JP2002229605A - フィードバック制御装置 - Google Patents
フィードバック制御装置Info
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- JP2002229605A JP2002229605A JP2001026766A JP2001026766A JP2002229605A JP 2002229605 A JP2002229605 A JP 2002229605A JP 2001026766 A JP2001026766 A JP 2001026766A JP 2001026766 A JP2001026766 A JP 2001026766A JP 2002229605 A JP2002229605 A JP 2002229605A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ｓ＝０の極をもつ制御対象に対しても、定常
偏差が生じず、不安定な制御対象に対しても安定な制御
系を構成できるむだ時間補償フィードバック制御装置を
提供する。 【解決手段】 入力あるいは出力にむだ時間が存在する
制御対象３に対して、制御出力を目標入力に追従させる
ようにしたフィードバック制御装置において、前記制御
出力と制御対象の無駄時間要素６の出力との差をオブザ
ーバの補償器８に入力し、このオブザーバの補償器８の
出力と制御入力を加算して前記制御対象の予測モデル５
に入力し、前記制御対象の予測モデル５の出力を、一方
では前記制御対象のむだ時間要素６に入力し、他方では
前記制御出力の予測値とするように前記オブザーバ１０
を構成し、前記目標入力から制御出力の予測値を減じて
制御器２に入力し、前記制御器２の出力を前記制御入力
とする。
偏差が生じず、不安定な制御対象に対しても安定な制御
系を構成できるむだ時間補償フィードバック制御装置を
提供する。 【解決手段】 入力あるいは出力にむだ時間が存在する
制御対象３に対して、制御出力を目標入力に追従させる
ようにしたフィードバック制御装置において、前記制御
出力と制御対象の無駄時間要素６の出力との差をオブザ
ーバの補償器８に入力し、このオブザーバの補償器８の
出力と制御入力を加算して前記制御対象の予測モデル５
に入力し、前記制御対象の予測モデル５の出力を、一方
では前記制御対象のむだ時間要素６に入力し、他方では
前記制御出力の予測値とするように前記オブザーバ１０
を構成し、前記目標入力から制御出力の予測値を減じて
制御器２に入力し、前記制御器２の出力を前記制御入力
とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、入出力にむだ時間
が存在する制御対象に対してフィードバック制御を行う
制御装置に関する。
が存在する制御対象に対してフィードバック制御を行う
制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】サーボやプロセスなどほとんどの制御系
において入力あるいは出力にむだ時間が存在する。図４
は従来のフィードバック制御系のブロック線図である。
図４において、２は通常の制御器（例えばPID制御器な
ど）、３はむだ時間を含む制御対象である。このような
制御系では、むだ時間要素の位相が遅れるため、制御器
のゲインを上げられなく、十分な応答特性が得られな
い。ここで、むだ時間に対する補償制御が必要になって
くる。従来、むだ時間に対する補償のために図５のよう
なスミス補償器がよく用いられている。図５において、
５は制御対象の予測モデル、６はむだ時間要素である。
制御入力とフィードバック信号に注目すると、図５の制
御系を等価的に図２のように書き直すことができる。図
２により、フィードバック系の安定性はむだ時間がない
系と同様になり、制御器Ｃ（ｓ）のゲインを上げられ、
制御出力ｙを目標入力ｒに精度よく追従することができ
る。
において入力あるいは出力にむだ時間が存在する。図４
は従来のフィードバック制御系のブロック線図である。
図４において、２は通常の制御器（例えばPID制御器な
ど）、３はむだ時間を含む制御対象である。このような
制御系では、むだ時間要素の位相が遅れるため、制御器
のゲインを上げられなく、十分な応答特性が得られな
い。ここで、むだ時間に対する補償制御が必要になって
くる。従来、むだ時間に対する補償のために図５のよう
なスミス補償器がよく用いられている。図５において、
５は制御対象の予測モデル、６はむだ時間要素である。
制御入力とフィードバック信号に注目すると、図５の制
御系を等価的に図２のように書き直すことができる。図
２により、フィードバック系の安定性はむだ時間がない
系と同様になり、制御器Ｃ（ｓ）のゲインを上げられ、
制御出力ｙを目標入力ｒに精度よく追従することができ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記従来のスミス法の
外乱除去特性を考察してみる。図６のように制御入力端
に外乱ｄが存在するとし、外乱ｄから制御出力ｙまでの
伝達関数は
外乱除去特性を考察してみる。図６のように制御入力端
に外乱ｄが存在するとし、外乱ｄから制御出力ｙまでの
伝達関数は
【０００４】
【数１】
【０００５】が成り立つ。もし、Ｐ（ｓ）がｓ＝０に極
をもつならば、ｙsd≠０となる。すなわち、前記スミス
法では、ｓ＝０の極をもつ制御対象に対して、定常偏差
が生じる。また、式（１）より、Ｐ（ｓ）が不安定なら
ば、どのような小さな外乱があっても出力は発散してし
まう。この発明は、前記従来技術の有する問題点を解消
するため、ｓ＝０の極をもつ制御対象に対して、定常偏
差が生じず、不安定な制御対象に対しても安定な制御系
を構成できるむだ時間補償フィードバック制御装置を提
供することを目的とする。
をもつならば、ｙsd≠０となる。すなわち、前記スミス
法では、ｓ＝０の極をもつ制御対象に対して、定常偏差
が生じる。また、式（１）より、Ｐ（ｓ）が不安定なら
ば、どのような小さな外乱があっても出力は発散してし
まう。この発明は、前記従来技術の有する問題点を解消
するため、ｓ＝０の極をもつ制御対象に対して、定常偏
差が生じず、不安定な制御対象に対しても安定な制御系
を構成できるむだ時間補償フィードバック制御装置を提
供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、入力あるいは出力にむだ時間が存在す
る制御対象に対して、制御出力を目標入力に追従させる
ようにしたフィードバック制御装置において、前記制御
出力と制御対象の無駄時間要素の出力との差をオブザー
バの補償器に入力し、このオブザーバの補償器の出力と
制御入力を加算して前記制御対象の予測モデルに入力
し、前記制御対象の予測モデルの出力を、一方では前記
制御対象のむだ時間要素に入力し、他方では前記制御出
力の予測値とするように前記オブザーバを構成し、前記
目標入力から前記制御出力の予測値を減じて制御器に入
力し、前記制御器の出力を前記制御入力とすることを特
徴とする。
めに、本発明は、入力あるいは出力にむだ時間が存在す
る制御対象に対して、制御出力を目標入力に追従させる
ようにしたフィードバック制御装置において、前記制御
出力と制御対象の無駄時間要素の出力との差をオブザー
バの補償器に入力し、このオブザーバの補償器の出力と
制御入力を加算して前記制御対象の予測モデルに入力
し、前記制御対象の予測モデルの出力を、一方では前記
制御対象のむだ時間要素に入力し、他方では前記制御出
力の予測値とするように前記オブザーバを構成し、前記
目標入力から前記制御出力の予測値を減じて制御器に入
力し、前記制御器の出力を前記制御入力とすることを特
徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図において説
明する。図１は本発明制御系の構成原理を示すブロック
線図である。図１において、２は制御器、３はむだ時間
を含む制御対象、５は制御対象の予測モデル、６はむだ
時間要素、８はオブザーバ１０の補償器である。図１よ
り、制御入力ｕからフィードバック信号ｙfまでの伝達
関数は
明する。図１は本発明制御系の構成原理を示すブロック
線図である。図１において、２は制御器、３はむだ時間
を含む制御対象、５は制御対象の予測モデル、６はむだ
時間要素、８はオブザーバ１０の補償器である。図１よ
り、制御入力ｕからフィードバック信号ｙfまでの伝達
関数は
【０００８】
【数２】
【０００９】であるため、図１の制御系を等価的に図２
のように書き直すことができる。図１により、フィード
バック系の安定性はむだ時間がない系と同様になり、制
御器Ｃ（ｓ）のゲインを上げることができる。また、目
標入力ｒから制御出力ｙまでの伝達関数は
のように書き直すことができる。図１により、フィード
バック系の安定性はむだ時間がない系と同様になり、制
御器Ｃ（ｓ）のゲインを上げることができる。また、目
標入力ｒから制御出力ｙまでの伝達関数は
【００１０】
【数３】
【００１１】となるので、制御器Ｃ（ｓ）のゲインを上
げることにより出力ｙを目標入力ｒに精度よく追従する
ことができる。外乱除去特性を考察するため、図３のよ
うに制御入力端に外乱ｄを入れる。図３より、外乱ｄか
ら制御出力ｙまでの伝達関数は
げることにより出力ｙを目標入力ｒに精度よく追従する
ことができる。外乱除去特性を考察するため、図３のよ
うに制御入力端に外乱ｄを入れる。図３より、外乱ｄか
ら制御出力ｙまでの伝達関数は
【００１２】
【数４】
【００１３】となる。すなわち、ｓ＝０の極をもつ制御
対象に対しても、定常偏差が生じない。また、式（６）
より、Ｐ（ｓ）が不安定であっても、Ｃ（ｓ）がＰ
（ｓ）を、Ｃo（ｓ）がＰ（ｓ）ｅ-Lsを安定すれば、出
力は発散しない。なお、式（５）より、入出力特性はＣ
o（ｓ）と関係しないので、Ｐ（ｓ）ｅ-Lsを安定するよ
うにＣo（ｓ）のゲインを低く設定することができる。
対象に対しても、定常偏差が生じない。また、式（６）
より、Ｐ（ｓ）が不安定であっても、Ｃ（ｓ）がＰ
（ｓ）を、Ｃo（ｓ）がＰ（ｓ）ｅ-Lsを安定すれば、出
力は発散しない。なお、式（５）より、入出力特性はＣ
o（ｓ）と関係しないので、Ｐ（ｓ）ｅ-Lsを安定するよ
うにＣo（ｓ）のゲインを低く設定することができる。
【００１４】
【発明の効果】以上のように本発明は、むだ時間システ
ムのオブザーバを構成し、制御出力の予測値をフィード
バック信号とすることにより、フィードバック制御部分
とオブザーバ部分に分離され、フィードバックループの
安定性はむだ時間がない系と同様となり、制御ゲインを
上げられるため、制御系の応答性能をアップすることが
できる。しかも、オブザーバが構成されているので、安
定な対象に限らず、外乱にも強い。
ムのオブザーバを構成し、制御出力の予測値をフィード
バック信号とすることにより、フィードバック制御部分
とオブザーバ部分に分離され、フィードバックループの
安定性はむだ時間がない系と同様となり、制御ゲインを
上げられるため、制御系の応答性能をアップすることが
できる。しかも、オブザーバが構成されているので、安
定な対象に限らず、外乱にも強い。
【図１】 本発明の制御系の構成原理を示すブロック線
図
図
【図２】 図１および図５の等価ブロック線図
【図３】 図１において外乱を考慮した場合のブロック
線図
線図
【図４】 従来のフィードバック制御系のブロック線図
【図５】 スミス補償器を用いた制御系のブロック線図
【図６】 図４において外乱を考慮した場合のブロック
線図
線図
１、７ 減算器 ２ 制御器 ３ むだ時間を含む制御対象 ４、９ 加算器 ５ 制御対象の予測モデル ６ 制御対象のむだ時間要素 ８ オブザーバの補償器 １０ オブザーバ
Claims (1)
- 【請求項１】 入力あるいは出力にむだ時間が存在する
制御対象に対して、制御出力を目標入力に追従させるよ
うにしたフィードバック制御装置において、前記制御出
力と制御対象の無駄時間要素の出力との差をオブザーバ
の補償器に入力し、このオブザーバの補償器の出力と制
御入力を加算して前記制御対象の予測モデルに入力し、
前記制御対象の予測モデルの出力を、一方では前記制御
対象のむだ時間要素に入力し、他方では前記制御出力の
予測値とするように前記オブザーバを構成し、前記目標
入力から前記制御出力の予測値を減じて制御器に入力
し、前記制御器の出力を前記制御入力とすることを特徴
とするフィードバック制御装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001026766A JP3804061B2 (ja) | 2001-02-02 | 2001-02-02 | フィードバック制御装置 |
| TW90130959A TW569084B (en) | 2000-12-14 | 2001-12-13 | Feedback control apparatus |
| US10/450,301 US7725201B2 (en) | 2000-12-14 | 2001-12-13 | Feedback control device |
| PCT/JP2001/010951 WO2002048806A1 (fr) | 2000-12-14 | 2001-12-13 | Dispositif de commande a retroaction |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001026766A JP3804061B2 (ja) | 2001-02-02 | 2001-02-02 | フィードバック制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002229605A true JP2002229605A (ja) | 2002-08-16 |
| JP3804061B2 JP3804061B2 (ja) | 2006-08-02 |
Family
ID=18891528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001026766A Expired - Fee Related JP3804061B2 (ja) | 2000-12-14 | 2001-02-02 | フィードバック制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3804061B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006046500A1 (ja) * | 2004-10-29 | 2006-05-04 | Keio University | 通信遅延を有する通信路を介して信号を送受信する遠隔制御システム |
| US7345443B2 (en) | 2004-03-26 | 2008-03-18 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Motor control apparatus |
| JP2008097390A (ja) * | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Fuji Electric Systems Co Ltd | むだ時間を含む制御対象に適用するモデル追従制御装置 |
| DE102009019298A1 (de) * | 2009-04-27 | 2010-11-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Regeln eines Umrichters unter Berücksichtigung von Stell- und Messverzögerungen |
| JP2011013916A (ja) * | 2009-07-01 | 2011-01-20 | Sony Corp | 信号処理回路、ａｇｃ回路、および記録再生装置 |
| JP2014119904A (ja) * | 2012-12-14 | 2014-06-30 | Omron Corp | 制御装置、制御プログラムおよび制御方法 |
| WO2017077936A1 (ja) * | 2015-11-02 | 2017-05-11 | Ntn株式会社 | スリップ制御装置 |
| WO2019087554A1 (ja) * | 2017-10-30 | 2019-05-09 | 株式会社日立産機システム | フィードバック制御方法、及びモータ制御装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5098863B2 (ja) * | 2008-07-11 | 2012-12-12 | 株式会社安川電機 | 同期制御装置 |
-
2001
- 2001-02-02 JP JP2001026766A patent/JP3804061B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7345443B2 (en) | 2004-03-26 | 2008-03-18 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Motor control apparatus |
| DE112005000681B4 (de) * | 2004-03-26 | 2020-09-03 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Motorsteuereinrichtung |
| WO2006046500A1 (ja) * | 2004-10-29 | 2006-05-04 | Keio University | 通信遅延を有する通信路を介して信号を送受信する遠隔制御システム |
| JPWO2006046500A1 (ja) * | 2004-10-29 | 2008-05-22 | 学校法人慶應義塾 | 通信遅延を有する通信路を介して信号を送受信する遠隔制御システム |
| JP2008097390A (ja) * | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Fuji Electric Systems Co Ltd | むだ時間を含む制御対象に適用するモデル追従制御装置 |
| DE102009019298A1 (de) * | 2009-04-27 | 2010-11-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Regeln eines Umrichters unter Berücksichtigung von Stell- und Messverzögerungen |
| JP2011013916A (ja) * | 2009-07-01 | 2011-01-20 | Sony Corp | 信号処理回路、ａｇｃ回路、および記録再生装置 |
| JP2014119904A (ja) * | 2012-12-14 | 2014-06-30 | Omron Corp | 制御装置、制御プログラムおよび制御方法 |
| WO2017077936A1 (ja) * | 2015-11-02 | 2017-05-11 | Ntn株式会社 | スリップ制御装置 |
| JP2017093003A (ja) * | 2015-11-02 | 2017-05-25 | Ntn株式会社 | スリップ制御装置 |
| US10661657B2 (en) | 2015-11-02 | 2020-05-26 | Ntn Corporation | Slip control device |
| WO2019087554A1 (ja) * | 2017-10-30 | 2019-05-09 | 株式会社日立産機システム | フィードバック制御方法、及びモータ制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3804061B2 (ja) | 2006-08-02 |
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