(57)【要約】【課題】干渉系かつ協調系であるマルチループ制御系において制御系間の相互干渉の繰り返しによる制御の乱れを抑制する。【解決手段】制御装置は、第１の制御系の制御量を計測するメイン計測部１と、第１の制御系の設定値を設定するメイン設定部２と、第１の制御系の操作量を算出するメイン制御演算部３と、第２の制御系の制御量を計測するサブ計測部４と、第２の制御系の設定値を設定するサブ設定部５と、第２の制御系の操作量を算出するサブ制御演算部６と、メイン制御演算部３の操作量に係数を乗じる係数処理部７と、係数処理部７の操作量とサブ制御演算部６の操作量とを加算する加算処理部８と、メイン制御演算部３の操作量を第１の制御系の制御対象に出力するメイン出力部９と、加算処理部８の操作量を第２の制御系の制御対象に出力するサブ出力部１０とを備える。【選択図】  図１
2005084697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
代表的な第１の制御系Ｃ1 とこの第１の制御系以外のｎ（ｎは１以上の整数）個の第２の制御系Ｃi （ｉは２から２＋ｎ−１までの整数）とから構成されるマルチループ制御系の制御装置において、
前記第１の制御系Ｃ1 の制御量ＰＶm を計測するメイン計測部と、
前記第１の制御系Ｃ1 の設定値ＳＰm を設定するメイン設定部と、
前記制御量ＰＶm および設定値ＳＰm に基づいて前記第１の制御系Ｃ1 の操作量ＭＶm を算出するメイン制御演算部と、
前記第２の制御系Ｃi の制御量ＰＶuiを計測するｎ個のサブ計測部と、
前記第２の制御系Ｃi の設定値ＳＰuiを設定するｎ個のサブ設定部と、
前記制御量ＰＶuiおよび設定値ＳＰuiに基づいて前記第２の制御系Ｃi の操作量ＭＶuiを算出するｎ個のサブ制御演算部と、
前記メイン制御演算部から出力された操作量ＭＶm に所定の係数Ｒuiを乗じるｎ個の係数処理部と、
この係数処理部によって係数処理された操作量ＲuiＭＶm と前記サブ制御演算部から出力された操作量ＭＶuiとを加算するｎ個の加算処理部と、
前記メイン制御演算部から出力された操作量ＭＶm を前記第１の制御系Ｃ1 の制御対象に出力するメイン出力部と、
前記加算処理部によって加算処理された操作量ＲuiＭＶm ＋ＭＶuiを前記第２の制御系Ｃi の制御対象に出力するｎ個のサブ出力部とを備えることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の制御装置において、
前記メイン制御演算部の演算はＰＩＤ演算であり、前記サブ制御演算部の演算はＰＩ演算であり、前記サブ制御演算部の制御特性は前記メイン制御演算部の制御待性よりも低感度に調整されることを特徴とする制御装置。
【請求項３】
代表的な第１の制御系Ｃ1 とこの第１の制御系以外のｎ（ｎは１以上の整数）個の第２の制御系Ｃi （ｉは２から２＋ｎ−１までの整数）とから構成されるマルチループ制御系の制御方法において、
前記第１の制御系Ｃ1 の制御量ＰＶm を計測するメイン計測手順と、
前記第１の制御系Ｃ1 の設定値ＳＰm を設定するメイン設定手順と、
前記制御量ＰＶmおよび設定値ＳＰmに基づいて前記第１の制御系Ｃ1 の操作量ＭＶm を算出するメイン制御演算手順と、
前記第２の制御系Ｃi の制御量ＰＶuiを計測するサブ計測手順と、
前記第２の制御系Ｃi の設定値ＳＰuiを設定するサブ設定手順と、
前記制御量ＰＶuiおよび設定値ＳＰuiに基づいて前記第２の制御系Ｃi の操作量ＭＶuiを算出するサブ制御演算手順と、
前記メイン制御演算手順によって算出された操作量ＭＶm に所定の係数Ｒuiを乗じる係数処理手順と、
この係数処理手順によって係数処理された操作量ＲuiＭＶm と前記サブ制御演算手順によって算出された操作量ＭＶuiとを加算する加算処理手順と、
前記メイン制御演算手順によって算出された操作量ＭＶm を前記第１の制御系Ｃ1 の制御対象に出力するメイン出力手順と、
前記加算処理手順によって加算処理された操作量ＲuiＭＶm ＋ＭＶuiを前記第２の制御系Ｃi の制御対象に出力するサブ出力手順とを備えることを特徴とする制御方法。
【請求項４】
請求項３記載の制御方法において、
前記メイン制御演算手順の演算はＰＩＤ演算であり、前記サブ制御演算手順の演算はＰＩ演算であり、前記サブ制御演算手順による制御特性は前記メイン制御演算手順による制御待性よりも低感度に調整されることを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセス制御技術に係り、特に代表的な制御系とそれ以外の制御系とから構成されるマルチループ制御系の制御装置および制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コントローラを用いて複数の制御ループ（以下、マルチループと呼ぶ）の系を制御する場合、基本的には各制御ループを完全に独立した制御系として扱うのが最も簡単な実装形式になる。
しかしながら、例えば温度制御における昇温工程の際に、「複数の制御ループの昇温時間をほぼ同一にする」というような、マルチループならではの要求や制約がある場合が多い。この「昇温時間をほぼ同一にする」という制約を解決する手段としては、最も遅く昇温する制御ループに他の制御ループを自動的に同調させる制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、マルチループの各制御系の間には干渉という現象が発生する場合がある。例えば温度制御において、１つの制御系の動作が隣接する他の制御系の温度に影響を与えるような場合が、干渉系に相当する。この場合、各制御ループを完全に独立した制御系として扱うと、干渉による制御系の乱れが適切に除去できず、結果的に制御特性を劣化させることになる。このような各制御系の干渉を解決する手段としては、マルチループの制御系をまとめて多変数の制御系としてコントローラを設計する設計装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【特許文献１】特開２００２−４９４０６号公報
【特許文献２】特開２００１−１０９５０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、図５に示すようなマルチループ制御系があり、熱的に温度干渉があるものとする。図５の例は、焼成炉２１の内部の温度をコントローラ２４，２５によって制御するものであり、コントローラ２４は焼成炉２１内のＡ１の領域の温度を測定して操作量を算出し、焼成炉２１内のヒータ２２はコントローラ２４から出力された操作量に応じて領域Ａ１を加熱する。また、コントローラ２５は焼成炉２１内のＡ２の領域の温度を測定して操作量を算出し、焼成炉２１内のヒータ２３はコントローラ２５から出力された操作量に応じて領域Ａ２を加熱する。すなわち、コントローラ２４と焼成炉２１とが１つの制御系を構成し、コントローラ２５と焼成炉２１とが別の制御系を構成している。
【０００６】
このようなマルチループ制御系において、２つの制御系の熱的特性が全く異なり、制御系間の温度干渉が少なく、かつ前述のような「各制御ループの昇温時間をほぼ同一にする」という制約がある場合には、特許文献１のような手法が有効である。
また、２つの制御系を全く異なるタイミングで全く異なる温度に変更しなければならない場合には、特許文献２の手法で設計したコントローラが有効である。
【０００７】
しかしながら、図５に示したマルチループ制御系は、協調系を構成している。協調系とは、複数の制御系の設定値が略同じタイミングで略同じ値に変更されるような系のことである。つまり、図５に示した焼成炉２１は複数の焼成物を同時に焼成するといった目的に使用されるものであり、また２つの制御系の熱的特性がかなり類似しているので、各制御系に与えられる設定値は略同じタイミングで略同じ値に変更される。
【０００８】
このような協調系において複数の制御系間の干渉が強い場合、特許文献１の手法では干渉の影響により制御が乱れやすくなるという問題点があった。特に問題になるのは、複数の制御系間の相互干渉の繰り返しによる共振状態のような制御の乱れであり、この場合、制御量（図５の例では温度）の乱れが長く継続してしまう。このような制御の乱れが発生する要因は、各制御系の操作量の上下動がちぐはぐになるためである。
【０００９】
一方、特許文献２の設計装置によれば、協調系において複数の制御系間の干渉が強い場合であっても、この干渉を抑制するように制御を行うコントローラを設計することができるが、コントローラの設計の手間が煩雑で、高度な専門的知識が要求されるという問題点があった。すなわち、単純な特性で単純な動作に限られた協調系に対する制御手法としては、設計の煩雑さや専門性は極めて過剰なものであり現実的ではない。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、干渉系かつ協調系であるマルチループ制御系において、制御系間の相互干渉の繰り返しによる制御の乱れを抑制し、かつ設計の煩雑さや高度な専門的知識の必要性を生じさせない制御装置および制御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】
【００１１】
本発明は、代表的な第１の制御系Ｃ1 とこの第１の制御系以外のｎ（ｎは１以上の整数）個の第２の制御系Ｃi （ｉは２から２＋ｎ−１までの整数）とから構成されるマルチループ制御系の制御装置において、前記第１の制御系Ｃ1 の制御量ＰＶm を計測するメイン計測部と、前記第１の制御系Ｃ1 の設定値ＳＰm を設定するメイン設定部と、前記制御量ＰＶm および設定値ＳＰm に基づいて前記第１の制御系Ｃ1 の操作量ＭＶm を算出するメイン制御演算部と、前記第２の制御系Ｃi の制御量ＰＶuiを計測するｎ個のサブ計測部と、前記第２の制御系Ｃi の設定値ＳＰuiを設定するｎ個のサブ設定部と、前記制御量ＰＶuiおよび設定値ＳＰuiに基づいて前記第２の制御系Ｃi の操作量ＭＶuiを算出するｎ個のサブ制御演算部と、前記メイン制御演算部から出力された操作量ＭＶm に所定の係数Ｒuiを乗じるｎ個の係数処理部と、この係数処理部によって係数処理された操作量ＲuiＭＶm と前記サブ制御演算部から出力された操作量ＭＶuiとを加算するｎ個の加算処理部と、前記メイン制御演算部から出力された操作量ＭＶm を前記第１の制御系Ｃ1 の制御対象に出力するメイン出力部と、前記加算処理部によって加算処理された操作量ＲuiＭＶm ＋ＭＶuiを前記第２の制御系Ｃi の制御対象に出力するｎ個のサブ出力部とを備えるものである。
また、本発明の制御装置の１構成例において、前記メイン制御演算部の演算はＰＩＤ演算であり、前記サブ制御演算部の演算はＰＩ演算であり、前記サブ制御演算部の制御特性が前記メイン制御演算部の制御待性よりも低感度に調整されるようにしたものである。
【００１２】
また、本発明の制御方法は、前記第１の制御系Ｃ1 の制御量ＰＶm を計測するメイン計測手順と、前記第１の制御系Ｃ1 の設定値ＳＰm を設定するメイン設定手順と、前記制御量ＰＶmおよび設定値ＳＰmに基づいて前記第１の制御系Ｃ1 の操作量ＭＶm を算出するメイン制御演算手順と、前記第２の制御系Ｃi の制御量ＰＶuiを計測するサブ計測手順と、前記第２の制御系Ｃi の設定値ＳＰuiを設定するサブ設定手順と、前記制御量ＰＶuiおよび設定値ＳＰuiに基づいて前記第２の制御系Ｃi の操作量ＭＶuiを算出するサブ制御演算手順と、前記メイン制御演算手順によって算出された操作量ＭＶm に所定の係数Ｒuiを乗じる係数処理手順と、この係数処理手順によって係数処理された操作量ＲuiＭＶm と前記サブ制御演算手順によって算出された操作量ＭＶuiとを加算する加算処理手順と、前記メイン制御演算手順によって算出された操作量ＭＶm を前記第１の制御系Ｃ1 の制御対象に出力するメイン出力手順と、前記加算処理手順によって加算処理された操作量ＲuiＭＶm ＋ＭＶuiを前記第２の制御系Ｃi の制御対象に出力するサブ出力手順とを備えるようにしたものである。
また、本発明の制御方法の１構成例において、前記メイン制御演算手順の演算はＰＩＤ演算であり、前記サブ制御演算手順の演算はＰＩ演算であり、前記サブ制御演算手順による制御特性が前記メイン制御演算手順による制御待性よりも低感度に調整されるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、係数処理部と加算処理部とを第２の制御系毎に設けることにより、代表的な第１の制御系の操作量を他の第２の制御系に分配し、更に分配する操作量の過不足分を補うために、第２の制御系にサブ制御演算部を設けているので、複数の制御系間の相互干渉の繰り返しによる共振状態のような制御の乱れを抑制することができる。また、１入力１出力型のコントローラ（メイン制御演算部とサブ制御演算部）が、マルチループの制御系の数のみ必要になるだけなので、コントローラの設計が煩雑になることがなく、高度な専門的知識も必要としない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
［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詳細に説明する。まず、本発明の基本原理について説明する。本発明は、干渉系（ある制御系の操作量ＭＶの変更が他の制御系の制御系ＰＶに強く影響する系）、かつ協調系（複数の制御系の設定値ＳＰが略同じタイミングで略同じ値に変更される系）であるマルチループ制御系を適用対象とするものである。また、マルチループ制御系の全てがＰＩＤで言うところの逆動作をする（操作量ＭＶの増加に応じて制御量ＰＶが上昇する）か、あるいはマルチループ制御系の全てがＰＩＤで言うところの正動作をする（操作量ＭＶの増加に応じて制御量ＰＶが下降する）ことを必須の条件としている。
【００１５】
このようなマルチループ制御系において、１つの重要な制御系を代表的制御系Ｃ1 として、この代表的制御系Ｃ1 に対し１入力１出力型のコントローラＣＮm （例えばＰＩＤコントローラ）を設置し、この代表的制御系Ｃ1 に対しては、通常の制御を実行するように構成する。ここで、全ての制御系が逆動作する協調系あるいは全ての制御系が正動作する協調系の場合、代表的制御系Ｃ1 以外の制御系Ｃ2 の操作量ＭＶu2が、代表的制御系Ｃ1 の操作量ＭＶm と概ね同じ動きになることに着目し、制御系Ｃ2 に対して操作量ＭＶm に適当な正の値の比率Ｒu2を乗じた操作量ＭＶu2’＝Ｒu2ＭＶm を適用する。
【００１６】
しかし、操作量ＭＶm に比率Ｒu2を乗じただけでは制御系Ｃ2 の制御量ＰＶu2が設定値ＳＰu2に収束する保証がないので、操作量ＭＶu2’を補正するために、制御系Ｃ2 に１入力１出力型のコントローラＣＮu2を代表的制御系Ｃ1 と同様に設置する。このとき、コントローラＣＮm とコントローラＣＮu2との関係は、コントローラＣＮm が支配的になるように設計する（例えば、ＰＩＤコントローラＣＮm に対して、コントローラＣＮu2を低感度に調整したＰＩコントローラとする）。そして、コントローラＣＮu2により算出される操作量ＭＶu2を補正量と考え、前記操作量ＭＶu2’をＭＶu2’＝Ｒu2ＭＶm＋ＭＶu2 のように補正する。
【００１７】
以上のように、代表的制御系Ｃ1 に適用するコントローラＣＮm の操作量ＭＶm を協調系の支配的操作量として、代表的制御系Ｃ1 以外の制御系Ｃ2 の操作量については、補正のためのコントローラＣＮu2による補正量を合わせた操作量ＭＶu2’＝Ｒu2ＭＶm＋ＭＶu2 を適用することにより、マルチループの制御系における個々の制御系に与えられる操作量が概ね同じ挙動になるようにすることができる。これにより、相互干渉の繰り返しによる共振状態のような乱れを抑制することができる。
【００１８】
以上の原理に基づき、本実施の形態の制御装置の構成について説明する。図１は本発明の第１の実施の形態となる制御装置の構成を示すブロック図、図２は図１の制御装置の動作を示すフローチャートである。本実施の形態の制御装置は、代表的制御系Ｃ1 の制御量ＰＶm を計測するメイン計測部１と、代表的制御系Ｃ1 の設定値ＳＰm を設定するメイン設定部２と、制御量ＰＶm および設定値ＳＰm に基づいて代表的制御系Ｃ1 の操作量ＭＶm を算出するメイン制御演算部３と、代表的制御系Ｃ1 以外の制御系Ｃ2 の制御量ＰＶu2を計測するサブ計測部４と、制御系Ｃ2 の設定値ＳＰu2を設定するサブ設定部５と、制御量ＰＶu2および設定値ＳＰu2に基づいて制御系Ｃ2 の操作量ＭＶu2を算出するサブ制御演算部６と、メイン制御演算部３から出力された操作量ＭＶm に所定の係数Ｒu2を乗じる係数処理部７と、係数処理部７によって係数処理された操作量Ｒu2ＭＶm とサブ制御演算部６から出力された操作量ＭＶu2とを加算する加算処理部８と、メイン制御演算部３から出力された操作量ＭＶm を代表的制御系Ｃ1 の制御対象に出力するメイン出力部９と、加算処理部８によって加算処理された操作量Ｒu2ＭＶm ＋ＭＶu2を制御系Ｃ2 の制御対象に出力するサブ出力部１０とを備えている。このような制御装置は、演算装置、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。
【００１９】
次に、図１の制御装置の動作を図２を用いて説明する。代表的制御系Ｃ1 の制御対象に対する設定値ＳＰm は、制御装置のオペレータによって設定される。この設定値ＳＰm はメイン設定部２を介してメイン制御演算部３に入力される（図２ステップ１０１）。メイン計測部１は、代表的制御系Ｃ1 の制御対象の制御量ＰＶm を計測するセンサを備えており、センサによって計測された制御量ＰＶm は、メイン制御演算部３に入力される（ステップ１０２）。
【００２０】
メイン制御演算部３は、その制御アルゴリズムが例えばＰＩＤであり、次式のようなラプラス演算子ｓを用いた伝達関数表現で表される制御演算を行う（ステップ１０３）。
ＭＶm＝（１００／Ｐｂm）｛１＋（１／Ｔｉmｓ）＋Ｔｄmｓ｝（ＳＰm−ＰＶm）
・・・（１）
【００２１】
式（１）において、Ｐｂm は比例帯、Ｔｉm は積分時間、Ｔｄm は微分時間である。ステップ１０３のメイン制御演算処理において、メイン制御演算部３は、式（１）により操作量ＭＶm を算出した後、次式のような上下限リミット処理を行い、リミット処理後の操作量ＭＶm を係数処理部７およびメイン出力部９に出力する。
ｉｆ  ＭＶm＞ＭＶＨm  ｔｈｅｎ  ＭＶm＝ＭＶＨm                    ・・・（２）
ｉｆ  ＭＶm＜ＭＶＬm  ｔｈｅｎ  ＭＶm＝ＭＶＬm                    ・・・（３）
【００２２】
式（２）、式（３）において、ＭＶＨm は操作量ＭＶm の上限値（本実施の形態では例えば１００％）、ＭＶＬm は操作量ＭＶm の下限値（例えば０％）である。式（２）は、算出した操作量ＭＶm が操作量上限値ＭＶＨm より大きい場合、操作量上限値ＭＶＨm を操作量ＭＶm とするリミット処理が行われることを意味している。また、式（３）は、算出した操作量ＭＶm が操作量下限値ＭＶＬm より小さい場合、操作量下限値ＭＶＬm を操作量ＭＶm とするリミット処理が行われることを意味している。
【００２３】
代表的制御系Ｃ1 以外の制御系Ｃ2 の制御対象に対する設定値ＳＰu2も、設定値ＳＰm と同様にオペレータによって設定される。この設定値ＳＰu2は、サブ設定部５を介してサブ制御演算部６に入力される（ステップ１０４）。サブ計測部４は、制御系Ｃ2 の制御対象の制御量ＰＶu2を計測するセンサを備えており、センサによって計測された制御量ＰＶu2は、サブ制御演算部６に入力される（ステップ１０５）。
【００２４】
サブ制御演算部６は、その制御アルゴリズムが例えばＰＩであり、次式のようなラプラス演算子ｓを用いた伝達関数表現で表される制御演算を行う（ステップ１０６）。
ＭＶu2＝（１００／Ｐｂu2）｛１＋（１／Ｔｉu2ｓ）｝（ＳＰu2−ＰＶu2）
・・・（４）
【００２５】
式（４）において、Ｐｂu2は比例帯、Ｔｉu2は積分時間である。ステップ１０６のサブ制御演算処理において、サブ制御演算部６は、式（４）により操作量ＭＶu2を算出した後、次式のような上下限リミット処理を行い、リミット処理後の操作量ＭＶu2を加算処理部８に出力する。
ｉｆ  ＭＶu2＞ＭＶＨu2  ｔｈｅｎ  ＭＶu2＝ＭＶＨu2                ・・・（５）
ｉｆ  ＭＶu2＜ＭＶＬu2  ｔｈｅｎ  ＭＶu2＝ＭＶＬu2                ・・・（６）
【００２６】
式（５）、式（６）において、ＭＶＨu2は操作量ＭＶu2の上限値（本実施の形態では例えば１０％）、ＭＶＬu2は操作量ＭＶu2の下限値（例えば−１０％）である。式（５）は、算出した操作量ＭＶu2が操作量上限値ＭＶＨu2より大きい場合、操作量上限値ＭＶＨu2を操作量ＭＶu2とするリミット処理が行われることを意味している。また、式（６）は、算出した操作量ＭＶu2が操作量下限値ＭＶＬu2より小さい場合、操作量下限値ＭＶＬu2を操作量ＭＶu2とするリミット処理が行われることを意味している。
【００２７】
メイン制御演算部３にＰＩＤ演算機能を持たせているのに対し、サブ制御演算部６にＰＩ演算機能を持たせている理由は、前述の基本原理で説明したように、サブ制御演算部６の制御特性をメイン制御演算部３の制御特性よりも低感度にする（メイン制御演算部３が演算する操作量ＭＶm を協調系の支配的操作量とする）ためである。また、同理由により、式（４）の比例帯Ｐｂu2を例えばＰｂu2＝２Ｐｂm 、積分時間Ｔｉu2を例えばＴｉu2＝２Ｔｉm とし、メイン制御演算部３の操作量上限値ＭＶＨm ＝１００％、操作量下限値ＭＶＬm ＝０％に対して、操作量上限値ＭＶＨu2を例えば１０％、操作量下限値ＭＶＬu2を例えば−１０％としている。
【００２８】
係数処理部７は、メイン制御演算部３から出力された操作量ＭＶm に予め規定された係数Ｒu2（Ｒu2は正の実数）を乗じる係数処理を実行し、この係数処理の結果Ｒu2ＭＶm を加算処理部８に出力する（ステップ１０７）。加算処理部８は、係数処理部７の出力Ｒu2ＭＶm とサブ制御演算部６から出力された操作量ＭＶu2とを加算する処理を実行し、この加算処理の結果を制御系Ｃ2 の操作量ＭＶu2’としてサブ出力部１０に出力する（ステップ１０８）。
【００２９】
メイン出力部９は、メイン制御演算部３から出力された操作量ＭＶm を代表的制御系Ｃ1 の制御対象に出力し（ステップ１０９）、サブ出力部１０は、加算処理部８から出力された操作量ＭＶu2’を制御系Ｃ2 の制御対象に出力する（ステップ１１０）。メイン出力部９の実際の出力先は、代表的制御系Ｃ1 のヒータ等の制御アクチュエータであり、サブ出力部１０の実際の出力先は、制御系Ｃ2 の制御アクチュエータである。
以上のようなステップ１０１〜１１０の動作がオペレータ等の指令によって制御が停止するまで（ステップ１１１においてＹＥＳ）、１制御周期ごとに繰り返される。
【００３０】
マルチループの干渉系において、相互干渉の繰り返しによる共振状態のような乱れが発生する要因は、各制御系の操作量の上下動がちぐはぐになるためである。しかしながら、協調系では、適正に制御される動作を想定すると、基本的にそのようなちぐはぐな動作が必要になる状況はほとんどあり得ない。したがって、各制御系に与えられる操作量が、揃って上昇したり揃って下降したりするように構成されていれば十分である。
【００３１】
本実施の形態では、代表的制御系の操作量を他の制御系に分配することで、各制御系に与えられる操作量が揃って上昇したり下降したりする。そして、この分配する操作量の過不足分を補うために、代表的制御系以外の制御系には操作量の主たる上下動には寄与しない程度の低感度の制御特性を有するコントローラ（サブ制御演算部）を設ける。これにより、本実施の形態では、複数の制御系間の相互干渉の繰り返しによる共振状態のような制御の乱れを抑制することができる。また、本実施の形態では、１入力１出力型のコントローラ（メイン制御演算部とサブ制御演算部）が、マルチループの制御系の数のみ必要になるだけなので、コントローラの設計が煩雑になることがなく、高度な専門的知識も必要としない。
【００３２】
図３は本実施の形態の制御装置を図５に示した焼成炉の温度制御に適用した例を示す図である。焼成炉２１内のヒータ２２にはメイン出力部９から操作量ＭＶm が出力され、ヒータ２３にはサブ出力部１０から操作量ＭＶu2’が出力される。メイン計測部１とメイン設定部２とメイン制御演算部３とメイン出力部９と焼成炉２１（ヒータ２２）とは、代表的制御系Ｃ1 を構成し、サブ計測部４とサブ設定部５とサブ制御演算部６と係数処理部７と加算処理部８とサブ出力部１０と焼成炉２１（ヒータ２３）とは、代表的制御系Ｃ1 以外の制御系Ｃ2 を構成している。
【００３３】
［第２の実施の形態］
第１の実施の形態では、代表的制御系Ｃ1 以外の制御系をＣ2 のみとしたが、代表的制御系Ｃ1 以外の制御系が複数存在してもよい。図４は代表的制御系Ｃ1 以外の制御系が複数存在する場合の制御装置の構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。
【００３４】
焼成炉２１ａ内のヒータ２２，２３−２，２３−３，２３−４，２３−５は、それぞれ焼成炉２１ａ内の領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５を加熱する。メイン計測部１とメイン設定部２とメイン制御演算部３とメイン出力部９と焼成炉２１ａ（ヒータ２２）とは、代表的制御系Ｃ1 を構成し、サブ計測部４−ｉ（本実施の形態では、ｉは２〜５の整数）とサブ設定部５−ｉとサブ制御演算部６−ｉと係数処理部７−ｉと加算処理部８−ｉとサブ出力部１０−ｉと焼成炉２１ａ（ヒータ２３−ｉ）とは、代表的制御系Ｃ1 以外の制御系Ｃi を構成している。
【００３５】
本実施の形態においても、制御装置の動作は第１の実施の形態と同様であるので、図２を用いて説明する。メイン設定部２（ステップ１０１）、メイン計測部１（ステップ１０２）、メイン制御演算部３（ステップ１０３）およびメイン出力部９（ステップ１０９）の動作は第１の実施の形態と同じである。
【００３６】
代表的制御系Ｃ1 以外の制御系Ｃi の制御対象に対する設定値ＳＰuiは、それぞれサブ設定部５−ｉを介してサブ制御演算部６−ｉに入力される（ステップ１０４）。サブ計測部４−ｉは、それぞれ制御系Ｃi の制御対象の制御量ＰＶuiを計測するセンサを備えており、センサによって計測された制御量ＰＶuiは、サブ制御演算部６−ｉに入力される（ステップ１０５）。
【００３７】
サブ制御演算部６−ｉは、第１の実施の形態のサブ制御演算部６と同様に操作量ＭＶuiを算出した後、第１の実施の形態と同様の上下限リミット処理を行い、リミット処理後の操作量ＭＶuiを加算処理部８−ｉに出力する（ステップ１０６）。係数処理部７−ｉは、メイン制御演算部３−ｉから出力された操作量ＭＶm に予め規定された係数Ｒui（Ｒuiは正の実数）を乗じる係数処理を実行し、この係数処理の結果ＲuiＭＶm を加算処理部８−ｉに出力する（ステップ１０７）。
【００３８】
加算処理部８−ｉは、係数処理部７−ｉの出力ＲuiＭＶm とサブ制御演算部６−ｉから出力された操作量ＭＶuiとを加算する処理を実行し、加算処理の結果を制御系Ｃi の操作量ＭＶui’としてサブ出力部１０−ｉに出力する（ステップ１０８）。サブ出力部１０−ｉは、加算処理部８−ｉから出力された操作量ＭＶui’を制御系Ｃi の制御対象に出力する（ステップ１１０）。サブ出力部１０−ｉの実際の出力先はヒータ２３−ｉである。
以上により、代表的制御系Ｃ1 以外の制御系Ｃi が複数存在する場合においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、プロセス制御に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施の形態となる制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】図１の制御装置を温度制御のマルチループ制御系に適用した例を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態となる制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】従来のマルチループ制御系の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…メイン計測部、２…メイン設定部、３…メイン制御演算部、４…サブ計測部、５…サブ設定部、６…サブ制御演算部、７…係数処理部、８…加算処理部、９…メイン出力部、１０…サブ出力部。
【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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