特許 7050615 制御装置および制御方法

(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】

(24)【登録日】2022-03-31

(45)【発行日】2022-04-08

(54)【発明の名称】制御装置および制御方法

(51)【国際特許分類】

   G05B 11/32 20060101AFI20220401BHJP

【ＦＩ】

G05B11/32 F

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018144779

(22)【出願日】2018-08-01

(65)【公開番号】P2020021298

(43)【公開日】2020-02-06

【審査請求日】2021-03-24

(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

【審査官】黒田 暁子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０１３６０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－２４８２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０２７３８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１６８００４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／０４２５８９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｂ １１／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

設定値と制御量とを入力としてＰＩＤ制御演算により操作量を算出するように構成された操作量算出部と、
外乱印加が確定した時点で外部から入力される、前記操作量に対するフィードフォワード分の加算量の目標値である操作量加算値を取得するように構成された加算値取得部と、
ゼロ値と異なる前記操作量加算値を取得したときに、前記操作量加算値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量加算量を算出するように構成された加算量算出部と、
前記操作量算出部によって算出された操作量に、前記加算量算出部によって算出された操作量加算量を加算して操作量を変更するように構成された操作量変更部と、
この操作量変更部によって変更された操作量を操作量下限値以上で操作量上限値以下の値に制限するリミット処理を行なうように構成されたリミット処理部と、
このリミット処理された操作量を制御対象に出力するように構成された操作量出力部と、
外乱印加に対する前記操作量加算量の算出・出力の結果として、前記操作量加算量の上昇ピークが前記制御量の下降ピークよりも後に出現した場合に、前記操作量加算量のピークのタイミングが遅いと判断するように構成された第１の判断部と、
外乱印加に対する前記操作量加算量の算出・出力の結果として、前記操作量加算量の上昇ピークが前記制御量の下降開始時点よりも前に出現した場合に、前記操作量加算量のピークのタイミングが早いと判断するように構成された第２の判断部と、
前記第１、第２の判断部の判断結果を提示するように構成された判断結果提示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、
前記加算量算出部は、前記操作量加算値と、前記操作量加算量の時間に関するパラメータとに基づいて、前記操作量加算量を算出し、
さらに、前記第１の判断部で前記操作量加算量のピークのタイミングが遅いと判断された場合に、前記パラメータを前記操作量加算量のピークのタイミングが早くなる側に更新するように構成された第１の更新部と、
前記第２の判断部で前記操作量加算量のピークのタイミングが早いと判断された場合に、前記パラメータを前記操作量加算量のピークのタイミングが遅くなる側に更新するように構成された第２の更新部とを備えることを特徴とする制御装置。

【請求項3】

設定値と制御量とを入力としてＰＩＤ制御演算により操作量を算出するように構成された操作量算出部と、
外乱印加が確定した時点で外部から入力される、前記操作量に対するフィードフォワード分の減算量の目標値である操作量減算値を取得するように構成された減算値取得部と、
ゼロ値と異なる前記操作量減算値を取得したときに、前記操作量減算値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量減算量を算出するように構成された減算量算出部と、
前記操作量算出部によって算出された操作量から、前記減算量算出部によって算出された操作量減算量を減算して操作量を変更するように構成された操作量変更部と、
この操作量変更部によって変更された操作量を操作量下限値以上で操作量上限値以下の値に制限するリミット処理を行なうように構成されたリミット処理部と、
このリミット処理された操作量を制御対象に出力するように構成された操作量出力部と、
外乱印加に対する前記操作量減算量の算出・出力の結果として、前記操作量減算量の下降ピークが前記制御量の上昇ピークよりも後に出現した場合に、前記操作量減算量のピークのタイミングが遅いと判断するように構成された第１の判断部と、
外乱印加に対する前記操作量減算量の算出・出力の結果として、前記操作量減算量の下降ピークが前記制御量の上昇開始時点よりも前に出現した場合に、前記操作量減算量のピークのタイミングが早いと判断するように構成された第２の判断部と、
前記第１、第２の判断部の判断結果を提示するように構成された判断結果提示部とを備えることを特徴とする制御装置。

【請求項4】

請求項３記載の制御装置において、
前記減算量算出部は、前記操作量減算値と、前記操作量減算量の時間に関するパラメータとに基づいて、前記操作量減算量を算出し、
さらに、前記第１の判断部で前記操作量減算量のピークのタイミングが遅いと判断された場合に、前記パラメータを前記操作量減算量のピークのタイミングが早くなる側に更新するように構成された第１の更新部と、
前記第２の判断部で前記操作量減算量のピークのタイミングが早いと判断された場合に、前記パラメータを前記操作量減算量のピークのタイミングが遅くなる側に更新するように構成された第２の更新部とを備えることを特徴とする制御装置。

【請求項5】

設定値と制御量とを入力としてＰＩＤ制御演算により操作量を算出する第１のステップと、
外乱印加が確定した時点で外部から入力される、前記操作量に対するフィードフォワード分の加算量の目標値である操作量加算値を取得する第２のステップと、
ゼロ値と異なる前記操作量加算値を取得したときに、前記操作量加算値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量加算量を算出する第３のステップと、
前記第１のステップで算出した操作量に、前記第３のステップで算出した操作量加算量を加算して操作量を変更する第４のステップと、
この第４のステップで変更した操作量を操作量下限値以上で操作量上限値以下の値に制限するリミット処理を行なう第５のステップと、
このリミット処理した操作量を制御対象に出力する第６のステップと、
外乱印加に対する前記操作量加算量の算出・出力の結果として、前記操作量加算量の上昇ピークが前記制御量の下降ピークよりも後に出現した場合に、前記操作量加算量のピークのタイミングが遅いと判断する第７のステップと、
外乱印加に対する前記操作量加算量の算出・出力の結果として、前記操作量加算量の上昇ピークが前記制御量の下降開始時点よりも前に出現した場合に、前記操作量加算量のピークのタイミングが早いと判断する第８のステップと、
前記第７、第８のステップの判断結果を提示する第９のステップとを含むことを特徴とする制御方法。

【請求項6】

請求項５記載の制御方法において、
前記第３のステップは、前記操作量加算値と、前記操作量加算量の時間に関するパラメータとに基づいて、前記操作量加算量を算出するステップを含み、
さらに、前記第７のステップで前記操作量加算量のピークのタイミングが遅いと判断した場合に、前記パラメータを前記操作量加算量のピークのタイミングが早くなる側に更新する第１０のステップと、
前記第８のステップで前記操作量加算量のピークのタイミングが早いと判断した場合に、前記パラメータを前記操作量加算量のピークのタイミングが遅くなる側に更新する第１１のステップとを含むことを特徴とする制御方法。

【請求項7】

設定値と制御量とを入力としてＰＩＤ制御演算により操作量を算出する第１のステップと、
外乱印加が確定した時点で外部から入力される、前記操作量に対するフィードフォワード分の減算量の目標値である操作量減算値を取得する第２のステップと、
ゼロ値と異なる前記操作量減算値を取得したときに、前記操作量減算値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量減算量を算出する第３のステップと、
前記第１のステップで算出した操作量から、前記第３のステップで算出した操作量減算量を減算して操作量を変更する第４のステップと、
この第４のステップで変更した操作量を操作量下限値以上で操作量上限値以下の値に制限するリミット処理を行なう第５のステップと、
このリミット処理した操作量を制御対象に出力する第６のステップと、
外乱印加に対する前記操作量減算量の算出・出力の結果として、前記操作量減算量の下降ピークが前記制御量の上昇ピークよりも後に出現した場合に、前記操作量減算量のピークのタイミングが遅いと判断する第７のステップと、
外乱印加に対する前記操作量減算量の算出・出力の結果として、前記操作量減算量の下降ピークが前記制御量の上昇開始時点よりも前に出現した場合に、前記操作量減算量のピークのタイミングが早いと判断する第８のステップと、
前記第７、第８のステップの判断結果を提示する第９のステップとを含むことを特徴とする制御方法。

【請求項8】

請求項７記載の制御方法において、
前記第３のステップは、前記操作量減算値と、前記操作量減算量の時間に関するパラメータとに基づいて、前記操作量減算量を算出するステップを含み、
さらに、前記第７のステップで前記操作量減算量のピークのタイミングが遅いと判断した場合に、前記パラメータを前記操作量減算量のピークのタイミングが早くなる側に更新する第１０のステップと、
前記第８のステップで前記操作量減算量のピークのタイミングが早いと判断した場合に、前記パラメータを前記操作量減算量のピークのタイミングが遅くなる側に更新する第１１の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、フィードバックコントローラにフィードフォワード制御を追加適用する技術に係り、特に、オペレータの操作により任意の操作量加算あるいは操作量減算を実行する場合に適した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】

代表的なフィードバック（Feedback）制御であるＰＩＤ制御に、フィードフォワード（Feedforward）分を加算する方法（以下、フィードフォワード＋フィードバック制御とする）が提案されている（特許文献１参照）。

【0003】

発明者は、このようなフィードフォワード＋フィードバック制御を特に図１５のような加熱装置に適用する場合において、実用性を向上させるために、フィードフォワード量ＭＶ＿Ｐをゼロに漸近的に収束させる形式のフィードフォワード方法（特願２０１７－２３３２５０）を提案した。

【0004】

図１５の加熱装置は、処理対象のワークを加熱する熱処理炉１００と、電気ヒータ１０１と、熱処理炉１００内の温度を計測する温度センサ１０２と、熱処理炉１００内の温度を制御する温調計１０３と、電力調整器１０４と、電力供給回路１０５と、加熱装置全体を制御するＰＬＣ（Programmable Logic Controller）１０６とから構成される。温調計１０３は、温度センサ１０２が計測した温度ＰＶ（制御量）が温度設定値ＳＰと一致するように操作量ＭＶを算出する。電力調整器１０４は、操作量ＭＶに応じた電力を決定し、この決定した電力を電力供給回路１０５を通じて電気ヒータ１０１に供給する。

【0005】

次に、図１６の制御系のブロック線図を用いて、発明者が特願２０１７－２３３２５０で提案した技術について説明する。図１６のＰは制御対象を示している。
操作量算出部１は、設定値ＳＰと制御量ＰＶとを入力として、制御量ＰＶが設定値ＳＰと一致するように、例えば以下の伝達関数式のようなＰＩＤ制御演算を行って操作量ＭＶを算出する。
ＭＶ＝（１００／Ｐｂ）｛１＋（１／Ｔｉｓ）＋Ｔｄｓ｝（ＳＰ－ＰＶ）
・・・（１）
Ｐｂは比例帯、Ｔｉは積分時間、Ｔｄは微分時間、ｓはラプラス演算子である。

【0006】

加算量算出部４は、操作量ＭＶに対するフィードフォワード分の加算量の目標値である操作量加算値ＦＦ＿Ｐ（ＦＦ＿Ｐ≠０）が入力されると、操作量加算値ＦＦ＿Ｐに近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量加算量ＭＶ＿Ｐを算出する。具体的には、加算量算出部４は、下記のような伝達関数式で操作量加算量ＭＶ＿Ｐを算出する。
ＭＶ＿Ｐ＝｛Ｋｘｓ／（１＋Ｔｆｓ）²｝ＦＦ＿Ｐ ・・・（２）

【0007】

式（２）のＴｆは、操作量加算量ＭＶ＿Ｐを徐々に収束させる時間を規定するパラメータである。Ｋｘはフィードフォワードの大きさを規定するパラメータである。加算量算出部４は、パラメータＴｆのβ倍の値をＫｘとすればよい（Ｋｘ＝βＴｆ、βは例えば２．７５）。操作量加算量ＭＶ＿Ｐの変化の１例を図１７に示す。図１７の例では、操作量加算値ＦＦ＿Ｐ＝５０％、パラメータＴｆ＝１００ｓｅｃ．としている。

【0008】

減算量算出部５は、操作量ＭＶに対するフィードフォワード分の減算量の目標値である操作量減算値ＦＦ＿Ｍ（ＦＦ＿Ｍ≠０）が入力されると、操作量減算値ＦＦ＿Ｍに近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量減算量ＭＶ＿Ｍを算出する。具体的には、減算量算出部５は、下記のような伝達関数式で操作量減算量ＭＶ＿Ｍを算出する。
ＭＶ＿Ｍ＝｛Ｋｘｓ／（１＋Ｔｆｓ）²｝ＦＦ＿Ｍ ・・・（３）

【0009】

式（３）のＴｆは、操作量減算量ＭＶ＿Ｍを徐々に収束させる時間を規定するパラメータである。操作量変更部６は、操作量算出部１で算出された操作量ＭＶに、加算量算出部４によって算出された操作量加算量ＭＶ＿Ｐを加算し、さらに減算量算出部５によって算出された操作量減算量ＭＶ＿Ｍを減算した結果を操作量ＭＶ＿Ｆとして算出する。
ＭＶ＿Ｆ＝ＭＶ＋ＭＶ＿Ｐ－ＭＶ＿Ｍ ・・・（４）

【0010】

リミット処理部７は、操作量変更部６によって算出された操作量ＭＶ＿Ｆを所定の操作量下限値ＯＬ以上の値に制限する下限リミット処理と、操作量ＭＶ＿Ｆを所定の操作量上限値ＯＨ以下の値に制限する上限リミット処理とを行なう。このリミット処理部７でリミット処理された操作量ＭＶ＿Ｆ’が制御対象Ｐに出力される。

【0011】

次に、特許文献１に開示されたフィードフォワード＋フィードバック制御の問題点について説明する。温調計のＰＩＤ演算による操作量出力は、温調計で算出される操作量ＭＶのみにより出力飽和を判断して、積分動作に対するアンチリセットワインドアップの処理が行なわれる。したがって、定常的に残留するフィードフォワード分をフィードバック分（ＰＩＤ演算による操作量ＭＶ）に加算したままにしておくと、温調計側では正常に機能しなくなるという課題を解決する必要がある。例えば、出力飽和には十分に余裕のある操作量ＭＶ＝６０％を温調計が出力しているときに、５０％のフィードフォワード分が加算されると１１０％になり、１００％を超える出力飽和状態になるが、温調計としてはアンチリセットワインドアップの処理が実行されないという不具合が発生する。

【0012】

特許文献１に開示されたフィードフォワード＋フィードバック制御では、上記の不具合が発生するが、図１６、図１７で説明した技術によれば、フィードフォワード分をフィードバック分に徐々に加算するようにしたことにより、ＰＩＤ演算にとっての影響は一時的かつ連続的な発生になるので、上記の不具合の発生を低減することができる。

【0013】

一方で、制御技術の専門家ではない通常のオペレータ（制御技術ユーザ）が、フィードフォワード制御の実行結果を適切に評価できることはほとんどないが、フィードフォワード分を加算する動作のピークのタイミングは、適切に評価しながら調整されなければならない。すなわち、図１６、図１７で説明した技術では、式（２）の分母を（１＋Ｔｆｓ）²に固定しており、操作量加算量ＭＶ＿Ｐのピークのタイミングを固定しているが、フィードフォワード制御の効果とフィードバック制御の効果を調和させる必要があるので、操作量加算量ＭＶ＿Ｐのピークのタイミングを適切に調整する必要がある。

【0014】

しかし、フィードバック制御がＰＩＤ制御であれば、ＰＩＤパラメータの調整次第でフィードバック制御の効果も変化するので、制御技術の専門家ではない通常のオペレータにとって、操作量加算量ＭＶ＿Ｐのピークのタイミングを適切に調整して、フィードフォワード制御の効果とフィードバック制御の効果を調和させることは困難であった。
同様に、オペレータにとって、操作量減算量ＭＶ＿Ｍのピークのタイミングを適切に調整して、フィードフォワード制御の効果とフィードバック制御の効果を調和させることは困難であった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0015】

【文献】特開２００７－１０２８１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、汎用フィードバックコントローラ（例えばＰＩＤ制御の温調計）にフィードフォワード制御を追加適用する場合に、フィードフォワードピークのタイミングを適切に調整するための支援が可能な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】

【0017】

本発明の制御装置は、設定値と制御量とを入力としてＰＩＤ制御演算により操作量を算出するように構成された操作量算出部と、外乱印加が確定した時点で外部から入力される、前記操作量に対するフィードフォワード分の加算量の目標値である操作量加算値を取得するように構成された加算値取得部と、ゼロ値と異なる前記操作量加算値を取得したときに、前記操作量加算値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量加算量を算出するように構成された加算量算出部と、前記操作量算出部によって算出された操作量に、前記加算量算出部によって算出された操作量加算量を加算して操作量を変更するように構成された操作量変更部と、この操作量変更部によって変更された操作量を操作量下限値以上で操作量上限値以下の値に制限するリミット処理を行なうように構成されたリミット処理部と、このリミット処理された操作量を制御対象に出力するように構成された操作量出力部と、外乱印加に対する前記操作量加算量の算出・出力の結果として、前記操作量加算量の上昇ピークが前記制御量の下降ピークよりも後に出現した場合に、前記操作量加算量のピークのタイミングが遅いと判断するように構成された第１の判断部と、外乱印加に対する前記操作量加算量の算出・出力の結果として、前記操作量加算量の上昇ピークが前記制御量の下降開始時点よりも前に出現した場合に、前記操作量加算量のピークのタイミングが早いと判断するように構成された第２の判断部と、前記第１、第２の判断部の判断結果を提示するように構成された判断結果提示部とを備えることを特徴とするものである。

【0018】

また、本発明の制御装置の１構成例において、前記加算量算出部は、前記操作量加算値と、前記操作量加算量の時間に関するパラメータとに基づいて、前記操作量加算量を算出し、さらに、前記第１の判断部で前記操作量加算量のピークのタイミングが遅いと判断された場合に、前記パラメータを前記操作量加算量のピークのタイミングが早くなる側に更新するように構成された第１の更新部と、前記第２の判断部で前記操作量加算量のピークのタイミングが早いと判断された場合に、前記パラメータを前記操作量加算量のピークのタイミングが遅くなる側に更新するように構成された第２の更新部とを備えることを特徴とするものである。

【0019】

また、本発明の制御装置は、設定値と制御量とを入力としてＰＩＤ制御演算により操作量を算出するように構成された操作量算出部と、外乱印加が確定した時点で外部から入力される、前記操作量に対するフィードフォワード分の減算量の目標値である操作量減算値を取得するように構成された減算値取得部と、ゼロ値と異なる前記操作量減算値を取得したときに、前記操作量減算値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量減算量を算出するように構成された減算量算出部と、前記操作量算出部によって算出された操作量から、前記減算量算出部によって算出された操作量減算量を減算して操作量を変更するように構成された操作量変更部と、この操作量変更部によって変更された操作量を操作量下限値以上で操作量上限値以下の値に制限するリミット処理を行なうように構成されたリミット処理部と、このリミット処理された操作量を制御対象に出力するように構成された操作量出力部と、外乱印加に対する前記操作量減算量の算出・出力の結果として、前記操作量減算量の下降ピークが前記制御量の上昇ピークよりも後に出現した場合に、前記操作量減算量のピークのタイミングが遅いと判断するように構成された第１の判断部と、外乱印加に対する前記操作量減算量の算出・出力の結果として、前記操作量減算量の下降ピークが前記制御量の上昇開始時点よりも前に出現した場合に、前記操作量減算量のピークのタイミングが早いと判断するように構成された第２の判断部と、前記第１、第２の判断部の判断結果を提示するように構成された判断結果提示部とを備えることを特徴とするものである。

【0020】

また、本発明の制御装置の１構成例において、前記減算量算出部は、前記操作量減算値と、前記操作量減算量の時間に関するパラメータとに基づいて、前記操作量減算量を算出し、さらに、前記第１の判断部で前記操作量減算量のピークのタイミングが遅いと判断された場合に、前記パラメータを前記操作量減算量のピークのタイミングが早くなる側に更新するように構成された第１の更新部と、前記第２の判断部で前記操作量減算量のピークのタイミングが早いと判断された場合に、前記パラメータを前記操作量減算量のピークのタイミングが遅くなる側に更新するように構成された第２の更新部とを備えることを特徴とするものである。

【0021】

また、本発明の制御方法は、設定値と制御量とを入力としてＰＩＤ制御演算により操作量を算出する第１のステップと、外乱印加が確定した時点で外部から入力される、前記操作量に対するフィードフォワード分の加算量の目標値である操作量加算値を取得する第２のステップと、ゼロ値と異なる前記操作量加算値を取得したときに、前記操作量加算値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量加算量を算出する第３のステップと、前記第１のステップで算出した操作量に、前記第３のステップで算出した操作量加算量を加算して操作量を変更する第４のステップと、この第４のステップで変更した操作量を操作量下限値以上で操作量上限値以下の値に制限するリミット処理を行なう第５のステップと、このリミット処理した操作量を制御対象に出力する第６のステップと、外乱印加に対する前記操作量加算量の算出・出力の結果として、前記操作量加算量の上昇ピークが前記制御量の下降ピークよりも後に出現した場合に、前記操作量加算量のピークのタイミングが遅いと判断する第７のステップと、外乱印加に対する前記操作量加算量の算出・出力の結果として、前記操作量加算量の上昇ピークが前記制御量の下降開始時点よりも前に出現した場合に、前記操作量加算量のピークのタイミングが早いと判断する第８のステップと、前記第７、第８のステップの判断結果を提示する第９のステップとを含むことを特徴とするものである。

【0022】

また、本発明の制御方法は、設定値と制御量とを入力としてＰＩＤ制御演算により操作量を算出する第１のステップと、外乱印加が確定した時点で外部から入力される、前記操作量に対するフィードフォワード分の減算量の目標値である操作量減算値を取得する第２のステップと、ゼロ値と異なる前記操作量減算値を取得したときに、前記操作量減算値に近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量減算量を算出する第３のステップと、前記第１のステップで算出した操作量から、前記第３のステップで算出した操作量減算量を減算して操作量を変更する第４のステップと、この第４のステップで変更した操作量を操作量下限値以上で操作量上限値以下の値に制限するリミット処理を行なう第５のステップと、このリミット処理した操作量を制御対象に出力する第６のステップと、外乱印加に対する前記操作量減算量の算出・出力の結果として、前記操作量減算量の下降ピークが前記制御量の上昇ピークよりも後に出現した場合に、前記操作量減算量のピークのタイミングが遅いと判断する第７のステップと、外乱印加に対する前記操作量減算量の算出・出力の結果として、前記操作量減算量の下降ピークが前記制御量の上昇開始時点よりも前に出現した場合に、前記操作量減算量のピークのタイミングが早いと判断する第８のステップと、前記第７、第８のステップの判断結果を提示する第９の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】

【0023】

本発明によれば、加算値取得部と加算量算出部と操作量変更部とを設けることにより、操作量算出部によるフィードバック制御にフィードフォワード制御を追加適用する場合に、フィードバック制御にとっての不具合の発生を低減することができる。さらに、本発明では、操作量加算量のピークのタイミングが遅いか早いかを判断する第１、第２の判断部を設けることにより、オペレータが操作量加算量のピークのタイミングを適切に調整するための支援を実現することができる。

【0024】

また、本発明では、第１、第２の更新部を設けることにより、操作量加算量のピークのタイミングを自動調整することが可能となる。

【0025】

また、本発明では、減算値取得部と減算量算出部と操作量変更部とを設けることにより、操作量算出部によるフィードバック制御にフィードフォワード制御を追加適用する場合に、フィードバック制御にとっての不具合の発生を低減することができる。さらに、本発明では、操作量減算量のピークのタイミングが遅いか早いかを判断する第１、第２の判断部を設けることにより、オペレータが操作量減算量のピークのタイミングを適切に調整するための支援を実現することができる。

【0026】

また、本発明では、第１、第２の更新部を設けることにより、操作量減算量のピークのタイミングを自動調整することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】図１は、本発明における操作量加算量の変化の１例を示す図である。

【図2】図２は、本発明の実施例に係る制御装置の構成を示すブロック図である。

【図3】図３は、本発明の実施例に係る制御系のブロック線図である。

【図4】図４は、本発明の実施例に係る制御装置の制御動作を説明するフローチャートである。

【図5】図５は、本発明の実施例に係る制御装置の判断部と判断結果提示部と更新部の動作を説明するフローチャートである。

【図6】図６は、フィードフォワード制御を実行せずにフィードバック制御のみで温度制御した場合の制御量と操作量の変化の１例を示す図である。

【図7】図７は、本発明の実施例に係る制御装置によって温度制御した場合の制御量と操作量の変化の１例を示す図である。

【図8】図８は、本発明の実施例に係る制御装置によって温度制御した場合の操作量加算量の変化の１例を示す図である。

【図9】図９は、本発明の実施例に係る制御装置によって温度制御した場合の制御量と操作量の変化の他の例を示す図である。

【図10】図１０は、本発明の実施例に係る制御装置によって温度制御した場合の操作量加算量の変化の他の例を示す図である。

【図11】図１１は、本発明の実施例に係る制御装置によって温度制御した場合の制御量と操作量の変化の他の例を示す図である。

【図12】図１２は、本発明の実施例に係る制御装置によって温度制御した場合の操作量加算量の変化の他の例を示す図である。

【図13】図１３は、本発明の実施例に係る制御装置の判断結果提示部による表示例を示す図である。

【図14】図１４は、本発明の実施例に係る制御装置を実現するコンピュータの構成例を示すブロック図である。

【図15】図１５は、加熱装置の構成を示すブロック図である。

【図16】図１６は、フィードバック＋フィードフォワードの制御系のブロック線図である。

【図17】図１７は、フィードバック＋フィードフォワード制御における操作量加算量の変化の１例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

［発明の原理］
加熱による温度制御系を事例として、本発明の原理について説明する。まず、前述の式（２）において、分母の時定数を次式のように変更する必要がある。これにより、操作量加算量ＭＶ＿Ｐのピークのタイミングが調整可能になる。
ＭＶ＿Ｐ＝［Ｋｘｓ／｛（１＋γ１Ｔｆｓ）（１＋γ１’Ｔｆｓ）｝］ＦＦ＿Ｐ
・・・（５）

【0029】

γ１は０以上１以下の係数であり、係数γ１’は係数γ１に対してγ１’＝２．０－γ１の関係にある。式（５）において係数γ１を変化させたときの操作量加算量ＭＶ＿Ｐの１例を図１に示す。図１７に示した操作量加算量ＭＶ＿Ｐは、図１のγ１＝１．０の場合の操作量加算量ＭＶ＿Ｐに相当する。

【0030】

さらに、例えば降温外乱に対する操作量加算量（フィードフォワード量）ＭＶ＿Ｐであれば、フィードバック制御のみの操作量ＭＶの上昇量を目安に適正化できるので、このような操作量加算量ＭＶ＿Ｐの適正化が予め行なわれていることを前提とするのが合理的である。具体的には、前述の式（２）、式（５）において、Ｋｘ，Ｔｆ，ＦＦ＿Ｐが適正化されていることを前提とする。

【0031】

この前提に立って、降温外乱に対するプラス側の操作量加算量ＭＶ＿Ｐであれば、外乱印加による降温のピークとフィードフォワードピークとのタイミングの関係を判断指標として、フィードフォワードピークのタイミングの妥当性を判断できる。すなわち、降温外乱に対するプラス側のフィードフォワード制御の結果として、フィードフォワードピークが温度下降ピークよりも後の場合には、フィードフォワードピークのタイミングが遅いと判断できる。反対にフィードフォワードピークが温度下降開始前の場合には、フィードフォワードピークのタイミングが早いと判断できる。

【0032】

発明者は、このような判断を応用することで、オペレータがフィードフォワードピークのタイミングを適切に調整するための支援を実現できることに想到した。
なお、フィードフォワードピークのタイミングが適切でない場合には、制御量ＰＶの下降開始と下降ピークの中間の時点を目安に自動調整することも可能である。

【0033】

［実施例］
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図２は本実施例に係る制御装置の構成を示すブロック図である。制御装置は、設定値ＳＰと制御量ＰＶとを入力としてＰＩＤ制御演算により操作量ＭＶを算出する操作量算出部１と、外乱印加が確定した時点で外部から入力される、操作量ＭＶに対するフィードフォワード分の加算量の目標値である操作量加算値ＦＦ＿Ｐを取得するＦＦ加算値取得部２と、外乱印加が確定した時点で外部から入力される、操作量ＭＶに対するフィードフォワード分の減算量の目標値である操作量減算値ＦＦ＿Ｍを取得するＦＦ減算値取得部３と、ゼロ値と異なる操作量加算値ＦＦ＿Ｐを取得したときに、特定の時間ＴＨ１が経過した後に、操作量加算値ＦＦ＿Ｐに近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量加算量ＭＶ＿Ｐを算出する加算量算出部４ａと、ゼロ値と異なる操作量減算値ＦＦ＿Ｍを取得したときに、特定の時間ＴＨ２が経過した後に、操作量減算値ＦＦ＿Ｍに近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量減算量ＭＶ＿Ｍを算出する減算量算出部５ａと、加算量算出部４ａによって操作量加算量ＭＶ＿Ｐが算出されたときに、この操作量加算量ＭＶ＿Ｐを操作量算出部１によって算出された操作量ＭＶに加算し、減算量算出部５ａによって操作量減算量ＭＶ＿Ｍが算出されたときに、この操作量減算量ＭＶ＿Ｍを操作量算出部１によって算出された操作量ＭＶから減算する操作量変更部６と、操作量変更部６で算出された操作量ＭＶ＿Ｆを操作量下限値ＯＬ以上で操作量上限値ＯＨ以下の値に制限するリミット処理を行なうリミット処理部７と、リミット処理された操作量ＭＶ＿Ｆ’を出力する操作量出力部８とを備えている。

【0034】

さらに、制御装置は、フィードフォワードピークタイミングの適正化のための構成として、外乱印加に対する操作量加算量ＭＶ＿Ｐの算出・出力の結果として、操作量加算量ＭＶ＿Ｐの上昇ピークが制御量ＰＶの下降ピークよりも後に出現した場合に、操作量加算量ＭＶ＿Ｐのピークのタイミングが遅いと判断する判断部９と、外乱印加に対する操作量加算量ＭＶ＿Ｐの算出・出力の結果として、操作量加算量ＭＶ＿Ｐの上昇ピークが制御量ＰＶの下降開始時点よりも前に出現した場合に、操作量加算量ＭＶ＿Ｐのピークのタイミングが早いと判断する判断部１０と、外乱印加に対する操作量減算量ＭＶ＿Ｍの算出・出力の結果として、操作量減算量ＭＶ＿Ｍの下降ピークが制御量ＰＶの上昇ピークよりも後に出現した場合に、操作量減算量ＭＶ＿Ｍのピークのタイミングが遅いと判断する判断部１１と、外乱印加に対する操作量減算量ＭＶ＿Ｍの算出・出力の結果として、操作量減算量ＭＶ＿Ｍの下降ピークが制御量ＰＶの上昇開始時点よりも前に出現した場合に、操作量減算量ＭＶ＿Ｍのピークのタイミングが早いと判断する判断部１２と、判断部９～１２の判断結果を提示する判断結果提示部１３と、判断部９あるいは判断部１１でピークのタイミングが遅いと判断された場合に、ピークのタイミングを決定するパラメータをタイミングが早くなる側に更新する更新部１４，１６と、判断部１０あるいは判断部１２でピークのタイミングが早いと判断された場合に、ピークのタイミングを決定するパラメータをタイミングが遅くなる側に更新する更新部１５，１７とを備えている。

【0035】

図３は本実施例の制御系のブロック線図である。図３のＰは制御対象を示している。次に、本実施例の制御装置の制御動作を図４を参照して説明する。
設定値ＳＰ（例えば温度設定値）は、制御装置のオペレータなどによって設定され、操作量算出部１に入力される（図４ステップＳ１００）。
制御量ＰＶ（例えば温度計測値）は、図示しない計測器（例えば被加熱物の温度を計測する温度センサ）によって計測され、操作量算出部１に入力される（図４ステップＳ１０１）。

【0036】

操作量算出部１は、設定値ＳＰと制御量ＰＶとを入力として、制御量ＰＶが設定値ＳＰと一致するように、例えば式（１）に示した伝達関数式のようなＰＩＤ制御演算を行って操作量ＭＶを算出する（図４ステップＳ１０２）。

【0037】

ＦＦ加算値取得部２は、外乱印加が確定した時点で外部から入力される、操作量ＭＶに対するフィードフォワード分の加算量の目標値である操作量加算値ＦＦ＿Ｐを取得する。外乱印加は、フィードバック制御系の外部における特定の操作に起因して発生するものであれば、その特定の操作が実行された時点が、外乱印加が確定した時点になる。このとき、外乱印加が確定した時点でフィードバック制御系に即座に外乱の影響が現れるとは限らない。

【0038】

同様に、ＦＦ減算値取得部３は、外乱印加が確定した時点で外部から入力される、操作量ＭＶに対するフィードフォワード分の減算量の目標値である操作量減算値ＦＦ＿Ｍを取得する。ＦＦ加算値取得部２とＦＦ減算値取得部３とは、予め規定されたタイミングで通信により送られた値を取得したり、オペレータが入力機能を利用して適宜入力した値を取得したり、操作量算出部１に入力される設定値ＳＰの変更に伴い自動生成される値を取得したりすることで、ＦＦ＿Ｐ，ＦＦ＿Ｍを取得する。

【0039】

つまり、本実施例の制御装置が適用されるシステムにおいて、例えば制御中に想定される外乱を抑制するために、上位装置から制御装置に対して規定のタイミングまたは設定値ＳＰの変更のタイミングで操作量加算値ＦＦ＿Ｐ、操作量減算値ＦＦ＿Ｍを自動的に入力したり、制御中にオペレータが操作量加算値ＦＦ＿Ｐ、操作量減算値ＦＦ＿Ｍを手動で入力したりすることが考えられる。

【0040】

加算量算出部４ａは、ＦＦ加算値取得部２が、ゼロ値と異なる操作量加算値ＦＦ＿Ｐを取得したときから特定の時間ＴＨ１以上が経過しているときに（図４ステップＳ１０３においてＹＥＳ）、操作量加算値ＦＦ＿Ｐに近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量加算量ＭＶ＿Ｐを式（５）により算出する（図４ステップＳ１０４）。

【0041】

式（２）と同様に、式（５）のＴｆは、操作量加算量ＭＶ＿Ｐを徐々に収束させる時間を規定するパラメータである。加算量算出部４ａは、操作量算出部１に設定されているＰＩＤパラメータ、具体的には積分時間Ｔｉのα倍の値をＴｆとすればよい（Ｔｆ＝αＴｉ、所定値αは例えばα＝０．１～２．０）。これにより、操作量加算量ＭＶ＿Ｐが加算された操作量ＭＶの、フィードフォワード分の変化が、制御の上下動が発生する際の周期と概ね一致するようになる。また、操作量ＭＶにフィードフォワード分が加算された時点からフィードフォワード分が最大変更量に到達するまでの経過時間が、パラメータＴｆの時間に概ね一致するようになる。

【0042】

式（５）のＫｘはフィードフォワードの大きさを規定するパラメータである。加算量算出部４ａは、パラメータＴｆのβ倍の値をＫｘとすればよい（Ｋｘ＝βＴｆ、所定値βは例えば２．７５）。これにより、操作量ＭＶのフィードフォワード分の最大変更量が、操作量加算値ＦＦ＿Ｐに概ね一致するようになる。ＦＦ加算値取得部２が操作量加算値ＦＦ＿Ｐを取得したときから特定の時間ＴＨ１が経過するまでの操作量加算量ＭＶ＿Ｐの初期値はゼロである。

【0043】

なお、本実施例では、上記のとおり、式（５）のＫｘ，Ｔｆ，ＦＦ＿Ｐがフィードバック制御のみの場合の操作量ＭＶの上昇量を目安にして予め適正化されていることを前提とする。また、本実施例では、操作量加算値ＦＦ＿Ｐが外部から入力された時点から操作量加算量ＭＶ＿Ｐの算出・出力を開始すべき時点までの時間ＴＨ１が予め適切に調整されている（すなわち、想定される外乱印加に対して操作量加算量ＭＶ＿Ｐの出力開始タイミングが適切に調整されている）ことを前提として説明する。

【0044】

減算量算出部５ａは、ＦＦ減算値取得部３が、ゼロ値と異なる操作量減算値ＦＦ＿Ｍを取得したときから特定の時間ＴＨ２以上が経過しているときに（図４ステップＳ１０５においてＹＥＳ）、操作量減算値ＦＦ＿Ｍに近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する操作量減算量ＭＶ＿Ｍを算出する（図４ステップＳ１０６）。具体的には、減算量算出部５ａは、下記のような伝達関数式で操作量減算量ＭＶ＿Ｍを算出する。
ＭＶ＿Ｍ＝［Ｋｘｓ／｛（１＋γ２Ｔｆｓ）（１＋γ２’Ｔｆｓ）｝］ＦＦ＿Ｍ
・・・（６）

【0045】

式（６）において、γ２は０以上１以下の係数であり、係数γ２’は係数γ２に対してγ２’＝２．０－γ２の関係にある。加算量算出部４ａと同様に、減算量算出部５ａは、積分時間Ｔｉのα倍の値をＴｆとすればよい（Ｔｆ＝αＴｉ、所定値αは例えば０．１～２．０）。また、減算量算出部５ａは、パラメータＴｆのβ倍の値をＫｘとすればよい（Ｋｘ＝βＴｆ、所定値βは例えば２．７５）。これにより、操作量ＭＶのフィードフォワード分の最大変更量が、操作量減算値ＦＦ＿Ｍに概ね一致するようになる。ＦＦ減算値取得部３が操作量減算値ＦＦ＿Ｍを取得したときから特定の時間ＴＨ２が経過するまでの操作量減算量ＭＶ＿Ｍの初期値はゼロである。

【0046】

なお、本実施例では、式（６）のＫｘ，Ｔｆ，ＦＦ＿Ｍがフィードバック制御のみの場合の操作量ＭＶの下降量を目安にして予め適正化されていることを前提とする。また、本実施例では、操作量減算値ＦＦ＿Ｍが外部から入力された時点から操作量減算量ＭＶ＿Ｍの算出・出力を開始すべき時点までの時間ＴＨ２が予め適切に調整されている（すなわち、想定される外乱印加に対して操作量減算量ＭＶ＿Ｍの出力開始タイミングが適切に調整されている）ことを前提として説明する。

【0047】

操作量変更部６は、操作量算出部１で算出された操作量ＭＶに、加算量算出部４ａによって算出された操作量加算量ＭＶ＿Ｐを加算し、さらに減算量算出部５ａによって算出された操作量減算量ＭＶ＿Ｍを減算した結果を操作量ＭＶ＿Ｆとして算出する（図４ステップＳ１０７）。操作量ＭＶ＿Ｆの算出式は、式（４）と同じである。

【0048】

リミット処理部７は、操作量変更部６によって算出された操作量ＭＶ＿Ｆを所定の操作量下限値ＯＬ以上の値に制限する下限リミット処理と、操作量ＭＶ＿Ｆを所定の操作量上限値ＯＨ以下の値に制限する上限リミット処理とを行なう（図４ステップＳ１０８）。
ＩＦ ＭＶ＿Ｆ＜ＯＬ ＴＨＥＮ ＭＶ＿Ｆ’＝ＯＬ ・・・（７）
ＩＦ ＭＶ＿Ｆ＞ＯＨ ＴＨＥＮ ＭＶ＿Ｆ’＝ＯＨ ・・・（８）
つまり、リミット処理部７は、ＭＶ＿Ｆが操作量下限値ＯＬより小さい場合、操作量ＭＶ＿Ｆ’＝ＯＬとし、操作量ＭＶ＿Ｆが操作量上限値ＯＨより大きい場合、操作量ＭＶ＿Ｆ’＝ＯＨとする。

【0049】

操作量出力部８は、リミット処理部７でリミット処理された操作量ＭＶ＿Ｆ’を制御対象に出力する（図４ステップＳ１０９）。操作量ＭＶ＿Ｆ’の出力先は、ヒータやバルブなどの操作部（不図示）である。ヒータの場合には、操作量ＭＶ＿Ｆ’の実際の出力先は、ヒータに電力を供給する電力調整器（不図示）となる。

【0050】

制御装置は、図４のステップ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４ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、制御周期毎に実行する。

【0051】

なお、前述のとおり、操作量加算量ＭＶ＿Ｐは操作量加算値ＦＦ＿Ｐに近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する値であり、操作量減算量ＭＶ＿Ｍは操作量減算値ＦＦ＿Ｍに近づいた後にゼロ値へと徐々に収束する値である。したがって、ＦＦ加算値取得部２がゼロ値と異なる操作量加算値ＦＦ＿Ｐを取得したときから特定の時間ＴＨ１以上が経過した後は常にステップＳ１０３において判定ＹＥＳとなり、加算量算出部４ａは操作量加算量ＭＶ＿Ｐの算出を繰り返し実行する。操作量加算量ＭＶ＿Ｐは最終的にゼロ値に収束するので、加算量算出部４ａは操作量加算量ＭＶ＿Ｐがゼロ値になった時点で算出を停止しても構わない。

【0052】

同様に、ＦＦ減算値取得部３がゼロ値と異なる操作量減算値ＦＦ＿Ｍを取得したときから特定の時間ＴＨ２以上が経過した後は常にステップＳ１０５において判定ＹＥＳとなり、減算量算出部５ａは操作量減算量ＭＶ＿Ｍの算出を繰り返し実行する。操作量減算量ＭＶ＿Ｍは最終的にゼロ値に収束するので、減算量算出部５ａは操作量減算量ＭＶ＿Ｍがゼロ値になった時点で算出を停止しても構わない。

【0053】

次に、本実施例の判断部９～１２と判断結果提示部１３と更新部１４～１７の動作を図５を参照して説明する。
判断部９は、外乱印加に対する操作量加算量ＭＶ＿Ｐの算出・出力の結果として、操作量加算量ＭＶ＿Ｐの上昇ピーク（極大）が制御量ＰＶの下降ピーク（極小）よりも後に出現した場合（図５ステップＳ２００においてＹＥＳ）、操作量加算量ＭＶ＿Ｐのピーク（すなわちフィードフォワードピーク）のタイミングが遅いと判断する（図５ステップＳ２０１）。

【0054】

判断部１０は、外乱印加に対する操作量加算量ＭＶ＿Ｐの算出・出力の結果として、操作量加算量ＭＶ＿Ｐの上昇ピーク（極大）が制御量ＰＶの下降開始時点よりも前に出現した場合（図５ステップＳ２０２においてＹＥＳ）、操作量加算量ＭＶ＿Ｐのピーク（すなわちフィードフォワードピーク）のタイミングが早いと判断する（図５ステップＳ２０３）。ここで、制御量ＰＶの下降開始時点とは、制御量ＰＶが所定の下降開始閾値以下となった時点のことを言う。

【0055】

外乱印加に対する操作量加算量ＭＶ＿Ｐの算出・出力の結果として、操作量加算量ＭＶ＿Ｐの上昇ピーク（極大）が、制御量ＰＶの下降開始時点以降、かつ制御量ＰＶの下降ピーク（極小）以前に出現した場合、判断部９が、操作量加算量ＭＶ＿Ｐのピークのタイミングが遅いと判断せず、判断部１０が、操作量加算量ＭＶ＿Ｐのピークのタイミングが早いと判断しないので、操作量加算量ＭＶ＿Ｐのピークのタイミングが適切という判断結果となる。

【0056】

判断部１１は、外乱印加に対する操作量減算量ＭＶ＿Ｍの算出・出力の結果として、操作量減算量ＭＶ＿Ｍの下降ピーク（極小）が制御量ＰＶの上昇ピーク（極大）よりも後に出現した場合（図５ステップＳ２０４においてＹＥＳ）、操作量減算量ＭＶ＿Ｍのピーク（すなわちフィードフォワードピーク）のタイミングが遅いと判断する（図５ステップＳ２０５）。

【0057】

判断部１２は、外乱印加に対する操作量減算量ＭＶ＿Ｍの算出・出力の結果として、操作量減算量ＭＶ＿Ｍの下降ピーク（極小）が制御量ＰＶの上昇開始時点よりも前に出現した場合（図５ステップＳ２０６においてＹＥＳ）、操作量減算量ＭＶ＿Ｍのピーク（すなわちフィードフォワードピーク）のタイミングが早いと判断する（図５ステップＳ２０７）。ここで、制御量ＰＶの上昇開始時点とは、制御量ＰＶが所定の上昇開始閾値以上となった時点のことを言う。

【0058】

外乱印加に対する操作量減算量ＭＶ＿Ｍの算出・出力の結果として、操作量減算量ＭＶ＿Ｍの下降ピーク（極小）が、制御量ＰＶの上昇開始時点以降、かつ制御量ＰＶの上昇ピーク（極大）以前に出現した場合、判断部１１が、操作量減算量ＭＶ＿Ｍのピークのタイミングが遅いと判断せず、判断部１２が、操作量減算量ＭＶ＿Ｍのピークのタイミングが早いと判断しないので、操作量減算量ＭＶ＿Ｍのピークのタイミングが適切という判断結果となる。

【0059】

判断結果提示部１３は、オペレータに対して判断部９～１２の判断結果を提示する（図５ステップＳ２０８）。提示方法としては、例えば判断部９～１２の判断結果を示す情報をオペレータに対して表示する方法などがある。したがって、判断結果の提示に基づいて、オペレータは、操作量加算量ＭＶ＿Ｐのピークのタイミングを決定するパラメータ（ピーク係数γ１，γ１’）、または操作量減算量ＭＶ＿Ｍのピークのタイミングを決定するパラメータ（ピーク係数γ２，γ２’）をマニュアル調整することができる。

【0060】

また、以下のようにパラメータをマニュアル調整ではなく、自動で更新してもよい。具体的には、更新部１４は、判断部９で操作量加算量ＭＶ＿Ｐのピークのタイミングが遅いと判断された場合（図５ステップＳ２０９においてＹＥＳ）、操作量加算量ＭＶ＿Ｐのピークのタイミングを決定するパラメータ（ピーク係数γ１，γ１’）を、ピークのタイミングが早くなる側に更新する（図５ステップＳ２１０）。同様に、更新部１６は、判断部１１で操作量減算量ＭＶ＿Ｍのピークのタイミングが遅いと判断された場合（ステップＳ２０９においてＹＥＳ）、操作量減算量ＭＶ＿Ｍのピークのタイミングを決定するパラメータ（ピーク係数γ２，γ２’）を、ピークのタイミングが早くなる側に更新する（ステップＳ２１０）。

【0061】

一方、更新部１５は、判断部１０で操作量加算量ＭＶ＿Ｐのピークのタイミングが早いと判断された場合（図５ステップＳ２１１においてＹＥＳ）、操作量加算量ＭＶ＿Ｐのピークのタイミングを決定するパラメータ（ピーク係数γ１，γ１’）を、ピークのタイミングが遅くなる側に更新する（図５ステップＳ２１２）。同様に、更新部１７は、判断部１２で操作量減算量ＭＶ＿Ｍのピークのタイミングが早いと判断された場合（ステップＳ２１１においてＹＥＳ）、操作量減算量ＭＶ＿Ｍのピークのタイミングを決定するパラメータ（ピーク係数γ２，γ２’）を、ピークのタイミングが遅くなる側に更新する（ステップＳ２１２）。

【0062】

更新部１４，１５は、操作量加算値ＦＦ＿Ｐの取得から特定の時間ＴＨ１が経過した時として記録された時刻（加算量算出部４ａの算出開始時刻）から、式（５）による操作量加算量ＭＶ＿Ｐの算出を開始したと仮定して再計算したときに求まる操作量加算量ＭＶ＿Ｐの上昇ピーク（極大）の出現時刻が、判断部１０によって検出された制御量ＰＶの下降開始時刻と判断部９によって検出された制御量ＰＶの下降ピーク（極小）の出現時刻との中間の時点になるように、ピーク係数γ１，γ１’を更新すればよい。

【0063】

同様に、更新部１６，１７は、操作量減算値ＦＦ＿Ｍの取得から特定の時間ＴＨ２が経過した時として記録された時刻（減算量算出部５ａの算出開始時刻）から、式（６）による操作量減算量ＭＶ＿Ｍの算出を開始したと仮定して再計算したときに求まる操作量減算量ＭＶ＿Ｍの下降ピーク（極小）の出現時刻が、判断部１２によって検出された制御量ＰＶの上昇開始時刻と判断部１１によって検出された制御量ＰＶの上昇ピーク（極大）の出現時刻との中間の時点になるように、ピーク係数γ２，γ２’を更新すればよい。

【0064】

判断部９～１２と判断結果提示部１３と更新部１４～１７とは、以上のステップＳ２００～Ｓ２１２の処理を、ＦＦ加算値取得部２によって操作量加算値ＦＦ＿Ｐが取得され、加算量算出部４ａによって操作量加算量ＭＶ＿Ｐが算出・出力された場合、またはＦＦ減算値取得部３によって操作量減算値ＦＦ＿Ｍが取得され、減算量算出部５ａによって操作量減算量ＭＶ＿Ｍが算出・出力された場合に実施する。

【0065】

図６は、本実施例の適用対象となる外乱応答の例を示す図であり、フィードフォワード制御を実行せずにフィードバック制御のみで温度制御した場合の制御量ＰＶと操作量ＭＶの変化の例を示す図である。図６の例は、設定値ＳＰ＝制御量ＰＶ＝３００℃で整定している状態で降温外乱が発生した場合を示している。降温外乱により制御量ＰＶ（温度）は２６０℃まで下降している。

【0066】

図７は本実施例においてＦＦ＿Ｐ＝７％，Ｋｘ＝９６２．５，Ｔｆ＝３５０．０秒として温度制御した場合の制御量ＰＶと操作量ＭＶの変化の例を示す図、図８はこの場合の操作量加算量ＭＶ＿Ｐの変化を示す図である（操作量減算量ＭＶ＿Ｍは０％で固定）。ピーク係数はγ１＝γ１’＝１．０としている。

【0067】

この図７、図８の例では、操作量加算量ＭＶ＿Ｐの上昇ピーク（極大）が４５０秒の時点であり、制御量ＰＶの下降ピーク（極小）が２５８秒の時点である。したがって、判断部９は、操作量加算量ＭＶ＿Ｐのピークのタイミングが遅いと判断する。この場合、制御量ＰＶの下降開始が１４０秒の時点なので、更新部１４は、操作量加算量ＭＶ＿Ｐの上昇ピーク（極大）の出現時刻が、制御量ＰＶの下降開始時刻（１４０秒）と制御量ＰＶの下降ピーク（極小）の出現時刻（２５８秒）との中間の時点になるように、ピーク係数をγ１＝０．０８，γ１’＝１．９２に更新する。

【0068】

図９は本実施例においてＦＦ＿Ｐ＝７％，Ｋｘ＝９６２．５，Ｔｆ＝３５０．０秒として温度制御した場合の制御量ＰＶと操作量ＭＶの変化の例を示す図、図１０はこの場合の操作量加算量ＭＶ＿Ｐの変化を示す図である（操作量減算量ＭＶ＿Ｍは０％で固定）。ピーク係数はγ１＝０．０，γ１’＝２．０としている。

【0069】

この図９、図１０の例では、操作量加算量ＭＶ＿Ｐの上昇ピーク（極大）が１００秒の時点であり、制御量ＰＶの下降開始（２９９℃以下）が１４０秒の時点である。したがって、判断部１０は、操作量加算量ＭＶ＿Ｐのピークのタイミングが早いと判断する。この場合、制御量ＰＶの下降ピーク（極小）が２９８秒の時点なので、更新部１５は、操作量加算量ＭＶ＿Ｐの上昇ピーク（極大）の出現時刻が、制御量ＰＶの下降開始時刻（１４０秒）制御量ＰＶの下降ピーク（極小）の出現時刻（２９８秒）との中間の時点になるように、ピーク係数をγ１＝０．１２，γ１’＝０．８８に更新する。

【0070】

図１１は本実施例においてＦＦ＿Ｐ＝７％，Ｋｘ＝９６２．５，Ｔｆ＝３５０．０秒として温度制御した場合の制御量ＰＶと操作量ＭＶの変化の例を示す図、図１２はこの場合の操作量加算量ＭＶ＿Ｐの変化を示す図である（操作量減算量ＭＶ＿Ｍは０％で固定）。ピーク係数はγ１＝０．０８，γ１’＝１．９２としている。

【0071】

この図１１、図１２の例では、操作量加算量ＭＶ＿Ｐの上昇ピーク（極大）が、制御量ＰＶの下降開始時点以降、かつ制御量ＰＶの下降ピーク（極小）以前に出現している。したがって、判断部９は、操作量加算量ＭＶ＿Ｐのピークのタイミングが遅いと判断せず、判断部１０は、操作量加算量ＭＶ＿Ｐのピークのタイミングが早いと判断しないことになる。すなわち、操作量加算量ＭＶ＿Ｐのピークのタイミングが適切という判断結果となり、フィードフォワード制御の効果が得られていることが分かる。

【0072】

図１３は、判断結果提示部１３による表示例を示す図である。この図１３の例は、図９，図１０の例に対応する表示例である。ただし、この図１３の例では、判断結果提示部１３は、画面１１０に、フィードフォワードピークのタイミングの検出結果と判断部１０の判断結果に加えて、更新部１５による更新結果を併せて表示している。

【0073】

本実施例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。このコンピュータの構成例を図１４に示す。コンピュータは、ＣＰＵ３００と、記憶装置３０１と、インターフェース装置（以下、Ｉ／Ｆと略する）３０２とを備えている。Ｉ／Ｆ３０２には、例えば温度センサや電力調整器が接続される。このようなコンピュータにおいて、本実施例の制御方法を実現させるためのプログラムは記憶装置３０１に格納される。ＣＰＵ３００は、記憶装置３０１に格納されたプログラムに従って本実施例で説明した処理を実行する。

【産業上の利用可能性】

【0074】

本発明は、制御装置に適用することができる。

【符号の説明】

【0075】

１…操作量算出部、２…ＦＦ加算値取得部、３…ＦＦ減算値取得部、４ａ…加算量算出部、５ａ…減算量算出部、６…操作量変更部、７…リミット処理部、８…操作量出力部、９～１２…判断部、１３…判断結果提示部、１４～１７…更新部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】