JP2008181452A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】時間的に変化する指令値に対して制御量がなるべく正確に追従するとともに、指令値が停止した後にもオーバーシュートを抑制しながら、制御量を早く整定させる制御装置を提供する。
【解決手段】制御装置は、制御対象から入力される制御量と外部から入力される指令値とに基づいて算出する操作量を上記制御対象へ出力する制御装置において、上記指令値が連続的に変化する時点において上記指令値に対して先行する予測指令値を少なくとも上記指令値に基づいて生成する予測指令生成部と、外部から入力される停止目標値に基づく制限値で上記予測指令値を制限することにより追従指令値を生成する制限器と、上記制御量が上記追従指令値に追従するように上記制御対象を制御する上記操作量を出力する追従制御部と、を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、加熱炉における温度制御などを行うプロセス制御や、モータの速度制御などに用いられる制御装置に関するものである。

従来の制御装置では、ＰＩ（比例積分）制御、ＰＩＤ（比例積分微分）制御を用いて、時間的に変化する指令値に対して制御量が追従するように制御していた。また、２自由度ＰＩＤ制御などの各種２自由度制御を用いることにより、指令値に対して制御量がオーバーシュートを生じないような制御装置を実現していた（例えば、特許文献１および非特許文献１参照）。
そして、このような制御装置を用いた制御システムにおいて、制御量をある時点の値から大きく変更するような場合、指令値をステップ状に大きく変化させると操作量が飽和することにより制御対象の挙動を管理することが困難になるなどの理由により、指令値をランプ状に時間的に連続に変化させた後に所望の値に停止させることによって、制御量が所望の値まで変化するように制御を行っている。

特開昭６２−０２６４０４号公報 システム制御情報学会編、ＰＩＤ制御、朝倉書店、１９９２年７月、ｐ．７６−ｐ．８０

従来の制御装置にあっては、制御量の挙動をなるべく正確に管理しながら、なるべく早く所望の値に停止させる目的から、制御量が、上記のように時間的に連続に変化する指令値になるべく早く正確に追従しながら所望の値に早く到達することが望まれる。一方、指令値が停止した後の挙動としては、制御量がなるべく早く所望の値に整定することが望まれる。また場合によっては、制御装置を用いたシステム上の仕様として、オーバーシュートをなるべく小さくすることが強く望まれる。

しかし、従来の制御装置では、指令値の変化中に制御量が指令値になるべく早く追従しながら所望の値に早く到達するように制御すると、指令値の停止後にオーバーシュートを生じるので、整定する時点が遅くなるといった問題がある。
また、指令値の停止後にオーバーシュートを生じないように制御しようとすると、指令値の変化中に制御量の応答が指令値より遅れを生じるので、指令値を停止させる所望の値への到達が遅くなり、整定する時点が遅くなるといった問題がある。

この発明の目的は、時間的に変化する指令値に対して制御量がなるべく正確に追従するとともに、指令値が停止した後にもオーバーシュートを抑制しながら、制御量を早く整定させる制御装置を提供することである。

この発明に係わる制御装置は、制御対象から入力される制御量と外部から入力される指令値とに基づいて算出する操作量を上記制御対象へ出力する制御装置において、上記指令値が連続的に変化する時点において上記指令値に対して先行する予測指令値を少なくとも上記指令値に基づいて生成する予測指令生成部と、外部から入力される停止目標値に基づく制限値で上記予測指令値を制限することにより追従指令値を生成する制限器と、上記制御量が上記追従指令値に追従するように上記制御対象を制御する上記操作量を出力する追従制御部と、を備える。

この発明に係わる制御装置の効果は、制御量を大きく変化させて停止目標値に停止させるように動作させる場合でも、連続的に変化する指令値に対して制御量を正確に追従させることにより指令変化時の挙動を正確に管理するとともに、指令値を停止させる停止目標値においてオーバーシュートを抑制しながら早く整定させることができることである。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係わる制御装置の構成を表すブロック図である。
この発明の実施の形態１に係わる制御装置１２は、例えば、加熱炉やモータなど制御対象を制御するものである。制御対象１は、制御装置１２が出力した操作量ｕに応じて加熱や回転などの動作を行い、図示しない検出器で検出した温度や回転速度といった変数を制御量ｙとして出力する。

制御装置１２は、追従制御部３と予測フィードフォワード部１４とを有している。また、制御装置１２は、時間的に変化する指令値ｒ、指令値ｒが将来に停止する値である停止目標値ｒ_０および制御対象１の出力である制御量ｙが入力され、所定の演算を行い、演算結果を操作量ｕとして出力する。
予測フィードフォワード部１４は、停止目標値ｒ_０および指令値ｒが入力され、所定の演算を行い、演算結果を追従指令値ｒ_ｆとして出力する。
追従制御部３は、追従指令値ｒ_ｆと制御量ｙが入力され、追従指令値ｒ_ｆに制御量ｙが追従するように、ＰＩＤ（比例積分微分）制御、２自由度ＰＩＤ制御またはより複雑な２自由度制御などの制御を制御対象１に行う操作量ｕを出力する。

予測フィードフォワード部１４は、予測指令生成部１６と制限器１５とを有する。
予測指令生成部１６は、予測量演算部１７と加算部１８を有する。
予測量演算部１７は、指令値が連続的に変化する時点において指令値に基づいて予測量ｘ_ｐを算出する。例えば、指令値ｒの微分値である指令速度ｖ_ｒの正負の符号と同符号の数値を予測量ｘ_ｐとして算出する。また、指令値ｒを微分した指令速度ｖ_ｒに予測時定数Ｔ_ｐを乗じて予測量ｘ_ｐを算出する。
加算部１８は、指令値ｒに予測量ｘ_ｐを加算して指令値ｒに先行する値を求め、求めた値を予測指令値ｒ_ｐとして出力する。
制限器１５は、予測指令値ｒ_ｐが停止目標値ｒ_０を超えないように制限した値を追従指令値ｒ_ｆとして出力する。

図２は、この発明の実施の形態１に係わる追従制御部の構成を示すブロック図である。
追従制御部３は、従来技術の制御装置に相当する部分であり、通常は追従指令値ｒ_ｆに対して制御量ｙが追従するように一定の特性を有するように構成される。その一例として、追従制御部３を一般に２自由度ＰＩＤ制御と呼ばれる方式とした場合を説明する。

追従制御部３は、図２に示すように、追従指令値ｒ_ｆと制御量ｙとの偏差に対して比例ゲインＫ_ｐ，積分ゲインＫ_ｉ、微分ゲインＫ_ｄのＰＩＤ（比例積分微分）演算を行うＰＩＤ制御部３ａ、追従指令値ｒ_ｆにゲイン（α−１）Ｋ_ｐを乗じる比例フィードフォワード部３ｂ、追従指令値ｒ_ｆを微分し、微分した値にゲイン（β−１）Ｋ_ｄを乗じる微分フィードフォワード部３ｃを有する。

また、追従制御部３は、比例フィードフォワード部３ｂの出力と、微分フィードフォワード部３ｃの出力とを加算した値にＰＩＤ制御部３ａの出力を加算して操作量ｕとして出力する。このαとβを、それぞれ比例ＦＦパラメータ、微分ＦＦパラメータと呼ぶことにする。
なお、このαおよびβの定義は式展開の理解を助ける目的から非特許文献１とは定義を若干変更しているものである。

また、ＰＩＤ制御部３ａおよび微分フィードフォワード部３ｃにおける微分演算には、実際には微分にローパス特性を乗じたような擬似微分を用いることも多いが、そのローパス特性は十分に速い応答に設定されることが多いため、説明の簡単化のためにそれを無視し、純粋な微分特性として記載する。

追従制御部３で行う演算は、式（１）で表される。なお以降においてｓはラプラス演算子を表す。

ｕ＝｛（Ｋ_ｉ／ｓ）＋Ｋ_ｐ＋Ｋ_ｄ・ｓ｝（ｒ_ｆ−ｙ）＋（α−１）Ｋ_ｐ・ｒ_ｆ＋（β−１）Ｋ_ｄ・ｓ・ｒ_ｆ
＝（Ｋ_ｉ／ｓ）（ｒ_ｆ−ｙ）＋α・Ｋ_ｐ・ｒ_ｆ＋β・Ｋ_ｄ・ｓ・ｒ_ｆ−Ｋ_ｐ・ｙ−Ｋ_ｄ・ｓ・ｙ （１）

なお、このα、βは任意の値に設定することができ、一般に２自由度ＰＩＤ制御と呼ばれるが、式（２）、式（３）、式（４）のように設定したものは特に、それぞれＰＩＤ制御、ＰＩ−Ｄ制御、Ｉ−ＰＤ制御と呼ばれる。

ＰＩＤ制御 ： α＝１、β＝１ （２）
ＰＩ−Ｄ制御： α＝１、β＝０ （３）
Ｉ−ＰＤ制御： α＝０、β＝０ （４）

また、一般に、ＰＩＤ制御のゲインを用いて式（５）、式（６）で定義される値は積分時定数Ｔ_ｉ、微分時定数Ｔ_ｄと呼ばれる。

Ｔ_ｉ＝Ｋ_ｐ／Ｋ_ｉ （５）
Ｔ_ｄ＝Ｋ_ｄ／Ｋ_ｐ （６）

次に、実施の形態１に係わる追従制御部３の動作について、従来の制御装置における問題と併せて説明する。なお、実施の形態１に係わる追従制御部３には予測フィードフォワード部１４で指令値ｒを演算処理して得られた追従指令値ｒ_ｆが入力されるが、従来の制御装置には指令値ｒがそのまま入力されている。以下の説明では追従制御部３すなわち従来の制御装置に入力される指令値ｒに対する制御量ｙの応答について説明する。

図３は、追従制御部に入力される指令値ｒに応答して出力される制御量ｙの時間波形を示すグラフである。この制御では、指令値ｒを初期値からランプ状に変化した後に所望の停止目標値ｒ_０に停止させている。また、一般に微分ゲインは用いない場合も多く、説明の簡単化のため、微分ゲインＫ_ｄを０とした場合、または微分ゲインＫ_ｄが０でなくても微分ＦＦパラメータβを０とした場合について説明する。

比例ＦＦパラメータαを０としたＩ−ＰＤ制御では、図３に示すように、制御量ｙが停止目標値ｒ_０に停止するときにオーバーシュートが発生していないが、指令値ｒが変化している期間（以下、「指令値変化期間」と称す）において制御量ｙが指令値ｒより遅れて応答し、制御量ｙが停止目標値ｒ_０に整定する時点が指令値ｒが停止目標値ｒ_０に達する時点から大幅に遅れている。

また、比例ＦＦパラメータαを１としたＰＩＤ制御またはＰＩ−Ｄ制御では、指令値変化期間において、指令値ｒと制御量ｙの偏差が小さい。また、制御量ｙが停止目標値ｒ_０を横切る時点は指令値ｒが停止目標値ｒ_０に到達する時点からほとんど遅れていないが、オーバーシュートが発生する。そのため、制御量ｙが停止目標値ｒ_０に整定する時点は比例ＦＦパラメータαを０としたＩ−ＰＤ制御の場合と同様に、指令値ｒが停止目標値ｒ_０に到達する時点から大幅に遅れている。

また、一般的な２自由度ＰＩＤ制御の一例として、比例ＦＦパラメータαを０．５とすると、上述の比例ＦＦパラメータαを１と０とした場合の中間的な特性となり、オーバーシュートをなるべく小さくしながら停止目標値ｒ_０に比較的早く整定させることが可能になるものの、やはり指令値変化期間において、制御量ｙが指令値ｒに対して遅れの偏差を生じる。また、その遅れの偏差の分、制御量ｙが停止目標値ｒ_０に整定する時点が指令値ｒが停止目標値ｒ_０に到達する時点から相当遅れている。

このように、追従指令値ｒ_ｆ、すなわち従来技術における指令値ｒに対して、制御量ｙが一定の伝達特性を持って追従するような制御系となっていると、その応答速度には限界がある。一方、図３に示したように比例ＦＦパラメータαを１としたＰＩＤ制御の場合、指令値変化期間における指令値ｒと制御量ｙとの偏差が小さくなる結果、指令値ｒが停止目標値ｒ_０に到達して一定となる時点（以降では「指令停止時点」と称す）において、制御量ｙが既に停止目標値ｒ_０付近に到達している。その結果、指令停止時点の後に追従制御部３の動作によって制御量ｙを停止させようとしても、行き過ぎを生じてしまうことが分かる。

すなわち、従来の制御装置では、追従制御部３の応答速度に一定の限界があるため、指令値変化期間において指令値ｒに対する制御量ｙの遅れを小さくするという要求と、制御量ｙが停止目標値ｒ_０に対してオーバーシュートしないようにするという要求とは、二律背反の関係にあることが分かる。従って、従来の制御装置でオーバーシュートを発生させないようにすると、指令値変化期間では指令値ｒに対して制御量ｙが遅れるような特性にせざるを得なく、その結果、制御量ｙが停止目標値ｒ_０に整定する時点が指令値ｒが停止目標値ｒ_０に到達する時点から遅れてしまう。

また、従来の制御装置における伝達関数の性質を詳しく解析することにより次のことが言える。すなわち、追従制御部３を図２に示した２自由度ＰＩＤ制御とした場合、制御対象１の定常ゲインをＰ_０とすると、指令値ｒを一定速度ｖ_ｒでランプ状に変化させた場合の、指令値ｒと制御量ｙとの偏差ｅの定常的な値は式（７）で表される。
式（７）の偏差ｅは、図３に示した応答波形において、指令値ｒと制御量ｙとの縦軸方向の偏差であるが、横軸方向の差、すなわち指令値ｒに対する制御量ｙの遅れ時間Ｔ_Ｌは式（８）で表される。

ｅ＝｛１−α＋１／（Ｋ_ｐ・Ｐ_０）｝Ｔ_ｉ・ｖ_ｒ （７）
Ｔ_Ｌ＝｛１−α＋１／（Ｋ_ｐ・Ｐ_０）｝Ｔ_ｉ （８）

次に、この発明の実施の形態１における従来技術との相違の大きな特徴について説明する。
従来技術では指令値ｒがステップ的に変化するか連続的に変化するかの如何に関わらず、指令値ｒに対して制御量ｙが一定の特性で追従するように構成することによって、制御量ｙがなるべく所望の動作を行うように制御を行っている。その結果、上記のような問題を解決することができなかった。

この問題に対する本発明の着目点は、産業界で広く用いられる方法として、まず、制御量ｙを大きく変更したい場合には、指令値ｒを連続的に変化させた後に停止させることによって、制御量ｙの挙動を指令値変化期間においても管理しながら停止目標値ｒ_０へ停止させるように制御を行うことである。

また、停止目標値ｒ_０は指令値ｒを生成する上位システムにおいては予め把握可能な場合が多いことである。そこで、この発明の実施の形態１においては、連続的に変化する指令値ｒとともに停止目標値ｒ_０の情報を利用することで、制御量ｙの応答をより所望の特性に近づけることを可能にしているものである。

次に、実施の形態１に係わる予測フィードフォワード部１４を追加したことによる動作とその効果の詳細について説明する。なお、追従制御部３がオーバーシュートを発生しない特性に設定されているとする。すなわち、図２および図３を用いた説明した追従制御部３の説明において、比例ＦＦパラメータαを０．５より小さな値に設定すれば良い。また、数値例として、αを０にした場合の応答波形を図４に示す。
予測指令生成部１６は、上述の演算を行うことにより、指令値ｒに対して予測指令値ｒ_ｐが式（９）の伝達関数で表される演算を行っている。

ｒ_ｐ／ｒ＝１＋Ｔ_ｐ・ｓ （９）

式（９）の伝達関数は分母が１、分子の１次係数がＴ_ｐの伝達関数であり、この伝達関数の特徴は、定常ゲインが１で、分子の１次係数が正の値Ｔ_ｐであることである。
このような特徴を持つ伝達関数によって指令値ｒから予測指令値ｒ_ｐを求める演算を行うと、指令値ｒの微分値すなわち指令速度ｖ_ｒが一定の状態では予測指令値ｒ_ｐと指令値ｒの偏差が定常的に式（１０）で表される。

ｒ_ｐ−ｒ＝Ｔ_ｐ・ｖ_ｒ （１０）

式（１０）の左辺の値はこの実施の形態１の予測量ｘ_ｐと同じであり、指令値ｒが変化する時点において、指令値ｒの微分値である指令速度ｖ_ｒの正負および大きさに応じて、図４にも示すように、指令値ｒに予測量ｘ_ｐの大きさだけ先行した信号を予測指令値ｒ_ｐとして計算している。
また、指令値ｒが停止目標値ｒ_０より十分に小さな値にある段階では、予測指令値ｒ_ｐは停止目標値ｒ_０より小さく、制限器１５は実質的に動作しないため、追従指令値ｒ_ｆは予測指令値ｒ_ｐと同じ値で、指令値ｒより予測量ｘ_ｐだけ先行した値になる。

次に、指令値ｒが停止目標値ｒ_０に近い値になると、指令値ｒより予測値ｘ_ｐだけ先行した予測指令値ｒ_ｐは停止目標値ｒ_０よりも行き過ぎた値になる。この場合は制限器１５の動作によって追従指令値ｒ_ｆは停止目標値ｒ_０で制限される。

予測フィードフォワード部１４が動作することで、図４に示すように、追従指令値ｒ_ｆは指令値ｒの変化および停止に対して時間Ｔ_ｐだけ先に進んだ値として生成される。その結果、制御量ｙの応答も、図３に示した従来技術の応答に比べて時間Ｔ_ｐだけ進んだ応答となり、制御量ｙが停止目標値ｒ_０に整定する時点をそれだけ早くすることができる。
また、追従制御部３は、オーバーシュートを抑制するような設定にしておけば、停止目標値ｒ_０付近でのオーバーシュートを抑制することが可能になる。

また、予測時定数Ｔ_ｐは、追従制御部３における積分時間Ｔ_ｉ、比例ＦＦパラメータα、および制御対象１の定常ゲインＰ_０を用いて、式（８）のＴ_Ｌと同じ値に設定すれば、指令値ｒが一定の指令速度ｖ_ｒで変化している状態では定常的に指令値ｒと制御量ｙとの偏差を０にすることができる。
図４にこのように設定した場合の制御量ｙの応答を示す。図４より、制御量ｙの応答は指令値ｒが変化を開始した立ち上がり直後は遅れるものの、ある程度の時間を経過すると変化する指令値ｒに制御量ｙが正確に追従する。また、指令値ｒが停止目標値ｒ_０に停止する際もオーバーシュートを生じさせないように制御していることが分かる。従って、指令値ｒが変化する時点から制御量ｙを正確に管理しながら、停止目標値ｒ_０に制御量ｙが整定されるときにオーバーシュートを生じることなく、整定する時点を早くすることが可能になる。

なお、制御対象１は積分に近い特性を持つ場合も多く、そのような場合は制御対象１の定常ゲインＰ_０は十分に大きいため、式（８）の演算において、Ｐ_０を無限大として無視しても構わない。また、上記の説明では比例ＦＦパラメータαを０とした場合を示したので、このような場合はＴ_ｐを積分時定数Ｔ_ｉに一致させれば良い。

また、予測指令生成部１６の予測量演算部１７は、原理的には、指令値ｒの微分値である指令速度ｖ_ｒの正負の符号と同符号の数値を予測量ｘ_ｐとして指令値ｒに加算することにより、指令値ｒの変化時に指令値ｒより先行した予測指令値ｒ_ｐを生成すれば良い。
これに対し、本実施の形態のように指令速度ｖ_ｒ、すなわちその符号と絶対値の積に、予測時定数Ｔ_ｐを乗じて予測量ｘ_ｐを演算するように構成することにより、指令速度ｖ_ｒの大小に関わらず、上述のように予測時定数Ｔ_ｐだけ進めるような効果があるため、制御対象１や追従制御部３の実際の特性に応じた調整や、指令変化時における指令値ｒと制御量ｙとの偏差を０にするような調整が、指令速度ｖ_ｒの大小に依存せずに簡単になるという効果がある。

なお、この実施の形態１に係わる予測量演算部１７は、指令値ｒを微分して指令速度ｖ_ｒを計算するような構成として説明したが、指令値ｒを生成する上位のシステムにおいて指令速度ｖ_ｒを予め把握可能であるため、指令速度ｖ_ｒを別途入力するような構成にしても良い。

この実施の形態１に係わる制御装置は、制御量ｙを大きく変化させて停止目標値ｒ_０に停止させるような場合でも、連続的に変化する指令値ｒに対して制御量ｙを正確に追従させることにより指令変化時の挙動を正確に管理するとともに、停止目標値ｒ_０に制御量ｙを整定するときオーバーシュートを抑制しながら早く整定させることが可能になる。

実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２に係わる制御装置の構成を表すブロック図である。
この発明の実施の形態２に係わる制御装置２２は、実施の形態１に係わる制御装置１２と予測フィードフォワード部２４が異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
実施の形態２に係わる予測フィードフォワード部２４は、実施の形態１に係わる予測フィードフォワード部１４に制限値演算部２８を追加したことが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。

実施の形態１に係わる制限器１５には、制限値として外部から入力される停止目標値ｒ_０をそのまま採用しているが、実施の形態２に係わる制限値演算部２８は、停止目標値ｒ_０および指令値ｒに基づき演算して制限値を求め、求めた制限値を制限器１５に提供している。
制限値演算部２８は、停止目標値ｒ_０および指令値ｒが入力され、設定した調整ゲインｇ_ｌを用いて式（１１）に従った演算を行い、演算結果を制限値ｒ_ｌとして出力する。

ｒ_ｌ＝ｇ_ｌ・ｒ_０＋（１−ｇ_ｌ）・ｒ （１１）

制限器１５は、予測指令生成部１６から出力される予測指令値ｒ_ｐを制限値ｒ_ｌで制限し、制限した値を追従指令値ｒ_ｆとして出力する。
ここで、調整ゲインｇ_ｌを１とすると、実施の形態１と全く同様な動作になるが、調整ゲインｇ_ｌを１より大きくすると、制限器１５が出力した追従指令値ｒ_ｆが、停止目標値ｒ_０に比べてオーバーシュートを生じるような特性になる。
また、調整ゲインｇ_ｌを１より小さくすると、追従指令値ｒ_ｆが、停止目標値ｒ_０に到達する手前から緩やかな変化速度で停止目標値ｒ_０へと到達する特性となる。

図６は、調整ゲインｇ_ｌをパラメータとして指令値ｒに対する追従指令値ｒ_ｆと制御量ｙの応答性を示すグラフである。なお、追従制御部３の比例ＦＦパラメータαの設定は、実施の形態１と同様である。
図６から分かるように、調整ゲインｇ_ｌを１より大きくすることによって、追従指令値ｒ_ｆを停止目標値ｒ_０付近で多少オーバーシュートを生じるようにし、制御量ｙが若干のオーバーシュートをしているものの、ｇ_ｌを１とした場合、すなわち図４に示した実施の形態１の場合に比べて制御量ｙが停止目標値ｒ_０に整定される時点を早くすることが可能になる。
また、調整ゲインｇ_ｌを１より小さくすることによって、追従指令値ｒ_ｆが停止目標値ｒ_０に近づくと変化速度が緩やかになり、その結果、制御量ｙの応答をより滑らかにすることが可能になる。

なお、図６の説明ではｇ_１を１とした場合にオーバーシュートを生じないように追従制御部３の設定がなされていたが、場合によっては、追従制御部３における積分ゲインＫ_ｉを大きく設定した結果、比例ＦＦパラメータαを０と設定してもオーバーシュートを抑制できないこともあり、このような場合に、調整ゲインｇ_１を１より小さく設定することにより、オーバーシュートを抑制する効果を持たせることも可能である。

この実施の形態２に係わる制御装置は、制御量ｙを大きく変化させて停止目標値ｒ_０に停止させるような場合でも、連続的に変化する指令値ｒに対して制御量ｙを正確に追従させることにより指令変化時の挙動を正確に管理するとともに、停止目標値ｒ_０において制御量ｙのオーバーシュート量を最適に調整することで制御量ｙを停止目標値ｒ_０に早く整定させることが可能になる。

実施の形態３．
図７は、この発明の実施の形態３に係わる制御装置の構成を表すブロック図である。
この発明の実施の形態３に係わる制御装置３２は、実施の形態１に係わる制御装置１２と予測フィードフォワード部３４が異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
実施の形態３に係わる予測フィードフォワード部３４は、実施の形態１に係わる予測フィードフォワード部１４にオーバーシュート抑制演算部３６を追加し、制限器１５の代わりに減算部３７を有することが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。

実施の形態１では、制限器１５を用いて予測指令値ｒ_ｐを停止目標値ｒ_０に基づいて制限することにより追従指令値ｒ_ｆを生成しているが、実施の形態３では、制限器１５を用いることなく、オーバーシュート抑制演算部３６で所定の演算と条件判断を行ってオーバーシュート抑制指令値ｒ_ｄを求め、減算部３７で予測指令値ｒ_ｐからオーバーシュート抑制指令値ｒ_ｄを減算して追従指令値ｒ_ｆを生成している。

オーバーシュート抑制演算部３６は、式（１２）に従って、指令値ｒに予測量ｘ_ｐを加算し、その和から停止目標値ｒ_０を減算し、その差を行き過ぎ量ｘ_ｄとする。

ｘ_ｄ＝ｒ＋ｘ_ｐ−ｒ_０ （１２）

また、オーバーシュート抑制演算部３６は、行き過ぎ量ｘ_ｄの正負の判断を行い、行き過ぎ量ｘ_ｄが負の場合はオーバーシュート抑制指令値ｒ_ｄを０とし、行き過ぎ量ｘ_ｄが正の場合は行き過ぎ量ｘ_ｄをそのままオーバーシュート抑制指令値ｒ_ｄとして出力する。このような演算を行うことによって、制御量ｙの応答は実施の形態１の説明と全く同じになる。
なお、オーバーシュート抑制演算部３６で、実施の形態２と同様に調整ゲインｇ_ｌを設定し、式（１３）に従って演算して行き過ぎ量ｘ_ｄを求め、行き過ぎ量ｘ_ｄが負の場合はオーバーシュート抑制指令値ｒ_ｄを０、正の場合は行き過ぎ量ｘ_ｄをそのままオーバーシュート抑制指令値ｒ_ｄとして出力することにより、制御量ｙの応答は実施の形態２と全く同様な効果を得ることができる。

ｘ_ｄ＝ｒ＋ｘ_ｐ−｛ｇ_ｌ・ｒ_０＋（１−ｇ_ｌ）・ｒ｝
＝（１＋ｇ_ｌ）・ｒ＋ｘ_ｐ−ｇ_ｌ・ｒ_０ （１３）

この実施の形態３に係わる制御装置は、制御量ｙを大きく変化させて停止目標値ｒ_０に停止させるような場合でも、連続的に変化する指令値ｒに対して制御量ｙを正確に追従させることにより指令変化時の挙動を正確に管理するとともに、停止目標値ｒ_０において制御量ｙのオーバーシュート量を抑制、あるいは最適に調整することで制御量ｙを停止目標値ｒ_０に早く整定させることが可能になる。

実施の形態４．
図８は、この発明の実施の形態４に係わる制御装置の構成を表すブロック図である。
この発明の実施の形態４に係わる制御装置４２は、実施の形態１に係わる制御装置１２と予測フィードフォワード部４４が異なり、減算部４７が追加されており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
また、実施の形態１においては追従制御部３の出力がそのまま制御対象１への入力となり、どちらも操作量ｕと記述していたが、本実施の形態においては、これらの間で修正がなされるため区別する目的から、追従制御部３の出力を追従操作量ｕ_ｆと別の名称および符号で表す。
実施の形態４に係わる予測フィードフォワード部４４は、実施の形態１に係わる予測フィードフォワード部１４にオーバーシュート抑制演算部４６を追加し、制限器１５を省略したことが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。

実施の形態１では、予測フィードフォワード部１４にて指令値ｒに基づく予測指令値ｒ_ｐを停止目標値ｒ_０を用いて制限して追従指令値ｒ_ｆを追従制御部３に入力しているが、実施の形態４では、オーバーシュート抑制演算部４６で所定の演算と条件判断を行ってオーバーシュート抑制操作値ｕ_ｄを求め、減算部４７で追従操作量ｕ_ｆからオーバーシュート抑制操作値ｕ_ｄを減算して操作量ｕを生成している。

実施の形態４に係わるオーバーシュート抑制演算部４６は、式（１２）に従って、指令値ｒに予測量ｘ_ｐを加算し、その和から停止目標値ｒ_０を減算し、その差を行き過ぎ量ｘ_ｄとする。
また、オーバーシュート抑制演算部４６は、行き過ぎ量ｘ_ｄが負の場合はオーバーシュート抑制操作量ｕ_ｄを０とし、行き過ぎ量ｘ_ｄが正の場合は行き過ぎ量ｘ_ｄを積分して積分ゲインＫ_ｉを乗じた信号をオーバーシュート抑制操作量ｕ_ｄとして出力する。
減算部４７は、追従制御部３から出力される追従操作量ｕ_ｆからオーバーシュート抑制操作量ｕ_ｄを減算して得られた差を操作量ｕとして出力する。

ここで、実施の形態４に係わる制御装置４２における操作量ｕの演算を実施の形態３に係わる制御装置３２における操作量ｕの演算と対比して解析すると、実施の形態３に係わる追従制御部３は実施の形態１で述べたように式（１）による演算を行っている。その入力となる追従指令値ｒ_ｆは予測指令値ｒ_ｐからオーバーシュート抑制指令値ｒ_ｄを減算した値である。また、説明の簡単化のために微分ＦＦパラメータβを０、比例ＦＦパラメータαを０とすると、実施の形態３における操作量ｕは式（１４）の演算を行っていることになる。

ｕ＝（Ｋ_ｉ／ｓ）・（ｒ_ｐ−ｒ_ｄ−ｙ）−Ｋ_ｐ・ｙ−Ｋ_ｄ・ｓ・ｙ
＝（Ｋ_ｉ／ｓ）・（ｒ_ｐ−ｙ）−Ｋ_ｐ・ｙ−Ｋ_ｄ・ｓ・ｙ−（Ｋ_ｉ／ｓ）・ｒ_ｄ
（１４）

従って、実施の形態４に係わる制御装置４２においては、追従指令値ｒ_ｆは予測指令値ｒ_ｐとし、式（１４）においてオーバーシュート抑制指令値ｒ_ｄに関する項をオーバーシュート抑制操作量ｕ_ｄとして追従操作量ｕ_ｆの修正を直接的に行うことで、式（１４）と同様な演算を行っている。その結果、制御量ｙの応答は実施の形態３と全く同様に、すなわち実施の形態１とも全く同様になる。

なお、上記の演算をそのまま行うと、制御量ｙが停止目標値ｒ_０に整定した後もオーバーシュート抑制操作量ｕ_ｄが一定の値を持ち、次回の指令値ｒの変更動作を行うときにオーバーシュート抑制操作量ｕ_ｄを０に変更すると操作量ｕに不連続を生じるが、それを避けるために、次回の指令値ｒの変更動作開始時にも操作量ｕが連続になるように図２に示したＰＩＤ制御部３ａにおける積分出力の初期値を設定すればよい。このように動作させることで、制御量ｙの応答を実施の形態３と全く同様に、すなわち実施の形態１とも全く同様に制御することが可能になる。

この実施の形態４に係わる制御装置は、制御量ｙを大きく変化させて停止目標値ｒ_０に停止させるような場合でも、連続的に変化する指令値ｒに対して制御量ｙを正確に追従させることにより指令変化時の挙動を正確に管理するとともに、停止目標値ｒ_０において制御量ｙのオーバーシュート量を抑制、あるいは最適に調整することで早く整定させることが可能になる。

なお、上述の実施の形態１乃至４の説明において、追従制御部３の微分ＦＦパラメータβを０とし、また比例ＦＦパラメータαを０として説明したが、追従制御部３の設定はこれらに限定する必要はなく、任意の特性に設定しても全く同様な原理で制御装置を構成することが可能である。特にαに関しては、これを変更することによりオーバーシュートの大きさを適切に変更して、整定時間を短縮することが可能である。

実施の形態５．
図９は、この発明の実施の形態５に係わる制御装置の構成を表すブロック図である。
この発明の実施の形態５に係わる制御装置５２は、実施の形態４に係わる制御装置４２と予測フィードフォワード部５４と追従制御部３Ｂが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
また、実施の形態１においては追従制御部３の出力がそのまま制御対象１への入力となり、どちらも操作量ｕと記述していたが、本実施の形態においては、これらの間で修正がなされるため区別する目的から、追従制御部３の出力を追従操作量ｕ_ｆと別の名称および符号で表す。
実施の形態５に係わる予測フィードフォワード部５４は、実施の形態４に係わる予測フィードフォワード部４４と予測指令生成部１６Ｂが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
実施の形態５に係わる予測指令生成部１６Ｂは、実施の形態４に係わる予測指令生成部１６から加算部１８が省略されたことが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。すなわち、指令値ｒがそのまま追従指令値ｒ_ｆとして追従制御部３Ｂに入力される。

予測フィードフォワード部５４は、指令値ｒをそのまま追従指令値ｒ_ｆとして追従制御部３Ｂに出力する。
オーバーシュート抑制演算部４６は、実施の形態４と同様な演算を行ってオーバーシュート抑制操作量ｕ_ｄを出力する。
減算部４７は、追従制御部３Ｂから出力される追従操作量ｕ_ｆからオーバーシュート抑制操作量ｕ_ｄを減算して得られた差を操作量ｕとして出力する。

次に、実施の形態５に係わる制御装置５２の動作原理について、実施の形態４に係わる制御装置４２と対比して説明する。実施の形態５に係わる制御装置５２は、追従指令値ｒ_ｆの演算が実施の形態４とは異なるものの、追従制御部３Ｂにおける比例ＦＦパラメータαおよび微分ＦＦパラメータβを、実施の形態４における追従制御部３とは異なる適切な値に設定することにより、実施の形態４と同様な動作を行うものである。以下では数値例として、説明の簡単化のため、実施の形態４において微分ＦＦパラメータβおよび比例ＦＦパラメータαを０とした場合と対比して説明する。

実施の形態４では、予測フィードフォワード部４４で指令値ｒに基づいた演算を行って追従指令値ｒ_ｆを生成しているが、実施の形態５では、予測フィードフォワード部５４で指令値ｒをそのまま追従指令値ｒ_ｆとして追従制御部３Ｂに入力している。
また、予測指令値ｒ_ｐは、実施の形態１と同様に、指令値ｒに基づいて式（９）の伝達関数で表される演算で生成している。これらの式を纏めると、操作量ｕは指令値ｒに基づいて式（１５）で演算されていることになる。なお、式（１４）においてｒ_ｄに関係する項は、式（１５）においてオーバーシュート抑制操作量ｕ_ｄとして纏めている。

ｕ＝（Ｋ_ｉ／ｓ）・（ｒ_ｐ−ｙ）−Ｋ_ｐ・ｙ−Ｋ_ｄ・ｓ・ｙ−ｕ_ｄ
＝（Ｋ_ｉ／ｓ）・｛（１＋Ｔ_ｐ・ｓ）・ｒ−ｙ｝−Ｋ_ｐ・ｙ−Ｋ_ｄ・ｓ・ｙ−ｕ_ｄ
＝（Ｋ_ｉ／ｓ）・（ｒ−ｙ）＋（Ｋ_ｉ・Ｔ_ｐ）・ｒ−Ｋ_ｐ・ｙ−Ｋ_ｄ・ｓ・ｙ−ｕ_ｄ
（１５）

また、追従制御部３における積分時定数Ｔ_ｉが式（５）で表されることを用い、式（１５）は式（１６）に変形できる。

ｕ＝（Ｋ_ｉ／ｓ）・（ｒ−ｙ）＋（Ｔ_ｐ／Ｔ_ｉ）・Ｋ_ｐ・ｒ−Ｋ_ｐ・ｙ−Ｋ_ｄ・ｓ・ｙ−ｕ_ｄ （１６）

式（１６）は、式（１）で表される追従制御部３の演算でβ＝０としたものと比較して、追従指令値ｒ_ｆをｒにし、比例ＦＦパラメータαを式（１７）のα_ｐにしたものと同じであることが分かる。

α_ｐ＝Ｔ_ｐ／Ｔ_ｉ （１７）

したがって、実施の形態５に係わる制御装置５２では、指令値ｒをそのまま追従指令値ｒ_ｆとして追従制御部３Ｂに入力するとともに、追従制御部３Ｂにおける比例ＦＦパラメータαを式（１７）で算出したα_ｐに設定されているので、制御量ｙの応答は実施の形態４と全く同様になる。すなわち実施の形態１とも全く同様な応答を得ることができる。

なお、上記の説明では、比例ＦＦパラメータαを、設定した予測時定数Ｔ_ｐに応じて式（１７）で求めたα_ｐに設定するように記述したが、逆に、追従制御部３Ｂにおける比例ＦＦパラメータα、すなわちα_ｐを１と設定したＰＩ−Ｄ制御あるいはＰＩ制御（Ｋ_ｄ＝０）において、式（１７）に基づいて予測時定数Ｔ_ｐを逆算して、その予測時定数Ｔ_ｐに基づいて予測フィードフォワード部５４を動作させてもよい。このようにすることにより実施の形態５に係わる制御装置５２は、ＰＩ−Ｄ制御あるいはＰＩ制御においてオーバーシュート抑制機能を具備することができる。

なお、実施の形態５に係わる制御装置の説明において、微分ＦＦパラメータβを０として説明したが、必ずしもこれに限定されるものでなく、微分ＦＦパラメータβが０以外であってもよい。また比例ＦＦパラメータαも、予測時定数Ｔ_ｐと式（１７）の関係を持つα_ｐに限定されるものでなく、例えば任意に設定した予測時定数Ｔ_ｐと比例ＦＦパラメータαとに応じて適切な微分ＦＦパラメータβを設定することにより、実施の形態４と同様にオーバーシュートの大きさを適切に変更して、整定時間を短縮することが可能である。

この実施の形態５に係わる制御装置５２は、制御量ｙを大きく変化させて停止目標値ｒ_０に停止させるような場合でも、連続的に変化する指令値ｒに対して制御量ｙを正確に追従させることにより指令変化時の挙動を正確に管理するとともに、停止目標値ｒ_０において制御量のオーバーシュートを抑制することで早く整定させることが可能になる。

実施の形態６．
図１０は、この発明の実施の形態６に係わる制御装置の構成を表すブロック図である。図１１は、この発明の実施の形態６に係わる追従制御部の構成を表すブロック図である。
この発明の実施の形態６に係わる制御装置６２は、実施の形態５に係わる制御装置５２の減算部４７を省略し、予測フィードフォワード部６４および追従制御部６３が異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。

実施の形態６に係わる予測フィードフォワード部６４は、実施の形態５に係わる予測フィードフォワード部５４のオーバーシュート抑制演算部４６を省略する代わりに切換え判断部６８と切換えスイッチ６９を追加したことが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
予測フィードフォワード部６４は、指令値ｒと停止目標値ｒ_０とに基づいて追従指令値ｒ_ｆと切換え指令とを出力する。

実施の形態６に係わる切換え判断部６８は、予測量演算部１７が出力する予測量ｘ_ｐ、停止目標値ｒ_０および指令値ｒが入力され、指令値ｒ、停止目標値ｒ_０および予測量ｘ_ｐに基づき、式（１２）に従って行き過ぎ量ｘ_ｄを算出する。
また、切換え判断部６８は、この行き過ぎ量ｘ_ｄの正負に基づき切換え指令を判断する。この判断では、行き過ぎ量ｘ_ｄが負の場合は指令変化中、行き過ぎ量ｘ_ｄが正の場合は停止近傍と判断し、その判断結果を切換え指令として出力する。ここで、この条件判断は、実施の形態１において、予測指令値ｒ_ｐが制限器１５の制限まで到達しているか否かの判断に相当する。

実施の形態６に係わる切換えスイッチ６９は、切換え指令、指令値ｒおよび停止目標値ｒ_０が入力され、切換え指令に基づいて、指令変化中の場合は指令値ｒを追従指令値ｒ_ｆとし、停止近傍の場合は停止目標値ｒ_０を追従指令値ｒ_ｆとして出力する。

実施の形態６に係わる追従制御部６３は、図１１に示すように、追従指令値ｒ_ｆと制御量ｙとの偏差に対して比例ゲインＫ_ｐ，積分ゲインＫ_ｉ、微分ゲインＫ_ｄのＰＩＤ（比例積分微分）演算を行うＰＩＤ制御部６３ａ、追従指令値ｒ_ｆにゲイン（α_ｐ−１）Ｋ_ｐを乗じる比例フィードフォワード部６３ｂ、追従指令値ｒ_ｆを微分し、微分した値にゲイン（β−１）Ｋ_ｐを乗じる微分フィードフォワード部６３ｃを有する。また、比例フィードフォワード部６３ｂおよび微分フィードフォワード部６３ｃは、それらのゲインにおける比例ＦＦパラメータαおよび微分ＦＦパラメータβを、切換え信号に基づいて切換え判断の前後で所定の値に変更する。

次に、実施の形態６に係わる切換え判断部６８の動作について説明する。
切換え判断部６８は、指令値ｒ、停止目標値ｒ_０および予測量ｘ_ｐに基づき、式（１２）に従って行き過ぎ量ｘ_ｄを算出する。次に、この行き過ぎ量ｘ_ｄの正負に基づき切換え指令が指令変化中か停止近傍のいずれかを判断する。この判断では、行き過ぎ量ｘ_ｄが負の場合は指令変化中、行き過ぎ量ｘ_ｄが正の場合は停止近傍と判断し、その判断結果を切換え指令として出力する。

次に、実施の形態６に係わる予測フィードフォワード部６４および追従制御部６３の動作について、実施の形態１および実施の形態５と対比させて説明する。
まず、切換え指令が指令変化中のときの動作を説明する。指令変化中と判断された場合は、図４に示す予測指令値ｒ_ｐが停止目標値ｒ_０より小さい場合を意味し、実施の形態１に係わる予測フィードフォワード部１４では、予測指令値ｒ_ｐを追従指令値ｒ_ｆとして出力している。
これに対し、本実施の形態に係わる予測フィードフォワード部６４は、切換えスイッチ６９が指令値ｒを追従指令値ｒ_ｆとするため、実施の形態５に係わる予測フィードフォワード部５４と同様に指令値ｒをそのまま追従指令値ｒ_ｆとして追従制御部６３に出力する。

切換え指令が指令変化中のとき、追従制御部６３は、比例ＦＦパラメータαおよび微分ＦＦパラメータβを実施の形態５に係わる追従制御部３Ｂと同様に設定する。すなわち、数値例として比例ＦＦパラメータαを式（１７）のα_ｐに、微分ＦＦパラメータβを０に設定する。従って、実施の形態５と全く同様な動作を行い、その結果、制御量ｙの応答は実施の形態５と同じ、すなわち実施の形態１と全く同じ応答となる。すなわち、指令値ｒが変化している期間においては定常的に制御量ｙが指令値ｒに正確に追従するように制御することができる。

次に、切換え指令が停止近傍のときの動作を説明する。停止近傍と判断された場合は、図４に示す予測指令値ｒ_ｐが停止目標値ｒ_０より大きい場合を意味し、実施の形態１に係わる予測フィードフォワード部１４では、停止目標値ｒ_０を追従指令値ｒ_ｆとして出力している。
これに対し、本実施の形態に係わる予測フィードフォワード部６４は、切換えスイッチ６９が停止目標値ｒ_０を追従指令値ｒ_ｆとするため、実施の形態１に係わる予測フィードフォワード部１４と同様に停止目標値ｒ_０を追従指令値ｒ_ｆとして追従制御部６３に出力する。

切換え指令が停止近傍のとき、追従制御部６３は、比例ＦＦパラメータαおよび微分ＦＦパラメータβを実施の形態１に係わる追従制御部３と同様に、数値例として比例ＦＦパラメータαを０、微分ＦＦパラメータβを０に設定する。従って、実施の形態１と全く同様な動作を行い、その結果、制御量ｙの応答は実施の形態１と全く同じ応答となる。すなわち、指令値ｒが停止目標値ｒ_０の近傍になる期間においては制御量ｙの応答をオーバーシュートなく整定させることが可能になる。

但し、追従制御部６３の比例ＦＦパラメータαを単純に切換えただけでは、切換えた瞬間の操作量ｕに不連続を生じ、上述の説明と異なる挙動を示す。これは切換えた瞬間、ＰＩＤ制御部６３ａの積分出力の初期値が想定しているものと異なるためであるので、操作量ｕが連続して変化するようにするため、切換え時の積分出力の初期値を変更する、操作量ｕにオフセットを加える、または操作量ｕが連続になる方式として良く知られた速度型制御とするなどの方法を用いる。

なお、実施の形態６に係わる制御装置６２では、切換え指令が停止近傍のとき比例ＦＦパラメータαを０に切換えるとして説明したが、必ずしもこれに限るものではなく、比例ＦＦパラメータαを小さな値へ切換えても良い。また、これによりオーバーシュートの大きさを適切に変更して、整定時間を短縮することが可能である。
また、微分ＦＦパラメータβを０として説明したが、切換え指令が指令変化中のときは所定のβの値とし、切換え指令が指令変化中に切り換えられた後は０にしても良い。

また、予測フィードフォワード部６４にて、追従指令値ｒ_ｆを指令値ｒから停止目標値ｒ_０に切換えるとして説明したが、これは主として、実施の形態１と全く同じ応答にする効果を目的としており、追従指令値ｒ_ｆを小さな値から大きな値へと切換えを行っているため、オーバーシュート抑制の観点からは必ずしも必要ではない。従って、制御量ｙの応答に多少の乱れは生じるものの、追従指令値ｒ_ｆを指令値ｒにしたままでも良い。

この実施の形態６に係わる制御装置は、制御量ｙを大きく変化させて停止目標値ｒ_０に停止させるような場合でも、連続的に変化する指令値ｒに対して制御量ｙを正確に追従させることにより指令変化時の挙動を正確に管理するとともに、停止目標値ｒ_０において制御量ｙのオーバーシュートを抑制することで早く整定させることが可能になる。

この発明の実施の形態１に係わる制御装置の構成を表すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係わる追従制御部の構成を表すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係わる制御装置における追従指令値に対する制御量の応答を示すグラフである。 この発明の実施の形態１に係わる制御装置における指令値に対する制御量の応答を示すグラフである。 この発明の実施の形態２に係わる制御装置の構成を表すブロック図である。 この発明の実施の形態２に係わる制御装置における指令値に対する制御量の応答を示すグラフである。 この発明の実施の形態３に係わる制御装置の構成を表すブロック図である。 この発明の実施の形態４に係わる制御装置の構成を表すブロック図である。 この発明の実施の形態５に係わる制御装置の構成を表すブロック図である。 この発明の実施の形態６に係わる制御装置の構成を表すブロック図である。 この発明の実施の形態６に係わる追従制御部の構成を表すブロック図である。

符号の説明

１ 制御対象、３、３Ｂ、６３ 追従制御部、３ａ、６３ａ ＰＩＤ制御部、３ｂ、３Ｂｂ、６３ｂ、６３ｃ 比例フィードフォワード部、３ｃ、６３ｄ 微分フィードフォワード部、１２、２２、３２、４２、５２、６２ 制御装置、１４、２４、３４、４４、５４、６４ 予測フィードフォワード部、１５ 制限器、１６、１６Ｂ 予測指令生成部、１７ 予測量演算部、１８ 加算部、２８ 制限値演算部、３６、４６ オーバーシュート抑制演算部、３７、４７ 減算部、６８ 切換え判断部、６９ 切換えスイッチ。

Claims (7)

1. 制御対象から入力される制御量と外部から入力される指令値とに基づいて算出する操作量を上記制御対象へ出力する制御装置において、
   上記指令値が連続的に変化する時点において上記指令値に対して先行する予測指令値を少なくとも上記指令値に基づいて生成する予測指令生成部と、
   外部から入力される停止目標値に基づく制限値で上記予測指令値を制限することにより追従指令値を生成する制限器と、
   上記制御量が上記追従指令値に追従するように上記制御対象を制御する上記操作量を出力する追従制御部と、
   を備えることを特徴とする制御装置。
2. 上記指令値から上記予測指令値までの伝達関数は、定常ゲインが１であり、且つ分子の１次係数が正の値であることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 上記予測指令生成部は、少なくとも上記指令値の変化速度の符号に基づいて算出する予測量を上記指令値に加算して上記予測指令値を算出することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
4. 制御対象から入力される制御量と外部から入力される指令値とに基づいて算出する操作量を上記制御対象へ出力する制御装置において、
   上記制御量が上記指令値に基づく追従指令値に追従するように上記操作量の基となる量を算出する追従制御部と、
   少なくとも上記指令値の変化速度の符号に基づいて算出する予測量、外部から入力される停止目標値および上記指令値を用いた条件判断に従って、上記追従制御部のゲイン、上記追従指令値または上記操作量の少なくとも一つを修正する予測フィードフォワード部と、
   を備えることを特徴とする制御装置。
5. 上記予測量は、上記指令値の変化速度に所定の予測時定数を乗じて算出されることを特徴とする請求項３または４に記載の制御装置。
6. 上記追従制御部は、ＰＩＤ制御に基づく演算を行い、
   上記予測時定数は、上記追従制御部における積分時定数に基づいて決定することを特徴とする請求項５に記載の制御装置。
7. 上記予測時定数は、上記制御対象の定常ゲインに基づいて決定することを特徴とする請求項６に記載の制御装置。

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