[發明專利]調節器、控制方法以及控制程序

在審

• 申請號: 201380061335.8
• 申請日: 2013-11-11
• 公開（公告）號: CN104813244A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 石見太郎;堤由美
• 申請（專利權）人: 歐姆龍株式會社
• 主分類號: G05B13/02
• 分類號: G05B13/02;G05B11/36;G05D23/19;G05D23/22;G05D23/24
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;黃綸偉

技術領域

本發明涉及具有自動調諧功能的調節器、該調節器的控制方法以及實現該調節器的控制程序。

背景技術

當前，以PID控制系統為首的反饋控制系統被利用于溫度控制、速度控制、位置控制這樣的各種用途。在這樣的反饋控制系統中，為了提高對目標值的變更的響應性和對外部干擾的收斂性，根據控制對象使比例增益、積分時間、微分時間這樣的控制參數最優化是重要的。

然而，不具有反饋控制系統的知識的用戶難以對控制參數進行最優化。因此，對這樣的控制參數自動進行最優化的自動調諧功能被開發和實用化。作為這樣的自動調諧功能的代表例，已知有步驟響應法、極限靈敏度法(參照非專利文獻1)、極限循環法(參照專利文獻1和專利文獻2)等。

具體而言，日本特開平05-289704號公報(專利文獻1)公開了具有加熱和冷卻2種PID運算功能的加熱冷卻調節計。該加熱冷卻調節計具有加熱和冷卻自動調諧功能。日本特開2004-227062號公報(專利文獻2)公開了如下的加熱冷卻控制技術，即適當切換向加熱執行器輸出操作量的加熱模式和向冷卻執行器輸出操作量的冷卻模式，來進行溫度控制。該加熱冷卻控制技術中包含使操作量振幅產生一定的極限循環而對控制參數進行調整的極限循環自動調諧方法。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平05-289704號公報

專利文獻2:日本特開2004-227062號公報

非專利文獻

非專利文獻1:J.G.Ziegler?and?N.B.Nichols,Optimum?Settings?for?Automatic?Controllers,TRANSACTIONS?OF?THE?A.S.M.E.,November,1942

發明內容

發明要解決的問題

在反饋控制系統中包含非線性要素的情況下，即，在操作量與控制對象中產生的控制量之間的非線性較強的情況下，在自動調諧功能中，有時無法對控制參數進行最優化。專利文獻1中記載的加熱冷卻調節計采用如下結構：針對具有非線性的靜特性的控制對象，在冷卻自動調諧時，使用限制率對操作量的各個級別進行限制。然而，并未公開應該將該限制率決定為什么樣的值，不得不根據控制對象來按照經驗或試錯地決定。此外，專利文獻2中記載的加熱冷卻控制裝置采用如下結構：產生第1極限循環和第2極限循環，根據其控制響應來計算控制參數。然而，該專利文獻2所記載的結構中，假定加熱側的加熱能力和冷卻側的冷卻能力中存在差別的情況，加熱能力和/或冷卻能力各自無法應對具有非線性的情況。

本發明正是為了解決這樣的課題而完成的，其目的在于，提供針對非線性較強的控制對象也能夠適當地進行自動調諧的調節器、該調節器中的控制方法以及實現該調節器的控制程序。

本發明的另一目的在于，提高具有用戶友好的自動調諧功能的調節器、該調節器中的控制方法以及實現該調節器的控制程序。

用于解決問題的手段

本發明的一個方面的具有自動調諧功能的調節器包含：操作量決定單元，其根據預先設定的參數，選擇性地決定第1操作量或第2操作量，使得從控制對象取得的觀測量與目標值一致，其中，該第1操作量用于使控制對象的控制量產生第1變化，該第2操作量用于使控制量產生與第1變化相反的第2變化；以及調諧單元，其根據觀測量交替輸出第1操作量和第2操作量，根據通過該交替輸出而取得的響應特性來決定參數。調諧單元在第1操作量和第2操作量的交替輸出中，在每次切換輸出時依次變更第1操作量的大小，并且根據在判斷為控制量相對于第1操作量的第1變化具有線性時所取得的響應特性來決定參數。

優選的是，調諧單元根據通過緊前的交替輸出而取得的響應特性，來決定新的交替輸出中的第1操作量的大小。

并且，優選的是，調諧單元根據在緊前的交替輸出中輸出第1操作量的期間的長度和輸出第2操作量的期間的長度，校正該緊前的交替輸出中的第1操作量的大小，由此決定新的交替輸出中的第1操作量的大小。

優選的是，調諧單元按照依次變更的第1操作量的大小，評價與對應于第1操作量的控制量的變化速度之間的關系，由此判斷控制量相對于第1操作量的第1變化是否具有線性。

優選的是，即使沒有判斷為控制量相對于第1操作量的第1變化具有線性，當第1操作量和第2操作量的交替輸出被執行了預定的次數時，調諧單元也根據在最終的交替輸出中取得的響應特性來決定參數。