JP2000214901A - 制御方法及び制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レベル比較法を用いたフィードバック制御方
式に改良を加え、制御対象出力の振幅をこれまでより格
段に高精度で制御できるようにする。 【解決手段】 レベル比較法を用いたフィードバック制
御システム１０は、出力目標値発生部１４が発生する出
力目標値Ｄｓに基づいて、フィードバックループ２２が
制御対象出力をフィードバック制御するように構成して
あり、出力目標値Ｄｓは、出力実測値Ｓｓが上限制御目
標値に達したならばデクリメントされて低下し始め、出
力実測値Ｓｓが下限制御目標値に達したならばインクリ
メントされて上昇し始める。出力実測値Ｓｓの実際の上
限値及び下限値が、夫々、オペレータが設定した上限最
終目標値及び下限最終目標値に近付くように、上限制御
目標値及び下限制御目標値をフィードバック制御して調
節を加えるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、制御方法及び制御
システムに関し、より詳しくは、制御対象出力を所与の
上限値と所与の下限値とで規定される振幅をもって周期
的に変化させるための制御方法及び制御システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】様々な装置の出力を高精度で制御するた
めに、フィードバック制御方式が広く採用されている。
図５に典型的なフィードバックバック制御システムの基
本構成を示した。同図のフィードバック制御システム１
０’は、被制御装置１２をフィードバック制御するため
のシステムであり、出力目標値Ｄｓを発生させる出力目
標値発生部１４’を備えている。また、センサ等で構成
する制御対象出力検出部１６によって、制御対象出力の
実測値である出力実測値Ｓｓを発生させており、比較部
１８が、出力目標値Ｄｓと出力実測値Ｓｓとを比較し
て、それらの差分である制御偏差を発生させている。そ
して、この制御偏差に基づいて、制御信号発生部２０
が、被制御装置１２を制御するための制御信号を発生さ
せている。このフィードバック制御システム１０’にお
いては、図５中に破線で囲んで示したように、被制御装
置１２、制御対象出力検出部１６、比較部１８、及び制
御信号発生部２０によって、フィードバックループ２２
が形成されている。

【０００３】制御対象出力を周期的に変化させるには、
出力目標値Ｄｓを、それに対応させて周期的に変化させ
ればよい。また、出力目標値発生部１４及び制御信号発
生部２０はディジタル信号処理装置で構成することがで
きる。その場合に、出力目標値Ｄｓ及び出力実測値Ｓｓ
はディジタル信号となるが、もし制御信号をアナログ信
号とする必要があるならば、制御信号発生部２０にＤ／
Ａコンバータを組込めばよく、また、制御対象出力検出
部１６が制御対象出力を検出するためにアナログセンサ
を使用しているならば、そのアナログセンサの出力をデ
ィジタル化するＡ／Ｄコンバータを制御対象出力検出部
１６に組込めばよい。

【０００４】制御対象出力を周期的に変化させる場合の
周波数を、様々に設定できるようにする場合には、その
周波数範囲の全域においてフィードバックループ２２の
ゲインが一定であることが望ましく、さもないと、その
周波数に応じて出力目標値発生部１４の出力の大きさを
調節しなければならない。しかしながら、フィードバッ
クループ２２には、被制御装置１２が含まれている。被
制御装置１２は一般的にかなり複雑な伝達関数を有する
ばかりでなく、周波数が高くなるほど制御信号に対する
追随性が低下する傾向があるため、フィードバックルー
プ２２のゲインの周波数特性は、多くの場合、周波数が
高くなるにつれてゲインが低下する特性となり、周波数
特性曲線のグラフが右肩下がりの曲線となる。

【０００５】一方、制御対象出力を周期的に変化させる
に際して、その振幅を極めて高精度に制御しなければな
らない用途が存在する。その一例は、材料試験機を用い
て低サイクル疲労試験を実行する場合である。典型的な
材料試験機の構成は、油圧アクチュエータ系を制御して
所望の変位ないし荷重を発生させ、その変位ないし荷重
を試験片に印加することによって、様々な材料試験を実
行できるようにしたものである。このような材料試験機
を使用して疲労試験を実行する場合には、その油圧アク
チュエータ系に発生させる変位ないし荷重を正弦波状ま
たは三角波状に周期的に変化させる。そして、特にその
疲労試験が、低サイクル疲労試験である場合には、周期
的に変化させる変位ないし荷重の振幅を、その試験の開
始直後から非常な高精度で制御することが重要であり、
さもないと、試験結果の精度が著しく悪化してしまう。

【０００６】前述の図５のフィードバック度制御システ
ム１０’では、フィードバックループ２２のゲインの周
波数特性が、所要の周波数領域内において一定のゲイン
を有するものにはなることは殆どなく、従って低サイク
ル疲労試験を実行するために材料試験機を制御するとい
う用途には不適当である。

【０００７】この点について更に詳しく説明するなら
ば、例えば、図５のフィードバック制御システム１０’
の目標値発生部１４’から、出力目標値Ｄｓを三角波状
の信号として発生させたものとする。この三角波信号の
値は、図７に破線で示すように、下限目標値から一定の
上昇速度で上昇し、上限目標値に達したならば一定の低
下速度で低下し始め、そして、下限目標値に達したなら
ば再び一定の上昇速度で上昇し始める。この三角波信号
の周波数が比較的低いうちは、制御対象出力の値は、図
７に実線で示すように、出力目標値Ｄｓに良好に追随す
るため、その振幅誤差ΔＥａｍｐは比較的小さい。

【０００８】ところが、出力目標値Ｄｓの三角波信号の
周波数が高くなると、図８の（ａ）に示したように、こ
の出力目標値Ｄｓの振幅と比べて、制御対象出力の振幅
がかなり小さくなり、振幅誤差ΔＥａｍｐが大きくなっ
てしまう。

【０００９】このような典型的なフィードバック制御シ
ステムに付随する、高い周波数領域において振幅に関す
る制御精度が低下するという問題を解決するために、レ
ベル比較法を用いたフィードバック制御システムが提案
され、現在では広く採用されている。

【００１０】図６に、レベル比較法を用いたフィードバ
ック制御システムの基本構成を示した。この図６のフィ
ードバック制御システム１０”は、図５のフィードバッ
ク制御システム１０’のフィードバックループ２２と同
一構成のフィードバックループ２２を含んでおり、その
構成要素には、図５に使用したものと同一の参照番号を
付してある。図６のフィードバック制御システム１０”
の出力目標値発生部１４はディジタル信号処理装置の一
部で構成されており、目標値発生部制御部３０から供給
されるインクリメント命令（ＩＮＣ命令）及びデクリメ
ント命令（ＤＥＣ命令）に応答して、出力目標値Ｄｓを
インクリメント及びデクリメントできるようにしてあ
る。

【００１１】また、目標値発生部制御部３０もディジタ
ル信号処理装置の一部で構成されており、この目標値発
生部制御部３０は、制御対象出力検出部１６から制御対
象出力の実測値Ｓｓを受取ると共に、上限目標値設定部
３２からは制御対象出力の上限目標値を、また、下限目
標値設定部３４からは制御対象出力の下限目標値を受取
るようにしてある。

【００１２】目標値発生部制御部３０は、出力実測値Ｓ
ｓが上限目標値と下限目標値との間にある状態から、Ｉ
ＮＣ命令またはＤＥＣ命令の一方の送出を開始する。そ
して、ＩＮＣ命令を送出しているときに出力実測値Ｓｓ
が上限目標値に達したならば、その時点でＩＮＣ命令の
送出を停止してＤＥＣ命令の送出を開始し、また、ＤＥ
Ｃ命令を送出しているときに出力実測値Ｓｓが下限目標
値に達したならば、その時点でＤＥＣ命令の送出を停止
してＩＮＣ命令の送出を開始する。出力目標値発生部１
４は、これら命令に従って動作することにより、図８の
（ｂ）に破線で示すような三角波状の出力目標値Ｄｓを
発生する。被制御装置１２は、この出力目標値Ｄｓに従
ってフィードバックループ２２によって制御され、その
結果、図８の（ｂ）に実線で示したような波形の制御対
象出力が発生される。

【００１３】図８の（ｂ）において、制御対象出力（実
線）は、出力目標値Ｄｓ（破線）に対してある程度の位
相遅れを生じている。この位相遅れは、主として被制御
装置１２の特性に起因して生じるものである。ただし、
被制御装置１２が材料試験機であって、低サイクル疲労
試験を実行している場合には、制御対象出力の位相遅れ
は試験結果に影響を及ぼさないため、これを考慮する必
要はない。時刻ｔ０’に、制御対象出力の実測値Ｓｓが
上限目標値に達しており、そのため、出力目標値発生部
１４の動作がインクリメントからデクリメントへ切り換
えられ、出力目標値Ｄｓが上昇から低下へ転じている。

【００１４】しかしながら、制御対象出力はオーバーシ
ュートを伴うため、この時刻ｔ０’以後にも僅かに上昇
しており、その結果、振幅誤差ΔＥａｍｐが発生してい
る。ただし、この図８の（ｂ）に示した振幅誤差ΔＥａ
ｍｐは、図５のフィードバック制御システム１０’で制
御対象出力の設定周波数を高くしたときに発生する振幅
誤差ΔＥａｍｐ（図８の（ａ）に示した）と比べてかな
り小さく、このことから、振幅の制御誤差を低減すると
いう、レベル比較法の効果が明らかである。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】既述の如く、レベル比
較法を用いたフィードバック制御システム１０”におい
て発生する振幅誤差ΔＥａｍｐ（図８の（ｂ）に示し
た）は、出力目標値Ｄｓが上昇から低下に転じた際に、
制御対象出力がそれに追随できずにオーバーシュートを
発生することによって発生するものであり、このオーバ
ーシュートは主として被制御装置１２の特性によって生
じている。材料試験機を用いて低サイクル疲労試験を実
行する場合には、その材料試験機が被制御装置１２とな
るが、材料試験機は油圧アクチュエータ等の重量のある
機械要素を含んでいるため、オーバーシュートを発生し
ないような特性とすることは困難である。従って、制御
対象出力の振幅の制御精度を更に高めようとするなら
ば、フィードバック制御システムのうちの、被制御装置
を制御する側の部分の構成を、従来のものとは異なった
新規な構成とする必要がある。

【００１６】本発明は上述した従来の問題点に鑑み成さ
れたものであり、本発明の目的は、レベル比較法を用い
たフィードバック制御方式に改良を加え、制御対象出力
の振幅をこれまでより格段に高精度で制御できるように
することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に記載した本発明の制御方法は、制御対象
出力を所与の上限値と所与の下限値とで規定される振幅
をもって周期的に変化させるための制御方法において、
制御対象出力をフィードバック制御するために制御対象
出力実測値と比較する出力目標値を、上昇ないし低下さ
せるように変化させるステップと、前記出力目標値を上
昇させているときに、制御対象出力実測値が上限制御目
標値に達したならば、前記出力目標値の変化を上昇から
低下に転じさせるステップと、前記出力目標値を低下さ
せているときに、制御対象出力実測値が下限制御目標値
に達したならば、前記出力目標値の変化を低下から上昇
に転じさせるステップと、所与の上限値を上限最終目標
値として設定するステップと、所与の下限値を下限最終
目標値として設定するステップと、制御対象出力が上昇
から低下に転じるときの制御対象出力実測値である上限
実測値が前記上限最終目標値に近付くように前記上限制
御目標値を制御する上限制御目標値制御ステップと、制
御対象出力が低下から上昇に転じるときの制御対象出力
実測値である下限実測値が前記下限最終目標値に近付く
ように前記下限制御目標値を制御する下限制御目標値制
御ステップとを含んでいることを特徴としている。

【００１８】また、請求項２に記載した本発明の制御方
法は、前記上限制御目標値制御ステップが、前記上限最
終目標値と前記上限実測値との差分を求めることで上限
偏差を導出するステップと、該上限偏差に基づいて前記
上限制御目標値を発生させるステップとを含んでおり、
前記下限制御目標値制御ステップが、前記下限最終目標
値と前記下限実測値との差分を求めることで下限偏差を
導出するステップと、該下限偏差に基づいて前記下限制
御目標値を発生させるステップとを含んでいることを特
徴としている。

【００１９】また、請求項３に記載した本発明の制御シ
ステムは、制御対象出力を所与の上限値と所与の下限値
とで規定される振幅をもって周期的に変化させるための
制御システムにおいて、制御対象出力をフィードバック
制御するために制御対象出力実測値と比較する出力目標
値を発生させ、該出力目標値を上昇及び低下させること
ができるように構成した出力目標値発生部と、前記出力
目標値発生部が発生させている前記出力目標値が上昇し
ているときに制御対象出力実測値が上限制御目標値に達
したならば、前記出力目標値の変化を上昇から低下に転
じさせ、前記出力目標値発生部が発生させている前記出
力目標値が低下しているときに制御対象出力実測値が下
限制御目標値に達したならば、前記出力目標値の変化を
低下から上昇に転じさせるように、前記出力目標値発生
部を制御する目標値発生部制御部と、オペレータに所与
の上限値を上限最終目標値として設定させる上限最終目
標値設定部と、オペレータに所与の下限値を下限最終目
標値として設定させる下限最終目標値設定部とを備え、
前記目標値発生部制御部が前記上限制御目標値及び前記
下限制御目標値に基づいて前記出力目標値発生部を制御
することによって、制御対象出力が上昇から低下に転じ
るときの制御対象出力実測値である上限実測値が前記上
限最終目標値に近付くように前記上限制御目標値が制御
され、制御対象出力が低下から上昇に転じるときの制御
対象出力実測値である下限実測値が前記下限最終目標値
に近付くように前記下限制御目標値が制御されるように
したことを特徴としている。

【００２０】また、請求項４に記載した本発明の制御シ
ステムは、制御対象出力実測値から前記上限実測値を導
出する上限実測値導出部と、前記上限最終目標値と前記
上限実測値とを比較してそれらの差分を求めることで上
限偏差を導出する比較部と、前記上限偏差に基づいて前
記上限制御目標値を発生させる上限制御目標値発生部
と、制御対象出力実測値から前記下限実測値を導出する
下限実測値導出部と、前記下限最終目標値と前記下限実
測値とを比較してそれらの差分を求めることで下限偏差
を導出する比較部と、前記下限偏差に基づいて前記下限
制御目標値を発生させる下限制御目標値発生部とを更に
備えたことを特徴としている。

【００２１】請求項１に記載した本発明の制御方法によ
れば、周期的に変化する制御対象出力の上限値と下限値
とを実測し、それら上限実測値及び下限実測値に基づい
て、制御対象出力実測値と比較する出力目標値の上限値
及び下限値を制御するようにしているため、周期的に変
化する制御対象出力の振幅を高精度で制御することが可
能である。

【００２２】また、請求項２に記載した本発明の制御方
法によれば、出力目標値の上限値及び下限値を制御する
ために、各々の最終目標値と実測値との差分を偏差とし
て求め、その偏差に基づいて制御目標値を発生させるよ
うにしていることから、比例制御、ＰＩＤ制御、及びそ
の他の制御方式のうちの適宜な制御方式によって出力目
標値の上限値及び下限値をフィードバック制御すること
が可能である。

【００２３】また、請求項３に記載した本発明の制御シ
ステムによれば、請求項１に記載した本発明の制御方法
と同様に、周期的に変化する制御対象出力の上限値と下
限値とを実測し、それら上限実測値及び下限実測値に基
づいて、制御対象出力実測値と比較する出力目標値の上
限値及び下限値を制御するようにしているため、周期的
に変化する制御対象出力の振幅を高精度で制御すること
が可能である。

【００２４】また、請求項４に記載した本発明の制御シ
ステムによれば、請求項２に記載した本発明の制御方法
と同様に、出力目標値の上限値及び下限値を制御するた
めに、各々の最終目標値と実測値との差分を偏差として
求め、その偏差に基づいて制御目標値を発生させるよう
にしていることから、比例制御、ＰＩＤ制御、及びその
他の制御方式のうちの適宜な制御方式によって出力目標
値の上限値及び下限値をフィードバック制御することが
可能である。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の好適な実施の形態
について、図面を参照しつつ説明して行く。図１は本発
明の実施の形態に係るレベル比較法を用いたフィードバ
ック制御システムの構成を示したブロック図、図２及び
図３は図１のフィードバック制御システムの要部の動作
を示したフローチャート、図４は図１のフィードバック
制御システムの出力目標値発生部の動作を示したフロー
チャート、図５は従来の典型的なフィードバック制御シ
ステムの基本構成を示したブロック図、図６は従来のレ
ベル比較法を用いたフィードバック制御システムの基本
構成を示したブロック図、図７及び図８は、図１、図
５、及び図６のフィードバック制御システムにおける出
力目標値と制御対象出力の値とを示したグラフであり、
図７及び図８（ａ）は図５のフィードバック制御システ
ムのもの、図８（ｂ）は図６のフィードバック制御シス
テムのもの、そして図８（ｃ）は図１のフィードバック
制御システムのものである。

【００２６】図１にブロック図で示した本発明の実施の
形態にかかるレベル比較法を用いたフィードバック制御
システム１０は、被制御装置１２の出力をフィードバッ
ク制御するためのシステムであり、特に、制御対象出力
を所与の上限値と所与の下限値とで規定される振幅をも
って周期的に変化させる際に、その振幅をこれまでより
格段に高精度で制御できるようにしたフィードバック制
御システムである。

【００２７】被制御装置１２はどのような装置であって
もよいが、ただし本発明は、制御対象出力の振幅を高精
度で制御することが重要な用途において大きな効果を発
揮するものであり、そのような用途に用いられる被制御
装置としては、例えば、材料試験機がある。典型的な材
料試験機の構成は、油圧アクチュエータ系を制御して所
望の変位ないし荷重を発生させ、その変位ないし荷重を
試験片に印加することによって、様々な材料試験を実行
できるようにしたものである。また、被制御装置１２が
この種の材料試験機である場合には、その油圧アクチュ
エータ系に発生させる変位ないし荷重が制御対象出力と
なる。

【００２８】このような材料試験機を使用して疲労試験
を実行する場合には、その油圧アクチュエータ系に発生
させる変位ないし荷重を、正弦波状または三角波状に周
期的に変化させる。そして、特にその疲労試験が、低サ
イクル疲労試験である場合には、周期的に変化させる変
位ないし荷重の振幅を、その試験の開始直後から非常な
高精度で制御することが重要であり、さもないと、試験
結果の精度が著しく悪化してしまう。

【００２９】図１のフィードバック制御システム１０
は、先に説明した図５のフィードバック制御システム１
０’や図６のフィードバック制御システム１０”のもの
と同一構成のフィードバックループ２２を備えており、
また更に、図６のフィードバック制御システム１０”の
ものと同一構成の出力目標値発生部１４及び目標値発生
部制御部３０を備えている。

【００３０】より詳しくは、図１のフィードバック制御
システム１０は、出力目標値Ｄｓを発生させる出力目標
値発生部１４を備えており、この出力目標値Ｄｓを制御
対象出力の実測値Ｓｓと比較することで、制御対象出力
をフィードバック制御するようにしている。またそのた
めに、フィードバック制御システム１０は、制御対象出
力実測値Ｓｓを検出する制御対象出力検出部１６と、出
力目標値Ｄｓと制御対象出力実測値Ｓｓとを比較してそ
れらの間の差分を制御偏差として導出する比較部１８
と、その制御偏差に基づいて制御信号を発生する制御信
号発生部２０とを備えている。被制御装置１２、制御対
象出力検出部１６、比較部１８、及び制御信号発生部２
０によって、フィードバックループ２２が形成されてお
り、このフィードバックループ２２によって、周知の方
式で制御対象出力のフィードバック制御が行われる。

【００３１】図１のフィードバック制御システム１０の
構成要素のうち、被制御装置１２を除いた残りの構成要
素によって、この被制御装置１２を制御するための制御
装置の部分が形成されている。この制御装置の部分は、
ディジタル信号処理装置と、そのディジタル信号処理装
置の設定及び制御を行うためのホストコンピュータシス
テムとで構成することができる。更にその場合に、被制
御装置１２へ送出する制御信号をアナログ信号とする必
要があるならば、制御信号発生部２０にＤ／Ａコンバー
タを組込めばよく、また、制御対象出力検出部１６がア
ナログセンサを用いて制御対象出力を検出する構成であ
るならば、この制御対象出力検出部１６にＡ／Ｄコンバ
ータを組込めばよい。

【００３２】このようにすれば、出力目標値発生部１４
の構成を、出力目標値Ｄｓをディジタル信号として出力
する構成とすることができ、また、比較部１８の構成
を、いずれもディジタル値である出力目標値Ｄｓと制御
対象出力実測値Ｓｓとの差分を演算処理によって算出す
る構成とすることができる。

【００３３】尚、フィードバック制御システム１０のう
ちの制御装置の部分を、このようにディジタル信号処理
装置とホストコンピュータシステムとの組合せで構成す
るというのは、あくまでも１つの具体的な構成例に過ぎ
ず、アナログ回路を併用した構成とすることも可能であ
る。ただし以下の説明では、この制御装置の部分をディ
ジタル信号処理装置とホストコンピュータシステムとの
組合せで構成した場合に即して説明して行く。

【００３４】図１にブロックで示した構成要素のうち、
被制御装置１２と制御対象出力検出部１６とを除いた要
素はいずれも、ディジタル信号処理装置が実行する機能
を表したものであり、いわば機能要素である。フィード
バック制御システム１０に用いるディジタル信号処理装
置は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、それに積和演算器等を
組合せた一般的な構成のものであり、本発明にとって
は、その具体的な構成よりも機能の方が重要であること
から、図１には、フィードバック制御系１０のうちの、
そのディジタル信号処理装置によって構成される部分
を、機能要素を組合せたブロック図で示したのである。
図中の機能要素の多くは、ハードウェアで実現すること
も、また、ソフトウェアで実現する（即ち、ディジタル
信号処理装置のＣＰＵにその機能を実行させる）ことも
可能なものである。ここでは、それら機能要素の具体的
な機能について説明した後に、それらをソフトウェアで
実現する場合にディジタル信号処理装置のＣＰＵに実行
させるプログラムの概要を、フローチャートを参照しつ
つ説明することにする。

【００３５】図１のフィードバック制御システム１０に
おいて、出力目標値発生部１４は、目標値発生部制御部
３０から供給されるインクリメント命令（ＩＮＣ命令）
及びデクリメント命令（ＤＥＣ命令）に応答して、出力
目標値Ｄｓをインクリメント及びデクリメントできるよ
うに構成されており、これによって、出力目標値Ｄｓを
上昇ないし低下させることができるようにしてある。

【００３６】目標値発生部制御部３０は、制御対象出力
検出部１６から制御対象出力の実測値Ｓｓを受取ってお
り、また更に、上限制御目標値発生部４２からは上限制
御目標値Ｒｍａｘ．ｃを、そして、下限制御目標値発生
部５０からは下限制御目標値Ｒｍｉｎ．ｃを受取ってい
る。目標値発生部制御部３０は、出力実測値Ｓｓが、上
限制御目標値Ｒｍａｘ．ｃと下限制御目標値Ｒｍｉｎ．
ｃとの間にある状態から、ＩＮＣ命令またはＤＥＣ命令
の一方の送出を開始する。そして、ＩＮＣ命令を送出し
ているときに出力実測値Ｓｓが上限制御目標値Ｒｍａ
ｘ．ｃに達したならば、その時点でＩＮＣ命令の送出を
停止してＤＥＣ命令の送出を開始し、また、ＤＥＣ命令
を送出しているときに出力実測値Ｓｓが下限制御目標値
Ｒｍｉｎ．ｃに達したならば、その時点でＤＥＣ命令の
送出を停止してＩＮＣ命令の送出を開始する。

【００３７】従って、目標値発生部制御部３０は、ＩＮ
Ｃ命令及びＤＥＣ命令を送出することで出力目標値発生
部１４を制御しており、出力目標値Ｄｓを上昇させてい
るときに、制御対象出力実測値Ｓｓが上限制御目標値Ｒ
ｍａｘ．ｃに達したならば、出力目標値Ｄｓの変化を上
昇から低下に転じさせ、また、出力目標値Ｄｓを低下さ
せているときに、制御対象実測値Ｓｓが下限制御目標値
Ｒｍｉｎ．ｃに達したならば、出力目標値Ｄｓの変化を
低下から上昇に転じさせるようにしている。

【００３８】上限制御目標値Ｒｍａｘ．ｃを発生させる
ために、フィードバック制御システム１０は、上限最終
目標値設定部３６と、上限実測値導出部３８と、比較部
４０と、上限制御目標値発生部４２とを備えている。

【００３９】上限最終目標値設定部３６は、オペレータ
に所与の上限値を設定させるための要素であり、その設
定値を上限最終目標値Ｒｍａｘ．ｆとして送出してい
る。この上限最終目標値Ｒｍａｘ．ｆは、制御対象出力
の上限値がその値になるように制御を行うところの制御
目標値である。オペレータは、ホストコンピュータシス
テムにこの上限最終目標値Ｒｍａｘ．ｆの設定値を入力
する。ホストコンピュータシステムに入力された設定値
はディジタル信号処理装置のＲＡＭへ転送され、ディジ
タル信号処理装置のＣＰＵがそのＲＡＭからの読出しを
行うことで、上限最終目標値Ｒｍａｘ．ｆを送出すると
いう上限最終目標設定部３６の機能が実行される。

【００４０】上限実測値導出部３８は、出力実測値Ｓｓ
から上限実測値Ｒｍａｘ．ａを導出して比較部４０へ供
給している。この上限実測値Ｒｍａｘ．ａは、周期的に
変化する制御対象出力が最新のサイクルにおいて上昇か
ら低下へ転じたときの転換点の出力レベルを表している
値である。

【００４１】比較部４０は、上限最終目標値Ｒｍａｘ．
ｆと上限実測値Ｒｍａｘ．ａとを比較してそれらの差分
を求めることで上限偏差を導出し、この上限偏差を上限
制御目標値発生部４２へ供給している。上限制御目標値
発生部４２は、この上限偏差の値に基づいて上限制御目
標値Ｒｍａｘ．ｃを発生させている。

【００４２】先に説明した、図６の従来のフィードバッ
ク制御システム１０”では、オペレータが設定した上限
目標値がそのまま目標値発生部制御部３０に入力され
て、目標値発生部１４を制御するための上限目標値とし
て使用されていた。これに対して、図１に示した本発明
にかかるフィードバック制御システム１０では、オペレ
ータが設定する上限目標値と、目標値発生部１４を制御
するため上限目標値とが同一ではないため、前者を上限
最終目標値Ｒｍａｘ．ｆと呼び、後者を上限制御目標値
Ｒｍａｘ．ｃと呼んで区別しているのである。

【００４３】下限値の制御のための構成も、以上に説明
した上限値の制御のため構成に対応したものであり、下
限制御目標値Ｒｍｉｎ．ｃを発生させるために、フィー
ドバック制御システム１０は、下限最終目標値設定部４
４と、下限実測値導出部４６と、比較部４８と、下限制
御目標値発生部５０とを備えている。

【００４４】下限最終目標値設定部４４は、オペレータ
に所与の下限値を設定させるための要素であり、その設
定値を下限最終目標値Ｒｍｉｎ．ｆとして送出してい
る。この下限最終目標値Ｒｍｉｎ．ｆは、制御対象出力
の下限値がその値になるように制御を行うところの制御
目標値である。下限最終目標値設定部４４は、上限最終
目標値設定部３６と同様の構成とすればよい。

【００４５】下限実測値導出部４６は、出力実測値Ｓｓ
から下限実測値Ｒｍｉｎ．ａを導出して比較部４８へ供
給している。この下限実測値Ｒｍｉｎ．ａは、周期的に
変化する制御対象出力が最新のサイクルにおいて低下か
ら上昇へ転じたときの転換点の出力レベルを表している
値である。

【００４６】比較部４８は、下限最終目標値Ｒｍｉｎ．
ｆと下限実測値Ｒｍｉｎ．ａとを比較してそれらの差分
を求めることで下限偏差を導出し、この下限偏差を下限
制御目標値発生部５０へ供給している。下限制御目標値
発生部５０は、この下限偏差の値に基づいて下限制御目
標値Ｒｍｉｎ．ｃを発生させている。

【００４７】下限最終目標値Ｒｍｉｎ．ｆ及び下限制御
目標値Ｒｍｉｎ．ｃという用語の意味については、上限
最終目標値Ｒｍａｘ．ｆ及び上限制御目標値Ｒｍａｘ．
ｃという用語の意味についての上の説明を参照された
い。

【００４８】以上に説明した構成によれば、周期的に変
化する制御対象出力が、最新の（即ち前回の）サイクル
において上昇から低下に転じたときの、その制御対象出
力の実測値（即ち上限実測値Ｒｍａｘ．ａ）に基づい
て、今回のサイクルにおいて制御対象出力の上限値を制
御するために用いる上限制御目標値Ｒｍａｘ．ｃの値が
制御される。しかもこの上限制御目標値Ｒｍａｘ．ｃの
制御は、以上の説明から明らかなように、上限実測値Ｒ
ｍａｘ．ａが上限最終目標値Ｒｍａｘ．ｆに近付くよう
にするフィードバック制御として行われる。その結果、
今回のサイクルにおける制御対象出力の上限値は、上限
最終目標値Ｒｍａｘ．ｆに非常に近い値となる。

【００４９】また下限値についても同様に、周期的に変
化する制御対象出力が、最新の（即ち前回の）サイクル
において低下から上昇に転じたときの、その制御対象出
力の実測値（即ち下限実測値Ｒｍｉｎ．ａ）に基づい
て、今回のサイクルにおいて制御対象出力の下限値を制
御するために用いる下限制御目標値Ｒｍｉｎ．ｃの値が
制御される。しかもこの下限制御目標値Ｒｍｉｎ．ｃの
制御は、以上の説明から明らかなように、下限実測値Ｒ
ｍｉｎ．ａが下限最終目標値Ｒｍｉｎ．ｆに近付くよう
にするフィードバック制御として行われる。その結果、
今回のサイクルにおける制御対象出力の下限値は、下限
最終目標値Ｒｍａｘ．ｆに非常に近い値となる。

【００５０】このように、制御対象出力の上限値及び下
限値が高精度でフィードバック制御されるため、その振
幅誤差が非常に小さなものとなる。尚、この上限値及び
下限値のフィードバック制御を、比例制御として実行す
る場合には、上限制御目標値発生部４２及び下限制御目
標値発生部５０の構成を、最新の（即ち前回のサイクル
における）上限偏差及び下限偏差に適当なゲインを乗じ
た値を、夫々、上限制御目標値Ｒｍａｘ．ｃ及び下限制
御目標値Ｒｍｉｎ．ｃとして発生するような構成とすれ
ばよい。

【００５１】或いは、この上限値及び下限値のフィード
バック制御を、比例・積分・微分制御（ＰＩＤ制御）と
して実行する場合には、上限制御目標値発生部４２及び
下限制御目標値発生部５０の構成を、最新の上限偏差及
び下限偏差に適当なゲインを乗じた夫々の値に更に、前
々回以前の複数回のサイクルにおける上限偏差及び下限
偏差から導出したそれら偏差の変化量や、それら偏差の
累積量に比例した値を夫々加算した値を、夫々、上限制
御目標値Ｒｍａｘ．ｃ及び下限制御目標値Ｒｍｉｎ．ｃ
として発生するような構成とすればよい。

【００５２】このように、上限値及び下限値のフィード
バック制御によって、上限制御目標値Ｒｍａｘ．ｃ及び
下限制御目標値Ｒｍｉｎ．ｃが調節されるため、目標値
発生部制御部３０が送出するＩＮＣ命令及びＤＥＣ命令
に従って動作している出力目標値発生部１４が発生する
出力目標値Ｄｓ（図８の（ｃ）に破線で示した）は、そ
の振幅が制御され、その結果、この出力目標値Ｄｓに従
ってフィードバックループ２２を介して制御される被制
御装置１２の制御対象出力は、図８の（ｃ）に実線で示
したようになる。

【００５３】この図８の（ｃ）について説明すると、時
刻ｔ０に、制御対象出力（実線）が上限制御目標値Ｒｍ
ａｘ．ｃに達しており、そのため、出力目標値発生部１
４の動作がインクリメントからデクリメントへ切り換え
られて、送出される出力目標値Ｄｓが上昇から低下へ転
じている。ただし、制御対象出力はオーバーシュートに
よって、時刻ｔ０以後にも僅かに上昇しており、そのた
め、制御対象出力が実際に上昇から低下へ転じるときの
上限値が、上限最終目標値Ｒｍａｘ．ｆに略々一致する
という結果が得られている。従って本発明によれば、た
とえ振幅誤差が発生したとしても、それは、図６の従来
のレベル比較法を用いたフィードバック制御系１０”で
発生する図８の（ｂ）に示した振幅誤差ΔＥａｍｐとは
比較にならないほどの小さな振幅誤差でしかなく、振幅
制御の精度が格段に向上する。

【００５４】次に、図２乃至図４のフローチャートを参
照して、本発明における重要な構成要素である出力目標
値発生部１４、目標値発生部制御部３０、上限実測値導
出部３８、比較部４０、上限制御目標値発生部４２、下
限実測値導出部４６、比較部４８、及び下限制御目標値
発生部５０を、ソフトウェアで実現する場合のプログラ
ムの概要について説明する。

【００５５】図２及び図３のフローチャート１００は、
目標値発生部制御部３０、上限実測値導出部３８、比較
部４０、上限制御目標値発生部４２、下限実測値導出部
４６、比較部４８、及び下限制御目標値発生部５０の機
能に対応したものであおり、図４のフローチャート２０
０は、出力目標値発生部１４の機能に対応したものであ
る。

【００５６】被制御装置１２の制御対象出力を、所与の
上限値と所与の下限値とで規定される振幅をもって周期
的に変化させる制御を行うには、先ず、被制御装置１２
のオペレータが、ホストコンピュータシステムへ、所望
の上限値及び下限値を入力する。入力されたそれら値
は、ホストコンピュータシステムから、図１の制御シス
テムを構成するために用いられているディジタル信号処
理装置へ、夫々、上限最終目標値Ｒｍａｘ．ｆ及び下限
最終目標値Ｒｍｉｎ．ｆとして転送される。

【００５７】ディジタル信号処理装置は、図２に示すよ
うに、試験片が装着された被制御装置１２を制御して、
出力実測値Ｓｓが、上限最終目標値Ｒｍａｘ．ｆと下限
最終目標値Ｒｍｉｎ．ｆとの間にくるようにする（ステ
ップＳ１０２）。

【００５８】続いて、制御のための幾つかの変数及びフ
ラグの初期化を行う（ステップＳ１０４）、この初期化
プロセスにおいては、上限制御目標値Ｒｍａｘ．ｃを上
限最終目標値Ｒｍａｘ．ｆに等しく設定し、下限制御目
標値Ｒｍｉｎ．ｃを下限最終目標値Ｒｍｉｎ．ｆに等し
く設定する。これらの設定を行うのは、制御を開始した
最初のサイクルでは、前回のサイクルにおける上限実測
値Ｒｍａｘ．ａ及び下限実測値Ｒｍｉｎ．ａが存在して
おらず、上限制御目標値Ｒｍａｘ．ｃ及び下限制御目標
値Ｒｍｉｎ．ｃを導出することが不可能だからである。
そのため、最初のサイクルにおける上限値及び下限値の
制御のために、取りあえずそれら制御目標値を、上限最
終目標値Ｒｍａｘ．ｆ及び下限最終目標値Ｒｍｉｎ．ｆ
に等しく設定するのである。

【００５９】ステップＳ１０４の初期化プロセスでは更
に、Ｉ／Ｄフラグ、Ｍａｘ検出フラグ、及びＭｉｎ検出
フラグを全て「０」に設定する。Ｉ／Ｄフラグは、ＩＮ
Ｃ命令及びＤＥＣ命令を伝達するためのフラグであり、
これが「０」であればＤＥＣ命令が送出されているもの
と解釈し、「１」であればＩＮＣ命令が送出されている
ものと解釈する。

【００６０】Ｍａｘ検出フラグは、上限実測値Ｒｍａ
ｘ．ａの検出動作を実行開始すべきこと（または実行中
であること）を示すフラグであり、その検出動作を実行
開始すべきときに「０」から「１」に変更され、その検
出動作が終了したならば「１」から「０」に変更され
る。Ｍｉｎ検出フラグは、下限実測値Ｒｍｉｎ．ａの検
出動作を実行開始すべきこと（または実行中であるこ
と）を示すフラグであり、その検出動作を実行開始すべ
きときに「０」から「１」に変更され、その検出動作が
終了したならば「１」から「０」に変更される。

【００６１】以上の初期化プロセスを完了したならば、
上限最終目標値Ｒｍａｘ．ｆと下限最終目標値Ｒｍｉ
ｎ．ｆとで規定される振幅をもって制御対象出力を周期
的に変化させる（上昇及び低下を反復させる）制御を開
始する。この制御は、図２のステップＳ１０６以降図３
のステップＳ１４０までのプロセスから成るループと、
図４のフローチャート２００に示したプロセスから成る
ループとを、時分割処理等によって並行して実行するこ
とによって行う。

【００６２】既述の如く、図４のフローチャート２００
は、出力目標値発生部１４の機能を実行するためのもの
であり、図２のステップＳ１０６以降図３のステップＳ
１４０までのプロセスの説明より先に、そちらを説明す
ることにする。

【００６３】図４のフローチャート２００において、ス
テップＳ２０２では、三角波信号として発生させる出力
目標値Ｄｓの上昇速度ないし低下速度を設定する。これ
ら変化速度は、出力目標値Ｄｓをインクリメントないし
デクリメントする際の刻み量（増減量）ΔＳに比例し、
そのインクリメントないしデクリメントを行う反復周期
ΔＴに反比例する。増減量ΔＳを最小に設定して反復周
期ΔＴの長さを調節することで、出力目標値Ｄｓの分解
能を細かくして滑らかに変化させることができるため、
ステップＳ２０２では、オペレータが設定した変化速度
に基づいて、それに対応した反復周期ΔＴを算出する。
続いて、このΔＴが経過する間、待機した後に（Ｓ２０
４）、前述のＩ／Ｄフラグを参照し（Ｓ２０６、Ｓ２１
０）、そのＩ／Ｄフラグが「１」であったならば出力目
標値発生部１４が送出している出力目標値ＤｓをΔＳだ
けインクリメントし（Ｓ１２８）、Ｉ／Ｄフラグが
「０」であったならばΔＳだけデクリメントする（Ｓ１
３２）。そして、ステップＳ１３４において、制御対象
出力を周期的に変化させる制御を終了すべきことが示さ
れるまで、以上のステップＳ１２４〜Ｓ１３２を反復し
て実行する。以上によって、出力目標値Ｄｓが、図８の
（ｃ）に破線で示したように、三角波信号として発生さ
れる。

【００６４】次に、図２のフローチャート１００の、ス
テップＳ１０６以降の部分について説明する。制御対象
出力を周期的に変化させる制御を開始したならば、ステ
ップＳ１０６において出力実測値Ｓｓの現在値を読み取
る。ステップＳ１０６に続くステップＳ１０８〜Ｓ１２
２は、制御対象出力の上限値の制御に関する処理を行う
ステップであり、更にそれに続く図３のステップＳ１２
４〜Ｓ１３８は、制御対象出力の下限値の制御に関する
処理を行うステップである。そして、これらステップＳ
１０６、ステップＳ１０８〜Ｓ１２２、及びステップＳ
１３８によって、制御対象出力の制御を行っている間、
反復して実行されるプロセスループが形成されている。

【００６５】図２に示すステップＳ１０８では、Ｍａｘ
検出フラグが「１」であるか否かを調べる。もし「１」
でなかったならば（Ｎ）、処理の流れはステップＳ１１
０へ進み、このステップＳ１１０では、出力実測値Ｓｓ
が上限制御目標値Ｒｍａｘ．ｃを超えたか否かを判定す
る。この判定を行う理由は、出力実測値Ｓｓが上限制御
目標値Ｒｍａｘ．ｃを超えたならば、（後述のステップ
Ｓ１１６で）Ｍａｘ検出フラグを「１」にセットして、
上限実測値Ｒｍａｘ．ａの検出動作を開始させるように
しているからである。そして、このステップＳ１１０で
の判定結果が否定（Ｎ）であったならば、今回のプロセ
スループにおける上限値の制御に関する処理は終了し、
処理の流れはこのステップＳ１１０から、下限値の制御
に関する処理のための最初のステップであるステップＳ
１２４へ進む。

【００６６】一方、ステップＳ１１０での判定結果が肯
定（Ｙ）であったならば、続いてステップＳ１１２にお
いて、Ｉ／Ｄフラグを「０」にリセットする。これによ
って出力目標値発生部１４が発生している出力目標値Ｄ
ｓが、それまで上昇していたものが低下へと転じる（図
８の（ｃ）中の時刻ｔ０を参照されたい）。続いてステ
ップＳ１１４では、Ｍａｘ検出フラグを「１」にセット
し、変数Ｓｃｕを最新の（ステップＳ１０６で読み取っ
たばかりの）出力実測値Ｓｓに等しく設定し、また変数
Ｓｖｕを同じく最新の出力実測値Ｓｓに等しく設定す
る。ステップＳ１１４で行うこれらの処理は、いずれ
も、上限実測値Ｒｍａｘ．ａの検出動作を実行開始する
ための準備処理である。

【００６７】ステップＳ１１４で以上の処理を完了した
ならば、今回のプロセスループにおける上限値の制御に
関する処理は完了し、処理の流れはこのステップＳ１１
２から、下限値の制御に関する処理のための最初のステ
ップである図３のステップＳ１２４へ進む。下限値の制
御に関する処理が完了したならば、ステップＳ１４０か
ら図２のステップＳ１０６へループバックする。従っ
て、ある回のプロセスループにおいてステップＳ１１４
を通過したならば、その次の回のプロセスループにおい
てステップＳ１０８を実行したときに、Ｍａｘ検出フラ
グが「１」である（Ｙ）と判定される。

【００６８】既述の如く、Ｍａｘ検出フラグが「１」で
あるということは、上限実測値Ｒｍａｘ．ａの検出動作
を実行開始すべきこと（またはその検出動作が実行中で
あること）を表すものである。そのため、ステップＳ１
０８において、Ｍａｘ検出フラグが「１」である（Ｙ）
と判定された場合には、処理の流れはそこからステップ
Ｓ１１６へ進み、そこで変数Ｓｖｕの更新を行う。この
更新は、変数Ｓｖｕの現在値と、最新に読み取った出力
実測値Ｓｓとの、いずれか大きい方の値をもって変数Ｓ
ｖｕの新たな値とするというものであり、この更新が行
われるため、変数Ｓｖｕは、上限実測値Ｒｍａｘ．ａの
検出動作を開始してから現在までの出力実測値Ｓｓの最
大値を追跡するための変数として機能することになる。
一方、前述の変数Ｓｃｕは、ステップＳ１１４で設定さ
れた後には更新されないため、上限実測値Ｒｍａｘ．ａ
の検出動作の開始時刻における出力実測値Ｓｓのレベル
を保持し続ける。

【００６９】続いてステップＳ１１８において、最新に
読み取った出力実測値Ｓｓの値が、変数ＳｃｕからΔｅ
を差し引いた値より小さいか否かを調べる。これは、出
力実測値Ｓｓが、図８の（ｃ）に示すように、上限実測
値Ｒｍａｘ．ａの検出動作の開始時刻ｔ０から一旦オー
バーシュートして幾らか上昇した後に低下に転じるた
め、この出力実測値Ｓｓのレベルが、変数Ｓｃｕで表さ
れたレベル（即ち、上限実測値Ｒｍａｘ．ａの検出動作
の開始時刻ｔ０における出力実測値Ｓｓのレベル）より
低くなったときをもって、制御対象出力が確実に上限値
を通過したと判定し得ることを利用したものである。
尚、変数ＳｃｕからΔｅを差し引いているのは、出力実
測値Ｓｓに生じるノイズによって、上限実測値Ｒｍａ
ｘ．ａの検出動作の終了直後に再度その検出動作が起動
されるという事態が生じるのを防止するためであり、こ
のΔｅの値は、発生し得るノイズの大きさより僅かに大
きな値にしておく。

【００７０】ステップＳ１１８における判定結果が否定
（Ｎ）であったならば、制御対象出力が上限値を通過し
たか否かは不明であり、この場合には、今回のプロセス
ループでの上限値の制御に関する処理は終了し、処理の
流れはこのステップＳ１１８から、下限値の制御に関す
る処理のための最初のステップである図３のステップＳ
１２４へ進む。

【００７１】一方、図２のステップＳ１１８における判
定結果が肯定（Ｙ）であったならば、これは、制御対象
出力が確実に上限値を通過したこと（即ち、上昇から低
下へ転じたこと）を示すものであり、処理の流れはステ
ップＳ１２０へ進む。ステップＳ１２０では、上限実測
値Ｒｍａｘ．ａを、通過したばかりの上限値の実際のレ
ベルを表している変数Ｓｖｕの値に等しく設定し、また
Ｍａｘ検出フラグを「０」にリセットして、上限実測値
Ｒｍａｘ．ａの検出動作を終了する。

【００７２】続いてステップＳ１２２において、以上の
ようにして新たに検出された上限実測値Ｒｍａｘ．ａに
基づいて、上限制御目標値Ｒｍａｘ．ｃを更新する。先
に説明したように、上限値のフィードバック制御は、比
例制御で行うこともでき、またＰＩＤ制御で行うことも
でき、更にはその他の制御でおこなうこともできる。こ
れを比例制御で行う場合には、図２のステップＳ１１２
のブロックに書込んであるように、上限最終目標値Ｒｍ
ａｘ．ｆから上限実測値Ｒｍａｘ．ａを差し引いた差分
に、所与のゲインＫを乗じた値をもって、新たな上限制
御目標値Ｒｍａｘ．ｃとする。この新たな上限制御目標
値Ｒｍａｘ．ｃの値は、周期的に変化する制御対象出力
の次回のサイクルの上限値を制御するために用いられ
る。このステップＳ１２２での処理が完了したならば、
処理の流れは図３のステップＳ１２４へ進む。

【００７３】既述の如く、以上の図２に示すステップＳ
１０８〜Ｓ１２２は、上限値の制御に関する処理を実行
するためのステップである。そして、以上の説明から明
らかなように、それらのうち、ステップＳ１０８、Ｓ１
１０、Ｓ１１４、Ｓ１１６、Ｓ１１８、及びＳ１２０に
よって、上限実測値導出部３８の機能が実行されてい
る。また、ステップＳ１２２によって、比較部４０及び
上限制御目標値発生部４２の機能が実行されている。ま
た、ステップＳ１１２は、ＩＮＣ命令及びＤＥＣ命令を
表すＩ／Ｄフラグの設定を行っており、従って、目標値
発生部制御部３０の機能を実行している。

【００７４】ステップＳ１１０、Ｓ１１４、Ｓ１１８、
及びＳ１２２のいずれからも、処理の流れは図３のステ
ップＳ１２４へ進む。ステップＳ１２４〜Ｓ１３８は、
下限値の制御に関する処理を実行するためのステップで
あり、以下にそれらステップについて説明する。ただ
し、ステップＳ１２４〜Ｓ１３８は、上限値の制御に関
する処理を実行するための図２に示すステップＳ１０８
〜Ｓ１２２の夫々に対応しているため、単に夫々のステ
ップの具体的な処理内容を説明するにとどめ、その処理
内容の意味するところについては、夫々のステップに対
応する上限値の制御に関する処理のためのステップの説
明を参照されたい。

【００７５】図３のステップＳ１２４では、Ｍｉｎ検出
フラグが「１」であるか否かを調べる。もし「１」でな
かったならば（Ｎ）、処理の流れはステップＳ１２６へ
進み、出力実測値Ｓｓが下限制御目標値Ｒｍｉｎ．ｃを
下回ったか否かを判定する。このステップＳ１２６での
判定結果が否定（Ｎ）であったならば、今回のプロセス
ループにおける下限値の制御に関する処理は終了し、処
理の流れはこのステップＳ１２６から、プロセスループ
を終了するか否かを判定するためのステップＳ１４０へ
進む。

【００７６】一方、ステップＳ１２６における判定結果
が肯定（Ｙ）であったならば、続いてステップＳ１２８
において、Ｉ／Ｄフラグを「１」にセットする。これに
よって、出力目標値発生部１４が発生している出力目標
値Ｄｓが、それまで低下していたものが上昇へと転じ
る。続いてステップＳ１３０では、Ｍｉｎ検出フラグを
「１」にセットし、変数Ｓｃｌを最新の（ステップＳ１
０６で読み取ったばかりの）出力実測値Ｓｓに等しく設
定し、変数Ｓｖｌを同じく最新の出力実測値Ｓｓに等し
く設定する。これらはいずれも、下限実測値Ｒｍｉｎ．
ａの検出動作を実行開始するための準備処理である。

【００７７】ステップＳ１３０での以上の処理を完了し
たならば、今回のプロセスループにおける上限値の制御
に関する処理は終了し、処理の流れはこのステップＳ１
１２から、プロセスループを終了するか否かを判定する
ためのステップＳ１４０へ進む。このステップＳ１４０
において、制御対象出力の制御を続行すべきであると判
定されたる場合には（Ｙ）、このステップＳ１４０から
ステップＳ１０６へループバックする。従って、ある回
のプロセスループにおいてステップＳ１３０を通過した
ならば、その次の回のプロセスループにおいてステップ
Ｓ１２４を実行したときには、Ｍｉｎ検出フラグが
「１」である（Ｙ）と判定される。

【００７８】既述の如く、Ｍｉｎ検出フラグが「１」で
あるということは、下限実測値Ｒｍｉｎ．ａの検出動作
を実行開始すべきこと（またはその検出動作が実行中で
あること）を表すものである。そのため、ステップＳ１
２４において、Ｍｉｎ検出フラグが「１」である（Ｙ）
と判定された場合には、処理の流れはそこからステップ
Ｓ１３２へ進み、そこで変数Ｓｖｌの更新を行う。この
更新は、変数Ｓｖｌの現在値と、最新に読み取った出力
実測値Ｓｓとの、いずれか小さい方の値をもって変数Ｓ
ｖｌの新たな値とするというものであり、この更新が行
われるため、変数Ｓｖｌは、下限実測値Ｒｍｉｎ．ａの
検出動作を開始してから現在までの出力実測値Ｓｓの最
小値を追跡するための変数として機能することになる。
一方、前述の変数Ｓｃｌは、ステップＳ１３０で設定さ
れた後には更新されないため、下限実測値Ｒｍａｘ．ａ
の検出動作の開始時刻における出力実測値Ｓｓのレベル
を保持し続ける。

【００７９】続いてステップＳ１３４において、最新に
読み取った出力実測値Ｓｓの値が、変数ＳｃｌにΔｅを
加えた値より大きいか否かを調べる。これは、その出力
実測値Ｓｓのレベルが、変数Ｓｃｌで表された出力実測
値Ｓｓのレベルより高くなったときをもって、制御対象
出力が確実に下限値を通過したと判定し得ることを利用
したものである。尚、Δｅの値は、既述の如く、出力実
測値Ｓｓに発生し得るノイズの大きさより僅かに大きな
値にしておく。

【００８０】ステップＳ１３４における判定結果が否定
（Ｎ）であったならば、制御対象出力が下限値を通過し
たか否かは不明であり、この場合には、今回のプロセス
ループでの下限値の制御に関する処理は終了し、処理の
流れはこのステップＳ１３４から、プロセスループを終
了するか否かを判定するためのステップＳ１４０へ進
む。

【００８１】一方、ステップＳ１３４における判定結果
が肯定（Ｙ）であったならば、これは、制御対象出力が
確実に下限値を通過したこと（即ち、低下から上昇へ転
じたこと）を示すものであり、処理の流れはステップＳ
１３６へ進む。ステップＳ１３６では、下限実測値Ｒｍ
ｉｎ．ａを、通過したばかりの下限値の実際のレベルを
表している変数Ｓｖｌの値に等しく設定し、またＭｉｎ
検出フラグを「０」にリセットして、下限実測値Ｒｍｉ
ｎ．ａの検出動作を終了する。

【００８２】続いてステップＳ１３８において、新たに
検出された下限実測値Ｒｍｉｎ．ａに基づいて下限制御
目標値Ｒｍｉｎ．ｃを更新する。ここでは、下限値のフ
ィードバック制御を、上限値のフィードバック制御と同
様に比例制御で行っており、下限最終目標値Ｒｍｉｎ．
ｆから下限実測値Ｒｍｉｎ．ａを差し引いた差分に、所
与のゲインＫを乗じた値をもって、新たな下限制御目標
値Ｒｍｉｎ．ｃとするようにしている。この新たな下限
制御目標値Ｒｍｉｎ．ｃの値は、周期的に変化する制御
対象出力の次回のサイクルの下限値を制御するために用
いられる。このステップＳ１３８の処理が完了したなら
ば、処理の流れはステップＳ１４０へ進む。

【００８３】既述の如く、以上のステップＳ１２４〜Ｓ
１３８は、下限値の制御に関する処理を実行するための
ステップである。そして、以上の説明から明らかなよう
に、それらのうち、ステップＳ１２４、Ｓ１２６、Ｓ１
３０、Ｓ１３２、Ｓ１３４、及びＳ１３６によって、下
限実測値導出部４６の機能が実行されている。また、ス
テップＳ１３８によって、比較部４８及び下限制御目標
値発生部５０の機能が実行されている。また、ステップ
Ｓ１２８は、ＩＮＣ命令及びＤＥＣ命令を表すＩ／Ｄフ
ラグの設定を行っており、従って、目標値発生部制御部
３０の機能を実行している。

【００８４】ステップＳ１２６、Ｓ１３０、Ｓ１３４、
及びＳ１３６のいずれからも、処理の流れはステップＳ
１４０へ進む。ホストコンピュータシステムから、図１
のフィードバック制御システム１０を構成するために用
いられているディジタル信号処理装置へ、制御対象出力
を周期的に変化させる制御を停止すべき旨の指令が出さ
れたならば、ステップＳ１４０において、プロセスルー
プを終了すべきである（Ｙ）との判定がなされて、図２
及び図３のフローチャートの処理は終了する。その停止
指令が出されていなければ、図３のステップＳ１４０の
判定結果は否定（Ｎ）であり、処理の流れは図２のステ
ップＳ１０６へ戻ってプロセスループが反復して実行さ
れる。

【００８５】以上に図２乃至図４を参照して、図１のブ
ロック図に示した機能要素のうち、本発明にとって重要
な要素を、ディジタル信号処理装置を用いてソフトウェ
アで実現する場合の具体例を示した。ただし、本発明の
実施の形態はこの具体例に限られるものではなく、図１
のブロック図に示した様々な機能要素を、専用のハード
ウェアで構成することも可能であり、また更に、ディジ
タル技術によらず、アナログ技術によって本発明を構成
することも可能である。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載し
た本発明の制御方法は、制御対象出力を所与の上限値と
所与の下限値とで規定される振幅をもって周期的に変化
させるための制御方法において、制御対象出力をフィー
ドバック制御するために制御対象出力実測値と比較する
出力目標値を、上昇ないし低下させるように変化させる
ステップと、前記出力目標値を上昇させているときに、
制御対象出力実測値が上限制御目標値に達したならば、
前記出力目標値の変化を上昇から低下に転じさせるステ
ップと、前記出力目標値を低下させているときに、制御
対象出力実測値が下限制御目標値に達したならば、前記
出力目標値の変化を低下から上昇に転じさせるステップ
と、所与の上限値を上限最終目標値として設定するステ
ップと、所与の下限値を下限最終目標値として設定する
ステップと、制御対象出力が上昇から低下に転じるとき
の制御対象出力実測値である上限実測値が前記上限最終
目標値に近付くように前記上限制御目標値を制御する上
限制御目標値制御ステップと、制御対象出力が低下から
上昇に転じるときの制御対象出力実測値である下限実測
値が前記下限最終目標値に近付くように前記下限制御目
標値を制御する下限制御目標値制御ステップとを含んで
いる。

【００８７】そのため、周期的に変化する制御対象出力
の上限値と下限値とを実測し、それら上限実測値及び下
限実測値に基づいて、制御対象出力実測値と比較する出
力目標値の上限値及び下限値を制御するようにしている
ことから、周期的に変化する制御対象出力の振幅を高精
度で制御することができる。

【００８８】また、請求項２に記載した本発明の制御方
法は、前記上限制御目標値制御ステップが、前記上限最
終目標値と前記上限実測値との差分を求めることで上限
偏差を導出するステップと、該上限偏差に基づいて前記
上限制御目標値を発生させるステップとを含んでおり、
前記下限制御目標値制御ステップが、前記下限最終目標
値と前記下限実測値との差分を求めることで下限偏差を
導出するステップと、該下限偏差に基づいて前記下限制
御目標値を発生させるステップとを含んでいるものとし
た。

【００８９】従って、出力目標値の上限値及び下限値を
制御するために、各々の最終目標値と実測値との差分を
偏差として求め、その偏差に基づいて制御目標値を発生
させるようにしていることから、比例制御、ＰＩＤ制
御、及びその他の制御方式のうちの適宜な制御方式によ
って出力目標値の上限値及び下限値をフィードバック制
御することができる。

【００９０】また、請求項３に記載した本発明の制御シ
ステムは、制御対象出力を所与の上限値と所与の下限値
とで規定される振幅をもって周期的に変化させるための
制御システムにおいて、制御対象出力をフィードバック
制御するために制御対象出力実測値と比較する出力目標
値を発生させ、該出力目標値を上昇及び低下させること
ができるように構成した出力目標値発生部と、前記出力
目標値発生部が発生させている前記出力目標値が上昇し
ているときに制御対象出力実測値が上限制御目標値に達
したならば、前記出力目標値の変化を上昇から低下に転
じさせ、前記出力目標値発生部が発生させている前記出
力目標値が低下しているときに制御対象出力実測値が下
限制御目標値に達したならば、前記出力目標値の変化を
低下から上昇に転じさせるように、前記出力目標値発生
部を制御する目標値発生部制御部と、オペレータに所与
の上限値を上限最終目標値として設定させる上限最終目
標値設定部と、オペレータに所与の下限値を下限最終目
標値として設定させる下限最終目標値設定部とを備え、
前記目標値発生部制御部が前記上限制御目標値及び前記
下限制御目標値に基づいて前記出力目標値発生部を制御
することによって、制御対象出力が上昇から低下に転じ
るときの制御対象出力実測値である上限実測値が前記上
限最終目標値に近付くように前記上限制御目標値が制御
され、制御対象出力が低下から上昇に転じるときの制御
対象出力実測値である下限実測値が前記下限最終目標値
に近付くように前記下限制御目標値が制御されるように
した。

【００９１】そのため、請求項１に記載した本発明の制
御方法と同様に、周期的に変化する制御対象出力の上限
値と下限値とを実測し、それら上限実測値及び下限実測
値に基づいて、制御対象出力実測値と比較する出力目標
値の上限値及び下限値を制御するようにしていることか
ら、周期的に変化する制御対象出力の振幅を高精度で制
御することができる。

【００９２】また、請求項４に記載した本発明の制御シ
ステムは、制御対象出力実測値から前記上限実測値を導
出する上限実測値導出部と、前記上限最終目標値と前記
上限実測値とを比較してそれらの差分を求めることで上
限偏差を導出する比較部と、前記上限偏差に基づいて前
記上限制御目標値を発生させる上限制御目標値発生部
と、制御対象出力実測値から前記下限実測値を導出する
下限実測値導出部と、前記下限最終目標値と前記下限実
測値とを比較してそれらの差分を求めることで下限偏差
を導出する比較部と、前記下限偏差に基づいて前記下限
制御目標値を発生させる下限制御目標値発生部とを更に
備えたものとした。

【００９３】従って、請求項２に記載した本発明の制御
方法と同様に、出力目標値の上限値及び下限値を制御す
るために、各々の最終目標値と実測値との差分を偏差と
して求め、その偏差に基づいて制御目標値を発生させる
ようにしていることから、比例制御、ＰＩＤ制御、及び
その他の制御方式のうちの適宜な制御方式によって出力
目標値の上限値及び下限値をフィードバック制御するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかるレベル比較法を用
いたフィードバック制御システムの構成を示したブロッ
ク図である。

【図２】図１のフィードバック制御システムの要部の動
作を示したフローチャートである。

【図３】図１のフィードバック制御システムの要部の動
作を示したフローチャートである。

【図４】図１のフィードバック制御システムの出力目標
値発生部の動作を示したフローチャートである。

【図５】従来の典型的なフィードバック制御システムの
基本構成を示したブロック図である。

【図６】従来のレベル比較法を用いたフィードバック制
御システムの基本構成を示したブロック図である。

【図７】図５のフィードバック制御システムにおける出
力目標値と制御対象出力の値とを示したグラフである。

【図８】図１、図５、及び図６のフィードバック制御シ
ステムにおける出力目標値と制御対象出力の値とを示し
たグラフであり、（ａ）は図５のフィードバック制御シ
ステムのもの、（ｂ）は図６のフィードバック制御シス
テムのもの、そして（ｃ）は図１のフィードバック制御
システムのものである。

【符号の説明】

１０ フィードバック制御システム １４ 出力目標値発生部 ２２ フィードバックループ ３０ 目標値発生部制御部 ３６ 上限最終目標値設定部 ３８ 上限実測値導出部 ４０ 比較部 ４２ 上限制御目標値発生部 ４４ 下限最終目標値設定部 ４６ 下限実測値導出部 ４８ 比較部 ５０ 下限制御目標値発生部 Ｄｓ 出力目標値 Ｓｓ 出力実測値

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御対象出力を所与の上限値と所与の下
   限値とで規定される振幅をもって周期的に変化させるた
   めの制御方法において、 制御対象出力をフィードバック制御するために制御対象
   出力実測値と比較する出力目標値を、上昇ないし低下さ
   せるように変化させるステップと、 前記出力目標値を上昇させているときに、制御対象出力
   実測値が上限制御目標値に達したならば、前記出力目標
   値の変化を上昇から低下に転じさせるステップと、 前記出力目標値を低下させているときに、制御対象出力
   実測値が下限制御目標値に達したならば、前記出力目標
   値の変化を低下から上昇に転じさせるステップと、 所与の上限値を上限最終目標値として設定するステップ
   と、 所与の下限値を下限最終目標値として設定するステップ
   と、 制御対象出力が上昇から低下に転じるときの制御対象出
   力実測値である上限実測値が前記上限最終目標値に近付
   くように前記上限制御目標値を制御する上限制御目標値
   制御ステップと、 制御対象出力が低下から上昇に転じるときの制御対象出
   力実測値である下限実測値が前記下限最終目標値に近付
   くように前記下限制御目標値を制御する下限制御目標値
   制御ステップと、 を含んでいることを特徴とする制御方法。
2. 【請求項２】 前記上限制御目標値制御ステップが、前
   記上限最終目標値と前記上限実測値との差分を求めるこ
   とで上限偏差を導出するステップと、該上限偏差に基づ
   いて前記上限制御目標値を発生させるステップとを含ん
   でおり、 前記下限制御目標値制御ステップが、前記下限最終目標
   値と前記下限実測値との差分を求めることで下限偏差を
   導出するステップと、該下限偏差に基づいて前記下限制
   御目標値を発生させるステップとを含んでいる、 ことを特徴とする請求項１記載の制御方法。
3. 【請求項３】 制御対象出力を所与の上限値と所与の下
   限値とで規定される振幅をもって周期的に変化させるた
   めの制御システムにおいて、 制御対象出力をフィードバック制御するために制御対象
   出力実測値と比較する出力目標値を発生させ、該出力目
   標値を上昇及び低下させることができるように構成した
   出力目標値発生部と、 前記出力目標値発生部が発生させている前記出力目標値
   が上昇しているときに制御対象出力実測値が上限制御目
   標値に達したならば、前記出力目標値の変化を上昇から
   低下に転じさせ、前記出力目標値発生部が発生させてい
   る前記出力目標値が低下しているときに制御対象出力実
   測値が下限制御目標値に達したならば、前記出力目標値
   の変化を低下から上昇に転じさせるように、前記出力目
   標値発生部を制御する目標値発生部制御部と、 オペレータに所与の上限値を上限最終目標値として設定
   させる上限最終目標値設定部と、 オペレータに所与の下限値を下限最終目標値として設定
   させる下限最終目標値設定部とを備え、 前記目標値発生部制御部が前記上限制御目標値及び前記
   下限制御目標値に基づいて前記出力目標値発生部を制御
   することによって、制御対象出力が上昇から低下に転じ
   るときの制御対象出力実測値である上限実測値が前記上
   限最終目標値に近付くように前記上限制御目標値が制御
   され、制御対象出力が低下から上昇に転じるときの制御
   対象出力実測値である下限実測値が前記下限最終目標値
   に近付くように前記下限制御目標値が制御されるように
   した、 ことを特徴とする制御システム。
4. 【請求項４】 制御対象出力実測値から前記上限実測値
   を導出する上限実測値導出部と、 前記上限最終目標値と前記上限実測値とを比較してそれ
   らの差分を求めることで上限偏差を導出する比較部と、 前記上限偏差に基づいて前記上限制御目標値を発生させ
   る上限制御目標値発生部と、 制御対象出力実測値から前記下限実測値を導出する下限
   実測値導出部と、 前記下限最終目標値と前記下限実測値とを比較してそれ
   らの差分を求めることで下限偏差を導出する比較部と、 前記下限偏差に基づいて前記下限制御目標値を発生させ
   る下限制御目標値発生部と、 を更に備えたことを特徴とする請求項３記載の制御シス
   テム。