[发明专利]控制系统设计装置以及控制系统

说明书

修正量算出部(30)取得依次改变输入通道目标值时的、操作量时间序列数据和控制对象中多点温度时间序列数据。求出基于操作量和温度的时间序列数据而分别求出的排列了单位脉冲响应的时间序列数据的操作量影响度行列C_mv和温度影响度行列C_temp。取得施加干扰时的操作量时间序列数据和多点温度时间序列数据，求出已知操作量向量M_ref和已知温度向量T_ref。将进行最小化的评价函数作为基于对控制对象中多点预测温度的平均温度的方差的函数，将限制条件设为操作量收敛在预先设定的范围，根据求出的数据来算出评价函数和限制条件的各个参数，在限制条件下算出对评价函数进行最小化的目标值的修正量向量θ。根据算出的修正量向量θ变更目标值，来对控制对象进行控制。

技术领域

本发明涉及控制系统设计装置以及控制系统，尤其涉及进行多点控制的控制系统设计装置以及控制系统。

背景技术

已知一种存在干扰的系统中的温度调整系统，需要利用多个传感器和热源(致动器)来进行多点控制。该温度调整系统例如利用于空调系统、溅射成型机等。在该系统中不仅需要多点分别快速地追随所对应的各个目标值，还要在到达目标值为止的过渡状态也将多点间的温度差控制到零。另外，在温度调节系统中，尽管存在想要控制的温度是由传感器等测定的热板温度的情况，但是也存在想要控制被热板加热的被加热物(也称为“工件”)的温度的情况。

针对该需求，例如专利文献1中提出了一种例如利用了预测控制的控制方法。在专利文献1的方法中，求出改变热板的各通道(channel)目标温度(SetPoint，SP)时工件温度的响应波形，根据该响应波形和搭载工件时工件温度的时间序列数据，来实现将搭载工件时目标温度的变更量作为未知数的工件温度预测。此外，此处的响应波形是利用PID控制器对包括反馈环的控制对象的阶段响应波形。基于该目标温度的变更量和工件温度之间的关系，利用遗传性算法(GA)等，来实现使得过渡状态的工件温度偏差(更具体而言，相对于工件平均温度的方差)变成最小这样的目标温度变更量。

另外，例如专利文献2中提出了，一种考虑了稳定状态下操作量饱和的使得工件温度偏差最小的方法。在专利文献2的方法中，改变热板各通道的目标温度(SetPoint，SP)，根据稳定时工件温度(圆晶温度，WAF)和操作量(Manipulated Variable，MV)的变化量，来实现将稳定状态下目标温度的变更量设为未知数的工件温度预测和操作量预测。根据该稳定状态下目标温度的变更量和操作量、工件温度之间的关系，利用带限制优化方法等，来实现以操作量限制在可输出范围内为约束条件(限制条件)，使得工件温度的偏差最小的目标温度变更量。

【专利文献1】日本特开2007-011982号公报

【专利文献2】日本特开2008-299697号公报

但是，在上述各方法中存在以下这样的课题。在单纯的多点PID控制法中，因为各通道独立地进行控制，所以无法控制过渡状态下工件温度的偏差。

在专利文献1所述的手法中，未考虑过允许的操作量。当基于求出的目标温度变更量来进行控制时，存在操作加热器的操作量超出可输出范围的上限或下限等，而偏离可输出范围的情况。因此，在实际系统中，存在无法实现遵照设计的工件温度的情况，无法必然使得过渡状态下工件温度的偏差变得最小。

在专利文献2所述的手法中，即便能够减小稳定状态下的工件温度的偏差，也无法使得过渡状态下工件温度的偏差变得最小。此外，对于控制温度以外的物理量的情况，也存在同样课题。

发明内容

本发明鉴于以上内容，其目的在于，提供一种一边考虑操作量饱和，一边在过渡状态减小各点控制量的差或偏差的控制系统设计装置以及控制系统。