JP2827792B2 - Feedback control device and control method - Google Patents

Feedback control device and control method

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JP2827792B2
JP2827792B2 JP5034638A JP3463893A JP2827792B2 JP 2827792 B2 JP2827792 B2 JP 2827792B2 JP 5034638 A JP5034638 A JP 5034638A JP 3463893 A JP3463893 A JP 3463893A JP 2827792 B2 JP2827792 B2 JP 2827792B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、インバータ、コンバー
タ等の制御対象を制御するための制御装置及び制御方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device and a control method for controlling a control target such as an inverter and a converter.

【0002】[0002]

【従来の技術】図1はインダクタンス値Lのリアクタか
ら成る負荷1にPWMコンバータ等から成る可変電圧源
2から電力を供給するシステムにおける帰還制御装置を
原理的に示す。このシステムはディジタル指令値(基準
値又は目標値)発生器3から発生するディジタル指令電
流値Ir に対応する負荷電流Iを可変電圧源2から負荷
1に供給するように構成されている。負荷電流Iはフィ
ードバック制御方式における制御量であり、電流検出器
(制御量検出器)4とここに接続されたADC(アナロ
グ・ディジタル変換器)5とによって検出される。AD
C5は、電流検出器4で検出したアナログ検出電流を一
定のサンプリング周期でサンプリングし、このサンプル
をディジタル信号に変換して出力する。ここではADC
5の入力と出力の両方をIで示すことにする。比較手段
としてのディジタル減算器6は指令値Ir と検出値Iと
の差の出力(誤差出力)を形成する。減算器6に接続さ
れたディジタル制御器7はフィードバック制御系におけ
る比例積分手段または比例補償手段を含む制御要素であ
り、マイコン(マイクロコンピュータ又はマイクロプロ
セッサ)から成り、ディジタル減算器6から与えられた
誤差信号をゼロにするように可変電圧源2を操作するた
めのディジタル操作量Vを形成する。なお、指令値発生
器3、ADC5、減算器6をディジタル制御器7と共に
マイコンに含めることができる。ディジタル制御器7と
可変電圧源2との間にはディジタル操作量Vに対応する
アナログ操作量を形成して1サンプル期間ホールドして
出力するホールド回路8が接続されている。このホール
ド回路8はDAC(ディジタル・アナログ変換器)を含
み、ディジタル操作量Vに対応したアナログ操作量を形
成するので、アナログ操作量発生器と呼ぶこともでき
る。なお、ここではディジタル操作量とアナログ操作量
を共にVで示すことにする。可変電圧源2はアナログ操
作量Vに応答して例えばPWM制御パルスを発生する回
路及びPWM制御パルスに応答するスイッチング素子を
含んで、アナログ操作量Vに対応した動作をなし、出力
電流Iを得るための電圧を出力する。なお、ここでは、
図1において、ホールド回路8、可変電圧源2及び負荷
1を合せて制御対象と呼ぶことにする。しかし、負荷1
のみを制御対象と呼び、ディジタル制御器7とホールド
回路8と可変電圧源2を合せて制御要素と呼ぶこともで
きる。この場合には可変電圧源2の出力電圧kV(但し
kは定数)が操作量になる。
2. Description of the Related Art FIG. 1 shows a feedback control device in a system for supplying power from a variable voltage source 2 comprising a PWM converter or the like to a load 1 comprising a reactor having an inductance value L. This system is configured to supply a load current I corresponding to a digital command current value Ir generated from a digital command value (reference value or target value) generator 3 from a variable voltage source 2 to a load 1. The load current I is a control amount in the feedback control system, and is detected by a current detector (control amount detector) 4 and an ADC (analog-digital converter) 5 connected thereto. AD
C5 samples the analog detection current detected by the current detector 4 at a constant sampling cycle, converts the sample into a digital signal, and outputs the digital signal. Here ADC
Let I denote both the input and output of 5 by I. The digital subtractor 6 as a comparison means forms an output (error output) of a difference between the command value Ir and the detection value I. The digital controller 7 connected to the subtractor 6 is a control element including a proportional integrator or a proportional compensator in the feedback control system, and is constituted by a microcomputer (microcomputer or microprocessor). A digital operation amount V for operating the variable voltage source 2 so as to make the signal zero is formed. Note that the command value generator 3, the ADC 5, and the subtractor 6 can be included in the microcomputer together with the digital controller 7. Between the digital controller 7 and the variable voltage source 2, there is connected a hold circuit 8 which forms an analog manipulated variable corresponding to the digital manipulated variable V, holds it for one sample period, and outputs it. The hold circuit 8 includes a DAC (digital-to-analog converter) and forms an analog manipulated variable corresponding to the digital manipulated variable V. Therefore, the hold circuit 8 can also be called an analog manipulated variable generator. Here, both the digital operation amount and the analog operation amount are indicated by V. The variable voltage source 2 includes a circuit that generates, for example, a PWM control pulse in response to the analog manipulated variable V and a switching element that responds to the PWM control pulse, performs an operation corresponding to the analog manipulated variable V, and obtains an output current I. Output voltage for Here,
In FIG. 1, the hold circuit 8, the variable voltage source 2, and the load 1 are collectively called a control target. However, load 1
Only the control target may be called a control target, and the digital controller 7, the hold circuit 8, and the variable voltage source 2 may be collectively called a control element. In this case, the output voltage kV (where k is a constant) of the variable voltage source 2 becomes the manipulated variable.

【0003】図1における1aは外乱に基づく電流Il
の発生を模式的に示す外乱電流源であり、電流検出器4
で検出される電流Iには外乱電流Il も含まれる。
In FIG. 1, reference numeral 1a denotes a current Il based on a disturbance.
Is a disturbance current source that schematically indicates the occurrence of
Includes the disturbance current Il.

【0004】図1の負荷をインダクタンスLと抵抗Rと
に置き換えた場合にも、図1と同一の制御系を形成する
ことができる。また、図1の負荷1をコンデンサCと
し、ここに可変電流源から電流を供給し、負荷電圧Va
を電圧指令値に追従させる場合にも基本的には図1と同
様に制御する。
When the load shown in FIG. 1 is replaced with an inductance L and a resistor R, the same control system as that shown in FIG. 1 can be formed. The load 1 in FIG. 1 is a capacitor C, and a current is supplied from a variable current source to the load
Is basically controlled in the same manner as in FIG.

【0005】図1について操作量を入力、制御量を出力
として制御対象に対する伝達関数を求めると次の式
(1)になる。 GA (s)=1/Ls (1) また、図1のLの代わりにコンデンサCを設け、ここに
可変電流源を接続する場合についても同様に伝達関数を
求めると次の式(2)となる。 GB (s)=1/Cs (2) 式(1)、(2)よりL負荷及びC負荷ともに制御対象
は積分要素(インディンシャル応答の出力が時間と共に
増大する要素)で模擬され、また操作量と制御量は電
圧、電流が入れ替わっただけで双方とも類似回路であ
る。従って、以下は図1のL負荷の場合のみについて説
明する。
When the transfer function for the controlled object is obtained with reference to FIG. 1 using the operation amount as input and the control amount as output, the following equation (1) is obtained. G A (s) = 1 / Ls (1) Also, in the case where a capacitor C is provided instead of L in FIG. 1 and a variable current source is connected thereto, a transfer function is similarly obtained. Becomes G B (s) = 1 / Cs (2) Equation (1), is simulated by the control object integral element both from the L load and C load (2) (element that increases the output of Indiana emissions Shall response time), also Both the operation amount and the control amount are similar circuits except that the voltage and the current are switched. Therefore, only the case of the L load in FIG. 1 will be described below.

【0006】図2は図1の制御系における伝達関数をz
変換により離散時間領域で表したものである。ここでは
比例積分器を含むディジタル制御器7がki/(z−
1)の要素7aとKpの要素7bと加算器7cで示され
ている。また、図1のホ−ルド回路8と可変電圧源2と
負荷1とが、(kTs/L){(m(z−1)+1)/
(z−1)}から成る要素10aとZ-1の要素10bか
ら成る制御対象10として示されている。また、制御対
象10の制御量Iには外乱成分Il が含まれるものとし
て示されている。
FIG. 2 shows a transfer function in the control system of FIG.
It is represented in a discrete time domain by conversion. Here, the digital controller 7 including the proportional integrator is ki / (z−
The element 7a of 1), the element 7b of Kp, and the adder 7c are shown. Further, the hold circuit 8, the variable voltage source 2, and the load 1 of FIG. 1 are (kTs / L) {(m (z−1) +1) /
This is shown as a controlled object 10 including an element 10a of (z-1)} and an element 10b of Z- 1 . Further, the control amount I of the control target 10 is shown to include the disturbance component Il.

【0007】図3は図1の制御装置におけるサンプリン
グ周期(間隔)と制御器7の制御間隔とが共にTs の場
合においてTs毎に検出される制御量(負荷電流)I及
びその検出値とディジタル又はアナログの操作量Vの関
係を示す。なお、n−2、n−1、n、n+1はサンプ
リング時点を示し、I(n-2) 、I (n-1)、I (n)、I(n
+1)は各サンプリング時点の制御量(サンプル)検出値
を示し、V(n-2) 、V(n-1) 、V(n) 、V(n+1) は各サ
ンプリング間隔の操作量を示す。サンプリング時点nを
現在時点とすれば、現在時点nで出力する操作量V(n)
は、1つ前のサンプリング時点n−1の制御量検出値I
(n-1) に基づいて決定されている。従って、ディジタル
制御器7を含むフィードバック制御系では1サンプリン
グ時間間隔Ts の制御遅れ、及び制御誤差が生じる。
FIG. 3 shows a control amount (load current) I detected for each Ts and its detected value and a digital value when both the sampling period (interval) of the controller of FIG. 1 and the control interval of the controller 7 are Ts. Alternatively, the relationship of the analog operation amount V is shown. Note that n-2, n-1, n, and n + 1 indicate sampling points, and I (n-2), I (n-1), I (n), and I (n
+1) indicates a control value (sample) detection value at each sampling point, and V (n-2), V (n-1), V (n), and V (n + 1) are operation amounts at each sampling interval. Is shown. Assuming that the sampling time point n is the current time point, the manipulated variable V (n) output at the current time point n
Is the control amount detection value I at the previous sampling time point n-1.
(n-1). Therefore, in the feedback control system including the digital controller 7, a control delay of one sampling time interval Ts and a control error occur.

【0008】この制御遅れ、制御誤差に関する問題はデ
ィジタル制御器により構成される制御系特有の不具合で
あり、その改善策として図4のような制御量予測器を使
用することが知られている。図4は図1の制御系に制御
量予測器9を付加し、更にZ変換により離散時間領域で
表したブロック図である。図1において、ホールド回路
38の伝達関数は次の式(3)で表せる。 GH (s)=(1−e-s・Ts)/s (3) また、可変電圧源2は比例要素kで表せる。また、制御
対象負荷1の伝達関数は式(1)であるからホールド回
路8から制御対象負荷1までの総合伝達関数G(s)は
次の式(4)になる。 G(s)=GH (s)・k・GA (s) =((1−e-s・Ts)/s)・k・(1/Ls ) =k・(1−e-s・Ts)/(s2 L) (4) ここで、G(s)をZ変換により離散時間領域で表すと
Z変換の公式により次の式(5)になる。 G(z)=(k・Ts /L)・(1/(Z−1))・Z-1 (5) 図4において、7は離散時間領域で表されたディジタル
制御器、10は式(5)で表されるホールド回路8から
制御対象負荷1までの伝達関数、11は1サンプル遅れ
要素、9は制御量予測器、12は加算器、6は減算器、
3は制御量に対する指令値である。ライン13は図1の
ADC5の出力に対応し、ここに制御量検出値が得られ
る。加算器12の一方の入力端子はライン13に接続さ
れ、他方の入力端子は予測器9に接続されている。予測
器9は遅れ要素11を介してディジタル制御器7に接続
され、ディジタル操作量Vに基づいて予測値Δi(n-1)
を発生する。
The problems related to the control delay and the control error are problems peculiar to a control system constituted by a digital controller, and it is known to use a control amount predictor as shown in FIG. FIG. 4 is a block diagram in which a control amount predictor 9 is added to the control system of FIG. In FIG. 1, the transfer function of the hold circuit 38 can be expressed by the following equation (3). G H (s) = (1−e− s · Ts ) / s (3) The variable voltage source 2 can be represented by a proportional element k. Further, since the transfer function of the controlled load 1 is represented by the equation (1), the total transfer function G (s) from the hold circuit 8 to the controlled load 1 is represented by the following equation (4). G (s) = G H ( s) · k · G A (s) = ((1-e -s · Ts) / s) · k · (1 / Ls) = k · (1-e -s · ts) / (s 2 L) (4) where, expressed G (s) is the discrete time domain by Z conversion by formula Z transform becomes the following expression (5). G (z) = (k · Ts / L) · (1 / (Z−1)) · Z −1 (5) In FIG. 4, 7 is a digital controller represented in a discrete time domain, and 10 is an equation ( 5) a transfer function from the hold circuit 8 to the controlled load 1 represented by 5), 11 is a one-sample delay element, 9 is a control amount predictor, 12 is an adder, 6 is a subtractor,
3 is a command value for the control amount. The line 13 corresponds to the output of the ADC 5 in FIG. 1, and the control amount detection value is obtained here. One input terminal of the adder 12 is connected to the line 13, and the other input terminal is connected to the predictor 9. The predictor 9 is connected to the digital controller 7 via the delay element 11 and calculates a predicted value Δi (n−1) based on the digital manipulated variable V.
Occurs.

【0009】更に詳しく説明すると、予測器9は、ある
操作量Vを制御対象に与えた場合の制御量の増加分(変
化分)だけを演算予測する。従って、本例の制御対象は
リアクタ4であるため増加分を求める関数は (k/Ln )・Ts (ここで、Ln はLの公称値を表
す。)で表せる。図5は制御の様子を示す。(n−1)
時点において制御量I(n-1) をライン13で検出する。
また、(n−1)時点に出力した操作量v(n-1) を遅れ
要素11で得、これを予測器9に入力することによりT
s 時間での制御量増加分予測値Δi(n-1) が求められ
る。この制御量増加分予測値と検出された制御量を加算
器12で加えることによりn時点の制御量予測値i(n)
が得られる。この得られたn時点の制御量予測値と指令
値から減算器6によって制御誤差を求め、その制御誤差
が0に収束するようにディジタル制御器7によりn時点
からの1サンプル期間に出力される操作量V(n)を決定
し、nからn+1の期間に制御対象に出力する。この手
法により1サンプル時間に起因する制御誤差は補償され
る。しかし、制御対象の定数(例えばL)が変化する場
合、誤差を生じる。その誤差は予測時間が長い程大き
い。ここで、制御対象の定数の変動とは図1の例におい
てはインダクタンス値Lが変動すること、また負荷1に
インダクタンスLと共に抵抗分が存在すること等であ
る。
More specifically, the predictor 9 calculates and predicts only an increase (change) of the control amount when a certain operation amount V is given to the control target. Therefore, since the control object of this example is the reactor 4, the function for obtaining the increase can be represented by (k / Ln) · Ts (where Ln represents the nominal value of L). FIG. 5 shows a state of the control. (N-1)
At the time, the control amount I (n-1) is detected on the line 13.
Also, the manipulated variable v (n-1) output at the time (n-1) is obtained by the delay element 11 and input to the predictor 9 to obtain T
The control amount increase predicted value Δi (n-1) at time s is obtained. The control amount predicted value i (n) at the time point n is added by adding the control amount increase predicted value and the detected control amount by the adder 12.
Is obtained. A control error is obtained by the subtractor 6 from the obtained control amount predicted value and command value at the time point n, and the control error is output by the digital controller 7 in one sample period from the time point n so that the control error converges to zero. The operation amount V (n) is determined, and is output to the control target in a period from n to n + 1. This technique compensates for control errors due to one sample time. However, when a constant (for example, L) to be controlled changes, an error occurs. The error is larger as the prediction time is longer. Here, the variation of the constant of the controlled object means that the inductance value L varies in the example of FIG. 1 and that the load 1 has a resistance component together with the inductance L.

【0010】本件出願人は、前述した欠点を解決するた
めに、予測時間を短くし且つ誤差を発生しにくくすると
共に、予測誤差が生じた場合、予測値と実際値の誤差を
積分した値を予測器の入力、または出力に加えることで
予測誤差を0に収束させる方式を特願平4−26436
3号で提案した。次に、図6及び図7を参照してこの方
式に係わる帰還制御装置を説明する。但し、図6及び図
7において、図1〜図5と共通する部分には同一の符号
を付してその説明を省略する。図6と図4との対比から
明らかなように、図6の方式は図4の方式に、予測誤差
検出器14と、予測誤差補償器15と、加算器16を加
えたものである。即ち、制御量変化分予測手段9bの他
にこの補償手段を設けたものである。新たに設けた加算
器16は遅れ要素11の出力V(n−1)と予測誤差補
償器15から得られる予測誤差補償量とを加算して変化
分(増加分)予測器9bに送る。予測誤差検出器14
は、1サンプル期間の遅れ要素17とexp(−mT
s)の回路18と減算器19とから成る。遅れ要素17
は加算器12の出力ラインに接続され、制御量予測値i
(n)の1サンプル期間Tsだけ前の(n−1)におけ
る制御量予測値i(n−1)を出力する。回路18は
(n−1)の時の制御量検出値I(n−1)を出力す
る。従って、減算器19からは、予測値i(n−1)と
検出値I(n−1)の差の出力Δie(n−1)が予測
誤差として得られる。予測誤差補償器15はkz/(z
−1)の回路から成り、予測誤差補償量を加算器16に
送る。図6では制御量予測器9a、予測誤差検出器1
4、予測誤差補償器15、加算器12、16が機能的に
ブロックで示されているが、実際にはDSP(ディジタ
ル信号プロセッサ)又はマイコンから成り、所定のプロ
グラムに従ってソフト的に処理される。
In order to solve the above-mentioned drawbacks, the present applicant shortens the prediction time and makes it difficult for errors to occur, and when a prediction error occurs, calculates the value obtained by integrating the error between the predicted value and the actual value. A method of converging a prediction error to 0 by adding to the input or output of a predictor is disclosed in Japanese Patent Application No. Hei 4-26436.
No. 3 proposed. Next, a feedback control device according to this method will be described with reference to FIGS. However, in FIGS. 6 and 7, portions common to FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. As is clear from the comparison between FIG. 6 and FIG. 4, the method of FIG. 6 is obtained by adding a prediction error detector 14, a prediction error compensator 15, and an adder 16 to the method of FIG. That is, this compensation means is provided in addition to the control amount change prediction means 9b . The newly provided adder 16 adds the output V (n-1) of the delay element 11 and the prediction error compensation amount obtained from the prediction error compensator 15 and sends the result to the change (increase) predictor 9b. Prediction error detector 14
Is the delay element 17 of one sample period and exp (−mT
s) and a subtractor 19. Delay element 17
Is connected to the output line of the adder 12, and the control amount prediction value i
The control amount prediction value i (n-1) at (n-1) one sample period Ts before (n) is output. The circuit 18 outputs the control amount detection value I (n-1) at the time of (n-1). Therefore, the output Δie (n−1) of the difference between the predicted value i (n−1) and the detected value I (n−1) is obtained from the subtracter 19 as a prediction error. The prediction error compensator 15 calculates kz / (z
-1), and sends the prediction error compensation amount to the adder 16. In FIG. 6, the control amount predictor 9a and the prediction error detector 1
4. Although the prediction error compensator 15 and the adders 12 and 16 are functionally shown as blocks, they are actually formed of a DSP (digital signal processor) or a microcomputer, and are processed by software according to a predetermined program.

【0011】この実施例では、図7に示すように、各サ
ンプリング時間間隔Ts の間にm点を設け、制御量の検
出、及び操作量の出力のタイミングを下記のようにす
る。(n−1)点と(n)点の間を例にして説明する。
n−1からnまでの間のm点即ち(n−1,m)Ts 点
の制御量I(n-1、m )を検出してn点で出力する。ここ
で、mは0から1の間の値を取る。m=1の場合は制御
遅れ無しの状態になる。m=0の場合には1サンプルの
制御遅れが生じる。従って、予測時間は(1−m)Ts
となり1サンプル時間以下となる。
In this embodiment, as shown in FIG. 7, m points are provided between each sampling time interval Ts, and the detection timing of the control amount and the output timing of the operation amount are as follows. The description will be made by taking an example between the points (n-1) and (n).
The control amount I (n-1, m) at the point m (n-1, m) Ts from n-1 to n is detected and output at the point n. Here, m takes a value between 0 and 1. When m = 1, there is no control delay. When m = 0, a control delay of one sample occurs. Therefore, the predicted time is (1-m) Ts
It becomes less than one sample time.

【0012】次に、上記タイミングにした場合の制御対
象の離散時間領域での伝達関数は拡張Z変換により式
(6)で表現できる。 G(z、m)=(k・Ts /L)・(m(Z-1) +1)/(Z−1))・Z-1 (6) また、予測器9bにて制御量増加分を求める関数は(1
−m)Ts 時間後を予測するため次のようになる。 (k/Ln )・(1−m)Ts
Next, the transfer function in the discrete time domain of the controlled object at the above timing can be expressed by equation (6) by extended Z-transform. G (z, m) = (k · Ts / L) · (m (Z−1) +1) / (Z−1)) · Z −1 (6) Further, the control amount increase is calculated by the predictor 9b. The function to be found is (1
-M) To predict after the time Ts: (K / Ln) · (1-m) Ts

【0013】タイミングmを導入することにより、図6
の制御対象10は(kTs /L){[m(z-1) +1]/
(z−1)}で示すブロック10aと1サンプルの遅れ
要素10bとで示され、この出力としてI(n-1,m) で示
す制御量検出値が得られる。また、予測器9bは(k/
Ln )(1−m)Ts で表され、(n−1,m)Ts時
から(n)Ts時までの(1−m)Ts 時間制御量増加
分予測値Δi(n-1,m)を出力する。
By introducing the timing m, FIG.
Is controlled by (kTs / L) {[m (z-1) +1] /
A control amount detection value indicated by I (n-1, m) is obtained as an output of the block 10a indicated by (z-1)} and the delay element 10b of one sample. Further, the predictor 9b calculates (k /
Ln) expressed by (1-m) Ts, and the predicted value Δi (n-1, m) of the (1-m) Ts time control amount increase from (n-1, m) Ts to (n) Ts. Is output.

【0014】図6及び図7において、(n−1)Ts 時
に制御対象へ出力した操作量v(n-1) と(n−1)Ts
時の予測誤差補償器15の出力値を加算器16で加算し
た値を予測器9bに入力し(1−m)Ts 後の制御量増
加分予測値Δi(n-1,m) を算出する。また、(n−1,
m)Ts 時の制御量I(n-1,m) を検出しその値にΔi(n
-1,m) を加算器12で加算することにより(n)Ts 時
の制御量予測値i(n)を算出する。また、(n−1)Ts
時における制御量予測値i(n-1) と(n−1,m)Ts
時の制御量検出値のmTs 時間遅れ要素、つまり(n
−1)Ts 時の制御量検出値I(n-1) との差Δie(n-1)
は(n−1)Ts 時における制御量の予測誤差になる。
この予測誤差を0に収束させるためには、予測誤差を積
分要素で構成された予測誤差補償器15に入力し、予測
誤差補償量であるその出力を予測器9bの入力値である
操作量V(n-1) に加算することにより、制御量増加分予
測値を補償する。この(n)Ts 時の制御量予測値i
(n) と指令値Ir (n) とを比較して制御誤差を得、この
誤差に基づきディジタル制御器7はその誤差が0に収束
するような操作量v(n) を決定し、(n)Ts 時に出力
する。
In FIGS. 6 and 7, the manipulated variables v (n-1) and (n-1) Ts output to the control object at the time of (n-1) Ts are shown.
The value obtained by adding the output value of the prediction error compensator 15 at the time by the adder 16 is input to the predictor 9b to calculate the control amount increase predicted value Δi (n-1, m) after (1-m) Ts. . Also, (n-1,
m) The control amount I (n-1, m) at the time of Ts is detected, and the value of Δi (n
−1, m) is added by the adder 12 to calculate the control amount predicted value i (n) at the time of (n) Ts. Also, (n-1) Ts
Control value i (n-1) and (n-1, m) Ts
MTs time delay element of the control amount detection value at the time, that is, (n
-1) Difference Δie (n-1) from control amount detection value I (n-1) at Ts
Is the prediction error of the control amount at the time of (n-1) Ts.
In order to converge the prediction error to 0, the prediction error is input to the prediction error compensator 15 composed of an integral element, and the output, which is the prediction error compensation amount, is input to the operation amount V, which is the input value of the predictor 9b. By adding to (n-1), the control value increase predicted value is compensated. The control amount predicted value i at (n) Ts
(n) is compared with the command value Ir (n) to obtain a control error. Based on this error, the digital controller 7 determines an operation amount v (n) such that the error converges to 0, and ) Output at Ts.

【0015】以上の操作により図1の制御対象負荷1の
定数Lが公称値Ln から変化した場合、負荷1がLと共
に抵抗分Rを含む場合であっても精度良く指令値Ir に
追従された制御が実現される。
When the constant L of the controlled load 1 shown in FIG. 1 changes from the nominal value Ln by the above operation, the command value Ir is accurately followed even when the load 1 includes the resistance R together with L. Control is realized.

【0016】なお、図6の外乱電流Il を電圧Vl に変
換し、これを図8に示すように制御対象10の入力側の
加算器20に与え、これと操作量V(n)を加算するよ
うに示すこともできる。なお、制御量Iは外乱電圧Vl
又は電流Il によって変化するので予測誤差補償器15
から得られる補償後の予測誤差は外乱成分を含む。
The disturbance current Il shown in FIG. 6 is converted into a voltage Vl, which is supplied to an adder 20 on the input side of the controlled object 10 as shown in FIG. 8 to add the manipulated variable V (n) to this. It can be shown as follows. The control amount I is the disturbance voltage Vl
Or, the prediction error compensator 15
The compensated prediction error obtained from (1) contains a disturbance component.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図6又は図
8に示す方式において、外乱成分を含む制御量予測値は
加算器12から減算器6に至り、更に比例積分要素また
は比例要素を含む制御器7を通る。制御器7における積
分要素の時定数は制御系の安定性を高めるために、制御
量予測手段9aにおいて予測値(推定値)が定まる時間
(推定時定数)の数倍程度の長い時間に設定される。従
って、速い変化の外乱(高い周波数で変化する外乱)を
良好に補償することは困難であった。
By the way, in the method shown in FIG. 6 or FIG. 8, the control value predicted value including the disturbance component flows from the adder 12 to the subtractor 6, and the control value further includes the proportional integral element or the proportional element. Passes through the vessel 7. The time constant of the integral element in the controller 7 is set to a time several times longer than the time (estimated time constant) in which the predicted value (estimated value) is determined by the control amount predicting means 9a in order to enhance the stability of the control system. You. Therefore, it has been difficult to satisfactorily compensate for a fast-changing disturbance (disturbance that changes at a high frequency).

【0018】そこで、本発明の目的は、速い変化の外乱
を良好に補償することができる帰還制御装置及び方法を
提供することにある。
An object of the present invention is to provide a feedback control device and method capable of favorably compensating for a fast-changing disturbance.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、制御対象の制御量、またはこれに対応する
量を予め定められたサンプリング時間間隔で検出してデ
ィジタル量の制御量検出値を得るディジタル制御量検出
手段と、前記制御量検出値が追従すべき指令値をディジ
タル量で発生するディジタル指令値発生手段と、比較手
段と、比例積分補償手段または比例補償手段と、第1、
第2及び第3の加算手段と、遅延要素と、制御量変化分
予測手段と、予測誤差検出及び補償手段とを有し、前記
第1の加算手段は前記制御量検出手段で検出された制御
量検出値に前記制御量変化分予測手段の出力を加算して
制御量予測値を出力するものであり、前記比較手段は前
第1の加算手段から得られた前記制御量予測値と前記
指令値との差に対応する出力を発生するものであり、前
記比例積分補償手段または比例袖償手段は前記比較手段
から得られた出力を比例積分補償または比例補償するも
のであり、前記第2の加算手段は前記比例積分補償手段
または比例補償手段の出力に前記予測誤差検出及び補償
手段から得られた予測誤差補償量を加算して前記制御対
象を制御するための操作量を出力するものであり、前記
遅延要素は前記第2の加算手段から得られた前記操作量
に所定のサンプリング時間間隔の遅延を与えた遅延信号
を出力するものであり、前記第3の加算手段はの前記遅
延信号に前記予測誤差検出及び補償手段から得られた予
測誤差補償量を加算するものであり、前記制御量変化分
予測手段は、前記第3の加算手段の出力と前記制御対象
の定数とに基づいて現在のサンプリング時点の制御量と
次回のサンプリング時点の制御量との変化分の予測値を
演算により算出するものであり、前記予測誤差検出及び
補償手段は、前記制御量予測値と実際の制御量検出値と
の差によって予測誤差を求め、この予測誤差を0に収束
させるように補償して前記予測誤差補償量を求め、この
予測誤差補償量を前記第3の加算手段に送るものである
ことを特徴とするディジタル帰還制御装置に係わるもの
である。なお、請求項2に示すように予測誤差補償値を
制御量変化分予測手段の出力に対して加算することがで
きる。また、請求項1及び2の装置に対応して請求項3
及び4の方法を採用することができる。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a method for detecting a control amount of a digital object by detecting a control amount of a control object or an amount corresponding thereto at a predetermined sampling time interval. a digital control amount detection means for obtaining a value, and the digital command value generating means for the control amount detection value is generated by a digital quantity command value to be followed, it compares the hand
A stage, a proportional-integral compensation means or a proportional compensation means,
And a second and third addition means, a delay element, a control amount variation <br/> predicting means and the prediction error detection and compensation means, wherein
The first adding means controls the control detected by the control amount detecting means.
By adding the output of the control amount change amount predicting means to the amount detection value.
And outputs a control amount prediction value, wherein the comparison means serves to generate an output corresponding to the difference between the command value and the control amount predicted value obtained al a from said first addition means, wherein The proportional-integral compensation means or the proportional compensation means compensates for the output obtained from the comparing means by proportional-integral compensation or proportional compensation, and the second adding means adds the output of the proportional-integral compensation means or the proportional compensation means to the output. and it outputs a manipulated variable for controlling the controlled object by adding the prediction error compensation amount obtained from the prediction error detection and compensation means, wherein
The delay element is the manipulated variable obtained from the second adding means.
Signal with a delay of a predetermined sampling time interval
And the third adding means outputs the delay.
The prediction signal obtained from the prediction error detection and compensation means is added to the extended signal.
The control amount change predicting means includes an output of the third adding means and the control object.
Are those which based in on the constant is calculated by calculating a predicted value of change in the control amount of the control amount and the next sampling time point of the current sampling time, the prediction error detection and compensation means, the control amount obtains a prediction error by a difference between the actual control amount detection value and the prediction value, calculated the prediction error compensation amount to compensate for this prediction error to converge to 0, the
The present invention relates to a digital feedback control device, wherein the prediction error compensation amount is sent to the third adding means . It should be noted that the prediction error compensation value can be added to the output of the control amount change predicting means as described in claim 2. Claim 3 corresponds to the apparatus of Claims 1 and 2.
And 4 can be adopted.

【0020】[0020]

【発明の作用及び効果】各請求項の発明によれば、外乱
成分を示す予測誤差補償量が、制御量予測値と指令値と
の差の出力を比例積分補償または比例補償した値に加え
られるので、速い変化の外乱成分の補償を遅れを伴なわ
ないで行うことができ、良好な制御特性を得ることがで
きる。
According to the invention of each claim, the prediction error compensation amount indicating the disturbance component is determined by the control amount prediction value and the command value.
In addition to value proportional compensating the output of the difference of the proportional integral complement 償Ma other
Is Runode, can be performed without accompanied delay compensation of the disturbance component of the rapid changes, it is possible to obtain good control characteristics.

【0021】[0021]

【第1の実施例】次に、本発明の第1の実施例の帰還制
御装置を図9を参照して説明する。但し、図9において
図1〜図8と共通する部分には同一の符号を付してその
説明を省略する。図9は図8の回路に加算器21を付加
したものである。即ち、図9では比例積分補償手段また
は比例補償手段としての制御器7の出力段に加算器21
が設けられ、制御器7の出力と予測誤差補償器15から
得られた補償後の予測誤差とが加算されて操作量V
(n)が形成される。
Next, a feedback control device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. However, in FIG. 9, portions common to FIGS. 1 to 8 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. FIG. 9 shows a circuit obtained by adding an adder 21 to the circuit of FIG. That is, in FIG. 9, the adder 21 is connected to the output stage of the controller 7 as the proportional integral compensation means or the proportional compensation means.
The output of the controller 7 and the compensated prediction error obtained from the prediction error compensator 15 are added, and the manipulated variable V
(N) is formed.

【0022】図9において、外乱Vlと制御量Ilとの
関係は次式で示される。 Vl=(L/kTs)(z−1)Il/{m(z−1)+1} i(n−1)とI(n−1)とが予測誤差袖償器15の
作用により一致した時、その予測誤差補償器15の出力
Vl′(n)は、予測器9aが制御対象10のモデルだ
から、制御対象における外乱成分Vl(n)に相当する
ことになる。従って、予測誤差補償器15の出力Vl′
(n)が外乱Vl(n)を相殺するように制御器7の出
力に加算又は減算する。これにより、比例積分補償手段
としての制御器7における遅れに無関係に速い変化の外
乱を補償することができる。
In FIG. 9, the relationship between the disturbance Vl and the control amount Il is expressed by the following equation. Vl = (L / kTs) (z-1) Il / {m (z-1) +1} When i (n-1) and I (n-1) are matched by the action of the prediction error compensator 15. The output Vl '(n) of the prediction error compensator 15 corresponds to the disturbance component Vl (n) in the control target because the predictor 9a is a model of the control target 10. Therefore, the output Vl 'of the prediction error compensator 15
(N) is added to or subtracted from the output of the controller 7 so that the disturbance Vl (n) cancels out. This makes it possible to compensate for a fast-changing disturbance regardless of the delay in the controller 7 as the proportional-integral compensation means.

【0023】[0023]

【第2の実施例】次に、図10を参照して本発明の第2
の実施例の帰還制御装置を説明する。但し、図10にお
いて図9と共通する部分には同一の符号を付してその説
明を省略する。この実施例では予測誤差補償器15の出
力が予測器9bの出力に加算器12を使用して加算され
ている。その他は図9と同一であるので、同一の作用効
果が得られる。
Second Embodiment Next, referring to FIG. 10, a second embodiment of the present invention will be described.
The feedback control device of the embodiment will be described. However, in FIG. 10, portions common to FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In this embodiment, the output of the prediction error compensator 15 is added to the output of the predictor 9b using the adder 12. The other parts are the same as those in FIG. 9, and thus the same operation and effect can be obtained.

【0024】[0024]

【第3の実施例】図11は本発明を適用した3相UPS
用インバータ装置を示す。この装置は、直流電源30に
ブリッジ型3相インバータ回路31を接続し、このイン
バータ回路31をリアクトル32とトランス33とを介
して負荷34に接続することによって構成されている。
インバータ回路31のスイッチング素子(図示せず)は
PWM制御回路35によって制御される。このPWM制
御は負荷34に加える電圧を一定値にするように行われ
る。
FIG. 11 shows a three-phase UPS to which the present invention is applied.
1 shows an inverter device for use. This device is configured by connecting a bridge type three-phase inverter circuit 31 to a DC power supply 30 and connecting the inverter circuit 31 to a load 34 via a reactor 32 and a transformer 33.
The switching elements (not shown) of the inverter circuit 31 are controlled by the PWM control circuit 35. This PWM control is performed so that the voltage applied to the load 34 becomes a constant value.

【0025】この実施例では、インバータ回路31とリ
アクトル32とトランス33と負荷34とを図9の制御
対象10とみなすことができる。インバータ31のPW
M制御回路35を制御する手段は、出力電圧検出トラン
ス36と、AD変換器即ちADC37と、フィルタコン
デンサ38と、電流検出器39と、ADC40と、クロ
ック信号発生器41と、1/4分周器42と、ディジタ
ル信号処理装置即ちDSP43とから成る。
In this embodiment, the inverter circuit 31, the reactor 32, the transformer 33, and the load 34 can be regarded as the controlled object 10 in FIG. PW of inverter 31
Means for controlling the M control circuit 35 includes an output voltage detection transformer 36, an AD converter or ADC 37, a filter capacitor 38, a current detector 39, an ADC 40, a clock signal generator 41, a 1/4 frequency divider, And a digital signal processor or DSP 43.

【0026】DSP43は図11に示すように基準電圧
発生器44と、第1及び第2の予測手段45、46と、
第1及び第2の比較器47、48と、第1及び第2の比
例補償器49、50と、第3及び第4の比較器51、5
2と、第1及び第2の比例積分補償器または比例補償器
53、54と、第1及び第2の加算器55、56と、比
例ゲイン回路57、58と、減算器59とから成り、出
力ライン60、61、62にU、V、W相の制御データ
を出力し、これ等をPWM制御回路35に与える。図9
と図11との対応関係を説明すると、基準電圧発生器4
4と第1及び第2の比較器47、48と第1及び第2の
比例補償器49、50とが図9の指令値発生器3に対応
している。第3及び第4の比較器51、52が図9の減
算器6に対応している。第1及び第2の予測手段45、
46は図9の予測手段9aと予測誤差検出器14と予測
誤差補償器15とに対応している。第1及び第2の加算
器55、56は図9の加算器21に対応している。
As shown in FIG. 11, the DSP 43 includes a reference voltage generator 44, first and second prediction means 45 and 46,
First and second comparators 47 and 48, first and second proportional compensators 49 and 50, and third and fourth comparators 51 and 5
2, first and second proportional-integral compensators or proportional compensators 53 and 54, first and second adders 55 and 56, proportional gain circuits 57 and 58, and a subtractor 59, U, V, and W phase control data are output to output lines 60, 61, and 62, and are supplied to a PWM control circuit 35. FIG.
The correspondence between FIG. 11 and FIG.
4 and the first and second comparators 47 and 48 and the first and second proportional compensators 49 and 50 correspond to the command value generator 3 in FIG. The third and fourth comparators 51 and 52 correspond to the subtractor 6 in FIG. First and second prediction means 45,
Reference numeral 46 corresponds to the prediction means 9a, the prediction error detector 14, and the prediction error compensator 15 of FIG. The first and second adders 55 and 56 correspond to the adder 21 of FIG.

【0027】図9の指令値発生器3に対応するものとし
てディジタル基準電圧発生器44は正弦波データがスト
アされたROMから成り、ディジタル正弦波データから
成る2相分の基準信号を発生する。定電圧制御のメジャ
ループを形成するためにU相及びW相のインバ−タ出力
電圧がトランス36とADC37で検出され、第1及び
第2の比較器(誤差増幅器)47、48に送られる。比
較器47、48からは基準電圧と検出電圧との誤差出力
が得られ、これが比例補償器49、50を通って指令値
Ir (n)となる。比較器51、52は指令値Ir
(n)と予測手段45、46から得られる制御予測値i
(n)との差の値を求める。比例積分補償器または比例
補償器53、54は図2及び図9の制御器7と同一であ
る。加算器55、56は比例積分補償器または比例補償
器53、54の出力に予測手段45、46から得られた
外乱成分としての予測誤差Vl ′(n)を加算して操作
量V(n)を作成し、ライン60、62にU相とW相の
操作量Vu とVw とを送出する。減算器59はU相とW
相の操作量に基づいてV相の操作量Vv を作成してライ
ン61に送出する。
As a counterpart to the command value generator 3 shown in FIG. 9, the digital reference voltage generator 44 comprises a ROM in which sine wave data is stored, and generates a reference signal for two phases consisting of digital sine wave data. In order to form a major loop for constant voltage control, U-phase and W-phase inverter output voltages are detected by a transformer 36 and an ADC 37 and sent to first and second comparators (error amplifiers) 47 and 48. An error output between the reference voltage and the detected voltage is obtained from the comparators 47 and 48, and this is passed through the proportional compensators 49 and 50 to become the command value Ir (n). The comparators 51 and 52 receive the command value Ir.
(N) and control predicted value i obtained from prediction means 45 and 46
The value of the difference from (n) is obtained. The proportional integral compensators or proportional compensators 53 and 54 are the same as the controller 7 in FIGS. The adders 55 and 56 add the operation error V (n) by adding the prediction error Vl '(n) as a disturbance component obtained from the prediction means 45 and 46 to the output of the proportional integral compensator or the proportional compensator 53 or 54. And the operation amounts Vu and Vw of the U phase and the W phase are sent to the lines 60 and 62. The subtractor 59 is provided for the U phase and the W phase.
Based on the operation amount of the phase, the operation amount Vv of the V phase is created and transmitted to the line 61.

【0028】予測手段45、46はマイナーループに設
けられている。Y結線されたコンデンサ38のU相とW
相の電流は電流検出器39で検出された後にADC40
でAD変換されて制御量検出値I(n−1、m)として
予測手段45、46に送られる。予測手段45、46は
操作量V(n)としてのVu 、Vw も受け入れ、図9の
予測手段9aと予測誤差検出器14と予測誤差補償器1
5と同一の処理を実行し、制御量予測値i(n)と予測
誤差(外乱成分)Vl ′(n)を出力する。
The prediction means 45 and 46 are provided in the minor loop. U phase and W of Y-connected capacitor 38
After the phase current is detected by the current detector 39, the ADC 40
And is sent to the prediction means 45 and 46 as a control amount detection value I (n-1, m). The prediction means 45 and 46 also receive Vu and Vw as the manipulated variables V (n), and the prediction means 9a, the prediction error detector 14, and the prediction error compensator 1 of FIG.
5 and outputs the control amount prediction value i (n) and the prediction error (disturbance component) Vl '(n).

【0029】PWM制御回路35は操作量Vu 、Vv 、
Vw を示すデータをPWMパルスに変換し、インバータ
回路31のスイッチング素子に送る。なお、クロックパ
ルス発生器41はPWM制御回路35、DSP43、A
DC40に接続され、またクロックパルス発生器41の
出力を1/4分周する分周器42は、DSP43及びA
DC37に接続されている。クロックパルスはDSP4
3の割り込み信号となり、この割り込み信号により制御
量の検出及び演算処理を行うプログラムが起動実行され
る。
The PWM control circuit 35 operates the manipulated variables Vu, Vv,
The data indicating Vw is converted into a PWM pulse and sent to the switching element of the inverter circuit 31. The clock pulse generator 41 includes a PWM control circuit 35, a DSP 43,
A frequency divider 42, which is connected to the DC 40 and divides the output of the clock pulse generator 41 by 1/4, comprises a DSP 43 and an A
Connected to DC37. The clock pulse is DSP4
The interrupt signal of No. 3 starts and executes a program for detecting a control amount and performing arithmetic processing by the interrupt signal.

【0030】この装置の動作は鎖線で囲んで示すDSP
43によってソフトウエアで実現される。図12はこの
ソフトウエアの本発明に関する部分のみに対する1相分
のフローチャートを示す。図中のA、C、E、Gは作業
用のレジスタである。なお、レジスタの値もA、C、
E、Gで示すことにする。k、Ln 、m、Ts は定数で
ある。V、I、i、Δi、Ir は変数である。D(z)
は関数である。以下にフローチャートを説明する。
The operation of this device is indicated by a DSP
43 is realized by software. FIG. 12 shows a flowchart for one phase of only the portion related to the present invention of the software. A, C, E, and G in the figure are working registers. Note that the register values are A, C,
E and G will be shown. k, Ln, m, and Ts are constants. V, I, i, Δi, and Ir are variables. D (z)
Is a function. The flowchart will be described below.

【0031】スタート後の最初のステップ70で初期設
定する。この初期設定は作業用レジスター及び変数のリ
セットである。次に、ステップ71で割り込み待ちす
る。次に、ステップ72で前回の処理で演算されている
操作量Vを出力する。次に、ステップ73で制御量Iを
ADC40から読み込む。次に、ステップ74でADC
40から読み込んだ制御量から前回の処理で演算された
制御量予測値を減算しレジスタAに格納する。即ちレジ
スタAに制御量予測誤差検出値を格納する。次に、ステ
ップ75でレジスタAの値に定数kを掛けた値にレジス
タCの値を加えその答を再度レジスタCに格納する。こ
れによりレジスタCには予測誤差補償量が格納される。
次に、ステップ76において、ステップ72で出力した
操作量VにレジスタCの予測誤差補償量Cを加えレジス
タEに格納する。次に、ステップ77に示すように、レ
ジスタEの値に定数Kを掛け更に(1−m)Ts を掛け
Ln で割った答を制御量増過分予測値Δiとして格納す
る。次にステップ78に示すように、制御量IをADC
40から読み込む。次に、ステップ79に示すように、
ADC40から読み込んだ制御量Iに制御量増加分予測
値Δiを加え制御量予測値iを得てこれをレジスタに格
納する。次に、ステップ80に示すように、指令値ir
から制御量予測値iを減算してレジスタGに格納する。
次に、ステップ81に示すように、レジスタGの値と関
数D(z)から操作量Vを求め、これをレジスタ格納す
る。次に、ステップ82に示すように、ステップ81の
VにレジスタCの値を加算してレジスタに格納する。し
かる後、ステップ71へ戻る。ここでステップ71から
ステップ78が開始されるまでの時間がmTs 時間にな
る。このプログラムはTs 時間間隔で割り込みにより起
動実行される。
Initial settings are made in the first step 70 after the start. This initialization is a reset of working registers and variables. Next, in step 71, the process waits for an interrupt. Next, in step 72, the manipulated variable V calculated in the previous process is output. Next, in step 73, the control amount I is read from the ADC 40. Next, at step 74, the ADC
The control amount predicted value calculated in the previous process is subtracted from the control amount read from 40 and stored in the register A. That is, the control amount prediction error detection value is stored in the register A. Next, at step 75, the value of the register C is added to the value obtained by multiplying the value of the register A by the constant k, and the result is stored in the register C again. Thereby, the prediction error compensation amount is stored in the register C.
Next, in step 76, the predicted error compensation amount C of the register C is added to the manipulated variable V output in step 72, and the result is stored in the register E. Next, as shown in step 77, the value obtained by multiplying the value of the register E by the constant K, further multiplying by (1−m) Ts and dividing by Ln is stored as the control amount excess prediction value Δi. Next, as shown in step 78, the control amount I
Read from 40. Next, as shown in step 79,
The control amount I read from the ADC 40 is added with the control amount increase predicted value Δi to obtain a control amount predicted value i, which is stored in a register. Next, as shown in step 80, the command value ir
Is subtracted from the control amount prediction value i and stored in the register G.
Next, as shown in step 81, the manipulated variable V is obtained from the value of the register G and the function D (z), and this is stored in the register. Next, as shown in step 82, the value of register C is added to V in step 81 and stored in the register. Thereafter, the process returns to step 71. Here, the time from step 71 to step 78 is started is mTs time. This program is started and executed by interruption at time intervals of Ts.

【0032】以上から、サンプリング点間で急激な制御
対象の定数の変動(本例ではLの変動など)が無ければ
予測誤差は積分要素の時定数で0に収束する。その結
果、制御量予測器における制御対象に対するモデル(本
例ではLn でモデル化)の近似誤差や変動があった場合
も正確に制御量を予測し、ディジタル制御特有のサンプ
リング間隔、及び制御間隔に起因する制御性能の悪化の
補償が可能になる。本手法は、mを0とすれば1サンプ
ル遅れの場合の手法になる。従って、従来の予測方式に
も適用可能である。また、外乱は比例積分補償器または
比例補償器53、54の遅れを伴なわないで補償され
る。
From the above, if there is no sudden change in the constant of the control target between the sampling points (such as a change in L in this example), the prediction error converges to 0 with the time constant of the integral element. As a result, even when there is an approximation error or variation in the model (modeled with Ln in this example) for the control object in the control amount predictor, the control amount is accurately predicted, and the sampling interval and control interval specific to digital control are set. It is possible to compensate for the deterioration of the control performance due to this. This method is a method in the case of one sample delay if m is set to 0. Therefore, it can be applied to the conventional prediction method. Also, the disturbance is compensated without delay of the proportional integral compensator or the proportional compensators 53 and 54.

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

【図1】従来の帰還制御装置を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a conventional feedback control device.

【図2】図1の帰還制御装置を等価的に示すブロック図
である。
FIG. 2 is a block diagram equivalently showing the feedback control device of FIG. 1;

【図3】図1における制御量と操作量の関係を示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a control amount and an operation amount in FIG. 1;

【図4】従来の別の帰還制御装置を示すブロック図であ
る。
FIG. 4 is a block diagram showing another conventional feedback control device.

【図5】図4の制御量と制御量予測値と操作量を示す図
である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a control amount, a control amount prediction value, and an operation amount in FIG. 4;

【図6】従来の更に別の帰還制御装置を示すブロック図
である。
FIG. 6 is a block diagram showing another conventional feedback control device.

【図7】図6の制御量と制御量予測値と操作量とを示す
図である。
FIG. 7 is a diagram showing a control amount, a control amount prediction value, and an operation amount in FIG. 6;

【図8】図6の帰還制御装置を変形して機能的に示すブ
ロック図である。
FIG. 8 is a functional block diagram showing a modified form of the feedback control device of FIG. 6;

【図9】本発明の第1の実施例の帰還制御装置を示すブ
ロック図である。
FIG. 9 is a block diagram showing a feedback control device according to the first embodiment of the present invention.

【図10】第2の実施例の帰還制御装置を示すブロック
図である。
FIG. 10 is a block diagram illustrating a feedback control device according to a second embodiment.

【図11】第3の実施例の3相インバータ装置を示すブ
ロック図である。
FIG. 11 is a block diagram showing a three-phase inverter device according to a third embodiment.

【図12】図11の装置で操作量を決定するための流れ
図である。
FIG. 12 is a flowchart for determining an operation amount in the apparatus of FIG. 11;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 指令値発生器 7 ディジタル制御器 10 制御対象 9a 制御量予測手段 14 予測誤差検出器 15 予測誤差補償器 21 外乱加算器 3 Command value generator 7 Digital controller 10 Control object 9a Control amount prediction means 14 Prediction error detector 15 Prediction error compensator 21 Disturbance adder

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G05B 11/00 - 13/04 G05B 21/00 - 21/02 G05F 1/10 302 H02M 7/48──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G05B 11/00-13/04 G05B 21/00-21/02 G05F 1/10 302 H02M 7/48

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 制御対象の制御量、またはこれに対応す
る量を予め定められたサンプリング時間間隔で検出して
ディジタル量制御量検出値を得るディジタル制御量検
出手段と、前記制御量検出値が追従すべき指令値をディ
ジタル量発生するディジタル指令値発生手段と、比較
手段と、比例積分補償手段または比例補償手段と、第
1、第2及び第3の加算手段と、遅延要素と、制御量変
化分予測手段と、予測誤差検出及び補償手段とを有し前記第1の加算手段は前記制御量検出手段で検出された
制御量検出値に前記制御量変化分予測手段の出力を加算
して制御量予測値を出力するものであり、 前記比較手段は前記第1の加算手段から得られた前記
御量予測値と前記指令値との差に対応する出力を発生す
るものであり、 前記比例積分補償手段または比例補償手段は前記比較手
段から得られた出力を比例積分補償または比例補償する
ものであり、 前記第2の加算手段は前記比例積分補償手段または比例
補償手段の出力に前記予測誤差検出及び補償手段から得
られた予測誤差補償量を加算して前記制御対象を制御す
るための操作量を出力するものであり、前記遅延要素は前記第2の加算手段から得られた前記操
作量に所定のサンプリング時間間隔の遅延を与えた遅延
信号を出力するものであり、 前記第3の加算手段は前記遅延信号に前記予測誤差検出
及び補償手段から得られた予測誤差補償量を加算するも
のであり、 前記制御量変化分予測手段は、前記第3の加算手段の出
力と前記制御対象の定数とに基づいて現在のサンプリン
グ時点の制御量と次回のサンプリング時点の制御量との
変化分の予測値を演算により算出するものであり、 前記予測誤差検出及び補償手段は、前記制御量予測値と
実際の制御量検出値との差によって予測誤差を求め、こ
の予測誤差を0に収束させるように補償して前記予測誤
差補償量を求め、この予測誤差補償量を前記第3の加算
手段に送るものであることを特徴とするディジタル帰還
制御装置。
1. A digital control amount detecting means for detecting a control amount of a control object or a corresponding amount at a predetermined sampling time interval to obtain a control amount detection value of a digital amount; a digital command value generating means but which generates a digital quantity command value to be followed, comparison
Means, proportional integral compensation means or proportional compensation means,
1, second and third adding means, a delay element,
And a prediction error detection and compensation means , wherein the first addition means is detected by the control amount detection means.
Add the output of the control amount change predicting means to the control amount detection value
And and outputs a control amount predicted value, an output said comparison means corresponding to the difference between the command value and the system <br/> control amount predicted value obtained al a from said first addition means The proportional-integral compensating means or the proportional compensating means is for compensating for the output obtained from the comparing means. The second adding means is the proportional-integral compensating means or the proportional The prediction error compensation amount obtained from the prediction error detection and compensation means is added to the output of the compensation means to output an operation amount for controlling the controlled object, and the delay element is the second addition Said operation obtained from the means
Delay that gives a delay of a predetermined sampling time interval to the production
And the third adding means outputs the prediction error detection signal to the delayed signal.
And the prediction error compensation amount obtained from the compensation means
And the control amount change predicting means outputs the output of the third adding means .
Force and based on the constant of the control target of the current sampling
A prediction value of a change between the control amount at the time of sampling and the control amount at the next sampling time is calculated , and the prediction error detection and compensation means calculates the control amount prediction value and the actual control amount detection value. , The prediction error is compensated so as to converge to 0, the prediction error compensation amount is obtained , and the prediction error compensation amount is calculated by the third addition.
A digital feedback control device for sending to a means .
【請求項2】 制御対象の制御量、またはこれに対応す
る量を予め定められたサンプリング時間間隔で検出して
ディジタル量制御量検出値を得るディジタル制御量検
出手段と、前記制御量検出値が追従すべき指令値をディ
ジタル量発生するディジタル指令値発生手段と、比較
手段と、比例積分補償手段または比例補償手段と、第1
及び第2の加算手段と、遅延要素と、制御量変化分予測
手段と、予測誤差検出及び補償手段とを有し、 前記第1の加算手段は前記制御量検出手段で検出された
制御量検出値と前記制御量変化分予測手段の出力と前記
予測誤差検出及び補償手段の出力とを加算して制御量予
測値を求めるものであり、 前記比較手段は前記第1の加算手段から得られた前記制
御量予測値と前記指令値との差に対応する出力を発生す
るものであり、 前記比例積分補償手段または比例補償手段は前記比較手
段から得られた出力を比例積分補償または比例補償する
ものであり、 前記第2の加算手段は前記比例積分補償手段または比例
補償手段の出力に前記予測誤差検出及び補償手段から得
られた予測誤差補償量を加算して前記制御対象を制御す
るための操作量を出力するものであり、 前記遅延要素は前記第2の加算手段から得られた前記操
作量に所定のサンプリング時間間隔の遅延を与えた遅延
信号を出力するものであり、 前記制御量変化分予測手段は、前記遅延信号と前記制御
対象の定数とに基づいて現在のサンプリング時点の制御
量と次回のサンプリング時点での制御量との化分の予
測値を演算により算出するものであり、 前記予測誤差検出及び補償手段は、前記制御量予測値と
実際の制御量検出値との差によって予測誤差を求め、こ
の予測誤差を0に収束させるように補償して前記予測誤
差補償量を求め、この予測誤差補償量を前記第1の加算
手段に送るものであることを特徴とするディジタル帰還
制御装置。
2. A digital control amount detecting means for detecting a control amount of a control target or a corresponding amount at a predetermined sampling time interval to obtain a control amount detection value of a digital amount, and said control amount detection value. a digital command value generating means but which generates a digital quantity command value to be followed, comparison
Means, proportional integral compensation means or proportional compensation means,
And second adding means, delay element, control amount change amount prediction
Means, a prediction error detection and compensation means, wherein the first addition means is detected by the control amount detection means.
The control amount detection value and the output of the control amount change
The control amount is predicted by adding the prediction error detection and the output of the compensation means.
A measurement value, wherein the comparing means obtains the control value obtained from the first adding means.
Generates an output corresponding to the difference between the control value predicted value and the command value.
The proportional-integral compensating means or the proportional compensating means is
Compensates the output from the stage for proportional integral or proportional
It is those, wherein the second addition means the proportional integral compensation means or proportional
The output of the compensation means is obtained from the prediction error detection and compensation means.
The control target is controlled by adding the calculated prediction error compensation amount.
The delay element is used to output an operation amount for the operation, and the delay element is output from the second addition means.
Delay that gives a delay of a predetermined sampling time interval to the production
A signal, and the control amount change predicting means includes the delay signal and the control signal.
Control of the current sampling point based on the constant of interest
The amount and change amount of the pre and control amount in the next sampling time
The measurement value is calculated by calculation, and the prediction error detection and compensation means includes the control amount prediction value and
The prediction error is calculated based on the difference from the actual control amount detection value.
Is compensated so that the prediction error of
A difference compensation amount is obtained, and the prediction error compensation amount is added to the first addition.
Digital feedback characterized by sending to means
Control device.
【請求項3】 制御対象の制御量、またはこれに対応す
る量を予め定められたサンプリング時間間隔で検出して
ディジタル量の制御量検出値を得るディジタル制御量検
出手段と、 前記制御量検出値が追従すべき指令値をディジタル量で
発生するディジタル指令値発生手段と、 前記ディジタル制御量検出手段から前記指令値に対応す
る制御量検出値を得る ための操作量を予め定められた制
御時間間隔でディジタル演算により決定して前記制御対
象を制御するディジタル制御手段とから成るディジタル
帰還制御装置によって前記制御対象を制御する方法であ
って、 前記ディジタル制御手段で前記操作量を決定するため
に、比較ステップと、補償ステップと、第1、第2及び
第3の加算ステップと、遅延ステップと、制御量変化分
予測ステップと、予測誤差補償量を求めるステップとを
有し、 前記第1の加算ステップにおいて、前記制御量検出手段
で検出した前記制御量検出値に前記制御量変化分予測ス
テップで求めた制御量変化分予測値を加算して制御量予
測値を作成し、 前記比較ステップにおいて、前記第1の加算ステップで
作成した前記制御量予測値と前記指令値との差に対応す
る出力を作成し、 前記補償ステップにおいて、前記比較ステップで作成し
た出力を比例積分補償または比例袖償した値を作成し、 前記第2の加算ステップにおいて、前記比例積分袖償ま
たは比例補償した値に前記予測誤差補償量を加算して前
記制御対象を制御するための操作量を作成し、 前記遅延ステップにおいて、前記第2の加算ステップで
作成した前記操作量を所定のサンプリング時間間隔だけ
遅らせた遅延信号を作成し、 前記第3の加算ステップにおいて、前記遅延信号に前記
予測誤差補償量を加算した値を作成し、 前記制御量変化分予測ステップにおいて、前記第3の加
算ステップで作成した加算値と前記制御対象の定数とに
基づいて現在のサンプリング時点の制御量と次回のサン
プリング時点の制御量との変化分の予測値を演算により
算出し、 前記予測誤差補償量を求めるステップにおいて、前記制
御量予測値と前記制御量検出値との差によって予測誤差
を求め、この予測誤差を0に収束させるように補償した
前記予測誤差補償量を作成する ことを特徴とする帰還制
御方法。
3. A control amount of a control object or a control amount corresponding thereto.
At a predetermined sampling time interval.
Digital control variable detection to obtain digital variable control variable detection value
Output means and a command value to be followed by the control amount detection value in digital quantity.
The digital command value generating means and the digital control amount detecting means correspond to the command value.
The operation amount for obtaining the control amount detection value
The control pair is determined by digital operation at
Digital control means for controlling an elephant
A method of controlling the controlled object by a feedback control device.
Therefore, the digital control means determines the operation amount.
The comparison step, the compensation step, the first, second and
Third addition step, delay step, and control amount change
The prediction step and the step of calculating the prediction error compensation amount
The control amount detecting means in the first adding step.
The control amount change amount prediction value is added to the control amount detection value detected in
The control amount prediction is performed by adding the control amount change prediction value obtained in step.
A measurement value, and in the comparing step, in the first adding step,
The difference between the created control amount predicted value and the command value
Output in the compensating step and the output in the comparing step.
A value obtained by proportionally integrating or proportionally compensating the output, and in the second adding step, calculating the proportional and integral compensation value.
Or by adding the prediction error compensation amount to the proportional compensation value,
An operation amount for controlling the control target is created, and in the delaying step, in the second adding step,
Apply the created operation amount for a predetermined sampling time interval
A delayed signal is created, and the third signal is added to the delayed signal in the third adding step.
A value obtained by adding the prediction error compensation amount is created, and in the control amount change amount prediction step, the third addition is performed.
Between the added value created in the calculation step and the constant to be controlled
Based on the control amount at the current sampling time and the next
By calculating the predicted value of the change from the control amount at the time of pulling
Calculating and calculating the prediction error compensation amount,
The prediction error is determined by the difference between the control amount prediction value and the control amount detection value.
And compensated to make this prediction error converge to 0.
A feedback control method, wherein the prediction error compensation amount is created .
【請求項4】 制御対象の制御量、またはこれに対応す
る量を予め定められたサンプリング時間間隔で検出して
ディジタル量の制御量検出値を得るディジタル制御量検
出手段と、 前記制御量検出値が追従すべき指令値をディジタル量で
発生するディジタル指令値発生手段と、 前記ディジタル制御量検出手段から前記指令値に対応す
る制御量検出値を得るための操作量を予め定められた制
御時間間隔でディジタル演算により決定して前記制御対
象を制御するディジタル制御手段とから成るディジタル
帰還制御装置によって前記制御対象を制御する方法であ
って、 前記ディジタル制御手段で前記操作量を決定するため
に、比較ステップと、補償ステップと、第1及び第2の
加算ステップと、遅延ステップと、制御量変化分予測ス
テップと、予測誤差補償量を求めるステップとを有し、 前記第1の加算ステップにおいて、前記制御量検出手段
で検出した前記制御量検出値と前記制御量変化分予測ス
テップで求めた制御量変化分予測値と前記予測誤差補償
量とを加算して制御量予測値を作成し、 前記比較ステップにおいて、前記第1の加算ステップで
作成した前記制御量予測値と前記指令値との差に対応す
る出力を作成し、 前記補償ステップにおいて、前記比較ステップで作成し
た出力を比例積分補償または比例補償した値を作成し、 前記第2の加算ステップにおいて、前記比例積分補償ま
たは比例補償した値に前記予測誤差補償量を加算して前
記制御対象を制御するための操作量を作成し、 前記遅延ステップにおいて、前記第2の加算ステップで
作成した前記操作量を所定のサンプリング時間間隔だけ
遅らせた遅延信号を作成し、 前記制御量変化分予測ステップにおいて、前記遅延信号
と前記制御対象の定数とに基づいて現在のサンプリング
時点の制御量と次回のサンプリング時点の制御量との変
化分の予測値を演算により算出し、 前記予測誤差補償量を求めるステップにおいて、前記制
御量予測値と前記制御量検出値との差によって予測誤差
を求め、この予測誤差を0に収束させるように補償した
前記予測誤差補償量を作成する ことを特徴とする帰還制
御方法。
4. A control amount of a control object or a control amount corresponding to the control amount.
At a predetermined sampling time interval.
Digital control variable detection to obtain digital variable control variable detection value
Output means and a command value to be followed by the control amount detection value in digital quantity.
The digital command value generating means and the digital control amount detecting means correspond to the command value.
The operation amount for obtaining the control amount detection value
The control pair is determined by digital operation at
Digital control means for controlling an elephant
A method of controlling the controlled object by a feedback control device.
Therefore, the digital control means determines the operation amount.
The comparing step, the compensating step, and the first and second
Addition step, delay step, control amount change prediction
And a step of obtaining a prediction error compensation amount . In the first adding step, the control amount detection means
The control amount detection value detected in step (a) and the control amount
Predicted value of control amount change obtained in step and compensation of the prediction error
By adding the amount to create a controlled amount predicted value, in said comparison step, in the first adding step
The difference between the created control amount predicted value and the command value
Output in the compensating step and the output in the comparing step.
The output obtained is proportional-integral compensation or proportional-compensated value is created, and in the second addition step, the proportional-integral compensation or
Or by adding the prediction error compensation amount to the proportional compensation value,
An operation amount for controlling the control target is created, and in the delaying step, in the second adding step,
Apply the created operation amount for a predetermined sampling time interval
Creating a delayed delay signal, and in the control amount change amount prediction step, the delay signal
Current sampling based on the
Change between the control amount at the time and the control amount at the next sampling time
Calculating the predicted value of the compound by calculation and obtaining the predicted error compensation amount,
The prediction error is determined by the difference between the control amount prediction value and the control amount detection value.
And compensated to make this prediction error converge to 0.
A feedback control method, wherein the prediction error compensation amount is created .
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伊藤、他1名,"DSPを用いた三相PWMコンバータの制御(予測による 入力電流過渡現象の改善)",平成4年電気学会全国大会講演論文集,電気学 会全国大会委員会,平成4年3月10日,第5分冊,p.5−41〜5−42

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