スーパーＤＣＳによる サンプル値PI制御
（株）エム・システム技研
はじめに
本誌前号に引き続き、長いむだ時間要素を含むプロセスの制御方式として、今回はサンプル値PI制御をご紹介します。
前号でも述べたように、制御系におけるむだ時間の影響の目安として、プロセスの特性をむだ時間Lと時定数Tで近似した場合、L／Tの値が0.5を超えると、通常のフィードバック制御が難しくなるといわれています。さらにむだ時間要素が増え、L／Tの値が1を超えるような、むだ時間要素が支配的なプロセスにおいては、連続制御自体がきわめて困難になります。
サンプル値 PI制御方式は、このような長いむだ時間要素を含むプロセスの制御方法として、簡便で有効な手段です。
1. サンプル値PI制御の原理
サンプル値 PI制御の基本原理は単純であり、ある操作を行ってから、その結果がプロセスのむだ時間を経過した後、十分に現れてから次の操作を行うというものです。
図1に、サンプル値 PI制御の原理図を示します。図1において、サンプリング・スイッチを制御周期ｔ0毎にτの間（制御時間）だけ閉じます。制御出力は、 偏差のPI演算結果に基づきτの間だけ更新され、それ以外の時間にはホールドされます。以上の動作により、制御周期毎の間歇的な出力変更操作が行われることになります。
サンプル値 PI制御の特長は、調節ゲインがうまくプロセスと適合すれば、最小の出力変更回数で制御偏差がなくなり、短時間でループを整定できる点にあります。なお、制御周期ｔ0はプロセスのむだ時間以上の値に設定する必要があります。
2.スーパーDCSによるサンプル値
PI制御の応用例 － pH制御 －
スーパーDCSによるサンプル値制御の応用として、排水の中和槽などにおける pHの制御（図2参照）を例にとり概要を紹介します。
図2では、中和槽出口におけるpH値を一定に保つために、中和槽に添加するpH調整剤（中和剤）の量を調節しています（本例ではプロセス液のpH値が常時酸性寄り、もしくはアルカリ性寄りのどちらかであり、中和剤は1種類であるとします）。この場合、中和槽での滞留時間と、攪拌機の能力の関係によっては、相対的に非常に長いむだ時間要素が制御系の中に含まれてしまう恐れがあり、そのときには通常の連続フィードバック・
