JPS628203A - デイジタル制御装置 - Google Patents
デイジタル制御装置Info
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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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- controlled object
- control system
- control
- controlled
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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。
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、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。
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。
偏差Ｋｎ （３１に応じて（５）の制御貴重ｎを出力す
る。
る。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
異常を検出して、制御系の暴走を抑止し。
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。
か判定することを目的とするものである。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
具体的に説明する。
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。
御系の全体構成図である。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
御量Ｉｎ ＋５１から制御系の正常、異常を判定し。
ａ４のエラー信号を出力する。
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。
が異常の場合”１′を出力し、収りの選択器へ入力され
る。
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
。
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
。
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。
）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。
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。
）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。
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。
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。
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。
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。
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。
）＊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。
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。
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。
＠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。
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。
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。
、、、、＋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。
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。
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。
＠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。
（至）の論理相同をとり、Ｇ９の選択器へ出力する。
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。
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。
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。
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。
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
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
Claims (1)
- 目標値からの誤差を入力として、制御対象への制御量を
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14711285A JPS628203A (ja) | 1985-07-04 | 1985-07-04 | デイジタル制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14711285A JPS628203A (ja) | 1985-07-04 | 1985-07-04 | デイジタル制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS628203A true JPS628203A (ja) | 1987-01-16 |
Family
ID=15422794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14711285A Pending JPS628203A (ja) | 1985-07-04 | 1985-07-04 | デイジタル制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS628203A (ja) |
-
1985
- 1985-07-04 JP JP14711285A patent/JPS628203A/ja active Pending
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