特許 6576265 制御装置および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6576265

(24)【登録日】2019年8月30日

(45)【発行日】2019年9月18日

(54)【発明の名称】制御装置および方法

(51)【国際特許分類】

   G05B 11/36 20060101AFI20190909BHJP

【ＦＩ】

   G05B11/36 P

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-31844(P2016-31844)

(22)【出願日】2016年2月23日

(65)【公開番号】特開2017-151597(P2017-151597A)

(43)【公開日】2017年8月31日

【審査請求日】2018年9月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006666

【氏名又は名称】アズビル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(74)【代理人】

【識別番号】100064621

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 政樹

(72)【発明者】

【氏名】田中 雅人

(72)【発明者】

【氏名】菅原 文仁

【審査官】 影山 直洋

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６１−２３７１０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−５２０１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０５Ｂ １１／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

制御の設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づいて操作量ＭＶを算出してアクチュエータに出力する制御演算手段と、
前記アクチュエータに設定されている非整定時間帯の不感帯幅に基づく所定幅の範囲内で操作量ＭＶが上下動する制御状態が継続している場合に、制御量ＰＶが整定し易い時間帯と判定する整定性判定手段と、
制御量ＰＶが整定し易い時間帯と前記整定性判定手段が判定した場合に、整定時間帯と認定する整定時間帯検出手段と、
この整定時間帯検出手段によって整定時間帯と認定された場合に、前記アクチュエータに設定されている非整定時間帯の不感帯幅を、この不感帯幅よりも小さい値の、整定時間帯の不感帯幅に変更する第１の不感帯調整手段と、
前記整定時間帯検出手段によって整定時間帯と認定された後に、前記アクチュエータに設定されている整定時間帯の不感帯幅に基づく所定幅の範囲内で上下動する操作量ＭＶに規定値以上の変化が生じた場合に、外乱が加わっている非整定時間帯と認定する非整定時間帯検出手段と、
この非整定時間帯検出手段によって非整定時間帯と認定された場合に、前記アクチュエータに設定されている整定時間帯の不感帯幅を、この不感帯幅よりも大きい値の、前記非整定時間帯の不感帯幅に変更する第２の不感帯調整手段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、
さらに、外部からの操作に応じて、制御対象に外乱が加わり難い時間帯であることを示す通知情報を発生させる低外乱状態通知手段を備え、
前記整定時間帯検出手段は、制御量ＰＶが整定し易い時間帯と前記整定性判定手段が判定した場合、または制御対象に外乱が加わり難い時間帯と前記低外乱状態通知手段から通知された場合に、整定時間帯と認定することを特徴とする制御装置。

【請求項3】

請求項１または２記載の制御装置において、
さらに、制御量ＰＶが整定し易い時間帯と前記整定性判定手段が判定した場合に、制御量ＰＶの上下動幅を検出する上下動幅検出手段と、
制御量ＰＶが整定し易い時間帯と前記整定性判定手段が判定した場合に、前記上下動幅検出手段が検出した制御量ＰＶの上下動幅の大きさに応じて、前記整定時間帯の不感帯幅を決定する不感帯幅決定手段とを備えることを特徴とする制御装置。

【請求項4】

制御の設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づいて操作量ＭＶを算出してアクチュエータに出力する制御演算ステップと、
前記アクチュエータに設定されている非整定時間帯の不感帯幅に基づく所定幅の範囲内で操作量ＭＶが上下動する制御状態が継続している場合に、制御量ＰＶが整定し易い時間帯と判定する整定性判定ステップと、
制御量ＰＶが整定し易い時間帯と前記整定性判定ステップで判定した場合に、整定時間帯と認定する整定時間帯検出ステップと、
この整定時間帯検出ステップで整定時間帯と認定した場合に、前記アクチュエータに設定されている非整定時間帯の不感帯幅を、この不感帯幅よりも小さい値の、整定時間帯の不感帯幅に変更する第１の不感帯調整ステップと、
前記整定時間帯検出ステップで整定時間帯と認定した後に、前記アクチュエータに設定されている整定時間帯の不感帯幅に基づく所定幅の範囲内で上下動する操作量ＭＶに規定値以上の変化が生じた場合に、外乱が加わっている非整定時間帯と認定する非整定時間帯検出ステップと、
この非整定時間帯検出ステップで非整定時間帯と認定した場合に、前記アクチュエータに設定されている整定時間帯の不感帯幅を、この不感帯幅よりも大きい値の、前記非整定時間帯の不感帯幅に変更する第２の不感帯調整ステップとを含むことを特徴とする制御方法。

【請求項5】

請求項４記載の制御方法において、
さらに、外部からの操作に応じて、制御対象に外乱が加わり難い時間帯であることを示す通知情報を発生させる低外乱状態通知ステップを含み、
前記整定時間帯検出ステップは、制御量ＰＶが整定し易い時間帯と前記整定性判定ステップで判定した場合、または制御対象に外乱が加わり難い時間帯であることを示す通知情報が発生した場合に、整定時間帯と認定するステップを含むことを特徴とする制御方法。

【請求項6】

請求項４または５記載の制御方法において、
さらに、制御量ＰＶが整定し易い時間帯と前記整定性判定ステップで判定した場合に、制御量ＰＶの上下動幅を検出する上下動幅検出ステップと、
制御量ＰＶが整定し易い時間帯と前記整定性判定ステップで判定した場合に、前記上下動幅検出ステップで検出した制御量ＰＶの上下動幅の大きさに応じて、前記整定時間帯の不感帯幅を決定する不感帯幅決定ステップとを含む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、バルブなどのアクチュエータに操作量を出力する制御装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

空調制御等においては、バルブにより熱交換機の冷温水流量を調整して温度を制御する方法が実用されている（特許文献１参照）。図６の例では、空調機は、空調対象の部屋から戻る空気（還気）が流入する空気流入口２００と、外気が流入する外気流入口２０１と、外気流入口２０１に設けられる外気ダンパ２０２と、還気および外気を冷却または加熱する熱交換機２０３と、熱交換機２０３によって冷却または加熱された空気（給気）を送り出すためのファン２０４と、熱交換機２０３によって冷却または加熱された給気を空調対象の部屋へ送り出すための流出口２０５と、熱交換機２０３の加熱・冷却能力を制御するＰＩＤ制御演算部２０６と、外気ダンパ２０２の開度を制御するＰＩＤ制御演算部２０７とから構成される。このような空調機においては、ＰＩＤ制御演算部２０６は、熱交換機２０３に設けられたバルブ（不図示）の開度を制御することにより、熱交換機２０３の冷温水流量を調整する。

【0003】

バルブは摺動部を備えるアクチュエータなので、ＰＩＤ制御演算部２０６の出力である操作量ＭＶ（バルブ開度指示値）が微動した場合でも常にバルブが追従して動作していると、バルブの寿命に悪影響が出る。そこで、不感帯（例えば開度指示値が現状の開度から３％以上離れるまでバルブを動作させないという帯域）を与えるのが一般的である。

【0004】

図７（Ａ）、図７（Ｂ）は従来の不感帯処理を説明する図であり、図７（Ａ）は冷房時の空調対象の部屋の温度（制御量ＰＶ）の変化を示す図、図７（Ｂ）は冷房時にＰＩＤ制御演算部が演算するバルブ開度指示値（操作量ＭＶ）およびバルブ開度の変化を示す図である。図７（Ｂ）のＶＡはバルブ開度指示値ＭＶに応じてバルブが決定するバルブ開度である。

【0005】

図７（Ａ）、図７（Ｂ）の例では、バルブ開度指示値ＭＶが２０％で、実際のバルブ開度ＶＡが２１％の初期状態から、徐々にバルブ開度指示値ＭＶが上昇していくときにバルブ開度ＶＡが変化する様子を示している。バルブ開度指示値ＭＶとバルブ開度ＶＡの差が３％未満のとき、バルブはバルブ開度ＶＡの位置で停止していることになる。そして、バルブは、バルブ開度指示値ＭＶとバルブ開度ＶＡが３％以上離れると、バルブ開度ＶＡがバルブ開度指示値ＭＶに追従するように動作する。したがって、３％の帯域は感度ゼロを意味する不感帯ということになる。

【0006】

そして、このようなバルブの不連続な動作に伴い、図７（Ａ）に示すように、温度ＰＶの変化も不連続になり、制御可能な温度ＰＶの分解能が、実質的に低下する。
また、不感帯については、特許文献２において「冷凍機の安定化度が高いと判断したときには、冷凍機の安定化度が低いと判断したときに比べて、不感帯を大きく変更する」と説明されているように、制御の分解能の低下を促進する側で利用するのが、むしろ一般的な認識になっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１１−０１２８９２号公報

【特許文献2】特開２００１−２０１２０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

制御演算の不感帯処理は、制御演算を実行するＰＩＤ制御演算部から見れば特殊な動作であるため、制御性能を向上させるための調整作業を複雑にする要素になっている。したがって、制御装置の設計者にとって不感帯を扱い易いものにする改善が求められている。

【0009】

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、制御装置の設計者にとって不感帯を扱い易いものに改善することができる制御装置および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】

【0010】

本発明の制御装置は、制御の設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づいて操作量ＭＶを算出してアクチュエータに出力する制御演算手段と、前記アクチュエータに設定されている非整定時間帯の不感帯幅に基づく所定幅の範囲内で操作量ＭＶが上下動する制御状態が継続している場合に、制御量ＰＶが整定し易い時間帯と判定する整定性判定手段と、制御量ＰＶが整定し易い時間帯と前記整定性判定手段が判定した場合に、整定時間帯と認定する整定時間帯検出手段と、この整定時間帯検出手段によって整定時間帯と認定された場合に、前記アクチュエータに設定されている非整定時間帯の不感帯幅を、この不感帯幅よりも小さい値の、整定時間帯の不感帯幅に変更する第１の不感帯調整手段と、前記整定時間帯検出手段によって整定時間帯と認定された後に、前記アクチュエータに設定されている整定時間帯の不感帯幅に基づく所定幅の範囲内で上下動する操作量ＭＶに規定値以上の変化が生じた場合に、外乱が加わっている非整定時間帯と認定する非整定時間帯検出手段と、この非整定時間帯検出手段によって非整定時間帯と認定された場合に、前記アクチュエータに設定されている整定時間帯の不感帯幅を、この不感帯幅よりも大きい値の、前記非整定時間帯の不感帯幅に変更する第２の不感帯調整手段とを備えることを特徴とするものである。

【0011】

また、本発明の制御装置の１構成例は、さらに、外部からの操作に応じて、制御対象に外乱が加わり難い時間帯であることを示す通知情報を発生させる低外乱状態通知手段を備え、前記整定時間帯検出手段は、制御量ＰＶが整定し易い時間帯と前記整定性判定手段が判定した場合、または制御対象に外乱が加わり難い時間帯と前記低外乱状態通知手段から通知された場合に、整定時間帯と認定することを特徴とするものである。
また、本発明の制御装置の１構成例は、さらに、制御量ＰＶが整定し易い時間帯と前記整定性判定手段が判定した場合に、制御量ＰＶの上下動幅を検出する上下動幅検出手段と、制御量ＰＶが整定し易い時間帯と前記整定性判定手段が判定した場合に、前記上下動幅検出手段が検出した制御量ＰＶの上下動幅の大きさに応じて、前記整定時間帯の不感帯幅を決定する不感帯幅決定手段とを備えることを特徴とするものである。

【0012】

また、本発明の制御方法は、制御の設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づいて操作量ＭＶを算出してアクチュエータに出力する制御演算ステップと、前記アクチュエータに設定されている非整定時間帯の不感帯幅に基づく所定幅の範囲内で操作量ＭＶが上下動する制御状態が継続している場合に、制御量ＰＶが整定し易い時間帯と判定する整定性判定ステップと、制御量ＰＶが整定し易い時間帯と前記整定性判定ステップで判定した場合に、整定時間帯と認定する整定時間帯検出ステップと、この整定時間帯検出ステップで整定時間帯と認定した場合に、前記アクチュエータに設定されている非整定時間帯の不感帯幅を、この不感帯幅よりも小さい値の、整定時間帯の不感帯幅に変更する第１の不感帯調整ステップと、前記整定時間帯検出ステップで整定時間帯と認定した後に、前記アクチュエータに設定されている整定時間帯の不感帯幅に基づく所定幅の範囲内で上下動する操作量ＭＶに規定値以上の変化が生じた場合に、外乱が加わっている非整定時間帯と認定する非整定時間帯検出ステップと、この非整定時間帯検出ステップで非整定時間帯と認定した場合に、前記アクチュエータに設定されている整定時間帯の不感帯幅を、この不感帯幅よりも大きい値の、前記非整定時間帯の不感帯幅に変更する第２の不感帯調整ステップとを含むことを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、整定性判定手段と整定時間帯検出手段と第１の不感帯調整手段と非整定時間帯検出手段と第２の不感帯調整手段とを設けることにより、整定時間帯と認定したときに不感帯幅を自動的に小さい値に変更することで、制御の整定動作への悪影響を低減することができる。また、本発明では、制御装置の制御パラメータの調整作業の複雑さを緩和することができる。その結果、本発明では、制御装置の設計者にとって不感帯を扱い易いものに改善することができる。

【0014】

また、本発明では、低外乱状態通知手段を設けることにより、例えばオペレータが制御演算手段の制御パラメータを調整しようとしている場合に不感帯幅を小さい値に変更することが可能になり、制御演算手段の調整作業への悪影響を低減することができる。

【0015】

また、本発明では、上下動幅検出手段と不感帯幅決定手段とを設けることにより、制御量ＰＶの上下動幅を要求上下動幅の範囲内にするための必要最小限の不感帯操作を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第１の実施の形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の第１の実施の形態に係る制御装置の動作を説明するフローチャートである。

【図3】本発明の第１の実施の形態に係る制御装置の動作例を示す図である。

【図4】本発明の第２の実施の形態に係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２の実施の形態に係る制御装置の動作を説明するフローチャートである。

【図6】熱交換機を備えた空調機の構成を示す図である。

【図7】従来の不感帯処理を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

［発明の原理１］
空調機の熱交換機の冷温水流量を調整するバルブの開度とこのバルブを通過する冷温水の流量には、一般的に強非線形関係がある。この強非線形系に３％の不感帯を単純に適用すると、以下のような特性になる。

【0018】

まず、高開度側では、３％のバルブ開度指示値の変化毎にバルブを動作させても、バルブを通過する冷温水流量の変化が少ないので、空調機による温度制御は高分解能になる。
一方、低開度側では、３％のバルブ開度指示値の変化毎のバルブの動作が大きな冷温水量の変化を与えるので、空調機による温度制御は低分解能になる。すなわち、高開度側では０．１℃レベルの温度制御ができたとしても、低開度側では１．０℃レベルで温度が上下動する粗い制御になる。このような性質が、バルブを制御する制御演算部の調整作業や整定動作を複雑にしている。

【0019】

ここで、発明者は、特許文献２に開示された技術のように、温度が整定し易い状態において不感帯を大きくすると、整定開度周辺でバルブ開度が上下動するので、バルブの摺動が寧ろ大きくなることに着眼した。

【0020】

そして、発明者は、例えば制御演算部の調整作業を行なう時間帯のように、制御対象に外乱が加わり難い時間帯（整定し易い時間帯）における不感帯幅を小さくすることで（特許文献２に開示された技術と真逆の処理）、制御演算部の調整作業や整定動作への悪影響を低減することができ、かつ整定し易い状況のために不感帯幅が小さくてもバルブの摺動が抑えられることに想到した。
制御対象に外乱が加わり難い時間帯については、自動検出する手法でもよいし、外部から時間帯を指定する手法でもよい。

【0021】

［発明の原理２］
温度（制御量ＰＶ）の計測における計測ノイズに伴うバルブ開度指示値（操作量ＭＶ）の微動が避けられない場合は、バルブの完全な整定状態（一切の微動もない安定状態）は期待できない。
したがって、不感帯幅を小さくする際は、一律にするのではなく、整定性判定時に発生している温度（制御量ＰＶ）の上下動幅を参照して決定してもよい。このような不感帯幅の決定は、目標とする温度整定性を得るための、必要最小限の不感帯操作になる。

【0022】

［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説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係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、上記発明の原理１に対応する例である。

【0023】

制御装置は、制御の設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づいて操作量ＭＶを算出する制御演算部１と、操作量ＭＶをアクチュエータ１０に出力する操作量出力部２と、アクチュエータ１０に設定されている非整定時間帯の不感帯幅ＤＢに基づく所定幅の範囲内で操作量ＭＶが上下動する制御状態が継続している場合に、制御量ＰＶが整定し易い時間帯と判定する整定性判定部３と、外部からの操作に応じて、制御対象に外乱が加わり難い時間帯であることを示す通知情報を発生させる低外乱状態通知部４と、制御量ＰＶが整定し易い時間帯と整定性判定部３が判定した場合、または制御対象に外乱が加わり難い時間帯と低外乱状態通知部４から通知された場合に、整定時間帯と認定する整定時間帯検出部５と、整定時間帯検出部５によって整定時間帯と認定された場合に、アクチュエータ１０に設定されている非整定時間帯の不感帯幅ＤＢを、この不感帯幅ＤＢよりも小さい値の、整定時間帯の不感帯幅ＤＢに変更する不感帯調整部６と、整定時間帯検出部５によって整定時間帯と認定された後に、アクチュエータ１０に設定されている整定時間帯の不感帯幅ＤＢに基づく所定幅の範囲内で上下動する操作量ＭＶに規定値以上の変化が生じた場合に、外乱が加わっている非整定時間帯と認定する非整定時間帯検出部７と、非整定時間帯検出部７によって非整定時間帯と認定された場合に、アクチュエータ１０に設定されている整定時間帯の不感帯幅ＤＢを、この不感帯幅ＤＢよりも大きい値の、非整定時間帯の不感帯幅ＤＢに変更する不感帯調整部８とを備えている。

【0024】

図２は本実施の形態の制御装置の動作を説明するフローチャートである。制御演算部１は、制御の設定値ＳＰ（例えば室内温度設定値）と制御量ＰＶ（例えば室内温度計測値）に基づいて操作量ＭＶ（例えばバルブ開度指示値）を算出する（図２ステップＳ１００）。周知のとおり、制御演算部１の制御アルゴリズムとしては例えばＰＩＤがある。
操作量出力部２は、制御演算部１が算出した操作量ＭＶをアクチュエータ１０（例えばバルブ）に出力する（図２ステップＳ１０１）。

【0025】

アクチュエータ１０は、不感帯処理機能を有しており、制御装置から出力された操作量ＭＶとアクチュエータ１０の動作量（例えばバルブ開度）との差の絶対値（％）が不感帯幅ＤＢ未満のときは、動作量を変更せず、操作量ＭＶと動作量との差の絶対値（％）が不感帯幅ＤＢ以上になると、動作量を操作量ＭＶに追従させるように動作する。この不感帯幅ＤＢの初期値は、非整定時間帯の不感帯幅ＤＢ（例えば３．０％）である。

【0026】

次に、整定性判定部３は、アクチュエータ１０に設定されている不感帯幅ＤＢに基づく所定幅の範囲内で操作量ＭＶが上下動する制御状態が継続している場合に（図２ステップＳ１０２においてＹＥＳ）、現時点以降の時間帯を制御量ＰＶが整定し易い時間帯と判定する（図２ステップＳ１０３）。具体的には、整定性判定部３は、制御演算部１が算出した操作量ＭＶの上下動幅が不感帯幅ＤＢに所定値α（例えば０．５％）を加えた値の範囲内で、かつこの操作量ＭＶの上下動が所定回数（例えば５回）以上継続している場合に、制御量ＰＶが整定し易い時間帯と判定すればよい。

【0027】

後述のように、制御量ＰＶが整定し易い制御状態が継続している場合、アクチュエータ１０の動作量は非整定時間帯の不感帯幅ＤＢの振幅で上下動し、操作量ＭＶは非整定時間帯の不感帯幅ＤＢよりも若干量大きい振幅で上下動する。所定値αは、このような若干量を見込んで予め設定された値である。

【0028】

なお、整定性判定部３は、非整定時間帯において制御量ＰＶが整定し易い時間帯か否かを判定するものであり、整定時間帯においては判定しない。したがって、整定性判定部３が判定を行なうときにアクチュエータ１０に設定されている不感帯幅ＤＢは、非整定時間帯の不感帯幅ＤＢである。また、本実施の形態の制御装置が制御動作を開始するときの初期状態では、非整定時間帯として動作が開始されることは言うまでもない。
整定性判定部３の以上のような動作は、上記の発明の原理１に記載した、外乱が加わり難い時間帯について自動検出する手法に相当する。

【0029】

一方、低外乱状態通知部４は、オペレータの操作に応じて、制御対象に外乱が加わり難い時間帯であることを示す通知情報を発生させ、現時点以降の時間帯が外乱が加わり難い時間帯であることを整定時間帯検出部５に通知する（図２ステップＳ１０４においてＹＥＳ）。例えば、オペレータが制御演算部１の制御パラメータ（例えばＰＩＤパラメータ）を調整しようとしている場合、制御対象に外乱が加わり難い状態に維持されている必要がある。したがって、低外乱状態通知部４は、オペレータによる制御パラメータ変更操作に伴って通知情報を発生させるようにすればよい。

【0030】

低外乱状態通知部４の以上のような動作は、上記の発明の原理１に記載した、外乱が加わり難い時間帯について外部から指定する手法に相当する。整定性判定部３と低外乱状態通知部４を両方備えることは本発明の必須の構成要件ではなく、どちらか一方を備えていればよい。なお、ＰＩＤパラメータ調整が行われると、制御状態は結果的に整定状態に至ることは言うまでもない。

【0031】

次に、整定時間帯検出部５は、制御量ＰＶが整定し易い時間帯と整定性判定部３が判定した場合、あるいは制御対象に外乱が加わり難い時間帯と低外乱状態通知部４から通知された場合、現時点以降の時間帯を制御量ＰＶが整定するはずの整定時間帯として認定する（図２ステップＳ１０５）。

【0032】

不感帯調整部６は、整定時間帯検出部５によって整定時間帯と認定された場合、アクチュエータ１０に設定されている非整定時間帯の不感帯幅ＤＢ（例えば３．０％）を、この不感帯幅よりも小さい値の、整定時間帯の不感帯幅ＤＢ（例えば０．１％）に変更する（図２ステップＳ１０６）。

【0033】

次に、非整定時間帯検出部７は、整定時間帯検出部５によって整定時間帯と認定された後に、この整定時間帯の不感帯幅ＤＢで安定している操作量ＭＶに規定値（例えば０．５％）以上の変化が生じた場合に（図２ステップＳ１０７においてＹＥＳ）、現時点以降の時間帯を制御量ＰＶが整定し難い非整定時間帯として認定する（図２ステップＳ１０８）。

【0034】

なお、整定時間帯の不感帯幅ＤＢで安定している操作量ＭＶとは、ステップＳ１０６の処理で不感帯幅ＤＢを整定時間帯の不感帯幅ＤＢに変更した時点からの経過時間が所定時間Ｔ以上であって、かつ操作量ＭＶの上下動幅が整定時間帯の不感帯幅ＤＢに所定値β（β＜αで、例えば０．１％）を加えた値の整定時変動範囲内であるときの操作量ＭＶのことを言う。所定時間Ｔは、不感帯幅ＤＢを小さい値に変更した時点から操作量ＭＶ（制御量ＰＶ）が安定するまでの時間を見込んで予め設定された値である。また、制御量ＰＶが整定している場合、操作量ＭＶは整定時間帯の不感帯幅ＤＢよりも若干量大きい振幅で上下動する。所定値βは、このような若干量を見込んで予め設定された値である。

【0035】

そして、非整定時間帯検出部７は、不感帯幅ＤＢを整定時間帯の不感帯幅ＤＢに変更した時点から所定時間Ｔ以上経過し、整定時間帯の不感帯幅ＤＢで安定していた操作量ＭＶの平均値ＭＶ＿ａｖｅに整定時間帯の不感帯幅ＤＢ（０．１％）を加減算した値ＭＶ＿ａｖｅ±ＤＢに対して、最新の操作量ＭＶが規定値（例えば０．５％）以上変化した場合、現時点以降の時間帯を制御量ＰＶが整定し難い非整定時間帯として認定する。

【0036】

不感帯調整部８は、非整定時間帯検出部７によって非整定時間帯と認定された場合、アクチュエータ１０に設定されている整定時間帯の不感帯幅ＤＢ（例えば０．１％）を、この不感帯幅よりも大きい値の、非整定時間帯の不感帯幅ＤＢ（例えば３．０％）に戻す（図２ステップＳ１０９）。

【0037】

制御装置は、以上のようなステップＳ１００〜Ｓ１０９の処理を例えばオペレータの指示によって制御が終了するまで（図２ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、制御周期毎に行なう。

【0038】

図３（Ａ）、図３（Ｂ）は本実施の形態の制御装置の動作例を示す図である。ここでは、アクチュエータ１０が空調機の熱交換機の冷温水流量を調整するバルブであり、制御装置が空調対象の部屋の温度を制御する例について説明する。図３（Ａ）は冷房時の空調対象の部屋の温度（制御量ＰＶ）の変化を示す図、図３（Ｂ）は冷房時に制御演算部１が算出するバルブ開度指示値（操作量ＭＶ）およびバルブ開度ＶＡの変化を示す図である。図３（Ａ）におけるＳＰは温度設定値である。

【0039】

図３（Ａ）、図３（Ｂ）の例では、非整定時間帯における不感帯幅ＤＢが３．０％で、安定した整定状態（平衡状態）になるためのバルブの動作量（バルブ開度ＶＡ）が２５．０％であるときに、制御の過渡状態からの推移の途中でバルブ開度指示値ＭＶが２９．５％のときに実際のバルブ開度ＶＡが２９．５％で一致していたとする。整定状態に近づく際にバルブ開度指示値ＭＶとして２９．０％や２８．５％という数値が制御演算部１によって算出されるが、バルブ開度指示値ＭＶとバルブ開度ＶＡ＝２９．５％との差の絶対値が不感帯幅ＤＢ＝３．０％に至らないので、バルブはバルブ開度ＶＡ＝２９．５％を維持する。

【0040】

その後、バルブ開度指示値ＭＶが２６．５％になると、バルブ開度指示値ＭＶとバルブ開度ＶＡ＝２９．５％との差の絶対値が３．０％になるので、バルブは、バルブ開度ＶＡがバルブ開度指示値ＭＶ＝２６．５％に追従するように動作する（図３の時刻ｔ１の動作）。さらに、バルブ開度指示値ＭＶは制御演算部１の制御演算により２５．０％へと更新されていくが、バルブ開度指示値ＭＶとバルブ開度ＶＡ＝２６．５％との差の絶対値が不感帯幅ＤＢ＝３．０％に至らないので、バルブはバルブ開度ＶＡ＝２６．５％を維持する。したがって、制御演算部１は、バルブ開度指示値ＭＶをさらに更新し、やがて２３．５％になる。

【0041】

バルブ開度指示値ＭＶが２３．５％になると、バルブ開度指示値ＭＶとバルブ開度ＶＡ＝２６．５％との差の絶対値が３．０％になるので、バルブは、バルブ開度ＶＡがバルブ開度指示値ＭＶ＝２３．５％に追従するように動作する（図３の時刻ｔ２の動作）。その後、制御演算部１は、バルブ開度指示値ＭＶを２５．０％へと上昇させるが、バルブ開度指示値ＭＶとバルブ開度ＶＡ＝２３．５％との差の絶対値が不感帯幅ＤＢ＝３．０％に至らないので、バルブはバルブ開度ＶＡ＝２３．５％を維持する。したがって、制御演算部１は、バルブ開度指示値ＭＶをさらに更新し、やがてバルブ開度指示値ＭＶが２６．５％になる。

【0042】

バルブ開度指示値ＭＶが２６．５％になると、バルブ開度指示値ＭＶとバルブ開度ＶＡ＝２３．５％との差の絶対値が３．０％になるので、バルブは、バルブ開度ＶＡがバルブ開度指示値ＭＶ＝２６．５％に追従するように動作する（図３の時刻ｔ３の動作）。こうして、バルブ開度ＶＡは不感帯幅ＤＢ＝３．０％の振幅（２６．５％−２３．５％）で上下動する。このとき、バルブ開度指示値ＭＶは不感帯幅ＤＢ＝３．０％よりも若干量大きい振幅で上下動する。

【0043】

整定性判定部３は、このようにバルブ開度指示値ＭＶの上下動幅が不感帯幅ＤＢに所定値αを加えた値の範囲内で、かつこの操作量ＭＶの上下動が例えば５回以上継続している場合に、制御量ＰＶが整定し易い時間帯と判定する。なお、ここでは、バルブ開度指示値ＭＶ（操作量ＭＶ）が上昇したときと下降したときをそれぞれ１回ずつとして数える。こうして、時刻ｔ４において、不感帯調整部６は、バルブに設定されている非整定時間帯の不感帯幅ＤＢ＝３．０％を、整定時間帯の不感帯幅ＤＢ＝０．１％に変更する。

【0044】

次に、非整定時間帯検出部７は、整定時間帯の不感帯幅ＤＢで安定している操作量ＭＶの平均値ＭＶ＿ａｖｅに整定時間帯の不感帯幅ＤＢ＝０．１％を加減算した値ＭＶ＿ａｖｅ±ＤＢに対して、最新の操作量ＭＶが規定値（例えば０．５％）以上変化した場合、現時点以降の時間帯を制御量ＰＶが整定し難い非整定時間帯として認定する。例えばＭＶ＿ａｖｅ＝２５．０％であったときに、不感帯幅ＤＢ＝０．１％を加減算した値２４．９％〜２５．１％に対して最新の操作量ＭＶが規定値以上変化した場合、すなわち最新の操作量ＭＶが２４．４％以下あるいは２５．６％以上に至った場合に、非整定時間帯と認定する。

【0045】

以上の構成により、本実施の形態では、不感帯を扱いやすく改善することができる。頻繁に３．０％の変化幅でバルブが摺動するよりも、バルブ開度を２５．０％にきっちり整定し続ける方が、バルブの累積摺動距離も少なくすることができる。また、本実施の形態によれば、ＰＩＤパラメータを調整する場合も、不適切な調整によりバルブ開度の３．０％の不安定化が起こっているのか、バルブ開度の上下動が不感帯による上下動なのかを容易に区別することができるので、ＰＩＤパラメータの調整作業の複雑さを緩和することができる。

【0046】

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図４は本発明の第２の実施の形態に係る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。本実施の形態は、上記発明の原理２に対応する例である。

【0047】

本実施の形態の制御装置は、制御演算部１と、操作量出力部２と、整定性判定部３と、低外乱状態通知部４と、整定時間帯検出部５と、不感帯調整部６ａと、非整定時間帯検出部７と、不感帯調整部８と、制御量ＰＶが整定し易い時間帯と整定性判定部３が判定した場合に、計測される制御量ＰＶの上下動幅を検出する上下動幅検出部９と、制御量ＰＶが整定し易い時間帯と整定性判定部３が判定した場合に、上下動幅検出部９が検出した制御量ＰＶの上下動幅の大きさに応じて、整定時間帯の不感帯幅ＤＢを決定する不感帯幅決定部１１とを備えている。

【0048】

図５は本実施の形態の制御装置の動作を説明するフローチャートである。図５のステップＳ２００〜Ｓ２０３の処理は、図２のＳ１００〜Ｓ１０３と同じなので、説明は省略する。
上下動幅検出部９は、制御量ＰＶが整定し易い時間帯と整定性判定部３が判定した場合に、図示しないセンサ（例えば室温センサ）によって計測される制御量ＰＶ（例えば温度）の上下動幅Ｗを検出する（図５ステップＳ２０４）。

【0049】

不感帯幅決定部１１は、制御量ＰＶが整定し易い時間帯と整定性判定部３が判定した場合に上下動幅検出部９が検出した制御量ＰＶの上下動幅Ｗの大きさに応じて、整定時間帯における不感帯幅ＤＢを決定する（図５ステップＳ２０５）。例えば、３．０％の不感帯幅ＤＢがあることで、制御量ＰＶ（温度）の上下動幅Ｗが２．５℃であったとする。

【0050】

不感帯幅決定部１１は、予め規定された制御量ＰＶの要求上下動幅ＤＷが０．５℃であれば、３．０％×（０．５℃／２．５℃）＝０．６％というように、ＤＷ／Ｗという修正比率を非整定時間帯の不感帯幅ＤＢ＝３．０％に乗算することで不感帯幅ＤＢを修正し、整定時間帯における不感帯幅ＤＢ＝０．６％を決定する。ただし、不感帯幅決定部１１は、算出した修正比率ＤＷ／Ｗが１．０以上になる場合は、非整定時間帯における不感帯幅ＤＢに乗算する修正比率を０．９９とする。これにより、整定時間帯においては、非整定時間帯よりも不感帯幅ＤＢを必ず小さく調整できる。

【0051】

図５のステップＳ２０６，Ｓ２０７の処理は、図２のＳ１０４，Ｓ１０５と同じなので、説明は省略する。
不感帯調整部６ａは、整定時間帯検出部５によって整定時間帯と認定された場合、アクチュエータ１０に設定されている非整定時間帯の不感帯幅ＤＢを、この不感帯幅よりも小さい値の、整定時間帯の不感帯幅ＤＢに変更する（図５ステップＳ２０８）。このとき、不感帯調整部６ａは、直前の処理で不感帯幅決定部１１が整定時間帯の不感帯幅ＤＢの値を決定した場合には、不感帯幅決定部１１が決定した最新の不感帯幅ＤＢの値を、アクチュエータ１０に設定する値とし、低外乱状態通知部４からの通知により整定時間帯と認定されたために不感帯幅決定部１１による不感帯幅ＤＢの決定が行われていない場合には、整定時間帯の不感帯幅ＤＢの規定値（例えば０．１％）を、アクチュエータ１０に設定する値とする。

【0052】

図５のステップＳ２０９〜Ｓ２１１の処理は、図２のＳ１０７〜Ｓ１０９と同じなので、説明は省略する。
制御装置は、以上のようなステップＳ２００〜Ｓ２１１の処理を例えばオペレータの指示によって制御が終了するまで（図５ステップＳ２１２においてＹＥＳ）、制御周期毎に行なう。

【0053】

以上の構成により、本実施の形態では、制御量ＰＶの上下動幅を要求上下動幅の範囲内にするための必要最小限の不感帯操作を実現することができる。

【0054】

第１、第２の実施の形態で説明した制御装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、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。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１、第２の実施の形態で説明した処理を実行する。

【産業上の利用可能性】

【0055】

本発明は、不感帯処理機能を備えたアクチュエータを制御する技術に適用することができる。

【符号の説明】

【0056】

１…制御演算部、２…操作量出力部、３…整定性判定部、４…低外乱状態通知部、５…整定時間帯検出部、６，６ａ，８…不感帯調整部、７…非整定時間帯検出部、８…上下動幅検出部、９…不感帯幅決定部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】