JPS631604B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS631604B2 JPS631604B2 JP4735082A JP4735082A JPS631604B2 JP S631604 B2 JPS631604 B2 JP S631604B2 JP 4735082 A JP4735082 A JP 4735082A JP 4735082 A JP4735082 A JP 4735082A JP S631604 B2 JPS631604 B2 JP S631604B2
- Authority
- JP
- Japan
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- signal
- disturbance
- added
- adjustment
- feed forward
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- Expired
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 3
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 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〕
この発明は、外乱に対して、進み／遅れ伝達関
数を経由して、調節演算出力信号に加算すること
により、外乱による影響を抑制するフイードフオ
ワード制御装置に関する。
数を経由して、調節演算出力信号に加算すること
により、外乱による影響を抑制するフイードフオ
ワード制御装置に関する。
第１図には従来のフイードフオワード制御装置
を示す。設定値１と制御量２との差を取り、偏差
３を取り出す。この偏差信号を調節演算部４が入
力し、PID演算して得られた調節信号を加算器５
に出力する、外乱信号８は係数器９で係数Ｋが乗
じられたのち、進み／遅れ伝達関数１０を経て、
外乱補償用信号として加算器５に加えられる。加
算器５から得られる外乱補償信号の加わつた調節
信号を操作信号６としてプロセス７に印加して、
プロセス７を制御して、制御量２を得る。
を示す。設定値１と制御量２との差を取り、偏差
３を取り出す。この偏差信号を調節演算部４が入
力し、PID演算して得られた調節信号を加算器５
に出力する、外乱信号８は係数器９で係数Ｋが乗
じられたのち、進み／遅れ伝達関数１０を経て、
外乱補償用信号として加算器５に加えられる。加
算器５から得られる外乱補償信号の加わつた調節
信号を操作信号６としてプロセス７に印加して、
プロセス７を制御して、制御量２を得る。
このようにして、フイードバツク制御系に外乱
補償信号をフイードフオワードして、外乱による
影響を抑制するものである。
補償信号をフイードフオワードして、外乱による
影響を抑制するものである。
制御システムにおける外乱補償の伝達関数は操
作量→制御量間の伝達関数をKP／１＋TP・ｓ，
外乱→制御量間の伝達関数をKD／１＋TDSとする
と、 Ｋ・１＋TPS／１＋TDS Ｋ＝KD／KP 但し Ｔ：時定数 Ｋ：ゲイン となる。従つて、進み／遅れ伝達関数１０を経由
して、前記調節演算部の調節演算出力信号に外乱
Ｄを加算するフイードフオワード方式では、第１
図に示すように進み／遅れ伝達関数１０の出力を
加算していた。
作量→制御量間の伝達関数をKP／１＋TP・ｓ，
外乱→制御量間の伝達関数をKD／１＋TDSとする
と、 Ｋ・１＋TPS／１＋TDS Ｋ＝KD／KP 但し Ｔ：時定数 Ｋ：ゲイン となる。従つて、進み／遅れ伝達関数１０を経由
して、前記調節演算部の調節演算出力信号に外乱
Ｄを加算するフイードフオワード方式では、第１
図に示すように進み／遅れ伝達関数１０の出力を
加算していた。
実際のプロセスでは、プロセス特性が１次式で
完全に近似できない、非常線性がある、および各
種の制限，制約条件があるなどの理由から、従来
のフイードフオワード方式では、 (1) フイードフオワードの比例部と不完全微分
部、それぞれのゲインをプロセスの特性に合せ
て、個別に設定できない。
完全に近似できない、非常線性がある、および各
種の制限，制約条件があるなどの理由から、従来
のフイードフオワード方式では、 (1) フイードフオワードの比例部と不完全微分
部、それぞれのゲインをプロセスの特性に合せ
て、個別に設定できない。
(2) フイードフオワード量に不感帯に不感帯を設
けて、外乱が微少変動の場合にフイードフオワ
ードをかけないように出来ない。
けて、外乱が微少変動の場合にフイードフオワ
ードをかけないように出来ない。
(3) フイードフオワード量のある特定方向（増方
向，減方向）に対して、不感帯あるいは、フイ
ードフオワードの強は（ゲイン）の変化を持た
せられない。
向，減方向）に対して、不感帯あるいは、フイ
ードフオワードの強は（ゲイン）の変化を持た
せられない。
(4) 調節計の自動←→手動切換時の操作出力信号の
バランスレス―バンプレス切換が非常にむずか
しい。（特に速度形演算の場合に） (5) フイードフオワード制御の定性的意味が理解
しにくい。
バランスレス―バンプレス切換が非常にむずか
しい。（特に速度形演算の場合に） (5) フイードフオワード制御の定性的意味が理解
しにくい。
などのフイードフオワード制御上の実用上、致
命的欠陥があつた。
命的欠陥があつた。
この発明の目的は、従来の欠点を除去したフイ
ードフオワード制御装置を提供することにある。
ードフオワード制御装置を提供することにある。
この発明は、外乱に対する進み／遅れ伝達関数
を比例部と不完全微分部に分離し、比例部を経由
した外乱信号を速度形化したのち速度形調節演算
部の速度形PID調節演算信号に加算し、その後こ
の加算値を位置形信号に変換し、位置形信号に不
完全微分部を経由した外乱信号を加えて操作出力
信号とすることにより上記目的を達成したフイー
ドフオワード装置を提供することにある。
を比例部と不完全微分部に分離し、比例部を経由
した外乱信号を速度形化したのち速度形調節演算
部の速度形PID調節演算信号に加算し、その後こ
の加算値を位置形信号に変換し、位置形信号に不
完全微分部を経由した外乱信号を加えて操作出力
信号とすることにより上記目的を達成したフイー
ドフオワード装置を提供することにある。
以下この発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。
説明する。
第３図はこの発明の１実施例を示す構成図であ
る。
る。
なお以下の図面においては、第１図に示したと
同様の構成部分は同一符号を用いて示してある。
同様の構成部分は同一符号を用いて示してある。
本発明の構成を説明する前に第２図によつて、
進み／遅れ伝達関数Ｋ・１＋TP・ｓ／１＋TD・ｓが比例
部と 不完全微分部Ｋ（TP―TD）・ｓ／１＋TD・ｓに分離でき
ること を証明する。
進み／遅れ伝達関数Ｋ・１＋TP・ｓ／１＋TD・ｓが比例
部と 不完全微分部Ｋ（TP―TD）・ｓ／１＋TD・ｓに分離でき
ること を証明する。
第２図ａと第２図ｂが等価となるためのTXを
求める １＋TP・ｓ／１＋TD・ｓ＝１＋TX・ｓ／１＋TDS ＝１＋（TD＋TX）ｓ／１＋TD・ｓ 左右両辺が等しくなるためには TP＝TD＋TX ∴TX＝（TP−TD） となり、１＋TP・ｓ／１＋TD・ｓは比例部と不完全微分
部 （TP−TD）・ｓ／１＋TD・ｓに分離できる。
求める １＋TP・ｓ／１＋TD・ｓ＝１＋TX・ｓ／１＋TDS ＝１＋（TD＋TX）ｓ／１＋TD・ｓ 左右両辺が等しくなるためには TP＝TD＋TX ∴TX＝（TP−TD） となり、１＋TP・ｓ／１＋TD・ｓは比例部と不完全微分
部 （TP−TD）・ｓ／１＋TD・ｓに分離できる。
この分離できることをふまえて、本発明による
フイードフオワード制御装置は第３図に示すよう
に外乱信号８に係数器９でゲインＫ（＝KD／KP）
を乗じたのち、比例部と不完全微分部に入れる信
号に分ける。前者の信号は差分演算器２１で、位
置形信号から速度形信号に変換した後、加算器５
でPIDなどの調節演算する調節演算部４の速度形
調節出力信号△Cnと加算したのち、速度形→位
置形演算部２２に入れて、MVn＝MVn−１＋△
MVnなる演算をして速度形信号から位置形信号
に変換する。
フイードフオワード制御装置は第３図に示すよう
に外乱信号８に係数器９でゲインＫ（＝KD／KP）
を乗じたのち、比例部と不完全微分部に入れる信
号に分ける。前者の信号は差分演算器２１で、位
置形信号から速度形信号に変換した後、加算器５
でPIDなどの調節演算する調節演算部４の速度形
調節出力信号△Cnと加算したのち、速度形→位
置形演算部２２に入れて、MVn＝MVn−１＋△
MVnなる演算をして速度形信号から位置形信号
に変換する。
もう一つの後者の信号は、不完全微分部２３を
経たのち、加算器２４で前記速度形→位置形演算
部２２の出力信号と加算して、操作出力信号６と
して、プロセス７に加えて制御量２を調節する。
経たのち、加算器２４で前記速度形→位置形演算
部２２の出力信号と加算して、操作出力信号６と
して、プロセス７に加えて制御量２を調節する。
なお調節演算部４の入力は設定値１と制御量２
の偏差値である。
の偏差値である。
次に第４図を参照しながら第３図の本発明のフ
イードフオワード制御装置の作動を説明する。
イードフオワード制御装置の作動を説明する。
外乱信号８が単位量“１”だけ変化したときの
係数器９の出力ANの応答波形，差分演算部２１
の出力信号Bnの応答波形と不完全微分部の出力
信号Enの応答波形は第４図に示す如きの通りと
なる。Ｋは例えば１とする。
係数器９の出力ANの応答波形，差分演算部２１
の出力信号Bnの応答波形と不完全微分部の出力
信号Enの応答波形は第４図に示す如きの通りと
なる。Ｋは例えば１とする。
不完全微分部２３の出力信号Enの波形は外乱
信号８が変動したとき零を中心として変化する信
号となつており、外乱が一定のときは零となる。
また係数器９の出力は位置形の信号であるが差分
演算部２１によつて速度形化され、差分演算部の
出力波形は外乱が変動したとき零を中心として変
化する信号となり外乱が一定のときは零となる。
信号８が変動したとき零を中心として変化する信
号となつており、外乱が一定のときは零となる。
また係数器９の出力は位置形の信号であるが差分
演算部２１によつて速度形化され、差分演算部の
出力波形は外乱が変動したとき零を中心として変
化する信号となり外乱が一定のときは零となる。
このように、比例部も、不完全微分部も、外乱
信号８が変化したとき、零を中心として変化し、
外乱信号が一定のときは零となる信号にした部
分、つまり第３図のBn，Enの所に、ゲインまた
は不感帯を持つ折線などを設けると、プロセス特
性に合せて個別に、自由にフイードフオワード特
性を設定することができる。
信号８が変化したとき、零を中心として変化し、
外乱信号が一定のときは零となる信号にした部
分、つまり第３図のBn，Enの所に、ゲインまた
は不感帯を持つ折線などを設けると、プロセス特
性に合せて個別に、自由にフイードフオワード特
性を設定することができる。
本発明のフイードフオワード制御装置では、フ
イードフオワード成分を、比例分と不完全微分部
に分離し、比例分は、外乱補償のバイアス分、不
完全微分部は、外乱補償の位相補償分に明確に分
けて、定性的意味を明確にして、調整を容易にす
るとともに、いずれの成分も、零を中心として変
化し、且つ外乱信号が一定のときは、零になるよ
うにし、この部分にゲイン調整を入れられるよう
にフイードフオワード制御装置を組み立てたこと
により、 (1) 外乱補償を、バイアス分と不完全微分による
位相補償分に明確に分け、定性的意味を明らか
にし、調整を容易にした。
イードフオワード成分を、比例分と不完全微分部
に分離し、比例分は、外乱補償のバイアス分、不
完全微分部は、外乱補償の位相補償分に明確に分
けて、定性的意味を明確にして、調整を容易にす
るとともに、いずれの成分も、零を中心として変
化し、且つ外乱信号が一定のときは、零になるよ
うにし、この部分にゲイン調整を入れられるよう
にフイードフオワード制御装置を組み立てたこと
により、 (1) 外乱補償を、バイアス分と不完全微分による
位相補償分に明確に分け、定性的意味を明らか
にし、調整を容易にした。
(2) 外乱補償フイードフオワードがＫ
１＋TP・ｓ／１＋TD・ｓで、速度形演算と組み合せた場
合 最少の機能モジユールで実現できる。
１＋TP・ｓ／１＋TD・ｓで、速度形演算と組み合せた場
合 最少の機能モジユールで実現できる。
(3) 比例分（バイアス分）、不完全微分部分につ
いて、個別にフイードフオワードのゲインが設
定できるので、現実のプロセスの特性に合せて
設定できるので、限界制御ができる。
いて、個別にフイードフオワードのゲインが設
定できるので、現実のプロセスの特性に合せて
設定できるので、限界制御ができる。
(4) 各成分個別に不感帯を設けることができるの
で、外乱が小さい範囲はフイードフオワードを
なくして、プロセスや機器にムダな変動を与え
ないようにできる。
で、外乱が小さい範囲はフイードフオワードを
なくして、プロセスや機器にムダな変動を与え
ないようにできる。
(5) 折線によるゲイン設定をすると、特定方向の
フイードフオワードを強くしたり、弱くした
り、また零にしたりして、フイードフオワード
のかけ方に方向性を持たせることができ、万能
形フイードフオワード制御方式である。
フイードフオワードを強くしたり、弱くした
り、また零にしたりして、フイードフオワード
のかけ方に方向性を持たせることができ、万能
形フイードフオワード制御方式である。
(6) 調節計の自動←→手動切換時に簡単にバランス
レス―バンプレス切換が実現できる。
レス―バンプレス切換が実現できる。
などのすぐれた効果作用がある。
自由度の高い、万能形のフイードフオワード制
御方式である。
御方式である。
第１図は従来のフイードフオワード制御装置の
構成をブロツク構成にして示す図、第２図はフイ
ードフオワード成分を比例分と不完全微分部に分
離するための説明図、第３図は本願発明の制御装
置の構成をブロツク構成にして示す図、第４図は
第３図の作動を説明するための図である。 ４……調節演算部、５……加算器、７……プロ
セス、９……係数器、１０……進み／遅れ伝達関
数、２１……差分演算部、２２……速度形→位置
形演算部、２３……不完全微分部、２４……加算
器。
構成をブロツク構成にして示す図、第２図はフイ
ードフオワード成分を比例分と不完全微分部に分
離するための説明図、第３図は本願発明の制御装
置の構成をブロツク構成にして示す図、第４図は
第３図の作動を説明するための図である。 ４……調節演算部、５……加算器、７……プロ
セス、９……係数器、１０……進み／遅れ伝達関
数、２１……差分演算部、２２……速度形→位置
形演算部、２３……不完全微分部、２４……加算
器。
Claims (1)
- １ 設定値と制御量との偏差値から速度形調節演
算部で調節演算した速度形調節演算信号を位置形
信号化し、この位置形信号を操作信号として出力
する調節装置において、外乱補償信号を加算して
フイードフオワード制御を行なう場合に、フイー
ドフオワード成分の外乱補償伝達関数を比例部と
不完全微分部に分離し、比例部を経由した外乱信
号を速度形信号化したのち前記速度形調節演算信
号に加算し、不完全微分部を経由した外乱信号を
前記位置形信号に加算したことを特徴とするフイ
ードフオワード制御装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4735082A JPS58165106A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | フイ−ドフオワ−ド制御装置 |
| US06/477,384 US4563735A (en) | 1982-03-26 | 1983-03-21 | Process controlling method and system involving separate determination of static and dynamic compensation components |
| DE3311048A DE3311048C2 (de) | 1982-03-26 | 1983-03-25 | Einrichtung zur Verfahrensregelung |
| FR8304921A FR2524169B1 (fr) | 1982-03-26 | 1983-03-25 | Procede et systeme de conduite de processus |
| US06/698,791 US4714988A (en) | 1982-03-26 | 1985-02-06 | Feedforward feedback control having predictive disturbance compensation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4735082A JPS58165106A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | フイ−ドフオワ−ド制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58165106A JPS58165106A (ja) | 1983-09-30 |
| JPS631604B2 true JPS631604B2 (ja) | 1988-01-13 |
Family
ID=12772693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4735082A Granted JPS58165106A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | フイ−ドフオワ−ド制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58165106A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6464003A (en) * | 1987-09-04 | 1989-03-09 | Toshiba Corp | Process controller |
| JPH0769723B2 (ja) * | 1988-03-30 | 1995-07-31 | 株式会社東芝 | プロセス制御装置 |
| JPH087625B2 (ja) * | 1989-07-06 | 1996-01-29 | 株式会社安川電機 | フィードフォワード補償を用いた位置制御装置 |
| GB0113627D0 (en) | 2001-06-05 | 2001-07-25 | Univ Stirling | Controller and method of controlling an apparatus |
-
1982
- 1982-03-26 JP JP4735082A patent/JPS58165106A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58165106A (ja) | 1983-09-30 |
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