圧力制御弁PID応答解析

解析モデル

流体圧力のステップ変化と PID 制御の連成解析を行い、比例ゲイン P（＝比例帯の逆数）と積分時間 I のパラメータを変化させて制御圧力 （PV値）の応答を確認する。 解析対象を Advance/FrontNet/Γ で図 1左のようにモデル化する。ここで、制御弁は下流圧制御とし、設定値 (SV値) を 3MPa とする。圧力制御弁の Cv 特性は図 2のように EQ% 特性とした。制御ブロック図を図 3とする。上流圧が図 1右のようにステップ状に変化したときの圧力応答を調べた。

図 1　管路系モデル（左）と圧力ステップ（右）

図 2　Cv特性（EQ%）

図 3　制御ブロック図（下流圧制御）

解析結果

比例ゲイン P=5, 50 と積分時間 I=1, 10, 50 の各パターンの計算を実施した。 積分時間が小さい場合（ピンク、グレー）は振動的となった。 比例ゲインが小さく、積分時間が大きい場合（緑）は、収束が遅くなった。 比例ゲインが大きく、積分時間も大きい場合（赤）、収束は速くなった。 全体として、教科書的な傾向（図 5）をよく再現した。

図 4　計算結果

図 5　PIの傾向[1]

参考

[1] 松山裕著、だれでもわかる自動制御、財団法人/省エネルギーセンター

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