(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
片側干渉が発生するマルチループ制御系において操作量振幅が一定のリミットサイクルを発生させて各制御ループのコントローラの制御パラメータを設定するリミットサイクル方式のオートチューニング（ＡＴ）を実行するオートチューニング実行装置であって、
リミットサイクル方式のＡＴを実行するＡＴ実行手段と、
干渉を与える側の制御ループを主制御ループとして予め記憶する主制御ループ登録手段と、
前記主制御ループ以外の制御ループのＡＴ実行中に、前記主制御ループ以外の制御ループに発生した制御量の上下動幅を検出する上下動幅検出手段と、
前記主制御ループのＡＴ実行中に主制御ループ以外の制御ループに、ループ間干渉によって発生した制御量の最大変動量を検出する最大変動量検出手段と、
前記最大変動量と前記上下動幅に基づき前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値を算出して前記ＡＴ実行手段に設定する上限値算出手段とを備えることを特徴とするオートチューニング実行装置。
【請求項２】
片側干渉が発生するマルチループ制御系において操作量振幅が一定のリミットサイクルを発生させて各制御ループのコントローラの制御パラメータを設定するリミットサイクル方式のオートチューニング（ＡＴ）を実行するオートチューニング実行装置であって、
リミットサイクル方式のＡＴを実行するＡＴ実行手段と、
干渉を与える側の制御ループを主制御ループとして予め記憶する主制御ループ登録手段と、
前記主制御ループ以外の制御ループのＡＴ実行中に、前記主制御ループ以外の制御ループに発生した制御量の上下動幅を検出する上下動幅検出手段と、
前記主制御ループのＡＴ実行中に主制御ループ以外の制御ループに、ループ間干渉によって発生した制御量の最大変動量を検出する最大変動量検出手段と、
前記最大変動量と前記上下動幅に基づき前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値と操作量下限値とを算出して前記ＡＴ実行手段に設定する上下限値算出手段とを備えることを特徴とするオートチューニング実行装置。
【請求項３】
片側干渉が発生するマルチループ制御系において操作量振幅が一定のリミットサイクルを発生させて各制御ループのコントローラの制御パラメータを設定するリミットサイクル方式のオートチューニング（ＡＴ）を実行するオートチューニング実行装置であって、
リミットサイクル方式のＡＴを実行するＡＴ実行手段と、
主制御ループを記憶する主制御ループ登録手段と、
ＡＴ実行中の制御ループに発生した制御量の上下動幅を検出する上下動幅検出手段と、
ＡＴ実行中の制御ループ以外の制御ループに、ループ間干渉によって発生した制御量の最大変動量を検出する最大変動量検出手段と、
前記最大変動量と前記上下動幅に基づき片側干渉を判定し、干渉を与える側の制御ループを判定して、この制御ループを主制御ループとして前記主制御ループ登録手段に登録する登録処理手段と、
前記主制御ループのＡＴ実行中に検出した前記最大変動量と前記主制御ループ以外の制御ループのＡＴ実行中に検出した前記上下動幅に基づき、前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値を算出して前記ＡＴ実行手段に設定する上限値算出手段とを備えることを特徴とするオートチューニング実行装置。
【請求項４】
片側干渉が発生するマルチループ制御系において操作量振幅が一定のリミットサイクルを発生させて各制御ループのコントローラの制御パラメータを設定するリミットサイクル方式のオートチューニング（ＡＴ）を実行するオートチューニング実行装置であって、
リミットサイクル方式のＡＴを実行するＡＴ実行手段と、
主制御ループを記憶する主制御ループ登録手段と、
ＡＴ実行中の制御ループに発生した制御量の上下動幅を検出する上下動幅検出手段と、
ＡＴ実行中の制御ループ以外の制御ループに、ループ間干渉によって発生した制御量の最大変動量を検出する最大変動量検出手段と、
前記最大変動量と前記上下動幅に基づき片側干渉を判定し、干渉を与える側の制御ループを判定して、この制御ループを主制御ループとして前記主制御ループ登録手段に登録する登録処理手段と、
前記主制御ループのＡＴ実行中に検出した前記最大変動量と前記主制御ループ以外の制御ループのＡＴ実行中に検出した前記上下動幅に基づき、前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値と操作量下限値とを算出して前記ＡＴ実行手段に設定する上下限値算出手段とを備えることを特徴とするオートチューニング実行装置。
【請求項５】
請求項１または３記載のオートチューニング実行装置において、
前記上限値算出手段は、
前記最大変動量と前記上下動幅と前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値の初期値と前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量下限値の初期値に基づいて、前記主制御ループ以外の制御ループの上下動幅に対する干渉の影響率が所定値になるための、前記主制御ループのリミットサイクルの操作量幅を算出する操作量幅算出手段と、
前記操作量幅に基づいて前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値の候補値を算出する候補値算出手段と、
前記候補値と前記操作量上限値の初期値のうちの最小値を、前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値の更新値とする更新値決定手段とからなることを特徴とするオートチューニング実行装置。
【請求項６】
請求項２または４記載のオートチューニング実行装置において、
前記上下限値算出手段は、
前記最大変動量と前記上下動幅と前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値の初期値と前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量下限値の初期値に基づいて、前記主制御ループ以外の制御ループの上下動幅に対する干渉の影響率が所定値になるための、前記主制御ループのリミットサイクルの操作量幅を算出する操作量幅算出手段と、
前記操作量幅に基づいて前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値と操作量下限値の各々の候補値を算出する候補値算出手段と、
前記操作量上限値の候補値と前記操作量上限値の初期値のうちの最小値を、前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値の更新値とすると共に、前記操作量下限値の候補値と前記操作量下限値の初期値のうちの最大値を、前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量下限値の更新値とする更新値決定手段とからなることを特徴とするオートチューニング実行装置。
【請求項７】
片側干渉が発生するマルチループ制御系において操作量振幅が一定のリミットサイクルを発生させて各制御ループのコントローラの制御パラメータを設定するリミットサイクル方式のオートチューニング（ＡＴ）を実行するオートチューニング実行方法であって、
ＡＴ実行手段により複数の制御ループのＡＴを１つずつ順次実行するＡＴ実行ステップと、
干渉を与える側の制御ループを主制御ループとして予め記憶している主制御ループ登録手段を参照して前記主制御ループを認識し、主制御ループ以外の制御ループのＡＴ実行中に、前記主制御ループ以外の制御ループに発生した制御量の上下動幅を検出する上下動幅検出ステップと、
前記主制御ループ登録手段を参照して前記主制御ループを認識し、主制御ループのＡＴ実行中に主制御ループ以外の制御ループに、ループ間干渉によって発生した制御量の最大変動量を検出する最大変動量検出ステップと、
前記最大変動量と前記上下動幅に基づき前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値を算出して前記ＡＴ実行手段に設定する上限値算出ステップとを備えることを特徴とするオートチューニング実行方法。
【請求項８】
片側干渉が発生するマルチループ制御系において操作量振幅が一定のリミットサイクルを発生させて各制御ループのコントローラの制御パラメータを設定するリミットサイクル方式のオートチューニング（ＡＴ）を実行するオートチューニング実行方法であって、
ＡＴ実行手段により複数の制御ループのＡＴを１つずつ順次実行するＡＴ実行ステップと、
干渉を与える側の制御ループを主制御ループとして予め記憶している主制御ループ登録手段を参照して前記主制御ループを認識し、主制御ループ以外の制御ループのＡＴ実行中に、前記主制御ループ以外の制御ループに発生した制御量の上下動幅を検出する上下動幅検出ステップと、
前記主制御ループ登録手段を参照して前記主制御ループを認識し、主制御ループのＡＴ実行中に主制御ループ以外の制御ループに、ループ間干渉によって発生した制御量の最大変動量を検出する最大変動量検出ステップと、
前記最大変動量と前記上下動幅に基づき前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値と操作量下限値とを算出して前記ＡＴ実行手段に設定する上下限値算出ステップとを備えることを特徴とするオートチューニング実行方法。
【請求項９】
片側干渉が発生するマルチループ制御系において操作量振幅が一定のリミットサイクルを発生させて各制御ループのコントローラの制御パラメータを設定するリミットサイクル方式のオートチューニング（ＡＴ）を実行するオートチューニング実行方法であって、
ＡＴ実行手段により複数の制御ループのＡＴを１つずつ順次実行するＡＴ実行ステップと、
ＡＴ実行中の制御ループに発生した制御量の上下動幅を検出する上下動幅検出ステップと、
ＡＴ実行中の制御ループ以外の制御ループに、ループ間干渉によって発生した制御量の最大変動量を検出する最大変動量検出ステップと、
前記最大変動量と前記上下動幅に基づき片側干渉を判定し、干渉を与える側の制御ループを判定して、この制御ループを主制御ループとして主制御ループ登録手段に登録する登録処理ステップと、
前記主制御ループのＡＴ実行中に検出した前記最大変動量と前記主制御ループ以外の制御ループのＡＴ実行中に検出した前記上下動幅に基づき、前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値を算出して前記ＡＴ実行手段に設定する上限値算出ステップとを備えることを特徴とするオートチューニング実行方法。
【請求項１０】
片側干渉が発生するマルチループ制御系において操作量振幅が一定のリミットサイクルを発生させて各制御ループのコントローラの制御パラメータを設定するリミットサイクル方式のオートチューニング（ＡＴ）を実行するオートチューニング実行方法であって、
ＡＴ実行手段により複数の制御ループのＡＴを１つずつ順次実行するＡＴ実行ステップと、
ＡＴ実行中の制御ループに発生した制御量の上下動幅を検出する上下動幅検出ステップと、
ＡＴ実行中の制御ループ以外の制御ループに、ループ間干渉によって発生した制御量の最大変動量を検出する最大変動量検出ステップと、
前記最大変動量と前記上下動幅に基づき片側干渉を判定し、干渉を与える側の制御ループを判定して、この制御ループを主制御ループとして主制御ループ登録手段に登録する登録処理ステップと、
前記主制御ループのＡＴ実行中に検出した前記最大変動量と前記主制御ループ以外の制御ループのＡＴ実行中に検出した前記上下動幅に基づき、前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値と操作量下限値とを算出して前記ＡＴ実行手段に設定する上下限値算出ステップとを備えることを特徴とするオートチューニング実行方法。
【請求項１１】
請求項７または９記載のオートチューニング実行方法において、
前記上限値算出ステップは、
前記最大変動量と前記上下動幅と前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値の初期値と前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量下限値の初期値に基づいて、前記主制御ループ以外の制御ループの上下動幅に対する干渉の影響率が所定値になるための、前記主制御ループのリミットサイクルの操作量幅を算出する操作量幅算出ステップと、
前記操作量幅に基づいて前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値の候補値を算出する候補値算出ステップと、
前記候補値と前記操作量上限値の初期値のうちの最小値を、前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値の更新値とする更新値決定ステップとからなることを特徴とするオートチューニング実行方法。
【請求項１２】
請求項８または１０記載のオートチューニング実行方法において、
前記上下限値算出ステップは、
前記最大変動量と前記上下動幅と前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値の初期値と前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量下限値の初期値に基づいて、前記主制御ループ以外の制御ループの上下動幅に対する干渉の影響率が所定値になるための、前記主制御ループのリミットサイクルの操作量幅を算出する操作量幅算出ステップと、
前記操作量幅に基づいて前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値と操作量下限値の各々の候補値を算出する候補値算出ステップと、
前記操作量上限値の候補値と前記操作量上限値の初期値のうちの最小値を、前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値の更新値とすると共に、前記操作量下限値の候補値と前記操作量下限値の初期値のうちの最大値を、前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量下限値の更新値とする更新値決定ステップとからなることを特徴とするオートチューニング実行方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチループ制御系において操作量振幅が一定のリミットサイクルを発生させて各制御ループのコントローラの制御パラメータを設定するリミットサイクル方式のオートチューニングを実行するオートチューニング実行装置に係り、特に装置出荷前の時点においてオートチューニング実行時の操作量上下限値を設定する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
温調計などの制御機器では、リミットサイクル方式のオートチューニング（以下、ＡＴとする）機能が広く採用されており、これによりＰＩＤ制御演算のためのＰＩＤパラメータ値が自動決定される。リミットサイクル方式のＡＴは、操作量ＭＶを例えば最大と最小に変化させて制御量ＰＶを上下動させることに特徴がある。ゆえにＡＴの実行は、制御対象となる加熱装置を非稼働状態にすることになるので、効率よく実行したり、実行結果が無駄になることを回避したりしなければならない。
【０００３】
また、複数の類似の制御対象ゾーンを備えた加熱装置においては、温調計が複数台利用される。すなわち、各温調計がそれぞれ対応する制御対象ゾーンの温度を制御する複数のＰＩＤ制御ループ（マルチループ）が、形成されることになる。このようなマルチループの温度制御系においては、基本的には、複数台の温調計は全て個々にＡＴを実行することが好ましい。そこで、各制御ループで特性が大きくは変わらないことを前提として、代表的な１つの制御ループに対するＡＴの実行によって得られたＰＩＤパラメータを、ＡＴが未実行の制御ループに流用する手法が提案されている（特許文献１参照）。
また、ＡＴは、ＰＩＤパラメータ値を決定するためだけではなく、例えば特許文献２に開示されているように温度制御の停止時間を推定するために用いられることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３０１３９２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７０２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＡＴ機能は、特許文献２に開示されているようにＰＩＤパラメータの調整以外にも有効活用できることや、ＰＩＤパラメータの再調整が必要な特殊な事情（例えば操作ミスによる消去）などにより、最終的な制御技術利用者（エンドユーザ）の現場で再実行されるケースが少なからずある。その場合、マルチループの制御系においても個別の制御ループ毎にＡＴを実行する必要性が避けられないこともあり、特許文献１に開示されたような手法による効率化は有効ではない。
【０００６】
さらに、マルチループのＡＴを効率よく実施していくためには、ループ間干渉に関するオペレータの判断と操作が必要である。ループ間干渉があると、ＡＴを実行した制御ループの温度が整定するまではＡＴ動作と制御動作とによるループ間干渉を受けるので、他の制御ループはＡＴの実行開始を待たなければならない。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、片側干渉が発生するマルチループ制御系において、ループ間干渉を合理的に軽減して、効率よく正確なＡＴを実行することができるオートチューニング実行装置および方法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】
本発明は、片側干渉が発生するマルチループ制御系において操作量振幅が一定のリミットサイクルを発生させて各制御ループのコントローラの制御パラメータを設定するリミットサイクル方式のオートチューニング（ＡＴ）を実行するオートチューニング実行装置であって、リミットサイクル方式のＡＴを実行するＡＴ実行手段と、干渉を与える側の制御ループを主制御ループとして予め記憶する主制御ループ登録手段と、前記主制御ループ以外の制御ループのＡＴ実行中に、前記主制御ループ以外の制御ループに発生した制御量の上下動幅を検出する上下動幅検出手段と、前記主制御ループのＡＴ実行中に主制御ループ以外の制御ループに、ループ間干渉によって発生した制御量の最大変動量を検出する最大変動量検出手段と、前記最大変動量と前記上下動幅に基づき前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値を算出して前記ＡＴ実行手段に設定する上限値算出手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明のオートチューニング実行装置は、リミットサイクル方式のＡＴを実行するＡＴ実行手段と、干渉を与える側の制御ループを主制御ループとして予め記憶する主制御ループ登録手段と、前記主制御ループ以外の制御ループのＡＴ実行中に、前記主制御ループ以外の制御ループに発生した制御量の上下動幅を検出する上下動幅検出手段と、前記主制御ループのＡＴ実行中に主制御ループ以外の制御ループに、ループ間干渉によって発生した制御量の最大変動量を検出する最大変動量検出手段と、前記最大変動量と前記上下動幅に基づき前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値と操作量下限値とを算出して前記ＡＴ実行手段に設定する上下限値算出手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明のオートチューニング実行装置は、リミットサイクル方式のＡＴを実行するＡＴ実行手段と、主制御ループを記憶する主制御ループ登録手段と、ＡＴ実行中の制御ループに発生した制御量の上下動幅を検出する上下動幅検出手段と、ＡＴ実行中の制御ループ以外の制御ループに、ループ間干渉によって発生した制御量の最大変動量を検出する最大変動量検出手段と、前記最大変動量と前記上下動幅に基づき片側干渉を判定し、干渉を与える側の制御ループを判定して、この制御ループを主制御ループとして前記主制御ループ登録手段に登録する登録処理手段と、前記主制御ループのＡＴ実行中に検出した前記最大変動量と前記主制御ループ以外の制御ループのＡＴ実行中に検出した前記上下動幅に基づき、前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値を算出して前記ＡＴ実行手段に設定する上限値算出手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明のオートチューニング実行装置は、リミットサイクル方式のＡＴを実行するＡＴ実行手段と、主制御ループを記憶する主制御ループ登録手段と、ＡＴ実行中の制御ループに発生した制御量の上下動幅を検出する上下動幅検出手段と、ＡＴ実行中の制御ループ以外の制御ループに、ループ間干渉によって発生した制御量の最大変動量を検出する最大変動量検出手段と、前記最大変動量と前記上下動幅に基づき片側干渉を判定し、干渉を与える側の制御ループを判定して、この制御ループを主制御ループとして前記主制御ループ登録手段に登録する登録処理手段と、前記主制御ループのＡＴ実行中に検出した前記最大変動量と前記主制御ループ以外の制御ループのＡＴ実行中に検出した前記上下動幅に基づき、前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値と操作量下限値とを算出して前記ＡＴ実行手段に設定する上下限値算出手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明のオートチューニング実行装置の１構成例において、前記上限値算出手段は、前記最大変動量と前記上下動幅と前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値の初期値と前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量下限値の初期値に基づいて、前記主制御ループ以外の制御ループの上下動幅に対する干渉の影響率が所定値になるための、前記主制御ループのリミットサイクルの操作量幅を算出する操作量幅算出手段と、前記操作量幅に基づいて前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値の候補値を算出する候補値算出手段と、前記候補値と前記操作量上限値の初期値のうちの最小値を、前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値の更新値とする更新値決定手段とからなることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明のオートチューニング実行装置の１構成例において、前記上下限値算出手段は、前記最大変動量と前記上下動幅と前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値の初期値と前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量下限値の初期値に基づいて、前記主制御ループ以外の制御ループの上下動幅に対する干渉の影響率が所定値になるための、前記主制御ループのリミットサイクルの操作量幅を算出する操作量幅算出手段と、前記操作量幅に基づいて前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値と操作量下限値の各々の候補値を算出する候補値算出手段と、前記操作量上限値の候補値と前記操作量上限値の初期値のうちの最小値を、前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値の更新値とすると共に、前記操作量下限値の候補値と前記操作量下限値の初期値のうちの最大値を、前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量下限値の更新値とする更新値決定手段とからなることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明のオートチューニング実行方法は、ＡＴ実行手段により複数の制御ループのＡＴを１つずつ順次実行するＡＴ実行ステップと、干渉を与える側の制御ループを主制御ループとして予め記憶している主制御ループ登録手段を参照して前記主制御ループを認識し、主制御ループ以外の制御ループのＡＴ実行中に、前記主制御ループ以外の制御ループに発生した制御量の上下動幅を検出する上下動幅検出ステップと、前記主制御ループ登録手段を参照して前記主制御ループを認識し、主制御ループのＡＴ実行中に主制御ループ以外の制御ループに、ループ間干渉によって発生した制御量の最大変動量を検出する最大変動量検出ステップと、前記最大変動量と前記上下動幅に基づき前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値を算出して前記ＡＴ実行手段に設定する上限値算出ステップとを備えることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明のオートチューニング実行方法は、ＡＴ実行手段により複数の制御ループのＡＴを１つずつ順次実行するＡＴ実行ステップと、干渉を与える側の制御ループを主制御ループとして予め記憶している主制御ループ登録手段を参照して前記主制御ループを認識し、主制御ループ以外の制御ループのＡＴ実行中に、前記主制御ループ以外の制御ループに発生した制御量の上下動幅を検出する上下動幅検出ステップと、前記主制御ループ登録手段を参照して前記主制御ループを認識し、主制御ループのＡＴ実行中に主制御ループ以外の制御ループに、ループ間干渉によって発生した制御量の最大変動量を検出する最大変動量検出ステップと、前記最大変動量と前記上下動幅に基づき前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値と操作量下限値とを算出して前記ＡＴ実行手段に設定する上下限値算出ステップとを備えることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明のオートチューニング実行方法は、ＡＴ実行手段により複数の制御ループのＡＴを１つずつ順次実行するＡＴ実行ステップと、ＡＴ実行中の制御ループに発生した制御量の上下動幅を検出する上下動幅検出ステップと、ＡＴ実行中の制御ループ以外の制御ループに、ループ間干渉によって発生した制御量の最大変動量を検出する最大変動量検出ステップと、前記最大変動量と前記上下動幅に基づき片側干渉を判定し、干渉を与える側の制御ループを判定して、この制御ループを主制御ループとして主制御ループ登録手段に登録する登録処理ステップと、前記主制御ループのＡＴ実行中に検出した前記最大変動量と前記主制御ループ以外の制御ループのＡＴ実行中に検出した前記上下動幅に基づき、前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値を算出して前記ＡＴ実行手段に設定する上限値算出ステップとを備えることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明のオートチューニング実行方法は、ＡＴ実行手段により複数の制御ループのＡＴを１つずつ順次実行するＡＴ実行ステップと、ＡＴ実行中の制御ループに発生した制御量の上下動幅を検出する上下動幅検出ステップと、ＡＴ実行中の制御ループ以外の制御ループに、ループ間干渉によって発生した制御量の最大変動量を検出する最大変動量検出ステップと、前記最大変動量と前記上下動幅に基づき片側干渉を判定し、干渉を与える側の制御ループを判定して、この制御ループを主制御ループとして主制御ループ登録手段に登録する登録処理ステップと、前記主制御ループのＡＴ実行中に検出した前記最大変動量と前記主制御ループ以外の制御ループのＡＴ実行中に検出した前記上下動幅に基づき、前記主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値と操作量下限値とを算出して前記ＡＴ実行手段に設定する上下限値算出ステップとを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、上限値算出手段が自動設定した操作量上限値によって、主制御ループ以外の制御ループの上下動幅に対する干渉の影響を抑えることができる。したがって、この操作量上限値の設定後は、複数の制御ループのＡＴを同時に実行できるようになる。その結果、本発明では、効率よく正確なＡＴを実行することができる。
【００１９】
また、本発明では、上下限値算出手段が自動設定した操作量上限値と操作量下限値によって、主制御ループ以外の制御ループの上下動幅に対する干渉の影響を抑えることができる。したがって、この操作量上限値と操作量下限値の設定後は、複数の制御ループのＡＴを同時に実行できるようになる。その結果、本発明では、効率よく正確なＡＴを実行することができる。
【００２０】
また、本発明では、片側干渉が把握できない場合であっても、登録処理手段が主制御ループを判定して、上限値算出手段が主制御ループの操作量上限値を自動設定することにより、主制御ループ以外の制御ループの上下動幅に対する干渉の影響を抑えることができる。したがって、この操作量上限値の設定後は、複数の制御ループのＡＴを同時に実行できるようになる。その結果、本発明では、効率よく正確なＡＴを実行することができる。
【００２１】
また、本発明では、片側干渉が把握できない場合であっても、登録処理手段が主制御ループを判定して、上下限値算出手段が主制御ループの操作量上限値と操作量下限値を自動設定することにより、主制御ループ以外の制御ループの上下動幅に対する干渉の影響を抑えることができる。したがって、この操作量上限値と操作量下限値の設定後は、複数の制御ループのＡＴを同時に実行できるようになる。その結果、本発明では、効率よく正確なＡＴを実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るオートチューニング実行装置の適用対象となる加熱装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るオートチューニング実行装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るオートチューニング実行装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るオートチューニング実行装置の最大変動量検出部の動作を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るオートチューニング実行装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るオートチューニング実行装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係るオートチューニング実行装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係るオートチューニング実行装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係るオートチューニング実行装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係るオートチューニング実行装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［発明の原理］
例えば装置メーカがエンドユーザに出荷するビジネスプロセスを想定する。片側干渉のみがある場合は、干渉を与える側のリミットサイクルの操作量上下動幅を、エンドユーザの現場で確実かつ適切に小さくできるようにして、装置メーカが供給すればよい。その解決方法として、特開２００３−３３０５０４号公報に開示されているように、リミットサイクル時の操作量である操作量上限値ＡＴ＿ＯＨ、操作量下限値ＡＴ＿ＯＬを出荷前に予め設定しておくのが好ましい。
【００２４】
より具体的には、発明者は、片側干渉系の場合、干渉を与える側の制御ループの操作量上限値ＡＴ＿ＯＨを小さくするか、あるいは操作量下限値ＡＴ＿ＯＬを大きくすることで、マルチループ系の干渉を小さくできるので、全ての制御ループのＡＴを同時実行できることに着眼した。このようなＡＴの同時実行を実現するために、装置メーカ側が出荷前に精密に行なうＡＴ中に、干渉による制御量ＰＶの上下動幅を測定して、干渉を与える側の制御ループの操作量上限値ＡＴ＿ＯＨ、操作量下限値ＡＴ＿ＯＬを自動設定することに想到した。
【００２５】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係るオートチューニング実行装置の適用対象となる加熱装置の構成を示す図である。図１に示す例は、酸化拡散炉１００の内部の温度ＰＶを温調計（ＰＩＤコントローラ）１０１−１〜１０１−３によって制御するものである。酸化拡散炉１００内の石英管１０４の内部には、シリコンウェハ１０５が搬入される。温度センサ１０２−１〜１０２−３は、それぞれヒータ１０３−１〜１０３−３によって加熱される制御ゾーンＺ１〜Ｚ３の温度ＰＶを測定する。温調計１０１−１〜１０１−３は、それぞれ温度センサ１０２−１〜１０２−３によって測定された温度ＰＶが温度設定値ＳＰと一致するように操作量ＭＶを算出してヒータ１０３−１〜１０３−３に出力する。
【００２６】
こうして、酸化拡散炉１００内の石英管１０４内に導入される酸素とシリコンウェハ１０５とを加熱することにより、シリコンウェハ１０５の表面に酸化膜を形成する。この図１に示した温度制御系においては、各温調計１０１−１〜１０１−３がそれぞれ対応する制御ゾーンＺ１〜Ｚ３の温度ＰＶを制御する制御ループが３個形成されていることになる。以下、各温調計１０１−１〜１０１−３が形成する３個の制御ループをＲ１〜Ｒ３と呼ぶことにする。また、ヒータ１０３−１〜１０３−３には容量差があり、ヒータ１０３−２のヒータ容量がヒータ１０３−１，１０３−３のヒータ容量よりも格段に大きくなっている。そこで、制御ゾーンＺ２を主制御ゾーンＺ２、制御ゾーンＺ１，Ｚ３を補助制御ゾーンＺ１，Ｚ３と呼ぶことにする。
【００２７】
以上のように、本実施の形態では、対象とする加熱装置の例として酸化拡散炉のように、保温性が高く、各制御ループのヒータ容量の差が大きい場合を想定し、片側干渉が発生する可能性がある場合を想定している。片側干渉は、例えば制御ループＲ１，Ｒ３から制御ループＲ２への干渉がほとんどないにもかかわらず、制御ループＲ２から制御ループＲ１，Ｒ３への干渉が発生するというようなものであり、制御ループＲ２のヒータ容量が制御ループＲ１，Ｒ３のヒータ容量よりも格段に大きいというような場合に起こる。
【００２８】
図２は本実施の形態に係るオートチューニング実行装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態のオートチューニング実行装置は、リミットサイクル方式のＡＴを実行するＡＴ実行部１と、干渉を与える側の制御ループを主制御ループとして予め記憶する主制御ループ登録部２と、主制御ループ以外の制御ループのＡＴ実行中に、この制御ループに発生した制御量の上下動幅を検出する上下動幅検出部３と、主制御ループのＡＴ実行中に主制御ループ以外の制御ループに、ループ間干渉によって発生した制御量の最大変動量を検出する最大変動量検出部４と、最大変動量と上下動幅に基づき主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値を算出してＡＴ実行部１に設定する上限値算出部５とを備えている。
【００２９】
上限値算出部５は、操作量幅算出手段と、候補値算出手段と、更新値決定手段とを構成している。なお、本実施の形態を含む全ての実施の形態において、ＡＴ実行部は、複数の制御ループのＡＴを同時に実行可能な機能を備えているが、本実施の形態を含む全ての実施の形態では、装置メーカが出荷前に精密に行なうＡＴを想定しており、複数の制御ループのＡＴを１つずつ順次実行する。
【００３０】
図３は本実施の形態のオートチューニング実行装置の動作を示すフローチャートである。まず、オートチューニング実行装置のオペレータは、干渉を与える側の制御ループＲ２を主制御ループとして主制御ループ登録部２に登録する（図３ステップＳ１００）。
また、オペレータは、全ての制御ループについてＡＴ実行時の操作量上下限値の初期値をＡＴ実行部１に設定する（図３ステップＳ１０１）。ここでは、操作量上下限値の初期値を、不必要に制限しない値とし、例えば操作量上限値ＡＴ＿ＯＨ＝１００％、操作量下限値ＡＴ＿ＯＬ＝０％とする。
そして、オペレータは、全ての機能をオンにしたまま、ＡＴ実行部１に対してＡＴの起動指示を入力する（図３ステップＳ１０２）。
【００３１】
この起動指示に応じて、ＡＴ実行部１は、干渉を受ける側の制御ループ、すなわち主制御ループＲ２以外の制御ループＲ１についてＡＴを実行する（図３ステップＳ１０３）。ＡＴ実行部１は、制御ループＲ１の温度センサ１０２−１によって測定される制御量ＰＶ（温度）が設定値ＳＰより大きい場合、操作量下限値ＡＴ＿ＯＬを操作量ＭＶとしてヒータ１０３−１に出力し、制御ループＲ１の制御量ＰＶが設定値ＳＰ以下の場合、操作量上限値ＡＴ＿ＯＨを操作量ＭＶとしてヒータ１０３−１に出力することを、一定の動作周期毎に繰り返し行う。こうして、操作量ＭＶの振幅が一定のリミットサイクルが発生する。そして、ＡＴ実行部１は、操作量ＭＶの出力に応じた制御ループＲ１の制御量ＰＶの応答に基づいて制御パラメータ（例えばＰＩＤパラメータ）を算出し、この制御パラメータを制御ループＲ１の温調計１０１−１に設定する。なお、リミットサイクル方式のＡＴについては、例えば特許第３８８１５９３号公報に開示されているので、ＡＴの詳細については説明を省略する。
【００３２】
上下動幅検出部３は、ＡＴを実行中の制御ループＲ１に発生した制御量ＰＶの極大値と極小値との差である上下動幅Ｘ１を検出する（図３ステップＳ１０４）。そして、上下動幅検出部３は、制御ループＲ１のＡＴの完了後、このＡＴの実行中に検出した上下動幅Ｘ１を上限値算出部５に登録する。
【００３３】
次に、ＡＴ実行部１は、主制御ループＲ２以外のＡＴ未実行ループが存在するかどうかを判定する（図３ステップＳ１０５）。ここでは、主制御ループＲ２以外の制御ループＲ３がＡＴ未実行ループとして残っている。
そこで、ＡＴ実行部１は、ステップＳ１０３に戻って、制御ループＲ３についてＡＴを実行する。
【００３４】
上下動幅検出部３は、ＡＴを実行中の制御ループＲ３に発生した制御量ＰＶの極大値と極小値との差である上下動幅Ｘ３を検出する（図３ステップＳ１０４）。そして、上下動幅検出部３は、制御ループＲ３のＡＴの完了後、このＡＴの実行中に検出した上下動幅Ｘ３を上限値算出部５に登録する。
【００３５】
ＡＴ実行部１は、主制御ループＲ２以外の制御ループのＡＴが全て完了し、主制御ループＲ２以外の未実行ループがなくなった場合（図３ステップＳ１０５においてＮＯ）、主制御ループＲ２についてＡＴを実行する（図３ステップＳ１０６）。
【００３６】
最大変動量検出部４は、主制御ループＲ２のＡＴの実行中にループ間干渉により、主制御ループＲ２以外の各制御ループＲ１，Ｒ３に発生する干渉波形、すなわち制御量ＰＶの上下動を検出し、この上下動の極大値と極小値との差を最大変動量Ｙ１，Ｙ３として検出する（図３ステップＳ１０７）。以下、最大変動量Ｙ１，Ｙ３の検出方法についてより詳細に説明する。図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は最大変動量検出部４の動作を説明する図であり、制御ループＲ１〜Ｒ３の制御量ＰＶを示す図である。図４（Ａ）は制御ループＲ１の制御量ＰＶを示す図、図４（Ｂ）は主制御ループＲ２の制御量ＰＶを示す図、図４（Ｃ）は制御ループＲ３の制御量ＰＶを示す図である。Ｘ２は主制御ループＲ２の制御量ＰＶの上下動幅である。
【００３７】
ここでは、最大変動量の検出対象を制御ループＲ１とする。最大変動量検出部４は、主制御ループＲ２のＡＴが開始された時点の制御ループＲ１の制御量ＰＶ（以下、ＰＶ１とする）を最大変動量Ｙ１の検出に利用する。すなわち、最大変動量検出部４は、この制御量ＰＶ１と制御ループＲ１の現在の制御量ＰＶとの差ＰＶ１−ＰＶを、最大変動量検出に用いる偏差とする。偏差ＰＶ１−ＰＶが正から負に変化した後に負から正に変化するまでに検出される制御量ＰＶの極値が極大値であり、偏差ＰＶ１−ＰＶが負から正に変化した後に正から負に変化するまでに検出される制御量ＰＶの極値が極小値である。こうして、最大変動量検出部４は、制御量ＰＶの上下動の極大値と極小値との差である最大変動量Ｙ１を検出することができる。
【００３８】
極小値を検出できなかった場合には、極大値と制御量ＰＶ１との差を最大変動量Ｙ１とすればよく、極大値を検出できなかった場合には、制御量ＰＶ１と極小値との差を最大変動量Ｙ１とすればよい。また、極大値、極小値の両方を検出できなかった場合には、最大変動量Ｙ１を０とすればよい。
制御ループＲ３の最大変動量Ｙ３の検出方法も制御ループＲ１の場合と同様である。制御ループＲ１の場合と異なるのは、制御量ＰＶ１の代わりに、主制御ループＲ２のＡＴが開始された時点の制御ループＲ３の制御量ＰＶ（以下、ＰＶ３とする）を最大変動量Ｙ３の検出に利用する点である。
【００３９】
最大変動量検出部４は、主制御ループＲ２以外の各制御ループＲ１，Ｒ３の最大変動量Ｙ１，Ｙ３を以上のようにして検出する。そして、最大変動量検出部４は、主制御ループＲ２のＡＴの完了後、このＡＴの実行中に検出した最大変動量Ｙ１，Ｙ３を上限値算出部５に登録する。
【００４０】
次に、上限値算出部５は、最大変動量検出部４が検出した最大変動量Ｙ１，Ｙ３と上下動幅検出部３が検出した上下動幅Ｘ１，Ｘ３に基づき主制御ループＲ２のＡＴ実行時の操作量上限値を算出する。まず、上限値算出部５は、片側干渉を抑えることによる目標影響率をＡ％（例えば５％）としたとき、制御ループＲ１の上下動幅Ｘ１に対する干渉の影響率がＡ％になるための、主制御ループＲ２のリミットサイクルの操作量幅ΔＭＶ１と、制御ループＲ３の上下動幅Ｘ３に対する干渉の影響率がＡ％になるための、主制御ループＲ２のリミットサイクルの操作量幅ΔＭＶ３とを、下式により算出する（図３ステップＳ１０８）。
ΔＭＶ１＝（ＡＴ＿ＯＨａ−ＡＴ＿ＯＬａ）ＡＸ１／（１００Ｙ１）  ・・・（１）
ΔＭＶ３＝（ＡＴ＿ＯＨａ−ＡＴ＿ＯＬａ）ＡＸ３／（１００Ｙ３）  ・・・（２）
【００４１】
式（１）、式（２）において、ＡＴ＿ＯＨａは主制御ループＲ２のＡＴ実行時の操作量上限値の初期値、ＡＴ＿ＯＬａは主制御ループＲ２のＡＴ実行時の操作量下限値の初期値である。なお、式（１）、式（２）は、式（３）、式（４）の操作量幅と上下動幅の比率を合わせる考え方から導かれるものである。
ΔＭＶ１：ＡＴ＿ＯＨａ−ＡＴ＿ＯＬａ＝ＡＸ１／１００：Ｙ１      ・・・（３）
ΔＭＶ３：ＡＴ＿ＯＨａ−ＡＴ＿ＯＬａ＝ＡＸ３／１００：Ｙ３      ・・・（４）
【００４２】
保温性の高い加熱処理チャンバーでは、リミットサイクルの操作量幅を抑制する場合は、主制御ループＲ２の操作量下限値ＡＴ＿ＯＬａを維持したまま、操作量上限値ＡＴ＿ＯＨａを低く設定変更するのが得策である。上限値算出部５は、操作量上限値ＡＴ＿ＯＨａの更新値ＡＴ＿ＯＨｂの候補ＡＴ＿ＯＨｂ１，ＡＴ＿ＯＨｂ３を下式により算出する（図３ステップＳ１０９）。
ＡＴ＿ＯＨｂ１＝ＡＴ＿ＯＬａ＋ΔＭＶ１                          ・・・（５）
ＡＴ＿ＯＨｂ３＝ＡＴ＿ＯＬａ＋ΔＭＶ３                          ・・・（６）
【００４３】
上限値算出部５は、ステップＳ１０９で算出した候補ＡＴ＿ＯＨｂ１，ＡＴ＿ＯＨｂ３と操作量上限値の初期値ＡＴ＿ＯＨａのうちの最小値を、主制御ループＲ２のＡＴ実行時における操作量上限値の更新値ＡＴ＿ＯＨｂとして決定する（図３ステップＳ１１０）。
ＡＴ＿ＯＨｂ＝ｍｉｎ（ＡＴ＿ＯＨａ，ＡＴ＿ＯＨｂ１，ＡＴ＿ＯＨｂ３）
・・・（７）
【００４４】
そして、上限値算出部５は、ＡＴ実行部１に設定されている、主制御ループＲ２のＡＴ実行時における操作量上限値の初期値ＡＴ＿ＯＨａを、更新値ＡＴ＿ＯＨｂに更新する（図３ステップＳ１１１）。
以上で、オートチューニング実行装置の動作が終了する。
【００４５】
上記の処理により得られた操作量上限値ＡＴ＿ＯＨｂによって、主制御ループＲ２以外の制御ループＲ１，Ｒ３の上下動幅Ｘ１，Ｘ３に対する干渉の影響率が目標のＡ％以下に抑えられる。したがって、ステップＳ１００〜Ｓ１１１の一連の処理が行なわれた後は、Ｒ１〜Ｒ３の３個の制御ループのＡＴを同時に実行できるようになる。すなわち、エンドユーザの現場でＡＴが再実行されるケースなどにおいて、効率よく正確なＡＴを実行することができる。
【００４６】
なお、上記の説明では、具体的に理解ができるように、Ｒ１〜Ｒ３の３個の制御ループの構成としたが、片側干渉のみがあるという制御系であれば、この構成に限らず本実施の形態を適用可能である。すなわち、ステップＳ１０３，Ｓ１０４，Ｓ１０７〜Ｓ１０９の処理を主制御ループ以外の各制御ループについて実行すればよい。また、本実施の形態では、制御ループＲ１、制御ループＲ３、主制御ループＲ２の順でＡＴを実行するように説明したが、この順序については特に規定は必要なく、どのような順序でもかまわない。
【００４７】
また、本発明は装置メーカ側が出荷前に精密に行なうＡＴ中に操作量上限値を設定し、エンドユーザに装置を出荷することを想定しているので、ＡＴ実行部１において操作量上下限値を記憶するメモリは不揮発性メモリであることは言うまでもない。
【００４８】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、対象とする加熱装置の例として図１のようにＺ１〜Ｚ３の３個の制御ゾーンを有する装置を想定しているが、第１の実施の形態と異なり、保温性の低い加熱処理チャンバー（制御を行ないやすい放熱性の高い加熱処理チャンバー）を対象とする場合を想定している。
【００４９】
図５は本実施の形態に係るオートチューニング実行装置の構成を示すブロック図であり、図２と同様の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態のオートチューニング実行装置は、ＡＴ実行部１と、主制御ループ登録部２と、上下動幅検出部３と、最大変動量検出部４と、最大変動量と上下動幅に基づき主制御ループのＡＴ実行時における操作量上限値と操作量下限値とを算出してＡＴ実行部１に設定する上下限値算出部６とを備えている。上下限値算出部６は、操作量幅算出手段と、候補値算出手段と、更新値決定手段とを構成している。
【００５０】
図６は本実施の形態のオートチューニング実行装置の動作を示すフローチャートである。ステップＳ１００〜Ｓ１０７までの処理は第１の実施の形態と同じなので、説明は省略する。また、ステップＳ１０８の処理も上限値算出部５の代わりに、上下限値算出部６が行う点を除いて第１の実施の形態と同じなので、説明は省略する。
【００５１】
保温性の低い加熱処理チャンバーでは、リミットサイクルの操作量幅を抑制する場合、リミットサイクルの平衡点（中央値）を維持するのが得策である。上下限値算出部６は、主制御ループＲ２のＡＴ実行時における操作量上限値ＡＴ＿ＯＨａの更新値ＡＴ＿ＯＨｂと操作量下限値ＡＴ＿ＯＬａの更新値ＡＴ＿ＯＬｂの候補を下式により算出する（図６ステップＳ１１２）。
【００５２】
ＡＴ＿ＯＨｂ１＝（ＡＴ＿ＯＨａ＋ＡＴ＿ＯＬａ）／２＋ΔＭＶ１／２  ・・（８）
ＡＴ＿ＯＬｂ１＝（ＡＴ＿ＯＨａ＋ＡＴ＿ＯＬａ）／２−ΔＭＶ１／２  ・・（９）
ＡＴ＿ＯＨｂ３＝（ＡＴ＿ＯＨａ＋ＡＴ＿ＯＬａ）／２＋ΔＭＶ３／２  ・・（１０）
ＡＴ＿ＯＬｂ３＝（ＡＴ＿ＯＨａ＋ＡＴ＿ＯＬａ）／２−ΔＭＶ３／２  ・・（１１）
【００５３】
上下限値算出部６は、ステップＳ１１２で算出した候補ＡＴ＿ＯＨｂ１，ＡＴ＿ＯＨｂ３と操作量上限値の初期値ＡＴ＿ＯＨａのうちの最小値を、主制御ループＲ２のＡＴ実行時における操作量上限値の更新値ＡＴ＿ＯＨｂとして決定すると共に、ステップＳ１１２で算出した候補ＡＴ＿ＯＬｂ１，ＡＴ＿ＯＬｂ３と操作量下限値の初期値ＡＴ＿ＯＬａのうちの最大値を、主制御ループＲ２のＡＴ実行時における操作量下限値の更新値ＡＴ＿ＯＬｂとして決定する（図６ステップＳ１１３）。
ＡＴ＿ＯＨｂ＝ｍｉｎ（ＡＴ＿ＯＨａ，ＡＴ＿ＯＨｂ１，ＡＴ＿ＯＨｂ３）
・・・（１２）
ＡＴ＿ＯＬｂ＝ｍａｘ（ＡＴ＿ＯＬａ，ＡＴ＿ＯＬｂ１，ＡＴ＿ＯＬｂ３）
・・・（１３）
【００５４】
そして、上下限値算出部６は、ＡＴ実行部１に設定されている、主制御ループＲ２のＡＴ実行時における操作量上限値の初期値ＡＴ＿ＯＨａを、更新値ＡＴ＿ＯＨｂに更新すると共に、ＡＴ実行部１に設定されている、主制御ループＲ２のＡＴ実行時における操作量下限値の初期値ＡＴ＿ＯＬａを、更新値ＡＴ＿ＯＬｂに更新する（図６ステップＳ１１４）。以上で、オートチューニング実行装置の動作が終了する。
【００５５】
上記の処理により得られた操作量上限値ＡＴ＿ＯＨｂと操作量下限値ＡＴ＿ＯＬｂによって、主制御ループＲ２以外の制御ループＲ１，Ｒ３の上下動幅Ｘ１，Ｘ３に対する干渉の影響率が目標のＡ％以下に抑えられる。したがって、ステップＳ１００〜Ｓ１０８，Ｓ１１２〜Ｓ１１４の一連の処理が行なわれた後は、Ｒ１〜Ｒ３の３個の制御ループのＡＴを同時に実行できるようになる。すなわち、エンドユーザの現場でＡＴが再実行されるケースなどにおいて、効率よく正確なＡＴを実行することができる。
【００５６】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。第１、第２の実施の形態では、「干渉を与える側の制御ループ」を、オペレータが主制御ループ登録部に登録するようにした。このような登録は、酸化拡散炉のような加熱装置の構成で、特に経験的に片側干渉が把握できる場合を想定している。同様の構成であっても、加熱装置のバリエーションでヒータサイズの異なるものについて、片側干渉が把握できない場合もある。
【００５７】
そこで、ＡＴ実行部によるＡＴを実行中に、ループ間干渉により、他の制御ループに発生する制御量ＰＶの上下動の極大値と極小値との差を最大変動量として必ず検出し、他の制御ループの上下動幅に対する干渉の影響率がＡ％（例えば５％）以内でなければ、ＡＴを実行した制御ループと他の制御ループとは「干渉のある関係」と判定し、ＡＴを実行した制御ループを「干渉を与える側の制御ループ」として判定する。
【００５８】
図７は本実施の形態に係るオートチューニング実行装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態のオートチューニング実行装置は、ＡＴ実行部１ａと、主制御ループ登録部２ａと、上下動幅検出部３ａと、最大変動量検出部４ａと、上限値算出部５ａと、最大変動量と上下動幅に基づき片側干渉を判定し、干渉を与える側の制御ループを判定して、この制御ループを主制御ループとして主制御ループ登録部２ａに登録する登録処理部７とを備えている。
【００５９】
図８は本実施の形態のオートチューニング実行装置の動作を示すフローチャートである。まず、オートチューニング実行装置のオペレータは、ステップＳ１０１と同様に、全ての制御ループについてＡＴ実行時の操作量上下限値の初期値をＡＴ実行部１ａに設定する（図８ステップＳ２００）。
そして、オペレータは、ＡＴ実行部１ａに対してＡＴの起動指示を入力する（図８ステップＳ２０１）。
【００６０】
この起動指示に応じて、ＡＴ実行部１ａは、制御ループＲ１についてＡＴを実行する（図８ステップＳ２０２）。
上下動幅検出部３ａは、ＡＴを実行中の制御ループＲ１に発生した制御量ＰＶの上下動幅Ｘ１を検出する（図８ステップＳ２０３）。そして、上下動幅検出部３ａは、上下動幅Ｘ１を上限値算出部５ａに登録する。
【００６１】
一方、最大変動量検出部４ａは、制御ループＲ１のＡＴの実行中にループ間干渉により、制御ループＲ１以外の各制御ループＲ２，Ｒ３に発生する制御量ＰＶの上下動の極大値と極小値との差を最大変動量Ｙ２α，Ｙ３αとして検出する（図８ステップＳ２０４）。そして、最大変動量検出部４ａは、最大変動量Ｙ２α，Ｙ３αを上限値算出部５ａに登録する。
【００６２】
次に、ＡＴ実行部１ａは、ＡＴ未実行ループが存在するかどうかを判定する（図８ステップＳ２０５）。ここでは、制御ループＲ２，Ｒ３がＡＴ未実行ループとして残っているので、ＡＴ実行部１ａは、ステップＳ２０２に戻って、制御ループＲ２についてＡＴを実行する。
上下動幅検出部３ａは、ＡＴを実行中の制御ループＲ２に発生した制御量ＰＶの上下動幅Ｘ２を検出する（図８ステップＳ２０３）。そして、上下動幅検出部３ａは、上下動幅Ｘ２を上限値算出部５ａに登録する。
【００６３】
一方、最大変動量検出部４ａは、制御ループＲ２のＡＴの実行中にループ間干渉により、制御ループＲ２以外の各制御ループＲ１，Ｒ３に発生する制御量ＰＶの上下動の極大値と極小値との差を最大変動量Ｙ１β，Ｙ３βとして検出する（図８ステップＳ２０４）。そして、最大変動量検出部４ａは、最大変動量Ｙ１β，Ｙ３βを上限値算出部５ａに登録する。
【００６４】
さらに、ＡＴ実行部１ａは、ＡＴ未実行ループが存在するかどうかを判定する（図８ステップＳ２０５）。ここでは、制御ループＲ３がＡＴ未実行ループとして残っているので、ＡＴ実行部１ａは、ステップＳ２０２に戻って、制御ループＲ３についてＡＴを実行する。
上下動幅検出部３ａは、ＡＴを実行中の制御ループＲ３に発生した制御量ＰＶの上下動幅Ｘ３を検出する（図８ステップＳ２０３）。そして、上下動幅検出部３ａは、上下動幅Ｘ３を上限値算出部５ａに登録する。
【００６５】
一方、最大変動量検出部４ａは、制御ループＲ３のＡＴの実行中にループ間干渉により、制御ループＲ３以外の各制御ループＲ１，Ｒ２に発生する制御量ＰＶの上下動の極大値と極小値との差を最大変動量Ｙ１γ，Ｙ２γとして検出する（図８ステップＳ２０４）。そして、最大変動量検出部４ａは、最大変動量Ｙ１γ，Ｙ２γを上限値算出部５ａに登録する。
【００６６】
全ての制御ループのＡＴが完了し、未実行ループがなくなった場合（図８ステップＳ２０５においてＮＯ）、登録処理部７は、最大変動量検出部４ａが検出した最大変動量Ｙ２α，Ｙ３α，Ｙ１β，Ｙ３β，Ｙ１γ，Ｙ２γと上下動幅検出部３ａが検出した上下動幅Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３に基づき片側干渉を判定し、干渉を与える側の制御ループを判定して主制御ループ登録部２ａに登録する（図８ステップＳ２０６）。
【００６７】
まず、登録処理部７は、制御ループＲ１を、干渉を与える側の制御ループと仮定して、制御ループＲ１と他の制御ループＲ２，Ｒ３とが干渉のある関係かどうかを次式により判定する。
Ｙ２α／Ｘ２＞Ａ／１００                                      ・・・（１４）
Ｙ３α／Ｘ３＞Ａ／１００                                      ・・・（１５）
【００６８】
式（１４）が成立する場合、制御ループＲ１の制御ループＲ２の上下動幅に対する干渉の影響率がＡ％（例えば５％）より大きいことになるので、制御ループＲ１は制御ループＲ２に対して干渉を与える側の制御ループとなる。同様に、式（１５）が成立する場合、制御ループＲ１は制御ループＲ３に対して干渉を与える側の制御ループとなる。
【００６９】
続いて、登録処理部７は、制御ループＲ２を、干渉を与える側の制御ループと仮定して、制御ループＲ２と他の制御ループＲ１，Ｒ３とが干渉のある関係かどうかを次式により判定する。
Ｙ１β／Ｘ１＞Ａ／１００                                      ・・・（１６）
Ｙ３β／Ｘ３＞Ａ／１００                                      ・・・（１７）
【００７０】
式（１６）が成立する場合、制御ループＲ２は制御ループＲ１に対して干渉を与える側の制御ループとなる。同様に、式（１７）が成立する場合、制御ループＲ２は制御ループＲ３に対して干渉を与える側の制御ループとなる。
【００７１】
さらに、登録処理部７は、制御ループＲ３を、干渉を与える側の制御ループと仮定して、制御ループＲ３と他の制御ループＲ１，Ｒ２とが干渉のある関係かどうかを次式により判定する。
Ｙ１γ／Ｘ１＞Ａ／１００                                      ・・・（１８）
Ｙ２γ／Ｘ２＞Ａ／１００                                      ・・・（１９）
【００７２】
式（１８）が成立する場合、制御ループＲ３は制御ループＲ１に対して干渉を与える側の制御ループとなる。同様に、式（１９）が成立する場合、制御ループＲ３は制御ループＲ２に対して干渉を与える側の制御ループとなる。
こうして、各制御ループＲ１〜Ｒ３が干渉のある関係かどうかを判定することができる。そして、登録処理部７は、他の制御ループに対して干渉を与える側の制御ループとなり、かつ他の制御ループから干渉を受ける側の制御ループとならない制御ループが存在するかどうかを判定し、該当する制御ループが存在する場合には、この制御ループを主制御ループとして主制御ループ登録部２ａに登録する。これで、登録処理部７の処理が終了する。
【００７３】
次に、上限値算出部５ａは、主制御ループ登録部２ａに登録された主制御ループのＡＴ実行時の操作量上限値を算出する。まず、上限値算出部５は、主制御ループ以外の制御ループの上下動幅に対する干渉の影響率がＡ％になるための、主制御ループのリミットサイクルの操作量幅ΔＭＶを算出する（図８ステップＳ２０７）。このステップＳ２０７の処理は図３のステップＳ１０８と同様である。例えば主制御ループがＲ２であるとすれば、式（１）、式（２）においてＹ１，Ｙ３の代わりにＹ１β，Ｙ３βを用いればよい。ステップＳ２０８，Ｓ２０９，Ｓ２１０の処理は、それぞれ図３のステップＳ１０９，Ｓ１１０，Ｓ１１１と同様である。
以上で、オートチューニング実行装置の動作が終了する。
【００７４】
こうして、本実施の形態では、片側干渉が把握できない場合であっても、主制御ループを判定して、主制御ループの操作量上限値を設定することにより、主制御ループ以外の制御ループの上下動幅に対する干渉の影響率を目標のＡ％以下に抑えることができる。したがって、ステップＳ２００〜Ｓ２１０の一連の処理が行なわれた後は、Ｒ１〜Ｒ３の３個の制御ループのＡＴを同時に実行できるようになる。すなわち、エンドユーザの現場でＡＴが再実行されるケースなどにおいて、効率よく正確なＡＴを実行することができる。
【００７５】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。第３の実施の形態は第１の実施の形態の改良形態を示すものであるが、本実施の形態は第２の実施の形態の改良形態を示すものである。
図９は本実施の形態に係るオートチューニング実行装置の構成を示すブロック図であり、図７と同様の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態のオートチューニング実行装置は、ＡＴ実行部１ａと、主制御ループ登録部２ａと、上下動幅検出部３ａと、最大変動量検出部４ａと、上下限値算出部６ａと、登録処理部７とを備えている。
【００７６】
図１０は本実施の形態のオートチューニング実行装置の動作を示すフローチャートである。ステップＳ２００〜Ｓ２０６までの処理は第３の実施の形態と同じである。また、ステップＳ２０７の処理も上限値算出部５ａの代わりに、上下限値算出部６ａが行う点を除いて第３の実施の形態と同じなので、説明は省略する。
ステップＳ２１１，Ｓ２１２，Ｓ２１３の処理は、それぞれ図６のステップＳ１１２，Ｓ１１３，Ｓ１１４と同様である。
【００７７】
こうして、本実施の形態では、片側干渉が把握できない場合であっても、主制御ループを判定して、主制御ループの操作量上限値と操作量下限値とを設定することにより、主制御ループ以外の制御ループの上下動幅に対する干渉の影響率を目標のＡ％以下に抑えることができる。
【００７８】
なお、第３、第４の実施の形態において、登録処理部７は、双方向に「干渉のある関係」となる状態が抽出された場合、すなわち他の制御ループに対して干渉を与える側の制御ループとなり、かつ他の制御ループから干渉を受ける側の制御ループとならない制御ループが存在しない場合、片側干渉の制御対象ではないことをオペレータに通知する。この場合、上限値算出部５ａまたは上下限値算出部６ａの処理は省略される。
【００７９】
第１〜第４の実施の形態で説明したオートチューニング実行装置は、ＣＰＵ、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１〜第４の実施の形態で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、マルチループ制御系において、操作量振幅が一定のリミットサイクルを発生させて各制御ループのコントローラの制御パラメータを設定するリミットサイクル方式のオートチューニングを実行する技術に適用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１，１ａ…ＡＴ実行部、２，２ａ…主制御ループ登録部、３，３ａ…上下動幅検出部、４，４ａ…最大変動量検出部、５，５ａ…上限値算出部、６，６ａ…上下限値算出部、７…登録処理部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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