MsysNetのアプリケーション第4回
非線形PID制御
非線形PID制御とは、非線形演算を含むPID制御のことであり、制御機器とプロセスの特性を組み合わせて、全体として線形になることを目的として一般に採用されます。たとえば、偏差（設定値と測定値の差）の大きさによりループゲインを変えるpH制御は、非線形PID制御の典型的な例です。pH測定値は、1pHの違いでイオン濃度が10倍ずつ変わる対数特性を原理的に持っています。またpH制御では、偏差とそれに対応して期待される弁開度変化幅との関係は、ノンリニアな特性になり、ループゲインを補償する制御システムが必要になります。
1．代表的な例
図1は、アルカリ性溶液を酸で中和する例です。中和制御においては、pH＝7付近の中和滴定特性におけるゲイン変化が極めて高いため、酸性液を少量ずつ添加しないと行き過ぎが生じます。
一方、pHが中和点から大きくはずれているときは、同じ偏差量であっても多量の酸性液を添加する必要があります。このため、折れ線リニアライザ ブロックで偏差入力に非線形演算を加えて、ループゲインを一定にします。
2．スーパーDCSのハード構成
このバッチPID制御を実現するハード構成を図2に示します。
