CN102906648A - 阶跃跟随时的过冲抑制用前馈项的自动调谐方法及装置 - Google Patents

Abstract

具备自动调谐装置(1)，能输入在上游侧具备FF控制块(5)的反馈控制系统(2)的控制对象(4)的响应。在使FF控制块(5)无效的状态下，求出对阶跃目标值(X)的阶跃响应，根据值最大的过冲顶点与提供的阶跃目标值的大小，求出过冲率α。另外，根据提供阶跃目标值之后、至到达过冲顶点的时间，求出阶跃响应的上升时间。在输出被输入FF控制块(5)的阶跃目标值X的1-(α/(1+α))倍的值的第一级阶跃信号后，在每个阶跃响应的上升时间，均提供输出增加幅度每次减小为α/(1+α)倍的多级阶跃信号S的指令。

Description

阶跃跟随时的过冲抑制用前馈项的自动调谐方法及装置

技术领域

本发明涉及阶跃跟随（ステップ追従、step following）时的过冲（overshoot）抑制用前馈项的自动调谐方法及装置，用于对具备在对阶跃目标值的阶跃跟随时产生过冲后、收敛于阶跃目标值的特性的系统，使用前馈控制来抑制来自阶跃目标值的过冲时，自动调谐前馈项。

背景技术

通常，控制系统大致分为反馈控制和前馈控制。其中，对于多用作反馈控制的PID（比例、积分、微分）控制，已知各种自动调谐方法（例如参照专利文献1）。

另一方面，就前馈控制而言，以前提案有在二自由度控制系统中特定控制对象，使用控制对象的详细模型（詳細なモデル），来自动调谐前馈项的方法（例如参照专利文献2）。

此外，通常知道在反馈控制系统或具备以流体圧动作的部件这样的振动部件的控制对象中，若输入(提供)某个阶跃目标值作为控制目标，则当对阶跃目标值进行阶跃跟随时，一时发生过冲，之后，示出收敛于与阶跃目标值对应的固定值的阶跃跟随特性。

专利文献1：日本特开平11-161301号公报；

专利文献2：日本特许第3545006号公报。

发明内容

根据专利文献1所示的方法，可不使用控制对象的详细模型而进行自动调谐。但其对象限于作为反馈控制的PID控制。

另一方面，专利文献2所示的是与前馈控制关联的自动调谐方法。但是，该方法中，因为必需控制对象的详细模型，所以为了制作该控制对象的详细模型，必需在设计阶段特定控制对象的物理特性，因而实际上费力费时。

因此，本发明人等对在具备在上述对构成控制目标的某个阶跃目标值的输入的阶跃跟随时，一时发生过冲后，示出收敛于对应于阶跃目标值的固定值的特性的阶跃跟随特性的系统中，每当执行用于使得能够抑制过冲的前馈控制，无需详细模型就能够实施所用前馈项的自动调谐进行钻研、研究，其结果，着眼于很多机械设备或机械系统等的控制系统中近似成立的线性与时间不变性这2个基本性质，做出本发明。

因此，本发明的目的在于提供阶跃跟随时的过冲抑制用前馈项的自动调谐方法及装置，用于在具备在对构成控制目标的阶跃目标值的输入的阶跃跟随时产生过冲后、收敛于阶跃目标值的阶跃跟随特性的系统中，使用前馈控制，抑制来自阶跃目标值的过冲的情况下，仅使用上述系统的响应与线性及时间不变性这2个基本性质，就能够自动调谐前馈项。

本发明为了解决上述课题，对应于权利要求1，提供阶跃跟随时的过冲抑制用前馈项的自动调谐方法，在具备在对阶跃目标值的输入的阶跃跟随时产生过冲后、收敛于阶跃目标值的阶跃跟随特性的系统的上游侧，具备前馈控制块的构成中，其特征在于，

在使前馈控制块无效的状态下，求出对上述系统的阶跃目标值的阶跃响应，

接着，将阶跃响应值最大的点设定为过冲顶点，根据顶点值与阶跃目标值的大小，决定过冲率α，并且，对于阶跃响应，以近似响应来近似，所述近似响应为将提供阶跃目标值之后、至到达过冲顶点的经过时间设为阶跃响应的无用时间与上升时间，且用与上升时间相等的收敛时间从过冲顶点直线地收敛于阶跃目标值，

之后，自动调谐前馈控制块，以在输出作为控制目标而输入前馈控制块的阶跃目标值的1-(α/(1+α))^1/n倍的值的第一级阶跃信号后，每经过阶跃响应的上升时间的1/n倍的时间，则输出设定成将阶跃间的增加幅度每次减小为(α/(1+α))^1/n倍的第n级阶跃信号(n为正整数)。

另外，向对上述系统的阶跃目标值的阶跃响应施以二阶微分滤波，将其值为最大的点作为响应上升的点，将向上述系统提供阶跃目标值至响应上升的点的时间设为阶跃响应的无用时间，将响应上升的点至阶跃响应的过冲顶点的时间设定为阶跃响应的上升时间。

而且，将上述系统设为反馈控制系统或控制对象自身。

或者，对应于权利要求4，提供阶跃跟随时的过冲抑制用前馈项的自动调谐装置，在具备在对阶跃目标值的输入的阶跃跟随时产生过冲后、收敛于阶跃目标值的阶跃跟随特性的系统的上游侧，具备前馈控制块的构成中，其特征在于，具备如下功能，

在使前馈控制块无效的状态下，求出对上述系统的阶跃目标值的阶跃响应；

将阶跃响应值最大的点设定为过冲顶点，根据顶点值与阶跃目标值的大小，决定过冲率α，并且，对于阶跃响应，以近似响应来近似，所述近似响应为将提供阶跃目标值之后、至到达过冲顶点的经过时间设为阶跃响应的无用时间与上升时间，且用与上升时间相等的收敛时间从过冲顶点直线地收敛于阶跃目标值；和

向前馈控制块提供指令，以输出作为控制目标而输入前馈控制块的阶跃目标值的1-(α/(1+α))^1/n倍的值的第一级阶跃信号，之后，每经过阶跃响应的上升时间的1/n倍的时间，则输出设定成将阶跃间的增加幅度每次减小为(α/(1+α))^1/n倍的第n级阶跃信号(n为正整数)，自动调谐前馈控制块。

发明效果

根据本发明，发挥如下好的效果。

（1）因为作为阶跃跟随时的过冲抑制用前馈项的自动调谐方法及装置，在具备在对阶跃目标值的输入的阶跃跟随时产生过冲后、收敛于阶跃目标值的阶跃跟随特性的系统的上游侧，具备前馈控制块的构成中，

在使前馈控制块无效的状态下，求出对上述系统的阶跃目标值的阶跃响应，

接着，将阶跃响应值最大的点设定为过冲顶点，根据顶点值与阶跃目标值的大小，决定过冲率α，并且，对于阶跃响应，以近似响应来近似，所述近似响应为将提供阶跃目标值之后、至到达过冲顶点的经过时间设为阶跃响应的无用时间与上升时间，且用与上升时间相等的收敛时间从过冲顶点直线地收敛于阶跃目标值，

之后，自动调谐前馈控制块，以在输出作为控制目标而输入前馈控制块的阶跃目标值的1-(α/(1+α))^1/n倍的值的第一级阶跃信号后，每经过阶跃响应的上升时间的1/n倍的时间，则输出设定成将阶跃间的增加幅度每次减小为(α/(1+α))^1/n倍的第n级阶跃信号(n为正整数)，

所以在具备在对阶跃目标值的输入的阶跃跟随时产生过冲后、收敛于阶跃目标值的阶跃跟随特性的系统的上游侧的前馈控制块中，无需上述系统的详细模型就能够仅使用该响应与线性及时间不变性这2个基本性质来自动调谐作为其控制内容的前馈项。

（2）并且，能够利用自动调谐的前馈控制块，进行前馈控制，以在抑制过冲的状态下，使上述系统的响应快速跟随阶跃目标值。

附图说明

图1是表示基于本发明的自动调谐方法及装置的第1实施方式的框图。

图2是表示在使基于图1的自动调谐装置的FF控制块无效的状态下从反馈控制系统得到阶跃响应的状态的框图。

图3是表示图2的阶跃响应的时间变化的图。

图4是表示近似设定图3的阶跃响应的近似响应的图。

图5是表示对为了消除对阶跃目标值的过冲而设定得比阶跃目标值低的输入值的近似响应的图。

图6是表示为了补偿对与图5的近似响应中的收敛相伴的阶跃目标值的过冲、进行二级输入时的近似响应的图。

图7是表示使输入值多级化时的近似响应的图。

图8是表示对与图7一样的多级化的输入值的控制对象的响应的图。

图9是表示基于本发明的自动调谐方法及装置的第2实施方式的框图。

图10是表示基于本发明的自动调谐方法及装置的第3实施方式的框图。

符号说明

1  自动调谐装置；2  反馈控制系统（系统）；3  反馈控制块（FB控制块）；4、4A  控制对象；5  前馈控制块（FF控制块）；α  过冲率；A  过冲顶点；B  响应上升点；X  阶跃目标值；Ya  阶跃响应；Yb  近似响应；S  阶跃信号；T₀  阶跃响应的无用时间；T₁  阶跃响应的上升时间；T₂  收敛时间。

具体实施方式

下面，参照附图来说明用于实施本发明的方式。

图1至图8是表示基于本发明的自动调谐方法及装置的第1实施方式的图。

在本实施方式中，示出将具备在对阶跃目标值的输入的阶跃跟随时产生过冲后、收敛于阶跃目标值的阶跃跟随特性的系统设为反馈控制系统，对反馈控制系统使用前馈控制，抑制来自阶跃目标值的过冲时的适用例的概要。

本实施方式如下所示。

即，应用本发明的阶跃跟随时的过冲抑制用前馈项的自动调谐方法及装置的控制系统如图1所示，构成为在串联连接反馈控制块（以下记作FB控制块）3与控制对象4而构成的反馈控制系统2的上游侧，具备设为基于本发明的阶跃跟随时的过冲抑制用前馈项自动调谐装置1（以下简称为本发明的自动调谐装置1）的自动调谐对象的前馈控制块（以下记作FF控制块）5。

适用于作为上述构成的控制系统的本发明的自动调谐装置1构成为能够输入从由反馈控制系统2反馈控制的控制对象4输出的响应（输出值）Y。而且，本发明的自动调谐装置1在具备控制FB控制块3及FF控制块5的功能的同时，具备如下功能，即若从被反馈控制的控制对象4输入响应Y，则根据响应Y，将由后述的处理求出的指令提供给FF控制块5。

FF控制块5对构成控制目标的阶跃目标值X的输入，如后述的图8中线F所示，具有输出多级阶跃信号S的功能。

FB控制块3只要是一般反馈控制中使用的PID控制、最佳调节器控制、H无限大控制等线性控制方法，则也可采用任何形式的控制方法。

这里，所谓H无限大控制是以「H无限大范数(ノルム)」这一指标来评价控制系统的性能，将反馈控制的参数设定为最佳（H无限大范数最小）的控制方法。该控制方法适用于稳健(ロバスト)控制（用于处理不确定的控制对象的控制）。

以下，按照本发明的自动调谐装置1中的处理顺序来说明本发明的自动调谐装置1的功能。

本发明的自动调谐装置1首先在使FF控制块5无效的状态下，即如图2所示，向FB控制块3与控制对象4构成的反馈控制系统2直接输入构成控制目标的阶跃目标值X的状态下，执行FB控制块3的调谐。

此时，作为FB控制块3的调谐方法，既可以试行错误执行，另外，也可在FB控制块3的控制方法为PID控制的情况下，使用现有的自动调谐方法。

如上所述，若FB控制块3的调谐终止，则本发明的自动调谐装置1接着仍在使FF控制块5无效的状态下，对具备调谐终止后的FB控制块3的反馈控制系统2提供阶跃目标值X，取得仅基于反馈控制系统2的阶跃响应Ya。此时，反馈控制系统2具备在对阶跃目标值X的输入的阶跃跟随时发生过冲后，收敛于阶跃目标值的阶跃跟随特性，所以阶跃响应Ya例如图3中实线所示。图3中的虚线是构成控制目标的阶跃目标值X（后述的图4至图9中也一样）。

接着，在本发明的自动调谐装置1中，对得到的阶跃响应Ya进行近似，求出如图4所示的近似响应（近似的阶跃响应）Yb。

该近似具体地如图4所示，将阶跃响应Ya中值最大的点设定为过冲顶点A，根据过冲顶点A的值与提供的阶跃目标值X的高度（大小）x，决定过冲率α，使过冲顶点A的值变为x(1+α)。

而且，将把阶跃目标值X提供给反馈控制系统2后至阶跃响应Ya到达过冲顶点A的经过时间T分为阶跃响应的无用时间T₀与阶跃响应的上升时间T₁，将近似响应Yb设定为在向反馈控制系统2提供阶跃目标值X之后，经过阶跃响应的无用时间T₀后，以阶跃响应的上升时间T₁直线上升至过冲顶点A，之后，以与阶跃响应的上升时间T₁相等的收敛时间T₂（T₂=T₁）直线收敛于阶跃目标值X。

阶跃响应的无用时间T₀与阶跃响应的上升时间T₁优选向阶跃响应Ya施以二阶微分滤波［1，-2，1］，将其值最大的点决定为响应上升的点B，将向反馈控制系统2提供阶跃目标值X至响应上升的点B的时间设为阶跃响应的无用时间T₀，将响应上升的点B至阶跃响应Ya中过冲顶点A的时间设定为阶跃响应的上升时间T₁。

这里，所谓二阶微分滤波［1，-2，1］执行数字信号的时间系列数据与［1，-2，1］的卷积运算，是近似求出信号的二阶微分系数的滤波处理。

据此，在能够自动以运算求出阶跃响应的无用时间T₀与上升时间T₁的同时，能得到更好地反映阶跃响应Ya的变化的近似响应Yb。

若如上所述设定近似响应Yb，则本发明的自动调谐装置1按以下的导出原理，求出为了使近似响应Yb以不过冲地跟随阶跃目标值X的方式变化所需的输入值。

具体地，鉴于上述阶跃目标值X输入时近似响应Yb中值最大的过冲顶点A的值为x(1+α)（参照图4），如图5中线C所示，若将阶跃输入的输入值设定为比实际的阶跃目标值X低的x·(1-α/(1+α))=x/(1+α)，则如图5所示，此时的反馈控制系统2的近似响应Yc在从输入输入值(x/(1+α))起经过阶跃响应的无用时间T₀及上升时间T₁后，对输入值(x/(1+α))产生过冲，但基于该过冲的最大值因反馈控制系统2具有的线性，与图4的情况一样，为输入的值的(1+α)倍，所以近似响应Yc的最大值与实际的阶跃目标值X一致。

但是，近似响应Yc如图5所示，在因过冲而到达最大值后，向输入值(x/(1+α))以收敛时间T₂收敛，所以在过冲后，若经过收敛时间T₂，则对实际的阶跃目标值X产生下冲(undershoot)，对于该近似响应Yc中的实际阶跃目标值X的下冲值为x-x/(1+α)=x·α/(1+α)。

因此，如图6中线D所示，在作为第一级而输入与图5所示一样的x/(1+α)的输入值之后，在从该输入起经过对应于阶跃响应的上升时间T₁的时间的时刻，若以向第一级输入值加上x·α/(1+α)²后的值输入第二级阶跃信号，则根据反馈控制系统2具有的时间不变性，在从该第二级阶跃信号输入时起经过阶跃响应的无用时间T₀后，即在与第一级输入值对应的阶跃响应到达与图5所示一样的过冲顶点的时刻，如图6中双点划线E所示，对第二级阶跃信号的阶跃响应开始上升。此时，对第二级阶跃信号的阶跃响应上升因反馈控制系统2具有的的线性，以阶跃响应的上升时间T₁，向所提供的第二级阶跃信号的大小x·α/(1+α)²的(1+α)倍的值、即为x·α/(1+α)大小的过冲顶点直线上升，所以利用对该第二级阶跃信号的阶跃响应的上升，可抵消对于与第一级输入值对应的阶跃响应到达过冲顶点后以收敛时间T₂（T₂=T₁）收敛时产生的实际阶跃目标值X的下冲。

从而，此时的近似响应Yd如图6所示，在对线D中的第一级信号的阶跃响应到达过冲顶点后，对第二级信号的阶跃响应到达过冲顶点间的值与实际的阶跃目标值X一致。

但是，对第二级信号的阶跃响应到达过冲顶点后，对实际的阶跃目标值X产生下冲。

因此，与第2级阶跃信号一样，如果如图7中线F所示，以能够用直至到达阶跃响应过冲的上升来抵消对基于先行级的阶跃信号的阶跃响应到达过冲顶点后、通过以收敛时间T₂收敛而产生的实际阶跃目标值X的下冲的方式输入一下级阶跃信号，而使输入值多级化，其中所述阶跃响应过冲基于在与阶跃响应上升时间T₁对应的时间错位的时刻输入的下一级阶跃信号，则近似响应Ye不产生过冲地、或基本不产生下冲地跟随实际的阶跃目标值X。

另外，若将如图7这样而求出的多级阶跃信号(线F)输入与图2所示一样由FB控制块3与控制对象4构成的反馈控制系统2，则如图8所示，可知得到基本无过冲的响应Yf。

鉴于以上方面，本发明的自动调谐装置1根据如上所述求出的过冲率α与阶跃响应的上升时间T₁，对输入构成控制目标的阶跃目标值(阶跃信号)X的FF控制块5提供指令，以便首先输出阶跃目标值X的1-α/(1+α)=1/(1+α)倍的值的第一级阶跃信号，接着，在经过如图4这样而求出的阶跃响应上升时间T₁的时刻，输出增加了原本的阶跃目标值X的α/(1+α)²倍的值的第二级阶跃信号，然后，在再经过阶跃响应的上升时间T₁的时刻，输出增加了原本的阶跃目标值X的α²/(1+α)³倍的值的第三级阶跃信号，之后，同样每经过阶跃响应的上升时间T₁，则依次输出增加了原本的阶跃目标值X的α^h-1/(1+α)^h倍的值的第h级（h为4以上的整数）的阶跃信号。

因此，在具备作为以上构成的本发明的自动调谐装置1的图1所示控制系统中，若将构成控制目标的某个阶跃目标值X输入FF控制块5，则根据来自本发明的自动调谐装置1的指令，执行FF控制块5的自动调谐，以从FF控制块5输出阶跃目标值X的1/(1+α)倍的值的第一级阶跃信号、与之后每经过阶跃响应的上升时间T₁、则依次增加原本的阶跃目标值X的α^i-1/(1+α)ⁱ倍的值的值，即由将阶跃间的增加幅度每次α/(1+α)倍依次减小的第i级（i为2以上的整数）的阶跃信号构成的多级阶跃信号S。

由此，在输入从FF控制块5输出的多级阶跃信号S的反馈控制系统2中，控制对象4的响应Y与图8所示的响应Yf一样，以抑制过冲发生的状态输出。

这样，根据本发明的阶跃跟随时的过冲抑制用前馈项的自动调谐方法及本发明的自动调谐装置1，能在作为原来的阶跃跟随特性、具备在对构成控制目标的阶跃目标值X的输入的阶跃跟随时产生过冲后收敛于阶跃目标值X的阶跃跟随特性的反馈控制系统2的上游侧设置的FF控制块5中，无需反馈控制系统2的详细模型，仅使用反馈控制系统2的响应与线性及时间不变性这2个基本性质，自动调谐作为其控制内容的前馈项，在抑制过冲的状态下，使反馈控制系统2中的控制对象4的响应Y快速跟随阶跃目标值X。

另外，根据来自本发明的自动调谐装置1的指令从FF控制块5输出的多级阶跃信号S随着级数变多，与原本的阶跃目标值X之差变小，所以在与该原本的阶跃目标值X之差变小的状态下，即便产生过冲，脱离原本的阶跃目标值X的量也变小。鉴于这点，也可对应于控制对象4的响应Y的过冲的允许范围，将从FF控制块输出的多级阶跃信号S的级数事先确定为需要的多个级。

在图1-图8的实施方式中，示出从由本发明的自动调谐装置1自动调谐的FF控制块5，作为多级阶跃信号S，首先输出被输入FF控制块5的阶跃目标值X的1/(1+α)倍的值的第一级阶跃信号，之后，输出每经过阶跃响应的上升时间T₁、则依次增加原本的阶跃目标值X的α^i-1/(1+α)ⁱ倍的值的第i级（i为2以上的整数）的阶跃信号，即由将每阶跃的增加幅度每次减小为α/(1+α)倍的阶跃信号构成的多级阶跃信号S，但也可进一步增加多级阶跃信号S的阶跃级数。

图9是表示基于本发明的自动调谐方法及装置的第2实施方式的框图。

此时，例如图9中线G所示，在将从FF控制块5输出的多级阶跃信号S的各级(各阶跃)的时间间隔设为阶跃响应的上升时间T₁的一半（T₁/2）的情况下，优选将使每级的阶跃信号的增加幅度降低的比例减小。

具体地，只要自动调谐FF控制块5，以便最初从FF控制块5对于作为控制目标而输入FF控制块5的阶跃目标值X而输出1-(α/(1+α))^1/2倍的值的第一级阶跃信号，之后，输出设定成每经过阶跃响应的上升时间T₁的一半时间（T₁/2）则将阶跃间的增加幅度每次减小为(α/(1+α))^1/2倍的多级阶跃信号S即可。

据此，除与图1至图8的实施方式一样的效果外，还如图9所示，能够进一步平滑控制对象4的响应Yg，所以能够进一步有效地执行控制对象4的响应Yg的过冲抑制。

而且，虽未图示，但也可将从FF控制块5输出的多级阶跃信号S的各级(各步骤)的时间间隔设为阶跃响应的上升时间T₁的1/3、1/4、……。

在将多级阶跃信号S的各级(各阶跃)的时间间隔设为阶跃响应的上升时间T₁的1/j（j为3以上的正整数）的情况下，只要自动调谐FF控制块5，以便从FF控制块5对于作为控制目标而输入FF控制块5的阶跃目标值X而输出1-(α/(1+α))^1/j倍的值的第一级阶跃信号，之后，输出每经过阶跃响应的上升时间T₁的1/j时间、则将阶跃间的增加幅度每次减小为(α/(1+α))^1/j倍的阶跃信号S即可。

据此，能进一步平滑控制对象4的响应Y(参照图1)。从而，能期待进一步有效地执行控制对象4的响应的过冲抑制。

图10是表示基于本发明的自动调谐方法及装置的第3实施方式的框图。

在本实施方式中，表示在控制对象4A自身原本具备在对阶跃目标值的输入的阶跃跟随时产生过冲后收敛于阶跃目标值的阶跃跟随特性的情况下，对控制对象4A使用前馈控制来抑制来自阶跃目标值的过冲时的适用例的概要。

本实施方式如下所示。

即，此时在与图1所示一样的构成中，构成为代替反馈控制系统2，在控制对象4A自身的上游侧具备构成基于本发明自动调谐装置1的自动调谐的对象的FF控制块5，本发明的自动调谐装置1构成为能输入从控制对象4A输出的响应（输出值）Y。另外，设控制对象4A就控制而言具备线性及时间不变性。

在该状态下，本发明的自动调谐装置1以与图2至图8所示一样的步骤，首先在使FF控制块5无效的状态下，对控制对象4A求出提供阶跃目标值X时的阶跃响应Ya（参照图3），求出决定该阶跃响应Ya中的过冲顶点A、过冲率α、阶跃响应的无用时间T₀、上升时间T₁、与上升时间T₁相等的收敛时间T₂（T₂=T₁）的近似响应Yb（参照图4）。

接着，本发明的自动调谐装置1根据自动调谐率α与阶跃响应的上升时间T₁，对输入构成控制目标的阶跃目标值(阶跃信号)X的FF控制块5提供指令，以便首先在输出为阶跃目标值X的1/(1+α)倍的值的第一级阶跃信号，之后，输出每经过阶跃响应的上升时间T₁、阶跃间的增加幅度每次α/(1+α)倍依次减小的第i级（i为2以上的整数）的阶跃信号构成的多级阶跃信号S。

由此，在输入从FF控制块5输出的多级阶跃信号S的控制对象4A中，控制对象4A的响应Y与图8所示的反馈控制系统2的响应Yf一样，在抑制过冲发生的状态下输出。

因此，根据本实施形態，能够在作为原来的阶跃跟随特性、具备在对构成控制目标的阶跃目标值X的输入的阶跃跟随时产生过冲后收敛于阶跃目标值X的阶跃跟随特性的控制对象4A的上游侧设置的FF控制块5中，无需控制对象4A的详细模型，仅使用控制对象4A的响应与线性及时间不变性这2个基本性质，自动调谐作为其控制内容的前馈项，在抑制过冲的状态下，使控制对象4A的响应Y快速跟随阶跃目标值X。

另外，本发明不仅限于上述实施形態，只要具备在对构成控制目标的阶跃目标值的输入的阶跃跟随时产生过冲之后、收敛于阶跃目标值的阶跃跟随特性，则反馈控制系统2及控制对象4A也可是任意。

根据在使FF控制块5无效的状态下得到的阶跃响应Ya，若能够设定图4所示的近似响应Yb使得至过冲顶点A的阶跃响应的上升时间T₁与收敛时间T₂相等，则与向阶跃响应Ya施以二阶微分滤波［1，-2，1］，将其值最大的点决定为响应上升的点B，将提供阶跃目标值X至响应上升的点B的时间设为阶跃响应的无用时间T₀的情况相比，也可増減阶跃响应的无用时间T₀的长度。

在图1至图8的实施方式中，也可从本发明的自动调谐装置1中省略FB控制块3的自动调谐功能。此时，也可在开始基于本发明的自动调谐装置1的FF控制块5的自动调谐之前，由其他装置事先执行FB控制块3的自动调谐。

当然，在不脱离本发明要旨的范围内可施加各种变更。

Claims (4)

1. 一种阶跃跟随时的过冲抑制用前馈项的自动调谐方法，在具备在对阶跃目标值的输入的阶跃跟随时产生过冲后、收敛于阶跃目标值的阶跃跟随特性的系统的上游侧，具备前馈控制块，其特征在于，

在使前馈控制块无效的状态下，求出对上述系统的阶跃目标值的阶跃响应，

接着，将阶跃响应值最大的点设定为过冲顶点，根据顶点值与阶跃目标值的大小，决定过冲率α，并且，对于阶跃响应，以近似响应来近似，所述近似响应为将提供阶跃目标值之后、至到达过冲顶点的经过时间设为阶跃响应的无用时间与上升时间，且以与上升时间相等的收敛时间从过冲顶点直线地收敛于阶跃目标值，

之后，自动调谐前馈控制块，以在输出作为控制目标而输入前馈控制块的阶跃目标值的1-(α/(1+α))^1/n倍的值的第一级阶跃信号后，每经过阶跃响应的上升时间的1/n倍的时间，则输出设定成将阶跃间的增加幅度每次减小为(α/(1+α))^1/n倍的第n级阶跃信号(n为正整数)。

2. 根据权利要求1所述的阶跃跟随时的过冲抑制用前馈项的自动调谐方法，其中，

向对上述系统的阶跃目标值的阶跃响应施以二阶微分滤波，将其值为最大的点作为响应上升的点，将向上述系统提供阶跃目标值至响应上升的点的时间设为阶跃响应的无用时间，将响应上升的点至阶跃响应的过冲顶点的时间设定为阶跃响应的上升时间。

3. 根据权利要求1或2所述的阶跃跟随时的过冲抑制用前馈项的自动调谐方法，其中，

将上述系统设为反馈控制系统或控制对象自身。

4. 一种阶跃跟随时的过冲抑制用前馈项的自动调谐装置，在具备在对阶跃目标值的输入的阶跃跟随时产生过冲后、收敛于阶跃目标值的阶跃跟随特性的系统的上游侧，具备前馈控制块，其特征在于，具备如下功能：

在使前馈控制块无效的状态下，求出对上述系统的阶跃目标值的阶跃响应；

将阶跃响应值最大的点设定为过冲顶点，根据顶点值与阶跃目标值的大小，决定过冲率α，并且，对于阶跃响应，以近似响应来近似，所述近似响应为将提供阶跃目标值之后、至到达过冲顶点的经过时间设为阶跃响应的无用时间与上升时间，且用与上升时间相等的收敛时间从过冲顶点直线地收敛于阶跃目标值；和

向前馈控制块提供指令，以输出作为控制目标而输入前馈控制块的阶跃目标值的1-(α/(1+α))^1/n倍的值的第一级阶跃信号，之后，每经过阶跃响应的上升时间的1/n倍的时间，则输出设定成将阶跃间的增加幅度每次减小为(α/(1+α))^1/n倍的第n级阶跃信号(n为正整数)，自动调谐前馈控制块。

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