JPH0792684B2 - リミツタ付繰返し制御装置 - Google Patents
リミツタ付繰返し制御装置Info
- Publication number
- JPH0792684B2 JPH0792684B2 JP25977186A JP25977186A JPH0792684B2 JP H0792684 B2 JPH0792684 B2 JP H0792684B2 JP 25977186 A JP25977186 A JP 25977186A JP 25977186 A JP25977186 A JP 25977186A JP H0792684 B2 JPH0792684 B2 JP H0792684B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- limiter
- control
- control deviation
- output
- repetitive controller
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Feedback Control In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はある一定の周期毎に、同じパターンの目標値が
繰返し与えられるフィードバック制御系に用いられるリ
ミッタ付繰返し制御装置に関する。
繰返し与えられるフィードバック制御系に用いられるリ
ミッタ付繰返し制御装置に関する。
第５図に繰返し制御装置の一構成例を示すブロック線図
であり、破線で囲った部分が繰返し制御器11である。
であり、破線で囲った部分が繰返し制御器11である。
繰返し制御装置は、目標値ｒが第７図に示す様な周期Ｌ
（秒）の一定パターンを持ち、第８図の様に繰返し与え
られる制御系に有効なシステムで、このシステムによれ
ば目標値ｒが繰返されるごとに、制御偏差が改善され
る。
（秒）の一定パターンを持ち、第８図の様に繰返し与え
られる制御系に有効なシステムで、このシステムによれ
ば目標値ｒが繰返されるごとに、制御偏差が改善され
る。
以下このことについて詳細に説明する。第５図におい
て、センサ１によって検出された制御量と、目標値ｒの
差、すなわち制御偏差が減算器２によって計算される。
サンプラ３は上記減算器２の出力をサンプリング周期Ｔ
でサンプリングし、加算器４はそのサンプラ３の出力と
記憶要素５の出力を加算する。上記加算器４の出力はロ
ーパスフィルタ６を通り、無駄時間Ｌ（秒）を持つ上記
記憶要素５に入力される。この記憶要素５はある目標値
周期中に取込まれたデータを次の目標値周期まで記憶
し、上記サンプラ３と同期して周期Ｔで記憶値を出力す
る働きをする。上記記憶要素５の出力は動的補償器７を
通り、加算器８によって減算器２の出力と加算される。
て、センサ１によって検出された制御量と、目標値ｒの
差、すなわち制御偏差が減算器２によって計算される。
サンプラ３は上記減算器２の出力をサンプリング周期Ｔ
でサンプリングし、加算器４はそのサンプラ３の出力と
記憶要素５の出力を加算する。上記加算器４の出力はロ
ーパスフィルタ６を通り、無駄時間Ｌ（秒）を持つ上記
記憶要素５に入力される。この記憶要素５はある目標値
周期中に取込まれたデータを次の目標値周期まで記憶
し、上記サンプラ３と同期して周期Ｔで記憶値を出力す
る働きをする。上記記憶要素５の出力は動的補償器７を
通り、加算器８によって減算器２の出力と加算される。
直列補償器９は、繰返し制御器11がない状態での系の安
定を保つ働きをする。加算器８の出力は、この直列補償
器９、リミッタ12を経て、制御対象10への入力となる。
定を保つ働きをする。加算器８の出力は、この直列補償
器９、リミッタ12を経て、制御対象10への入力となる。
以上の構成により、繰返し制御装置は、目標値ｒと制御
量の偏差が減っていく様、制御を行う。
量の偏差が減っていく様、制御を行う。
上記のような繰返し制御装置において、繰返し制御器11
の出力がしばしば非常に大きな値となる。現実の制御系
ではアクチュエータなどにリミッタ12が存在するため、
リミッタ12の非線形性により系が不安定化する場合があ
る。
の出力がしばしば非常に大きな値となる。現実の制御系
ではアクチュエータなどにリミッタ12が存在するため、
リミッタ12の非線形性により系が不安定化する場合があ
る。
以下、このことについて第５図の等価ブロック線図であ
る第６図を参照して説明する。ここで、Grep（ｓ）繰返
し制御器11の動特性、Ｇ（ｓ）は直列補償器９と制御対
象10とセンサ１を総括した動特性をあらわし、これは下
式により定義される。
る第６図を参照して説明する。ここで、Grep（ｓ）繰返
し制御器11の動特性、Ｇ（ｓ）は直列補償器９と制御対
象10とセンサ１を総括した動特性をあらわし、これは下
式により定義される。
但し、Ｆ（ｓ）；フィルタ６の動特性 Gdc（ｓ）；動的補償器７の動特性 Ｇ（ｓ）＝Gsc（ｓ）・Gp（ｓ）・Ｈ（ｓ） …（２） 但し、Gsc（ｓ）；直列補償器９の動特性 Gp（ｓ）；制御対象10の動特性 Ｈ（ｓ）；センサ１の動特性 第５図を変形すると、第６図が得られる。
繰返し制御装置が安定であるためには（Grep（ｓ）＋
１）Ｇ（ｓ）のベクトル軌跡が、リミッタ12の記述関数
ｘ（Ａ）による−1/x（Ａ）軌跡を絶えず左にみればよ
い。
１）Ｇ（ｓ）のベクトル軌跡が、リミッタ12の記述関数
ｘ（Ａ）による−1/x（Ａ）軌跡を絶えず左にみればよ
い。
ｘ（Ａ）は次式で与えられる。
但し、h1はリミッタ12の上限値、 −h1は下限値とする。
Gdcは一般に次式の様に設計される。
但しGxはある適当なローパス特性 よって、（１），（２），（４）式より下式が成立す
る。
る。
条件０＜|F|1,0＜|Gx|1,Im〔Ｆ〕＝Im〔Gx〕＝０ において、（５）式の右辺第１項のベクトル軌跡は第４
図の斜線部内のみ存在するが、繰返し制御装置の安定条
件式（６）式より（５）式右辺第２項は必ず正の値をと
る。
図の斜線部内のみ存在するが、繰返し制御装置の安定条
件式（６）式より（５）式右辺第２項は必ず正の値をと
る。
|1−Gx|＜1/|F| …（６） よって、必ずしも（５）式のベクトル軌跡が−1/x
（Ａ）軌跡を左にみるとは限らず、系が不安定になる場
合がありうる。
（Ａ）軌跡を左にみるとは限らず、系が不安定になる場
合がありうる。
そこで、本発明は系が確実に安定化するリミッタ付繰返
し制御装置を提供することを目的とする。
し制御装置を提供することを目的とする。
本発明は前記目的を達成するため、ある一定の周期毎
に、同じパターンの目標値が繰り返し与えられ、その目
標値とリミッタを含む制御対象の制御量との制御偏差
を、直列補償器を介して上記制御対象に与えることによ
って上記制御偏差に応じて制御されるフィードバック制
御系において、 上記制御偏差がサンプリング周期毎に入力され、各サン
プリング時点の制御偏差を目標値パターンの対応するサ
ンプリング時点毎に累積加算して出力することによって
上記制御偏差を減らすように制御する繰返し制御器と、 この繰返し制御器の出力を入力し、これを上限値と下限
値の範囲内に制限するリミッタと、 上記制御偏差を入力し、上記繰返し制御器の入力側に設
けられ、この繰返し制御器の出力が上記リミッタの上限
値よりも大きく、かつ上記制御偏差が正の値の場合と、
または上記繰返し制御器の出力が上記リミッタの下限値
よりも小さく、かつ上記制御偏差が負の値の場合のみ開
路動作するスイッチと、 上記リミッタの出力と上記制御偏差を加算し、上記フィ
ードバック制御系に有する直列補償器へ出力する加算器
とから構成したものである。
に、同じパターンの目標値が繰り返し与えられ、その目
標値とリミッタを含む制御対象の制御量との制御偏差
を、直列補償器を介して上記制御対象に与えることによ
って上記制御偏差に応じて制御されるフィードバック制
御系において、 上記制御偏差がサンプリング周期毎に入力され、各サン
プリング時点の制御偏差を目標値パターンの対応するサ
ンプリング時点毎に累積加算して出力することによって
上記制御偏差を減らすように制御する繰返し制御器と、 この繰返し制御器の出力を入力し、これを上限値と下限
値の範囲内に制限するリミッタと、 上記制御偏差を入力し、上記繰返し制御器の入力側に設
けられ、この繰返し制御器の出力が上記リミッタの上限
値よりも大きく、かつ上記制御偏差が正の値の場合と、
または上記繰返し制御器の出力が上記リミッタの下限値
よりも小さく、かつ上記制御偏差が負の値の場合のみ開
路動作するスイッチと、 上記リミッタの出力と上記制御偏差を加算し、上記フィ
ードバック制御系に有する直列補償器へ出力する加算器
とから構成したものである。
上記リミッタを設けてあるので、繰返し制御器出力値が
過大になるのを防ぐことができ、これにより制御対象内
のリミッタで制御対象に与えられる信号の飽和がおきな
いようにすることができ、信号の飽和がおきないことに
ともなって非線形性によって系が不安定化することがな
い。
過大になるのを防ぐことができ、これにより制御対象内
のリミッタで制御対象に与えられる信号の飽和がおきな
いようにすることができ、信号の飽和がおきないことに
ともなって非線形性によって系が不安定化することがな
い。
以下、本発明について図面を参照して説明する。はじめ
に第１図および第２図により、本発明の原理について説
明する。第１図は従来の繰返し制御器11の入力段にオン
／オフスイッチ14、また繰返し制御器11の出力段にリミ
ッタ13を付加した点が従来装置とは異る。上記リミッタ
13の上限値h2（下限値は−h2）は制御対象10に含まれる
リミッタ12の上限値h1（下限値は−h1）よりも低く設定
される。
に第１図および第２図により、本発明の原理について説
明する。第１図は従来の繰返し制御器11の入力段にオン
／オフスイッチ14、また繰返し制御器11の出力段にリミ
ッタ13を付加した点が従来装置とは異る。上記リミッタ
13の上限値h2（下限値は−h2）は制御対象10に含まれる
リミッタ12の上限値h1（下限値は−h1）よりも低く設定
される。
|Gsc0|;直列補償器９の定常ゲイン 上記リミッタ13は、繰返し制御器11の出力値が過大にな
るのを防ぐ働きをする。このリミッタ13で制限する事に
より、制御対象10に含まれるリミッタ12において信号の
飽和がおきない様にする事が出来る。リミッタ12で信号
が飽和しなければ、その非線形性によって系が不安定化
する事もない。
るのを防ぐ働きをする。このリミッタ13で制限する事に
より、制御対象10に含まれるリミッタ12において信号の
飽和がおきない様にする事が出来る。リミッタ12で信号
が飽和しなければ、その非線形性によって系が不安定化
する事もない。
ここで、リミッタ13が系の安定性に及ぼす影響を調べ
る。第１図を変形すると第２図が得られ、両図をもとに
説明を行う。なお、説明を簡単にするためリミッタ12を
なくして変形した。繰返し制御系が安定であるためには
（１＋Ｇ（ｓ））-1・Ｇ（ｓ）・Grep（ｓ）のベクトル
軌跡が上記（３）式に表されるリミッタ12の記述関数ｘ
（Ａ）による−1/x（Ａ）軌跡を絶えず左に見ればよ
い。
る。第１図を変形すると第２図が得られ、両図をもとに
説明を行う。なお、説明を簡単にするためリミッタ12を
なくして変形した。繰返し制御系が安定であるためには
（１＋Ｇ（ｓ））-1・Ｇ（ｓ）・Grep（ｓ）のベクトル
軌跡が上記（３）式に表されるリミッタ12の記述関数ｘ
（Ａ）による−1/x（Ａ）軌跡を絶えず左に見ればよ
い。
ここで、（４）式を利用すると、次式の変形が成立す
る。
る。
条件０＜|F|1,0＜|Gx|1,Im〔Ｆ〕＝Im〔Gx〕＝０に
おいて（８）式右辺のベクトル軌跡は第４図の斜線部内
のみに存在するから、−1/x（Ａ）軌跡を絶えず左にみ
る。
おいて（８）式右辺のベクトル軌跡は第４図の斜線部内
のみに存在するから、−1/x（Ａ）軌跡を絶えず左にみ
る。
よって、新たに付加したリミッタ13によって繰返し制御
系が不安定化する事はない。
系が不安定化する事はない。
次にスイッチ14の働きについて述べる。このスイッチ14
は繰返し制御器11の出力がリミッタ13の上限値よりも大
きく、かつ制御偏差が正の値の場合と、繰返し制御器11
の出力がリミッタ13の下限値よりも小さくかつ制御偏差
が負の値の場合のみ、オフとなる動作をする。
は繰返し制御器11の出力がリミッタ13の上限値よりも大
きく、かつ制御偏差が正の値の場合と、繰返し制御器11
の出力がリミッタ13の下限値よりも小さくかつ制御偏差
が負の値の場合のみ、オフとなる動作をする。
これは、繰返し制御器11の出力がリミッタ13で飽和して
操作量を何ら変更出来ない間、繰返し制御器11内の記憶
要素に制御偏差が足し込まれる事を防ぐ働きをする。も
し繰返し制御器11の出力が飽和している間にも制御偏差
が足し込まれると、制御偏差が逆の極性になってもすぐ
には操作量が変更されず、記憶要素内に余分に足し込ま
れた量が解消されて初めて操作量が変更されるという不
具合が生ずるからである。
操作量を何ら変更出来ない間、繰返し制御器11内の記憶
要素に制御偏差が足し込まれる事を防ぐ働きをする。も
し繰返し制御器11の出力が飽和している間にも制御偏差
が足し込まれると、制御偏差が逆の極性になってもすぐ
には操作量が変更されず、記憶要素内に余分に足し込ま
れた量が解消されて初めて操作量が変更されるという不
具合が生ずるからである。
第３図は、上記した原理をシフトレジスタに適用した場
合の例を示す。第３図において、破線で囲った部分が繰
返し制御器11であり、センサ１によって検出された制御
量と、目標値ｒの差、すなわち制御偏差が減算器２によ
って計算される。この減算器２の出力はサンプラ３、ス
イッチ14を通り、ローパス・フィルタ６の出力と加算器
４によって加算されて、シフトレジスタ５に入力され
る。シフトレジスタ５はＮ＝L/T（Ｔはサンプリング）
以上の段数を持つ様に設計される。ローパス・フィルタ
６、動的補償器７は、シフトレジスタ５とディジタル・
フィルタの組合せにより実現出来る。ここでは、FIR型
ディジタル・フィルタにより、ローパス・フィルタ６、
動的補償器７を構成した。
合の例を示す。第３図において、破線で囲った部分が繰
返し制御器11であり、センサ１によって検出された制御
量と、目標値ｒの差、すなわち制御偏差が減算器２によ
って計算される。この減算器２の出力はサンプラ３、ス
イッチ14を通り、ローパス・フィルタ６の出力と加算器
４によって加算されて、シフトレジスタ５に入力され
る。シフトレジスタ５はＮ＝L/T（Ｔはサンプリング）
以上の段数を持つ様に設計される。ローパス・フィルタ
６、動的補償器７は、シフトレジスタ５とディジタル・
フィルタの組合せにより実現出来る。ここでは、FIR型
ディジタル・フィルタにより、ローパス・フィルタ６、
動的補償器７を構成した。
ローパス・フィルタ６の係数は、シフト・レジスタ５の
Ｎ段目にかかる係数を中心に左右対象の値をもたせる。
例えばフィルタ段数をＮ′段とし、端からｉ番目の係数
ωｆ（ｉ）（０ｉＮ′−１）を とおけば、カットオフ周波数ωｃのローパス・フィルタ
が得られる。動的補償器７の係数は、次の様にして設計
する。動的補償器７の総段数をＮ″とし、左端からｉ番
目の係数をωｃ（ｉ）（０ｉＮ″−１）とおくと、
ωｃ（ｉ）は次式により求まる。
Ｎ段目にかかる係数を中心に左右対象の値をもたせる。
例えばフィルタ段数をＮ′段とし、端からｉ番目の係数
ωｆ（ｉ）（０ｉＮ′−１）を とおけば、カットオフ周波数ωｃのローパス・フィルタ
が得られる。動的補償器７の係数は、次の様にして設計
する。動的補償器７の総段数をＮ″とし、左端からｉ番
目の係数をωｃ（ｉ）（０ｉＮ″−１）とおくと、
ωｃ（ｉ）は次式により求まる。
なお、第３図の構成は第１図に示した構成と若干異なる
が、第３図中の動的補償器７の動特性Gdcを（４）式に
従って設計する際、Gx→Ｆ・Gxとおく事によって第３図
と第１図の構成はまったく等価となり、前述の作用は第
３図の構成においても成立する。
が、第３図中の動的補償器７の動特性Gdcを（４）式に
従って設計する際、Gx→Ｆ・Gxとおく事によって第３図
と第１図の構成はまったく等価となり、前述の作用は第
３図の構成においても成立する。
従来装置では、制御対象内に存在するリミッタにより不
安定化する虞れがあったが、本発明によれば、確実に系
が安定化するリミッタ付繰返し制御装置を提供できる。
安定化する虞れがあったが、本発明によれば、確実に系
が安定化するリミッタ付繰返し制御装置を提供できる。
第１図は本発明の原理を説明するための構成図、第２図
は第１図の等価ブロック線図、第３図は第１図の原理を
シフトレジスタに適用した例を示す図、第４図は第２図
中ループのナイキスト線図、第５図は従来の繰返し制御
装置の一構成例を示す図、第６図は第５図の等価ブロッ
ク線図、第７図は繰返し制御系に与えられる目標値パタ
ーンの１周期波形図、第８図は目標値の与えられ方を説
明するための図である。 １……センサ、２……減算器、３……サンプラ、４……
加算器、５……記憶要素、６……ローパス・フィルタ、
７……動的補償器、８……加算器、９……直列補償器、
10……制御対象、11……繰返し制御器、12……制御対象
内リミッタ、13……リミッタ、14……オン／オフスイッ
チ。
は第１図の等価ブロック線図、第３図は第１図の原理を
シフトレジスタに適用した例を示す図、第４図は第２図
中ループのナイキスト線図、第５図は従来の繰返し制御
装置の一構成例を示す図、第６図は第５図の等価ブロッ
ク線図、第７図は繰返し制御系に与えられる目標値パタ
ーンの１周期波形図、第８図は目標値の与えられ方を説
明するための図である。 １……センサ、２……減算器、３……サンプラ、４……
加算器、５……記憶要素、６……ローパス・フィルタ、
７……動的補償器、８……加算器、９……直列補償器、
10……制御対象、11……繰返し制御器、12……制御対象
内リミッタ、13……リミッタ、14……オン／オフスイッ
チ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岸上 寿夫 愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道１番地 三菱重工業株式会社名古屋研究所内 (56)参考文献 特開 昭55−135903（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−89120（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】ある一定の周期毎に、同じパターンの目標
値が繰り返し与えられ、その目標値とリミッタを含む制
御対象の制御量との制御偏差を、直列補償器を介して上
記制御対象に与えることによって上記制御偏差に応じて
制御されるフィードバック制御系において、 上記制御偏差がサンプリング周期毎に入力され、各サン
プリング時点の制御偏差を目標値パターンの対応するサ
ンプリング時点毎に累積加算して出力することによって
上記制御偏差を減らすように制御する繰返し制御器と、 この繰返し制御器の出力を入力し、これを上限値と下限
値の範囲内に制限するリミッタと、 上記制御偏差を入力し、上記繰返し制御器の入力側に設
けられ、この繰返し制御器の出力が上記リミッタの上限
値よりも大きく、かつ上記制御偏差が正の値の場合と、
または上記繰返し制御器の出力が上記リミッタの下限値
よりも小さく、かつ上記制御偏差が負の値の場合のみ開
路動作するスイッチと、 上記リミッタの出力と上記制御偏差を加算し、上記フィ
ードバック制御系に有する直列補償器へ出力する加算器
とからなるリミッタ付繰返し制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25977186A JPH0792684B2 (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | リミツタ付繰返し制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25977186A JPH0792684B2 (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | リミツタ付繰返し制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63113702A JPS63113702A (ja) | 1988-05-18 |
| JPH0792684B2 true JPH0792684B2 (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=17338740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25977186A Expired - Lifetime JPH0792684B2 (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | リミツタ付繰返し制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0792684B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5606282B2 (ja) * | 2010-04-09 | 2014-10-15 | キヤノン株式会社 | 振動型アクチュエータの制御回路 |
| CN111142389B (zh) * | 2020-01-19 | 2024-07-30 | 江南大学 | 一种定制式谐波重复控制器及控制方法 |
-
1986
- 1986-10-31 JP JP25977186A patent/JPH0792684B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63113702A (ja) | 1988-05-18 |
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