JP2019046121A - 2自由度制御システムのゲイン調整装置及びゲイン調整方法 - Google Patents
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Abstract
Description
尚、所定の範囲は最小値が好ましい。また、最小値から所定の範囲内、例えば、最小値±10%の範囲に抑えるように制御してもよい。
で表される。
尚、設定許容誤差Eは例えば以下のような値を採用可能である。
で表される。
尚、設定許容誤差Eは例えば以下のような値を採用可能である。
又は
である。
尚、設定許容誤差Eは例えば以下のような値を採用可能である。
又は
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
まず図1の制御システム2では、任意の運転データに対して次式が成立する。
・これら二式から、制御量yに対する目標値r、フィードフォワード信号f及び外乱信号dの応答特性は次式で表される。
尚、後述するように式(4)のおける操作量u0と制御量y0は、実測値に相当する値である。
を満たすように制御パラメータθ及びフィードフォワード信号fを調整するとよい。ここで次式
に示される擬似制御量yfを定義する。このように擬似制御量yfを定義することで、従来扱うことができなかった外乱信号dやフィードフォワード信号fが加えられる2自由度制御系における評価が可能となる。
の評価関数J(θ)を定義する。
尚、この場合、設定許容誤差Eは例えば以下のような値を採用可能である。
また評価関数J(θ)として次式
を定義してもよい
尚、この場合、設定許容誤差Eは例えば以下のような値を採用可能である。
これらの評価関数J(θ)には、擬似設定値rf及び擬似制御値yfと、操作量u0及び制御量y0実測データとの偏差が含まれている。
尚、図1の制御システム2は、説明がわかりやすくなるように、一入力一出力の2自由度制御系として説明したが、式(7)(8)の評価関数は多入力多出力の2自由度制御系に拡張可能に表されている。
で表される。例えば応答特性Mf、Mcが過減衰二次遅れ系であり、かつ、目標値の変化率が予め明らかな場合には、次式
のように設計することが可能である。
を用いてもよい。この評価関数J(θ)は例えば0次関数(y=1)、一次関数(y=x)、二次関数(y=x2)、三次関数(y=x3)・・・などを含む母関数群Fi(θ)から選択され、重み付け係数ωiで展開される。このような評価関数J(θ)を用いることで、任意の制御システムにおける最適ゲインの算出が可能となる。
まず指標スケジュール設定部4は、制御対象に関する指標の時間的変動を含む指標スケジュールとして、プラントPの負荷指令Lの時間変動である負荷スケジュールを設定する(ステップS1)。例えばプラントPが火力発電所のボイラプラントである場合には、プラントPの負荷指令Lは、1日のうち時間帯によって変動する電力需要量に連動して変動する。ステップS1では、このように時間帯によって変動する負荷指令Lが負荷変動スケジュールとして設定される。
その結果、フィードフォワード信号や外乱のような制御器以外からの信号が含まれる制御システムにおいて、指標変動に伴うヒステリシス特性を考慮した最適ゲインの調整を精度よく行うことが可能な2自由度制御システムのゲイン調整装置及びゲイン調整方法を提供できる。
2 制御システム
4 指標スケジュール設定部
6 データ取得部
8 演算部
10 データベース
12,16 関数発生器
14 減算器
15 加算器
Claims (12)
- 可変ゲインを有する第1制御器及び第2制御器を含む2自由度制御システムのゲイン調整装置であって、
制御対象に関する指標に基づいて前記2自由度制御システムの設定値を出力する関数発生器と、
前記指標の時間的変動を含む指標スケジュールを設定する指標スケジュール設定部と、
前記2自由度制御システムについて擬似設定値及び擬似制御値を規定し、前記擬似設定値又は前記擬似制御値と前記指標スケジュールに従って前記制御対象を制御することで取得される実測データとの偏差を含む評価関数を最小値を含む所定の範囲内にするように、前記第1制御器及び前記第2制御器の最適ゲインを算出し、前記指標スケジュールのうち前記指標の増加時と減少時とにおいて、前記最適ゲインを独立して算出する演算部と、
を備える、
2自由度制御システムのゲイン調整装置。 - 前記制御対象の操作信号にフィードフォワード信号が含まれる、請求項1に記載の2自由度制御システムのゲイン調整装置。
- 前記制御対象の制御値に外乱成分が含まれる、請求項1又は2に記載の2自由度制御システムのゲイン調整装置。
- 前記評価関数は非線形関数である、請求項1から3のいずれか一項に記載の2自由度制御システムのゲイン調整装置。
- 前記演算部は、前記指標スケジュールを分割した帯域ごとに前記評価関数を算出する、請求項1から4のいずれか一項に記載の2自由度制御システムのゲイン調整装置。
- 前記演算部は、所定の重み付けで母関数を加算することによりフィードフォワード信号又はゲインスケジュールを求める、請求項1から4のいずれか一項に記載の2自由度制御システムのゲイン調整装置。
- 前記演算部は、多変数最適化を用いることにより、前記評価関数を前記所定の範囲内にするように前記最適ゲインを算出する、請求項1から8のいずれか一項に記載の2自由度制御システムのゲイン調整装置。
- 可変ゲインを有する第1制御器及び第2制御器を含む2自由度制御システムのゲイン調整装置であって、
制御対象に関する指標に基づいて前記2自由度制御システムの設定値を出力する関数発生器と、
前記指標の時間的変動を含む指標スケジュールを設定する指標スケジュール設定部と、
前記指標スケジュールに従って前記制御対象を制御することで実測データを取得するデータ取得部と、
前記2自由度制御システムについて擬似設定値及び擬似制御値を規定し、前記擬似設定値又は前記擬似制御値と前記実測データとの偏差を含む評価関数を最小値を含む所定の範囲内にするように、前記第1制御器及び前記第2制御器の最適ゲインを算出する演算部と、
を備え、
前記評価関数は重み付け係数λi、前記実測データyi0、前記疑似制御量yif及び設計許容誤差Eを用いて次式
又は
である、2自由度制御システムのゲイン調整装置。 - 可変ゲインを有する第1制御器及び第2制御器を含む2自由度制御システムのゲイン調整方法であって、
制御対象に関する指標の時間的変動を含む指標スケジュールを設定する工程と、
前記指標スケジュールに従って前記制御対象を制御することで実測データを取得する工程と、
前記2自由度制御システムについて擬似設定値及び擬似制御値を規定し、前記擬似設定値又は前記擬似制御値と前記実測データとの偏差を含む評価関数を最小値を含む所定の範囲内にするように、前記第1制御器及び前記第2制御器の最適ゲインを算出する工程と、
を備え、
前記前記最適ゲインは、前記指標スケジュールのうち前記指標の増加時と減少時とにおいて独立して算出される、2自由度制御システムのゲイン調整方法。 - 可変ゲインを有する第1制御器及び第2制御器を含む2自由度制御システムのゲイン調整方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
制御対象に関する指標の時間的変動を含む指標スケジュールを設定する工程と、
前記指標スケジュールに従って前記制御対象を制御することで実測データを取得する工程と、
前記2自由度制御システムについて擬似設定値及び擬似制御値を規定し、前記擬似設定値又は前記擬似制御値と前記実測データとの偏差を含む評価関数を最小値を含む所定の範囲内にするように、前記第1制御器及び前記第2制御器の最適ゲインを算出する工程と、
を実行させ、
前記前記最適ゲインは、前記指標スケジュールのうち前記指標の増加時と減少時とにおいて独立して算出される、プログラム。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2023031898A (ja) * | 2021-08-26 | 2023-03-09 | いすゞ自動車株式会社 | 情報処理装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0273404A (ja) * | 1988-09-09 | 1990-03-13 | Fuji Electric Co Ltd | 2自由度制御系のゲイン決定方法 |
JPH06222808A (ja) * | 1993-01-28 | 1994-08-12 | Hitachi Ltd | 火力発電プラント自動制御装置 |
JP2015219792A (ja) * | 2014-05-20 | 2015-12-07 | 株式会社日立製作所 | プラント制御装置の制御ゲイン最適化システム |
-
2017
- 2017-08-31 JP JP2017168056A patent/JP7037898B2/ja active Active
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