JP2011170442A - 制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】目標値rzと制御対象11の出力とに基づく第1操作量を制御対象11に与えるフィードバック制御器21と、目標値rzに基づく第2操作量を制御対象11に与えるフィードフォワード制御器31とを備え、j型(jは1以上の正整数)の制御系を生成する場合に、フィードフォワード制御器31が、目標値rzから前記制御対象11の出力と目標値rzの偏差までの伝達関数の分子の(j−1)次項以下の各項の係数をそれぞれゼロとするような制御要素を有している制御装置を提供する。
【選択図】図1
Description
図7に、従来の水中航走体における制御系の概略的なブロック図を示す。図7に示す制御系は、制御対象101に対し、メジャーループとして積分器123(I制御)および係数器124(P制御)を備え、マイナーループとして係数器125(P制御)および126(D制御)を備えた構成である。
本発明は、目標値と制御対象の出力とに基づく第1操作量を前記制御対象に与えるフィードバック制御手段と、前記目標値に基づく第2操作量を前記制御対象に与えるフィードフォワード制御手段とを備え、j型(jは1以上の正整数)の制御系を生成する場合に、前記フィードフォワード制御手段が、前記目標値から前記制御対象の出力と前記目標値の偏差までの伝達関数の分子の(j−1)次項以下の各項の係数をそれぞれゼロとするような制御要素を有している制御装置を提供する。
また、このような構成によれば、フィードバック制御手段を備える既存の制御装置(例えば、図7に示した制御装置)に対してフィードフォワード制御手段の追加という形で所望の型の制御系を生成できる。この場合において、フィードフォワード制御手段における制御要素のパラメータ設定は、フィードバック制御手段における制御要素のパラメータ設定に何ら影響を及ぼさないので、例えば、図7に示した制御装置において積分器を追加して所望の型の制御系を実現する場合に比べて、容易にかつ簡素な構成により、所望の型の制御系を実現することができる。
以下、本発明の第1実施形態に係る制御装置について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の第1実施形態に係る制御装置のブロック図である。
同図において、本実施形態の制御装置は、制御対象11に対して、目標入力rzと制御対象11の出力(制御量)zとの差である偏差ez、出力(制御量)z、θに基づく第1操作量を生成するフィードバック制御器21と、目標入力(目標深度)rzに基づく第2操作量を生成するフィードフォワード制御器31と、フィードバック制御器21およびフィードフォワード制御器31それぞれの出力(操作量)を加算して制御対象11に与える加算器55と、を備えて構成されている。
次に、図3は本発明の第2実施形態に係る制御装置のブロック図である。同図において、本実施形態の制御装置は、制御対象12に対して、フィードバック制御器21と、目標入力(目標深度)rzに基づく操作量を生成するフィードフォワード制御器32と、フィードバック制御器21およびフィードフォワード制御器32それぞれの出力(操作量)を加算して制御対象12に与える加算器55と、を備えて構成されている。なお、フィードバック制御器21は、第1実施形態と同様の構成である。
次に、図4は本発明の第3実施形態に係る制御装置のブロック図である。同図において、本実施形態の制御装置は、制御対象13に対して、目標入力rzと制御対象13の出力zとの差である偏差ez及び制御対象13の出力(制御量)z、θに基づく第1操作量を生成するフィードバック制御器22と、目標入力rzに基づく第2操作量を生成するフィードフォワード制御器33と、フィードバック制御器22およびフィードフォワード制御器33それぞれの出力である第1操作量及び第2操作量を加算して制御対象11に与える加算器55と、を備えて構成されている。
次に、第4実施形態について説明する。第1実施形態から第3実施形態までは、制御対象11,12および13の状態が変化しないことを前提として説明を行った。しかしながら、実システムにおいては制御対象の状態が変化することもあり、本実施形態および第5実施形態では、制御対象の状態が変化することを想定した制御装置について説明する。
次に、図6は本発明の第5実施形態に係る制御装置のブロック図である。同図において、本実施形態の制御装置は、制御対象15に対して、目標入力rzと制御対象15の出力zとの差である偏差ez及び制御対象15の出力(制御量)z、θに基づく第1操作量を生成するフィードバック制御器22と、目標入力rzおよび偏差ezに基づく操作量を生成するフィードフォワード制御器35と、フィードバック制御器22およびフィードフォワード制御器35それぞれの出力を加算して制御対象15に与える加算器55と、を備えて構成されている。なお、フィードバック制御器22は、第3実施形態と同様の構成である。
以上説明した第1実施形態から第5実施形態では、制御対象を水中航走体として、水中航走体における深度制御について説明したが、これに限定されることなく、他の制御、例えば、高度制御、方位制御、速度制御、或いはピッチ制御等に適用することができる。
16 2次系モデル
17 1次系モデル
18 1次遅れ系モデル
21,22 フィードバック制御器
23,38 積分器
24,25,26,27,36,39 係数器
31,32,33,34,35 フィードフォワード制御器
37 切替スイッチ
51,53,54 減算器
52,55 加算器
Claims (2)
- 目標値と制御対象の出力とに基づく第1操作量を前記制御対象に与えるフィードバック制御手段と、
前記目標値に基づく第2操作量を前記制御対象に与えるフィードフォワード制御手段とを備え、
j型(jは1以上の正整数)の制御系を生成する場合に、前記フィードフォワード制御手段が、前記目標値から前記制御対象の出力と前記目標値の偏差までの伝達関数の分子の(j−1)次項以下の各項の係数をそれぞれゼロとするような制御要素を有している制御装置。 - 前記フィードフォワード制御手段は、前記制御対象の状態変化に応じた第3操作量を前記制御対象に与える積分手段を有する請求項1に記載の制御装置。
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JP2010031509A JP5156035B2 (ja) | 2010-02-16 | 2010-02-16 | 制御装置 |
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JP2009015575A (ja) * | 2007-07-04 | 2009-01-22 | Yaskawa Electric Corp | 2自由度ディジタル制御装置 |
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