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PIDの現場での調整のコツを教えていただけませんか?
教材ではいろいろ書いていますが
タッチパネルPLCでは現状が見えるだけで目視確認しかできませんので
教材で書いてあるようなことは役に立ちません。
現状ではやみくもにトライアンドエラーを繰り返しています。

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A 回答 (6件)

応答の速い系だとどんなパラメータでもそこそこですが、温度調節のように応答が遅いと結構面倒ですよね。



PID制御はP(比例制御)が基本ですが、それだけ必ず目標値との間にオフセットができてしまうので、それをリセットするためにI(積分)を入れるわけです。Dはスピードアップのためで、一旦値が落ち着いてしまえば全く効きません。このことを踏まえて、私は次のようにやっています。

まず、IもDも使わずにPだけにして、観測値がオーバーシュートしないで一定値に近づく位の値を探します。これくらいであれば現状だけしか見えなくてもできると思います。この段階では目標値との間にオフセットがあるはずなので、次に少しずつIを増やしていき、オフセットがだんだん小さくなる様子を観察します。あまりIを入れすぎると発振してしまうのでオフセットが消えたら適当なところでやめます。Dはほとんど使いません。

これだけだと「最適」ではありませんが、後は微調整でなんとかなると思います。
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論点が異なりますが,


2自由度PID制御
というのがあります.

普通のPID制御よりも
高い性能を達成できます.


以下,
r:目標値
y:観測量
u:操作量
とします.


A:普通のPID制御
 e=r-y
 u=K0(s)e 

B:代数論的2自由度制御
 e1=K1(s)r
 e2=K2(s)y
 u=e1-e2

補足0 3自由度以上はほぼ無意味.
補足1 Aの制御は Bの制御にてK1(s)=K2(s)としたときである(Bの枠組みの方が一般的)
補足2 普通のPID制御は,何のメリットもないの,K1(s)=K2(s) として制御性能を「無意識に」制約している

(参考文献:
アドバンスト制御のためのシステム制御理論,前田,杉江,朝倉書店)
PID制御,須田,朝倉書店)
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 vortexcoreさんの書き込みは、現場的実践的で良い解答だと思いました。


 行われている調整も、「それが限界感度法の測定操作事例だ」と言うべきものですね。
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 以下の2種類が代表的なチューニング方法です。


(1)限界感度法
 IとDを外してPだけにし、そのPを少しづつ変えて行き、制御の結果出る指示が規則正しい振幅を示すP値(限界比例帯:PBu)を求める。
 この時、指示振幅周期がPu(秒)とすると、
 P=1.7PBu、I=0.5Pu、D=0.125Pu
(2)ステップ応答法
 制御せず、いきなり操作量を掛けて指示の変化を観察する。(例えば、室温状態にある炉をいきなり200℃設定で加熱を開始し、指示温度を観察する、など)
 指示曲線を解析して、
無駄時間(指示が動き始めるまでの遅れ)=L、
最大上昇部分の変化量(単位時間当たりの変化量)=ΔT/Δt、
調節器の表示範囲=F.S、
とすると、R=ΔT/Δt×100/F.Sであり、これより、
 P=0.83×R×L、I=2L、D=0.5L

 限界感度法は正確ですが測定が厄介、ステップ応答法は測定が簡単ですが精度は劣る、と言った違いがあります。
 しかし、最近の調節器にはAuto-Tuning機能の付いた物が多いはずで、そんなに苦労する事は無いと思いますが。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
オートチューニングシステムを使いたいところなのですが
うちのシステムはシーケンスプログラムを組んでいて
ある条件の時に固定開度や固定周波数にしなければいけないとかが
あるのでオートチューニングができないらしいです。

限界感度法やステップ応答法を使ってやってみます。
ありがとうございました。

お礼日時:2003/03/08 22:15

限界感度法ならできるでしょう?



参考URL:http://www.miyazaki-gijutsu.jp/series/control332 …
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制御対象によって千差万別ですから単純にはいえないでしょうね。


ヤマタケの指示調節計にはオートチューニングというのがついているのですが
制御出力を0~100まで振ってその応答を見るというような
やり方です、使ってみたのですが、制御対象のほうが、音を上げてしまって
使えなかったです。ちなみに対象は冷媒回路だったのですけど。

うまい、チューニングアルゴリズムを発明したら、一財産作れますよ。
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Qステップ応答法と限界感度法:(PID制御)

インターネットで調べましたがピンとくる説明に出会えませんでした。
それぞれどのような制御法なのでしょうか。
わかりやすい説明をしていただくと助かります。

Aベストアンサー

いずれも制御理論のオーソドックスな方法で解説など山のように出ています。
自分で納得できる説明は自分で探しましょう。
下記は一例です。


ステップ応答法
http://alk.fam.cx/tfunc_030.html

PID制御
http://ja.wikipedia.org/wiki/PID%E5%88%B6%E5%BE%A1

QPID制御のパラメータの決め方

PID制御のパラメータを決めたいと考えています。
ステップ応答から定常値K,無駄時間L,時定数Lは求めてあります。
チューニングするときの目安として、

1.180度まわった位相でゲインが1以上あるとハンチングするとされていますが、それをパラメータ間の式で表すことが可能ですか。
2.オーバーシュートする条件というのはありますか。それも同様にパラメータ間の式で表すことが可能ですか。

式を教えていただけるか、解説したHPを紹介いただけないでしょうか。

Aベストアンサー

理論的な解析による回答は別の人に譲るとして、現場的手法を回答します。
現場では面倒な理論的手法は使える人が居ないので、もっと簡単な「ジーグラ・ニコルスの最適調整法」が専ら使われます。これが簡単な割には実にいいのです。「限界感度法」と「ステップ応答法」の2つがあって、今回のようにLとTから求めるのは後者です。
積分時間と微分時間は簡単です。積分時間=2L、微分時間=0.5L とします。
比例帯=83KpL/T で計算します。
比例帯はLとTだけではデータ不足で、プロセス利得が必要です。プロセス利得(Kp)=Δ制御量[%]/Δ操作量[%] (定常値)です。
ハンチングするかしないかは、制御結果を見て判断します。

QP制御、PI制御、PID制御それぞれメリット、デメリットを教えてくれま

P制御、PI制御、PID制御それぞれメリット、デメリットを教えてくれませんか?
レポート課題で困っています。調べてみたが良くわかりませんでした。

Aベストアンサー

制御の基本は、P(比例)動作ですが、P動作だけでは通常オフセット(目標値との残留偏差)が生じます。このため、P動作のオフセットを無くすため、I(積分)動作を加え、設定値との偏差をなくすようにします。また、D動作を加えることにより、偏差を単時間に修正することができますが、積分時間を短く設定しすぎると、ハンチングが起きやすく、安定した制御が得られなくなります。D(微分)動作は、偏差の少ないうちに大きな修正動作を加え、制御結果が大きく変動するのを防ぐことができるます。ただし、微分時間を長く設定しすぎると、小さな変化に対しても、大きな出力が出てしまう為、ハンチングが生じ、制御性が安定しなくなります。

詳しくは、以下のURLを参照のこと。

参考URL:http://www.compoclub.com/products/knowledge/jidou_seigyo/jidou_seigyo4.html

QPID制御について

PID制御器の各ゲインの役割について詳しく知っている方教えていただけたらと質問しました。またPID制御器以外にどのような制御器があるか、についてもおねがいします。

Aベストアンサー

NO.3の方の回答が適切だと思います。少し補足します。
PID制御と言うのは、ある値をある目標値に保とうとするための制御です。
例えば、エアコンで部屋の冷暖房を行い室温25度Cに保つとします。
P:比例動作:偏差(室温-25)に比例したパワーで冷暖房を運転します。もちろん、偏差が正なら冷房、負なら暖房です。このゲインが小さいとパワー不足となり制御しきれません。ある量の偏差が残ったまま(オフセットという)になります。
一方、ゲインを上げると、オフセットは減りますが、パワーが強力すぎて制御の行過ぎ(オーバーシュート)が起こります。これが繰り返されるため,暑すぎと冷えすぎを繰り返すサイクリングと言う状態になります。
従って、サイクリングを起こす直前のゲインがPの最適ゲインと考えればいいでしょう。

Pの欠点を補うため、IとDを使います。

I:積分動作:Pのゲインを最適設定すると、必ずオフセットが残ります。これを補償するのがI動作です。偏差の積分値に応じた操作をします。
ゲインが足りないとオフセット解消に時間がかかります。ゲインが高すぎると、偏差に敏感に反応し、強力パワーを発するので動作が不安定になります。

D:微分動作:PI動作だけでは偏差が拡大しつつある状態にはパワーが足りません。偏差が拡大しているというのを検出するため、偏差を微分し、それに見合った操作をします。ゲインが低すぎると偏差拡大に追従できません。ゲインが高すぎると偏差の変化に過敏に反応しやはり動作不安定になります。

というわけで、制御すべきプロセスの特性に合わせて、PIDのゲインを調整します。

PIDよりも一番簡単なのは、オンオフ制御です。又遅れの大きいベルトコンベアでの積み込み制御などではサンプリング制御と言うのもあります。

NO.3の方の回答が適切だと思います。少し補足します。
PID制御と言うのは、ある値をある目標値に保とうとするための制御です。
例えば、エアコンで部屋の冷暖房を行い室温25度Cに保つとします。
P:比例動作:偏差(室温-25)に比例したパワーで冷暖房を運転します。もちろん、偏差が正なら冷房、負なら暖房です。このゲインが小さいとパワー不足となり制御しきれません。ある量の偏差が残ったまま(オフセットという)になります。
一方、ゲインを上げると、オフセットは減りますが、パワーが強力...続きを読む

QPID制御のプログラミング2

先ほど、PID制御のプログラミングについて質問したのですが、もう少しわからないところがあるので教えてください。
1.ステップ応答から各パラメータを求める方法
  http://www.picfun.com/motor05.htmlのページの一番下のほうに書かれており、
  Kiの値=0.6~0.7/KL、Kdの値=0.3~0.45T/Kとなっています。
  このLとTの単位は[sec]と考えていいのでしょうか。
  KpはLとTで打ち消されて、単位を考える必要ないですが、KiとKdは単位により結果が違います。
2.サンプリングデータにより制御する場合のサンプリング時間について上記アドレスにPID制御のアルゴリズムの説明があるのですが、
  サンプリング時間が考慮されていません。
  サンプリング時間により前回の偏差との差や、積分の場合足しこむ回数が違ってくると思うのですが、どのように補正すればよいですか。
  このときも単位を1[sec]秒として補正すればよいでしょうか。

Aベストアンサー

ヒータで層の温度を一定にする系で、実際にやったことがあるのでアドバイスします。理論的なアドバイスでは有りませんが参考になればと思います。

2.について
参照先URLに紹介されている式では、I制御による変化量は、制御開始からずっと累積されてしまっているのがわかります。
系によると思いますが、おっしゃる通り、この式では積分時間やサンプリング時間を考慮していないので、この式をそのままプログラムに落とすのは、私の場合、あまり実用的では有りませんでした。

そこで、
ki=kp/Ti , kd=kp*Td ですので、  (Ti=積分時間、td=サンプル時間)
n=Ti/Td  (n=サンプル回数) として、
ei= Σe/n (ei=積分時間あたりの偏差の平均)
ed= en - en-1 (ed=前回偏差と今回偏差の差)
とし、
M= kp*( en + ei + ed )
と、操作量を決めてあげました。
このやり方は直感的にわかりやすく使いやすいです。

実際、操作量には上限がありますし、負の値を取れない系もありますので、
早速プログラムを組み始まってしまうのも一つの手だと思います。
ジーグラとニコルズの最適値は、オーバシュート量が25%に達しますので、
私の場合、カットアンドトライで最適値を決める必要がありました。
やってみて気付くことはとても多かったです。

1.についてですが、
LとTの単位はサンプリング時間と同じにするとやりやすいと思います。サンプリング時間の単位が秒であれば、時定数や無駄時間の単位も秒にします。
しかし、実際に計算してみると、これでも時間の単位の違いによって、パラメータは大きく異なってしまうのがわかりますが、これも実際やってみると、秒がいいのか分がいいのか、わかってくると思います。

ヒータで層の温度を一定にする系で、実際にやったことがあるのでアドバイスします。理論的なアドバイスでは有りませんが参考になればと思います。

2.について
参照先URLに紹介されている式では、I制御による変化量は、制御開始からずっと累積されてしまっているのがわかります。
系によると思いますが、おっしゃる通り、この式では積分時間やサンプリング時間を考慮していないので、この式をそのままプログラムに落とすのは、私の場合、あまり実用的では有りませんでした。

そこで、
ki=kp/Ti , kd=kp...続きを読む

Q3相電動機の消費電力の求め方

3相電動機の消費電力の求め方について質問です。

定格電圧 200V
定格電流  15A
出力   3.7KW

上記の電動機ですが実際の電流計指示値は10Aです。
この場合の消費電力の求め方は
√3*200*15=5.1KW
3.7/5.1*=0.72
√3*200*10*0.72=2.4KW
消費電力 2.4KW

このような計算で大丈夫でしょうか?
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

出力は軸動力を表しているので、消費電力はそれを効率で割る必要があるかと思います。
概算で出してみると、定格での効率が85%程度と仮定すると、定格時の消費電力は3.7/0.85=4.4kW程度になります。
この時の一次皮相電力は、5.1kVAで、無効電力Qnは√(5.1^2-4.4^2)=2.6kVar程度になります。

この無効電力は励磁電流が支配的でしょうから、負荷によらず変わらないとすると、軽負荷時に線電流が10Aになったときの皮相電力は√3*200*10 で3.5kVAで、このときの有効電力は√(3.5^2-2.6^2)=2.3 kW という具合になりそうに思います。

Q熱交換の基礎式を教えてください。

熱交換器における基礎式を教えてください。
蒸気と水での熱交換を行う際に、入口温度と出口温度の関係、
それに流速等も計算のデータとして必要なんだと思うんですが、
どういう計算で熱量、流速を決めればいいのか熱力学の知識がないので
分かりません。
いろんな書籍を買って勉強していますが、難しくて分かりません。
それに独学ですので、聞ける人がいなくて困っています。
どなたか、簡単に熱交換の基礎式などを教えてください。

Aベストアンサー

 伝熱の計算は非常に難しいのですが、「難しい」と言っているだけでは先に進みませんので、そのさわりを。
 基本式は、Q=UAΔtです。
 Q:交換される熱量
 A:伝熱面積
Δt:伝熱面内外の温度差
  (冷却水入出の差ではない)

 ここで曲者は、U(総括伝熱係数とか熱貫流係数とか呼ばれるもの)です。
 Uの内部構造は、1/U=1/h1+1/hs1+L/kav.+1/hs2+1/h2と表現され、hを見積もる事が大変難しいのです。
 h:伝熱面の境膜伝熱係数、内外2種類有る。
 hs:伝熱面の汚れ係数、内外2種類有る。
 L:伝熱面厚み
 kav:伝熱面の熱伝導率の異種温度の平均、熱伝面内外で温度が異なり、温度によって変化する熱伝導率を平均して用いる。
 hは、流体の種類や流れる速さ(主な指標はレイノルズ数)によって変化します。
 hsは、どの程度見積もるか、、、設備が新品ならZeroとしても良いのですが、使い込むとだんだん増加します。
 更には、Aも円管で厚みが有る場合は、内外を平均したり、Δtも入り口と出口の各温度差を対数平均するとか、色々工夫すべきところがあります。

>冷却管はステンレス製(SUS304)です。
 →熱伝導度の値が必要です。
>冷却管の中の水の温度は入口が32℃で出口が37℃です。>流量は200t/Hr程度流れております。
 →冷却水が受け取る熱量は、200t/Hr×水の比熱×(37-32)になります。この熱量が被冷却流体から奪われる熱量です。=Q
>冷却管の外径はφ34で長さが4mのものが60本
>冷却管の外径での総面積は25.6m2あります。
 →冷却管の壁厚みの数値が計算に必要です。
 伝熱面積も外側と内側を平均するか、小さい値の内側の面積を用いるべきです。

 まあしかし、現場的な検討としては#1の方もおっしゃっているように、各種条件で運転した時のU値を算出しておけば、能力を推し測る事が出来ると思います。
 更には、熱交換機を設備改造せずに能力余裕を持たせるには、冷却水の温度を下げるか、流量を増やすか、くらいしか無いのではないでしょうか。

 伝熱の計算は非常に難しいのですが、「難しい」と言っているだけでは先に進みませんので、そのさわりを。
 基本式は、Q=UAΔtです。
 Q:交換される熱量
 A:伝熱面積
Δt:伝熱面内外の温度差
  (冷却水入出の差ではない)

 ここで曲者は、U(総括伝熱係数とか熱貫流係数とか呼ばれるもの)です。
 Uの内部構造は、1/U=1/h1+1/hs1+L/kav.+1/hs2+1/h2と表現され、hを見積もる事が大変難しいのです。
 h:伝熱面の境膜伝熱係数、内外2種類有る。
 hs:伝熱面の汚れ係数、内外2...続きを読む

Qモーターの定格電流の出し方

三相200v5.5kw定格電流22Aのモーターなんですが全負荷運転で22Aの電流が流れるって事で良いのでしょうか?
ちなみに定格電流が分からないモーターの電流値の出し方は5500/200×√3なのでしょうか?
そうすると定格電流が違ってくるので・・・
勝手な考えなんですが力率を70%って考えればよいのでしょうか?
調べていくうちにだんだん分からなくなってきちゃいました
もし宜しければ教えていただきたいのですが

Aベストアンサー

・全負荷運転で22Aの電流が流れる
で、OKです。

・定格電流が分からないモーターの電流値
5.5kWは軸出力なので、電気入力(有効電力)に換算するために、効率で割る必要があります。
次に、皮相電力に換算するために力率で割る必要があります。
結果、
{出力/(力率*効率)}/(√3*電圧)
ということになります。

モータの力率や効率が不明の場合には、
JISC4203 一般用単相誘導電動機
JISC4210 一般用低圧三相かご形誘導電動機
JISC4212 高効率低圧三相かご形誘導電動機
で規定されている効率や力率を使うことになるかと。
(これらの規格には、各容量について電流が参考値として記載されていますが)

QPID制御の設定

PIDパラメータの設定について教えてください。

レンジが0~50℃の温度調節器があり、PIDパラメータとして
 P→3
 I→10
 D→1
と設定されています。
レンジを0~100℃の温度調節器に変更した時、同じ制御(操作量)
をさせたいのですが、パラメータの設定値をいくつにすればよいのでしょうか?
おそらく
 P→1.5(レンジが倍になり敏感になるため1/2にする)
 I→5  (レンジが倍になり鈍感になるため1/2にする)
ではないかと思いますが、よろしいのでしょうか?
また、Dについてはどう考えてよいのかわかりません。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

 温調のレンジを変更しても加熱操作部の特性が同じなら、制御定数は基本的には変わりません。
 但し、Parameter-P(比例帯)は、測定レンジフルスケールに対する割合(%)ですから、レンジを2倍にした場合は、半分にしなければなりません。
 御質問の例では、0~50℃レンジのPが3%ですから、比例帯の温度幅は1.5℃に相当します。 なので、0~100℃レンジにした場合、Pは1.5%となります。下1桁が設定できない場合は2%で構いません。
 IとDはそのままにします。 IとDの単位は、秒です。
 但し、普通の場合(ステップ応答法でも限界感度法でも)、DはIの1/4にしますので、御質問の例は分からないで適当に設定したものか、意図的に変えたかどちらかでしょう。整数単位でしか設定できない温調なら、私の場合、I=10秒、D=2秒にするでしょう。

Qカスケード制御とオート制御のちがい

カスケード制御とオート制御のちがいが、よくわかりません。簡単なちがいを、教えてください。

Aベストアンサー

cascade: [電]回路などを従続接続する・・・とあります。(研究社・英和)

次のような制御回路を想定してみてください。
ここにボイラー(湯沸かし器)Aがあり,このボイラーの出口温度を一定に保つシステムを考えます。

出口温度を検出して,その信号を制御器Bに送り,Bはこの温度を設定温度と比較して,その差信号を操作端Cに送ります。
Cは具体的には燃料の供給量を調整するバルブ(弁)とでもお考えください。
以上のシステムをTC(Thermo Control)と呼びます。

ところで,実際には,流量も変動する可能性があります。
流量を一定にするシステムについての説明は省略するとして,この制御系をFC(Flow Control)と呼びます。
つまり,ボイラーの制御系ではこのTCとFCの両方が必要なわけです。
これらは独立したものでもよいのですが,一方をもう一方の支配下に入れると,より精密な制御が
できます。
一般には,TCの制御ループの中に,FCを組み込むことが行われています。
こういう制御系がカスケード制御です。

ここで使う制御器はコンピュータとは限りません。
コンピュータが現れる以前から,この方法は実施されていました。

オート制御は単純に訳すと自動制御となり,自動制御のすべてを指す言葉と解釈しますが,他に意味が
あるのでしょうか?
わたしにはわかりません。

他に何か質問がありましたら,どーぞ・・・

cascade: [電]回路などを従続接続する・・・とあります。(研究社・英和)

次のような制御回路を想定してみてください。
ここにボイラー(湯沸かし器)Aがあり,このボイラーの出口温度を一定に保つシステムを考えます。

出口温度を検出して,その信号を制御器Bに送り,Bはこの温度を設定温度と比較して,その差信号を操作端Cに送ります。
Cは具体的には燃料の供給量を調整するバルブ(弁)とでもお考えください。
以上のシステムをTC(Thermo Control)と呼びます。

ところで,実際には,流量...続きを読む


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