【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プロセス制御におけるＰＩＤパラメータ等を調整するためのパラメータ調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プロセス制御では、例えば閉ループ制御のためにＰＩＤ演算が実行されるが、このＰＩＤ演算を実行するためにパラメータが必要となる。 このＰＩＤ制御に必要なパラメータには、通常Ｐ（比例係数）、Ｉ
（積分時間）及びＤ（微分時間）の３つのパラメータが必要となる。 これら３つのパラメータ群は、プロセス制御対象の特性に基づいて設定されるべきものであり、プロセス制御対象の応答性を最適にするように決められている。

【０００３】このようなパラメータ群の設定は、プロセス制御対象の特性が完全に解明されていれば、ある程度は自動的に算出可能なものであり、これを利用したものは、オートチューニング等と呼ばれている。 この場合、
これら３つのパラメータは、最適な値が１組自動的に与えられる。

【０００４】ところが、プロセス制御対象の特性を完全に理解することは困難であり、かつその特性が時間的に変化、例えばプロセス制御対象を動作させる条件によって変動する。 このように変動するときは、各パラメータを、その中の特定の一部の条件を元に、ある適当な範囲で最適な制御結果が得られるように設定している。

【０００５】このような各パラメータの設定はオペレータの操作により行われるが、この操作では、オペレータの持つイメージの範囲内で各パラメータ１つ１つについて新しい値に変更している。

【０００６】一方、ＰＩＤパラメータは、それぞれ制御性を決定するための重要な特性を持っており、そのうち１つだけを変更しても最適な制御結果が得られることは少ない。 例えば、比例係数Ｐを大きくすると、コントローラのゲインが増大し、プロセス制御対象に対して相対的に大きな操作出力を与えることになる。 これにより、
比例係数Ｐだけを大きくし過ぎれば、制御系が大きく揺さぶられることになる。 この場合、比例係数Ｐを大きくするとと同時に、積分時間Ｉ及び比例時間Ｄを変更し（Ｉを大きくする）、ＰＩＤ制御演算の感度を抑えることによって大きな影響を与えずにパラメータの変更を行うことができる。

【０００７】又、ＰＩＤの制御演算以外として、多数のパラメータを組み合わせて演算を実行することがある。
このような場合、それぞれのパラメータが完全に独立して決定できる場合であれば、プロセス制御対象に対する制御に問題はない。

【０００８】ところが、実際のプロセス制御では、物理世界における情報の相互干渉に示すように各パラメータを独立した情報として取り扱えない場合の方が多い。 このため、複数のパラメータについて１組の設定条件を考えるときには、その相互関係、すなわち制限条件を念頭において決定することになる。

【０００９】この制限条件が数式により表現できるように明らかなものであるときには、数式によるサポートシステムが想定できる。 この一例が上記したＰＩＤのオートチューニングである。 ところが、このような場合は少ないので、多くの場合は設定者であるオペレータの感覚で設定しなければならない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上のようにＰＩＤパラメータの如く互いに関連する複数のパラメータのうち一部分だけを変更すると、その影響によりプロセス制御対象に対する制御が最適な状態から偏った制御、極端にはしる制御となることがある。

【００１１】このような影響を避けるためには、各パラメータの設定の順序、設定するパラメータの値の範囲、
試験の手順など、注意すべき条件が数多く発生することになる。

【００１２】又、複数のパラメータ相互間の関連を直観的に意識して取り扱わなければならず、各パラメータの設定が非常に難しい。 そこで本発明は、互いに関連する各パラメータを制御対象の特性等に合わせて容易に最適な値に調整できるパラメータ調整装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、制御対象に用いられる互いに関連する１組のパラメータ群を調整するパラメータ調整装置において、各次元の軸を各パラメータとする多次元空間を表示する多次元空間表示手段と、
多次元空間中にパラメータ群を表わす１つのパラメータ点を表示するパラメータ表示手段と、パラメータ点を多次元空間中に移動させ、その移動位置により表される各パラメータ値に１組のパラメータ群を変更するパラメータ変更手段とを備えて上記目的を達成しようとするパラメータ調整装置である。

【００１４】

【作用】このような手段を備えたことにより、各次元の軸を各パラメータ、例えばＰＩＤとする多次元空間を多次元空間表示手段により表示し、この多次元空間中にパラメータ群を表わす１つのパラメータ点をパラメータ表示手段により表示する。 この状態に、パラメータ点をパラメータ変更手段により多次元空間中に移動させ、その移動位置により１組のパラメータ群の各パラメータ値を表示し、かつこれらパラメータ値のパラメータ群に変更する。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。 図１はパラメータ調整装置の構成図である。 多次元空間表示手段１は、各次元の軸を各ＰＩＤパラメータとする多次元空間を表示する機能を有するものである。 具体的には、仮想現実感を得るバーチャルリアリティ装置２が備えられている。 このバーチャルリアリティ装置２としては、例えば立体めがねが用いられている。

【００１６】このバーチャルリアリティ装置２は、図２
に示す３次元空間であるパラメータ空間を表示するもので、この表示は表示駆動部３を介して次元設定部４に設定された各次元に対するＰＩＤのデータに従って行われるようになっている。

【００１７】この次元設定部４は、パラメータ空間における各次元の軸のデータを設定するもので、ここではＰ
ＩＤ制御を行うに必要な比例係数Ｐ、積分時間Ｉ及び微分時間Ｄが設定される。

【００１８】又、表示駆動部３には、ＰＩＤ座標変換部５を介して操作部６が接続されている。 ＰＩＤ座標変換部５は、操作部６からの座標を受取り、この座標を表示駆動部３に送るとともに、この座標を対応する比例係数Ｐ、積分時間Ｉ及び微分時間Ｄに変換してＰＩＤコントローラ７に送出する機能を有している。

【００１９】この場合、ＰＩＤ座標変換部５は、操作部６からの１点の座標、つまり比例係数Ｐ、積分時間Ｉ及び微分時間Ｄにより表されるパラメータ群の１点（パラメータ点）の座標を表示駆動部３に送出するものとなっている。

【００２０】操作部６は、比例係数Ｐ、積分時間Ｉ及び微分時間Ｄの座標を得るために例えばパワーグラブが用いられている。 このパワーグラブは、オペレータの各指の動きに応動してパラメータ点の３次元座標値を出力する機能を有している。

【００２１】次に上記の如く構成された装置の作用について説明する。 操作部６の操作による３次元座標値は、
ＰＩＤへ座標変換部５を通して表示駆動部３に送られる。 これにより、バーチャルリアリティ装置２には、操作部６からの３次元座標値により表されるパラメータ群の１点を、パラメータ空間中に表示する。 例えば、図２
に示すように立体めがねにより表示される３次元イメージのパラメータ空間中にパラメータ点Ｑ１が表示され、
このパラメータ点Ｑ１により比例係数Ｐ１、積分時間Ｉ
１及び微分時間Ｄ１を表すものとなる。

【００２２】この場合、ＰＩＤ座標変換部５は、操作部６からの３次元座標値を、この座標値に対応する比例係数Ｐ１、積分時間Ｉ１及び微分時間Ｄ１に変換してＰＩ
Ｄコントローラ７に送出する。

【００２３】これにより、ＰＩＤコントローラ７は、これら比例係数Ｐ１、積分時間Ｉ１及び微分時間Ｄ１をパラメータとしてＰＩＤ演算を実行してプロセス制御対象８に対する制御を行う。

【００２４】この状態からＰＩＤパラメータを変更する場合について説明する。 例えば、制御のゲインである比例係数Ｐを増加させる場合は、この比例係数Ｐの増加の影響が大きくならないように制御の感度に相当する積分時間Ｉを増加させ、かつ微分時間Ｄを現状の値にしておく。

【００２５】このようなＰＩＤパラメータの操作は、オペレータが操作部６のパワーグラブを操作すると、各指の位置に応動した３次元座標値がＰＩＤ座標変換部５を通して表示駆動部３に送られ、これによりバーチャルリアリティ装置２である立体めがねに表示されるパラメータ点Ｑ１が移動することにより行われる。 つまり、パラメータ点Ｑ１は、立体めがねによる３次元イメージのパラメータ空間中に、各指の動きに応動して移動する。

【００２６】このような操作によりオペレータは、図３
に示すように立体めがねで見られるパラメータ空間中のパラメータ点を、微分時間Ｄを変更せずに比例係数Ｐと積分時間Ｉとの各軸方向に対して４５°方向に移動させる。 これによりパラメータ点は、Ｑ１からＱ２に移動する。

【００２７】ここで、操作部６から設定の指令を行うと、ＰＩＤ座標変換部６は、操作部６からの３次元座標値をパラメータ点Ｑ２により表される比例係数Ｐ２、積分時間Ｉ２、及び微分時間Ｄ２（＝Ｄ１）に変換し、この１組のパラメータ群をＰＩＤコントローラ７に送出する。

【００２８】このＰＩＤコントローラ７は、パラメータ群を、これら比例係数Ｐ２、積分時間Ｉ２及び微分時間Ｄ２に変更設定してＰＩＤ演算を実行し、プロセス制御対象８に対する制御を行う。

【００２９】次に感度を若干高めにするために積分時間Ｉを少し減少方向にしながら、その一方でゲインを下げるために比例係数Ｐをもっと下げ、さらに微分時間Ｄを増加させるように各パラメータを変更する場合は、上記同様にオペレータのパワーグラブを操作し、図４に示すように立体めがねで見られるパラメータ空間中のパラメータ点を、Ｑ１からＱ３に移動する。

【００３０】この移動によりＰＩＤ座標変換部６は、操作部６からの３次元座標値をパラメータ点Ｑ３により表される比例係数Ｐ３、積分時間Ｉ３、及び微分時間Ｄ３
に変換し、この１組のパラメータ群をＰＩＤコントローラ７に送出する。

【００３１】このように上記一実施例においては、ＰＩ
Ｄのパラメータ空間を表示し、このパラメータ空間中にパラメータ群を表すパラメータ点を表示し、このパラメータ点をパラメータ空間中に移動させ、その移動位置により１組のパラメータ群の各パラメータ値を表示するとともにこれらパラメータ値に変更するようにしたので、
比例係数Ｐ、積分時間Ｉ、及び微分時間Ｄから成るパラメータ群を３次元のパラメータ空間上で把握することができ、比例係数Ｐ、積分時間Ｉ、及び微分時間Ｄを１つ１つ変更せずに、これらパラメータを関連を持って、連動して変更することができる。 さらに、３次元空間のイメージとして表示することにより比例係数Ｐ、積分時間Ｉ及び微分時間Ｄの各値の関連が一目瞭然として認識でき、ＰＩＤパラメータをプロセス制御対象８の特性に応じて容易に変更できる。

【００３２】なお、本発明は上記一実施例に限定されるものでなくその要旨を変更しない範囲で変形してもよい。 例えば、パラメータはＰＩＤの３つに限らず、他のパラメータとしてもよいし、又３つ以上のパラメータを調整するのに適用してもよい。 この場合、３次元以上の多次元の空間を表示するようにする。 この場合でも、バーチャルリアリティを応用することで、仮想的に超空間内でそのポイントを指定することは可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、互いに関連する各パラメータを制御対象の特性等に合わせて容易に最適な値に調整できるパラメータ調整装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるパラメータ調整装置の一実施例を示す構成図。

【図２】同装置により表示される３次元のパラメータ空間の模式図。

【図３】同装置におけるＰＩＤパラメータの調整例を示す図。

【図４】同装置におけるＰＩＤパラメータの調整例を示す図。

【符号の説明】

１…多次元空間表示手段、２…バーチャルリアリティ装置、３…表示駆動部、４…次元設定部、５…ＰＩＤ座標変換部、６…操作部、７…ＰＩＤコントローラ、８…プロセス制御対象。