするものである。
また、本発明のパラメータ調整装置の１構成例において、前記目標値変換部は、前記カスケード制御中に前記マスター側制御部から出力されたマスター側の操作量をＭＶｍ、前記スケーリング下限値をＳＬ、前記スケーリング上限値をＳＨとしたとき、ＲＳＰ＝（ＭＶｍ／１００）×（ＳＨ－ＳＬ）＋ＳＬにより前記スレーブ側の目標値ＲＳＰを算出することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明のパラメータ調整装置の１構成例は、カスケード制御の開始前に前記スレーブ側制御部のオートチューニングを実行したときの前記スレーブ側の制御量の応答に基づいて前記スレーブ側制御部のＰＩＤパラメータを算出して設定し、前記マスター側制御部のオートチューニングを実行したときの前記マスター側の制御量の応答に基づいて前記マスター側制御部のＰＩＤパラメータを算出して設定するように構成された第２のパラメータ調整部をさらに備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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