2004年4月号 | ||||||||||||
PID制御のお話
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ワイド制御技術研究所 所長 広 井 和 男 | ||||||||||||
まず、出口温度を温度検出器で測定し表示します。制御する人はこの温度表示を見て、目標値80℃と比較し差がいくらかを計算します。そして、この差をゼロにするにはどれくらい手動弁を操作して燃料流量を増減させればよいかを判断し、手動弁の開度を増減させます。その操作の結果を、再び加熱炉出口温度表示を見て確認し、差があれば差がゼロになるように判断して手動弁を操作します。目標値と測定値の差がゼロ、つまり目標値=測定値になるまで、この動作を繰り返します。この人間の制御動作を機能ブロックで表現したものを図1(b)に示します。さらに、手動制御系の情報の流れを図1(c)に示します。図1(c)において、情報の流れを追ってみますと、出口温度 → 温度検出器 → 表示 → 目 → 頭脳(比較、判断、操作) → 手 → 手動弁 → 燃料流量 → 燃焼 → 出口温度というように情報の流れは人間を介して一巡しています。このような制御を閉ループ制御(Closed loop control)と呼び、操作した効果を測定して次の制御信号の決定に用いる方法をフィードバック(Feedback:帰還)制御と呼びます。 このようにして、プラントの中の制御しようとする量(制御量)、たとえば温度、圧力、流量、液面、成分などを目標値に一致させるように比較・判断し、操作することが「制御」ということになります。これを人間が行うのを「手動制御」と呼びます。
プラントの中の制御量を目標値に一致させるように比較・判断し、操作するという制御を、人間に代わって調節計を用いて自動的に実行することを「自動制御」と呼びます。加熱炉出口温度の自動制御の例を図2に示します。図2(a)に加熱炉出口温度自動制御系の構成、図2(b)にその機能ブロック構成、図2(c)にその情報の流れを示します。 図1に示す手動制御と図2に示す自動制御を比べると、手動制御では人間が考えて制御していた内容を、自動制御では調節計が代わって実行することになっています。このときまず問題になるのは、調節計にどのような比較・判断・操作をやらせるかということです。 これまでの説明の流れから考えると、調節計で行う制御内容は当然のことながら「人間が行う比較・判断・操作の内容をそのまま数式化したもの」にすればよいということは容易に推測できます。
世界を舞台とするこれからの激しい競争の中で、企業が永続的に発展していくためには、自動制御の絶えざる進化・高度化が必要不可欠となります。■ |
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