JPS628203A - Digital controller - Google Patents
Digital controllerInfo
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- JPS628203A JPS628203A JP14711285A JP14711285A JPS628203A JP S628203 A JPS628203 A JP S628203A JP 14711285 A JP14711285 A JP 14711285A JP 14711285 A JP14711285 A JP 14711285A JP S628203 A JPS628203 A JP S628203A
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- JP
- Japan
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- controlled object
- control system
- control
- controlled
- output
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- Pending
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、制御対象の計測環境、データ変換器及びデ
ータ伝送経路等の外囲環境の異常を検出し、制御系の暴
走を抑止することのできるディジタル制御装置に関する
ものである〇
〔従来の技術〕
一般にディジタル制御装置は、第4図に示すような構成
である。第4図において(1)は目標位置データIn、
(21は制御対象位置θn″′Cあ、り、+31はIn
+11とθn(2)の偏差Knで、(4)のサーボ制御
回路は。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] This invention detects abnormalities in the surrounding environment of a controlled object, such as a measurement environment, a data converter, and a data transmission path, and prevents a control system from running out of control. [Prior Art] A digital control device generally has a configuration as shown in FIG. 4. In FIG. 4, (1) is target position data In,
(21 is the controlled object position θn'''C, +31 is In
With the deviation Kn between +11 and θn(2), the servo control circuit in (4) is.
偏差Kn (31に応じて(5)の制御貴重nを出力す
る。The control value n of (5) is output according to the deviation Kn (31).
しかしながら、制御対象位置θn(2)を計測する手段
に異常が生じた場合、もしくは、[ttlllされたデ
ータを伝達する手段に異常が生じた場合、制御貴重n(
5)が不適当なまま出力され続は制御系の暴走を引き起
こすという問題があった〇
例えば、制御対象位置θn(2)を計測する手段に異常
が生じ、制御対象が作動しても制御対象位置θn(2)
が一定値となってしまう場合には、目標位置データXn
tl)と制御対象位置θn(2)の偏差In+31
ri一定となり、これに対応する制御貴重n(5)もま
た一定値が出力され続け、制御系は一定方向へ暴走して
しまう。However, if an abnormality occurs in the means for measuring the controlled object position θn(2), or if an abnormality occurs in the means for transmitting the [ttllll data], the control valuable n(
There was a problem that 5) was outputted inappropriately, causing the control system to run out of control. For example, an abnormality occurred in the means for measuring the controlled object position θn (2), and even if the controlled object was activated, the controlled object Position θn(2)
becomes a constant value, the target position data Xn
tl) and the controlled object position θn(2) deviation In+31
ri becomes constant, and the corresponding control value n(5) also continues to output a constant value, causing the control system to run out of control in a certain direction.
また、制御系が正常であっても制御対象の緩やかな変動
によって制御対象の出力が変化し、固定されたモデルで
は本当の異常の検出は困難であシ。Furthermore, even if the control system is normal, the output of the controlled object changes due to gradual fluctuations in the controlled object, making it difficult to detect true abnormalities with a fixed model.
また制御対象の緩やかな変動が積み重なることにより異
常となることもあり、制御系全体の異常を判定すること
は、非常に困難な問題であった。Furthermore, an abnormality may occur due to accumulation of gradual fluctuations in the controlled object, and it has been a very difficult problem to determine whether the entire control system is abnormal.
この発明は、かかる問題点を解消するためになされたも
のでメジ、制御系のモデルを制御対象への入力と制御対
象からの出力から制御系のモデルを作成し、このモデル
と制御対象に与えた制御量より制御対象の位置を適切に
推定することによシ。This invention was made to solve this problem, and basically, a model of the control system is created from the input to the controlled object and the output from the controlled object, and the model is given to the model and the controlled object. This is achieved by appropriately estimating the position of the controlled object from the controlled variable.
制御対象の緩やかな変動には追従しながら、外囲環境の
異常を検出して、制御系の暴走を抑止し。While following gradual fluctuations in the controlled object, it detects abnormalities in the surrounding environment and prevents the control system from running out of control.
なおかつ必要とされる制御パラメータが満足されている
か判定することを目的とするものである。Furthermore, the purpose is to determine whether required control parameters are satisfied.
この発明のディジタル制御装置は2作動中の制御対象の
モデルを推定し、このモデルから推定される出力と観測
される制御対象の出力を比較し。The digital control device of the present invention estimates a model of a controlled object in operation, and compares the output estimated from this model with the observed output of the controlled object.
また上記作動中の制御対象のモデルから得られる制御パ
ラメータが必要な値を満足しているか否かを判定するこ
とによって、外囲環境の異常を検出する異常検出器と、
上記異常検出器によって、出力されるエラー信号によっ
て制御対象への出力を切り換える選択器とを設けたもの
である。and an abnormality detector that detects an abnormality in the surrounding environment by determining whether a control parameter obtained from the model of the controlled object in operation satisfies a necessary value;
A selector is provided for switching the output to the controlled object based on the error signal output by the abnormality detector.
この発明においては、異常検出器で制御系が適当な動作
をしているか否かを決定し、適当な動作をしている場合
にはサーボ制御回路の出力を制御量とし制御系の動作が
不適当ならば、制御量を0″として制御系を停止させる
ものである。In this invention, the abnormality detector determines whether or not the control system is operating properly, and if the control system is operating properly, the output of the servo control circuit is used as the control amount to prevent the control system from malfunctioning. If appropriate, the control system is stopped by setting the control amount to 0''.
以下第1図、第2図に示す一実施例によってこの発明を
具体的に説明する。The present invention will be specifically explained below with reference to an embodiment shown in FIGS. 1 and 2.
第1図は、この発明によるディジタル制御装置を含む制
御系の全体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a control system including a digital control device according to the present invention.
第1図において、(6)は目標位置データXn fl)
と制御対象位置θn(2)から制御貴重n(5)を出力
するこの発明によるディジタル制御装置であり、制御貴
重n(5)と(7)のディジタルアナログ変換器によっ
てアナログ量に変換され(8)の増幅器によって適当に
増幅され、制御対象である(9)の駆動機への入力とな
り制御量に応じて駆動機(9)が作動する。In FIG. 1, (6) is target position data Xn fl)
This is a digital control device according to the present invention which outputs a control value n(5) from a controlled object position θn(2), and the control value n(5) and (7) are converted into an analog quantity by a digital-to-analog converter (8). ) is appropriately amplified by the amplifier (9), and becomes an input to the drive machine (9) which is the controlled object, and the drive machine (9) operates according to the control amount.
駆動機(9)が作動すると、接続されたOIのインクロ
発振器によって位置を検出し、αυのシンクロディジタ
ル変換器を介し制御対象位置θn(2)となυフィード
バックされる。When the drive machine (9) operates, the position is detected by the connected OI's ink oscillator, and the position is fed back as the controlled object position θn(2) via the αυ synchronized digital converter.
第2図は、ディジタル制御装置(6)を具体的に示した
図であり、 11)、 +21. [5+Fil第1図
と同じであるO
第2図において、(3)は目標位置データXn(11と
制御対象位置θn(2)との偏差11inであり、 a
’zrはサーボ制御回路であり、偏差In +31を入
力とし、システムに依存する評価関数を最適にする制御
量In(5)を決定する制御則を実現するものである。FIG. 2 is a diagram specifically showing the digital control device (6). 11), +21. [5+Fil O which is the same as in Fig. 1 In Fig. 2, (3) is a deviation of 11 inches between the target position data Xn (11) and the controlled object position θn (2), and a
'zr is a servo control circuit which takes the deviation In +31 as an input and implements a control law that determines a control amount In(5) that optimizes a system-dependent evaluation function.
03は異常検出器であり、制御対象位置θn(2)と制
御量In +51から制御系の正常、異常を判定し。03 is an abnormality detector, which determines whether the control system is normal or abnormal based on the controlled object position θn(2) and the controlled amount In +51.
a4のエラー信号を出力する。Outputs a4 error signal.
エラー信号α4は、制御系が正常の場合″0”、制御系
が異常の場合”1′を出力し、収りの選択器へ入力され
る。The error signal α4 outputs "0" when the control system is normal, and outputs "1" when the control system is abnormal, and is input to the selector.
選択器α9は、エラー信号α4が”0”の場合サーボ制
御回路aZの出力αGを選択し、エラー信号α菊が”1
″の場合は制御量(5)をaηの”0”に切り換え制御
対象を停止させることによ゛シ、制御系の暴走を抑止す
る0
第3図は、異常検田器叫を具体的に示した図でそ)#)
、 +21. +51は、第1図、第2図と同じである
。The selector α9 selects the output αG of the servo control circuit aZ when the error signal α4 is “0”, and selects the output αG of the servo control circuit aZ when the error signal α4 is “1”.
'', the control system can be prevented from running out of control by switching the control amount (5) to aη of ``0'' and stopping the controlled object. In the diagram shown)
, +21. +51 is the same as in FIGS. 1 and 2.
αeは、モデル推定回路であり、制御対象位置θn(2
)と制御量In(5)から制御対象のモデルを推定する
ものである。αe is a model estimation circuit, and the controlled object position θn(2
) and the control amount In(5) to estimate the model of the controlled object.
すなわち、サンプリング量である制御対象位置θn(2
)と制御量In(5)の間には1次のそデルを考えるこ
とができる。In other words, the controlled object position θn(2
) and the control amount In(5) can be considered a first-order sodel.
H[21aθn−G(zls工n
ここで n :サンプリング時刻
θn;サンプリング時刻nの制御対象位置工n;サンプ
リング時刻nの制御量
()(Z−1) ;制御系のに次のモデルG(z−1)
−A1@Z +−・−+Ak@Z−kH(Z−1) ;
制御系のm次のモデルH(z−1)−1+B1eZ +
−−−−−−+BmmZ−”モデル推定回路−では、観
測された制御対象位置θn(2)と制御貴重n(5)を
使用し次のようにして制御系の(k+−)次のモデルの
(k+m)個の係数を求める。H[21aθn-G(zls engineering n where n: sampling time θn; controlled object position engineering n at sampling time n; control amount () (Z-1) at sampling time n; next model G ( z-1)
-A1@Z +-・-+Ak@Z-kH (Z-1);
m-order model of control system H(z-1)-1+B1eZ +
−−−−−−+BmmZ−”The model estimation circuit uses the observed controlled object position θn(2) and the control value n(5) to generate the (k+−)th model of the control system as follows. Find (k+m) coefficients of.
Qn+1mQn−ICn+1#(In+1’5Qn−Q
n)Kn+1−Pn@In+1 #(1+In+1’@
Pn@Xn+1 )−1Pn+1−Pn−Pn*Xn+
1@(1+In+1’*PnsXn+1)sXn−N’
*Pnここで Po;学位行列
Qn ;(k+m)個の係数行列−(A1.A2.・−
Ak、B1・・−B!n)xn;観測されたQnと工n
の行列
)(n+;観測されたQnとInの転置行列aSはモデ
ル推定回路tisの予測出力anであり、求めた制御系
のに次のモデルから次のようにして与えられる。Qn+1mQn-ICn+1#(In+1'5Qn-Q
n) Kn+1-Pn@In+1 #(1+In+1'@
Pn@Xn+1 )-1Pn+1-Pn-Pn*Xn+
1@(1+In+1'*PnsXn+1)sXn-N'
*Pn where Po; degree matrix Qn; (k+m) coefficient matrix -(A1.A2.・-
Ak, B1...-B! n) xn; observed Qn and engineering n
matrix) (n+; The transposed matrix aS of the observed Qn and In is the predicted output an of the model estimation circuit tis, and is given from the next model of the obtained control system as follows.
Qnw (11#z−’+ ”””+Al(@ Z−k
)*Xn−(B1+ ・・曲+Bz eZ−” ’″’
)−#n−1■の比較回路では、実際に得られる制御対
象の出力θn(2)と推定された制御系のに次のモデル
から得られた予測出力anとの誤差をシステムに依存す
る許容誤差範囲eと比較して。Qnw (11#z-'+ """+Al(@Z-k
)*Xn-(B1+...song+Bz eZ-” '″'
)-#n-1 ■ The comparison circuit depends on the system to determine the error between the actually obtained output θn(2) of the controlled object and the predicted output an obtained from the next model of the estimated control system. Compared to the tolerance range e.
fSn−〇n l(e
を満足する場合制御系が正常であると判定しエラー信号
なりとして′0”、そうでなければ制御系が異常として
′1”を出力する。If fSn-〇nl(e) is satisfied, it is determined that the control system is normal and an error signal is output as '0'; otherwise, it is determined that the control system is abnormal and outputs '1'.
@は制御パラメータ推定回路であり、モデル推定回路Q
16で得られたAI+A2+・・・・・・Ak、B1.
B2.・・・・・・Bmから制御パラメータを次のよう
にして求めることができる。@ is the control parameter estimation circuit, and the model estimation circuit Q
AI+A2+...Ak obtained in 16, B1.
B2. ...The control parameters can be obtained from Bm as follows.
gainw(A1←=−+Ak>/C1+B1 +・、
、、、、+Bk)ここで、 gain ;制御系のo
pen 1oopのゲイ/L ;無駄時間
1 ;A1からA1までの係数が近似的に”0”であ
る1
のは、 ?Bl+御系に要求される制御パラメータG1
゜G2 、 Ll であ91例の比較回路へ入力され、
劃−パラメータ推定回路−て得られた制御パラメータと
比較し。gainw(A1←=-+Ak>/C1+B1 +・,
, , , +Bk) Here, gain ; o of the control system
pen 1oop's gay/L ; wasted time 1 ; coefficients from A1 to A1 are approximately "0" 1 What is ? Bl + control parameter G1 required for control system
゜G2, Ll is input to the comparison circuit of 91 examples,
Compare the parameters with the control parameters obtained using the parameter estimation circuit.
G2(gain(G1 and L(Llを満足する場
合制御系が正常であると判定しエラー信号(ハ)として
”0″、そうでなければ制御系が異常として1”を出力
する。If G2(gain(G1 and L(Ll) is satisfied, it is determined that the control system is normal and outputs "0" as an error signal (c); otherwise, it indicates that the control system is abnormal and outputs "1".
@は、論理和回路でオシ、エラー信号Qυとエラー信号
(至)の論理相同をとり、G9の選択器へ出力する。@ is a logic sum circuit which takes the logical homology between the error signal Qυ and the error signal (to) and outputs it to the selector G9.
なお、上記実施例ではシンクロ発振器による計測の例で
あるが2位置を計測できるその他の手段を用いても、こ
の発明を適用できる。Although the above embodiment uses a synchro oscillator for measurement, the present invention can also be applied to other means capable of measuring two positions.
以上のように、この発明によれば事前に制御系のモデル
を必要とせず、制御対象の緩やかな変動には追従しなが
ら、制御対象の位置計測手段、シンクロディジタル変換
器、ディジタルアナログ変換器のいずれかに異常が生じ
た場合にもこれを検出することが可能であり、定常的な
制御対象の変化に対しても異常を検出することができ、
制御系の暴走を抑止するという利点がある。As described above, according to the present invention, there is no need for a control system model in advance, and the position measuring means, synchro-digital converter, and digital-to-analog converter of the controlled object can be adjusted while following the gradual fluctuations of the controlled object. It is possible to detect an abnormality if any occurs, and it is also possible to detect an abnormality in the case of steady changes in the controlled object.
This has the advantage of preventing runaway of the control system.
第1図は、この発明によるディジタル制御装置を含む制
御系の全体構成図、第2図は、ディジタル制御装置(6
)を具体的に示した図、第3図は、異常検出器σ3を具
体的に示した図、第4図は従来のディジタル制御装置を
示した図である。
図中、(1)は目標位置データIn、+21は制御対象
位置θn、(3)は偏差Hn、+41はサーボ制御回路
、(5)は制御量In、(61はディジタル制御装置、
(7)はディジタルアナログ変換器、(8)は増幅器、
(9)は駆動機、01はシンクロ発振器、aυにシンク
ロディジタル変換器、α?はサーボ制御回路、 G3は
異常検出器、Iはエラー信号、ttst’を選択器、
as、 a’nは出力値、(lliモデル推定回路、G
9はパラメータ比較回路Qυで実際に得られる制御対象
システムパラメータQn、■は比較回路、 C+Uはエ
ラー信号、器は制御パラメータ推定回路、 ?!3ri
制御パラメータ、@は比較回路。
(ハ)はエラー信号、(4)は論理和推定回路である。
なお2図中同一あるいは相当部分には同一符号を付しで
ある〇FIG. 1 is an overall configuration diagram of a control system including a digital control device according to the present invention, and FIG.
), FIG. 3 is a diagram specifically showing the abnormality detector σ3, and FIG. 4 is a diagram showing a conventional digital control device. In the figure, (1) is the target position data In, +21 is the controlled object position θn, (3) is the deviation Hn, +41 is the servo control circuit, (5) is the control amount In, (61 is the digital control device,
(7) is a digital-to-analog converter, (8) is an amplifier,
(9) is a driver, 01 is a synchro oscillator, aυ is a synchro digital converter, α? is the servo control circuit, G3 is the abnormality detector, I is the error signal, ttst' is the selector,
as, a'n is the output value, (lli model estimation circuit, G
9 is the controlled system parameter Qn actually obtained by the parameter comparison circuit Qυ, ■ is the comparison circuit, C+U is the error signal, and is the control parameter estimation circuit. ! 3ri
Control parameters, @ is comparison circuit. (c) is an error signal, and (4) is an OR estimation circuit. In addition, the same or equivalent parts in the two figures are given the same reference numerals.
Claims (1)
出力とするサーボ制御回路と、制御対象への入力と制御
対象からの出力から上記サーボ制御回路の外囲環境及び
制御対象の異常を検出する異常検出器と、上記異常検出
器によつて、出力されるエラー信号によつて制御対象へ
の出力を切り換える選択器とを有し、外囲環境の異常及
び制御対象による制御系の暴走を抑止することを特徴と
するディジタル制御装置。A servo control circuit that takes the error from the target value as input and outputs the controlled amount to the controlled object, and detects abnormalities in the surrounding environment of the servo control circuit and the controlled object from the input to the controlled object and the output from the controlled object. It has an abnormality detector that detects an abnormality, and a selector that switches output to a controlled object based on an error signal output by the abnormality detector, and detects abnormalities in the surrounding environment and runaway of the control system due to the controlled object. A digital control device characterized by suppressing.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14711285A JPS628203A (en) | 1985-07-04 | 1985-07-04 | Digital controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14711285A JPS628203A (en) | 1985-07-04 | 1985-07-04 | Digital controller |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS628203A true JPS628203A (en) | 1987-01-16 |
Family
ID=15422794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14711285A Pending JPS628203A (en) | 1985-07-04 | 1985-07-04 | Digital controller |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS628203A (en) |
-
1985
- 1985-07-04 JP JP14711285A patent/JPS628203A/en active Pending
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