控制装置(10),包括:PID运算部(11),相对于控制对象(20),来计算与控制对象(20)的控制量和预定目标值的偏差成比例的比例输出、与该偏差的积分值成比例的积分输出、和与该偏差的微分值成比例的微分输出,输出将比例输出、积分输出和微分输出合成的第一操作量；外部干扰特性判断部(14),根据在控制对象(20)上施加的外部干扰特性,判断是否补正第一操作量；补正量运算部(15),根据在控制对象(20)上施加的外部干扰特性,基于来自PID运算部(11)的比例输出、积分输出和微分输出,计算相对于第一操作量的补正量；以及补正量加法运算部(16),通过来自补正量运算部(15)的补正量,补正来自PID运算部(11)的第一操作量,求取第二操作量,输出到控制对象(20)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】控制装置
本专利技术涉及一种控制装置,尤其涉及使用PID控制来抑制外部干扰的控制装置。
技术介绍
对控制对象进行控制的控制系统中,在有外部干扰时,进行控制使得控制对象的控制量收敛至目标值。通常,从控制理论而言,可以预见,在处理外部干扰时,将阶梯状或脉冲状的信号作为输入施加到控制对象时的控制量的变化。例如,为加热器供电的电源电压产生变动的情况下,该变动相当于外部干扰。一方面,实际上不仅仅是根据这种外部干扰信号的控制量的变化,根据控制对象构造自身的变化,也经常产生控制量的变化。作为示例,安装有传感器的加热器被控制到一定温度,温度较低的被加热物定期地载置到加热器上进行加热。这种情况下,如果加热器的温度与被加热物的初期温度之间存在差值,根据该热容量间的热移动,将发生大的温度变化。作为具体示例,例如,射出成型机等的喷嘴部与模具接触的情况,半导体制造装置的加热板部上载置晶圆的情况,以及在加热器加热控制的控制对象与树脂片等的被加热物接触的情况等。作为温度处理控制中的外部干扰,需要考虑该控制对象构造自身变化引起的外部干扰特性和上述外部干扰信号输入引起的外部干扰特性的两方特性。而且,作为抑制外部干扰的技术,已知专利文献1中记载的技术。在专利文献1中,相对于将已知会预先发生的外部干扰施加的控制对象,输出使来自该控制对象的控制量和预定目标值的偏差为零的主操作量。而且,基于外部干扰指示信号,计算消除外部干扰影响的消除操作量,基于指示下次外部干扰的外部干扰指示信号,向控制对象输出将消除操作量加到操作量MV上而得到的操作量MV。此时,需要从一次外部干扰发生时的控制结果开始,计算用于抑制外部干扰影响的两个前馈量和切换时间与动作时间。[现有技术文献][专利文献][专利文献1]日本特开2004-220195号公报
技术实现思路
[专利技术要解决的问题]PID控制中,施加外部干扰的情况下,对控制对象进行控制,以使得温度等控制量进行变动后,进行外部干扰抑制用的控制并且返回原来的温度。此时,存在以下问题:如果产生超调量,则产品的品质下降(例如,过分加热),如果应答时间过晚,则返回原来温度将花费时间,生产周期将变长。为此,将外部干扰抑制功能施加到PID控制,来防止超调量和减少至稳定位置的时间。上述控制对象的构造进行变化的外部干扰情况下,根据热移动,相对于构造变化前的控制对象的时间常数,温度以可见地非常快的速度下降。例如,如果温度传感器直接接触冷的物体,传感器的测量温度相对于加热器的时间常数急剧下降。在现有技术中,如果配合这种快速控制量变化来进行控制的话,将产生使操作量不必要地输出的超调量。而且,在外部干扰施加前后的负荷率变动小(或者不变动)的控制对象的情况下,外部干扰引起的控制量PV下降将使偏差产生。如果这样执行积分动作的话,为了增大积分值,超调量发生,超调量后积分值如果不返回预定量的话,控制将不稳定。这尤其产生于热容量小的被加热物接触时或者脉冲状外部干扰发生时。热容量大的被加热物接触时或者阶梯状的外部干扰的情况下,因为负荷率变动大,与上述情况相比,超调量较小,但是即便如此,在根据动作被过积分的情况下,超调量也发生。另一方面,在专利文献1的技术中,需要从一次外部干扰发生时的控制结果开始进行计算两个前馈量和切换时间与动作时间的参数的操作。因此,作为控制方式,在不反馈控制量PV的情况下确定直接施加的操作量的方式“前馈控制”成为基本的功能,所以使该功能有效动作的前提条件为:·需要根据外部干扰指示信号来得知外部干扰发生时刻；·根据外部干扰生成的温度变化特性应该有再现性。因此,根据装置的构成,未获得外部干扰指示信号的情况下,专利文献1记载的技术不能使用。而且,如果温度变化特性中没有再现性,不能满足控制性。而且,为了进行自动计算或自动修正,用户在调整中花费功夫很多。为了解决上述问题,需要通用性的控制装置。鉴于以上,本专利技术的目的在于提供一种控制装置,其可以根据控制对象上施加的外部干扰特性,自动求取操作量的补正需要与否和补正量,来抑制超调量。[解决问题的手段]概括地说,本专利技术根据控制量PV变化和PID控制的内部计算量,在线地分析因外部干扰生成的温度变化特性,计算合适的控制输出的修正量,在合适时刻反映到控制输出中,从而具有抑制外部干扰的功能。例如,可以在外部干扰发生时自动地检测外部干扰,来进行上述功能。根据本专利技术的技术方案,提供了一种控制装置,包括:PID运算部,相对于控制对象,来计算与控制对象的控制量和预定目标值的偏差成比例的比例输出、与该偏差的积分值成比例的积分输出、和与该偏差的微分值成比例的微分输出,输出将比例输出、积分输出和微分输出合成的第一操作量；外部干扰特性判断部,根据在所述控制对象上施加的外部干扰特性,判断是否补正第一操作量；补正量运算部,根据在所述控制对象上施加的外部干扰特性,基于来自所述PID运算部的比例输出、积分输出和微分输出,计算相对于第一操作量的补正量；以及补正量加法运算部,通过来自所述补正量运算部的补正量,补正来自所述PID运算部的第一操作量,求取第二操作量,输出到所述控制对象。[专利技术效果]根据本专利技术,可以提供一种控制装置,其可以根据控制对象上施加的外部干扰特性,自动求取操作量的补正需要与否和补正量,来抑制超调量。附图说明图1是本实施方式的控制系统的框图。图2A是外部干扰判断方法的说明图(1)。图2B是外部干扰判断方法的说明图(2)。图3是半导体制造装置的基板部上载置晶圆时的示例中的应答波形的示例。图4是外部干扰为电源电压变动时(阶梯状外部干扰的情况)的应答波形的示例。图5是前馈量变更需要与否判断的第一次处理时刻和需要与否判断的说明图。图6是第一次处理时刻的参数的说明图。图7是第一次处理时刻的前馈量计算的说明图。图8是前馈量变更需要与否的判断的第二次处理时刻的说明图。图9是第二次前馈量变更需要与否判断的说明图。图10是第二次处理时刻的参数的说明图。图11是第二次处理时刻的前馈量计算的说明图。图12示出外部干扰施加时控制量PV的下降速度快且外部干扰引起的负荷率变动小的对象所应用的应答波形。图13示出外部干扰施加时控制量PV的下降速度慢且外部干扰引起的负荷率变动大的对象所应用的应答波形。具体实施方式以下,参照附图来说明本专利技术的实施方式。(构成)图1是本实施方式的控制系统的框图。控制系统包括控制装置10和控制对象20。控制装置10包括:PID运算部11、外部干扰判断部12、PID运算值监测部13、外部干扰特性判断部14、FF量运算部(前馈量运算部、补正量运算部)15、FF量加法运算部(前馈量加法运算部、补正量加法运算部)16、和限制部17。PID运算部11通过PID控制,计算使目标值SV和控制量PV的偏差为零的操作量(第一操作量)。更具体地,PID运算部11求取与偏差(SV-PV)成比例的比例要素输出(以下称为P输出)、基于偏差的积分值的积分要素输出(以下称为I输出)、和基于偏差的微分值的微分要素输出(以下称为D输出),对这些输出进行加法运算来求取第一操作量。用于求取P输出、I输出和D输出的各参数根据控制对象20的特性预先设定。外部干扰判断部12根据目标值(SV)和控制量(PV)的偏差(SV-PV),来判断有没有外部干扰。外部干扰判断部1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种控制装置,其特征在于,包括:PID运算部,相对于控制对象,来计算与控制对象的控制量和预定目标值的偏差成比例的比例输出、与该偏差的积分值成比例的积分输出、和与该偏差的微分值成比例的微分输出,输出将比例输出、积分输出和微分输出合成的第一操作量；外部干扰特性判断部,根据在所述控制对象上施加的外部干扰特性,判断是否补正第一操作量；补正量运算部,根据在所述控制对象上施加的外部干扰特性,基于来自所述PID运算部的比例输出、积分输出和微分输出,计算相对于第一操作量的补正量；以及补正量加法运算部,通过来自所述补正量运算部的补正量,补正来自所述PID运算部的第一操作量,求取第二操作量,输出到所述控制对象。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种控制装置,其特征在于,包括:PID运算部,相对于控制对象,来计算与控制对象的控制量和预定目标值的偏差成比例的比例输出、与该偏差的积分值成比例的积分输出、和与该偏差的微分值成比例的微分输出,输出将比例输出、积分输出和微分输出合成的第一操作量；外部干扰特性判断部,根据在所述控制对象上施加的外部干扰特性,判断是否补正第一操作量；补正量运算部,根据在所述控制对象上施加的外部干扰特性,基于来自所述PID运算部的比例输出、积分输出和微分输出,计算相对于第一操作量的补正量；以及补正量加法运算部,通过来自所述补正量运算部的补正量,补正来自所述PID运算部的第一操作量,求取第二操作量,输出到所述控制对象。2.如权利要求1所述的控制装置,其特征在于,所述外部干扰特性基于:所述控制对象上施加外部干扰之后的控制量的下降速度、和所述控制对象上施加外部干扰前后的负荷率变动量；以及所述外部干扰特性判断部基于所述PID运算部的比例输出、积分输出和微分输出,来判断该外部干扰特性。3.如权利要求1所述的控制装置,其特征在于,在来自所述PID运算部的第一操作量最大的时刻的微分输出比该时刻的比例输出大的情况下,判断为补正第一操作量。4.如权利要求3所述的控制装置,其特征在于,所述补正...
【专利技术属性】
技术研发人员：井崎胜敏，木原健，
申请(专利权)人：理化工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP
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