JPH0378806A - 多機能形制御装置 - Google Patents
多機能形制御装置Info
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- JPH0378806A JPH0378806A JP21685689A JP21685689A JPH0378806A JP H0378806 A JPH0378806 A JP H0378806A JP 21685689 A JP21685689 A JP 21685689A JP 21685689 A JP21685689 A JP 21685689A JP H0378806 A JPH0378806 A JP H0378806A
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- G—PHYSICS
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- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
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- G—PHYSICS
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
- G05B2219/42037—Adaptive pi
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- G—PHYSICS
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
- G05B2219/42103—Switch from pi, if large error to disturbance mode control if small error
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- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position Or Direction (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〕
本発明は安定化フィードバック制御装置に係り、特にロ
バストでなおかつ高速応答を達成できる多機卵形制御装
置に関するものである。
バストでなおかつ高速応答を達成できる多機卵形制御装
置に関するものである。
本発明にかかる多機卵形制御装置につき、本出願人は先
に平成１年３月２７日の特許出願「可変構造ＰＩ制御装
置」を提案しているところである。
に平成１年３月２７日の特許出願「可変構造ＰＩ制御装
置」を提案しているところである。
その先の提案による一例を第３図に示す。
第３図は本出願人による先の提案の一例を示すもので、
ｌは可変構造ＰＩ制御装置である。
ｌは可変構造ＰＩ制御装置である。
すなわち、比例ゲインＫｐおよび積分ゲインＫｘを、制
御対象に指示値として入力される設定人力Ｒと制御対象
２の状態量との偏差ｅと、その時間当たりの変化との関
係からなる位相面、この位相面における偏差の時間当た
りの変化とスライディングモードの切替線との差に応じ
て変化さすようにしたものである。
御対象に指示値として入力される設定人力Ｒと制御対象
２の状態量との偏差ｅと、その時間当たりの変化との関
係からなる位相面、この位相面における偏差の時間当た
りの変化とスライディングモードの切替線との差に応じ
て変化さすようにしたものである。
さらに、本出願人は平成１年６月ｎ日の特許出願「多機
蛇形制御装置」を別に提案している。その先の別の提案
による一例を第４図に示す。
蛇形制御装置」を別に提案している。その先の別の提案
による一例を第４図に示す。
第４図は本出願人による先の別の提案の一例を示すもの
で、３は指令入力部、４はフィードフォワード補償部、
５は等価外乱補償部である。
で、３は指令入力部、４はフィードフォワード補償部、
５は等価外乱補償部である。
すなわち、特に可変構造ＰＩ制御装置１．フィードフォ
ワード補償部４および等価外乱補償部５を組み合わせ用
いてなり、制御系に対してロバストでかつ、高速応答を
可能とした装置を実現したものである。
ワード補償部４および等価外乱補償部５を組み合わせ用
いてなり、制御系に対してロバストでかつ、高速応答を
可能とした装置を実現したものである。
かかる第４図についての詳細説明を省略し、その各部分
についてのみ記述すればつぎの如くである・ ■ 指令入力部３ 実用上の制御系においては、サイリスタレオナード、イ
ンバータ等で構成されるパワーアクチュエータが有限な
ために、過大な設定人力Ｒが入ると飽和現象があり、図
示の如き可変構造ＰＩ制御装置１のように高精度な運転
をするため設けた積分器が存在すると、飽和している間
は偏差ｅを積分していくために偏差が修正される過程で
オーバシーートが発生して制御上好ましくない。また、
あまり急激な入力が入ると、次ブロックのフィードフォ
ワード補償部４の高速追従の機能が充分発揮できなくな
る。
についてのみ記述すればつぎの如くである・ ■ 指令入力部３ 実用上の制御系においては、サイリスタレオナード、イ
ンバータ等で構成されるパワーアクチュエータが有限な
ために、過大な設定人力Ｒが入ると飽和現象があり、図
示の如き可変構造ＰＩ制御装置１のように高精度な運転
をするため設けた積分器が存在すると、飽和している間
は偏差ｅを積分していくために偏差が修正される過程で
オーバシーートが発生して制御上好ましくない。また、
あまり急激な入力が入ると、次ブロックのフィードフォ
ワード補償部４の高速追従の機能が充分発揮できなくな
る。
結局、ステ、プ状の設定人力Ｒに対し加減速時間の’ｒ
Ｕａ ’ｒＤを調整して最終指令の指令出力ｒとするの
が一般である。
Ｕａ ’ｒＤを調整して最終指令の指令出力ｒとするの
が一般である。
■ フィードフォワード補償部４
指令出力ｒと出力の状態量７間の伝達函数において、制
御対象（Ｇ）の通函数の形（１／ ＧＫ７ ）にすると
、（（Ｙ／ｒ）＝１） となる。したがってこのとき
偏差は（ｅ＝０）になり、出力は常に入力に追従して動
作し、その間の偏差は常に零に保たれる。しかし、制御
対象の慣性Ｊや粘性係数りが変動すると、制御上不安定
になることがある。
御対象（Ｇ）の通函数の形（１／ ＧＫ７ ）にすると
、（（Ｙ／ｒ）＝１） となる。したがってこのとき
偏差は（ｅ＝０）になり、出力は常に入力に追従して動
作し、その間の偏差は常に零に保たれる。しかし、制御
対象の慣性Ｊや粘性係数りが変動すると、制御上不安定
になることがある。
■ 等価外乱補償部５
＊
指令Ｔ （速度制御の場合はトルク指令）とＹ（同じく
回転出力または回転数）の情報を活用して等価外乱を算
出し、これを指令Ｔに加算することにより構成される。
回転出力または回転数）の情報を活用して等価外乱を算
出し、これを指令Ｔに加算することにより構成される。
そして、後述する如く式（１） 、 （２）に基づき式
（３）が得られる。
（３）が得られる。
＊
Ｔ （Ｓ）ＫＴ−Ｔｔ、（８） ＝（Ｊ８＋Ｄ）−（Ｓ
）・・・・・・（１）ＴＬ（Ｓ）：負荷外乱 ω（Ｓ）二回転速度 ここで、パラメータ変動を考慮してつぎのようにおく。
）・・・・・・（１）ＴＬ（Ｓ）：負荷外乱 ω（Ｓ）二回転速度 ここで、パラメータ変動を考慮してつぎのようにおく。
ただし、４印はノミナル値、Δは変動分を示す。
Ｔｚ（８）＝Ｔ＊（８）・Ｋ、−（ＪＳ＋Ｄ）・−Ｃ８
） ・・・・・・（３）となる。
） ・・・・・・（３）となる。
よって式（３）の物理的内容は、等価外乱Ｔｇ（８）は
負荷外乱ＴＬ（８）や各定数のノミナル値からの変動分
等を全て含めて詔り、それらを−括して等価外乱・と考
えることにより、式（３）の右辺の如く、°各定数のノ
ミナル値のみで記述できることを示している。
負荷外乱ＴＬ（８）や各定数のノミナル値からの変動分
等を全て含めて詔り、それらを−括して等価外乱・と考
えることにより、式（３）の右辺の如く、°各定数のノ
ミナル値のみで記述できることを示している。
このＴｍ（Ｓ）をノイズ除去のためのローパスフィルタ
＊ を通してＴ （Ｓ）に加算することにより、等価外乱補
償がなされる。
＊ を通してＴ （Ｓ）に加算することにより、等価外乱補
償がなされる。
前述した如き可変構造ＰＩ制御装置においては、偏差ｅ
が大きくなると、スライディングモード位相面は比例ゲ
インに、の極性を切替ることにより制御され、切替線に
そって原点に収束させるように制御する。このときスラ
イディングモードの欠点であるチャタリング現象が起こ
る。
が大きくなると、スライディングモード位相面は比例ゲ
インに、の極性を切替ることにより制御され、切替線に
そって原点に収束させるように制御する。このときスラ
イディングモードの欠点であるチャタリング現象が起こ
る。
このチャタリング現象は可変構造ＰＩ制御の原理からも
発生することは明らかであり、その起因である可変構造
ＰＩ制御装置の正逆を繰り返す出力が発生したとき、可
変構造ＰＩ制御装置の後段に設けられた等価外乱補償部
に入力として伝達されるため、等価外乱補償部薔とおい
ては、この前段出力の影響を直接的に受は入れ過大な振
動入力となって干渉を与え、それが故、安定化が遅くな
ったり、持続振動を起こしてしまうこともある。
発生することは明らかであり、その起因である可変構造
ＰＩ制御装置の正逆を繰り返す出力が発生したとき、可
変構造ＰＩ制御装置の後段に設けられた等価外乱補償部
に入力として伝達されるため、等価外乱補償部薔とおい
ては、この前段出力の影響を直接的に受は入れ過大な振
動入力となって干渉を与え、それが故、安定化が遅くな
ったり、持続振動を起こしてしまうこともある。
つまり、比例ゲインＫｐの極性の切替詔よび切替線から
の偏差により比例ゲインの大きさを可変としているので
、偏差ｅが大きくて切替線を横切るときは、その出力も
大きく、また極性は瞬時にして切替るため、後段の等価
外乱補償部はこれを補償すべく極性の切替った振動する
補償出力を発生する。この出力がさらに可変構造ＰＩ制
御装置出力に加算補償され、よって相互干渉を起こし、
しいては固定ＰＩ制御装置に比べて応答の遅れが生じる
こともあった。
の偏差により比例ゲインの大きさを可変としているので
、偏差ｅが大きくて切替線を横切るときは、その出力も
大きく、また極性は瞬時にして切替るため、後段の等価
外乱補償部はこれを補償すべく極性の切替った振動する
補償出力を発生する。この出力がさらに可変構造ＰＩ制
御装置出力に加算補償され、よって相互干渉を起こし、
しいては固定ＰＩ制御装置に比べて応答の遅れが生じる
こともあった。
本発明は上述したような不具合を除去するためなされた
ものであり、以下に本発明を詳細説明する。
ものであり、以下に本発明を詳細説明する。
しかして、本発明は前述した相互干渉を解消する手段と
して、特に等価外乱補償部出力側に配した関数信号発生
部を備えてなり、可変構造ＰＩ制御と等価外乱補償との
相互干渉を防止しまたは抑制するため、偏差ｅの値によ
って等価外乱補償出力を可変としてフィードバックする
手段を講することにより、両制御機能の特長を損うこと
なく奏し得るものである。
して、特に等価外乱補償部出力側に配した関数信号発生
部を備えてなり、可変構造ＰＩ制御と等価外乱補償との
相互干渉を防止しまたは抑制するため、偏差ｅの値によ
って等価外乱補償出力を可変としてフィードバックする
手段を講することにより、両制御機能の特長を損うこと
なく奏し得るものである。
かかる解決手段により、可変構造ＰＩ制御部入力である
偏差ｅを検出し、この検出量により等価外乱補償出力を
制御する。
偏差ｅを検出し、この検出量により等価外乱補償出力を
制御する。
すなわち、偏差ｅが大きいときは等価外乱補償を中止し
、可変構造ＰＩ制御のみでオーバーシー−トなしで整定
を行い、偏差ｅがある量以下になれば等価外乱補償を復
帰させる。あるいは偏差已に逆比例させるようにするこ
とでもよい。
、可変構造ＰＩ制御のみでオーバーシー−トなしで整定
を行い、偏差ｅがある量以下になれば等価外乱補償を復
帰させる。あるいは偏差已に逆比例させるようにするこ
とでもよい。
ここで、偏差ｅにより等価外乱補償量を可変とする比例
係数Ｋを関数化しておくことにより、かくの如き簡単な
（Ｋ−ｅ）の関係式を導入するだけで１等価外乱補償量
の制御を行うよう作用させれば、実用上何ら支障なく相
互干渉を抑制することができる。
係数Ｋを関数化しておくことにより、かくの如き簡単な
（Ｋ−ｅ）の関係式を導入するだけで１等価外乱補償量
の制御を行うよう作用させれば、実用上何ら支障なく相
互干渉を抑制することができる。
第１図および第２図は本発明の一実施例の要部構成およ
びその関数信号発生回路の関数出力特性を示すもので、
６は関数信号発生回路である。図中、第４図と同符号の
ものは同じ機能を有する部分を示す。
びその関数信号発生回路の関数出力特性を示すもので、
６は関数信号発生回路である。図中、第４図と同符号の
ものは同じ機能を有する部分を示す。
すなわち、第１図においては、特に偏差己および等価外
乱補償部５出力の二人力信号を得て、加算器に信号発生
する関数信号発生回路６が設けられてなる。
乱補償部５出力の二人力信号を得て、加算器に信号発生
する関数信号発生回路６が設けられてなる。
ここで、第１図に示した系統において上記関数信号発生
回路６の付設を除けば、第４図に示した構成と同じであ
り、その詳細説明は省略する。つぎに、かかる関数信号
発生回路６の機能を第２図を参照して説明する。
回路６の付設を除けば、第４図に示した構成と同じであ
り、その詳細説明は省略する。つぎに、かかる関数信号
発生回路６の機能を第２図を参照して説明する。
関数信号発生回路６は可変構造ＰＩ制御装置ｌの入力で
ある偏差ｅの値により出力を可変とするものであり、さ
らに等価外乱補償部５の出力を、保有の関数信号発生信
号と乗算のうえ信号送出するものである。その関数発生
機能は第２図の如くである。
ある偏差ｅの値により出力を可変とするものであり、さ
らに等価外乱補償部５の出力を、保有の関数信号発生信
号と乗算のうえ信号送出するものである。その関数発生
機能は第２図の如くである。
すなわち第２図（ａ）においては、偏差ｅがリミ。
ト値αに対し、（０＜ｅ＜α）のとき係数出力Ｋｃは（
Ｋｃ＝１）、（α＜ｅ＜β）のときは図示の如く偏差ｅ
の大きさに比例して係数出力Ｋｃは比例して減衰し、零
に至る一例を示している。
Ｋｃ＝１）、（α＜ｅ＜β）のときは図示の如く偏差ｅ
の大きさに比例して係数出力Ｋｃは比例して減衰し、零
に至る一例を示している。
さらに第２図（ｂ）においては、（ｏ＜ｅ＜α）のとき
係数出力Ｋｃは（Ｋｃ＝１ ）、（８＞ α）のとき係
数出力Ｋｃは偏差ｅに逆比例で減衰する他の例を示して
いる。
係数出力Ｋｃは（Ｋｃ＝１ ）、（８＞ α）のとき係
数出力Ｋｃは偏差ｅに逆比例で減衰する他の例を示して
いる。
よって、このような関数発生部分の係数出力Ｋｃをもつ
関数信号発生回路６は、その係数出力Ｋを等価外乱補償
部５に乗算のうえ信号送出することにより、可変構造Ｐ
Ｉ制御装置１と等価外乱補償部５の相互干渉を防止し、
制御の安定化に効用し得るものである。
関数信号発生回路６は、その係数出力Ｋを等価外乱補償
部５に乗算のうえ信号送出することにより、可変構造Ｐ
Ｉ制御装置１と等価外乱補償部５の相互干渉を防止し、
制御の安定化に効用し得るものである。
ここで、指令入力部３やフィードフォワード補償部４に
より、設定入力孔の急激な変動に追従させることができ
るため、可変構造ＰＩ制御装置ｌの入力である偏差ｅは
小になるが、過大な設定人力Ｂ、慣性Ｊ、粘性係数りの
変動がある場合に偏差が大となり、かようなフィードバ
ック手段を講じられることによって、制御系の安定化を
早めることができる。
より、設定入力孔の急激な変動に追従させることができ
るため、可変構造ＰＩ制御装置ｌの入力である偏差ｅは
小になるが、過大な設定人力Ｂ、慣性Ｊ、粘性係数りの
変動がある場合に偏差が大となり、かようなフィードバ
ック手段を講じられることによって、制御系の安定化を
早めることができる。
以上説明したように本発明によれば、特に偏差量により
等価外乱補償量を可変とする機能を有することにより、
可変構造ＰＩ制御と等価外乱補償制御の相互干渉を解消
し、両制御方式の特長を損うことなく安定化が計れる実
用上有用な装置を提供できる。
等価外乱補償量を可変とする機能を有することにより、
可変構造ＰＩ制御と等価外乱補償制御の相互干渉を解消
し、両制御方式の特長を損うことなく安定化が計れる実
用上有用な装置を提供できる。
さらに、係数Ｋにて偏差ｅとの関係をとる方式により、
調整が極めて簡単であることは言うまでもない。
調整が極めて簡単であることは言うまでもない。
さらにまた、可変構造ＰＩ制御装置９等価外乱補償部に
、指令入力部、フィードフォワード補償部を有し、偏差
ｅを極力小さいところで制御しながら、過大入力の慣性
、粘性係数の変動時屹関数信号発生機能が有効に作用し
、安定動作領域が拡大し得るのは明らかである。
、指令入力部、フィードフォワード補償部を有し、偏差
ｅを極力小さいところで制御しながら、過大入力の慣性
、粘性係数の変動時屹関数信号発生機能が有効に作用し
、安定動作領域が拡大し得るのは明らかである。
第１図および第２図は本発明の一実施例の要部構成を示
すプロ、り系統図およびその関数信号発生回路の関数出
力特性図、第３図は本出願人による先の提案を説明する
ため示したプロ、り系統図、第４図は本出願人による先
の別の提案を説明するため示したブロック系統図である
。 １・・・・・・９質構造Ｉ） Ｉ制御装置、２・・・・
・・制御対象、３・・・・・・指令入力部、４・・・・
・・フィードフォワード補償部、５・・・・・・等価外
乱補償部、６・・・・・・関数信号発生回路、ｅ・・・
・・・偏差、Ｋｃ・・・・・・係数出力。
すプロ、り系統図およびその関数信号発生回路の関数出
力特性図、第３図は本出願人による先の提案を説明する
ため示したプロ、り系統図、第４図は本出願人による先
の別の提案を説明するため示したブロック系統図である
。 １・・・・・・９質構造Ｉ） Ｉ制御装置、２・・・・
・・制御対象、３・・・・・・指令入力部、４・・・・
・・フィードフォワード補償部、５・・・・・・等価外
乱補償部、６・・・・・・関数信号発生回路、ｅ・・・
・・・偏差、Ｋｃ・・・・・・係数出力。
Claims (1)
- １ 制御対象の指令入力および該制御対象の状態量との
偏差量とその時間当たりの変化との関係からなる位相面
、該位相面における該偏差量の時間歯たりの変化とスラ
イディングモードの切替線との差に応じて比例ゲイン（
Ｋｐ）および積分ゲイン（Ｋ＿Ｉ）を変化さす可変構造
ＰＩ制御部と、制御対象の入力量と状態量から該制御対
象の運転特性に影響を与える変動要素を含めた等価外乱
を算出し該等価外乱を制御対象の入力側に加算する等価
外乱補償部と、前記指令入力が制御対象の動特性と関係
のある状態量に応じて与えられるように構成した指令入
力部と、該指令入力を制御対象の数式モデルの逆函数の
形に構成した補償装置を通して該補償装置の出力に印加
するフィードフォワード補償部と、前記等価外乱補償部
の出力側に前記偏差量に応じて等価外乱補償部出力を関
数指令出力値として信号発生する関数信号発生部とを設
けるようにしたことを特徴とする多機能形制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1216856A JP2770461B2 (ja) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | 多機能形制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1216856A JP2770461B2 (ja) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | 多機能形制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0378806A true JPH0378806A (ja) | 1991-04-04 |
| JP2770461B2 JP2770461B2 (ja) | 1998-07-02 |
Family
ID=16694980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1216856A Expired - Lifetime JP2770461B2 (ja) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | 多機能形制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2770461B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992018920A1 (fr) * | 1991-04-16 | 1992-10-29 | Fanuc Ltd | Systeme de commande ip adaptatif |
| WO1992020019A1 (fr) * | 1991-04-24 | 1992-11-12 | Fanuc Ltd | Procede et dispositif de commande de repetition de prediction pour servomoteurs |
| JPH0635506A (ja) * | 1992-07-16 | 1994-02-10 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 可変構造制御方法 |
| US5444612A (en) * | 1991-04-16 | 1995-08-22 | Fanuc Ltd. | Adaptive PI control system |
| JPH11175163A (ja) * | 1997-12-12 | 1999-07-02 | Mitsubishi Electric Corp | 位置制御装置 |
| WO2000019288A1 (en) * | 1998-09-28 | 2000-04-06 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Position controller |
| CN104880944A (zh) * | 2015-06-10 | 2015-09-02 | 南京航空航天大学 | 一种新型变结构pi控制器 |
-
1989
- 1989-08-23 JP JP1216856A patent/JP2770461B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992018920A1 (fr) * | 1991-04-16 | 1992-10-29 | Fanuc Ltd | Systeme de commande ip adaptatif |
| US5444612A (en) * | 1991-04-16 | 1995-08-22 | Fanuc Ltd. | Adaptive PI control system |
| WO1992020019A1 (fr) * | 1991-04-24 | 1992-11-12 | Fanuc Ltd | Procede et dispositif de commande de repetition de prediction pour servomoteurs |
| US5371451A (en) * | 1991-04-24 | 1994-12-06 | Fanuc Ltd. | Predictive repetition control method for a servo motor and an apparatus therefor |
| JPH0635506A (ja) * | 1992-07-16 | 1994-02-10 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 可変構造制御方法 |
| JPH11175163A (ja) * | 1997-12-12 | 1999-07-02 | Mitsubishi Electric Corp | 位置制御装置 |
| WO2000019288A1 (en) * | 1998-09-28 | 2000-04-06 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Position controller |
| CN104880944A (zh) * | 2015-06-10 | 2015-09-02 | 南京航空航天大学 | 一种新型变结构pi控制器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2770461B2 (ja) | 1998-07-02 |
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