JP2641855B2 - 適応制御装置 - Google Patents
適応制御装置Info
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- JP2641855B2 JP2641855B2 JP61262952A JP26295286A JP2641855B2 JP 2641855 B2 JP2641855 B2 JP 2641855B2 JP 61262952 A JP61262952 A JP 61262952A JP 26295286 A JP26295286 A JP 26295286A JP 2641855 B2 JP2641855 B2 JP 2641855B2
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- calculating
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- signal
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は，動特性が未知あるいは時間経過や操業条件
に応じて変化する制御対象に対し，その動特性を制御対
象の応答波形から推定し，これに基づいて制御則パラメ
ータを調整することにより，常に制御性能を最適に保つ
ようにした適応制御装置に関する。
に応じて変化する制御対象に対し，その動特性を制御対
象の応答波形から推定し，これに基づいて制御則パラメ
ータを調整することにより，常に制御性能を最適に保つ
ようにした適応制御装置に関する。
（従来の技術） 周知のように，適応制御系には,PIDオートチューニン
グコントローラ，セルフチューニングコントローラ（ST
S），モデル規範形適応制御系（MRACS）などがある。こ
れらは，制御対象の動特性モデルを最小二乗法に類似し
たパラメータ推定アルゴリズムで推定し，その結果に応
じて，閉ループ系がある評価関数を最適にするように制
御したり，あるいは規範モデルと同じ動きを示すように
制御装置の制御則パラメータを調整するようにしてい
る。
グコントローラ，セルフチューニングコントローラ（ST
S），モデル規範形適応制御系（MRACS）などがある。こ
れらは，制御対象の動特性モデルを最小二乗法に類似し
たパラメータ推定アルゴリズムで推定し，その結果に応
じて，閉ループ系がある評価関数を最適にするように制
御したり，あるいは規範モデルと同じ動きを示すように
制御装置の制御則パラメータを調整するようにしてい
る。
しかしながら,PIDオートチューニングコントローラや
セルフチューニングコントローラでは，制御系の安定性
を考慮に入れた制御則パラメータの設計を行なっていな
いため，制御対象の性質によっては不安定になることも
あった。また、モデル規範形適応制御系では，制御系の
安定性が厳密に保証されるように設計されてはいるが，
そのためには対象となる制御対象の無駄時間，最大次
数，極と零点との数の差が既知でなければならず，しか
も制御対象が最小位相系でなければならないなどの多く
の条件が必要であり，現実のプロセスではこれらを満た
すことがほとんどできない。また，これらの適応制御系
は，動特性が緩慢に変動する制御対象に対しては制御系
が常に最適な状態になるように制御則パラメータを追従
させることができるが，動特性の急激な変動（たとえ
ば，ゲイン特性や位相特性の変動）には追従できず，一
時的に制御系が不安定になることがあった。さらに，制
御系にドリフト外乱が加わったり，制御量の測定に観測
ノイズが加わった場合には，制御対象の動特性モデルを
推定することが困難で，その結果，誤った制御則パラメ
ータの調整が行われ，結果として制御系が不安定になる
こともあった。
セルフチューニングコントローラでは，制御系の安定性
を考慮に入れた制御則パラメータの設計を行なっていな
いため，制御対象の性質によっては不安定になることも
あった。また、モデル規範形適応制御系では，制御系の
安定性が厳密に保証されるように設計されてはいるが，
そのためには対象となる制御対象の無駄時間，最大次
数，極と零点との数の差が既知でなければならず，しか
も制御対象が最小位相系でなければならないなどの多く
の条件が必要であり，現実のプロセスではこれらを満た
すことがほとんどできない。また，これらの適応制御系
は，動特性が緩慢に変動する制御対象に対しては制御系
が常に最適な状態になるように制御則パラメータを追従
させることができるが，動特性の急激な変動（たとえ
ば，ゲイン特性や位相特性の変動）には追従できず，一
時的に制御系が不安定になることがあった。さらに，制
御系にドリフト外乱が加わったり，制御量の測定に観測
ノイズが加わった場合には，制御対象の動特性モデルを
推定することが困難で，その結果，誤った制御則パラメ
ータの調整が行われ，結果として制御系が不安定になる
こともあった。
（発明が解決しようとする問題点） 上述の如く，従来の適応制御装置にあっては，制御対
象の性質，制御対象の動特性の急変，外乱や観測ノイズ
等によって制御系が不安定になる問題があった。
象の性質，制御対象の動特性の急変，外乱や観測ノイズ
等によって制御系が不安定になる問題があった。
そこで本発明は，制御対象の特性に拘らず，また制御
対象の動特性がある範囲で急変した場合でも，さらには
外乱や観測ノイズが加わった場合であっても制御系が安
定に保たれるように制御則パラメータの調整を行なうこ
とができる適応制御装置を提供することを目的としてい
る。
対象の動特性がある範囲で急変した場合でも，さらには
外乱や観測ノイズが加わった場合であっても制御系が安
定に保たれるように制御則パラメータの調整を行なうこ
とができる適応制御装置を提供することを目的としてい
る。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は，制御対象および制御系にかかわる諸信号か
ら制御対象の動特性に関するパラメータを推定する同定
手段と，この手段で推定された動特性に基づいて制御則
パラメータを演算する制御則パラメータ演算手段と，こ
の手段で演算された制御則パラメータと制御目標値と前
記制御対象の制御量とから操作量を演算する操作量演算
手段と，パーシステントリ・エキサイテング信号からな
る同定信号を発生し，この信号を制御系の制御目標値信
号または操作量信号のいずれかに加える同定信号発生手
段とを備えた適応制御装置において， 前記同定手段において前記制御対象にかかわる諸信号
のサンプリングデータから自己回帰移動平均モデルを最
小二乗法で推定させるとともにそのモデルから制御対象
のゲイン，位相の周波数特性曲線を求めさせ，また前記
制御則パラメータ演算手段において上記ゲイン，位相の
周波数特性曲線から予め指定されたゲイン余裕，位相余
裕を満たすように制御則パラメータを演算させている。
ら制御対象の動特性に関するパラメータを推定する同定
手段と，この手段で推定された動特性に基づいて制御則
パラメータを演算する制御則パラメータ演算手段と，こ
の手段で演算された制御則パラメータと制御目標値と前
記制御対象の制御量とから操作量を演算する操作量演算
手段と，パーシステントリ・エキサイテング信号からな
る同定信号を発生し，この信号を制御系の制御目標値信
号または操作量信号のいずれかに加える同定信号発生手
段とを備えた適応制御装置において， 前記同定手段において前記制御対象にかかわる諸信号
のサンプリングデータから自己回帰移動平均モデルを最
小二乗法で推定させるとともにそのモデルから制御対象
のゲイン，位相の周波数特性曲線を求めさせ，また前記
制御則パラメータ演算手段において上記ゲイン，位相の
周波数特性曲線から予め指定されたゲイン余裕，位相余
裕を満たすように制御則パラメータを演算させている。
（作用） 同定手段では，制御対象に関する諸信号，たとえば制
御対象の制御量と操作量とから制御対象の動特性モデル
としての自己回帰移動平均（ARMA）モデルを最小二乗法
で推定する。最小二乗法を適用するに際しては，バッチ
処理的なもの，カルマンフイルタに基づくもの，オンラ
イン的なもの等のいずれもを用いることができるが，本
発明では，本発明者らが先に特願昭60−221312号として
提案した改良形のオンライン最小二乗法を用いている。
これはサンプリングデータをある区間に亙り１度メモリ
に蓄え，それを数回続けて読み出すことによって仮想的
に長いデータを作り，それにオンライン最小二乗法を適
用することによって推定パラメータの収束を速め，また
外乱に対して推定パラメータの急変を抑えるようにして
いる。このようにして推定された制御対象の動特性に関
する自己回帰移動平均モデルから制御対象のゲイン，位
相の周波数特性曲線，すなわちボード線図を求める。
御対象の制御量と操作量とから制御対象の動特性モデル
としての自己回帰移動平均（ARMA）モデルを最小二乗法
で推定する。最小二乗法を適用するに際しては，バッチ
処理的なもの，カルマンフイルタに基づくもの，オンラ
イン的なもの等のいずれもを用いることができるが，本
発明では，本発明者らが先に特願昭60−221312号として
提案した改良形のオンライン最小二乗法を用いている。
これはサンプリングデータをある区間に亙り１度メモリ
に蓄え，それを数回続けて読み出すことによって仮想的
に長いデータを作り，それにオンライン最小二乗法を適
用することによって推定パラメータの収束を速め，また
外乱に対して推定パラメータの急変を抑えるようにして
いる。このようにして推定された制御対象の動特性に関
する自己回帰移動平均モデルから制御対象のゲイン，位
相の周波数特性曲線，すなわちボード線図を求める。
次に，制御則パラメータ演算手段では，制御系の特性
に関する仕様またはそれを代表する参照モデルが複数種
類記録されている数値テーブルから指定されたたものの
ゲイン余裕，位相余裕を読み出し，これと同定手段で推
定されたボード線図とに基づき，与えられたゲイン余
裕，位相余裕を満たすように制御則パラメータを算出す
る。そして，その値に制御装置が調整される。
に関する仕様またはそれを代表する参照モデルが複数種
類記録されている数値テーブルから指定されたたものの
ゲイン余裕，位相余裕を読み出し，これと同定手段で推
定されたボード線図とに基づき，与えられたゲイン余
裕，位相余裕を満たすように制御則パラメータを算出す
る。そして，その値に制御装置が調整される。
（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。
る。
第１図は本発明の一実施例に係る適応制御装置のブロ
ック構成図である。
ック構成図である。
同図において,1は制御対象であり，この制御対象１は
操作量信号ｕ（ｔ）によって制御される。操作量信号ｕ
（ｔ）は，操作量演算部（コントローラ）２においてフ
イードバックされた制御量信号ｙ（ｔ）と目標値信号ｒ
（ｔ）との偏差に基づいて演算される。操作量演算部２
は，フイードフォワード付Ｉ−Ｐコントローラであり，
フイードフォワード部３と，積分器４と，フイードバッ
ク部５とで構成されている。この操作量演算部２は，フ
イードフォワードゲインffを調整することにより,P−Ｉ
コントローラと等価にすることもできる。なお，このよ
うな制御系を２自由度形制御系と称し，この制御系の利
点は，制御系の特性である目標値追従性能と外乱抑制性
能とを独立に調整できるため，双方を同時に最適化でき
る点にある。
操作量信号ｕ（ｔ）によって制御される。操作量信号ｕ
（ｔ）は，操作量演算部（コントローラ）２においてフ
イードバックされた制御量信号ｙ（ｔ）と目標値信号ｒ
（ｔ）との偏差に基づいて演算される。操作量演算部２
は，フイードフォワード付Ｉ−Ｐコントローラであり，
フイードフォワード部３と，積分器４と，フイードバッ
ク部５とで構成されている。この操作量演算部２は，フ
イードフォワードゲインffを調整することにより,P−Ｉ
コントローラと等価にすることもできる。なお，このよ
うな制御系を２自由度形制御系と称し，この制御系の利
点は，制御系の特性である目標値追従性能と外乱抑制性
能とを独立に調整できるため，双方を同時に最適化でき
る点にある。
図中６は適応制御に必要なチューニングを開始させる
ための同定信号発生部である。すなわち，制御系が閉ル
ープ系で，そのときの制御対象１の操作量信号ｕ（ｔ）
と制御量信号ｙ（ｔ）とから動特性を同定する場合には
可同定条件を満たすために外部から何等かの刺激を与え
て制御対象１を励起する必要がある。同定信号発生部６
は，上述した励起を行なうためのもので，後述する制御
性能監視部９からの指令で動作してＭ系列，矩形波，パ
ルス等のパーシステントリ・エキサイテングな信号を発
生し，これを操作量信号ｕ（ｔ）または目標値信号ｒ
（ｔ）に加えるようにしている。
ための同定信号発生部である。すなわち，制御系が閉ル
ープ系で，そのときの制御対象１の操作量信号ｕ（ｔ）
と制御量信号ｙ（ｔ）とから動特性を同定する場合には
可同定条件を満たすために外部から何等かの刺激を与え
て制御対象１を励起する必要がある。同定信号発生部６
は，上述した励起を行なうためのもので，後述する制御
性能監視部９からの指令で動作してＭ系列，矩形波，パ
ルス等のパーシステントリ・エキサイテングな信号を発
生し，これを操作量信号ｕ（ｔ）または目標値信号ｒ
（ｔ）に加えるようにしている。
一方，制御対象１の操作量信号ｕ（ｔ）および制御量
信号ｙ（ｔ）は，プレフイルタ７を介してサンプラー８
でサンプリングされ，離散時間データｕ（ｋ）,y（ｋ）
として動特性同定部10および制御性能監視部９へ取り込
まれる。このデータは，動特性同定部10によって，次の
ような自己回帰移動平均モデル（ARMAモデル）に当ては
められる。
信号ｙ（ｔ）は，プレフイルタ７を介してサンプラー８
でサンプリングされ，離散時間データｕ（ｋ）,y（ｋ）
として動特性同定部10および制御性能監視部９へ取り込
まれる。このデータは，動特性同定部10によって，次の
ような自己回帰移動平均モデル（ARMAモデル）に当ては
められる。
y(k)＋a1y(k-1）＋…＋any(k-n) ＝b1u(k-1)＋b2u(k-2)＋……＋bmu(k-m) …（１） そして，パラメータ｛ai｝，｛bi｝を次の最小二乗法
で推定する。
で推定する。
ステップ１ ｎとｍの大きい方をＬとおく。すなわち， Ｌ＝max（n,m） …（２） （ｎ＋ｍ）×（ｎ＋ｍ）行列Γ(L-1)＝α IIとおく，
（ただし,IIは単位行列であり，αは正の大きな数であ
る），（ｎ＋ｍ）次元の推定パラメータベクトルθ
(L-1)＝［０……０］Ｔとおく,0＜λ１（たとえば，
λ＝0.99）とおく,k＝Ｌとおく。
（ただし,IIは単位行列であり，αは正の大きな数であ
る），（ｎ＋ｍ）次元の推定パラメータベクトルθ
(L-1)＝［０……０］Ｔとおく,0＜λ１（たとえば，
λ＝0.99）とおく,k＝Ｌとおく。
ステップ２ 以下の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）の処
理をｋ＝Ｎ（ただし,N》Ｌ）となるまで実行する。
理をｋ＝Ｎ（ただし,N》Ｌ）となるまで実行する。
（ａ）ベクトルφ(k)を作る。
φ(k)＝［−y(k-1),−y(k-2)……， −y(k-n),u(k-1),u(k-2),……u(k-m)］Ｔ …（３） （ｃ）θ(k)＝θ(k-1)＋Γ(k-1)・φ(k)・ε＊ (k) …（５） （ｄ）Γ(k)＝1/λ［Γ(k-1)−｛Γ(k-1)・φ(k)・φT
(k)・Γ(k-1)｝ ／｛λ＋φT (k)・Γ(k-1)・φ(k)｝］ …（６） （ｅ）ｋ＋１をｋとおき，（ａ）に戻る。
(k)・Γ(k-1)｝ ／｛λ＋φT (k)・Γ(k-1)・φ(k)｝］ …（６） （ｅ）ｋ＋１をｋとおき，（ａ）に戻る。
ステップ３ もし， （０＜εθ≪１）（N0１） ならば，θ(N)＝［a1,a2,……an,b1,b2,……bm］ を（１）式の推定パラメータとする。もし，そうでない
ならば再びｋ＝Ｌとおいて，ステップ２を実行する。た
だし，ここで，εθは推定パラメータ収束判定のしきい
値である。また,|θ｜はベクトルθのユークリッドノル
ムを意味し， となる。この結果，制御対象１の動特性は，次のような
パルス伝達関数モデルとして表わされる。
ならば再びｋ＝Ｌとおいて，ステップ２を実行する。た
だし，ここで，εθは推定パラメータ収束判定のしきい
値である。また,|θ｜はベクトルθのユークリッドノル
ムを意味し， となる。この結果，制御対象１の動特性は，次のような
パルス伝達関数モデルとして表わされる。
GP（Z-1）＝（b1Z-1＋b2Z-2＋……＋bmZ-m）／ （１＋a1Z-1＋a2Z-2＋……＋anZ-n） …（８） 次に，以下の処理にしたがってGP（z-1）から制御対
象１の周波数応答関数GP（j ω）を求める。実際にはゲ
イン特性|GP（j ω）｜および位相特性∠GP（j ω）を
求める。手順は以下の通りである。
象１の周波数応答関数GP（j ω）を求める。実際にはゲ
イン特性|GP（j ω）｜および位相特性∠GP（j ω）を
求める。手順は以下の通りである。
ある周波数ωに対し，複素数， Ｚ＝ｅj ω＝Ｘ＋jY（ｊは虚数単位） …（９） を求める。サンプラー８のサンプリング周期をτとして
次の複素数を求める。
次の複素数を求める。
GP（j ω）＝Δ（ｊω,Z）・GP（Z-1） ＝｛（Ａ・Ｂ）／（ｊωτ）｝・GP（Z-1） ＝gx+j・gy …（10） ただし,A＝｛１＋j ωτ＋（ｊωτ）2/3｝ Ｂ＝Ｚ−３＋3Z-1−Z-2 このとき，ある周波数ω［rad/sec］に対するゲイン
特性，位相特性はそれぞれ， 位相特性∠GP（j ω） ＝tan-1（gy/gx） …（12） により求まる。
特性，位相特性はそれぞれ， 位相特性∠GP（j ω） ＝tan-1（gy/gx） …（12） により求まる。
これらのデータは推定パラメータ確認修正部11へ送ら
れる。推定パラメータ確認修正部11は，制御対象１の推
定された動特性に関してその妥当性をチェックし必要に
応じて修正を行なう。これらは以下のルールにしたがっ
て行われる。
れる。推定パラメータ確認修正部11は，制御対象１の推
定された動特性に関してその妥当性をチェックし必要に
応じて修正を行なう。これらは以下のルールにしたがっ
て行われる。
修正ルール１ 制御対象１の定常ゲイン g0＝GP（Z-1）｜Ｚ＝１ …（13） を求める。予め与えられた制御対象１の定常ゲインの最
大値g0 MAX,最小値g0 MINを用いて， もしg0 ming0g0 MAX …（14） なら，（１）式のGP（Z-1）の推定が正しいものと判定
する。そうでないときには最小二乗方によるパラメータ
の推定がうまくできなかったものと判定し，再びGP（Z
-1）を推定し直す。このようにしてチェックされた推定
パラメータは制御則パラメータ演算部12へ与えられる。
大値g0 MAX,最小値g0 MINを用いて， もしg0 ming0g0 MAX …（14） なら，（１）式のGP（Z-1）の推定が正しいものと判定
する。そうでないときには最小二乗方によるパラメータ
の推定がうまくできなかったものと判定し，再びGP（Z
-1）を推定し直す。このようにしてチェックされた推定
パラメータは制御則パラメータ演算部12へ与えられる。
一方，図中13は制御仕様テーブルであり，この制御仕
様テーブル13には，参照モデル番号，オーバーシュート
量，ゲイン余裕，位相余裕が次表のように数種類記録さ
れている。
様テーブル13には，参照モデル番号，オーバーシュート
量，ゲイン余裕，位相余裕が次表のように数種類記録さ
れている。
許容できるオーバシュート量に基づいて好ましい参照
モデルをオペレータが選択し，その番号を指定すると，
対応するゲイン余裕GM,位相余裕φＭが制御則パラメー
タ演算部12へ送られる。制御則パラメータ演算部12は，
推定パラメータ確認修正部11から与えられた制御対象１
の周波数応答関数|GP（j ω）|,∠GP（j ω），制御仕
様テーブル13から受取ったゲイン余裕GM,位相余裕φＭ
に基づいて，制御量演算部２の制御則パラメータｋ（積
分ゲイン）,f0（フイードバックゲイン）,ff（フィード
フォワードゲイン）を以下のステップで算出する。
モデルをオペレータが選択し，その番号を指定すると，
対応するゲイン余裕GM,位相余裕φＭが制御則パラメー
タ演算部12へ送られる。制御則パラメータ演算部12は，
推定パラメータ確認修正部11から与えられた制御対象１
の周波数応答関数|GP（j ω）|,∠GP（j ω），制御仕
様テーブル13から受取ったゲイン余裕GM,位相余裕φＭ
に基づいて，制御量演算部２の制御則パラメータｋ（積
分ゲイン）,f0（フイードバックゲイン）,ff（フィード
フォワードゲイン）を以下のステップで算出する。
ステップ１ ∠GP（j ω）＝−180゜となる周波数ω180を見つける。
∠GP（j ω）＝−90゜となる周波数ω90を見つける。
ステップ２ 設計周波数ωＰ＝ω90と設定する。
ステップ３ フィードバックゲインf0,積分ゲインｋを次式より算
出する。
出する。
f0＝［tan φＭ・sin｛−∠GP（j ωＰ）｝ /|GP（j ωＰ）｜］ −［cos｛∠GP（j ωＰ）｝ /|GP（j ωＰ）｜］ …（15） ｋ＝ωＰ・sin｛−∠GP（j ωＰ）｝／ ｛cos φＭ・|GP（j ωＰ）｜｝ …（16） ステップ４ ωＰ＜ωＧ＜ω180の範囲のなかで， f0＋cos｛∠GP（j ωＧ）｝／ |GP（j ωＧ）｜＝０ …（17） を満たすωＧを探す。
GM（ωＧ）＝|GP（j ωＧ）｜・k/ ［ωＧ・sin｛−∠GP（j ωＧ）｝］ …（18） を求める。
ステップ５ ならば，たとえばωＰ←ωＰ×0.9としてωＰを少し
減少させてステップ３へ戻る。
減少させてステップ３へ戻る。
ステップ６ フィードフォワードゲインffを次式によって求める。
ff＝ｋ・β・ωP -1 …（20） ただし，βは0.0〜0.5程度に設定された定数である。
第２図に以上述べたの計算手順を示す。このようにし
て算出された制御則パラメータff,k,f0は，指定された
ゲイン余裕GM,位相余裕φＭを満たしたものとなる。算
出された制御則パラメータは，次に制御則パラメータ確
認修正部14へ送られる。この制御則パレメータ確認修正
部14は以下のようなルールに基づいてff,k f0の妥当性
をチェックし，必要に応じて修正する。
て算出された制御則パラメータff,k,f0は，指定された
ゲイン余裕GM,位相余裕φＭを満たしたものとなる。算
出された制御則パラメータは，次に制御則パラメータ確
認修正部14へ送られる。この制御則パレメータ確認修正
部14は以下のようなルールに基づいてff,k f0の妥当性
をチェックし，必要に応じて修正する。
修正ルール２ もし,ff＜ffmin ならば ff＝ffmin もし,ff＞ffmax ならば ff＝ffmax もし,k ＜k min ならば k ＝k min もし,k ＞k max ならば ｋ＝k max もし,f0＜f0min ならば f0＝f0min もし,f0＞f max ならば f0＝f0max チェックおよび修正の済んだ制御則パラメータff,k f
0は，制御性能監視部９の指示にしたがい操作量演算部
２へ送られる。操作量演算部２のパラメータがその値に
調整される。
0は，制御性能監視部９の指示にしたがい操作量演算部
２へ送られる。操作量演算部２のパラメータがその値に
調整される。
一方，制御性能監視部９は，一定周期毎に以下のルー
ルを確認し，条件が成立したとき制御則パラメータの演
算およびチューニング起動をかける。
ルを確認し，条件が成立したとき制御則パラメータの演
算およびチューニング起動をかける。
チューニング起動ルール１ 制御偏差ｅ（ｋ）＝ｒ（ｋ）−ｙ（ｋ）の振幅がしき
い値ε１を越えたとき，すなわち,|e（ｋ）｜＞ε１の
とき以下のルールをチェックする。
い値ε１を越えたとき，すなわち,|e（ｋ）｜＞ε１の
とき以下のルールをチェックする。
チューニング起動ルール２ ならば，チューニングを起動する。
チューニング起動ルール３ 時刻ｋからｋ＋N2までの間に， |e（ｋ）｜＞ε３ となる回数がN2回以上あった場合にチューニングを起動
する。
する。
チューニング起動ルール４ チューニングが起動されたとき，制御目標値の変化率
が， ならば同定信号発生部６より，たとえばＭ系列の信号を
発生させる。なお，その振幅は，の値の基づき決定す
る。またＭ系列の基本周期はサンプリング周期の整数倍
である。
が， ならば同定信号発生部６より，たとえばＭ系列の信号を
発生させる。なお，その振幅は，の値の基づき決定す
る。またＭ系列の基本周期はサンプリング周期の整数倍
である。
このようにチューニングが起動されると，動特性同定
部10,推定パラメータ確認修正部11,制御則パラメータ演
算部12,制御則パラメータ確認修正部14が前述した処理
を次々と行ない，これによって操作量演算部２のパラメ
ータff,k,f0が新しい値に調整され，ここに適応制御が
行われることになる。
部10,推定パラメータ確認修正部11,制御則パラメータ演
算部12,制御則パラメータ確認修正部14が前述した処理
を次々と行ない，これによって操作量演算部２のパラメ
ータff,k,f0が新しい値に調整され，ここに適応制御が
行われることになる。
第３図は本発明に係る適応制御装置を使用して実験用
プロセスを制御したときの制御応答の結果を示すもので
ある。図中（ａ）は対象とするプロセスに外乱や観測ノ
イズが加わらない場合を示し，また（ｂ）は加わった場
合を示している。これらの制御例では、チューニング区
間で目標値ｒ（ｔ）を矩形波状に変動させてその間にチ
ューニングを行ない，その後に目標値をステップ状に変
化させている。これらの図から，目標値変化に対し制御
量ｙ（ｔ）が速やかに追従して，制御系が良好にチュー
ニングされていることが判かる。
プロセスを制御したときの制御応答の結果を示すもので
ある。図中（ａ）は対象とするプロセスに外乱や観測ノ
イズが加わらない場合を示し，また（ｂ）は加わった場
合を示している。これらの制御例では、チューニング区
間で目標値ｒ（ｔ）を矩形波状に変動させてその間にチ
ューニングを行ない，その後に目標値をステップ状に変
化させている。これらの図から，目標値変化に対し制御
量ｙ（ｔ）が速やかに追従して，制御系が良好にチュー
ニングされていることが判かる。
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，上述した実施例は本発明をフィードフ
ォワード付Ｉ−Ｐ制御系に適用した例であるが，本発明
はPI制御系,PID制御系,I−PD制御系，フィードフォワー
ド付Ｉ−PD制御系などにも適用することができる。ま
た，本発明の適応制御装置を多変数制御系に拡張するこ
とは容易であり，本質となる手順は同じである。また，
上述した実施例では，推定パラメータ確認修正部11,制
御則パラメータ確認修正部14および制御性能監視部９に
おいて，各ルールの判定を２値論理を用いて行なってい
るが，それをファジイ演算等に代えるようにしてもよ
い。
ない。すなわち，上述した実施例は本発明をフィードフ
ォワード付Ｉ−Ｐ制御系に適用した例であるが，本発明
はPI制御系,PID制御系,I−PD制御系，フィードフォワー
ド付Ｉ−PD制御系などにも適用することができる。ま
た，本発明の適応制御装置を多変数制御系に拡張するこ
とは容易であり，本質となる手順は同じである。また，
上述した実施例では，推定パラメータ確認修正部11,制
御則パラメータ確認修正部14および制御性能監視部９に
おいて，各ルールの判定を２値論理を用いて行なってい
るが，それをファジイ演算等に代えるようにしてもよ
い。
［発明の効果］ （１）制御系が予め指定されたある程度の安定度を持つ
ように調整されるため，制御対象の動特性変動の影響を
制御系で充分吸収でき，適応動作で追従できない急激な
制御対象の変動にも対処できる。
ように調整されるため，制御対象の動特性変動の影響を
制御系で充分吸収でき，適応動作で追従できない急激な
制御対象の変動にも対処できる。
（２）（１）と同じ理由により，制御系の安定性を考慮
に入れた設計を行なっているので，制御対象の特性に無
関係に安定な制御を行なうことができる。
に入れた設計を行なっているので，制御対象の特性に無
関係に安定な制御を行なうことができる。
（３）制御対象の周波数特性曲線のみに基づく制御系設
計法を用いているので,MRACSなどに要求される制御対象
に関する無駄時間，次数の情報，最小位相系の条件など
を考慮する必要がなく，統一的に設計できる。
計法を用いているので,MRACSなどに要求される制御対象
に関する無駄時間，次数の情報，最小位相系の条件など
を考慮する必要がなく，統一的に設計できる。
（４）オペレータが選択した参照モデルと同じゲイン余
裕，位相余裕を持たせる設計法であるため，制御系の過
渡応答に関する仕様（オーバーシュート量や減衰比な
ど）をオペレータが自由に指定できる。
裕，位相余裕を持たせる設計法であるため，制御系の過
渡応答に関する仕様（オーバーシュート量や減衰比な
ど）をオペレータが自由に指定できる。
（５）設計に当って，制御対象のカットオフ周波数近傍
の特性のみを用いるため，低周波のドリフ外乱や高周波
観測ノイズによる動特性の推定誤差の影響をあまり受け
ない。これらの結果，外乱に強い適正制御系を実現でき
る。
の特性のみを用いるため，低周波のドリフ外乱や高周波
観測ノイズによる動特性の推定誤差の影響をあまり受け
ない。これらの結果，外乱に強い適正制御系を実現でき
る。
第１図は本発明の一実施例に係る適応制御装置のブロッ
ク構成図，第２図は同装置における制御則パラメータ演
算部での演算手順を示す図，第３図は同適応制御装置を
用いて制御したときの各部応答波形を示す図である。 １……制御対象,2……操作量演算部（コントローラ）,6
……同定信号発生部,8……サンプラー,9……制御性能監
視部,10……動特性同定部,11……推定パラメータ確認修
正部,12……制御則パラメータ演算部,13……制御仕様テ
ーブル,14……制御則パラメータ確認修正部。
ク構成図，第２図は同装置における制御則パラメータ演
算部での演算手順を示す図，第３図は同適応制御装置を
用いて制御したときの各部応答波形を示す図である。 １……制御対象,2……操作量演算部（コントローラ）,6
……同定信号発生部,8……サンプラー,9……制御性能監
視部,10……動特性同定部,11……推定パラメータ確認修
正部,12……制御則パラメータ演算部,13……制御仕様テ
ーブル,14……制御則パラメータ確認修正部。
Claims (2)
- 【請求項１】制御対象および制御系にかかわる諸信号か
ら上記制御対象の動特性に関するパラメータを推定する
同定手段と，この手段で推定された動特性に基づいて制
御則パラメータを演算する制御則パラメータ演算手段
と，この手段で演算された制御則パラメータと制御目標
値と前記制御対象の制御量とから上記制御対象の操作量
を演算する操作量演算手段と，パーシステントリ・エキ
サイテング信号からなる同定信号を発生し，この信号を
制御系の制御目標値信号または操作量信号のいずれかに
加える同定信号発生手段とを備えた適応制御装置におい
て， 前記同定手段は，前記制御対象にかかわる諸信号のサン
プリングデータから自己回帰移動平均モデルを最小二乗
法で推定するとともにそのモデルから上記制御対象のゲ
イン，位相の周波数特性曲線を求める手段を備えてお
り， 前記制御則パラメータ演算手段は，前記ゲイン，位相の
周波数特性曲線から予め指定されたゲイン余裕，位相余
裕を満たす制御則パラメータを演算する手段を備えてい
る ことを特徴とする適応制御装置。 - 【請求項２】前記制御則パラメータ演算手段は，幾つか
の参照モデルとこれら参照モデルに対応するゲイン余
裕，位相余裕，オーバーシュート量，減衰比とが記録さ
れているテーブルからオペレータの指定したオーバーシ
ュート量，減衰比または参照モデルのタイプに対応する
ゲイン余裕，位相余裕を読出して制御則パラメータ演算
に用いるものであ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。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61262952A JP2641855B2 (ja) | 1986-11-05 | 1986-11-05 | 適応制御装置 |
| US07/085,726 US4882526A (en) | 1986-08-12 | 1987-08-10 | Adaptive process control system |
| EP87307109A EP0256842B1 (en) | 1986-08-12 | 1987-08-11 | Adaptive process control system |
| DE3750203T DE3750203T2 (de) | 1986-08-12 | 1987-08-11 | Adaptives Prozessregelungssystem. |
| KR1019870008826A KR900005546B1 (ko) | 1986-08-12 | 1987-08-12 | 적응프로세스 제어장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61262952A JP2641855B2 (ja) | 1986-11-05 | 1986-11-05 | 適応制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63116204A JPS63116204A (ja) | 1988-05-20 |
| JP2641855B2 true JP2641855B2 (ja) | 1997-08-20 |
Family
ID=17382829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61262952A Expired - Lifetime JP2641855B2 (ja) | 1986-08-12 | 1986-11-05 | 適応制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2641855B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102540882A (zh) * | 2012-03-01 | 2012-07-04 | 北京航空航天大学 | 一种基于最小参数学习法的飞行器航迹倾角控制方法 |
| CN103078334A (zh) * | 2013-02-04 | 2013-05-01 | 中冶南方工程技术有限公司 | 一种tcr型无功补偿装置连续时间模型直接辨识方法 |
| CN103078335A (zh) * | 2013-02-04 | 2013-05-01 | 中冶南方工程技术有限公司 | 一种tcr型无功补偿装置模型辨识方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2781886B2 (ja) * | 1988-09-30 | 1998-07-30 | オムロン株式会社 | 制御装置及び制御方法 |
| JP2757039B2 (ja) * | 1989-09-26 | 1998-05-25 | 横河電機株式会社 | セルフチューニング調節計 |
| CN103744286A (zh) * | 2013-12-31 | 2014-04-23 | 广东电网公司电力科学研究院 | 一种火力发电系统的控制器的设计方法和装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5642802A (en) * | 1979-09-18 | 1981-04-21 | Mitsubishi Electric Corp | Automatic tuner |
| JPS603707A (ja) * | 1983-06-22 | 1985-01-10 | Toshiba Corp | サンプル値ｐｉｄ制御装置 |
| JPS62210503A (ja) * | 1986-03-11 | 1987-09-16 | Yamatake Honeywell Co Ltd | プロセス制御の不安定化判別およびチユ−ニング方式 |
-
1986
- 1986-11-05 JP JP61262952A patent/JP2641855B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102540882A (zh) * | 2012-03-01 | 2012-07-04 | 北京航空航天大学 | 一种基于最小参数学习法的飞行器航迹倾角控制方法 |
| CN103078334A (zh) * | 2013-02-04 | 2013-05-01 | 中冶南方工程技术有限公司 | 一种tcr型无功补偿装置连续时间模型直接辨识方法 |
| CN103078335A (zh) * | 2013-02-04 | 2013-05-01 | 中冶南方工程技术有限公司 | 一种tcr型无功补偿装置模型辨识方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63116204A (ja) | 1988-05-20 |
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