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 自動制御の数値実験技法
                     5章 PIDセルフチューニング
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(Technical Analysis Laboratory)
応用例として、半導体熱処理装置のPIDセルフチューニング温度コントロールを紹介。
キーワード : PIDセルフチューニング、システム同定器、部分モデルマッチング、逐次最小2乗法、ブロック図
PID定数のセルフチューニング方法を学ぶ
 セルフチューニングPID制御は下図に示すようにシステム同定器、PID定数調整器およびPID補償器から構成されている。また、同定信号発生器も付加させている。システム同定器は逐次最小2乗法でプラントの伝達関数を推定し、この推定値からPID定数を計算してPID補償器を経て、PIDフィードバック制御が繰返される。このループはリアルタイムのオンラインPID制御である。

《ブロック線図》
 

プラント伝達関数の部分モデルマッチングPIDセルフチューニングを理解する
 部分モデルマッチングPIDセルフチューニングのシステム同定器とPID調整器の計算式は下記に示すとおりである。式の導入と説明は本文を参考にされたい。制御結果を下図に示している。逐次PID定数が計算され、良い制御が行なわれている。

《システム同定器》
 

《PID調整器》
 

《セルフチューニング制御結果》
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半導体熱処理装置のPIDセルフチューニング制御事例を紹介する

 PIDセルチューニングコントロールの事例として半導体熱処理装置の温度制御を紹介している。下図のようなSi基板を加熱処理する電気炉を用いてPIDセルフチューニングコントロールすると昇温初期からPID定数をチューニングし、短時間で目標の温度まで満足のいく制御ができる。

《制御対象》
 
《制御結果》                      《PID 定数の推定値》

 制御量(温度)がオーバーシュートなく、       PID定数が逐次計算されている様子がわかる。
 目標値に到達している。                制御初期のPID定数の変化が激しいがその後は一定している。

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  5章 PIDセルフチューニング

 5.1 セルフチューニングコントロールPID制御
 5.2 部分モデルマッチング法I-PD制御事例
 5.3 温度の制御事例
 ------ 蛇足(オートチューニング)  ------
 第5章の参考文献

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