JP2994135B2 - 目標値ｆｆ／ｆｂ制御装置 - Google Patents
目標値ｆｆ／ｆｂ制御装置Info
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- JP2994135B2 JP2994135B2 JP4124837A JP12483792A JP2994135B2 JP 2994135 B2 JP2994135 B2 JP 2994135B2 JP 4124837 A JP4124837 A JP 4124837A JP 12483792 A JP12483792 A JP 12483792A JP 2994135 B2 JP2994135 B2 JP 2994135B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ボイラ負荷配分制御シ
ステムのボイラ蒸気流量制御装置や多種燃料燃焼システ
ムの全熱量制御装置などに利用される目標値ＦＦ制御と
ＦＢ制御とを組合わせた目標値ＦＦ／ＦＢ制御装置に関
する。
ステムのボイラ蒸気流量制御装置や多種燃料燃焼システ
ムの全熱量制御装置などに利用される目標値ＦＦ制御と
ＦＢ制御とを組合わせた目標値ＦＦ／ＦＢ制御装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】この種の制御装置は、主として目標値と
操作量とが共に同一または異種の工業単位で表されるカ
スケード制御系の１次制御ループに適用されることが多
く、この場合には目標値を直接ＦＦ制御し、ＦＢ制御は
ＦＦ制御量を制限された範囲内で修正制御する構成とな
っている。
操作量とが共に同一または異種の工業単位で表されるカ
スケード制御系の１次制御ループに適用されることが多
く、この場合には目標値を直接ＦＦ制御し、ＦＢ制御は
ＦＦ制御量を制限された範囲内で修正制御する構成とな
っている。
【０００３】このような技術の代表的な適用例として
は、例えばボイラ負荷配分システムにおけるボイラ蒸気
流量制御装置や多種燃料燃焼システムの全熱量制御装置
などが上げられる。
は、例えばボイラ負荷配分システムにおけるボイラ蒸気
流量制御装置や多種燃料燃焼システムの全熱量制御装置
などが上げられる。
【０００４】ところで、従来のボイラ負荷配分システム
は、図５に示す如く熱供給配管１に対して複数のボイラ
２1 ，２2 ，…が並列に接続され、これらボイラ２1 ，
２2，…出力側の蒸気流量検出器３1 ，３2 ，…で検出
された蒸気流量ＰＶ1 ，ＰＶ2 ，…が加算手段４に導入
され、ここで得られたトータル蒸気流量と蒸気圧力調節
装置５の圧力調節出力信号とを加算手段６で加算する。
そして、この加算信号にそれぞれ負荷配分比率α1 ，α
2 ，…を乗じた各配分信号を目標値ＳＶ1 ，ＳＶ2 ，…
として各目標値ＦＦ／ＦＢ制御装置７1 ，７2 ，…に導
入する。
は、図５に示す如く熱供給配管１に対して複数のボイラ
２1 ，２2 ，…が並列に接続され、これらボイラ２1 ，
２2，…出力側の蒸気流量検出器３1 ，３2 ，…で検出
された蒸気流量ＰＶ1 ，ＰＶ2 ，…が加算手段４に導入
され、ここで得られたトータル蒸気流量と蒸気圧力調節
装置５の圧力調節出力信号とを加算手段６で加算する。
そして、この加算信号にそれぞれ負荷配分比率α1 ，α
2 ，…を乗じた各配分信号を目標値ＳＶ1 ，ＳＶ2 ，…
として各目標値ＦＦ／ＦＢ制御装置７1 ，７2 ，…に導
入する。
【０００５】ここで、例えば１つの制御装置７（＝
７1 ）は、図６に示すように目標値ＳＶn （ＳＶ1 ）に
係数手段１１でＦＦ制御ゲインＫ（Ｋは通常１近傍とす
る）を乗算して基本操作量Ｋ・ＳＶn とし、かつ、目標
値ＳＶn と蒸気流量ＰＶn （＝ＰＶ1 ）とを一般のＰＩ
Ｄコントローラ１２に導き、ここで偏差演算手段１３に
て信号ＳＶn とＰＶn との偏差ｅn を求める。さらに、
下段の速度形ＰＩＤ調節演算手段１４では前記偏差ｅn
に基づいて下記する演算、つまり △ＭＶn ＝Ｋp ｛（ｅn −ｅn-1 ）＋（△ｔ／ＴI ）・ｅn ＋（ＴD ／△ｔ）・（ｅn −２ｅn-1 ＋ｅn-2 ）｝…（１） なる速度形演算を行って今回変化分の速度形ＰＩＤ調節
演算信号△ＭＶn を求めた後、速度形−位置形信号変換
手段１５に導入し、ここで ＭＶn ＝ＭＶn-1 ＋△ＭＶn ……（２） の演算式により位置形ＰＩＤ調節信号ＭＶn を求めてい
る。
７1 ）は、図６に示すように目標値ＳＶn （ＳＶ1 ）に
係数手段１１でＦＦ制御ゲインＫ（Ｋは通常１近傍とす
る）を乗算して基本操作量Ｋ・ＳＶn とし、かつ、目標
値ＳＶn と蒸気流量ＰＶn （＝ＰＶ1 ）とを一般のＰＩ
Ｄコントローラ１２に導き、ここで偏差演算手段１３に
て信号ＳＶn とＰＶn との偏差ｅn を求める。さらに、
下段の速度形ＰＩＤ調節演算手段１４では前記偏差ｅn
に基づいて下記する演算、つまり △ＭＶn ＝Ｋp ｛（ｅn −ｅn-1 ）＋（△ｔ／ＴI ）・ｅn ＋（ＴD ／△ｔ）・（ｅn −２ｅn-1 ＋ｅn-2 ）｝…（１） なる速度形演算を行って今回変化分の速度形ＰＩＤ調節
演算信号△ＭＶn を求めた後、速度形−位置形信号変換
手段１５に導入し、ここで ＭＶn ＝ＭＶn-1 ＋△ＭＶn ……（２） の演算式により位置形ＰＩＤ調節信号ＭＶn を求めてい
る。
【０００６】なお、上式においてＫp ：比例ゲイン、Ｔ
I ：積分時間、ＴD ：微分時間、△ｔ：制御周期、
ｅn ：今回の偏差信号、ｅn-1 ：前回の偏差信号、ｅ
n-2 ：前前回の偏差信号、ＭＶn ：今回の調節信号、Ｍ
Ｖn-1 ：前回の調節信号、△ＭＶn：今回の調節信号の
変化分である。
I ：積分時間、ＴD ：微分時間、△ｔ：制御周期、
ｅn ：今回の偏差信号、ｅn-1 ：前回の偏差信号、ｅ
n-2 ：前前回の偏差信号、ＭＶn ：今回の調節信号、Ｍ
Ｖn-1 ：前回の調節信号、△ＭＶn：今回の調節信号の
変化分である。
【０００７】しかし、以上のようにして得られた位置形
ＰＩＤ調節信号ＭＶn は通常０〜１００％であるので、
減算手段１６にて５０％で減じて信号範囲を、−５０〜
０〜＋５０％の信号とした後、上下限制限手段１７で所
定の上限制限値＋δ、下限制限値−δで制限した後、後
続の加算手段１８に導き、ここでＦＦ制御系の基本操作
量Ｋ・ＳＶn をＦＢ制御系の出力で修正して負荷配分指
令信号とし、この負荷配分指令信号を対応するボイラ２
1 に供給するものである。
ＰＩＤ調節信号ＭＶn は通常０〜１００％であるので、
減算手段１６にて５０％で減じて信号範囲を、−５０〜
０〜＋５０％の信号とした後、上下限制限手段１７で所
定の上限制限値＋δ、下限制限値−δで制限した後、後
続の加算手段１８に導き、ここでＦＦ制御系の基本操作
量Ｋ・ＳＶn をＦＢ制御系の出力で修正して負荷配分指
令信号とし、この負荷配分指令信号を対応するボイラ２
1 に供給するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような目標値ＦＦ／ＦＢ制御装置では次のような問題点
が指摘されている。
ような目標値ＦＦ／ＦＢ制御装置では次のような問題点
が指摘されている。
【０００９】（１） 目標値ＳＶn を変化させた時、目
標値ＦＦ制御成分とＰＩＤ制御成分とが重畳するので、
ＰＩＤ制御成分のみでも目標値追従特性が振動的となる
のに対し、さらにＦＦ制御ゲインにＰＤ，つまり比例ゲ
インおよび微分ゲインも加わるので高ゲインとなり、制
御性を悪化させる問題がある。
標値ＦＦ制御成分とＰＩＤ制御成分とが重畳するので、
ＰＩＤ制御成分のみでも目標値追従特性が振動的となる
のに対し、さらにＦＦ制御ゲインにＰＤ，つまり比例ゲ
インおよび微分ゲインも加わるので高ゲインとなり、制
御性を悪化させる問題がある。
【００１０】（２） 位置形ＰＩＤ調節信号ＭＶn が上
下限制限手段１７に引っかかり、かつ、偏差ｅn が残っ
た状態のとき、ＰＩＤ調節演算手段１４の積分動作が継
続し続けるので、ある時点で偏差ｅn が逆方向に動いた
とき、上下限制限手段１７の例えば上限値に相当する操
作信号を出力し続け、この操作信号が元に戻るのに時間
がかかり，いわゆるリセットワインドアップの問題が生
じ、この点でも制御性が著しく悪化する。 （３） 目標値ＦＦ制御とＦＢ制御とが位置形信号で結
合されているので、ゲイン適応形などの高度化に不適当
である。
下限制限手段１７に引っかかり、かつ、偏差ｅn が残っ
た状態のとき、ＰＩＤ調節演算手段１４の積分動作が継
続し続けるので、ある時点で偏差ｅn が逆方向に動いた
とき、上下限制限手段１７の例えば上限値に相当する操
作信号を出力し続け、この操作信号が元に戻るのに時間
がかかり，いわゆるリセットワインドアップの問題が生
じ、この点でも制御性が著しく悪化する。 （３） 目標値ＦＦ制御とＦＢ制御とが位置形信号で結
合されているので、ゲイン適応形などの高度化に不適当
である。
【００１１】（４） さらに、前述と同様に目標値ＦＦ
制御とＦＢ制御とが位置形信号で結合されているので、
自動−手動切換え時にスムーズに移行する，いわゆるバ
ランスレス・バンプレス化の処理が複雑である。
制御とＦＢ制御とが位置形信号で結合されているので、
自動−手動切換え時にスムーズに移行する，いわゆるバ
ランスレス・バンプレス化の処理が複雑である。
【００１２】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、目標値の変化に対してＦＢ制御の２自由度化により
最適な制御性を確保し、積分動作によって調節信号が拡
大方向にあるとき積分動作を停止し、或いは積分動作に
よって調節信号が解消する方向にあるとき積分動作を実
行することによりリセットワインドアップを防止し、さ
らにＦＢ制御成分とＦＦ制御成分とをそれぞれ速度形調
節演算を実行した後に結合することにより高度化および
切換え時のバランスレスバンプレス化に十分対処しうる
目標値ＦＦ／ＦＢ制御装置を提供することを目的とす
る。
で、目標値の変化に対してＦＢ制御の２自由度化により
最適な制御性を確保し、積分動作によって調節信号が拡
大方向にあるとき積分動作を停止し、或いは積分動作に
よって調節信号が解消する方向にあるとき積分動作を実
行することによりリセットワインドアップを防止し、さ
らにＦＢ制御成分とＦＦ制御成分とをそれぞれ速度形調
節演算を実行した後に結合することにより高度化および
切換え時のバランスレスバンプレス化に十分対処しうる
目標値ＦＦ／ＦＢ制御装置を提供することを目的とす
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１に対応する発明
は上記課題を解決するために、目標値ＳＶn の変化に対
して速応出力するための目標値ＦＦ（フィードフォワー
ド）制御部と、前記目標値ＳＶn と制御対象からの制御
量ＰＶn とに基づいて調節演算を実行して得られる調節
演算信号を用いて目標値ＦＦ制御部の出力を修正制御す
るＦＢ（フィードバック）制御部とを組合せた目標値Ｆ
Ｆ／ＦＢ制御装置において、
は上記課題を解決するために、目標値ＳＶn の変化に対
して速応出力するための目標値ＦＦ（フィードフォワー
ド）制御部と、前記目標値ＳＶn と制御対象からの制御
量ＰＶn とに基づいて調節演算を実行して得られる調節
演算信号を用いて目標値ＦＦ制御部の出力を修正制御す
るＦＢ（フィードバック）制御部とを組合せた目標値Ｆ
Ｆ／ＦＢ制御装置において、
【００１４】前記ＦＢ制御部として、ＦＢ制御としての
Ｐ（比例）動作の最適２自由度化係数をα0 、Ｐ動作の
比例ゲインをＫp 、目標値ＦＦ制御のゲインをＫとした
とき、少くともＰ動作の２自由度化係数α（＝α0 −Ｋ
／Ｋp ）をもつ目標値フィルタ手段、この目標値フィル
タ手段からの演算目標値ＳＶn ′と前記制御量ＰＶnと
の偏差に基づいて調節演算を行う，少くともＩ（積分）
調節演算を分離した速度形ＰＩまたは速度形ＰＩＤ
（Ｄ：微分）調節演算手段、前記Ｉ調節演算手段の出力
側に設けられたスイッチ手段、前記速度形ＰＩまたは速
度形ＰＩＤ調節演算手段によって得られた速度形ＰＩま
たはＰＩＤ調節演算信号を加算合成する合成手段を有
し、
Ｐ（比例）動作の最適２自由度化係数をα0 、Ｐ動作の
比例ゲインをＫp 、目標値ＦＦ制御のゲインをＫとした
とき、少くともＰ動作の２自由度化係数α（＝α0 −Ｋ
／Ｋp ）をもつ目標値フィルタ手段、この目標値フィル
タ手段からの演算目標値ＳＶn ′と前記制御量ＰＶnと
の偏差に基づいて調節演算を行う，少くともＩ（積分）
調節演算を分離した速度形ＰＩまたは速度形ＰＩＤ
（Ｄ：微分）調節演算手段、前記Ｉ調節演算手段の出力
側に設けられたスイッチ手段、前記速度形ＰＩまたは速
度形ＰＩＤ調節演算手段によって得られた速度形ＰＩま
たはＰＩＤ調節演算信号を加算合成する合成手段を有
し、
【００１５】さらに、この合成手段から得られた速度形
ＰＩまたはＰＩＤ調節演算信号と前記ＦＦ制御部のＦＦ
制御信号ＦＦn （＝ＳＶn ・Ｋ）の差分演算によって得
られる速度形ＦＦ制御信号△ＦＦn とを加算した後、位
置形ＦＦ／ＦＢ調節信号に変換する信号変換手段と、こ
の信号変換手段からの位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号を上下
限制限値で制限して操作信号を出力する上下限制限手段
と、
ＰＩまたはＰＩＤ調節演算信号と前記ＦＦ制御部のＦＦ
制御信号ＦＦn （＝ＳＶn ・Ｋ）の差分演算によって得
られる速度形ＦＦ制御信号△ＦＦn とを加算した後、位
置形ＦＦ／ＦＢ調節信号に変換する信号変換手段と、こ
の信号変換手段からの位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号を上下
限制限値で制限して操作信号を出力する上下限制限手段
と、
【００１６】この上下限制限手段の入出力信号の大小関
係を判定し、この判定出力ΔＬｎ-1と前記Ｉ調節演算手
段の出力ΔＩnとの符号関係に応じて前記スイッチ手段
を介して積分動作を制御する積分動作制御手段とを設け
た目標値ＦＦ／ＦＢ制御装置である。次に、請求項２に
対応する発明は、特に積分動作制御手段として、上下限
制限手段の入出力差の信号に基づいて位置形ＦＦ／ＦＢ
調節信号が上下限制限値を越えたことを判定する上下限
制限値逸脱判定手段と、この判定手段の出力ΔＬｎ-1と
前記Ｉ調節演算手段の出力ΔＩnとが同符号であるとき
積分動作によって前記調節信号が拡大方向にあると判断
して前記スイッチ手段をオフし積分動作を停止する同符
号判定手段とを設けた構成である。
係を判定し、この判定出力ΔＬｎ-1と前記Ｉ調節演算手
段の出力ΔＩnとの符号関係に応じて前記スイッチ手段
を介して積分動作を制御する積分動作制御手段とを設け
た目標値ＦＦ／ＦＢ制御装置である。次に、請求項２に
対応する発明は、特に積分動作制御手段として、上下限
制限手段の入出力差の信号に基づいて位置形ＦＦ／ＦＢ
調節信号が上下限制限値を越えたことを判定する上下限
制限値逸脱判定手段と、この判定手段の出力ΔＬｎ-1と
前記Ｉ調節演算手段の出力ΔＩnとが同符号であるとき
積分動作によって前記調節信号が拡大方向にあると判断
して前記スイッチ手段をオフし積分動作を停止する同符
号判定手段とを設けた構成である。
【００１７】次に、請求項３に対応する発明は、特に積
分動作制御手段として、前記上下限制限手段の入出力差
の信号に基づいて位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号が上下限制
限値内にあるか否かを判定する操作信号判定手段と、こ
の操作信号判定手段の出力ΔＬｎ-1と速度形Ｉ調節演算
手段の出力ΔＩnとがゼロまたは異符号であるとき積分
動作によって前記調節信号が解消する方向にあると判断
して前記スイッチ手段をオンし積分動作を実行するゼロ
・異符号判定手段とを設けたものであり、
分動作制御手段として、前記上下限制限手段の入出力差
の信号に基づいて位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号が上下限制
限値内にあるか否かを判定する操作信号判定手段と、こ
の操作信号判定手段の出力ΔＬｎ-1と速度形Ｉ調節演算
手段の出力ΔＩnとがゼロまたは異符号であるとき積分
動作によって前記調節信号が解消する方向にあると判断
して前記スイッチ手段をオンし積分動作を実行するゼロ
・異符号判定手段とを設けたものであり、
【００１８】さらに、請求項４に対応する発明は、同じ
く積分動作制御手段に関し、前記上下限制限手段の入出
力差の信号に基づいて位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号が上下
限制限値を越えたことを判定する上下限制限値逸脱判定
手段と、この判定手段の出力ΔＬｎ-1，速度形ＦＦ制御
信号ΔＦＦn，前記Ｐ調節演算手段の出力ΔＰnまたは前
記ＰＤ調節演算手段の出力ΔＰＤnの加算値と前記Ｉ調
節演算手段の出力ΔＩnとが同符号であるとき積分動作
によって前記調節信号が拡大方向にあると判断して前記
スイッチ手段をオフし積分動作を停止する同符号判定手
段とを設けた構成である。
く積分動作制御手段に関し、前記上下限制限手段の入出
力差の信号に基づいて位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号が上下
限制限値を越えたことを判定する上下限制限値逸脱判定
手段と、この判定手段の出力ΔＬｎ-1，速度形ＦＦ制御
信号ΔＦＦn，前記Ｐ調節演算手段の出力ΔＰnまたは前
記ＰＤ調節演算手段の出力ΔＰＤnの加算値と前記Ｉ調
節演算手段の出力ΔＩnとが同符号であるとき積分動作
によって前記調節信号が拡大方向にあると判断して前記
スイッチ手段をオフし積分動作を停止する同符号判定手
段とを設けた構成である。
【００１９】さらに、請求項5に対応する発明は、同様
に積分動作制御手段について、前記上下限制限手段の入
出力差の信号に基づいて位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号が上
下限制限値内にあるか否かを判定する操作信号判定手段
と、この操作信号判定手段の出力ΔＬｎ-1，速度形ＦＦ
制御信号ΔＦＦn，前記Ｐ調節演算手段の出力ΔＰnまた
は前記ＰＤ調節演算手段の出力ΔＰＤn，の加算値と前
記Ｉ調節演算手段の出力ΔＩnとがゼロまたは異符号で
あるとき積分動作によって前記調節信号が解消する方向
にあると判断して前記スイッチ手段をオンし積分動作を
実行するゼロ・異符号判定手段とを設けた構成である。
に積分動作制御手段について、前記上下限制限手段の入
出力差の信号に基づいて位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号が上
下限制限値内にあるか否かを判定する操作信号判定手段
と、この操作信号判定手段の出力ΔＬｎ-1，速度形ＦＦ
制御信号ΔＦＦn，前記Ｐ調節演算手段の出力ΔＰnまた
は前記ＰＤ調節演算手段の出力ΔＰＤn，の加算値と前
記Ｉ調節演算手段の出力ΔＩnとがゼロまたは異符号で
あるとき積分動作によって前記調節信号が解消する方向
にあると判断して前記スイッチ手段をオンし積分動作を
実行するゼロ・異符号判定手段とを設けた構成である。
【００２０】
【作用】従って、請求項１，２，４に対応する発明は以
上のような手段を講じたことにより、速度形ＰＩまたは
ＰＩＤのＦＢ制御部に、Ｐ動作の最適２自由度化係数を
α0、Ｐ動作の比例ゲインをＫp、目標値ＦＦ制御のゲイ
ンをＫとしたとき、少くともＰ動作の２自由度化係数α
（＝α0−Ｋ／Ｋp）をもつ目標値フィルタ手段を設けた
ことにより、目標値の変化に対する制御性と制御量の変
化に対する制御性とをそれぞれ独立的に調整でき、最適
な制御性を得ることができる。また、上下限制限値逸脱
判定手段において上下限制限手段の入出力差の信号がゼ
ロ以外の信号のときには位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号が上
下限制限手段の上下限制限値を越えていると判定でき、
しかも上下限制限値逸脱判定手段で得られた信号または
当該判定手段の出力信号，速度形Ｐ調節演算信号および
速度形ＦＦ制御信号の加算信号と、速度形Ｉ調節演算手
段の出力信号とが同符号の場合には積分動作によって速
度形ＦＦ／ＦＢ調節信号が上下限制限値より益々拡大す
る方向に作用しているので、このときにはスイッチ手段
をオフして積分動作を停止すれば、積分動作のリセット
ワインドアップを防止できる。さらに、ＦＢ制御および
ＦＦ制御とも速度形演算を行って結合しているので、既
に前回までの調節信号が信号変換手段に確保されてお
り、この調節信号に今回値の調節信号を加算すればよい
ので、外部信号の組合わせやゲイン修正が容易に行え、
しかも自動−手動切換え時にバランスレスバンプレス化
を実現することができる。
上のような手段を講じたことにより、速度形ＰＩまたは
ＰＩＤのＦＢ制御部に、Ｐ動作の最適２自由度化係数を
α0、Ｐ動作の比例ゲインをＫp、目標値ＦＦ制御のゲイ
ンをＫとしたとき、少くともＰ動作の２自由度化係数α
（＝α0−Ｋ／Ｋp）をもつ目標値フィルタ手段を設けた
ことにより、目標値の変化に対する制御性と制御量の変
化に対する制御性とをそれぞれ独立的に調整でき、最適
な制御性を得ることができる。また、上下限制限値逸脱
判定手段において上下限制限手段の入出力差の信号がゼ
ロ以外の信号のときには位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号が上
下限制限手段の上下限制限値を越えていると判定でき、
しかも上下限制限値逸脱判定手段で得られた信号または
当該判定手段の出力信号，速度形Ｐ調節演算信号および
速度形ＦＦ制御信号の加算信号と、速度形Ｉ調節演算手
段の出力信号とが同符号の場合には積分動作によって速
度形ＦＦ／ＦＢ調節信号が上下限制限値より益々拡大す
る方向に作用しているので、このときにはスイッチ手段
をオフして積分動作を停止すれば、積分動作のリセット
ワインドアップを防止できる。さらに、ＦＢ制御および
ＦＦ制御とも速度形演算を行って結合しているので、既
に前回までの調節信号が信号変換手段に確保されてお
り、この調節信号に今回値の調節信号を加算すればよい
ので、外部信号の組合わせやゲイン修正が容易に行え、
しかも自動−手動切換え時にバランスレスバンプレス化
を実現することができる。
【００２１】次に、請求項１，３，５に対応する発明
は、操作信号判定手段において前記上下限制限手段の入
出力差の信号がゼロのときには位置形ＦＦ／ＦＢ調節信
号が上下限制限手段の上下限制限値内にあると判定で
き、しかも操作信号判定手段で得られた信号または当該
判定手段の出力信号，速度形Ｐ調節信号および速度形Ｆ
Ｆ制御信号の加算信号と、速度形Ｉ調節演算手段の出力
信号とがゼロまたは異符号の場合には積分動作によって
上下限制限値をオーバーしている速度形ＦＦ／ＦＢ調節
信号が解消する方向に作用しているので、このときには
スイッチ手段をオンして積分動作を実行する構成とすれ
ば、積分動作のリセットワインドアップを防止できる。
は、操作信号判定手段において前記上下限制限手段の入
出力差の信号がゼロのときには位置形ＦＦ／ＦＢ調節信
号が上下限制限手段の上下限制限値内にあると判定で
き、しかも操作信号判定手段で得られた信号または当該
判定手段の出力信号，速度形Ｐ調節信号および速度形Ｆ
Ｆ制御信号の加算信号と、速度形Ｉ調節演算手段の出力
信号とがゼロまたは異符号の場合には積分動作によって
上下限制限値をオーバーしている速度形ＦＦ／ＦＢ調節
信号が解消する方向に作用しているので、このときには
スイッチ手段をオンして積分動作を実行する構成とすれ
ば、積分動作のリセットワインドアップを防止できる。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本発明に係る目標値ＦＦ／ＦＢ制御
装置の一実施例を示す構成図である。
て説明する。図1は本発明に係る目標値ＦＦ／ＦＢ制御
装置の一実施例を示す構成図である。
【００２３】この制御装置は、目標値ＳＶn の変化に速
応出力する目標値ＦＦ制御部２０と、ＦＢ制御の速度形
ＰＩ調節演算信号を用いて目標値ＦＦ制御成分を修正制
御する速度形２自由度ＰＩ制御部３０とが設けられてい
る。
応出力する目標値ＦＦ制御部２０と、ＦＢ制御の速度形
ＰＩ調節演算信号を用いて目標値ＦＦ制御成分を修正制
御する速度形２自由度ＰＩ制御部３０とが設けられてい
る。
【００２４】この目標値ＦＦ制御部２０は、目標値ＳＶ
n にＦＦ制御ゲインＫ（Ｋは１近傍の値とする）を乗算
してＦＦ制御の静的補償分ＦＦn ＝Ｋ・ＳＶn を得る係
数手段２１と、静的補償分の今回値ＦＦn と静的補償分
の前回値ＦＦn-1 との差分，つまり速度形ＦＦ制御信号
△ＦＦn を取り出す差分演算手段２２とで構成されてい
る。なお、この差分演算手段２２によって求める速度形
ＦＦ制御信号△ＦＦnは、 △ＦＦn ＝ＦＦn −ＦＦn-1 ＝Ｋ・（ＳＶn −ＳＶn-1 ）＝Ｋ・△ＳＶn で表せる。
n にＦＦ制御ゲインＫ（Ｋは１近傍の値とする）を乗算
してＦＦ制御の静的補償分ＦＦn ＝Ｋ・ＳＶn を得る係
数手段２１と、静的補償分の今回値ＦＦn と静的補償分
の前回値ＦＦn-1 との差分，つまり速度形ＦＦ制御信号
△ＦＦn を取り出す差分演算手段２２とで構成されてい
る。なお、この差分演算手段２２によって求める速度形
ＦＦ制御信号△ＦＦnは、 △ＦＦn ＝ＦＦn −ＦＦn-1 ＝Ｋ・（ＳＶn −ＳＶn-1 ）＝Ｋ・△ＳＶn で表せる。
【００２５】一方、速度形２自由度ＰＩ制御部３０は、
目標値ＳＶn を受けて少くともＰ動作を２自由度化する
目標値フィルタ手段３１と、この目標値フィルタ手段３
１を経由して出力される演算目標値ＳＶn ′と制御量Ｐ
Ｖn とから偏差ｅn を求める偏差演算手段３２と、この
偏差演算手段３２からの偏差ｅn を用いて下記（３）式
および（４）式に基づいて速度形Ｐ調節演算信号△Ｐn
および速度形Ｉ調節演算信号△Ｉn を得る速度形Ｐ調節
演算手段３３および速度形Ｉ調節演算手段３４とが設け
られている。 △Ｐn ＝Ｋp （ｅn −ｅn-1 ） ……（３） △Ｉn ＝Ｋp （△ｔ／ＴI ）ｅn ……（４）
目標値ＳＶn を受けて少くともＰ動作を２自由度化する
目標値フィルタ手段３１と、この目標値フィルタ手段３
１を経由して出力される演算目標値ＳＶn ′と制御量Ｐ
Ｖn とから偏差ｅn を求める偏差演算手段３２と、この
偏差演算手段３２からの偏差ｅn を用いて下記（３）式
および（４）式に基づいて速度形Ｐ調節演算信号△Ｐn
および速度形Ｉ調節演算信号△Ｉn を得る速度形Ｐ調節
演算手段３３および速度形Ｉ調節演算手段３４とが設け
られている。 △Ｐn ＝Ｋp （ｅn −ｅn-1 ） ……（３） △Ｉn ＝Ｋp （△ｔ／ＴI ）ｅn ……（４）
【００２６】また、この速度形２自由度ＰＩ制御部３０
は、速度形Ｉ調節演算手段３４の出力側にスイッチ手段
３５を介して加算手段３６が設けられ、この加算手段３
６にて常時は速度形Ｐ調節演算手段３３の出力と速度形
Ｉ調節演算手段３４の出力とを加算して速度形ＰＩ調節
演算信号を得、この速度形ＰＩ調節演算信号を後続の加
算手段３７に送出する構成となっている。この加算手段
３７は、前記差分演算手段２２からの速度形ＦＦ制御信
号△ＦＦn の他、速度形Ｐ調節演算手段３３の出力信号
△Ｐn と速度形Ｉ調節演算手段３４の出力信号△Ｉn と
を加算合成し、この加算合成後の信号を速度形ＦＦ／Ｆ
Ｂ調節信号△ＭＶn として出力する。４１は速度形−位
置形信号変換手段であって、速度形ＦＦ／ＦＢ調節信号
△ＭＶn を取り込んで下記の（５）式に基づき、 ＭＶn ＝ＭＶn-1 ＋△ＭＶn ＝ＭＶn-1 ＋△Ｐn ＋△Ｉn ′＋△ＦＦn ……（５） なる演算を行って位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号ＭＶn を求
めた後、上下限制限手段４２に送出している。但し、上
式においてＭＶn ：今回の位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号、
ＭＶn-1 ：前回の位置形ＦＦ／ＦＢ制御信号である。
は、速度形Ｉ調節演算手段３４の出力側にスイッチ手段
３５を介して加算手段３６が設けられ、この加算手段３
６にて常時は速度形Ｐ調節演算手段３３の出力と速度形
Ｉ調節演算手段３４の出力とを加算して速度形ＰＩ調節
演算信号を得、この速度形ＰＩ調節演算信号を後続の加
算手段３７に送出する構成となっている。この加算手段
３７は、前記差分演算手段２２からの速度形ＦＦ制御信
号△ＦＦn の他、速度形Ｐ調節演算手段３３の出力信号
△Ｐn と速度形Ｉ調節演算手段３４の出力信号△Ｉn と
を加算合成し、この加算合成後の信号を速度形ＦＦ／Ｆ
Ｂ調節信号△ＭＶn として出力する。４１は速度形−位
置形信号変換手段であって、速度形ＦＦ／ＦＢ調節信号
△ＭＶn を取り込んで下記の（５）式に基づき、 ＭＶn ＝ＭＶn-1 ＋△ＭＶn ＝ＭＶn-1 ＋△Ｐn ＋△Ｉn ′＋△ＦＦn ……（５） なる演算を行って位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号ＭＶn を求
めた後、上下限制限手段４２に送出している。但し、上
式においてＭＶn ：今回の位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号、
ＭＶn-1 ：前回の位置形ＦＦ／ＦＢ制御信号である。
【００２７】この上下限制限手段４２は、位置形ＦＦ／
ＦＢ調節信号ＭＶn に対し、上下限制限値設定手段４３
からの上限制限値（Ｋ・ＳＶn ＋δ）および下限制限値
（Ｋ・ＳＶn −δ）を用いて制限しつつ操作信号Ｍ
Ｖn ′を取り出し、図示しない制御対象に印加する。こ
の上限制限値（Ｋ・ＳＶn ＋δ）および下限制限値（Ｋ
・ＳＶn −δ）は目標値ＦＦ制御の静的補償分ＦＦ
n （＝Ｋ・ＳＶn ）に信号発生手段４３１からの所定の
値δを加減算することにより得られる。なお、上下限制
限手段４２の機能は３個の入力信号の中間値を選択すれ
ばよい。
ＦＢ調節信号ＭＶn に対し、上下限制限値設定手段４３
からの上限制限値（Ｋ・ＳＶn ＋δ）および下限制限値
（Ｋ・ＳＶn −δ）を用いて制限しつつ操作信号Ｍ
Ｖn ′を取り出し、図示しない制御対象に印加する。こ
の上限制限値（Ｋ・ＳＶn ＋δ）および下限制限値（Ｋ
・ＳＶn −δ）は目標値ＦＦ制御の静的補償分ＦＦ
n （＝Ｋ・ＳＶn ）に信号発生手段４３１からの所定の
値δを加減算することにより得られる。なお、上下限制
限手段４２の機能は３個の入力信号の中間値を選択すれ
ばよい。
【００２８】さらに、前記上下限制限手段４２の入出力
端間には、位置形ＦＦ／ＦＢ制御信号ＭＶn が上下限制
限値内にあるときゼロを出力し、上下限制限値を越えた
ときにゼロ以外の信号である上下限制限値逸脱信号△Ｌ
n-1 を出力する上下限制限値逸脱判定手段４４が設けら
れ、この上下限制限値逸脱信号△Ｌn-1 は積分動作傾向
抽出手段４５に送られる。この積分動作傾向抽出手段４
５は速度形Ｉ調節演算手段３４の今回の出力信号△Ｉn
と上下限制限値逸脱判定手段４４の上下限制限値逸脱信
号の前回値△Ｌn-1 とを乗算することにより時間的経過
に伴って変化する積分動作傾向信号を取り出す。同符号
判別手段４６は△Ｉn ・△Ｌn-1 ＞０のとき△Ｉn と△
Ｌn-1 とが同符号であると判別し、この場合には積分動
作によって位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号が上下限制限値を
越えて拡大する方向に動いていると判断し、スイッチ手
段３５をオフとすることにより積分動作を停止するもの
である。従って、以上のような実施例のような構成によ
れば、従来の種々の問題点を解決することができる。
端間には、位置形ＦＦ／ＦＢ制御信号ＭＶn が上下限制
限値内にあるときゼロを出力し、上下限制限値を越えた
ときにゼロ以外の信号である上下限制限値逸脱信号△Ｌ
n-1 を出力する上下限制限値逸脱判定手段４４が設けら
れ、この上下限制限値逸脱信号△Ｌn-1 は積分動作傾向
抽出手段４５に送られる。この積分動作傾向抽出手段４
５は速度形Ｉ調節演算手段３４の今回の出力信号△Ｉn
と上下限制限値逸脱判定手段４４の上下限制限値逸脱信
号の前回値△Ｌn-1 とを乗算することにより時間的経過
に伴って変化する積分動作傾向信号を取り出す。同符号
判別手段４６は△Ｉn ・△Ｌn-1 ＞０のとき△Ｉn と△
Ｌn-1 とが同符号であると判別し、この場合には積分動
作によって位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号が上下限制限値を
越えて拡大する方向に動いていると判断し、スイッチ手
段３５をオフとすることにより積分動作を停止するもの
である。従って、以上のような実施例のような構成によ
れば、従来の種々の問題点を解決することができる。
【００２９】先ず、目標値ＳＶn を目標値フィルタ手段
３１を経由して得られる演算目標値ＳＶn ′と制御量Ｐ
Ｖn との偏差ｅn に基づいてＰＩ調節演算を実行し速度
形ＰＩ調節演算信号を得るが、このとき目標値フィルタ
手段３１のＰ動作（比例ゲイン）における２自由度化係
数αをＦＦ制御とＦＢ制御に最適な値に設定し、目標値
ＦＦ制御と２自由度ＰＩ制御とを組み合わせているの
で、目標値追従特性と外乱抑制特性とを同時に最適な状
態に制御できる。因みに、目標値フィルタ手段３１の伝
達関数Ｈ(s) は下記する（６）式で表すことができる。 Ｈ(s) ＝（１＋αＴI ・s ）／（１＋ＴI ・s ） ……（６）
３１を経由して得られる演算目標値ＳＶn ′と制御量Ｐ
Ｖn との偏差ｅn に基づいてＰＩ調節演算を実行し速度
形ＰＩ調節演算信号を得るが、このとき目標値フィルタ
手段３１のＰ動作（比例ゲイン）における２自由度化係
数αをＦＦ制御とＦＢ制御に最適な値に設定し、目標値
ＦＦ制御と２自由度ＰＩ制御とを組み合わせているの
で、目標値追従特性と外乱抑制特性とを同時に最適な状
態に制御できる。因みに、目標値フィルタ手段３１の伝
達関数Ｈ(s) は下記する（６）式で表すことができる。 Ｈ(s) ＝（１＋αＴI ・s ）／（１＋ＴI ・s ） ……（６）
【００３０】但し、α：比例ゲインの２自由度化係数、
ＴI ：積分時間、s ：ラプラス演算子である。ここで、
ＦＢ制御のみの場合の制御量ＰＶ→操作量ＭＶ間の伝達
関数をＣPM(s) 、目標値ＳＶ→操作量ＭＶ間の伝達関数
をＣSM(s) とすると、下記の（７）式および（８）式の
ようになる。 ＣPM(s) ＝ＭＶ／ＰＶ＝Ｋp ｛１＋１／（ＴI ・s ）｝ ……（７） ＣSM(s) ＝ＭＶ／ＳＶ＝Ｋp ｛α＋１／（ＴI ・s ）｝ ……（８）
ＴI ：積分時間、s ：ラプラス演算子である。ここで、
ＦＢ制御のみの場合の制御量ＰＶ→操作量ＭＶ間の伝達
関数をＣPM(s) 、目標値ＳＶ→操作量ＭＶ間の伝達関数
をＣSM(s) とすると、下記の（７）式および（８）式の
ようになる。 ＣPM(s) ＝ＭＶ／ＰＶ＝Ｋp ｛１＋１／（ＴI ・s ）｝ ……（７） ＣSM(s) ＝ＭＶ／ＳＶ＝Ｋp ｛α＋１／（ＴI ・s ）｝ ……（８）
【００３１】従って、目標値フィルタ手段３１は（６）
式のような伝達関数Ｈ(s) をとるとき、上記（７）式お
よび（８）式に示すようなＰ動作のみ２自由度化となっ
ている。ここで、比例ゲインの２自由度化係数αを例え
ば下記の（９）式のように選定する。 α＝α0 −Ｋ／Ｋp ……（９）
式のような伝達関数Ｈ(s) をとるとき、上記（７）式お
よび（８）式に示すようなＰ動作のみ２自由度化となっ
ている。ここで、比例ゲインの２自由度化係数αを例え
ば下記の（９）式のように選定する。 α＝α0 −Ｋ／Ｋp ……（９）
【００３２】但し、Ｋ：目標値ＦＦ制御ゲイン、Ｋp ：
比例ゲイン、α0 ：ＦＢ制御のみの時の比例ゲインの最
適２自由度化係数（０．４近傍）、α：目標値ＦＦ制御
を組合わせた時の比例ゲインの最適２自由度化係数であ
る。
比例ゲイン、α0 ：ＦＢ制御のみの時の比例ゲインの最
適２自由度化係数（０．４近傍）、α：目標値ＦＦ制御
を組合わせた時の比例ゲインの最適２自由度化係数であ
る。
【００３３】つまり、比例ゲインの２自由度化係数αを
（９）式のように選定すれば、目標値ＦＦ／ＦＢ制御に
おいて目標値変化に対する制御性と制御量変化に対する
制御性とを完全に独立的に調整でき、これにより最適な
制御性を得られ、従来装置の問題点（１）を解決でき
る。
（９）式のように選定すれば、目標値ＦＦ／ＦＢ制御に
おいて目標値変化に対する制御性と制御量変化に対する
制御性とを完全に独立的に調整でき、これにより最適な
制御性を得られ、従来装置の問題点（１）を解決でき
る。
【００３４】次に、速度形Ｐ調節演算手段３３の出力△
Ｐn と速度形Ｉ調節演算手段３４の出力△Ｉn と速度形
ＦＦ制御信号△ＦＦn とを加算し、さらに信号変換手段
４１で位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号ＭＶn に変換した後、
上下限制限手段４２に導入するが、このときＭＶn が上
下限制限値内にあれば、上下限制限手段４２の入出力値
は同じになり、よって上下限制限値逸脱判定手段４４の
出力がゼロ，つまりＭＶn が上下限制限値を逸脱してい
ないと判定することができる。
Ｐn と速度形Ｉ調節演算手段３４の出力△Ｉn と速度形
ＦＦ制御信号△ＦＦn とを加算し、さらに信号変換手段
４１で位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号ＭＶn に変換した後、
上下限制限手段４２に導入するが、このときＭＶn が上
下限制限値内にあれば、上下限制限手段４２の入出力値
は同じになり、よって上下限制限値逸脱判定手段４４の
出力がゼロ，つまりＭＶn が上下限制限値を逸脱してい
ないと判定することができる。
【００３５】しかし、ＭＶn が上下限制限値を逸脱した
とき、上下限制限手段４２の入出力値が異なり、上下限
制限値逸脱判定手段４４からゼロ以外の信号△Ｌn-1 が
出力０し、これが積分動作傾向判断手段４５に送られ
る。この積分動作傾向判断手段４５には今回の速度形Ｉ
調節演算信号△Ｉn が入力されている。従って、この積
分動作傾向判断手段４５では△Ｌn-1 と△Ｉn とを乗算
すれば、積分動作の傾向が分かる。つまり、出力△Ｌ
n-1 と△Ｉn とが同符号であれば、積分動作が同じ方向
に作用しており、位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号が上下限制
限値を越えて拡大する方向にある。そこで、同符号判別
手段４６では、△Ｌn-1 と△Ｉn が同符号であるか否か
について△Ｌn-1 ・△Ｉn ＞０により判別し、同符号の
ときスイッチ手段３５をオフに設定し、積分動作を停止
する。ゆえに、従来装置の問題点（２）である積分動作
のリセットワインドアップを完全に防止できる。
とき、上下限制限手段４２の入出力値が異なり、上下限
制限値逸脱判定手段４４からゼロ以外の信号△Ｌn-1 が
出力０し、これが積分動作傾向判断手段４５に送られ
る。この積分動作傾向判断手段４５には今回の速度形Ｉ
調節演算信号△Ｉn が入力されている。従って、この積
分動作傾向判断手段４５では△Ｌn-1 と△Ｉn とを乗算
すれば、積分動作の傾向が分かる。つまり、出力△Ｌ
n-1 と△Ｉn とが同符号であれば、積分動作が同じ方向
に作用しており、位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号が上下限制
限値を越えて拡大する方向にある。そこで、同符号判別
手段４６では、△Ｌn-1 と△Ｉn が同符号であるか否か
について△Ｌn-1 ・△Ｉn ＞０により判別し、同符号の
ときスイッチ手段３５をオフに設定し、積分動作を停止
する。ゆえに、従来装置の問題点（２）である積分動作
のリセットワインドアップを完全に防止できる。
【００３６】さらに、ＦＦ制御およびＦＢ制御が共に完
全に速度形演算を行って組合わせているので、外部信号
との組合わせやゲイン修正などが簡単にでき、高度化へ
のアプローチが容易になり、しかも前回までの位置形操
作信号ＭＶn-1 に今回値△ＭＶn を加算する構成である
ので、従来装置の問題点（３），（４）である例えば自
動−手動切換え時のバランスレスバンプレス化を実現で
きる。
全に速度形演算を行って組合わせているので、外部信号
との組合わせやゲイン修正などが簡単にでき、高度化へ
のアプローチが容易になり、しかも前回までの位置形操
作信号ＭＶn-1 に今回値△ＭＶn を加算する構成である
ので、従来装置の問題点（３），（４）である例えば自
動−手動切換え時のバランスレスバンプレス化を実現で
きる。
【００３７】なお、上記実施例では、ＦＦ／ＦＢ調節信
号が上下限制限値に引かかっていることおよび△Ｌn-1
・△Ｉn ＞０のとき、当該ＦＦ／ＦＢ調節信号が上下限
制限値を拡大的方向でオーバ−していることを検出した
が、例えば△Ｌn-1 ＞０かつ△Ｉn ＞０または△Ｌn-1
＜０かつ△Ｉn ＜０の論理和（ＯＲ）により検出しても
等価である。
号が上下限制限値に引かかっていることおよび△Ｌn-1
・△Ｉn ＞０のとき、当該ＦＦ／ＦＢ調節信号が上下限
制限値を拡大的方向でオーバ−していることを検出した
が、例えば△Ｌn-1 ＞０かつ△Ｉn ＞０または△Ｌn-1
＜０かつ△Ｉn ＜０の論理和（ＯＲ）により検出しても
等価である。
【００３８】図２は本発明に係る目標値ＦＦ／ＦＢ制御
装置の他の実施例を示す構成図である。すなわち、この
制御装置は、図１の積分動作の実行有無に関して全く逆
の考えに立つものである。つまり、積分動作の停止では
なく積分動作を実行するための判断機能を設けたことに
ある。
装置の他の実施例を示す構成図である。すなわち、この
制御装置は、図１の積分動作の実行有無に関して全く逆
の考えに立つものである。つまり、積分動作の停止では
なく積分動作を実行するための判断機能を設けたことに
ある。
【００３９】具体的には、速度形−位置形信号変換手段
４１の位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号ＭＶn が上下限制限値
内にあるか否か，つまり上下限制限値内にあるときゼロ
を出力し、それ以外のときにゼロ以外の信号を出力する
操作信号判定手段５１と、この操作信号判定手段５１の
出力と速度形Ｉ調節演算手段３４の出力とを乗算して積
分動作の傾向を見る積分動作傾向判断手段５２と、この
積分動作傾向判断手段５２の出力がゼロまたは異符号で
あるか否かを判別するゼロ・異符号判別手段５３とを設
け、ゼロ時または異符号時に積分動作が縮小方向にある
と判断し、スイッチ手段５４をオンに設定して積分動作
を実行するものである。
４１の位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号ＭＶn が上下限制限値
内にあるか否か，つまり上下限制限値内にあるときゼロ
を出力し、それ以外のときにゼロ以外の信号を出力する
操作信号判定手段５１と、この操作信号判定手段５１の
出力と速度形Ｉ調節演算手段３４の出力とを乗算して積
分動作の傾向を見る積分動作傾向判断手段５２と、この
積分動作傾向判断手段５２の出力がゼロまたは異符号で
あるか否かを判別するゼロ・異符号判別手段５３とを設
け、ゼロ時または異符号時に積分動作が縮小方向にある
と判断し、スイッチ手段５４をオンに設定して積分動作
を実行するものである。
【００４０】従って、この実施例の構成によれば、積分
動作傾向判断手段５２の出力がゼロまたはマイナスであ
ること，つまり△Ｌn-1 ・△Ｉn ≦０（△Ｌn-1 と△Ｉ
n とが異符号または何れかがゼロ）であることを判別す
るゼロ・異符号判別手段５３を設け、ここでゼロまたは
異符号であれば位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号ＭＶn が上下
限制限手段４２の上下限制限値に引かかっていないか、
積分動作によって位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号ＭＶn が制
限値オーバーに対して解消する方向にあるので、スイッ
チ手段５４をオンに設定して積分動作を実行する。その
結果、位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号ＭＶn が速やかに上下
限制限値内に入り、しかも積分動作が拡大方向にあると
き、かつ、スイッチ手段５４をオフに設定しているの
で、積分動作のリセット・ワインドアップを完全に防止
できる。
動作傾向判断手段５２の出力がゼロまたはマイナスであ
ること，つまり△Ｌn-1 ・△Ｉn ≦０（△Ｌn-1 と△Ｉ
n とが異符号または何れかがゼロ）であることを判別す
るゼロ・異符号判別手段５３を設け、ここでゼロまたは
異符号であれば位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号ＭＶn が上下
限制限手段４２の上下限制限値に引かかっていないか、
積分動作によって位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号ＭＶn が制
限値オーバーに対して解消する方向にあるので、スイッ
チ手段５４をオンに設定して積分動作を実行する。その
結果、位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号ＭＶn が速やかに上下
限制限値内に入り、しかも積分動作が拡大方向にあると
き、かつ、スイッチ手段５４をオフに設定しているの
で、積分動作のリセット・ワインドアップを完全に防止
できる。
【００４１】勿論、本実施例では、図１と同様な構成の
目標値フイルタ手段３１をもった速度形２自由度ＰＩ制
御部３０を設けているので、図１と同様な効果を奏する
ものである。
目標値フイルタ手段３１をもった速度形２自由度ＰＩ制
御部３０を設けているので、図１と同様な効果を奏する
ものである。
【００４２】なお、この実施例では、△Ｌn-1 ・△Ｉn
≦０で位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号が上下限制限値内にあ
ることおよび積分動作による位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号
が上下限制限値を解消する方向にあることを検出した
が、例えば△Ｌn-1 ≧０かつ△Ｉn ＜０または△Ｌn-1
≦０かつ△Ｉn ＞０の論理和で検出しても等価である。
≦０で位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号が上下限制限値内にあ
ることおよび積分動作による位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号
が上下限制限値を解消する方向にあることを検出した
が、例えば△Ｌn-1 ≧０かつ△Ｉn ＜０または△Ｌn-1
≦０かつ△Ｉn ＞０の論理和で検出しても等価である。
【００４３】図３は本発明に係る目標値ＦＦ／ＦＢ制御
装置のさらに他の実施例を示す構成図である。この制御
装置は、上下限制限値逸脱手段４４と積分動作傾向判断
手段４５と間に今回操作量算出手段６１を設け、積分動
作のリセット・ワインドアップ防止機能の正確性を期す
るものである。つまり、図１では、前回操作量が制限に
引かかっていることおよびΔＬｎ-1とΔＩnとが同符号
の時に積分動作を停止したのに対し、本実施例ではΔＬ
ｎ-1の代わりに前記今回操作量算出手段６１にてΔＬｎ
-1＋ΔＰn＋ΔＦＦnの演算を行うことにより、今回操作
量が制限に引っかかっていることおよび［ΔＬｎ-1＋Δ
Ｐn＋ΔＦＦn］とΔＩnとが同符号の時に積分動作を停
止する。
装置のさらに他の実施例を示す構成図である。この制御
装置は、上下限制限値逸脱手段４４と積分動作傾向判断
手段４５と間に今回操作量算出手段６１を設け、積分動
作のリセット・ワインドアップ防止機能の正確性を期す
るものである。つまり、図１では、前回操作量が制限に
引かかっていることおよびΔＬｎ-1とΔＩnとが同符号
の時に積分動作を停止したのに対し、本実施例ではΔＬ
ｎ-1の代わりに前記今回操作量算出手段６１にてΔＬｎ
-1＋ΔＰn＋ΔＦＦnの演算を行うことにより、今回操作
量が制限に引っかかっていることおよび［ΔＬｎ-1＋Δ
Ｐn＋ΔＦＦn］とΔＩnとが同符号の時に積分動作を停
止する。
【００４４】なお、この実施例は、［△Ｌn-1 ＋△Ｐn
＋△ＦＦn ］・△Ｉn ＞０で位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号
が上下限制限値を越えたことおよび積分動作による位置
形ＦＦ／ＦＢ調節信号が上下限制限値を越えて拡大する
方向にあることを検出したが、例えば［△Ｌn-1 ＋△Ｐ
n ＋△ＦＦn ］＞０かつ△Ｉn ＞０または［△Ｌn-1＋
△Ｐn ＋△ＦＦn ］＜０かつ△Ｉn ＜０の論理和で検出
しても等価である。
＋△ＦＦn ］・△Ｉn ＞０で位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号
が上下限制限値を越えたことおよび積分動作による位置
形ＦＦ／ＦＢ調節信号が上下限制限値を越えて拡大する
方向にあることを検出したが、例えば［△Ｌn-1 ＋△Ｐ
n ＋△ＦＦn ］＞０かつ△Ｉn ＞０または［△Ｌn-1＋
△Ｐn ＋△ＦＦn ］＜０かつ△Ｉn ＜０の論理和で検出
しても等価である。
【００４５】図４は本発明に係る目標値ＦＦ／ＦＢ制御
装置のさらに他の実施例を示す構成図である。この制御
装置は、図３の積分動作の実行有無に関して全く逆の考
えに立つものである。つまり、積分動作の停止ではなく
積分動作を実行するための判断機能を設けたことにあ
る。
装置のさらに他の実施例を示す構成図である。この制御
装置は、図３の積分動作の実行有無に関して全く逆の考
えに立つものである。つまり、積分動作の停止ではなく
積分動作を実行するための判断機能を設けたことにあ
る。
【００４６】すなわち、この実施例は、操作信号判定手
段５１と積分動作傾向判断手段５２との間に今回操作量
算出手段７１が設けられ、積分動作のリセット・ワイン
ドアップ防止機能の正確性を期することにある。つま
り、図２では、前回操作量が上下限制限値内にあること
およびΔＬｎ-1とΔＩnとが異符号の時に積分動作を実
行するのに対し、本実施例ではΔＬｎ-1の代わりに前記
今回操作量算出手段７１にてΔＬｎ-1＋ΔＰn＋ΔＦＦn
の演算を行うことにより、今回操作量が制限値内にある
ことおよび［ΔＬｎ-1＋ΔＰn＋ΔＦＦn］とΔＩnとが
異符号の時に積分動作を実行する機能をもっている。
段５１と積分動作傾向判断手段５２との間に今回操作量
算出手段７１が設けられ、積分動作のリセット・ワイン
ドアップ防止機能の正確性を期することにある。つま
り、図２では、前回操作量が上下限制限値内にあること
およびΔＬｎ-1とΔＩnとが異符号の時に積分動作を実
行するのに対し、本実施例ではΔＬｎ-1の代わりに前記
今回操作量算出手段７１にてΔＬｎ-1＋ΔＰn＋ΔＦＦn
の演算を行うことにより、今回操作量が制限値内にある
ことおよび［ΔＬｎ-1＋ΔＰn＋ΔＦＦn］とΔＩnとが
異符号の時に積分動作を実行する機能をもっている。
【００４７】なお、この実施例では、［△Ｌn-1 ＋△Ｐ
n ＋△ＦＦn ］・△Ｉn ≦０で操作出力が上下限制限値
内にあることおよび調節信号が上下限制限値をオーバし
ているとき積分動作が制限オーバ−値を解消する方向で
あることを検出しているが、例えば［△Ｌn-1 ＋△Ｐn
＋△ＦＦn ］≧０かつ△Ｉn ＜０または［△Ｌn-1 ＋△
Ｐn ＋△ＦＦn ］≦０かつ△Ｉn ＞０の論理和で検出し
ても等価である。また、上記各請求項の実施例では速度
形２自由度ＰＩ制御について説明したが、速度形２自由
度ＰＩＤ制御についても同様に適用できるものである。
その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施できる。
n ＋△ＦＦn ］・△Ｉn ≦０で操作出力が上下限制限値
内にあることおよび調節信号が上下限制限値をオーバし
ているとき積分動作が制限オーバ−値を解消する方向で
あることを検出しているが、例えば［△Ｌn-1 ＋△Ｐn
＋△ＦＦn ］≧０かつ△Ｉn ＜０または［△Ｌn-1 ＋△
Ｐn ＋△ＦＦn ］≦０かつ△Ｉn ＞０の論理和で検出し
ても等価である。また、上記各請求項の実施例では速度
形２自由度ＰＩ制御について説明したが、速度形２自由
度ＰＩＤ制御についても同様に適用できるものである。
その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施できる。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような種々の効果を奏する。
のような種々の効果を奏する。
【００４９】請求項１，２，４の発明では、目標値ＦＦ
制御と２自由度ＰＩ制御とを組合わせることにより目標
値および制御量の変化に対する制御性を大幅に改善で
き、しかも位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号がある制限値を越
え、かつ、積分動作が拡大方向にあるとき積分動作を停
止するので確実にリセットワインドアップを防止でき
る。また、ゲイン修正および自動−手動切換え時のバラ
ンスレスバンプレス化を容易に実現でき、高度化へのア
プローチを容易に達成可能である。
制御と２自由度ＰＩ制御とを組合わせることにより目標
値および制御量の変化に対する制御性を大幅に改善で
き、しかも位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号がある制限値を越
え、かつ、積分動作が拡大方向にあるとき積分動作を停
止するので確実にリセットワインドアップを防止でき
る。また、ゲイン修正および自動−手動切換え時のバラ
ンスレスバンプレス化を容易に実現でき、高度化へのア
プローチを容易に達成可能である。
【００５０】次に、請求項１，３，５の発明は、請求項
１，２，４の発明と同様に制御性を大幅に改善できると
ともに、ゲイン修正および自動−手動切換え時のバラン
スレスバンプレス化を容易に実現でき、さらに位置形Ｆ
Ｆ／ＦＢ調節信号が制限値内にあり、かつ、積分動作が
解消方向にあるとき積分動作を実行するので、結果とし
てリセットワインドアップを防止できる。
１，２，４の発明と同様に制御性を大幅に改善できると
ともに、ゲイン修正および自動−手動切換え時のバラン
スレスバンプレス化を容易に実現でき、さらに位置形Ｆ
Ｆ／ＦＢ調節信号が制限値内にあり、かつ、積分動作が
解消方向にあるとき積分動作を実行するので、結果とし
てリセットワインドアップを防止できる。
【図１】本発明に係る目標値ＦＦ／ＦＢ制御装置の一実
施例を示す構成図。
施例を示す構成図。
【図２】本発明に係る目標値ＦＦ／ＦＢ制御装置の他の
実施例を示す構成図。
実施例を示す構成図。
【図３】本発明に係る目標値ＦＦ／ＦＢ制御装置の他の
実施例を示す構成図。
実施例を示す構成図。
【図４】本発明に係る目標値ＦＦ／ＦＢ制御装置の他の
実施例を示す構成図。
実施例を示す構成図。
【図５】従来の一般的なボイラ負荷システムの概略構成
図。
図。
【図６】従来の目標値ＦＦ／ＦＢ制御装置の構成図。
２０…目標値ＦＦ制御部、２１…係数手段、２２…差分
演算手段、３０…速度形２自由度ＰＩまたはＰＩＤ制御
部、３１…フィルタ手段、３３…速度形Ｐ調節演算手
段、３４…速度形Ｉ調節演算手段、３５…スイッチ手
段、３６，３７…加算手段、４１…信号変換手段、４２
…上下限制限手段、４３…上下限制限値設定手段、４４
…上下限制限値逸脱手段、４５，５２…積分動作傾向抽
出手段、４６…同符号判別手段、５１…操作信号判定手
段、５３…ゼロ・異符号判別手段、６１，７１…今回操
作量算出手段。
演算手段、３０…速度形２自由度ＰＩまたはＰＩＤ制御
部、３１…フィルタ手段、３３…速度形Ｐ調節演算手
段、３４…速度形Ｉ調節演算手段、３５…スイッチ手
段、３６，３７…加算手段、４１…信号変換手段、４２
…上下限制限手段、４３…上下限制限値設定手段、４４
…上下限制限値逸脱手段、４５，５２…積分動作傾向抽
出手段、４６…同符号判別手段、５１…操作信号判定手
段、５３…ゼロ・異符号判別手段、６１，７１…今回操
作量算出手段。
Claims (5)
- 【請求項１】 目標値ＳＶｎの変化に対して速応出力す
るための目標値ＦＦ（フィードフォワード）制御部と、
前記目標値ＳＶｎと制御対象からの制御量ＰＶｎとに基
づいて調節演算を実行して得られる調節演算信号を用い
て目標値ＦＦ制御部の出力を修正制御するＦＢ（フィー
ドバック）制御部とを組合せた目標値ＦＦ／ＦＢ制御装
置において、 前記ＦＢ制御部は、Ｐ（比例）動作の最適２自由度化係
数をα0、Ｐ動作の比例ゲインをＫp、目標値ＦＦ制御の
ゲインをＫとしたとき、少くともＰ動作の２自由度化係
数α（＝α0−Ｋ／Ｋp）をもつ目標値フィルタ手段、こ
の目標値フィルタ手段からの演算目標値ＳＶn′と前記
制御量ＰＶnとの偏差に基づいて調節演算を行う，少く
ともＩ（積分）調節演算を分離した速度形ＰＩまたは速
度形ＰＩＤ（Ｄ：微分）調節演算手段、前記Ｉ調節演算
手段の出力側に設けられたスイッチ手段、前記速度形Ｐ
Ｉまたは速度形ＰＩＤ調節演算手段によって得られた速
度形ＰＩまたはＰＩＤ調節演算信号を加算合成する合成
手段を有し、 さらに、この合成手段から得られた速度形ＰＩまたはＰ
ＩＤ調節演算信号と前記ＦＦ制御部のＦＦ制御信号ＦＦ
n（＝ＳＶn・Ｋ）の差分演算によって得られる速度形Ｆ
Ｆ制御信号ΔＦＦnとを加算した後、位置形ＦＦ／ＦＢ
調節信号に変換する信号変換手段と、 この信号変換手段からの位置形ＦＦ／ＦＢ調節信号を上
下限制限値で制限して操作信号を出力する上下限制限手
段と、 この上下限制限手段の入出力信号の大小関係を判定し、
この判定出力ΔＬｎ-1と前記Ｉ調節演算手段の出力ΔＩ
nとの符号関係に応じて前記スイッチ手段を介して積分
動作を制御する積分動作制御手段とを備えたことを特徴
とする目標値ＦＦ／ＦＢ制御装置。 - 【請求項２】 前記積分動作制御手段は、前記上下限制
限手段の入出力差の信号に基づいて位置形ＦＦ／ＦＢ調
節信号が上下限制限値を越えたことを判定する上下限制
限値逸脱判定手段と、この判定手段の出力ΔＬｎ-1と前
記Ｉ調節演算手段の出力ΔＩnとが同符号であるとき積
分動作によって前記調節信号が拡大方向にあると判断し
て前記スイッチ手段をオフし積分動作を停止する同符号
判定手 段とを有することを特徴とする請求項1記載の目
標値ＦＦ／ＦＢ制御装置。 - 【請求項３】 前記積分動作制御手段は、前記上下限制
限手段の入出力差の信号に基づいて位置形ＦＦ／ＦＢ調
節信号が前記上下限制限値内にあるか否かを判定する操
作信号判定手段と、この操作信号判定手段の出力ΔＬｎ
-1と速度形Ｉ調節演算手段の出力ΔＩnとがゼロまたは
異符号であるとき積分動作によって前記調節信号が解消
する方向にあると判断して前記スイッチ手段をオンし積
分動作を実行するゼロ・異符号判定手段とを有すること
を特徴とする請求項１記載の目標値ＦＦ／ＦＢ制御装
置。 - 【請求項４】 前記積分動作制御手段は、前記上下限制
限手段の入出力差の信号に基づいて位置形ＦＦ／ＦＢ調
節信号が上下限制限値を越えたことを判定する上下限制
限値逸脱判定手段と、この判定手段の出力ΔＬｎ-1，速
度形ＦＦ制御信号ΔＦＦn，前記Ｐ調節演算手段の出力
ΔＰnまたは前記ＰＤ調節演算手段の出力ΔＰＤnの加算
値と前記Ｉ調節演算手段の出力ΔＩnとが同符号である
とき積分動作によって前記調節信号が拡大方向にあると
判断して前記スイッチ手段をオフし積分動作を停止する
同符号判定手段とを有することを特徴とする請求項1記
載の目標値ＦＦ／ＦＢ制御装置。 - 【請求項５】 前記積分動作制御手段は、前記上下限制
限手段の入出力差の信号に基づいて位置形ＦＦ／ＦＢ調
節信号が上下限制限値内にあるか否かを判定する操作信
号判定手段と、この操作信号判定手段の出力ΔＬｎ-1，
速度形ＦＦ制御信号ΔＦＦn，前記Ｐ調節演算手段の出
力ΔＰnまたは前記ＰＤ調節演算手段の出力ΔＰＤnの加
算値と前記Ｉ調節演算手段の出力ΔＩnとがゼロまたは
異符号であるとき積分動作によって前記調節信号が解消
する方向にあると判断して前記スイッチ手段をオンし積
分動作を実行するゼロ・異符号判定手段とを有すること
を特徴とする請求項1記載の目標値ＦＦ／ＦＢ制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4124837A JP2994135B2 (ja) | 1992-05-18 | 1992-05-18 | 目標値ｆｆ／ｆｂ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4124837A JP2994135B2 (ja) | 1992-05-18 | 1992-05-18 | 目標値ｆｆ／ｆｂ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05324005A JPH05324005A (ja) | 1993-12-07 |
| JP2994135B2 true JP2994135B2 (ja) | 1999-12-27 |
Family
ID=14895323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4124837A Expired - Lifetime JP2994135B2 (ja) | 1992-05-18 | 1992-05-18 | 目標値ｆｆ／ｆｂ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2994135B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5868796B2 (ja) * | 2012-07-03 | 2016-02-24 | 株式会社堀場エステック | 圧力制御装置、流量制御装置、及び、圧力制御装置用プログラム、流量制御装置用プログラム |
| JP2014059600A (ja) * | 2012-09-14 | 2014-04-03 | Toshiba Corp | プロセス制御装置 |
-
1992
- 1992-05-18 JP JP4124837A patent/JP2994135B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05324005A (ja) | 1993-12-07 |
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