JPS63250714A - 繰返し制御装置 - 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］ 所定の一定の周期毎に、同じパターンの目標値が保返し
与えられるフィードバック制御系に用いられるバッチ動
作が可能な綴返し制６１１装置に関する。

［従Ｘの技術］ 第２図に従来の保返し制御装置の一例を示すブロック図
であり、破線で囲った部分は繰返し制御器である。

繰返し制ａ装置は、目標値が第３図に示すような周期Ｌ
（秒）の一定のパターンを持ち、第４図に示すように繰
返し与えられる制御系に有効なシステムで目標値が繰返
される毎に、目標値と制御器の制御偏差が改善される。

以下、このことについて説明する。第２図において、制
御対象１１の制ｔｓｕａと目標値とが減算器１に入力さ
れ、ここで制ｔＩＩ偏差が求められる。サンプラ２は上
記減算器１の出力をサンプリング周。

期Ｔでサンプリングし、加算器３は上記サンプラ２の出
力と記憶要素６の出力を加算する。上記加算器３の出力
はローパスフィルタ５を通り、無駄時ｆ、ＪＬ（秒）を
持つ上記記憶要素６に入力される。

この記憶型″ｆ４６はある（所定）目標値周期中に取込
まれたデータを次の目標値周期まで記憶し、上記サンプ
ラ２と同期して周期Ｔで記憶値を出力する助きをする。

上記記憶要素６の出力は動的補償器７を通り、加算器９
によって加算される。直列補償器１０は、繰返し制御器
がない状態での系の安定を保つ働きをする。加算器９の
出力は、上記直列補償器１０を経て、制御対象１１への
入力となる。以上の構成により、繰返し制御装置は、目
標値と制御分との制御偏差が減っていくように制御され
る。

ここで、上記構成において、サンプラ２でサンプリング
された制御偏差データがどのように処理されて動的補償
器７への入力となるかについて、第５図を参照して説明
する。いま、保返し周期をり、サンプリング周期をＴと
すると、繰返しの１周期中にサンプラ２によってサンプ
リングされる制御偏差Ｅは、Ｎ＝Ｌ／Ｔ個ある。これを
時系列に０−Ｎ−１と番号を付けることにする。このＮ
個の制御偏差Ｅ（ｉ）（ｉ＝ｏ〜Ｎ＝１）は、記ｆ１要
素６内にセーブされたＮ１１ｌのデータＷ＜ｉ）＜ｉ＝
ｏ〜Ｎ−１）と加算器３によって（１）式に従って加算
される。

Ｑ（ｉ）全Ｅ（”ｉ＞＋Ｗ（ｉ）　　　　・・・（１）
（ｉ−０〜Ｉｆ−１） 加算器３の出力Ｑは、ローパスフィルタ５への入力とな
る。

ローパスフィルタ５を２Ｎｆ＋１段のＦＩＲ形フィルタ
（Ｆｉｎｉｔｅ　　ｉｍｐｕｌｓｅ　　ｒｅｓｐｏｎｓ
ｅ　　ｆｉｌｔｅｒ＞で構成すると、ローパスフィルタ
５の出力Ｗ（＋）は（２）式で表わされる。

ヱ・〜久Ｈｆ：ｈ者７＋Ｌ朕　　　　°−０２（２）式
よりＮ個のＷ＋（ｉ）を計算するためには、Ｎ＋２Ｎｆ
個のＱ（ｉ）が必要であることが分る。そこで、不足す
るＱ（−１）〜Ｑ　（−Ｎｆ　＞、Ｑ（Ｎ）〜Ｑ　（Ｎ
＋Ｎ±−ユ）を次のようにおく。

（Ｌ（−１）〜（１（−Ｎｆ　）ｑ−４６’　　（１（
ｉ）　□α−（Ｎｔｉ　）、　−Ｎ＊１ｉｉ−１Ｑ、（
Ｎ）〜Ｑ（Ｎ＋Ｎｆ−１）ｎ材Ｑ−（ｉ）”Ｑ’（ｉ−
Ｎ）＞’Ｎ５ｉｉＮ＋Ｎｆ７ｉ、、。

ただし、ａ−は前周期の加算器３の出力である。

すなわち、加算器３の前周期の終わりのＮｆ個のデータ
である。またＱ“は次周期の加ｑ器３の出−夕である。

ただし、この＠換え操作が可能であるためには、第４図
に示すように繰返し周期が連続している必要がある。

ローパスフィルタ５の出力は記憶要素６に格納され、次
の周期まで記憶される。

第６図は、以上の動作を実現するための一例を示すブロ
ック図であり、ローパスフィルタ５は前述の通り２Ｎｆ
＋１段のＦＩＲ形フィルタで桶成し、動的補償器７はＰ
−＋Ｐ−”段のＦＩＲ形フィルタと９段１１Ｒ（Ｉｎｆ
ｉｎｅ　　１ｎｐｕｔｓｅ　　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　　ｆ
ｉｌｔｅｒ）で構成する。このとき、動的補償器７の特
性はＧｃは（４）式で表わされる。

Ｅ〜名Ｐ”　ｒ鳥、瓜〜石−１ｃｏ−ｃ、：Ａ勤昧記憶
゛要素６は、シフトレジスタで実現される。ただし、シ
フトレジスタの段数は、ローバスフィルタ５がＮｆ−Ｔ
（秒）、動的補償器７がＰ−・（秒）の無駄時間をもつ
ので、その分を指し引いたＮ　−Ｎ　ｆ−Ｐ一段でよい
。

［発明が解決しようとする問題点］ 以上述べた従来の繰返し制御装置では、ローパスフィル
タ５の入力データに加算器３の前周期の終わりのデータ
と、次の周期の始めのデータが追加されて、（２）式の
計算（フィルタリング処理）が行われる。そのため、繰
返し制御Ｉｌ装置の周期始めの出力値は、前周期路わり
の偏差に依存する。また、周期終りの出力値は、次周期
始めの偏差に依存する。すると、次の問題がある。第７
図に示すように、インターバル間に別の制御モードが入
る場合、前周期と今周期の偏差は全く独立した値と考え
るべきである。前周期始めの出力値に影響すると、かえ
って好ましくない出力が出てしまう虞れがある。

そこで、本発明は繰返される周期期間のインターバルで
別の制御データが入る場合でも、前周期や次周期の偏差
の影響を受けず、それに起因した不適当な出力が出る虞
れがない繰返し制御装置を提供することを目的とする。

［間一点を解決するための手段１ 本発明は上記目的を達成するため、所定のインターバル
を持って同じパターンの目標値（１周期Ｔ秒）が繰返し
与えられるフィードバック制御系において、制御対象の
制御量と上記目標値とを入力し制御偏差を出力する減算
器と、この減算器ゐ出力である制御偏差をサンプリング
するサンプラと、ローパスフィルタの出力を１周期Ｔ秒
分記伽し、次の目標値パターンが与えられると、上記サ
ンプラと同期して上記記憶内容を出力する記憶要素と、
この記ｆｉ要素の出力を入力する動的補償器と、この動
的補償器の出力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器と、この
Ｄ／Ａ変換器の出力と上記減算器からの制御偏差とを加
算する第１の加算器と、この第１の加算器の出力を入力
し上記制御対象に与える直列補償器と、上記サンプラの
出力と上記記憶要素の出力とを加算する第２の加師器と
、この第２の加算器の出力値を１周期Ｔ秒分、データ列
として格納し、そのデータ列のうち現在の周期のデータ
列の時系列の最初の値と等しい値を必要段数だけ付加し
、また現在の周期のデータ列の最後に上記データ列の最
後の値と等しい値を必要段数だけ付加する演算を行って
上記ローパスフィルタへ出力する演算装置とからなるも
のである。

［作用］ 本発明は上記のように構成されていることから、前周期
と次周期の偏差が影響しないため、インターバル間に別
の制御モードが入っても、現在の周期の繰返し制御器の
出力は、前周期と次周期の偏差の影響を受けず、新たに
現在の周期の偏差を改善することが可能となる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第１図は本発明による繰返し制御１１１＠置の一実施
例を示すブロック図ある。いま、繰返し周期を１秒とし
、サンプリング周期を２秒とし、ローパスフィルタ（安
定化フィルタ）５の段数を１３段とし、さらに直列補償
器１０と制御対象１１全体の伝達特性を例えば（５）式
のようにした場合について説明する。

第１図において、制御量と目標値を減算器１に入力して
制御偏差を算出し、この制ｍ偏差をサンプラ２で２秒毎
１周期分、メモリ配列Ｅ（０）〜Ｅ　（４９９）に格納
する。

次に、前周期に計算され、メモリ配列Ｗ（０）〜Ｗ　（
４９９）を次式に従って加算器３により加算し、Ｑ（６
）〜Ｑ　（５０５）に格納する。

Ｅ（１）＋Ｗ（１）→Ｑ（６＋１＞　　・・・（６）０
＜Ｉ＜４９９ なお、Ｑ（０）〜Ｑ（６）と同じ値を格納し、Ｑ（５０
６）　〜Ｑ（５１１）（Ｃ（ｔＱ（５０５）と同じ値を
格納する。（演算装置４による（４）式このＱからロー
パスフィルタ５は、その出力Ｗを例えば（７）式に従っ
て算出する。

νＪｍ＝０．ＯＬ２０−（Ｌ）＋　（７，（７２１ｃＬ
（Ｉ＋１）ｔ　０．０４−”７Ｑ、Ｃ１ｔ２）十〇、０
９２（１，（Ｌ＋３）　＋０．ＬＬ’？ａ（工→４−）
　＋０．１４３　（Ｌ↑（Ｉｔｆｊ）十〇、ｌ５３（ｌ
ｃＸ＋ｂ）＋０．１４３（Ｌ（Ｌ＋７）−１，Ｌ１’？
（１（１ｔ８）せ０．０２２ＧＬ（１寸ｑ　）　十〇、
０４−ＩＱ−Ｃ工寸１０）十〇、０２１の（工す１１）
＋　０．Ｏ１２，（１（Ｉす１２） Ｏ丘　Ｉ’−４９’？　　　　　　　　−・（７）これ
が現在の周期（今周期）のＷ（１）である。

これは次周期まで保存される。ここで、（７）式には、
前周期や次周期の制御偏差Ｅが含まれていないことが本
発明の特徴である。

さて、現在の周期の動的補償器７は、その出力Ｘを前周
期のＷから例えば次式によって算出する。

Ｘ　（Ｕ）＝　３３１／／（Ｘ−２）−２７Ｗ（Ｉ−１
）−３４，７Ｗｍ　Ｔ２Ｏ，ｂＷ　（Ｉｔｓ）２丘　’
Ｅ　３　４９Ｂ　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　（ｇンＸ（Ｑ）−）（（Ｊｌ、）　　−Ｘ’（牛Ｑ
ｑ＞　　＝　　０．０　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　（２’〕または、（８′）式を使用せず、（８
−１式をのように、Ｗ（−２険（５００）をおく−ｔよ
って（８）式からＸ　（０）、　Ｘ　（１）。

Ｘ　（４９９）を算出してもよい。

この動的補償器７の出力Ｘを、Ｄ／Ａ変換器８でＤ／Ａ
変換してアナログ信号に変えた後、減算器１の出力を、
加算器９により加算する。加算器９の出力は、直列補償
器１０を経て副葬対象１１の入力となる。

以上述べた実施例は従来以下のような問題点に対処する
ため、なされたものである。すなわち、フィルタリング
処理を行う（２）式の演算において、入力すべきＱ　（
−Ｎｆ　）〜Ｑ（−１）〜Ｑ（Ｎ＋Ｎｆ−１）に、前周
期や次周期の加算器３の出力値を代入していたため（（
３）式参照））前周期や・次周期の偏差が、現在の周期
の（２）式の演算に影響し、ひいては繰返し制ｒｌＪ器
の出力にも影響を与えていた。

このようことから１本発明の実施例では、Ｑ（−Ｎｆ　
）〜Ｑ（−１）、Ｑ（Ｎ）〜Ｑ　（Ｎ　＋１Ｊｆ−１）
に前周期や次周期の加算器３の出力値を用いず、 とおく。Ｑ（０）は、現在の周期の加算器３の出力値の
時系列の最初の値であり、Ｑ（Ｎ−１）は現在の周期の
加算器３の出力値の時系列の最後の値である。すると、
（２）式の演舞に、前周期、次周期の偏差が影響しない
ため、インターバル間に別の制御モードが入っても現在
の周期の繰返し制御器の出力は、前周期と次周期の偏差
の影響を受けず、新たに現在の周期の偏差を改善する副
葬指令が与えられる。

［発明の効果］ 以上述べた本発明による繰返し制ｗＪ装置によれば、そ
の出力を計算する際、前周期の偏差や次周期の偏差を必
要としないため、！！返される周期期間のインターバル
で別の制御モードが入る場合でも、前周期や次周期の＠
差の影響を受けず、それに起因した不適当な出力が出る
虞れがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による繰返し制御装置の一実施例を示す
ブロック図、第２図は従来の繰返し制御装置の一例を示
すブロック図、第３図は第２図の繰返し制御装置に与え
られる目標値パターン令を示す図、第４図は第２図の目
標値パターンの与えられ方を説明するための図、第５図
は従来の繰返し制御１１１装置で行う演算の説明図、第
６図は従来の繰返し制御装置の一員体例を示す図、第７
図は従来の繰返し制御装置の別の制御モードの入ったと
きの目標値パターンの与えられ方を説明するための図で
ある。 １・・・減算器、２・・・サンプラ、３・・・加算器、
４・・・演算装置、５・・・ローパスフィルタ、６・・
・記憶要素、７・・・動的補償器、８・・・Ｄ／Ａ変換
器、９・・・加算器、１０・・・直列補償器、１１・・
・制御対象。 出願人代理人弁理士　鈴江　武彦 ０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　時間αり 第７　［、ミ１ 手続補正書 昭和　　−２・万・３％

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所定のインターバルを持って同じパターンの目標値（１
   周期Ｔ秒）が繰返し与えられるフィードバック制御系に
   おいて、 制御対象の制御量と上記目標値とを入力し制御偏差を出
   力する減算器と、 この減算器の出力である制御偏差をサンプリングするサ
   ンプラと、 ローパスフィルタの出力を１周期Ｔ秒分記憶し、次の目
   標値パターンが与えられると、上記サンプラと同期して
   上記記憶内容を出力する記憶要素と、この記憶要素の出
   力を入力する動的補償器と、この動的補償器の出力をＤ
   ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器と、 このＤ／Ａ変換器の出力と上記減算器からの制御偏差と
   を加算する第１の加算器と、 この第１の加算器の出力を入力し上記制御対象に与える
   直列補償器と、 上記サンプラの出力と上記記憶要素の出力とを加算する
   第２の加算器と、 この第２の加算器の出力値を１周期Ｔ秒分、データ列と
   して格納し、そのデータ列のうち現在の周期のデータ列
   の時系列の最初の値と等しい値を必要段数だけ付加し、
   また現在の周期のデータ列の最後に上記データ列の最後
   の値と等しい値を必要段数だけ付加する演算を行って上
   記ローパスフィルタへ出力する演算装置とからなる繰返
   し制御装置。