JPH01150906A - 制御装置 - Google Patents
制御装置Info
- Publication number
- JPH01150906A JPH01150906A JP62309899A JP30989987A JPH01150906A JP H01150906 A JPH01150906 A JP H01150906A JP 62309899 A JP62309899 A JP 62309899A JP 30989987 A JP30989987 A JP 30989987A JP H01150906 A JPH01150906 A JP H01150906A
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- Japan
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- integral
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- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は摩擦などの外乱に対して積分器を有する制御系
に対し適用でき、制御系の即応性を高める制御装置に関
する。
に対し適用でき、制御系の即応性を高める制御装置に関
する。
従来の技術
従来、制御対象を制御する際、摩擦などの外乱による偏
差対策として、積分要素を補償器の一部に用いた制御系
が良く用いられている。以下に従来の制御装置の一例に
ついて説明する。
差対策として、積分要素を補償器の一部に用いた制御系
が良く用いられている。以下に従来の制御装置の一例に
ついて説明する。
第３図は従来の制御装置の構成を表すブロック線図で、
第３図においてｌは制御対象、２は補償器、３．４．５
は補償器２を構成するそれぞれ比例（Ｐ）、比例＋微分
（ｐｏ）、積分（１）要素である。
第３図においてｌは制御対象、２は補償器、３．４．５
は補償器２を構成するそれぞれ比例（Ｐ）、比例＋微分
（ｐｏ）、積分（１）要素である。
図でＸは制御量、Ｕは制御入力、ｄは摩擦外乱、ｘｄは
目標値、ｅは偏差である。
目標値、ｅは偏差である。
以上のように構成された従来の制御装置について以下に
説明する。いま制御対象１の出力すなわち制御量ｘを摩
擦外乱ｄの存在下で一定の目標値ｘｄに制御する場合を
考える。このとき外乱ｄから制御ｉ１ｘへの伝達関数は
、制御対象ｌの伝達関数をＧ ｐ （ｓ）とすると、 Ｄ（ｓ） ａ＋Ｋｐ（Ｋｖｓ” ＋ｓ＋Ｋｉ）Ｇ
ｐ（ｓ）となる、いま外乱が摩擦などの一定外乱の場合
、最終値の定理により目標値ｘｄと制御１量Ｘとの偏差
ｅは充分時間が経過した後、 ＝０ となり、補償器２に含まれる積分要素５の働きで０にな
る（但しこの場合目標値は０として外乱ｄの影響のみ考
慮している）。従って摩擦外乱ｄの存在下でも積分要素
によってその影響を打ち消すことができる（例えば大島
康次部著、自動制御、井守出版）。
説明する。いま制御対象１の出力すなわち制御量ｘを摩
擦外乱ｄの存在下で一定の目標値ｘｄに制御する場合を
考える。このとき外乱ｄから制御ｉ１ｘへの伝達関数は
、制御対象ｌの伝達関数をＧ ｐ （ｓ）とすると、 Ｄ（ｓ） ａ＋Ｋｐ（Ｋｖｓ” ＋ｓ＋Ｋｉ）Ｇ
ｐ（ｓ）となる、いま外乱が摩擦などの一定外乱の場合
、最終値の定理により目標値ｘｄと制御１量Ｘとの偏差
ｅは充分時間が経過した後、 ＝０ となり、補償器２に含まれる積分要素５の働きで０にな
る（但しこの場合目標値は０として外乱ｄの影響のみ考
慮している）。従って摩擦外乱ｄの存在下でも積分要素
によってその影響を打ち消すことができる（例えば大島
康次部著、自動制御、井守出版）。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら上記のような構成では、次の様な問題点が
生じる。
生じる。
すなわち摩擦力などの外乱特性は第５図に示すように物
体の移動方向に対して常に反対方向に作用ししかも移動
速度がＯの時には静摩擦が作用し、わずかでも速度が発
生すると静摩擦よりやや小さい動摩擦が速度に依存せず
一定に加わるという非線形特性を持つ。このような場合
において例えば制御ｉ１ｘを一定の目標値ｘｄに制御す
る場合について第４図を用いて説明する。第４図に示す
ように＋８１区間は静摩擦に打ち勝って動くための制御
入力Ｕを積分要素５が蓄えるための区間で、（ｂ１区間
は動摩擦に抗して動き、ややオーバーシュートして静摩
擦により停止する区間、（Ｃ１区間は再び静摩擦に打ち
勝って動くため積分要素５が蓄える区間で、（ｄ１区間
は動摩擦に抗して動き再び目標値をやや越えて静摩擦に
より停止する区間である。このとき（Ｃ）区間での制御
入力Ｕと積分要素の出力ｕｉをみると（Ｃ）区間では目
標値に近いためほとんどｕｉが支配的であり、またその
区間でｕｉは（ａ）区間で蓄えた正の制御入力を負の偏
差ｅの積分作用でまず減少させそのあと負の方向に動く
ための制御入力を蓄えている。そしてその値が静摩擦の
値を越えれば（ｄ１区間へと移行する。このときどうし
ても前回に蓄えた積分要素の出力をいったん０に戻す（
リセットする）動作が必要でしがもそれが一般に時間が
かかるため応答が遅くなってしまうという問題点があっ
た。
体の移動方向に対して常に反対方向に作用ししかも移動
速度がＯの時には静摩擦が作用し、わずかでも速度が発
生すると静摩擦よりやや小さい動摩擦が速度に依存せず
一定に加わるという非線形特性を持つ。このような場合
において例えば制御ｉ１ｘを一定の目標値ｘｄに制御す
る場合について第４図を用いて説明する。第４図に示す
ように＋８１区間は静摩擦に打ち勝って動くための制御
入力Ｕを積分要素５が蓄えるための区間で、（ｂ１区間
は動摩擦に抗して動き、ややオーバーシュートして静摩
擦により停止する区間、（Ｃ１区間は再び静摩擦に打ち
勝って動くため積分要素５が蓄える区間で、（ｄ１区間
は動摩擦に抗して動き再び目標値をやや越えて静摩擦に
より停止する区間である。このとき（Ｃ）区間での制御
入力Ｕと積分要素の出力ｕｉをみると（Ｃ）区間では目
標値に近いためほとんどｕｉが支配的であり、またその
区間でｕｉは（ａ）区間で蓄えた正の制御入力を負の偏
差ｅの積分作用でまず減少させそのあと負の方向に動く
ための制御入力を蓄えている。そしてその値が静摩擦の
値を越えれば（ｄ１区間へと移行する。このときどうし
ても前回に蓄えた積分要素の出力をいったん０に戻す（
リセットする）動作が必要でしがもそれが一般に時間が
かかるため応答が遅くなってしまうという問題点があっ
た。
本発明は上記問題点に鑑み、摩擦などの外乱に抗して動
く積分要素を含んだ制御系において外乱の影響を除去し
つつ応答速度を向上させる制御装置を提供するものであ
る。
く積分要素を含んだ制御系において外乱の影響を除去し
つつ応答速度を向上させる制御装置を提供するものであ
る。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために本発明の制御装置は、制御
対象に対して制御入力を与える補償器を具備し、前記補
償器の一部として目標値と制御量の偏差に対して積分作
用を行なう積分要素を有する制御系で、前記偏差と、前
記積分要素の出力とを入力とする積分監視部を有し、該
積分監視部は前記偏差と前記積分器の出力との符号が異
なる場合、前記積分要素をリセットして前記積分器の出
力をＯとする機能を有するようにしたものである。
対象に対して制御入力を与える補償器を具備し、前記補
償器の一部として目標値と制御量の偏差に対して積分作
用を行なう積分要素を有する制御系で、前記偏差と、前
記積分要素の出力とを入力とする積分監視部を有し、該
積分監視部は前記偏差と前記積分器の出力との符号が異
なる場合、前記積分要素をリセットして前記積分器の出
力をＯとする機能を有するようにしたものである。
作用
本発明は上記した構成によって、前述した以前の動作時
に蓄えた制御入力を負の偏差の積分作用によって徐々に
減少させるのではなく、積分監視部によって一瞬にリセ
ットしてしまうのでその応答速度が向上し、前記した問
題点を解決するものである。
に蓄えた制御入力を負の偏差の積分作用によって徐々に
減少させるのではなく、積分監視部によって一瞬にリセ
ットしてしまうのでその応答速度が向上し、前記した問
題点を解決するものである。
実施例
以下本発明の一実施例の制御装置について、図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
第１図は本発明の制御装置の構成を表すブロック線図で
、第１図において、１は制御対象、２は補償器、３．４
．５は補償器２を構成するそれぞれ比例（Ｐ）、比例士
微分（ＰＤ）、積分（１）要素、６は積分監視部である
。図でＸは制御量、Ｕは制御入力、ｄは摩擦外乱、ｘｄ
は目標値、ｅは偏差である。
、第１図において、１は制御対象、２は補償器、３．４
．５は補償器２を構成するそれぞれ比例（Ｐ）、比例士
微分（ＰＤ）、積分（１）要素、６は積分監視部である
。図でＸは制御量、Ｕは制御入力、ｄは摩擦外乱、ｘｄ
は目標値、ｅは偏差である。
以上のように構成された制御装置について、以下第１図
、第２図を用いてその動作を説明する。
、第２図を用いてその動作を説明する。
まず第２図は制御量Ｘを一定の目標値ｘｄに制御する場
合の制御量Ｘの変化と制御入力Ｕの変化を表わしたもの
である。第２図に示すように（ａ）区間は静摩擦に打ち
勝って動くための制御入力Ｕを積分要素５が蓄えるため
の区間で、（ｂ）区間は動摩擦に抗して動き、ややオー
バーシュートして静摩擦により停止する区間、（Ｃ）区
間は再び静摩擦に打ち勝って動くため積分要素５が蓄え
る区間で、（ｄ）区間は動摩擦に抗して動き再び目標値
をやや越えて静摩擦により停止する区間である。このと
き（Ｃ）区間では偏差ｅの符号は負であり、制御対象を
負の方向へ動かすための制御入力Ｕの符号も負でなけれ
ばならない。しかしながら制御入力Ｕに対して支配的な
積分要素の出力ｕｉは（ａ）区間での積分動作によって
正の値を保持している。第１図の積分監視部６は偏差ｅ
の符号と積分要素５の出力ｕｉの符号を比較してそれら
が異なった場合は積分要素の値をリセットする（０にす
る）働きを持つので、負の偏差の積分作用で保持してい
た正の値を減少させるよりも短い時間で制御入力を負に
させることができ、応答速度の向上を図ることができる
。
合の制御量Ｘの変化と制御入力Ｕの変化を表わしたもの
である。第２図に示すように（ａ）区間は静摩擦に打ち
勝って動くための制御入力Ｕを積分要素５が蓄えるため
の区間で、（ｂ）区間は動摩擦に抗して動き、ややオー
バーシュートして静摩擦により停止する区間、（Ｃ）区
間は再び静摩擦に打ち勝って動くため積分要素５が蓄え
る区間で、（ｄ）区間は動摩擦に抗して動き再び目標値
をやや越えて静摩擦により停止する区間である。このと
き（Ｃ）区間では偏差ｅの符号は負であり、制御対象を
負の方向へ動かすための制御入力Ｕの符号も負でなけれ
ばならない。しかしながら制御入力Ｕに対して支配的な
積分要素の出力ｕｉは（ａ）区間での積分動作によって
正の値を保持している。第１図の積分監視部６は偏差ｅ
の符号と積分要素５の出力ｕｉの符号を比較してそれら
が異なった場合は積分要素の値をリセットする（０にす
る）働きを持つので、負の偏差の積分作用で保持してい
た正の値を減少させるよりも短い時間で制御入力を負に
させることができ、応答速度の向上を図ることができる
。
以上のように本実施例によれば、積分監視部６を設けて
積分要素の出力と偏差の符号により適宜積分要素をリセ
ットすることによって制御系の応答時間を短くすること
ができる。
積分要素の出力と偏差の符号により適宜積分要素をリセ
ットすることによって制御系の応答時間を短くすること
ができる。
なお本実施例においては補償器を連続系、すなわちアナ
ログシステムで構成することを前提に説明したがもちろ
ん補償器は離散系、すなわちディジタルシステムでもよ
く、連続系に限るものではない。ただし離散系の場合の
積分要素は連続系の場合の積分器ではなく、加算器、あ
るいは積分器の離散的等化器（例えば双一次変換による
等化器などで他にはフランクリンとパラエル著、ダイナ
ミック コントロール オブ ディジタル システム、
アディソン ウニズレ−社発行を参照）となる。
ログシステムで構成することを前提に説明したがもちろ
ん補償器は離散系、すなわちディジタルシステムでもよ
く、連続系に限るものではない。ただし離散系の場合の
積分要素は連続系の場合の積分器ではなく、加算器、あ
るいは積分器の離散的等化器（例えば双一次変換による
等化器などで他にはフランクリンとパラエル著、ダイナ
ミック コントロール オブ ディジタル システム、
アディソン ウニズレ−社発行を参照）となる。
発明の効果
以上のように本発明は、補償器と、前記補償器の一部と
して目標値と制御量の偏差に対して積分作用を行なう積
分要素と、前記偏差と前記積分要素の出力とを入力とす
る積分監視部とを有し、該積分監視部は前記偏差と前記
積分要素の出力との符号が異なる場合、前記積分要素を
リセットして前記積分要素の出力を０とする機能を有す
ることにより、摩擦などの外乱混入下において外乱の影
響を除去しつつしかも応答時間を短くできるという効果
を有する。
して目標値と制御量の偏差に対して積分作用を行なう積
分要素と、前記偏差と前記積分要素の出力とを入力とす
る積分監視部とを有し、該積分監視部は前記偏差と前記
積分要素の出力との符号が異なる場合、前記積分要素を
リセットして前記積分要素の出力を０とする機能を有す
ることにより、摩擦などの外乱混入下において外乱の影
響を除去しつつしかも応答時間を短くできるという効果
を有する。
第１図は本発明の一実施例における制御装置のブロック
図、第２図は第１図の制御装置の動作説明図、第３図は
本発明の従来例における制御装置のブロック図、第４図
は第３図の制御装置の動作説明図、第５図は摩擦外乱の
特性説明図である。 １・・・・・・制御対象、２・・・・・・補償器、５・
・・・・・積分要素、６・・・・・・積分監視部。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか１名４４ 罹
譚 豐昨姉釧 臓鰹φφ 第２図 第４図 第 ５ 図
図、第２図は第１図の制御装置の動作説明図、第３図は
本発明の従来例における制御装置のブロック図、第４図
は第３図の制御装置の動作説明図、第５図は摩擦外乱の
特性説明図である。 １・・・・・・制御対象、２・・・・・・補償器、５・
・・・・・積分要素、６・・・・・・積分監視部。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか１名４４ 罹
譚 豐昨姉釧 臓鰹φφ 第２図 第４図 第 ５ 図
Claims (1)
- 制御対象に対して制御入力を与える補償器を具備し、前
記補償器の一部として目標値と制御量の偏差に対して積
分作用を行なう積分要素を有する制御系で、前記偏差と
、前記積分要素の出力とを入力する積分監視部を有し、
前記積分監視部は前記偏差と前記積分要素の出力との符
号が異なる場合、前記積分要素をリセットして前記積分
要素の出力を０とする機能を有することを特徴とする制
御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62309899A JPH01150906A (ja) | 1987-12-08 | 1987-12-08 | 制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62309899A JPH01150906A (ja) | 1987-12-08 | 1987-12-08 | 制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01150906A true JPH01150906A (ja) | 1989-06-13 |
Family
ID=17998664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62309899A Pending JPH01150906A (ja) | 1987-12-08 | 1987-12-08 | 制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01150906A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006184996A (ja) * | 2004-12-27 | 2006-07-13 | Nagaoka Univ Of Technology | 位置制御装置および位置制御方法 |
| JP2007087367A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-04-05 | Mitsubishi Electric Corp | サーボシステムの制御装置および制御方法 |
-
1987
- 1987-12-08 JP JP62309899A patent/JPH01150906A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006184996A (ja) * | 2004-12-27 | 2006-07-13 | Nagaoka Univ Of Technology | 位置制御装置および位置制御方法 |
| JP2007087367A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-04-05 | Mitsubishi Electric Corp | サーボシステムの制御装置および制御方法 |
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