JPH0231205A - ディジタル適応制御方法及び装置 - Google Patents
ディジタル適応制御方法及び装置Info
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- JPH0231205A JPH0231205A JP18244788A JP18244788A JPH0231205A JP H0231205 A JPH0231205 A JP H0231205A JP 18244788 A JP18244788 A JP 18244788A JP 18244788 A JP18244788 A JP 18244788A JP H0231205 A JPH0231205 A JP H0231205A
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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〕
この発明は、制御対象の計測環境、データ変換器及びデ
ータ伝送経路等の外囲環境の異常を検出し、制御系の暴
走を抑止することのできるディジタル制御方法及び装置
に関するものである。
ータ伝送経路等の外囲環境の異常を検出し、制御系の暴
走を抑止することのできるディジタル制御方法及び装置
に関するものである。
一般にディジタル制御装置は、第３図に示すような構成
である。第３図において＋１１は目標位置データ島、（
２）は制御対象位置θｎであり、（３）はＸｎ（１）と
＃ｎ（２）の偏差Ｅｎで、（４）サーボ制御回路は、偏
差ｇｎ （３１に応じて（５）の制御量Ｉｎを出力する
。
である。第３図において＋１１は目標位置データ島、（
２）は制御対象位置θｎであり、（３）はＸｎ（１）と
＃ｎ（２）の偏差Ｅｎで、（４）サーボ制御回路は、偏
差ｇｎ （３１に応じて（５）の制御量Ｉｎを出力する
。
しかしながら、制御対象位置＃ｎ１２１を計測する手段
に異常が生じた場合、もしくは、計測されたデータを伝
達する手段に異常が生じた場合、制御量Ｉｎ１５１が不
適歯なまま出力され続は制御系の暴走を引き起こすとい
う課題があった。
に異常が生じた場合、もしくは、計測されたデータを伝
達する手段に異常が生じた場合、制御量Ｉｎ１５１が不
適歯なまま出力され続は制御系の暴走を引き起こすとい
う課題があった。
例えば、制御対象位置ａ ｎ （２１ｋ計測する手段に
異常が生じ、制御対象が作動しても制御対象位置ｏｎ（
２）が一定値となってしまう場合には、目標位置データ
Ｘｎ （１１と制御対象位置＃ｎ（２１の偏差Ｅｎ １
３１は一定となり、これに対応する制御量Ｉｎ （５１
もまた一定値が出力され続け、制御系は一定方向へ暴走
してしまう。
異常が生じ、制御対象が作動しても制御対象位置ｏｎ（
２）が一定値となってしまう場合には、目標位置データ
Ｘｎ （１１と制御対象位置＃ｎ（２１の偏差Ｅｎ １
３１は一定となり、これに対応する制御量Ｉｎ （５１
もまた一定値が出力され続け、制御系は一定方向へ暴走
してしまう。
この課題を解決するためには、制御系のモデルを作成し
、このモデルの出力と実際の制御系との出力の違いから
異常の検出を行うことが必要であるが、モデルを自動的
に作成する場合には実際の制御系との適合性が常に異な
り、−意に制御系の異常を決定することは困難であり、
また制御対象への制御量入力を中断してしまうのは１問
題となる場合が多い０％に制御対象の特性が変化する場
合、そのモデリングは困難であり、制御対象への入力時
系列のみのモデリングでは９表現できる制御対象の次数
に制限があり、制御対象特性の変動と異常を的確に識別
できなかった。
、このモデルの出力と実際の制御系との出力の違いから
異常の検出を行うことが必要であるが、モデルを自動的
に作成する場合には実際の制御系との適合性が常に異な
り、−意に制御系の異常を決定することは困難であり、
また制御対象への制御量入力を中断してしまうのは１問
題となる場合が多い０％に制御対象の特性が変化する場
合、そのモデリングは困難であり、制御対象への入力時
系列のみのモデリングでは９表現できる制御対象の次数
に制限があり、制御対象特性の変動と異常を的確に識別
できなかった。
この発明のディジタル制御装置は１作動中の制御対象の
モデルを推定するモデル推定器と、上記モデル推定器に
おける推定誤差によってモデルの適合性を出力するモデ
ル適合性決定器と、上記モデル適合性決定器と今回推定
誤差から制御対象への入力を調整する入力調整器と上記
調整量とサーボ制御回路と出力とを乗じて制御対象への
入力を算出する乗算器とを設けたものである。
モデルを推定するモデル推定器と、上記モデル推定器に
おける推定誤差によってモデルの適合性を出力するモデ
ル適合性決定器と、上記モデル適合性決定器と今回推定
誤差から制御対象への入力を調整する入力調整器と上記
調整量とサーボ制御回路と出力とを乗じて制御対象への
入力を算出する乗算器とを設けたものである。
〔作 用Ｊ
この発明においては、制御対象への入力時系列と制御対
象からの出力時系列からサーボ制御回路の外囲環境及び
制御対象を数式モデルとして推定し、この推定誤差を正
規化し、正規化された誤差の関数として制御量を与え制
御系の暴走を停止させ、さらにモデルの適合性からモデ
ルの次数を変化させるものである。
象からの出力時系列からサーボ制御回路の外囲環境及び
制御対象を数式モデルとして推定し、この推定誤差を正
規化し、正規化された誤差の関数として制御量を与え制
御系の暴走を停止させ、さらにモデルの適合性からモデ
ルの次数を変化させるものである。
以下第１図、第２図に示す一実施例によってこの発明を
具体的に説明する。
具体的に説明する。
第１図は、この発明によるディジタル制御装置を含む制
御形の全体構成図である。
御形の全体構成図である。
第１図において、（６）は目標位置データ島（１１と制
御位置ｏｎ（２）から制御量Ｉｎ１５１に’出力するこ
の発明によるディジタル制御装置であり、制御量Ｉｎ（
５１は（７）のディジタルアナログ変換器によってアナ
ログ量に変換され（８）の増幅器によって適当に増幅さ
れ。
御位置ｏｎ（２）から制御量Ｉｎ１５１に’出力するこ
の発明によるディジタル制御装置であり、制御量Ｉｎ（
５１は（７）のディジタルアナログ変換器によってアナ
ログ量に変換され（８）の増幅器によって適当に増幅さ
れ。
制御対象である（９）の駆動機への入力となり制御量に
応じて駆動ｆＩＩＡ＋９１が作動する。
応じて駆動ｆＩＩＡ＋９１が作動する。
駆動機（９）が作動すると、接続されたｕｌのシンクロ
発振器によって位置を検出し、αＤのシンクロディジタ
ル変換器を介し制御対象位置ｏｎ（２）となりフィード
バックされる。
発振器によって位置を検出し、αＤのシンクロディジタ
ル変換器を介し制御対象位置ｏｎ（２）となりフィード
バックされる。
第２図は、ディジタル制御装置＋３１１に具体的に示し
た図であり、 ＋１１．＋２１．＋５１は、第１図と同
じである。
た図であり、 ＋１１．＋２１．＋５１は、第１図と同
じである。
第２図において、（３）は目標位置データＸｎ１ｌｌと
制御対象位置＃ｎ１２１との偏差Ｅｎであり、（１２１
はサーボ制御回路であり、偏差ｇｏ （３１を入力とし
、システムに依存する評価関数を最適にする制御量Ｉｎ
（５１を決定する制御則を実現するものである。
制御対象位置＃ｎ１２１との偏差Ｅｎであり、（１２１
はサーボ制御回路であり、偏差ｇｏ （３１を入力とし
、システムに依存する評価関数を最適にする制御量Ｉｎ
（５１を決定する制御則を実現するものである。
α３は、モデル推定回路でアシ、制御対象位置ｏｎ（２
）と制御量Ｉｎ（５１から制御対象のモデルを推定する
ものであり、第４図にそのモデル推定手順を示す。
）と制御量Ｉｎ（５１から制御対象のモデルを推定する
ものであり、第４図にそのモデル推定手順を示す。
すなわち、サンプリング量である制御対象位置＃ｎ （
２１と制御量Ｉｎ （５）の間には、制御対象位置がそ
れ自身過去の値（＃ｎ−ｐ）の影譬を考える必要がメリ
。
２１と制御量Ｉｎ （５）の間には、制御対象位置がそ
れ自身過去の値（＃ｎ−ｐ）の影譬を考える必要がメリ
。
次のモデルが適切である。
＃ｎ謬ｆ（Ｉｎ、ｏｎ）
ここで ｎ ；サンプリング時刻
θｎ ：サンプリング時刻ｎの制御対象位置Ｉｎ：サ
ンプリング時刻ｎの制御量 ｆ（Ｉｎ、Ｉｎ） ； Ｉｎ及びｏｎの関数モデル推定
回路Ｑｌでは、 Ｉｎ（５１及びＩｎ （２１の関数で
あるｆ （Ｉｎ、ｏｎ）を制御対象位置＃ｎ１２１と制
御量Ｉｎｔ５１を使用して次のようにして求める。
ンプリング時刻ｎの制御量 ｆ（Ｉｎ、Ｉｎ） ； Ｉｎ及びｏｎの関数モデル推定
回路Ｑｌでは、 Ｉｎ（５１及びＩｎ （２１の関数で
あるｆ （Ｉｎ、ｏｎ）を制御対象位置＃ｎ１２１と制
御量Ｉｎｔ５１を使用して次のようにして求める。
初期設定を実施する（ステップ３０．３１）。
現在時刻をサンプリング時刻ｎとした場合、制御量Ｉｎ
（５１に関しては、ｍａ１サンプリング時間遅れの値Ｉ
ｎ−ｍ−１は制御対象位ｆｌｌｃ＃ｎ（２１に影響を及
ぼさない。ま九、制御対象位置＃ｎ１２１に関しては、
ｐ＋ｌサンプリング時間遅れの値θｎ −ｐ−１は制御
対象位置θｎ（２）に影１１ヲ及はさないとすると、
ｆ（Ｉｎ、Ｇｎ）はＩｎ、 Ｉｎ−１，Ｉｎ−２，Ｉ
ｎ−３，−Ｉｎ−ｍ、ｏｎ−１゜θｎ−２．θｆｌ−３
・・・・・・Ｇｎ −ｐの非線形関数として次のように
記述することができる。
（５１に関しては、ｍａ１サンプリング時間遅れの値Ｉ
ｎ−ｍ−１は制御対象位ｆｌｌｃ＃ｎ（２１に影響を及
ぼさない。ま九、制御対象位置＃ｎ１２１に関しては、
ｐ＋ｌサンプリング時間遅れの値θｎ −ｐ−１は制御
対象位置θｎ（２）に影１１ヲ及はさないとすると、
ｆ（Ｉｎ、Ｇｎ）はＩｎ、 Ｉｎ−１，Ｉｎ−２，Ｉ
ｎ−３，−Ｉｎ−ｍ、ｏｎ−１゜θｎ−２．θｆｌ−３
・・・・・・Ｇｎ −ｐの非線形関数として次のように
記述することができる。
ｆ（Ｉｎ、Ｇｎ）−ｆ（Ｉｎ、 Ｉｎ−１，Ｉｎ−２，
Ｉｎ−３，−＝ Ｉｎ −ｍ。
Ｉｎ−３，−＝ Ｉｎ −ｍ。
θｎ−１，ａｎ−２，ａｎ−３，・＝・ｏｎ−ｐ）ｆ（
Ｉｎ、 Ｉｎ−１，Ｉｎ−２，Ｉｎ−３，−Ｉｎ−ｍ、
θｎ−１．＃ｎ−１，ａｎ−２，Ｉｎ−３，−・−・・
・ｏｎ−ｐ）の推定のためにＩｎ。
Ｉｎ、 Ｉｎ−１，Ｉｎ−２，Ｉｎ−３，−Ｉｎ−ｍ、
θｎ−１．＃ｎ−１，ａｎ−２，Ｉｎ−３，−・−・・
・ｏｎ−ｐ）の推定のためにＩｎ。
Ｉｎ−１，Ｉｎ−２，Ｉｎ−３，−Ｉｎ−ｍ、ｏｎ−１
，θｎ２．（ｊｎ−３、・・・・・・ａｎ−ｐのうちの
２個ｅ Ｘｌｌ ｘｘとした場合。
，θｎ２．（ｊｎ−３、・・・・・・ａｎ−ｐのうちの
２個ｅ Ｘｌｌ ｘｘとした場合。
このｘｌ＋Ｘ！の２次式ｙｌ’ｃ考える（ステップ３２
）。
）。
ｙｋ ＝ ａ＠に＋ ａ、ｋｘｌ ＋ ａ２ｋＸｌ ＋
ａ、ｋＸｌ ＋ Ｊ１４ｋＸ２ ＋ａ５ｋｘ、・ｘｌ
ｙｋに対して、Ｒｋ−Σ（ｏｎ−ｙｋ）”が最小となる
ように最小自乗法を適用して４＋ ａｌｔ ”＊＊ ’
ｍｓ ”４＋ ８５を決定する（ステップ３３）。
ａ、ｋＸｌ ＋ Ｊ１４ｋＸ２ ＋ａ５ｋｘ、・ｘｌ
ｙｋに対して、Ｒｋ−Σ（ｏｎ−ｙｋ）”が最小となる
ように最小自乗法を適用して４＋ ａｌｔ ”＊＊ ’
ｍｓ ”４＋ ８５を決定する（ステップ３３）。
ａ＠、 ”ｉｓ Ｊｔ ”８ｅ ”４＋ ”Ｓのうちの
次の条件を満足する係数、１Ｂを探索する（ステップ３
４）。
次の条件を満足する係数、１Ｂを探索する（ステップ３
４）。
ＭＡＸ（ａｓ、 ａｌ＋ ａ２． ａ、、 ａ４． ａ
ｓ）＞ １０００・ａｉ係数ａ、を持つ項を削除した後
（ステップ３５）、再びＲｋ＝Σ（θｎ−ｙｋ）”が最
小となるように最小自乗法を適用して係数を決定する（
ステップ３６）。
ｓ）＞ １０００・ａｉ係数ａ、を持つ項を削除した後
（ステップ３５）、再びＲｋ＝Σ（θｎ−ｙｋ）”が最
小となるように最小自乗法を適用して係数を決定する（
ステップ３６）。
このｍ＋ｐｃ、個の中間変数ｙｋのうち（ステップ３７
）。
）。
Ｒｋの小さい順に１個選択する（ステップ３８）。
さらに９選択された１個の中間変数にｍ個のＩｎ。
Ｉｎ−１，Ｉｎ−２，Ｉｎ−３，−Ｉｎ −ｍ、 ＩＦ
ｎ−１，１ｔｎ−２，θｎ−３・・・・・・ｏｎ−ｐの
制御量を加えた１＋ｍ＋ｐ個のうち、２個を選択して２
次式を考え、この、＋□＋ｐｅａ個の２次式に対してΣ
（＃ｎ−ｙｋ）”が最小となるように最小自乗法を適用
し□＋□＋ｐｃ、個の中間変数を得た後極の小さい順に
１個選択することを繰シ返す。
ｎ−１，１ｔｎ−２，θｎ−３・・・・・・ｏｎ−ｐの
制御量を加えた１＋ｍ＋ｐ個のうち、２個を選択して２
次式を考え、この、＋□＋ｐｅａ個の２次式に対してΣ
（＃ｎ−ｙｋ）”が最小となるように最小自乗法を適用
し□＋□＋ｐｃ、個の中間変数を得た後極の小さい順に
１個選択することを繰シ返す。
中間変数を得ることを繰り返すことによって（ステップ
３９．４ｏ）、Ｒｋが減少しなくなった時点で繰り返し
を終了し、この時点でＲｋを最小とする中間変数なｆ（
Ｉｎ、 Ｉｎ−１，Ｉｎ−２，Ｉｎ−３，・・・・・・
Ｉｎ−ｍ、ｏｎ −１゜ａｎ−２，Ｉｎ−３，−Ｉｎ−
ｐ）とする（ステップ４１）。
３９．４ｏ）、Ｒｋが減少しなくなった時点で繰り返し
を終了し、この時点でＲｋを最小とする中間変数なｆ（
Ｉｎ、 Ｉｎ−１，Ｉｎ−２，Ｉｎ−３，・・・・・・
Ｉｎ−ｍ、ｏｎ −１゜ａｎ−２，Ｉｎ−３，−Ｉｎ−
ｐ）とする（ステップ４１）。
予測出力８ｎは、求めた制御系の非線形モデルから次の
ようにして与えられる。
ようにして与えられる。
ａｎ ｍ ｆ（Ｉｎ、 Ｉｎ）
α４１はモデル推定回路０の予測誤差Ｐｎであり、予測
出力Ｓｎから次のようにして与えられる。
出力Ｓｎから次のようにして与えられる。
Ｐｎ−θｎ−８ｎ
ａｓはモデル適合性決定器であり、推定回路０の予測誤
差ＰｎＱ４）を入力として次のようにしてモデル適合性
−叫を決定する。
差ＰｎＱ４）を入力として次のようにしてモデル適合性
−叫を決定する。
Ｇｎ ｍ Ｇｎ 、 ＋ Ｐｎ”
σ８３Ｇｎ／ （ｎ−１）
（１７１は制御対象への入力を調整する入力調整器であ
り、予測誤差Ｐｎ （１４１とモデル適合性＃叫から正
規化された誤差ｌ α。＝ Ｉ Ｐｎ Ｉ／＃ を算出し、この誤差αｎ１−人力としサーボ制御回路■
に対する調整量を与えるシステムに依存する関数ｇ（Ｇ
ｎ）を持ち、調整量β叫 β廊ｇ （ａｎ ） を出力する。関数ｇ（α。）は例えば、第５図に示さ依
存する。
り、予測誤差Ｐｎ （１４１とモデル適合性＃叫から正
規化された誤差ｌ α。＝ Ｉ Ｐｎ Ｉ／＃ を算出し、この誤差αｎ１−人力としサーボ制御回路■
に対する調整量を与えるシステムに依存する関数ｇ（Ｇ
ｎ）を持ち、調整量β叫 β廊ｇ （ａｎ ） を出力する。関数ｇ（α。）は例えば、第５図に示さ依
存する。
乗算器ａ９は、制御回路の出力■と調整量βａ稀を乗じ
て制御量（５）を出力し制御対象を安定させることによ
り、制御系の暴走を抑止する。
て制御量（５）を出力し制御対象を安定させることによ
り、制御系の暴走を抑止する。
なお、上記実施例ではモデル推定方法として非線形モデ
ルを用いているが、単純な最小自乗法等の線形モデル推
定であっても、全く同様にしてこの発明を適用できる。
ルを用いているが、単純な最小自乗法等の線形モデル推
定であっても、全く同様にしてこの発明を適用できる。
以上のように、この発明によればシステムの変動に対す
るモデルのシステムへの適合している状態、及び制御対
象の位置計測手段、シンクロディジタル変換器、ディジ
タルアナログ変換器のいずれかの異常状態に応じた制御
量を出力し、制御系の暴走を抑止するという利点を持つ
。
るモデルのシステムへの適合している状態、及び制御対
象の位置計測手段、シンクロディジタル変換器、ディジ
タルアナログ変換器のいずれかの異常状態に応じた制御
量を出力し、制御系の暴走を抑止するという利点を持つ
。
第１図は、この発明によるディジタル制御装置を含む制
御系の全体構成図、第２図は、ディジタル制御装置（６
）を具体的に示した図、第３図は従来のディジタル制御
装置を示した図、第４図は制御対象のモデリングの手順
を示したフローチャート。 第５図はシステムに依存する関数ｇ（Ｇｎ）の−例を示
した図である。 図中、（１）は目標位置データＸｎ、 （２１は制御対
象位置ａｎ、 （３１は偏差Ｂｎ、 １４１はサーボ制
御回路、 ＋５１Ｆ１制御量Ｉｎ、 （６１はディジタ
ル制御装置、（７）はディジタルアナログ変換器、（８
）は増幅器、 （９１＃′ｉ躯動機、 ＱＧはシンクロ
発振器、（Ｉｌｌはシンクロディジタル変換器、αりは
サーボ制御回路、（１３はモデル推定器、α旬線モデル
推定回路（至）の予測誤差Ｐａ、α５１はモデル適合性
決定器、叫はモデル適合性ａ、αηは入力ｖ４整器、α
Ｂは―贅量Ｉ、α９は乗算器、■はサーボ制御回路の出
力値でおる。 なお９図中同一あるいは相当部分ＶＣは同一符号を付し
である。
御系の全体構成図、第２図は、ディジタル制御装置（６
）を具体的に示した図、第３図は従来のディジタル制御
装置を示した図、第４図は制御対象のモデリングの手順
を示したフローチャート。 第５図はシステムに依存する関数ｇ（Ｇｎ）の−例を示
した図である。 図中、（１）は目標位置データＸｎ、 （２１は制御対
象位置ａｎ、 （３１は偏差Ｂｎ、 １４１はサーボ制
御回路、 ＋５１Ｆ１制御量Ｉｎ、 （６１はディジタ
ル制御装置、（７）はディジタルアナログ変換器、（８
）は増幅器、 （９１＃′ｉ躯動機、 ＱＧはシンクロ
発振器、（Ｉｌｌはシンクロディジタル変換器、αりは
サーボ制御回路、（１３はモデル推定器、α旬線モデル
推定回路（至）の予測誤差Ｐａ、α５１はモデル適合性
決定器、叫はモデル適合性ａ、αηは入力ｖ４整器、α
Ｂは―贅量Ｉ、α９は乗算器、■はサーボ制御回路の出
力値でおる。 なお９図中同一あるいは相当部分ＶＣは同一符号を付し
である。
Claims (2)
- （１）制御対象への入力時系列と制御対象からの出力時
系列から、制御対象を非線系関数でモデリングする手段
と、モデリングされた非線系関数の出力と制御対象から
の出力の誤差を正規化する手段と、正規化された誤差か
ら制御対象への制御量に対する調整量を決める手段と、
を有し、外囲環境の異常及び制御対象の変化に適合した
制御量を出力することを特徴とするディジタル適応制御
方法。 - （２）目標値からの誤差を入力として、制御対象への制
御量を出力とするサーボ制御回路と、制御対象への入力
と制御対象からの出力から上記サーボ制御回路の外囲環
境及び制御対象を数式モデルとして推定するモデル推定
器と、上記モデル適合性と今回の推定誤差から制御対象
への入力を調整する調整量を算出する入力調整器と、上
記調整量とサーボ制御回路の出力とを乗じて制御対象へ
の入力を算出する乗算器と、を有し、外囲環境の異常及
び制御対象による制御系の暴走を抑止することを特徴と
するディジタル適応制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18244788A JPH0231205A (ja) | 1988-07-21 | 1988-07-21 | ディジタル適応制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18244788A JPH0231205A (ja) | 1988-07-21 | 1988-07-21 | ディジタル適応制御方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0231205A true JPH0231205A (ja) | 1990-02-01 |
Family
ID=16118423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18244788A Pending JPH0231205A (ja) | 1988-07-21 | 1988-07-21 | ディジタル適応制御方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0231205A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8281635B2 (en) | 2007-12-26 | 2012-10-09 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Production method of internally ribbed steel tube and drawing plug for use therein |
-
1988
- 1988-07-21 JP JP18244788A patent/JPH0231205A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8281635B2 (en) | 2007-12-26 | 2012-10-09 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Production method of internally ribbed steel tube and drawing plug for use therein |
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