JPS59183402A

JPS59183402A - 積分比例動作自動制御回路

Info

Publication number: JPS59183402A
Application number: JP5519483A
Authority: JP
Inventors: Keiji Sakamoto; 坂本　啓二; Shinji Seki; 関　新次
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1983-04-01
Filing date: 1983-04-01
Publication date: 1984-10-18

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。

Description

【発明の詳細な説明】（１）発明の技術分野本発明は積分比例動作自動制御回路の改良に関する。特
に、かかる自動制御回路を構成する要素が飽和特性を有
する場合の過渡応答性を向上して動作を安定にする改良
に関する。

（２）技術の背景と従来技術の問題点近来、そのブロック図が第１図に示されるような積分比
例動作自動制御回路が提案されている。

図において、ｌは積分動作回路であり、２は比例動作回
路であり、３はパワー増幅回路であり４は慣性を有する
負荷である。かかる積分比例動作自動制御回路において
は、その伝達関数Ｇ　（Ｓ）は、ＪＳ　　＋Ｋ　　Ｋ　　Ｓ＋ＫＩ　Ｋ３３但し、Ｋ１は積分動作回路１のゲインであり、Ｋ２は比例動作
回路２のゲインであり、Ｋ３はパワー増幅回路３のゲイ
ンであり、Ｊは負荷４の慣性質量である。

と表わすことができる。そして、この伝達関数は、従来
技術における比例積分動作回路の場合とことなり、分子
に微分項を含まない利点があり、回路の設計が容易で、
結果的にすぐれた動作特性を実現することができる。

ところで、無限に広い線形動作領域を有する増幅器が現
実にありえないことは周知であり、また、負荷を駆動す
る電動機の電流制限等の必要もあり、特にパワー増幅回
路は飽和特性を有することが通常である。

上記の積分比例動作自動制御回路を構成する要素のいづ
れか特にパワー増幅回路３が飽和特性を有する場合、比
例動作回路２の出力はある時点で飽和するに反し、積分
動作回路ｌの出力は、その入力となるパワー増幅回路３
の出力が飽和した後においても増加をつづける性質があ
るので、パワー増幅回路３が飽和した後において、積分
動作回路ｌの出力と比例動作回路２の出力との間の偏差
が増大して、パワー増幅回路３の入力は急激に増大する
ことになる。換言すれば、負荷の状態が定常状態に到達
した後においても積分動作回路ｌの出力はある期間増加
を続けて結果的に負荷は不必要な制御を受け、負荷の動
作状態はオーバーシュートすることになり、制御の安定
性を阻害することになる。

（３）発明の目的本発明の目的はこの欠点を解消することにあり、設計上
機能上多くのすぐれた特徴を有する積分比例動作自動制
御回路において、その構成要素が飽和特性を有する場合
においても過渡応答特性が良好であり、負荷が定常状態
に到達した後オーバーシュートが発生する等の不利益を
ともなわない積分比例動作自動制御回路を提供すること
にある。

（４）発明の構成本発明の構成は、指令値と実測値との偏差量を積分する
積分動作回路ｌと、前記実測値に比例する量を与える比
例動作回路２と、前記積分動作回路ｌの出力と前記比例
動作回路２の出力との偏差量にもとづいて制御量をあた
える積分比例動作自動制御回路において、前記積分動作
回路ｌの出力と前記比例動作回路２の出力との偏差量が
特定の値を超えたときその偏差量を検出する手段（飽和
状態検出手段）５を有し、この飽和状態検出手段５の検
出した偏差量が前記積分動作回路１に負帰還されてなる
ことを特徴とする積分比例動作自動制御回路にある。

換言すれば、第２図のブロック図において５をもって示
す、積分動作回路１の出力と比例動作回路２の出力との
偏差量があらかじめ設定された値を超えたとき積分動作
回路１の出力と比例動作回路２の出力との偏差量すなわ
ち回路を構成する要素の飽和状態を表わす量を検出する
手段（飽和状態検出手段）５を設けておいて、上記せる
回路構成要素の飽和特性にもとづき積分動作回路ｌの出
力と比例動作回路２の出力との間に不一致が発生したこ
とを検出し、飽和状態検出手段５の出力を上記の積分動
作回路１に負帰還してこの積分動作回路１が実質的に比
例積分動作をなすように変換し、結果的に、この積分動
作回路１（機能が一時的に比例積分動作に変換されてい
る。）の出力と比例動作回路２の出力とが定常状態にお
いて一致し、パワー増幅回路３が定常状態において過大
な入力を印加されることがなく、負荷の動作状態がオー
バーシュートすることがないようになしたものである。

なお、第２図において、１〜４は第１図におけると同様
、夫々、積分動作回路、比例動作回路、パワー増幅回路
、慣性を有する負荷を示す。

（５）発明の実施例以下、図面を参照しつつ本発明の一実施例に係る積分比
例動作制御回路について説明する。

第３図参照図は、本発明の要旨に係る積分動作回路ｌと比例動作回
路２と飽和状態検出手段５との一実施例を示す。

図において、１１．１２．１３は抵抗であり、１４はキ
ャパシタであり、１５は演算増幅器である。抵抗１１に
は指令値Ａが与えられ、抵抗１２には実測値Ｂが与えら
れ、抵抗１３は接地される。この回路がミラー積分器を
構成することは周知であり、積分動作回路１として機能
しうることは明らかである。

２１．２３．２４は抵抗であり、２５は演算増幅器であ
る。抵抗２１には実測値Ｂが与えられ、抵抗２３は接地
される。この反転増幅器は比例動作回路２として機能す
る。

５１．５２．５３．５４．５８．５８．６ｏは抵抗であ
り、５５．６１は演算増幅器であり、５８．５７はダイ
オードである。抵抗５１．５２は積分動作回路１の出−
力と比例動作回路２の出力との偏差量を分圧して演算増
幅器５５のマイナス端子に印加する。演算増幅器５５と
抵抗５３．５４とは反転増幅器８１を構成し、抵抗５１
．５２によって分圧された上記の偏差量（積分動作回路
ｌの出力と比例動作回路２の出力との偏差量）を反転増
幅する。反転増幅器８１の出力はダイオード５６．５７
に印加される。このダイオード５６．５７は、反転増幅
器８１の出力が正または負の方向に一定の値（ダイオー
ドの順方向障壁電圧）を超えて更に増加したことを検出
する機能を有する。演算増幅器θ１と抵抗５８．５８．
６０とは反転増幅器Ｂ２を構成し、ダイオード５８．５
７の出力を反転増幅する。上記の分圧抵抗５１．５２と
反転増幅器６１とダイオード５６．５７と反転増幅器６
２とが、飽和状態検出手段５を構成し、この検出手段５
により、（イ）積分動作回路ｌの出力と比例動作回路２
の出力との偏差量があらかじめ設定された値（上記の実
施例においてはダイオード５６．５７の順方向障壁電圧
）を超えて更に増加していることと、（ロ）積分動作回
路１の出力と比例動作回路２の出力との偏差量（回路構
成要素の飽和状態を表わす量）とを検出することができ
る。

飽和状態検出手段５の出力は積分動作回路１を構成する
演算増幅器１５のマイナス端子に帰還され、定常状態に
おいて積分動作回路ｌの出力が飽和状態にある比例動作
回路２の出力を超えて増加することが防止される。

７１．７２．７３．７４は抵抗であり、７５は演算増幅
器であり、これらは反転増幅器を構成する。抵抗７１は
積分動作回路ｌの出力を、また、抵抗７２は比例動作回
路２の出力を、それぞれ印加されて、その偏差量を反転
増幅し、その出力を第２図に３をもって示すパワー増幅
器に印加する。既に説明せるとおり、積分動作回路１の
出力と比例動作回路２の出力との間の偏差量が定常状態
において大きく′なることはないので、パワー増幅器が
不必要な入力信号を受けて負荷の動作状態がオーバーシ
ュートすることはない。

第４図参照図は、第３図を更に簡略化したブロックダイヤグラムで
ある。積分動作回路１と比例動作回路２とは第３図に示
すところと全く同一であるが、飽和状態検出手段５°が
簡略化されており、分圧抵抗５１．５２とダイオード５
６．５７とのみをもって構成されている。この例におい
ては、分圧抵抗５１．５２の出力電圧がダイオード５６
．５７の順方向電圧によって制限されるため設計条件に
制限を受けるが、回路構成ははるかに簡易となる利点を
有する。

この回路が機能的に本発明に特有の効果を発揮すること
は第３図に示す例の場合と全く同一である。

（６）発明の詳細な説明せ゛るとおり、本発明によれば、構成要素が飽和
特性を有する場合においても過渡応答特性が良好であり
、負荷の制御状態が定常状態に到達した後オーバーシュ
ートが発生する等の不利益を伴なわない積分比例動作自
動制御回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術に係る積分比例動作自動制御回路のブ
ロックダイヤグラムである。第２図は本発明に係る積分
比例動作自動制御回路のブロックダイヤグラムである。第３図、第４図はそれぞれ、本発明の要旨に係る積分動
作回路ｌと比例動作回路２と飽和状態検出手段５の一実
施例を示すブロックダイヤグラムである。ｌ−φ・積分動作回路、　　２・・・比例動作回路、　
３・・・パワー増幅回路、　４・・′・慣性を有する負
荷、　５．５゛・・・飽和状態検出手段、　１１．１２
．１３・・・抵抗、　１４・φ・キャパシタ、　１５−
・・演算増幅器、　２１．２３．２４・・−抵抗、　２
５・・−演算増幅器、　５１．５２・・・分圧抵抗、　
５３，５４・拳・抵抗、　５５・・Φ演算増幅器、　５
Ｂ、５７・・・ダイオード、　５８．５９、６０・拳・
抵抗、　８１−拳・演算増幅器、　６１．６２・・・反
転増幅器、　７１．７２．７３．７４・・・抵抗、７５
・・・演算増幅器。特許出願人　ファナック株式会社代理人　弁理士　寒　川　誠　−

Claims

【特許請求の範囲】

指令値と実測値との偏差量を積分する積分動作回路１と
、前記実測値に比例する量を与える比例動作回路２と、
前記積分動作回路１の出力と前記比例動作回路２の出力
との偏差量にもとづいて制御量を与える積分比例動作自
動制御回路において、前記積分動作回路ｌの出力と前記
比例動作回路２の出力との偏差量が特定の値を超えたと
きその偏差量を検出する手段（飽和状態検出手段）５を
有し、該飽和状態検出手段５の検出した偏差量が前記積
分動作回路ｌに負帰還されてなることを特徴とする積分
比例動作自動制御回路。