JPS629403A - デイジタル制御装置 - Google Patents

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、制御対象の経年変化、環境変化等による制
御系の異常を検出し、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。

〔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（１１は目標位置データＸ　ｎ
　、　（２１は制御対象位置θｎであり。

（３１はＸ　ｎ　（１１とｏｎ（２１の偏差Ｅｎで、（
４）のサーボ制御回路は、偏差Ｅ　ｎ　（３１に応じて
（５）の制御量Ｉｎを出力する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、制御対象に異常が生じた場合、又は制御
対象の経年変化、環境変化により所定の制御則が滴定さ
れず制御量Ｉｎ（５１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。

この発明は、かかる問題点を解消するためになされたも
のであυ、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
から得られる制御系のパラメータと必要とされる制御系
のパラメータを比較することによって、制御対象に異常
が生じた場合、又は制御対象の経年変化、環境変化を検
出することにより制御系の暴走を抑止することを目的と
するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明のディジタル制御装置は９作動中の制御対象の
モデルを推定し、このモデルから得られる制御系のパラ
メータと必要とされる制御系のパラメータを比較するこ
とによって、制御系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。

〔作用〕

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＃Ｏ“とじて制御系を停止させ
るものである。

〔実施例〕

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。

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。

第１図において、（６）は目標位置データＸｎ（１１と
制御対象位置θｎ（２１から制御量Ｉｎｆ５１を出力す
るこの発明によるディジタル制御装置であシ、制御ＪＩ
　Ｉ　ｎ　（５１は（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（１１のシンク
ロ発振器によろて位置を検出し、（ｌυのシンクロディ
ジタル変換器を介し制御対象位置θｎ（２）となりフィ
ードバックされる。

第２図は、ディジタル制御装置（３）を具体的に示した
図であり、　（１１、（２１、（５１は、第１図と同じ
である。

第２図において、（３）は目標位置データＸ　ｎ　（１
１と制御対象位置θｎ（２）との偏差Ｅｎであり、　（
Ｉ３はサーボ制御回路であり、偏差Ｅ　ｎ　（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（５１を決定する制御則を実現するものである。

（Ｉ３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、（
Ｉ４のエラー信号を出力する。

エラー信号α瘤は、制御系が正常の場合１０＃。

制御系が異常の場合＃ｌ＃を出力し、ａ！９の選択器へ
入力される。

選択器（Ｉ！９は、エラー信号（１４が“０＃の場合サ
ーボ制御回路−の出力αｅを選択し、エラー信号α尋が
“１″の場合は制御１ｔ（５１’ｋ　ＩＡＨの＃０＃に
切り換え制御対象を停止させることにより、制御系の暴
走を抑止する。

第３図は、異常検出器ａ１＋１体的に示した図であり、
（２）、（５）は、第１図、第２図と同じである。

錦は、モデル推定回路であり、制御対象位置θｎ（２）
と制御量Ｉｎ（５１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Ｉ　ｎ　（５１の間には９次のモデルを考え
ることができる。

Ｈ（ｚ）・θｎ　＝Ｇ（ｚ）　・Ｉ　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Ｉｎ；サンプ
リング時刻ｎの制御量 Ｇ（ｚ−１）：制御系のに次のモデル Ｇｌｚ　　１１＝Ａｔ　　Ｚ　　＋ ・・・・・・・・・＋Ａｋ−Ｚ−ｋ Ｈ（ｚ−１）；制御系のｍ次のモデル Ｈ（ｚ−１）＝１十Ｂ、・Ｚ十 ・・・・・・・・・＋Ｂｍ−Ｚ−１ モデル推定回路Ｑｌｉでは、観測された制御対象位置θ
ｎ（２１と制御ｔ　Ｉ　ｎ　（５）を使用し９次のよう
にして制御系のに次のモデルのに個の係数とｍ次のモデ
ルのｍ個の係数を求める。

Ｑｎ＋１＝Ｑｎ−Ｘｎ＋１　・（Ｘｎ＋１’−Ｑｎ−Ｑ
ｎ）Ｘｎ＋１＝Ｐｎ−Ｘｎ＋１・（１＋Ｘｎ＋１・・Ｐ
ｎＸｎ＋１）　’Ｐｎ＋１＝Ｐｎ−Ｐｎ−Ｘｎ＋１・（
１＋Ｘｎ＋１ｌ−Ｐｎ・Ｘｎ＋１１’−１・Ｘｎ＋１’
Ｐｎ ここで Ｐｏ　；単位行列 Ｑｎ　：　ｋ＋ｍ個の係数行列＝ （Ａｓ　、　Ａｔ　、・・−・・Ａｋ、　Ｂｔ　、　Ｂ
ｔ　、・・・・・・Ｂｍ） Ｘｎ　；観測されたＱｎとＩｎの行列 Ｘｎｌ：観測されたＱｎとＩｎの転値行列員は制御パラ
メータ推定回路であり、モデル推定回路部で得られたＡ
ｈＡｍ　＋・・・Ａｋ、　Ｂ＋　、　Ｂｔ　。

・・・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。

ｇａｉｎ＝　（Ａｔ　＋＝−・・＋Ａｋ　）　／　（１
＋Ｂｔ　＋・・−＋Ｂｍ　）Ｌ＝ｉ ここで ｇａｉｎ　：制御系のｏｐｅｎ　１ｏｏｐのゲインＬ　
；無駄時間 ｉ　：　ＡｚからＡｉまでの係数が近似的に”ＯＩＴで
ある。

また、必要に応じて制御系の時定数を求めることができ
る。

（イ）は、制御系に要求される制御パラメータＧＫ＋　
Ｇｖ　、　Ｌｌであり、ｒ２υの比較回路へ入力され、
制御パラメータ推定回路部で得られた制御パラメータと
比較し。

Ｇｌ　（ｇａｉｎ　（Ｇｔ　ａｎｄ　Ｌ　（Ｌｔ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Ｉとし
て＃０＃、そうでなければ制御系が異常として＃１＃を
出力し、　ａ！９の選択器へ入力される。

なお、上記実施例では制御系のｏｐｅｎ　１ｏｏｐのゲ
インと無駄時間の例であるが、他の制御パラメータを必
要な場合も、この発明を適用できる〔発明の効果〕 以上のように、この発明によれば制御設計に必要な物理
的なパラメータから制御対象の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。

【図面の簡単な説明】

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０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Ｘｎ、（２
）は制御対象位置θｎ　、　（３１は偏差Ｅ　ｎ　、　
（４１はサーボ制御回路、（５）は制御ｊｌｌｌ　Ｉ　
ｎ　、　（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
、　＋１１はシンクロ発振器、ａｌはシンクロディジタ
ル変換器、卸はサーボ制御回路。 ０は異常検出器、ａ４はエラー信号、ａ！９は選択器、
Ｈ，（Ｌｔｌは出力値、α秒はモデル推定回路、（Ｉ９
は制御パラメータ推定回路、■はパラメータ、ｃｌυは
比較回路である。 なお１図中同一あるいは相当部分には同−符号を付しで
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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制御系のモデルを作成し、この制御
   系のモデルから得られる制御系のパラメータと必要とさ
   れる制御系のパラメータを比較することによって、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有し、制御対象の異常による
   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。