JPH0342703A - 適応制御装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はプロセス制御において、制御対象（プロセス）
の特性変動に応じて制御器の特性が適応的に変化して全
体系としての制御性能が一定に保たれることを目指す適
応制御の分野に属し、特に負荷変動等の外乱入力に対し
て適応推定機構が誤推定をしないよう対策のなされた適
応制御装置に関する。

（従来の技術） 第３図に典型的な従来技術を示す（例えば、１．０．　
Ｌ、ａｎｄａｕ　　ｒ適応制御システムの理論と実際」
オーム社〉。

第３図において、制御対象（以後プロセスと呼ぶ）が１
で示され、プロセスには操作量Ｕが入力されて、制御量
ｙが出力されるものとする。従来の適応制御系は機能の
点で２つのブロックに分けることかできる。２が可調節
制御器で、３が適応推定器である。可調節制御器フロッ
クには、例えばＨＲＡＣ３（Ｍｏｄｅｌ　Ｒｅｆｅｒｅ
ｎｃｅ　Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ｃｏｎｔｒ。

ｓｙｓｔｅｍ　＞であると参照モデルも含まれるものと
し、また適応極配置系であればオブザーバと状態フィー
ドバックがブロック２内の主機能とする。

可調節制御器はプロセスの動特性の次数に関係する個数
の可調節パラメータθ（ベクトル）を持っており、設定
値ｒと制御量ｙとを入力とし、操伴星Ｕをプロセスに与
えて仕様通りの制御性を発揮するものである。適応推定
器３はプロセスの入出力信号ｕ、ｙをその入力とし、内
部に持つメモリにより数ステップ前までの入力信号を蓄
え、Ｕｙの現在及び過去の値から可調節パラメータθの
推定値θを算出して可調節制御器に与えるものである。

適応推定器は可調節制御器とプロセスとからなる閉ルー
プ系を、プロセス内の特性変動に係わらず、一定の特性
となるよう可調節パラメータを逐次調節するものである
。

（発明が解決しようとする課題〉 上述のような従来技術の適応制御装置の構成において、
適応推定機能が正常に動作するのは、プロセスの入出力
信号ｕ、ｙが正しく適１７５　ＭＬ定器に入力される場
合である。

しかし、各種産業界の実プロセスにおいては、特に制御
量ｙの検出値については種々の外乱により汚された信号
を用いざるを得ないのが実情である。

適応推定器が正しく推定機能を発揮するために必要とす
る信号は、プロセスに入力される信号Ｕとその結果プロ
セスの動特性により変動するｙの純粋な因果関係の成立
する組合せ（ｕ、ｙ）の時系列であり、外乱により汚さ
れた信号ではもはやこの因果関係は成立しない。したか
つてこのような外乱の影響を受けた信号からては適応推
定器は誤推定をすることになり、制御系全体に悪影響を
及ぼし、制御性能の低下、ひいては安定性を崩すことに
なっていた。

たたし、ここで問題にしようとしているプロセス外乱は
、負荷変動のように比較的低周波で変動レベルの大きな
、しかも観測可能なものを意味している。センサーや入
出力変換の過程で重畳される高周波雑音は対象としない
。このような雑音外乱は、現在のフィルタリング技術で
除去できるものと考える。したかって以後ては、問題と
する外乱を負荷と呼び直すことにする。

本発明は上記従来技術の欠点を改善するためになされた
ものであり、プロセスの負荷変動に対して、適応制御系
が悪影響を受けず、制御性能の低下することのない適応
制御装置を提供することを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段〉 本発明ではプロセスに対し可調節制御器と適応推定器と
を備え、前記可調節制御器は複数のパラメータを有し制
御量と設定値とを入力して操作量を出力し、前記適応推
定器は操作量と制御量を入力して可調節制御器へ与える
可調節パラメータを出力する適応制御装置において、適
応速度調節器を設けてプロセスに与える負荷要求信号を
入力とし適応推定器に与える適応速度調節信号を演算す
るよう構成した。

（作　用） 新たに追加された適応速度調節器はプロセスに与えられ
た負荷を指標とする信号、あるいは可能ならば負荷指令
値を入力とし、適応推定器の有すうる適応速度を律する
パラメータにその具体値を与えるものである。

なお、適応推定器の演算方法には神々のものがあるが、
例えば適応ゲイントレース固定法は以下の通りである。

・・・・・・（１） ここで、 ｒ　（ｋ） −上−（ｒ　（ｋ−１） λ（ｋ） １”ｋ−１ｋ　　　　ｋｒｋ−１ １＋ζ”　　（ｋ）　　ｒ（ｋ−１）　　ζ（ｋ）〕 ・・・・・・（２） ・・・・・・（４） （１）〜（４）式によって、プロセスの線形表現η（ｋ
）−θＴ　（ｋ）ζ（ｋ）　　　　　　　・・・・・・
（５）なる関係のパラメータベクトルθ（ｋ）を推定す
るものである。ここでｋは離散時間を表わし、スカラー
η（ｋ）、ベクトルζ（ｋ）はプロセスの入出力信弓ｕ
＋　：Ｖからつくられるものである。

（１）式より明らかなように、「（ｋ）は適応ゲインマ
トリクスと称されるものであり、パラメータθを更新す
る変化速度に影響を与える。他の推定アルゴリズムを用
いる場合は適応ゲイアマ１〜リクスＩ’　（ｋ）に対し
て、スカラーパラメータαを用意してα・「（ｋ）なる
形で推定速度を調節ずれはよいが、本固定トレース法て
は、（４）式におけるβを調節すればよい。（４）式は
固定１へレース条ｆ！ｌ−がら導かれるもので β−ｔｒａｃｅ　ｒ　（ｋ）　　　　　　　　　＝−＝
　（６）なるβを任意パラメータ（β＞０＞として含ん
でいる。

βは大きく設定するほどパラメータ更新速度が速く、そ
れ自体としては望ましいものであるが、外乱に対する感
度も高まり、誤推定しゃすくなる傾向かある。通常、β
は推定速度の向上と外乱に対する低感度化のトレードオ
フの関係で十分なオフライン実験を経たうえ、設定され
るものである。

本発明ではこの適応速度パラメータβを負荷信号の動き
により変更しようとするもので、負荷の変動中はβを小
さくすることにより誤推定をさせない低感度化を行ない
、負荷の定常状態では適応推定の高速化を行なおうとす
るものである。

（実施例） 以下図面を参照して実施例を説明する。

第１図は本発明による適応制御装置の一実施例の構成図
である。

第１図において、第３図と同一部分については同一符号
を付して説明を省略する。

本実施例において第３図との差異は適応速度調節器４を
設けた点であり、この入力としてはプロセスに与えられ
た負荷指令値を指標とする信号（スカラーパラメータα
〉を与えるとともに、適応推定器３に対しては適応速度
パラメータβを事えて負荷信号の動きにより変更しよう
とするものである。そして負荷指令値は制御対象に対し
ても入力される。

なお、適応速度調節器に入力する負荷信号は適応対象に
より種々のものか考えられるか、例えば発電プロセス等
では負荷要求信号が最も適しており、また電動機等では
トルク検出信号が適している。

ここで、適応速度調節器内の具体的演算方法としては、
次の演算例が考えられる。

β（ｋ）−Ａ−Ｂ・１ｄ　（ｋ）　−ｄ　（ｋ−１）・
・・・・・（７） ここで、ｄ　（ｋ）は負荷信号てあり、Ａ、Ｂは正の定
数とする。

なお、本発明では全て離散時間表現として記述している
か連続時間記述でも同様である。したがって、適応速度
調節器内では何らかの形で等価的微分演算を含むもので
あり、負荷信号の動揺を判定させようとするものである
。

第２図は適応速度調節器の論理機能フローチャートであ
る。即ち、負荷信号ｄ　（ｋ）の変動いかんにより、変
動があればβを小さくして負荷変動による誤推定を避け
、変動がなけれはβを復帰させるようにしたものである
。

一般に、実プロセスにおいては動特性が変化ずるものが
多く、このようなプロセスは特性の非線形性に依存する
ものである。現実問題として適応制御系を必要とする場
合は、経年あるいは経時変化としての特性変動のみなら
す、プロセスの非線形特性に起因する制御性能の低下を
防こうとする場合である。その意味からして本発明は負
荷レベルにおける特性変化を無視しようとするものでは
ない。したがって負荷信号が定常になれば適応速度調節
パラメータβを復帰させ、可調節パラメータを適応させ
ようとするものである。

即ち、適応速度調節器は負荷信号が動的成分を持つ場合
は誤推定を避けるため推定機能を軟化させる作用をさせ
るようにし、通常の場合はその分だけβを大きく設定す
ることができ、適応推定機能を向上させることを可能な
らしめるものである。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば適応速度調節器を
設けて負荷（外乱）変化中は適応推定器か誤推定をしな
いように適応動作を軟化させ、負荷変動のないときは適
応ゲインを上げるように構０ 成したので、負荷外乱による制御性能の低下をさせるこ
となく、しかも適応推定機能を向上させた適応制御装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による適応制御装置の一実施例の構成図
、第２図は適応速度調節器の処理内容を示すフローチャ
ート、第３図は従来装置を説明する図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. プロセスに対し可調節制御器と適応推定器とを備え、前
   記可調節制御器は複数のパラメータを有し制御量と設定
   値とを入力して操作量を出力し、前記適応推定器は操作
   量と制御量を入力して可調節制御器へ与える可調節パラ
   メータを出力する適応制御装置において、適応速度調節
   器を設けてプロセスに与える負荷要求信号を入力とし適
   応推定器に与える適応速度調節信号を演算することを特
   徴とする適応制御装置。