温度制御について

電気炉を温度制御する場合、制御方式として
オンオフ動作と　PID動作があるそうですが・・・。
オンオフ動作は　どういうものか理解できたのですが、
PID動作が　よくわかりません。
どなたか　わかりやすくご教授願えませんでしょうか？

No.1 回答者： huckingoo 回答日時： 2008/10/31 16:25

Ｐ：（比例動作）　偏差に比例した出力を出す動作

Ｉ：（積分動作）　偏差の時間積分に比例した出力を出す動作
Ｄ：（微分動作）　偏差の時間的変化率に比例した出力を出す動作

上記の３つの動作を組み合わせたフィードバック制御を行います。

比例帯・積分時間・微分時間の３つのパラメーターの設定が重要となります。

このパラメーターの設定方法（チューニング）のやり方もいろいろありますが、昔からある方法としては”ジーグラ・ニコルス法”が有名です。

現在使われている温調器のＰＩＤコントローラーには”オートチューニング”機能があります。
　
※オートチューニングで設定不可能な場合もあります。

【参考】
ジーグラ・ニコルス法　限界感度法

(1)　積分時間を最大に設定し比例動作だけで動作させる
(2)　比例ゲインを上げていく（比例帯を小さくしていく）
(3)　ある点で持続振動が発生するので、そのときのゲインＵと振動周期Ｐを書き留める
(4)　Ｐ＝０．６×Ｕ
　　Ｉ＝０．５×Ｐ
　　Ｄ＝０．２５×Ｉ　

※　実際はこの方法は実験や検証等でしか用いません。
　　一番良いのは色々なパラメータを試してデータロギングし外乱やオーバーシュートに強いパラメーターを導き出す現場や工場での実試験だと考えます。

この回答へのお礼

御解答ありがとうございました。

お礼日時：2009/03/15 20:54

No.2 回答者： sentakuya 回答日時： 2008/11/02 18:08

わかりやすく説明します。

ＰＩＤ動作をするための一番シンプルな製品は調節計です。
この調節計には最低でも入力として【ＰＶ：測定値】【ＳＶ：設定値】、出力として【ＭＶ：動作値】があります。

ＰＶとＳＶの＋偏差・－偏差でＭＶを増減するものが調節計です。

インバータ式エアコンを例にします。
(1)ＰＶはエアコン室内機に設けてある温度センサーです。
(2)ＳＶはリモコンで設定する希望の温度です。
(3)ＭＶはエアコン室外機の回転数です。

このＭＶをどう動かすかがＮＯ．１の方が言われるＰＩＤです。
リモコンには「パワフル」とか「やわらぎ」とかの様々な切換がついています。これはＰＩＤのパラメータを切換えています。
しかし、この切換の違いは今一微妙で小生は実感できていません。

この回答へのお礼

御解答ありがとうございました。

お礼日時：2009/03/15 20:56

No.3 回答者： kenojisan 回答日時： 2008/11/05 11:48

PIDとは、回答No1の方が説明されているように、

P:Proportional　比例動作
I:Integration　積分動作
D:Differential　微分動作
のことです。
このそれぞれが、どういう働きをするかというと。
比例動作は、設定温度と現在温度の差に比例して電力供給を調整する動作で、現在温度が低ければ高パワーに、高ければ低いパワーに調節するものです。これの比例を使わない単純な極限がオンオフ動作ですね。
次に微分動作ですが、これは現在の温度変化（微分）に比例させて電力供給を調節する、先読み動作です。温度上昇速度が速ければ電力を下げ、温度下降速度が速ければ電力を上げて、速やかに設定温度付近へ収束させる働きが有ります。
上の２つは比較的分かりやすい動作だと思いますが、分かりにくいのが積分動作です。これは、設定温度と現在温度の差（正負を含めた）を測定間隔毎に足して（積分して）いく動作です。例えば、上のPD動作だけだと、それぞれのパラメーターの係数が最適で無ければ、設定温度からずれた温度で安定してしまう現象が起こりえます。しかし、このＩ動作を加えると、現在温度と設定温度の差の時間蓄積に比例して電力を調節するので、設定温度より低い温度で落ち着いている場合には電力を増やし、設定温度より高い温度でうろうろしていると電力を下げる働きをしてくれます。
これらの３つのパラメーターそれぞれに、異なる適切な重み（係数）を付けて電力供給を調節すれば、速やかにしかも安定に設定温度に保つことが出来る、賢い温度調節が可能なわけです。
PIDそれぞれの係数は、電気炉や設定温度（高温か低温か）によって適切に選ばないと、期待したような賢い温度調節が出来ないのですが、その係数を自動的に決めてくれる方法が回答１に紹介されている「オートチューニング」機構です。
現在市販されているデジタル温度調節器には、たいていPID＋オートチューニング機構は付いていると思います。

この回答へのお礼

御解答ありがとうございました。

お礼日時：2009/03/15 21:08

No.4 ベストアンサー 回答者： noname#76137 回答日時： 2008/11/08 12:47

PID制御の概説はここが一番理解しやすいと思います。

モータの制御法
http://www.picfun.com/motorframe.html

古典制御
http://www.geocities.co.jp/Technopolis/5348/riro …

この回答へのお礼

わかりやすいサイト教えていただきありがとうございました。

お礼日時：2009/03/15 21:07