(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の制御量を所定の制御量設定値と一致させ、かつ異なる第２の制御量間の関係を示す関係量を所定の関係量設定値と一致させる制御システムにおいて、前記第１の制御量と前記第２の制御量に影響を及ぼすことが可能な複数の制御アクチュエータの制御によって行う制御方法であって、
計測した前記第２の制御量のうち所定の関係を維持するように予め指定された第２の制御量について前記関係量を算出し、算出した関係量とこれに対応する関係量設定値との差分である乖離量を算出する乖離量算出手順と、
計測した前記第１の制御量に前記算出された乖離量を加算し、この加算結果値が前記制御量設定値と一致するようにフィードバック制御演算を行って操作量を算出し、この操作量を前記指定された第２の制御量に係る前記制御アクチュエータに出力するフィードバック制御演算手順とを実行することを特徴とする制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の制御方法において、
前記乖離量算出手順は、前記乖離量に時間遅れフィルタ処理を施すことを特徴とする制御方法。
【請求項３】
請求項１記載の制御方法において、
前記乖離量算出手順は、前記関係量を前記関係量設定値と一致させることの重要度に応じて、対応する前記乖離量に重み付けを行なうためのゲインを乗じることを特徴とする制御方法。
【請求項４】
第１の制御量を所定の制御量設定値と一致させ、かつ異なる第２の制御量間の関係を示す関係量を所定の関係量設定値と一致させる制御装置であって、
前記第１の制御量と前記第２の制御量に影響を及ぼすことが可能な複数の制御アクチュエータと、
計測された前記第２の制御量のうち所定の関係を維持するように予め指定された第２の制御量について前記関係量を算出し、算出した関係量とこれに対応する関係量設定値との差分である乖離量を算出する乖離量算出部と、
前記制御アクチュエータ毎に設けられ、対応する前記制御アクチュエータに係る第２の制御量について算出された前記乖離量を、計測された前記第１の制御量に加算し、この加算結果値が前記制御量設定値と一致するようにフィードバック制御演算を行って操作量を算出し、この操作量を対応する前記制御アクチュエータに出力する複数の制御演算部とを備えることを特徴とする制御装置。
【請求項５】
請求項４記載の制御装置において、
前記乖離量算出部は、前記乖離量に時間遅れフィルタ処理を施し、この時間遅れフィルタ処理した乖離量を前記制御演算部に出力することを特徴とする制御装置。
【請求項６】
請求項４記載の制御装置において、
前記乖離量算出部は、前記関係量を前記関係量設定値と一致させることの重要度に応じて、対応する前記乖離量に重み付けを行なうためのゲインを乗じ、このゲインを乗じた乖離量を前記制御演算部に出力することを特徴とする制御装置。
【請求項７】
請求項４記載の制御装置において、
前記複数の制御アクチュエータは、加熱あるいは冷却アクチュエータであり、
前記第１の制御量は、前記複数の制御アクチュエータによって制御することが可能な温度であり、
前記複数の第２の制御量は、前記複数の制御アクチュエータの近傍の温度であり、
前記関係量は、異なる第２の制御量間の温度差であることを特徴とする制御装置。
【請求項８】
請求項４記載の制御装置において、
前記複数の制御アクチュエータは、ガス流量調節バルブであり、
前記第１の制御量は、前記複数の制御アクチュエータによって制御することが可能な混合ガス圧力であり、
前記複数の第２の制御量は、前記複数の制御アクチュエータで調節される複数のガスの流量であり、
前記関係量は、異なる第２の制御量間の流量比であることを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロセス制御技術に関するものであり、特に複数の制御量を扱う制御方法及び制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複数の制御量計測点と複数の制御アクチュエータを備える制御系において、全体として１個の制御量を所定の値に維持することを第１の目的とし、その他の複数の制御量間の関係を示す関係量（制御量差、制御量比など）を所定の値に維持することを第２の目的とする制御系がある。
【０００３】
具体的な例として、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すような温度制御系がある。図９（ａ）の温度制御系は、複数の制御量（温度ＰＶ0，ＰＶ1，ＰＶ2 ）の計測点である温度センサＴＳ0，ＴＳ1，ＴＳ2 と複数の制御アクチュエータであるヒータＨ1，Ｈ2とを槽Ｒ内に備えるものであり、ヒータＨ1，Ｈ2によって槽Ｒ内の中央部分の温度ＰＶ0 を所定の設定値ＳＰに制御することを第１の目的としている。
【０００４】
槽Ｒ内の中央部分の温度ＰＶ0 を所定の値に制御することのみを目的とする場合には、ヒータＨ1，Ｈ2の出力は一意的には決まらず、ヒータＨ1 近傍の温度ＰＶ1 がヒータＨ2 近傍の温度ＰＶ2 よりも高い状態で中央部分の温度ＰＶ0 が所定の値に維持されることもあれば、逆にヒータＨ1 近傍の温度ＰＶ1 がヒータＨ2 近傍の温度ＰＶ2 よりも低い状態で中央部分の温度ＰＶ0 が所定の値に維持されることもある。
【０００５】
一方、槽Ｒ内の中央部分の温度ＰＶ0 を所定の値に制御し、かつ槽Ｒ内の温度分布も重要で、ヒータＨ1 近傍の温度ＰＶ1 とヒータＨ2 近傍の温度ＰＶ2 との温度差を所定の値ｄ12にしなければならない場合、ヒータＨ1，Ｈ2の出力は一意的に決定される。
【０００６】
ただし、この一意的に決定されるヒータＨ1，Ｈ2の出力は、槽Ｒ内の温度条件次第で変化する。すなわち、温度ＰＶ1とＰＶ2の温度差を一定値にするにしても、槽Ｒ内の保温性や外乱などの影響に依存して、ヒータ出力が高い状態で温度差が一定値になる状況もあれば、ヒータ出力が低い状態で温度差が一定値になる状況もある。したがって、何らかのフィードバック制御系を構成する必要がある。
【０００７】
従来は、図９（ｂ）のように、それぞれヒータＨ1，Ｈ2に対して制御演算部ＰＩＤ1，ＰＩＤ2を設け、ヒータＨ1，Ｈ2近傍の温度ＰＶ1，ＰＶ2に対して各ヒータＨ1，Ｈ2をアクチュエータとする各々独立のフィードバック制御系を構成し、制御演算部ＰＩＤ1，ＰＩＤ2の制御アルゴリズムとしてＰＩＤ制御を採用している。
【０００８】
図９（ｂ）の場合、槽Ｒ内の中央部分の温度ＰＶ0 が実質的に制御系に含まれないことになるので、あらかじめ各温度ＰＶ0，ＰＶ1，ＰＶ2 の関係を調査することになる。そして、槽Ｒ内の中央部分の温度ＰＶ0 を所定の設定値ＳＰと一致させ、かつ各ヒータ近傍の温度ＰＶ1とＰＶ2の温度差を所定の設定値ｄ12と一致させるには、温度ＰＶ1，ＰＶ2をそれぞれ何度に維持すればよいかを、調査結果に基づいて予め特定する。
【０００９】
実際の制御段階においては、制御演算部ＰＩＤ1 によりヒータＨ1 を制御して、ヒータＨ1 近傍の温度ＰＶ1 を予め特定した温度に維持すると共に、制御演算部ＰＩＤ2 によりヒータＨ2 を制御して、ヒータＨ2 近傍の温度ＰＶ2 を予め特定した温度に維持する独立な制御系を構成する。
【００１０】
図９（ｂ）の構成のその他の例としては、槽Ｒ内の中央部分の温度ＰＶ0 を所定の設定値ＳＰと一致させ、かつ各ヒータ近傍の温度ＰＶ1とＰＶ2の常温Ｔｍｒからの上昇量の比（ＰＶ1 −Ｔｍｒ）／（ＰＶ2 −Ｔｍｒ）を所定の設定値ｄ12と一致させる温度制御系が考えられる。
【００１１】
また、温度制御系以外の例としては、２種類のガスを混合して一定圧力で供給する図１０のような圧力制御系が考えられる。この圧力制御系は、２種類のガスを混合した圧力ＰＶ0 を計測する圧力センサＰＳ0 と、２種類のガスの流量を調節する制御アクチュエータとなるガス流量調節バルブＶａｌ1，Ｖａｌ2と、バルブＶａｌ1，Ｖａｌ2で調節されたガスの流量ＰＶ1，ＰＶ2を計測する流量センサＦＳ1，ＦＳ2とを備え、圧力ＰＶ0 を所定の設定値ＳＰと一致させることを第１の目的とし、流量ＰＶ1とＰＶ2の流量比ＰＶ1／ＰＶ2を所定の設定値ｄ12と一致させることを第２の目的としている。
【００１２】
以上の例は、第１の制御量ＰＶ0 を制御するためには制御アクチュエータが冗長に備えられている状況において、第２の制御量ＰＶ1とＰＶ2間の特定の関係を満たすために、制御アクチュエータの出力を適切な値に一意的に決定しなければならない制御系である。そして、従来は上記のように、各制御アクチュエータ近傍の第２の制御量ＰＶ1，ＰＶ2を独立に制御する制御系を構成し、予め各制御量ＰＶ0，ＰＶ1，ＰＶ2 の関係を調査することで、第１の制御量ＰＶ0 を調整していた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、槽Ｒ内の中央部分の温度ＰＶ0 を所定の設定値ＳＰと一致させ、かつヒータＨ1 近傍の温度ＰＶ1 とヒータＨ2 近傍の温度ＰＶ2 との温度差を所定の設定値ｄ12と一致させる図９（ｂ）の温度制御系では、各ヒータ近傍の温度ＰＶ1，ＰＶ2をそれぞれ特定の値に制御する独立な制御が行われるので、主目的である中央部分の温度ＰＶ0 が正確に所定の設定値ＳＰに維持されるとは限らないという問題点があった。例えば槽Ｒ内に想定外の発熱物や吸熱物が入った場合は、中央部分の温度ＰＶ0 は設定値ＳＰに維持されなくなる。
【００１４】
また、図９（ｂ）の温度制御系では、予め各温度ＰＶ0，ＰＶ1，ＰＶ2 の関係を調査しなければならないので、実際の制御段階に入るまでの工数が膨大になり、実質的に時間の無駄使いが発生するという問題点があった。さらに、槽Ｒ内の中央部分の温度ＰＶ0 を正確に所定の設定値ＳＰと一致させる第１の目的と、各ヒータ近傍の温度ＰＶ1，ＰＶ2の温度差を所定の設定値ｄ12と一致させる第２の目的の優先順位を、重要度に応じて調整するような要求には対応できないという問題点があった。
【００１５】
以上の問題は、槽Ｒ内の中央部分の温度ＰＶ0 を所定の設定値ＳＰと一致させ、かつ温度ＰＶ1 とＰＶ2 の常温Ｔｍｒからの上昇量の比（ＰＶ1 −Ｔｍｒ）／（ＰＶ2 −Ｔｍｒ）を所定の設定値ｄ12と一致させる温度制御系や、圧力ＰＶ0 を所定の設定値ＳＰと一致させ、かつ流量ＰＶ1とＰＶ2の流量比ＰＶ1／ＰＶ2を所定の設定値ｄ12と一致させる図１０の圧力制御系においても同様に発生する。
【００１６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、第１の制御量を所定の設定値と正確に一致させることができ、かつその他の複数の第２の制御量間の関係量を所定の設定値と一致させることができ、実際の制御段階に入る前に予め各制御量の関係を調査する膨大な工数を不要とすることができる制御方法及び制御装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、第１の制御量を所定の設定値と正確に一致させる第１の目的と、第２の制御量間の関係量を所定の設定値と一致させる第２の目的の優先順位を重要度に応じて調整することができる制御方法及び制御装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１の制御量を所定の制御量設定値と一致させ、かつ異なる第２の制御量間の関係を示す関係量を所定の関係量設定値と一致させる制御システムにおいて、前記第１の制御量と前記第２の制御量に影響を及ぼすことが可能な複数の制御アクチュエータの制御によって行う制御方法であって、計測した前記第２の制御量のうち所定の関係を維持するように予め指定された第２の制御量について前記関係量を算出し、算出した関係量とこれに対応する関係量設定値との差分である乖離量を算出する乖離量算出手順と、計測した前記第１の制御量に前記算出された乖離量を加算し、この加算結果値が前記制御量設定値と一致するようにフィードバック制御演算を行って操作量を算出し、この操作量を前記指定された第２の制御量に係る前記制御アクチュエータに出力するフィードバック制御演算手順とを実行す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、前記乖離量算出手順は、前記乖離量に時間遅れフィルタ処理を施す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、前記乖離量算出手順は、前記関係量を前記関係量設定値と一致させることの重要度に応じて、対応する前記乖離量に重み付けを行なうためのゲインを乗じるようにしたものである。
【００１８】
また、本発明は、第１の制御量を所定の制御量設定値と一致させ、かつ異なる第２の制御量間の関係を示す関係量を所定の関係量設定値と一致させる制御装置であって、前記第１の制御量と前記第２の制御量に影響を及ぼすことが可能な複数の制御アクチュエータと、計測された前記第２の制御量のうち所定の関係を維持するように予め指定された第２の制御量について前記関係量を算出し、算出した関係量とこれに対応する関係量設定値との差分である乖離量を算出する乖離量算出部と、前記制御アクチュエータ毎に設けられ、対応する前記制御アクチュエータに係る第２の制御量について算出された前記乖離量を、計測された前記第１の制御量に加算し、この加算結果値が前記制御量設定値と一致するようにフィードバック制御演算を行って操作量を算出し、この操作量を対応する前記制御アクチュエータに出力する複数の制御演算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、前記乖離量算出部は、前記乖離量に時間遅れフィルタ処理を施し、この時間遅れフィルタ処理した乖離量を前記制御演算部に出力するものである。
また、本発明の制御装置の１構成例において、前記乖離量算出部は、前記関係量を前記関係量設定値と一致させることの重要度に応じて、対応する前記乖離量に重み付けを行なうためのゲインを乗じ、このゲインを乗じた乖離量を前記制御演算部に出力するものである。
また、本発明の制御装置の１構成例において、前記複数の制御アクチュエータは、加熱あるいは冷却アクチュエータであり、前記第１の制御量は、前記複数の制御アクチュエータによって制御することが可能な温度であり、前記複数の第２の制御量は、前記複数の制御アクチュエータの近傍の温度であり、前記関係量は、異なる第２の制御量間の温度差である。
また、本発明の制御装置の１構成例において、前記複数の制御アクチュエータは、ガス流量調節バルブであり、前記第１の制御量は、前記複数の制御アクチュエータによって制御することが可能な混合ガス圧力であり、前記複数の第２の制御量は、前記複数の制御アクチュエータで調節される複数のガスの流量であり、前記関係量は、異なる第２の制御量間の流量比である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
［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。本発明は、第１の制御量を正確に制御することを第１の目的とするフィードバック制御系において、複数の第２の制御量間の関係を示す関係量（制御量差、制御量比など）を所定の値と一致させることを第２の目的とし、関係量が所定の値から乖離している場合に、第１の制御量のフィードバック値にその乖離量を加算することにより、乖離量を排除するように制御アクチュエータを動作させることを基本原理とする。
【００２０】
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である。本実施の形態の制御装置は、第１の制御量ＰＶ0 に対する設定値ＳＰを入力する設定値入力部１と、第１の制御量計測点に設置されたセンサ（不図示）により計測された第１の制御量ＰＶ0 を入力する第１の制御量入力部２と、複数の第２の制御量計測点に設置された複数のセンサ（不図示）により計測された複数の第２の制御量ＰＶ1，ＰＶ2，・・・，ＰＶn （ｎは２以上の整数）を入力する複数の第２の制御量入力部３（３−1，３−2，・・・，３−n ）と、前記複数の第２の制御量間の関係量（制御量差、制御量比など）に対する関係量設定値ｄを入力する少なくとも１つの関係量設定値入力部４と、第２の制御量入力部３から入力された第２の制御量のうち所定の関係を維持するように予め指定された第２の制御量について前記関係量を算出し、算出した関係量とこれに対応する関係量設定値ｄとの差分である乖離量Δを算出する少なくとも１つの乖離量算出部５と、乖離量算出部５で算出された乖離量Δを第１の制御量ＰＶ0 に加算し、この加算結果値が設定値ＳＰと一致するようにフィードバック制御演算を行って操作量ＭＶを算出し、制御アクチュエータに操作量ＭＶを出力する制御演算部６（６−1，６−2，・・・，６−n ）とを有する。
【００２１】
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。
【００２２】
図２は図１の制御装置の動作を示すフローチャート図である。第１の制御量ＰＶ0 に対する設定値ＳＰは、制御装置のオペレータによって設定され、設定値入力部１を介して制御演算部６に入力される（図２ステップ１０１）。第１の制御量ＰＶ0 は、第１の制御量計測点に設置されたセンサによって計測され、第１の制御量入力部２を介して制御演算部６に入力される（ステップ１０２）。
【００２３】
複数の第２の制御量ＰＶ1，ＰＶ2，・・・，ＰＶn は、複数の第２の制御量計測点に設置された複数のセンサによって計測され、それぞれ対応する第２の制御量入力部３を介して乖離量算出部５に入力される（ステップ１０３）。第２の制御量ＰＶiとＰＶj（ｉ≠ｊ、ただしｉ，ｊは１以上ｎ以下の整数）間の関係量（例えば制御量差、制御量比など）に対する関係量設定値ｄijは、制御装置のオペレータによって設定され、対応する関係量設定値入力部４−ijを介して乖離量算出部５−ij，５−jiに入力される（ステップ１０４）。
【００２４】
なお、関係量設定値ｄijは、第２の制御量ＰＶiとＰＶj間の関係量が制御量差である場合には、制御量差ＰＶi−ＰＶjに対する設定値、関係量が制御量比である場合には、制御量比ＰＶi／ＰＶjに対する設定値を意味する。
【００２５】
以下、関係量設定値ｄijに対応する関係量設定値入力部を関係量設定値入力部４−ijと記す。また、同様に、第２の制御量ＰＶiとＰＶj間の関係量と関係量設定値ｄijとの乖離量を算出する乖離量算出部を乖離量算出部５−ij，５−jiと記す。ここで、乖離量算出部５−ijは、第２の制御量ＰＶi に主たる影響を及ぼすアクチュエータを制御する制御演算部６−i に入力される乖離量を算出し、乖離量算出部５−jiは、第２の制御量ＰＶj に主たる影響を及ぼすアクチュエータを制御する制御演算部６−j に入力される乖離量を算出する。
【００２６】
次に、乖離量算出部５は、第２の制御量入力部３から入力された第２の制御量ＰＶ1，ＰＶ2，・・・，ＰＶn のうち所定の関係を維持するよう予め指定された第２の制御量、すなわち関係量設定値ｄ（ｄ＝｛ｄij｝）が設定された第２の制御量について前記関係量を算出し、算出した関係量とこれに対応する関係量設定値ｄとの差分である乖離量Δ（Δ＝｛Δij｝）を算出して、この乖離量Δを対応する制御演算部６に出力する（ステップ１０５）。乖離量算出部５が複数設けられている場合には、各乖離量算出部５が同時に処理を行う。
【００２７】
乖離量算出部５は、乖離量Δと第１の制御量ＰＶ0 との加算結果値を設定値ＳＰと一致させる制御演算部６のフィードバック制御により、関係量と関係量設定値ｄとが一致（乖離量Δが０）するように、乖離量Δの正負の符号を適切に算出する。すなわち、制御演算部６は、第１の制御量ＰＶ0 と設定値ＳＰとの差を小さくすると同時に、乖離量Δも０となるようにフィードバック制御を行う。
【００２８】
例えば、乖離量算出部５−ijは、第２の制御量ＰＶiとＰＶj間の関係量を算出し、この関係量とこれに対応する関係量設定値ｄijとの乖離量Δijを算出して、この乖離量Δijを対応する制御演算部（第２の制御量ＰＶi に主たる影響を及ぼす制御アクチュエータに対応する制御演算部）６−i に出力する。
【００２９】
乖離量算出部５−ijは、第２の制御量ＰＶiとＰＶjとの間の関係量が制御量差である場合、制御量差ＰＶi−ＰＶjを算出して、乖離量Δijを次式により算出する。
Δij＝ＰＶi−ＰＶj−ｄij                                ・・・（１）
【００３０】
また、乖離量算出部５−ijは、第２の制御量ＰＶiとＰＶjとの間の関係量が制御量比である場合、制御量比ＰＶi／ＰＶjを算出して、乖離量Δijを次式により算出する。
Δij＝ＰＶi／ＰＶj−ｄij                                ・・・（２）
【００３１】
一方、乖離量算出部５−jiは、第２の制御量ＰＶiとＰＶj間の関係量を算出し、この関係量とこれに対応する関係量設定値ｄijとの乖離量Δjiを算出して、この乖離量Δjiを対応する制御演算部（第２の制御量ＰＶj に主たる影響を及ぼす制御アクチュエータに対応する制御演算部）６−j に出力する。
【００３２】
乖離量算出部５−jiは、第２の制御量ＰＶiとＰＶjとの間の関係量が制御量差である場合、乖離量Δjiを次式により算出する。
Δji＝ＰＶj−ＰＶi＋ｄij                                ・・・（３）
なお、この乖離量Δjiは、式（１）に示した乖離量Δijと本来同一の式で算出されるものであるが、符号の整合性を得るために式（３）を用いて算出する。
【００３３】
また、乖離量算出部５−jiは、第２の制御量ＰＶiとＰＶjとの間の関係量が制御量比である場合、上述のように第２の制御量ＰＶiとＰＶjとの間の関係量がＰＶi／ＰＶjと定義されているので、乖離量Δjiを次式により算出する。
Δji＝ｄij−ＰＶi／ＰＶj                                ・・・（４）
なお、この乖離量Δjiは、式（２）に示した乖離量Δijと本来同一の式で算出されるものであるが、符号の整合性を得るために式（４）を用いて算出する。
【００３４】
次に、制御演算部６は、第１の制御量入力部２から入力された第１の制御量ＰＶ0 に乖離量算出部５から入力された乖離量Δを加算して（ステップ１０６）、この加算結果の値が設定値ＳＰと一致するようにフィードバック制御演算を行って操作量ＭＶを算出し（ステップ１０７）、算出した操作量ＭＶを対応する制御アクチュエータに出力する（ステップ１０８）。制御演算部６は制御アクチュエータ毎に設けられ、制御演算部６が複数設けられている場合には、各制御演算部６が同時に処理を行う。
【００３５】
ここで、第２の制御量計測点、制御アクチュエータ及び制御演算部６がそれぞれ２つずつあると仮定すると（ｎ＝２）、第２の制御量ＰＶ1 に主たる影響を及ぼす制御アクチュエータに対応する従来の制御演算部６−1 は、制御アルゴリズムをＰＩＤとすると、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フィードバック制御演算を行う。
0004112900.tif 000002
【００３６】
式（５）において、ＭＶ1 は第２の制御量ＰＶ1 に主たる影響を及ぼす制御アクチュエータへの操作量、Ｋｇ1 ，Ｔｉ1 ，Ｔｄ1 はそれぞれ制御演算部６−1 の比例ゲイン、積分時間、微分時間である。本実施の形態では、第１の制御量ＰＶ0 に乖離量Δ12を加算するので、式（５）は次式のように書き換えられる。
0004112900.tif 000003
【００３７】
同様に、第２の制御量ＰＶ2 に主たる影響を及ぼす制御アクチュエータに対応する従来の制御演算部６−2 は、制御アルゴリズムをＰＩＤとすると、次式のような伝達関数表現で表されるフィードバック制御演算を行う。
0004112900.tif 000004
【００３８】
式（７）において、ＭＶ2 は第２の制御量ＰＶ2 に主たる影響を及ぼす制御アクチュエータへの操作量、Ｋｇ2 ，Ｔｉ2 ，Ｔｄ2 はそれぞれ制御演算部６−2 の比例ゲイン、積分時間、微分時間である。本実施の形態では、第１の制御量ＰＶ0 に乖離量Δ21を加算するので、式（７）は次式のように書き換えられる。
0004112900.tif 000005
【００３９】
こうして、制御演算部６−1，６−2は、それぞれ式（６）、式（８）により操作量ＭＶ1，ＭＶ2を算出する。以上のようなステップ１０１〜１０８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１０９）、１制御周期ごとに繰り返される。
【００４０】
次に、本実施の形態の具体的動作について説明する。例えば図９のように、温度ＰＶ0，ＰＶ1，ＰＶ2 を計測する温度センサＴＳ0，ＴＳ1，ＴＳ2 とヒータＨ1，Ｈ2とが槽Ｒ内に配置されていて、槽Ｒ内の中央部分の温度ＰＶ0 を設定値ＳＰと一致させることを第１の目的とし、ヒータＨ1，Ｈ2近傍の温度ＰＶ1とＰＶ2の温度差を関係量設定値ｄ12と一致させることを第２の目的とする場合、従来の制御装置では、制御量ＰＶ0 を入力として各ヒータ近傍の温度ＰＶ1，ＰＶ2をそれぞれ特定の値に制御する独立な制御を行うことが基本になる。
【００４１】
この場合、２個のヒータＨ1，Ｈ2で１つの温度ＰＶ0 を制御することになるので、従来の制御装置の場合、ヒータＨ1，Ｈ2への操作量出力ＭＶ1，ＭＶ2は一意的には決まらず、ヒータＨ1 近傍の温度ＰＶ1 がヒータＨ2 近傍の温度ＰＶ2 よりも高い状態で中央部分の温度ＰＶ0 が所定の値に維持されることもあれば、逆にヒータＨ1 近傍の温度ＰＶ1 がヒータＨ2 近傍の温度ＰＶ2 よりも低い状態で中央部分の温度ＰＶ0 が所定の値に維持されることもある。したがって、ヒータＨ1，Ｈ2近傍の温度ＰＶ1とＰＶ2の温度差は状況に依存して任意の状態に収束することになり、特定の値には定まらない。
【００４２】
ここで、温度ＰＶ1とＰＶ2間の関係量である温度差ＰＶ1−ＰＶ2を所定の関係量設定値ｄ12にしたいとき、例えばある時点において温度差ＰＶ1−ＰＶ2が関係量設定値ｄ12よりも大きくなっているとする。この場合、温度差ＰＶ1−ＰＶ2を小さくしなければならないので、ヒータＨ1 の出力を下げ、ビータＨ2 の出力を上げる必要がある。
【００４３】
本実施の形態によれば、ヒータＨ1 に対応する制御演算部６−1 は、式（１）、式（６）に示すように、乖離量Δ12＝ＰＶ1−ＰＶ2−ｄ12という正の値を第１の制御量ＰＶ0 に加算し、この加算結果が設定値ＳＰに維持されるようにフィードバック制御演算を行うため、従来の式（５）のフィードバック制御演算を行う場合よりも低めの操作量ＭＶ1 を算出するように動作する。
【００４４】
同様に、ヒータＨ2 に対応する制御演算部６−2 は、式（３）、式（８）に示すように、乖離量Δ21＝ＰＶ2−ＰＶ1＋ｄ12という負の値を第１の制御量ＰＶ0 に加算し、この加算結果が設定値ＳＰに維持されるようにフィードバック制御演算を行うため、従来の式（７）のフィードバック制御演算を行う場合よりも高めの操作量ＭＶ2 を算出するように動作する。
【００４５】
このような制御演算が制御演算部６−1，６−2で繰り返し継続されると、最終的には乖離量Δ12＝ＰＶ1−ＰＶ2−ｄ12＝０とΔ21＝ＰＶ2−ＰＶ1＋ｄ12＝０とが成立し、かつＰＶ0 ＝ＳＰになるように、ヒータＨ1，Ｈ2への操作量出力ＭＶ1，ＭＶ2が一意的に収束する。
【００４６】
以上により、本実施の形態では、第１の制御量ＰＶ0 を正確に所定の設定値ＳＰと一致させることができ、かつ第２の制御量間の関係量（制御量差、制御量比など）を所定の関係量設定値ｄと一致させることができる。
【００４７】
［第２の実施の形態］
図３は本発明の第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。本実施の形態は、第１の実施の形態のより具体的な例であり、制御アクチュエータが２個（ヒータＨ1，Ｈ2）の場合の温度差制御について説明するものである。制御装置は、乖離量算出部５−12，５−21と制御演算部６−1，６−2とを有する。なお、図３では、設定値入力部１、第１の制御量入力部２、第２の制御量入力部３及び関係量設定値入力部４を省略している。
【００４８】
本実施の形態の温度制御系は、温度ＰＶ0，ＰＶ1，ＰＶ2 を計測する温度センサＴＳ0，ＴＳ1，ＴＳ2 と、ヒータＨ1，Ｈ2とを槽Ｒ内に備え、槽Ｒ内の中央部分の温度（第１の制御量）ＰＶ0 を所定の設定値ＳＰと一致させることを第１の目的とする。また、ヒータＨ1，Ｈ2近傍の温度（第２の制御量）ＰＶ1とＰＶ2の温度差（制御量差）を所定の関係量設定値ｄ12と一致させることを第２の目的としている。
【００４９】
本実施の形態においても制御装置の処理フローは図２に示したとおりである。まず、乖離量算出部５−12は、温度センサＴＳ1，ＴＳ2で計測され第２の制御量入力部３（不図示）から入力された第２の制御量ＰＶ1，ＰＶ2、および関係量設定値入力部４（不図示）から入力された関係量設定値ｄ12に基づいて、伝達関数表現で表される次式により、式（６）において第１の制御量ＰＶ0 に加算される乖離量Δ12として、温度差ＰＶ1−ＰＶ2と関係量設定値ｄ12との乖離量Δ12を算出する。
Δ12＝（ＰＶ1−ＰＶ2−ｄ12）Ｋ12／（１＋Ｔ12ｓ）        ・・・（９）
【００５０】
同様に、乖離量算出部５−21は、第２の制御量ＰＶ1，ＰＶ2および関係量設定値ｄ12に基づいて、伝達関数表現で表される次式により、式（８）において第１の制御量ＰＶ0 に加算される乖離量Δ21として、温度差ＰＶ1−ＰＶ2と関係量設定値ｄ12との乖離量Δ21を算出する。
Δ21＝（ＰＶ2−ＰＶ1＋ｄ12）Ｋ21／（１＋Ｔ21ｓ）      ・・・（１０）
【００５１】
式（９）、式（１０）において、Ｋ12，Ｋ21は温度ＰＶ1とＰＶ2の温度差を関係量設定値ｄ12と一致させることの重要度に応じて重み付けを行なうためのゲインで、０より大きい正の値であり、通常は１である。温度ＰＶ1とＰＶ2の温度差を関係量設定値ｄ12と一致させる第２の目的よりも、温度ＰＶ0 を設定値ＳＰと一致させる第１の目的を重視する場合には、ゲインＫ12，Ｋ21を小さくし、第２の目的を重視する場合には、ゲインＫ12，Ｋ21を大きくする。
【００５２】
Ｔ12，Ｔ21は、関係量設定値ｄ12の変更などによる乖離量Δ12，Δ21の急変を避けるための１次遅れフィルタ時定数である。１次遅れフィルタ時定数Ｔ12，Ｔ21は、例えば制御演算部６−1，６−2の積分時間Ｔｉ1，Ｔｉ2と同程度に設定すればよく、本実施の形態では、Ｔ12＝Ｔｉ1，Ｔ21＝Ｔｉ2に設定している。
【００５３】
制御演算部６−1 は、設定値入力部１（不図示）から入力された設定値ＳＰ、温度センサＴＳ0 で計測され第１の制御量入力部２（不図示）から入力された第１の制御量ＰＶ0 、および乖離量算出部５−12から入力された乖離量Δ12（式（９）参照）に基づいて式（６）により、ヒータＨ1 への操作量出力ＭＶ1 を算出する。
【００５４】
同様に、制御演算部６−2 は、設定値ＳＰ、第１の制御量ＰＶ0 および乖離量算出部５−21から入力された乖離量Δ21（式（１０）参照）に基づいて式（８）により、ヒータＨ2 への操作量出力ＭＶ2 を算出する。
【００５５】
以上により、本実施の形態では、槽Ｒ内の中央部分の温度ＰＶ0 を正確に設定値ＳＰと一致させることができ、かつヒータＨ1，Ｈ2近傍の温度ＰＶ1とＰＶ2の温度差を関係量設定値ｄ12と一致させることができる。また、本実施の形態では、ゲインＫ12，Ｋ21により、温度ＰＶ0 を設定値ＳＰと一致させる第１の目的と温度ＰＶ1とＰＶ2の温度差を関係量設定値ｄ12と一致させる第２の目的の優先順位を調整することができる。さらに、本実施の形態では、フィルタ時定数Ｔ12，Ｔ21によって乖離量Δに時間遅れフィルタ処理を施すことにより、制御中の関係量設定値ｄ12の変更などによる乖離量Δ12，Δ21の急変を避けることができ、安定した制御を実現することができる。
【００５６】
［第３の実施の形態］
図４は本発明の第３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り、図３と同一の構成には同一の符号を付してある。第２の実施の形態は、温度制御に関係する構成を全て実装した場合の例であるが、本実施の形態のように必要最低限の構成を実装した場合でも同様の効果が得られる。
【００５７】
本実施の形態では、第２の実施の形態から乖離量算出部５−12を削除している。また、制御演算部６−1aは、制御演算部６−1 とは異なり、第１の制御量ＰＶ0 に乖離量Δ12を加算しない。すなわち、制御演算部６−1aは、前述の式（５）により、ヒータＨ1 への操作量出力ＭＶ1 を算出する。以上により、本実施の形態では、第２の実施の形態に比べて構成を簡略化することができる。
【００５８】
［第４の実施の形態］
図５は本発明の第４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。本実施の形態は、第１の実施の形態のより具体的な例であり、制御アクチュエータが４個（ヒータＨ1，Ｈ2，Ｈ3，Ｈ4）の場合の温度差制御について説明するものである。制御装置は、乖離量算出部５−12b，５−13b，５−14b，５−21b，５−23b，５−24b，５−31b，５−32b，５−34b，５−41b，５−42b，５−43bと、制御演算部６−1b，６−2b，６−3b，６−4bとを有する。なお、図５では、設定値入力部１、第１の制御量入力部２、第２の制御量入力部３及び関係量設定値入力部４を省略している。
【００５９】
本実施の形態の温度制御系は、温度ＰＶ0，ＰＶ1，ＰＶ2，ＰＶ3，ＰＶ4 を計測する温度センサＴＳ0，ＴＳ1，ＴＳ2，ＴＳ3，ＴＳ4 と、ヒータＨ1，Ｈ2，Ｈ3，Ｈ4とを槽Ｒ内に備えている。
【００６０】
この温度制御系は、槽Ｒ内の中央部分の温度ＰＶ0 を所定の設定値ＳＰと一致させることを第１の目的としている。また、温度ＰＶ1とＰＶ2の温度差を所定の関係量設定値ｄ12と一致させ、温度ＰＶ1とＰＶ3の温度差を所定の関係量設定値ｄ13と一致させ、温度ＰＶ1とＰＶ4の温度差を所定の関係量設定値ｄ14と一致させ、温度ＰＶ2とＰＶ3の温度差を所定の関係量設定値ｄ23と一致させ、温度ＰＶ2とＰＶ4の温度差を所定の関係量設定値ｄ24と一致させ、温度ＰＶ3とＰＶ4の温度差を所定の関係量設定値ｄ34と一致させることを第２の目的としている。ただし、各温度差に矛盾があるべきではなく、例えばｄ13＝ｄ12＋ｄ23のように必然的に確定するものが含まれる。
【００６１】
本実施の形態においても制御装置の処理フローは図２に示したとおりである。まず、乖離量算出部５−12b は、温度センサＴＳ1，ＴＳ2で計測され第２の制御量入力部３（不図示）から入力された第２の制御量ＰＶ1，ＰＶ2、および関係量設定値入力部４（不図示）から入力された関係量設定値ｄ12に基づいて、伝達関数表現で表される次式により、温度差ＰＶ1−ＰＶ2と関係量設定値ｄ12との乖離量Δ12を算出する。
Δ12＝（ＰＶ1−ＰＶ2−ｄ12）Ｋ12／（１＋Ｔ12ｓ）      ・・・（１１）
【００６２】
乖離量算出部５−13b は、第２の制御量ＰＶ1，ＰＶ3と関係量設定値ｄ13に基づいて、温度差ＰＶ1−ＰＶ3と関係量設定値ｄ13との乖離量Δ13を次式により算出する。
Δ13＝（ＰＶ1−ＰＶ3−ｄ13）Ｋ13／（１＋Ｔ13ｓ）      ・・・（１２）
【００６３】
乖離量算出部５−14b は、第２の制御量ＰＶ1，ＰＶ4と関係量設定値ｄ14に基づいて、温度差ＰＶ1−ＰＶ4と関係量設定値ｄ14との乖離量Δ14を次式により算出する。
Δ14＝（ＰＶ1−ＰＶ4−ｄ14）Ｋ14／（１＋Ｔ14ｓ）      ・・・（１３）
【００６４】
乖離量算出部５−21b は、第２の制御量ＰＶ2，ＰＶ1と関係量設定値ｄ12に基づいて、温度差ＰＶ1−ＰＶ2と関係量設定値ｄ12との乖離量Δ21を次式により算出する。
Δ21＝（ＰＶ2−ＰＶ1＋ｄ12）Ｋ21／（１＋Ｔ21ｓ）      ・・・（１４）
【００６５】
乖離量算出部５−23b は、第２の制御量ＰＶ2，ＰＶ3と関係量設定値ｄ23に基づいて、温度差ＰＶ2−ＰＶ3と関係量設定値ｄ23との乖離量Δ23を次式により算出する。
Δ23＝（ＰＶ2−ＰＶ3−ｄ23）Ｋ23／（１＋Ｔ23ｓ）      ・・・（１５）
【００６６】
乖離量算出部５−24b は、第２の制御量ＰＶ2，ＰＶ4と関係量設定値ｄ24に基づいて、温度差ＰＶ2−ＰＶ4と関係量設定値ｄ24との乖離量Δ24を次式により算出する。
Δ24＝（ＰＶ2−ＰＶ4−ｄ24）Ｋ24／（１＋Ｔ24ｓ）      ・・・（１６）
【００６７】
乖離量算出部５−31b は、第２の制御量ＰＶ3，ＰＶ1と関係量設定値ｄ13に基づいて、温度差ＰＶ1−ＰＶ3と関係量設定値ｄ13との乖離量Δ31を次式により算出する。
Δ31＝（ＰＶ3−ＰＶ1＋ｄ13）Ｋ31／（１＋Ｔ31ｓ）      ・・・（１７）
【００６８】
乖離量算出部５−32b は、第２の制御量ＰＶ3，ＰＶ2と関係量設定値ｄ23に基づいて、温度差ＰＶ2−ＰＶ3と関係量設定値ｄ23との乖離量Δ32を次式により算出する。
Δ32＝（ＰＶ3−ＰＶ2＋ｄ23）Ｋ32／（１＋Ｔ32ｓ）      ・・・（１８）
【００６９】
乖離量算出部５−34b は、第２の制御量ＰＶ3，ＰＶ4と関係量設定値ｄ34に基づいて、温度差ＰＶ3−ＰＶ4と関係量設定値ｄ34との乖離量Δ34を次式により算出する。
Δ34＝（ＰＶ3−ＰＶ4−ｄ34）Ｋ34／（１＋Ｔ34ｓ）      ・・・（１９）
【００７０】
乖離量算出部５−41b は、第２の制御量ＰＶ4，ＰＶ1と関係量設定値ｄ14に基づいて、温度差ＰＶ1−ＰＶ4と関係量設定値ｄ14との乖離量Δ41を次式により算出する。
Δ41＝（ＰＶ4−ＰＶ1＋ｄ14）Ｋ41／（１＋Ｔ41ｓ）      ・・・（２０）
【００７１】
乖離量算出部５−42b は、第２の制御量ＰＶ4，ＰＶ2と関係量設定値ｄ24に基づいて、温度差ＰＶ2−ＰＶ4と関係量設定値ｄ24との乖離量Δ42を次式により算出する。
Δ42＝（ＰＶ4−ＰＶ2＋ｄ24）Ｋ42／（１＋Ｔ42ｓ）      ・・・（２１）
【００７２】
乖離量算出部５−43b は、第２の制御量ＰＶ4，ＰＶ3と関係量設定値ｄ34に基づいて、温度差ＰＶ3−ＰＶ4と関係量設定値ｄ34との乖離量Δ43を次式により算出する。
Δ43＝（ＰＶ4−ＰＶ3＋ｄ34）Ｋ43／（１＋Ｔ43ｓ）      ・・・（２２）
【００７３】
式（１１）〜式（２２）において、Ｋ12，Ｋ13，Ｋ14，Ｋ21，Ｋ23，Ｋ24，Ｋ31，Ｋ32，Ｋ34，Ｋ41，Ｋ42，Ｋ43は、前記第２の目的の重要度に応じて重み付けを行なうためのゲインで、０より大きい正の値であり、通常は１である。第２の目的よりも、温度ＰＶ0 を設定値ＳＰと一致させる第１の目的を重視する場合には、ゲインＫ12，Ｋ13，Ｋ14，Ｋ21，Ｋ23，Ｋ24，Ｋ31，Ｋ32，Ｋ34，Ｋ41，Ｋ42，Ｋ43を小さくし、第２の目的を重視する場合には、ゲインＫ12，Ｋ13，Ｋ14，Ｋ21，Ｋ23，Ｋ24，Ｋ31，Ｋ32，Ｋ34，Ｋ41，Ｋ42，Ｋ43を大きくする。
【００７４】
なお、本実施の形態では、温度ＰＶ1とＰＶ2の温度差を所定の関係量設定値ｄ12と一致させ、温度ＰＶ1とＰＶ3の温度差を関係量設定値ｄ13と一致させ、温度ＰＶ1とＰＶ4の温度差を所定の関係量設定値ｄ14と一致させ、温度ＰＶ2とＰＶ3の温度差を所定の関係量設定値ｄ23と一致させ、温度ＰＶ2とＰＶ4の温度差を所定の関係量設定値ｄ24と一致させ、温度ＰＶ3とＰＶ4の温度差を所定の関係量設定値ｄ34と一致させるというように第２の目的が複数存在するので、第２の目的間の優先順位も調整することができる。
【００７５】
例えば、温度ＰＶ1とＰＶ2の温度差を関係量設定値ｄ12と一致させることを重視する場合には、ゲインＫ12，Ｋ21を大きくし、温度ＰＶ1とＰＶ3の温度差を関係量設定値ｄ13と一致させることを重視する場合には、ゲインＫ13，Ｋ31を大きくし、温度ＰＶ1とＰＶ4の温度差を関係量設定値ｄ14と一致させることを重視する場合には、ゲインＫ14，Ｋ41を大きくし、温度ＰＶ2とＰＶ3の温度差を関係量設定値ｄ23と一致させることを重視する場合には、ゲインＫ23，Ｋ32を大きくし、温度ＰＶ2とＰＶ4の温度差を関係量設定値ｄ24と一致させることを重視する場合には、ゲインＫ24，Ｋ42を大きくし、温度ＰＶ3とＰＶ4の温度差を関係量設定値ｄ34と一致させることを重視する場合には、ゲインＫ34，Ｋ43を大きくする。
【００７６】
Ｔ12，Ｔ13，Ｔ14，Ｔ21，Ｔ23，Ｔ24，Ｔ31，Ｔ32，Ｔ34，Ｔ41，Ｔ42，Ｔ43は、関係量設定値ｄ12，ｄ13，ｄ14，ｄ23，ｄ24，ｄ34の変更などによる乖離量Δ12，Δ13，Δ14，Δ21，Δ23，Δ24，Δ31，Δ32，Δ34，Δ41，Δ42，Δ43の急変を避けるための１次遅れフィルタ時定数である。
【００７７】
１次遅れフィルタ時定数Ｔ12，Ｔ13，Ｔ14，Ｔ21，Ｔ23，Ｔ24，Ｔ31，Ｔ32，Ｔ34，Ｔ41，Ｔ42，Ｔ43は、例えば制御演算部６−1b，６−2b，６−3b，６−4bの積分時間Ｔｉ1，Ｔｉ2，Ｔｉ3，Ｔｉ4と同程度に設定すればよく、本実施の形態では、Ｔ12＝Ｔ13＝Ｔ14＝Ｔｉ1，Ｔ21＝Ｔ23＝Ｔ24＝Ｔｉ2，Ｔ31＝Ｔ32＝Ｔ34＝Ｔｉ3，Ｔ41＝Ｔ42＝Ｔ43＝Ｔｉ4に設定している。
【００７８】
制御演算部６−1bは、設定値入力部１（不図示）から入力された設定値ＳＰ、温度センサＴＳ0 で計測され第１の制御量入力部２（不図示）から入力された第１の制御量ＰＶ0 、および乖離量算出部５−12b，５−13b，５−14b から入力された乖離量Δ12，Δ13，Δ14に基づいて、伝達関数表現で表される次式により、ヒータＨ1 への操作量出力ＭＶ1 を算出する。
0004112900.tif 000006
【００７９】
制御演算部６−2bは、設定値ＳＰ、第１の制御量ＰＶ0 および乖離量算出部５−21b，５−23b，５−24b から入力された乖離量Δ21，Δ23，Δ24に基づいて、ヒータＨ2 への操作量出力ＭＶ2 を次式により算出する。
0004112900.tif 000007
【００８０】
制御演算部６−3bは、設定値ＳＰ、第１の制御量ＰＶ0 および乖離量算出部５−31b，５−32b，５−34b から入力された乖離量Δ31，Δ32，Δ34に基づいて、ヒータＨ3 への操作量出力ＭＶ3 を次式により算出する。
0004112900.tif 000008
【００８１】
制御演算部６−4bは、設定値ＳＰ、第１の制御量ＰＶ0 および乖離量算出部５−41b，５−42b，５−43b から入力された乖離量Δ41，Δ42，Δ43に基づいて、ヒータＨ4 への操作量出力ＭＶ4 を次式により算出する。
0004112900.tif 000009
【００８２】
以上により、本実施の形態では、槽Ｒ内の中央部分の温度ＰＶ0 を正確に設定値ＳＰと一致させることができ、かつ温度ＰＶ1とＰＶ2の温度差を関係量設定値ｄ12と一致させ、温度ＰＶ1とＰＶ3の温度差を関係量設定値ｄ13と一致させ、温度ＰＶ1とＰＶ4の温度差を関係量設定値ｄ14と一致させ、温度ＰＶ2とＰＶ3の温度差を関係量設定値ｄ23と一致させ、温度ＰＶ2とＰＶ4の温度差を関係量設定値ｄ24と一致させ、温度ＰＶ3とＰＶ4の温度差を関係量設定値ｄ34と一致させることができる。
【００８３】
また、本実施の形態では、ゲインＫ12，Ｋ13，Ｋ14，Ｋ21，Ｋ23，Ｋ24，Ｋ31，Ｋ32，Ｋ34，Ｋ41，Ｋ42，Ｋ43により、第１の目的と第２の目的の優先順位を調整することができ、第２の目的間の優先順位も調整することができる。さらに、本実施の形態では、フィルタ時定数Ｔ12，Ｔ13，Ｔ14，Ｔ21，Ｔ23，Ｔ24，Ｔ31，Ｔ32，Ｔ34，Ｔ41，Ｔ42，Ｔ43によって乖離量Δに時間遅れフィルタ処理を施すことにより、制御中の関係量設定値ｄ12，ｄ13，ｄ14，ｄ23，ｄ24，ｄ34の変更などによる乖離量Δ12，Δ13，Δ14，Δ21，Δ23，Δ24，Δ31，Δ32，Δ34，Δ41，Δ42，Δ43の急変を避けることができ、安定した制御を実現することができる。
【００８４】
［第５の実施の形態］
図６は本発明の第５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り、図５と同一の構成には同一の符号を付してある。第４の実施の形態は、温度制御に関係する構成を全て実装した場合の例であるが、本実施の形態のように必要最低限の構成を実装した場合でも同様の効果が得られる。
【００８５】
制御演算部６−1cは、前述の式（５）により、ヒータＨ1 への操作量出力ＭＶ1 を算出する。制御演算部６−2cは、前述の式（８）により、ヒータＨ2 への操作量出力ＭＶ2 を算出する。
【００８６】
また、制御演算部６−3cは、ヒータＨ3 への操作量出力ＭＶ3 を次式により算出する。
0004112900.tif 000010
【００８７】
そして、制御演算部６−4cは、ヒータＨ4 への操作量出力ＭＶ4 を次式により算出する。
0004112900.tif 000011
以上により、本実施の形態では、第４の実施の形態に比べて構成を簡略化することができる。
【００８８】
［第６の実施の形態］
図７は本発明の第６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。本実施の形態は、第１の実施の形態のより具体的な例であり、制御アクチュエータが２個（ガス流量調節バルブＶａｌ1，Ｖａｌ2）の場合の流量比制御について説明するものである。制御装置は、乖離量算出部５−12d，５−21dと制御演算部６−1，６−2を有する。なお、図７では、設定値入力部１、第１の制御量入力部２、第２の制御量入力部３及び関係量設定値入力部４を省略している。
【００８９】
本実施の形態の圧力制御系は、２種類のガスを混合した圧力（第１の制御量）ＰＶ0 を計測する圧力センサＰＳ0 と、２種類のガスの流量を調節するガス流量調節バルブＶａｌ1，Ｖａｌ2と、バルブＶａｌ1，Ｖａｌ2で調節されたガスの流量（第２の制御量）ＰＶ1，ＰＶ2を計測する流量センサＦＳ1，ＦＳ2とを備え、圧力ＰＶ0 を所定の設定値ＳＰと一致させることを第１の目的とする。また、流量ＰＶ1とＰＶ2の流量比（制御量比）を所定の関係量設定値ｄ12と一致させることを第２の目的としている。
【００９０】
本実施の形態においても制御装置の処理フローは図２に示したとおりである。まず、乖離量算出部５−12d は、流量センサＦＳ1，ＦＳ2で計測され第２の制御量入力部３（不図示）から入力された第２の制御量ＰＶ1，ＰＶ2、および関係量設定値入力部４（不図示）から入力された関係量設定値ｄ12に基づいて、伝達関数表現で表される次式により、流量比ＰＶ1／ＰＶ2と関係量設定値ｄ12との乖離量Δ12を算出する。
Δ12＝（ＰＶ1／ＰＶ2−ｄ12）Ｋ12／（１＋Ｔ12ｓ）      ・・・（２９）
【００９１】
同様に、乖離量算出部５−21d は、第２の制御量ＰＶ1，ＰＶ2および関係量設定値ｄ12に基づいて、伝達関数表現で表される次式により、流量比ＰＶ1／ＰＶ2と関係量設定値ｄ12との乖離量Δ21を算出する。
Δ21＝（ｄ12−ＰＶ1／ＰＶ2）Ｋ21／（１＋Ｔ21ｓ）      ・・・（３０）
【００９２】
式（９）、式（１０）において、Ｋ12，Ｋ21は流量ＰＶ1とＰＶ2の流量比を関係量設定値ｄ12と一致させることの重要度に応じて重み付けを行なうためのゲインで、０より大きい正の値であり、通常は１である。流量ＰＶ1とＰＶ2の流量比を関係量設定値ｄ12と一致させる第２の目的よりも、圧力ＰＶ0 を設定値ＳＰと一致させる第１の目的を重視する場合には、ゲインＫ12，Ｋ21を小さくし、第２の目的を重視する場合には、ゲインＫ12，Ｋ21を大きくする。
【００９３】
乖離量Δ12，Δ21の急変を避けるための１次遅れフィルタ時定数Ｔ12，Ｔ21は、例えば制御演算部６−1，６−2の積分時間Ｔｉ1，Ｔｉ2と同程度に設定すればよく、本実施の形態では、Ｔ12＝Ｔｉ1，Ｔ21＝Ｔｉ2に設定している。
【００９４】
制御演算部６−1 は、設定値入力部１（不図示）から入力された設定値ＳＰ、圧力センサＰＳ0 で計測され第１の制御量入力部２（不図示）から入力された第１の制御量ＰＶ0 、および乖離量算出部５−12d から入力された乖離量Δ12に基づいて式（６）により、ガス流量調節バルブＶａｌ1 への操作量出力ＭＶ1 を算出する。
【００９５】
同様に、制御演算部６−2 は、設定値ＳＰ、第１の制御量ＰＶ0 および乖離量算出部５−21d から入力された乖離量Δ21に基づいて式（８）により、ガス流量調節バルブＶａｌ2 への操作量出力ＭＶ2 を算出する。
【００９６】
以上により、本実施の形態では、圧力ＰＶ0 を正確に設定値ＳＰと一致させることができ、かつ流量ＰＶ1とＰＶ2の流量比を関係量設定値ｄ12と一致させることができる。また、本実施の形態では、ゲインＫ12，Ｋ21により、圧力ＰＶ0 を設定値ＳＰと一致させる第１の目的と流量ＰＶ1とＰＶ2の流量比を関係量設定値ｄ12と一致させる第２の目的の優先順位を調整することができる。さらに、本実施の形態では、フィルタ時定数Ｔ12，Ｔ21によって乖離量Δに時間遅れフィルタ処理を施すことにより、制御中の関係量設定値ｄ12の変更などによる乖離量Δ12，Δ21の急変を避けることができ、安定した制御を実現することができる。
【００９７】
［第７の実施の形態］
図８は本発明の第７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り、図７と同一の構成には同一の符号を付してある。第６の実施の形態は、圧力制御と流量比制御に関係する構成を全て実装した場合の例であるが、本実施の形態のように必要最低限の構成を実装した場合でも同様の効果が得られる。
【００９８】
本実施の形態では、第６の実施の形態から乖離量算出部５−12d を削除している。また、制御演算部６−1aは、制御演算部６−1 とは異なり、第１の制御量ＰＶ0 に乖離量Δ12を加算しない。すなわち、制御演算部６−1aは、前述の式（５）により、ヒータＨ1 への操作量出力ＭＶ1 を算出する。以上により、本実施の形態では、第６の実施の形態に比べて構成を簡略化することができる。
【００９９】
なお、上述した実施の形態においては、関係量を２つの第２の制御量の関係として説明したが、本発明は、３つ以上の第２の制御量から１つの関係量が求められる場合にも、適用できることは言うまでもない。
【０１００】
【発明の効果】
本発明によれば、計測した第２の制御量のうち所定の関係を維持するように予め指定された第２の制御量について関係量を算出し、算出した関係量とこれに対応する関係量設定値との差分である乖離量を算出する乖離量算出手順と、計測した第１の制御量に算出された乖離量を加算し、この加算結果値が制御量設定値と一致するようにフィードバック制御演算を行って操作量を算出し、この操作量を対応する制御アクチュエータに出力するフィードバック制御演算手順とを実行するようにしたことにより、第１の制御量を所定の制御量設定値と正確に一致させることができ、かつ第２の制御量間の関係量を所定の関係量設定値と一致させることができる。また、実際の制御段階に入る前に予め各制御量の関係を調査する工数が不要となるので、第１の制御量を制御量設定値と一致させ、かつ第２の制御量間の関係量を関係量設定値と一致させることを、膨大な工数を必要とすることなく容易に実現できる。
【０１０１】
また、乖離量に時間遅れフィルタ処理を施すようにしたことにより、制御中の関係量設定値の変更などによる乖離量の急変を避けることができ、安定した制御を実現することができる。
【０１０２】
また、関係量を関係量設定値と一致させることの重要度に応じて、対応する乖離量に重み付けを行なうためのゲインを乗じるようにしたことにより、第１の制御量を所定の制御量設定値と一致させる第１の目的と、第２の制御量間の関係量を所定の関係量設定値と一致させる第２の目的の優先順位を調整することができる。また、第２の目的が複数存在する場合には、第２の目的間の優先順位も調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【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図である。
【図３】  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４】  本発明の第３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】  本発明の第４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６】  本発明の第５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７】  本発明の第６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８】  本発明の第７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９】  従来の温度制御系の構成を示すブロック図である。
【図１０】  従来の圧力制御系の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…設定値入力部、２…第１の制御量入力部、３…第２の制御量入力部、４…関係量設定値入力部、５…乖離量算出部、６…制御演算部。
【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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