JPH01237701A - 周期的目標値に最適に追従する制御方法 - Google Patents
周期的目標値に最適に追従する制御方法Info
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- JPH01237701A JPH01237701A JP6527388A JP6527388A JPH01237701A JP H01237701 A JPH01237701 A JP H01237701A JP 6527388 A JP6527388 A JP 6527388A JP 6527388 A JP6527388 A JP 6527388A JP H01237701 A JPH01237701 A JP H01237701A
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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、繰り返し動作をする工作機械、ロボット等の
制御方式に関する。
制御方式に関する。
繰り返し目標値に対する制御系の設計法としては、繰り
返し制御が考えられている(例えば「陽子シンクロトロ
ン電磁石電源の繰り返し運転における高精度制御」井上
他、電気学会論文誌C,100巻7壱等)。この方法の
基本的な構成を第23図に示す。ここで、r、e、u、
xはそれぞれ目標値、制御偏差、制御入力、制御出力で
ある。また、Lは目標値の周期であり(第24図(a)
参照)、e−Ls は時間りだけ遅れを生じさせるむだ
時間要素である。
返し制御が考えられている(例えば「陽子シンクロトロ
ン電磁石電源の繰り返し運転における高精度制御」井上
他、電気学会論文誌C,100巻7壱等)。この方法の
基本的な構成を第23図に示す。ここで、r、e、u、
xはそれぞれ目標値、制御偏差、制御入力、制御出力で
ある。また、Lは目標値の周期であり(第24図(a)
参照)、e−Ls は時間りだけ遅れを生じさせるむだ
時間要素である。
したがって時刻tにおける制御人力u (t)は、u
(t) = u (t−L) + e (t−L)とな
り、1周期前の制御入力及び1周期前の制御偏差を利用
している点が大きな特徴となっている。
(t) = u (t−L) + e (t−L)とな
り、1周期前の制御入力及び1周期前の制御偏差を利用
している点が大きな特徴となっている。
これによって高精度な追従を可能として、さらに周期的
な外乱を除去するなどの利点を有している。
な外乱を除去するなどの利点を有している。
この手法は、目標値が同じパターンを断続的に繰り返す
場合(第24図ら)参照)にも適用可能で、その際の時
刻tにふける制御人力u (t)は、u(t)= u(
t’)+ e(t’)となる。ここでtoは時刻tに対
応する前回の試行時の時刻である。
場合(第24図ら)参照)にも適用可能で、その際の時
刻tにふける制御人力u (t)は、u(t)= u(
t’)+ e(t’)となる。ここでtoは時刻tに対
応する前回の試行時の時刻である。
また、未来の制御偏差の予測値の重み付き二乗和を最小
とする予測制御方式としては、本出願人が先に出願した
特開昭62−118405号公報記載の方式がある。
とする予測制御方式としては、本出願人が先に出願した
特開昭62−118405号公報記載の方式がある。
この方式は、現在サンプリング時刻lにおける制御人力
u (i)を増分制御入力を用いて、として与えている
。ここでサンプリング時刻lにおける増分制御人力m(
りは、制御対象のインディシャル応答のサンプリング値
と過去の増分制御人力と、現在の出力と未来の目標値と
から未来の制御偏差を予測し、その予測値の重み付き2
乗和が最小となるように決定される。
u (i)を増分制御入力を用いて、として与えている
。ここでサンプリング時刻lにおける増分制御人力m(
りは、制御対象のインディシャル応答のサンプリング値
と過去の増分制御人力と、現在の出力と未来の目標値と
から未来の制御偏差を予測し、その予測値の重み付き2
乗和が最小となるように決定される。
この方式は、未来の目標値を利用しているため、現在の
目標値のみを用いる制御系よりも良好な応答特性が得ら
れ、また簡単な四則演算によって実現可能であるという
利点を有している。
目標値のみを用いる制御系よりも良好な応答特性が得ら
れ、また簡単な四則演算によって実現可能であるという
利点を有している。
さらに、特開昭62−118406号公報においては、
同じパタンを繰り返す目標値に対して、前記の増分制御
入力に1試行前の制御偏差の定数倍を加えたものを、改
めて増分制御入力として与えることを特徴とする1試行
前の制御偏差を利用した予測制御方式が提案されている
。
同じパタンを繰り返す目標値に対して、前記の増分制御
入力に1試行前の制御偏差の定数倍を加えたものを、改
めて増分制御入力として与えることを特徴とする1試行
前の制御偏差を利用した予測制御方式が提案されている
。
繰り返し目標値に対する上述の設計法、すなわち繰り返
し制御方式及び特開昭62−118406号公報のいず
れにおいても、1周期前の時刻における制御偏差、また
は前回の試行時における現在時刻tに対応する時刻t’
(第24図(5)参照)の制御偏差を利用しており、1
周期前の時刻以後、現在に到るまでの偏差または時刻t
°以後の偏差は、今回の制御入力を決定する際に、非常
に有益であるにも拘らず、利用されていない。
し制御方式及び特開昭62−118406号公報のいず
れにおいても、1周期前の時刻における制御偏差、また
は前回の試行時における現在時刻tに対応する時刻t’
(第24図(5)参照)の制御偏差を利用しており、1
周期前の時刻以後、現在に到るまでの偏差または時刻t
°以後の偏差は、今回の制御入力を決定する際に、非常
に有益であるにも拘らず、利用されていない。
上記従来の問題点を解決するために、本願の第1の発明
では、一定周期で同じパターンを繰り返す目標値を持つ
制御対象に対して、各サンプリング時刻毎の制御入力を
、 ■現在及び過去1周期間の制御偏差、 ■過去の増分修正量、 ■制御対象の動特性に関する情報(インディシャル応答
)、 ■1周期前の時刻における制御入力 を用いて、未来の制御偏差の予測値の重み付き二乗和が
最小となるよう決定することを特徴としている。
では、一定周期で同じパターンを繰り返す目標値を持つ
制御対象に対して、各サンプリング時刻毎の制御入力を
、 ■現在及び過去1周期間の制御偏差、 ■過去の増分修正量、 ■制御対象の動特性に関する情報(インディシャル応答
)、 ■1周期前の時刻における制御入力 を用いて、未来の制御偏差の予測値の重み付き二乗和が
最小となるよう決定することを特徴としている。
本願の第2の発明では、一定周期で同じパターンを繰り
返す目標値を持つ制御対象に対して、各サンプリング時
刻毎の制御人力を、 ■過去1rR期間の偏差、 ■過去の修正量、 ■制御対象の動特性に関する情報(インデイシャル応答
)、 ■1周期前の時刻における制御人力 を用いて、未来の制御偏差の予測値の重み付き二乗和が
最小となるよう決定することを特徴としている。
返す目標値を持つ制御対象に対して、各サンプリング時
刻毎の制御人力を、 ■過去1rR期間の偏差、 ■過去の修正量、 ■制御対象の動特性に関する情報(インデイシャル応答
)、 ■1周期前の時刻における制御人力 を用いて、未来の制御偏差の予測値の重み付き二乗和が
最小となるよう決定することを特徴としている。
本願の第3の発明では、同じパターンを繰り返す目標値
を持つ制御対象に対して、各サンプリング時刻毎の制御
入力を、 ■現在及び前回の試行における制御偏差、■過去の増分
修正量、 ■制御対象の動特性に関する情報、 ■前回の試行時の制御人力 を用いて、未来の制御偏差の予測値の重み付き二乗和が
最小となるよう決定することを特徴としている。
を持つ制御対象に対して、各サンプリング時刻毎の制御
入力を、 ■現在及び前回の試行における制御偏差、■過去の増分
修正量、 ■制御対象の動特性に関する情報、 ■前回の試行時の制御人力 を用いて、未来の制御偏差の予測値の重み付き二乗和が
最小となるよう決定することを特徴としている。
さらに本願の第4の発明では、同じパターンを繰り返す
目標値を持つ制御対象に対して、各サンプリング時刻の
制御入力を、 ■前回の試行時の制御偏差と、 ■前回の試行時の制御人力と、 ■制御対象の動特性に関する情報と、 ■1試行分の修正量と を用いて未来の制御偏差の予測値の重み付き二乗和が最
小となるよう決定することを特徴とする。
目標値を持つ制御対象に対して、各サンプリング時刻の
制御入力を、 ■前回の試行時の制御偏差と、 ■前回の試行時の制御人力と、 ■制御対象の動特性に関する情報と、 ■1試行分の修正量と を用いて未来の制御偏差の予測値の重み付き二乗和が最
小となるよう決定することを特徴とする。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
本願の第1の発明の具体的実施例を第1図に示す。図中
1は指令発生器であり、現在時刻iにおける目標値r
(i)を発生する。2は減算器であり、偏差e(りを求
め記憶するために用いる。3は、定数Q++Qa+・・
・、 QM、 Q、 g+、・・・1gイー1のメモリ
、4は、現在時刻i及び過去1周期分の偏差e 0)(
j=i、 i−1,・・・、1°+t、l’)のメモリ
である。ただし、V=1−1とする。
1は指令発生器であり、現在時刻iにおける目標値r
(i)を発生する。2は減算器であり、偏差e(りを求
め記憶するために用いる。3は、定数Q++Qa+・・
・、 QM、 Q、 g+、・・・1gイー1のメモリ
、4は、現在時刻i及び過去1周期分の偏差e 0)(
j=i、 i−1,・・・、1°+t、l’)のメモリ
である。ただし、V=1−1とする。
また、5は1サンプリング前の時刻よりN−1回前の時
刻までの増分修正量a (j)(j=i−1,i−2,
・・・。
刻までの増分修正量a (j)(j=i−1,i−2,
・・・。
i−N+1)のメモリであり、6は1サンプリング前の
時刻より1周期前までの制御人力u (D(j=i−1
,i−2゜・・・+ ” +1+ ’°)のメモリであ
る。
時刻より1周期前までの制御人力u (D(j=i−1
,i−2゜・・・+ ” +1+ ’°)のメモリであ
る。
また7は演算器であり、
なる演算によって、今回の増分修正量a (i)を算出
する。
する。
8は積算器で、今回の修正量Σa (j)を算出する。
J”l。
9は加算器であり、1周期前の時刻における制御
御入力u (i’ )と今回の修正量Σa (j)とを
加算して、j:i。
加算して、j:i。
今回の制御人力u (i)を出力する。制御開始時には
、u (Io) = O、a (Io) = 0とする
。
、u (Io) = O、a (Io) = 0とする
。
10、11はサンプリング周期Tで閉じるサンプラであ
り、12はホールド回路である。
り、12はホールド回路である。
13は制御対象であり、入力はu (t)で、出力であ
る被削@量はx (t)である。
る被削@量はx (t)である。
2〜12は制御系において、通常コントローラと呼ばれ
る部分であるが、汎用のディジタル回路あるいはマイク
ロコンビエータによって簡単に実現できる。また、制御
対象13の中にすでに何らかの制御系(補償器等) が
含まれていても構わない。
る部分であるが、汎用のディジタル回路あるいはマイク
ロコンビエータによって簡単に実現できる。また、制御
対象13の中にすでに何らかの制御系(補償器等) が
含まれていても構わない。
ここで(1)) 式の導出を行う。
第1図より、現在時刻iにおけ名制御対象の人出力関係
は第2図のようになる。ただし、サンプラ及びホールド
回路は制御対象に含まれるものとする。また、1周期前
の時刻l° においては、第3図の関係が成り立つため
、第2図、第3図より第4図の関係が得られる。
は第2図のようになる。ただし、サンプラ及びホールド
回路は制御対象に含まれるものとする。また、1周期前
の時刻l° においては、第3図の関係が成り立つため
、第2図、第3図より第4図の関係が得られる。
第4図において、時刻lにおける修正量Σa (j)F
l。
l。
に対する出力をδ(1)、すなわち
δC1)会x (i) −x (i’) ・・・・
・・・・・・・・・・・・・・(2)と定義し、時刻i
+1以降の増分修正量a(j)(j=i+l。1+2.
・・・)をすべて零と仮定すると、修正量に対する出力
の・時刻i+l以後の予測m?j(ink) (K=1
.2.・・・) は次式で与えられる。
・・・・・・・・・・・・・・(2)と定義し、時刻i
+1以降の増分修正量a(j)(j=i+l。1+2.
・・・)をすべて零と仮定すると、修正量に対する出力
の・時刻i+l以後の予測m?j(ink) (K=1
.2.・・・) は次式で与えられる。
ただし、HJ (J=1.2.・・・、N) は制御
対象のインディシャル応答のサンプリング間隔Tでのサ
ンプル値であり、Nは応答が充分に整定するように、す
なわちH*’ =HII (N’ >N)となるよ
うに選ぶものとする(第5図)。
対象のインディシャル応答のサンプリング間隔Tでのサ
ンプル値であり、Nは応答が充分に整定するように、す
なわちH*’ =HII (N’ >N)となるよ
うに選ぶものとする(第5図)。
ここで、時刻i+に時点での出力の予測値? (ink
) は、(2)式より、?(ink) =2i(i
nk)+x(i’+k) ・・・−・=(4)で与え
られるので、偏差の予測値@ (ink) は、@
(ink) = r (ink)−t (ink)=
r (ink)−x (i’+k)−71(ink)
・・・・・(5)となる。さらに、 r (i’ +k) = r (ink)であるから、
結局、 @ (’1nk) = e (i’ +k)−δ(+
+k) ・・・・・・・・・・−(6)となる。
) は、(2)式より、?(ink) =2i(i
nk)+x(i’+k) ・・・−・=(4)で与え
られるので、偏差の予測値@ (ink) は、@
(ink) = r (ink)−t (ink)=
r (ink)−x (i’+k)−71(ink)
・・・・・(5)となる。さらに、 r (i’ +k) = r (ink)であるから、
結局、 @ (’1nk) = e (i’ +k)−δ(+
+k) ・・・・・・・・・・−(6)となる。
いま、未来時刻i+Mまでの偏差の予測値の重み付き二
乗和J を評価関数とし、このJが最小となるように今回の増分
修正! a (i)を選ぶものとする。ここでWkは未
来時刻l+kにおける偏差の予測値@ (ink)にか
ける重み係数であり、その−例を第6図に示す。
乗和J を評価関数とし、このJが最小となるように今回の増分
修正! a (i)を選ぶものとする。ここでWkは未
来時刻l+kにおける偏差の予測値@ (ink)にか
ける重み係数であり、その−例を第6図に示す。
Jを最小とするa (i)は、
aJ/aa(i)=O・・・・・・・・・・(8〕で与
えられ、(7)式、(6)式及び(3)式より、である
ので、(8)式、(9)式より、となる。またδ(i)
は(2)式より、δ(i) = x (i)−χ(1′
)= (r(i’)−x(i’)) −(r(i)−z
(i))= e (i’) −e (i)
・・・・・・・・・・(11)と書き直せるので、(1
0)式、 (11)式より、Jを最小とするa (i
)は次式で与えられる。
えられ、(7)式、(6)式及び(3)式より、である
ので、(8)式、(9)式より、となる。またδ(i)
は(2)式より、δ(i) = x (i)−χ(1′
)= (r(i’)−x(i’)) −(r(i)−z
(i))= e (i’) −e (i)
・・・・・・・・・・(11)と書き直せるので、(1
0)式、 (11)式より、Jを最小とするa (i
)は次式で与えられる。
ただし、
であり、H,’=Hや (N’ >N)とする。
以上で、〔1)式で与えられる増分修正N a (i)
が、(7)式で定義される評価関数Jを最小とすること
が示された。
が、(7)式で定義される評価関数Jを最小とすること
が示された。
また、(13)式の定数qk、 Q及びg。は、第5
図に示した制御対象のインディシャル応答を測定し、重
み関数W、を適当に与えることにより、あらかじめ算出
されるものである。
図に示した制御対象のインディシャル応答を測定し、重
み関数W、を適当に与えることにより、あらかじめ算出
されるものである。
本発明による制御アルゴリズムでは、(5)式から明ら
かなように、未来の目標値r (ink) 及び過去
の出力x (i’ +k)を利用しているが、これらの
情報は(6)式のように過去の偏差e(i”十k)とし
て、第1図のメモリ4の中に記憶されている。
かなように、未来の目標値r (ink) 及び過去
の出力x (i’ +k)を利用しているが、これらの
情報は(6)式のように過去の偏差e(i”十k)とし
て、第1図のメモリ4の中に記憶されている。
十分な繰り返しを経て、偏差が希望する値以内に収束し
た時は、過去1周期分の制御入力の系列を用いてメモリ
運転を行ってもよい。このときの構成を第7図に示す。
た時は、過去1周期分の制御入力の系列を用いてメモリ
運転を行ってもよい。このときの構成を第7図に示す。
また、(1)式の試算時間がサンプリング時間Tと比べ
て無視できない程度にかかる場合には、現在時刻lにお
いて1サンプリング後の増分修正1a(i+1> を計
算するものとし、時刻i+2以降の増分修正量a (i
) (j=i+2. i+3.・・・)をすべて零と仮
定すれば、未来時刻i+kにおける予測値δ(ink)
は、 J(ink) =δ(i) + a (++1) L
−まただし、H,=0 となる。以下同様にして、(7)式の評価関数Jを最小
とするa(’i+1) を求めてやればよい。
て無視できない程度にかかる場合には、現在時刻lにお
いて1サンプリング後の増分修正1a(i+1> を計
算するものとし、時刻i+2以降の増分修正量a (i
) (j=i+2. i+3.・・・)をすべて零と仮
定すれば、未来時刻i+kにおける予測値δ(ink)
は、 J(ink) =δ(i) + a (++1) L
−まただし、H,=0 となる。以下同様にして、(7)式の評価関数Jを最小
とするa(’i+1) を求めてやればよい。
本願の第2の発明の具体的実施例を第8図に示す。図中
21は一定周期lを持つ指令発生器であり、現在時刻1
における目標値r (i)を発生する。22は減算器で
あり、偏差e (i)を求め記憶するために用いる。2
3は、定数Q’+、 Q、non、 Qx、 f In
f2.j−1j。
21は一定周期lを持つ指令発生器であり、現在時刻1
における目標値r (i)を発生する。22は減算器で
あり、偏差e (i)を求め記憶するために用いる。2
3は、定数Q’+、 Q、non、 Qx、 f In
f2.j−1j。
fN−1のメモリ、24は、過去1周期間の偏差e (
j)(」・1−1.・・・il4 il +l)のメモ
リである。ただし、i°=1−βとする。
j)(」・1−1.・・・il4 il +l)のメモ
リである。ただし、i°=1−βとする。
また、25は1サンプリング回数前よりN−1回数前ま
での過去の修正量σ(D (j=i−1,i−2,・・
・、i−N+1)のメモリであり、26は過去1周期間
の制御人力u(J)(j=i−1,i−2,・・・、i
’+l、i’)のメモリである。
での過去の修正量σ(D (j=i−1,i−2,・・
・、i−N+1)のメモリであり、26は過去1周期間
の制御人力u(J)(j=i−1,i−2,・・・、i
’+l、i’)のメモリである。
また27は演算器であり、
なる演算によって、時刻Xの修正量σ(i)を算出する
。
。
28は加算器であり、1周期前の時刻における制御人力
u(i”)と今回の修正量σ(1)とを加算して、今回
の制御人力u (i)を出力する。制御開始時における
過去の偏差、修正量、制御人力は、例えば全て零として
与えてやればよい。
u(i”)と今回の修正量σ(1)とを加算して、今回
の制御人力u (i)を出力する。制御開始時における
過去の偏差、修正量、制御人力は、例えば全て零として
与えてやればよい。
29、30はサンプリング周期Tで閉じるサンプラであ
り、31はホールド回路である。32は制御対象であり
、u (t)、 χ(1)はそれぞれ入力と出力であ
る。
り、31はホールド回路である。32は制御対象であり
、u (t)、 χ(1)はそれぞれ入力と出力であ
る。
22〜31は制御系において、通常コントローラと呼ば
れる部分であるが、汎用のディジタル回路あるいはマイ
クロコンピュータによって簡単に実現できる。また、制
御対象32の中にすでに何らかの制御系(補償器等)
が含まれぞいても構わない。
れる部分であるが、汎用のディジタル回路あるいはマイ
クロコンピュータによって簡単に実現できる。また、制
御対象32の中にすでに何らかの制御系(補償器等)
が含まれぞいても構わない。
ここで(21)式の導出を行う。
第8図より、現在時刻lにおける制御対象の人出力関係
は第9図のようになる。ただし、サンプラ及びホールド
回路は制御対象に含まれているものとする。1周期前の
時刻l゛ においては、第10図の関係が成り立つため
、第9図、第10図及び第11図の関係が得られる。
は第9図のようになる。ただし、サンプラ及びホールド
回路は制御対象に含まれているものとする。1周期前の
時刻l゛ においては、第10図の関係が成り立つため
、第9図、第10図及び第11図の関係が得られる。
第11図において、現在時刻lにおける修正量σ(i)
に対する出力をδ(1)、すなわちδ(i)会χ(+)
−x (+’ ) ・・・・・・・・・・・・・・
・・・・(22)と定義し、時刻i+l以降の修正量σ
(D ’(J=i+1゜l+2.・・・)はすべてσ(
1)の値をとるものと仮定すると、修正量に対する出力
の時刻i+1以後の予測値8 (ink) (K4.2
.・・・)は次式で与えられる。
に対する出力をδ(1)、すなわちδ(i)会χ(+)
−x (+’ ) ・・・・・・・・・・・・・・
・・・・(22)と定義し、時刻i+l以降の修正量σ
(D ’(J=i+1゜l+2.・・・)はすべてσ(
1)の値をとるものと仮定すると、修正量に対する出力
の時刻i+1以後の予測値8 (ink) (K4.2
.・・・)は次式で与えられる。
ただし、HJ (j=1.2.・・・、N) は制御
対象のインディシャル応答のサンプリング周期Tでのサ
ンプル値であり、Nは応答が充分に整定するように、す
なわち第1実施例と同様に、HN’ = HN (N’
>N)となるように選ぶものとする(第5図)。
対象のインディシャル応答のサンプリング周期Tでのサ
ンプル値であり、Nは応答が充分に整定するように、す
なわち第1実施例と同様に、HN’ = HN (N’
>N)となるように選ぶものとする(第5図)。
ここで、時刻i+に時点での出力の予測値T (ink
) は、〈22)式より、?(ink) =7I(
ink)+z(i’+k)”””・・(24)で与えら
れるので、偏差の予測値δ(ink) は、会(”1
nk) = r (ink)−t (ink)=
r (ink)−1x (i°+k)−J (ink)
・・ (25)となる。さらに、 r (i’+k) = r (ink)であるから、結
局、 @(ink) =e(ピ十k)−δ(ink)”・・
・・・・・(26)となる。
) は、〈22)式より、?(ink) =7I(
ink)+z(i’+k)”””・・(24)で与えら
れるので、偏差の予測値δ(ink) は、会(”1
nk) = r (ink)−t (ink)=
r (ink)−1x (i°+k)−J (ink)
・・ (25)となる。さらに、 r (i’+k) = r (ink)であるから、結
局、 @(ink) =e(ピ十k)−δ(ink)”・・
・・・・・(26)となる。
いま、未来時刻i十Mまでの偏差の予測値の重み付き二
乗和J を評価関数とし、このJが最小となるように時刻lにお
ける修正量σ(i)を選ぶものとする。ここでWk は
、未来時刻i+kにおける偏差の予測値@ (ink)
にかける重み係数であり、例えば第1実施例の第6
図に示した値のように選ばれる。
乗和J を評価関数とし、このJが最小となるように時刻lにお
ける修正量σ(i)を選ぶものとする。ここでWk は
、未来時刻i+kにおける偏差の予測値@ (ink)
にかける重み係数であり、例えば第1実施例の第6
図に示した値のように選ばれる。
Jを最小とするσ(1)は、
a J/aσ(i)=0 ・・・・・・・・
・・・・(28)で与えられ、(27)式、 (26
)式及び(23)式より、であるから、(28)式、
(29)式より、となり、(30)式を満足するσ(
1)は次式で与えられる。
・・・・(28)で与えられ、(27)式、 (26
)式及び(23)式より、であるから、(28)式、
(29)式より、となり、(30)式を満足するσ(
1)は次式で与えられる。
ただし、
であり、H1l’=HN (N’ >N)とする。
以上で、(21)式で与えられる修正量σ(i)が、(
27)式で定義される評価関数Jを最小とすることを示
した。
27)式で定義される評価関数Jを最小とすることを示
した。
また、(32)式の定数q、及び「、は、第5図に示し
た制御対象のインディシャル応答を測定し、重み関数W
kを適当に与えることにより、あらかじめ算出されるも
のである。
た制御対象のインディシャル応答を測定し、重み関数W
kを適当に与えることにより、あらかじめ算出されるも
のである。
本発明による制御アルゴリズムでは、(25)式から明
らかなように、未来の目標値r (ink) 及び過去
の出力z(i°+11)を利用しているが、これらの情
報は(26)式のように過去の偏差e (i’ +k)
として、第8図のメモリ24の中に記憶されている。
らかなように、未来の目標値r (ink) 及び過去
の出力z(i°+11)を利用しているが、これらの情
報は(26)式のように過去の偏差e (i’ +k)
として、第8図のメモリ24の中に記憶されている。
さらに、(1)式で時刻iでの修正量σ(i)を計算す
る際に、時刻lにおける情報(制御対象の出力等)を利
用していないため、修正量σ(1)は時刻l以前に算出
することができる。したがって本方式では、普通の出力
フィードバックを施したサンプリング制御系の設計の際
に問題となるような計算時間による人力の遅れの問題は
生じない。
る際に、時刻lにおける情報(制御対象の出力等)を利
用していないため、修正量σ(1)は時刻l以前に算出
することができる。したがって本方式では、普通の出力
フィードバックを施したサンプリング制御系の設計の際
に問題となるような計算時間による人力の遅れの問題は
生じない。
十分な繰り返しを経て、偏差が希望する値以内に収束し
た時は、過去1周期分の制御入力の系列を用いてメモリ
運転を行ってもよい。このときの構成を第12図に示す
。
た時は、過去1周期分の制御入力の系列を用いてメモリ
運転を行ってもよい。このときの構成を第12図に示す
。
本願の第3の発明の具体的実施例を第13図(a)に示
す。図中41は指令発生器であり、現在時刻iにおける
目標値r (+)を発生する。42は減算器であり、偏
差e (i)を求める。目標値の一例を第13図(b)
に示す。ここで、10(i、°)、i、(i、、’)
は今回(前回)の試行時の制御開始時刻及び制御終了
時刻であり、さらにL= ir、+M (L’ = i
n’ +M) であるとする。
す。図中41は指令発生器であり、現在時刻iにおける
目標値r (+)を発生する。42は減算器であり、偏
差e (i)を求める。目標値の一例を第13図(b)
に示す。ここで、10(i、°)、i、(i、、’)
は今回(前回)の試行時の制御開始時刻及び制御終了
時刻であり、さらにL= ir、+M (L’ = i
n’ +M) であるとする。
43は、定数Ql、Q2.・・・、 Qll、 Q、
gl、 g2.・・・。
gl、 g2.・・・。
gN−+ のメモリ、44は、制御偏差のメモリで前回
試行時の偏差e(io)、 e(i’+1)、 e
(i’+2)、−−−。
試行時の偏差e(io)、 e(i’+1)、 e
(i’+2)、−−−。
e(i”十k)の値を演算器47に出力した後に、e(
i’)を今回の偏差e (i)と入れ替える。
i’)を今回の偏差e (i)と入れ替える。
45は現在時刻より1サンプリング回数前からN−1サ
ンプリング回数前までの増分修正量のメモリであり、4
6は、制御入力のメモリで前回の試行時の入力u (i
’ )を出力した後、u(i’)を今回の入力u(1)
と入れ替える。
ンプリング回数前までの増分修正量のメモリであり、4
6は、制御入力のメモリで前回の試行時の入力u (i
’ )を出力した後、u(i’)を今回の入力u(1)
と入れ替える。
また47は演算器であり1
、a(i)=Σqke(i’+k)+Q (e(i)
−e(i’))なる演算によって、時刻iの増分修正量
a(1)を算出する。
−e(i’))なる演算によって、時刻iの増分修正量
a(1)を算出する。
48は積算器で、時刻1の修正量Σa (j)を算出す
J”I+ る。49は加算器であり、前回の試行時の制御人力u
(i’ )と修正量Σa (Dとを加算して、時刻1の
制J:l。
J”I+ る。49は加算器であり、前回の試行時の制御人力u
(i’ )と修正量Σa (Dとを加算して、時刻1の
制J:l。
御人力u(1)を出力する。
50、51はサンプリング周期Tで閉じるサンプラであ
り、52はホールド回路である。53は制御対象であり
、u (t)及びx (t)はそれぞれ入力及び出力で
ある。
り、52はホールド回路である。53は制御対象であり
、u (t)及びx (t)はそれぞれ入力及び出力で
ある。
42〜52は制御系において、通常コントローラと呼ば
れる部分であるが、汎用のディジタル回路あるいはマイ
クロコンビ二一タによって簡単に実現できる。また、制
御対象53の中にすでに何らかの制御系(補償器等)
が含まれていても構わない。
れる部分であるが、汎用のディジタル回路あるいはマイ
クロコンビ二一タによって簡単に実現できる。また、制
御対象53の中にすでに何らかの制御系(補償器等)
が含まれていても構わない。
ここで(41)式の導出を行う。
第13図(a)より、今回の試行の現在時刻夏における
制御対象の入出力関係は第14図のようになる。
制御対象の入出力関係は第14図のようになる。
ただし、サンプラ及びホールド回路は制御対象に含まれ
るものとする。また、現在時刻iに対応する前回の試行
時の時刻l°(第13図(b)参照)においては、第1
5図の関係が成り立つため、第14図、第15図より第
16図の関係が得られる。
るものとする。また、現在時刻iに対応する前回の試行
時の時刻l°(第13図(b)参照)においては、第1
5図の関係が成り立つため、第14図、第15図より第
16図の関係が得られる。
第16図において、時刻lにおける修正量Σa (J)
J”l。
J”l。
に対する出力をδ(1)、すなわち
δ(i) Qχ(i)−χ(i’ ) ・・・・・・
・・・・・・・・・・・・(42)と定義し、時刻i+
l以降の増分修正量a(j)(j=ill、 l+2+
・・・)をすべて零と仮定すると、修正量に対する出力
の時刻i+l以後の予測値J(ink) (に=1.2
.・・・) は次式で与えられる。
・・・・・・・・・・・・(42)と定義し、時刻i+
l以降の増分修正量a(j)(j=ill、 l+2+
・・・)をすべて零と仮定すると、修正量に対する出力
の時刻i+l以後の予測値J(ink) (に=1.2
.・・・) は次式で与えられる。
ただし、H4(」・1.2.・・・、N) は制御対
象のインディシャル応答のサンプリング間隔Tでのサン
プル値であり、Nは応答が充分に整定するように、すな
わち第1実施例と同様に、H,□=HN(N’>N)8
なるように選ぶものとする(第5図ン。
象のインディシャル応答のサンプリング間隔Tでのサン
プル値であり、Nは応答が充分に整定するように、すな
わち第1実施例と同様に、H,□=HN(N’>N)8
なるように選ぶものとする(第5図ン。
ここで、時刻i+に時点での出力の予測値X (i十k
) は、(42)式より、!(ink) = 8
(ink)+ x (i’+k)・・・・”・・・・”
・(44)で与えられるので、偏差の予測値@ (in
k) は、@ (ink) = r (ink)
−X (i十k)= r (ink)−x (i’+k
)−?I (ink)・・・(45)となる。さらに、 r (i’ +k) = r (ink)であるから、
結局、 @(ink) =e(+’十k)−i(ink)=・
・(46)となる。
) は、(42)式より、!(ink) = 8
(ink)+ x (i’+k)・・・・”・・・・”
・(44)で与えられるので、偏差の予測値@ (in
k) は、@ (ink) = r (ink)
−X (i十k)= r (ink)−x (i’+k
)−?I (ink)・・・(45)となる。さらに、 r (i’ +k) = r (ink)であるから、
結局、 @(ink) =e(+’十k)−i(ink)=・
・(46)となる。
いま、未来時刻i十Mまでの偏差の予測値の重み付き二
乗和J を評価関数とし、このJが最小となるように現在時刻i
の増分修正量a (i)を選ぶものとする。ここでwk
は、未来時刻i+kにおける偏差の予測値@ (in
k) にかける重み係数であり、例えば第1実施例と
同様に第6図のように選ぶことができる。
乗和J を評価関数とし、このJが最小となるように現在時刻i
の増分修正量a (i)を選ぶものとする。ここでwk
は、未来時刻i+kにおける偏差の予測値@ (in
k) にかける重み係数であり、例えば第1実施例と
同様に第6図のように選ぶことができる。
Jを最小とするa (i)は、
aJ/θa (i)= 0 ”””(48
)で与えられ、(47)式、 (46)式及び(43
)式より、a J / a a (i) であるので、(48)式、 (49)式より、となる
。またδ(i)は(42)式より、δ(i)−x (+
) −x (io)” (r(+’)−x (1°))
(r(i)−χ(1))=e(1°) −e (
i) ・・・・””(51)と書き直せるの
で、(50)式、 (51)式より、Jを最小とする
a (i)は次式で与えられる。
)で与えられ、(47)式、 (46)式及び(43
)式より、a J / a a (i) であるので、(48)式、 (49)式より、となる
。またδ(i)は(42)式より、δ(i)−x (+
) −x (io)” (r(+’)−x (1°))
(r(i)−χ(1))=e(1°) −e (
i) ・・・・””(51)と書き直せるの
で、(50)式、 (51)式より、Jを最小とする
a (i)は次式で与えられる。
ただし、
であり、HN’ =Hn (N’ >N)とする。
以上で、(41)式で与えられる増分修正it a (
i)が、(47)式で定義される評価関数Jを最小とす
ることが示された。
i)が、(47)式で定義される評価関数Jを最小とす
ることが示された。
また、(53)式の定数qk、Q及びg7は、第5図に
示した制御対象のインディシャル応答を測定し、重み関
数wk を第6図のように適当に与えることにより、あ
らかじめ算出、されるものである。
示した制御対象のインディシャル応答を測定し、重み関
数wk を第6図のように適当に与えることにより、あ
らかじめ算出、されるものである。
本発明による制御アルゴリズムでは、(45)式カら明
らかなように、未来の目標値r (i十k) 及び前
回の試行時の出力z(i″十kを利用しているが、これ
らの情報は、(46)式のように前回の試行時の偏差e
(i’ +IOとして、第13図(a)のメモリ44
の中に記憶されている。
らかなように、未来の目標値r (i十k) 及び前
回の試行時の出力z(i″十kを利用しているが、これ
らの情報は、(46)式のように前回の試行時の偏差e
(i’ +IOとして、第13図(a)のメモリ44
の中に記憶されている。
十分な繰り返しを経て、偏差が希望する値以内に収束し
た時は、1試行分の制御人力の系列を用いてメモリ運転
を行ってもよい。このときの構成を第17図に示す。
た時は、1試行分の制御人力の系列を用いてメモリ運転
を行ってもよい。このときの構成を第17図に示す。
また、(41)式の計算時間がサンプリング時間Tと比
べて無視できない程度かかる場合は、現在時刻lにおい
て、lサンプリング後の増分修正量a(++1)を計算
するものとし、時刻l+2以降の増分修正量a (j)
(j=i+2. ++3.・・・)をすべて零と仮定
すれば、未来時刻i+kにおける予測値δ(ink)は
、 δ(ink) =δ(+) + a (++1) L
−5ただし、HO=0 となる。以下同様にして(47)式の評価関数Jを最小
とするa(++1)を求めてやればよい。
べて無視できない程度かかる場合は、現在時刻lにおい
て、lサンプリング後の増分修正量a(++1)を計算
するものとし、時刻l+2以降の増分修正量a (j)
(j=i+2. ++3.・・・)をすべて零と仮定
すれば、未来時刻i+kにおける予測値δ(ink)は
、 δ(ink) =δ(+) + a (++1) L
−5ただし、HO=0 となる。以下同様にして(47)式の評価関数Jを最小
とするa(++1)を求めてやればよい。
本願の第4の発明の具体的実施例を第18図に示す。図
中61は同じパターンを断続的に発生する指令発生器で
あり、1試行分の目標値の系列(r (D )(J =
’ o + ’ o ” 1 r・・・、1.)を
発生する。目標値の系列のは、前実施例の第13図ら)
と同様である。第18図にお゛いて、lo (lo’)
+ In(In’)は今回(前回)の試行時の制御開始
時刻及び制御終了時刻であり、さらにl a” I n
”!J (1m’ = I n’ +!J) である
とする。
中61は同じパターンを断続的に発生する指令発生器で
あり、1試行分の目標値の系列(r (D )(J =
’ o + ’ o ” 1 r・・・、1.)を
発生する。目標値の系列のは、前実施例の第13図ら)
と同様である。第18図にお゛いて、lo (lo’)
+ In(In’)は今回(前回)の試行時の制御開始
時刻及び制御終了時刻であり、さらにl a” I n
”!J (1m’ = I n’ +!J) である
とする。
62は減算器であり、今回の試行時における偏差の系列
(e (J)) (j=io、 io+1.・・・、1
.)を求める。
(e (J)) (j=io、 io+1.・・・、1
.)を求める。
63は、定数Q1.q2.・・・、 Q)1. f I
n fa、・・・、fイー1のメモリ、64は、今回試
行時の修正量σ(J)(J=IO。
n fa、・・・、fイー1のメモリ、64は、今回試
行時の修正量σ(J)(J=IO。
10”L・・・、In)のメモリで、演算器66での演
算の際に必要となるが、必ずしも1試行分すべての修正
量を記憶している必要はない。65は前回の試行時の偏
差e (J) (j=1a’、 i0°+l、 jll
l、 1.’)のメモリであり、今回の試行の際には、
減算器62の出力値すなわち偏差e (D □=io、
io”l9m、 i、) が記憶される。
算の際に必要となるが、必ずしも1試行分すべての修正
量を記憶している必要はない。65は前回の試行時の偏
差e (J) (j=1a’、 i0°+l、 jll
l、 1.’)のメモリであり、今回の試行の際には、
減算器62の出力値すなわち偏差e (D □=io、
io”l9m、 i、) が記憶される。
また66は演算器であり、前回の試行が終わった後に、
u(i)=u(io)+ a (i) (i=i。
、io+1. ・・・、i、)+1 (61a)なる演
算によって、今回の試行時の制御人力U(」)(J”o
+ lo”l+・・・、11)を算出する。ここでlo
は、今回の試行時の時刻lに対応する前回の時刻を表し
ており(第13図(b)参照)、さらにσ(」) =
0 (J<10)とする。
算によって、今回の試行時の制御人力U(」)(J”o
+ lo”l+・・・、11)を算出する。ここでlo
は、今回の試行時の時刻lに対応する前回の時刻を表し
ており(第13図(b)参照)、さらにσ(」) =
0 (J<10)とする。
67は、l試行分の制御入力のメモリで、前回の試行時
には前回の試行時の人力u (D (J=lo’ 、
lo°+1、・・・+’n’)が記憶されており、前回
の試行が終了した後に、演算器66によって算出される
今回の試行時の人力u (j)(J=IO1to”l、
・・・、1o)が記憶され、今回の試行の際に出力され
る。
には前回の試行時の人力u (D (J=lo’ 、
lo°+1、・・・+’n’)が記憶されており、前回
の試行が終了した後に、演算器66によって算出される
今回の試行時の人力u (j)(J=IO1to”l、
・・・、1o)が記憶され、今回の試行の際に出力され
る。
68、69はサンプリング周期Tで閉じるサンプラであ
り、70はホールド回路、71は制御対象、u (t)
及びχ(1)はそれぞれその人力及び出力である。また
時刻10以後l、までの制御人力u(D(j・l’l’
l+lli、+2.・・・、1.)はすべて零とすれば
よい。
り、70はホールド回路、71は制御対象、u (t)
及びχ(1)はそれぞれその人力及び出力である。また
時刻10以後l、までの制御人力u(D(j・l’l’
l+lli、+2.・・・、1.)はすべて零とすれば
よい。
62〜70は制御系!こおいて、通常コントローラと呼
ばれる部分であるが、汎用のディジタル回路あるいはマ
イクロコンピユータによって簡単に実現できる。また、
制御対象71の中にすでに何らかの制御系(?ili償
器、内部ループ等)が含まれていても構わない。
ばれる部分であるが、汎用のディジタル回路あるいはマ
イクロコンピユータによって簡単に実現できる。また、
制御対象71の中にすでに何らかの制御系(?ili償
器、内部ループ等)が含まれていても構わない。
ここで(61)式の導出を行う。
第1′8図及び(61a) 式より、今回の試行時の時
刻lにおける制御対象の入出力関係は第19図のように
なる。ただし、サンプラ及びホールド回路は制御対象に
含まれるものとする。また、前回の試行時の時刻l°に
おいては、第20図の関係が成り立つため、第19図、
第20図より第21図の関係が得られる。
刻lにおける制御対象の入出力関係は第19図のように
なる。ただし、サンプラ及びホールド回路は制御対象に
含まれるものとする。また、前回の試行時の時刻l°に
おいては、第20図の関係が成り立つため、第19図、
第20図より第21図の関係が得られる。
第21図において、時刻Iの修正量σ(])に対する出
力をδ(1)、すなわち δ(i)会x (+) −x (i’) ・・・・・
・・・・・・・・・・・・・(62)と定義し、時刻1
+1以降の修正量σ(j) (j=i↓1゜1+2.・
・・)はすべてσ(i)の値をとるものと仮定すると、
修正量に対する出力の時刻i+l以後の予測値?j (
ink) (K=1.2.・・・)は次式で与えられる
。
力をδ(1)、すなわち δ(i)会x (+) −x (i’) ・・・・・
・・・・・・・・・・・・・(62)と定義し、時刻1
+1以降の修正量σ(j) (j=i↓1゜1+2.・
・・)はすべてσ(i)の値をとるものと仮定すると、
修正量に対する出力の時刻i+l以後の予測値?j (
ink) (K=1.2.・・・)は次式で与えられる
。
ただし、Hh (j=1.2.・・・、N) は制御
対象のインディシャル応答のサンプリング間隔Tでのサ
ンプル値であり、Nは応答が充分に整定するように、す
なわち第1実施例と同様に、HN’ = H++ (N
’ >N)となるように選ぶものとする(第5図)。
対象のインディシャル応答のサンプリング間隔Tでのサ
ンプル値であり、Nは応答が充分に整定するように、す
なわち第1実施例と同様に、HN’ = H++ (N
’ >N)となるように選ぶものとする(第5図)。
ここで、時刻i+にでの出力の予測値
T (ink) は、(62)式より、T (ink
) = δ(ink)+ x (i°+k)=・=・
(64)で与えられるので、偏差の予測値@ (in
k) は、@ (ink) = r (ink)−
t (ink)= r (ink)−x (i’ +
k)−’l (ink)”・(65)となる。さらに、 r (i’ +k) = r (ink)であるから、
結局、 @(ink) =e(i’+k)−3(ink)””
・・・・(66)となる。
) = δ(ink)+ x (i°+k)=・=・
(64)で与えられるので、偏差の予測値@ (in
k) は、@ (ink) = r (ink)−
t (ink)= r (ink)−x (i’ +
k)−’l (ink)”・(65)となる。さらに、 r (i’ +k) = r (ink)であるから、
結局、 @(ink) =e(i’+k)−3(ink)””
・・・・(66)となる。
いま、時刻1+1からi十Mまでの偏差の予測値の重み
付き二乗和j J=ΣWb (@ (ink) ) ” ・・・
・・・・・・(67)を評価関数とし、このJが最小と
なるように時刻lの修正量σ(i)を選ぶものとする。
付き二乗和j J=ΣWb (@ (ink) ) ” ・・・
・・・・・・(67)を評価関数とし、このJが最小と
なるように時刻lの修正量σ(i)を選ぶものとする。
ここでwk は、時刻i十kにふける偏差の予測値@
(ink) にかける重み係数であり、第1実施例と
同様に第6図に示すものとすることができる。
(ink) にかける重み係数であり、第1実施例と
同様に第6図に示すものとすることができる。
Jを最小とするσ(1)は、
aJ/θσ(i)=O・・・・・・・・・・(68)で
あるから、(68)式、 (69)式より、となり、
(70)式を満足するσ(i)は次式で与えられる。
あるから、(68)式、 (69)式より、となり、
(70)式を満足するσ(i)は次式で与えられる。
ただし、
であり、H,’=H,(N” >N)とする。
以上で、(61)式の時刻lでの修正量σ(1)が、(
67)式で定義される評価関数Jを最小とすることを示
した。
67)式で定義される評価関数Jを最小とすることを示
した。
また、(73)式の定数qk及びf。は、第5図に示し
た制御対象のインディシャル応答を測定し、重み係数w
k を適当に与えることにより、あらかじめ算出される
ものである。
た制御対象のインディシャル応答を測定し、重み係数w
k を適当に与えることにより、あらかじめ算出される
ものである。
本発明による制御アルゴリズムでは、前回の試行が終了
した後に、今回の試行時の入力u(j)(j=1o+i
o”L・・・、11)を演算器66で算出し、その後に
今回の試行を行うことが可能である。これは、制御対象
の出力をリアルタイムでフィードバックせずに1試行前
の値を有効に利用しているためで、制御人力のリアルタ
イムでの計算は一切必要としない。
した後に、今回の試行時の入力u(j)(j=1o+i
o”L・・・、11)を演算器66で算出し、その後に
今回の試行を行うことが可能である。これは、制御対象
の出力をリアルタイムでフィードバックせずに1試行前
の値を有効に利用しているためで、制御人力のリアルタ
イムでの計算は一切必要としない。
十分な試行を経て、偏差が希望する値以内に収束した時
は、メモリ87に記憶されている1試行分の制御人力の
系列を用いてメモリ運転を行ってもよい。このときの構
成を第22図に示す。
は、メモリ87に記憶されている1試行分の制御人力の
系列を用いてメモリ運転を行ってもよい。このときの構
成を第22図に示す。
以上に説明したように、本願の第1の発明によれば、過
去の偏差、現在の偏差、過去の増分修正量、過去の制御
入力、及びあらかじめ定められる定数を用いて、簡単な
四則演算により、一定周期を持つ目標値に制御量が最適
に追従する制御アルゴリズムが得られ、これを汎用のデ
ィジタル回路あるいはマイクロコンビ二一夕で実現する
ことにより、従来のものよりも追従精度が格段によい制
御系を実現することができる。
去の偏差、現在の偏差、過去の増分修正量、過去の制御
入力、及びあらかじめ定められる定数を用いて、簡単な
四則演算により、一定周期を持つ目標値に制御量が最適
に追従する制御アルゴリズムが得られ、これを汎用のデ
ィジタル回路あるいはマイクロコンビ二一夕で実現する
ことにより、従来のものよりも追従精度が格段によい制
御系を実現することができる。
本願の第2の発明によれば、過去の偏差、過去の修正量
、過去の制御人力、及びあらかじめ定められる定数を用
いて、簡単な四則演算により、−定周期を持つ目標値に
出力が最適に追従する制御アルゴリズムが得られ、これ
を汎用のディジクル回路あるいはマイクロコンピュータ
で実現することにより、従来のもの・よりも追従精度が
格段によい制御系を実現することができる。
、過去の制御人力、及びあらかじめ定められる定数を用
いて、簡単な四則演算により、−定周期を持つ目標値に
出力が最適に追従する制御アルゴリズムが得られ、これ
を汎用のディジクル回路あるいはマイクロコンピュータ
で実現することにより、従来のもの・よりも追従精度が
格段によい制御系を実現することができる。
本願の第3の発明によれば、前回の試行時の偏差及び制
御人力と、現在の偏差と、過去の増分′2正量と、あら
かじめ定められる定数とを用いて、簡単な四則演算によ
り、同じパターンを繰り返す目標値に制御対象の出力が
最適に追従する制御アルゴリズムが得られ、これを汎用
のディジタル回路あるいはマイクロコンビ二一夕で実現
することにより、従来のものよりも追従精度が格段によ
い制御系を実現することができる。
御人力と、現在の偏差と、過去の増分′2正量と、あら
かじめ定められる定数とを用いて、簡単な四則演算によ
り、同じパターンを繰り返す目標値に制御対象の出力が
最適に追従する制御アルゴリズムが得られ、これを汎用
のディジタル回路あるいはマイクロコンビ二一夕で実現
することにより、従来のものよりも追従精度が格段によ
い制御系を実現することができる。
本願の第4の発明によれば、前回の試行時の偏差及び制
御入力と、あらかじめ定められる定数とを用いて、簡単
な四則演算により、同じパターンを繰り返す目標値に制
御対象の出力が最適に追従する制御アルゴリズムが得ら
れ、これを汎用のディジタル回路あるいはマイクロコン
ビエータで実現することにより、従来のものよりも追従
精度が格段によい制御系を実現することができる。さら
に、上述の計算は各試行の間で行えばよく、試行時には
計算を一切必要としないため、従来のものより短いサン
プリング周期で制御することが可能となる。これもまた
、追従精度の向上に結びつくものである。
御入力と、あらかじめ定められる定数とを用いて、簡単
な四則演算により、同じパターンを繰り返す目標値に制
御対象の出力が最適に追従する制御アルゴリズムが得ら
れ、これを汎用のディジタル回路あるいはマイクロコン
ビエータで実現することにより、従来のものよりも追従
精度が格段によい制御系を実現することができる。さら
に、上述の計算は各試行の間で行えばよく、試行時には
計算を一切必要としないため、従来のものより短いサン
プリング周期で制御することが可能となる。これもまた
、追従精度の向上に結びつくものである。
第1図は本願の第1の発明の実施例の構成を示すブロッ
ク図、第2図〜第4図は制御対象の入出力の関係を示す
ブロック図、第5図は制御対象のインディシャル応答の
説明図、第6図は重み係数の1例を示す説明図、第7図
はメモリ運転時の構成例を示すブロック図、第8図は本
願の第2の発明の実施例の構成を示すブロック図、第9
図〜第11図は制御対象の人出力の関係を示すブロック
図、第12図はメモリ運転時の構成例を示すブロック図
、第13図(a)は本願の第3の発明の実施例の構成を
示すブロック図、第13図(b)はその際の目標値の一
例、第14図〜第16図は制御対象の入出力の関係を示
すブロック図、第17図はメモリ運転時の構成例を示す
ブロック図、第18図は本願の第4の発明の実施例の構
成を示すブロック図、第19図〜第21図は制御対象の
入出力の関係を示すブロック図、第22図は十分な試行
後のメモリ運転時の構成例を示すブロック図、第23図
は繰り返し制御系の構成を示すブロック図、第24図は
繰り返し目標値の例である。 に指令発生器 2:減算器 3:定数のメモリ 4:過去1周期分の偏差のメモリ 5:過去の増分修正量のメモリ 6:過去の制御入力のメモリ 7:演算器 8:積算器 9:加算器 to、 11:サンブラ12:
ホールド回路 13:制御対象14:最適な制御入
力1周期分のメモリ21:指令発生器 22:減
算器23:定数のメモリ 24:過去1周期分の偏差のメモリ 25:過去の修正量のメモリ 26:過去の制御入力のメモリ 27:演算器 28:加算器29.30:サ
ンプラ 31:ホールド回路32:制御対象 33:最適な制御人力1周期分のメモリ41:指令発生
器 42:減算器43:定数のメモリ44:偏差
のメモリ45:過去の増分修正量のメモリ 46′:制御入力のメモリ 47:演算器 48:積算器49:加算器
50.51:サンブラ52:ホールド回路
53:制御対象54:最適な制御人力1試行分のメ
モリ61:指令発生器 62:減算器63:定数
のメモリ64:修正量のメモリ65:1試行分の制御偏
差のメモリ 66:演算器 67:l試行分の制御入力のメモリ 68、69 :サンプラ 70:ホールド回、路 71:制御対象特許出願人
株式会社 安用電機製作所代 理 人 小
堀 益(ほか2名)第2図 u(i’) 第3図 第4図 第5図 0123 N 第7図 第9図 u(i″) 第10図 第11図 第12図 第14図 u(i’) 第15図 第16図 第17図 第13図 (b) 「(+) 第19図 u(iつ 第20図 第21図 第22図 第23図 第24図 (a)
ク図、第2図〜第4図は制御対象の入出力の関係を示す
ブロック図、第5図は制御対象のインディシャル応答の
説明図、第6図は重み係数の1例を示す説明図、第7図
はメモリ運転時の構成例を示すブロック図、第8図は本
願の第2の発明の実施例の構成を示すブロック図、第9
図〜第11図は制御対象の人出力の関係を示すブロック
図、第12図はメモリ運転時の構成例を示すブロック図
、第13図(a)は本願の第3の発明の実施例の構成を
示すブロック図、第13図(b)はその際の目標値の一
例、第14図〜第16図は制御対象の入出力の関係を示
すブロック図、第17図はメモリ運転時の構成例を示す
ブロック図、第18図は本願の第4の発明の実施例の構
成を示すブロック図、第19図〜第21図は制御対象の
入出力の関係を示すブロック図、第22図は十分な試行
後のメモリ運転時の構成例を示すブロック図、第23図
は繰り返し制御系の構成を示すブロック図、第24図は
繰り返し目標値の例である。 に指令発生器 2:減算器 3:定数のメモリ 4:過去1周期分の偏差のメモリ 5:過去の増分修正量のメモリ 6:過去の制御入力のメモリ 7:演算器 8:積算器 9:加算器 to、 11:サンブラ12:
ホールド回路 13:制御対象14:最適な制御入
力1周期分のメモリ21:指令発生器 22:減
算器23:定数のメモリ 24:過去1周期分の偏差のメモリ 25:過去の修正量のメモリ 26:過去の制御入力のメモリ 27:演算器 28:加算器29.30:サ
ンプラ 31:ホールド回路32:制御対象 33:最適な制御人力1周期分のメモリ41:指令発生
器 42:減算器43:定数のメモリ44:偏差
のメモリ45:過去の増分修正量のメモリ 46′:制御入力のメモリ 47:演算器 48:積算器49:加算器
50.51:サンブラ52:ホールド回路
53:制御対象54:最適な制御人力1試行分のメ
モリ61:指令発生器 62:減算器63:定数
のメモリ64:修正量のメモリ65:1試行分の制御偏
差のメモリ 66:演算器 67:l試行分の制御入力のメモリ 68、69 :サンプラ 70:ホールド回、路 71:制御対象特許出願人
株式会社 安用電機製作所代 理 人 小
堀 益(ほか2名)第2図 u(i’) 第3図 第4図 第5図 0123 N 第7図 第9図 u(i″) 第10図 第11図 第12図 第14図 u(i’) 第15図 第16図 第17図 第13図 (b) 「(+) 第19図 u(iつ 第20図 第21図 第22図 第23図 第24図 (a)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、一定周期で同じパタンを繰り返す目標値に制御対象
の出力を一致させるよう制御対象に入力を加える制御系
において、 現在のサンプリング時刻iにおける制御入力u(i)を ▲数式、化学式、表等があります▼ ここで、i’現在時刻より1周期前のサンプリング時刻 a(j):サンプリング時刻jにおける増分修正量 i_o:増分修正量の初期値を設定した時刻 であり、 現在の時刻の増分修正量a(j)は、制御対象の動特性
に関する情報と、現在及び過去1周期間の制御偏差と、
過去の増分修正量とを用いて決定される。 とすることを特徴とする周期的目標値に最適に追従する
制御方式。 2、現在時刻における増分修正量a(i)を、現在時刻
からMサンプリング回数未来までの制御偏差の予測値■
(j)(j=i+1、i+2、・・・、i+M)の重み
付き2乗和▲数式、化学式、表等があります▼(W_k
は重み係数) が最小となるように決定することを特徴とする請求項1
記載の周期的目標値に最適に追従する制御方式。 3、制御対象の動特性に関する情報として、制御対象の
インディシャル応答のサンプリング値を利用することを
特徴とする請求項1記載の周期的目標値に最適に追従す
る制御方式。 4、現在時刻における増分修正量a(i)を、▲数式、
化学式、表等があります▼ ここで、 e(i):時刻iにおける偏差 N:制御系のインディシャル応答のサンプリング点数 M:制御偏差の予測点数 {q_k(k=1、・・・、M)、Q、g_n(n=1
、・・・、M−1)}制御系のインディシャル応答のサ
ンプル値と、 制御偏差の予測値にかける重みとで定まる定数とするこ
とを特徴とする請求項1記載の周期的目標値に最適に追
従する制御方式。 5、充分な繰り返しを経て制御偏差が希望する値以下に
収束した後は、メモリに記録されている1周期分の入力
によるメモリ運転を行うことを特徴とする請求項1記載
の周期的目標値に最適に追従する制御方式。 6、計算時間の遅れを考慮して、現在時刻iにおいて増
分修正量a(i)の代わりにa(i+1)を決定し、そ
の値を時刻i+1で利用することを特徴とする請求項1
記載の周期的目標値に最適に追従する制御方式。 7、一定周期で同じパタンを繰り返す目標値に制御対象
の出力を一致させるよう制御対象に入力を加える制御系
において、 過去1周期間の偏差及び入力と、過去の修正量とを記憶
するメモリを有し、 現在のサンプリング時刻iにおける制御入力u(i)を u(i)=u(i’)+σ(i) ここで、i’は現在時刻iより1周期前の時刻を表し、
σ(i)は現在時刻iにおける修正量で、制御対象の動
特性に関する情報と、過去1周期間の偏差と、過去の修
正量とを用いて決定される。 とすることを特徴とする周期的目標値に最適に追従する
制御方式。 8、現在時刻における修正量σ(i)を、現在時刻から
Mサンプリング回数未来までの制御偏差の予測値■(j
)(j=i+1、i+2、・・・、i+M)の重み付き
二乗和 ▲数式、化学式、表等があります▼ (ただし、W_kは重み係数) が最小となるように決定することを特徴とする請求項7
記載のサンプリング制御方式。 9、制御対象の動特性に関する情報として、制御対象の
インディシャル応答のサンプリング値を利用することを
特徴とする請求項7記載のサンプリング制御方式。 10、現在のサンプリング時刻iにおける修正量σ(i
)を、 ▲数式、化学式、表等があります▼ ここで、 e(i’+k):時刻i’+kにおける偏差 N:制御系のインディシャル応答のサンプリング点数 M:制御偏差の予測点数 {q_k(k=1、・・・、M)、f_n(n=1、・
・・、N−1)}制御系のインディシャル応答のサンプ
ル値と、制御偏差の予測値にかける重みとで定まる定数 とすることを特徴とする請求項7記載の周期的目標値に
最適に追従する制御方式。 11、十分な繰り返しを経て制御偏差が希望する値以下
に収束した後は、メモリに記録されている1周期分の入
力によるメモリ運転を行うことを特徴とする請求項7記
載のサンプリング制御方式。 12、同じパタンを断続的に繰り返す目標値に制御対象
の出力を一致させるよう制御入力を加える制御系におい
て、 制御入力、偏差及び増分修正量を記憶するメモリを有し
、各サンプリング時刻iにおける制御入力u(i)を ▲数式、化学式、表等があります▼ ここで、i′:前回の試行時のiに対応する時刻 a(j):時刻jにおける増分修正量 i_o:今回の試行を開始した時刻であり、 時刻iにおける増分修正量a(i)は、制御対象の動特
性に関する情報と、時刻iにおける偏差と、前回の試行
時の偏差と、時刻i−1より数サンプリング回数前まで
の過去の増分修正量とを用いて決定される。 とすることを特徴とする周期的目標値に最適に追従する
制御方式。 13、時刻iにおける増分修正量a(i)を、時刻iか
らMサンプリング回数未来までの偏差の予測値■(j)
(j=i+1、i+2、・・・、i+M)の重み付き二
乗和▲数式、化学式、表等があります▼ (ただし、W_kは重み係数) が最小となるように決定することを特徴とする請求項1
2記載のサンプリング制御方式。14、制御対象の動特
性に関する情報として、制御対象のインディシャル応答
のサンプリング値を利用することを特徴とする請求項1
2記載のサンプリング制御方式。 15、現在時刻iにおける増分修正量a(i)を、▲数
式、化学式、表等があります▼ ここで、 e(i):時刻iにおける偏差 N:制御系のインディシャル応答のサンプリング点数 M:制御偏差の予測点数 {q_k(k=1、・・・、M)、Q、g_n(n=1
、・・・、N−1)}制御系のインディシャル応答のサ
ンプル値と、 制御偏差の予測値にかける重みとで定まる定数とするこ
とを特徴とする請求項12記載の周期的目標値に最適に
追従する制御方式。 16、十分な試行を経て、制御偏差が希望する値以下に
収束した後は、メモリに記録してある1試行分の入力に
よるメモリ運転を行うことを特徴とする請求項12記載
のサンプリング制御方式。 17、計算時間の遅れを考慮して、時刻iにおいて増分
修正量a(i)ではなくa(i+1)を決定し、その値
を時刻i+1で利用することを特徴とする請求項12記
載のサンプリング制御方式。 18、前回の試行時の偏差とあらかじめ定めた定数より
算出された値を記憶するメモリを有し、制御入力u(i
)を決定する際にそれらの値を利用することを特徴とす
る請求項12記載のサンプリング制御方式。 19、同じパタンを断続的に繰り返す目標値に制御対象
の出力を一致させるよう制御入力を与える制御系におい
て、 1試行分の、制御入力及び偏差と、修正量と、予め定め
られる定数とを記憶するメモリを有し、各サンプリング
時刻iにおける制御入力u(i)をu(i)=u(i’
)+σ(i) ここで、i’は前回の試行時の、時刻iに対応する時刻
を表し、σ(i)は現在時刻iにおける修正量で、制御
対象の動特性に関する情報と、前回の試行時の偏差と、
時刻i以前の修正量とを用いて決定される。 とすることを特徴とする周期的目標値に最適に追従する
制御方式。 20、各試行の終了後に次の試行のための1試行分の制
御入力の系列を算出し、メモリに記憶することによって
、各試行時にはメモリ運転を行うことを特徴とする請求
項19記載のサンプリング制御方式。 21、時刻iにおける修正量σ(i)を、時刻iからM
サンプリング回数未来までの制御偏差の予測値■(j)
(j=i+1、i+2、・・・、i+M)の重み付き二
乗和▲数式、化学式、表等があります▼ (ただし、W_kは重み係数) が最小となるように決定することを特徴とする請求項1
9記載のサンプリング制御方式。22、制御対象の動特
性に関する情報として、制御対象のインディシャル応答
のサンプリング値を利用することを特徴とする請求項1
9記載のサンプリング制御方式。 23、サンプリング時刻iにおける修正量σ(i)を、
▲数式、化学式、表等があります▼ ここで、 e(i’+k):時刻i’+kにおける偏差 N:制御系のインディシャル応答のサンプリング点数 M:制御偏差の予測点数 {q_k(k=1、・・・、M)、f_n(n=1、・
・・、N−1)}制御系のインディシャル応答のサンプ
ル値と、 制御偏差の予測値にかける重みとで定まる定数とするこ
とを特徴とする請求項19記載の周期的目標値に最適に
追従する制御方式。 24、十分な繰り返しを経て制御偏差が希望する値以下
に収束した後は、メモリに記録されている1試行分の入
力の系列を各試行間で変更することなしに毎回利用して
、メモリ運転を行うことを特徴とする請求項19記載の
サンプリング制御方式。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63065273A JPH0830979B2 (ja) | 1988-03-17 | 1988-03-17 | 周期的目標値に最適に追従する制御方法 |
| KR1019890700842A KR970003823B1 (ko) | 1987-09-11 | 1988-09-06 | 주기적 목표치에 최적하게 추종하는 제어방식 |
| US07/363,906 US5119287A (en) | 1987-09-11 | 1988-09-06 | Optimum tracking control method for periodic target value |
| EP88907821A EP0333870B1 (en) | 1987-09-11 | 1988-09-06 | Control system that best follows periodical setpoint value |
| PCT/JP1988/000897 WO1989002617A1 (fr) | 1987-09-11 | 1988-09-06 | Systeme de commande qui suit au mieux une valeur de point de consigne periodique |
| DE3852297T DE3852297T2 (de) | 1987-09-11 | 1988-09-06 | Regelungssystem, das am besten einem periodischen sollwert folgt. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63065273A JPH0830979B2 (ja) | 1988-03-17 | 1988-03-17 | 周期的目標値に最適に追従する制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01237701A true JPH01237701A (ja) | 1989-09-22 |
| JPH0830979B2 JPH0830979B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=13282154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63065273A Expired - Fee Related JPH0830979B2 (ja) | 1987-09-11 | 1988-03-17 | 周期的目標値に最適に追従する制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0830979B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991016674A1 (fr) * | 1990-04-20 | 1991-10-31 | Fanuc Ltd | Procede et appareil de commande de repetition de type discret |
| WO1992014197A1 (fr) * | 1991-02-08 | 1992-08-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Unite de commande de prevision de modele |
| JP2020021411A (ja) * | 2018-08-03 | 2020-02-06 | 富士電機株式会社 | 制御装置、制御方法及びプログラム |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5518770A (en) * | 1978-07-25 | 1980-02-09 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | Controller for sampled value of servo system |
| JPS59144903A (ja) * | 1983-02-07 | 1984-08-20 | Hitachi Ltd | 位置決め制御装置 |
| JPS62118406A (ja) * | 1985-11-19 | 1987-05-29 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | 未来目標値と過去の操作量及び試行時の偏差の情報を用いる制御方式 |
| JPS6472201A (en) * | 1987-09-11 | 1989-03-17 | Yaskawa Denki Seisakusho Kk | Control system following up optimumly periodical target value |
-
1988
- 1988-03-17 JP JP63065273A patent/JPH0830979B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5518770A (en) * | 1978-07-25 | 1980-02-09 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | Controller for sampled value of servo system |
| JPS59144903A (ja) * | 1983-02-07 | 1984-08-20 | Hitachi Ltd | 位置決め制御装置 |
| JPS62118406A (ja) * | 1985-11-19 | 1987-05-29 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | 未来目標値と過去の操作量及び試行時の偏差の情報を用いる制御方式 |
| JPS6472201A (en) * | 1987-09-11 | 1989-03-17 | Yaskawa Denki Seisakusho Kk | Control system following up optimumly periodical target value |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991016674A1 (fr) * | 1990-04-20 | 1991-10-31 | Fanuc Ltd | Procede et appareil de commande de repetition de type discret |
| WO1992014197A1 (fr) * | 1991-02-08 | 1992-08-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Unite de commande de prevision de modele |
| JP2020021411A (ja) * | 2018-08-03 | 2020-02-06 | 富士電機株式会社 | 制御装置、制御方法及びプログラム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0830979B2 (ja) | 1996-03-27 |
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|---|---|---|---|
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