JP2020064539A - Control system - Google Patents
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Description
本発明は、制御装置に関する。 The present invention relates to a control device.
一般に、プラントを制御するコントローラに目標波形を入力して、プラントの出力を目標波形通りに制御するシステムとしては、プラントの出力を検知して、この出力をフィードバックして目標波形が指示する指示値との偏差を求め、PI補償やPID補償を行ってプラントへ与える指令を求めるものがある。このように、フィードバック制御を行うシステムとしては、たとえば、機械、機械部品や構造物といった試験体の疲労耐久性をテストするために用いられる振動試験機に利用される油圧アクチュエータを制御するシステムがある。 Generally, as a system that inputs a target waveform to the controller that controls the plant and controls the output of the plant according to the target waveform, the output of the plant is detected, and the output is fed back to the target value There is a method for obtaining a command given to the plant by obtaining a deviation from the above and performing PI compensation or PID compensation. As described above, as a system for performing feedback control, for example, there is a system for controlling a hydraulic actuator used in a vibration testing machine used for testing fatigue durability of a test body such as a machine, a mechanical part or a structure. .
試験体に対して油圧アクチュエータで正弦波振動を与える等して振動試験を行う振動試験機における油圧アクチュエータは、内部にピストンで区画される伸側室と圧側室とを有するシリンダと、ピストンに連結されてシリンダ内に挿入されてシリンダに対して軸方向に移動可能なロッドと、伸側室と圧側室を油圧源とタンクとに連通可能なサーボ弁とを備えている。このような、油圧アクチュエータをプラントとして制御する制御装置は、油圧アクチュエータの荷重をフィードバックするフィードバック制御を行って、サーボ弁を駆動して油圧アクチュエータのストロークと推力を制御する(たとえば、特許文献1参照)。 A hydraulic actuator in a vibration tester that performs a vibration test by applying sinusoidal vibration to a test body by means of a hydraulic actuator is connected to a piston and a cylinder having an expansion side chamber and a compression side chamber which are partitioned by a piston. And a servo valve that is inserted into the cylinder and is movable in the axial direction with respect to the cylinder, and a servo valve that allows the expansion side chamber and the compression side chamber to communicate with the hydraulic source and the tank. Such a control device that controls the hydraulic actuator as a plant performs feedback control that feeds back the load of the hydraulic actuator to drive the servo valve to control the stroke and thrust of the hydraulic actuator (for example, see Patent Document 1). ).
また、従来の制御装置では、積分制御を行うと、目標波形に対する出力の追従性と外乱入力に対する油圧アクチュエータの応答が過剰となってしまうことに鑑み、比例微分制御を行うことを前提として予め系を関数化しておき、関数における比例ゲインと微分時間および遅れ時間のパラメータの組み合わせを複数メモリに保有し、油圧アクチュエータの出力から各パラメータの最適な組み合わせを検索して各パラメータを設定する。 Further, in the conventional control device, if integral control is performed, the output followability with respect to the target waveform and the response of the hydraulic actuator with respect to the disturbance input become excessive. Is made into a function, a combination of the parameters of the proportional gain, the derivative time and the delay time in the function is held in a plurality of memories, the optimum combination of each parameter is searched from the output of the hydraulic actuator, and each parameter is set.
しかしながら、従来の制御装置では、予め各パラメータの組み合わせを複数保有していなければならず、油圧アクチュエータや試験体が変わってしまうと、最適なパラメータの組み合わせが変わってしまうので、油圧アクチュエータの出力を目標波形に精度よく追従させ得ない恐れがある。 However, in the conventional control device, it is necessary to have a plurality of combinations of each parameter in advance, and if the hydraulic actuator or the test body is changed, the optimum combination of parameters is changed. There is a possibility that the target waveform cannot be tracked accurately.
そこで、本発明の目的は、プラントの出力を目標波形に精度よく一致させてプラントを理想的に動作させ得る制御装置の提供である。 Then, the objective of this invention is providing the control apparatus which can make a plant operate | move ideally by making the output of a plant match a target waveform accurately.
上記した目的を達成するため、本発明の制御装置は、目標波形とプラントの出力波形との一致度を求めて、求めた一致度に基づいて目標波形の入力からプラントの出力までの遅れ時間を同定する。したがって、制御装置では、プラントや試験体が変わっても、予めゲイン等のパラメータ情報を複数用意しておかずとも、遅れ時間を自動的に同定できる。 In order to achieve the above object, the control device of the present invention obtains the degree of coincidence between the target waveform and the output waveform of the plant, and determines the delay time from the input of the target waveform to the output of the plant based on the obtained degree of coincidence. Identify. Therefore, the control device can automatically identify the delay time even if the plant or the test body is changed without preparing a plurality of parameter information such as gains in advance.
また、制御装置におけるコントローラは、一致度を遅れ時間をパラメータとし、目標波形を示す関数とプラントの出力波形を示す関数との相互相関関数を用いて一致度を求め、一致度がピークとなる値を遅れ時間と同定する。このように構成された制御装置によれば、精度良く遅れ時間を同定できる。 Further, the controller in the control device obtains the degree of coincidence using the cross-correlation function of the function showing the target waveform and the function showing the output waveform of the plant, with the degree of coincidence taking the delay time as a parameter, and the value at which the degree of coincidence becomes a peak. Is identified as the delay time. According to the control device configured as described above, the delay time can be accurately identified.
本発明の制御装置によれば、プラントの出力を目標波形に精度よく一致させてプラントを理想的に動作させ得る。 According to the control device of the present invention, the plant output can be matched with the target waveform with high accuracy to ideally operate the plant.
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図1に示すように、一実施の形態における制御装置1は、本実施の形態では、プラントを試験体内に圧力を負荷する圧力試験機Aとして、圧力試験機Aに目標波形を出力させるための操作量を与えるコントローラ2と、圧力試験機Aが出力する圧力Pを検知する検知器としての圧力センサ3とを備えている。
The present invention will be described below based on the embodiments shown in the drawings. As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the
圧力試験機Aは、出力される流体圧力を制御するサーボ弁Vを備えており、制御装置1によるサーボ弁Vの制御によって、圧力試験機Aが出力する圧力が調整される。なお、圧力試験機Aは、図示はしないが、たとえば、ポンプと、ポンプから圧力流体の供給を受けるブースターシリンダを備えており、ブースターシリンダから出力される流体圧力をサーボ弁Vで調節して、ホース等の試験体Tの内部へ圧力を負荷するものである。サーボ弁Vは、ソレノイドで駆動する比例電磁弁とされており、制御装置1から供給される電流量に応じて試験体Tへ与える圧力を調整する。
The pressure tester A includes a servo valve V that controls the output fluid pressure, and the pressure output by the pressure tester A is adjusted by the control of the servo valve V by the
圧力センサ3は、本例では、圧力試験機Aが出力する圧力を試験体Tへ導く管路Hに設置されており、圧力試験機Aが出力する圧力Pを検知して、コントローラ2へ入力するようになっている。なお、圧力センサ3は、圧力試験機Aが出力する圧力を検出可能な位置に設ければよい。
In this example, the
コントローラ2は、図2に示すように、圧力試験機Aが出力すべき目標波形としての目標圧力波形を生成する目標波形入力部21と、目標波形入力部21から入力される目標圧力波形が指示する目標圧力P*と圧力センサ3が検知する圧力Pの偏差を求めてPI補償或いはPID補償を行ってサーボ弁Vへ与えるべき電流量を指示する制御指令I*を求める制御指令生成部22と、制御指令I*通りの電流を操作量としてサーボ弁Vへ供給するサーボ弁駆動部23とを備えている。つまり、コントローラ2は、圧力試験機Aが出力する圧力Pをフィードバックして圧力試験機Aの出力である圧力を調節するフィードバック制御を行う。
As shown in FIG. 2, the
目標波形入力部21は、試験体Tへ負荷すべき理想的な目標圧力波形が指示する目標圧力P*を制御指令生成部22へ入力する。目標波形入力部21は、目標圧力波形を繰り返す形で目標圧力P*を出力する。なお、目標波形としての目標圧力波形は、予め試験体Tへ負荷したい目標圧力P*を時系列に指示する一回分の波形として設定される。目標圧力波形は、一制御周期毎に一つの目標圧力P*を指示しており、たとえば、5000個の目標圧力P*のデータで構成されている。
The target
制御指令生成部22は、本実施の形態ではPI補償器とされており、目標圧力P*と圧力センサ3が検知した圧力Pとの偏差を求め、偏差に比例ゲインを乗じた値と偏差の積分値にゲインを乗じた値とを加算して制御指令I*を生成する。
The control
サーボ弁駆動部23は、サーボ弁Vにおけるソレノイドを駆動するために駆動回路を備えており、制御指令I*の入力を受けてソレノイドをPWM制御によって駆動する。
The servo
また、コントローラ2は、さらに、目標波形としての目標圧力P*の入力から圧力試験機Aの出力である圧力Pまでの遅れ時間を同定する遅れ時間演算部24と、同定された遅れ時間を加味して目標圧力波形を修正して修正波形を求める波形修正部25とを備えている。目標波形入力部21は、波形修正部25によって目標圧力波形が修正されると、修正された修正波形が指示する目標圧力P*を制御指令生成部22へ出力する。なお、圧力波形は、本実施の形態では、目標波形入力部21で生成されているが、コントローラ2は、コントローラ2外に設けられる上位の制御装置から目標圧力波形の入力を受けてもよく、その場合、波形修正部25が修正した修正波形を制御指令生成部22へ入力してもよい。
Further, the
コントローラ2は、図3に示すように、遅れ時間演算部24にてプラントである圧力試験機Aの応答の遅れ時間を同定するため、本実施の形態では矩形波等のステップ状の操作量を圧力試験機Aのサーボ弁Vへ与える(ステップS1)。本実施の形態では、目標波形入力部21は、この同定に際して、矩形波でなる目標圧力波形を制御指令生成部22へ入力し、制御指令生成部22は制御指令I*を求め、サーボ弁駆動部23は、制御指令I*通りに電流をサーボ弁Vへ供給する。
As shown in FIG. 3, the
遅れ時間演算部24は、目標波形と圧力試験機Aの出力である圧力Pの波形の一致度を求めて、遅れ時間τを同定する(ステップS2)。具体的には、ステップS2にて、遅れ時間演算部24は、目標波形と圧力試験機Aの出力である圧力Pの相関を計算して遅れ時間τを同定する。図3に示すように、矩形波でなる目標圧力波形の入力に対して、プラントである圧力試験機Aの出力としての圧力Pの波形は、系の無駄時間要素と、試験体Tの特性と系における周波数応答に依存した位相遅れにより、時間的に遅れる。ここで、目標圧力波形に対して、圧力Pの波形を時間軸上で時間τだけ左方へずらすと、矩形波でなる目標圧力波形と圧力Pの波形の一致度が最大となる時間τが存在する。よって、遅れ時間演算部24は、矩形波でなる目標圧力波形と圧力Pの波形の一致度が最大となる時間τを遅れ時間として同定する。
The delay
具体的には、遅れ時間演算部24は、時間をtとし、遅れ時間をτとすると、目標波形のデータセットである目標圧力波形を示す関数f(t)と、出力である圧力Pの波形を示す関数g(t+τ)の相互相関関数Rfg(τ)=f(t)・g(t+τ)を用いて一致度を求める。
Specifically, the delay
より詳しくは、遅れ時間演算部24は、τをパラメータとして、以下の式(1)を演算し、式(1)の関数がピーク値を採るτを遅れ時間として同定する。相互相関関数Rfg(τ)は、両関数の一致度を求める関数であり、この関数の値が最大値(ピーク値)をとると両関数の一致度が最大となっている点を示す。なお、式(1)中で、a,bは、任意の時間を示しており、演算区間をa秒からb秒までとしている。aの値は、矩形波の目標圧力波形の入力から圧力試験機Aの応答までの無駄時間に設定されており、bの値は、圧力試験機Aの出力である圧力Pが0に充分に収束する程度の時間に設定されている。このように、演算区間を設定すると、一致度が最大となるτが存在しない時間領域での演算の無駄を省けるので、遅れ時間演算部24の遅れ時間τを求める演算負担が軽減されるとともに演算時間も短縮される。
More specifically, the
このように制御装置1は、目標波形と圧力試験機(プラント)Aの出力との一致度を求めて、求めた一致度に基づいて目標波形の入力から圧力試験機(プラント)Aの出力までの遅れ時間τを同定する。したがって、制御装置1では、圧力試験機(プラント)Aや試験体Tが変わっても、予めゲイン等のパラメータ情報を複数用意しておかずとも、遅れ時間τを自動的に同定できる。同定された遅れ時間τを用いて目標波形としての目標圧力波形を修正すれば、コントローラ2によって制御される圧力試験機(プラント)Aの出力を目標圧力波形に精度良く追従させ得る。以上より、本実施の形態の制御装置1によれば、圧力試験機(プラント)Aの出力を目標波形に精度よく一致させて圧力試験機(プラント)Aを理想的に動作させ得るのである。
In this way, the
また、制御装置1におけるコントローラ2は、一致度を遅れ時間τをパラメータとし、目標波形を示す関数f(t)と圧力試験機(プラント)Aの出力を示す関数g(t+τ)との相互相関関数Rfg(τ)を用いて一致度を求め、一致度がピークとなる値を遅れ時間τと同定する。このように構成された制御装置1によれば、相互相関関数Rfg(τ)を用いて一致度を求め、一致度がピークとなる値を遅れ時間τと同定するので、精度良く遅れ時間τを同定できる。
Further, the
なお、目標圧力波形の積分値と、時間τをパラメータとしてτ時間後の圧力試験機(プラント)Aの出力の波形の積分値との積分値を比較して、両者が最も一致する際の時間τを遅れ時間τとしてもよい。 The integral value of the target pressure waveform and the integral value of the waveform of the output of the pressure tester (plant) A after τ time are compared using the time τ as a parameter, and the time when the two are the best match τ may be the delay time τ.
なお、プラントは圧力試験機Aに限られず、種々のプラントに制御装置1を利用できる。また、コントローラ2の各部は、具体的にはたとえば、図示はしないが、圧力センサ3が出力する信号を増幅するためのアンプと、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換器と、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)等の記憶装置、RAM(Random Access Memory)及びこれらを連絡するバスラインからなるコンピュータシステムと、サーボ弁Vにおけるソレノイドを駆動する駆動回路とを備えた周知なシステムとして構成されればよく、各信号を処理し遅れ時間τを求め、サーボ弁駆動部23を制御するための制御処理手順は、プログラムとしてROMや他の記憶装置に予め格納しておけばよい。
The plant is not limited to the pressure tester A, and the
なお、制御装置1は、予め目標波形を入力して目標波形通りにプラントの出力を制御する用途に利用でき、プラントは圧力試験機Aに限られず、例を示せば、振動試験機その他のアクチュエータをプラントとしてもよい。
The
以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、および変更が可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above in detail, but modifications, variations, and changes can be made without departing from the scope of the claims.
1・・・制御装置、2・・・コントローラ、3・・・圧力センサ(検知器)、A・・・圧力試験機(プラント) 1 ... Control device, 2 ... Controller, 3 ... Pressure sensor (detector), A ... Pressure testing machine (plant)
Claims (2)
前記プラントの出力を検知する検知器とを備え、
前記コントローラは、前記目標波形と前記プラントの出力波形との一致度を求め、求めた一致度に基づいて前記目標波形の入力から前記プラントの出力までの遅れ時間を同定する
ことを特徴とする制御装置。 A controller that gives a manipulated variable to the plant according to the target waveform,
A detector for detecting the output of the plant,
The controller is characterized in that the degree of coincidence between the target waveform and the output waveform of the plant is obtained, and the delay time from the input of the target waveform to the output of the plant is identified based on the obtained degree of coincidence. apparatus.
ことを特徴とする請求項1に記載の制御装置。 The controller obtains the degree of coincidence by using the cross-correlation function of the function indicating the target waveform and the function indicating the output waveform of the plant with the delay time as a parameter, and the coincidence degree becomes a peak. The control device according to claim 1, wherein the value is a delay time.
Priority Applications (1)
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JP2018197263A JP2020064539A (en) | 2018-10-19 | 2018-10-19 | Control system |
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52148787A (en) * | 1976-06-03 | 1977-12-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Phase delay detecting compensation method for control system |
JPH02148102A (en) * | 1988-11-29 | 1990-06-07 | Shimadzu Corp | Controller |
US5282130A (en) * | 1992-05-20 | 1994-01-25 | Elsag International B.V. | Method and apparatus for obtaining process characteristics in a self-tuning controller |
JPH06234010A (en) * | 1993-02-12 | 1994-08-23 | Hitachi Ltd | Method and device for automatic controlling and method and device for controlling plate thickness |
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2018
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52148787A (en) * | 1976-06-03 | 1977-12-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Phase delay detecting compensation method for control system |
JPH02148102A (en) * | 1988-11-29 | 1990-06-07 | Shimadzu Corp | Controller |
US5282130A (en) * | 1992-05-20 | 1994-01-25 | Elsag International B.V. | Method and apparatus for obtaining process characteristics in a self-tuning controller |
JPH06234010A (en) * | 1993-02-12 | 1994-08-23 | Hitachi Ltd | Method and device for automatic controlling and method and device for controlling plate thickness |
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