反馈控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种反馈控制装置控制，包括：检测器，其检测基于对象的输出值；P控制电路，其由将所述检测器的检测值和目标值作为差动放大电路的各自的输入、并将P控制成分VP输出至所述差动放大电路的输出的模拟电路构成；I控制部，其通过用数字处理对所述检测值与所述目标值的偏差进行积分来输出I控制成分VI；以及驱动元件，其基于来自所述P控制电路的P控制成分VP和来自所述I控制部的I控制成分VI而被驱动从而控制所述控制对象。

Feedback control device

The invention discloses a feedback control device comprises a detector, the control object detection based on the output value; the P control circuit, which is composed of the detector and target detection values as the respective input of the differential amplifier circuit, and analog circuit P control components of VP output to the differential amplifier circuit the output of the constitution; I control, through the processing of the detection of deviations from the target value of the integral I control component VI with digital output; and the drive element, which is based on P from the control circuit of P control components of VP and I from the control of the I control component VI be driven to control the control object.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过PI控制方式对控制对象进行反馈控制的装置。这样的控制对象遍及很广的范围。例如，在分析装置的领域中，流路的压力调整阀、压力调整器、背压调整器、背压调整阀或者流量控制器这样的调整压力或流量的装置，或在制造装置的领域中，半导体制造装置、工业机器人或者NC机械的可动体的定位装置等，但是适用本专利技术的控制对象并不限定于这些。
技术介绍
如果列举超临界流体色谱装置(SFC：Super-Critical Fluid Chromatography)或超临界流体萃取装置(SFE：Super-Critical Fluid Extractor)所使用的压力控制装置作为控制对象的例子的话，在此以压电元件作为驱动元件，反馈控制设置于分析流路的检测器下游的压力控制装置的背压调整阀的开度，控制通过的流体的压力(参照专利文献1、2)。控制对象的反馈控制方法之一为PI(Proportional Integral，比例积分)控制方法。PI控制方法通过比例成分(P)和积分成分(I)的组合来反馈控制控制对象。作为执行PI控制方法的方法，具有根据电路的模拟方式、以及通过软件等进行数字处理的数字方式(参照专利文献3、4)。其中，模拟方式存在着以下的忧虑：根据不同控制对象，如后述那样控制电路变得复杂且大规模，另外控制变得不稳定。另一方面，数字方式由于在AD转换、DA转换以及数字处理中花费时间，有针对不同控制对象而不能够满足响应性之虞。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平3-172688号公报专利文献2:美国专利申请公开US2010－0199982A1专利文献3:日本专利第2844137号公报专利文献4:日本专利第5382393号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术的目的在于提供一种能够容易地执行，并且也能够满足响应性的反馈控制装置。解决问题的技术手段在本专利技术中，通过模拟方式由电路执行P控制，用数字处理执行I控制。即，进行模拟P、数字I混合的PI控制。因此，本专利技术的反馈控制装置包括：检测器，其检测基于控制对象的输出值；P控制电路，其由模拟电路构成，该模拟电路将所述检测器的检测值和目标值作为差动放大电路的各自的输入，并将P控制成分VP输出至所述差动放大电路的输出；I控制部，其通过用数字处理对所述检测值与所述目标值的偏差进行积分来输出I控制成分VI；以及驱动元件，其基于来自所述P控制电路的P控制成分VP和来自所述I控制部的I控制成分VI而被驱动从而控制所述控制对象。专利技术的效果由于能够用独立于I控制的电路执行P控制因此反馈控制的稳定性高。另外由于通过数字处理执行I控制，因此能够容易地执行复杂的处理。相对于此，用数字处理执行全部PI控制的专利文献3或4的方式，根据不同控制对象在响应性上产生问题。例如，在压力控制的情况下，在P控制中要求1毫秒作用的响应性，而根据AD(模拟－数字)、DA(数字－模拟)转换的时间、软件或固件的速度限制的观点，这样的高速处理是困难的。因此，期望P控制由模拟电路执行。另一方面，I控制由于积分要素10毫秒左右的响应速度便已足够，另外复杂的处理适合用擅长的数字处理执行。因此，本专利技术是有效地活用了模拟方式和数字方式两方的优异特性的方式。附图说明图1为表示由背压调整器(BPR)进行的压力控制的概念的概略图。图2A为表示P控制的阶跃响应的概念的图表。图2B为表示PI控制的阶跃响应的概念的图表。图3为表示用于执行P控制的电路的一个例子的电路图。图4为表示PI控制所必要的控制功能的例子的框图。图5为概略地表示一实施方式的框图。图6为表示超临界流体色谱(SFC)的装置构成的概略图。图7为表示SFC系统所使用的压力调整阀的一个例子的截面图。图8为表示PI控制的一实施方式的电路图。图9为表示PI控制的其他实施方式的电路图。图10为表示I控制部的一实施方式的框图。图11为表示I控制部的一实施方式的处理的流程的框图。图12为表示I控制部的一实施方式的处理的流程的流程图。图13A为表示一实施例中的P控制的结果的图表。图13B为表示一实施例中的PI控制的结果的图表。具体实施方式在本专利技术中，用于更加简化电路构成的优选的方式为如下的构成：以I控制成分VI与所述检测器的检测值一同输入所述差动放大电路的一方的输入端子的方式连接I控制部和P控制电路，所述差动放大电路的输出端子连接于所述驱动元件。在优选的一实施方式中，I控制部还包括：阈值保持部，其保持针对检测值与目标值的偏差的阈值VP upper；以及第1比较部，其在所述偏差超过阈值保持部所保持的阈值VPupper时将输出的I控制成分VI重置为0，在所述偏差为所述阈值保持部所保持的阈值VP upper以下时继续所述偏差的积分。在优选的其他实施方式中，I控制部还包括：上限值保持部，其保持I控制成分VI的绝对值|VI|的上限值VI MAX；以及第2比较部，其将I控制成分VI与上限值保持部所保持的上限值进行比较并限制I控制成分VI以使I控制成分VI输出值的绝对值|VI|不超过所述上限值。本专利技术的反馈控制装置所适用的对象没有特别的限制，作为一个例子能够列举超临界流体色谱装置(SFC)或超临界流体萃取装置(SFE)。在此，控制对象为设置于SFC或SFE的分析流路的检测器的下游的压力控制装置的背压调整阀。检测器为在分析流路中设置于背压调整阀的上游的压力计，驱动元件为控制背压调整阀的执行器。于是，该情况的反馈控制装置基于压力计的检测值和目标值PI控制背压调整阀。以下，举出SFC作为实施例进行说明，但并不限定于此。在SFC中，使用超临界流体作为流动相，为了防止该流动相的气化将分析流路维持在一定的高压状态。在分析流路的检测器的下游设置有背压调整器(BPR；Back Pressure Regulator)，作为进行该压力控制的压力控制装置。在背压调整器通过作为执行器的压电元件或电磁阀来调节背压调整阀。以由设置于该背压调整阀的上游侧正前方的压力计检测到的压力与作为目标值的设定值变得相等的方式，反馈控制向压电元件或电磁阀的施加电压。在以下中，对使用压电元件作为执行器的情况进行说明。使用图1对由BPR进行的压力控制的概念进行说明。由BPR2控制设置于流路4的阀6的开度(阀的打开情况，具体地开口面积)，并控制通过的流体的压力。控制装置12以来自设置于BPR2的上游流路的压力计8的压力信号值作为监测压力Pmonitor，如果监测压力Pmonitor低于作为目标值的设定压力Pset，则通过作为执行器的压电元件10推压阀6，减小流路截面积来提高压力。相反地如果监测压力Pmonitor高于设定压力Pset，则控制装置12通过拉起压电元件10增大流路截面积来降低压力。在基于BPR的反馈控制的压力控制方式中采用PI控制。PI控制为压力的反馈控制中一般使用的方法。在PI控制的说明之前说明P控制，然后说明PI控制。(P控制)实际推拉压电元件10的动作量为设定压力Pset与监测压力Pmonitor之差的常数倍。若从压力计8获得的电压值作为VP mon，对应于设定压力Pset的电压值作为VP set，增益作为KP的话，则压电元件10所输出的电压VPZT可用式(1)表示。VPZT＝KP(VP set－VP mon) (1)在此，方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反馈控制装置，其特征在于，包括：检测器，其检测基于控制对象的输出值；P控制电路，其由模拟电路构成，该模拟电路将所述检测器的检测值和目标值作为差动放大电路的各自的输入，并将P控制成分VP输出至所述差动放大电路的输出；I控制部，其通过用数字处理对所述检测值与所述目标值的偏差进行积分来输出I控制成分VI；以及驱动元件，其基于来自所述P控制电路的P控制成分VP和来自所述I控制部的I控制成分VI而被驱动从而控制所述控制对象。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.17 JP 2014-0278701.一种反馈控制装置，其特征在于，包括：检测器，其检测基于控制对象的输出值；P控制电路，其由模拟电路构成，该模拟电路将所述检测器的检测值和目标值作为差动放大电路的各自的输入，并将P控制成分VP输出至所述差动放大电路的输出；I控制部，其通过用数字处理对所述检测值与所述目标值的偏差进行积分来输出I控制成分VI；以及驱动元件，其基于来自所述P控制电路的P控制成分VP和来自所述I控制部的I控制成分VI而被驱动从而控制所述控制对象。2.如权利要求1所述的反馈控制装置，其特征在于，以所述I控制成分VI与所述检测器的检测值一同被输入至所述差动放大电路的一方的输入端子的方式连接所述I控制部和所述P控制电路，所述差动放大电路的输出端子连接于所述驱动元件。3.如权利要求1或2所述的反馈控制装置，其特征在于，所述I控制部还包括：阈值保持部，其保持针对所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：后藤洋臣，井上统宏，森隆弘，
申请(专利权)人：株式会社岛津制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP