JPH0658601B2 - 予測演算制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、制御対象の入力値を検出して最適モデルによ
り出力値を予測演算し、この予測した出力値と実際の出
力値との偏差から操作量を出力する予測演算制御に関す
る。

［従来の技術］ 制御対象の入力値と出力値との関係から最適モデルを求
め、この最適モデルを用いて入力値から出力値を予測演
算し、この予測値と実際の出力値とを一致するように制
御する予測演算制御が広く行なわれている。例えば、鉄
鋼業界において圧延機入側の板厚、圧下力、ロールギャ
ップ、板材の温度等を検出して圧延機出側の板厚を制御
する場合、自動車において吸入空気量、エンジン回転
数、スロットル開度、燃料噴射量等を検知して空燃比制
御をする場合、また汚泥処理施設における汚泥流入量、
汚泥のＰＨ、アルカリ度、凝集剤注入量等を検出して汚
泥のケーキ含水率を制御する場合などである。

これらの予測演算制御においては、入力値をアナログ信
号として検知し、これをディジタル信号に変換して最適
モデル（参照モデル）の演算に供している。そして、予
測演算制御の場合、予測演算の周期と制御出力の周期と
が一致しており、ある時点に検知した入力値を用いて、
所定時間後の出力値を参照モデルにより予測演算し、こ
の予測した値とその時点における実際の出力値とを比較
し、両者に大きな差が生じたときには操作量を変えるよ
うにしている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、上記の予測演算制御は、参照モデルの演算に
多くの時間を必要とする。特に、制御精度を向上するた
めには、参照モデルを複雑化しなければならず、膨大な
演算量が必要となる。このため、入力値は時々刻々ほぼ
連続入力をすることができるにもかかわらず、出力値を
予測演算するのに時間がかかり、操作量の出力周期が制
御され、リアルタイムで制御するには制御の精度が悪く
なる。

本発明は、上記従来技術の欠点を解消するためになされ
たもので、制御精度を向上することができる予測演算制
御方法を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、制御対象の入力
値を検出してモデルを用いて制御対象の出力値を予測演
算し、この予測演算した出力値と実際に検出した出力値
とを比較して操作量を出力する予測演算制御方法におい
て、前記モデルの一演算周期の間に、前記制御対象の出
力値を複数回検出し、これら各検出した出力値と前回予
測演算した出力値とを比較して前記制御対象の出力値の
検出回数の操作量を求めることを特徴とする予測演算制
御方法である。

［作用］ 上記の如く構成した本発明においては、予測演算の一周
期中に制御対象の出力値を複数回検出して各々の出力値
に対応する予測値と比較し、そのたびに操作量を求めて
制御するため、予測演算に要する時間に関係なく制御操
作が行なわれ、制御精度を向上することができる。

［実施例］ 本発明に係る予測演算方法の好ましい実施例を、添付図
面に従って詳説する。

第２図は、本発明に係る予測演算制御方法の実施例を説
明するブロック図である。

第２図において、参照モデル演算器１０と制御対象１２
には、複数の入力、例えば制御系の状態量である入力Ｉ
ａ，Ｉｂ，Ｉｃが入力される。参照モデル演算器１０
は、入力Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを、順次所定時間ごとに取り
込む。この参照モデル演算器１０が入力Ｉａ，Ｉｂ，Ｉ
ｃを取り込む周期は、参照モデル演算器が参照モデルを
演算するのに必要な時間にほぼ等しい。参照モデル演算
器１０は、予め格納してある参照モデルを用いて入力が
Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃであるときの制御対象１２の出力０ｘ
を予測演算し、演算器の出力０ｙとして出力する。この
出力周期は、第１図に示すように入力Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ
の取り込み周期と一致しており、例えば取り込みタイミ
ングと同期して時刻ｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ７・・・に出
力される。そして、参照モデル演算部１０の出力０ｙ
は、次の出力があるまで保持され、比較器１４に入力さ
れる。すなわち、参照モデル演算器１０が時刻ｔ１に出
力した値Ｏｙ１は、次の演算が終了して時刻ｔ３にＯｙ
３が出力されるまで保持され、Ｏｙ３は時刻ｔ５にＯｙ
５が出力されるまで保持される等である。

一方、制御対象１２に与えられる入力Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ
は、参照モデル演算器１０の演算周期の半分の周期をも
って、例えば時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・に検出され、
設定値となるように制御される。又、制御対象１２の出
力０ｘは、入力Ｉａ，１ｂ，１ｃの検出周期に同期して
検出され、比較器１４に入力される。比較器１４は、制
御対象１２の出力０ｘが入力されるごとにこの出力０ｘ
と参照モデル演算器１０の出力０ｙとを比較し、両者の
偏差に比例した信号（操作量Ｙ）を出力する。すなわ
ち、比較器１４は、第１図に示すように時刻ｔ１におい
てはＯｘ１とＯｙ１とを比較して操作量Ｙ１を出力し、
時刻ｔ２においてはＯｘ２と０ｙ１とを比較して操作量
Ｙ２を出力し、時刻ｔ３においてはＯｘ３とＯｙ３とを
比較して操作量Ｙ３を出力し、制御対象１２に与える。

ここで、制御対象１２は、制御系として司令値を内包し
ており、また、動特性を変えることができないので参照
モデルと同じ動きをさせるため、制御対象１２の出力と
参照モデル演算器１０の出力との偏差を比較器１４の出
力として取り出し、これを操作量Ｙとして制御対象１２
へ入力することによって参照モデルの影響を及ぼしてい
る。

このように、本願は次周期の入力を予測することはでき
ないが、従来は参照モデル演算器１０の演算周期に同期
させて操作量の出力を行なっていたため制御の遅れが生
じていたのに対し、本願では、演算器の演算周期より早
い周期をもって操作量Ｙが出力されるため、応答の早い
制御が可能となると共に、従来よりも早い周期で操作量
Ｙを出力するので、より細かい制御が可能となり、制御
精度を向上することができる。

例えば、本願を、アナログ連続量を離散的に扱うサンプ
ル値制御に当てはめると、入力と出力にサンプルホルダ
を付加すれば、制御対象の出力と参照モデルの出力に遅
れが生ずることなく、また、サンプリング周波数は入力
信号帯域より数倍高く設定されるので、入力値が各周期
毎に大きく異なることはなく、最適な制御が可能であ
る。

このように、従来は参照モデル演算器１０の演算周期に
同期させて操作量の出力を行なっていたため制御の遅れ
が生じていたのに対し、本実施例では、演算器の演算周
期より早い周期をもって操作量Ｙが出力されるため、応
答の早い制御が可能となると共に、従来よりも早い周期
で操作量Ｙを出力するので、より細かい制御が可能とな
り、制御精度を向上することができる。

なお、第１図は、入出力のタイミングの例を模式的に表
したものであり、信号レベルを表したものでない。又、
前記実施例では、制御対象１２の出力０ｘの検出周期を
参照モデル演算器１０の演算周期の1/2の場合について
説明したが、０ｘの検出周期をもっと短くしても良い。

［発明の効果］ 以上に説明した如く、本発明によれば、参照モデル演算
器の演算中においても出力の比較をすることにより、応
答の早い制御を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る予測演算制御方法の実施例を説明
するタイムチャート、第２図は本発明に係る予測演算制
御方法の実施例を示すブロック図である。 １０……参照モデル演算器、１２……制御対象、１４…
…比較器、Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ……入力、０ｘ，０ｙ……
出力、Ｙ……操作量。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】制御対象の入力値を検出してモデルを用い
   て制御対象の出力値を予測演算し、この予測演算した出
   力値と実際に検出した出力値とを比較して操作量を出力
   する予測演算制御方法において、前記モデルの一演算周
   期の間に、前記制御対象の出力値を複数回検出し、これ
   ら各検出した出力値と前回予測演算した出力値とを比較
   して前記制御対象の出力値の検出回数の操作量を求める
   ことを特徴とする予測演算制御方法。