JP2635561B2 - Adaptive control device - Google Patents

Adaptive control device

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JP2635561B2
JP2635561B2 JP61262951A JP26295186A JP2635561B2 JP 2635561 B2 JP2635561 B2 JP 2635561B2 JP 61262951 A JP61262951 A JP 61262951A JP 26295186 A JP26295186 A JP 26295186A JP 2635561 B2 JP2635561 B2 JP 2635561B2
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穣 飯野
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は,動特性が未知あるいは絶えず変化する制御
対象を制御する制御器の制御パラメータを,制御系の動
特性が規範モデルの動特性に漸近的に一致するように自
己調整する機能を持つモデル規範形の適応制御装置に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial application field) The present invention relates to a method of controlling a control parameter of a controller for controlling a control object whose dynamic characteristic is unknown or constantly changing, and changing a dynamic characteristic of a control system to a dynamic characteristic of a reference model. The present invention relates to a model reference type adaptive control device having a function of self-adjusting to asymptotically match.

(従来の技術) 動特性の未知な制御対象に対する有効な制御方式とし
て,モデル規範形の適応制御方式が知られている。この
方式の採用した制御装置は通常,第4図に示すように,
制御対象1と制御器2とで閉ループ系を構成するととも
に制御系の各信号をパラメータ推定装置3に取り込み,
このパラメータ推定装置3で制御対象1の動特性に関連
したパラメータをリアルタイムで推定しながら,そのパ
ラメータに基づいて制御器2を絶えず調整し,これによ
って制御対象1の制御量y(t)を規範モデル4の出力
ym(t)に漸近的に一致させるようにしている。パラメ
ータ推定装置3におけるパラメータ推定アルゴリズム
は,従来,各種のものが提案されている。そのほとんど
は逐次形最小二乗法に類似した手法を用いている。
(Prior Art) A model reference adaptive control method is known as an effective control method for a control target whose dynamic characteristics are unknown. A control device employing this method usually has a structure as shown in FIG.
A controlled object 1 and a controller 2 constitute a closed loop system, and each signal of the control system is taken into a parameter estimating device 3.
While the parameter estimating device 3 estimates parameters related to the dynamic characteristics of the controlled object 1 in real time, the controller 2 is constantly adjusted based on the parameters, whereby the control amount y (t) of the controlled object 1 is set as a standard. Model 4 output
ym (t) asymptotically. Conventionally, various types of parameter estimation algorithms in the parameter estimation device 3 have been proposed. Most of them use techniques similar to the recursive least squares method.

しかしながら,このような従来のモデル規範形の適応
制御装置あっては,ある限定された条件下では勝れた特
性を発揮するが,実用上においては次のような問題があ
った。すなわち,逐次形最小二乗法では,観測される制
御系の信号に対し,過去に向かって指数関数的に減少す
る指数減衰形の重みをかけることにより,徐々に特性が
変化する制御対象にゆっくりと追従させながら制御系の
特性を最適に近い状態に保ことができる。しかし,制御
対象が実プラントのような場合には,作業条件や設定点
の変更にともない,プラントの特性が急変することが往
々にしてあり,このようなとき逐次形最小二乗法では推
定パラメータが充分に追従できないことがある。また,
指数減衰形重み係数を調整して特性変化に対する追従速
度を速めることもできるが,このようにするとパラメー
タ調整が観測データに対して過敏となる。この結果,た
とえばプラントに未知の外乱が加わったとき推定パラメ
ータが大きく狂い制御系が一時的に乱れることがある。
また,長い時間,制御系が整定状態にあるとき,アルゴ
リズム中の推定パラメータ共分散行列の対象正定性が崩
れて,いわゆるパラメータのバースト現象が生じたりす
る。また,制御対象の特性の急変に追従させるためにパ
ラメータ共分散行列をリセットする方法なども提案され
ているが,この方法でもリセット時に制御系の過渡的な
乱れを生じる問題があった。
However, such a conventional model reference type adaptive control device exhibits excellent characteristics under certain limited conditions, but has the following problems in practical use. In other words, in the sequential least squares method, by applying an exponentially declining weight that decreases exponentially to the past to the observed control system signal, the control object whose characteristics gradually change is slowly applied. The characteristics of the control system can be kept close to the optimum state while following. However, when the control target is an actual plant, the characteristics of the plant often change suddenly with changes in working conditions and set points, and in such a case, the estimation parameters are reduced by the sequential least squares method. It may not be able to track enough. Also,
It is possible to increase the speed of following the characteristic change by adjusting the exponential decay type weight coefficient, but in this case, the parameter adjustment becomes too sensitive to the observation data. As a result, for example, when an unknown disturbance is applied to the plant, the estimation parameters may be largely disturbed and the control system may be temporarily disturbed.
Further, when the control system is in a settling state for a long time, the target positive definiteness of the estimated parameter covariance matrix in the algorithm is broken, and a so-called parameter burst phenomenon occurs. Although a method of resetting the parameter covariance matrix to follow a sudden change in the characteristics of the control target has been proposed, this method also has a problem that a transient disturbance of the control system occurs at the time of resetting.

(発明が解決しようとする問題点) 上述の如く,プラントのように比較的外乱が多く,か
つ時々刻々と動特性が変化する制御対象を従来のモデル
規範形適応制御装置で制御しよとしても推定パラメータ
の追従性と外乱に対する安定性とを両立させることが困
難であった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, even if it is attempted to control a controlled object, such as a plant, which has a relatively large amount of disturbance and whose dynamic characteristics change every moment by using the conventional model reference adaptive controller. It has been difficult to achieve both the followability of the estimated parameters and the stability against disturbance.

そこで本発明は,外乱が加わってもパラメータ推定値
が一時的に乱れず,制御系を安定に保ことができ,しか
も制御対象の動特性の急変に対しても迅速にパラメータ
推定値を追従させることができる適応アルゴリズムを備
えたモデル規範形の適応制御装置を提供することを目的
としている。
Therefore, the present invention provides a method in which a parameter estimation value is not temporarily disturbed even when a disturbance is applied, a control system can be kept stable, and a parameter estimation value can be quickly followed even when a sudden change in dynamic characteristics of a controlled object occurs. It is an object of the present invention to provide a model reference type adaptive control device having an adaptive algorithm that can be used.

[発明構成] (問題点を解決するための手段) 本発明に係る適応制御装置では,制御対象の入出力信
号データを記憶する記憶装置を設け,この記憶装置に,
サンプリングによって得られた過去から現在までのL個
の入出力信号データを逐次更新しながら記憶させ,この
データをN回続けて読出すことにより得られるL×N個
の仮想的な入出力データを用いてパラメータ推定アルゴ
リズムでパラメータを推定させるようにしている。
[Invention Configuration] (Means for Solving the Problems) In the adaptive control device according to the present invention, a storage device for storing input / output signal data to be controlled is provided.
The L × I virtual input / output data obtained by sequentially updating and storing the L input / output signal data from the past to the present obtained by the sampling and sequentially reading this data N times is obtained. The parameter is estimated using a parameter estimation algorithm.

(作用) モデル規範形適応制御系におけるパラメータ推定アル
ゴリズムでは,観測信号に対して指数減衰的な重み付け
をした上でパラメータを推定する。これは離散時間モデ
ル規範形適応制御系,たとえばI,D Landau氏提案の適応
アルゴリズムにおいても本質的に,指数重み付け逐次形
最小二乗法と同じで,観測信号に対して第2図(a)に
示すような指数減衰形の重み付けを行なっていると言え
る。
(Operation) In the parameter estimation algorithm in the model reference adaptive control system, parameters are estimated after exponentially decay weighting of the observed signal. This is essentially the same as the exponentially weighted sequential least-squares method in a discrete-time model reference adaptive control system such as the adaptive algorithm proposed by I, D Landau. It can be said that the exponential attenuation type weighting is performed as shown.

本発明装置では,長さLの観測データをN回つなげて
いるため,観測データに対して第2図(b)に示すよう
な重み,すなわち実際には第2図(c)に示すような重
み付けを行なっていることに相当する。これによって,
データ長Lの区間を平均化した推定値が得られるので,L
をある程度長くとっておけば,一時的な外乱の影響で推
定パラメータが大きく乱れるのを防ぐことが可能とな
る。また,読出し回数Nを多くすることによって,デー
タ長Lの区間に対する重み付けを大きくすることがで
き,現時刻t0に対し,t0−L以前の観測データに対する
重み付けを急激に小さくできるので,制御対象の動特性
が急変した場合,過去のデータにひきずられることな
く,すみやかに推定パラメータを追従させることが可能
となる。したがって,外乱に対する推定パラメータの安
定性と,制御対象の特性変動に対する追従性とを両立さ
せることが可能となる。
In the apparatus of the present invention, observation data having a length L is connected N times, so that the observation data has weights as shown in FIG. 2 (b), that is, as shown in FIG. 2 (c). This is equivalent to performing weighting. by this,
Since an estimated value obtained by averaging sections of data length L is obtained, L
If is taken to some extent, it is possible to prevent the estimation parameters from being greatly disturbed by the influence of temporary disturbance. Also, by increasing the number of times of reading N, the weight for the section of the data length L can be increased, and the weight for the observation data before t 0 −L can be sharply reduced with respect to the current time t 0. When the dynamic characteristic of the target changes suddenly, it becomes possible to quickly follow the estimated parameter without being affected by the past data. Therefore, it is possible to achieve both the stability of the estimated parameter with respect to the disturbance and the followability with respect to the characteristic fluctuation of the controlled object.

(実施例) 以下,本発明の実施例を図面を参照しながら説明す
る。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図において,1は制御対象を示し,2は制御系の好ま
しい特性仕様を表わす規範モデルである。制御対象1は
操作量u(t)で駆動され,制御量y(t)を生じる。
この実施例では,操作量のサンプル値u(k)をサンプ
リング周期τ[sec]の間,一定値にホールドする0次
ホールダ3と制御量y(t)をτ[sec]毎にサンプリ
ングするサンプラー4とを用いて制御対象1を見掛け上
離散時間システムとしている。したがって,以下の説明
で用いる各種信号r(k),y(k),u(k)等はサンプ
リング周期τ[sec]の離散時間系列を意味する。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a control object, and reference numeral 2 denotes a reference model representing preferable characteristic specifications of the control system. The control target 1 is driven by an operation amount u (t), and generates a control amount y (t).
In this embodiment, a zero-order holder 3 for holding a sample value u (k) of an operation amount at a constant value during a sampling period τ [sec] and a sampler for sampling a control amount y (t) every τ [sec] 4, the control target 1 is apparently a discrete time system. Therefore, various signals r (k), y (k), u (k) and the like used in the following description mean a discrete time sequence with a sampling period τ [sec].

制御系は,制御目標値r(k),規範モデル2の出力
ym(k)と制御対象1の制御量y(k)との出力誤差ε
(k),制御量y(k)などを取り込み操作量u(k)
を発生する制御器5と,操作量u(k)にある種のフィ
ルタ処理を行なうフイルタ6,0次ホールダ3,制御対象1
およびサンプラー4からなる閉ループ系とで構成されて
いる。
The control system outputs the control target value r (k) and the output of the reference model 2.
Output error ε between ym (k) and control amount y (k) of controlled object 1
(K), control amount y (k), etc., and operation amount u (k)
5, a filter 6 for performing a certain type of filtering on the manipulated variable u (k), a 0th-order folder 3, and a control target 1
And a closed loop system composed of a sampler 4.

上記操作量u(k),制御量y(k)はデータフロー
切換部7を介してデータメモリ8に一度蓄えられてか
ら,あるいは直接,フイルタ9にかけられた後,パラメ
ータ推定部10へ送られる。パラメータ推定部10は,制御
対象1に関するパラメータ,または直接に制御パラメー
タを推定する。これらのパラメータは,パラメータチェ
ック部11で妥当な値であるか否かチェックされる。そし
て,そのパラメータに基づいて制御器5のパラメータが
調整される。
The operation amount u (k) and the control amount y (k) are stored in the data memory 8 once via the data flow switching unit 7 or directly applied to the filter 9 and then sent to the parameter estimating unit 10. . The parameter estimating unit 10 estimates parameters relating to the control target 1 or directly control parameters. These parameters are checked by the parameter check unit 11 to determine whether they are appropriate values. Then, the parameters of the controller 5 are adjusted based on the parameters.

一方,図中12は制御性能評価部であり,この制御性能
評価部12は規範モデル2と制御対象1との出力誤差ε
(k)を取り込み制御性能を監視,評価する機能を有し
ている。図中13は信号励起性監視部で,この監視部13は
パラメータ推定に用いる信号u(k),y(k)の励起
性,すなわち,どれだけ多くの周波数成分を持つかを監
視,評価する機能を有している。
On the other hand, reference numeral 12 in the figure denotes a control performance evaluation unit, and the control performance evaluation unit 12 outputs an error ε between the reference model 2 and the control target 1.
It has a function of monitoring (k) and monitoring and evaluating control performance. In the figure, reference numeral 13 denotes a signal excitability monitoring unit, which monitors and evaluates the excitability of the signal u (k), y (k) used for parameter estimation, that is, how many frequency components it has. Has a function.

図中14は制御系コントロール部で,このコントロール
部14は制御性能監視部12および信号励起性監視部13の監
視,評価の結果に基づいてパラメータチェック部11にお
けるチェック基準の調整,後述する同定信号発生部15の
起動制御,データフロー切換部7におけるデータ取り込
みタイミング,データ長L,読出し回数Nの調整等を行な
う機能を有している。同定信号発生部15は,制御系コン
トロール部14から起動信号が与えられると,M系列等のパ
システントリ・エキサイテング信号を発生し,これを切
換えスイッチ16を介して制御目標r(k)または操作信
号u(k)に選択的に加える。
In the figure, reference numeral 14 denotes a control system control unit. The control unit 14 monitors the control performance monitoring unit 12 and the signal excitability monitoring unit 13, adjusts a check criterion in the parameter check unit 11 based on the evaluation result, and identifies an identification signal described later. It has a function of controlling the activation of the generator 15, adjusting the data fetch timing in the data flow switching unit 7, adjusting the data length L, the number of readings N, and the like. When an activation signal is given from the control system control unit 14, the identification signal generation unit 15 generates a persistent exciting signal such as an M-sequence signal, and outputs this signal via a changeover switch 16 to a control target r (k) or an operation signal. selectively added to u (k).

図中17は入出力装置で,この入出力装置17は制御系コ
ントロール部14へ集められた制御系に関する各種情報を
オペレータが読出すのを助けたり,値を変更したりする
のに供される。
In the figure, reference numeral 17 denotes an input / output device, which is used for helping an operator to read out various information related to the control system collected in the control system control unit 14 or changing a value. .

次に,上記のように構成されたモデル規範形適応制御
装置における適応アルゴリズムを説明する。
Next, an adaptive algorithm in the model reference adaptive control device configured as described above will be described.

フイルタ6,ホールダ3,制御対象1およびサンプラー4
を合わせたものは次式のような離散時間システムと考え
ることができる。
Filter 6, Holder 3, Control target 1 and Sampler 4
Can be considered as a discrete-time system such as

G(Z-1)={B(Z-1)/A(Z-1)}・Z-d ={b0Z-d+b1Z-d-1+……+bmZ-d-m}/{1+a1Z-1 +……+anZ-n} また,望ましい動特性を代表する規範モデル2は, Gm(Z-1)={B(Z-1)/Am(Z-1)}・Z-d ={0Z-d1Z-d-1+……+Z−d−}/{1 +1Z-1+……+ } …(1) という形で与えられる。ただし,Z-1は時間τ[sec]の
時間推移演算子である。
G (Z-1) = {B (Z-1) / A (Z-1)} ・ Z-d = {B0Z-d+ B1Z-d-1+ …… + bmZ-dm} / {1 + a1Z-1 + …… + anZ-n規 Normative model 2 representing desirable dynamic characteristics is Gm (Z-1) = {B (Z-1) / Am (Z-1)} ・ Z-d = {0Z-d+1Z-d-1+ ... + Z-D-} / {1 +1Z-1+ …… + Z…… (1) Where Z-1Is the time τ [sec]
It is a time transition operator.

適応制御動作は,以下のアルゴリズムにより実行され
る。
The adaptive control operation is executed by the following algorithm.

まず,制御量y(k),操作量u(k)をフイルタ9
に通す。
First, the control amount y (k) and the operation amount u (k) are
Through.

(k)=F1(Z-1)y(k) …(2) (k)=F1(Z-1)u(k) …(3) ただし,フイルタ9は, F1(Z-1)={1+g1Z-1+g2Z-2+…+gngZ-ng}/{1 +f1Z-1+f2Z-2+ …+fntZ-nt} …(4) なるディジタルフイルタで,たとえば制御対象1に加わ
るバイアス外乱の影響を除くために, F1(Z-1)=1−Z-1 …(5) などを用いる。
(K) = F 1 (Z −1 ) y (k) (2) (k) = F 1 (Z −1 ) u (k) (3) However, the filter 9 is composed of F 1 (Z −1) ) = {1 + g 1 Z -1 + g 2 Z -2 + ... + g ng Z -ng} / {1 + f 1 Z -1 + f 2 Z -2 + ... + f nt Z -nt} ... (4) in becomes a digital filter For example, F 1 (Z −1 ) = 1−Z −1 (5) is used to eliminate the influence of bias disturbance applied to the control target 1.

次に,次式を推定モデルとし, 観測データ(k),(k)(k=0,1,2,…)より,
推定パラメータθ(k)をパラメータ推定部10で逐次推
定する。
Next, the following equation is used as the estimation model. From observation data (k), (k) (k = 0,1,2, ...)
The parameter estimation unit 10 successively estimates the estimation parameter θ (k).

ただし, D(Z-1)=1+d1Z-1+d2Z-2+…+dndZ-nd …(7) は,D(x)=0の根xが複素平面の原点を中心とした単
位円外に存在するように選ばれているものとする。この
ときパラメータ推定アルゴリズムは次のようになる。
However, D (Z -1 ) = 1 + d 1 Z -1 + d 2 Z -2 + ... + d nd Z -nd (7) is that the root x of D (x) = 0 is centered on the origin of the complex plane It is assumed that the selection is made to be outside the unit circle. At this time, the parameter estimation algorithm is as follows.

時刻k=0では, (対角のみαの行列で,α≫1とする) θ(0)=[1,0,…,0] …(9) 時刻k>0では, ステップ1 データ列(k),(k)より観測ベクトル, φ(k-d)=[(k-d),(k-d-1),…(k-2d-m-1),(k-d),(k-d-1),…
(k-n-1-d)] …(10) をつくる。また, D(Z-1)(k)=(k)+d1 (k-1)+d2 (k-2) +……+d(nd) (k-nd) …(11) を求める。
At time k = 0, (Matrix of only the diagonal is α, let α≫1) θ (0) = [1,0, ..., 0] T ... (9) At time k> 0, step 1 data sequence (k), (k ), The observation vector, φ (kd) = [ (kd) , (kd-1) ,… (k-2d-m-1) , (kd) , (kd-1) ,…
(kn-1-d) ]… (10) Further, D (Z -1 ) (k) = (k) + d 1 (k-1) + d 2 (k-2) +... + D (nd) (k-nd) .

ステップ2 を求める。Step 2 Ask for.

ただし,0<λ(k)1, 0<λ(k)2 μ(k)−δ δ>0 …(15) 次に,制御器5では,推定アルゴリズム(8)〜(1
5)により逐次得られる推定パラメータベクトルθ
(k),操作入力の過去の値u(i)(i=k−1,k−
2,…)および制御量y(i)(i=k,k−1,k−2,…)の
情報から時刻kにおける操作入力u(k),uF(k),u
(t)を以下の計算で算出する。
Here, 0 <λ 1 (k) 1, 0 <λ 2 (k) 2 μ (k) −δδ> 0 (15) Next, the controller 5 uses the estimation algorithms (8) to (1)
Estimated parameter vector θ sequentially obtained by 5)
(K), the past value u (i) of the operation input (i = k−1, k−
2,...) And the control amount y (i) (i = k, k−1, k−2,...) From the operation input u (k), uF (k), u at time k.
(T) is calculated by the following calculation.

ステップ1 ym(k+d)={Bm(Z-1)/Am(Z-1)}・r(k)…(16) より,規範モデル2の出力ym(k)のdステップ未来
値を求める。
Step 1 ym (k + d) = {Bm (Z -1 ) / Am (Z -1 )} · r (k)... (16), the d-step future value of the output ym (k) of the reference model 2 is Ask.

ステップ2 時刻kにおける推定値, θ(k)=[br0,br1…brm+d-1,s0,s1,…sn-1…(1
7) から,u(k)を次式で求める。
Step 2 estimated value at time k, θ (k) = [ b r0, b r1 ... b rm + d-1, s 0, s 1, ... s n-1] T ... (1
7) From the above, u (k) is obtained by the following equation.

u(k)=1/br0[ym(k+d)+dym(k+d-1) +…+dndym(k+d-nd)−s0y(k) −s1y(k-1)−…−s(n-1)y(k-n+1) −br1u(k-1)−br2u(k-2)−…−brm+d-1u(k-m-d+1)] …
(18) uF(k)=F2(Z-1)u(k) …(19) u(t)=H(s)u(k) …(20) (H(s)は零次ホールド要素) ただし,|br0|<ε のときには, br0=sgn(Br0)・εbrとする。
u (k) = 1 / b r0 [ym (k + d) + dym (k + d-1) + ... + d nd ym (k + d-nd) -s 0 y (k) -s 1 y (k- 1) −… −s (n-1) y (k−n + 1) −b r1 u (k-1) −b r2 u (k-2) −… −b rm + d-1 u (km- d + 1) ]…
(18) uF (k) = F 2 (Z −1 ) u (k) (19) u (t) = H (s) u (k) (20) (H (s) is a zero-order hold element However, when | b r0 | <ε, b r0 = sgn (B r0 ) · ε br .

一般に,操作端のフイルタ6は, F2(Z-1)=[1+1Z-12Z-2+……+ngZ-ng
/ [1+1Z-12Z-2+……+−t] …(2
1) なる形であり,たとえば制御対象1に加わるバイアス外
乱に対して定常偏差をなくすために, F2(Z-1)=1/(1−Z-1) …(22) などを用いる。なお,操作端への入力が以上に大きくな
るのを防ぐために,振幅リミッタ, を付加する構成法もある。
In general, filter 6 of the operation end, F 2 (Z -1) = [1+ 1 Z -1 + 2 Z -2 + ...... + ng Z -ng]
/ [1+ 1 Z -1 + 2 Z -2 + ...... + t Z -t] ... (2
1) For example, F 2 (Z −1 ) = 1 / (1−Z −1 ) (22) is used in order to eliminate a steady-state error with respect to a bias disturbance applied to the control target 1. In order to prevent the input to the operation terminal from becoming too large, the amplitude limiter, Is also available.

次に,制御系コントロール部14,データフロー切換部
7およびデータメモリ8における本発明の特徴とするア
ルゴリズムの動作について説明する。
Next, the operation of the algorithm that is a feature of the present invention in the control system control unit 14, the data flow switching unit 7, and the data memory 8 will be described.

制御系コントロール部14は,制御系の状態に応じてタ
イミングをとるためのトリガ信号,データ長L,繰返し読
み出し回数Nをデータフロー切換部7へ送る。データフ
ロー切換部7では,トリガ信号を時刻kで受取ると同時
に制御対象1の入出力信号u(k),y(k)をデータメ
モリ8に蓄え始める。L個のサンプリングデータがデー
タメモリ8に蓄えられた時点で,こんどはデータメモリ
8からL個のデータy(i),u(i)(i=k,k+1,…
…k+L−1)を読出し,フイルタ9を通してパラメー
タ推定部10へ送る。この読出しはN回行われる。この間
に新しい入出力データu(i),y(i)(i=k+L,k
+L+1,…)はデータメモリ8の別の記憶領域に蓄えら
れる。サンプリングタイムτが上記アルゴリズムの演算
時間に比べて充分長いときには,データのN回の読出
し,それに伴うパラメータ推定アルゴリズムの前述した
動作(2),(3)および(10),(11),(12),
(13),(14),(15)は瞬時に終わることになる。
The control system control unit 14 sends to the data flow switching unit 7 a trigger signal for setting a timing according to the state of the control system, a data length L, and the number N of repeated readings. The data flow switching unit 7 starts storing the input / output signals u (k) and y (k) of the control target 1 in the data memory 8 at the same time as receiving the trigger signal at time k. When the L pieces of sampling data are stored in the data memory 8, the L pieces of data y (i), u (i) (i = k, k + 1,...)
.. K + L-1) are read out and sent to the parameter estimating unit 10 through the filter 9. This reading is performed N times. During this time, new input / output data u (i), y (i) (i = k + L, k
+ L + 1,...) Are stored in another storage area of the data memory 8. When the sampling time τ is sufficiently longer than the operation time of the above algorithm, the data is read out N times, and the operations (2), (3) and (10), (11), (12) of the parameter estimation algorithm described above. ),
(13), (14), and (15) end instantly.

第3図は,これらのタイミング関係を示すものであ
る。なお,第3図に示す以外にも以下のような推定アル
ゴリズムの動作モードが考えられる。
FIG. 3 shows these timing relationships. In addition to the operation modes shown in FIG. 3, the following operation modes of the estimation algorithm can be considered.

(1)通常は,従来のモデル規範形適応制御系の動作を
実行し,外乱が印加されたことや制御対象の動特性が変
動したことが検知されたときのみトリガ信号を発生し,
上述の動作を実行する。
(1) Normally, the operation of the conventional model reference adaptive control system is executed, and a trigger signal is generated only when it is detected that disturbance has been applied or the dynamic characteristic of the control target has changed,
Perform the above operation.

(2)間欠的に上述の動作を実行し,他の時間はパラメ
ータ推定アルゴリズムを停止させる。
(2) The above operation is performed intermittently, and the parameter estimation algorithm is stopped at other times.

(3)通常は,制御器5のパラメータをPIDコントロー
ラ等に固定しておき,制御対象の特性が変動したことが
検知されたときのみ上述の動作を実行する。
(3) Normally, the parameters of the controller 5 are fixed to a PID controller or the like, and the above-described operation is executed only when it is detected that the characteristics of the control target have changed.

これらは,全て制御系コントロール部14のトリガ信号
のコントロールによって実現できる。
These can all be realized by controlling the trigger signal of the control system control unit 14.

以上が本実施例の適応制御装置におけるパラメータ推
定アルゴリズムである。
The above is the parameter estimation algorithm in the adaptive control device of the present embodiment.

なお,本発明は上述した実施例に限定されるものでは
ない。すなわち,上述した実施例では,1入力,1出力の制
御対象を対象にしているが,他入出力系に対しても適応
アルゴリズムを拡張して容易に対応させることができ
る。また,本発明は,モデル規範形適応制御系を主体と
したものであるが,パラメータ推定アルゴリズムにおけ
る手法は他の適応制御系であるセルフチューニングレギ
ュレータやPIDオートチューニングコントローラに対し
ても全く同じ考えで用いることができる。
The present invention is not limited to the embodiment described above. That is, in the above-described embodiment, one-input, one-output control target is targeted. However, the adaptive algorithm can be easily extended to other input / output systems to cope with it. Although the present invention is mainly based on a model reference type adaptive control system, the method in the parameter estimation algorithm is applied to other adaptive control systems such as a self-tuning regulator and a PID auto-tuning controller in exactly the same way. Can be used.

[発明の効果] 本発明によるモデル規範形の適応制御装置によれば,
制御対象の入出力データを一時的に記憶する記憶部を用
い,この記憶部にサンプリングによって得られた過去か
ら現在までのL個の入出力信号を逐次更新しながら記憶
させ,それをN回続けて読出すことによって得られるL
×N個のデータ列を用いて従来の適応制御系で用いられ
ているパラメータ推定アルゴリズムと同様な手法でパラ
メータを推定させるようにしているので,制御対象に加
わる外乱によって推定値が乱れたり,制御系が一時的に
不安定になったりするのを防止でき,同時に制御対象の
動特性の変化に迅速に推定パラメータを追従させること
ができる。
[Effect of the Invention] According to the model reference adaptive control device according to the present invention,
A storage unit for temporarily storing input / output data to be controlled is used, and in this storage unit, the L input / output signals from the past to the present obtained by sampling are stored while being sequentially updated, and are stored N times. L obtained by reading
Since the parameters are estimated using a method similar to the parameter estimation algorithm used in the conventional adaptive control system using × N data strings, the estimated value is disturbed by disturbance applied to the control target, It is possible to prevent the system from becoming temporarily unstable, and at the same time, it is possible to quickly follow the change in the dynamic characteristic of the controlled object with the estimated parameter.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例に係るモデル規範形の適応制
御装置のブロック構成図,第2図は本発明装置における
パラメータ推定アルゴリズムの観測信号に対する重み付
けを従来のアルゴリズムと比較して説明するための図,
第3図は本発明装置のパラメータ推定アルゴリズムにお
ける観測信号データの流れおよびパラメータ推定アルゴ
リズムの動きを説明するための図,第4図は従来のモデ
ル規範形適応制御装置の構成図である。 1……制御対象,2……規範モデル,5……制御部,7……デ
ータフロー切換部,8……データメモリ,10……パラメー
タ推定部,11……パラメータチェック部,12……制御性能
評価部,13……信号励起性監視部,14……制御系コントロ
ール部。
FIG. 1 is a block diagram of a model reference type adaptive control device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 explains the weighting of observed signals in a parameter estimation algorithm in the device of the present invention in comparison with a conventional algorithm. Figure for
FIG. 3 is a diagram for explaining the flow of observation signal data and the operation of the parameter estimation algorithm in the parameter estimation algorithm of the device of the present invention, and FIG. 4 is a block diagram of a conventional model reference adaptive control device. 1 ... Control target, 2 ... Reference model, 5 ... Control unit, 7 ... Data flow switching unit, 8 ... Data memory, 10 ... Parameter estimation unit, 11 ... Parameter check unit, 12 ... Control Performance evaluation unit, 13 ... Signal excitation monitoring unit, 14 ... Control system control unit.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】制御対象の出力である制御量信号と制御目
標値信号とから上記制御対象の入力である操作量信号を
算出する制御器と,制御系の好ましい特性仕様を表す規
範モデルと,前記制御対象の入出力信号に基づいて前記
制御対象の動特性に関するパラメータを推定するパラメ
ータ推定手段と,この手段で得られたパラメータに応じ
て前記制御器のパラメータを調整して制御系の動特性を
前記規範モデルの動特性に一致させる手段とを備えた適
応制御装置において, 前記制御対象の入出力信号を記憶させる記憶装置を設
け,この記憶装置にサンプリングによって得られた過去
から現在までのL個の入出力信号データを逐次更新しな
がら記憶させ,それをN回続けて読出すことによって得
られるL×N個のデータ列を一本の入出力信号データと
みなし,これをフィルタを介して前記パラメータ推定手
段に導入してパラメータを推定させるようにしたことを
特徴とする適応制御装置。
A controller for calculating an operation amount signal as an input of the control object from a control amount signal and a control target value signal as an output of the control object; a reference model representing preferable characteristic specifications of the control system; Parameter estimating means for estimating a parameter relating to the dynamic characteristic of the controlled object based on the input / output signal of the controlled object, and adjusting the parameter of the controller in accordance with the parameter obtained by the means; And a means for storing the input / output signal of the control object, wherein the storage device stores the input / output signal of the control object, and the storage device obtains the L from the past to the present obtained by sampling in the adaptive control device. L × N data strings obtained by storing the input / output signal data while sequentially updating them and reading the data continuously N times are converted into one input / output signal data. Regarded, adaptive control apparatus characterized by that was through the filter is introduced into the parameter estimation section so as to estimate the parameters.
【請求項2】前記制御対象に加わる外乱の大きさ,前記
制御対象の動特性の時間的変化率,前記入出力信号の持
続的励起性の度合いに応じて,前記記憶装置へ記憶させ
る入出力信号データの個数Lおよび繰返し読出し回数N
を自動調整する手段が設けられていることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の適応制御装置。
2. An input / output to be stored in the storage device according to a magnitude of a disturbance applied to the control target, a temporal change rate of a dynamic characteristic of the control target, and a degree of continuous excitation of the input / output signal. Number L of signal data and number N of repeated readings
2. The adaptive control apparatus according to claim 1, further comprising means for automatically adjusting the value of the adaptive control.
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