專利名稱：目標(biāo)值加工裝置、溫度調(diào)節(jié)器、控制過程執(zhí)行系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用表示控制過程的控制目標(biāo)值的目標(biāo)值信號(hào)，通過調(diào)節(jié)器實(shí)施控制過程的技術(shù)。
背景技術(shù)：
作為調(diào)節(jié)器的一種，有安裝于加熱系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)器。溫度調(diào)節(jié)器測(cè)定加熱系統(tǒng)的加熱溫度，控制加熱系統(tǒng)的運(yùn)作，以便該測(cè)定溫度成為預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)值。
從前，在提高溫度調(diào)節(jié)器的控制精度的情況下，對(duì)在溫度調(diào)節(jié)器中整形了輸入到溫度調(diào)節(jié)器中的目標(biāo)值的基礎(chǔ)上，執(zhí)行控制過程(參照專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1為專利公報(bào)第2861276號(hào)。
就現(xiàn)有的調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)來說，為了使控制精度提高，需要改造調(diào)節(jié)器的裝置結(jié)構(gòu)(包括軟件結(jié)構(gòu))，從前的裝置結(jié)構(gòu)不可能使控制精度提高。
還有，即使加以改良，在控制管理對(duì)象(溫度維持系統(tǒng)等)產(chǎn)生復(fù)雜干擾的情況下，不僅每種調(diào)節(jié)器都需要適應(yīng)其設(shè)置環(huán)境的改良，在該改良工作方面也需要熟練技術(shù)。例如，即使是同一種類的溫度調(diào)節(jié)器也有多種各樣的機(jī)種、功能，為了高精度地實(shí)施適應(yīng)了這些機(jī)種、功能的裝置構(gòu)成的改良，需要非常高的熟練技術(shù)。
還有，即使完成了上述改良，該改良也只不過是個(gè)別適用于其設(shè)置環(huán)境的改良。因此，即使改良后的調(diào)節(jié)器發(fā)生故障，也不可能把發(fā)生故障的裝置迅速地?fù)Q成相同功能的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述狀況而成的，其目的在于使調(diào)節(jié)器以現(xiàn)有的裝置結(jié)構(gòu)就能夠提高控制精度。
在本發(fā)明中，為了達(dá)成上述目的，其構(gòu)成如下。
本發(fā)明的目標(biāo)值加工裝置具備輸入部，其輸入表示控制過程的目標(biāo)值的目標(biāo)值信號(hào)；目標(biāo)值整形器，其將輸入到上述輸入部中的上述目標(biāo)值信號(hào)整形為適于執(zhí)行上述控制過程的調(diào)節(jié)器的控制處理的信號(hào)形狀；輸出部，其將由上述目標(biāo)值整形器整形的整形目標(biāo)值信號(hào)輸出到上述調(diào)節(jié)器中。
在這里，目標(biāo)值信號(hào)的輸入，不需要經(jīng)常輸入，根據(jù)需要輸入即可，或者，通過輸入設(shè)定保持目標(biāo)值信號(hào)也可以。
而且，所謂適于控制過程的信號(hào)形狀，是適于進(jìn)行希望的控制的信號(hào)形狀，例如是適于抑制過沖和下沖的控制、響應(yīng)快速的控制、抑制擺動(dòng)的控制、抑制多通道間的偏差的控制等的希望的控制的信號(hào)形狀。
整形目標(biāo)值信號(hào)，可以是預(yù)先整形存儲(chǔ)的目標(biāo)值信號(hào)，或者，也可以是以加工用的信號(hào)加工目標(biāo)值信號(hào)、例如把加工用的信號(hào)與目標(biāo)值信號(hào)相加、相減或相乘這樣的目標(biāo)值信號(hào)，或者，也可以是轉(zhuǎn)換目標(biāo)值信號(hào)和預(yù)先整形存儲(chǔ)的目標(biāo)值信號(hào)而得到的目標(biāo)值信號(hào)，還有，也可以是使用模型等而生成的這樣的目標(biāo)值信號(hào)。
調(diào)節(jié)器可以是執(zhí)行多通道的控制、即所謂的多通道的調(diào)節(jié)器，或者，也可以是進(jìn)行僅單通道的控制的一個(gè)或多個(gè)調(diào)節(jié)器。
就是說，目標(biāo)值加工裝置，僅對(duì)一個(gè)通道的目標(biāo)值信號(hào)進(jìn)行整形也可以，對(duì)多個(gè)通道的目標(biāo)值信號(hào)進(jìn)行整形也行。
根據(jù)本發(fā)明，在調(diào)節(jié)器的前級(jí)，借助于目標(biāo)值加工裝置，把目標(biāo)值信號(hào)整形為適于控制處理的信號(hào)形狀以后，作為整形目標(biāo)值信號(hào)而提供給上述調(diào)節(jié)器，因而對(duì)調(diào)節(jié)器沒有加以任何改良，現(xiàn)有的調(diào)節(jié)器原樣就能提高控制精度。
在一實(shí)施形式中，還具備將該目標(biāo)值加工裝置裝卸自如地連接于上述調(diào)節(jié)器的連接器、或者可通信地連接該目標(biāo)值加工裝置和上述調(diào)節(jié)器的通信裝置。
在這里，連接器不限于連接器(connector)，也可以是電纜等。
而且，所謂通信裝置，例如是分別在目標(biāo)值加工裝置和調(diào)節(jié)器上設(shè)置的無線通信部等。
根據(jù)該實(shí)施形式，可以使該目標(biāo)值加工裝置和調(diào)節(jié)器一體化，或者能夠無線通信，從而提高方便性。
這種情況下，優(yōu)選上述輸出部具有隨著通過上述連接器進(jìn)行的該目標(biāo)值加工裝置和上述調(diào)節(jié)器的裝卸操作，裝卸自如地電連接于上述調(diào)節(jié)器的目標(biāo)值輸入部的構(gòu)造，這樣，輸出部的連接也就變得容易，進(jìn)一步提高方便性。
在優(yōu)選實(shí)施形式中，還具有預(yù)先存儲(chǔ)上述目標(biāo)值的整形圖案的存儲(chǔ)器，上述目標(biāo)值整形器根據(jù)存儲(chǔ)在上述存儲(chǔ)器中的上述整形圖案，對(duì)輸入到上述輸入部中的上述目標(biāo)值信號(hào)進(jìn)行整形。
在這里，所謂整形圖案，是對(duì)目標(biāo)值信號(hào)進(jìn)行整形用的圖案，例如可以是時(shí)間上變化的波形圖案、表示時(shí)間和目標(biāo)值(或者校正目標(biāo)值用的校正值)的關(guān)系的表等的數(shù)據(jù)。
根據(jù)該實(shí)施形式，基于存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中的同一整形圖案，就能夠精度高地反復(fù)執(zhí)行目標(biāo)值信號(hào)的整形操作。
在一實(shí)施形式中，上述目標(biāo)值整形器對(duì)輸入到上述輸入部中的上述目標(biāo)值信號(hào)進(jìn)行整形，使得由上述調(diào)節(jié)器控制的控制對(duì)象的觀測(cè)量迅速達(dá)到上述目標(biāo)值。
在這里，所謂觀測(cè)量，就是在對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制的調(diào)節(jié)器中，從上述控制對(duì)象反饋的反饋量，是在從檢測(cè)出控制對(duì)象的物理狀態(tài)的傳感器控制檢出信號(hào)、例如控制對(duì)象的溫度的情況下，來自檢測(cè)出控制對(duì)象的溫度的溫度傳感器的檢出信號(hào)等。
而且，所謂迅速，就是與不整形目標(biāo)值信號(hào)的情況相比，觀測(cè)量達(dá)到目標(biāo)值的速度快。
根據(jù)該實(shí)施形式，以現(xiàn)有的調(diào)節(jié)器原樣就能進(jìn)行響應(yīng)快速的控制。
在其他的實(shí)施形式中，在上述觀測(cè)量過沖或下沖的期間，對(duì)上述目標(biāo)值信號(hào)進(jìn)行整形，使得上述過沖或下沖產(chǎn)生的觀測(cè)量的峰值成為上述目標(biāo)值。
根據(jù)該實(shí)施形式，在未整形目標(biāo)值信號(hào)的情況下，過沖和下沖產(chǎn)生時(shí)，以該目標(biāo)值加工裝置整形目標(biāo)值信號(hào)，因而現(xiàn)有的調(diào)節(jié)器原樣能夠進(jìn)行抑制過沖和下沖的控制。
在一實(shí)施形式中，上述目標(biāo)值整形器預(yù)先取入在將未整形目標(biāo)值信號(hào)供給到上述調(diào)節(jié)器的狀態(tài)下由該調(diào)節(jié)器控制的控制對(duì)象的觀測(cè)量，以所取入的觀測(cè)量迅速達(dá)到上述目標(biāo)值的形式作成上述目標(biāo)值的整形圖案并存儲(chǔ)到上述存儲(chǔ)器中，而且，該目標(biāo)值整形器在目標(biāo)值整形控制時(shí)，從上述存儲(chǔ)器讀出整形圖案而進(jìn)行上述目標(biāo)值信號(hào)的整形。
根據(jù)該實(shí)施形式，以現(xiàn)有的調(diào)節(jié)器原樣能進(jìn)行響應(yīng)快速的控制。
還有，作為其他的實(shí)施形式，不是以該目標(biāo)值加工裝置作成整形圖案，另外以使觀測(cè)量迅速達(dá)到目標(biāo)值的形式預(yù)先作成目標(biāo)值的上述整形圖案，存儲(chǔ)到該目標(biāo)值加工裝置的存儲(chǔ)器中也可以。
在其他的實(shí)施形式中，上述目標(biāo)值整形器預(yù)先取入施加了擾動(dòng)時(shí)的上述觀測(cè)量，以從所取入的觀測(cè)量迅速消滅由擾動(dòng)造成的影響的形式作成上述目標(biāo)值的整形圖案并存儲(chǔ)到上述存儲(chǔ)器中。
根據(jù)該實(shí)施形式，以現(xiàn)有的調(diào)節(jié)器原樣就能進(jìn)行改善擾動(dòng)響應(yīng)的控制。
在優(yōu)選實(shí)施形式中，上述調(diào)節(jié)器具有限制控制過程操作量而向控制對(duì)象輸出的限制器，上述目標(biāo)值整形器取入輸入到上述限制器中的控制過程操作量與從該限制器輸出的控制過程操作量的差分輸出，以迅速消滅所取入的差分輸出的形式對(duì)上述目標(biāo)值信號(hào)進(jìn)行整形。
在這里，所謂迅速，就是與未整形目標(biāo)值信號(hào)的情況相比要快。
根據(jù)該實(shí)施形式，因?yàn)橐韵刂七^程操作量的飽和量的形式整形目標(biāo)值信號(hào)，所以以現(xiàn)有的調(diào)節(jié)器原樣就能進(jìn)行重置結(jié)束對(duì)策。
在優(yōu)選實(shí)施形式中，包括波形產(chǎn)生器，其基于所設(shè)定的參數(shù)產(chǎn)生波形；加工器，其基于由該波形產(chǎn)生器產(chǎn)生的波形加工上述目標(biāo)值信號(hào)，作為上述整形目標(biāo)值信號(hào)而輸出。
在這里，所謂參數(shù)，就是由波形產(chǎn)生器產(chǎn)生波形用的數(shù)據(jù)，例如是表示時(shí)間和目標(biāo)值的關(guān)系的數(shù)據(jù)、規(guī)定ARX模型等的模型的參數(shù)、目標(biāo)值的變化幅度等的數(shù)據(jù)。
該參數(shù)是預(yù)先確定的，以便能得到希望的整形目標(biāo)值信號(hào)，所謂該希望的整形目標(biāo)值信號(hào)，例如是適合于抑制了過沖和下沖的控制、響應(yīng)快速的控制、抑制了擺動(dòng)的控制，抑制多個(gè)通道間的偏差的控制等的希望的控制的整形目標(biāo)值信號(hào)。因?yàn)轭A(yù)先確定該參數(shù)，所以優(yōu)選計(jì)測(cè)在預(yù)先把未整形目標(biāo)值信號(hào)供給調(diào)節(jié)器的狀態(tài)下由該調(diào)節(jié)器控制的控制對(duì)象的觀測(cè)量。
參數(shù)的設(shè)定，例如也可以從個(gè)人計(jì)算機(jī)和PLC(可編程邏輯控制器)等通過通信來設(shè)定，也可以是工作人員直接設(shè)定輸入。
波形產(chǎn)生器是依照所設(shè)定的參數(shù)產(chǎn)生波形的，依照參數(shù)，例如生成時(shí)間上變化的目標(biāo)值的波形，或者用ARX模型等的模型生成波形，或者生成在預(yù)先設(shè)定的規(guī)定期間內(nèi)以所設(shè)定的幅度變化這樣的波形也行。
在該波形產(chǎn)生器中，輸入規(guī)定波形產(chǎn)生的定時(shí)的定時(shí)信號(hào)也可以，或者提供來自控制對(duì)象的觀測(cè)量，根據(jù)該觀測(cè)量的變化，規(guī)定波形產(chǎn)生的定時(shí)也可以。
所謂加工，就是按照來自波形產(chǎn)生器的波形而整形加工目標(biāo)值信號(hào)，例如運(yùn)算處理目標(biāo)值信號(hào)和來自波形產(chǎn)生器的波形，例如進(jìn)行加法、減法、或乘法計(jì)算，或轉(zhuǎn)換選擇目標(biāo)值信號(hào)和來自波形產(chǎn)生器的波形。
根據(jù)該實(shí)施形式，通過設(shè)定預(yù)先確定的參數(shù)，通過來自波形產(chǎn)生器的波形而整形加工目標(biāo)值信號(hào)之后作為整形目標(biāo)值信號(hào)而提供給調(diào)節(jié)器，因此，以現(xiàn)有的調(diào)節(jié)器原樣能夠進(jìn)行例如抑制了過沖和下沖的控制、響應(yīng)快速的控制、抑制擺動(dòng)的控制、抑制多通道間偏差的控制等的希望的控制，提高控制精度。
在其他的實(shí)施形式中，是包括參數(shù)生成器，其預(yù)先取入在將未整形目標(biāo)值信號(hào)供給到上述調(diào)節(jié)器的狀態(tài)下由該調(diào)節(jié)器控制的控制對(duì)象的觀測(cè)量，和在將規(guī)定的目標(biāo)值信號(hào)供給到上述調(diào)節(jié)器的狀態(tài)下由該調(diào)節(jié)器控制的控制對(duì)象的觀測(cè)量，而生成參數(shù)；波形產(chǎn)生器，其基于由該參數(shù)生成器生成的參數(shù)產(chǎn)生波形；加工器，其基于由該波形產(chǎn)生器產(chǎn)生的波形加工上述目標(biāo)值信號(hào)，作為上述整形目標(biāo)值信號(hào)而輸出。
在這里，所謂規(guī)定的目標(biāo)值信號(hào)，就是用于生成參數(shù)的預(yù)先確定的目標(biāo)值信號(hào)，例如是呈階梯狀定量變化的目標(biāo)值信號(hào)，或者呈脈沖狀定量變化的目標(biāo)值信號(hào)等，例如在溫度控制的情況下，例如是呈階梯狀變化1℃的目標(biāo)值信號(hào)等。
通過取入在將規(guī)定的目標(biāo)值信號(hào)供給調(diào)節(jié)器的狀態(tài)下由該調(diào)節(jié)器控制的控制對(duì)象的觀測(cè)量，例如當(dāng)使目標(biāo)值信號(hào)呈階梯狀變化1℃時(shí)，以使該目標(biāo)值信號(hào)變化的時(shí)刻為基準(zhǔn)，就可以求出觀測(cè)量在哪個(gè)時(shí)刻變化幾度。
另一方面，通過預(yù)先取入在將未整形目標(biāo)值信號(hào)供給上述調(diào)節(jié)器的狀態(tài)下由該調(diào)節(jié)器控制的控制對(duì)象的觀測(cè)量，在不整形目標(biāo)值信號(hào)的情況下，就能把握觀測(cè)量哪個(gè)時(shí)刻進(jìn)行哪種程度的不希望的變化，例如，可以求出因擾動(dòng)，觀測(cè)量在哪個(gè)時(shí)刻發(fā)生幾次不希望的變化。
所以，根據(jù)相對(duì)于規(guī)定的目標(biāo)值信號(hào)的觀測(cè)量的變化和未整形目標(biāo)值時(shí)的觀測(cè)量的變化，抑制觀測(cè)量的不希望的變化，即，為了進(jìn)行希望的控制，能求出需要在哪個(gè)時(shí)刻加工哪種程度的目標(biāo)值信號(hào)。因此，能夠生成使得在要求的定時(shí)變化要求量的參數(shù)、例如表示上述的時(shí)間和目標(biāo)值的關(guān)系的數(shù)據(jù)。
參數(shù)生成器，這樣一來，基于在將未整形目標(biāo)值信號(hào)供給調(diào)節(jié)器的狀態(tài)下由該調(diào)節(jié)器控制的控制對(duì)象的觀測(cè)量，和在將規(guī)定的目標(biāo)值信號(hào)供給上述調(diào)節(jié)器的狀態(tài)下由該調(diào)節(jié)器控制的控制對(duì)象的觀測(cè)量，生成加工目標(biāo)值用的參數(shù)。
還有，在將未整形目標(biāo)值信號(hào)供給上述調(diào)節(jié)器的狀態(tài)下由該調(diào)節(jié)器控制的控制對(duì)象的觀測(cè)量，或者在將規(guī)定的目標(biāo)值信號(hào)供給上述調(diào)節(jié)器的狀態(tài)下由該調(diào)節(jié)器控制的控制對(duì)象的觀測(cè)量，不需要一定實(shí)際計(jì)測(cè)，例如，也可以使用模型等推定觀測(cè)量。
按照該實(shí)施形式，以現(xiàn)有的調(diào)節(jié)器原樣就能進(jìn)行希望的控制。
在一實(shí)施形式中，是包括；飽和量預(yù)測(cè)器，其預(yù)測(cè)上述調(diào)節(jié)器的控制過程操作量的飽和量；加工器，其基于由該飽和量預(yù)測(cè)器所預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)飽和量，以消除該預(yù)測(cè)飽和量的形式加工目標(biāo)值信號(hào)，作為上述整形目標(biāo)值信號(hào)而輸出。
優(yōu)選預(yù)測(cè)飽和量經(jīng)過增益可變?cè)O(shè)定可能的反饋元件反饋到加工器中。
按照該實(shí)施形式，調(diào)節(jié)器在進(jìn)行為了重置結(jié)束對(duì)策的處理之前，借助于該目標(biāo)值加工裝置，根據(jù)預(yù)測(cè)飽和量，就能進(jìn)行為了重置結(jié)束對(duì)策的處理。所以，與現(xiàn)有的調(diào)節(jié)器相比，能夠以該目標(biāo)值加工裝置進(jìn)行更加優(yōu)選的重置結(jié)束對(duì)策。
本發(fā)明的溫度調(diào)節(jié)器具有目標(biāo)值輸入部，其輸入從本發(fā)明的目標(biāo)值加工裝置的上述輸出部輸出的上述整形目標(biāo)值信號(hào)。
按照本發(fā)明，以現(xiàn)有的溫度調(diào)節(jié)器原樣能使溫度控制的精度提高。
本發(fā)明的控制過程執(zhí)行系統(tǒng)具備生成表示控制過程的目標(biāo)值的目標(biāo)值信號(hào)的目標(biāo)值供給裝置；對(duì)上述目標(biāo)值供給裝置生成的目標(biāo)值信號(hào)進(jìn)行整形的上述任一項(xiàng)所述的目標(biāo)值加工裝置；基于由上述目標(biāo)值加工裝置整形后的整形目標(biāo)值信號(hào)而執(zhí)行控制過程的調(diào)節(jié)器。
目標(biāo)值供給裝置，或設(shè)定上述的參數(shù)，或產(chǎn)生該參數(shù)，或者向目標(biāo)值加工裝置提供目標(biāo)值加工用的定時(shí)信號(hào)也可以。
按照本發(fā)明，以現(xiàn)有的調(diào)節(jié)器原樣能使控制精度提高。
本發(fā)明的過程控制方法是包括生成表示控制過程的目標(biāo)值的目標(biāo)值信號(hào)的目標(biāo)值供給步驟；把所生成的上述目標(biāo)值信號(hào)整形為適于執(zhí)行上述控制過程時(shí)的控制處理的信號(hào)形狀的目標(biāo)值加工步驟；基于整形后的整形目標(biāo)值信號(hào)而執(zhí)行控制過程的控制過程執(zhí)行步驟。
按照本發(fā)明，執(zhí)行控制過程的調(diào)節(jié)器，以現(xiàn)有的原樣能使控制精度提高。
本發(fā)明的目標(biāo)值加工程序，將表示控制過程的目標(biāo)值的目標(biāo)值信號(hào)整形加工成適于執(zhí)行上述控制過程的調(diào)節(jié)器的控制處理的信號(hào)形狀，其特征是使計(jì)算機(jī)執(zhí)行基于所設(shè)定的參數(shù)產(chǎn)生波形的步驟；基于所產(chǎn)生的波形加工上述目標(biāo)值信號(hào)而輸出到上述調(diào)節(jié)器中的步驟。
按照本發(fā)明，通過計(jì)算機(jī)執(zhí)行該目標(biāo)值加工程序，以現(xiàn)有的調(diào)節(jié)器原樣能使控制精度提高。
本發(fā)明的記錄媒體是記錄了本發(fā)明所述的目標(biāo)值加工程序的計(jì)算機(jī)可讀取的記錄媒體。
在這里，所謂記錄媒體，例如就是軟盤、硬盤、光盤、光磁盤、CD-ROM、磁帶、非易失性存儲(chǔ)卡、ROM等。
就是說，可以把起本發(fā)明的目標(biāo)值加工裝置功能的目標(biāo)值加工程序可以作為所謂軟件包而構(gòu)成。
從記錄媒體讀出本發(fā)明的目標(biāo)值加工程序使其在計(jì)算機(jī)里執(zhí)行，從而以現(xiàn)有的調(diào)節(jié)器原樣就能使控制精度提高。
根據(jù)本發(fā)明，以現(xiàn)有的裝置構(gòu)成原樣、例如通用比較便宜的調(diào)節(jié)器原樣，通過僅添加本發(fā)明的目標(biāo)值加工裝置，就能使控制精度提高，能把改良系統(tǒng)所需的工夫和成本降到最低限度。
針對(duì)調(diào)節(jié)器，完全不需要對(duì)其每個(gè)裝置施行適于其設(shè)置環(huán)境的改進(jìn)。對(duì)調(diào)節(jié)器的改進(jìn)工作雖然需要熟練技術(shù)的情況很多，但是不需要熟練技術(shù)的部分，能進(jìn)一步降低系統(tǒng)改進(jìn)所需的工夫和成本。
即使目標(biāo)值加工裝置出了故障，只要把出故障的目標(biāo)值加工裝置更換為同功能的裝置即可，調(diào)節(jié)器可原樣繼續(xù)使用。故此，能迅速且便宜地實(shí)施從故障中的恢復(fù)。


圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施形式的包括目標(biāo)值加工裝置、溫度調(diào)節(jié)器、目標(biāo)值信號(hào)供給裝置和加熱器的全體結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2是表示經(jīng)過端子板而連接實(shí)施形式的目標(biāo)值加工裝置和溫度調(diào)節(jié)器的狀態(tài)的外觀立體圖。
圖3是表示經(jīng)過端子板而連接實(shí)施形式的目標(biāo)值加工裝置和溫度調(diào)節(jié)器的狀態(tài)的分解立體圖。
圖4是表示實(shí)施形式的目標(biāo)值加工裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖5是目標(biāo)值加工裝置的功能框圖。
圖6是表示模型參數(shù)的一例的視圖。
圖7是表示多通道的結(jié)構(gòu)的視圖。
圖8是表示模型參數(shù)的其他例子的視圖。
圖9是表示模型參數(shù)的其他例子的視圖。
圖10是表示模型參數(shù)的其他例子的視圖。
圖11是用于說明模型參數(shù)的決定手法的視圖。
圖12是其他實(shí)施形式的目標(biāo)值加工裝置的框圖。
圖13是提供了實(shí)施形式的目標(biāo)值加工裝置的目標(biāo)值整形動(dòng)作的說明的視圖。
圖14是用于說明圖13的目標(biāo)值的整形的視圖。
圖15是提供了實(shí)施形式的目標(biāo)值加工裝置的目標(biāo)值整形動(dòng)作的說明的視圖。
圖16是用于說明指令整形控制的視圖。
圖17是其他實(shí)施形式的功能框圖。
圖18是又一其他實(shí)施形式的功能框圖。
圖19是用于說明對(duì)目標(biāo)值加工裝置的設(shè)定方法的視圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照在對(duì)供給到溫度調(diào)節(jié)器的目標(biāo)值進(jìn)行整形的目標(biāo)值加工裝置中實(shí)施了本發(fā)明的實(shí)施形式而說明本發(fā)明。
作為溫度調(diào)節(jié)器，例如，用CVD(Chemical Vapor Deposition化學(xué)氣相沉積)法，在半導(dǎo)體晶片上形成各種功能膜的CVD裝置中，作為例子而可以列舉出將CVD處理中的半導(dǎo)體晶片的溫度加熱到規(guī)定溫度的加熱器溫度控制用的溫度調(diào)節(jié)器。
圖1是記錄包括本實(shí)施形式的目標(biāo)值加工裝置的控制過程執(zhí)行系統(tǒng)的全體結(jié)構(gòu)的框圖，圖2是表示把目標(biāo)值加工裝置連接于溫度調(diào)節(jié)器的狀態(tài)的外觀立體圖，圖3是表示目標(biāo)值加工裝置和溫度調(diào)節(jié)器的連接構(gòu)造的分解立體圖。
在這些圖中，附圖標(biāo)記1是目標(biāo)值加工裝置，2是目標(biāo)值信號(hào)供給裝置，3是溫度調(diào)節(jié)器，4是端子板，5是連接導(dǎo)軌，H是加熱器，W是加熱對(duì)象，10是溫度傳感器(檢出器)。
首先，說明目標(biāo)值加工裝置1、目標(biāo)值信號(hào)供給裝置2和溫度調(diào)節(jié)器3的功能結(jié)構(gòu)。
目標(biāo)值信號(hào)供給裝置2，具備有輸出部2a，具有從輸出部2a輸出目標(biāo)值信號(hào)的功能，該目標(biāo)值信號(hào)表示在溫度調(diào)節(jié)器3中成為控制目標(biāo)值的設(shè)定溫度。
還有，該目標(biāo)值信號(hào)供給裝置2，例如，由個(gè)人計(jì)算機(jī)和PLC(可編程邏輯控制器)等構(gòu)成，根據(jù)需要，除了與溫度調(diào)節(jié)器3的設(shè)定溫度相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)值信號(hào)外，例如，還將目標(biāo)值加工控制用的定時(shí)信號(hào)等輸出到目標(biāo)值加工裝置1。
目標(biāo)值加工裝置1，具備目標(biāo)值整形器6、輸入部1a和輸出部1b，具有如下功能把從輸入部1a輸入的目標(biāo)值信號(hào)，在目標(biāo)值整形器6整形成適于溫度調(diào)節(jié)器3的控制處理的信號(hào)形狀，從輸出部1b作為整形目標(biāo)值信號(hào)而輸出。輸入部1a經(jīng)過連接電纜9電連接到目標(biāo)值信號(hào)供給裝置2的輸出部2a。
溫度調(diào)節(jié)器3，具備目標(biāo)值輸入部3a，具有根據(jù)從目標(biāo)值輸入部3a輸入的整形目標(biāo)值信號(hào)控制加熱器H的加熱溫度的功能。即，溫度調(diào)節(jié)器3，把整形目標(biāo)值信號(hào)作為目標(biāo)值(設(shè)定溫度)而進(jìn)行溫度控制。
加熱對(duì)象W是用加熱器H加熱的加熱對(duì)象(半導(dǎo)體晶片)。溫度傳感器10檢測(cè)出加熱器H的溫度狀態(tài)，更具體而言，檢測(cè)出配設(shè)有加熱器的作為控制對(duì)象的熱處理盤的溫度狀態(tài)，并將檢出結(jié)果(溫度信息)供給到溫度調(diào)節(jié)器3和目標(biāo)值整形器6。
其次，說明目標(biāo)值加工裝置1、目標(biāo)值信號(hào)供給裝置2和溫度調(diào)節(jié)器3的構(gòu)造。
目標(biāo)值加工裝置1具有箱型的外形形狀，其前面設(shè)置有輸入部1a，其背面設(shè)置有輸出部1b。輸入部1a和輸出部1b作成為端子形狀。在目標(biāo)值加工裝置1的內(nèi)部容納有目標(biāo)值整形器6。目標(biāo)值加工裝置1內(nèi)的目標(biāo)值整形器6和目標(biāo)值加工裝置1前面的輸入部1a，經(jīng)由目標(biāo)值加工裝置1的內(nèi)部配線(圖中省略)而電連接起來。同樣，目標(biāo)值整形器6和輸出部1b經(jīng)由目標(biāo)值加工裝置1的內(nèi)部配線(圖中省略)而電連接起來。
溫度調(diào)節(jié)器3具有與目標(biāo)值加工裝置1同樣的箱型的外形形狀。在溫度調(diào)節(jié)器3的背面設(shè)置有作成為端子形狀的目標(biāo)值輸入部3a。溫度調(diào)節(jié)器3內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)器3主體和溫度調(diào)節(jié)器3背面的目標(biāo)值輸入部3a，經(jīng)由溫度調(diào)節(jié)器3的內(nèi)部配線(圖中省略)而電連接起來。
端子板4具有目標(biāo)值加工裝置1用的端子板部4a和溫度調(diào)節(jié)器3用的端子板部4b。這些端子板部4a、4b具有相互的側(cè)面面接觸并裝卸自如地連接在一起的下述的構(gòu)造。
在端子板部4a、4b的側(cè)面分別設(shè)置有側(cè)連接器7a、7b。這些側(cè)連接器7a、7b具有相互裝卸自由地電連接起來的端子構(gòu)造。在端子板部4a、4b的前面設(shè)置臺(tái)座4c、4c。臺(tái)座4c、4c具有裝卸自如地安裝目標(biāo)值加工裝置1的背面部和溫度調(diào)節(jié)器3的背面部的構(gòu)造。在臺(tái)座4c的底部設(shè)置有連接端子8a、8b。連接端子8a、8b具有與目標(biāo)值加工裝置1、溫度調(diào)節(jié)器3連接的電連接用端子的功能。在端子板部4a，連接端子8a和側(cè)連接器7a，借助于端子板部4a的圖中未示出的內(nèi)部配線電連接起來。同樣，在端子板部4b，連接端子8b和側(cè)連接器7b，借助端子板部4b的圖中未示出的內(nèi)部配線電連接起來。
端子板部4a、4b的背面設(shè)置有導(dǎo)軌配合槽8、8。導(dǎo)軌配合槽8分別形成在直到端子板部4a、4b背面的左右兩端處。導(dǎo)軌配合槽8具有與導(dǎo)軌5配合的形狀。端子板部4a、4b，通過將同一連接導(dǎo)軌5插入到導(dǎo)軌配合槽8中，而經(jīng)由連接導(dǎo)軌5互相機(jī)械式連接起來。還有，端子板部4a、4b，以經(jīng)由連接導(dǎo)軌5連接起來的狀態(tài)將相互的側(cè)面面連接起來，使側(cè)連接器7a、7b之間連接，因此，連接端子8a、8b經(jīng)由被連接了的側(cè)連接器7a、7b而互相電連接。這樣一來，由連接在一起的端子板部4a、4b構(gòu)成的端子板4具有目標(biāo)值加工裝置1和溫度調(diào)節(jié)器3的連接器的功能。
還有，不限于側(cè)連接器等的連接器，以通信用的電纜連接也可以，或者，分別設(shè)置可使目標(biāo)值加工裝置1和溫度調(diào)節(jié)器3無線通信的無線通信部也可以。
目標(biāo)值加工裝置1，其背面裝卸自如地安裝在端子板部4a的臺(tái)座4c上。在安裝的狀態(tài)下，目標(biāo)值加工裝置1的輸出部1b與臺(tái)座4c底部的連接端子8a嵌合，由此兩端子1b、8a電連接在一起。同樣，溫度調(diào)節(jié)器3，其背面裝卸自如地安裝在端子板4b的臺(tái)座4c上。在安裝的狀態(tài)下，溫度調(diào)節(jié)器3的目標(biāo)值輸入部3a與臺(tái)座4c底部的連接端子8b嵌合在一起，由此兩端子3a、8b電連接在一起。由于具備這樣的連接構(gòu)造，目標(biāo)值加工裝置1和溫度調(diào)節(jié)器3就經(jīng)由端子板4而機(jī)械地連接在一起，并電連接起來。
接著，參照?qǐng)D4，說明目標(biāo)值加工裝置1和設(shè)于目標(biāo)值加工裝置1的目標(biāo)值整形器6結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)的一個(gè)例子。
在該實(shí)施形式中，目標(biāo)值整形器6具備A/D轉(zhuǎn)換電路20、定時(shí)檢出電路21、定時(shí)器22、第1存儲(chǔ)器23、檢出電路24、計(jì)算電路25、第2存儲(chǔ)器26、輸出轉(zhuǎn)換電路27、D/A轉(zhuǎn)換電路28、解碼電路29、存取控制電路30、第3存儲(chǔ)器31、比較電路32、第1輸出電路33、輸入電路34、判定電路35、第2輸出電路36。
A/D轉(zhuǎn)換電路20把經(jīng)由輸入部1a而從目標(biāo)值信號(hào)供給裝置2輸入的目標(biāo)值信號(hào)(模擬)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，輸出到定時(shí)檢出電路21和第1存儲(chǔ)器23和判定電路35。
定時(shí)檢出電路21，檢測(cè)出輸入目標(biāo)值信號(hào)的定時(shí)(目標(biāo)值響應(yīng)控制開始的定時(shí))。第1存儲(chǔ)器23在從定時(shí)器22將存儲(chǔ)定時(shí)指令供給到第1存儲(chǔ)器23的時(shí)刻，存儲(chǔ)經(jīng)由輸入電路34而由溫度傳感器10供給的加熱器H的加熱溫度檢出信號(hào)和從A/D轉(zhuǎn)換電路20輸出的目標(biāo)值信號(hào)(數(shù)字)。判定電路35，比較在第1存儲(chǔ)器23中存儲(chǔ)的溫度檢出信號(hào)與目標(biāo)值信號(hào)(數(shù)字)，判斷加熱器H的溫度與目標(biāo)值相比是否為異常高/低。判定電路35在判斷結(jié)果表示為“異?！钡那闆r下，產(chǎn)生切斷對(duì)加熱器H通電的異常時(shí)切斷信號(hào)。第2輸出電路36，把異常時(shí)切斷信號(hào)輸出給溫度調(diào)節(jié)器3。接到異常時(shí)切斷信號(hào)的溫度調(diào)節(jié)器3停止對(duì)加熱器H的通電。
檢出電路24根據(jù)存儲(chǔ)在第1存儲(chǔ)器23中的溫度檢出信號(hào)和目標(biāo)值信號(hào)(數(shù)字)，檢測(cè)出溫度檢出信號(hào)的時(shí)序變化的信號(hào)電平變化的發(fā)生周期、發(fā)生定時(shí)，發(fā)生振幅等的信號(hào)變化形式。
計(jì)算電路95，根據(jù)由檢出電路24檢測(cè)出的信號(hào)變化形式，對(duì)目標(biāo)值信號(hào)進(jìn)行整形。
這里，所謂整形目標(biāo)值信號(hào)，是例如作為依照時(shí)序電平變化的信號(hào)圖案(整形圖案)而形成。整形目標(biāo)值信號(hào)經(jīng)由第2存儲(chǔ)器26而存儲(chǔ)到第3存儲(chǔ)器31的一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域。在這里，產(chǎn)生與根據(jù)大小、材質(zhì)等而相互熱容量不同的多個(gè)加熱對(duì)象W分別對(duì)應(yīng)的整形目標(biāo)值信號(hào)，存儲(chǔ)到第3存儲(chǔ)器31的各個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域。可預(yù)先產(chǎn)生整形目標(biāo)值信號(hào)并存儲(chǔ)到第3存儲(chǔ)器31的存儲(chǔ)區(qū)域中。
還有，作為其他的實(shí)施形式，不是存儲(chǔ)整形目標(biāo)值信號(hào)，而可以事先存儲(chǔ)用于把目標(biāo)值信號(hào)加工成整形目標(biāo)值信號(hào)的加工用的信號(hào)，由該加工用的信號(hào)和所輸入的目標(biāo)值信號(hào)加工成整形目標(biāo)值信號(hào)，例如將加工用的信號(hào)和目標(biāo)值信號(hào)相加而作為整形目標(biāo)值信號(hào)輸出。
輸出轉(zhuǎn)換電路27，將存儲(chǔ)到第2存儲(chǔ)器26中的整形目標(biāo)值信號(hào)、和經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換電路20而由目標(biāo)值信號(hào)供給裝置2供給的目標(biāo)值信號(hào)(數(shù)字)轉(zhuǎn)換后輸出。D/A轉(zhuǎn)換電路28，模擬轉(zhuǎn)換從輸出轉(zhuǎn)換電路27輸出的(目標(biāo)值信號(hào)/整形目標(biāo)值信號(hào))并輸出到溫度調(diào)節(jié)器3。
解碼電路29，從由目標(biāo)值信號(hào)供給裝置2等供給的多個(gè)指令信號(hào)之中提取特定任意的整形目標(biāo)值信號(hào)的特定指令。
存取控制電路30進(jìn)行如下控制從第3存儲(chǔ)器31讀出由解碼電路29提取的特定信號(hào)(Load指令)所特定的整形目標(biāo)值信號(hào)，寫入到第2存儲(chǔ)器26。比較電路32對(duì)存儲(chǔ)到第3存儲(chǔ)器31中的各整形目標(biāo)值信號(hào)與預(yù)先設(shè)定的比較值進(jìn)行比較，當(dāng)各整形目標(biāo)值信號(hào)超過比較值時(shí)，判斷該整形目標(biāo)值信號(hào)發(fā)生異常的特性變動(dòng)，產(chǎn)生特性變動(dòng)通知信號(hào)。特性變動(dòng)通知信號(hào)從第1輸出電路33輸出到溫度調(diào)節(jié)器3中。接到特性變動(dòng)通知信號(hào)的溫度調(diào)節(jié)器3發(fā)出表示整形目標(biāo)值信號(hào)產(chǎn)生了異常的特性變動(dòng)的變動(dòng)警報(bào)。變動(dòng)警報(bào)可以是顯示形式，也可以是產(chǎn)生聲音形式。
圖5是表示目標(biāo)值加工裝置1的基本結(jié)構(gòu)的功能框圖。
本實(shí)施形式的目標(biāo)值加工裝置1，基本上具備產(chǎn)生加工用的波形的波形產(chǎn)生器50；按照來自該波形產(chǎn)生器50的加工用的波形，加工由目標(biāo)值信號(hào)供給裝置2輸入的目標(biāo)值信號(hào)的目標(biāo)值加工器51。
波形產(chǎn)生器50根據(jù)加工用的波形的產(chǎn)生所需要的信息(以下稱作“模型參數(shù)”)和根據(jù)需要，基于來自溫度傳感器10的檢出溫度和定時(shí)信號(hào)，產(chǎn)生加工用的波形并供給到目標(biāo)值加工器51，目標(biāo)值加工器51，以來自波形產(chǎn)生器50的波形對(duì)從目標(biāo)值信號(hào)供給裝置2輸入了的目標(biāo)值信號(hào)進(jìn)行加工，例如進(jìn)行加法或其他的運(yùn)算，作為整形目標(biāo)值信號(hào)而對(duì)溫度調(diào)節(jié)器3輸出。
作為在波形產(chǎn)生器50中產(chǎn)生加工用的波形用的模型參數(shù)，例如有如下這樣的模型參數(shù)。
即，作為模型參數(shù)，可以列舉出圖6所示的表示時(shí)間與溫度的關(guān)系的溫度表。這種溫度表，例如，是在圖7示出的多通道的溫度控制中，表示與各個(gè)通道(ch0～chn)的溫度調(diào)節(jié)器31～3n各自對(duì)應(yīng)的時(shí)間和溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系的表。
或者，模型參數(shù)，如圖8所示，是表示有關(guān)各個(gè)通道(ch0～chn)，相對(duì)于時(shí)間的溫度變化的波形(曲線)也可以。
還有，將有關(guān)的波形，例如預(yù)先存儲(chǔ)到上述圖4的第2、第3存儲(chǔ)器26、31等中也可以。
而且，如圖9所示，把與各通道(ch0～chn)各自對(duì)應(yīng)的ARX模型的分母a1～am、分子b1～bm的參數(shù)，用作模型參數(shù)也可以。
還有，如圖10所示，把包括時(shí)間常數(shù)T和空耗時(shí)間L的各個(gè)通道(ch0～chn)的模型的時(shí)間常數(shù)T1～Tm和空耗時(shí)間L1～Lm作為模型參數(shù)也可以。
使用圖9和圖10的模型的情況下， 響應(yīng)脈沖信號(hào)等的輸入，用由模型參數(shù)限定的模型而輸出波形。
有關(guān)的模型參數(shù)，例如如下這樣進(jìn)行，就能預(yù)先決定。
即，在預(yù)先沒有加工目標(biāo)值的狀態(tài)下，進(jìn)行溫度控制而計(jì)測(cè)控制對(duì)象的檢出溫度如何變化，進(jìn)而，計(jì)測(cè)例如使目標(biāo)值呈脈沖狀基準(zhǔn)量變化時(shí)的控制對(duì)象的溫度變化。
例如如圖11(b)所示計(jì)測(cè)如圖11(a)所示使目標(biāo)值(設(shè)定溫度)呈脈沖狀變化了1℃時(shí)的控制對(duì)象的檢出溫度。
根據(jù)該圖11的計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)，可以求出從使目標(biāo)值變化了的時(shí)刻起控制對(duì)象的溫度例如直到成為峰值時(shí)刻的時(shí)間t1、和相對(duì)于目標(biāo)值的1℃的溫度變化的控制對(duì)象的峰值時(shí)刻的溫度變化、例如0.6度的比率。
所以，基于該溫度變化的定時(shí)和溫度變化的比率，就能夠計(jì)算出在沒有加工目標(biāo)值的狀態(tài)下，為了在希望的定時(shí)使進(jìn)行溫度控制而計(jì)測(cè)的控制對(duì)象的檢出溫度成為希望的溫度，使目標(biāo)值按哪個(gè)定時(shí)變化多少攝氏度即可，能夠決定上述的模型參數(shù)。
這樣，使用模型參數(shù)產(chǎn)生波形，通過加工目標(biāo)值，即通過使目標(biāo)值在所要求的定時(shí)變化所要求的溫度，從而控制對(duì)象的檢出溫度，在希望的定時(shí)被校正到希望的溫度，所以就能夠例如抑制過沖和下沖，或者抑制各通道間的溫度的偏差，從而實(shí)現(xiàn)均勻化。
圖12是其他實(shí)施形式的目標(biāo)值加工裝置1的功能框圖。
在上述圖5的實(shí)施形式中，是預(yù)先決定模型參數(shù)，把該模型參數(shù)設(shè)定于目標(biāo)值加工裝置1的結(jié)構(gòu)，相對(duì)于此，本實(shí)施形式中，目標(biāo)值加工裝置1具備參數(shù)生成器52，其根據(jù)對(duì)象信息、例如在未進(jìn)行目標(biāo)值加工的溫度控制狀態(tài)下計(jì)測(cè)的控制對(duì)象的檢出溫度、和使目標(biāo)值例如呈階梯狀基準(zhǔn)量變化時(shí)計(jì)測(cè)的控制對(duì)象的檢出溫度，如上所述那樣產(chǎn)生模型參數(shù)；波形產(chǎn)生器50，其基于來自該參數(shù)生成器52的模型參數(shù)，和上述同樣地產(chǎn)生加工用的波形；目標(biāo)值加工器51，其以來自波形產(chǎn)生器50的加工用的波形，加工由目標(biāo)值信號(hào)供給裝置2設(shè)定的目標(biāo)值信號(hào)。在上述的圖4中，參數(shù)生成器52可由檢出電路24和計(jì)算電路25等構(gòu)成。
在該實(shí)施形式中，例如通過輸入未進(jìn)行目標(biāo)值加工的溫度控制狀態(tài)的控制對(duì)象的檢出溫度的計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)、和使目標(biāo)值例如呈階梯狀變化1℃溫度時(shí)的控制對(duì)象的檢出溫度的計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)輸入例如未進(jìn)行目標(biāo)值加工的狀態(tài)的檢出溫度的計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)中應(yīng)校正的定時(shí)和應(yīng)校正的溫度等數(shù)據(jù)，從而計(jì)算出用于產(chǎn)生加工用的波形的模型參數(shù)，并提供給波形產(chǎn)生器50。
參數(shù)生成器52、波形產(chǎn)生器50和目標(biāo)值加工器51，例如由計(jì)算機(jī)構(gòu)成。
接著，詳細(xì)說明由具有上述結(jié)構(gòu)的控制過程執(zhí)行系統(tǒng)實(shí)施的過程控制方法。首先，說明作為目標(biāo)值響應(yīng)控制的一例的正計(jì)算(ポジカスト)控制。
由溫度調(diào)節(jié)器3進(jìn)行溫度控制的情況下，如圖13(a)所示，從溫度控制開始時(shí)起直至檢出溫度到達(dá)目標(biāo)值溫度α而在該溫度穩(wěn)定為止，有時(shí)一次性超過目標(biāo)值溫度，產(chǎn)生所謂過沖。在溫度過程控制中產(chǎn)生過沖時(shí)，因?yàn)橹\求其聚束，存在溫度控制的響應(yīng)時(shí)間變長(zhǎng)的問題。
在目標(biāo)值加工裝置1中，為了不使這樣的過沖發(fā)生，對(duì)由目標(biāo)值信號(hào)供給裝置2供給的目標(biāo)值信號(hào)接著實(shí)施加工。即，過沖發(fā)生以后，在顯示溫度向目標(biāo)值聚束的過程的控制曲線中，存在多個(gè)正的溫度變化量轉(zhuǎn)向負(fù)的溫度變化量的峰值時(shí)刻(溫度變化量變成0的時(shí)刻)。在這些峰值時(shí)刻之中，最初的峰值時(shí)刻的過沖最厲害。
設(shè)這樣的溫度控制時(shí)刻為T1，將此時(shí)的到達(dá)溫度規(guī)定為β時(shí)，如圖13(b)所示，設(shè)定暫定目標(biāo)值α′，使得時(shí)刻T1的檢出溫度β與目標(biāo)值溫度α一致。
具體而言，加工整形成比所輸入的目標(biāo)值信號(hào)所示的目標(biāo)值溫度α低一些的目標(biāo)值溫度α′，使得時(shí)刻T1的檢出溫度β與目標(biāo)值溫度α一致。
還有，時(shí)刻T1以后，整形目標(biāo)值信號(hào)，使得目標(biāo)值溫度返回到原來的目標(biāo)值溫度α，即，在時(shí)刻T1以后，不進(jìn)行目標(biāo)值信號(hào)的加工。
將這樣整形后的整形目標(biāo)值信號(hào)的信號(hào)圖案預(yù)先存儲(chǔ)到第3存儲(chǔ)器31中。對(duì)多個(gè)加熱對(duì)象W的每個(gè)分別作成整形目標(biāo)值信號(hào)，并存儲(chǔ)到第3存儲(chǔ)器31中。
實(shí)施正計(jì)算控制時(shí)，首先，表示通過正計(jì)算控制而實(shí)施任意的加熱對(duì)象W的溫度控制的特定信號(hào)(Load指令)從目標(biāo)值信號(hào)供給裝置2等向目標(biāo)值加工裝置1輸出。該特定信號(hào)由解碼電路29檢測(cè)出。根據(jù)由解碼電路29進(jìn)行的該特定信號(hào)的檢出，存取控制電路30讀出在這次溫度控制中對(duì)加熱器H的加熱對(duì)象W(半導(dǎo)體晶片等)的正計(jì)算控制實(shí)施時(shí)使用的整形目標(biāo)值信號(hào)，把寫入第2存儲(chǔ)器26的指令輸出到第3存儲(chǔ)器31。接到該指令的第3存儲(chǔ)器31，讀出所指定的整形目標(biāo)值信號(hào)并存儲(chǔ)到第2存儲(chǔ)器26中。
在進(jìn)行了以上的準(zhǔn)備工作之后，目標(biāo)值加工裝置1進(jìn)行目標(biāo)值的加工操作。具體而言，在由加熱器H進(jìn)行的加熱對(duì)象W的溫度控制開始時(shí)，輸出轉(zhuǎn)換電路27，從第2存儲(chǔ)器26中有選擇地讀出正計(jì)算控制用的整形目標(biāo)值信號(hào)。所讀出的整形目標(biāo)值信號(hào)由D/A轉(zhuǎn)換電路28轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)以后，輸出到溫度調(diào)節(jié)器3。在溫度調(diào)節(jié)器3，根據(jù)所供給的整形目標(biāo)值信號(hào)，實(shí)施加熱器H的溫度控制。
在這里，溫度調(diào)節(jié)器3本身，依照所輸入的目標(biāo)值信號(hào)實(shí)施現(xiàn)有的控制運(yùn)作。但是，輸入到溫度調(diào)節(jié)器3的目標(biāo)值信號(hào)是被整形為正計(jì)算控制用的整形目標(biāo)值信號(hào)。因此，溫度調(diào)節(jié)器3盡管進(jìn)行與現(xiàn)有的控制操作相同的控制，可是從結(jié)果看，溫度調(diào)節(jié)器3實(shí)施正計(jì)算控制。
還有，正計(jì)算控制只是在過沖發(fā)生的加熱控制開始最初的期間中實(shí)施的控制。因此，過沖產(chǎn)生的加熱控制開始最初的期間結(jié)束時(shí)，檢測(cè)該情況的定時(shí)檢出電路21就向輸出轉(zhuǎn)換電路27輸出控制轉(zhuǎn)換指令。接到控制轉(zhuǎn)換指令的輸出轉(zhuǎn)換電路27，停止從第2存儲(chǔ)器26供給的整形目標(biāo)值信號(hào)的選擇操作，轉(zhuǎn)而選擇從A/D轉(zhuǎn)換電路20通過定時(shí)檢出電路21供給的未加工目標(biāo)值信號(hào)(數(shù)字)，并輸出到D/A轉(zhuǎn)換電路28。目標(biāo)值信號(hào)由D/A轉(zhuǎn)換電路28轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)以后供給到溫度調(diào)節(jié)器3。
在溫度調(diào)節(jié)器3，根據(jù)所供給的未整形目標(biāo)值信號(hào)，實(shí)施加熱器H的加熱控制。所以，溫度調(diào)節(jié)器3依照輸入的目標(biāo)值信號(hào)實(shí)施控制動(dòng)作。這時(shí)，需要正計(jì)算控制的加熱溫度控制開始最初的期間結(jié)束。因此，即使實(shí)施使用了目標(biāo)值信號(hào)的現(xiàn)有的溫度控制，也沒有任何問題。這樣，在目標(biāo)值加工裝置1中，通過在各個(gè)期間轉(zhuǎn)換整形目標(biāo)值信號(hào)和未整形目標(biāo)值信號(hào)，進(jìn)行最終的目標(biāo)值信號(hào)的整形。
通過實(shí)施以上的控制，并沒有產(chǎn)生過沖，能夠迅速地使控制對(duì)象的溫度到達(dá)目標(biāo)值溫度并使其在該溫度下穩(wěn)定。
這種正計(jì)算控制，例如，按照?qǐng)D5的功能框圖進(jìn)行說明，則波形產(chǎn)生器50如圖14(b)所示，從溫度控制開始時(shí)刻到時(shí)刻T1的期間，使目標(biāo)溫度值α為α’，所以-Δ＝α-α’，時(shí)刻T1以后，產(chǎn)生作為0℃的加工用的波形，在目標(biāo)值加工器51，將該加工用的信號(hào)波形和圖14(a)所示的目標(biāo)值信號(hào)相加并作為整形目標(biāo)值信號(hào)而輸出。
所以，只要設(shè)定用于表示圖14(b)所示的加工用的波形的模型參數(shù)即可，例如，設(shè)定表示時(shí)間和溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系的上述溫度表也可以。
接著，說明有關(guān)由具有上述結(jié)構(gòu)的目標(biāo)值加工裝置1所實(shí)施的擾動(dòng)響應(yīng)控制。
如圖15(a)所示，在進(jìn)行加熱器H的溫度控制的情況下，在加熱器H的加熱面上裝載了新的加熱對(duì)象W的情況下，加熱器H溫度發(fā)生變化。這樣的溫度變化在溫度控制時(shí)成為擾亂控制的擾動(dòng)。產(chǎn)生擾動(dòng)的情況下，溫度傳感器10的檢出溫度，依照時(shí)序周期性地發(fā)生下降、上升、過沖、下降這樣的變動(dòng)，同時(shí)向目標(biāo)值聚束。在產(chǎn)生起因于擾動(dòng)的這樣的控制變動(dòng)時(shí)，目標(biāo)值加工裝置1為了加快目標(biāo)值的響應(yīng)速度，實(shí)施如下這樣的目標(biāo)值整形。
首先，在未實(shí)施目標(biāo)值加工的溫度控制狀態(tài)下，在維持著目標(biāo)值溫度的加熱器H上裝載加熱對(duì)象W而準(zhǔn)備性發(fā)生擾動(dòng)。在此狀態(tài)下以溫度傳感器10檢測(cè)出加熱器H的溫度變化，以檢出電路24計(jì)測(cè)該檢出結(jié)果，進(jìn)而根據(jù)所計(jì)測(cè)的擾動(dòng)，用計(jì)算電路25計(jì)算出消滅圖15(b)所示的擾動(dòng)(溫度變動(dòng))的擾動(dòng)消滅用目標(biāo)值的形態(tài)。
該擾動(dòng)消滅用的目標(biāo)值的形態(tài)的確定就是在未施行目標(biāo)值加工的溫度控制狀態(tài)下，根據(jù)準(zhǔn)備性發(fā)生擾動(dòng)時(shí)計(jì)測(cè)的檢出溫度，和如上述圖11所示使目標(biāo)值呈階梯狀基準(zhǔn)量變化時(shí)計(jì)測(cè)的檢出溫度，如上所述，計(jì)算出用于抑制過沖的波形的定時(shí)和大小。
這里，尤其是，計(jì)算出消除因擾動(dòng)而產(chǎn)生的過沖的目標(biāo)值的形態(tài)。即，進(jìn)行整形，使得目標(biāo)值在一定期間降低，從而抑制圖15(a)所示的過沖。然后，把根據(jù)計(jì)算而作成的目標(biāo)值信號(hào)的整形圖案，作為整形目標(biāo)值信號(hào)而存儲(chǔ)到第3存儲(chǔ)器31中。
在實(shí)際的擾動(dòng)響應(yīng)控制時(shí)，用傳感器檢測(cè)出在加熱器H上裝載了加熱對(duì)象W，將該檢出信號(hào)向目標(biāo)值加工裝置1輸出。在目標(biāo)值加工裝置1，當(dāng)解碼電路29檢測(cè)到收到了傳感器檢出信號(hào)時(shí)，存取控制電路30就把讀出擾動(dòng)消滅用的整形目標(biāo)值信號(hào)的指令輸出到第3存儲(chǔ)器31。由此，擾動(dòng)響應(yīng)用的整形目標(biāo)值信號(hào)從第3存儲(chǔ)器31被讀出，經(jīng)由輸出轉(zhuǎn)換電路27、D/A轉(zhuǎn)換電路28而供給到溫度調(diào)節(jié)器3。在溫度調(diào)節(jié)器3，根據(jù)所供給的整形目標(biāo)值信號(hào)，執(zhí)行擾動(dòng)響應(yīng)控制。
在這里，溫度調(diào)節(jié)器3本身依照所輸入的目標(biāo)值信號(hào)，實(shí)施現(xiàn)有的控制運(yùn)作。但是，輸入到溫度調(diào)節(jié)器3的目標(biāo)值信號(hào)是為了擾動(dòng)響應(yīng)用而整形了的整形目標(biāo)值信號(hào)。因此，溫度調(diào)節(jié)器3盡管進(jìn)行與現(xiàn)有的控制操作同樣的控制，可是從結(jié)果看，溫度調(diào)節(jié)器3變成實(shí)施擾動(dòng)響應(yīng)消滅控制。
還有，這樣的擾動(dòng)響應(yīng)控制是只有在擾動(dòng)產(chǎn)生最初的期間實(shí)施的控制。因此，擾動(dòng)產(chǎn)生最初的期間結(jié)束時(shí)，檢測(cè)到該情況的定時(shí)檢出電路21，向輸出轉(zhuǎn)換電路27輸出控制轉(zhuǎn)換指令。接到了控制轉(zhuǎn)換指令的輸出轉(zhuǎn)換電路27，停止從第2存儲(chǔ)器26供給的整形目標(biāo)值信號(hào)的選擇操作，轉(zhuǎn)而選擇從A/D轉(zhuǎn)換電路20通過定時(shí)檢出電路21而供給的未整形的目標(biāo)值信號(hào)(數(shù)字)并向D/A轉(zhuǎn)換電路28輸出。未整形目標(biāo)值信號(hào)由D/A轉(zhuǎn)換電路28轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)以后，供給到溫度調(diào)節(jié)器3。在溫度調(diào)節(jié)器3，根據(jù)供給的整形目標(biāo)值信號(hào)，實(shí)施加熱器H的加熱控制。所以，溫度調(diào)節(jié)器3依照輸入的目標(biāo)值信號(hào)而實(shí)施現(xiàn)有的控制運(yùn)作。這時(shí)，擾動(dòng)產(chǎn)生最初的期間結(jié)束。因此，盡管實(shí)施使用了目標(biāo)值信號(hào)的現(xiàn)有的溫度控制也沒有任何問題。這樣，在目標(biāo)值加工裝置1中，通過在每個(gè)期間內(nèi)轉(zhuǎn)換整形目標(biāo)值信號(hào)和未整形目標(biāo)值信號(hào)，進(jìn)行最終的目標(biāo)值信號(hào)的整形而作為整形目標(biāo)值信號(hào)。
還有，因裝載了新的加熱對(duì)象W而引起的擾動(dòng)的產(chǎn)生定時(shí)，例如，通過檢測(cè)到把加熱對(duì)象W裝載到加熱器H上的升降器(裝載裝置)啟動(dòng)開始定時(shí)而檢測(cè)出。這種情況下，檢測(cè)出的升降器的啟動(dòng)開始定時(shí)，時(shí)間上是比實(shí)際的擾動(dòng)產(chǎn)生定時(shí)要早一些的定時(shí)。因此，需要使開始擾動(dòng)響應(yīng)控制的定時(shí)比升降器的啟動(dòng)開始檢出定時(shí)延遲。延遲控制開始的處理，例如可通過定時(shí)器22來實(shí)施。
接著，說明有關(guān)能適合用作上述擾動(dòng)響應(yīng)控制的指令整形控制。
圖16(a)表示因擾動(dòng)而使溫度傳感器10的檢出溫度依照時(shí)序周期性變動(dòng)的同時(shí)，具有向目標(biāo)值聚束的殘留振動(dòng)的情況。還有，圖16(b)表示此時(shí)的目標(biāo)值。
因擾動(dòng)等引起的控制變動(dòng)產(chǎn)生時(shí)，為了加快向目標(biāo)值聚束的響應(yīng)速度而實(shí)施的是指令整形控制。在這種情況下，如圖16(d)所示，施行加工，使得將與產(chǎn)生的圖16(a)的溫度變動(dòng)的周期在同一周期中成為倒相的變動(dòng)提供給目標(biāo)值。
在擾動(dòng)發(fā)生時(shí)，例如，在T時(shí)刻，如圖16(d)所示，實(shí)施把與溫度變動(dòng)成反相的整形施加給目標(biāo)值這樣的指令整形控制，如圖16(c)所示，能提高擾動(dòng)發(fā)生時(shí)的目標(biāo)值響應(yīng)速度。在將半導(dǎo)體晶片這樣的材質(zhì)、形狀、重量等預(yù)先已知的物品作為加熱對(duì)象W的加熱器H的溫度控制中，發(fā)生的擾動(dòng)能夠預(yù)先測(cè)定。因此，在目標(biāo)值加工裝置1中，可以如下這樣實(shí)施指令整形控制。
作為未施行目標(biāo)值加工的溫度控制狀態(tài)，在維持目標(biāo)值溫度的狀態(tài)下，將在加熱器H上裝載加熱對(duì)象W而準(zhǔn)備性發(fā)生擾動(dòng)時(shí)計(jì)測(cè)的檢出溫度的殘留振動(dòng)作為擾動(dòng)而由檢出電路24計(jì)測(cè)，進(jìn)而根據(jù)所計(jì)測(cè)的擾動(dòng)，用計(jì)算電路25計(jì)算出按照指令整形控制的擾動(dòng)聚束用的目標(biāo)值的形態(tài)。然后，根據(jù)計(jì)算作成的目標(biāo)值信號(hào)作為整形目標(biāo)值信號(hào)，存儲(chǔ)到第3存儲(chǔ)器31中。
實(shí)際的指令整形控制時(shí)，以傳感器檢測(cè)出在加熱器H上裝載了加熱對(duì)象W的情況，將該檢出信號(hào)向目標(biāo)值加工裝置1輸出。在目標(biāo)值加工裝置1，當(dāng)解碼電路29檢測(cè)到收到了傳感器檢出信號(hào)的情況，存取控制電路30就把讀出指令整形控制用的整形目標(biāo)值信號(hào)的指令輸出到第3存儲(chǔ)器31。由此，指令整形控制用的整形目標(biāo)值信號(hào)由第3存儲(chǔ)器31讀出，經(jīng)由輸出轉(zhuǎn)換電路27、D/A轉(zhuǎn)換電路28供給到溫度調(diào)節(jié)器3。溫度調(diào)節(jié)器3根據(jù)所供給的整形目標(biāo)值信號(hào)，執(zhí)行指令整形控制。
在這里，溫度調(diào)節(jié)器3本身，依照所輸入的目標(biāo)值信號(hào)實(shí)施現(xiàn)有的控制運(yùn)作。但是，輸入到溫度調(diào)節(jié)器3中的目標(biāo)值信號(hào)，是加工成指令整形控制用的整形目標(biāo)值信號(hào)。故此，溫度調(diào)節(jié)器3盡管進(jìn)行著與現(xiàn)有的控制操作一樣的控制，可是從結(jié)果看，溫度調(diào)節(jié)器3實(shí)施指令整形控制。
還有，指令整形控制，是只在擾動(dòng)發(fā)生最初的期間實(shí)施的控制。因此，當(dāng)擾動(dòng)發(fā)生最初的期間結(jié)束時(shí)，檢測(cè)到該情況的定時(shí)檢出電路21就給輸出轉(zhuǎn)換電路27輸出控制轉(zhuǎn)換指令。接到控制轉(zhuǎn)換指令的輸出轉(zhuǎn)換電路27停止從第2存儲(chǔ)器26供給的整形目標(biāo)值信號(hào)的選擇操作，轉(zhuǎn)而選擇從A/D轉(zhuǎn)換電路20通過定時(shí)檢出電路21而供給的未加工的目標(biāo)值信號(hào)(數(shù)字)并輸出到D/A轉(zhuǎn)換電路28。
未整形的目標(biāo)值信號(hào)，借助于D/A轉(zhuǎn)換電路28轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)以后，供給到溫度調(diào)節(jié)器3。在溫度調(diào)節(jié)器3，根據(jù)所供給的未整形目標(biāo)值信號(hào)，實(shí)施加熱器H的加熱控制。所以，溫度調(diào)節(jié)器3依照輸入的未整形目標(biāo)值信號(hào)實(shí)施現(xiàn)有的控制運(yùn)作。這時(shí)，需要指令整形控制的擾動(dòng)發(fā)生最初的期間結(jié)束。故此，盡管實(shí)施使用了未整形目標(biāo)值信號(hào)的現(xiàn)有的溫度控制也沒有什么問題。這樣，在目標(biāo)值加工裝置1中，通過在每個(gè)期間轉(zhuǎn)換整形目標(biāo)值信號(hào)和未整形目標(biāo)值信號(hào)，進(jìn)行最終的目標(biāo)值信號(hào)的整形。
目標(biāo)值加工裝置1能實(shí)施下面說明的防重置結(jié)束(アンチリセツトワインドアツプ)控制。
對(duì)實(shí)際的溫度調(diào)節(jié)器3的控制對(duì)象來說，大多有加熱器H的輸出界限等飽和特性。在具有如PID控制那樣的積分器的溫度調(diào)節(jié)器3中，在偏差的積分示出超過該飽和特性的飽和量的情況下發(fā)生重置結(jié)束現(xiàn)象(積分器結(jié)束現(xiàn)象)。當(dāng)發(fā)生重置結(jié)束現(xiàn)象時(shí)，在飽和了的積分值回到飽和界限內(nèi)以前不能恢復(fù)原來的PID控制功能。這種狀態(tài)下，變得更容易發(fā)生過沖，從而產(chǎn)生控制響應(yīng)所需的時(shí)間延長(zhǎng)等的問題。
作為抑制防重置結(jié)束現(xiàn)象的控制方法，公知有例如在積分器飽和期間停止積分的控制方法；偏差大的期間轉(zhuǎn)換到PD控制以后，在飽和聚束的時(shí)刻再次轉(zhuǎn)換到PID控制的控制方法；自動(dòng)整合PI控制方法等。
在目標(biāo)值加工裝置1中，防重置結(jié)束控制如下實(shí)施。這種情況下，圖1中如假設(shè)線所示，用減法器41計(jì)算出輸入到內(nèi)置于溫度調(diào)節(jié)器3內(nèi)而限制控制過程操作量的限制器40的控制過程操作量、和從上述限制器40輸出的控制過程操作量之差，把該差分、即飽和量輸入到目標(biāo)值整形器6中。
目標(biāo)值整形器6整形目標(biāo)值信號(hào)以便迅速地消滅該差分。在目標(biāo)值整形器6中，例如，按下面的(1)式，能產(chǎn)生進(jìn)行了防重置結(jié)束控制的整形目標(biāo)值信號(hào)。
SPr＝SP+G(s)(ur-u)...(1)SPr整形目標(biāo)值信號(hào)SP未加工目標(biāo)值信號(hào)G(s)適于防重置結(jié)束控制的適當(dāng)?shù)膫鬏敽瘮?shù)矩陣ur輸入到溫度調(diào)節(jié)器3的限制器40內(nèi)的控制過程操作量u從限制器40輸出的控制過程操作量在由目標(biāo)值加工裝置1進(jìn)行的防重置結(jié)束控制中，通過以最大限度取出由任意的溫度調(diào)節(jié)器3控制的加熱器H效率、特性的形式產(chǎn)生整形目標(biāo)值信號(hào)而供給到溫度調(diào)節(jié)器3，從而將加熱器H的特性最大限度提高。這種情況下，溫度調(diào)節(jié)器3等的操作對(duì)象一般是功率器件。因此，通過在目標(biāo)值加工裝置1中實(shí)施防重置結(jié)束控制，能避免將操作對(duì)象(功率器件)的功率100％使盡的控制動(dòng)作。這與延長(zhǎng)操作對(duì)象(功率器件)的壽命和改善能量息息相關(guān)。
圖17是表示本發(fā)明其他實(shí)施形式的防重置結(jié)束控制的結(jié)構(gòu)的目標(biāo)值加工裝置1的功能框圖。
該實(shí)施形式的目標(biāo)值加工裝置1，在溫度調(diào)節(jié)器3的控制過程操作量飽和之前，為了能夠進(jìn)行防重置結(jié)束控制，以飽和量預(yù)測(cè)器57預(yù)測(cè)溫度調(diào)節(jié)器3的飽和操作量，按希望的反饋增益F從目標(biāo)值信號(hào)SPp減去(加工)所預(yù)測(cè)的飽和量而作為整形目標(biāo)值信號(hào)SP。
為了預(yù)測(cè)溫度調(diào)節(jié)器3的飽和操作量，目標(biāo)值加工裝置1具備與溫度調(diào)節(jié)器3同樣的PID控制器53；比溫度調(diào)節(jié)器3的限制器40限制稍嚴(yán)的限制器54；計(jì)算出供給溫度調(diào)節(jié)器3的整形目標(biāo)值信號(hào)SP與檢出溫度PV的偏差的第1減法器55；計(jì)算出作為限制器54的輸入與輸出的差的預(yù)測(cè)飽和量的第2減法器56；反饋元件58。
在PID控制器53中，設(shè)定與內(nèi)置于溫度調(diào)節(jié)器3的PID控制器相同的PID參數(shù)，作為模型參數(shù)。
所以，在溫度調(diào)節(jié)器3發(fā)生控制過程操作量的飽和以前，在目標(biāo)值加工裝置1，輸出預(yù)測(cè)飽和量。例如，在檢出溫度下降偏差變大的情況下，過程控制操作量飽和，飽和將要發(fā)生時(shí)，輸出預(yù)測(cè)飽和量，用作為目標(biāo)值加工器51的第3的減法器56從目標(biāo)值信號(hào)中減去與預(yù)測(cè)飽和量成比例的值而作為整形目標(biāo)值信號(hào)輸出，所以輸入到溫度調(diào)節(jié)器3的目標(biāo)值下降，其結(jié)果，在溫度調(diào)節(jié)器3中，沒產(chǎn)生控制過程操作量的飽和，溫度調(diào)節(jié)器3不進(jìn)行防重置結(jié)束控制，在目標(biāo)值加工裝置1中，能進(jìn)行防重置結(jié)束控制。
上述反饋元件58的反饋增益F是能可變?cè)O(shè)定的，有關(guān)的結(jié)構(gòu)，本案申請(qǐng)人提出了作為“控制裝置、溫度調(diào)節(jié)器和熱處理裝置”的日本專利申請(qǐng)?zhí)卦?003-122389號(hào)(特開2004-86858號(hào))。
該反饋增益F根據(jù)反饋環(huán)的穩(wěn)定條件被限定了可變?cè)O(shè)定范圍。
還有，反饋元件58，也可以是P控制的、PI控制的或PID控制的元件。
圖18是本發(fā)明其他實(shí)施形式目標(biāo)值加工裝置1的功能框圖，與上述圖5的結(jié)構(gòu)同樣。
該實(shí)施形式適合于抑制多通道溫度的偏差而實(shí)現(xiàn)溫度的均勻化。
在目標(biāo)值加工裝置1的波形產(chǎn)生器50中，在每個(gè)通道中設(shè)定抑制偏差用的模型參數(shù)、例如每個(gè)通道的溫度變化寬度(振幅)。
波形產(chǎn)生器50，根據(jù)各通道的檢出溫度PV1～PVn，例如，根據(jù)其平均溫度的變化，響應(yīng)來自檢測(cè)出啟動(dòng)定時(shí)的啟動(dòng)定時(shí)檢出器60的啟動(dòng)信號(hào)，產(chǎn)生與模型參數(shù)對(duì)應(yīng)的振幅的波形，通過目標(biāo)值加工器51而與每個(gè)通道的目標(biāo)值SPp1～SPpn相加，作為整形目標(biāo)值信號(hào)SP1～SPn供給到各通道的溫度調(diào)節(jié)器31～3n。
和上述同樣，決定模型參數(shù)，使得抑制預(yù)先計(jì)測(cè)的各通道的溫度的偏差。本實(shí)施形式適合于擾動(dòng)響應(yīng)控制和目標(biāo)值響應(yīng)控制。
圖19是表示對(duì)目標(biāo)值加工裝置1進(jìn)行設(shè)定輸入的結(jié)構(gòu)的一例的視圖。
作為目標(biāo)值信號(hào)供給裝置的個(gè)人計(jì)算機(jī)61，安裝CD等記錄媒體62上記錄的程序，對(duì)目標(biāo)值加工裝置1進(jìn)行目標(biāo)值、模型參數(shù)或?qū)ο笮畔⒌鹊脑O(shè)定輸入。
還有，對(duì)象信息，例如在未進(jìn)行目標(biāo)值加工的溫度控制狀態(tài)下計(jì)測(cè)的控制對(duì)象的檢出溫度、和使目標(biāo)值例如呈階梯狀基準(zhǔn)量變化時(shí)計(jì)測(cè)的控制對(duì)象的檢出溫度，也可以預(yù)先記錄在記錄媒體62中，也可以連接個(gè)人計(jì)算機(jī)61的溫度記錄器等的計(jì)測(cè)裝置而進(jìn)行計(jì)測(cè)。
目標(biāo)值加工裝置1，根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)值、模型參數(shù)或?qū)ο笮畔⒌?，進(jìn)行如上述那樣的各種目標(biāo)值加工。
還有，也可以在個(gè)人計(jì)算機(jī)的屏幕上顯示控制系統(tǒng)的框圖等，或者能夠進(jìn)行各種編輯。
如以上那樣，在目標(biāo)值加工裝置1，把目標(biāo)值信號(hào)加工成整形目標(biāo)值信號(hào)以后供給到溫度調(diào)節(jié)器3。因此，完全沒有改變溫度調(diào)節(jié)器3的結(jié)構(gòu)，也能實(shí)施更復(fù)雜的過程控制。而且，作為溫度調(diào)節(jié)器3，通過更換軟件，也能實(shí)施復(fù)雜的過程控制，然而即使在這種情況下，其過程控制的細(xì)微部的調(diào)整也非常麻煩。相對(duì)于此，在目標(biāo)值加工裝置1，因?yàn)橥耆桓淖儨囟日{(diào)節(jié)器3的結(jié)構(gòu)，就能實(shí)施更復(fù)雜的過程控制，所以，僅該部分就使設(shè)置目標(biāo)值加工裝置1的效果就很大。
還有，目標(biāo)值加工裝置1只要是進(jìn)行上述的正計(jì)算控制、擾動(dòng)響應(yīng)控制等各種的控制中的至少一種的控制即可。
而且，上述的圖2、圖3中，是通過端子板4連接一臺(tái)目標(biāo)值加工裝置1和一臺(tái)溫度調(diào)節(jié)器3的結(jié)構(gòu)。但是，同時(shí)對(duì)多個(gè)過程控制對(duì)象(加熱器H)進(jìn)行過程控制的情況下，對(duì)這些的每個(gè)過程控制對(duì)象都能設(shè)定溫度調(diào)節(jié)器3。這種情況下，在互相連接了設(shè)于每臺(tái)溫度調(diào)節(jié)器3的端子板部4b以后，經(jīng)由連接了的端子板部4b實(shí)施溫度調(diào)節(jié)器3彼此之間的相互連接。在這樣的使用狀態(tài)中，只要設(shè)于每臺(tái)溫度調(diào)節(jié)器3的目標(biāo)值加工裝置1用的端子板部4a也與端子板部4b連接即可。要是這樣，就能夠經(jīng)由端子板4而使多臺(tái)溫度調(diào)節(jié)器3、...和多臺(tái)目標(biāo)值加工裝置1一體化。
在上述的實(shí)施形式中，雖然把調(diào)節(jié)器作為控制加熱器H等的溫度的溫度調(diào)節(jié)器3，但是本發(fā)明不限定于這樣的調(diào)節(jié)器，即使在實(shí)施閥門的開閉控制的調(diào)節(jié)器這樣的其他控制過程中也同樣能夠?qū)嵤?br> 還有，對(duì)反射爐和連續(xù)爐等的多個(gè)連續(xù)區(qū)域的溫度控制也能適于實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種目標(biāo)值加工裝置，其特征是具備輸入部，其輸入表示控制過程的目標(biāo)值的目標(biāo)值信號(hào)；目標(biāo)值整形器，其將輸入到上述輸入部中的上述目標(biāo)值信號(hào)整形為適于執(zhí)行上述控制過程的調(diào)節(jié)器的控制處理的信號(hào)形狀；輸出部，其將由上述目標(biāo)值整形器整形的整形目標(biāo)值信號(hào)輸出到上述調(diào)節(jié)器中。
2.按照權(quán)利要求1所述的目標(biāo)值加工裝置，其特征是還具備將該目標(biāo)值加工裝置裝卸自如地連接于上述調(diào)節(jié)器的連接器、或者可通信地連接該目標(biāo)值加工裝置和上述調(diào)節(jié)器的通信裝置。
3.按照權(quán)利要求2所述的目標(biāo)值加工裝置，其特征是上述輸出部具有隨著通過上述連接器進(jìn)行的該目標(biāo)值加工裝置和上述調(diào)節(jié)器的裝卸操作，裝卸自如地電連接于上述調(diào)節(jié)器的目標(biāo)值輸入部的構(gòu)造。
4.按照權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的目標(biāo)值加工裝置，其特征是還具有預(yù)先存儲(chǔ)上述目標(biāo)值的整形圖案的存儲(chǔ)器，上述目標(biāo)值整形器根據(jù)存儲(chǔ)在上述存儲(chǔ)器中的上述整形圖案，對(duì)輸入到上述輸入部中的上述目標(biāo)值信號(hào)進(jìn)行整形。
5.按照權(quán)利要求4所述的目標(biāo)值加工裝置，其特征是上述目標(biāo)值整形器對(duì)輸入到上述輸入部中的上述目標(biāo)值信號(hào)進(jìn)行整形，使得由上述調(diào)節(jié)器控制的控制對(duì)象的觀測(cè)量迅速達(dá)到上述目標(biāo)值。
6.按照權(quán)利要求5所述的目標(biāo)值加工裝置，其特征是在上述觀測(cè)量過沖或下沖的期間，對(duì)上述目標(biāo)值信號(hào)進(jìn)行整形，使得上述過沖或下沖產(chǎn)生的觀測(cè)量的峰值成為上述目標(biāo)值。
7.按照權(quán)利要求4所述的目標(biāo)值加工裝置，其特征是上述目標(biāo)值整形器預(yù)先取入在將未整形目標(biāo)值信號(hào)供給到上述調(diào)節(jié)器的狀態(tài)下由該調(diào)節(jié)器控制的控制對(duì)象的觀測(cè)量，以所取入的觀測(cè)量迅速達(dá)到上述目標(biāo)值的形式作成上述目標(biāo)值的整形圖案并存儲(chǔ)到上述存儲(chǔ)器中，而且，該目標(biāo)值整形器在目標(biāo)值整形控制時(shí)，從上述存儲(chǔ)器讀出整形圖案并進(jìn)行上述目標(biāo)值信號(hào)的整形。
8.按照權(quán)利要求7所述的目標(biāo)值加工裝置，其特征是上述目標(biāo)值整形器預(yù)先取入施加了擾動(dòng)時(shí)的上述觀測(cè)量，以從所取入的觀測(cè)量迅速消滅由擾動(dòng)造成的影響的形式作成上述目標(biāo)值的整形圖案并存儲(chǔ)到上述存儲(chǔ)器中。
9.按照權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的目標(biāo)值加工裝置，其特征是上述調(diào)節(jié)器具有限制控制過程操作量而向控制對(duì)象輸出的限制器，上述目標(biāo)值整形器取入輸入到上述限制器中的控制過程操作量與從該限制器輸出的控制過程操作量的差分輸出，以迅速消滅所取入的差分輸出的形式對(duì)上述目標(biāo)值信號(hào)進(jìn)行整形。
10.按照權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的目標(biāo)值加工裝置，其特征是包括波形產(chǎn)生器，其基于所設(shè)定的參數(shù)產(chǎn)生波形；加工器，其基于由該波形產(chǎn)生器產(chǎn)生的波形加工上述目標(biāo)值信號(hào)，作為上述整形目標(biāo)值信號(hào)而輸出。
11.按照權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的目標(biāo)值加工裝置，其特征是包括參數(shù)生成器，其預(yù)先取入在將未整形目標(biāo)值信號(hào)供給到上述調(diào)節(jié)器的狀態(tài)下由該調(diào)節(jié)器控制的控制對(duì)象的觀測(cè)量，和在將規(guī)定的目標(biāo)值信號(hào)供給到上述調(diào)節(jié)器的狀態(tài)下由該調(diào)節(jié)器控制的控制對(duì)象的觀測(cè)量，而生成參數(shù)；波形產(chǎn)生器，其基于由該參數(shù)生成器生成的參數(shù)產(chǎn)生波形；加工器，其基于由該波形產(chǎn)生器產(chǎn)生的波形加工上述目標(biāo)值信號(hào)，作為上述整形目標(biāo)值信號(hào)而輸出。
12.按照權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的目標(biāo)值加工裝置，其特征是包括；飽和量預(yù)測(cè)器，其預(yù)測(cè)上述調(diào)節(jié)器的控制過程操作量的飽和量；加工器，其基于由該飽和量預(yù)測(cè)器所預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)飽和量，以消除該預(yù)測(cè)飽和量的形式加工目標(biāo)值信號(hào)，作為上述整形目標(biāo)值信號(hào)而輸出。
13.一種溫度調(diào)節(jié)器，其特征是具有目標(biāo)值輸入部，其輸入從權(quán)利要求1到12中任一項(xiàng)所述的目標(biāo)值加工裝置的上述輸出部輸出的上述整形目標(biāo)值信號(hào)。
14.一種控制過程執(zhí)行系統(tǒng)，其特征是具備生成表示控制過程的目標(biāo)值的目標(biāo)值信號(hào)的目標(biāo)值供給裝置；對(duì)上述目標(biāo)值供給裝置生成的目標(biāo)值信號(hào)進(jìn)行整形的權(quán)利要求1到12中任一項(xiàng)所述的目標(biāo)值加工裝置；基于由上述目標(biāo)值加工裝置整形后的整形目標(biāo)值信號(hào)而執(zhí)行控制過程的調(diào)節(jié)器。
15.一種過程控制方法，其特征是包括生成表示控制過程的目標(biāo)值的目標(biāo)值信號(hào)的目標(biāo)值供給步驟；把所生成的上述目標(biāo)值信號(hào)整形為適于執(zhí)行上述控制過程時(shí)的控制處理的信號(hào)形狀的目標(biāo)值加工步驟；基于整形后的整形目標(biāo)值信號(hào)而執(zhí)行控制過程的控制過程執(zhí)行步驟。
16.一種目標(biāo)值加工程序，將表示控制過程的目標(biāo)值的目標(biāo)值信號(hào)整形加工成適于執(zhí)行上述控制過程的調(diào)節(jié)器的控制處理的信號(hào)形狀，其特征是使計(jì)算機(jī)執(zhí)行基于所設(shè)定的參數(shù)產(chǎn)生波形的步驟；基于所產(chǎn)生的波形加工上述目標(biāo)值信號(hào)而輸出到上述調(diào)節(jié)器中的步驟。
17.一種記錄了上述權(quán)利要求16所述的目標(biāo)值加工程序的計(jì)算機(jī)可讀取的記錄媒體。
全文摘要
一種目標(biāo)值加工裝置(1)，具備輸入表示控制過程的目標(biāo)值的目標(biāo)值信號(hào)的輸入部(1a)；將輸入到輸入部(1a)的目標(biāo)值信號(hào)整形為適于執(zhí)行控制過程的調(diào)節(jié)器(3)的控制處理的信號(hào)形狀的目標(biāo)值整形器(6)；將由目標(biāo)值整形器(6)整形的整形目標(biāo)值信號(hào)輸出到調(diào)節(jié)器(3)的輸出部(1b)，從而對(duì)調(diào)節(jié)器(3)絲毫不加改良就能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制過程。
文檔編號(hào)G05B5/00GK1661642SQ20051005179
公開日2005年8月31日 申請(qǐng)日期2005年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月24日
發(fā)明者松永信智, 川路茂保, 南野郁夫, 田中政仁, 山田隆章, 巖井洋介, 若林武志, 坪井和生 申請(qǐng)人:歐姆龍株式會(huì)社