控制裝置及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種控制裝置及控制方法，其抑制控制量的超調(diào)，并即使在應(yīng)用于設(shè)定目標(biāo)值被重復(fù)變更或干擾被重復(fù)施加的控制對(duì)象的情況下，也獲得控制響應(yīng)的再現(xiàn)性?？刂蒲b置包括：時(shí)機(jī)檢測(cè)部(3)，其將發(fā)生了事態(tài)的時(shí)機(jī)作為生成目標(biāo)值SP的軌道的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，所述事態(tài)是表示設(shè)定目標(biāo)值SP+的變更的事態(tài)或表示施加干擾的事態(tài)；目標(biāo)值軌道生成部(4)，其在判定為生成目標(biāo)值SP的軌道的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)時(shí)，決定生成目標(biāo)值SP的軌道，并在每個(gè)控制周期，將與決定了的軌道相應(yīng)的生成目標(biāo)值SP輸出；以及控制運(yùn)算部(5)，其將控制量PV和生成目標(biāo)值SP作為輸入，在每個(gè)控制周期，通過(guò)控制運(yùn)算來(lái)計(jì)算出操作量MV。
【專利說(shuō)明】
控制裝置及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及在溫度控制等的通用性的領(lǐng)域中被利用的控制裝置及控制方法，尤其 設(shè)及生成目標(biāo)值軌道，W抑制由于施加干擾時(shí)、目標(biāo)值變更時(shí)的控制導(dǎo)致的超調(diào)的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 過(guò)去，作為對(duì)由于施加干擾時(shí)、目標(biāo)值變更時(shí)的控制而導(dǎo)致的超調(diào)進(jìn)行抑制的技 術(shù)，有專利文獻(xiàn)1中所公開(kāi)的技術(shù)。專利文獻(xiàn)1中所公開(kāi)的技術(shù)是為了沿賦予控制量PV的特 性的相位面上的特性曲線，使控制量PV調(diào)整為用戶指定的設(shè)定目標(biāo)值SP，將生成目標(biāo)值軌 道化SP提供給PID控制運(yùn)算部的技術(shù)。具體來(lái)說(shuō)，使用偏差(SP-PV)或控制量PV的變化率Δ PV和特性曲線的斜率k，將生成目標(biāo)值軌道化SP設(shè)為化SP = SP+ Δ PV/k。
[0003] 又，作為其他的技術(shù)，有一般的調(diào)節(jié)器中具備的目標(biāo)值斜坡功能。目標(biāo)值斜坡功能 是在用戶變更設(shè)定目標(biāo)值時(shí)，將提供給PID控制運(yùn)算部的生成目標(biāo)值軌道達(dá)到設(shè)定目標(biāo)值 的期間由用戶指定，由此生成直線(斜坡)的目標(biāo)值軌道的功能。被輸入到PID控制運(yùn)算部的 生成目標(biāo)值的變化成為斜坡?tīng)疃兊镁徍停虼藢?duì)于設(shè)定目標(biāo)值變更時(shí)的超調(diào)抑制有效 果。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)1:日本專利第4310804號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[000引專利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的技術(shù)中，在每個(gè)控制運(yùn)算周期使用偏差、控制量的變化率來(lái)生 成目標(biāo)值軌道，會(huì)在目標(biāo)值軌道的生成中使用混入了不確定要因（控制對(duì)象的運(yùn)動(dòng)特性、測(cè) 定噪聲、環(huán)境要因等）的控制量，因此存在無(wú)法預(yù)先指定生成目標(biāo)值達(dá)到設(shè)定目標(biāo)值的時(shí)間 運(yùn)一問(wèn)題。
[0009] 因此，如果將專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)的技術(shù)應(yīng)用于W預(yù)先確定的時(shí)間間隔重復(fù)變更設(shè) 定目標(biāo)值，或重復(fù)施加干擾的控制對(duì)象，則在生成目標(biāo)值未達(dá)到設(shè)定目標(biāo)值的時(shí)候，就發(fā)生 下一次的設(shè)定目標(biāo)值變更、施加干擾。作為設(shè)定目標(biāo)值被重復(fù)變更的狀況，例如在藥品的制 造裝置中，存在設(shè)定目標(biāo)值(溫度目標(biāo)值)被重復(fù)變更運(yùn)一狀況。又，作為干擾被重復(fù)施加的 狀況，例如在設(shè)定目標(biāo)值(溫度目標(biāo)值)一定的回流焊爐中，存在由于定期投入成為焊接對(duì) 象的印刷基板而引起溫度變動(dòng)運(yùn)一狀況。
[0010] 圖7的(A)、圖7的(B)是對(duì)專利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的技術(shù)的問(wèn)題點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明的圖，圖7的 (A)是示出設(shè)定目標(biāo)值變更時(shí)的控制響應(yīng)的例子的圖，圖7的(B)是示出施加干擾時(shí)的控制 響應(yīng)的例子的圖。圖7的(A)、圖7的(B)中的SP+是用戶指定的設(shè)定目標(biāo)值，PV是控制量、ASP 是生成目標(biāo)值相對(duì)于設(shè)定目標(biāo)值SP+的的整形量(設(shè)定目標(biāo)值SP+與生成目標(biāo)值的差）。
[OOW 根據(jù)模擬中求出的圖7的(A)的結(jié)果可知，專利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于設(shè) 定目標(biāo)值SP+的初次變更，雖然得到抑制了控制量PV的超調(diào)的所希望的控制響應(yīng)，但隨著設(shè) 定目標(biāo)值SP+的變更被重復(fù)而再現(xiàn)性降低。又，根據(jù)模擬中求出的圖7的（B)的結(jié)果可知，對(duì) 于初次施加干擾，雖然得到抑制了超調(diào)的控制響應(yīng)，但隨著施加干擾被重復(fù)而再現(xiàn)性降低。
[0012] 專利文獻(xiàn)1中雖未明示，為了應(yīng)對(duì)上述問(wèn)題而考慮如下的處理。
[0013] (I)由前一次的生成目標(biāo)值的最終值，接著導(dǎo)出下一次的生成目標(biāo)值軌道的處理。
[0014] (II)在下一次的生成目標(biāo)值軌道開(kāi)始時(shí)進(jìn)行某些初始化，讓前一次的生成目標(biāo)值 難W對(duì)下一次的生成目標(biāo)值軌道造成影響的處理。
[0015] 在(I)的情況下，前一次的生成目標(biāo)值會(huì)對(duì)下一次的生成目標(biāo)值軌道造成影響，對(duì) 于各次的設(shè)定目標(biāo)值變更、施加干擾的控制響應(yīng)的再現(xiàn)性會(huì)大幅受損。
[0016] 在采用（II)的情況下，通過(guò)生成目標(biāo)值的初始化而在偏差中產(chǎn)生不連續(xù)點(diǎn)，因此 利用該偏差的控制中也出現(xiàn)不連續(xù)的動(dòng)作，會(huì)擾亂控制響應(yīng)。該控制響應(yīng)的擾亂根據(jù)前一 次的生成目標(biāo)值的最終值而不同，因此無(wú)法保證生成目標(biāo)值軌道在指定時(shí)間后變成什么樣 的值，從而無(wú)法得到各次的控制的再現(xiàn)性。
[0017] 又，如果通過(guò)一般的調(diào)節(jié)器所具備的目標(biāo)值斜坡功能，生成提供給PID控制運(yùn)算部 的目標(biāo)值，則在斜坡結(jié)束時(shí)會(huì)為生成目標(biāo)值變化急劇地變?yōu)?運(yùn)一不連續(xù)的舉動(dòng)，因此一旦 應(yīng)用于有微分補(bǔ)償?shù)目刂破?，就?huì)擾亂控制響應(yīng)，在斜坡結(jié)束時(shí)向使控制輸出降低的方向 發(fā)揮作用，所W存在控制量的調(diào)整變遲運(yùn)一問(wèn)題。又，該目標(biāo)值斜坡功能是與設(shè)定目標(biāo)值變 更對(duì)應(yīng)的功能，而無(wú)法抑制施加擾亂時(shí)的超調(diào)。
[0018] 本發(fā)明是為解決上述技術(shù)問(wèn)題而做出的，其目的在于，提供能夠抑制控制量的超 調(diào)，并即使在應(yīng)用于設(shè)定目標(biāo)值被重復(fù)變更或干擾被重復(fù)施加的控制對(duì)象的情況下，也可 獲得控制響應(yīng)的再現(xiàn)性的控制裝置及控制方法。
[0019] 用于解決技術(shù)問(wèn)題的手段
[0020] 本發(fā)明的控制裝置的特征在于，包括:時(shí)機(jī)檢測(cè)單元，其將發(fā)生了事態(tài)的時(shí)機(jī)作為 生成目標(biāo)值的軌道的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，所述事態(tài)是表示設(shè)定目標(biāo)值的變更的事態(tài)或 表示施加干擾的事態(tài)；目標(biāo)值軌道生成單元，其在判定為所述生成目標(biāo)值的軌道的生成開(kāi) 始時(shí)機(jī)時(shí)，決定生成目標(biāo)值的軌道，并在每個(gè)控制周期，將與決定了的軌道相應(yīng)的生成目標(biāo) 值輸出；W及控制運(yùn)算單元，其將控制量和所述生成目標(biāo)值作為輸入，在每個(gè)控制周期，通 過(guò)控制運(yùn)算來(lái)計(jì)算出操作量，并輸出至控制對(duì)象，所述目標(biāo)值軌道生成單元W如下方式?jīng)Q 定所述生成目標(biāo)值的軌道，即，所述生成目標(biāo)值W預(yù)先指定的目標(biāo)值達(dá)到時(shí)間達(dá)到所述設(shè) 定目標(biāo)值，且所述生成目標(biāo)值W曲線軌道變化，所述生成目標(biāo)值的變化量逐漸變?yōu)?。
[0021] 又，本發(fā)明的控制裝置的一個(gè)構(gòu)成例中，所述目標(biāo)值軌道生成單元將所述生成目 標(biāo)值的軌道設(shè)為楠圓弧軌道。
[0022] 又，本發(fā)明的控制裝置的一個(gè)構(gòu)成例中，所述目標(biāo)值軌道生成單元將所述生成目 標(biāo)值的初始值設(shè)為預(yù)先指定的值。
[0023] 又，本發(fā)明的控制裝置的一個(gè)構(gòu)成例中，所述目標(biāo)值軌道生成單元基于所述設(shè)定 目標(biāo)值、預(yù)先指定的系數(shù)、所述生成開(kāi)始時(shí)機(jī)下設(shè)定目標(biāo)值與控制量的偏差或所述生成開(kāi) 始時(shí)機(jī)前后的設(shè)定目標(biāo)值的變化量，決定所述生成目標(biāo)值的初始值。
[0024] 又，本發(fā)明的控制裝置的一個(gè)構(gòu)成例中，所述目標(biāo)值軌道生成單元將所述設(shè)定目 標(biāo)值與預(yù)先指定的值相加減而得的結(jié)果設(shè)為所述生成目標(biāo)值的初始值。
[0025] 又，本發(fā)明的控制方法的特征在于，包括:時(shí)機(jī)檢測(cè)步驟，將發(fā)生了事態(tài)的時(shí)機(jī)作 為生成目標(biāo)值的軌道的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，所述事態(tài)是表示設(shè)定目標(biāo)值的變更的事態(tài) 或表示施加干擾的事態(tài);生成目標(biāo)值軌道決定步驟，在判定為所述生成目標(biāo)值的軌道的生 成開(kāi)始時(shí)機(jī)時(shí)，決定生成目標(biāo)值的軌道;生成目標(biāo)值輸出步驟，在每個(gè)控制周期，將與該生 成目標(biāo)值軌道決定步驟中決定了的軌道相應(yīng)的生成目標(biāo)值輸出；W及控制運(yùn)算步驟，將控 制量和所述生成目標(biāo)值作為輸入，在每個(gè)控制周期，通過(guò)控制運(yùn)算來(lái)計(jì)算出操作量，并輸出 至控制對(duì)象，所述生成目標(biāo)值軌道決定步驟W如下方式?jīng)Q定所述生成目標(biāo)值的軌道，即，所 述生成目標(biāo)值W預(yù)先指定的目標(biāo)值達(dá)到時(shí)間達(dá)到所述設(shè)定目標(biāo)值，且所述生成目標(biāo)值W曲 線軌道變化，所述生成目標(biāo)值的變化量逐漸變?yōu)?。
[0026] 發(fā)明效果
[0027] 根據(jù)本發(fā)明，按如下方式?jīng)Q定生成目標(biāo)值的軌道，即，生成目標(biāo)值W預(yù)先指定的目 標(biāo)值達(dá)到時(shí)間達(dá)到設(shè)定目標(biāo)值，且生成目標(biāo)值W曲線軌道變化，生成目標(biāo)值的變化量逐漸 變?yōu)?,由此，能夠抑制控制量的超調(diào)，并即使在將本發(fā)明應(yīng)用于設(shè)定目標(biāo)值被重復(fù)變更或 干擾被重復(fù)施加的控制對(duì)象的情況下，也可獲得控制響應(yīng)的再現(xiàn)性。又，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù) 相比，可使由于施加干擾而導(dǎo)致的控制量的下降變小，因此，可降低干擾的影響，并可使控 制的響應(yīng)性提高。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 圖1是示出本發(fā)明的第一實(shí)施形態(tài)所設(shè)及的控制裝置的構(gòu)成的框圖。
[0029] 圖2是示出本發(fā)明的第一實(shí)施形態(tài)所設(shè)及的控制裝置的動(dòng)作的流程圖。
[0030] 圖3是對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施形態(tài)中的目標(biāo)值軌道的決定處理進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0031] 圖4是示出本發(fā)明的第一實(shí)施形態(tài)的控制響應(yīng)的例子的圖。
[0032] 圖5是對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施形態(tài)中的目標(biāo)值軌道的決定處理進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0033] 圖6是對(duì)本發(fā)明的第Ξ實(shí)施形態(tài)中的目標(biāo)值軌道的決定處理進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0034] 圖7是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035] [發(fā)明的原理]
[0036] 本發(fā)明中，生成具有W下特征的目標(biāo)值軌道，抑制由于施加干擾時(shí)、設(shè)定值變更時(shí) 的巧制引起的超調(diào)。
[0037] (A)生成目標(biāo)值W預(yù)先指定的目標(biāo)值達(dá)到時(shí)間達(dá)到設(shè)定目標(biāo)值。
[0038] (B)生成目標(biāo)值W曲線軌道變化，且生成目標(biāo)值的變化量隨著時(shí)間流逝而逐漸變 為0。
[0039] 根據(jù)特征(A)，即使在將本發(fā)明應(yīng)用于W控制對(duì)象的運(yùn)行上的條件所確定的時(shí)間 間隔來(lái)重復(fù)變更設(shè)定目標(biāo)值或重復(fù)施加干擾的控制對(duì)象的情況下，通過(guò)將目標(biāo)值達(dá)到時(shí)間 設(shè)定為控制對(duì)象的運(yùn)行上的條件所確定的時(shí)間間隔W下的值，就能夠保持生成目標(biāo)值W目 標(biāo)值達(dá)到時(shí)間達(dá)到設(shè)定目標(biāo)值，因此能夠解決專利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題點(diǎn)。
[0040] 又，根據(jù)特征(B)，在生成目標(biāo)值達(dá)到設(shè)定目標(biāo)值時(shí)也為連續(xù)的舉動(dòng)，因此即使在 將本發(fā)明應(yīng)用于有微分補(bǔ)償?shù)目刂破鞯那闆r下，也能夠成為擾亂較少的流楊的控制響應(yīng)， 從而能夠解決一般的調(diào)節(jié)器中具備的目標(biāo)值斜坡功能的問(wèn)題點(diǎn)。
[0041] 作為滿足(A)、（B)那樣的特征的軌道的例子，例舉出楠圓弧軌道。在W楠圓弧軌道 實(shí)現(xiàn)生成目標(biāo)值軌道的情況下，能夠用上述的目標(biāo)值達(dá)到時(shí)間和強(qiáng)度的兩個(gè)參數(shù)設(shè)定來(lái)生 成軌道，其中，關(guān)于目標(biāo)值達(dá)到時(shí)間，通過(guò)將該值設(shè)定為控制對(duì)象的運(yùn)行上的條件所確定的 時(shí)間間隔W下的值，即使在將本發(fā)明應(yīng)用于設(shè)定目標(biāo)值被重復(fù)變更或擾亂被重復(fù)施加的控 制對(duì)象的情況下，也能夠保證生成目標(biāo)值W指定的恰好的時(shí)機(jī)達(dá)到設(shè)定目標(biāo)值，因此與前 一次的設(shè)定目標(biāo)值變更、施加干擾對(duì)應(yīng)的生成目標(biāo)值不對(duì)下一次的生成目標(biāo)值軌道造成影 響，從而在各次的設(shè)定目標(biāo)值變更、施加干擾中保證控制響應(yīng)的再現(xiàn)性。
[0042] 強(qiáng)度是用于確定生成目標(biāo)值的初始值的參數(shù)。將生成目標(biāo)值的初始值設(shè)為越接近 控制量的值則控制響應(yīng)越遲，但能夠抑制超調(diào)。將生成目標(biāo)值的初始值設(shè)為越接近設(shè)定目 標(biāo)值的值則超調(diào)量越增加，但能加快控制響應(yīng)。
[0043] [第一實(shí)施形態(tài)]
[0044] 下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說(shuō)明。圖1是示出本發(fā)明的第一實(shí)施形態(tài) 所設(shè)及的控制裝置的構(gòu)成的框圖?？刂蒲b置包括控制量輸入部1、設(shè)定目標(biāo)值輸入部2、時(shí)機(jī) 檢測(cè)部3、目標(biāo)值軌道生成部4、控制運(yùn)算部5和操作量輸出部6,其中，控制量輸入部1輸入用 計(jì)測(cè)器計(jì)測(cè)的控制量PV，設(shè)定目標(biāo)值輸入部2輸入控制裝置的用戶指定的設(shè)定目標(biāo)值SP+， 時(shí)機(jī)檢測(cè)部3將生成了表示設(shè)定目標(biāo)值SP+的變更的事態(tài)或表示施加干擾的事態(tài)的時(shí)機(jī)作 為生成目標(biāo)值SP的軌道的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)檢測(cè)出，目標(biāo)值軌道生成部4在判定為生成目標(biāo)值 SP的軌道的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)時(shí)，決定生成目標(biāo)值SP的軌道，并針對(duì)各控制周期輸出與決定了 的軌道相應(yīng)的生成目標(biāo)值SP，控制運(yùn)算部5將控制量PV和生成目標(biāo)值SP作為輸入，并針對(duì)各 控制周期計(jì)算出操作量MV，操作量輸出部6將操作量MV輸出至控制對(duì)象。
[0045] 下面，參照?qǐng)D2對(duì)本實(shí)施形態(tài)的控制裝置的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。圖2是示出控制裝置的 動(dòng)作的流程圖。
[0046] 控制量PV由計(jì)測(cè)器、傳感器(例如溫度傳感器)等被提供，經(jīng)由控制量輸入部1輸入 至控制運(yùn)算部5和時(shí)機(jī)檢測(cè)部3(圖2步驟S1)。此外，在后述的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)的檢測(cè)中不使用 控制量PV的情況下，不需要將控制量PV輸入至?xí)r機(jī)檢測(cè)部3。
[0047] 設(shè)定目標(biāo)值SP+由用戶設(shè)定，經(jīng)由設(shè)定目標(biāo)值輸入部2被輸入至目標(biāo)值軌道生成部 4和時(shí)機(jī)檢測(cè)部3(圖2步驟S2)。此外，在后述的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)的檢測(cè)中不使用設(shè)定目標(biāo)值 SP+的情況下，不需要將設(shè)定目標(biāo)值SP+輸入至?xí)r機(jī)檢測(cè)部3。
[0048] 時(shí)機(jī)檢測(cè)部3判定是否是生成目標(biāo)值SP的軌道的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)（圖2步驟S3)。作為 生成目標(biāo)值SP的軌道的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)，使用W-般的工業(yè)計(jì)量?jī)x器檢測(cè)出的事件、警報(bào)等 的觸發(fā)時(shí)機(jī)。作為例子考慮如下情況。
[0049] (a)控制量PV為規(guī)定的控制量上限值W上時(shí)。
[0050] (b)設(shè)定目標(biāo)值SP+為規(guī)定的目標(biāo)值上限值W上時(shí)。
[0051 ] (C)偏差(SP+-PV)為規(guī)定的偏差上限值W上時(shí)。
[0052] (d)控制量PV為規(guī)定的控制量下限值W下時(shí)。
[0053] (e)設(shè)定目標(biāo)值SP+為規(guī)定的目標(biāo)值下限值W下時(shí)。
[0054] (f)偏差(SP+-PV)為規(guī)定的偏差下限值W下時(shí)。
[0055] (g)從外部設(shè)備接收到通知時(shí)機(jī)的信號(hào)時(shí)。
[0056] 化)設(shè)定目標(biāo)值SP+被變更后經(jīng)過(guò)了指定時(shí)間Τ時(shí)。
[0057] 時(shí)機(jī)檢測(cè)部3在發(fā)生了（a)~化）中的至少1個(gè)事態(tài)時(shí)，判斷為設(shè)定目標(biāo)值變更或被 施加干擾，并判定為是生成目標(biāo)值SP的軌道的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)。此外，使用(a)~化)的一個(gè)或 多個(gè)事態(tài)中的哪個(gè)，根據(jù)本實(shí)施形態(tài)的控制裝置的應(yīng)用對(duì)象而決定。
[0058] 目標(biāo)值軌道生成部4在判定為不是生成目標(biāo)值SP的軌道的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)的情況下 (步驟S3中的否），將與已決定的軌道相應(yīng)的生成值SP輸出至控制運(yùn)算部5(圖2步驟S4)。
[0059] 又，目標(biāo)值軌道生成部4在判定為是生成目標(biāo)值SP的軌道的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)的情況 下(步驟S3中的是），決定生成目標(biāo)值SP的軌道(圖2步驟S5)。
[0060] 本實(shí)施形態(tài)中，認(rèn)為W楠圓弧軌道來(lái)實(shí)現(xiàn)生成目標(biāo)值SP的軌道，并認(rèn)為W上述的 強(qiáng)度直接設(shè)定生成目標(biāo)值SP的初始值。
[0061] 如圖3的(A)、圖3的(B)所示，如果將從生成目標(biāo)值SP的軌道的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)開(kāi)始 到生成目標(biāo)值SP達(dá)到設(shè)定目標(biāo)值SP+為止的時(shí)間、即目標(biāo)值達(dá)到時(shí)間設(shè)為a，將用于確定生 成目標(biāo)值SP的初始值的值、即強(qiáng)度設(shè)為b，并將從生成目標(biāo)值SP的軌道的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)開(kāi)始 的經(jīng)過(guò)時(shí)間設(shè)為t[0^t^a]，則t的生成目標(biāo)值SP(t)W如下的楠圓弧軌道的算式被給出。 此外，圖3的(A)表示施加干擾的情況，圖3(的B)表示設(shè)定目標(biāo)值變更的情況。
[006^ [算式U
[0063]
[0064] 本實(shí)施形態(tài)中，因?yàn)橛脧?qiáng)度b直接設(shè)定生成目標(biāo)值SP的初始值SP(0)，所WSP(0) = b。目標(biāo)值達(dá)到時(shí)間a越長(zhǎng)或強(qiáng)度b越大，超調(diào)抑制效果就越強(qiáng)，但控制的響應(yīng)性會(huì)受損。另一 方面，目標(biāo)值達(dá)到時(shí)間a越短或強(qiáng)度b越小，超調(diào)抑制效果就越弱，但控制的響應(yīng)性會(huì)提高。
[0065] 對(duì)于強(qiáng)度b，施加干擾時(shí)的強(qiáng)度b和設(shè)定目標(biāo)值變更時(shí)的強(qiáng)度b被預(yù)先分別設(shè)定。例 如，雖然設(shè)定目標(biāo)值SP+沒(méi)有被變更，但在發(fā)生了上述的（3)、（(3)、（(1)、（門中的任一事態(tài)的 情況下，或者從外部設(shè)備接收到通知施加干擾的信號(hào)的情況下(上述的(g))，目標(biāo)值軌道生 成部4使用為了施加干擾之時(shí)而預(yù)先設(shè)定的強(qiáng)度b的值。例如將本實(shí)施形態(tài)應(yīng)用于控制回流 焊爐的溫度(控制量PV)的控制裝置的情況下，控制印刷基板的搬運(yùn)的控制裝置(外部設(shè)備） 能夠在印刷基板被投入到回流焊爐中的時(shí)機(jī)，對(duì)本實(shí)施形態(tài)的控制裝置發(fā)送通知施加干擾 的信號(hào)。強(qiáng)度b的值能夠由預(yù)先進(jìn)行的模擬或者在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的試驗(yàn)來(lái)決定。
[0066] 又，在從外部設(shè)備接收到通知設(shè)定目標(biāo)值變更的信號(hào)的情況下(上述的(g))，或者 設(shè)定目標(biāo)值SP+被變更后經(jīng)過(guò)了指定時(shí)間T的情況下（上述的化）），目標(biāo)值軌道生成部4使用 對(duì)應(yīng)于變更后的設(shè)定目標(biāo)值SP+而被預(yù)先設(shè)定的強(qiáng)度b的值。例如在將本實(shí)施形態(tài)應(yīng)用于控 制藥品制造的爐的溫度(控制量PV)的控制裝置的情況下，因?yàn)轭A(yù)先知道如何變更設(shè)定目標(biāo) 值SP+，所W可針對(duì)每個(gè)設(shè)定目標(biāo)值SP+，預(yù)先設(shè)定強(qiáng)度b的值。
[0067] 此外，根據(jù)控制對(duì)象的運(yùn)行上的條件等，有指定時(shí)間T為0的情況，也有大于0的情 況。又，有從外部設(shè)備接收通知的情況，也有相對(duì)于施加干擾、設(shè)定目標(biāo)值變更而在通知上 產(chǎn)生延遲時(shí)間的情況。因而，需要預(yù)先考慮運(yùn)些時(shí)間來(lái)設(shè)定目標(biāo)值達(dá)到時(shí)間a。
[0068] 接下來(lái)，目標(biāo)值軌道生成部4將與步驟S5中決定的軌道(式（1))相應(yīng)的生成目標(biāo)值 SP(t)輸出至控制運(yùn)算部5(圖2步驟S6)。在生成目標(biāo)值SP的軌道的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)中，如上所 述，SP(0)=b被輸出。
[0069] 控制運(yùn)算部5基于從控制量輸入部1輸入的控制量PV和從目標(biāo)值軌道生成部4輸入 的生成目標(biāo)值SP(t)，W控制量PV與生成目標(biāo)值SP(t)-致的方式計(jì)算出操作量MV(圖2步驟 57) 。作為反饋控制運(yùn)算算法，有PIDdPID控制運(yùn)算是眾所周知的技術(shù)，因此省略說(shuō)明。
[0070] 操作量輸出部則尋通過(guò)控制運(yùn)算部5計(jì)算出的操作量MV輸出至控制對(duì)象（圖2步驟 58) 。操作量MV的實(shí)際的輸出目標(biāo)是操作閥等的操作器、操作加熱器等的繼電器(relay)、電 力調(diào)整器(晶閩管單元)等。
[0071] 在每個(gè)控制周期重復(fù)實(shí)行如上的步驟S1~S8的處理，直到根據(jù)例如來(lái)自于用戶的 指令而結(jié)束為止(圖2步驟S9中的是）。
[0072] 各控制周期中，通過(guò)算式（1)計(jì)算出的生成目標(biāo)值SP(t)從目標(biāo)值軌道生成部4被 輸出（步驟S4)。又，如果從生成目標(biāo)值SP(t)的軌道的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)(t = 0)開(kāi)始的經(jīng)過(guò)時(shí)間 t到達(dá)目標(biāo)值達(dá)到時(shí)間a,則生成目標(biāo)值SP(t)達(dá)到設(shè)定目標(biāo)值SP+，但W后，直到變?yōu)橄乱簧?成目標(biāo)值SP(t)的軌道的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)為止，目標(biāo)值軌道生成部4都不使用算式（1)，而是維 持生成目標(biāo)值SP(t)=SP+。
[0073] 圖4的(A)是示出本實(shí)施形態(tài)的設(shè)定目標(biāo)值變更時(shí)的控制響應(yīng)的例子的圖，圖4的 (B)是示出本實(shí)施形態(tài)的施加擾亂時(shí)的控制響應(yīng)的例子的圖。與圖7的（A)、圖7的（B)同樣 地，A SP是生成目標(biāo)值SP(t)相對(duì)于設(shè)定目標(biāo)值SP+的整形量(設(shè)定目標(biāo)值SP+與生成目標(biāo)值 SP(t)的差）。
[0074] 根據(jù)模擬中求出的圖4的(A)的結(jié)果可知，本實(shí)施形態(tài)中，能夠得到抑制了控制量 PV的超調(diào)的所希望的控制響應(yīng)，且能夠得到高的再現(xiàn)性。同樣地，根據(jù)模擬中求出的圖4的 (B)的結(jié)果可知，能夠得到抑制了超調(diào)的控制響應(yīng)，且能夠得到高的再現(xiàn)性。
[0075] -般的PID控制的魅力之處在于，即使不知道控制對(duì)象的模型，也能夠憑感覺(jué)地進(jìn) 行調(diào)整。作為應(yīng)用于運(yùn)種控制的目標(biāo)值軌道的生成技術(shù)，比起重視了物理模型的整合性的 嚴(yán)密性，更多的是希望在應(yīng)用環(huán)境的靈活性、控制的再現(xiàn)性上優(yōu)異。本實(shí)施形態(tài)中，通過(guò)W 楠圓弧軌道來(lái)實(shí)現(xiàn)生成目標(biāo)值SP的軌道，能夠抑制控制量PV的超調(diào)，即使在將本實(shí)施形態(tài) 應(yīng)用于設(shè)定目標(biāo)值SP+被重復(fù)變更或干擾被重復(fù)施加的控制對(duì)象的情況下，也能夠獲得控 制響應(yīng)的再現(xiàn)性。根據(jù)圖7的(B)與圖4的(A)的比較結(jié)果可明白，本實(shí)施形態(tài)中，與專利文獻(xiàn) 1所公開(kāi)的現(xiàn)有技術(shù)相比，因?yàn)槟軌蚴褂捎谑┘痈蓴_而導(dǎo)致的控制量PV的降低變小，所W能 夠減低干擾的影響，并能夠使控制的響應(yīng)性提高。
[0076] [第二實(shí)施形態(tài)]
[0077] 接下來(lái)，對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施形態(tài)中，因?yàn)榭刂蒲b置的構(gòu) 成及處理的流程與第一實(shí)施形態(tài)相同，所W使用圖1、圖2的符號(hào)進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施形態(tài)與第 一實(shí)施形態(tài)中不同之處是，生成目標(biāo)值SP(t)的軌道的決定處理（圖2步驟S5)和生成目標(biāo)值 SP(t)的輸出處理（圖2步驟S4、S6)。
[007引第一實(shí)施形態(tài)中，用強(qiáng)度b直接設(shè)定生成目標(biāo)值SP(t)的初始值SP(0)，與此相對(duì)， 本實(shí)施形態(tài)中，利用設(shè)定目標(biāo)值SP+、強(qiáng)度b和生成目標(biāo)值SP(t)的軌道的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)的偏 差I(lǐng) = SP+-PV或生成開(kāi)始時(shí)機(jī)前后的設(shè)定目標(biāo)值SP+的變化量I = SP+( t )-SP+( t-1)來(lái)決定SP (t)的初始值SP(0)。
[0079]如圖5的(A)、圖5的（B)所示，如果將目標(biāo)值達(dá)到時(shí)間設(shè)為a,將從生成目標(biāo)值SP的 軌道的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)開(kāi)始的經(jīng)過(guò)時(shí)間設(shè)為t[0^t^a]，則t的生成目標(biāo)值SP(t)W如下的楠 圓弧軌道的算式被給出。此外，圖5的(A)表示施加干擾的情況，圖5的(B)表示設(shè)定目標(biāo)值變 更的情況。
[0080] [算式 2]
[0081]
[0082] 如上所述，算式（2)的I是生成目標(biāo)值SP(t)的軌道的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)的偏差（SP+- PV)或生成開(kāi)始時(shí)機(jī)前后的設(shè)定目標(biāo)值SP+的變化量SP+(t)-SP+(t-l)(SP+(t)是變更后的設(shè) 定目標(biāo)值，SP+U-1)是變更前的設(shè)定目標(biāo)值）。本實(shí)施形態(tài)中，強(qiáng)度b作為與偏差(或設(shè)定目 標(biāo)值SP+的變化量)1相乘的系數(shù)(固定值)而被預(yù)先設(shè)定。
[0083] 本實(shí)施形態(tài)中，生成目標(biāo)值SP的初始值SP(0) = SP+-b X I。與第一實(shí)施形態(tài)同樣 地，目標(biāo)值達(dá)到時(shí)間a越長(zhǎng)或強(qiáng)度b越大，超調(diào)抑制效果就越強(qiáng)，但控制的響應(yīng)性會(huì)受損。另 一方面，目標(biāo)值達(dá)到時(shí)間a越短或強(qiáng)度b越小，超調(diào)抑制效果就越弱，但控制的響應(yīng)性會(huì)提 局。
[0084] 在生成目標(biāo)值SP的軌道的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)，初始值SP(0)從目標(biāo)值軌道生成部4被輸 出（圖2步驟S6)。在W后的各控制周期中，通過(guò)算式(2)計(jì)算出的生成目標(biāo)值SP(t)從目標(biāo)值 軌道生成部4被輸出（圖2步驟S4)。又，如果從生成目標(biāo)值SP(t)的軌道的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)(t = 0)開(kāi)始的經(jīng)過(guò)時(shí)間t到達(dá)目標(biāo)值達(dá)到時(shí)間a,則生成目標(biāo)值SP(t)達(dá)到設(shè)定目標(biāo)值SP+，但W 后，直到變?yōu)橄乱簧赡繕?biāo)值SP(t)的軌道的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)為止，目標(biāo)值軌道生成部4都不 使用算式(2)，而維持生成目標(biāo)值SP(t)=SP+。
[0085] 其他的構(gòu)成是如第一實(shí)施形態(tài)中已說(shuō)明的那樣的。運(yùn)樣一來(lái)，本實(shí)施形態(tài)中，能夠 得到與第一實(shí)施形態(tài)相同的效果。又，第一實(shí)施形態(tài)中，每次設(shè)定目標(biāo)值SP+被重復(fù)變更都 需要改變強(qiáng)度b，但在本實(shí)施形態(tài)中，不需要改變強(qiáng)度b。
[00化][第Ξ實(shí)施形態(tài)]
[0087] 接下來(lái)，對(duì)本發(fā)明的第Ξ實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施形態(tài)中，因?yàn)榭刂蒲b置的構(gòu) 成及處理的流程也與第一實(shí)施形態(tài)相同，所W使用圖1、圖2的符號(hào)進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施形態(tài)與 第一實(shí)施形態(tài)中不同之處是，生成目標(biāo)值SP(t)的軌道的決定處理（圖2步驟S5)和生成目標(biāo) 值SP (t)的輸出處理（圖2步驟S4、S6)。
[0088] 第一實(shí)施形態(tài)中，用強(qiáng)度b直接設(shè)定生成目標(biāo)值SP(t)的初始值SP(0)，與此相對(duì)， 本實(shí)施形態(tài)中，將設(shè)定目標(biāo)值SP+和作為預(yù)先指定的值的強(qiáng)度b相加減的結(jié)果設(shè)為SP(t)的 初始值SP(0)。
[0089] 如圖6的(A)、圖6的（B)所示，如果將目標(biāo)值達(dá)到時(shí)間設(shè)為a,將從生成目標(biāo)值SP的 軌道的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)開(kāi)始的經(jīng)過(guò)時(shí)間設(shè)為t[0^t^a]，則t的生成目標(biāo)值SP(t)W如下的楠 圓弧軌道的算式被給出。此外，圖6的(A)表示施加干擾的情況，圖6的(B)表示設(shè)定目標(biāo)值變 更的情況。
[0090] [算式 3]
[0091]
[0092] 關(guān)于算式(3)中的"±"，是由于施加控制量PV下降的干擾、設(shè)定目標(biāo)值SP+的上升 而引起的初始值SP(0)在設(shè)定目標(biāo)值SP+W下并使生成目標(biāo)值SP(t)上升的狀況即SP(0)^ SP+時(shí)為是由于施加控制量PV上升的干擾、設(shè)定目標(biāo)值SP+的下降而引起的初始值SP(0) 大于設(shè)定目標(biāo)值SP+并使生成目標(biāo)值SP(t)下降的狀況即SP(0)>SP+時(shí)為"+"。
[0093] 在生成目標(biāo)值SP的軌道的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)，初始值5?(0) = 5?+±6從目標(biāo)值軌道生 成部4被輸出（圖2步驟S6)。^后的各控制周期中，通過(guò)算式(3)計(jì)算出的生成目標(biāo)值SP(t) 從目標(biāo)值軌道生成部4被輸出（圖2步驟S4)。又，如果從生成目標(biāo)值SP(t)的軌道的生成開(kāi)始 時(shí)機(jī)(t = 0)開(kāi)始的經(jīng)過(guò)時(shí)間t到達(dá)目標(biāo)值達(dá)到時(shí)間a,則生成目標(biāo)值SP(t)達(dá)到設(shè)定目標(biāo)值 SP+，但W后，直到變?yōu)橄乱簧赡繕?biāo)值SP(t)的軌道的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)為止，目標(biāo)值軌道生成 部4都不使用算式(3)，而維持生成目標(biāo)值SP(t)=SP+。
[0094] 其他的構(gòu)成是如第一實(shí)施形態(tài)中已說(shuō)明的那樣的。運(yùn)樣一來(lái)，本實(shí)施形態(tài)中，能夠 得到與第一實(shí)施形態(tài)相同的效果。又，第一實(shí)施形態(tài)中，每次設(shè)定目標(biāo)值SP+被重復(fù)變更都 需要改變強(qiáng)度b，但在本實(shí)施形態(tài)中，與第二實(shí)施形態(tài)同樣地，不需要改變強(qiáng)度b。
[00巧]第一~第S實(shí)施形態(tài)的控制裝置可通過(guò)具備CPU(Central Processing化it,中 央處理單元）、存儲(chǔ)裝置及接口的計(jì)算機(jī)、控制運(yùn)些硬件資源的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。CPU根據(jù)存儲(chǔ)裝 置中儲(chǔ)存的程序，實(shí)行在第一~第Ξ實(shí)施形態(tài)中說(shuō)明了的處理。
[0096] 產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0097] 本發(fā)明可應(yīng)用于溫度控制等通用性的控制。
[009引符號(hào)說(shuō)明
[0099] 1…控制量輸入部、2…設(shè)定目標(biāo)值輸入部、3…時(shí)機(jī)檢測(cè)部、4…目標(biāo)值軌道生成 部、5…控制運(yùn)算部、6…操作量輸出部。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種控制裝置，其特征在于，包括： 時(shí)機(jī)檢測(cè)單元，其將發(fā)生了事態(tài)的時(shí)機(jī)作為生成目標(biāo)值的軌道的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)進(jìn)行檢 測(cè)，所述事態(tài)是表示設(shè)定目標(biāo)值的變更的事態(tài)或表示施加干擾的事態(tài)； 目標(biāo)值軌道生成單元，其在判定為所述生成目標(biāo)值的軌道的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)時(shí)，決定生 成目標(biāo)值的軌道，并在每個(gè)控制周期，將與決定了的軌道相應(yīng)的生成目標(biāo)值輸出；以及 控制運(yùn)算單元，其將控制量和所述生成目標(biāo)值作為輸入，在每個(gè)控制周期，通過(guò)控制運(yùn) 算來(lái)計(jì)算出操作量，并輸出至控制對(duì)象， 所述目標(biāo)值軌道生成單元以如下方式?jīng)Q定所述生成目標(biāo)值的軌道，即，所述生成目標(biāo) 值以預(yù)先指定的目標(biāo)值達(dá)到時(shí)間達(dá)到所述設(shè)定目標(biāo)值，且所述生成目標(biāo)值以曲線軌道變 化，所述生成目標(biāo)值的變化量逐漸變?yōu)?。2. 如權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于， 所述目標(biāo)值軌道生成單元將所述生成目標(biāo)值的軌道設(shè)為橢圓弧軌道。3. 如權(quán)利要求1或2所述的控制裝置，其特征在于， 所述目標(biāo)值軌道生成單元將所述生成目標(biāo)值的初始值設(shè)為預(yù)先指定的值。4. 如權(quán)利要求1或2所述的控制裝置，其特征在于， 所述目標(biāo)值軌道生成單元基于所述設(shè)定目標(biāo)值、預(yù)先指定的系數(shù)、所述生成開(kāi)始時(shí)機(jī) 下設(shè)定目標(biāo)值與控制量的偏差或所述生成開(kāi)始時(shí)機(jī)前后的設(shè)定目標(biāo)值的變化量，決定所述 生成目標(biāo)值的初始值。5. 如權(quán)利要求1或2所述的控制裝置，其特征在于， 所述目標(biāo)值軌道生成單元將所述設(shè)定目標(biāo)值與預(yù)先指定的值相加減而得的結(jié)果設(shè)為 所述生成目標(biāo)值的初始值。6. -種控制方法，其特征在于，包括： 時(shí)機(jī)檢測(cè)步驟，將發(fā)生了事態(tài)的時(shí)機(jī)作為生成目標(biāo)值的軌道的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)進(jìn)行檢 測(cè)，所述事態(tài)是表示設(shè)定目標(biāo)值的變更的事態(tài)或表示施加干擾的事態(tài)； 生成目標(biāo)值軌道決定步驟，在判定為所述生成目標(biāo)值的軌道的生成開(kāi)始時(shí)機(jī)時(shí)，決定 生成目標(biāo)值的軌道； 生成目標(biāo)值輸出步驟，在每個(gè)控制周期，將與該生成目標(biāo)值軌道決定步驟中決定了的 軌道相應(yīng)的生成目標(biāo)值輸出；以及 控制運(yùn)算步驟，將控制量和所述生成目標(biāo)值作為輸入，在每個(gè)控制周期，通過(guò)控制運(yùn)算 來(lái)計(jì)算出操作量，并輸出至控制對(duì)象， 所述生成目標(biāo)值軌道決定步驟以如下方式?jīng)Q定所述生成目標(biāo)值的軌道，即，所述生成 目標(biāo)值以預(yù)先指定的目標(biāo)值達(dá)到時(shí)間達(dá)到所述設(shè)定目標(biāo)值，且所述生成目標(biāo)值以曲線軌道 變化，所述生成目標(biāo)值的變化量逐漸變?yōu)椹枴?. 如權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于， 所述生成目標(biāo)值軌道決定步驟將所述生成目標(biāo)值的軌道設(shè)為橢圓弧軌道。8. 如權(quán)利要求6或7所述的控制方法，其特征在于， 所述生成目標(biāo)值軌道決定步驟將所述生成目標(biāo)值的初始值設(shè)為預(yù)先指定的值。9. 如權(quán)利要求6或7所述的控制方法，其特征在于， 所述生成目標(biāo)值軌道決定步驟基于所述設(shè)定目標(biāo)值、預(yù)先指定的系數(shù)、所述生成開(kāi)始 時(shí)機(jī)下設(shè)定目標(biāo)值與控制量的偏差或所述生成開(kāi)始時(shí)機(jī)前后的設(shè)定目標(biāo)值的變化量，決定 所述生成目標(biāo)值的初始值。10.如權(quán)利要求6或7所述的控制方法，其特征在于， 所述生成目標(biāo)值軌道決定步驟將所述設(shè)定目標(biāo)值與預(yù)先指定的值相加減而得的結(jié)果 設(shè)為所述生成目標(biāo)值的初始值。
【文檔編號(hào)】G05D23/19GK105988487SQ201610149854
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年3月16日
【發(fā)明人】本橋勇人, 高橋敦, 平山博文
【申請(qǐng)人】阿自倍爾株式會(huì)社