JPH05181502A - Ｐｉコントローラのリミット値制御方式 - Google Patents
Ｐｉコントローラのリミット値制御方式Info
- Publication number
- JPH05181502A JPH05181502A JP3360067A JP36006791A JPH05181502A JP H05181502 A JPH05181502 A JP H05181502A JP 3360067 A JP3360067 A JP 3360067A JP 36006791 A JP36006791 A JP 36006791A JP H05181502 A JPH05181502 A JP H05181502A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】自動制御系に利用されるＰＩ制御系のうち、目
標値と実際値との偏差を比例倍したものと、その偏差を
時間積分したものとを加算したものを出力する制御装置
に係わり、ＰＩコントローラの時間積分項の遅れを改善
することにある。 【構成】加算出力が制御装置のリミット値に到達したと
き、偏差の時間積分項に設けたリミット回路のリミット
値を自動的に変更し、更に時間積分項が積分動作を止め
る方式である。
標値と実際値との偏差を比例倍したものと、その偏差を
時間積分したものとを加算したものを出力する制御装置
に係わり、ＰＩコントローラの時間積分項の遅れを改善
することにある。 【構成】加算出力が制御装置のリミット値に到達したと
き、偏差の時間積分項に設けたリミット回路のリミット
値を自動的に変更し、更に時間積分項が積分動作を止め
る方式である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はある特定の目標に適合す
るよう自動制御装置を構成したとき、その制御装置の出
力を、目標と実際との偏差を比例倍したもの及びその偏
差を時間積分したものとで構成する制御方式に関するも
ので、特に制御の状態に合わせて時間積分項の可変制御
を行なうようにしたものである。
るよう自動制御装置を構成したとき、その制御装置の出
力を、目標と実際との偏差を比例倍したもの及びその偏
差を時間積分したものとで構成する制御方式に関するも
ので、特に制御の状態に合わせて時間積分項の可変制御
を行なうようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来方式のＰＩコントローラのブ
ロック図であり、１００は演算器、１０１ａは偏差の比
例倍を作成するゲイン設定器、１０２ａは偏差の時間積
分を作成する積分器、１０１ｂと１０２ｂはそれぞれの
リミット値を与える操作量計算器、１０３はこの２つの
操作量計算器からの出力を加算している加算器、１０４
は加算値に対するリミット値を与えている操作量計算器
であり、ＰＩコントローラの動作については一般的よく
知られているので、その説明は省略する。しかるに、従
来方式では単に加算値を作成するだけであり、ここで図
３を数式化すれば、数式１のようになる。ただし加算値
がリミット値に到達しない場合を示している。
ロック図であり、１００は演算器、１０１ａは偏差の比
例倍を作成するゲイン設定器、１０２ａは偏差の時間積
分を作成する積分器、１０１ｂと１０２ｂはそれぞれの
リミット値を与える操作量計算器、１０３はこの２つの
操作量計算器からの出力を加算している加算器、１０４
は加算値に対するリミット値を与えている操作量計算器
であり、ＰＩコントローラの動作については一般的よく
知られているので、その説明は省略する。しかるに、従
来方式では単に加算値を作成するだけであり、ここで図
３を数式化すれば、数式１のようになる。ただし加算値
がリミット値に到達しない場合を示している。
【０００３】
【数１】
【０００４】ここでＰＩout はＰＩコントローラの出力
であり、Ｋは比例項の定数、ｅｒｒｏｒは目標値と実際
値との偏差を示すものである。ＰＩout は１０５（制御
対象システム）に送られる操作量である。
であり、Ｋは比例項の定数、ｅｒｒｏｒは目標値と実際
値との偏差を示すものである。ＰＩout は１０５（制御
対象システム）に送られる操作量である。
【発明が解決しようとする課題】図３のブロック図の出
力ＡはＰＩコントローラの出力である。この出力が自動
制御系の操作量となるが、系が安定な状態つまり目標値
と実際値とが一致している場合には、ＰＩコントローラ
の入力である偏差ｅｒｒｏｒは通常零となる。図３にお
いて偏差が発生すると、ＰＩコントローラの出力Ａは数
式１で示す数値となる。ここで、偏差の時間積分項を示
すｅｒｒｏｒの積分値は偏差の発生している時間が長い
程大きくなる。さらに、ｅｒｒｏｒの積分値出力＝０と
なるためには，偏差の極性が現在のｅｒｒｏｒの積分値
の極性と反対でなくてはならない。これを図４の動作波
形図を用いて説明すれば、３ａ点で目標値と実際値が一
致して〔偏差＝０〕となっても、ＰＩコントローラの出
力はｅｒｒｏｒの積分が存在するために〔Ａ＝０〕とな
らず、図４（ｃ）にみられるような斜線部を形成する。
この時点でＰＩコントローラはまだ出力を持つことにな
るので、制御系として応答が悪くなる。また、比例倍項
と時間積分項とを加算した出力値を、図５（ｃ）の動作
波形図に示すように得た場合には、４ａ点でＰＩコント
ローラの出力Ａが図３の操作量計算器１０４で与えるリ
ミット値に到達する。この状態で図５の４ｂ点になると
偏差が零になったにもかかわらず、時間積分項のために
出力Ａは依然リミット値になったままであり，制御対象
にはこれまでと同じ方向の指令を与えることになる。こ
れもまた制御系として応答が悪くなる。比例倍項につい
ては図４（ｂ）から、偏差の極性が反転すると比例倍項
の極性も反転する。従って時間積分項のように偏差の極
性が反転した後も残留することがないので、制御系の応
答に影響することが少ない。以上のようにＰＩコントロ
ーラでは、時間積分項が偏差の極性変化に対する遅れを
有するため、制御系全体の遅れを生じさるという問題点
がある。
力ＡはＰＩコントローラの出力である。この出力が自動
制御系の操作量となるが、系が安定な状態つまり目標値
と実際値とが一致している場合には、ＰＩコントローラ
の入力である偏差ｅｒｒｏｒは通常零となる。図３にお
いて偏差が発生すると、ＰＩコントローラの出力Ａは数
式１で示す数値となる。ここで、偏差の時間積分項を示
すｅｒｒｏｒの積分値は偏差の発生している時間が長い
程大きくなる。さらに、ｅｒｒｏｒの積分値出力＝０と
なるためには，偏差の極性が現在のｅｒｒｏｒの積分値
の極性と反対でなくてはならない。これを図４の動作波
形図を用いて説明すれば、３ａ点で目標値と実際値が一
致して〔偏差＝０〕となっても、ＰＩコントローラの出
力はｅｒｒｏｒの積分が存在するために〔Ａ＝０〕とな
らず、図４（ｃ）にみられるような斜線部を形成する。
この時点でＰＩコントローラはまだ出力を持つことにな
るので、制御系として応答が悪くなる。また、比例倍項
と時間積分項とを加算した出力値を、図５（ｃ）の動作
波形図に示すように得た場合には、４ａ点でＰＩコント
ローラの出力Ａが図３の操作量計算器１０４で与えるリ
ミット値に到達する。この状態で図５の４ｂ点になると
偏差が零になったにもかかわらず、時間積分項のために
出力Ａは依然リミット値になったままであり，制御対象
にはこれまでと同じ方向の指令を与えることになる。こ
れもまた制御系として応答が悪くなる。比例倍項につい
ては図４（ｂ）から、偏差の極性が反転すると比例倍項
の極性も反転する。従って時間積分項のように偏差の極
性が反転した後も残留することがないので、制御系の応
答に影響することが少ない。以上のようにＰＩコントロ
ーラでは、時間積分項が偏差の極性変化に対する遅れを
有するため、制御系全体の遅れを生じさるという問題点
がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】ＰＩコントローラの時間
積分項の遅れを改善するために、時間積分動作をする回
路に対して新たなリミット回路を設置し、このリミット
回路を動作させるための回路を設置する。さらに、この
リミット回路のリミット値を変化させるための回路を設
置する。
積分項の遅れを改善するために、時間積分動作をする回
路に対して新たなリミット回路を設置し、このリミット
回路を動作させるための回路を設置する。さらに、この
リミット回路のリミット値を変化させるための回路を設
置する。
【０００６】
【作用】その作用は、次に述べる実施例と併せて説明す
る。
る。
【実施例】図１は本発明にかかるＰＩコントローラ制御
系に時間積分項制御回路を追加したブロック図、図２は
本発明にかかるＰＩコントローラ各部の一例を示す動作
波形図であり、従来のＰＩコントローラと同一部分は１
００，１０１ａ，１０１ｂ，１０２ｂ，１０３，１０５
であり、これらの作用は従来技術で述べたものと同一で
ある。図１において、演算器１００は目標値とシステム
１０５の実際値とから偏差ｅｒｒｏｒを計算し、ゲイン
設定器１０１ａ，操作量計算器１０１b ，積分器１０２
ａ，操作量計算器１０２b は各々比例倍項，時間積分項
を計算し、リミットを与えている。加算器１０３はこれ
らを合成し、操作量計算器１０４は加算器１０３の出力
にリミットを与える。減算器１０８は操作量計算器１０
４の出力Ａ１から操作量計算器１０１ｂの出力を減算
し、その出力を操作量計算器１０７及びＳ３に与えてい
る。操作量計算器１０７は時間積分項の新しいリミット
値を与えている部分である。ゲイン設定器１０６，設定
器１０９は時間積分項の初期値を与えている。また、Ｓ
１，Ｓ２，Ｓ３はスイッチであり、各々のスイッチは操
作量計算器１０４の斜線部分，つまり加算器１０３から
の出力がリミット値に到達した場合に同時に、黒抜き方
向に切り換わるようにする。ここで、ゲイン設定器１０
１ａ，１０６のＫ１，Ｋ２は任意の定数である。次に、
その作用について説明する。操作量計算器（ＰＩ加算値
出力リミッタ）１０４への入力値がリミット値に到達し
た部分（斜線部分）で、切り換えスイッチＳ１，Ｓ２，
Ｓ３を動作させ、黒抜き方向へ切り換える。これにより
時間積分項の出力（図１・ＡＩ）は数式２で表され、数
式３に変化する。
系に時間積分項制御回路を追加したブロック図、図２は
本発明にかかるＰＩコントローラ各部の一例を示す動作
波形図であり、従来のＰＩコントローラと同一部分は１
００，１０１ａ，１０１ｂ，１０２ｂ，１０３，１０５
であり、これらの作用は従来技術で述べたものと同一で
ある。図１において、演算器１００は目標値とシステム
１０５の実際値とから偏差ｅｒｒｏｒを計算し、ゲイン
設定器１０１ａ，操作量計算器１０１b ，積分器１０２
ａ，操作量計算器１０２b は各々比例倍項，時間積分項
を計算し、リミットを与えている。加算器１０３はこれ
らを合成し、操作量計算器１０４は加算器１０３の出力
にリミットを与える。減算器１０８は操作量計算器１０
４の出力Ａ１から操作量計算器１０１ｂの出力を減算
し、その出力を操作量計算器１０７及びＳ３に与えてい
る。操作量計算器１０７は時間積分項の新しいリミット
値を与えている部分である。ゲイン設定器１０６，設定
器１０９は時間積分項の初期値を与えている。また、Ｓ
１，Ｓ２，Ｓ３はスイッチであり、各々のスイッチは操
作量計算器１０４の斜線部分，つまり加算器１０３から
の出力がリミット値に到達した場合に同時に、黒抜き方
向に切り換わるようにする。ここで、ゲイン設定器１０
１ａ，１０６のＫ１，Ｋ２は任意の定数である。次に、
その作用について説明する。操作量計算器（ＰＩ加算値
出力リミッタ）１０４への入力値がリミット値に到達し
た部分（斜線部分）で、切り換えスイッチＳ１，Ｓ２，
Ｓ３を動作させ、黒抜き方向へ切り換える。これにより
時間積分項の出力（図１・ＡＩ）は数式２で表され、数
式３に変化する。
【０００７】
【数２】
【数３】
【０００８】ここで、Ａ１は本発明によるＰＩコントロ
ーラの出力、ＡＰは偏差の比例倍項の出力である。Ｋ２
は比例倍ゲイン設定器（通常１）である。図１で、Ａ１
が操作量計算器１０４で与えられるリミット値（１０４
斜線部分）になると、時間積分項はこれ以上偏差が増加
しないよう積分動作を止め、数式３に相当する比例倍項
になるようゲイン設定器１０６で与えられる。また、Ｐ
Ｉコントーラの出力が、リミット値に到達するような系
では偏差が大きくなっていることがあり、ＰＩコントロ
ーラの出力に比例倍項の比率を大きくする必要がある。
そこで、減算器１０８でＡ１−ＡＰを計算し、時間積分
項の出力を（Ａ１−ＡＰ）でリミットするべく操作量計
算器（リミッタ）１０７へ送る。ここで加算器１０３に
は操作量計算器１０７から（Ａ１−ＡＰ）分しか送られ
ないので、ＡＰの増減を優先できるようになっている。
すなわち、ＡＰが変化することで時間積分項は（Ａ１−
ＡＰ）で制御されている。図２は、図５の従来型ＰＩコ
ントローラの出力波形に対して、本発明要素を追加した
場合のＰＩコントローラの出力波形の図であり、加算項
が５ａ点でリミット値に到達した時点で、時間積分項は
新しいリミット値を与えられ、このリミット値は図２
（ｃ）の加算項がリミットから下がり始める５ｂ点ま
で、比例倍項の出力によって変化させられている。その
様子を図２（ｂ）の太めの点線で示す。図２（ｂ）は太
めの点線及び実線にて時間積分項の出力を示している。
結果的に、図２（ｃ）が本発明のＰＩコントローラの出
力であり、図５（ｃ）に比較すると明らかに加算項の出
力が零に漸近するのが早くなっている。
ーラの出力、ＡＰは偏差の比例倍項の出力である。Ｋ２
は比例倍ゲイン設定器（通常１）である。図１で、Ａ１
が操作量計算器１０４で与えられるリミット値（１０４
斜線部分）になると、時間積分項はこれ以上偏差が増加
しないよう積分動作を止め、数式３に相当する比例倍項
になるようゲイン設定器１０６で与えられる。また、Ｐ
Ｉコントーラの出力が、リミット値に到達するような系
では偏差が大きくなっていることがあり、ＰＩコントロ
ーラの出力に比例倍項の比率を大きくする必要がある。
そこで、減算器１０８でＡ１−ＡＰを計算し、時間積分
項の出力を（Ａ１−ＡＰ）でリミットするべく操作量計
算器（リミッタ）１０７へ送る。ここで加算器１０３に
は操作量計算器１０７から（Ａ１−ＡＰ）分しか送られ
ないので、ＡＰの増減を優先できるようになっている。
すなわち、ＡＰが変化することで時間積分項は（Ａ１−
ＡＰ）で制御されている。図２は、図５の従来型ＰＩコ
ントローラの出力波形に対して、本発明要素を追加した
場合のＰＩコントローラの出力波形の図であり、加算項
が５ａ点でリミット値に到達した時点で、時間積分項は
新しいリミット値を与えられ、このリミット値は図２
（ｃ）の加算項がリミットから下がり始める５ｂ点ま
で、比例倍項の出力によって変化させられている。その
様子を図２（ｂ）の太めの点線で示す。図２（ｂ）は太
めの点線及び実線にて時間積分項の出力を示している。
結果的に、図２（ｃ）が本発明のＰＩコントローラの出
力であり、図５（ｃ）に比較すると明らかに加算項の出
力が零に漸近するのが早くなっている。
【０００９】
【発明の効果】以上説明した如く本発明によれば、本発
明方式を含むＰＩコントローラを用いれば、時間積分項
による応答遅れの発生が少なくなり、極めて有用性の高
い方式である。
明方式を含むＰＩコントローラを用いれば、時間積分項
による応答遅れの発生が少なくなり、極めて有用性の高
い方式である。
【００１０】
【図１】図１は本発明にかかるＰＩコントローラのリミ
ット値制御を構成する一実施例のブロック図である。
ット値制御を構成する一実施例のブロック図である。
【図２】図２は本発明にかかるＰＩコントローラ各部の
動作波形図である。
動作波形図である。
【図３】図３は従来方式のＰＩコントローラのブロック
図である。
図である。
【図４】図４は従来方式のＰＩコントローラ各部の動作
波形ずである。
波形ずである。
【図５】図５は従来方式のＰＩコントローラ各部の動作
波形ずである。る。
波形ずである。る。
【００１１】
１００ 演算器 １０１a ゲイン設定器 １０１b 操作量計算器 １０２a 積分器 １０２b 操作量計算器 １０３ 加算器 １０４ 操作量計算器 １０５ システム １０６ ゲイン設定器 １０７ 操作量計算器 １０８ 減算器 １０９ 設定器
Claims (1)
- 【請求項１】 自動制御系に利用されるＰＩ制御系のう
ち、目標値と実際値との偏差を比例倍したものと、その
偏差を時間積分したものとを加算したものを出力とする
制御装置に於て、その加算出力が制御装置のリミット値
に到達したとき偏差の時間積分項に設けたリミット回路
のリミット値を自動的に変更し、更に時間積分項が積分
動作を止めるようにすることを特徴としたＰＩコントロ
ーラのリミット値制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36006791A JP3212336B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | Ｐｉコントローラのリミット値制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36006791A JP3212336B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | Ｐｉコントローラのリミット値制御方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05181502A true JPH05181502A (ja) | 1993-07-23 |
| JP3212336B2 JP3212336B2 (ja) | 2001-09-25 |
Family
ID=18467741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36006791A Expired - Fee Related JP3212336B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | Ｐｉコントローラのリミット値制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3212336B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010130784A (ja) * | 2008-11-27 | 2010-06-10 | Toyota Industries Corp | 電動機の制御装置および制御方法 |
| JP5655957B2 (ja) * | 2011-11-22 | 2015-01-21 | トヨタ自動車株式会社 | フィードバック制御システム |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4155476B2 (ja) | 1998-02-20 | 2008-09-24 | 株式会社新盛インダストリーズ | ラベル貼着機 |
-
1991
- 1991-12-26 JP JP36006791A patent/JP3212336B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010130784A (ja) * | 2008-11-27 | 2010-06-10 | Toyota Industries Corp | 電動機の制御装置および制御方法 |
| JP5655957B2 (ja) * | 2011-11-22 | 2015-01-21 | トヨタ自動車株式会社 | フィードバック制御システム |
| US9228528B2 (en) | 2011-11-22 | 2016-01-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Feedback control system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3212336B2 (ja) | 2001-09-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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|
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