JPS61148509A - 制御系異常検出装置 - Google Patents

制御系異常検出装置

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JPS61148509A
JPS61148509A JP59270219A JP27021984A JPS61148509A JP S61148509 A JPS61148509 A JP S61148509A JP 59270219 A JP59270219 A JP 59270219A JP 27021984 A JP27021984 A JP 27021984A JP S61148509 A JPS61148509 A JP S61148509A
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signal
feedback
test signal
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Yasunobu Hayama
葉山 安信
Sadamu Terado
寺戸 定
Mitsuhiro Abe
阿部 光博
Makoto Watanabe
誠 渡辺
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0218Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
    • G05B23/0224Process history based detection method, e.g. whereby history implies the availability of large amounts of data
    • G05B23/0227Qualitative history assessment, whereby the type of data acted upon, e.g. waveforms, images or patterns, is not relevant, e.g. rule based assessment; if-then decisions
    • G05B23/0235Qualitative history assessment, whereby the type of data acted upon, e.g. waveforms, images or patterns, is not relevant, e.g. rule based assessment; if-then decisions based on a comparison with predetermined threshold or range, e.g. "classical methods", carried out during normal operation; threshold adaptation or choice; when or how to compare with the threshold

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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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば油圧制御系の異常動作及び故障等を
高感度に検出する制御系異常検出装置に関する。
〔従来の技術〕
従来より、例えば油圧制御系における制御弁の故障及び
油漏れ等の異常を検出するには、第4図に示すような異
常検出装置11が使用される。この異常検出装置11は
、制御系12の制御目標値Xを入力し、制御系モデル1
3によって制御系12の出力予測値Y1を算出し、この
予測値Y、と実際の制御系12の出力値Yとから制御偏
差′F4(=ya−y)を求める。次に、異常判定装置
14によって上記制御偏差Eが予め設定される偏差許容
範囲内であるか否かを調べ、制御偏差Eが許容範囲を逸
脱するとき、制御系12は異常であると判定して表示装
置15Vにれを表示するものである。
すなわち、この異常検出装置11は、制御系モデル13
と実際の制御系12とにそれぞれ実時間で同じ入力信号
を与え、その時の出力信号の差を検出することにより、
制御系12の異常を検出するものである。尚、上記のよ
うな演算及び判定等は、通常ディジタルコンピュータで
処理される。
ところで、上記のような従来の制御系異常検出装置では
、制御系モデル13の精度によって検出感度が左右され
ることになる。すなわち、制御系モデル13の特性と実
際の制御系12の特性との誤差が大きいと、正常時にお
いても制御偏差Eが大きくなるため誤診断を行なう恐れ
がある。
一般に制御系は、微分方糧式でモデル化されるが、モデ
ルの精度を高めるためには微分方糧式の次数を上げる必
要がある。一方、微分方穆式の次数を上げると計算が複
雑になり、これをディジタルコンピュータで演算する場
合には演算時間が長くなる。したがって、油圧制御系の
ように数10 Hz〜数100 Hzの高速応答性を有
する制御系にこの装置を適用するには、演算時間が長時
間となるため制御系モデル13を簡略化せざるを得ない
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが、この制御系モデル13を簡略化すると、前述
したように正常時においても制御備差Eが大きくなり、
誤診断する恐れがあるので、異常判定装置14の許容値
を大きく設定する必要がある、しかしながら、この場合
、制御系の重故障のように制御偏差Eが非常に大きいと
きには検出可能であるが、劣化や軽故障のように制御偏
差Eが小さいときには検出不可能であり、検出感度に問
題が生じてしまうことになる。
この発明は上記のような問題を改善するためになされた
もので、制御系の劣化や故障の穆度によらず、常忙感度
良く異常を検出することのできる制御系異常検出装置を
提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕すなわちこの
発明に係る制御系異常検出装置は、制御系診断用のステ
、f状のテスト信号を発生するテスト信号発生部と、こ
のテスト信号を制御系に与えそのフィードバック信号を
検出するフィードバック信号検出手段と、上記制御系が
正常状態であるときのフィードバック信号を記憶するa
tの記憶部と、上記制御系の診断時に得られるフィード
バック信号を記憶する第2の記憶部と、上記第1の記憶
部に記憶された制御系正常時におけるフィーr/々、り
信号と上記第2の記憶部に記憶される制御系診断時にお
けるフィードバック信号との差に基づいた誤差面積を算
出する演算部と、この演算部での演算結果が許容範囲以
下であるか否かを判定する判定部とを具備し、この判定
部により上記演算結果が許容範囲を上回ったと判定され
た場合には、上記制御系を異常として判断するものであ
る。
〔実施例〕
以下、第1図乃至第3図を参照してこの発明の一実施例
を詳細に説明する。
第1図はこの発明に係る制御系異常検出装置を位置制御
油圧サーが系に適用する場合の構成を示すもので、21
は位置制御系、22は異常検出装置である。
まず、上記位置制御系21は、目標値Xとフィードバッ
ク値Yとの偏差を演算器21aで求めた後これを増幅器
21bで増幅し・この増幅信号に応じて電気油圧サーが
弁21eの開度を制御し、この開度に応じた油を流入及
び流出すること釦よって油圧シリンダ及び負荷21dを
駆動する。また、位置検出器21mで油圧シリンダの位
置を検出し、フィードバック値Yとして負帰還すること
により、目標値Xとフィードバック値Yとが一致するよ
うに制御する。
また、上記異常検出装置22は、テスト許可信号2が供
給されることにより所定のテスト信号Xtを発生するテ
スト信号発生部221と、テスト信号Xtをトリが信号
としてフィードバック信号Yを定められた時間間隔でサ
ンプリング及びホールドするサンプルホールド回路22
bと、このサングルホールド回路22bと同期してアナ
ログのフィードバック信号Yをディジタル信号忙変換す
るアナログ・ディジタル(以下いと記す)変換器22e
と、とのψ変換器22cと同期してディジタル信号に変
換されたプ(−ドパ、り信号Yを定められた時間間隔で
記憶する第1および第2のメモリ22d 、22eと、
上記φ変換器22cを介して供給されるフィードバック
信号Yを、上記第1および第2のメモリ22d 、22
erのうち、何れのメモリに記憶するかを切換えるスイ
ッチ22fと、上記各メモリ22d 、22@に記憶し
たフィードバック信号Y、、Y、の差の絶対値を積算す
る演算部22gと、この演算部22gによる演算値が予
め設定される許容範囲S以下にあるか否かにより制御系
が異常であるか否かの判定を行なう判定部!、?hと、
この判定結果を表示する表示部221とから構成される
ものである。
以下、上記のように構成した異常検出装置22の動作に
ついて説明する。
まず、制御系が正常な状態であるとき、テスト許可信号
2をテスト信号発生部22mに与えると、このテスト信
号発生部22hは第2図(a)忙示すようなステップ状
のテスト信号Xtを発生する。このテスト信号Xjは、
その振幅及び周期が予め設定されており、位置制御系2
1の目標値Xに並列に入力される。この位置制御系2ノ
では、ステ、f状のテスト信号Xtに応答して、第2図
(b)に示すようなフィードバック信号Yを出力するよ
うになる。
また、異常検出装置22では、テスト信号Xtがトリが
信号となってサンプルホールド回路22bが所一定の周
期Δtでフィードバック信号Yのサンプリングを開始す
ると共に、ψ変換器22cでディジタル信号に変換する
。この制御系正常時においては、スイッチ221は第1
のメモリ22d側に切換えられるもので、上記ψ変換器
を介してディジタル信号に変換された制御系正常時のフ
ィードバック信号を、第1のメモIJ 22 dに所定
期間Tの間記憶する。ここで、上記サンプルホールド回
路22bによるサンプリング周期Δtは、制御系21の
時定数と比較して充分小さい値、例えば1/10〜11
508度に設定し、また、上記フィードバック信号Yの
記憶時間Tは、上記サンプリング周期Δtの場合とは逆
に、制御系21の時定数と比較して充分大きな値、例え
ば5〜10倍程度に設定する。
これにより、上記フィードバック信号Yの波形は精度良
く、しかも定常状態に達するまで確実にサンプリングさ
れ記憶されるようになる。
次に、制御系を診断するには、制御系がスタンバイ状態
(稼働していない状態)でテスト信号Xtの入力が可能
な条件であるときく、異常検出装置22にテスト許可信
号2を与え、テスト信号発生部22gで前述のようにス
テ、グ状のテスト信号Xiを発生させ、サンプルホール
ド回路22b、ん小麦換器22cを前述のように作動さ
せて、フィードバック信号Yをディジタル信号に変換す
る。この場合、スイッチ221を第2のメモリ22e側
に切換え、ディジタル化した診断時におけるフィードバ
ック信号Yを所定期間Tの間第2のメモIJ 22 e
に記憶させる。
この後、第1および第2のメモリ22 d 、 22e
釦て記憶された正常時および診断時におけるフィードバ
ック信号値Y、、Y、を、演算部22e釦より下式に従
って演算し、各フィードバック信号Y1とY、との誤差
面積zsを算出する。
n:データ数(ψt) Yl(i) :正常時におけるフィードバック信号値 y、 (1) :診断時におけるフィードバック信号値 zl:誤差面積 ここで、上記誤差面積zllは、制御系が正常である場
合と診断時における場合との制御系応答波形のずれを定
量的に表わすもので、この誤差面積2.が予め設定され
る許容範囲S以内であるか否かを次の判定部22hによ
って判定し、許容範囲S以下でない場合には、「制御系
異常」と判定し表示部22iに表示されるようになる。
つまり、例えば第3図に示すように、テスト信号Xtを
与えた際に、制御系が正常であれば常にフィードバック
信号Y、が得られるが、同図(&)に示すように応答が
低下気味になった場合、または同図(b)に示すように
応答が不安定になりた場合、または同図(C)に示すよ
うに応答にノイズが加わった場合には、それぞれフィー
ドバック信号Y、が得られるよう忙なり、制御系正常時
におけるフィードバック信号Y1と異常時におけるフィ
ードバック信号Y8との誤差面積2、は必然的に増加す
る。
したがって、上記のように構成される異常検出装置によ
れば、判定部22hによって上記誤差面積z3が許容範
囲S以下であるか否かを監視し、許容範囲Sを越えた場
合には表示部jJlKより異常表示を行なうようにした
ので、上記許容範囲Sの設定如何により制御系の軽微な
故障や劣化等も検出することができ、前記第4図におけ
る従来例による場合と比較して極めて高感度な異常検出
が可能となる。
尚、上記実施例では図示していないが、誤差面積2.の
経時変化を記録することにより、制御系劣化の進行状況
を知ることも可能である。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば、制御系診断用のステ、
ゾ状のテスト信号を発生するテスト信号発生部と、この
テスト信号を制御系に与えそのフィードバック信号を検
出するフィードバック信号検出手段と、上記制御系が正
常状態であるときのフィードバック信号を記憶する第1
の記憶部と、上記制御系の診断時に得られるフィードバ
ック信号を記憶する第2の記憶部と、上記第1の記憶部
に記憶された制御系正常時におけるフィー? /’? 
、り信号と上記fa2の記憶部に記憶される制御系診断
時におけるフィードバック信号との差に基づいた設差面
積を算出する演算部と、この演算部での演算結果が許容
範囲以下であるか否かを判定する判定部とを具備し、こ
の判定部により上記演算結果が許容範囲を上回りたと判
定された場合には、上記制御系を異常として判断するよ
うにしたので、制御系の劣化や故障の視度によらず、常
に感度良く異常を検出することのできる制御系異常検出
装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に係る制御系異常検出装置
を示すブロック構成図、第2図および第3図はそれぞれ
上記実施例の動作を説明するための波形図、第4図は従
来の制御系異常検出装置を示すプロ、り構成図である。 21・・・位置制御系、22・・・異常検出装置、22
&・・・テスト信号発生部、22b・・・サンプルホー
ルド回路、22c・・・A/i)変換器、22d・・・
第1のメモリ、22e・・・第2メモリ%221・・・
スイッチ、22g・・・演算部、22b・・・判定部、
221・・・表示部、X・・・目標値、Y・・・フィー
トノぐツク信号、2・・・テスト許可信号、Xt・・・
テスト信号、z3・・・誤差面積。 出願人復代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 制御系診断用のステップ状のテスト信号を発生するテス
    ト信号発生部と、このテスト信号を制御系に与えそのフ
    ィードバック信号を検出するフィードバック信号検出手
    段と、上記制御系が正常状態であるときのフィードバッ
    ク信号を記憶する第1の記憶部と、上記制御系の診断時
    に得られるフィードバック信号を記憶する第2の記憶部
    と、上記第1の記憶部に記憶された制御系正常時におけ
    るフィードバック信号と上記第2の記憶部に記憶される
    制御系診断時におけるフィードバック信号との差に基づ
    いた誤差面積を算出する演算部と、この演算部での演算
    結果が許容範囲以下であるか否かを判定する判定部とを
    具備したことを特徴とする制御系異常検出装置。
JP59270219A 1984-12-21 1984-12-21 制御系異常検出装置 Expired - Lifetime JPH069008B2 (ja)

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JPH069008B2 JPH069008B2 (ja) 1994-02-02

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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