專利名稱：過程控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以成套設(shè)備儀表控制系統(tǒng)為代表的各種控制系統(tǒng)所使用的進(jìn)行PI或者PID(pro-portinalintegralderivative比例積分微分)調(diào)節(jié)運(yùn)算的過程控制裝置，特別是關(guān)于在反饋線路中插入取決于PI或PID調(diào)節(jié)運(yùn)算積分時(shí)間的濾波元件，同時(shí)改善干擾抑制特性和設(shè)定值跟蹤特性這雙方特性的過程控制裝置。
有控制歷史以來(lái)，所有的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域都廣泛利用PI或者PID調(diào)節(jié)運(yùn)算，現(xiàn)今已是沒有PI或者PID控制裝置，就不能組成各產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的控制系統(tǒng)。
在上述那樣多用途的PI或PID控制裝置中，是根據(jù)設(shè)定值(setpoinvalue)同控制對(duì)象處來(lái)的控制量(process-value)的偏差(deviation)進(jìn)行PI或者PID調(diào)節(jié)運(yùn)算，以下為這些PI和PID調(diào)節(jié)運(yùn)算的基本公式。
MV(s)＝C(s)·E(s)＝KP〔1+(1/TI·s)〕·E(s) (1)MV(s)＝C(s)·E(s)＝KP｛1+(1/TI·s)+〔TD·s/(1+η·TD·s)〕｝·E(s) (2)式中，MV(s)為控制對(duì)象提供的操作量(manipulationvalue)E(s)為偏差C(s)為進(jìn)行調(diào)節(jié)運(yùn)算，求得操作信號(hào)的調(diào)節(jié)部分的傳遞函數(shù)
KP為比例增益TI為積分時(shí)間TD為微分時(shí)間S為拉普拉斯算子1/η為微分增益以往的過程控制裝置中，當(dāng)用基本運(yùn)算式(1)或者(2)構(gòu)成控制回路，則為圖1所示。將設(shè)定值SV(s)供給偏差運(yùn)算電路，求出同來(lái)自控制對(duì)象1的控制量PV1(s)的偏差E(s)〔＝SV(s)-PV2(s)〕。將偏差E(s)供給執(zhí)行上述(1)式或者(2)式的調(diào)節(jié)運(yùn)算電路3。用加法器4將來(lái)自調(diào)節(jié)運(yùn)算電路的操作量MV(s)加上干擾D(s)后供給控制對(duì)象1。
圖1所示的控制裝置的控制量PV1(s)可用下式表示。
PV1(s)＝〔C(s)·P(s)/(1+C(s)·P(s))〕×SV(s)+〔P(s)/(1+C(s)·P(s))〕×D(s)(3)式中，C(s)為調(diào)節(jié)運(yùn)算電路3的傳遞函數(shù)〔參見(1)式或者(2)式〕。
P(s)為控制對(duì)象1的傳遞函數(shù)。
(3)式也稱控制系統(tǒng)的響應(yīng)式。(3)式的右邊第1項(xiàng)是關(guān)系設(shè)定值跟蹤特性，第2項(xiàng)關(guān)系干擾抑制特性，分別存在最佳控制參數(shù)(比例增益KP、積分時(shí)間TI、微分時(shí)間TD)。不過，因控制參數(shù)共同關(guān)及兩項(xiàng)，不能設(shè)定同時(shí)滿足兩特性的最佳值，例如當(dāng)把控制參數(shù)調(diào)整成干擾抑制特性為最佳時(shí)，會(huì)在設(shè)定值跟蹤特性上產(chǎn)生過沖，設(shè)定值跟蹤特性成為振動(dòng)特性。反之，當(dāng)要設(shè)置設(shè)定值跟蹤特性為最佳時(shí)，則干擾抑制特性惡化，兩者為矛盾對(duì)立關(guān)系。因此，稱這樣的控制裝置為1自由度(one degree of freedom)控制裝置。
為解決這種不盡人意的情況，曾開發(fā)出一種能獨(dú)立調(diào)整設(shè)定值跟蹤特性和干擾抑制特性的2自由度(two degrees of freedom)的控制裝置。圖2表示的控制裝置是在圖1的控制裝置中，于偏差運(yùn)算電路2的前面添加操作設(shè)定值SV(s)的傳遞函數(shù)H(s)的設(shè)定值濾波器。其它結(jié)構(gòu)與圖1相同。圖2所示的控制回路的控制量PV2(s)可以下式表示。
PV2(s)＝〔H(s)·C(s)·P(s)/(1+C(s)·P(s)〕×SV(s)+〔P(s)/(1+C(s)·P(s))〕×D(s)(4)(4)式與(3)式之間的不同點(diǎn)只是在(4)式第1項(xiàng)的分子上乘以設(shè)定值濾波器5的傳遞函數(shù)H(s)。因此，作為控制裝置的控制參數(shù)來(lái)說，預(yù)先把第2項(xiàng)有關(guān)干擾的成分，即干擾抑制特性設(shè)定成最佳值，就能通過設(shè)置設(shè)定值濾波器5的參數(shù)，自動(dòng)變更只相對(duì)設(shè)定值變更的控制常數(shù)，毫不影響第2項(xiàng)干擾抑制特性地僅提高設(shè)定值跟蹤特性。至于設(shè)定值5的傳遞函數(shù)H(s)，因?yàn)檠a(bǔ)償設(shè)定值的變化和過渡特性，所以有必要設(shè)定穩(wěn)態(tài)增益＝1、過度增益＜1。
然而，現(xiàn)實(shí)情況是對(duì)成套設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的高級(jí)化、靈活性要求正日益高漲，有時(shí)不能用以往的2自由度控制系統(tǒng)獲得滿意的干擾抑制特性。因此，考慮現(xiàn)實(shí)情況是約90%以上的成套設(shè)備控制系統(tǒng)是在使用PID控制裝置，若進(jìn)一步改善2自由度PID控制裝置的特性，會(huì)有利于制造靈活的且高質(zhì)量的產(chǎn)品。
本發(fā)明鑒于上述實(shí)際情況，目的是要提供一種與以往采用設(shè)定值濾波器的2自由度PID控制裝置相比能使設(shè)定值跟蹤特性保持相同程度不變，又能改善干擾抑制特性的過程控制裝置。
本發(fā)明的過程控制裝置具有求得控制對(duì)象的控制量與設(shè)定值的偏差的構(gòu)件、對(duì)偏差至少作PI調(diào)節(jié)運(yùn)算而求出操作量的運(yùn)算構(gòu)件、將操作量和干擾相加后供給控制對(duì)象的加法構(gòu)件、接于偏差運(yùn)算機(jī)構(gòu)和控制對(duì)象之間的并將與PI調(diào)節(jié)運(yùn)算積分時(shí)間成比例關(guān)系的超前/滯后時(shí)間給予控制量的濾波器。
根據(jù)本發(fā)明，由于在控制量反饋線路上設(shè)置了把與PI調(diào)節(jié)運(yùn)算積分時(shí)間成比例的時(shí)間作為超前/滯后時(shí)間的超前/滯后元件濾波器，在用傳遞函數(shù)、設(shè)定值和干擾表示控制對(duì)象的控制量的控制系統(tǒng)的相應(yīng)式中，涉及設(shè)定值跟蹤特性和干擾抑制特性的項(xiàng)的各自分母上加入濾波器的傳遞函數(shù)，通過設(shè)濾波器的傳遞函數(shù)的穩(wěn)態(tài)增益為1、過渡響應(yīng)為1以上，就能使設(shè)定值跟蹤特性保持與采用設(shè)定值濾波器的以往的2自由度控制裝置相同的情況下，使干擾抑制特性比以往的2自由度控制裝置進(jìn)一步提高。
圖1是以往1自由度過程控制裝置的構(gòu)成圖;
圖2是以往設(shè)定值濾波器型的2自由度過程控制裝置的構(gòu)成圖;
圖3是表示本發(fā)明過程控制裝置第1實(shí)施例控制量濾波型PID控制裝置的概況的構(gòu)成圖;
圖4是表示本發(fā)明過程控制裝置第2實(shí)施例控制量濾波器型PID控制裝置概況的構(gòu)成圖;
圖5以三維表示改變過程控制裝置實(shí)施例的補(bǔ)償系數(shù)α、β時(shí)的控制性評(píng)價(jià)函數(shù)(ITAE)仿真結(jié)果;
圖6以等高線表示改變過程控制裝置實(shí)施例的補(bǔ)償系數(shù)α、β時(shí)的控制性評(píng)價(jià)函數(shù)(ITAE)仿真結(jié)果;
圖7表示過程控制裝置實(shí)施例的響應(yīng);
圖8表示相對(duì)控制對(duì)象特性變化的補(bǔ)償系數(shù)α、β的變化。
以下參照


本發(fā)明過程控制裝置的實(shí)施例。圖3是表示第1實(shí)施例構(gòu)成的方框圖。將設(shè)定值SV(s)供給偏差運(yùn)算電路12的正輸入端，算出與控制對(duì)象控制量的偏差E(s)。這里，s是拉普拉斯算子。將偏差E(s)供給至少進(jìn)行PI調(diào)節(jié)運(yùn)算的調(diào)節(jié)運(yùn)算電路14。調(diào)節(jié)運(yùn)算電路14的傳遞函數(shù)C(s)與圖1、圖2所示的以往例相同〔參見(1)式、(2)式〕調(diào)節(jié)運(yùn)算電路14求出使偏差E(s)為零的操作量MV(s)。操作量MV(s)經(jīng)加法器16加上干擾D(s)后供給控制對(duì)象18。控制對(duì)象18輸出的控制量PV(s)被反饋至偏差運(yùn)算電路12的輸入端，本發(fā)明在該控制量反饋線路上設(shè)置具有超前/滯后元件(Lead/Lagelement)的濾波器20，其時(shí)間與調(diào)節(jié)運(yùn)算電路14的PI調(diào)節(jié)運(yùn)算中的積分時(shí)間TI成比例關(guān)系。也就是說，該濾波器20的傳遞函數(shù)F(S)可用下式表示。
F(s)＝(1+α·β·TI·s)/(1+β·TI·s) (5)式中，α、β為補(bǔ)償系數(shù)。
因此，由偏差運(yùn)算電路12計(jì)算設(shè)定值SV(s)和調(diào)節(jié)用控制量PVF(s)的偏差E2(s)〔＝SV(s)-PVF(s)〕。
下面說明插在控制量反饋線路上的控制量濾波器20的傳遞函數(shù)F(s)的工作。此實(shí)施例的響應(yīng)式可用下式表示。
PV(s)＝〔C(s)·P(s)/(1+F(s)·C(s)·P(s))〕×SV(s)+〔P(s)/(1+F(s)·C(s)·P(s))〕×D(s)(6)由(6)式可見，右邊第1項(xiàng)(關(guān)于設(shè)定值跟蹤特性)、第2項(xiàng)(關(guān)于干擾抑制特性)的分母中都插入了超前/滯后元件F(s)，與調(diào)節(jié)運(yùn)算電路14的傳遞函數(shù)C(s)的復(fù)合。因此，討論一下此復(fù)合傳遞函數(shù)F(s)·C(s)如何形成。當(dāng)調(diào)節(jié)運(yùn)算電路14進(jìn)行PI調(diào)節(jié)運(yùn)算時(shí)(即設(shè)C(s)＝KP〔1+(1/TI·s)〕時(shí))，復(fù)合傳遞函數(shù)可用下式表示。
F(s)·C(s)=(1+α·β·T1·S1+β·T1·S)×KP(1+1T1·S)]]>=KP{α+(1T1·S-(α-1)(1-β)1+β·T1·S)}(7)]]>由此式可知，比例調(diào)節(jié)作用為α倍，當(dāng)α＝1時(shí)，F(xiàn)(s)·C(s)＝C(s)，控制量濾波器20為沒有狀態(tài)。此外，當(dāng)將此關(guān)系式(7)代入(6)式，則(6)式變形為PV(s)=KP(1+1TI·S))·P(s)1+KP[α+1TI·S-(α-1)(1-β)1+β·TI·S]·P(s)×SV(s)]]>+P(S)1+KP[α+1TI·S-(α-1)(1-β)1+β·TI·S]·P(S)×D(S)(8)]]>由(8)式可知α＝1、β＝1時(shí)，與以往技術(shù)的1自由度PID控制裝置的情況相同。
當(dāng)α從1漸漸變大時(shí)，因響應(yīng)式第1項(xiàng)、第2項(xiàng)的分母變大，因此能使設(shè)定值跟蹤特性與以往2自由度PID控制裝置相同，而且整體上也使干擾抑制特性變小，與以往1自由度PID控制裝置相比響應(yīng)特性能得到改善。
由于不只是α，β也可變，所以還可以調(diào)整響應(yīng)性為最佳。
以下結(jié)合仿真結(jié)果說明本發(fā)明的詳細(xì)實(shí)施例。圖4是本發(fā)明第2實(shí)施例微分導(dǎo)前型PID控制裝置即所謂在PI-D控制裝置中插入控制量濾波器而構(gòu)成的控制裝置的方框圖。
將設(shè)定值SV(s)供給偏差運(yùn)算電路22的正輸入端，計(jì)算與控制對(duì)象的控制量的偏差E1(s)。這里，s是拉普拉斯算子。將偏差E1(s)供給進(jìn)行PI調(diào)節(jié)運(yùn)算的第1調(diào)節(jié)運(yùn)算電路24。調(diào)節(jié)運(yùn)算電路24的傳遞函數(shù)C1(s)可用下式表示。
C1(s)＝KP〔1+(1/TI·s)〕 (9)式中，KP為比例增益、TI為積分時(shí)間。
本實(shí)施例，通過將控制量PV(s)輸入至作為補(bǔ)償元件的超前/滯后元件，將其輸出值PVF(s)用于偏差運(yùn)算，使PI調(diào)節(jié)工作2自由度化。但是，由于一旦將微分調(diào)節(jié)運(yùn)算電路加入控制量的反饋系統(tǒng)，會(huì)比較復(fù)雜，所以通過在設(shè)定值SV(s)中插入系數(shù)γ使微分項(xiàng)2自由度化。
則SV(s)→Y(s)之間的傳遞函數(shù)ZI(s)=Y(s)SV(s)=γ ·T ·S1+η · TD·S]]>PV(s)→Y(s)之間的傳遞函數(shù)Z2(s)=Y(s)DV(s)=T ·S1+η · TD·S]]>獲得Z1(s) =Y · Z2(s)→Z1(s)Z2(s)=γ]]>即，相對(duì)設(shè)定值SV(s)的微商作用是相對(duì)控制量PV的γ倍，通過改變這個(gè)γ可實(shí)現(xiàn)微分2自由度化。為此，讓設(shè)定值SV(s)經(jīng)γ倍的乘法器26也送至減法器28的正輸入端。將控制對(duì)象30的控制量PV(s)送至減法器28的負(fù)輸入端。將運(yùn)算器28的輸出送至作D調(diào)節(jié)運(yùn)算的第2調(diào)節(jié)運(yùn)算電路32。調(diào)節(jié)運(yùn)算電路32的傳遞函數(shù)C2(s)可用下式表示。
C2(s)＝KP·TD·S/(1+η·TD·s) (10)式中，TD為微分時(shí)間、1/η為微分增益。
第1、第2調(diào)節(jié)運(yùn)算電路24、32求出偏差E1(s)為零的操作量MV(s)。即根據(jù)微分導(dǎo)前型PID調(diào)節(jié)運(yùn)算求操作量MV(s)。下面表示PID調(diào)節(jié)運(yùn)算的基本公式。
MV(s)＝E1(s)·C1(s)+E2(s)·C2(s)＝KP〔1+(1/TI·s)〕·E1(s)+KP〔TD·s/(1+η·TD·s)〕·E2(s) (11)操作量MV(s)經(jīng)加法器34加上干擾D(s)后送至控制對(duì)象30?？刂茖?duì)象30輸出的控制量PV(s)被反饋至偏差運(yùn)算電路22的負(fù)輸入端。本發(fā)明在該控制反饋線路上設(shè)置具有超前/滯后元件(Lead/Lag element)的濾波器36，其時(shí)間與第1調(diào)節(jié)運(yùn)算電路24的積分時(shí)間TI成比例關(guān)系。該濾波器36的傳遞函數(shù)F(s)與(5)式所示的第1實(shí)施例的相同。
因此，由偏差運(yùn)算電路22計(jì)算設(shè)定值SV(s)和調(diào)節(jié)用控制量PVF(s)的偏差E1(s)〔＝SV(s)-PVF(s)〕。
以下說明第2實(shí)施例的工作。圖4所示的過程控制裝置控制系統(tǒng)的響應(yīng)式如下。
PV(s)=[C1(s)+γC2(s)]P(s)1+[F(s)C1(s)+C2(s)]P(s)SV(s)]]>+P·(s)1+[F(s)C1(s)+C2(s)]P(s)D(s)(12)]]>(12)式右邊第1項(xiàng)關(guān)系設(shè)定值跟蹤特性，第2項(xiàng)關(guān)系干擾抑制特性。由(12)式可知，第1項(xiàng)和第2項(xiàng)的分母中都插入了具有超前/滯后元件的濾波器F(s)，與調(diào)節(jié)運(yùn)算電路24、36的傳遞函數(shù)C1(s)與C2(s)復(fù)合。因此，通過設(shè)濾波器的穩(wěn)態(tài)增益為1、過渡性增益為1以上，就能一方面使設(shè)定值跟蹤特性與以往設(shè)定值濾波器型2自由度PID控制裝置相同，另一方面與以往2自由度PID控制裝置相比干擾抑制特性得以改善。另外，由(10)和(12)式可知，當(dāng)設(shè)C2(s)＝0即TD＝0，則為PI工作。
當(dāng)把(9)、(10)、(5)式代入(12)式，則獲得下式PV(s)=Kp(1+1TI·S+γ·TD·S1+η·TD·s)P(s)1+Kp{α+[1TI·S·(α-1)(1-β)1+β·TI·s]+TD·S1+η·TD·s}P(s)SV(s)]]>+P(s)1+KP{α+(1TI·S-(α-1)(1-β)1+β·TI·S)+TD·S1+η·TD·S}P(s)(13)]]>式中，當(dāng)設(shè)α＝1、β＝1、γ＝1，則(13)式與(3)式相等，與以往1自由度的P1控制裝置一樣。
圖5、圖6、圖7、圖8和表1表示用(13)式作仿真的結(jié)果。仿真是在設(shè)TD＝0的PI工作中進(jìn)行?？刂茖?duì)象30用1次滯后+空載時(shí)間來(lái)表示，即設(shè)傳遞函數(shù)P(s)＝K·exp(-L·S)/(1+T·S)。式中，K為增益。L為空載時(shí)間(1秒)、T為時(shí)間常數(shù)(5秒)。在此，通過改變控制量濾波器36的補(bǔ)償系數(shù)α、β，求出使設(shè)定值跟蹤特性和干擾抑制特性為最佳的比例增益KP、與積分時(shí)間TI的組合。用時(shí)間偏差面積(ITAEIntegral of Time multiplied Absolutevalue of error)評(píng)價(jià)最佳值。圖5以三維表示改變?chǔ)梁挺聲r(shí)的ITAE變化。圖6以等高線表示改變?chǔ)梁挺聲r(shí)的ITAE變化。由這些圖可知，α＝2.5、β＝0.54為最佳值。表1表示α＝2.5、β＝0.54時(shí)的響應(yīng)的ITAE。
表 1
圖7表示上述3種方式的響應(yīng)比較。
根據(jù)上述結(jié)果可知，通過調(diào)整系數(shù)α和β，能在保持干擾響應(yīng)為最佳的同時(shí)，改善設(shè)定值跟蹤特性。PID控制參數(shù)隨系數(shù)α和β變化。還有，圖8示出了系數(shù)α、β的控制對(duì)象依賴度。由圖可知，即使L/T變化(現(xiàn)實(shí)中L/T為0.8以上是很少的)，只要視多少富裕量在1-4范圍內(nèi)調(diào)整系數(shù)α、在1-5范圍內(nèi)調(diào)整系數(shù)即可。
由上述仿真結(jié)果可知當(dāng)α＝1、β＝1時(shí)，與以往1自由度PID控制裝置相同，當(dāng)α＝任意、β＝1時(shí)，僅P工作時(shí)為2自由度化。
當(dāng)α＝2.5或者α大致等于2.5、β＝1時(shí)，能實(shí)現(xiàn)P工作的2自由度的最佳控制系統(tǒng)。
當(dāng)α＝2.5或者α大致等于2.5、β＝0.54時(shí)，能實(shí)現(xiàn)PI工作的2自由度的最佳控制系統(tǒng)。
綜上所述，以往1自由度PID控制裝置的響應(yīng)如(3)式所示，當(dāng)著眼于干擾抑制特性設(shè)定控制參數(shù)，則變化的控制量相對(duì)設(shè)定值會(huì)過沖。
因此，為改變?cè)O(shè)定值跟蹤特性而采用設(shè)定值濾波器的以往2自由度PID控制裝置獲得(4)式所示的響應(yīng)式。通過在該式第1項(xiàng)設(shè)定值的成分響應(yīng)上乘穩(wěn)態(tài)增益＝1、過渡增益＜1的設(shè)定值濾波器的傳遞函數(shù)，能抑制設(shè)定值跟蹤特性。
再有，根據(jù)本發(fā)明，如(12)式或者(13)式所示，通過在控制系統(tǒng)的響應(yīng)式分母中插入穩(wěn)態(tài)增益＝1、過渡增益＞1的，具有對(duì)應(yīng)積分時(shí)間TI的超前/滯后元件F(s)的控制量濾波器36，使分母增大，能在抑制響應(yīng)式第1項(xiàng)設(shè)定值成分的過沖的同時(shí)，也抑制第2項(xiàng)干擾成分的變動(dòng)，使設(shè)定值跟蹤特性與設(shè)定值濾波器型2自由度PID控制裝置一樣，還能比設(shè)定值濾波器型2自由度PID控制裝置進(jìn)一步改善干擾抑制特性。表2示出了三方式的比較。
表2<
<p>如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過在控制量的反饋線路中插入超前/滯后時(shí)間與積分時(shí)間成比例的超前/滯后元件，從而能提供設(shè)定值跟蹤特性與以往2自由度PID控制系統(tǒng)基本相同，并比以往2自由度PID控制系統(tǒng)能進(jìn)一步改善干擾抑制特性的過程控制裝置。
本發(fā)明不只限于上述實(shí)施例，還能通過各種變形進(jìn)行實(shí)施。例如在上述實(shí)施例中，說明了PID控制裝置，但也可以根據(jù)情況適用于省去D調(diào)節(jié)運(yùn)算的PI控制裝置。補(bǔ)償系數(shù)的最佳值依賴于控制對(duì)象的特性，一旦特性變化，必須使之相應(yīng)變化。
權(quán)利要求
1.一種過程控制裝置，包括求得控制對(duì)象的控制量與設(shè)定值的偏差的構(gòu)件(22)、對(duì)上述偏差至少作PI調(diào)節(jié)運(yùn)算而求得操作量的運(yùn)算構(gòu)件(24)、將上述操作量和干擾相加后供給控制對(duì)象的加法構(gòu)件(16)，其特征在于還包括接于上述偏差運(yùn)算構(gòu)件和控制對(duì)象之間的并將與PI調(diào)節(jié)運(yùn)算積分時(shí)間成比例關(guān)系的超前/滯后時(shí)間給予控制量的濾波器(18、20)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于當(dāng)設(shè)積分時(shí)間為TI、拉普拉斯算子為s，則上述濾波器(18)具有下式所示的傳遞函數(shù)，(1+α·T1·s)/(1+TI·s)式中，α為1-4的系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于上述控制對(duì)象的傳遞函數(shù)P(s)用空載時(shí)間L、時(shí)間常數(shù)T、增益K表示為下式時(shí)，P(s)＝K·exp(-L·s)/(1+T·s)L/T為0.25時(shí)，α的最佳值為2.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于當(dāng)設(shè)積分時(shí)間為TI、拉普拉斯算子為s，則上述過濾器(20)具有下式所示的傳遞函數(shù)，(1+α·β·TI·s)/(1+β·TI·s)式中，α為1-4的系數(shù)、β為0-1.5的系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于上述控制對(duì)象的傳遞函數(shù)P(s)用空載時(shí)間L、時(shí)間常數(shù)T、增益K表示為下式時(shí)，P(s)＝K·exp(-L·s)/(1+T·s)L/T為0.25時(shí)，α的最佳值為2.5、β的最佳值為0.54。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于上述濾波器的穩(wěn)態(tài)增益為1，過渡增益為1以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于上述運(yùn)算構(gòu)件(24)對(duì)上述偏差作PID作調(diào)節(jié)運(yùn)算而求得操作量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于上述運(yùn)算構(gòu)件還包括將設(shè)定值SV(s)與控制量的偏差E1(s)作PI調(diào)節(jié)運(yùn)算的第1調(diào)節(jié)運(yùn)算構(gòu)件，該構(gòu)件的傳遞函數(shù)可用下式表示，C1(s)＝KP〔1+(1+/TI·s)〕式中，KP為比例增益、TI為積分時(shí)間。而且還包括對(duì)γ倍的設(shè)定值SV(s)與控制量的偏差E2(s)作D調(diào)節(jié)運(yùn)算的第2調(diào)節(jié)運(yùn)算構(gòu)件，該構(gòu)件的傳遞函數(shù)C2(s)可用下式表示，C2(s)＝KP·TD·s/(1+η·TD·s)式中，TD為微分時(shí)間、1/η為微分增益。
全文摘要
一種過程控制裝置，主要特征是在控制量的反饋線路(控制對(duì)象和偏差運(yùn)算電路之間)中插入具有超前/滯后元件的控制量濾波器，其超前/滯后時(shí)間與PI調(diào)節(jié)運(yùn)算的積分時(shí)間T
文檔編號(hào)G05B11/36GK1087184SQ9311803
公開日1994年5月25日 申請(qǐng)日期1993年10月8日 優(yōu)先權(quán)日1992年10月8日
發(fā)明者広井和男 申請(qǐng)人:東芝株式會(huì)社