JP2005513601A - 制御システムのための制御パラメータを確定する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、システム機械又はプロセスの制御に関する。より詳細には、本発明は、コントローラのための制御パラメータを確定して、システムを同調させ且つ許容可能な閉ループ制御を達成することに関する。
コントローラ及びプラントを有する制御システムのための制御パラメータを確定する方法は、プラントのモデル及びコントローラのモデルを確立するステップと、選択された安定余裕を説明する、閉ループ・システムのための性能指数をコントローラ・パラメータの関数として計算するステップとを含む。
図1は、プラント又は物理的システム10を図示する。例示的実施形態において、物理的システム10は一般的に、サーボ・コントローラ14及びアクチュエータ15を有する振動システム13を備える。図1の概略図において、アクチュエータ15は、適切な機械的インターフェース16を介して試験体18に結合される1つ又はそれより多いアクチュエータを表す。サーボ・コントローラ14は、アクチュエータ指令信号19をサーボ弁25に与えて、アクチュエータ15を作動し、次いでアクチュエータ15は、試験体18を励起する。適切なフィードバック15Aが、アクチュエータ15からサーボ・コントローラ14又は他のセンサからサーボ・コントローラ14に与えられることができる。試験体18上の1つ又はそれより多い遠隔トランスデューサ20、例えば、変位センサ、歪みゲージ、加速度計、又は類似のもののようなものは、測定された又は実際の応答21を与える。物理的システム・コントローラ23は、サーボ・コントローラ14への入力としての駆動信号17に応答して、実際の応答21をフィードバックとして受け取る。図1の説明図において、信号17は基準信号であり、信号19は操作可能な変数(作動される装置に対する指令)であり、信号15Aはフィードバック変数である。この関係はまた、図3に示されている。単一のチャネルのケースが図1に示されているが、N個のフィードバック要素を含む信号15A、及びM個の操作可能な変数を含む信号19を有する複数チャネルの実施形態が、通常であり、そして本発明の別の実施形態と考えられている。
行列式([I+Km*H*Gp*Gc])=0 (2)
こうして、安定性は、行列式の解析により決定されることができ、このケースにおいては、複素周波数のスカラ値の関数として表される。
行列式(U*[I+Km*GHt]*U′)=0 (3)
ここで、GHtは周波数の関数の三角行列であり、Uは関数のユニタリー行列であり、「′」は共役転置を示す。
行列式([I*Km*GHd])=0 (4)
ここで、GHdはGHtの対角元を含む(固有関数)。
FBW=Km*Kp*2Π Hz (6)
正規化されたプラントの場合、Kpは、ラジアン/秒の単位、ループ帯域幅を有するとして扱われることができるに注目されたい。
行列式([I+Km*(KpG2+KdG3+KddG4)])=0 (10)
本発明はまたループ内にループを包含するサーボ制御構成に適用することができることにも注目すべきである。一例は、内側ループ180及び外側ループ182を有する周知のカスケード構成であり、外側ループ182は図17に示されるように内側ループ180を含む。同調手順は、最初に内側ループ180に適用されることができる。確定された内側ループ180の制御パラメータを用いて、内側ループ180は、外側ループ182に対してプラントの一部となり、その点で、同調手順は、次いで、外側ループ182に適用されて、外側ループ182の制御パラメータを確定することができる。更に別の実施形態においては、外側ループ182の同調又は最適化手順は、その性能指数計算の一部として内側ループ180の同調手順を含むことができる。
Claims (10)
- コントローラ及びプラントを有する制御システムのための制御パラメータを確定する方法であって、
前記プラントのモデル及び前記コントローラのモデルを確立するステップと、
選択された安定余裕を説明する、閉ループ・システムのための性能指数を、コントローラ・パラメータの関数として計算するステップと
を備える方法。 - 性能指数を計算する前記ステップを繰り返し実行する最適化ルーチンを設けるステップを更に含む請求項1記載の方法。
- 前記最適化ルーチンが、性能指数を計算する前記ステップを、最適値を達成するまで繰り返し実行する請求項2記載の方法。
- 前記プラントのモデル及び前記コントローラのモデルがそれぞれ、複数のチャネルを備え、
前記コントローラ・パラメータが、前記コントローラのモデルの各チャネルに対する比例ゲインに関係した要素を有するベクトルKpを備え、
前記比例ゲインが、相互に、選択された関係であり、
前記性能指数が、前記コントローラのモデルの各チャネルに与えられるマスタ比例ゲインKmの関数であり、
前記性能指数が、Kmを最大化するべく繰り返し計算される
請求項3記載の方法。 - 前記安定余裕が、周波数の関数であり、且つ3次元で表される請求項1記載の方法。
- 性能指数を計算する前記ステップが、周波数領域のピーキングに関する限界を説明することを含む請求項1記載の方法。
- 前記限界が或る定数を含む成る請求項7記載の方法。
- 性能指数を計算する前記ステップが、周波数の指定された範囲にわたり周波数応答の最小値を説明することを含む請求項1記載の方法。
- 前記コントローラのモデル及びプラントのモデルを確立する前記ステップが、前記コントローラのモデル及びプラントのモデルを周波数領域で確立するステップを含む請求項1記載の方法。
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