JPH0283702A - 非干渉制御方法およびその装置 - Google Patents
非干渉制御方法およびその装置Info
- Publication number
- JPH0283702A JPH0283702A JP23717288A JP23717288A JPH0283702A JP H0283702 A JPH0283702 A JP H0283702A JP 23717288 A JP23717288 A JP 23717288A JP 23717288 A JP23717288 A JP 23717288A JP H0283702 A JPH0283702 A JP H0283702A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control output
- control
- state quantity
- controlled object
- model
- Prior art date
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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〕
本発明は非干渉制御方法およびその装置に係り、特に、
複数の制御対象が相互に干渉するに渉要素として非線形
要素を含む場合でも、各制御対象を複数の制御系により
ロバス１へ性のある非干渉制御をおこなうに好適な非干
渉制御方法およびその装置に関する。
複数の制御対象が相互に干渉するに渉要素として非線形
要素を含む場合でも、各制御対象を複数の制御系により
ロバス１へ性のある非干渉制御をおこなうに好適な非干
渉制御方法およびその装置に関する。
複数の制御系が互いに他方の制御系に干渉するものにお
いては、各制御系の干渉要素を互いに打ち消す非干渉制
御をおこなうものとして、特開昭６１−１３１１０３号
公報に記載されているものが知られている。
いては、各制御系の干渉要素を互いに打ち消す非干渉制
御をおこなうものとして、特開昭６１−１３１１０３号
公報に記載されているものが知られている。
前記従来技術においては、各制御系のフィードバック系
に、制御対象の動特性ゲイン要素とは逆行列となる関数
を有する動特性ケインを非（１渉化要素として付加し、
動特性ゲインおよび動特性時定数を動特刊ゲインとして
有機的に結合させて応答特性の改善を図っているが、干
渉要素に非線形要素を含む場合には制御系の応答特性を
改善するには十分ではなかった。
に、制御対象の動特性ゲイン要素とは逆行列となる関数
を有する動特性ケインを非（１渉化要素として付加し、
動特性ゲインおよび動特性時定数を動特刊ゲインとして
有機的に結合させて応答特性の改善を図っているが、干
渉要素に非線形要素を含む場合には制御系の応答特性を
改善するには十分ではなかった。
本発明の１ヨ１的は、制御対象の実際の状態量を推定モ
デル状態量に合わせて複数の制御対象を非干渉で制御す
ることができる非干渉制御方法およびその装置を提供す
ることにある。
デル状態量に合わせて複数の制御対象を非干渉で制御す
ることができる非干渉制御方法およびその装置を提供す
ることにある。
前記目的を達成するために、本発明は、複数の制御対象
が相互に干渉する干渉要素を有し、各制御対象を複数の
制御系により制御するものにおいて、各制御系は、制御
指令と制御対象の実際の状態量との偏差に応じた制御出
力を生成し、制御対象を特定のパラメータに従ってモデ
ル化した制御対象モデルから前記制御出力に応じた推定
モデル状態量を算出し、この推定モデル状態量と制御対
象の実際の状態量との偏差からモデル規範形制御出力を
生成し、前記推定モデル状態量と制御対象の実際の状態
量に基づいて他方の制御系に対する非干渉制御出力を生
成し、前記制御出力とモデル規範形制御出力および他方
の制御系からの非干渉制御出力により操作量を求め、こ
の操作量により制御対象を制御する非干渉制御方法を採
用したものである。
が相互に干渉する干渉要素を有し、各制御対象を複数の
制御系により制御するものにおいて、各制御系は、制御
指令と制御対象の実際の状態量との偏差に応じた制御出
力を生成し、制御対象を特定のパラメータに従ってモデ
ル化した制御対象モデルから前記制御出力に応じた推定
モデル状態量を算出し、この推定モデル状態量と制御対
象の実際の状態量との偏差からモデル規範形制御出力を
生成し、前記推定モデル状態量と制御対象の実際の状態
量に基づいて他方の制御系に対する非干渉制御出力を生
成し、前記制御出力とモデル規範形制御出力および他方
の制御系からの非干渉制御出力により操作量を求め、こ
の操作量により制御対象を制御する非干渉制御方法を採
用したものである。
複数の制御対象が相互に干渉する干渉要素を有し、各制
御対象を複数の制御系により制御するものにおいて、各
制御系は、制御指令と制御対象の実際の状態量との偏差
に応じた制御出力を生成し、制御対象を特定のパラメー
タに従ってモデル化した制御対象モデルの推定モデル状
態量と前記制御出力との偏差から最適制御出力を生成し
、この最適制御出力に応じた推定モデル状態量を制御対
象モデルから算出し、この推定モデル状態量と制御対象
の実際の状態量との偏差からモデル規範形制御出力を生
制し、前記推定モデル状態量と制御対象の実際の状態量
に基づいて他方の制御系に対する非干渉制御出力を生成
し、前記最適制御出力とモデル規範形制御出力および他
方の制御系からの非干渉制御出力により操作量を求め、
この操作量により制御対象を制御する非干渉制御方法を
採用したものである。
御対象を複数の制御系により制御するものにおいて、各
制御系は、制御指令と制御対象の実際の状態量との偏差
に応じた制御出力を生成し、制御対象を特定のパラメー
タに従ってモデル化した制御対象モデルの推定モデル状
態量と前記制御出力との偏差から最適制御出力を生成し
、この最適制御出力に応じた推定モデル状態量を制御対
象モデルから算出し、この推定モデル状態量と制御対象
の実際の状態量との偏差からモデル規範形制御出力を生
制し、前記推定モデル状態量と制御対象の実際の状態量
に基づいて他方の制御系に対する非干渉制御出力を生成
し、前記最適制御出力とモデル規範形制御出力および他
方の制御系からの非干渉制御出力により操作量を求め、
この操作量により制御対象を制御する非干渉制御方法を
採用したものである。
制御出力と推定モデル状態量に最適ゲインを掛けて得ら
れた状態量との偏差から最適制御出力を生成し、推定モ
デル状態量と制御対象の実際の状態量との偏差に前記最
適ゲインと等価な最適ゲインを掛けてモデル規範形制御
出力を生成する弁士渉制御方法を採用したものである。
れた状態量との偏差から最適制御出力を生成し、推定モ
デル状態量と制御対象の実際の状態量との偏差に前記最
適ゲインと等価な最適ゲインを掛けてモデル規範形制御
出力を生成する弁士渉制御方法を採用したものである。
制御対象の実際の状態量に、制御対象の実際の状態量を
検出する手段の検出遅れ要素を加算し、推定モデル状態
量に、前記検出遅れ要素による操作量の遅れを補償する
ための補償要素を加算し、検出遅れ要素の加算された制
御対象の状態量と補償要素の加算された推定モデル状態
量との偏差に最適ゲインを掛けてモデル規範形制御出力
を生成する非干渉制御方法を採用したものである。
検出する手段の検出遅れ要素を加算し、推定モデル状態
量に、前記検出遅れ要素による操作量の遅れを補償する
ための補償要素を加算し、検出遅れ要素の加算された制
御対象の状態量と補償要素の加算された推定モデル状態
量との偏差に最適ゲインを掛けてモデル規範形制御出力
を生成する非干渉制御方法を採用したものである。
複数の制御対象が相互に干渉する干渉要素を有し、各制
御対象を複数の制御系により制御するものにおいて、制
御指令と制御対象の実際の状態量との偏差に応じた制御
出力を生成する制御出力生成手段と、制御対象を特定の
パラメータに従ってモデル化した制御対象モデルから前
記制御出力に応じた推定モデル状態量を算出する推定モ
デル状態量算出手段と、この算出手段の算出による推定
モデル状態量と制御対象の実際の状態量との偏差からモ
デル規範形制御出力を生成するモデル規範形制御出力生
成手段と、前記推定モデル状態量と制御対象の実際の状
態量に基づいて他方の制御系に対する非干渉制御出力を
生成する非干渉制御出力生成手段と、前記制御出力とモ
デル規範形制御出力および他方の制御系からの非干渉制
御出力により操作量を求め、この操作量により制御対象
を制御する制御手段とを各制御系が有する非干渉制御装
置を構成したものである。
御対象を複数の制御系により制御するものにおいて、制
御指令と制御対象の実際の状態量との偏差に応じた制御
出力を生成する制御出力生成手段と、制御対象を特定の
パラメータに従ってモデル化した制御対象モデルから前
記制御出力に応じた推定モデル状態量を算出する推定モ
デル状態量算出手段と、この算出手段の算出による推定
モデル状態量と制御対象の実際の状態量との偏差からモ
デル規範形制御出力を生成するモデル規範形制御出力生
成手段と、前記推定モデル状態量と制御対象の実際の状
態量に基づいて他方の制御系に対する非干渉制御出力を
生成する非干渉制御出力生成手段と、前記制御出力とモ
デル規範形制御出力および他方の制御系からの非干渉制
御出力により操作量を求め、この操作量により制御対象
を制御する制御手段とを各制御系が有する非干渉制御装
置を構成したものである。
複数の制御対象が相互に干渉する干渉要素を有し、各制
御対象を複数の制御系により制御するものにおいて、制
御指令と制御対象の実際の状態量との偏差に応じた制御
出力を生成する制御出力生成手段と、制御対象を特定の
パラメータに従ってモデル化した制御対象モデルの推定
モデル状態量と前記制御出力との偏差から最適制御出力
を生成する最適制御出力生成手段と、この制御出力生成
手段の出力に応じた推定モデル状態量を制御対象モデル
から算出する推定モデル状態量算出手段と、この算出手
段の算出による推定モデル状態量と制御対象の実際の状
態量との偏差からモデル規範形制御出力を生成するモデ
ル規範形制御出力生成手段と、前記推定モデル状態量と
制御対象の実際の状態量に基づいて他方の制御系に対す
る非干渉制御出力を生成する非干渉制御出力生成手段と
、前記最適制御出力とモデル規範形制御出力および他方
の制御系からの非干渉制御出力により操作量を求め、こ
の操作量により制御対象を制御する制御手段とを各制御
系が有する非干渉制御装置を構成したものである。
御対象を複数の制御系により制御するものにおいて、制
御指令と制御対象の実際の状態量との偏差に応じた制御
出力を生成する制御出力生成手段と、制御対象を特定の
パラメータに従ってモデル化した制御対象モデルの推定
モデル状態量と前記制御出力との偏差から最適制御出力
を生成する最適制御出力生成手段と、この制御出力生成
手段の出力に応じた推定モデル状態量を制御対象モデル
から算出する推定モデル状態量算出手段と、この算出手
段の算出による推定モデル状態量と制御対象の実際の状
態量との偏差からモデル規範形制御出力を生成するモデ
ル規範形制御出力生成手段と、前記推定モデル状態量と
制御対象の実際の状態量に基づいて他方の制御系に対す
る非干渉制御出力を生成する非干渉制御出力生成手段と
、前記最適制御出力とモデル規範形制御出力および他方
の制御系からの非干渉制御出力により操作量を求め、こ
の操作量により制御対象を制御する制御手段とを各制御
系が有する非干渉制御装置を構成したものである。
推定モデル状態量と制御対象の実際の状態量に基づいて
他方の制御系に対する非干渉出力を生成し、制御出力と
モデル規範形制御出力および他方の制御系からの非干渉
制御出力により操作量を求め、この操作量により制御対
象を制御しているため、制御対象の状態量を推定モデル
の状態量に合わせて制御することが可能となる。また推
定モデル状態量と制御出力との偏差から最適制御出力を
生成し、この最適制御出力に応じた推定モデル状態量を
制御対象モデルから算出し、この最適制御出力とモデル
規範形制御出力および他方の制御系からなる非干渉制御
出力により操作量を求め、この操作量により制御対象を
制御しているため、制御対象の状態量が推定モデルの状
態量からずれてもこのずれを確実に補正することができ
る。この場合、最適制御出力を生成するときの最適ゲイ
ンとモデル規範形制御出力を生成するだめの最適ゲイン
とを等価なゲインとすることによって制御対象の状態量
と推定モデルの状態量とのずれを確実に抑制することが
できる。さらに制御対象の実際の状態量に検出遅れ要素
を加９゛するとともに、推定モデルの状態量に補償要素
を加算し、遅れ要素と補償要素を考慮してモデル規範形
制御出力を生成することによって最適制御出力の最適ゲ
インを高くすることが可能となり、応答性の向」１性に
寄与することができる。
他方の制御系に対する非干渉出力を生成し、制御出力と
モデル規範形制御出力および他方の制御系からの非干渉
制御出力により操作量を求め、この操作量により制御対
象を制御しているため、制御対象の状態量を推定モデル
の状態量に合わせて制御することが可能となる。また推
定モデル状態量と制御出力との偏差から最適制御出力を
生成し、この最適制御出力に応じた推定モデル状態量を
制御対象モデルから算出し、この最適制御出力とモデル
規範形制御出力および他方の制御系からなる非干渉制御
出力により操作量を求め、この操作量により制御対象を
制御しているため、制御対象の状態量が推定モデルの状
態量からずれてもこのずれを確実に補正することができ
る。この場合、最適制御出力を生成するときの最適ゲイ
ンとモデル規範形制御出力を生成するだめの最適ゲイン
とを等価なゲインとすることによって制御対象の状態量
と推定モデルの状態量とのずれを確実に抑制することが
できる。さらに制御対象の実際の状態量に検出遅れ要素
を加９゛するとともに、推定モデルの状態量に補償要素
を加算し、遅れ要素と補償要素を考慮してモデル規範形
制御出力を生成することによって最適制御出力の最適ゲ
インを高くすることが可能となり、応答性の向」１性に
寄与することができる。
以下、本発明の一実施例を第１図および第２図に基づい
て説明する。
て説明する。
第１図において、制御対象］−０１，１０２を制御する
ための第１．第２の制御系はメインコン１へ０−ラ１２
１，１２２、制御対象モデル１１１゜１１２、非干渉制
御ブロック１１３，１ｉ、４、演算器１０５，１０６、
加算器１０７，１０８，１０９．１．１０、モデル規範
形制御ゲインＭ１． Ｍ２、ゲインα、１−α、β、１
−βから構成されており、制御対象１０１，１０２には
干渉要素としての干渉項１０３，１０４が接続されてい
る。
ための第１．第２の制御系はメインコン１へ０−ラ１２
１，１２２、制御対象モデル１１１゜１１２、非干渉制
御ブロック１１３，１ｉ、４、演算器１０５，１０６、
加算器１０７，１０８，１０９．１．１０、モデル規範
形制御ゲインＭ１． Ｍ２、ゲインα、１−α、β、１
−βから構成されており、制御対象１０１，１０２には
干渉要素としての干渉項１０３，１０４が接続されてい
る。
メインコン１−〇−ラ］２１は、第２図に示されるよう
に、演算器１２３、最適積分ゲインＫ ■／Ｓ、最適ゲ
インに１、加算器１２５を有し、制御指令Ｙ、ｒｃｆと
制御対象１０１の出力フィードバックＹ、 （状態量Ｘ
□）との偏差を演算器１２３で求め、この偏差に最適積
分ゲインに■／Ｓｋかけて制御出力を生成し、制御対象
１０１を特定のパラメータに従ってモデル化した制御対
象モデル］１１、の出力の推定モデル状ｇ量Ｘ１、最適
ゲインに１を掛けた状態量に前記制御出力を加算器１２
５によって加算し、最適制御出力Ｕ。、を生成する。
に、演算器１２３、最適積分ゲインＫ ■／Ｓ、最適ゲ
インに１、加算器１２５を有し、制御指令Ｙ、ｒｃｆと
制御対象１０１の出力フィードバックＹ、 （状態量Ｘ
□）との偏差を演算器１２３で求め、この偏差に最適積
分ゲインに■／Ｓｋかけて制御出力を生成し、制御対象
１０１を特定のパラメータに従ってモデル化した制御対
象モデル］１１、の出力の推定モデル状ｇ量Ｘ１、最適
ゲインに１を掛けた状態量に前記制御出力を加算器１２
５によって加算し、最適制御出力Ｕ。、を生成する。
すなわちメインコン］・ローラ１２１は制御出力生成手
段および最適制御出力生成手段として構成されでいる。
段および最適制御出力生成手段として構成されでいる。
また制御対象モデル１１１は最適制御出力Ｕ。、から推
定モデル状態量Ｘ１を算出する推定モデル状態量算出手
段として構成されている。
定モデル状態量Ｘ１を算出する推定モデル状態量算出手
段として構成されている。
制御対象モデル１］１の出力Ｘは位相合わせ器１５２を
介して演算器１０４に供給されるようになっている。ま
た演算器１０５には、制御対象１０１の実際の状態量Ｘ
１に、制御対象１０１の実際の状態量Ｘ］−を検出する
手段の検出遅れ要素である一時遅れ要素１５１を加算し
た状態量が供給されており、位相合わせ器１５２の出力
と一時遅れ要素１５１との偏差が演算器１０５で算出さ
れ、この算出値に最適ゲインに１をかけてモデル規範形
制御出力ＵＩＭを生成し、この制御出力を加算器１０７
へ出力するようになっている。位相合わせ器］５２は一
時遅れ要素１５１による操作量Ｕ１の遅れを補償するた
めの補償要素として設けられており、−時遅れ要素１５
１、演算器１０５、最適ゲインに１とともにモデル規範
形制御出力生成手段として構成されている。
介して演算器１０４に供給されるようになっている。ま
た演算器１０５には、制御対象１０１の実際の状態量Ｘ
１に、制御対象１０１の実際の状態量Ｘ］−を検出する
手段の検出遅れ要素である一時遅れ要素１５１を加算し
た状態量が供給されており、位相合わせ器１５２の出力
と一時遅れ要素１５１との偏差が演算器１０５で算出さ
れ、この算出値に最適ゲインに１をかけてモデル規範形
制御出力ＵＩＭを生成し、この制御出力を加算器１０７
へ出力するようになっている。位相合わせ器］５２は一
時遅れ要素１５１による操作量Ｕ１の遅れを補償するた
めの補償要素として設けられており、−時遅れ要素１５
１、演算器１０５、最適ゲインに１とともにモデル規範
形制御出力生成手段として構成されている。
状態ｆｉＸ、１にケインαをかけた状態量と−時遅れ要
素１５１の出力にゲイン（１−α）をかけた状態量がそ
れぞれ加算器１０９に供給されており、加算器１０９の
出力が非干渉制御ブロック１１３を介して非干渉制御出
力ＵＣ１２として生成されるようになっている。すなわ
ちゲインα、１−α、加算器１０９、非干渉制御ブロッ
ク１１３は非干渉制御出力生成手段として構成されてお
り、非干渉制御出力ＵＣ１２が第２の制御系に供給され
、この制御出力により第２の制御系がフィードホワード
制御される。
素１５１の出力にゲイン（１−α）をかけた状態量がそ
れぞれ加算器１０９に供給されており、加算器１０９の
出力が非干渉制御ブロック１１３を介して非干渉制御出
力ＵＣ１２として生成されるようになっている。すなわ
ちゲインα、１−α、加算器１０９、非干渉制御ブロッ
ク１１３は非干渉制御出力生成手段として構成されてお
り、非干渉制御出力ＵＣ１２が第２の制御系に供給され
、この制御出力により第２の制御系がフィードホワード
制御される。
第２の制御系により生成された非干渉制御出力ＵＣ２１
が加算器１０７に供給されており、この制御出力Ｕ２１
の最適制御出力ＵＯＩ、モデル規範形制御出力ＵＩＭに
加算して操作量Ｕ１が生成されるようになっている。す
なわち、加算器１０７は操作量Ｕ１を生成して制御対象
１０１を制御する制御手段として構成されている。尚、
第２の制御系も第１の制御系と同一の構成であるため、
第２の制御系の具体的内容については省略する。
が加算器１０７に供給されており、この制御出力Ｕ２１
の最適制御出力ＵＯＩ、モデル規範形制御出力ＵＩＭに
加算して操作量Ｕ１が生成されるようになっている。す
なわち、加算器１０７は操作量Ｕ１を生成して制御対象
１０１を制御する制御手段として構成されている。尚、
第２の制御系も第１の制御系と同一の構成であるため、
第２の制御系の具体的内容については省略する。
以上の構成において、操作量Ｕ１に従って制御対象１０
１の制御が実行されると、出力フィードバックＹ１と制
御指令Ｙ１ｒｅｆとの偏差に基づいた制御出力が生成さ
れるとともに、この制御出力と推定モデル状態量Ｘ１と
に基づいた最適制御出力が生成される。さらに推定モデ
ル状態量Ｘ１と状態量ｘ１との偏差を抑制するモデル規
範形制御出力ＵＩＭと第２の制御系からの非干渉制御出
力ＵＣ２１と最適制御出力ＵＯＩとから操作量Ｕ１が順
次更新され、状態量Ｘ１を推定モデル状態量Ｘ１に合わ
せる制御がおこなわれる。このとき推定モデル状態量Ｘ
１に基づいた非干渉制御がフィードフォワード制御によ
っておこなわれるため、操作量Ｕ］の変化による干渉を
瞬時に除去することができる。また状態量Ｘ１に基づい
た非干渉制御が第２の制御系に対しておこなわれるため
、推定モデル状態量Ｘ１の誤差分による干渉を緩和する
ことができる。
１の制御が実行されると、出力フィードバックＹ１と制
御指令Ｙ１ｒｅｆとの偏差に基づいた制御出力が生成さ
れるとともに、この制御出力と推定モデル状態量Ｘ１と
に基づいた最適制御出力が生成される。さらに推定モデ
ル状態量Ｘ１と状態量ｘ１との偏差を抑制するモデル規
範形制御出力ＵＩＭと第２の制御系からの非干渉制御出
力ＵＣ２１と最適制御出力ＵＯＩとから操作量Ｕ１が順
次更新され、状態量Ｘ１を推定モデル状態量Ｘ１に合わ
せる制御がおこなわれる。このとき推定モデル状態量Ｘ
１に基づいた非干渉制御がフィードフォワード制御によ
っておこなわれるため、操作量Ｕ］の変化による干渉を
瞬時に除去することができる。また状態量Ｘ１に基づい
た非干渉制御が第２の制御系に対しておこなわれるため
、推定モデル状態量Ｘ１の誤差分による干渉を緩和する
ことができる。
また、本実施例によれば、推定モデル状態量Ｘ１と状態
量ｘ１との偏差に基づいてモデル規範形制御出力を生成
しているため、状態量Ｘ１検出手段の応答遅れおよび検
出精度に伴う制御系への影響をメインコントローラ１２
１に対して考慮する必要がない。すなわち、メインコン
トローラ１２１のフィードバックは推定モデル状態量Ｘ
１を用いているためである。このため、メインコントロ
ーラ１２１のゲインを高くすることができ、応答遅れが
あっても非干渉制御を実行することができ、応答性の向
上に寄与することができる。
量ｘ１との偏差に基づいてモデル規範形制御出力を生成
しているため、状態量Ｘ１検出手段の応答遅れおよび検
出精度に伴う制御系への影響をメインコントローラ１２
１に対して考慮する必要がない。すなわち、メインコン
トローラ１２１のフィードバックは推定モデル状態量Ｘ
１を用いているためである。このため、メインコントロ
ーラ１２１のゲインを高くすることができ、応答遅れが
あっても非干渉制御を実行することができ、応答性の向
上に寄与することができる。
次に、本発明を熱間タンデム圧延機のスタンド間に設置
されたルーパー制御系に適用した実施例を第３図に基づ
いて説明する。
されたルーパー制御系に適用した実施例を第３図に基づ
いて説明する。
第３図において、制御系は角度制御系と張力制御系から
構成されており、各制御系の制御対象が圧延現象２０１
として表わされ、張力制御系の制御対象が圧延現象２０
２として表わされている。
構成されており、各制御系の制御対象が圧延現象２０１
として表わされ、張力制御系の制御対象が圧延現象２０
２として表わされている。
そして角度制御系は最適制御ブロック２２１、モデル規
範形制御ブロック２１１、ルーパーモータ伝達関数２０
５を含み、張力制御系は最適制御ブロック２２２、モデ
ル規範形制御ブロック２１２、主材モータ伝達関数２０
６を含み一時遅れ要素としてフィルタ１，２が設けられ
ている。また張力→干渉項２０４と角度→張力干渉項２
０３が設けられている。さらに各制御系の間には非干渉
制御ブロック２１３が設けられている。
範形制御ブロック２１１、ルーパーモータ伝達関数２０
５を含み、張力制御系は最適制御ブロック２２２、モデ
ル規範形制御ブロック２１２、主材モータ伝達関数２０
６を含み一時遅れ要素としてフィルタ１，２が設けられ
ている。また張力→干渉項２０４と角度→張力干渉項２
０３が設けられている。さらに各制御系の間には非干渉
制御ブロック２１３が設けられている。
上記構成による制御系は次の物理式によって表わされる
。
。
Ｔａ ・ ａ＋ｃ＝−Ｋａ ・（１＋ｆ ）Ｖｎ＋Ｋ
ａ ・ｎｒ・ ｂ −Ｋ（（Ｊ） −（１）Ｊ’６＝
ζφ・Ｉａ−ｃｒａＡａＱｒ−ｆｌＫ（θ）＋Ｄ（Ｊ−
Ｔｄ ・（２）Ｔｃ４ａ ＋Ｉａ ＝Ｉｒｅｆ
−（３）ＴｒｒＶｎ ＋Ｖ
Ｒ：ＶＲｒｅｆ −（４）
ここで、σ：張力 ｖＲ：ロール速度θニルー
パー角度 Ｉａニル−パー電流ｆ：先進率 Ｋａ、
Ｔｃ：影響係数Ａ：材料断面積 Ｑｒニル−パーアーム長 Ｋ（θ）：角度係数 Ｊニル−パー系慣性モーメン１− Ｄニル−パー系ダンピング要素 Ｔｄニル−パー自重及び材料重量分１−ルクζφニルー
パーモータ１ヘルク係数 Ｔｃニル−パーモータ実流時定数 Ｔｎ：主機速度時定数 サフィックスｒｅｆ ：指令 上記物理式に従って非干渉後の物理モデルを物理式で表
わすと次式で表わされる。
ａ ・ｎｒ・ ｂ −Ｋ（（Ｊ） −（１）Ｊ’６＝
ζφ・Ｉａ−ｃｒａＡａＱｒ−ｆｌＫ（θ）＋Ｄ（Ｊ−
Ｔｄ ・（２）Ｔｃ４ａ ＋Ｉａ ＝Ｉｒｅｆ
−（３）ＴｒｒＶｎ ＋Ｖ
Ｒ：ＶＲｒｅｆ −（４）
ここで、σ：張力 ｖＲ：ロール速度θニルー
パー角度 Ｉａニル−パー電流ｆ：先進率 Ｋａ、
Ｔｃ：影響係数Ａ：材料断面積 Ｑｒニル−パーアーム長 Ｋ（θ）：角度係数 Ｊニル−パー系慣性モーメン１− Ｄニル−パー系ダンピング要素 Ｔｄニル−パー自重及び材料重量分１−ルクζφニルー
パーモータ１ヘルク係数 Ｔｃニル−パーモータ実流時定数 Ｔｎ：主機速度時定数 サフィックスｒｅｆ ：指令 上記物理式に従って非干渉後の物理モデルを物理式で表
わすと次式で表わされる。
角度制御系：
Ｊ゛６：ζφＩａ ＋Ｄ （＋−Ｔｄ −（
２）’ＴｃＩａ ＋Ｉａ ＝Ｉｒｅｆ
−（３）’張力制御系： Ｔσ・み＋σ＝−にσ（Ｉ−Ｉｆ）ＶＲ−・（１）′Ｔ
ｒ−ＶＲ＋Ｖｏ ”Ｖｎ ｒｅｆ −（４
）’」１記式を状態空間形に変換すると次式しこよって
表わされる。
２）’ＴｃＩａ ＋Ｉａ ＝Ｉｒｅｆ
−（３）’張力制御系： Ｔσ・み＋σ＝−にσ（Ｉ−Ｉｆ）ＶＲ−・（１）′Ｔ
ｒ−ＶＲ＋Ｖｏ ”Ｖｎ ｒｅｆ −（４
）’」１記式を状態空間形に変換すると次式しこよって
表わされる。
Ｚ １ ” Ａ ｓχ、＋Ｂ、・Ｉ ｒｅｆ
−（５）ア、２ｏ、え、 ・
・（６）Ｚ ２ ＝ Ａ ２ Ｚ ２ ” Ｂ ２Δ■
ｒｅｆ・（７）ｙ２”Ｃ２χ７
・・（８）ここで、χ、＝ ［ｋｌｏ、に１ｂ、に＋°
６）Ｔχ２”（ｋｚσｌ ｋ２σ〕Ｔ Ｃ，、＝Ｉ：。
−（５）ア、２ｏ、え、 ・
・（６）Ｚ ２ ＝ Ａ ２ Ｚ ２ ” Ｂ ２Δ■
ｒｅｆ・（７）ｙ２”Ｃ２χ７
・・（８）ここで、χ、＝ ［ｋｌｏ、に１ｂ、に＋°
６）Ｔχ２”（ｋｚσｌ ｋ２σ〕Ｔ Ｃ，、＝Ｉ：。
０、０〕
Ｃ２−叩し、０〕
ａ、＝１−／Ｔａ、ｂ、＝］、／Ｔｎ
ｋ、＝１−／ （Ｖｎ（Ｈｆ）（−にσ）ａ２ｂ２：１
上記式を基に各制御系を構成すると、モデル規範形制御
ブロックの制御出力は、１−記（５）、 （７）式によ
り得られた状態推定ｉｘ、、、ｘ２との実際の検出値よ
りフィルタ１，２を介して求められた状態量との偏差に
ケインＫｌ、に２をかけ算することにより求めることが
できる。ここで、Ｋｌ、に２は最適制御ブロック２２１
の状態フィードバンクゲインと同一・にする。これは、
最適制御フロック２２］とモデル規範形制御フロック２
１１−どの干渉を避けるため、最適制御ブロック２２１
の状態フィードバック値をモデルの推定値を用いておこ
ない、かつ最適制御ブロック２２１の所定の性能を満足
するために、見かけ」二最適制御ブロック２２］の制御
出力と実際の状態フィードバックとを一致させるためで
ある。これは次の式により明らかである。
上記式を基に各制御系を構成すると、モデル規範形制御
ブロックの制御出力は、１−記（５）、 （７）式によ
り得られた状態推定ｉｘ、、、ｘ２との実際の検出値よ
りフィルタ１，２を介して求められた状態量との偏差に
ケインＫｌ、に２をかけ算することにより求めることが
できる。ここで、Ｋｌ、に２は最適制御ブロック２２１
の状態フィードバンクゲインと同一・にする。これは、
最適制御フロック２２］とモデル規範形制御フロック２
１１−どの干渉を避けるため、最適制御ブロック２２１
の状態フィードバック値をモデルの推定値を用いておこ
ない、かつ最適制御ブロック２２１の所定の性能を満足
するために、見かけ」二最適制御ブロック２２］の制御
出力と実際の状態フィードバックとを一致させるためで
ある。これは次の式により明らかである。
最適制御ブロック２２１の出力＝ＫＸ＋に＋ （’／ｒ
ｅｆ＋Ｙ）モデル規範形制御ブロック２１１の出力＝Ｋ
（Ｘ−Ｘ）」−記２式により各制御ブロックの出力＝
：ＫＸ＋に＋（Ｙｒｅｆ−Ｙ）となり、最適制御ブロッ
ク２２１の見かけ」二の出力が実際の状態量フィードバ
ックと同一となる。
ｅｆ＋Ｙ）モデル規範形制御ブロック２１１の出力＝Ｋ
（Ｘ−Ｘ）」−記２式により各制御ブロックの出力＝
：ＫＸ＋に＋（Ｙｒｅｆ−Ｙ）となり、最適制御ブロッ
ク２２１の見かけ」二の出力が実際の状態量フィードバ
ックと同一となる。
次に非干渉制御ブロック２１３を構成する場合は、モデ
ルのズレを考慮したフィードフォワード制御とするため
、実際の状態量とモデルによる推定値を用いて構成する
。さらに、ルーパ制御の場合は、Ｔ、ｃ、 ’Ｉ’ｒが
制御系に比へて十分短いため、制御系の動特性は次の式
によって表わされる。
ルのズレを考慮したフィードフォワード制御とするため
、実際の状態量とモデルによる推定値を用いて構成する
。さらに、ルーパ制御の場合は、Ｔ、ｃ、 ’Ｉ’ｒが
制御系に比へて十分短いため、制御系の動特性は次の式
によって表わされる。
Ｇｃ、（Ｚ ）＝（Ｑ ｒ−Ｋ （０）／ （ＶＲｃ＋
汀）） ＜ａ ｂ ）＋（１＋ ｃｔ ）＋ ｂ ）Ｇ
ｃ２（ｚ）＝（Ｑｒ−Ｋ（０）／Ｓφ）（Ｂ σ＋（１
−β）σ）ここで、０．σはモデルによる推定値 す、σは実際の検出値 ｏくα、β〈１ 次に、最適制御ブロック２２１は前記（５）、 （６）
式より積分型の最適レギュレータ構成とする。
汀）） ＜ａ ｂ ）＋（１＋ ｃｔ ）＋ ｂ ）Ｇ
ｃ２（ｚ）＝（Ｑｒ−Ｋ（０）／Ｓφ）（Ｂ σ＋（１
−β）σ）ここで、０．σはモデルによる推定値 す、σは実際の検出値 ｏくα、β〈１ 次に、最適制御ブロック２２１は前記（５）、 （６）
式より積分型の最適レギュレータ構成とする。
断状態量’ｌ、＝ ０− Ｏｒｅｆを導入し、Ｘ１＝（
ｋ、０．−。
ｋ、０．−。
ｋ１０□＋ ｋ３０ｘｒ Ｚｌ）” とおくと、Ｘｌは
次式によって表わされる。
次式によって表わされる。
数
Ｊ １”ｆ ｏ （Ｘｓ ＱＩ ＸＩ” Ｉ ｒｅｆ
Ｒ４Ｉ ｒｅｆ）ｄｔを最小にする定常解をリカソ
チ方程式により求められる。
Ｒ４Ｉ ｒｅｆ）ｄｔを最小にする定常解をリカソ
チ方程式により求められる。
また最適制御ブロック２２２は（７）、 （８）式より
積分形最適レギュレーターの構成とする。この場合、断
状態量Ｚ、＝ａ−ａｒｅｆを導入し、Ｘ２＝（ｋ２ａ
。
積分形最適レギュレーターの構成とする。この場合、断
状態量Ｚ、＝ａ−ａｒｅｆを導入し、Ｘ２＝（ｋ２ａ
。
ｋ２σ、Ｚ２）Ｔトオくと、Ｘ２は次式によって表わさ
れる。
れる。
１パ［合： ：］ Ｘ−＋［Ｂ、ビ′°１゛口１“′°
１ｍｌ・３・む°１゛１パ°゛°１ ″′３″Ｃ″・”・”［８： ：１・８パ［ｇ・１上記
式から、最適フィードバックゲインは評価関数 Ｊｚ”ｆａ （ＸｚＱ、Ｘ２＋Ｖｒｅｆ Ｒ２Ｖｒｅｆ
）ｄｔを最小にする定常解をりカッチ方程式がら求めて
決定される。
１ｍｌ・３・む°１゛１パ°゛°１ ″′３″Ｃ″・”・”［８： ：１・８パ［ｇ・１上記
式から、最適フィードバックゲインは評価関数 Ｊｚ”ｆａ （ＸｚＱ、Ｘ２＋Ｖｒｅｆ Ｒ２Ｖｒｅｆ
）ｄｔを最小にする定常解をりカッチ方程式がら求めて
決定される。
本実施例においては、電流指令Ｉ ｒｅｆが変化すると
トルクが変化し、速度θが変化する。そして角速度Ｏを
積分することによってルーパー角度。
トルクが変化し、速度θが変化する。そして角速度Ｏを
積分することによってルーパー角度。
が変化する。そしてこのルーパー角度θが状態量として
フィードバックされ、このルーパー角度θをモデルに合
わすために制御が実行される。また主材モータの速度Ｖ
ｒｅｆが変化すると主材モータの速度が変化し、この
速度に応して張力が変化する。この張力の変化もモデル
に合させて制御される。
フィードバックされ、このルーパー角度θをモデルに合
わすために制御が実行される。また主材モータの速度Ｖ
ｒｅｆが変化すると主材モータの速度が変化し、この
速度に応して張力が変化する。この張力の変化もモデル
に合させて制御される。
以上説明したように、本発明によれば、制御対象の実際
の状態量を推定モデル状態量に合わせて制御することが
できるため、干渉要素に非線形要素を含む場合でも制御
出力のゲインを高くすることができ、応答性の向上に寄
与することができる。
の状態量を推定モデル状態量に合わせて制御することが
できるため、干渉要素に非線形要素を含む場合でも制御
出力のゲインを高くすることができ、応答性の向上に寄
与することができる。
さらに制御系に応答遅れがあっても非干渉制御を確実に
実行することができる。さらに最適制御出力の最適ゲイ
ンとモデル規範形制御出力の最適ゲインとを等価なゲイ
ンとすることによって制御対象の実際の状態量と推定モ
デル状態量との誤差を抑制することができる。また制御
対象を実際の状態量に検出遅れ要素を加算するとともに
推定モデル状態量に補償要素を加算しているため、制御
対象の実際の状態量を検出する手段の応答遅れおよび検
出精度を考慮することなく、最適制御出力のゲインを高
くすることができ、応答性の向上に寄与することができ
る。
実行することができる。さらに最適制御出力の最適ゲイ
ンとモデル規範形制御出力の最適ゲインとを等価なゲイ
ンとすることによって制御対象の実際の状態量と推定モ
デル状態量との誤差を抑制することができる。また制御
対象を実際の状態量に検出遅れ要素を加算するとともに
推定モデル状態量に補償要素を加算しているため、制御
対象の実際の状態量を検出する手段の応答遅れおよび検
出精度を考慮することなく、最適制御出力のゲインを高
くすることができ、応答性の向上に寄与することができ
る。
第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、第２図は
第１制御系の具体的構成図、第３図はルーパー制御系の
構成図である。 １０１．１０２・・・制御対象、１０５，１０６・・演
算器、１０７，１０８，１０９．・１１０・・加算器、
１１１，１１２・・・制御対象モデル、１２１゜１２２
・・・メインコントローラ、Ｘ、、Ｘ２・・・状態量、
Ｘ工、Ｘ２・・・推定モデル状態量、Ｍｌ、 Ｍ２・・
・モデル規範形制御ゲイン。
第１制御系の具体的構成図、第３図はルーパー制御系の
構成図である。 １０１．１０２・・・制御対象、１０５，１０６・・演
算器、１０７，１０８，１０９．・１１０・・加算器、
１１１，１１２・・・制御対象モデル、１２１゜１２２
・・・メインコントローラ、Ｘ、、Ｘ２・・・状態量、
Ｘ工、Ｘ２・・・推定モデル状態量、Ｍｌ、 Ｍ２・・
・モデル規範形制御ゲイン。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、複数の制御対象が相互に干渉する干渉要素を有し、
各制御対象を複数の制御系により制御するものにおいて
、各制御系は、制御指令と制御対象の実際の状態量との
偏差に応じた制御出力を生成し、制御対象を特定のパラ
メータに従ってモデル化した制御対象モデルから前記制
御出力に応じた推定モデル状態量を算出し、この推定モ
デル状態量と制御対象の実際の状態量との偏差からモデ
ル規範形制御出力を生成し、前記推定モデル状態量と制
御対象の実際の状態量に基づいて他方の制御系に対する
非干渉制御出力を生成し、前記制御出力とモデル規範形
制御出力および他方の制御系からの非干渉制御出力によ
り操作量を求め、この操作量により制御対象を制御する
ことを特徴とする非干渉制御方法。 ２、複数の制御対象が相互に干渉する干渉要素を有し、
各制御対象を複数の制御系により制御するものにおいて
、各制御系は、制御指令と制御対象の実際の状態量との
偏差に応じた制御出力を生成し、制御対象を特定のパラ
メータに従ってモデル化した制御対象モデルの推定モデ
ル状態量と前記制御出力との偏差から最適制御出力を生
成し、この最適制御出力に応じた推定モデル状態量を制
御対象モデルから算出し、この推定モデル状態量と制御
対象の実際の状態量との偏差からモデル規範形制御出力
を生制し、前記推定モデル状態量と制御対象の実際の状
態量に基づいて他方の制御系に対する非干渉制御出力を
生成し、前記最適制御出力とモデル規範形制御出力およ
び他方の制御系からの非干渉制御出力により操作量を求
め、この操作量により制御対象を制御することを特徴と
する非干渉制御方法。３、制御出力と推定モデル状態量
に最適ゲインを掛けて得られた状態量との偏差から最適
制御出力を生成し、推定モデル状態量と制御対象の実際
の状態量との偏差に前記最適ゲインと等価な最適ゲイン
を掛けてモデル規範形制御出力を生成することを特徴と
する請求項２記載の非干渉制御方法。 ４、制御対象の実際の状態量に、制御対象の実際の状態
量を検出する手段の検出遅れ要素を加算し、推定モデル
状態量に、前記検出遅れ要素による操作量の遅れを補償
するための補償要素を加算し、検出遅れ要素の加算され
た制御対象の状態量と補償要素の加算された推定モデル
状態量との偏差に最適ゲインを掛けてモデル規範形制御
出力を生成することを特徴とする請求項２または３記載
の非干渉制御方法。 ５、複数の制御対象が相互に干渉する干渉要素を有し、
各制御対象を複数の制御系により制御するものにおいて
、制御指令と制御対象の実際の状態量との偏差に応じた
制御出力を生成する制御出力生成手段と、制御対象を特
定のパラメータに従ってモデル化した制御対象モデルか
ら前記制御出力に応じた推定モデル状態量を算出する推
定モデル状態量算出手段と、この算出手段の算出による
推定モデル状態量と制御対象の実際の状態量との偏差か
らモデル規範形制御出力を生成するモデル規範形制御出
力生成手段と、前記推定モデル状態量と制御対象の実際
の状態量に基づいて他方の制御系に対する非干渉制御出
力を生成する非干渉制御出力生成手段と、前記制御出力
とモデル規範形制御出力および他方の制御系からの非干
渉制御出力により操作量を求め、この操作量により制御
対象を制御する制御手段とを各制御系が有することを特
徴とする非干渉制御装置。 ６、複数の制御対象が相互に干渉する干渉要素を有し、
各制御対象を複数の制御系により制御するものにおいて
、制御指令と制御対象の実際の状態量との偏差に応じた
制御出力を生成する制御出力生成手段と、制御対象を特
定のパラメータに従ってモデル化した制御対象モデルの
推定モデル状態量と前記制御出力との偏差から最適制御
出力を生成する最適制御出力生成手段と、この制御出力
生成手段の出力に応じた推定モデル状態量を制御対手モ
デルから算出する推定モデル状態量算出手段と、この算
出手段の算出による推定モデル状態量と制御対象の実際
の状態量との偏差からモデル規範形制御出力を生成する
モデル規範形制御出力生成手段と、前記推定モデル状態
量と制御対象の実際の状態量に基づいて他方の制御系に
対する非干渉制御出力を生成する非干渉制御出力生成手
段と、前記最適制御出力とモデル規範形制御出力および
他方の制御系からの非干渉制御出力により操作量を求め
、この操作量により制御対象を制御する制御手段とを各
制御系が有することを特徴とする非干渉制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23717288A JPH0690643B2 (ja) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | 非干渉制御方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23717288A JPH0690643B2 (ja) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | 非干渉制御方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0283702A true JPH0283702A (ja) | 1990-03-23 |
| JPH0690643B2 JPH0690643B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=17011445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23717288A Expired - Lifetime JPH0690643B2 (ja) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | 非干渉制御方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0690643B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018519590A (ja) * | 2015-07-01 | 2018-07-19 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトＳｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ | 生産モジュールのための制御装置、制御装置を有する生産モジュールならびに制御装置を操作するための方法 |
| WO2019117307A1 (ja) * | 2017-12-15 | 2019-06-20 | オムロン株式会社 | 制御装置 |
| US10656628B2 (en) | 2015-05-12 | 2020-05-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Control device for a production module and a method for operating the control device |
-
1988
- 1988-09-21 JP JP23717288A patent/JPH0690643B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10656628B2 (en) | 2015-05-12 | 2020-05-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Control device for a production module and a method for operating the control device |
| JP2018519590A (ja) * | 2015-07-01 | 2018-07-19 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトＳｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ | 生産モジュールのための制御装置、制御装置を有する生産モジュールならびに制御装置を操作するための方法 |
| US10671035B2 (en) | 2015-07-01 | 2020-06-02 | Siemens Aktiengesellshaft | Control device for a production module, production module having a control device, and method for operating the control device |
| WO2019117307A1 (ja) * | 2017-12-15 | 2019-06-20 | オムロン株式会社 | 制御装置 |
| JP2019109890A (ja) * | 2017-12-15 | 2019-07-04 | オムロン株式会社 | 制御装置 |
| US11199822B2 (en) | 2017-12-15 | 2021-12-14 | Omron Corporation | Control device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0690643B2 (ja) | 1994-11-14 |
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