JPH0695708A - 自動制御方式 - Google Patents
自動制御方式Info
- Publication number
- JPH0695708A JPH0695708A JP26808992A JP26808992A JPH0695708A JP H0695708 A JPH0695708 A JP H0695708A JP 26808992 A JP26808992 A JP 26808992A JP 26808992 A JP26808992 A JP 26808992A JP H0695708 A JPH0695708 A JP H0695708A
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- Japan
- Prior art keywords
- control system
- reference model
- plant
- automatic control
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Abstract
(57)【要約】
【目的】自動制御系にて制御系を構成する諸パラメータ
のある場合でも有限整定を得る自動制御方式を提供す
る。 【構成】制御系に規範モデルを並置し、規範モデル各要
素出力と実系統の対応する要素の出力とを比較し、両者
の偏差にて制御信号を修正する制御系をなし、規範モデ
ルのコントローラ部に、ヒステリシス要素を介してフィ
ードバックあるいはフィードフォワードするように構成
したもの。
のある場合でも有限整定を得る自動制御方式を提供す
る。 【構成】制御系に規範モデルを並置し、規範モデル各要
素出力と実系統の対応する要素の出力とを比較し、両者
の偏差にて制御信号を修正する制御系をなし、規範モデ
ルのコントローラ部に、ヒステリシス要素を介してフィ
ードバックあるいはフィードフォワードするように構成
したもの。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、フィードバック自動制
御等を行っている広範囲な分野に適用し得る自動制御方
式に関するものである。
御等を行っている広範囲な分野に適用し得る自動制御方
式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】フィードバック自動制御系において、制
御量を目標値にすばやくオーバーシュートなしに追従さ
せるため、種々の提案がなされている。現代制御理論を
応用したものは、制御系が複雑になりがちではあるが、
ヒステリシス要素を介して制御系の一部を入力にフィー
ドバックする簡便な手法が、計測自動制御学会論文集、
VOL24 ，1988，No３、Ｐ249 〜Ｐ254 に示されている。
御量を目標値にすばやくオーバーシュートなしに追従さ
せるため、種々の提案がなされている。現代制御理論を
応用したものは、制御系が複雑になりがちではあるが、
ヒステリシス要素を介して制御系の一部を入力にフィー
ドバックする簡便な手法が、計測自動制御学会論文集、
VOL24 ，1988，No３、Ｐ249 〜Ｐ254 に示されている。
【０００３】図3 はこの手法による制御系を示したもの
であり、41は目標値となる入力信号、42は加減算器、4
3，44は制御対象とするプラントを表したものである。
ここでは図示の如くに、プラント43，44は一次遅れ要
素，積分要素の例により示してあるが、これに限定する
ものではない。45はヒステリシス要素であり、例えば入
力が正方向に上昇すると出力もそれに応じて上昇する
が、入力が下降し始めると出力は現在の値を保ち、入力
が零となった時点で出力も零となる。入力が負の場合も
同様の特性となる。46は出力信号であり、その出力信号
46はヒステリシス要素45出力とともに、加減算器42に負
極性にてフィードバックされる。
であり、41は目標値となる入力信号、42は加減算器、4
3，44は制御対象とするプラントを表したものである。
ここでは図示の如くに、プラント43，44は一次遅れ要
素，積分要素の例により示してあるが、これに限定する
ものではない。45はヒステリシス要素であり、例えば入
力が正方向に上昇すると出力もそれに応じて上昇する
が、入力が下降し始めると出力は現在の値を保ち、入力
が零となった時点で出力も零となる。入力が負の場合も
同様の特性となる。46は出力信号であり、その出力信号
46はヒステリシス要素45出力とともに、加減算器42に負
極性にてフィードバックされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図４は入力信号41に対
する出力信号46のステップ応答を示したもので、CH1 ，
CH2 ，CH3 は応答線である。すなわち、応答線CH1 はプ
ラントの一次遅れ要素43の時定数Ｔが（Ｔ＝1.0 ），ゲ
インＫが（Ｋ＝1.0 ）の場合、ヒステリシス要素45の傾
きを適切に選ぶことにより、実線で示す如く最短でオー
バーシュートなしに、出力信号46が目標値の入力信号41
に達する有限時間整定応答が得られる。
する出力信号46のステップ応答を示したもので、CH1 ，
CH2 ，CH3 は応答線である。すなわち、応答線CH1 はプ
ラントの一次遅れ要素43の時定数Ｔが（Ｔ＝1.0 ），ゲ
インＫが（Ｋ＝1.0 ）の場合、ヒステリシス要素45の傾
きを適切に選ぶことにより、実線で示す如く最短でオー
バーシュートなしに、出力信号46が目標値の入力信号41
に達する有限時間整定応答が得られる。
【０００５】しかし、プラントの定数、図３の例では一
次遅れ要素43の時定数やゲインが変化した場合には、こ
のような有限時間整定応答が得られなくなってしまう。
これは応答線CH2 ，CH3 の如くである。応答線CH2 ，CH
3 はゲインＫが変らず、（Ｔ＝1.0 ）から（Ｔ＝1.5
），（Ｔ＝2.0 ）に変化した場合の出力信号46の応答
を示したものである。
次遅れ要素43の時定数やゲインが変化した場合には、こ
のような有限時間整定応答が得られなくなってしまう。
これは応答線CH2 ，CH3 の如くである。応答線CH2 ，CH
3 はゲインＫが変らず、（Ｔ＝1.0 ）から（Ｔ＝1.5
），（Ｔ＝2.0 ）に変化した場合の出力信号46の応答
を示したものである。
【０００６】この図から明らかなように、プラントの定
数が変化すると、整定に時間がかかったり、オーバーシ
ュートが発生する現象が生ずる。ここで、プラント定数
は温度，経年などにより、しばしば変化することが多い
ため、問題となることが多い。
数が変化すると、整定に時間がかかったり、オーバーシ
ュートが発生する現象が生ずる。ここで、プラント定数
は温度，経年などにより、しばしば変化することが多い
ため、問題となることが多い。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような問題
点を解決するためになされたものであって、プラントの
定数が変化した場合にも、その変化前と同様の良好な応
答を得ることができる自動制御系を実現した格別な自動
制御方式を提供せんとするものである。しかしてその主
旨とするところは、プラントに類似の規範モデルを用意
し、この規範モデルに図３に示したものと同様のヒステ
リシスフィードバックを施し、この規範モデル出力信号
と実プラント出力信号との差により、実プラントの修正
信号を発生させるようになしたものである。
点を解決するためになされたものであって、プラントの
定数が変化した場合にも、その変化前と同様の良好な応
答を得ることができる自動制御系を実現した格別な自動
制御方式を提供せんとするものである。しかしてその主
旨とするところは、プラントに類似の規範モデルを用意
し、この規範モデルに図３に示したものと同様のヒステ
リシスフィードバックを施し、この規範モデル出力信号
と実プラント出力信号との差により、実プラントの修正
信号を発生させるようになしたものである。
【０００８】
【作用】かようにして作られた修正信号を実プラントに
追加入力することにより、プラントの定数が変化しても
出力応答は変化しない作用効果を奏し得るものである。
以下、本発明を実施例図面に基づき、さらに詳述説明す
る。
追加入力することにより、プラントの定数が変化しても
出力応答は変化しない作用効果を奏し得るものである。
以下、本発明を実施例図面に基づき、さらに詳述説明す
る。
【０００９】
【実施例】図１は本発明による自動制御系の一例の要部
構成を示すもので、１は規範モデル、２は制御装置、３
はプラントである。ここに、プラント３は一次遅れ要素
31と積分要素32とからなり、これは図３に示したものと
同様であるが、ヒステリシス要素によるフィードバック
は行っておらず、出力信号33のフィードバックも省略す
ることができる。ただし、プラント３はかような一次遅
れ要素と積分要素に限定されるものではない。
構成を示すもので、１は規範モデル、２は制御装置、３
はプラントである。ここに、プラント３は一次遅れ要素
31と積分要素32とからなり、これは図３に示したものと
同様であるが、ヒステリシス要素によるフィードバック
は行っておらず、出力信号33のフィードバックも省略す
ることができる。ただし、プラント３はかような一次遅
れ要素と積分要素に限定されるものではない。
【００１０】規範モデル１において、11は目標値の入力
信号、12は加減算器、13，14は実プラント３を模擬する
一次遅れ要素，積分要素である。その一次遅れ要素13の
時定数TMとゲインKMはプラント３の一次遅れ要素31の時
定数ＴとゲインＫに一致していることが望ましいが、正
確に一致させる必要はない。また、15は図３に示したヒ
ステリシス要素45と同じヒステリシス要素であり、その
出力は加減算器12へフィードバックされる。
信号、12は加減算器、13，14は実プラント３を模擬する
一次遅れ要素，積分要素である。その一次遅れ要素13の
時定数TMとゲインKMはプラント３の一次遅れ要素31の時
定数ＴとゲインＫに一致していることが望ましいが、正
確に一致させる必要はない。また、15は図３に示したヒ
ステリシス要素45と同じヒステリシス要素であり、その
出力は加減算器12へフィードバックされる。
【００１１】制御装置２は実プラント３への修正信号を
発生させるためのものであり、21はプラント３と規範モ
デル１の出力信号の差をとる加減算器、22，24はそれぞ
れゲインK1，K2を有するゲイン要素、23はプラント３と
規範モデル１中の一次遅れ要素31，13の出力差をとるた
めの加減算器、25はゲイン要素22，24の出力を加算する
加算器、26はゲインKIを有する積分器、27は加算器25と
積分器26の出力を加算する加算器である。その加算器27
出力はプラント３への修正信号となる。
発生させるためのものであり、21はプラント３と規範モ
デル１の出力信号の差をとる加減算器、22，24はそれぞ
れゲインK1，K2を有するゲイン要素、23はプラント３と
規範モデル１中の一次遅れ要素31，13の出力差をとるた
めの加減算器、25はゲイン要素22，24の出力を加算する
加算器、26はゲインKIを有する積分器、27は加算器25と
積分器26の出力を加算する加算器である。その加算器27
出力はプラント３への修正信号となる。
【００１２】４は規範モデル１の一次遅れ要素13への入
力とこの修正信号を加算する加算器であり、その加算器
４はプラント３へ入力される。制御装置２はプラント３
と規範モデル１の出力信号差を入力とするＰＩＤ増幅器
のようなもであってもよいが、図１で示した如く出力信
号差に加えて一次遅れ要素31，13の出力差を用いること
により、より正確な制御を行うことができる。また、積
分器26と加算器27はPI増幅器を構成している。
力とこの修正信号を加算する加算器であり、その加算器
４はプラント３へ入力される。制御装置２はプラント３
と規範モデル１の出力信号差を入力とするＰＩＤ増幅器
のようなもであってもよいが、図１で示した如く出力信
号差に加えて一次遅れ要素31，13の出力差を用いること
により、より正確な制御を行うことができる。また、積
分器26と加算器27はPI増幅器を構成している。
【００１３】なお、図３では一次遅れ要素43の出力を、
ヒステリシス要素45を介して入力側にフィードバックす
る例で示したが、一次遅れ要素43の入力をヒステリシス
要素45を介して出力側にフィードフォワードしても同様
の効果が得られる。よって、図１においても、規範モデ
ル１中の一次遅れ要素13の入力を、ヒステリシス要素15
を介して一次遅れ要素13の出力側にフィードフォワード
しても同様の効果が得られる。
ヒステリシス要素45を介して入力側にフィードバックす
る例で示したが、一次遅れ要素43の入力をヒステリシス
要素45を介して出力側にフィードフォワードしても同様
の効果が得られる。よって、図１においても、規範モデ
ル１中の一次遅れ要素13の入力を、ヒステリシス要素15
を介して一次遅れ要素13の出力側にフィードフォワード
しても同様の効果が得られる。
【００１４】図２は図１自動制御系の入力信号11に対す
る出力信号33のステップ応答を示すものである。すなわ
ち、この図から明らかなようにプラント３の一次遅れ要
素31の時定数Ｔが0.5 ，1.0 ，2.0 と変化しても、出力
信号33は全く同一の応答を示している。（Ｋ＝1.0 ） ゲインＫが変化しても同様であり、変化幅が極端に大き
くない限り、変化前と同一の応答を得ることができる。
る出力信号33のステップ応答を示すものである。すなわ
ち、この図から明らかなようにプラント３の一次遅れ要
素31の時定数Ｔが0.5 ，1.0 ，2.0 と変化しても、出力
信号33は全く同一の応答を示している。（Ｋ＝1.0 ） ゲインＫが変化しても同様であり、変化幅が極端に大き
くない限り、変化前と同一の応答を得ることができる。
【００１５】
【発明の効果】以上詳述した如く、ヒステリシス要素に
よるフィードバックあるいはフィードフォワードをもつ
規範モデルを並置し、実プラントと規範モデルの信号差
を制御装置に加えて実プラントの修正信号を与えること
により、実プラントの定数が変化した場合にも、変化前
と同一の良好な応答を得ることができる格別な自動制御
系が実現可能となる。
よるフィードバックあるいはフィードフォワードをもつ
規範モデルを並置し、実プラントと規範モデルの信号差
を制御装置に加えて実プラントの修正信号を与えること
により、実プラントの定数が変化した場合にも、変化前
と同一の良好な応答を得ることができる格別な自動制御
系が実現可能となる。
【００１６】
【図１】図１は本発明による自動制御系の一例を示す系
統図である。
統図である。
【図２】図２は図１制御系の応答を示す。
【図３】図３は従来例の自動制御系を示す系統図であ
る。
る。
【図４】図４は図３制御系の応答を示す系統図である。
【００１７】
１ 規範モデル ２ 制御装置 ３ プラント ４ 加算器 13 一次遅れ要素 14 積分要素 22 ゲイン要素 24 ゲイン要素 26 積分器 31 一次遅れ要素 32 積分要素 CH 応答線 CH1 応答線 CH2 応答線 CH3 応答線
Claims (2)
- 【請求項１】 実際の自動制御系と等価な規範モデルを
並置し、実際の制御系の各作動値と規範モデルで対応す
る要素の演算値とを比較し、その偏差にて制御対象へ修
正信号を与える自動制御系において、前記規範モデル中
の制御対象のモデルにヒステリシス要素を介してフィー
ドバックする回路、もとくはフィードフォワードする回
路を付加するようにしたことを特徴とする自動制御方
式。 - 【請求項２】 前記実際の制御系にて主フィードバック
を省略するとともに、前記規範モデルの制御偏差を用い
て制御するようにした請求項１記載の自動制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4268089A JP2677742B2 (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 自動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4268089A JP2677742B2 (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 自動制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0695708A true JPH0695708A (ja) | 1994-04-08 |
| JP2677742B2 JP2677742B2 (ja) | 1997-11-17 |
Family
ID=17453739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4268089A Expired - Fee Related JP2677742B2 (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 自動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2677742B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62217304A (ja) * | 1986-03-19 | 1987-09-24 | Hitachi Ltd | 自動制御装置 |
-
1992
- 1992-09-10 JP JP4268089A patent/JP2677742B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62217304A (ja) * | 1986-03-19 | 1987-09-24 | Hitachi Ltd | 自動制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2677742B2 (ja) | 1997-11-17 |
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Legal Events
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