JPS631603B2 - - Google Patents
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- JPS631603B2 JPS631603B2 JP3564382A JP3564382A JPS631603B2 JP S631603 B2 JPS631603 B2 JP S631603B2 JP 3564382 A JP3564382 A JP 3564382A JP 3564382 A JP3564382 A JP 3564382A JP S631603 B2 JPS631603 B2 JP S631603B2
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- 238000004886 process control Methods 0.000 claims description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- CNQCVBJFEGMYDW-UHFFFAOYSA-N lawrencium atom Chemical compound [Lr] CNQCVBJFEGMYDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- ORQBXQOJMQIAOY-UHFFFAOYSA-N nobelium Chemical compound [No] ORQBXQOJMQIAOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B5/00—Anti-hunting arrangements
- G05B5/01—Anti-hunting arrangements electric
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、速度形制御演算装置を備えたフイー
ドバツクプロセス制御系におけるフイードフオワ
ード制御装置に関する。
ドバツクプロセス制御系におけるフイードフオワ
ード制御装置に関する。
フイードフオワード制御方式というのは、目標
値に変化を及ぼす外乱を直接検出し、その検出信
号により制御対象に適当な操作を加えて制御量の
変化を抑制するものである。このフイードフオワ
ード制御方式はいわゆる予測制御とも称され、予
想される急激な外乱に対して有効に作用する。一
方、フイードフオワード制御方式に対するものと
してよく知られているフイードバツク制御があ
る。このフイードバツク制御は制御特性における
定常特性と動特性の向上に効果がある。したがつ
て、一般的にはこれらの制御方式を相補的に併用
してより有利な制御特性を得るようにしたプロセ
ス制御系が用いられる。本発明は、かかる併用制
御系における前記フイードフオワード制御装置の
改良に関するものである。
値に変化を及ぼす外乱を直接検出し、その検出信
号により制御対象に適当な操作を加えて制御量の
変化を抑制するものである。このフイードフオワ
ード制御方式はいわゆる予測制御とも称され、予
想される急激な外乱に対して有効に作用する。一
方、フイードフオワード制御方式に対するものと
してよく知られているフイードバツク制御があ
る。このフイードバツク制御は制御特性における
定常特性と動特性の向上に効果がある。したがつ
て、一般的にはこれらの制御方式を相補的に併用
してより有利な制御特性を得るようにしたプロセ
ス制御系が用いられる。本発明は、かかる併用制
御系における前記フイードフオワード制御装置の
改良に関するものである。
第１図に従来のフイードフオワード制御装置を
含むプロセス制御系のブロツク図を示す。目標値
１は加算部２に与えられ、加算部２において制御
量（フイードバツク検出量）３と比較される。そ
の結果出力される偏差量４は制御演算部５に与え
られる。制御演算部５は入力された偏差量４を零
に修正すべく制御信号６を出力する。Gcは制御
演算部５の伝達関数である。この制御信号６には
加算部７において外乱補償信号Dcが加えられる。
含むプロセス制御系のブロツク図を示す。目標値
１は加算部２に与えられ、加算部２において制御
量（フイードバツク検出量）３と比較される。そ
の結果出力される偏差量４は制御演算部５に与え
られる。制御演算部５は入力された偏差量４を零
に修正すべく制御信号６を出力する。Gcは制御
演算部５の伝達関数である。この制御信号６には
加算部７において外乱補償信号Dcが加えられる。
ここで、外乱補償信号系（すなわちフイードフ
オード制御装置）の伝達関数は、操作量〜制御量
間の伝達関数を Kp／１＋TpＳ とし、外乱Ｄ〜制御量間の伝達関数を KD／１＋TDＳ とすると、 Ｋ・１＋TpＳ／１＋TDＳ となる。ここに、 Ｋ＝KD／Kp である。
オード制御装置）の伝達関数は、操作量〜制御量
間の伝達関数を Kp／１＋TpＳ とし、外乱Ｄ〜制御量間の伝達関数を KD／１＋TDＳ とすると、 Ｋ・１＋TpＳ／１＋TDＳ となる。ここに、 Ｋ＝KD／Kp である。
したがつて、外乱補償信号系は位相進み遅れ伝
達要素８（１＋TpＳ／１＋TDＳ）と、比例伝達要素９(K
)と で構成される。
達要素８（１＋TpＳ／１＋TDＳ）と、比例伝達要素９(K
)と で構成される。
加算部７で得られた操作信号１０は制御対象プ
ロセス１１に与えられる。Gpはこのプロセスの
伝達関数である。
ロセス１１に与えられる。Gpはこのプロセスの
伝達関数である。
このように、従来のフイードフオワード制御装
置は、制御演算部５の出力制御演算値６に位相進
み遅れ伝達要素８および比例伝達要素９を経た外
乱補償信号Dcを加算して行うようになつており、
その加算は位置形あるいは速度形により行つてい
た。
置は、制御演算部５の出力制御演算値６に位相進
み遅れ伝達要素８および比例伝達要素９を経た外
乱補償信号Dcを加算して行うようになつており、
その加算は位置形あるいは速度形により行つてい
た。
しかしながら、実際のプロセスにおいてはその
応答特性を１次系で完全に近似することはでき
ず、非直線性の特性を有すること、あるいは各種
の制限・制約条件が存在することなどの理由によ
り、従来のフイードフオワード制御方式では次の
ような問題があつた。
応答特性を１次系で完全に近似することはでき
ず、非直線性の特性を有すること、あるいは各種
の制限・制約条件が存在することなどの理由によ
り、従来のフイードフオワード制御方式では次の
ような問題があつた。
(1) フイードフオワードする信号の進み分と遅れ
分に対するそれぞれのゲインを対象プロセスの
特性に合わせて個別的に調整設定することがで
きない。
分に対するそれぞれのゲインを対象プロセスの
特性に合わせて個別的に調整設定することがで
きない。
(2) フイードフオワード量に不感帯を設けること
により、外乱が微少変動である場合にフイード
フオワードをかけないようにすることができな
い。
により、外乱が微少変動である場合にフイード
フオワードをかけないようにすることができな
い。
(3) フイードフオワード量のある特定方向（増又
は減）に対して、不感帯あるいはフイードフオ
ワードの強さ（ゲイン）の変化を与えることが
できない。
は減）に対して、不感帯あるいはフイードフオ
ワードの強さ（ゲイン）の変化を与えることが
できない。
これらは、フイードフオワード制御を円滑に行
わしめるための実用上の致命的な欠陥といいう
る。
わしめるための実用上の致命的な欠陥といいう
る。
そこで、本発明は上記従来の問題点を解消し、
対象プロセスを円滑かつ適正に制御しうるフイー
ドフオワード制御装置を提供することを目的とす
る。
対象プロセスを円滑かつ適正に制御しうるフイー
ドフオワード制御装置を提供することを目的とす
る。
上記目的を達成するために、本発明のフイード
フオワード制御装置は、外乱信号を不完全微分信
号と一次遅れ信号とに分離し、分離した一次遅れ
信号を制御演算値信号に加え、加算された結果出
力される制御信号は速度形であり、これを位置形
制御信号に変換したのち前記不完全微分信号と加
算することによつて操作信号を作るようにした点
に特徴を有する。
フオワード制御装置は、外乱信号を不完全微分信
号と一次遅れ信号とに分離し、分離した一次遅れ
信号を制御演算値信号に加え、加算された結果出
力される制御信号は速度形であり、これを位置形
制御信号に変換したのち前記不完全微分信号と加
算することによつて操作信号を作るようにした点
に特徴を有する。
すなわち、外乱信号を不完全微分信号と一次遅
れ信号とに分離することは、外乱信号を位相進み
成分と位相遅れ成分とに分離することである。進
み成分の応答波形は外乱が変形したとき零レベル
を中心として過渡的に変化し、外乱が一定のとき
は零レベルを維持する。一方、遅れ成分は位置形
の信号であるため外乱が変動したとき零レベルを
中心として変化し、外乱が一定のときは変化して
上昇した状態を維持するので、これを差分演算に
より速度形とし、外乱が変動したとき変化し、外
乱一定のときは零レベルになるように変換され
る。
れ信号とに分離することは、外乱信号を位相進み
成分と位相遅れ成分とに分離することである。進
み成分の応答波形は外乱が変形したとき零レベル
を中心として過渡的に変化し、外乱が一定のとき
は零レベルを維持する。一方、遅れ成分は位置形
の信号であるため外乱が変動したとき零レベルを
中心として変化し、外乱が一定のときは変化して
上昇した状態を維持するので、これを差分演算に
より速度形とし、外乱が変動したとき変化し、外
乱一定のときは零レベルになるように変換され
る。
このように、外乱が変動したときは進み成分、
遅れ成分のいずれも零レベルを中心として変化
し、また、外乱が一定のときは零レベルに維持さ
れるよう構成される。
遅れ成分のいずれも零レベルを中心として変化
し、また、外乱が一定のときは零レベルに維持さ
れるよう構成される。
したがつて、かかる構成を有する本発明によれ
ば次のような効果を得ることができる。
ば次のような効果を得ることができる。
(1) 進み成分、遅れ成分について個別にフイード
フオワードの強さ（ゲイン）が設定できること
となり、実際のプロセスの特性に適合させるこ
とができるため、限界制御を行うことが可能と
なる。
フオワードの強さ（ゲイン）が設定できること
となり、実際のプロセスの特性に適合させるこ
とができるため、限界制御を行うことが可能と
なる。
(2) 進み成分、遅れ成分について個別に不感帯を
設けることができることとなるので、外乱の変
動が小さい範囲にある場合はフイードフオワー
ド制御を中止し、プロセスや機器に無駄な変化
を与えないようにすることができる。
設けることができることとなるので、外乱の変
動が小さい範囲にある場合はフイードフオワー
ド制御を中止し、プロセスや機器に無駄な変化
を与えないようにすることができる。
(3) 折線によるゲイン設定をすることにより、フ
イードフオワードのゲインの強弱を調節するこ
とができる。このことは特に燃焼制御における
空気流量系のフイードフオワード制御に特に偉
力を発揮しうる。すなわち、燃焼負荷の上昇時
に空気流量制御系へのフイードフオワードを強
く、低下時にはほとんど零とする必要があるか
らである。
イードフオワードのゲインの強弱を調節するこ
とができる。このことは特に燃焼制御における
空気流量系のフイードフオワード制御に特に偉
力を発揮しうる。すなわち、燃焼負荷の上昇時
に空気流量制御系へのフイードフオワードを強
く、低下時にはほとんど零とする必要があるか
らである。
以下、本発明を図示する実施例１１に基づいて
説明する。第２図は本発明によるフイードフオワ
ード制御装置を備えたプロセス制御系のブロツク
図である。第２図においてフイードバツク制御系
の構成は第１図に示すものと同じであり、したが
つて同一部分には同一の符号を付し、その説明は
省略する。
説明する。第２図は本発明によるフイードフオワ
ード制御装置を備えたプロセス制御系のブロツク
図である。第２図においてフイードバツク制御系
の構成は第１図に示すものと同じであり、したが
つて同一部分には同一の符号を付し、その説明は
省略する。
第２図において、フイードフオワード制御装置
には外乱信号Ｄを不完全微分信号（下、進み成分
という。）と、一次遅れ信号（以下、遅れ成分と
いう。）とに分離するために、不完全微分伝達要
素１００と一次遅れ伝達要素１０１が設けられて
いる。
には外乱信号Ｄを不完全微分信号（下、進み成分
という。）と、一次遅れ信号（以下、遅れ成分と
いう。）とに分離するために、不完全微分伝達要
素１００と一次遅れ伝達要素１０１が設けられて
いる。
まず、遅れ成分Aoは差分演算要素１０２に送
られ、位置形信号から速度形信号に変換される。
差分演算は Ao―Ao-1 で表わされる。ここに、 Ao＝１／１＋TDＳ である。遅れ成分（Ao―Ao-1）は比例ゲイン要
素１０３に送られ、所定のゲインK1が乗ぜられ
る。このゲインK1は単なるゲインではなく、不
感帯を有する折線ゲインも含むものとする。その
結果比例要素１０３からは外乱補償信号△Boが
第１の加算部１０４が送られる。第１の加算部１
０４では制御演算部５からの制御信号△Coに外
乱補償信号△Boが加えられ、速度計の制御信号
△MVoとして次の速度形―位置形信号変換部１
０５に送られる。この変換のための演算は、 MVo＝△MVo-1＋△MVo で表わされる。ここにMVoは位置形制御信号を
意味する。この位置形制御信号MVoは次の第２
の加算部７に送られる。
られ、位置形信号から速度形信号に変換される。
差分演算は Ao―Ao-1 で表わされる。ここに、 Ao＝１／１＋TDＳ である。遅れ成分（Ao―Ao-1）は比例ゲイン要
素１０３に送られ、所定のゲインK1が乗ぜられ
る。このゲインK1は単なるゲインではなく、不
感帯を有する折線ゲインも含むものとする。その
結果比例要素１０３からは外乱補償信号△Boが
第１の加算部１０４が送られる。第１の加算部１
０４では制御演算部５からの制御信号△Coに外
乱補償信号△Boが加えられ、速度計の制御信号
△MVoとして次の速度形―位置形信号変換部１
０５に送られる。この変換のための演算は、 MVo＝△MVo-1＋△MVo で表わされる。ここにMVoは位置形制御信号を
意味する。この位置形制御信号MVoは次の第２
の加算部７に送られる。
一方、進み成分Doは比例ゲイン要素１０６に
送られ、所定のゲインK2が乗ぜられる。このゲ
インK2は単なるゲインではなく、不感帯を有す
る折線ゲインも含むものとする。その結果比例要
素１０６からは外乱補償信号△Eoが次の第２の
加算部７に送られる。
送られ、所定のゲインK2が乗ぜられる。このゲ
インK2は単なるゲインではなく、不感帯を有す
る折線ゲインも含むものとする。その結果比例要
素１０６からは外乱補償信号△Eoが次の第２の
加算部７に送られる。
そして、第２の加算部７では位置形制御信号
MVoに外乱補償信号△Eoが加算され、加算出力
は対象プロセス１１に対する操作信号１０として
送られ、対象プロセス１１は制御される。
MVoに外乱補償信号△Eoが加算され、加算出力
は対象プロセス１１に対する操作信号１０として
送られ、対象プロセス１１は制御される。
次に作用を説明する。第３図は外乱信号Ｄに対
する進み成分の信号Doと遅れ成分の信号Aoの応
答波形を示したものである。
する進み成分の信号Doと遅れ成分の信号Aoの応
答波形を示したものである。
いま、外乱信号Ｄが１ステツプ分上昇したとす
ると、進み成分Doは零レベルを中心として立上
り、外乱信号Ｄが一定値になると立下がり、零レ
ベルに維持される。逆の場合も同様である。一
方、遅れ成分Aoは図に示すように位置形の信号
であるため外乱信号Ｄの上昇とともに過渡的に立
上り、外乱信号Ｄが一定になるとそのまま保持す
る応答波形となる。しかし差分演算部１０２によ
つて速度形に変換されるため、外乱信号Ｄの上昇
により瞬時に立下り、Ｄが一定になると零レベル
を維持する波形となる。
ると、進み成分Doは零レベルを中心として立上
り、外乱信号Ｄが一定値になると立下がり、零レ
ベルに維持される。逆の場合も同様である。一
方、遅れ成分Aoは図に示すように位置形の信号
であるため外乱信号Ｄの上昇とともに過渡的に立
上り、外乱信号Ｄが一定になるとそのまま保持す
る応答波形となる。しかし差分演算部１０２によ
つて速度形に変換されるため、外乱信号Ｄの上昇
により瞬時に立下り、Ｄが一定になると零レベル
を維持する波形となる。
かくして、本発明によるフイードバツク制御装
置によれば、外乱信号Ｄを遅れ成分と進み成分と
に分離し、外乱信号Ｄが変動したとき両成分とも
に零レベルを中心として上下に変動し、かつ、外
乱信号Ｄが一定のときは零レベルを維持する補償
信号を作るよう構成し、さらには両成分が零レベ
ルを維持する部分において不感帯を有する折線可
変ゲインを設定することにより、次のような効果
を奏することができる。
置によれば、外乱信号Ｄを遅れ成分と進み成分と
に分離し、外乱信号Ｄが変動したとき両成分とも
に零レベルを中心として上下に変動し、かつ、外
乱信号Ｄが一定のときは零レベルを維持する補償
信号を作るよう構成し、さらには両成分が零レベ
ルを維持する部分において不感帯を有する折線可
変ゲインを設定することにより、次のような効果
を奏することができる。
(1) 進み成分、遅れ成分について個別にフイード
フオワードの強さ（すなわち、ゲインK1，K2）
を設定することができるため、実際に制御した
い対象プロセスの特性に適合した限界制御を行
うことができる。
フオワードの強さ（すなわち、ゲインK1，K2）
を設定することができるため、実際に制御した
い対象プロセスの特性に適合した限界制御を行
うことができる。
(2) 進み成分、遅れ成分について個別に不感帯を
設定することができるので、外乱が小さい範囲
にある場合はフイードフオワード制御を停止さ
せ、それによつてプロセスや各機器に無駄な変
動状態を与えることを防止できる。
設定することができるので、外乱が小さい範囲
にある場合はフイードフオワード制御を停止さ
せ、それによつてプロセスや各機器に無駄な変
動状態を与えることを防止できる。
(3) また、フイードフオワードの強さを可変とす
ることができることから、折線によるゲイン設
定によつて制御することが容易となる。
ることができることから、折線によるゲイン設
定によつて制御することが容易となる。
このように、きわめて自由度の高いフイードフ
オワード制御装置を提供することができる。
オワード制御装置を提供することができる。
第１図は従来のフイードフオワード制御装置を
含むプロセス制御系を示すブロツク図、第２図は
本発明によるフイードフオワード制御装置を含む
プロセス制御系を示すブロツク図、第３図は外乱
信号に対する進み成分および遅れ成分の応答波形
を示す波形図である。 ５…制御演算装置、７…第２の加算要素、１０
０…不完全微分要素、１０１…一次遅れ要素、１
０４…第１の加算要素、１０５…速度形―位置形
変換要素、△Eo…進み成分外乱補償信号、△Bo
…遅れ成分外乱補償信号、Ｄ…外乱信号、Do…
進み成分、Ao…遅れ成分、△Co…制御演算値信
号、△MVo…速度形制御信号、MVo…位置形制
御信号。
含むプロセス制御系を示すブロツク図、第２図は
本発明によるフイードフオワード制御装置を含む
プロセス制御系を示すブロツク図、第３図は外乱
信号に対する進み成分および遅れ成分の応答波形
を示す波形図である。 ５…制御演算装置、７…第２の加算要素、１０
０…不完全微分要素、１０１…一次遅れ要素、１
０４…第１の加算要素、１０５…速度形―位置形
変換要素、△Eo…進み成分外乱補償信号、△Bo
…遅れ成分外乱補償信号、Ｄ…外乱信号、Do…
進み成分、Ao…遅れ成分、△Co…制御演算値信
号、△MVo…速度形制御信号、MVo…位置形制
御信号。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 外乱補償信号をフイードフオワード制御装置
を介して速度形制御演算装置の出力制御演算値に
加算してプロセス制御を行なうプロセス制御系に
おいて、 位相進み遅れ伝達関数で表わされる外乱信号を
不完全微分信号と一次遅れ信号に分離するための
不完全微分要素および一次遅れ要素と、 前記一次遅れ信号を前記制御演算値信号に加算
して速度形制御信号を出力する第１加算要素と、 前記速度形制御信号を位置形制御信号に変換す
る速度形―位置形変換要素と、 前記位置形制御信号に前記不完全微分信号を加
算して操作信号を出力する第２の加算要素と、 を備えたことを特徴とするフイードフオワード
制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3564382A JPS58154002A (ja) | 1982-03-06 | 1982-03-06 | フイ−ドフオワ−ド制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3564382A JPS58154002A (ja) | 1982-03-06 | 1982-03-06 | フイ−ドフオワ−ド制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58154002A JPS58154002A (ja) | 1983-09-13 |
| JPS631603B2 true JPS631603B2 (ja) | 1988-01-13 |
Family
ID=12447548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3564382A Granted JPS58154002A (ja) | 1982-03-06 | 1982-03-06 | フイ−ドフオワ−ド制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58154002A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2766395B2 (ja) * | 1990-11-30 | 1998-06-18 | 株式会社東芝 | 制御装置 |
-
1982
- 1982-03-06 JP JP3564382A patent/JPS58154002A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58154002A (ja) | 1983-09-13 |
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