JPS58129601A - 外乱補償装置 - Google Patents
外乱補償装置Info
- Publication number
- JPS58129601A JPS58129601A JP1311282A JP1311282A JPS58129601A JP S58129601 A JPS58129601 A JP S58129601A JP 1311282 A JP1311282 A JP 1311282A JP 1311282 A JP1311282 A JP 1311282A JP S58129601 A JPS58129601 A JP S58129601A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- disturbance
- feed
- controlled
- transmission functions
- control
- Prior art date
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- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- G05B13/0205—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Software Systems (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は外乱補償装置に関する。
公知のＰＩＤ制御系においては、第１図ブロック線図中
実線に示すよ、２うに、制御対象１の制御ｍｙ’！ｒ検
出器２によって検出し、この検出信号篤と目標値発生器
３で発生される目標値ｒとを比較器４で比較し、その出
力である偏差信号Ｃを零に近付けるような操作ｊｔ ｕ
を出すコントローラ５を用いて、外乱源６よシ印加さ
れる外乱ｗ１あるいは前述の目標値ｒの変動による影響
を補償するものであるが、この制御方式では制御対象１
や検出器２に不可避的に含まれる遅れのために充分な制
御性の得られない場合が多々あるの紘周知の事実である
。
実線に示すよ、２うに、制御対象１の制御ｍｙ’！ｒ検
出器２によって検出し、この検出信号篤と目標値発生器
３で発生される目標値ｒとを比較器４で比較し、その出
力である偏差信号Ｃを零に近付けるような操作ｊｔ ｕ
を出すコントローラ５を用いて、外乱源６よシ印加さ
れる外乱ｗ１あるいは前述の目標値ｒの変動による影響
を補償するものであるが、この制御方式では制御対象１
や検出器２に不可避的に含まれる遅れのために充分な制
御性の得られない場合が多々あるの紘周知の事実である
。
この点を改良するために、同図に破線で示したように、
外乱ｗｔ−人力するフィー・ドフォワード補償器−ＩＫ
よって操作量のフィードフォワード信号マを作ル、加算
器８を用いて操作量Ｕの修正を行なうといういわゆるフ
、イードフォワード補償方式も知られているが、フィー
ドフォワード補償器１の設計が非常Ｋ１ｍかしく、特に
動特性を改良したい場合や制御系が相互干渉の強い多変
数制御系である場合に扛、適切な補償器の設計は殆んど
不可能である。
外乱ｗｔ−人力するフィー・ドフォワード補償器−ＩＫ
よって操作量のフィードフォワード信号マを作ル、加算
器８を用いて操作量Ｕの修正を行なうといういわゆるフ
、イードフォワード補償方式も知られているが、フィー
ドフォワード補償器１の設計が非常Ｋ１ｍかしく、特に
動特性を改良したい場合や制御系が相互干渉の強い多変
数制御系である場合に扛、適切な補償器の設計は殆んど
不可能である。
一方、現代制御理論による最適レギュレータを用いた制
御方式においては、第２図プロ、り線図に示すように、
制御対象１の動的挙動を近似したモデル部１０ｔ−用意
し、目標値ｒあるいは外乱Ｗを入力としていわゆる状態
変数Ｘ（通常Ｘは制御対象１より計測することはできな
い）を計算し、これに係数加算器１１にて最適ｒインを
掛は合わせて操作量？作シ、前述の制御対象１に印加す
るもので、この方式はフィードパ、夕制御方式としては
理想的なものであることは証明されているが、制御対象
１０線形を仮定できなければ、最適ｒインが決定できな
いという致命的欠点を有し、さらに状態変数Ｘに物理的
意味がないために最適ゲインの物理的意味も不明で、不
用意に値を変えると、この制御系はおよそめちゃくちゃ
なものになってしまう。
御方式においては、第２図プロ、り線図に示すように、
制御対象１の動的挙動を近似したモデル部１０ｔ−用意
し、目標値ｒあるいは外乱Ｗを入力としていわゆる状態
変数Ｘ（通常Ｘは制御対象１より計測することはできな
い）を計算し、これに係数加算器１１にて最適ｒインを
掛は合わせて操作量？作シ、前述の制御対象１に印加す
るもので、この方式はフィードパ、夕制御方式としては
理想的なものであることは証明されているが、制御対象
１０線形を仮定できなければ、最適ｒインが決定できな
いという致命的欠点を有し、さらに状態変数Ｘに物理的
意味がないために最適ゲインの物理的意味も不明で、不
用意に値を変えると、この制御系はおよそめちゃくちゃ
なものになってしまう。
したがうで、経時変化などによシ制御対象１の特性が変
わった場合、あるいは非線形性が現われるような大きな
外乱が入った場合などモデル１０がずれたときには対処
できなくなシ、また、制御量ｙの制御偏差が０になると
いう保証もない。
わった場合、あるいは非線形性が現われるような大きな
外乱が入った場合などモデル１０がずれたときには対処
できなくなシ、また、制御量ｙの制御偏差が０になると
いう保証もない。
本発明はこのような事情ＫｆＩｉみて提案されたもので
、慣用のＰＩＤ制御系においてコントローラを調整する
という感覚でパラメータを変更することができ、最適レ
ギュレータ方式なみの良好な制御性を有する外乱補償装
置を提供することを目的とし、ＰＩＤＩＤフィートノク
ック制御系列に近似的に最適レギュレータと同一挙動を
示すフィードフォワード系を設けたことｆ：特徴とする
。
、慣用のＰＩＤ制御系においてコントローラを調整する
という感覚でパラメータを変更することができ、最適レ
ギュレータ方式なみの良好な制御性を有する外乱補償装
置を提供することを目的とし、ＰＩＤＩＤフィートノク
ック制御系列に近似的に最適レギュレータと同一挙動を
示すフィードフォワード系を設けたことｆ：特徴とする
。
本発明を干渉のある２変数制御系に適用した一実施例を
図面について説明すると、第３図はそのグロ、り線図、
第４図は第３図のフィードフォワード補償器ＦｓｅＦｍ
’を作成する要領を示すブロック線図、＃Ｉｓ図（（転
）俤） （Ｃ） （Ｄ）は本発明を上図において、第１
図と同一の記号はそれぞれ同図と同一の機器を示し、本
実施例では２変数制御系であるので、第１の制御量に関
連するものに添字１ｔ％［２の制御量に関連するものに
添字２ｔそれぞれ付しである。
図面について説明すると、第３図はそのグロ、り線図、
第４図は第３図のフィードフォワード補償器ＦｓｅＦｍ
’を作成する要領を示すブロック線図、＃Ｉｓ図（（転
）俤） （Ｃ） （Ｄ）は本発明を上図において、第１
図と同一の記号はそれぞれ同図と同一の機器を示し、本
実施例では２変数制御系であるので、第１の制御量に関
連するものに添字１ｔ％［２の制御量に関連するものに
添字２ｔそれぞれ付しである。
このような装置において、まず、フィードフォワード補
償器’凰 ｅｒＢの作成要領を述べる。
償器’凰 ｅｒＢの作成要領を述べる。
１）制御対象１および従来ＯＰＩＤ ＩＩＩＪ御系をひ
とまとめにして、すなわち＃１３図の一点鎖線枠内會新
゛九な制御対象９と考え、最適レギュレータを周知の方
法にて設計する。
とまとめにして、すなわち＃１３図の一点鎖線枠内會新
゛九な制御対象９と考え、最適レギュレータを周知の方
法にて設計する。
この最適レギュレータは第４図に示すように、外乱源６
より外乱Ｗが印加されたときの新たな制御対象９の動特
性をモデル化した数式、すなわちいわゆる状態方程式を
解くモデル部１゜とリカ、チ（Ｒｌｃｅａｔｌ）方程式
の解である最適フィードパ、りｒインをかける加算係数
器１１１゜１１麿より成る。数式で示すとモデル部１０
は状態方程式 ％式％（１） 良だし、にεＲｎ：状態ベクトル Ａ”Ｒｎ×’ ：係数マトリクス ＩＢＥ−Ｒ” ：係数ベクトル 鳳 二モデルの次数 を解き、加算係数器１１１ｅｌｌ諺はそれぞれ タタｔ、、Ｋ：最適フィードバックグインマトリタスを
算出するものである。
より外乱Ｗが印加されたときの新たな制御対象９の動特
性をモデル化した数式、すなわちいわゆる状態方程式を
解くモデル部１゜とリカ、チ（Ｒｌｃｅａｔｌ）方程式
の解である最適フィードパ、りｒインをかける加算係数
器１１１゜１１麿より成る。数式で示すとモデル部１０
は状態方程式 ％式％（１） 良だし、にεＲｎ：状態ベクトル Ａ”Ｒｎ×’ ：係数マトリクス ＩＢＥ−Ｒ” ：係数ベクトル 鳳 二モデルの次数 を解き、加算係数器１１１ｅｌｌ諺はそれぞれ タタｔ、、Ｋ：最適フィードバックグインマトリタスを
算出するものである。
１１） フィードフォーフード補償器７＋＊７ｓ’を
作成する。フィードフォワード補償器７１＋７１ の演
算内容をそれぞれ ただし、ＦｌｐＦｌは伝達特性を与える関数で次の形と
する。
作成する。フィードフォワード補償器７１＋７１ の演
算内容をそれぞれ ただし、ＦｌｐＦｌは伝達特性を与える関数で次の形と
する。
ｉ＝ｌ、Ｚ
ここで％ ” ｊ ｌ ｂ ｌ ｊ” 、＠ ｔ ｒ
、 ａ’１ｊ、 ｂｌ目、、、 ｙ、ｊは係数、ｐは微
分演算子 Ｍｌ ｅ Ｍｓ ａ Ｎｌ ｇ ＮＢは因子個数である
。
、 ａ’１ｊ、 ｂｌ目、、、 ｙ、ｊは係数、ｐは微
分演算子 Ｍｌ ｅ Ｍｓ ａ Ｎｌ ｇ ＮＢは因子個数である
。
さて、いま外乱Ｗを印加されたときの最適フィードパ、
り量ｕ”ｔ＋ｕ＊嘗は（１） 、 （２）式を用いて計
算できる・このｕ＊１・ｕ＄１ｔ（３）式のマ負、マ、
てそれぞれ近似できるように（４）式のＦｌｐＦｌすな
わち係数Ｊｊ、、、・ｉｊｔ固定する。固定方法Ｆｉ実
時間領域、周波数領域等における各種方法があるが特に
限定しない。
り量ｕ”ｔ＋ｕ＊嘗は（１） 、 （２）式を用いて計
算できる・このｕ＊１・ｕ＄１ｔ（３）式のマ負、マ、
てそれぞれ近似できるように（４）式のＦｌｐＦｌすな
わち係数Ｊｊ、、、・ｉｊｔ固定する。固定方法Ｆｉ実
時間領域、周波数領域等における各種方法があるが特に
限定しない。
さて、以上のようにして作成した伝達特性Ｆ１ａＦｍを
第３図のフィードフォワード補償器７１．７．にそれぞ
れセ、トシ、前述の外乱源６よりの外乱ｗｆ大入力る。
第３図のフィードフォワード補償器７１．７．にそれぞ
れセ、トシ、前述の外乱源６よりの外乱ｗｆ大入力る。
さらにこれらの出カマｌ 、マ１會それぞれ加算器＆ｌ
ｅ＃１によっ、て従来め操作蓋ｕ１ ａｕＭに加えて修
正操作蓋１１１ − ｕｓ ｔｆ’Ｆ−’）制御対象１
に印加する。
ｅ＃１によっ、て従来め操作蓋ｕ１ ａｕＭに加えて修
正操作蓋１１１ − ｕｓ ｔｆ’Ｆ−’）制御対象１
に印加する。
このような装置によれば、従来のＰＩＤによる古典的な
フィードパ、り制御および最適レギ。
フィードパ、り制御および最適レギ。
レータを模擬した最適制御の内作用を有し、最適制御に
よる制御偏差ピーク値の格段の抑制と、制御対象の経時
変化に対してもＰＩＤ制御によって安定な制御１４１１
／ｒ行なうことができる。
よる制御偏差ピーク値の格段の抑制と、制御対象の経時
変化に対してもＰＩＤ制御によって安定な制御１４１１
／ｒ行なうことができる。
これに加えて、本装置においては、フィードフォワード
補償器の特性ｔ−（４）式で示すような応答特性と係数
値との関係が明白なかつ簡略な形にしたために係数値を
自由に変更できるように碌り、「係数の意味が不明で変
更ができない」という最適レギュレータの欠点も克服す
るととができる。
補償器の特性ｔ−（４）式で示すような応答特性と係数
値との関係が明白なかつ簡略な形にしたために係数値を
自由に変更できるように碌り、「係数の意味が不明で変
更ができない」という最適レギュレータの欠点も克服す
るととができる。
本装置の効果を第５図について説明１すると、同図（４
）は外乱１示し、同図（Ｂ）は火力ブラン）Ｋ対してＰ
ＩＤ制御のみ行なった場合、同図（Ｃ）は最適レギュレ
ータを行な−）た場合、同図（ロ）は本装置を適用した
場合をそれぞれ示し、同図（Ｂ）では制御偏差が大きく
、同図（Ｃ）では格段に最大偏差は小さくなるが、制御
対象とモデルとの不可避なずれのため定常偏差が残るの
に対し、同図（ロ）では制御偏差のピーク値はＩＩｋ適
レギしレータなみに良好で、しかも定常偏差は０となり
安定性も良いことを示している。
）は外乱１示し、同図（Ｂ）は火力ブラン）Ｋ対してＰ
ＩＤ制御のみ行なった場合、同図（Ｃ）は最適レギュレ
ータを行な−）た場合、同図（ロ）は本装置を適用した
場合をそれぞれ示し、同図（Ｂ）では制御偏差が大きく
、同図（Ｃ）では格段に最大偏差は小さくなるが、制御
対象とモデルとの不可避なずれのため定常偏差が残るの
に対し、同図（ロ）では制御偏差のピーク値はＩＩｋ適
レギしレータなみに良好で、しかも定常偏差は０となり
安定性も良いことを示している。
要するに本発明によれば、ＰＩＤフィードパ。
り制御系と並列に近似的に最適レギュレータと同一挙動
を示すフィードフォワード系を設けたことにより、制御
性および安定性の優れた外乱補償装置を得るから、本発
明は産業上極めて有益なものである。
を示すフィードフォワード系を設けたことにより、制御
性および安定性の優れた外乱補償装置を得るから、本発
明は産業上極めて有益なものである。
第１図は公知のＰＩＤ制御系を示すプロ、り線図、１ｇ
２図は公知の最適レギュレータ制御系を示すプロ、り線
図、第３図は本発明を干渉ある２変数制御系に適用した
一実施例を示すブロック線図、第４図はＷ２Ｂ図のフィ
ードフォワード補償器７ｓｓ７ｓｔ’作成する４！領を
示すブロック線図、第５図（Ａ） （Ｂ） （Ｃ） （
Ｄ）は本発明をそれぞれ公知のＰＩＤ制御系、最適レー
Ｊｆ、レータ方式と比較した場合の制御偏差を示す線図
である。 １・・・制御対象、２１ｓｊｌ・・・検出器、３ｉ 。 ３冨・・・目標値発生器、４１．４！・・・比較器、５
１ｅ５ｍ・・・コントローラ、６・・・外乱源、７１゜
１■・・・フィードフォワード補償器、８％ｅ８Ｍ・・
・加算器、９・・・新たな制御対象、１０・・・モデル
部、１１１，１１．・・・加算係ａ器。 出願人復代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第２Ｗ
２図は公知の最適レギュレータ制御系を示すプロ、り線
図、第３図は本発明を干渉ある２変数制御系に適用した
一実施例を示すブロック線図、第４図はＷ２Ｂ図のフィ
ードフォワード補償器７ｓｓ７ｓｔ’作成する４！領を
示すブロック線図、第５図（Ａ） （Ｂ） （Ｃ） （
Ｄ）は本発明をそれぞれ公知のＰＩＤ制御系、最適レー
Ｊｆ、レータ方式と比較した場合の制御偏差を示す線図
である。 １・・・制御対象、２１ｓｊｌ・・・検出器、３ｉ 。 ３冨・・・目標値発生器、４１．４！・・・比較器、５
１ｅ５ｍ・・・コントローラ、６・・・外乱源、７１゜
１■・・・フィードフォワード補償器、８％ｅ８Ｍ・・
・加算器、９・・・新たな制御対象、１０・・・モデル
部、１１１，１１．・・・加算係ａ器。 出願人復代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第２Ｗ
Claims (1)
- ＰＩＤフィードパ、り制御系と並列に近似的に最適レイ
ユレータと同一挙動を示すフィードフォワード系を設け
たことを特徴とする外乱補償装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1311282A JPS58129601A (ja) | 1982-01-29 | 1982-01-29 | 外乱補償装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1311282A JPS58129601A (ja) | 1982-01-29 | 1982-01-29 | 外乱補償装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58129601A true JPS58129601A (ja) | 1983-08-02 |
Family
ID=11824067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1311282A Pending JPS58129601A (ja) | 1982-01-29 | 1982-01-29 | 外乱補償装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58129601A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6464003A (en) * | 1987-09-04 | 1989-03-09 | Toshiba Corp | Process controller |
| JPH0534173U (ja) * | 1991-04-19 | 1993-05-07 | 北日本食品株式会社 | 小荷物用冷蔵保存容器 |
-
1982
- 1982-01-29 JP JP1311282A patent/JPS58129601A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6464003A (en) * | 1987-09-04 | 1989-03-09 | Toshiba Corp | Process controller |
| JPH0534173U (ja) * | 1991-04-19 | 1993-05-07 | 北日本食品株式会社 | 小荷物用冷蔵保存容器 |
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