(57)【要約】【課題】計算周期以内に目標値をＰＩＤ制御手段にＰＩＤ制御の設定値として与えるＰＩＤ制御装置を提供する。【解決手段】任意の制御量に対し目標到達時間を設定する目標設定手段、目標値と目標到達時間間隔から所定時間毎の目標値を算出する、タイマー機能を有する計算部、制御量を検出するセンサー、センサーで検出した値をデジタル値に変換するＡ/Ｄ変換部、制御量を増減させる出力部、出力部を制御する制御手段を備えた制御装置において、目標到達時間が正の場合、目標到達時間に達するまで目標到達時間間隔と目標値から時間に対する目標値の変化の割合を計算し、所定時間毎の目標値を計算し、目標値を制御手段に制御目標値として転送する機能、および目標到達時間間隔が０の場合、計算部の計算周期と制御手段への転送周期の内の大きいほうの周期内に目標値を制御手段に制御の設定値として与えることで制御手段の設定値の変更を自動化するＰＩＤ制御装置。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の制御量に対して、その制御量の目標値とその目標値に到達するまでの時間（目標値到達時間）を設定する目標設定手段、その目標値と目標値到達時間間隔から計算周期毎の目標値を算出する、内部、または外部にタイマー機能を有する計算部、前記制御量を検出するセンサー、そのセンサーから検出した値をデジタル値に変換するＡ/Ｄ変換部、前記制御量を増減させる出力部、その出力部をＰＩＤ制御するＰＩＤ制御手段を備えた制御装置において、目標値到達時間間隔が正の場合には、その目標値到達時間に達するまでその目標値到達時間間隔と前記目標値から時間に対する目標値の変化の割合を計算し、その変化の割合から所定時間毎の目標値を計算して、その目標値を前記ＰＩＤ制御手段にＰＩＤ制御目標値として転送周期毎に転送する機能、および前記目標値到達時間間隔が０の場合には、前記計算部の計算周期とＰＩＤ制御手段への転送周期のうちの小さくないほうの周期の２倍以内に前記目標値を前記ＰＩＤ制御手段にＰＩＤ制御目標値の設定値として与えることによって、前記ＰＩＤ制御手段の設定値の変更を自動化するＰＩＤ制御装置。
【請求項２】
任意の制御量に対して、その制御量の目標値とその目標値に到達するまでの時間（目標値到達時間）を設定する目標設定手段、その目標値と目標値到達時間間隔から計算周期毎の目標値を算出する、内部、または外部にタイマー機能を有する計算部、前記制御量を検出するセンサー、そのセンサーから検出した値をデジタル値に変換するＡ/Ｄ変換部、前記制御量を増減させる出力部、その出力部をＰＩＤ制御するＰＩＤ制御手段を備えた制御装置において、目標値到達時間間隔が正の場合には、その目標値到達時間に達するまでその目標値到達時間間隔と前記目標値から時間に対する目標値の変化の割合を計算し、その変化の割合から所定時間毎の目標値を計算して、その目標値を前記ＰＩＤ制御手段にＰＩＤ制御目標値として転送周期毎に転送する機能、および前記目標値到達時間間隔が０の場合には、前記計算部の計算周期とＰＩＤ制御手段への転送周期のうちの小さくないほうの周期の２倍以内に前記目標値を前記ＰＩＤ制御手段にＰＩＤ制御目標値の設定値として与えることによって、前記ＰＩＤ制御手段の設定値の変更を自動化するＰＩＤ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御対象の制御量（温度など）の目標値設定手段（加熱器など）で設定された目標値とその目標値に到達するまでに要する目標値到達時間から、ＰＩＤ制御手段の時間に対する目標値の変化の割合を算出し、その変化の割合に基づいて所定時間毎に一定の変化をさせる、または、目標値を所定時間内に前記目標値を前記ＰＩＤ制御手段に転送するＰＩＤ制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に先行する特許文献１には、恒温庫内を加熱する加熱手段と、恒温庫内の目標温度およびその温度に到達させるための目標温度到達時間を設定する目標設定手段と、恒温庫内の温度を検出する温度検出手段で検出された恒温庫内の温度が目標温度になるように前記加熱手段をＰＩＤ制御するＰＩＤ制御手段とを備えた恒温庫の温度制御装置において、前記目標設定手段で設定された目標温度と目標温度到達時間で定まる温度勾配に基づいて順次設定値を変化させるときの時間間隔を決定する時間間隔決定手段を設けた恒温庫の温度制御方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３８５４０１８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示された制御方法は温度勾配を計算する機能を有しているが、目標値到達時間間隔が０の場合には温度勾配が計算できないため、計算周期、または、ＰＩＤ制御手段への転送周期という短い時間内に目標値をＰＩＤ制御手段にＰＩＤ制御目標値として与えることが困難であった。
そこで、本発明では、計算周期以内に目標値をＰＩＤ制御手段にＰＩＤ制御目標値として与える機能を有するＰＩＤ制御方法およびＰＩＤ制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、任意の制御量（温度など）に対して、その制御量の目標値とその目標値に到達するまでの時間（目標値到達時間）を設定する目標設定手段、その目標値と目標値到達時間間隔から計算周期毎の目標値を算出する、内部、または外部にタイマー機能を有する計算部、前記制御量を検出するセンサー、そのセンサーから検出した値をデジタル値に変換するＡ/Ｄ変換部、前記制御量を増減させる出力部、その出力部をＰＩＤ制御するＰＩＤ制御手段を備えた制御装置において、目標値到達時間間隔が正の場合には、その目標値到達時間に達するまでその目標値到達時間間隔と前記目標値から時間に対する目標値の変化の割合を計算し、その変化の割合から所定時間毎の目標値を計算して、その目標値を前記ＰＩＤ制御手段にＰＩＤ制御目標値として転送周期毎に転送する機能、および前記目標値到達時間間隔が０の場合には、前記計算部の計算周期とＰＩＤ制御手段への転送周期のうちの小さくないほうの周期の２倍以内に前記目標値を前記ＰＩＤ制御手段にＰＩＤ制御目標値として与える機能を有することによって、前記ＰＩＤ制御手段の設定値の変更を自動化するＰＩＤ制御方法及びＰＩＤ制御装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、任意の制御量に対して、前記目標値到達時間間隔が正の場合には、その目標値到達時間に達するまでその目標値到達時間と前記目標値から計算周期毎に目的値を順次計算してＰＩＤ制御手段にＰＩＤ制御の設定値として与える機能、および目標値到達時間間隔が０の場合には、計算部の計算周期以内に目標値をＰＩＤ制御手段にＰＩＤ制御の設定値として与える機能を有することによって、ＰＩＤ制御の設定値を従来の時間毎に一定の変化をさせるだけでなく、計算部の計算周期以内に目標値まで設定値を変更させることができるため、速い応答性を要する制御にも対応できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明のＰＩＤ制御装置を示すブロック図である。
【図２】目標設定手段の入力形式である。
【図３】図２と異なる形式の目標設定手段の入力形式である。
【図４】図２、または図３に対応する目標値の時間変化である。
【図５】図２の入力形式に対応する計算部の目標値計算動作の流れを示すフローチャートである。
【図６】図３の入力形式に対応する計算部の目標値計算動作の流れを示すフローチャートである。
【図７】実施した条件を図２の入力形式で入力した場合の条件である。
【図８】実施した条件を図３の入力形式で入力した場合の条件である。
【図９】実施したときの目標値の時間変化である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明のＰＩＤ制御方法のブロック線図を図１に示す。本発明のＰＩＤ制御方法は、ＰＩＤ制御で基本的な構成となるＰＩＤ制御手段５、制御量７、出力部６、制御量７を検知するセンサー３、センサー３で計測した値をＰＩＤ制御手段５に送るためのＡ/Ｄ変換部４に加えて、目標値と目標値到達時間を設定する目標設定手段１及び目標設定手段１で設定された値を基に所定時間毎に目標値を計算し転送する計算部から構成される。
【０００９】
図２は目標設定手段を表現したもので、同図のように複数の目標値および目標値到達時間を設定することが可能であり、同図のように目標値を早く達するものから順にSP0（初期値）、SP1、SP2、・・・、SPn、それに対応する目標値到達時刻をそれぞれt0（= 0）、t1、t2、・・・、tn（目標値到達時間はΔtk = tk - tk-1（k = 1、2、・・・、n））とすれば、図５に示す目標設定手段の形式に対応した計算部の目標値計算動作の流れに沿って計算を実行することによって、図４に示すように設定した隣り合う２点（tk-1、SPk-1）および（tk、SPk）（k = 1、2、・・・、n）を線分で結んでできる折れ線に沿って、n個の段階に分けて目標値を変化させていく。
【００１０】
図５は図４に示す目標値SPの時間変化を計算するフローチャートで、図２の目標設定手段の形式に対応しており、目標設定手段に従ってt1、t2、・・・、tn、SP0、SP1、SP2、・・・、SPnを決定し、目標値SPの計算および目標値SPのＰＩＤ制御手段への転送を開始すれば、まずはk = 0とし、次にkに1を加算し、第1の段階（k = 1）として、目標値到達時間間隔(tk - tk-1)が正の場合には、タイマーを初期化した後にタイマーを起動し、タイマー経過時間tが(tk - tk-1)に達するまでSP = (SPk - SPk-1)t/(tk - tk-1) + SPk-1を計算周期毎に計算し、また、目標値到達時間間隔(tk - tk-1)が0の場合には、SP = SPkとする。
【００１１】
次に、目標値到達時間間隔(t1 - t0)が正の場合にタイマー経過時間tが(t1 - t0)に達したら、または、目標値到達時間間隔(t1 - t0)が0の場合に目標値SPにSPkが代入されたら、kがnと等しければ目標値SPの計算および目標値SPのPID制御手段への転送を止め、また、k < nであれば上記のkに1を加算する動作以降の動作を行う。
【００１２】
上記に示す目標値SPの計算および目標値SPのＰＩＤ制御手段への転送以降の動作をkがnに達するまで繰り返すことによって、図４に示すようにn個の段階に分けて目標値SPを時間変化させることが可能となる。
【００１３】
目標値到達時間を設定値として入力する図２の形式以外にも、図３に示すように前記のn個の各段階に対して目標値到達時間間隔△tk（= tk - tk-1）（k = 1、2、・・・、n）を設定し、図６に示す目標設定手段の形式に対応した計算部の目標値計算動作の流れに沿って計算を実行することにより、図４に示す折れ線に沿って、n個の段階に分けて目標値を変化させていくことも可能である。
【実施例】
【００１４】
目標値を具体的に与えて説明を行うと、制御量が温度の場合には図７に示すように目標値および目標値到達時間を与えた場合、または、図８に示すように目標値および目標値到達時間間隔を与えた場合には、図９に示すように、図７のt0からt1の段階、すなわち、図８の△t1の段階にかけては(SP1 - SP0) / (t1 - t0)= (SP1 - SP0) / △t1 = (100 - 20) / 5 = 16 [℃/min]の勾配を持って目標値が変化し、また、図７のt1からt2の段階、すなわち、図８の△t2の段階にかけては、計算周期と転送周期のうちの小さくないほうの周期の２倍以内に目標値がSP1 = １００ [℃]からSP2 = １５０ [℃]に変化する。
【００１５】
次に、図７のt2からt3の段階、すなわち、図８の△t3の段階にかけては、目標値はSP2 = SP3 = １５０ [℃]の一定の値を１分間とり続ける。
【符号の説明】
【００１６】
１．目標設定手段
２．計算部
３．センサー
４．A/D変換部
５．PID制御手段
６．出力部
７．制御量
【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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