温度自動制御学習キットサブテキスト抜粋-第12教程

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第12教程　実習2

P(比例)制御の実習

P(比例)制御

　

ON/OFF制御では､SVの上下で出力量が0か100%と大きく変わるので､オーバーシュートやハンチングが生じます｡そこでSV の上下に幅(比例帯)を設け､この範囲内では出力量が偏差(設定値と現在値の差)に比例するようにするとなめらかな制御が可能となります｡これをP (比例)制御と呼びます｡

(実習部分省略)

P制御とオフセット		P制御では、SVに達しないまま温度が安定する場合があります。この安定した温度とSVとの差をオフセットと呼びます。この発生原因は、P制御の出力量が、ヒータ容量に関係なく偏差のみに比例する点にあります。
P動作		P制御では､設定温度と現在温度との差が大きいときに速く設定温度に到達させるために､現在温度が低いときは､ある温度(Tl)まで100%出力で温度を上昇させて､Tlまで達したあとで(設定温度?現在温度)に比例して出力量を減少させ､逆に高いときは､ある温度(Th)まで0%出力で温度を下げて､Thに達した後に(設定温度?現在温度)に比例して出力を増加させて､設定温度に速く到達して安定するように出力を調整しています｡
比例帯		このために､ある温度の差(Th?TI)の制御帯を設けて､この範囲内での比例制御を行っています｡この制御帯を比例帯比例帯比例帯比例帯と呼びます｡
オフセットの要因		P制御では､オフセット(温度が安定したときの設定温度との差)が発生すると言われていますが､どのような状態のときに発生するのでしょうか｡P制御の場合はON/OFF制御と違って､温度制御は系の特性と温調器の特性との総合特性になります｡制御系の温度特性は系に加える入力量によって測定することができます｡図1は入力量を10%から100%まで変化させたときの系の安定した温度を測定したものです｡図2は図1を書き換えたものです｡一方､比例制御の温調器においてはSV=PVで偏差が0となり出力量は50%となるように設定されています｡温調器の出力量設定カーブと図2の静特性カーブのいくつかを重ねたものが図3です｡制御対象の静特性カーブと温度調節器の出力量設定カーブの交点の温度が熱量のバランスのとれた安定温度になります｡そのため､静特性がカーブBのものであれば出力量50%との交点が設定値と等しくなり､オフセットは発生しません｡しかし､カーブAではプラス側にカーブCではマイナス側にオフセットが発生します｡又､カーブBの場合でも周囲の環境条件や加熱効率の変動､保温力の変化もあり常にオフセットが零になるわけではありません｡ある特定の条件､特定の設定温度ではじめてオフセットがなくなるわけです｡P制御の限界といえます｡ ■参考■ 時間があればオフセットを零にするには設定温度をいくらにすればよいか試してみましょう｡

参考として

ON/OFF制御とP制御の比較図

PDFパンフレット(710KB)

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