(57)【要約】【課題】高い精度で過渡時間を求めることが可能な制御装置の過渡時間を検出するための検出方法およびその検出装置を提供する。【解決手段】本発明に係る制御装置の定常状態挙動を検出するための装置（４）は、制御装置の制御偏差量（｜ｅ（ｔ）｜）を生成する絶対値生成ユニット（５）と、制御装置の制御偏差量（｜ｅ（ｔ）｜）が、第１の閾値（Δａ１）を下回ったか否かを検出し、次いで遅れ時間遅延ユニット（１６）を起動させる第１の閾値検出ユニット（６）と、前記制御装置の制御偏差量（｜ｅ（ｔ）｜）が、第２の閾値（Δａ２）を下回ったか否かを検出する第２の閾値検出ユニット（１１）とを含む。遅れ時間遅延ユニット（１６）が所定の遅れ時間（Ｔｗ）に達し、第２の閾値検出ユニット（１１）が制御装置の制御偏差量（｜ｅ（ｔ）｜）が第２の閾値（Δａ２）を下回ったことを検出した場合に、信号出力ユニット（１５）が、準備完了通知信号（ＡＬＣ＿待機中）を出力するように構成する。【選択図】　図２
2004038978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置が定常状態に入る時点の検出方法であって、
前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が、第１の閾値（Δａ１）を下回るかどうかを検出する工程と、
前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が第１の閾値（Δａ１）を最後に下回ったときに遅れ時間（ＴＷ）を開始する工程と、
遅れ時間（ＴＷ）の満了後、前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が、第２の閾値（Δａ２）を下回るかどうかを検出する工程と、
遅れ時間（ＴＷ）の満了後、前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が、第２の閾値（Δａ２）を初めて下回ったときに、前記制御装置が定常状態に入ったと決定する工程とを含む方法。
【請求項２】
遅れ時間（ＴＷ）は、前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が、第１の閾値（Δａ１）を超えた後、再び第１の閾値（Δａ１）を下回る度に遅れ時間（Ｔｗ）が再開されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第２の閾値（Δａ２）が、第１の閾値（Δａ１）より小さく、第１の閾値（Δａ１）、第２の閾値（Δａ２）及び遅れ時間（Ｔｗ）が、前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）の包絡線（ｅｈ（ｔ））の減少挙動と対応するように互いに適合していることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）の包絡線（ｅｈ（ｔ））は以下の関数によって表されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【数１】
2004038978.tif 000011
（式中、ｋは、任意の定数であり、ＴＥは、過渡期間の時定数であり、ＴＳ１は、過渡期間の開始時間である。）
【請求項５】
遅れ時間ＴＷと、過渡期間の時定数ＴＥと、第１の閾値Δａ１と、第２の閾値Δａ２との間に以下の関係が存在することを特徴とする請求項４に記載の方法。
【数２】
2004038978.tif 000012
（式中、ｌｎは、自然対数である。）
【請求項６】
前記制御装置が定常状態に入ったという決定がなされた場合に、準備完了通知信号（ＡＬＣ＿Ｒｅａｄｙ）が出力されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
第２の閾値（Δａ２）を下回った後、前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が、第２の閾値（Δａ２）より大きな第３の閾値（Δａｅ）を超えるかどうかについて監視されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が第３の閾値（Δａｅ）を超えた場合に、エラー信号（ＡＬＣ＿Ｅｒｒｏｒ）が出力されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
制御装置の過渡時間を検出するための装置（４）であって、前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）を生成する絶対値生成ユニット（５）と、前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が、第１の閾値（Δａ１）を下回ったかどうかを検出し、次いで遅れ時間遅延ユニット（１６）を起動させる第１の閾値検出ユニット（６）と、前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が、第２の閾値（Δａ２）を下回ったかどうかを検出する第２の閾値検出ユニット（１１）と、前記遅れ時間遅延ユニット（１６）が所定の遅れ時間（Ｔｗ）に達し、第２の閾値検出ユニット（１１）が前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が第２の閾値（Δａ２）を下回ったことを検出した場合に、準備完了通知信号（ＡＬＣ＿Ｒｅａｄｙ）を出力する第１の信号出力ユニット（１５）とを有する装置。
【請求項１０】
前記遅れ時間遅延ユニット（１６）は、計数器（８）を含み、前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が、第１の閾値（Δａ１）を下回った場合に第１の閾値検出ユニット（６）が前記計数器（８）を起動させることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が第１の閾値（Δａ１）を再び超えた場合に、前記第１の閾値検出ユニット（６）が前記計数器（８）を停止及びリセットすることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が第１の閾値（Δａ１）を再び下回った場合に、前記第１の閾値検出ユニット（６）が前記計数器（８）を再び起動させることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
第１の信号出力ユニット（１５）は、第１のＡＮＤゲート（１３）と第１のフリップフロップ（１４）とを含み、前記第１のＡＮＤゲート（１３）は、前記計数器（８）がその計数目標に達し、第２の閾値検出ユニット（１１）が前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が第２の閾値（Δａ２）を下回ったことを検出した場合に第１のフリップフロップ（１４）をセットすることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が第３の閾値（Δａｅ）を下回ったかどうかを検出する第３の閾値検出ユニット（２０）と、第１の信号出力ユニット（１５）が準備完了通知信号（ＡＬＣ＿Ｒｅａｄｙ）をすでに出力し、前記第３の閾値検出ユニット（２０）が前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が第３の閾値（Δａｅ）を超えたことを検出した場合に、エラー信号（ＡＬＣ＿Ｅｒｒｏｒ）を出力する第２の信号出力ユニット（２２）とをさらに備えることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
第２の信号出力ユニット（２２）は、第２のＡＮＤゲート（２３）と第２のフリップフロップ（２４）とを含み、前記第２のＡＮＤゲート（２３）は、第１の信号出力ユニット（１５）が準備完了通知信号（ＡＬＣ＿Ｒｅａｄｙ）を出力し、前記第３の閾値検出ユニット（２０）が前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が第３の閾値（Δａｅ）を超えたことを検出した場合に第２のフリップフロップ（２４）をセットすることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制御装置が定常状態に入る時点を検出するための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
制御装置及び制御ループにおいて一般的に問題となるのは、過渡時間、すなわち制御値が十分な精度で目標値に近づいた時点の検出である。
【０００３】
以下、本明細書においては、目標値と制御値との差を制御偏差と呼び、制御偏差の絶対値を制御偏差量と呼ぶ。制御装置の定常状態挙動の検出の問題は、制御偏差が過渡期間中に振動しながら又は非周期的に減少する各制御装置、つまりＰＴ（比例遅延）制御装置、特に過渡期間中に減衰振動が発生するＰＴ２制御装置などの１より大きな級数のＰＴ制御装置において、またそれだけでなくＰＤＴ（比例微分遅延）又はＰＩＴ（比例積分遅延）制御装置などにおいて過渡期間制御偏差が存在する。
【０００４】
上記の制御装置の分類については、例えばＧ．　シュミット（Ｓｃｈｍｉｄｔ）、“Ｇｒｕｎｄｌａｇｅｎ　ｄｅｒ　Ｒｅｇｅｌｕｎｇｓｔｅｃｈｎｉｋ”（制御工学の基礎）、第２版、ＩＳＢＮ３−５４０−１７１１２−６、１９８９年、９８頁及び９９頁の表２．６を参照することができる。
【０００５】
過渡振動が起こる制御装置では、制御装置が定常状態に入らない限り、制御結果は有効ではないという問題がある。すなわち、制御装置が定常状態に入らない限り、制御装置に依存する処理が可能にされないということである。
【０００６】
例えば、電子測定装置は、入力信号のレベル増幅の自動調整（ＡＬＣ、自動レベル制御）を行う機能を有する。このレベル増幅の自動制御は、過渡振動をなす制御ループである。過渡振動が収らない限り、信号ベクトル解析などの測定処理を開始してはいけない。
【０００７】
その一方で、測定の開始までの遅れ時間は、測定装置の合計測定時間を短縮し、不必要な遅れ時間を防止するため、できるだけ短くしなければならない。
【０００８】
Ｇ．　シュミット（Ｓｃｈｍｉｄｔ）による上述の書籍“Ｇｒｕｎｄｌａｇｅｎ　ｄｅｒ　Ｒｅｇｅｌｕｎｇｓｔｅｃｈｎｉｋ”の１０７頁及び１０８頁の章２．９．６．４には、伝達関数が過渡期間中に減衰した振動を示すＰＴ２制御装置の場合には伝達関数の包絡線が定常状態値の５％（伝達関数の漸近限界値）まで減少した時間を過渡時間と定義することが提案されている。
【０００９】
しかしながら、過渡時間は初期条件によるので、過渡時間の明確な推定値は、過渡期間が伝達関数及び／又は制御偏差の包絡線が５％まで減少したときに終了すると定義されるという定義からは得られない。
【００１０】
したがって、上述の書籍では、ＰＴ２制御装置の過渡時間が大まかに角振動数及び減衰定数の関数として推定されている。
【００１１】
しかしながら、多くの応用例に関してこの推定値は十分に正確なものではない。例えば、ベクトル解析のための一連の測定における自動レベル調整という上述の応用例においては、いくつかの異なったレベルの入力信号が測定され、測定される各入力信号のレベルの定常状態までの不必要な遅れ時間が測定時間を極度に増加させる。
【００１２】
【非特許文献】
Ｇ．　シュミット（Ｓｃｈｍｉｄｔ）、“Ｇｒｕｎｄｌａｇｅｎ　ｄｅｒ　Ｒｅｇｅｌｕｎｇｓｔｅｃｈｎｉｋ”、第２版、ＩＳＢＮ３−５４０−１７１１２−６、１９８９年
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高い精度で過渡時間を求めることが可能な制御装置の過渡時間を検出するための方法及び装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この目的は、方法に関しては請求項１の特徴によって、装置に関しては請求項９の特徴によって達成される。
請求項１記載の発明は、制御装置が定常状態に入る時点の検出方法であって、前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が、第１の閾値（Δａ１）を下回るかどうかを検出する工程と、前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が第１の閾値（Δａ１）を最後に下回ったときに遅れ時間（ＴＷ）を開始する工程と、遅れ時間（ＴＷ）の満了後、前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が、第２の閾値（Δａ２）を下回るかどうかを検出する工程と、遅れ時間（ＴＷ）の満了後、前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が、第２の閾値（Δａ２）を初めて下回ったときに、前記制御装置が定常状態に入ったと決定する工程とを含む方法である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、遅れ時間（ＴＷ）は、前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が、第１の閾値（Δａ１）を超えた後、再び第１の閾値（Δａ１）を下回る度に遅れ時間（Ｔｗ）が再開されることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２のいずれか１項記載の発明において、第２の閾値（Δａ２）が、第１の閾値（Δａ１）より小さく、第１の閾値（Δａ１）、第２の閾値（Δａ２）及び遅れ時間（Ｔｗ）が、前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）の包絡線（ｅｈ（ｔ））の減少挙動と対応するように互いに適合していることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）の包絡線（ｅｈ（ｔ））は以下の関数によって表されることを特徴とする。
【数３】
2004038978.tif 000003
（式中、ｋは、任意の定数であり、ＴＥは、過渡期間の時定数であり、ＴＳ１は、過渡期間の開始時間である。）
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、遅れ時間ＴＷと、過渡期間の時定数ＴＥと、第１の閾値Δａ１と、第２の閾値Δａ２との間に以下の関係が存在することを特徴とする。
【数４】
2004038978.tif 000004
（式中、ｌｎは、自然対数である。）
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項記載の発明において、前記制御装置が定常状態に入ったという決定がなされた場合に、準備完了通知信号（ＡＬＣ＿Ｒｅａｄｙ）が出力されることを特徴とする。
請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項記載の発明において、第２の閾値（Δａ２）を下回った後、前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が、第２の閾値（Δａ２）より大きな第３の閾値（Δａｅ）を超えるかどうかについて監視されることを特徴とする。
請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が第３の閾値（Δａｅ）を超えた場合に、エラー信号（ＡＬＣ＿Ｅｒｒｏｒ）が出力されることを特徴とする。
請求項９記載の発明は、制御装置の過渡時間を検出するための装置（４）であって、前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）を生成する絶対値生成ユニット（５）と、前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が、第１の閾値（Δａ１）を下回ったかどうかを検出し、次いで遅れ時間遅延ユニット（１６）を起動させる第１の閾値検出ユニット（６）と、前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が、第２の閾値（Δａ２）を下回ったかどうかを検出する第２の閾値検出ユニット（１１）と、前記遅れ時間遅延ユニット（１６）が所定の遅れ時間（Ｔｗ）に達し、第２の閾値検出ユニット（１１）が前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が第２の閾値（Δａ２）を下回ったことを検出した場合に、準備完了通知信号（ＡＬＣ＿Ｒｅａｄｙ）を出力する第１の信号出力ユニット（１５）とを有する装置である。
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の発明において、前記遅れ時間遅延ユニット（１６）は、計数器（８）を含み、前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が、第１の閾値（Δａ１）を下回った場合に第１の閾値検出ユニット（６）が前記計数器（８）を起動させることを特徴とする。
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の発明において、前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が第１の閾値（Δａ１）を再び超えた場合に、前記第１の閾値検出ユニット（６）が前記計数器（８）を停止及びリセットすることを特徴とする。
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の発明において、前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が第１の閾値（Δａ１）を再び下回った場合に、前記第１の閾値検出ユニット（６）が前記計数器（８）を再び起動させることを特徴とする。
請求項１３記載の発明は、請求項９乃至１２のいずれか１項記載の発明において、第１の信号出力ユニット（１５）は、第１のＡＮＤゲート（１３）と第１のフリップフロップ（１４）とを含み、前記第１のＡＮＤゲート（１３）は、前記計数器（８）がその計数目標に達し、第２の閾値検出ユニット（１１）が前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が第２の閾値（Δａ２）を下回ったことを検出した場合に第１のフリップフロップ（１４）をセットすることを特徴とする。
請求項１４記載の発明は、請求項９乃至１３のいずれか１項記載の発明において、前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が第３の閾値（Δａｅ）を下回ったかどうかを検出する第３の閾値検出ユニット（２０）と、第１の信号出力ユニット（１５）が準備完了通知信号（ＡＬＣ＿Ｒｅａｄｙ）をすでに出力し、前記第３の閾値検出ユニット（２０）が前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が第３の閾値（Δａｅ）を超えたことを検出した場合に、エラー信号（ＡＬＣ＿Ｅｒｒｏｒ）を出力する第２の信号出力ユニット（２２）とをさらに備えることを特徴とする。
請求項１５記載の発明は、請求項９乃至１２のいずれか１項記載の発明において、第２の信号出力ユニット（２２）は、第２のＡＮＤゲート（２３）と第２のフリップフロップ（２４）とを含み、前記第２のＡＮＤゲート（２３）は、第１の信号出力ユニット（１５）が準備完了通知信号（ＡＬＣ＿Ｒｅａｄｙ）を出力し、前記第３の閾値検出ユニット（２０）が前記制御装置の制御偏差の絶対値（｜ｅ（ｔ）｜）が第３の閾値（Δａｅ）を超えたことを検出した場合に第２のフリップフロップ（２４）をセットすることを特徴とする。
【００１５】
本発明によると、制御装置の制御偏差量を２つの閾値と比較し、制御偏差の絶対値が第１の閾値を最後に下回ると、遅れ時間が開始される。遅れ時間の満了後、制御偏差の絶対値が第２の閾値を初めて下回るまで待つ。制御偏差の絶対値が第１の閾値を最後に下回ってからの必要な遅れ時間は、制御偏差の絶対値の包絡線から得ることができ、この遅れ時間の後の制御偏差の絶対値がもう１度だけ第２の閾値を下回るが再びそれを超えることがないように最適化することができる。この最適化は、制御偏差の振動動作のすべての初期値について実行することができる。
【００１６】
請求項２から８は、本発明による方法の有利な発展を含む。
最適化された遅れ時間は、過渡期間の時定数及び２つの閾値の対数比を用いて計算することができる。
制御偏差が第２の閾値を下回った後、すなわち過渡期間の完了通知の後の安定性を監視するために、制御偏差の絶対値が第２の閾値よりも大きな第３の閾値を再び上回らないかどうかを念のために監視することが好ましい。上回った場合、適切なエラー信号を出力することができる。
【００１７】
請求項１０から１５は、本発明による装置の有利な発展を含む。
遅れ時間の遅延は、制御偏差の絶対値が第１の閾値を下回ると起動される計数器を用いて実現することができる。制御偏差の絶対値がこの第１の閾値を再び超えた場合には、計数器を停止させてリセットし、次に制御偏差の絶対値が第１の閾値を下回ったときに再開させればよい。
その後、計数器の計数満了は遅れ時間の終わりを示す。次いで、制御偏差の絶対値が第２の閾値を下回ったことを示す信号と計数器の計数満了を示す信号の論理ＡＮＤを用いて、例えば常にフリップフロップによる出力に保持しておくことができる完了信号が設定される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、時間ｔと制御偏差量｜ｅ（ｔ）｜の関係を示すグラフである。
【００１９】
以下において、「制御偏差」とは目標値からの制御値の制御偏差を意味する。例えば、ＰＴ２制御装置（２級の比例遅延制御装置）における、制御偏差の絶対値｜ｅ（ｔ）｜の時間変化は図１に示される。制御偏差量｜ｅ（ｔ）｜は図１において参照符号１で示され、同図の包絡線ｅｈ（ｔ）は参照符号２で示されている。
【００２０】
本発明の概念は、第１の閾値Δａ１及び第２の閾値Δａ２を利用する。過渡期間の包絡線ｅｈ（ｔ）は、以下の関数で表される。
【００２１】
【数５】
2004038978.tif 000005
【００２２】
ここで、定数ｋは制御装置によって補償される制御偏差を示し、ＴＥは過渡期間の時定数を示し、定数ＴＳ１は過渡期間の開始時間を示す。包絡線の伝達関数が以下の形式を有することを示すことができる。
【００２３】
【数６】
2004038978.tif 000006
【００２４】
本発明の概念は、まず、制御偏差量｜ｅ（ｔ）｜が第１の閾値Δａ１を最後に下回る時を判断することにある。図１に示す例においては、制御偏差は時点ｔ１において第１の閾値Δａ１を下回る。
【００２５】
しかしながら、時点ｔ２において制御偏差は第１の閾値Δａ１を再び上回り、時点ｔ３においてもう１度下回り、このときが最後である。制御偏差が第１の閾値Δａ１を最後に下回る時点において、すなわち時点ｔ３において、図１に示す例では時点ｔ４において終了する遅れ時間ＴＷが開始される。
【００２６】
本発明による概念によれば、この遅れ時間ＴＷの満了後、制御装置は、制御偏差が一般的に第１の閾値Δａ１よりも小さな第２の閾値Δａ２を初めて下回る時点を検知する。
【００２７】
図１に示す例においては、遅れ時間ＴＷの満了後、制御偏差は時点ｔ５において第２の閾値Δａ２を初めて下回る。遅れ時間ＴＷの満了後に制御偏差が第２の閾値Δａ２を初めて下回る点から、制御装置が定常状態に入ったと判断される。
【００２８】
ここで、遅れ時間ＴＷは、遅れ時間ＴＷの満了、すなわち図１に示す例における時点ｔ４の後は制御偏差が依然として第２の閾値Δａ２を超えるが、図１に示す例における時点ｔ５において次に制御偏差が第２の閾値を下回った後はその後の最大値が第２の閾値を再び超えることがないように選択することができる。
【００２９】
言い換えると、遅れ時間ＴＷの満了後、時点ｔ４は、第２の閾値Δａ２を最後に超える制御偏差量｜ｅ（ｔ）｜の最大値の近くになければならない。その際、この条件が過渡期間のすべての初期条件について満たされることが重要である。なぜなら、図１に示す曲線１は、過渡期間の異なった開始時点ＴＳによって特徴づけられる異なった初期条件について時間軸ｔに沿って異なったようにずらされ、このため、過渡期間ごとに再現されないことがあるからである。
【００３０】
時点ｔ４における上記の条件を保証するためには、遅れ時間ＴＷを、遅れ時間ＴＷの終わりの時点ｔ４において、第２の閾値Δａ２が時点ｔ３において第１の閾値Δａ１がある同じ曲線３上にあるように選択することが好ましい。ここで、曲線３は、包絡線ｅｈ（ｔ）の開始時点ＴＳ１よりも小さくなるように選択される異なった開始時点ＴＳ２を有してはいるが、図１で曲線２によって示す包絡線ｅｈ（ｔ）の時間変化に対応している。
【００３１】
したがって、定常状態制御のための遅れ時間ＴＷの選択は以下のようになる。
第１の閾値Δａ１が時点
【００３２】
【数７】
2004038978.tif 000007
【００３３】
において達成されると、式（１）により、第２の閾値Δａ２が時点
【００３４】
【数８】
2004038978.tif 000008
【００３５】
において達成される。そうすると、各閾値が達成される間の遅れ時間は、
【００３６】
【数９】
2004038978.tif 000009
【００３７】
のようになる。
【００３８】
結果として、遅れ時間ＴＷは、常に所要の許容差範囲及び閾値の間隔によって決定される。
【００３９】
閾値間の一定の間隔が０．５ｄＢで積分時間がＴｉ＝０．５５μｓであるＰＩ制御装置の場合、以下の表１による遅れ時間ＴＷとなる。
【００４０】
【表１】
2004038978.tif 000010
【００４１】
図２は、図１を参照して説明した本発明による方法を実行するための装置のブロック図を示す。
【００４２】
制御偏差ｅ（ｔ）の絶対値｜ｅ（ｔ）｜は絶対値生成ユニット５で生成される。第１の閾値検出ユニット６、例えば比較器は、絶対値｜ｅ（ｔ）｜が第１の閾値Δａ１を下回るかどうかを検出する。
【００４３】
ここで、下回る場合には、遅れ時間遅延ユニット１６が起動／停止線７を介して起動される。遅れ時間遅延ユニットは、実施形態の例においては計数器８からなる。図１に示す例においては、これは時点ｔ１において初めて該当する。しかしながら、その後再び第１の閾値Δａ１を超えると、計数器８は起動／停止線７を介して停止され、リセット線９を介してリセットされる。
【００４４】
図１に示す例では、これは時点ｔ２において起こる。時点ｔ３において、制御偏差量｜ｅ（ｔ）｜が再び第１の閾値Δａ１を下回り、計数器８が再び起動される。計数器８の起動及び停止動作も図１に示す。
【００４５】
計数器８がその計数目標に到達すると、その出力１０は一定の論理状態、例えば論理「１」を受け取る。計数器８に与えられる計数目標は、例えば、それをシステムサイクルの周期で乗算すると所与の遅れ時間ＴＷに一致する計数目標である。
【００４６】
計数器８の値は、システムサイクルの各周期ごとに減らされていく。計数器８の状態がゼロになると、計数器８の出力１０はこのことを論理「１」で示す。
【００４７】
同時に、例えば比較器からなる第２の閾値検出ユニット１１において、制御偏差量｜ｅ（ｔ）｜が第２の閾値Δａ２と比較される。制御偏差量｜ｅ（ｔ）｜が第２の閾値Δａ２を下回るごとに、第２の閾値検出ユニット１１の出力１２は一定の論理状態、例えば論理「１」になる。
【００４８】
第１の信号出力ユニット１５は、ＡＮＤゲート１３及びフリップフロップ１４を含む。計数器８の出力１０及び第２の閾値検出ユニット１１の出力１２はＡＮＤゲート１３に接続される。計数器８がその計数目標に到達し、すなわち遅れ時間ＴＷが満了し、制御偏差量｜ｅ（ｔ）｜もまた第２の閾値Δａ２を下回った場合、つまり、遅れ時間ＴＷの満了後に制御偏差量が第２の閾値Δａ２を初めて下回った場合、ＡＮＤゲート１３の出力は論理「１」になり、それによりフリップフロップ１４をセットする。これにより、フリップフロップ１４は準備完了通知信号ＡＬＣ＿待機中を発生させる。
【００４９】
本発明の有利な他の実施の形態を図３及び図４を参照して以下に説明する。
図３は、時間ｔと制御偏差量｜ｅ（ｔ）｜の関係を示すグラフである。
【００５０】
上述したように、制御装置が定常状態に入ったという決定が時点ｔ５においてなされ、準備完了通知信号ＡＬＣ＿待機中が発生される。しかしながら、その後の動作において制御装置が安定していない状況が発生することがある。
【００５１】
これは、最初に述べた測定装置の入力における自動レベル制御装置の例では、測定結果の誤りをもたらし得る。したがって、このようなレベルエラーを検出し、処理制御装置に報告する必要がある。
【００５２】
このため、本発明の有利な実施の形態では、過渡時間の検出後、すなわち図３による例における時点ｔ５の後、制御偏差量｜ｅ（ｔ）｜が常に第３の閾値Δａｅと比較される。
【００５３】
図３に示す例においては、制御偏差量｜ｅ（ｔ）｜は、時点ｔ９において初めて、一般に第２の閾値Δａ２よりも大きいこの第３の閾値Δａｅに到達する。
【００５４】
この場合、いかなる不安定性をも早期に検出するためには、第３の閾値Δａｅは、第２の閾値Δａ２よりもわずかに大きく、したがって第１の閾値Δａ１よりもかなり小さい値が好ましい。
【００５５】
図４は、図３を参照して説明した方法を実施するためのブロック図を示す。
図４に示すように、絶対値生成ユニット５において、制御偏差ｅ（ｔ）の絶対値｜ｅ（ｔ）｜が計算され、第３の閾値検出ユニット２０へ送信される。
【００５６】
制御偏差量｜ｅ（ｔ）｜が第３の閾値Δａｅを超えると、第３の閾値検出ユニット２０の出力２１は一定の論理状態、例えば論理「１」になる。
【００５７】
第３の閾値検出ユニット２０の出力２１及び第１の信号出力ユニット１５によって発生された準備完了通知信号ＡＬＣ＿待機中は、第２の信号出力ユニット２２に接続され入力する。
【００５８】
この第２の信号送信ユニット２２は、第１の信号出力ユニット１５が既に準備完了通知信号ＡＬＣ＿待機中を発生していて第３の閾値検出ユニット２０が制御装置の制御偏差量｜ｅ（ｔ）｜が第３の閾値Δａｅを再び超えたことを検出している場合には、エラー信号ＡＬＣ＿エラーを出力する。
【００５９】
さらに、図４に示す例では、第２の信号出力ユニット２２は、第３の閾値検出ユニット２０の出力２１に接続され、準備完了通知信号ＡＬＣ＿待機中が入力されるＡＮＤゲート２３を含む。
【００６０】
また、図４に示す例においては、測定の終了を示す反転信号ＭＥＡＳ＿ＥＮＤがＡＮＤゲート２３に入力される。したがって、ＡＮＤゲート２３は、準備完了通知信号ＡＬＣ＿待機中が既に送られるとともに、第３の閾値Δａｅを再び超え、かつ、測定がまだ終了していない場合にのみ、その端子が論理「１」となる。測定の終了後は、入力信号の自動レベル制御のためなどの制御装置の不安定性は当然ながらもはや関係ない。
【００６１】
ＡＮＤゲート２３の出力はフリップフロップ２４に接続される。ＡＮＤゲート２３が初めて論理状態「１」になった時点からエラー信号ＡＬＣ＿エラーがフリップフロップ２４の出力において発生され、次のリセットインパルス「Ｒｅｓｅｔ」までセットされた状態を維持する。
【００６２】
本発明は示された実施形態に限定されるものではなく、ＰＴ、ＰＩ又はＰＤ制御装置などの多くの制御装置において用いることができる。上述した自動レベル制御装置（ＡＬＣ）という実施形態は、あくまでも例示であり、当然ながら、本発明は様々な制御機能を有する制御装置において用いることができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、高い精度で過渡時間を求めることが可能な制御装置の過渡時間を検出するための方法及び装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を説明する図であって、時間ｔと制御偏差量｜ｅ（ｔ）｜の関係を示すグラフである。
【図２】本発明による方法を実行するための装置のブロック図である。
【図３】本発明の他の実施の形態を説明する図であって、時間ｔと制御偏差量｜ｅ（ｔ）｜の関係を示すグラフである。
【図４】図３を参照して説明した方法を実施するためのブロック図である。
【符号の説明】
５　絶対値生成ユニット
６　第１の閾値検出ユニット
７　起動／停止線
８　遅れ時間遅延ユニット
９　リセット線
１０、１２、２１　出力
１１　第２の閾値検出ユニット
１３、２３　ＡＮＤゲート
１４、２４　フリップフロップ
１５　第１の信号出力ユニット
２０　第３の閾値検出ユニット
２２　第２の信号出力ユニット
【図１】
2004038978.tif 000013
【図２】
2004038978.tif 000014
【図３】
2004038978.tif 000015
【図４】
2004038978.tif 000016