JPH0926801A - オーバシュート抑制制御装置 - Google Patents
オーバシュート抑制制御装置Info
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- JPH0926801A JPH0926801A JP7196123A JP19612395A JPH0926801A JP H0926801 A JPH0926801 A JP H0926801A JP 7196123 A JP7196123 A JP 7196123A JP 19612395 A JP19612395 A JP 19612395A JP H0926801 A JPH0926801 A JP H0926801A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 オーバシュートを抑制するために制御量設定
値の入力経路に一次遅れフィルタを挿入すると、応答性
能が低下してしまう。 【解決手段】 ＰＩ調節器１の出力と制御量との偏差が
入力されるＰ調節器４を設け、その出力を操作量として
電動機２に入力する。または、ＰＩ調節器１の出力と比
例ゲインとの乗算結果と、制御量と前記比例ゲインとの
乗算結果との偏差を、操作量として電動機２に入力す
る。更に、ＰＩ調節器１の出力とリミッタ６を通した比
例ゲインとの乗算結果と、制御量と比例ゲインとの乗算
結果との偏差を、操作量として電動機２に入力し、リミ
ッタ６の下限制限値を１に設定する。もしくは、ＰＩ調
節器１の出力と制御量との偏差が入力されるＰ調節器４
の出力に基づく操作量を電動機２に入力し、回転数設定
値の変化の有無に応じてＰＩ調節器１の積分ゲインを変
化させる。
値の入力経路に一次遅れフィルタを挿入すると、応答性
能が低下してしまう。 【解決手段】 ＰＩ調節器１の出力と制御量との偏差が
入力されるＰ調節器４を設け、その出力を操作量として
電動機２に入力する。または、ＰＩ調節器１の出力と比
例ゲインとの乗算結果と、制御量と前記比例ゲインとの
乗算結果との偏差を、操作量として電動機２に入力す
る。更に、ＰＩ調節器１の出力とリミッタ６を通した比
例ゲインとの乗算結果と、制御量と比例ゲインとの乗算
結果との偏差を、操作量として電動機２に入力し、リミ
ッタ６の下限制限値を１に設定する。もしくは、ＰＩ調
節器１の出力と制御量との偏差が入力されるＰ調節器４
の出力に基づく操作量を電動機２に入力し、回転数設定
値の変化の有無に応じてＰＩ調節器１の積分ゲインを変
化させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動機の回転数制
御のように、ＰＩ（比例・積分）調節器の出力に基づく
操作量（電動機の電流ないしトルク）の積分量（電動機
の回転数）を制御量とする積分要素を持つプラントを制
御対象とした、オーバシュート抑制制御装置に関する。
御のように、ＰＩ（比例・積分）調節器の出力に基づく
操作量（電動機の電流ないしトルク）の積分量（電動機
の回転数）を制御量とする積分要素を持つプラントを制
御対象とした、オーバシュート抑制制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７は、ＰＩ調節器を有する電動機回転
数のフィードバック制御ループの従来技術を、伝達関数
により示したブロック線図である。図において、１は伝
達関数ＫP（１＋１／ｓＴI）のＰＩ調節器、２は伝達関
数１／ｓＪMの電動機、３は加算器であり、ＫPは比例ゲ
イン、ｓはラプラス演算子、ＴIは積分時間、ＪMは電機
子の慣性モーメントである。実際には、ＰＩ調節器１と
電動機２との間に電流制御器が存在するが、簡略化のた
めにその伝達関数を１と考えて図示を省略してある。
数のフィードバック制御ループの従来技術を、伝達関数
により示したブロック線図である。図において、１は伝
達関数ＫP（１＋１／ｓＴI）のＰＩ調節器、２は伝達関
数１／ｓＪMの電動機、３は加算器であり、ＫPは比例ゲ
イン、ｓはラプラス演算子、ＴIは積分時間、ＪMは電機
子の慣性モーメントである。実際には、ＰＩ調節器１と
電動機２との間に電流制御器が存在するが、簡略化のた
めにその伝達関数を１と考えて図示を省略してある。
【０００３】図８は上記制御ループの動作を示すもの
で、回転数設定値Ｎ*をランプ状に変化させて電動機２
の回転数実際値Ｎを所望の値に制御しようとする場合、
ＰＩ調節器１は制御量の偏差（Ｎ*−Ｎ）が積分器に蓄
積された量としてトルク設定値τ*を出力し、これによ
り電動機２の回転数が増加する。
で、回転数設定値Ｎ*をランプ状に変化させて電動機２
の回転数実際値Ｎを所望の値に制御しようとする場合、
ＰＩ調節器１は制御量の偏差（Ｎ*−Ｎ）が積分器に蓄
積された量としてトルク設定値τ*を出力し、これによ
り電動機２の回転数が増加する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これに
よって所望の値以上に回転数が増加するオーバシュート
を生じ、つまりＮ*＜Ｎとなってトルク設定値τ*が零に
リセットされる動作にならざるを得ない。ここで、一巡
伝達関数Ｎ／Ｎ*を見た場合、数式１のようになる。
よって所望の値以上に回転数が増加するオーバシュート
を生じ、つまりＮ*＜Ｎとなってトルク設定値τ*が零に
リセットされる動作にならざるを得ない。ここで、一巡
伝達関数Ｎ／Ｎ*を見た場合、数式１のようになる。
【０００５】
【数１】
【０００６】数式１において、分子にはｓ・ＴI／ＫPな
る微分項があるので、オーバシュートを生じるのは数式
の上からも自明である。
る微分項があるので、オーバシュートを生じるのは数式
の上からも自明である。
【０００７】従って、従来では、回転数設定値Ｎ*の入
力経路に伝達関数１／（１＋ｓＴF）にて表わされる一
次遅れフィルタを挿入し、遅れ時間ＴF＝ＴI／ＫPとし
て上記微分項の影響を相殺することによりオーバシュー
トを抑制していた。しかし、これによるとどうしてもＴ
F以上に応答を速めることができないという新たな問題
を生じていた。
力経路に伝達関数１／（１＋ｓＴF）にて表わされる一
次遅れフィルタを挿入し、遅れ時間ＴF＝ＴI／ＫPとし
て上記微分項の影響を相殺することによりオーバシュー
トを抑制していた。しかし、これによるとどうしてもＴ
F以上に応答を速めることができないという新たな問題
を生じていた。
【０００８】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、応答性を損なうこ
となくオーバシュートを抑制可能なオーバシュート抑制
制御装置を提供することにある。
たもので、その目的とするところは、応答性を損なうこ
となくオーバシュートを抑制可能なオーバシュート抑制
制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、操作量の積分量を制御量と
する積分要素を持つプラントを制御対象とし、制御量の
偏差を零にするように調節動作するＰＩ調節器を備えた
制御装置において、ＰＩ調節器の出力と制御量との偏差
が入力されるＰ（比例）調節器を設け、このＰ調節器の
出力を操作量としてプラントに入力するものである。本
発明では、ＰＩ調節器のマイナループに所定の比例ゲイ
ンを有するＰ調節器を設けることにより、制御ループの
一巡伝達関数の分子から微分項を除くことができ、これ
により制御量のオーバーシュートを抑制することが可能
になる。
め、請求項１記載の発明は、操作量の積分量を制御量と
する積分要素を持つプラントを制御対象とし、制御量の
偏差を零にするように調節動作するＰＩ調節器を備えた
制御装置において、ＰＩ調節器の出力と制御量との偏差
が入力されるＰ（比例）調節器を設け、このＰ調節器の
出力を操作量としてプラントに入力するものである。本
発明では、ＰＩ調節器のマイナループに所定の比例ゲイ
ンを有するＰ調節器を設けることにより、制御ループの
一巡伝達関数の分子から微分項を除くことができ、これ
により制御量のオーバーシュートを抑制することが可能
になる。
【００１０】請求項２記載の発明は、ＰＩ調節器出力と
比例ゲインとの乗算結果と、制御量と前記比例ゲインと
の乗算結果との偏差を、操作量としてプラントに入力す
るものである。本発明では、上記比例ゲインをＰＩ調節
器の出力と制御量とに乗じ、その偏差を操作量とするこ
とにより、請求項１の発明と実質的に同一の作用が得ら
れる。
比例ゲインとの乗算結果と、制御量と前記比例ゲインと
の乗算結果との偏差を、操作量としてプラントに入力す
るものである。本発明では、上記比例ゲインをＰＩ調節
器の出力と制御量とに乗じ、その偏差を操作量とするこ
とにより、請求項１の発明と実質的に同一の作用が得ら
れる。
【００１１】請求項３記載の発明は、ＰＩ調節器出力と
リミッタを通した比例ゲインとの乗算結果と、制御量と
前記リミッタを通さない比例ゲインとの乗算結果との偏
差を、操作量としてプラントに入力すると共に、前記リ
ミッタの下限制限値を１に設定するものである。本発明
では、請求項２の発明においてＰＩ調節器の出力に乗じ
る上記比例ゲインの下限制限値を１とすることにより、
比例ゲインを０に設定した場合には従来のＰＩ制御ルー
プを構成し、また、比例ゲインを１よりも大きく設定し
た場合には実質的に請求項２の発明と同様のマイナルー
プ付きＰＩ制御ループを構成する。
リミッタを通した比例ゲインとの乗算結果と、制御量と
前記リミッタを通さない比例ゲインとの乗算結果との偏
差を、操作量としてプラントに入力すると共に、前記リ
ミッタの下限制限値を１に設定するものである。本発明
では、請求項２の発明においてＰＩ調節器の出力に乗じ
る上記比例ゲインの下限制限値を１とすることにより、
比例ゲインを０に設定した場合には従来のＰＩ制御ルー
プを構成し、また、比例ゲインを１よりも大きく設定し
た場合には実質的に請求項２の発明と同様のマイナルー
プ付きＰＩ制御ループを構成する。
【００１２】請求項４記載の発明は、ＰＩ調節器の出力
と制御量との偏差が入力されるＰ調節器を設け、このＰ
調節器の出力に基づく操作量をプラントに入力すると共
に、制御量の設定値の変化の有無に応じてＰＩ調節器の
積分ゲインを変化させるものである。本発明では、電動
機回転数のごとき制御量の設定値が変化したことを検出
し、その場合にはＰＩ調節器の積分ゲインを大きくして
負荷外乱に対する応答速度を上げるように作用する。
と制御量との偏差が入力されるＰ調節器を設け、このＰ
調節器の出力に基づく操作量をプラントに入力すると共
に、制御量の設定値の変化の有無に応じてＰＩ調節器の
積分ゲインを変化させるものである。本発明では、電動
機回転数のごとき制御量の設定値が変化したことを検出
し、その場合にはＰＩ調節器の積分ゲインを大きくして
負荷外乱に対する応答速度を上げるように作用する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。図１は請求項１記載の発明の実施形態を
示している。この実施形態が図７と異なるのは、ＰＩ調
節器１のマイナループに比例ゲインＫMを持つＰ調節器
４を設け、ＰＩ調節器１の出力である回転数設定値Ｎ**
と制御量としての回転数Ｎとの偏差をＰ調節器４に入力
してその出力操作量であるトルク設定値τ*を電動機２
に入力した点である。なお、図１において３ａ，３ｂは
加算器を示す。このように構成すると、ＰＩ調節器１の
後の伝達関数は数式２のようになる。
態を説明する。図１は請求項１記載の発明の実施形態を
示している。この実施形態が図７と異なるのは、ＰＩ調
節器１のマイナループに比例ゲインＫMを持つＰ調節器
４を設け、ＰＩ調節器１の出力である回転数設定値Ｎ**
と制御量としての回転数Ｎとの偏差をＰ調節器４に入力
してその出力操作量であるトルク設定値τ*を電動機２
に入力した点である。なお、図１において３ａ，３ｂは
加算器を示す。このように構成すると、ＰＩ調節器１の
後の伝達関数は数式２のようになる。
【００１４】
【数２】
【００１５】この結果、ＰＩ調節器１との直列伝達関数
は数式３のようになる。
は数式３のようになる。
【００１６】
【数３】
【００１７】更に、ＴM＝ＴI＝ＪM／ＫMとなるようにパ
ラメータを設定すれば、直列伝達関数は、ＫP・（１／
ｓＴI）となる。よって、一巡伝達関数Ｎ／Ｎ*は数式４
のようになる。
ラメータを設定すれば、直列伝達関数は、ＫP・（１／
ｓＴI）となる。よって、一巡伝達関数Ｎ／Ｎ*は数式４
のようになる。
【００１８】
【数４】
【００１９】この数式４から明らかなように、図１の実
施形態では一巡伝達関数の分子に微分項が含まれないた
め、図２に示すように、回転数設定値Ｎ*をランプ状に
変化させた場合でもトルク設定値τ*及び回転数実際値
Ｎのオーバシュートを抑制することができる。また、Ｐ
Ｉ調節器１の比例ゲインＫPを適切に選択することによ
り、任意の応答を得ることができる。
施形態では一巡伝達関数の分子に微分項が含まれないた
め、図２に示すように、回転数設定値Ｎ*をランプ状に
変化させた場合でもトルク設定値τ*及び回転数実際値
Ｎのオーバシュートを抑制することができる。また、Ｐ
Ｉ調節器１の比例ゲインＫPを適切に選択することによ
り、任意の応答を得ることができる。
【００２０】次に、図３、図４は図１の実施形態の変形
例に相当し、それぞれ請求項２、請求項３記載の発明の
実施形態である。まず、図３の実施形態は、図１におけ
るＰ調節器４の比例ゲインＫMをゲイン設定器４ａとし
て加算器３ｂの前に移動し、回転数設定値Ｎ**をＫM倍
した乗算器５ａの出力と回転数実際値ＮをＫM倍した乗
算器５ｂの出力との偏差を加算器３ｂにより求めて電動
機２に入力している。この実施形態においても、一巡伝
達関数Ｎ／Ｎ*は実質的に数式４と同様になるため、図
１の実施形態と同様にオーバシュートを抑制することが
可能である。
例に相当し、それぞれ請求項２、請求項３記載の発明の
実施形態である。まず、図３の実施形態は、図１におけ
るＰ調節器４の比例ゲインＫMをゲイン設定器４ａとし
て加算器３ｂの前に移動し、回転数設定値Ｎ**をＫM倍
した乗算器５ａの出力と回転数実際値ＮをＫM倍した乗
算器５ｂの出力との偏差を加算器３ｂにより求めて電動
機２に入力している。この実施形態においても、一巡伝
達関数Ｎ／Ｎ*は実質的に数式４と同様になるため、図
１の実施形態と同様にオーバシュートを抑制することが
可能である。
【００２１】図４の実施形態は図３の実施形態を更に変
形したものであり、ゲイン設定器４ａと乗算器５ａとの
間にリミッタ６が設けられている。このリミッタ６の下
限制限値を“１”としておくことにより、ゲイン設定器
４ａの比例ゲインＫMを“０”に設定した場合には図７
に示した従来のＰＩ制御ループが構成され、また、ＫM
をＫM＞１に設定した場合には図３のマイナループ付き
ＰＩ制御ループが構成される。従って、ＫMの設定を変
更するだけで、プログラムを変更することなく２種類の
ＰＩ制御ループの切り替えが可能になる。
形したものであり、ゲイン設定器４ａと乗算器５ａとの
間にリミッタ６が設けられている。このリミッタ６の下
限制限値を“１”としておくことにより、ゲイン設定器
４ａの比例ゲインＫMを“０”に設定した場合には図７
に示した従来のＰＩ制御ループが構成され、また、ＫM
をＫM＞１に設定した場合には図３のマイナループ付き
ＰＩ制御ループが構成される。従って、ＫMの設定を変
更するだけで、プログラムを変更することなく２種類の
ＰＩ制御ループの切り替えが可能になる。
【００２２】次に、図５は請求項４記載の発明の実施形
態である。この実施形態では、回転数設定値Ｎ*と、無
駄時間遅れ要素（遅れ時間ｄ）７を介した回転数設定値
Ｎdとをコンパレータ８により比較して回転数設定値に
変化があったかどうかを検出している。そして、コンパ
レータ８から出力される回転数変化検出信号Ｎcに対し
ゲイン設定器９によりゲイン（ＫI−１）を乗じ、その
出力を加算器３ｄに入力して１を加算することにより、
ＰＩ調節器１の積分ゲインＫIを演算するように構成さ
れている。
態である。この実施形態では、回転数設定値Ｎ*と、無
駄時間遅れ要素（遅れ時間ｄ）７を介した回転数設定値
Ｎdとをコンパレータ８により比較して回転数設定値に
変化があったかどうかを検出している。そして、コンパ
レータ８から出力される回転数変化検出信号Ｎcに対し
ゲイン設定器９によりゲイン（ＫI−１）を乗じ、その
出力を加算器３ｄに入力して１を加算することにより、
ＰＩ調節器１の積分ゲインＫIを演算するように構成さ
れている。
【００２３】図６はこの実施形態の動作を示すものであ
り、回転数設定値Ｎ*がランプ状に変化した場合に、回
転数設定値Ｎdは図示のように遅れ時間ｄをもって変化
し、回転数変化検出信号Ｎcは回転数設定値が変化して
いる間は“１”、一定時には“０”となる。このため、
加算器３ｄの出力は回転数設定値の変化時にＫI、一定
時に１（ＫI＝１）となる。よって、ゲイン設定器９の
ゲイン（ＫI−１）におけるＫIに適宜な値（ＫI＞１）
を設定しておけば、回転数設定値が変化した際にＰＩ調
節器１の積分ゲインＫIを自動的に増加させ、言い替え
れば積分時間ＴIを短くすることができ、負荷外乱に対
する応答速度を上げることができる。
り、回転数設定値Ｎ*がランプ状に変化した場合に、回
転数設定値Ｎdは図示のように遅れ時間ｄをもって変化
し、回転数変化検出信号Ｎcは回転数設定値が変化して
いる間は“１”、一定時には“０”となる。このため、
加算器３ｄの出力は回転数設定値の変化時にＫI、一定
時に１（ＫI＝１）となる。よって、ゲイン設定器９の
ゲイン（ＫI−１）におけるＫIに適宜な値（ＫI＞１）
を設定しておけば、回転数設定値が変化した際にＰＩ調
節器１の積分ゲインＫIを自動的に増加させ、言い替え
れば積分時間ＴIを短くすることができ、負荷外乱に対
する応答速度を上げることができる。
【００２４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、応答性の
低下を招かずにオーバシュートを抑制することができ、
また、必要に応じて従来のＰＩ制御ループとの切り替え
も可能である等の効果を有する。
低下を招かずにオーバシュートを抑制することができ、
また、必要に応じて従来のＰＩ制御ループとの切り替え
も可能である等の効果を有する。
【図１】請求項１記載の制御ループを示す伝達関数のブ
ロック線図である。
ロック線図である。
【図２】図１の制御ループの動作を示す図である。
【図３】請求項２記載の制御ループを示す伝達関数のブ
ロック線図である。
ロック線図である。
【図４】請求項３記載の制御ループを示す伝達関数のブ
ロック線図である。
ロック線図である。
【図５】請求項４記載の制御ループを示す伝達関数のブ
ロック線図である。
ロック線図である。
【図６】図５の制御ループの動作を示す図である。
【図７】従来のフィードバック制御ループを示すブロッ
ク線図である。
ク線図である。
【図８】図７の制御ループの動作を示す図である。
１ ＰＩ調節器 ２ 電動機 ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ 加算器 ４ Ｐ調節器 ４ａ，９ ゲイン設定器 ５ａ，５ｂ 乗算器 ６ リミッタ ７ 無駄時間遅れ要素 ８ コンパレータ
Claims (4)
- 【請求項１】 操作量の積分量を制御量とする積分要素
を持つプラントを制御対象とし、制御量の偏差を零にす
るように調節動作するＰＩ調節器を備えた制御装置にお
いて、 ＰＩ調節器の出力と制御量との偏差が入力されるＰ調節
器を設け、このＰ調節器の出力を操作量としてプラント
に入力することを特徴とするオーバシュート抑制制御装
置。 - 【請求項２】 操作量の積分量を制御量とする積分要素
を持つプラントを制御対象とし、制御量の偏差を零にす
るように調節動作するＰＩ調節器を備えた制御装置にお
いて、 ＰＩ調節器出力と比例ゲインとの乗算結果と、制御量と
前記比例ゲインとの乗算結果との偏差を、操作量として
プラントに入力することを特徴とするオーバシュート抑
制制御装置。 - 【請求項３】 操作量の積分量を制御量とする積分要素
を持つプラントを制御対象とし、制御量の偏差を零にす
るように調節動作するＰＩ調節器を備えた制御装置にお
いて、 ＰＩ調節器出力とリミッタを通した比例ゲインとの乗算
結果と、制御量と前記リミッタを通さない比例ゲインと
の乗算結果との偏差を、操作量としてプラントに入力す
ると共に、前記リミッタの下限制限値を１に設定するこ
とを特徴とするオーバシュート抑制制御装置。 - 【請求項４】 操作量の積分量を制御量とする積分要素
を持つプラントを制御対象とし、制御量の偏差を零にす
るように調節動作するＰＩ調節器を備えた制御装置にお
いて、 ＰＩ調節器の出力と制御量との偏差が入力されるＰ調節
器を設け、このＰ調節器の出力に基づく操作量をプラン
トに入力すると共に、制御量の設定値の変化の有無に応
じてＰＩ調節器の積分ゲインを変化させることを特徴と
するオーバシュート抑制制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7196123A JPH0926801A (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | オーバシュート抑制制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7196123A JPH0926801A (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | オーバシュート抑制制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0926801A true JPH0926801A (ja) | 1997-01-28 |
Family
ID=16352632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7196123A Pending JPH0926801A (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | オーバシュート抑制制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0926801A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003010880A1 (en) * | 2001-07-19 | 2003-02-06 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Speed control device |
| CN116165891A (zh) * | 2023-02-10 | 2023-05-26 | 江苏吉泰科电气有限责任公司 | 一种电机控制抑制油压超调的方法和计算机可读存储介质 |
-
1995
- 1995-07-07 JP JP7196123A patent/JPH0926801A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003010880A1 (en) * | 2001-07-19 | 2003-02-06 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Speed control device |
| US7164953B2 (en) | 2001-07-19 | 2007-01-16 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Speed control device |
| CN116165891A (zh) * | 2023-02-10 | 2023-05-26 | 江苏吉泰科电气有限责任公司 | 一种电机控制抑制油压超调的方法和计算机可读存储介质 |
| CN116165891B (zh) * | 2023-02-10 | 2023-11-14 | 江苏吉泰科电气有限责任公司 | 一种电机控制抑制油压超调的方法和计算机可读存储介质 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020703 |