JPH07200002A - フィードバック制御装置 - Google Patents
フィードバック制御装置Info
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- JPH07200002A JPH07200002A JP5337246A JP33724693A JPH07200002A JP H07200002 A JPH07200002 A JP H07200002A JP 5337246 A JP5337246 A JP 5337246A JP 33724693 A JP33724693 A JP 33724693A JP H07200002 A JPH07200002 A JP H07200002A
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- Japan
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- control device
- characteristic
- feedback control
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-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
- G05B13/042—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Evolutionary Computation (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 目標値追従性と外乱抑圧性を合わせ持つ高性
能フィードバック制御装置を提供する。 【構成】 操作量である少なくとも一つの入力ｕと制御
量である少なくとも一つの出力ｙを有する制御対象に対
して、目標値ｒと前記制御量ｙとを入力して前記操作量
ｕがその演算出力として制御対象に与えられるフィード
バック制御装置において、その内部演算構成が、制御対
象の近似特性であるノミナルモデルＧn （ｓ）の正値の
任意パラメータαを用いて、Ｇc （ｓ）＝α／｛Ｇn
（０）−Ｇn （ｓ）｝として得られる補償器Ｇc （ｓ）
によって前記目標値ｒ及び前記制御量ｙとの比較偏差量
（ｅ＝ｒ−ｙ）を補償演算する構成である。
能フィードバック制御装置を提供する。 【構成】 操作量である少なくとも一つの入力ｕと制御
量である少なくとも一つの出力ｙを有する制御対象に対
して、目標値ｒと前記制御量ｙとを入力して前記操作量
ｕがその演算出力として制御対象に与えられるフィード
バック制御装置において、その内部演算構成が、制御対
象の近似特性であるノミナルモデルＧn （ｓ）の正値の
任意パラメータαを用いて、Ｇc （ｓ）＝α／｛Ｇn
（０）−Ｇn （ｓ）｝として得られる補償器Ｇc （ｓ）
によって前記目標値ｒ及び前記制御量ｙとの比較偏差量
（ｅ＝ｒ−ｙ）を補償演算する構成である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は多くの産業において利用
することのできるもので制御量を目標値に速やかに合致
させることを目的とするフィードバック制御装置の特性
を決定する技術に係わり、特に制御対象の伝達特性にお
いて、プロセス制御での高次伝達遅れや、運動制御系で
の機械共振等の原因から制御系の高性能化が困難であっ
たり、緻密に取り扱おうとすると多大な設計コストを要
する技術対象に対して、迅速に且つ簡易に高性能な補償
器の設計が要求される分野で有効なものである。
することのできるもので制御量を目標値に速やかに合致
させることを目的とするフィードバック制御装置の特性
を決定する技術に係わり、特に制御対象の伝達特性にお
いて、プロセス制御での高次伝達遅れや、運動制御系で
の機械共振等の原因から制御系の高性能化が困難であっ
たり、緻密に取り扱おうとすると多大な設計コストを要
する技術対象に対して、迅速に且つ簡易に高性能な補償
器の設計が要求される分野で有効なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術を代表するものとしては図２
に示すようなＰＩＤ補償器を用いたフィードバック制御
装置である。ここでＰＩＤとは一般に比例演算、積分演
算及び微分演算の和からなる補償器である。比較器３に
より得られた目標値ｒと制御量ｙとの間の偏差量がＰＩ
Ｄ補償器２１の入力であり、この補償演算の結果が操作
量ｕとして出力され制御対象に渡される構成である。
に示すようなＰＩＤ補償器を用いたフィードバック制御
装置である。ここでＰＩＤとは一般に比例演算、積分演
算及び微分演算の和からなる補償器である。比較器３に
より得られた目標値ｒと制御量ｙとの間の偏差量がＰＩ
Ｄ補償器２１の入力であり、この補償演算の結果が操作
量ｕとして出力され制御対象に渡される構成である。
【０００３】ＰＩＤ制御（高周波域でのゲインが挙げら
れる対象は少ないので通常はＰＩ）は、簡易であるこ
と、低周波域での十分な高ゲイン特性を有している等の
理由から実用上優れた制御系設計手段であり、事実多く
の分野で用いられている。しかし、固定の演算形式であ
るため、これによって得られる制御性能には限界があ
り、ある種の特性を有する対象に対しては、所望の特性
設計が得られなかった。
れる対象は少ないので通常はＰＩ）は、簡易であるこ
と、低周波域での十分な高ゲイン特性を有している等の
理由から実用上優れた制御系設計手段であり、事実多く
の分野で用いられている。しかし、固定の演算形式であ
るため、これによって得られる制御性能には限界があ
り、ある種の特性を有する対象に対しては、所望の特性
設計が得られなかった。
【０００４】ＰＩＤ補償器は図３に見られるように、近
似として周波数特性を見る場合、ＰＩとして１点、ＰＩ
Ｄとして２点折れ点を有する直線状のゲイン特性であ
る。一般に制御特性の向上を試みるとき、一巡伝達関数
の位相交点付近の周波数特性の成形が重要である。また
多くの場合、問題として残されるのがこの周波数域での
特性調整である。即ち、ゲインを大きくすること、制御
帯域を上げることに更には適度な減衰性を付与させるこ
と等の全ては前記周波数領域での微妙な特性設計結果が
効いてくるものである。
似として周波数特性を見る場合、ＰＩとして１点、ＰＩ
Ｄとして２点折れ点を有する直線状のゲイン特性であ
る。一般に制御特性の向上を試みるとき、一巡伝達関数
の位相交点付近の周波数特性の成形が重要である。また
多くの場合、問題として残されるのがこの周波数域での
特性調整である。即ち、ゲインを大きくすること、制御
帯域を上げることに更には適度な減衰性を付与させるこ
と等の全ては前記周波数領域での微妙な特性設計結果が
効いてくるものである。
【０００５】細かい周波数成形の自由度のなＰＩＤ制御
装置で更なる特性改善が要求される場合、位相補償器等
のフィルタ要素を付加することが従来から行われてき
た。しかしこの方法では、設計者の経験に頼ることが多
く、複数のパラメータ調整に係わる多次元検索としての
試行錯誤は避けられなかった。このことは古典制御論的
手法の問題点としてよく知られている。
装置で更なる特性改善が要求される場合、位相補償器等
のフィルタ要素を付加することが従来から行われてき
た。しかしこの方法では、設計者の経験に頼ることが多
く、複数のパラメータ調整に係わる多次元検索としての
試行錯誤は避けられなかった。このことは古典制御論的
手法の問題点としてよく知られている。
【０００６】ある特定の周波数領域においての特性成形
では、時間領域応答との関係について明確な指針がな
く、その結果、複数のゲイン・位相補償要素を積み重
ね、付加するかたちになる。このような設計に関する作
業は、オフラインでの設計計算とシミュレーションの繰
り返しとなり、設計者の熟練を必要とした。望まれるこ
とは、簡単な設計計算と実機上での即ち、オンライン調
整で終えられることである。
では、時間領域応答との関係について明確な指針がな
く、その結果、複数のゲイン・位相補償要素を積み重
ね、付加するかたちになる。このような設計に関する作
業は、オフラインでの設計計算とシミュレーションの繰
り返しとなり、設計者の熟練を必要とした。望まれるこ
とは、簡単な設計計算と実機上での即ち、オンライン調
整で終えられることである。
【０００７】このようにＰＩＤ制御を基盤とする従来技
術では、簡易な制御問題は別として、設計は甚だ見通し
が悪く、多大な作業コストを必要としていた。
術では、簡易な制御問題は別として、設計は甚だ見通し
が悪く、多大な作業コストを必要としていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述のように従来の技
術では、周波数特性上の位相交点付近での細かい特性調
整が容易に出来なかった。ＰＩＤ補償を基盤として種々
の補償要素を積み重ねるという見通しの悪い制御特性設
計方法に頼らざるを得なかった従来技術では、特性調整
に係わる多大なコストを必要としていた。
術では、周波数特性上の位相交点付近での細かい特性調
整が容易に出来なかった。ＰＩＤ補償を基盤として種々
の補償要素を積み重ねるという見通しの悪い制御特性設
計方法に頼らざるを得なかった従来技術では、特性調整
に係わる多大なコストを必要としていた。
【０００９】高性能な制御性能を得ようとすると、制御
装置は一般に複雑な構成となったりまたは高次元の補償
演算となるのが一般である。このことは設定すべきパラ
メータ数を増大させ更にはその設定・調整を困難にす
る。また、得られた結果は効きづらいものとなり、制御
対象の経年変化に対する再調整等に関して保守性が悪か
ったことも課題である。
装置は一般に複雑な構成となったりまたは高次元の補償
演算となるのが一般である。このことは設定すべきパラ
メータ数を増大させ更にはその設定・調整を困難にす
る。また、得られた結果は効きづらいものとなり、制御
対象の経年変化に対する再調整等に関して保守性が悪か
ったことも課題である。
【００１０】本発明の目的は、上述の問題点を解決する
ことにある。
ことにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び作用】上述の課題を解
決するためには、基本的に、調節すべきパラメータが少
ないこと、設計に伴う特殊な或は高度な理論や技術を必
要としないことである。
決するためには、基本的に、調節すべきパラメータが少
ないこと、設計に伴う特殊な或は高度な理論や技術を必
要としないことである。
【００１２】通常、制御系設計を行う前段階では、制御
対象の入出力間特性（伝達関数）ＧP(s)に関する何らか
の情報を得ているものである。これをノミナルモデルＧ
ｎ（ｓ）と表す。即ち制御対象の入出力関係を ｙ＝Ｇｎ（ｓ）ｕ （１） とみなして制御系設計を行おうというものである。ここ
で、ｕは操作量、ｙは制御量である。言うまでもない
が、ＧP (s) は一般に非線形・分布定数系特性であり、
未知の特性と考える。
対象の入出力間特性（伝達関数）ＧP(s)に関する何らか
の情報を得ているものである。これをノミナルモデルＧ
ｎ（ｓ）と表す。即ち制御対象の入出力関係を ｙ＝Ｇｎ（ｓ）ｕ （１） とみなして制御系設計を行おうというものである。ここ
で、ｕは操作量、ｙは制御量である。言うまでもない
が、ＧP (s) は一般に非線形・分布定数系特性であり、
未知の特性と考える。
【００１３】先のＧn(s)はＧp(s)の部分的知識から得ら
れたものである。
れたものである。
【００１４】さて、求めたい制御器の特性をＧC (s) と
する。即ち、制御器の入出力関係は ｕ＝Ｇc(s)（ｒ−ｙ） （２） で代表するものである。ここで、ｒは目標値である。
する。即ち、制御器の入出力関係は ｕ＝Ｇc(s)（ｒ−ｙ） （２） で代表するものである。ここで、ｒは目標値である。
【００１５】望まれることはＧc(s)がＧn(s)から簡易に
決定できることである。
決定できることである。
【００１６】図４に示す制御系を考える。Ｈ(s) は次の
関係式を満たす伝達関数である。
関係式を満たす伝達関数である。
【００１７】
【数１】
【００１８】ここで、ラプラス演算子を Ｓ＝ｊω（ω
は角周波数）と置いている。
は角周波数）と置いている。
【００１９】Ｈ(s) は容易に選ぶことができ、例えば
【００２０】
【数２】
【００２１】はそのひとつである。通常の場合Ｇn(s)は
プロパー（高域で積分特性）であり（３）式の高周波領
域での条件は満足している。簡単に言えばＨ(s) はＧ
n(s)の低周波領域での近似逆特性モデルである。
プロパー（高域で積分特性）であり（３）式の高周波領
域での条件は満足している。簡単に言えばＨ(s) はＧ
n(s)の低周波領域での近似逆特性モデルである。
【００２２】図４の意味を簡単に説明するために Ｇp(s)＝Ｇn(s)，α＝１ （５） を仮定する。図４の中の信号ｆは ｆ＝ｙ−ｗ＝Ｇn(s)ｄ （６） となり、制御量が外乱ｄにより受けた影響量を表してい
ることが分かる。これを入力点ｖに負帰還すれば、 ｕ＝Ｈ(s) ｖ＝Ｈ(s) （ｒ−ｆ）＝Ｈ(s) （ｒ−Ｇ(s) ｄ） （７） なる制御則が得られ、これを用いて更に、制御量ｙを求
めれば ｙ＝Ｇn(s)(u＋d)＝Ｇn(s)Ｈ(s) ｒ｛１−Ｇn(s)Ｈ(s) ｝ｄ （８） を得る。ここで（３）式の低周波領域での条件を用いる
と、（８）式は ｙ＝ｒ （９） となることが判る。（９）式はｄの影響成分を消し去る
ことができるのみならず、目標値追従性能を有すること
を意味する。
ることが分かる。これを入力点ｖに負帰還すれば、 ｕ＝Ｈ(s) ｖ＝Ｈ(s) （ｒ−ｆ）＝Ｈ(s) （ｒ−Ｇ(s) ｄ） （７） なる制御則が得られ、これを用いて更に、制御量ｙを求
めれば ｙ＝Ｇn(s)(u＋d)＝Ｇn(s)Ｈ(s) ｒ｛１−Ｇn(s)Ｈ(s) ｝ｄ （８） を得る。ここで（３）式の低周波領域での条件を用いる
と、（８）式は ｙ＝ｒ （９） となることが判る。（９）式はｄの影響成分を消し去る
ことができるのみならず、目標値追従性能を有すること
を意味する。
【００２３】ここまでは（５）式の仮定の基で簡易に説
明した。一般論として説明するために次の２つの、制御
系の特性表現を与える。
明した。一般論として説明するために次の２つの、制御
系の特性表現を与える。
【００２４】
【数３】
【００２５】ここでＧr ，Ｇd は図４において導いた、
それぞれｒからｙ、ｄからｙまでの伝達関数である。あ
る帯域を示す周波数ωb について、条件（３）を用いる
と（１０）、（１１）式は低減において Ｇr (jω) ＝１，Ｇd (jω) ＝０（ω＜＜ωb ） （１２） 高域において
それぞれｒからｙ、ｄからｙまでの伝達関数である。あ
る帯域を示す周波数ωb について、条件（３）を用いる
と（１０）、（１１）式は低減において Ｇr (jω) ＝１，Ｇd (jω) ＝０（ω＜＜ωb ） （１２） 高域において
【００２６】
【数４】
【００２７】となることが確認できる。
【００２８】（１２）式は目標追従性、外乱除去特性を
有していることを保証するものであり、一般論としての
制御系の望ましい特性である。（１３）式においてはＧ
p がプロパーであればＧr ，Ｇd いずれも零に漸近して
いき、高域ノイズ等に対しても頑健であることが示せ
る。実際には、これらの特性は、（３）式の低減条件に
関してＨ(s) がカバーする帯域において保存される。
有していることを保証するものであり、一般論としての
制御系の望ましい特性である。（１３）式においてはＧ
p がプロパーであればＧr ，Ｇd いずれも零に漸近して
いき、高域ノイズ等に対しても頑健であることが示せ
る。実際には、これらの特性は、（３）式の低減条件に
関してＨ(s) がカバーする帯域において保存される。
【００２９】図５及び図６は図４を等価変換して導いた
ものである。これらの図より上記望ましい特性を有する
制御器は
ものである。これらの図より上記望ましい特性を有する
制御器は
【００３０】
【数５】
【００３１】である。
【００３２】
【実施例】本発明の第１実施例を図１に示す。特性Ｇp
(s) を持つ制御対象１に対して制御演算器２を前置し、
単純フィードバックで閉じる全体構成である。また３は
比較演算器であり目標値ｒと制御すべき量ｙとの偏差量
を求め、この偏差量を前記補償器２への入力としてい
る。
(s) を持つ制御対象１に対して制御演算器２を前置し、
単純フィードバックで閉じる全体構成である。また３は
比較演算器であり目標値ｒと制御すべき量ｙとの偏差量
を求め、この偏差量を前記補償器２への入力としてい
る。
【００３３】制御演算器２は
【００３４】
【数６】
【００３５】で表される伝達関数を持つ演算である。こ
こで、Ｇn(s)は対象の特性Ｇp(s)のひとつのモデルであ
り、低周波数領域を主体に必要に応じて高周波数領域ま
で体対象特性を反映させたものである。ｓ（＝ jω）は
ラプラス演算子で、ここでは周波数を表すものと考えれ
ばよい。従って、Ｇn(0)はＧn(s)の直流ゲインであり、
制御対象から最も容易に抽出できる特性パラメータであ
る。また、αは正の定数であり、系の安定性が保たれる
範囲で自由に設定するものである。尚、図中に記されて
いる入力ｄは一般に未知外乱を表すものである。
こで、Ｇn(s)は対象の特性Ｇp(s)のひとつのモデルであ
り、低周波数領域を主体に必要に応じて高周波数領域ま
で体対象特性を反映させたものである。ｓ（＝ jω）は
ラプラス演算子で、ここでは周波数を表すものと考えれ
ばよい。従って、Ｇn(0)はＧn(s)の直流ゲインであり、
制御対象から最も容易に抽出できる特性パラメータであ
る。また、αは正の定数であり、系の安定性が保たれる
範囲で自由に設定するものである。尚、図中に記されて
いる入力ｄは一般に未知外乱を表すものである。
【００３６】（１５）式を前述の課題を解決するための
手段及び作用の項での説明と対応させるならば、（１
４）式において（４）式を代入したものである。
手段及び作用の項での説明と対応させるならば、（１
４）式において（４）式を代入したものである。
【００３７】概念的な説明に終始することを避けるた
め、ここで簡単な数値列を用いて本実施例の効能を示
す。
め、ここで簡単な数値列を用いて本実施例の効能を示
す。
【００３８】位相遅れが問題になることが予測される例
【００３９】
【数７】
【００４０】に対して本実施例を適用してみる。この制
御対象に対して、例えばノミナルモデルとして
御対象に対して、例えばノミナルモデルとして
【００４１】
【数８】
【００４２】を選ぶ。これはむだ時間特性を２次の線形
遅れ要素で近似したものである。（１６）式の直流ゲイ
ンは１であるので、Ｇn(0)＝１と置き、（１５）式を計
算すると（１８）式を得る。
遅れ要素で近似したものである。（１６）式の直流ゲイ
ンは１であるので、Ｇn(0)＝１と置き、（１５）式を計
算すると（１８）式を得る。
【００４３】
【数９】
【００４４】これで制御演算器を得ることができた。
（１８）式を用いた制御特性（閉ループ特性）を周波数
特性としてグラフ化して調べてみる。図７は（１０）及
び（１１）に与えた目標値追従特性と外乱除去特性の評
価それぞれＧr ，Ｇd を、αをパラメータとし描いたも
のである。ひとつの可調節パラメータαにより、目標値
追従性と外乱抑制性とのバランスを崩すことなく、ルー
プゲインを高くできることが判る。また、図８に制御器
（１８）式の周波数特性を示す。比較のために（１８）
式の近似から得られるＰＩ制御器の周波数特性を併記し
ている。中間周波数域での微妙な差異が観察でき、この
点が閉ループ特性の改善に寄与するものである。確認の
ため本数値例のシミュレーション結果を図９に与える。
これは目標値にステップ入力を与えたときの制御量ｙの
応答波形を示したものである。本図の上段が（１８）式
を用いた場合であり、下段が図８に記されているＰＩ制
御器を用いた場合である。何れも一巡伝達関数の直流ゲ
インをパラメータにしており、０．５，１．０，２．０
と変更している。ＰＩ制御器の場合は本実施例に比べゲ
インを上げることにより発振しやすいことが明らかであ
る。
（１８）式を用いた制御特性（閉ループ特性）を周波数
特性としてグラフ化して調べてみる。図７は（１０）及
び（１１）に与えた目標値追従特性と外乱除去特性の評
価それぞれＧr ，Ｇd を、αをパラメータとし描いたも
のである。ひとつの可調節パラメータαにより、目標値
追従性と外乱抑制性とのバランスを崩すことなく、ルー
プゲインを高くできることが判る。また、図８に制御器
（１８）式の周波数特性を示す。比較のために（１８）
式の近似から得られるＰＩ制御器の周波数特性を併記し
ている。中間周波数域での微妙な差異が観察でき、この
点が閉ループ特性の改善に寄与するものである。確認の
ため本数値例のシミュレーション結果を図９に与える。
これは目標値にステップ入力を与えたときの制御量ｙの
応答波形を示したものである。本図の上段が（１８）式
を用いた場合であり、下段が図８に記されているＰＩ制
御器を用いた場合である。何れも一巡伝達関数の直流ゲ
インをパラメータにしており、０．５，１．０，２．０
と変更している。ＰＩ制御器の場合は本実施例に比べゲ
インを上げることにより発振しやすいことが明らかであ
る。
【００４５】本実施例及びその数値例で示したとおり、
制御系設計は制御対象のノミナルモデルから直接求める
ことができる。制御器を得るだけなら特殊な設計計算な
ど一切必要とせず実機に装着して調節パラメータαによ
り迅速に限界設計まで行える。
制御系設計は制御対象のノミナルモデルから直接求める
ことができる。制御器を得るだけなら特殊な設計計算な
ど一切必要とせず実機に装着して調節パラメータαによ
り迅速に限界設計まで行える。
【００４６】（第２実施例）前述の第１実施例では、
（１４）式で示される制御器のクラスの中で簡易さの観
点で最も実用性の高いものを示したものである。ある程
度、制御系設計における伝達関数評価に通じた設計者に
ついては、より高周波域まで広げてＨ(s) を設定するこ
とは困難ではない。
（１４）式で示される制御器のクラスの中で簡易さの観
点で最も実用性の高いものを示したものである。ある程
度、制御系設計における伝達関数評価に通じた設計者に
ついては、より高周波域まで広げてＨ(s) を設定するこ
とは困難ではない。
【００４７】本実施例は図６に示すように、ノミナルモ
デルＧn(s)と、Ｇn(s)の逆特性低域近似モデルＨ(s) を
用いて、（１４）式で示す制御器を有するフィードバッ
ク制御装置である。Ｈ(s) として直流ゲインのみを用い
る場合に比べて、より制御帯域の広い制御装置が得られ
る。
デルＧn(s)と、Ｇn(s)の逆特性低域近似モデルＨ(s) を
用いて、（１４）式で示す制御器を有するフィードバッ
ク制御装置である。Ｈ(s) として直流ゲインのみを用い
る場合に比べて、より制御帯域の広い制御装置が得られ
る。
【００４８】（第３実施例）逆特性低域近似モデルＨ
(s) を用いてＧc(s)を求めようとすると、Ｇc(s)そのも
のが高次数となり煩雑になることがある。本実施例はこ
の点を回避するためのもので、図５に示すように低次数
のモデルＧn(s)，Ｈ(s) はそのまま制御装置内で使用す
る。
(s) を用いてＧc(s)を求めようとすると、Ｇc(s)そのも
のが高次数となり煩雑になることがある。本実施例はこ
の点を回避するためのもので、図５に示すように低次数
のモデルＧn(s)，Ｈ(s) はそのまま制御装置内で使用す
る。
【００４９】これは前記第２実施例に比べて、より保守
性に優れており、特にソフトウェアで制御演算が実行さ
れる場合、種々のＨ(s) を設定することが容易にでき特
性改善の自由度が高められる効果がある。また特に、遅
れの大きい系に対しても高次の微分演算を必要とせず、
微分演算に等価な特性を有する制御装置が簡単にできる
こともメリットのひとつである。
性に優れており、特にソフトウェアで制御演算が実行さ
れる場合、種々のＨ(s) を設定することが容易にでき特
性改善の自由度が高められる効果がある。また特に、遅
れの大きい系に対しても高次の微分演算を必要とせず、
微分演算に等価な特性を有する制御装置が簡単にできる
こともメリットのひとつである。
【００５０】（第４実施例）本発明は、超音波モータ
（ＵＳＭ）による運動制御系を制御対象としたもので、
ＵＳＭは振動体のエネルギを摩擦力により伝達し駆動力
を得るものである。電力供給系を含む振動体側のエネル
ギ管理が理想的、即ち振動体質点速度が何らかの操作入
力の比例量として定まる関係であるとすると、慣性を持
つ駆動体の速度までの伝達関数は遅れを有する定位系と
なる。特に摩擦駆動の性質に関係して、立ち上がり時の
非線形性（不感帯）や急激な速度変更時の滑り現象があ
るため、一般にはむだ時間Ｌを含んだ（１９）式の形の
伝達関数となる。
（ＵＳＭ）による運動制御系を制御対象としたもので、
ＵＳＭは振動体のエネルギを摩擦力により伝達し駆動力
を得るものである。電力供給系を含む振動体側のエネル
ギ管理が理想的、即ち振動体質点速度が何らかの操作入
力の比例量として定まる関係であるとすると、慣性を持
つ駆動体の速度までの伝達関数は遅れを有する定位系と
なる。特に摩擦駆動の性質に関係して、立ち上がり時の
非線形性（不感帯）や急激な速度変更時の滑り現象があ
るため、一般にはむだ時間Ｌを含んだ（１９）式の形の
伝達関数となる。
【００５１】
【数１０】
【００５２】前述の例（１６）式は本伝達関数の特殊な
ものである。この場合のノミナルモデルの選びかたとし
てむだ時間の近似の仕方が重点になる。前述のように分
母２次程度の近似が実用的と思われる。しかし、更に高
次にして位相特性を合せればより帯域の広い制御系が得
られる。
ものである。この場合のノミナルモデルの選びかたとし
てむだ時間の近似の仕方が重点になる。前述のように分
母２次程度の近似が実用的と思われる。しかし、更に高
次にして位相特性を合せればより帯域の広い制御系が得
られる。
【００５３】換言すれば 制御対象特性の近似モデルを
オプショナルに発展変更することで、特殊な設計技術を
必要とせず、制御性能の改善に置き換えることができる
というものである。このことが本制御装置の新しい思想
であり、パラメータの変動の著しいＵＳＭやプロセス制
御などの特性が明確でない対象においても利用可能なら
しめる利点である。
オプショナルに発展変更することで、特殊な設計技術を
必要とせず、制御性能の改善に置き換えることができる
というものである。このことが本制御装置の新しい思想
であり、パラメータの変動の著しいＵＳＭやプロセス制
御などの特性が明確でない対象においても利用可能なら
しめる利点である。
【００５４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、目標値追
従性と外乱抑圧性を合わせ持つ高性能フィードバック制
御装置を、安価に且つ迅速に提供できる。また、構成が
簡単であることからの高い保守性と、得られる制御器の
特定設定の自由度の大きいことから広範な対象に適用で
きることの効果は極めて大きい。
従性と外乱抑圧性を合わせ持つ高性能フィードバック制
御装置を、安価に且つ迅速に提供できる。また、構成が
簡単であることからの高い保守性と、得られる制御器の
特定設定の自由度の大きいことから広範な対象に適用で
きることの効果は極めて大きい。
【図１】本発明の第１実施例を表す図。
【図２】従来技術を表すＰＩＤ制御系を示す図。
【図３】ＰＩＤ制御演算器の周波数特性を表す図。
【図４】本発明の原理を示す図。
【図５】第３実施例を示す図。
【図６】第２実施例を示す図。
【図７】第１実施例における数値例を示す図表で、
（ａ）は周波数とゲイン、（ｂ）は周波数と位相の関係
を示す。
（ａ）は周波数とゲイン、（ｂ）は周波数と位相の関係
を示す。
【図８】第１実施例における制御器の周波数特性を示す
図表。
図表。
【図９】第１実施例における数値例のシュミレーション
の結果を示す図表。
の結果を示す図表。
１…制御対象 ２…制御演算器 ３…比較演算器 ４…フィードバッ
ク制御装置
ク制御装置
Claims (3)
- 【請求項１】 操作量である少なくとも一つの入力ｕと
制御量である少なくとも一つの出力ｙを有する制御対象
に対して、目標値ｒと前記制御量ｙとを入力して前記操
作量ｕがその演算出力として制御対象に与えられるフィ
ードバック制御装置において、 その内部演算構成が、制御対象の近似特性であるノミナ
ルモデルＧｎ(s) と正値の任意パラメータαを用いて Ｇc(s)＝α／（Ｇn (0) −Ｇn(s)） として得られる補償機Ｇc(s)によって前記目標値ｒ及び
前記制御量ｙとの比較偏差量（ｅ＝ｒ−ｙ）を補償演算
する構成であることを特徴とするフィードバック制御装
置。 - 【請求項２】 請求項１において補償器Ｇc(s)は、ノミ
ナルモデルＧn(s)の低周波領域逆特性モデルＨ(s) を用
いて Ｇc(s)＝αＨ(s) ／（１−Ｈ(s) Ｇn(s)） なる伝達関数であることを特徴とするフィードバック制
御装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２において、パラメータα
は具備された入力端子により外部から調節可能であるこ
とを特徴とするフィードバック制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5337246A JPH07200002A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | フィードバック制御装置 |
| US08/363,956 US5625551A (en) | 1993-12-28 | 1994-12-27 | Feedback controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5337246A JPH07200002A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | フィードバック制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07200002A true JPH07200002A (ja) | 1995-08-04 |
Family
ID=18306819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5337246A Pending JPH07200002A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | フィードバック制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5625551A (ja) |
| JP (1) | JPH07200002A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100444990B1 (ko) * | 2001-12-29 | 2004-08-21 | 삼성전자주식회사 | 신호 처리 시스템 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0882587B1 (de) * | 1997-06-02 | 2003-07-23 | Maschinenfabrik Wifag | Registerhaltige Abstimmung von Druckzylindern einer Rollenrotationsmaschine |
| DE19749056C2 (de) | 1997-11-06 | 1999-11-04 | Zahnradfabrik Friedrichshafen | Steuerverfahren mit einer durch Stützpunkte definierten Kennlinie |
| IL143255A (en) | 2001-05-20 | 2015-09-24 | Simbionix Ltd | Endoscopic ultrasonography simulation |
| US7850456B2 (en) | 2003-07-15 | 2010-12-14 | Simbionix Ltd. | Surgical simulation device, system and method |
| JP4223894B2 (ja) * | 2003-08-21 | 2009-02-12 | 株式会社山武 | Ｐｉｄパラメータ調整装置 |
| US8543338B2 (en) | 2007-01-16 | 2013-09-24 | Simbionix Ltd. | System and method for performing computerized simulations for image-guided procedures using a patient specific model |
| US8500451B2 (en) | 2007-01-16 | 2013-08-06 | Simbionix Ltd. | Preoperative surgical simulation |
| BRPI0902349A2 (pt) * | 2009-07-22 | 2011-08-23 | Whirlpool Sa | método de controle para motores elétricos aplicados a cargas cìclicas |
| US8461816B2 (en) * | 2010-02-25 | 2013-06-11 | International Rectifier Corporation | Coefficient scaling depending on number of active phases |
| WO2012024802A1 (en) | 2010-08-25 | 2012-03-01 | Socovar, S.E.C. | System and method for feedback control |
| RU2648516C1 (ru) * | 2017-04-13 | 2018-03-26 | Сергей Сергеевич Малафеев | Пропорционально-интегральный регулятор |
| CN110032074B (zh) * | 2019-05-22 | 2022-04-19 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种双路前馈扰动观测器的双补偿器设计方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2144560B1 (ja) * | 1971-07-05 | 1974-03-29 | Alsthom Cgee | |
| FR2423806A1 (fr) * | 1977-05-26 | 1979-11-16 | Anvar | Procede de regulation a modele de reference et regulateur mettant en oeuvre ce procede |
| US4151589A (en) * | 1978-02-03 | 1979-04-24 | Leeds & Northrup Company | Decoupled cascade control system |
| US4338659A (en) * | 1978-12-15 | 1982-07-06 | Fujitsu Fanuc Ltd. | Position control system for a closed loop type numerical-controlled machine tool |
| US4769766A (en) * | 1986-09-11 | 1988-09-06 | Tung Hsien Hsin | Robust model reference controller |
| US5091843A (en) * | 1988-12-20 | 1992-02-25 | Allied-Signal, Inc. | Nonlinear multivariable control system |
| JP2772106B2 (ja) * | 1990-04-18 | 1998-07-02 | 株式会社東芝 | ２自由度調節装置 |
| US5444612A (en) * | 1991-04-16 | 1995-08-22 | Fanuc Ltd. | Adaptive PI control system |
| JP2771929B2 (ja) * | 1992-10-06 | 1998-07-02 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション | ディジタル・サーボ制御システム |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP5337246A patent/JPH07200002A/ja active Pending
-
1994
- 1994-12-27 US US08/363,956 patent/US5625551A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100444990B1 (ko) * | 2001-12-29 | 2004-08-21 | 삼성전자주식회사 | 신호 처리 시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5625551A (en) | 1997-04-29 |
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