制御装置、温度調節器およびゲイン調整装置
【課題】傾斜温度（温度差）を用いた温度制御などにおいて、干渉の強い制御対象であっても、ハンチング等が生じないようにすることを目的とする。
【解決手段】温度差である傾斜温度に基づいて、操作量を演算する傾斜モモードのコントローラＣｇと、平均温度に基づいて、操作量を演算する平均モードのコントローラＣａとを備える温度調節器において、傾斜温度に基づいて、干渉を打ち消すように、傾斜モードおよび平均モードの各コントローラＣｇ，Ｃａの操作量を調整する傾斜モードおよび平均モードの非干渉化器Ｆｇ，Ｆａを設けている。
【解決手段】温度差である傾斜温度に基づいて、操作量を演算する傾斜モモードのコントローラＣｇと、平均温度に基づいて、操作量を演算する平均モードのコントローラＣａとを備える温度調節器において、傾斜温度に基づいて、干渉を打ち消すように、傾斜モードおよび平均モードの各コントローラＣｇ，Ｃａの操作量を調整する傾斜モードおよび平均モードの非干渉化器Ｆｇ，Ｆａを設けている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御対象の温度や圧力などの物理状態を制御する制御装置、制御対象の温度を制御する温度調節器およびそれらのゲインを調整するのに好適なゲイン調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、被加熱物を、熱板上に載置して均一に加熱処理するような温度制御においては、温度調節器は、熱板に配設された温度センサからの検出温度に基づいて、熱板の温度が設定温度になるように操作信号（操作量）を出力し、ＳＳＲ等を介して熱板に配設されたヒータの通電を制御することにより行なわれる。
【０００３】
前記熱板に、複数のヒータおよび複数の温度センサを配設して複数の制御点、すなわち、複数チャネルの温度制御を行なう場合に、チャネル毎に個別に温度制御を行なうと、熱板の各制御点が熱的に連続しているために、各チャネル間の熱的な干渉が生じ、高い精度で均一な温度に制御するのが困難であり、特に、過渡時や外乱時には、一層困難となる。
【０００４】
そこで、本件出願人は、チャネル毎に個別に温度制御するのではなく、複数の制御点に対応する複数の検出温度を、例えば、複数の検出温度の代表的な代表温度としての平均温度と、各検出温度の温度差である傾斜温度とに変換し、平均温度と傾斜温度とを制御量として温度制御する手法（以下「傾斜温度制御」ともいう）を提案した（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図２０は、この傾斜温度制御の基本的な構成の一例を示す図であり、２チャネルの例を示している。
【０００６】
熱板等の制御対象２０の２つの制御点の検出温度θ１，θ２を、モード変換器３のモード変換行列Ｇｍによって、両検出温度の平均値である平均温度θａおよび両検出温度の温度差である傾斜温度θｇに変換し、平均温度θａと目標平均温度ｒ１との偏差または傾斜温度θｇと目標傾斜温度ｒ２との偏差を平均モードまたは傾斜モードの各コントローラＣａ，Ｃｇにそれぞれ入力し、各コントローラＣａ，Ｃｇは、平均温度の偏差または傾斜温度の偏差をなくすように操作量を、例えば、ＰＩＤ演算して出力し、操作量を配分する前置補償器としての変換器４によってモード変換行列の逆行列Ｇｍ−１で変換して制御出力として配分し、この制御出力によって熱板等の制御対象２０を加熱するヒータの通電を制御する。
【特許文献１】特許第３２７８８０７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記傾斜温度制御方法では、平均温度を制御する平均モードのコントローラＣａと傾斜温度（温度差）を制御する傾斜モードのコントローラＣｇとのゲインを、ＺＮ法やＣＨＲ法などの従来の調整方法を用いて同じゲインに調整しているが、干渉の強い制御対象では、ハンチング等が生じる場合があるといった課題がある。
【０００８】
本発明は、上述のような点に鑑みて為されたものであって、傾斜温度（温度差）などの物理量の差を用いた制御において、干渉の強い制御対象であっても、ハンチング等が生じない安定な制御を行なえるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の制御装置は、制御対象の物理状態をそれぞれ検出する複数の検出手段からの複数の物理量の差である傾斜物理量に基づいて、操作量を演算する傾斜物理量用の物理状態制御手段と、前記複数の物理量の代表的な物理量である代表物理量に基づいて、操作量を演算する代表物理量用の物理状態制御手段とを備える制御装置において、前記傾斜物理量を、前記傾斜物理量用の物理状態制御手段の入力側および出力側の少なくとも一方側に、干渉を打ち消すようにフィードバックする傾斜物理量用の非干渉化手段を備えている。
【００１０】
物理状態とは、温度 、圧力、流量、速度あるいは液位などの様々な物理量の状態をいう。
【００１１】
また、傾斜物理量とは、物理量の差、例えば、温度差、圧力差、流量差、速度差などの様々な物理量の差をいう。
【００１２】
代表物理量とは、複数の物理量を代表する物理量をいい、例えば、温度 であれば、制御対象の平均温度 、或る位置（例えば中央位置）における温度などをいう。
【００１３】
制御対象は、例えば、温度差のように物理状態に差があると、その差をなくすように物理状態が変化する際に干渉を生じることになるが、本発明の制御装置によると、非干渉化手段によって、物理状態の差、すなわち、傾斜物理量に基づいて、制御対象における干渉を打ち消すようにフィードバックして非干渉化を図ることが可能となり、干渉の強い制御対象であっても、ハンチング等を抑制し、安定な温度制御が可能となる。
【００１４】
（２）本発明の温度調節器は、制御対象の温度をそれぞれ検出する複数の温度検出手段からの複数の検出温度の温度差である傾斜温度に基づいて、操作量を演算する傾斜温度用の温度制御手段と、前記複数の検出温度の代表的な温度である代表温度に基づいて、操作量を演算する代表温度用の温度制御手段とを備える温度調節器において、前記傾斜温度を、前記傾斜温度用の温度制御手段の入力側および出力側の少なくとも一方側に、干渉を打ち消すようにフィードバックする傾斜温度用の非干渉化手段を備えている。
【００１５】
傾斜温度とは、温度勾配、すなわち、温度差をいい、代表温度とは、代表的な温度をいい、例えば、平均温度であるのが好ましいが、或る位置(例えば、制御対象の中央の位置)における温度などであってもよい。
【００１６】
温度制御手段は、少なくとも比例制御を行なうものであるのが好ましい。
【００１７】
干渉とは、一方が他方に与える影響をいい、例えば、一方のチャネルの操作量が、他方のチャネルの制御量に与える影響をいう。
【００１８】
非干渉化手段は、傾斜温度を、干渉を打ち消すように、温度制御手段の出力側である操作量、温度制御手段の入力側である偏差や目標温度などにフィードバックするのが好ましい。
【００１９】
制御対象は、温度差があると、高温の部位から低温の部位への熱流によって干渉が生じることになるが、本発明の温度調節器によると、非干渉化手段によって、温度差、すなわち、傾斜温度に基づいて、制御対象における熱流を打ち消すようにフィードバックして非干渉化を図ることが可能となり、干渉の強い制御対象であっても、ハンチング等を抑制し、安定な温度制御が可能となる。
【００２０】
（３）本発明の温度調節器の一つの実施形態では、前記傾斜温度を、前記代表温度用の温度制御手段の入力側および出力側の少なくとも一方側に、干渉を打ち消すようにフィードバックする代表温度用の非干渉化手段を備えている。
【００２１】
この実施形態によると、代表温度用の非干渉化手段を備えているので、一層の非干渉化を図ることができる。
【００２２】
（４）本発明の温度調節器の他の実施形態では、前記非干渉化手段は、前記制御対象の干渉が強い程、フィードバック量の絶対値を大きくするものである。
【００２３】
この実施形態によると、制御対象の干渉が強い程、フィードバック量の絶対値を大きくして干渉を打ち消すことができる。
【００２４】
（５）本発明の温度調節器の更に他の実施形態では、前記温度制御手段は、少なくとも比例制御を行うものであって、前記傾斜温度用の非干渉化手段は、前記傾斜温度用の温度制御手段の比例操作量の絶対値を減少させるようにフィードバックするものである。
【００２５】
制御対象における温度差による干渉は、傾斜温度用の温度制御手段の比例操作量に大きく影響するので、この実施形態によると、非干渉化手段によって、比例操作量の絶対値を減少させるようにフィードバックして非干渉化を図ることができる。
【００２６】
（６）本発明の温度調節器の他の実施形態では、前記傾斜温度用の非干渉化手段は、前記傾斜温度に代えて、傾斜温度と目標傾斜温度との偏差を、入力とし、非干渉化演算の出力を、前記傾斜温度用の温度制御手段の出力側に、与えるものである。
【００２７】
この実施形態によると、傾斜温度に代えて、傾斜温度の偏差を用いて非干渉化を図ることができる。
【００２８】
（７）本発明の制御装置は、制御対象の物理状態をそれぞれ検出する複数の検出手段からの複数の物理量の差である傾斜物理量に基づいて、操作量を演算する傾斜物理量用の物理状態制御手段と、前記複数の物理量の代表的な物理量である代表物理量に基づいて、操作量を演算する代表物理量用の物理状態制御手段とを備える制御装置において、前記傾斜物理量用の物理状態制御手段の比例ゲインの絶対値が、前記代表物理量用の物理状態制御手段の比例ゲインの絶対値よりも小さな値に調整されるものである。
【００２９】
制御対象における物理状態の差による干渉は、傾斜物理量用の物理状態制御手段の比例操作量に大きく影響するが、本発明の制御装置によると、傾斜物理量用の物理状態制御手段の比例ゲインの絶対値を小さな値に調整して、制御対象における干渉を打ち消すように比例操作量を出力して非干渉化を図ることが可能となり、干渉の強い制御対象であっても、ハンチング等を抑制して、安定な制御が可能となる。
【００３０】
（８）本発明の温度調節器は、制御対象の温度をそれぞれ検出する複数の温度検出手段からの複数の検出温度の温度差である傾斜温度に基づいて、操作量を演算する傾斜温度用の温度制御手段と、前記複数の検出温度の代表的な温度である代表温度に基づいて、操作量を演算する代表温度用の温度制御手段とを備える温度調節器において、前記傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値が、前記代表温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値よりも小さな値に調整されるものである。
【００３１】
制御対象における温度差による干渉は、傾斜温度用の温度制御手段の比例操作量に大きく影響するが、本発明の温度調節器によると、傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値を小さな値に調整して、制御対象における熱流を打ち消すように比例操作量を出力して非干渉化を図ることが可能となり、干渉の強い制御対象であっても、ハンチング等を抑制して、安定な温度制御が可能となる。
【００３２】
（９）本発明の温度調節器の一つの実施形態では、前記傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインが、前記制御対象の干渉が強い程、前記代表温度用の温度制御手段の比例ゲインとの差の絶対値が大きくなるように調整されるものである。
【００３３】
この実施形態によれば、制御対象の干渉が強い程、傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインを小さくして干渉を打ち消すことができる。
【００３４】
（１０）本発明のゲイン調整装置は、制御対象の物理状態をそれぞれ検出する複数の検出手段からの複数の物理量の差である傾斜物理量に基づいて、操作量を演算する傾斜物理量用の物理状態制御手段と、前記複数の物理量の代表的な物理量である代表物理量に基づいて、操作量を演算する代表物理量用の物理状態制御手段とを備える制御装置の前記各物理状態制御手段のゲインを調整する装置において、前記傾斜物理量用の物理状態制御手段の比例ゲインの絶対値を、前記代表物理量用の物理状態制御手段の比例ゲインの絶対値よりも小さな値に調整するものである。
【００３５】
制御対象における物理状態の差による干渉は、傾斜物理量用の物理状態制御手段の比例操作量に大きく影響するが、本発明のゲイン調整装置によると、傾斜物理量用の物理状態制御手段の比例ゲインの絶対値を小さな値に調整するので、制御装置は、制御対象における干渉を打ち消すように比例操作量を出力して非干渉化を図ることが可能となり、干渉の強い制御対象であっても、ハンチング等を抑制して、安定な制御が可能となる。
【００３６】
（１１）本発明のゲイン調整装置は、制御対象の温度をそれぞれ検出する複数の温度検出手段からの複数の検出温度の温度差である傾斜温度に基づいて、操作量を演算する傾斜温度用の温度制御手段と、前記複数の検出温度の代表的な温度である代表温度に基づいて、操作量を演算する代表温度用の温度制御手段とを備える温度調節器の前記各温度制御手段のゲインを調整する装置において、前記傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値を、前記代表温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値よりも小さな値に調整するものである。
【００３７】
制御対象における温度差による干渉は、傾斜温度用の温度制御手段の比例操作量に大きく影響するが、本発明のゲイン調整装置によると、傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値を小さな値に調整するので、温度調節器は、制御対象における熱流を打ち消すように比例操作量を出力して非干渉化を図ることが可能となり、干渉の強い制御対象であっても、ハンチング等を抑制して、安定な温度制御が可能となる。
【００３８】
（１２）本発明のゲイン調整装置の一つの実施形態では、前記制御対象の干渉が強い程、前記代表温度用の温度制御手段の比例ゲインと前記傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインとの差の絶対値が大きくなるように調整するものである。
【００３９】
この実施形態によると、制御対象の干渉が強い程、傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインを小さくして干渉を打ち消すことができる。
【００４０】
（１３）本発明のゲイン調整装置は、制御対象の温度をそれぞれ検出する複数の温度検出手段からの複数の検出温度の温度差である傾斜温度に基づいて、操作量を演算する傾斜温度用の温度制御手段と、前記複数の検出温度の代表的な温度である代表温度に基づいて、操作量を演算する代表温度用の温度制御手段と、各温度制御手段からの操作量を、前記制御対象を加熱する複数のヒータに配分する配分手段とを備える温度調節器の前記各温度制御手段のゲインを調整する装置において、評価指標に基づき前記傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインを探索して調整するものであって、比例ゲインの探索範囲内に、以下の式にて表される値を含むものである。
Kpa−｛（βi,ｊ/hi）（Ti／Tβi,ｊ）+（βｊ,i/hｊ）（Tｊ／Tβｊ,i）｝
但し、Kpa：代表温度用の温度制御手段の比例ゲイン
ｈi：ヒータiの発熱量
βi,j：ヒータjから隣のヒータiへの干渉度
Ti：ヒータiの無駄時間
Tβi,j：ヒータｊから隣のヒータiへの無駄時間
本発明のゲイン調整装置によると、傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインを、探索によって得られた小さな値に調整するので、温度調節器は、制御対象における熱流を打ち消すように比例操作量を出力して非干渉化を図ることが可能となり、干渉の強い制御対象であっても、ハンチング等を抑制して、安定な温度制御が可能となる。
【００４１】
（１４）本発明のゲイン調整装置は、制御対象の温度をそれぞれ検出する複数の温度検出手段からの複数の検出温度の温度差である傾斜温度に基づいて、操作量を演算する傾斜温度用の温度制御手段と、前記複数の検出温度の代表的な温度である代表温度に基づいて、操作量を演算する代表温度用の温度制御手段とを備える温度調節器の前記各温度制御手段のゲインを調整する装置において、評価指標に基づきゲインの良否を判定して探索するゲイン探索手段を有し、該ゲイン探索手段は、傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値を、代表温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値より小さな値で探索するものである。
【００４２】
本発明のゲイン調整装置によれば、傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインを、探索によって得られた小さな値に調整するので、温度調節器は、制御対象における熱流を打ち消すように比例操作量を出力して非干渉化を図ることが可能となり、干渉の強い制御対象であっても、ハンチング等を抑制して、安定な温度制御が可能となる。
【００４３】
（１５）本発明の温度調節器の一つの実施形態では、前記ゲイン探索手段は、前記傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインの探索範囲に負の値を含むようにしてもよい。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、傾斜物理量を、干渉を打ち消すように、傾斜物理量用の物理状態制御手段の入力側または出力側にフィードバックする非干渉化手段を設け、あるいは、傾斜物理量用の物理状態制御手段の比例ゲインの絶対値を、代表物理量用の物理状態制御手段の比例ゲインの絶対値よりも小さな値に調整するので、制御対象における物理状態の差（傾斜物理量）に起因する干渉を、打ち消すように作用させて非干渉化し、干渉の強い制御対象であっても、ハンチング等を抑制して、安定な制御が可能となる。
【００４５】
特に、傾斜温度を、干渉を打ち消すように、傾斜温度用の温度制御手段の入力側または出力側にフィードバックする非干渉化手段を設け、あるいは、傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値を、代表温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値よりも小さな値に調整するので、制御対象における温度差（傾斜温度）に起因する熱流の流れを、打ち消すように作用させて非干渉化し、干渉の強い制御対象であっても、ハンチング等を抑制して、安定な温度制御が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【００４７】
図１は、本発明に係る温度調節器を用いた温度制御システムの構成図である。
【００４８】
この実施の形態の温度調節器１は、制御対象２のモデルとして、本件出願人が、例えば、特開２００４−９４９３９号公報で提案しているフィードバック型のモデル構造を用いるものであり、２チャネルの傾斜温度制御に適用して説明する。
【００４９】
この実施形態の温度調節器１は、制御対象２の２つの制御点の検出温度θ１，θ２を、モード変換行列（Ｇｍ）によって、両検出温度の平均値である平均温度θａおよび両検出温度の温度差である傾斜温度θｇに変換するモード変換器３と、平均温度θａと目標平均温度ｒ１との偏差に基づいて、操作量を演算する平均モードのコントローラＣａと、傾斜温度θｇと目標傾斜温度ｒ２との偏差に基づいて、操作量を演算する傾斜モードのコントローラＣｇと、各コントローラＣａ，Ｃｇの出力を、モード変換行列の逆行列（Ｇｍ−１）で変換して制御対象２へ配分する前置補償器としての変換器４とを備えており、かかる構成は、従来の傾斜温度制御と基本的に同様である。なお、この例では、傾斜温度制御おける代表温度を、平均温度としているが、平均温度に限らず、例えば、或るチャネルの温度を代表温度としてもよい。
【００５０】
各モードのコントローラＣａ，Ｃｇは、ＰＩＤコントローラが好ましいが、少なくともＰ制御を行うコントローラであればよい。
【００５１】
この実施形態の温度調節器１では、干渉の強い制御対象であっても、ハンチング等が生じないように、傾斜温度θｇを、各モードのコントローラＣａ，Ｃｇの出力側にそれぞれフィードバックする平均モードおよび傾斜モードの非干渉化器Ｆａ，Ｆｇを備えるとともに、この非干渉化器Ｆａ，Ｆｇおよび各コントローラＣａ，Ｃｇのゲインを調整するゲイン調整手段５とを備えている。
【００５２】
上記モード変換器３、各コントローラＣａ，Ｃｇ、変換器４、非干渉化器Ｆａ，Ｆｇおよびゲイン調整手段５は、例えば、マイクロコンピュータによって構成される。
【００５３】
ここで、制御対象２のモデル構造について簡単に説明する。
【００５４】
このモデル構造は、上述のように本件出願人が先に提案しているものであって、各チャネルの温度θ１，θ２の差を、干渉項６を介して入力側に正負を異ならせてそれぞれフィードバックするものであり、Ｈ1，Ｈ２は、ヒータの発熱度合いを示すものである。
【００５５】
このモデル構造は、熱干渉系の熱モデルであり、温度差があるときに、熱量の移動が生じ、この熱量の移動は、温度差に比例するというフーリエの法則の意味するところと等価である。
【００５６】
温度差によって、一方のチャネルから他方のチャネルへ熱量の移動が生じ、一方のチャネルは熱量が奪われ（負）、他方のチャネルには熱量が足される（正）という熱干渉の現象をブロック線図で表したものであり、熱系の制御対象の干渉は、二つの温度があって、温度の差ができたときに、その温度差に比例した熱量の移動が起こるというフーリエの法則を意味しており、このモデル構造を、以下、「温度差モデル」ともいう。
【００５７】
この実施形態では、干渉の度合いを表す干渉項６の伝達関数Ｇβおよび発熱度合いを表す伝達関数Ｈ１，Ｈ２は、それぞれ次式で示される。
Ｇβ＝β／（Ｔβ・ｓ＋１）
Ｈ１＝Ｈ２＝Ｈｉ＝ｈｉ／（Ｔｉ・ｓ＋１）
ここで、βは干渉度、Ｔβは干渉のむだ時間、ｈｉはヒータの発熱量、Ｔｉはむだ時間である。
【００５８】
また、モデル構造の要素Ｈｓｉの伝達関数は、Ｈｓ１＝Ｈｓ２＝Ｈｓｉ＝ｇｉ／（Ｔｓｉ・ｓ＋１）である。
【００５９】
ゲイン調整手段５は、制御対象２の特性を求めるために、ステップ状の操作量を制御対象２に与えるＭＶ設定手段９と、そのときの制御対象２のステップ応答波形を取得するＰＶ取得手段１０と、両チャネルの干渉度合いを求める干渉度推定手段１１と、各コントローラＣａ，Ｃｇのゲインおよび各非干渉化器Ｆａ，Ｆｇの設定を行なうゲイン設定手段１２とを備えている。
【００６０】
この実施形態の非干渉化器Ｆａ，Ｆｇの伝達関数は、それぞれ次式で表される。
【００６１】
【数１】
【００６２】
【数２】
【００６３】
これらの伝達関数は、温度差モデルの干渉項をキャンセルするための非干渉化器を設計し、この非干渉化器に対してモード変換を実施することで求められる。
【００６４】
平均モードの非干渉化器Ｆａは、Ｈ１とＨ２との特性が等しい場合は、０となり、省略することができる。
【００６５】
次に、この実施形態のコントローラの設計の手順を説明する。この実施形態では、非干渉化器Ｆａ，Ｆｇによって非干渉化を図っているので、平均モードおよび傾斜モードの各コントローラＣａ，Ｃｇのゲインは、同じに設定することができる。
【００６６】
（１）先ず、制御対象２の波形を取得し、見かけの傾きＲｉを求める。
【００６７】
すなわち、図１において、制御対象２と変換器４との間の接続スイッチ７，８を切り、制御対象２を、ゲイン調整手段５側に接続する。
【００６８】
ＭＶ設定手段９は、図２に示すように、１チャネルずつステップ状の操作量Ｕ１，Ｕ２を加え、ＰＶ取得手段１０はその時の制御量ＰＶ１，ＰＶ２を全チャネル分取得する。
【００６９】
図３および図４に、チャネル１およびチャネル２のステップ応答の実験結果の一例を示す。なお、Ｒｉ’は、後述のチャネルｉの見かけの傾きを示している。
【００７０】
図３および図４において、チャネル１の入力である操作量をＵ１、出力である検出温度をＰＶ１とし、チャネル２の入力である操作量をＵ２、出力である検出温度をＰＶ２としている。
【００７１】
また、この図３および図４では、図５に示すように、チャネル１にステップ状の操作量Ｕ１１を入力したときのチャネル２の操作量をＵ２１、前記操作量Ｕ１１に対するチャネル１，２の検出温度の変化をＰＶ１１，ＰＶ２１とし、また、チャネル２にステップ状の操作量Ｕ２２を入力したときのチャネル１の操作量をＵ１２、前記操作量Ｕ２２に対するチャネル１，２の検出温度の変化をＰＶ１２，ＰＶ２２としている。
【００７２】
図３では、チャネル１の操作量Ｕ１１＝１のステップ入力に対して、チャネル１の検出温度ＰＶ１１が、５．１４８となったことを示している。また、チャネル２もチャンネル１の影響を受けて検出温度ＰＶ２１が、５．０７１となったことを示している。
【００７３】
このチャネル１の応答波形、すなわち、チャネル１の操作量Ｕ１の変化Ｕ１１に対する検出温度ＰＶ１の応答波形ＰＶ１１から、後述のようにして、見掛けの傾きＲ１’＝０．５、むだ時間Ｌ１’＝０．７秒が得られる。
【００７４】
また、チャネル２の操作量Ｕ２を、図４に示すように、同様にステップ状に変化させて、応答波形を計測する。
【００７５】
このチャネル２の応答波形、すなわち、チャネル２の操作量Ｕ２の変化Ｕ２２に対する検出温度ＰＶ２の応答波形ＰＶ２２から、見掛けの傾きＲ２’＝０．５、むだ時間Ｌ２’＝０．７秒が得られる。
【００７６】
ここで、見かけの傾きＲ’と真の傾きＲとの関係について説明する。
【００７７】
図６に示すように、例えば、二つのヒータブロック２１，２２からなる干渉のある制御対象２の温度を、熱電対等の温度センサ１３で検出し、温度調節器１４によって、ＳＳＲ１５を介してヒータ１６による通電を制御する温度制御システムにおいて、図７に示すように、各ヒータの目標温度ＳＰをステップ状に変化させてステップ応答波形を計測する
図８は、ステップ応答波形であり、実線は、干渉がない場合を示し、破線は、干渉がある場合を示している。
【００７８】
干渉がある場合には、干渉領域への熱の流出が生じるために、温度上昇の波形がなだらかとなり、本来は、真の傾きＲ（＝Ｋ／Ｔ）を求めたいのに、見かけの傾きＲ’（＝Ｋ／Ｔ’）が求まることになる。また、ＲとＲ’との関係は、次のようになる。
Ｒ＝Ｋ／Ｔ＞Ｒ’＝Ｋ／Ｔ’
従って、ＺＮ法によるゲイン設計では、比例ゲインＫｐ＝１．２／ＲＬは、適正な値よりも大きく見積もられることになる。
【００７９】
（２）そこで、この実施形態では、チャネル毎に真の傾きＲｉ、無駄時間Ｌｉを、次式によって算出する。
Ｒｉ＝Ｒｉ’×（ＰＶ１ｉ＋ＰＶ２ｉ＋…＋ＰＶｎｉ）／ＰＶｉｉ
Ｌｉ＝ＬＩ’
ｉ：チャネル番号
ｎ：最大チャネル数
ＰＶ１ｉ：チャネルｉにステップ入力を与えた時のチャネル１の制御量（ＰＶ１）
上述の図３および図４の実験結果に適用すると、
Ｒ１＝Ｒ１’×（ＰＶ１１＋ＰＶ２１）／ＰＶ１１
＝０．５×（５．１４８＋５．０７１）／５．１４８＝０．９９３
Ｌ１＝Ｌ１’＝０．７
Ｒ２＝Ｒ２’×（ＰＶ１２＋ＰＶ２２）／ＰＶ２２
＝０．５×（５．０７１＋５．１２２）／５．１２２＝０．９９５
Ｌ２＝Ｌ２’＝０．７
となる。
【００８０】
ここで、上記のようにして見かけの傾きＲ’から真の傾きＲが得られる理由について定性的に説明する。
【００８１】
チャネル数がｎのとき、ｎ個間に干渉無く分割された状態の温度上昇の傾きを真のＲと定義する。しかし、実際には、ｎ個はつながっているのでｉ番目のチャネルに加えた熱流は他のチャネルに漏れる。そのために、チャネルｉの温度上昇は低下し、他のチャネルの温度は上昇する。干渉が非常に大きいときには、全てのチャネルが同じ傾きＲで上昇する。そのときの傾きは、チャネル数分の一になる。
【００８２】
干渉が非常に大きくないときには、加熱するチャネルの傾きＲが最も大きく、その周辺に離れるに従って、傾きＲが小さくなる。漏れた熱流による温度上昇Ｒ分を全て集めて１つのセルの温度上昇にすれば、真の傾きＲを求めることができる。これを意味するものが次の数式である。
Ｒｉ＝Ｒｉ’×（Ｒ1i＋Ｒ2i＋・・・＋Ｒni）／Ｒii
このままでも良いが、Ｒの代わりに計測し易い定常温度のＰＶを使った場合が上記式となる。１次遅れの時定数が揃ってＴとして等しいとき、Ｒ＝Ｋ／Ｔの式からＲの比率はＫの比率に比例し、ＭＶが一定であれば，ＰＶ＝Ｋ×ＭＶなので、ＲをＰＶに置きかえることができ、上述の式が得られる。
【００８３】
（３）次に、以上のようにして得られた真の傾きＲｉ、無駄時間Ｌｉを用いて各モードの傾きＲａ（＝Ｒｇ）、無駄時間Ｌａ（＝Ｌｇ）を計算する。ここで、各モードの傾きＲａ（＝Ｒｇ）はＲｉの最大値とする。
Ｒａ＝ｍａｘ（Ｒｉ）＝ｍａｘ（０．９９３，０．９９５）＝０．９９５
Ｌａ＝ｍａｘ（Ｌｉ）＝ｍａｘ（０．７，０．７）＝０．７
尚、各モードの傾きＲａ（＝Ｒｇ）はＲｉの平均値としてもよい。
【００８４】
（４）次に、ＺＮ法によって各モードのコントローラＣａ，Ｃｇのゲインを設計する。
Ｋｐａ＝Ｋｐｇ＝１．２／（Ｒａ×Ｌａ）＝１．２／（０．９９５×０．７）＝１．７２
Ｔｉａ＝Ｔｉｇ＝２×Ｌａ＝２×０．７＝１．４
Ｔｄａ＝Ｔｄｇ＝０．５×Ｌａ＝０．５×０．７＝０．３５
（５）次に、干渉成分βを同定する。
【００８５】
この干渉成分βは、本件出願人が先に提案して国際公開されている、例えば、ＷＯ２００６／０８８０７２に示されるように、定常特性から得ることができ、例えば、各チャネルに順番にステップ状の入力を与えたときの各チャンネルの定常状態での出力の変化を計測することにより、求めることができる。
【００８６】
ここで、上記国際公開された出願の内容を引用して干渉成分βの導出の概要を説明する。
【００８７】
図９は、上述のモデル構造を複数チャネルに適用したものであり、図１の要素Ｈｓｉが、図９のモデル要素６０１〜６０ｎに対応し、干渉項６が、フィードバック要素６１１２〜６１(ｎ−１)ｎに対応する。また、図９および後述の図１０では、θは熱抵抗を示している。
【００８８】
複数（ｎ）のモデル要素６０１〜６０ｎは、定常ゲインＫ１〜Ｋｎおよび時定数Ｔ１〜Ｔｎを用いた一次遅れ系とし、複数(ｎ−１)のフィードバック要素６１１２〜６１(ｎ−１)ｎは、熱抵抗θ１２〜θ(ｎ−１)ｎによる定値としている。また、入力をＰ１〜Ｐｎ、出力をＴ１〜Ｔｎとしている。
【００８９】
ここでは、定常特性を考え、定常状態からパラメータを求める。
【００９０】
熱系の制御対象の伝達関数Ｇ（ｓ）を、一次遅れ系とすると、
Ｇ（ｓ）＝Ｋ／（１＋Ｔｓ）
となる。ここで、Ｋは定常ゲイン、Ｔは時定数、ｓはラプラス変換の演算子である。
【００９１】
定常状態では、ｓ＝０なので、
Ｇ（ｓ）＝Ｋ
となる。
【００９２】
定常ゲインＫは、一定値の熱流（入力）Ｐと定常温度（出力）Ｔとを使って
Ｋ＝Ｔ／Ｐ
と表すことができる。
【００９３】
一方、熱抵抗θは、オームの法則に似せて、熱流Ｐと温度Ｔとを用いて
θ＝Ｔ／Ｐ
と表すことができる。
【００９４】
したがって、定常状態では、
Ｋ＝θ
と表すことができる。
【００９５】
したがって、図９のモデル構造において、定常特性（ｓ＝０）のみを考えると、モデル要素６０１〜６０ｎは、時定数Ｔ１〜Ｔｎの項が消えるとともに、定常ゲインＫ１〜Ｋｎを熱抵抗θ１〜θｎに置き換えることができ、図１０に示すように、１入力１出力の熱抵抗θ１〜θｎをそれぞれ有する複数(ｎ)のモデル要素６０１〜６０ｎと、モデル要素６０１〜６０ｎの出力の差を入力側にフィードバックする熱抵抗θ１２〜θ(ｎ−１)ｎをそれぞれ有する複数(ｎ−１)のフィードバック要素６１１２〜６１(ｎ−１)ｎとを備えるモデル構造となる。
【００９６】
図１０のモデル構造の各要素のパラメータである熱抵抗θ１〜θｎ，θ１２〜θ(ｎ−１)ｎを、次のようにして求めるものである。
【００９７】
すなわち、第１の入力Ｐ１にステップ入力Ｐ１１を入力したときに、定常状態で計測される各出力Ｔ１〜Ｔｎの変化を、Ｔ１１〜Ｔ１ｎとし、第２の入力Ｐ２にステップ入力Ｐ２２を入力したときに、定常状態で計測される各出力Ｔ１〜Ｔｎの変化を、Ｔ２１〜Ｔ２ｎとし、同様に、第ｎの入力Ｐｎにステップ入力Ｐｎｎを入力したときに、定常状態で計測される各出力Ｔ１〜Ｔｎの変化を、Ｔｎ１〜Ｔｎｎとすると、各要素の熱抵抗θ１〜θｎ，θ１２〜θ(ｎ−１)ｎは、下記の数３，数４の式で算出することができる。
【００９８】
なお、制御対象を熱処理盤とすると、ステップ入力Ｐ１１〜Ｐｎｎとしては、熱処理盤を加熱するヒータ出力を想定することができ、定常状態で計測される各出力Ｔ１〜Ｔｎの変化であるＴ１１〜Ｔｎｎとしては、温度変化を想定することができる。
【００９９】
【数３】
【０１００】
【数４】
【０１０１】
上記式によって、各要素の熱抵抗が算出できる理由について、上記国際公開された出願に詳述している。
【０１０２】
以上のようにして、各チャネルに順番にステップ状の入力を与えたときの各チャネルの定常状態での出力の変化を計測することにより、フィードバック要素、すなわち、図１の干渉項６の熱抵抗である干渉成分を求めることができる。
【０１０３】
この例では、例えば、β＝５．０が求まる。
【０１０４】
（６）次に、非干渉化器Ｆａ，Ｆｇを、上述（１），（２）式の伝達関数に従って設計する。
【０１０５】
平均モードの非干渉化器Ｆａは、Ｈ１とＨ２との特性が等しい場合には不要になる。
【０１０６】
傾斜モードの非干渉化器Ｆｇは、簡単のため、周波数特性の無い部分だけで非干渉化しても、十分な効果が得られる。
【０１０７】
上述のように、Ｈ１とＨ２との特性が等しい場合には、図１１に示すように、平均モードの非干渉化器Ｆａを省略する構成としてもよい。なお、図１１では、ゲイン調整手段５は図示省略している。
【０１０８】
また、傾斜モードの非干渉化器Ｆｇを、周波数特性の無い部分Ｆｇ’＝（β／Ｔβ）［（Ｔ１／ｈ１）＋（Ｔ２／ｈ２）］だけで構成し、図１２に示すように、従来の傾斜モードのコントローラＣｇに並列に設ける構成としてもよい。
【０１０９】
この構成は、図１３に示すように、傾斜モードのコントローラＣｇの操作量からＦｇ’を減算するものであり、この簡略化した非干渉化器（−Ｆｇ’）を、従来の傾斜モードのコントローラＣｇに実装して、図１４に示されるように、傾斜モードのコントローラＣｇ’を構成してもよい。この場合には、新たに非干渉化器を追加することなく、従来の温度調節器をそのまま利用できることになる。
【０１１０】
この図１４の新たな傾斜モードのコントローラＣｇ’では、傾斜モードの比例ゲインを下げ、積分ゲインおよび微分ゲインは、前の値を維持するようにしている。すなわち、平均モードのコントローラＣａに比べて、比例ゲインは、干渉分だけ小さくし、積分ゲインおよび微分ゲインは同じにしている。
【０１１１】
この例では、
Ｋｐｇ＝Ｋｐａ−（Ｔ１／ｈ１＋Ｔ２／ｈ２）×β／Ｔβ
＝１．７２−（１／１＋１／１）×５／５＝−０．２８
Ｋｉｇ＝Ｋｉａ＝０．５８
Ｋｄｇ＝Ｋｄａ＝２．８６
となる。
【０１１２】
このように、簡略化した傾斜モードの非干渉化器（−Ｆｇ’）を、従来の傾斜モードのコントローラＣｇに実装する場合のゲイン調整の手順は、次のようになる。
【０１１３】
すなわち、上述と同様に、制御対象２の波形を取得し、見かけの傾きＲｉを求め、見かけの傾きＲｉからチャネル毎に真の傾きＲｉ、無駄時間Ｌｉを、算出し、平均モードのＲａ、Ｌａを計算し、平均モードのコントローラＣａのゲインを設計し、次に、干渉成分βを同定し、最後に、傾斜モードのコントローラＣｇを、平均モードのコントローラＣａに比べて、比例ゲインは、干渉分だけ小さく、積分ゲインおよび微分ゲインは同じになるように設計する。
【０１１４】
図１５は、以上のようにして平均モードおよび傾斜モードの各コントローラＣａ，Ｃｇのゲインが調整されたときのステップ応答を示す図であり、この図１５では、各モードの波形が重なって不明瞭になるのを避けるために、平均モードおよび傾斜モードの各ステップ応答を（ａ），（ｂ）に分けてそれぞれ示している。
【０１１５】
この図１５に示すように、最初は、波形がハンチングしているが、最終的には、目標値に整定している。
【０１１６】
なお、図１６には、比較のために、非干渉化器Ｆａ，Ｆｇを設けることなく、平均モードのコントローラＣａと傾斜モードのコントローラＣｇとを、同じゲインに調整した従来例、すなわち、図２０の従来例のステップ応答を示している。図１６（ａ）に示すように平均モードをステップ状に変化させると、図１６（ｂ）に示すように干渉によって傾斜モードが発散してしまう。
【０１１７】
図１７は、本発明の他の実施形態の図１に対応する構成図であり、この実施形態では、平均モードの非干渉化器Ｆａは省略し、傾斜モードの非干渉化器Ｆｇを簡略化して傾斜モードのコントローラＣｇに実装して、上述の図１４に示される傾斜モードのコントローラＣｇ’を構成したものである。
【０１１８】
この実施形態では、傾斜モードのコントローラＣｇ’のゲインの調整を、探索によって行うものである。
【０１１９】
すなわち、この実施形態のゲイン調整手段５−１は、ゲイン探索手段１６を有しており、ゲイン探索によって、傾斜モードのコントローラＣｇ’ゲインを調整するものである。
【０１２０】
平均モードのコントローラＣａのゲインを設計し、干渉成分βを求めるまでの手順は、上述の実施形態と同様である。
【０１２１】
この実施形態では、傾斜モードのコントローラＣｇ’ゲインの設計を次のようにして行う。
【０１２２】
すなわち、ゲイン探索手段１６は、傾斜モードのゲイン候補を傾斜モードのコントローラＣｇ’に設定する。
【０１２３】
ゲイン探索手段１６は、傾斜モードの目標値ｒ２としてステップ状の目標入力を入れる。ゲイン探索手段１６は、評価指標として傾斜モードの偏差平方和（Σ（ｒ２−θg）2）を計算し、結果を記憶する。
【０１２４】
傾斜モードの比例ゲイン候補として０または以下の式で表される値のうち小さい方に達するまでゲインを少しずつ小さくなるように変更する。傾斜モードの積分ゲイン、微分ゲインは変更しない。
Ｋｇｉ＊＝Ｋｐａ−｛（βi,i+1/hi）（Ti／Tβi,i+1）+（βi+1,i/hi+1）（Ti+1／Tβi+1,i）｝
ここで、Ｋｇｉ*:チャネルiの比例ゲインの推定値
Ｋｐａ：平均モードの比例ゲイン
ｈi：ヒータiの発熱量
βi,j：ヒータjからヒータiへの干渉度
Ti：ヒータiの無駄時間
Tβi,j：ヒータｊからヒータiへの無駄時間
一連の探索が終了したら、最も偏差平方和が小さくなる比例ゲインをＫｐｇとしてコントローラＣｇ’に設定する。
【０１２５】
以上でゲイン探索を終了する。
【０１２６】
なお、積分ゲインおよび微分ゲインは、上述の実施形態と同様に、平均モードのコントローラＣａと同じ値に設定する。
【０１２７】
上述の各実施形態では、平均および傾斜の操作量を、配分する前置補償器を、モード変換行列Ｇｍの逆行列Ｇｍ−１で変換する変換器４で構成したけれども、本発明の他実施形態として、図１８に示すように、変換器４と、干渉係数の行列Ｇｐの逆行列Ｇｐ−１で変換する変換器１７とによって、前置補償器を構成してもよい。
【０１２８】
ここで、干渉係数は、各ヒータに与える操作量を順番に変動させて、そのときの検出温度の最大振幅ΔＰＶまたは傾き（ΔＰＶを、最大振幅に至るまでの時間から無駄時間を引いた時間で割った値）である。
【０１２９】
その他の構成は、上述の実施形態と同様である。
【０１３０】
また、本発明は、図１９に示されるように、カスケード制御に適用してもよい。すなわち、上述の実施形態を用いて主ループを構成し、副ループのコントローラＣ１，Ｃ２の目標温度を調整するようにしてもよい。
【０１３１】
上述の各実施形態では、ゲイン調整手段は、温度調節器に内蔵させたけれども、本発明の他の実施形態として、ゲイン調整装置として、温度調節器とは独立の装置として構成し、通信などによって温度調節器に対してゲインを設定するようにしてもよい。
【０１３２】
上述の各実施形態では、制御対象の温度の制御に適用して説明したけれども、本発明は、温度に限らず、圧力、流量、液位などの他の物理量の制御にも適用できるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明は、制御対象から得られる複数の物理量の差である傾斜物理量、例えば、傾斜温度を利用して制御する温度調節器などの制御装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の一つの実施の形態に係る温度制御システムの構成図である。
【図２】ステップ応答を説明するための図である。
【図３】一方のチャネルにステップ入力を与えたときの出力を示す図である。
【図４】他方のチャネルのステップ入力を与えたときの出力を示す図である。
【図５】入力と出力との対応を示すタイムチャートである。
【図６】温度制御システムの全体構成を示す図である。
【図７】ステップ入力波形を示す図である。
【図８】見かけの傾きＲ’と真の傾きＲとを示す波形図である。
【図９】図１のモデル構造のブロック線図である。
【図１０】定常状態に対応する図９のブロック線図である。
【図１１】本発明の他の実施形態の要部の構成図である。
【図１２】本発明の更に他の実施形態の要部の構成図である。
【図１３】図１２の要部の詳細構成を示す図である。
【図１４】本発明の他の実施形態の傾斜モードのコントローラの構成図である。
【図１５】実施形態の制御波形を示す図である。
【図１６】従来例の制御波形を示す図である。
【図１７】本発明の他の実施形態の温度制御システムの構成図である。
【図１８】本発明の更に他の実施形態の温度制御シテスムの構成図である。
【図１９】本発明の他の実施形態の温度制御シテスムの構成図である。
【図２０】従来例の温度制御システムの構成図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１ 温度調節器
２ 制御対象
３ モード変換器
５，５−１ ゲイン調整手段
Ｃａ 平均モードのコントローラ
Ｃｇ，Ｃｇ’ 傾斜モードのコントローラ
Ｆａ 平均モードの非干渉化器
Ｆｇ，Ｆｇ’ 傾斜モードの非干渉化器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御対象の温度や圧力などの物理状態を制御する制御装置、制御対象の温度を制御する温度調節器およびそれらのゲインを調整するのに好適なゲイン調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、被加熱物を、熱板上に載置して均一に加熱処理するような温度制御においては、温度調節器は、熱板に配設された温度センサからの検出温度に基づいて、熱板の温度が設定温度になるように操作信号（操作量）を出力し、ＳＳＲ等を介して熱板に配設されたヒータの通電を制御することにより行なわれる。
【０００３】
前記熱板に、複数のヒータおよび複数の温度センサを配設して複数の制御点、すなわち、複数チャネルの温度制御を行なう場合に、チャネル毎に個別に温度制御を行なうと、熱板の各制御点が熱的に連続しているために、各チャネル間の熱的な干渉が生じ、高い精度で均一な温度に制御するのが困難であり、特に、過渡時や外乱時には、一層困難となる。
【０００４】
そこで、本件出願人は、チャネル毎に個別に温度制御するのではなく、複数の制御点に対応する複数の検出温度を、例えば、複数の検出温度の代表的な代表温度としての平均温度と、各検出温度の温度差である傾斜温度とに変換し、平均温度と傾斜温度とを制御量として温度制御する手法（以下「傾斜温度制御」ともいう）を提案した（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図２０は、この傾斜温度制御の基本的な構成の一例を示す図であり、２チャネルの例を示している。
【０００６】
熱板等の制御対象２０の２つの制御点の検出温度θ１，θ２を、モード変換器３のモード変換行列Ｇｍによって、両検出温度の平均値である平均温度θａおよび両検出温度の温度差である傾斜温度θｇに変換し、平均温度θａと目標平均温度ｒ１との偏差または傾斜温度θｇと目標傾斜温度ｒ２との偏差を平均モードまたは傾斜モードの各コントローラＣａ，Ｃｇにそれぞれ入力し、各コントローラＣａ，Ｃｇは、平均温度の偏差または傾斜温度の偏差をなくすように操作量を、例えば、ＰＩＤ演算して出力し、操作量を配分する前置補償器としての変換器４によってモード変換行列の逆行列Ｇｍ−１で変換して制御出力として配分し、この制御出力によって熱板等の制御対象２０を加熱するヒータの通電を制御する。
【特許文献１】特許第３２７８８０７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記傾斜温度制御方法では、平均温度を制御する平均モードのコントローラＣａと傾斜温度（温度差）を制御する傾斜モードのコントローラＣｇとのゲインを、ＺＮ法やＣＨＲ法などの従来の調整方法を用いて同じゲインに調整しているが、干渉の強い制御対象では、ハンチング等が生じる場合があるといった課題がある。
【０００８】
本発明は、上述のような点に鑑みて為されたものであって、傾斜温度（温度差）などの物理量の差を用いた制御において、干渉の強い制御対象であっても、ハンチング等が生じない安定な制御を行なえるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の制御装置は、制御対象の物理状態をそれぞれ検出する複数の検出手段からの複数の物理量の差である傾斜物理量に基づいて、操作量を演算する傾斜物理量用の物理状態制御手段と、前記複数の物理量の代表的な物理量である代表物理量に基づいて、操作量を演算する代表物理量用の物理状態制御手段とを備える制御装置において、前記傾斜物理量を、前記傾斜物理量用の物理状態制御手段の入力側および出力側の少なくとも一方側に、干渉を打ち消すようにフィードバックする傾斜物理量用の非干渉化手段を備えている。
【００１０】
物理状態とは、温度 、圧力、流量、速度あるいは液位などの様々な物理量の状態をいう。
【００１１】
また、傾斜物理量とは、物理量の差、例えば、温度差、圧力差、流量差、速度差などの様々な物理量の差をいう。
【００１２】
代表物理量とは、複数の物理量を代表する物理量をいい、例えば、温度 であれば、制御対象の平均温度 、或る位置（例えば中央位置）における温度などをいう。
【００１３】
制御対象は、例えば、温度差のように物理状態に差があると、その差をなくすように物理状態が変化する際に干渉を生じることになるが、本発明の制御装置によると、非干渉化手段によって、物理状態の差、すなわち、傾斜物理量に基づいて、制御対象における干渉を打ち消すようにフィードバックして非干渉化を図ることが可能となり、干渉の強い制御対象であっても、ハンチング等を抑制し、安定な温度制御が可能となる。
【００１４】
（２）本発明の温度調節器は、制御対象の温度をそれぞれ検出する複数の温度検出手段からの複数の検出温度の温度差である傾斜温度に基づいて、操作量を演算する傾斜温度用の温度制御手段と、前記複数の検出温度の代表的な温度である代表温度に基づいて、操作量を演算する代表温度用の温度制御手段とを備える温度調節器において、前記傾斜温度を、前記傾斜温度用の温度制御手段の入力側および出力側の少なくとも一方側に、干渉を打ち消すようにフィードバックする傾斜温度用の非干渉化手段を備えている。
【００１５】
傾斜温度とは、温度勾配、すなわち、温度差をいい、代表温度とは、代表的な温度をいい、例えば、平均温度であるのが好ましいが、或る位置(例えば、制御対象の中央の位置)における温度などであってもよい。
【００１６】
温度制御手段は、少なくとも比例制御を行なうものであるのが好ましい。
【００１７】
干渉とは、一方が他方に与える影響をいい、例えば、一方のチャネルの操作量が、他方のチャネルの制御量に与える影響をいう。
【００１８】
非干渉化手段は、傾斜温度を、干渉を打ち消すように、温度制御手段の出力側である操作量、温度制御手段の入力側である偏差や目標温度などにフィードバックするのが好ましい。
【００１９】
制御対象は、温度差があると、高温の部位から低温の部位への熱流によって干渉が生じることになるが、本発明の温度調節器によると、非干渉化手段によって、温度差、すなわち、傾斜温度に基づいて、制御対象における熱流を打ち消すようにフィードバックして非干渉化を図ることが可能となり、干渉の強い制御対象であっても、ハンチング等を抑制し、安定な温度制御が可能となる。
【００２０】
（３）本発明の温度調節器の一つの実施形態では、前記傾斜温度を、前記代表温度用の温度制御手段の入力側および出力側の少なくとも一方側に、干渉を打ち消すようにフィードバックする代表温度用の非干渉化手段を備えている。
【００２１】
この実施形態によると、代表温度用の非干渉化手段を備えているので、一層の非干渉化を図ることができる。
【００２２】
（４）本発明の温度調節器の他の実施形態では、前記非干渉化手段は、前記制御対象の干渉が強い程、フィードバック量の絶対値を大きくするものである。
【００２３】
この実施形態によると、制御対象の干渉が強い程、フィードバック量の絶対値を大きくして干渉を打ち消すことができる。
【００２４】
（５）本発明の温度調節器の更に他の実施形態では、前記温度制御手段は、少なくとも比例制御を行うものであって、前記傾斜温度用の非干渉化手段は、前記傾斜温度用の温度制御手段の比例操作量の絶対値を減少させるようにフィードバックするものである。
【００２５】
制御対象における温度差による干渉は、傾斜温度用の温度制御手段の比例操作量に大きく影響するので、この実施形態によると、非干渉化手段によって、比例操作量の絶対値を減少させるようにフィードバックして非干渉化を図ることができる。
【００２６】
（６）本発明の温度調節器の他の実施形態では、前記傾斜温度用の非干渉化手段は、前記傾斜温度に代えて、傾斜温度と目標傾斜温度との偏差を、入力とし、非干渉化演算の出力を、前記傾斜温度用の温度制御手段の出力側に、与えるものである。
【００２７】
この実施形態によると、傾斜温度に代えて、傾斜温度の偏差を用いて非干渉化を図ることができる。
【００２８】
（７）本発明の制御装置は、制御対象の物理状態をそれぞれ検出する複数の検出手段からの複数の物理量の差である傾斜物理量に基づいて、操作量を演算する傾斜物理量用の物理状態制御手段と、前記複数の物理量の代表的な物理量である代表物理量に基づいて、操作量を演算する代表物理量用の物理状態制御手段とを備える制御装置において、前記傾斜物理量用の物理状態制御手段の比例ゲインの絶対値が、前記代表物理量用の物理状態制御手段の比例ゲインの絶対値よりも小さな値に調整されるものである。
【００２９】
制御対象における物理状態の差による干渉は、傾斜物理量用の物理状態制御手段の比例操作量に大きく影響するが、本発明の制御装置によると、傾斜物理量用の物理状態制御手段の比例ゲインの絶対値を小さな値に調整して、制御対象における干渉を打ち消すように比例操作量を出力して非干渉化を図ることが可能となり、干渉の強い制御対象であっても、ハンチング等を抑制して、安定な制御が可能となる。
【００３０】
（８）本発明の温度調節器は、制御対象の温度をそれぞれ検出する複数の温度検出手段からの複数の検出温度の温度差である傾斜温度に基づいて、操作量を演算する傾斜温度用の温度制御手段と、前記複数の検出温度の代表的な温度である代表温度に基づいて、操作量を演算する代表温度用の温度制御手段とを備える温度調節器において、前記傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値が、前記代表温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値よりも小さな値に調整されるものである。
【００３１】
制御対象における温度差による干渉は、傾斜温度用の温度制御手段の比例操作量に大きく影響するが、本発明の温度調節器によると、傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値を小さな値に調整して、制御対象における熱流を打ち消すように比例操作量を出力して非干渉化を図ることが可能となり、干渉の強い制御対象であっても、ハンチング等を抑制して、安定な温度制御が可能となる。
【００３２】
（９）本発明の温度調節器の一つの実施形態では、前記傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインが、前記制御対象の干渉が強い程、前記代表温度用の温度制御手段の比例ゲインとの差の絶対値が大きくなるように調整されるものである。
【００３３】
この実施形態によれば、制御対象の干渉が強い程、傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインを小さくして干渉を打ち消すことができる。
【００３４】
（１０）本発明のゲイン調整装置は、制御対象の物理状態をそれぞれ検出する複数の検出手段からの複数の物理量の差である傾斜物理量に基づいて、操作量を演算する傾斜物理量用の物理状態制御手段と、前記複数の物理量の代表的な物理量である代表物理量に基づいて、操作量を演算する代表物理量用の物理状態制御手段とを備える制御装置の前記各物理状態制御手段のゲインを調整する装置において、前記傾斜物理量用の物理状態制御手段の比例ゲインの絶対値を、前記代表物理量用の物理状態制御手段の比例ゲインの絶対値よりも小さな値に調整するものである。
【００３５】
制御対象における物理状態の差による干渉は、傾斜物理量用の物理状態制御手段の比例操作量に大きく影響するが、本発明のゲイン調整装置によると、傾斜物理量用の物理状態制御手段の比例ゲインの絶対値を小さな値に調整するので、制御装置は、制御対象における干渉を打ち消すように比例操作量を出力して非干渉化を図ることが可能となり、干渉の強い制御対象であっても、ハンチング等を抑制して、安定な制御が可能となる。
【００３６】
（１１）本発明のゲイン調整装置は、制御対象の温度をそれぞれ検出する複数の温度検出手段からの複数の検出温度の温度差である傾斜温度に基づいて、操作量を演算する傾斜温度用の温度制御手段と、前記複数の検出温度の代表的な温度である代表温度に基づいて、操作量を演算する代表温度用の温度制御手段とを備える温度調節器の前記各温度制御手段のゲインを調整する装置において、前記傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値を、前記代表温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値よりも小さな値に調整するものである。
【００３７】
制御対象における温度差による干渉は、傾斜温度用の温度制御手段の比例操作量に大きく影響するが、本発明のゲイン調整装置によると、傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値を小さな値に調整するので、温度調節器は、制御対象における熱流を打ち消すように比例操作量を出力して非干渉化を図ることが可能となり、干渉の強い制御対象であっても、ハンチング等を抑制して、安定な温度制御が可能となる。
【００３８】
（１２）本発明のゲイン調整装置の一つの実施形態では、前記制御対象の干渉が強い程、前記代表温度用の温度制御手段の比例ゲインと前記傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインとの差の絶対値が大きくなるように調整するものである。
【００３９】
この実施形態によると、制御対象の干渉が強い程、傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインを小さくして干渉を打ち消すことができる。
【００４０】
（１３）本発明のゲイン調整装置は、制御対象の温度をそれぞれ検出する複数の温度検出手段からの複数の検出温度の温度差である傾斜温度に基づいて、操作量を演算する傾斜温度用の温度制御手段と、前記複数の検出温度の代表的な温度である代表温度に基づいて、操作量を演算する代表温度用の温度制御手段と、各温度制御手段からの操作量を、前記制御対象を加熱する複数のヒータに配分する配分手段とを備える温度調節器の前記各温度制御手段のゲインを調整する装置において、評価指標に基づき前記傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインを探索して調整するものであって、比例ゲインの探索範囲内に、以下の式にて表される値を含むものである。
Kpa−｛（βi,ｊ/hi）（Ti／Tβi,ｊ）+（βｊ,i/hｊ）（Tｊ／Tβｊ,i）｝
但し、Kpa：代表温度用の温度制御手段の比例ゲイン
ｈi：ヒータiの発熱量
βi,j：ヒータjから隣のヒータiへの干渉度
Ti：ヒータiの無駄時間
Tβi,j：ヒータｊから隣のヒータiへの無駄時間
本発明のゲイン調整装置によると、傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインを、探索によって得られた小さな値に調整するので、温度調節器は、制御対象における熱流を打ち消すように比例操作量を出力して非干渉化を図ることが可能となり、干渉の強い制御対象であっても、ハンチング等を抑制して、安定な温度制御が可能となる。
【００４１】
（１４）本発明のゲイン調整装置は、制御対象の温度をそれぞれ検出する複数の温度検出手段からの複数の検出温度の温度差である傾斜温度に基づいて、操作量を演算する傾斜温度用の温度制御手段と、前記複数の検出温度の代表的な温度である代表温度に基づいて、操作量を演算する代表温度用の温度制御手段とを備える温度調節器の前記各温度制御手段のゲインを調整する装置において、評価指標に基づきゲインの良否を判定して探索するゲイン探索手段を有し、該ゲイン探索手段は、傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値を、代表温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値より小さな値で探索するものである。
【００４２】
本発明のゲイン調整装置によれば、傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインを、探索によって得られた小さな値に調整するので、温度調節器は、制御対象における熱流を打ち消すように比例操作量を出力して非干渉化を図ることが可能となり、干渉の強い制御対象であっても、ハンチング等を抑制して、安定な温度制御が可能となる。
【００４３】
（１５）本発明の温度調節器の一つの実施形態では、前記ゲイン探索手段は、前記傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインの探索範囲に負の値を含むようにしてもよい。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、傾斜物理量を、干渉を打ち消すように、傾斜物理量用の物理状態制御手段の入力側または出力側にフィードバックする非干渉化手段を設け、あるいは、傾斜物理量用の物理状態制御手段の比例ゲインの絶対値を、代表物理量用の物理状態制御手段の比例ゲインの絶対値よりも小さな値に調整するので、制御対象における物理状態の差（傾斜物理量）に起因する干渉を、打ち消すように作用させて非干渉化し、干渉の強い制御対象であっても、ハンチング等を抑制して、安定な制御が可能となる。
【００４５】
特に、傾斜温度を、干渉を打ち消すように、傾斜温度用の温度制御手段の入力側または出力側にフィードバックする非干渉化手段を設け、あるいは、傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値を、代表温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値よりも小さな値に調整するので、制御対象における温度差（傾斜温度）に起因する熱流の流れを、打ち消すように作用させて非干渉化し、干渉の強い制御対象であっても、ハンチング等を抑制して、安定な温度制御が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【００４７】
図１は、本発明に係る温度調節器を用いた温度制御システムの構成図である。
【００４８】
この実施の形態の温度調節器１は、制御対象２のモデルとして、本件出願人が、例えば、特開２００４−９４９３９号公報で提案しているフィードバック型のモデル構造を用いるものであり、２チャネルの傾斜温度制御に適用して説明する。
【００４９】
この実施形態の温度調節器１は、制御対象２の２つの制御点の検出温度θ１，θ２を、モード変換行列（Ｇｍ）によって、両検出温度の平均値である平均温度θａおよび両検出温度の温度差である傾斜温度θｇに変換するモード変換器３と、平均温度θａと目標平均温度ｒ１との偏差に基づいて、操作量を演算する平均モードのコントローラＣａと、傾斜温度θｇと目標傾斜温度ｒ２との偏差に基づいて、操作量を演算する傾斜モードのコントローラＣｇと、各コントローラＣａ，Ｃｇの出力を、モード変換行列の逆行列（Ｇｍ−１）で変換して制御対象２へ配分する前置補償器としての変換器４とを備えており、かかる構成は、従来の傾斜温度制御と基本的に同様である。なお、この例では、傾斜温度制御おける代表温度を、平均温度としているが、平均温度に限らず、例えば、或るチャネルの温度を代表温度としてもよい。
【００５０】
各モードのコントローラＣａ，Ｃｇは、ＰＩＤコントローラが好ましいが、少なくともＰ制御を行うコントローラであればよい。
【００５１】
この実施形態の温度調節器１では、干渉の強い制御対象であっても、ハンチング等が生じないように、傾斜温度θｇを、各モードのコントローラＣａ，Ｃｇの出力側にそれぞれフィードバックする平均モードおよび傾斜モードの非干渉化器Ｆａ，Ｆｇを備えるとともに、この非干渉化器Ｆａ，Ｆｇおよび各コントローラＣａ，Ｃｇのゲインを調整するゲイン調整手段５とを備えている。
【００５２】
上記モード変換器３、各コントローラＣａ，Ｃｇ、変換器４、非干渉化器Ｆａ，Ｆｇおよびゲイン調整手段５は、例えば、マイクロコンピュータによって構成される。
【００５３】
ここで、制御対象２のモデル構造について簡単に説明する。
【００５４】
このモデル構造は、上述のように本件出願人が先に提案しているものであって、各チャネルの温度θ１，θ２の差を、干渉項６を介して入力側に正負を異ならせてそれぞれフィードバックするものであり、Ｈ1，Ｈ２は、ヒータの発熱度合いを示すものである。
【００５５】
このモデル構造は、熱干渉系の熱モデルであり、温度差があるときに、熱量の移動が生じ、この熱量の移動は、温度差に比例するというフーリエの法則の意味するところと等価である。
【００５６】
温度差によって、一方のチャネルから他方のチャネルへ熱量の移動が生じ、一方のチャネルは熱量が奪われ（負）、他方のチャネルには熱量が足される（正）という熱干渉の現象をブロック線図で表したものであり、熱系の制御対象の干渉は、二つの温度があって、温度の差ができたときに、その温度差に比例した熱量の移動が起こるというフーリエの法則を意味しており、このモデル構造を、以下、「温度差モデル」ともいう。
【００５７】
この実施形態では、干渉の度合いを表す干渉項６の伝達関数Ｇβおよび発熱度合いを表す伝達関数Ｈ１，Ｈ２は、それぞれ次式で示される。
Ｇβ＝β／（Ｔβ・ｓ＋１）
Ｈ１＝Ｈ２＝Ｈｉ＝ｈｉ／（Ｔｉ・ｓ＋１）
ここで、βは干渉度、Ｔβは干渉のむだ時間、ｈｉはヒータの発熱量、Ｔｉはむだ時間である。
【００５８】
また、モデル構造の要素Ｈｓｉの伝達関数は、Ｈｓ１＝Ｈｓ２＝Ｈｓｉ＝ｇｉ／（Ｔｓｉ・ｓ＋１）である。
【００５９】
ゲイン調整手段５は、制御対象２の特性を求めるために、ステップ状の操作量を制御対象２に与えるＭＶ設定手段９と、そのときの制御対象２のステップ応答波形を取得するＰＶ取得手段１０と、両チャネルの干渉度合いを求める干渉度推定手段１１と、各コントローラＣａ，Ｃｇのゲインおよび各非干渉化器Ｆａ，Ｆｇの設定を行なうゲイン設定手段１２とを備えている。
【００６０】
この実施形態の非干渉化器Ｆａ，Ｆｇの伝達関数は、それぞれ次式で表される。
【００６１】
【数１】
【００６２】
【数２】
【００６３】
これらの伝達関数は、温度差モデルの干渉項をキャンセルするための非干渉化器を設計し、この非干渉化器に対してモード変換を実施することで求められる。
【００６４】
平均モードの非干渉化器Ｆａは、Ｈ１とＨ２との特性が等しい場合は、０となり、省略することができる。
【００６５】
次に、この実施形態のコントローラの設計の手順を説明する。この実施形態では、非干渉化器Ｆａ，Ｆｇによって非干渉化を図っているので、平均モードおよび傾斜モードの各コントローラＣａ，Ｃｇのゲインは、同じに設定することができる。
【００６６】
（１）先ず、制御対象２の波形を取得し、見かけの傾きＲｉを求める。
【００６７】
すなわち、図１において、制御対象２と変換器４との間の接続スイッチ７，８を切り、制御対象２を、ゲイン調整手段５側に接続する。
【００６８】
ＭＶ設定手段９は、図２に示すように、１チャネルずつステップ状の操作量Ｕ１，Ｕ２を加え、ＰＶ取得手段１０はその時の制御量ＰＶ１，ＰＶ２を全チャネル分取得する。
【００６９】
図３および図４に、チャネル１およびチャネル２のステップ応答の実験結果の一例を示す。なお、Ｒｉ’は、後述のチャネルｉの見かけの傾きを示している。
【００７０】
図３および図４において、チャネル１の入力である操作量をＵ１、出力である検出温度をＰＶ１とし、チャネル２の入力である操作量をＵ２、出力である検出温度をＰＶ２としている。
【００７１】
また、この図３および図４では、図５に示すように、チャネル１にステップ状の操作量Ｕ１１を入力したときのチャネル２の操作量をＵ２１、前記操作量Ｕ１１に対するチャネル１，２の検出温度の変化をＰＶ１１，ＰＶ２１とし、また、チャネル２にステップ状の操作量Ｕ２２を入力したときのチャネル１の操作量をＵ１２、前記操作量Ｕ２２に対するチャネル１，２の検出温度の変化をＰＶ１２，ＰＶ２２としている。
【００７２】
図３では、チャネル１の操作量Ｕ１１＝１のステップ入力に対して、チャネル１の検出温度ＰＶ１１が、５．１４８となったことを示している。また、チャネル２もチャンネル１の影響を受けて検出温度ＰＶ２１が、５．０７１となったことを示している。
【００７３】
このチャネル１の応答波形、すなわち、チャネル１の操作量Ｕ１の変化Ｕ１１に対する検出温度ＰＶ１の応答波形ＰＶ１１から、後述のようにして、見掛けの傾きＲ１’＝０．５、むだ時間Ｌ１’＝０．７秒が得られる。
【００７４】
また、チャネル２の操作量Ｕ２を、図４に示すように、同様にステップ状に変化させて、応答波形を計測する。
【００７５】
このチャネル２の応答波形、すなわち、チャネル２の操作量Ｕ２の変化Ｕ２２に対する検出温度ＰＶ２の応答波形ＰＶ２２から、見掛けの傾きＲ２’＝０．５、むだ時間Ｌ２’＝０．７秒が得られる。
【００７６】
ここで、見かけの傾きＲ’と真の傾きＲとの関係について説明する。
【００７７】
図６に示すように、例えば、二つのヒータブロック２１，２２からなる干渉のある制御対象２の温度を、熱電対等の温度センサ１３で検出し、温度調節器１４によって、ＳＳＲ１５を介してヒータ１６による通電を制御する温度制御システムにおいて、図７に示すように、各ヒータの目標温度ＳＰをステップ状に変化させてステップ応答波形を計測する
図８は、ステップ応答波形であり、実線は、干渉がない場合を示し、破線は、干渉がある場合を示している。
【００７８】
干渉がある場合には、干渉領域への熱の流出が生じるために、温度上昇の波形がなだらかとなり、本来は、真の傾きＲ（＝Ｋ／Ｔ）を求めたいのに、見かけの傾きＲ’（＝Ｋ／Ｔ’）が求まることになる。また、ＲとＲ’との関係は、次のようになる。
Ｒ＝Ｋ／Ｔ＞Ｒ’＝Ｋ／Ｔ’
従って、ＺＮ法によるゲイン設計では、比例ゲインＫｐ＝１．２／ＲＬは、適正な値よりも大きく見積もられることになる。
【００７９】
（２）そこで、この実施形態では、チャネル毎に真の傾きＲｉ、無駄時間Ｌｉを、次式によって算出する。
Ｒｉ＝Ｒｉ’×（ＰＶ１ｉ＋ＰＶ２ｉ＋…＋ＰＶｎｉ）／ＰＶｉｉ
Ｌｉ＝ＬＩ’
ｉ：チャネル番号
ｎ：最大チャネル数
ＰＶ１ｉ：チャネルｉにステップ入力を与えた時のチャネル１の制御量（ＰＶ１）
上述の図３および図４の実験結果に適用すると、
Ｒ１＝Ｒ１’×（ＰＶ１１＋ＰＶ２１）／ＰＶ１１
＝０．５×（５．１４８＋５．０７１）／５．１４８＝０．９９３
Ｌ１＝Ｌ１’＝０．７
Ｒ２＝Ｒ２’×（ＰＶ１２＋ＰＶ２２）／ＰＶ２２
＝０．５×（５．０７１＋５．１２２）／５．１２２＝０．９９５
Ｌ２＝Ｌ２’＝０．７
となる。
【００８０】
ここで、上記のようにして見かけの傾きＲ’から真の傾きＲが得られる理由について定性的に説明する。
【００８１】
チャネル数がｎのとき、ｎ個間に干渉無く分割された状態の温度上昇の傾きを真のＲと定義する。しかし、実際には、ｎ個はつながっているのでｉ番目のチャネルに加えた熱流は他のチャネルに漏れる。そのために、チャネルｉの温度上昇は低下し、他のチャネルの温度は上昇する。干渉が非常に大きいときには、全てのチャネルが同じ傾きＲで上昇する。そのときの傾きは、チャネル数分の一になる。
【００８２】
干渉が非常に大きくないときには、加熱するチャネルの傾きＲが最も大きく、その周辺に離れるに従って、傾きＲが小さくなる。漏れた熱流による温度上昇Ｒ分を全て集めて１つのセルの温度上昇にすれば、真の傾きＲを求めることができる。これを意味するものが次の数式である。
Ｒｉ＝Ｒｉ’×（Ｒ1i＋Ｒ2i＋・・・＋Ｒni）／Ｒii
このままでも良いが、Ｒの代わりに計測し易い定常温度のＰＶを使った場合が上記式となる。１次遅れの時定数が揃ってＴとして等しいとき、Ｒ＝Ｋ／Ｔの式からＲの比率はＫの比率に比例し、ＭＶが一定であれば，ＰＶ＝Ｋ×ＭＶなので、ＲをＰＶに置きかえることができ、上述の式が得られる。
【００８３】
（３）次に、以上のようにして得られた真の傾きＲｉ、無駄時間Ｌｉを用いて各モードの傾きＲａ（＝Ｒｇ）、無駄時間Ｌａ（＝Ｌｇ）を計算する。ここで、各モードの傾きＲａ（＝Ｒｇ）はＲｉの最大値とする。
Ｒａ＝ｍａｘ（Ｒｉ）＝ｍａｘ（０．９９３，０．９９５）＝０．９９５
Ｌａ＝ｍａｘ（Ｌｉ）＝ｍａｘ（０．７，０．７）＝０．７
尚、各モードの傾きＲａ（＝Ｒｇ）はＲｉの平均値としてもよい。
【００８４】
（４）次に、ＺＮ法によって各モードのコントローラＣａ，Ｃｇのゲインを設計する。
Ｋｐａ＝Ｋｐｇ＝１．２／（Ｒａ×Ｌａ）＝１．２／（０．９９５×０．７）＝１．７２
Ｔｉａ＝Ｔｉｇ＝２×Ｌａ＝２×０．７＝１．４
Ｔｄａ＝Ｔｄｇ＝０．５×Ｌａ＝０．５×０．７＝０．３５
（５）次に、干渉成分βを同定する。
【００８５】
この干渉成分βは、本件出願人が先に提案して国際公開されている、例えば、ＷＯ２００６／０８８０７２に示されるように、定常特性から得ることができ、例えば、各チャネルに順番にステップ状の入力を与えたときの各チャンネルの定常状態での出力の変化を計測することにより、求めることができる。
【００８６】
ここで、上記国際公開された出願の内容を引用して干渉成分βの導出の概要を説明する。
【００８７】
図９は、上述のモデル構造を複数チャネルに適用したものであり、図１の要素Ｈｓｉが、図９のモデル要素６０１〜６０ｎに対応し、干渉項６が、フィードバック要素６１１２〜６１(ｎ−１)ｎに対応する。また、図９および後述の図１０では、θは熱抵抗を示している。
【００８８】
複数（ｎ）のモデル要素６０１〜６０ｎは、定常ゲインＫ１〜Ｋｎおよび時定数Ｔ１〜Ｔｎを用いた一次遅れ系とし、複数(ｎ−１)のフィードバック要素６１１２〜６１(ｎ−１)ｎは、熱抵抗θ１２〜θ(ｎ−１)ｎによる定値としている。また、入力をＰ１〜Ｐｎ、出力をＴ１〜Ｔｎとしている。
【００８９】
ここでは、定常特性を考え、定常状態からパラメータを求める。
【００９０】
熱系の制御対象の伝達関数Ｇ（ｓ）を、一次遅れ系とすると、
Ｇ（ｓ）＝Ｋ／（１＋Ｔｓ）
となる。ここで、Ｋは定常ゲイン、Ｔは時定数、ｓはラプラス変換の演算子である。
【００９１】
定常状態では、ｓ＝０なので、
Ｇ（ｓ）＝Ｋ
となる。
【００９２】
定常ゲインＫは、一定値の熱流（入力）Ｐと定常温度（出力）Ｔとを使って
Ｋ＝Ｔ／Ｐ
と表すことができる。
【００９３】
一方、熱抵抗θは、オームの法則に似せて、熱流Ｐと温度Ｔとを用いて
θ＝Ｔ／Ｐ
と表すことができる。
【００９４】
したがって、定常状態では、
Ｋ＝θ
と表すことができる。
【００９５】
したがって、図９のモデル構造において、定常特性（ｓ＝０）のみを考えると、モデル要素６０１〜６０ｎは、時定数Ｔ１〜Ｔｎの項が消えるとともに、定常ゲインＫ１〜Ｋｎを熱抵抗θ１〜θｎに置き換えることができ、図１０に示すように、１入力１出力の熱抵抗θ１〜θｎをそれぞれ有する複数(ｎ)のモデル要素６０１〜６０ｎと、モデル要素６０１〜６０ｎの出力の差を入力側にフィードバックする熱抵抗θ１２〜θ(ｎ−１)ｎをそれぞれ有する複数(ｎ−１)のフィードバック要素６１１２〜６１(ｎ−１)ｎとを備えるモデル構造となる。
【００９６】
図１０のモデル構造の各要素のパラメータである熱抵抗θ１〜θｎ，θ１２〜θ(ｎ−１)ｎを、次のようにして求めるものである。
【００９７】
すなわち、第１の入力Ｐ１にステップ入力Ｐ１１を入力したときに、定常状態で計測される各出力Ｔ１〜Ｔｎの変化を、Ｔ１１〜Ｔ１ｎとし、第２の入力Ｐ２にステップ入力Ｐ２２を入力したときに、定常状態で計測される各出力Ｔ１〜Ｔｎの変化を、Ｔ２１〜Ｔ２ｎとし、同様に、第ｎの入力Ｐｎにステップ入力Ｐｎｎを入力したときに、定常状態で計測される各出力Ｔ１〜Ｔｎの変化を、Ｔｎ１〜Ｔｎｎとすると、各要素の熱抵抗θ１〜θｎ，θ１２〜θ(ｎ−１)ｎは、下記の数３，数４の式で算出することができる。
【００９８】
なお、制御対象を熱処理盤とすると、ステップ入力Ｐ１１〜Ｐｎｎとしては、熱処理盤を加熱するヒータ出力を想定することができ、定常状態で計測される各出力Ｔ１〜Ｔｎの変化であるＴ１１〜Ｔｎｎとしては、温度変化を想定することができる。
【００９９】
【数３】
【０１００】
【数４】
【０１０１】
上記式によって、各要素の熱抵抗が算出できる理由について、上記国際公開された出願に詳述している。
【０１０２】
以上のようにして、各チャネルに順番にステップ状の入力を与えたときの各チャネルの定常状態での出力の変化を計測することにより、フィードバック要素、すなわち、図１の干渉項６の熱抵抗である干渉成分を求めることができる。
【０１０３】
この例では、例えば、β＝５．０が求まる。
【０１０４】
（６）次に、非干渉化器Ｆａ，Ｆｇを、上述（１），（２）式の伝達関数に従って設計する。
【０１０５】
平均モードの非干渉化器Ｆａは、Ｈ１とＨ２との特性が等しい場合には不要になる。
【０１０６】
傾斜モードの非干渉化器Ｆｇは、簡単のため、周波数特性の無い部分だけで非干渉化しても、十分な効果が得られる。
【０１０７】
上述のように、Ｈ１とＨ２との特性が等しい場合には、図１１に示すように、平均モードの非干渉化器Ｆａを省略する構成としてもよい。なお、図１１では、ゲイン調整手段５は図示省略している。
【０１０８】
また、傾斜モードの非干渉化器Ｆｇを、周波数特性の無い部分Ｆｇ’＝（β／Ｔβ）［（Ｔ１／ｈ１）＋（Ｔ２／ｈ２）］だけで構成し、図１２に示すように、従来の傾斜モードのコントローラＣｇに並列に設ける構成としてもよい。
【０１０９】
この構成は、図１３に示すように、傾斜モードのコントローラＣｇの操作量からＦｇ’を減算するものであり、この簡略化した非干渉化器（−Ｆｇ’）を、従来の傾斜モードのコントローラＣｇに実装して、図１４に示されるように、傾斜モードのコントローラＣｇ’を構成してもよい。この場合には、新たに非干渉化器を追加することなく、従来の温度調節器をそのまま利用できることになる。
【０１１０】
この図１４の新たな傾斜モードのコントローラＣｇ’では、傾斜モードの比例ゲインを下げ、積分ゲインおよび微分ゲインは、前の値を維持するようにしている。すなわち、平均モードのコントローラＣａに比べて、比例ゲインは、干渉分だけ小さくし、積分ゲインおよび微分ゲインは同じにしている。
【０１１１】
この例では、
Ｋｐｇ＝Ｋｐａ−（Ｔ１／ｈ１＋Ｔ２／ｈ２）×β／Ｔβ
＝１．７２−（１／１＋１／１）×５／５＝−０．２８
Ｋｉｇ＝Ｋｉａ＝０．５８
Ｋｄｇ＝Ｋｄａ＝２．８６
となる。
【０１１２】
このように、簡略化した傾斜モードの非干渉化器（−Ｆｇ’）を、従来の傾斜モードのコントローラＣｇに実装する場合のゲイン調整の手順は、次のようになる。
【０１１３】
すなわち、上述と同様に、制御対象２の波形を取得し、見かけの傾きＲｉを求め、見かけの傾きＲｉからチャネル毎に真の傾きＲｉ、無駄時間Ｌｉを、算出し、平均モードのＲａ、Ｌａを計算し、平均モードのコントローラＣａのゲインを設計し、次に、干渉成分βを同定し、最後に、傾斜モードのコントローラＣｇを、平均モードのコントローラＣａに比べて、比例ゲインは、干渉分だけ小さく、積分ゲインおよび微分ゲインは同じになるように設計する。
【０１１４】
図１５は、以上のようにして平均モードおよび傾斜モードの各コントローラＣａ，Ｃｇのゲインが調整されたときのステップ応答を示す図であり、この図１５では、各モードの波形が重なって不明瞭になるのを避けるために、平均モードおよび傾斜モードの各ステップ応答を（ａ），（ｂ）に分けてそれぞれ示している。
【０１１５】
この図１５に示すように、最初は、波形がハンチングしているが、最終的には、目標値に整定している。
【０１１６】
なお、図１６には、比較のために、非干渉化器Ｆａ，Ｆｇを設けることなく、平均モードのコントローラＣａと傾斜モードのコントローラＣｇとを、同じゲインに調整した従来例、すなわち、図２０の従来例のステップ応答を示している。図１６（ａ）に示すように平均モードをステップ状に変化させると、図１６（ｂ）に示すように干渉によって傾斜モードが発散してしまう。
【０１１７】
図１７は、本発明の他の実施形態の図１に対応する構成図であり、この実施形態では、平均モードの非干渉化器Ｆａは省略し、傾斜モードの非干渉化器Ｆｇを簡略化して傾斜モードのコントローラＣｇに実装して、上述の図１４に示される傾斜モードのコントローラＣｇ’を構成したものである。
【０１１８】
この実施形態では、傾斜モードのコントローラＣｇ’のゲインの調整を、探索によって行うものである。
【０１１９】
すなわち、この実施形態のゲイン調整手段５−１は、ゲイン探索手段１６を有しており、ゲイン探索によって、傾斜モードのコントローラＣｇ’ゲインを調整するものである。
【０１２０】
平均モードのコントローラＣａのゲインを設計し、干渉成分βを求めるまでの手順は、上述の実施形態と同様である。
【０１２１】
この実施形態では、傾斜モードのコントローラＣｇ’ゲインの設計を次のようにして行う。
【０１２２】
すなわち、ゲイン探索手段１６は、傾斜モードのゲイン候補を傾斜モードのコントローラＣｇ’に設定する。
【０１２３】
ゲイン探索手段１６は、傾斜モードの目標値ｒ２としてステップ状の目標入力を入れる。ゲイン探索手段１６は、評価指標として傾斜モードの偏差平方和（Σ（ｒ２−θg）2）を計算し、結果を記憶する。
【０１２４】
傾斜モードの比例ゲイン候補として０または以下の式で表される値のうち小さい方に達するまでゲインを少しずつ小さくなるように変更する。傾斜モードの積分ゲイン、微分ゲインは変更しない。
Ｋｇｉ＊＝Ｋｐａ−｛（βi,i+1/hi）（Ti／Tβi,i+1）+（βi+1,i/hi+1）（Ti+1／Tβi+1,i）｝
ここで、Ｋｇｉ*:チャネルiの比例ゲインの推定値
Ｋｐａ：平均モードの比例ゲイン
ｈi：ヒータiの発熱量
βi,j：ヒータjからヒータiへの干渉度
Ti：ヒータiの無駄時間
Tβi,j：ヒータｊからヒータiへの無駄時間
一連の探索が終了したら、最も偏差平方和が小さくなる比例ゲインをＫｐｇとしてコントローラＣｇ’に設定する。
【０１２５】
以上でゲイン探索を終了する。
【０１２６】
なお、積分ゲインおよび微分ゲインは、上述の実施形態と同様に、平均モードのコントローラＣａと同じ値に設定する。
【０１２７】
上述の各実施形態では、平均および傾斜の操作量を、配分する前置補償器を、モード変換行列Ｇｍの逆行列Ｇｍ−１で変換する変換器４で構成したけれども、本発明の他実施形態として、図１８に示すように、変換器４と、干渉係数の行列Ｇｐの逆行列Ｇｐ−１で変換する変換器１７とによって、前置補償器を構成してもよい。
【０１２８】
ここで、干渉係数は、各ヒータに与える操作量を順番に変動させて、そのときの検出温度の最大振幅ΔＰＶまたは傾き（ΔＰＶを、最大振幅に至るまでの時間から無駄時間を引いた時間で割った値）である。
【０１２９】
その他の構成は、上述の実施形態と同様である。
【０１３０】
また、本発明は、図１９に示されるように、カスケード制御に適用してもよい。すなわち、上述の実施形態を用いて主ループを構成し、副ループのコントローラＣ１，Ｃ２の目標温度を調整するようにしてもよい。
【０１３１】
上述の各実施形態では、ゲイン調整手段は、温度調節器に内蔵させたけれども、本発明の他の実施形態として、ゲイン調整装置として、温度調節器とは独立の装置として構成し、通信などによって温度調節器に対してゲインを設定するようにしてもよい。
【０１３２】
上述の各実施形態では、制御対象の温度の制御に適用して説明したけれども、本発明は、温度に限らず、圧力、流量、液位などの他の物理量の制御にも適用できるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明は、制御対象から得られる複数の物理量の差である傾斜物理量、例えば、傾斜温度を利用して制御する温度調節器などの制御装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の一つの実施の形態に係る温度制御システムの構成図である。
【図２】ステップ応答を説明するための図である。
【図３】一方のチャネルにステップ入力を与えたときの出力を示す図である。
【図４】他方のチャネルのステップ入力を与えたときの出力を示す図である。
【図５】入力と出力との対応を示すタイムチャートである。
【図６】温度制御システムの全体構成を示す図である。
【図７】ステップ入力波形を示す図である。
【図８】見かけの傾きＲ’と真の傾きＲとを示す波形図である。
【図９】図１のモデル構造のブロック線図である。
【図１０】定常状態に対応する図９のブロック線図である。
【図１１】本発明の他の実施形態の要部の構成図である。
【図１２】本発明の更に他の実施形態の要部の構成図である。
【図１３】図１２の要部の詳細構成を示す図である。
【図１４】本発明の他の実施形態の傾斜モードのコントローラの構成図である。
【図１５】実施形態の制御波形を示す図である。
【図１６】従来例の制御波形を示す図である。
【図１７】本発明の他の実施形態の温度制御システムの構成図である。
【図１８】本発明の更に他の実施形態の温度制御シテスムの構成図である。
【図１９】本発明の他の実施形態の温度制御シテスムの構成図である。
【図２０】従来例の温度制御システムの構成図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１ 温度調節器
２ 制御対象
３ モード変換器
５，５−１ ゲイン調整手段
Ｃａ 平均モードのコントローラ
Ｃｇ，Ｃｇ’ 傾斜モードのコントローラ
Ｆａ 平均モードの非干渉化器
Ｆｇ，Ｆｇ’ 傾斜モードの非干渉化器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象の物理状態をそれぞれ検出する複数の検出手段からの複数の物理量の差である傾斜物理量に基づいて、操作量を演算する傾斜物理量用の物理状態制御手段と、前記複数の物理量の代表的な物理量である代表物理量に基づいて、操作量を演算する代表物理量用の物理状態制御手段とを備える制御装置において、
前記傾斜物理量を、前記傾斜物理量用の物理状態制御手段の入力側および出力側の少なくとも一方側に、干渉を打ち消すようにフィードバックする傾斜物理量用の非干渉化手段を備えることを特徴する制御装置。
【請求項２】
制御対象の温度をそれぞれ検出する複数の温度検出手段からの複数の検出温度の温度差である傾斜温度に基づいて、操作量を演算する傾斜温度用の温度制御手段と、前記複数の検出温度の代表的な温度である代表温度に基づいて、操作量を演算する代表温度用の温度制御手段とを備える温度調節器において、
前記傾斜温度を、前記傾斜温度用の温度制御手段の入力側および出力側の少なくとも一方側に、干渉を打ち消すようにフィードバックする傾斜温度用の非干渉化手段を備えることを特徴する温度調節器。
【請求項３】
前記傾斜温度を、前記代表温度用の温度制御手段の入力側および出力側の少なくとも一方側に、干渉を打ち消すようにフィードバックする代表温度用の非干渉化手段を備える請求項２に記載の温度調節器。
【請求項４】
前記非干渉化手段は、前記制御対象の干渉が強い程、フィードバック量の絶対値を大きくする請求項２または３に記載の温度調節器。
【請求項５】
前記温度制御手段は、少なくとも比例制御を行うものであって、前記傾斜温度用の非干渉化手段は、前記傾斜温度用の温度制御手段の比例操作量の絶対値を減少させるようにフィードバックする請求項２〜４のいずれか１項に記載の温度調節器。
【請求項６】
前記傾斜温度用の非干渉化手段は、前記傾斜温度に代えて、傾斜温度と目標傾斜温度との偏差を入力とし、非干渉化演算の出力を、前記傾斜温度用の温度制御手段の出力側に与える請求項２〜５のいずれか１項に記載の温度調節器。
【請求項７】
制御対象の物理状態をそれぞれ検出する複数の検出手段からの複数の物理量の差である傾斜物理量に基づいて、操作量を演算する傾斜物理量用の物理状態制御手段と、前記複数の物理量の代表的な物理量である代表物理量に基づいて、操作量を演算する代表物理量用の物理状態制御手段とを備える制御装置において、
前記傾斜物理量用の物理状態制御手段の比例ゲインの絶対値が、前記代表物理量用の物理状態制御手段の比例ゲインの絶対値よりも小さな値に調整されることを特徴とする制御装置。
【請求項８】
制御対象の温度をそれぞれ検出する複数の温度検出手段からの複数の検出温度の温度差である傾斜温度に基づいて、操作量を演算する傾斜温度用の温度制御手段と、前記複数の検出温度の代表的な温度である代表温度に基づいて、操作量を演算する代表温度用の温度制御手段とを備える温度調節器において、
前記傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値が、前記代表温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値よりも小さな値に調整されることを特徴とする温度調節器
【請求項９】
前記傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインが、前記制御対象の干渉が強い程、前記代表温度用の温度制御手段の比例ゲインとの差の絶対値が大きくなるように調整される請求項８に記載の温度調節器。
【請求項１０】
制御対象の物理状態をそれぞれ検出する複数の検出手段からの複数の物理量の差である傾斜物理量に基づいて、操作量を演算する傾斜物理量用の物理状態制御手段と、前記複数の物理量の代表的な物理量である代表物理量に基づいて、操作量を演算する代表物理量用の物理状態制御手段とを備える制御装置の前記各物理状態制御手段のゲインを調整する装置において、
前記傾斜物理量用の物理状態制御手段の比例ゲインの絶対値を、前記代表物理量用の物理状態制御手段の比例ゲインの絶対値よりも小さな値に調整することを特徴するゲイン調整装置。
【請求項１１】
制御対象の温度をそれぞれ検出する複数の温度検出手段からの複数の検出温度の温度差である傾斜温度に基づいて、操作量を演算する傾斜温度用の温度制御手段と、前記複数の検出温度の代表的な温度である代表温度に基づいて、操作量を演算する代表温度用の温度制御手段とを備える温度調節器の前記各温度制御手段のゲインを調整する装置において、
前記傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値を、前記代表温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値よりも小さな値に調整することを特徴するゲイン調整装置。
【請求項１２】
前記制御対象の干渉が強い程、前記代表温度用の温度制御手段の比例ゲインと前記傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインとの差の絶対値が大きくなるように調整する請求項１１に記載のゲイン調整装置。
【請求項１３】
制御対象の温度をそれぞれ検出する複数の温度検出手段からの複数の検出温度の温度差である傾斜温度に基づいて、操作量を演算する傾斜温度用の温度制御手段と、前記複数の検出温度の代表的な温度である代表温度に基づいて、操作量を演算する代表温度用の温度制御手段と、各温度制御手段からの操作量を、前記制御対象を加熱する複数のヒータに配分する配分手段とを備える温度調節器の前記各温度制御手段のゲインを調整する装置において、
評価指標に基づき前記傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインを探索して調整するものであって、
比例ゲインの探索範囲内に、以下の式にて表される値を含むことを特徴とするゲイン調整装置。
Kpa−｛（βi,ｊ/hi）（Ti／Tβi,ｊ）+（βｊ,i/hｊ）（Tｊ／Tβｊ,i）｝
但し、Kpa：代表温度用の温度制御手段の比例ゲイン
ｈi：ヒータiの発熱量
βi,j：ヒータjから隣のヒータiへの干渉度
Ti：ヒータiの無駄時間
Tβi,j：ヒータｊから隣のヒータiへの無駄時間
【請求項１４】
制御対象の温度をそれぞれ検出する複数の温度検出手段からの複数の検出温度の温度差である傾斜温度に基づいて、操作量を演算する傾斜温度用の温度制御手段と、前記複数の検出温度の代表的な温度である代表温度に基づいて、操作量を演算する代表温度用の温度制御手段とを備える温度調節器の前記各温度制御手段のゲインを調整する装置において、
評価指標に基づきゲインの良否を判定して探索するゲイン探索手段を有し、該ゲイン探索手段は、傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値を、代表温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値より小さな値で探索することを特徴とするゲイン調整装置。
【請求項１５】
前記ゲイン探索手段は、前記傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインの探索範囲に負の値を含む請求項１４に記載のゲイン調整装置。
【請求項１】
制御対象の物理状態をそれぞれ検出する複数の検出手段からの複数の物理量の差である傾斜物理量に基づいて、操作量を演算する傾斜物理量用の物理状態制御手段と、前記複数の物理量の代表的な物理量である代表物理量に基づいて、操作量を演算する代表物理量用の物理状態制御手段とを備える制御装置において、
前記傾斜物理量を、前記傾斜物理量用の物理状態制御手段の入力側および出力側の少なくとも一方側に、干渉を打ち消すようにフィードバックする傾斜物理量用の非干渉化手段を備えることを特徴する制御装置。
【請求項２】
制御対象の温度をそれぞれ検出する複数の温度検出手段からの複数の検出温度の温度差である傾斜温度に基づいて、操作量を演算する傾斜温度用の温度制御手段と、前記複数の検出温度の代表的な温度である代表温度に基づいて、操作量を演算する代表温度用の温度制御手段とを備える温度調節器において、
前記傾斜温度を、前記傾斜温度用の温度制御手段の入力側および出力側の少なくとも一方側に、干渉を打ち消すようにフィードバックする傾斜温度用の非干渉化手段を備えることを特徴する温度調節器。
【請求項３】
前記傾斜温度を、前記代表温度用の温度制御手段の入力側および出力側の少なくとも一方側に、干渉を打ち消すようにフィードバックする代表温度用の非干渉化手段を備える請求項２に記載の温度調節器。
【請求項４】
前記非干渉化手段は、前記制御対象の干渉が強い程、フィードバック量の絶対値を大きくする請求項２または３に記載の温度調節器。
【請求項５】
前記温度制御手段は、少なくとも比例制御を行うものであって、前記傾斜温度用の非干渉化手段は、前記傾斜温度用の温度制御手段の比例操作量の絶対値を減少させるようにフィードバックする請求項２〜４のいずれか１項に記載の温度調節器。
【請求項６】
前記傾斜温度用の非干渉化手段は、前記傾斜温度に代えて、傾斜温度と目標傾斜温度との偏差を入力とし、非干渉化演算の出力を、前記傾斜温度用の温度制御手段の出力側に与える請求項２〜５のいずれか１項に記載の温度調節器。
【請求項７】
制御対象の物理状態をそれぞれ検出する複数の検出手段からの複数の物理量の差である傾斜物理量に基づいて、操作量を演算する傾斜物理量用の物理状態制御手段と、前記複数の物理量の代表的な物理量である代表物理量に基づいて、操作量を演算する代表物理量用の物理状態制御手段とを備える制御装置において、
前記傾斜物理量用の物理状態制御手段の比例ゲインの絶対値が、前記代表物理量用の物理状態制御手段の比例ゲインの絶対値よりも小さな値に調整されることを特徴とする制御装置。
【請求項８】
制御対象の温度をそれぞれ検出する複数の温度検出手段からの複数の検出温度の温度差である傾斜温度に基づいて、操作量を演算する傾斜温度用の温度制御手段と、前記複数の検出温度の代表的な温度である代表温度に基づいて、操作量を演算する代表温度用の温度制御手段とを備える温度調節器において、
前記傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値が、前記代表温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値よりも小さな値に調整されることを特徴とする温度調節器
【請求項９】
前記傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインが、前記制御対象の干渉が強い程、前記代表温度用の温度制御手段の比例ゲインとの差の絶対値が大きくなるように調整される請求項８に記載の温度調節器。
【請求項１０】
制御対象の物理状態をそれぞれ検出する複数の検出手段からの複数の物理量の差である傾斜物理量に基づいて、操作量を演算する傾斜物理量用の物理状態制御手段と、前記複数の物理量の代表的な物理量である代表物理量に基づいて、操作量を演算する代表物理量用の物理状態制御手段とを備える制御装置の前記各物理状態制御手段のゲインを調整する装置において、
前記傾斜物理量用の物理状態制御手段の比例ゲインの絶対値を、前記代表物理量用の物理状態制御手段の比例ゲインの絶対値よりも小さな値に調整することを特徴するゲイン調整装置。
【請求項１１】
制御対象の温度をそれぞれ検出する複数の温度検出手段からの複数の検出温度の温度差である傾斜温度に基づいて、操作量を演算する傾斜温度用の温度制御手段と、前記複数の検出温度の代表的な温度である代表温度に基づいて、操作量を演算する代表温度用の温度制御手段とを備える温度調節器の前記各温度制御手段のゲインを調整する装置において、
前記傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値を、前記代表温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値よりも小さな値に調整することを特徴するゲイン調整装置。
【請求項１２】
前記制御対象の干渉が強い程、前記代表温度用の温度制御手段の比例ゲインと前記傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインとの差の絶対値が大きくなるように調整する請求項１１に記載のゲイン調整装置。
【請求項１３】
制御対象の温度をそれぞれ検出する複数の温度検出手段からの複数の検出温度の温度差である傾斜温度に基づいて、操作量を演算する傾斜温度用の温度制御手段と、前記複数の検出温度の代表的な温度である代表温度に基づいて、操作量を演算する代表温度用の温度制御手段と、各温度制御手段からの操作量を、前記制御対象を加熱する複数のヒータに配分する配分手段とを備える温度調節器の前記各温度制御手段のゲインを調整する装置において、
評価指標に基づき前記傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインを探索して調整するものであって、
比例ゲインの探索範囲内に、以下の式にて表される値を含むことを特徴とするゲイン調整装置。
Kpa−｛（βi,ｊ/hi）（Ti／Tβi,ｊ）+（βｊ,i/hｊ）（Tｊ／Tβｊ,i）｝
但し、Kpa：代表温度用の温度制御手段の比例ゲイン
ｈi：ヒータiの発熱量
βi,j：ヒータjから隣のヒータiへの干渉度
Ti：ヒータiの無駄時間
Tβi,j：ヒータｊから隣のヒータiへの無駄時間
【請求項１４】
制御対象の温度をそれぞれ検出する複数の温度検出手段からの複数の検出温度の温度差である傾斜温度に基づいて、操作量を演算する傾斜温度用の温度制御手段と、前記複数の検出温度の代表的な温度である代表温度に基づいて、操作量を演算する代表温度用の温度制御手段とを備える温度調節器の前記各温度制御手段のゲインを調整する装置において、
評価指標に基づきゲインの良否を判定して探索するゲイン探索手段を有し、該ゲイン探索手段は、傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値を、代表温度用の温度制御手段の比例ゲインの絶対値より小さな値で探索することを特徴とするゲイン調整装置。
【請求項１５】
前記ゲイン探索手段は、前記傾斜温度用の温度制御手段の比例ゲインの探索範囲に負の値を含む請求項１４に記載のゲイン調整装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００８−２５０９９３（Ｐ２００８−２５０９９３Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４２５４０（Ｐ２００８−４２５４０）
【出願日】平成２０年２月２５日（２００８．２．２５）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２５日（２００８．２．２５）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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