JPH0744206A

JPH0744206A - 先行関数コントローラ

Info

Publication number: JPH0744206A
Application number: JP20371193A
Authority: JP
Inventors: Masahito Tanaka; 雅人田中; Hiroyuki Mitsubuchi; 裕之三渕
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1993-07-27
Filing date: 1993-07-27
Publication date: 1995-02-14

Abstract

(57)【要約】【目的】ＩＭＣ構造を基礎とし制御対象プロセスのモ
デル同定に誤差が含まれる場合でも制御の安定化を図る
ことができる先行関数コントローラを提供する。【構成】先行関数記憶部６ａには制御対象プロセスの
制御量ｙより先に目標値ｒに追従する先行追従量ｙｆを
出力する先行関数部のパラメータが記憶されている。制
御対象プロセスをモデル同定したパラメータに基づき先
行関数パラメータ算出部１０にて先行関数部のパラメー
タが算出され先行関数部が決定される。次に、第１の減
算処理部３にて目標値フィルタ部２の出力からフィード
バック量ｅが減算され、操作量演算部４にて第１の減算
処理部３の出力から操作量ｕが演算され、制御対象プロ
セスに出力される。そして、第２の減算処理部８にて制
御量ｙから先行追従量ｙｆが減算されてフィードバック
量ｅとして第１の減算処理部３へフィードバックされる
フィードバック制御系が構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＩＭＣ（Internal Model
Control）構造を基礎とするコントローラに関し、特に
ＩＭＣの特徴である内部モデルの代わりに出力が制御対
象プロセスの制御量より先に目標値に追従する先行関数
部を用いたコントローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より制御対象プロセスを数式表現し
た内部モデルを組み込んで制御を行うＩＭＣ構造の制御
アルゴリズムを用いたコントローラが提案されており、
このＩＭＣコントローラを用いれば制御対象プロセス
（例えばこのコントローラが室内空調機であれば室内環
境に相当する）に大きなむだ時間（空調機から温風が出
てから室内温度が上昇するまでの時間）が存在しても対
応が可能という優れた利点を有している。

【０００３】図１０は従来のＩＭＣコントローラを用い
た制御系のブロック線図である。１３は目標値（室内温
度設定値）から後述するフィードバック量を減算する第
１の減算処理部、１２は第１の減算処理部１３の出力の
変化が急激に伝わらないようにするためのフィルタ部、
１４はフィルタ部１２の出力に基づいてこのコントロー
ラの出力である操作量（室内空調機から出る温風又は冷
風の温度）を演算する操作部、１６は制御対象プロセス
を数式で近似したものであって制御結果である制御量
（室内温度）に相当する参照制御量を出力する内部モデ
ル、１８は制御量から内部モデル１６からの参照制御量
を減算してフィードバック量を出力する第２の減算処理
部、２０は制御対象プロセスである。

【０００４】また、Ｆ、Ｇｃ、Ｇｍ、Ｇｐはそれぞれフ
ィルタ部１２、操作部１４、内部モデル１６、制御対象
プロセス２０の伝達関数、ｒは目標値、ｕは操作量、ｄ
は例えば室内環境に対する室外環境等に相当する外乱、
ｙは制御量、ｙｍは参照制御量、ｅはフィードバック量
である。

【０００５】次に、このようなＩＭＣコントローラの動
作を説明する。まず、第１の減算処理部１３にて目標値
ｒからフィードバック量ｅが減算され、この結果がフィ
ルタ部１２に出力される。次いで、操作部１４にてフィ
ルタ部１２の出力から操作量ｕが演算され、制御対象プ
ロセス２０及びコントローラの内部モデル１６へ出力さ
れる。そして、第２の減算処理部１８にて制御対象プロ
セス２０の制御量ｙから制御対象プロセス２０の近似的
な動作をする内部モデル１６からの参照制御量ｙｍが減
算され、この結果がフィードバック量ｅとして第１の減
算処理部１３へフィードバックされるフィードバック制
御系が構成されている。

【０００６】このようなＩＭＣコントローラの内部モデ
ル１６は、制御対象プロセス２０と全く同一になるよう
に数式表現されるのが理想的であり、また操作部１４
は、内部モデル１６の伝達関数の逆特性（１／Ｇｍ）に
なるのが理想的であるが、内部モデル１６のむだ時間の
要素については逆数化は不可能なので、通常はむだ時間
の要素は無視する。よって、制御量ｙは、このような構
成により目標値ｒ、外乱ｄから次式にて求めることがで
きる。ｙ＝Ｆ×Ｇｐ×Ｇｃ×ｒ／｛１＋Ｆ×Ｇｃ×（Ｇｐ−Ｇｍ）｝＋（１−Ｆ×Ｇｍ×Ｇｃ）×ｄ／｛１＋Ｆ×Ｇｃ×（Ｇｐ−Ｇｍ）｝・・・（１）

【０００７】ここで、内部モデル１６の伝達関数Ｇｍが
制御対象プロセス２０の伝達関数Ｇｐに等しく、操作部
１４の伝達関数Ｇｃが内部モデル１６の伝達関数の逆数
（１／Ｇｍ＝１／Ｇｐ）に等しい理想的な状態を仮定す
ると、式（１）は次式のようになる。ｙ＝Ｆ×ｒ＋（１−Ｆ）×ｄ・・・（２）

【０００８】更に、目標値ｒに急激な変化がない理想的
な条件であればフィルタ部１２は不要となり、Ｆ＝１に
できるので、制御量ｙは目標値ｒと等しくなり（ｙ＝
ｒ）、外乱ｄの影響が全くない制御を実現できることに
なる。また、外乱ｄに着目すると、制御対象プロセス２
０と内部モデル１６に大きなむだ時間があったとしても
両者は操作量ｕに対して同じ特性を示すので、第２の減
算処理部１８の出力であるフィードバック量ｅは外乱ｄ
のみとなり、外乱ｄを抑制できることが分かる。

【０００９】このようなＩＭＣコントローラは、通常、
制御対象プロセス２０と内部モデル１６の誤差が大きく
なったときの安定性を示すロバスト安定性、及び同様に
誤差が大きくなったときの性能を示すロバスト性能につ
いての設計条件に基づいて設計される。また、このよう
なモデル同定技術によって内部モデル１６を決定したと
きに、内部モデル１６の制御対象プロセス２０に対する
モデル同定誤差はある程度避けられないが、このモデル
同定誤差の見積を誤ったときの制御は想定通りの動作に
ならないので、その場合の対策は制御の知識を有する専
門家によって行われる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来のＩＭＣコントロ
ーラは以上のように構成されているので、内部モデル同
定に誤差があってその見積が不適当な場合、コントロー
ラは想定通りの動作にならず不安定となり、制御の知識
を有する専門家以外のオペレータはＩＭＣコントローラ
の利用を断念しなければならないという問題点があっ
た。また、内部モデル同定に誤差がある場合は内部モデ
ルのゲインを修正することが特に有効であるが、ゲイン
修正のための具体的な指標はなく、試行錯誤によらなけ
ればならないという問題点があった。本発明は、上記課
題を解決するために、ＩＭＣ構造を基礎とし制御対象プ
ロセスのモデル同定に誤差が含まれる場合でも制御の安
定化を図ることができる先行関数コントローラを提供す
ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、入力された制
御の目標値を伝達関数が時間遅れの特性で出力する目標
値フィルタ部と、目標値フィルタ部の出力からフィード
バック量を減算する第１の減算処理部と、第１の減算処
理部の出力を伝達関数が時間遅れの特性で出力する目標
値・外乱フィルタ部、先行関数パラメータに基づき制御
対象プロセスに出力する操作量を目標値・外乱フィルタ
部の出力より演算する操作部からなる操作量演算部と、
先行関数パラメータを記憶し新たな先行関数パラメータ
が入力されたときはこれに更新する先行関数記憶部と、
制御結果である制御対象プロセスの制御量より先に目標
値に追従して変化する先行追従量を先行関数パラメータ
に基づき操作量から演算する先行関数演算部と、制御対
象プロセスの制御量から先行関数演算部から出力された
先行追従量を減算してフィードバック量を出力する第２
の減算処理部と、制御対象プロセスをモデル同定して得
られたパラメータに基づき先行関数パラメータを算出し
て先行関数記憶部へ出力する先行関数パラメータ算出部
とを有するものである。

【００１２】また、先行関数パラメータ算出部は制御対
象プロセスをモデル同定して得られたパラメータ中のゲ
インに１より大きな数を乗じた値を先行関数パラメータ
中のゲインとするものである。

【００１３】また、先行関数パラメータ算出部は制御対
象プロセスをモデル同定して得られたパラメータ中の時
定数に１より小さな数を乗じた値を先行関数パラメータ
中の時定数とするものである。

【００１４】

【作用】本発明によれば、目標値が目標値フィルタ部に
入力され、第１の減算処理部にて目標値フィルタ部の出
力からフィードバック量が減算され、操作量演算部にて
第１の減算処理部の出力から操作量が演算されて制御対
象プロセス及び先行関数演算部へ出力される。次いで、
第２の減算処理部にて制御対象プロセスの制御量から先
行関数演算部からの先行追従量が減算され、この結果が
フィードバック量として第１の減算処理部へ出力される
フィードバック制御系が構成されている。そして、制御
対象プロセスをモデル同定して得られたパラメータに基
づき先行関数パラメータ算出部にて先行関数パラメータ
が算出され、このパラメータが先行関数記憶部に出力さ
れることにより先行関数パラメータが変更される。ま
た、先行関数パラメータ中のゲインは制御対象プロセス
をモデル同定して得られたパラメータ中のゲインに１よ
り大きな数を乗じて算出される。また、先行関数パラメ
ータ中の時定数は制御対象プロセスをモデル同定して得
られたパラメータ中の時定数に１より小さな数を乗じて
算出される。

【００１５】

【実施例】図１は本発明の１実施例を示す先行関数コン
トローラのブロック図、図２はこの先行関数コントロー
ラを用いた制御系のブロック線図、図３はこのコントロ
ーラの目標値追従性の例を示す図である。図１におい
て、１は図示しないオペレータによって設定された目標
値ｒをこのコントローラに入力する目標値入力部、２は
目標値入力部１からの目標値ｒを伝達関数が１次遅れの
特性で出力する目標値フィルタ部、３は目標値フィルタ
部２の出力からフィードバック量ｅを減算する第１の減
算処理部である。

【００１６】また、４は後述する先行関数記憶部からの
パラメータに基づいて第１の減算処理部３の出力から操
作量ｕを演算する操作量演算部、５は操作量演算部４か
ら出力された操作量ｕを図１では図示しない制御対象プ
ロセスへ出力する信号出力部、６ａは後述する先行関数
パラメータを記憶する先行関数記憶部、６ｂは先行関数
記憶部６ａから出力されたパラメータに基づいて制御対
象プロセスの制御量ｙより先に目標値ｒに追従変化する
ような先行追従量ｙｆを出力する先行関数演算部、７は
制御対象プロセスからの制御量ｙをこのコントローラに
入力する制御量入力部である。

【００１７】また、８は制御量入力部７から出力された
制御量ｙから先行関数演算部６ｂから出力された先行追
従量ｙｆを減算してフィードバック量ｅを出力する第２
の減算処理部、９は制御対象プロセスをモデル同定して
得られたパラメータが入力されるプロセスパラメータ入
力部、１０はプロセスパラメータ入力部９から出力され
たパラメータに基づき先行関数パラメータを算出してこ
のパラメータを先行関数記憶部６ａに出力することによ
り先行関数パラメータを変更させる先行関数パラメータ
算出部である。

【００１８】図２において、４ａは操作量演算部４の内
部にあって、第１の減算処理部３の出力を伝達関数が１
次遅れの特性で出力する目標値・外乱フィルタ部、４ｂ
は同じくその内部にあって目標値・外乱フィルタ部４ａ
の出力から操作量ｕを演算する操作部、６は先行関数記
憶部６ａ及び先行関数演算部６ｂからなる先行関数部、
Ｆ１、Ｆ２、Ｇｆはそれぞれ目標値フィルタ部２、目標
値・外乱フィルタ部４ａ、先行関数部６の伝達関数であ
る。

【００１９】図２は図１の目標値フィルタ部２、第１の
減算処理部３、操作量演算部４、先行関数記憶部６ａ、
先行関数演算部６ｂ、及び第２の減算処理部８からなる
このコントローラの基本構成に、制御対象プロセス２
０、外乱ｄを含めて制御系として書き直したものであ
る。また、図３では時間０においてステップ入力である
目標値ｒが入力されて操作量演算部４から操作量ｕが制
御対象プロセス２０に出力され、その結果制御量ｙが目
標値ｒに追従変化し最終的に目標値ｒと一致して整定状
態となる様子が示されている。

【００２０】そして、本実施例のコントローラは、図２
に示すように図１０のＩＭＣコントローラに目標値フィ
ルタ部２を追加し内部モデル１６を先行関数部６に置き
換えた構成でありＩＭＣ構造を基礎としていると言える
が、従来のＩＭＣの内部モデル１６は制御対象プロセス
２０をモデル同定した結果をそのまま使用する。よっ
て、ＩＭＣの内部モデル１６は、制御対象プロセス２０
の近似的な動作をして制御量ｙに相当する参照制御量ｙ
ｍを出力する。

【００２１】これに対して後述する伝達関数Ｇｆの特性
を有する先行関数部６は、図３に示すように制御対象プ
ロセス２０の制御量ｙより先に目標値ｒに追従変化する
ような先行追従量ｙｆを出力する。よって、このような
先行関数部６を用いた制御構造のコントローラを先行関
数コントローラと称している。

【００２２】次に、このような先行関数コントローラの
動作について、まずフィードバック制御系としての動作
について説明する。目標値ｒは、このコントローラのオ
ペレータ等によって設定され、目標値入力部１を介して
目標値フィルタ部２に入力される。目標値フィルタ部２
は、目標値ｒをその時定数をＴ１とする次式のような伝
達関数Ｆ１の特性で出力する。Ｆ１＝１／（１＋Ｔ１×ｓ）・・・（３）

【００２３】次に、第１の減算処理部３は、この目標値
フィルタ部２の出力から第２の減算処理部８から出力さ
れるフィードバック量ｅを減算する。操作量演算部４内
の目標値・外乱フィルタ部４ａは、第１の減算処理部３
の出力をその時定数をＴ２とする次式のような伝達関数
Ｆ２の特性で出力する。Ｆ２＝１／（１＋Ｔ２×ｓ）・・・（４）

【００２４】また、同じく操作量演算部４内の操作部４
ｂは、目標値・外乱フィルタ部４ａの出力から操作量ｕ
を演算するが、その伝達関数Ｇｃは先行関数記憶部６ａ
から出力された先行関数パラメータである先行関数部６
のゲイン及び時定数により次式となる。Ｇｃ＝（１＋Ｔｆ×ｓ）／Ｋｆ・・・（５）ここで、Ｋｆ、Ｔｆはそれぞれ先行関数部６のゲイン、
時定数である。

【００２５】よって、操作量演算部４全体としての伝達
関数は次式となる。Ｆ２×Ｇｃ＝（１＋Ｔｆ×ｓ）／｛Ｋｆ×（１＋Ｔ２×ｓ）｝・・・（６）このようにして、第１の減算処理部３の出力から操作量
ｕが演算されて信号出力部５を介して制御対象プロセス
２０へ出力され、また先行関数演算部６ｂへ出力され
る。

【００２６】そして、先行関数部６は、先行関数記憶部
６ａに記憶されたゲインＫｆ、時定数Ｔｆ、及びむだ時
間Ｌｆからなる先行関数パラメータによって、その出力
である先行追従量ｙｆが制御対象プロセス２０の制御量
ｙより先に目標値ｒに追従変化するようにしたものであ
り、先行関数演算部６ｂにて操作量演算部４から出力さ
れた操作量ｕから先行追従量ｙｆを演算する。この先行
関数部６の先行追従伝達関数Ｇｆは次式となる。Ｇｆ＝Ｋｆ×ｅｘｐ（−Ｌｆ×ｓ）／（１＋Ｔｆ×ｓ）・・・（７）

【００２７】次に、第２の減算処理部８は、制御量入力
部７を介して入力された制御対象プロセス２０からの制
御量ｙから先行関数演算部６ｂからの先行追従量ｙｆを
減算してフィードバック量ｅを出力する。そして、この
フィードバック量ｅが上記のように第１の減算処理部３
に入力される。これで、この先行関数コントローラのフ
ィードバック制御系が成立する。

【００２８】なお、本実施例の先行関数コントローラに
よる制御系は、図１０の例の制御系において、フィルタ
部１２を目標値・外乱フィルタ部４ａにし、目標値ｒに
対して目標値フィルタ部２を追加した制御系に相当する
ので、式（１）から制御量ｙは次式となる。ｙ＝Ｆ１×Ｆ２×Ｇｐ×Ｇｃ×ｒ／｛１＋Ｆ２×Ｇｃ×（Ｇｐ−Ｇｆ）｝＋（１−Ｆ２×Ｇｆ×Ｇｃ）×ｄ／｛１＋Ｆ２×Ｇｃ×（Ｇｐ−Ｇｆ）｝・・・（８）

【００２９】このような制御系において、プロセスパラ
メータ入力部９、先行関数パラメータ算出部１０は以下
のようにして先行関数部６のゲインＫｆ、時定数Ｔｆ、
及びむだ時間Ｌｆを決定する。

【００３０】まず、制御対象プロセス２０は、１次遅れ
とむだ時間の要素を有するものとしてその伝達関数Ｇｐ
を次式のような近似伝達関数で表現することができる。Ｇｐ＝Ｋｐ×ｅｘｐ（−Ｌｐ×ｓ）／（１＋Ｔｐ×ｓ）・・・（９）ここで、Ｋｐ、Ｌｐ、Ｔｐは制御対象プロセス２０をモ
デル同定した結果得られた制御対象プロセス２０のゲイ
ン、むだ時間、時定数である。

【００３１】プロセスパラメータ入力部９には、制御対
象プロセス２０をモデル同定して得られたこれらのゲイ
ンＫｐ、時定数Ｔｐ、むだ時間Ｌｐが外部から入力され
る。次に、先行関数パラメータ算出部１０は、プロセス
パラメータ入力部９から出力されたゲインＫｐ、時定数
Ｔｐ、むだ時間Ｌｐに基づいて先行関数パラメータを次
式のように決定する。

【００３２】Ｋｆ＝α×Ｋｐ・・・（１０）Ｔｆ＝β×Ｔｐ・・・（１１）Ｌｆ＝Ｌｐ・・・（１２） α、βは比例定数であり、α＞１、β＜１である。

【００３３】ここで、この先行関数コントローラのロバ
スト安定条件は次式のように表すことができる。｛１／（１＋ω² ×Ｔ２² ）^1/2 ｝ ×｜（Ｋｐ／Ｋｆ）×（１＋ω² ×Ｔｆ×Ｔｐ）／（１＋ω² ×Ｔｐ² ）−１＋ｉ×（Ｋｐ／Ｋｆ）×ω×（Ｔｆ−Ｔｐ）／（１＋ω² ×Ｔｐ² ）｜＜１・・・（１３） ωは入力目標値ｒの周波数、ｉは虚数単位である。

【００３４】式（１３）より制御の安定性を確保するた
めには目標値・外乱フィルタ部４ａの時定数Ｔ２を大き
くすれば良いことが分かるが、制御量ｙの立ち上がりが
遅くなってしまう。そこで、制御対象プロセス２０の真
のパラメータとそれをモデル同定したパラメータＫｐ、
Ｔｐ、Ｌｐが極端に異ならない範囲であれば、式（１
３）よりＫｆ≧Ｋｐ、Ｔｆ≦Ｔｐであることが好まし
い。

【００３５】よって、先行関数パラメータ算出部１０
は、式（１０）〜（１２）によりパラメータを設定する
こととなるが、これは前述のように先行関数部６の先行
追従量ｙｆが制御対象プロセス２０の制御量ｙに先行し
て目標値ｒに追従変化するようにパラメータを設定する
ことを意味する。

【００３６】そして、このように決定された先行関数部
６のゲインＫｆ、時定数Ｔｆ、及びむだ時間Ｌｆが先行
関数パラメータ算出部１０から先行関数記憶部６ａに出
力され、先行関数記憶部６ａに記憶されているパラメー
タが新たに入力されたパラメータに更新される。こうし
て、先行関数部６の決定、変更が行われる。

【００３７】この先行関数部６の決定、変更は制御対象
プロセス２０がモデル同定されたパラメータがプロセス
パラメータ入力部９に入力される度に行われる。したが
って、本実施例の先行関数コントローラは、ＩＭＣの内
部モデル１６の代わりに安定性を向上させる先行関数部
６を用いるので、制御対象プロセス２０のモデル同定に
誤差があっても安定な制御を行うことができる。

【００３８】なお、本実施例においては、先行関数部６
の先行追従伝達関数Ｇｆは式（７）に示すように式
（９）の制御対象プロセス２０の近似伝達関数に似た１
次遅れとむだ時間の特性で定義されているが、制御対象
プロセス２０の制御量ｙより先に目標値ｒに追従するよ
うな先行追従量ｙｆを出力することができれば式（７）
以外の例えば２次遅れ以上の高次遅れの伝達関数であっ
ても良い。また、本実施例では先行関数部６のゲインＫ
ｆ、時定数Ｔｆをプロセスパラメータに基づいて決定、
変更しているが、ゲインＫｆ又は時定数Ｔｆのどちらか
のみ変更する形でも効果を得ることができる。

【００３９】図４は本実施例の先行関数コントローラ及
び従来のＩＭＣコントローラをタンク内の液面の高さの
制御に使用したときの目標値追従性を示す図であり、ｙ
１は先行関数コントローラによる制御量ｙ、ｙ２はＩＭ
Ｃコントローラによる制御量ｙ、ｙｍはＩＭＣコントロ
ーラの内部モデルから出力された参照制御量である。図
４は０秒にて目標値ｒ（一点鎖線）を液面の高さ４ｃｍ
というステップ入力として入力し、その制御結果の液面
の高さである制御量ｙ（実線）を求めたシミュレーショ
ン結果である。また、ここでのＩＭＣコントローラは、
図２における先行関数部６を内部モデルに置き換えたも
のを用いている。

【００４０】ここで、タンク内の液体という制御対象プ
ロセス２０のゲインを４、時定数を１０秒、むだ時間を
２０秒とし、制御対象プロセス２０をモデル同定した結
果得られたゲインＫｐを４、時定数Ｔｐを１０秒、むだ
時間Ｌｐを２０秒とする。よって、本実施例の先行関数
部６のパラメータは、先行関数パラメータ算出部１０の
比例定数をα＝１．５、β＝０．７とすると、上記の通
りモデル同定されたパラメータからゲインＫｆが６、時
定数Ｔｆが７秒、むだ時間Ｌｆが２０秒となる。

【００４１】そして、ＩＭＣの内部モデルは制御対象プ
ロセス２０をモデル同定した結果をそのまま用いるの
で、ゲインが４、時定数が１０秒、むだ時間が２０秒で
ある。また、先行関数コントローラ及びＩＭＣコントロ
ーラにおける目標値フィルタ部２の時定数Ｔ１を２４
秒、目標値・外乱フィルタ部４ａの時定数Ｔ２を６秒と
する。つまり、この図４の例はモデル同定に誤差がない
ときを示している。

【００４２】また、図５〜８も図４と同様に本実施例の
先行関数コントローラ及び従来のＩＭＣコントローラの
目標値追従性を示す図である。何れの例も下記に示すパ
ラメータ以外は図４の例と同じ値を用い、ＩＭＣの内部
モデルはモデル同定の結果をそのまま用いている。

【００４３】図５では制御対象プロセス２０をモデル同
定した結果のゲインＫｐを６とし、先行関数部６のゲイ
ンＫｆは９である。よって、内部モデル同定においてゲ
インＫｐを大きめに誤って同定したときを示している。
また、図６ではゲインＫｐが２、先行関数部６のゲイン
Ｋｆが３であり、ゲインＫｐを小さめに誤って同定した
ときを示している。

【００４４】また、図７ではモデル同定した結果の時定
数Ｔｐを１５秒とし、先行関数部６の時定数Ｔｆは１
０．５秒である。よって、内部モデル同定において時定
数Ｔｐを大きめに誤って同定したときを示している。ま
た、図８では時定数Ｔｐが５秒、先行関数部６の時定数
Ｔｆが３．５秒であり、時定数Ｔｐを小さめに誤って同
定したときを示している。

【００４５】図４〜８に示すように、本実施例の先行関
数コントローラによればモデル同定に誤差があっても安
定した制御応答が得られることが分かる。これに対して
従来のＩＭＣコントローラは、特に図６のようにゲイン
Ｋｐを小さめに誤って同定したときにその制御が振動的
な不安定状態となる。

【００４６】上記のような不安定な状態は通常ＩＭＣで
行われているようなフィルタ時定数による調整では充分
に解決できない。図９はフィルタ時定数を調整した従来
のＩＭＣコントローラの目標値追従性を示す図である。
図９は図６の例において目標値フィルタ部２の時定数Ｔ
１を４８秒、目標値・外乱フィルタ部４ａの時定数Ｔ２
を１２秒と倍に変更した例であるが、振動的な応答が減
少する程度である。また、このときは全ての場合におい
て制御応答の立ち上がりが遅くなってしまう。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、先行関数記憶部、先行
関数演算部、及び先行関数パラメータ算出部を設けるこ
とにより、先行関数演算部が制御対象プロセスの制御量
より先に目標値に追従変化して制御の安定化を確保する
先行追従量を出力するので、制御対象プロセスのモデル
同定に誤差が含まれる場合でも精度と信頼性の高い制御
を行うことができ、制御対象プロセスの特性変化にも対
応することができる。また、制御対象プロセスの同定誤
差によるトラブルの発生を防ぐことができるので、制御
の専門的知識のないオペレータの作業負担を軽減するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示す先行関数コントローラ
のブロック図である。

【図２】図１の先行関数コントローラを用いた制御系の
ブロック線図である。

【図３】図１の先行関数コントローラの目標値追従性の
例を示す図である。

【図４】図１の先行関数コントローラ及び従来のＩＭＣ
コントローラの目標値追従性を示す図である。

【図５】図１の先行関数コントローラ及び従来のＩＭＣ
コントローラにおける目標値追従性の他の例を示す図で
ある。

【図６】図１の先行関数コントローラ及び従来のＩＭＣ
コントローラにおける目標値追従性の他の例を示す図で
ある。

【図７】図１の先行関数コントローラ及び従来のＩＭＣ
コントローラにおける目標値追従性の他の例を示す図で
ある。

【図８】図１の先行関数コントローラ及び従来のＩＭＣ
コントローラにおける目標値追従性の他の例を示す図で
ある。

【図９】従来のＩＭＣコントローラにおける目標値追従
性の他の例を示す図である。

【図１０】従来のＩＭＣコントローラを用いた制御系の
ブロック線図である。

【符号の説明】

１目標値入力部２目標値フィルタ部３第１の減算処理部４操作量演算部４ａ目標値・外乱フィルタ部４ｂ操作部６先行関数部６ａ先行関数記憶部６ｂ先行関数演算部８第２の減算処理部９プロセスパラメータ入力部１０先行関数パラメータ算出部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力された制御の目標値を伝達関数が時
間遅れの特性で出力する目標値フィルタ部と、前記目標値フィルタ部の出力からフィードバック量を減
算する第１の減算処理部と、第１の減算処理部の出力を伝達関数が時間遅れの特性で
出力する目標値・外乱フィルタ部、先行関数パラメータ
に基づき制御対象プロセスに出力する操作量を目標値・
外乱フィルタ部の出力より演算する操作部からなる操作
量演算部と、前記先行関数パラメータを記憶し新たな先行関数パラメ
ータが入力されたときはこれに更新する先行関数記憶部
と、制御結果である制御対象プロセスの制御量より先に前記
目標値に追従して変化する先行追従量を先行関数パラメ
ータに基づき前記操作量から演算する先行関数演算部
と、制御対象プロセスの制御量から前記先行関数演算部から
出力された先行追従量を減算して前記フィードバック量
を出力する第２の減算処理部と、制御対象プロセスをモデル同定して得られたパラメータ
に基づき先行関数パラメータを算出して前記先行関数記
憶部へ出力する先行関数パラメータ算出部とを有するこ
とを特徴とする先行関数コントローラ。
【請求項２】請求項１記載の先行関数コントローラに
おいて、先行関数パラメータ算出部は制御対象プロセスをモデル
同定して得られたパラメータ中のゲインに１より大きな
数を乗じた値を先行関数パラメータ中のゲインとするこ
とを特徴とする先行関数コントローラ。
【請求項３】請求項１記載の先行関数コントローラに
おいて、先行関数パラメータ算出部は制御対象プロセスをモデル
同定して得られたパラメータ中の時定数に１より小さな
数を乗じた値を先行関数パラメータ中の時定数とするこ
とを特徴とする先行関数コントローラ。