JP2683543B2 - 自動制御方式 - Google Patents
自動制御方式Info
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- JP2683543B2 JP2683543B2 JP1560788A JP1560788A JP2683543B2 JP 2683543 B2 JP2683543 B2 JP 2683543B2 JP 1560788 A JP1560788 A JP 1560788A JP 1560788 A JP1560788 A JP 1560788A JP 2683543 B2 JP2683543 B2 JP 2683543B2
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- automatic control
- control system
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は制御対象のパラメータ変動や外乱による影響
を受けないことが望まれる自動制御装置に効用され、特
に産業用ロボット，工作機械，コンピュータ周辺機器に
広く用いられているサーボ機構に利用可能な自動制御方
式に関するものである。
を受けないことが望まれる自動制御装置に効用され、特
に産業用ロボット，工作機械，コンピュータ周辺機器に
広く用いられているサーボ機構に利用可能な自動制御方
式に関するものである。
一般に自動制御方式を効用したものとして第４図に示
すものが知られている。
すものが知られている。
第４図は従来から使用されている閉ループ自動制御系
の構成を知すものである。
の構成を知すものである。
すなわち、３のＧ（Ｓ）は前向き伝達関数であり、具
体的には制御装置や制御対象を表わしたものである。５
のＨ（Ｓ）はフィードバック伝達関数であり、制御量
〔Ｃ（Ｓ）〕の検出装置や閉ループ安定化のための制御
装置を表わしている。４のＹ（Ｓ）は外乱Ｄ（Ｓ）に対
する伝達関数であり、１は減算器、２は加算器、Ｒは
（Ｓ）は目標値である。
体的には制御装置や制御対象を表わしたものである。５
のＨ（Ｓ）はフィードバック伝達関数であり、制御量
〔Ｃ（Ｓ）〕の検出装置や閉ループ安定化のための制御
装置を表わしている。４のＹ（Ｓ）は外乱Ｄ（Ｓ）に対
する伝達関数であり、１は減算器、２は加算器、Ｒは
（Ｓ）は目標値である。
第４図においては、目標値Ｒ（Ｓ）と制御量Ｃ（Ｓ）
との関係はつぎの基本方程式で表わすことができる。
との関係はつぎの基本方程式で表わすことができる。
式（１）で明らかなように目標値Ｒ（Ｓ）が一定であ
っても、制御対象のパラメータ変動によりＧ（Ｓ）３が
変化したり、外乱Ｄ（Ｓ）が加わったりすると、制御量
Ｃ（Ｓ）はこれらの影響を受けて変動してしまい、良質
な制御特性が得られない。
っても、制御対象のパラメータ変動によりＧ（Ｓ）３が
変化したり、外乱Ｄ（Ｓ）が加わったりすると、制御量
Ｃ（Ｓ）はこれらの影響を受けて変動してしまい、良質
な制御特性が得られない。
この対策として、Ｇ（Ｓ）→∞とすると、Ｃ（Ｓ）は となって、Ｇ（Ｓ）３の変動や外乱Ｄ（Ｓ）の影響を小
さくすることができるが、Ｇ（Ｓ）３のゲインを高くす
るほど閉ループの安定化が困難となって実用性に乏しか
った。
さくすることができるが、Ｇ（Ｓ）３のゲインを高くす
るほど閉ループの安定化が困難となって実用性に乏しか
った。
本発明は上述したような点に鑑み、制御対象のパラメ
ータ変動や外乱の影響を受けにくい自動制御系を実現し
得る自動制御方式を提供するものである。
ータ変動や外乱の影響を受けにくい自動制御系を実現し
得る自動制御方式を提供するものである。
以下、本発明を図面に基づいて詳細説明する。
第１図は本発明が適用された要部構成例を示すもの
で、６は減算器、７は加算器、8,8′はゲイン要素、９
は自動制御系、10,10′は制御装置である。
で、６は減算器、７は加算器、8,8′はゲイン要素、９
は自動制御系、10,10′は制御装置である。
ここに、自動制御系９は第４図に示した従来型の自動
制御系であり、減算器91,加算器92,前向き伝達関数〔Ｇ
（Ｓ）〕93,外乱Ｄ（Ｓ）の伝達関数〔Ｙ（Ｓ）〕94お
よびフィードバック伝達関数〔Ｈ（Ｓ）〕95で構成され
る。
制御系であり、減算器91,加算器92,前向き伝達関数〔Ｇ
（Ｓ）〕93,外乱Ｄ（Ｓ）の伝達関数〔Ｙ（Ｓ）〕94お
よびフィードバック伝達関数〔Ｈ（Ｓ）〕95で構成され
る。
第１図においては、ゲイン要素8,8′はｋを（０≦k1
≦）なる定数とすると、（1/k）および（１−ｋ）から
なる。また制御装置10,10′はＧ′（Ｓ）,H′（Ｓ）を
前向き伝達関数Ｇ（Ｓ），フィードバック伝達関数Ｈ
（Ｓ）を模擬した伝達特性とすると、それぞれ〔1/G′
（Ｓ）〕,H′（Ｓ）なる伝達特性を有する制御装置であ
る。
≦）なる定数とすると、（1/k）および（１−ｋ）から
なる。また制御装置10,10′はＧ′（Ｓ）,H′（Ｓ）を
前向き伝達関数Ｇ（Ｓ），フィードバック伝達関数Ｈ
（Ｓ）を模擬した伝達特性とすると、それぞれ〔1/G′
（Ｓ）〕,H′（Ｓ）なる伝達特性を有する制御装置であ
る。
すなわち、可能なかぎり〔1/G′（Ｓ）〕＝〔1/G
（Ｓ）〕,H′（Ｓ）＝Ｈ（Ｓ）となるよう構成するもの
とする。
（Ｓ）〕,H′（Ｓ）＝Ｈ（Ｓ）となるよう構成するもの
とする。
つぎに第１図で示した自動制御系が前述した如くＧ
（Ｓ）のパラメータ変動や外乱Ｄ（Ｓ）の影響を受けに
くいことを詳述する。
（Ｓ）のパラメータ変動や外乱Ｄ（Ｓ）の影響を受けに
くいことを詳述する。
第２図は制御ブロック図の信号の向きを反転させる方
法について示したものであり、（ａ）は減算態様を加算
態様に書き替え可能なことを示し、（ｂ）はＦなる伝達
関数は（1/F）に置き換え可能なことを示す。なお、こ
のＦの変換については、電気学会論文誌,87−３（1967
年），高井著「ブロック線図描き方とそのアナログシミ
ュレーションに対する応用」を参照されれば、理解し得
る。
法について示したものであり、（ａ）は減算態様を加算
態様に書き替え可能なことを示し、（ｂ）はＦなる伝達
関数は（1/F）に置き換え可能なことを示す。なお、こ
のＦの変換については、電気学会論文誌,87−３（1967
年），高井著「ブロック線図描き方とそのアナログシミ
ュレーションに対する応用」を参照されれば、理解し得
る。
さらに、かような方法を用いて第１図に示したゲイン
要素８および自動制御系９につき、その信号の向きを反
転させ、第３図となる。つまり、制御特性上第１図と第
３図は全く等価である。
要素８および自動制御系９につき、その信号の向きを反
転させ、第３図となる。つまり、制御特性上第１図と第
３図は全く等価である。
ただし第３図において、11は加算器、12はゲイン要
素、９′は自動制御系であり、自動制御系９′において
は96は加算器,97は減算器、98は前向き伝達関数をそれ
ぞれ示している。
素、９′は自動制御系であり、自動制御系９′において
は96は加算器,97は減算器、98は前向き伝達関数をそれ
ぞれ示している。
ここで、（ｋ＝０）とするとゲイン要素12のゲインが
零となり、系はこの部分において切り離される。よっ
て、目標値Ｒ（Ｓ）と制御量Ｃ（Ｓ）は制御装置10,1
0′と加算器７とゲイン要素８′の範囲によってのみ一
義的に関係づけられるものとなり、、自動制御系９′や
外乱Ｄ（Ｓ）とは無関係となる。
零となり、系はこの部分において切り離される。よっ
て、目標値Ｒ（Ｓ）と制御量Ｃ（Ｓ）は制御装置10,1
0′と加算器７とゲイン要素８′の範囲によってのみ一
義的に関係づけられるものとなり、、自動制御系９′や
外乱Ｄ（Ｓ）とは無関係となる。
すなわち、つぎの式のようになる。
このことは、Ｇ′（Ｓ）,H′（Ｓ）はＧ（Ｓ）,H
（Ｓ）とほぼ等しくなるよう構成するゆえ、式（２′）
の関係は外乱Ｄ（Ｓ）のない式（１）とほぼ等しくな
り、また〔1/G′（Ｓ）〕,H′（Ｓ）は制御装置であ
り、制御対象のパラメータ変動によりＧ（Ｓ）が変動し
ても、式（２′）の関係は変らずこの影響を全く受けな
いことになる。
（Ｓ）とほぼ等しくなるよう構成するゆえ、式（２′）
の関係は外乱Ｄ（Ｓ）のない式（１）とほぼ等しくな
り、また〔1/G′（Ｓ）〕,H′（Ｓ）は制御装置であ
り、制御対象のパラメータ変動によりＧ（Ｓ）が変動し
ても、式（２′）の関係は変らずこの影響を全く受けな
いことになる。
なお、（ｋ＝０）とするのは理想的な状態であるが、
零でなくても変動や外乱の影響をｋ（ｋ＜１）だけ低下
させることができ、それなりに有効なものとなる。（ｋ
＝０）とすることは、現実には第１図に示されるゲイン
要素８のゲインを無限大とすることに相当するため、厳
密には困難ではあるが、リレー要素や積分器により近似
的に実現することができる。
零でなくても変動や外乱の影響をｋ（ｋ＜１）だけ低下
させることができ、それなりに有効なものとなる。（ｋ
＝０）とすることは、現実には第１図に示されるゲイン
要素８のゲインを無限大とすることに相当するため、厳
密には困難ではあるが、リレー要素や積分器により近似
的に実現することができる。
以上説明したように本発明によれば、第４図に示した
如き広く用いられている従来型自動制御系に対して、第
１図に例示したように２個のゲイン要素,2個の制御装置
および１個の減算器を付加することにより、目標値Ｒ
（Ｓ）と制御量Ｃ（Ｓ）との関係が制御対象のパラメー
タ変動や外乱の影響を受けにくい制御系を構成し得る自
動制御方式を提供できる。特に、サーボ機構においては
負荷の機械的特性が変化しても、一定の応答特性を得る
ことが可能となり実用効果は極めて大きい。
如き広く用いられている従来型自動制御系に対して、第
１図に例示したように２個のゲイン要素,2個の制御装置
および１個の減算器を付加することにより、目標値Ｒ
（Ｓ）と制御量Ｃ（Ｓ）との関係が制御対象のパラメー
タ変動や外乱の影響を受けにくい制御系を構成し得る自
動制御方式を提供できる。特に、サーボ機構においては
負荷の機械的特性が変化しても、一定の応答特性を得る
ことが可能となり実用効果は極めて大きい。
第１図は本発明が適用された腰部構成例を示す系統図、
第２図（ａ），（ｂ）は第１図の信号の向きを反転させ
る方法を説明するため示した図、第３図は第１図の説明
のため示した等価図、第４図は従来例のループ自動制御
系の構成を示す系統図である。 Ｒ（Ｓ）……目標値、Ｃ（Ｓ）……制御量、Ｄ（Ｓ）…
…外乱、３……前向き伝達関数、４……伝達関数、５…
…フィードバック伝達関数、8,8′,12……ゲイン要素、
９，９′……自動制御系、10,10′……制御装置。
第２図（ａ），（ｂ）は第１図の信号の向きを反転させ
る方法を説明するため示した図、第３図は第１図の説明
のため示した等価図、第４図は従来例のループ自動制御
系の構成を示す系統図である。 Ｒ（Ｓ）……目標値、Ｃ（Ｓ）……制御量、Ｄ（Ｓ）…
…外乱、３……前向き伝達関数、４……伝達関数、５…
…フィードバック伝達関数、8,8′,12……ゲイン要素、
９，９′……自動制御系、10,10′……制御装置。
Claims (1)
- 【請求項１】前向き伝達関数〔Ｇ（Ｓ）〕と、出力が
〔Ｇ（Ｓ）〕の入力に負帰還されるフィードバック伝達
関数〔Ｈ（Ｓ）〕とから構成される閉ループ自動制御系
をなす自動制御方式において、自動制御系の入力に前向
きに定数〔ｋ（０≦ｋ≦１）〕とする（1/k）なるゲイ
ン要素を挿入するとともに、自動制御系出力の制御量を
入力とする制御装置を介し、この出力を自動制御系の前
段に有する減算器に与える新たなるフィードバックルー
プを設け、該フィードバックループを、前記伝達関数を
模擬要素〔Ｇ′（Ｓ）、Ｈ′（Ｓ）〕とする〔1/G′
（Ｓ）〕と〔Ｈ′（Ｓ）〕の並列要素と、これらの入力
側に直列接続した（１−ｋ）なるゲイン要素にて構成し
たことを特徴とする自動制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1560788A JP2683543B2 (ja) | 1988-01-26 | 1988-01-26 | 自動制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1560788A JP2683543B2 (ja) | 1988-01-26 | 1988-01-26 | 自動制御方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01191201A JPH01191201A (ja) | 1989-08-01 |
| JP2683543B2 true JP2683543B2 (ja) | 1997-12-03 |
Family
ID=11893401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1560788A Expired - Fee Related JP2683543B2 (ja) | 1988-01-26 | 1988-01-26 | 自動制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2683543B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0370004A (ja) * | 1989-08-09 | 1991-03-26 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 自動制御方式 |
-
1988
- 1988-01-26 JP JP1560788A patent/JP2683543B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01191201A (ja) | 1989-08-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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