JP2972817B2 - ハイブリッド制御装置 - Google Patents

ハイブリッド制御装置

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JP2972817B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、積分制御にファジィ推
論制御を加えたハイブリッド制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】最近各種制御にファジィ推論制御が採用
されており、燃焼制御等のフィードバック制御において
も、図7の制御系統図に示すような、PID(比例積分
微分)制御にファジィ推論制御を加えたハイブリッド制
御を行うことが考えられる。
【0003】図7において、1はフィードフォワード
(FF)制御量出力部、2は比例(P)制御量出力部、
3は積分(I)制御量出力部、4は微分(D)制御量出
力部、6はファジィ(F)推論制御量出力部であり、フ
ィードフォワード制御量出力部1は、設定データ(目標
値)に基づいてフィードフォワード制御量を出力する。
これに対し、比例制御量出力部2、積分制御量出力部3
のそれぞれは、第1演算部8で算出される制御対象14
側からの検出データと設定データとの偏差に基づいて比
例制御量、積分制御量のそれぞれを出力し、微分制御量
出力部4は検出データに基づいて微分制御量を出力し、
ファジィ推論制御量出力部6は偏差と偏差微分演算部1
6で得られる偏差微分とを2入力としてファジィ推論を
行ってファジィ推論制御量を出力する。そして、フィー
ドフォワード制御量、比例制御量、積分制御量、微分制
御量のそれぞれの制御量が第2演算部10で加算され、
その加算された制御量にさらに第3演算部12でファジ
ィ推論制御量が加算されて操作量が算出され、その操作
量が制御対象14に与えられるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図8はPID制御のみ
による整定時においてステップ外乱が発生した際の制御
特性図であり、図9は上記のファジィ推論制御が加えら
れたハイブリッド制御による整定時においてステップ外
乱が発生した際の制御特性図である。ハイブリッド制御
においてはPID制御のみの場合に比較してファジィ推
論制御量の働きでオーバーシュートWは小さく抑えら
れ、外乱影響は小さくできるものの、逆に整定までの時
間Tが増大する問題が発生する。上記の整定のために
は、一定の積分制御量が必要となり、その積分制御量は
図における面積Sに相当し、オーバーシュートWを小さ
くして一定面積Sを得るには、上記のように整定時間T
が増大するものである。
【0005】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、積分制御とファジィ推論制御とを一体
に行うハイブリッド制御において、オーバーシュートと
整定時間とにおける両特性をともに向上できるように行
ったものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、ハイブリッド制御装置を、目標設
定値と制御対象における検出値との偏差に基づいてファ
ジィ推論制御量を出力するファジィ推論制御手段と、前
記ファジィ推論制御手段から得られるファジィ推論制御
量に所定の割合を乗算して積分修正量を算出する修正量
算出手段と、前記積分修正量を積分制御量に加算して加
算後の値を積分制御量として出力する一方、この積分制
御量を用いてそれ以後の積分制御量を算出する積分制御
手段と、前記ファジィ推論制御手段と積分制御手段とか
らのそれぞれの制御量を加算して出力する加算出力手段
とからなる構成とした。
【0007】
【作用】この構成によると、ファジィ推論制御量に基づ
いて得られた積分修正量を積分制御量に加算して加算後
の値を積分制御量として出力する一方、この積分制御量
を用いてそれ以後の積分制御量を算出するので、例え
ば、積分制御量に積分修正量が加算されて新たな積分制
御量とされ、この新たな積分制御量に積分修正量が加算
されてさらに新たな積分制御量とされるといったよう
に、積分修正量が累積されて実質的に積分制御量が増大
し、これによりファジィ推論制御量で補正が行われてオ
ーバーシュートが小さく抑えられる状態において、整定
時間も短縮されるようになる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。図1は本発明の制御系統図である。本発明
のハイブリッド制御装置における制御動作は、総てマイ
クロコンピュータによりソフトウエア処理されるもので
ある。
【0009】本発明における基本構成は従来例に示すも
のと同様であるので、その説明は省略する。ファジィ推
論制御量出力部6がファジィ推論制御手段を、第3演算
部12が加算出力手段を形成する。
【0010】そして、本発明では、ファジィ推論制御量
出力部6から得られるファジィ推論制御量に所定の割合
を乗算して積分修正量を算出する修正量算出手段として
の修正量算出部20が設けられるとともに、従来の積分
制御量出力部に変わって上記積分修正量を、積分制御量
に加算して加算後の値を積分制御量として出力する一
方、この出力される積分制御量を用いてそれ以後の積分
制御量を算出する積分制御手段としての積分制御量出力
部21を備える点に特徴を有するものである。
【0011】上記の修正量演算部20は、ファジィ推論
制御量出力部6から得られるファジィ推論制御量UFk
に、例えば制御対象14の入力の際の無駄時間Lの逆数
である1/LをかけたUFk/Lを積分修正量として算
出する。そして、積分制御量出力部21は、積分ゲイン
KIに今回得られる偏差ekをかけたKI・ekに、対応
する上記のUFk/Lと前回までの累積積分制御量UI
k-1を加えた積分制御量であるUIk=KI・ek+UFk
/L+UIk-1を出力するように構成されている。上記
の積分修正量は、ファジィ推論制御量UFの小さな割合
で、しかも制御対象14の特性に対応するような値とな
るべくファジィ推論制御量UFkに、例えば制御対象1
4の入力の際の無駄時間Lの逆数である1/Lをかけた
UFk/Lとしているもので、他の算出方法によって得
てもよい。
【0012】次に、上記構成のハイブリッド制御装置に
おける制御動作を図2のフローチャートを参照して簡略
に説明する。
【0013】まず、制御対象14からの検出データが与
えられると(ステップ1)、検出データと設定データ
(目標値)との偏差を算出し(ステップ2)、さらに偏
差微分を算出する(ステップ3)。そして、偏差と偏差
微分とを2入力としてファジィ推論を行ってファジィ推
論制御量を出力し(ステップ4)、そのファジィ推論制
御量から積分修正量を算出する(ステップ5)。
【0014】次に、フィードフォワード制御量、比例制
御量、積分制御量、微分制御量をそれぞれ出力する(ス
テップ6)。積分制御量の出力は上記積分修正量を用い
て行う。そしてフィードフォワード制御量、比例制御
量、積分制御量、微分制御量のそれぞれの制御量を加算
し(ステップ7)、さらにファジィ推論制御量を加算し
て操作量として制御対象に与える(ステップ8)。
【0015】図3は上記のハイブリッド制御装置による
整定時においてステップ外乱が発生した際の制御特性図
であり、積分制御量に相当する面積Sに積分修正量に基
づく付加部分Saが付加されて面積が増大し、積分制御
量が実質的に増大するので、これにより、オーバーシュ
ートWが小さく維持される状態において、整定時間Tも
短くできるようになる。
【0016】図4はファジィ推論において用いられるフ
ァジィルール例を示すルールテーブルであり、eは一方
の前件部変数となる偏差、edは他方の前件部変数とな
る偏差微分であり、それらはともにNB〜PBの5ラベ
ルを有し、それら変数の各ラベルは、図5(A)、図5
(B)に示すメンバシップ関数を備えている。UFは後
件部変数となるファジィ推論制御量であり、このファジ
ィ推論制御量はNB〜PBの7ラベルを有し、各ラベル
は、図6に示すメンバシップ関数を備えている。
【0017】なお、NB〜PBの各ラベルは、以下の内
容を示している。
【0018】PB:PositiveBig(正の大きな値) PS:PositiveSmall(正の小さな値) ZR:Zero(ほとんどゼロ) NS:NegativeSmall(負の小さな値) NB:NegativeBig(負の大きな値) この値と図4のルールテーブルに従ってファジィ推論制
御量出力部6の出力が決定される。例えば、ルールテー
ブルの一番左上の項目は、「偏差がNBで、偏差微分が
PBなら出力はPBとする」という意味であり、中心の
項目は、「偏差がZRで、偏差微分がZRなら出力はZ
Rにする」という意味である。
【0019】したがって、目標値に制御量が到達して制
御偏差がなくなると、ファジィ推論制御量はゼロにな
り、ファジィ推論制御量により得られる積分修正量もゼ
ロとなり、これによって、積分制御量出力部21の出力
も増大し続けるといったこともなく、安定性が失われる
といったこともない。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によればフ
ァジィ推論制御量に基づいて得られた積分修正量を、積
分制御量に加算して加算後の値を積分制御量として出力
する一方、この積分制御量を用いてそれ以後の積分制御
量を算出するので、積分修正量が累積されて実質的に積
分制御量が増大し、これによりファジィ推論制御量で補
正が行われてオーバーシュートが小さく抑えられる状態
において、整定時間も短縮されるようになり、その結
果、積分制御とファジィ推論制御とを一体に行うハイブ
リッド制御において、オーバーシュートと整定時間とに
おける両特性をともに向上できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の制御系統図。
【図2】動作説明のためのフローチャート図。
【図3】制御特性図。
【図4】ファジィルールテーブル図。
【図5】前件部変数のメンバーシップ関数図。
【図6】後件部変数のメンバーシップ関数図。
【図7】従来例の制御系統図。
【図8】従来例の制御特性図。
【図9】他の従来例の制御特性図。
【符号の説明】
6 ファジィ推論制御量出力部(ファジィ推論制御
手段) 12 第3演算部(加算出力手段) 14 制御対象 20 修正量算出部(修正量算出手段) 21 積分制御量出力部(積分制御手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−85602(JP,A) 特開 平4−24801(JP,A) 谷哲次、外4名、「ファジイ制御の加 熱炉への応用(ファジイ制御とPID制 御のコンビネーション制御につい て)」、出光技報、出光興産株式会社、 平成2年3月1日、第33巻、第2号、 P.136−139 松永信智、外1名、「ファジイハイブ リッド制御法の提案」、電気学会研究会 資料(システム・制御研究会)、社団法 人電気学会、平成元年11月22日、SC− 89−17、P.1−10 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G05B 13/00 - 13/02 G05B 11/42 JICSTファイル(JOIS)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 目標設定値と制御対象(14)における
    検出値との偏差に基づいてファジィ推論制御量を出力す
    るファジィ推論制御手段(6)と、 前記ファジィ推論制御手段(6)から得られるファジィ
    推論制御量に所定の割合を乗算して積分修正量を算出す
    る修正量算出手段(20)と、 前記積分修正量を積分制御量に加算して加算後の値を積
    分制御量として出力する一方、この積分制御量を用いて
    それ以後の積分制御量を算出する積分制御手段(21)
    と、 前記ファジィ推論制御手段(6)と積分制御手段(2
    1)とからのそれぞれの制御量を加算して出力する加算
    出力手段(12)と、 からなるハイブリッド制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE10064655B4 (de) * 2000-12-22 2012-01-26 TRüTZSCHLER GMBH & CO. KG Vorrichtung zur Regelung der mindestens einer Karde zuzuführenden Faserflockenmenge

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
松永信智、外1名、「ファジイハイブリッド制御法の提案」、電気学会研究会資料(システム・制御研究会)、社団法人電気学会、平成元年11月22日、SC−89−17、P.1−10
谷哲次、外4名、「ファジイ制御の加熱炉への応用(ファジイ制御とPID制御のコンビネーション制御について)」、出光技報、出光興産株式会社、平成2年3月1日、第33巻、第2号、P.136−139

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