JP3088582B2

JP3088582B2 - フィードバック制御系のループゲイン調整装置

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Publication number: JP3088582B2
Application number: JP05083796A
Authority: JP
Inventors: 隆美上田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-05-27
Filing date: 1993-03-19
Publication date: 2000-09-18
Anticipated expiration: 2015-09-18
Also published as: JPH06175703A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、フィードバック制御
系のループゲインを、所望の設計値に一致するように調
整するフィードバック制御系のループゲイン調整装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２６，２７は例えば特開昭６１−１８
２１０８号公報に示された従来のゲイン検出器およびゲ
イン自動調整回路を示すブロック図であり、図２６にお
いて、１０１は被測定増幅器で、この出力は外乱加算器
１０３を介して再び自らの入力に帰り、フィードバック
制御系を構成している。

【０００３】また、１０４はオシレータで外乱加算器１
０３の入力に接続されている。１０５は信号加算器で、
外乱加算器１０３の入力信号（被測定増幅器１０１の出
力）および出力信号を所定の割合で加算するよう結線さ
れている。１０２は位相比較器で、信号加算器１０５の
出力信号と外乱信号との位相を比較するように結線され
ている。そして、位相比較器１０２の出力がゲイン検出
器の出力となっている。

【０００４】さらに、図２７において、５１は固定増幅
器、５２はゲイン可変の増幅器で、この固定増幅器５１
とゲイン可変の増幅器５２を合わせたものが図２６の被
測定増幅器１０１に相当し、また位相比較器１０２の出
力は減算器５３に接続されている。減算器５３には基準
電圧源５４が接続され、減算器５３の出力はゲイン可変
の上記増幅器５２に接続されている。

【０００５】次に動作について説明する。まず、図２６
において、被測定増幅器１０１のゲインをＡとし、外乱
信号をｘとすると、簡単な計算により外乱加算器１０３
の入力信号（被測定増幅器１０１の出力）ｙ１および出
力信号ｙ２は、各々（１），（２）式のようになる。

【０００６】ｙ１＝｛−Ａ／（１＋Ａ）｝ｘ・・・・・・・・・（１）

【０００７】ｙ２＝｛１／（１＋Ａ）｝ｘ・・・・・・・・・（２）

【０００８】従って、信号加算器１０５の出力ｙは
（３）式のようになる。

【０００９】ｙ＝ｙ１＋ｙ２＝｛（１−Ａ）／（１＋Ａ）｝ｘ・・・・・（３）

【００１０】図２８は、その動作原理を説明する各信号
の位相平面図であり、図において、２１はベクトル１、
２２はベクトルＡ、２３はベクトル−Ａを示し、２５は
ベクトル（１＋Ａ）、２６はベクトル（１−Ａ）を示し
ている。また、２７はベクトル（１＋Ａ）とベクトル
（１−Ａ）との角度θを表している。

【００１１】従って、（３）式よりベクトルｙのベクト
ルｘに対する位相差はベクトル２５およびベクトル２６
のなす角度θであることは明らかである。以上の関係に
より、被測定増幅器１０１のゲインＡがＡ＞１のとき、角度θ
は θ＞９０゜、被測定増幅器１０１のゲインＡがＡ＝１のとき、角度θ
は θ＝９０゜、被測定増幅器１０１のゲインＡがＡ＜１のとき、角度θ
は θ＜９０゜、であることが分かる。

【００１２】さらに、位相比較器１０２は外乱信号ｘと
信号加算器１０５の出力信号ｙの位相を比較することに
より、被測定増幅器１０１のゲインＡの検出を行うよう
に動作する。以上がゲイン検出器の動作原理である。

【００１３】一方、図２７において、位相比較器１０２
の出力は減算器５３に入力され、基準電圧源５４の電圧
と減算され、減算器５３の出力が零となるよう、ゲイン
可変の増幅器５２のゲインを制御するように動作する。
以上がゲイン自動調整回路の動作である。なお、被測定
増幅器１０１がフィードバック制御系の制御対象および
補償器より構成されていると考えても、動作，作用，効
果は上記と同じである。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従来のゲイン検出器お
よびゲイン自動調整回路は以上のように構成されている
ので、ゲインＡを求めるためには、外乱信号ｘと信号加
算器１０５の出力信号ｙとの位相差と、ゲインＡを関係
づける手段が必要で、その手段が複雑であるほか、位相
比較をする信号を検出するために、３つの信号を必要と
するので、装置の構成が複雑かつ大規模になるなどの問
題点があった。

【００１５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたものであり、簡単な構成で、フィードバ
ック制御系のループゲインを所望のループゲインに一致
するように調整するループゲイン調整装置を得ることを
目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明に係るフィード
バック制御系のループゲイン調整装置は、制御対象と、
この制御対象とともに所定の設計動作がなされるように
フィードバック制御系を安定化させる補償器と、上記制
御対象と上記補償器の結合を行うとともに、フィードバ
ック制御系の指令信号から制御対象の出力を減算して出
力する減算器とを備えるフィードバック制御系のループ
ゲインを調整するフィードバック制御系のループゲイン
調整装置であって、上記制御対象の伝達関数および上記
補償器の伝達関数の積に等しい伝達関数を持つフィルタ
および、このフィルタにステップ信号を出力するステッ
プ信号源を備え、上記フィルタの出力を外乱信号として
出力する外乱発生器と、該外乱信号を上記補償器の出力
に加算する外乱印加手段と、上記外乱印加手段の出力信
号の定常値を検出するループゲイン検出器と、上記フィ
ードバック制御系の一部となるように、且つ、外乱印加
手段の出力が入力されるように設けられ、ゲインを可変
することができるゲイン調整手段とを備え、上記所定の
設計動作がなされるように上記ループゲイン検出器の検
出結果および上記ステップ信号の大きさに応じてゲイン
調整手段のゲインを変更するものである。

【００１７】この発明に係るフィードバック制御系のル
ープゲイン調整装置は、制御対象と、この制御対象とと
もに所定の設計動作がなされるようにフィードバック制
御系を安定化させる補償器と、上記制御対象と上記補償
器の結合を行うとともに、フィードバック制御系の指令
信号から制御対象の出力を減算して出力する減算器とを
備えるフィードバック制御系のループゲインを調整する
フィードバック制御系のループゲイン調整装置であっ
て、上記制御対象の伝達関数に等しい伝達関数を持つフ
ィルタおよび、このフィルタにステップ信号を出力する
ステップ信号源を備え、上記フィルタの出力を外乱信号
として出力する外乱発生器と、該外乱信号を上記補償器
の入力に加算する外乱印加手段と、上記補償器の出力信
号の定常値を検出するループゲイン検出器と、上記フィ
ードバック制御系の一部となるように、且つ、補償器の
出力が入力されるように設けられ、ゲインを可変するこ
とができるゲイン調整手段とを備え、上記所定の設計動
作がなされるように上記ループゲイン検出器の検出結果
および上記ステップ信号の大きさに応じてゲイン調整手
段のゲインを変更するものである。

【００１８】この発明に係るフィードバック制御系のル
ープゲイン調整装置は、制御対象と、この制御対象とと
もに所定の設計動作がなされるようにフィードバック制
御系を安定化させる補償器と、上記制御対象と上記補償
器の結合を行うとともに、フィードバック制御系の指令
信号から制御対象の出力を減算して出力する減算器とを
備えるフィードバック制御系のループゲインを調整する
フィードバック制御系のループゲイン調整装置であっ
て、上記補償器の伝達関数に等しい伝達関数を持つフィ
ルタおよび、このフィルタにステップ信号を出力するス
テップ信号源を備え、上記フィルタの出力を外乱信号と
して出力する外乱発生器と、該外乱信号を上記制御対象
の入力に加算する外乱印加手段と、上記制御対象の出力
から補償器の入力までの間において信号の定常値を検出
するループゲイン検出器と、上記フィードバック制御系
の一部となるように、且つ、補償器の出力から外乱印加
手段の入力までの間に設けられ、ゲインを可変すること
ができるゲイン調整手段とを備え、上記所定の設計動作
がなされるように上記ループゲイン検出器の検出結果お
よび上記ステップ信号の大きさに応じてゲイン調整手段
のゲインを変更するものである。

【００１９】この発明に係るフィードバック制御系のル
ープゲイン調整装置は、制御対象と、この制御対象とと
もに所定の設計動作がなされるようにフィードバック制
御系を安定化させる補償器と、上記制御対象と上記補償
器の結合を行うとともに、フィードバック制御系の指令
信号から制御対象の出力を減算して出力する減算器とを
備えるフィードバック制御系のループゲインを調整する
フィードバック制御系のループゲイン調整装置であっ
て、上記フィードバック制御系の一部となるように設け
られ、ゲインを可変することができるゲイン調整手段
と、このゲイン調整手段のゲインを１としたときの上記
フィードバック制御系の開ループ伝達関数の逆伝達関数
と等しい特性を持つフィルタおよび、このフィルタにそ
の伝達関数の分子多項式の次数と分母多項式の次数との
次数差以上の微分可能な信号を出力する信号源を備え、
上記フィルタの出力を外乱信号として出力する外乱発生
器と、該外乱信号を上記ゲイン調整手段の出力に加算す
る外乱印加手段と、基準となるゲインを使用した場合に
上記ゲイン調整手段の出力が上記信号源より発生される
信号の整定時における大きさと同一となる時間におい
て、上記ゲイン調整手段の出力の大きさを検出するルー
プゲイン検出器とを備え、上記所定の設計動作がなされ
るように上記ループゲイン検出器の検出結果および上記
信号源より発生される信号の整定時における大きさの情
報に応じてゲイン調整手段のゲインを変更するものであ
る。

【００２０】

【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明する。図１
において、１は制御対象であり、その伝達関数をＰ
（ｓ）とする。２はこの制御対象１とともに所定の設計
動作がなされるようにフィードバック制御系を安定化さ
せる補償器であり、その伝達関数はＣ（ｓ）とする。３
は減算器であり、上記制御対象１と補償器２の結合を行
うとともに、後述するフィードバック制御系の指令信号
から制御対象１の出力を減算して出力するものである。

【００２１】４はゲイン調整手段としてのゲイン可変増
幅器（ゲイン調整手段）であり、その出力は制御対象１
に入力され、そのゲイン可変増幅器のゲインはＫａであ
る。６は外乱信号ｘを発生する外乱発生器であり、この
外乱発生器６は、ステップ信号ｒを発生するステップ信
号源１０と、制御対象１の伝達関数Ｐ（ｓ）と補償器２
の伝達関数Ｃ（ｓ）の積に等しい伝達関数をもつフィル
タ１１とから構成されており、外乱信号ｘを発生する。

【００２２】また、５は外乱印加手段（外乱印加手段）
としての外乱加算器であり、上記補償器２の出力と外乱
信号ｘを加算して出力する。ｙは外乱加算器５の出力信
号で、これがゲイン可変増幅器４に入力される。７はル
ープゲイン検出器で、外乱加算器５の出力信号ｙが入力
される。さらにループゲイン検出器７の出力は、ゲイン
可変増幅器４に入力される。

【００２３】そして、これらの制御対象１、補償器２、
減算器３、ゲイン可変増幅器４および外乱加算器５はフ
ィードバック制御系１２を構成している。また、上記外
乱発生器６、外乱加算器５、ループゲイン検出器７およ
びゲイン可変増幅器４はループゲイン調整装置１３を構
成している。

【００２４】次に動作について説明する。Ｋａを求める
動作を説明する。まず、外乱信号ｘは、上記のように制
御対象１の伝達関数Ｐ（ｓ）と補償器２の伝達関数Ｃ
（ｓ）の積に等しい伝達関数をもつフィルタ１１に通過
させたステップ信号ｒであるから、簡単な計算により外
乱信号ｘは（４）式のようになる。

【００２５】ｘ（ｓ）＝Ｐ（ｓ）Ｃ（ｓ）ｒ（ｓ）・・・・・・・（４）

【００２６】ここで、ｓはラプラス演算子を示し、ｘ
（ｓ）およびｒ（ｓ）はそれぞれ外乱信号ｘおよびステ
ップ信号ｒのラプラス変換を示す。また、外乱信号ｘか
ら外乱加算器５の出力信号ｙまでの関係は、ｙ（ｓ）を
前記出力信号ｙのラプラス変換とすると（５）式にな
る。

【００２７】ｙ（ｓ）＝［１／｛１＋ＫａＰ（ｓ）Ｃ（ｓ）｝］ｘ（ｓ）・・・（５）

【００２８】従って、ステップ信号ｒから外乱加算器５
の出力信号ｙの関係を求めると（６）式になる。

【００２９】ｙ（ｓ）＝［Ｐ（ｓ）Ｃ（ｓ）／｛１＋ＫａＰ（ｓ）Ｃ（ｓ）｝］ｒ（ｓ）・・・・・・・（６）

【００３０】ここで、ｒが大きさｒ₀ のステップ信号
（ｒ（ｓ）＝ｒ₀ ／ｓ）とすれば、外乱加算器５の出力
信号ｙの定常値Ｙつまりｙ（ｔ→∞）は、下記に示すよ
うなラプラス変換の最終値定理より、下記のようにな
る。

【００３１】

【数１】

【００３２】この式（７）において、Ｐ（０）Ｃ（０）
は、フィードバック制御系１２の開ループ伝達関数の直
流ゲインに相当しており、この値が既知であるなら、Ｋ
ａを求めることができる。また、一般にフィードバック
制御系のＰ（０）Ｃ（０）は、Ｐ（０）Ｃ（０）＞＞１
となるように設計されるので、Ｙ≒ｒ₀ ／Ｋａから、下
記のように求めることもできる。

【００３３】Ｋａ≒ｒ₀ ／Ｙ・・・・・・・（８）

【００３４】このように、外乱加算器５の出力信号ｙの
定常値Ｙを検出することにより、Ｋａを知ることができ
る。この式（８）では外乱加算器５の出力信号ｙが時間
ｔが無限大になったときの定常値Ｙを必要としている
が、フィードバック制御系１２の応答の速度に合わせ
て、出力信号ｙがほぼ定常になる適当な時間ｔ＝ｔａで
の出力信号ｙの値をＹとしても、実用上の問題は生じな
い。

【００３５】また、ステップ信号の大きさｒ₀ も、フィ
ードバック制御系の応答の速度や、飽和の大きさを考慮
して決めればよく、ｒ₀ の大きさによって式（８）の一
般性を失うことはない。そして、図２〜図６は以上に示
したＫａの検出法を計算機シミュレーションにより説明
したものである。

【００３６】このうち、図２は計算機シミュレーション
に与えた制御系の開ループ伝達関数の周波数応答特性
（ボード線図）を表しており、（ａ），（ｂ）および
（ｃ）は、上記フィードバック制御系において、Ｋａ＝
１／２、Ｋａ＝１およびＫａ＝２としたときの、ボード
線図を表している。そして、このうち（ｂ）に示す周波
数応答特性が所望の特性であり、（ａ）のときはフィー
ドバック制御系のループゲインが低く、（ｃ）のときは
フィードバック制御系のループゲインが高い。

【００３７】従って、この発明のゲイン調整装置は、
（ａ）のときはＫａを高めるように動作し、（ｃ）のと
きはＫａを小さくするように動作して、所望の設計動作
がなされるように動作するものである。このときの制御
対象１と補償器２の値は下記のように与えられる。

【００３８】Ｐ（ｓ）＝ｆｎ² ／（ｓ² ＋２ξｆｎｓ＋ｆｎ² ）・・・・・（９）

【００３９】Ｃ（ｓ）＝ｇ（ａｓ＋ｂ）（ｃｓ＋１）／（ｓ＋ａｂ）（ｃｓ＋ｄ）・・・・・（１０）

【００４０】ここで、ｆｎ＝０．３７７、ξ＝０．０
１、ａ＝３．７３、ｂ＝６．２８、ｃ＝１．２７、ｄ＝
０．０９、ｇ＝２２６であり、これらの値は、図１に示
すフィードバック制御系１２をＫａ＝１として構成した
とき、制御系の交差周波数ｆｃ（クロスオーバ周波数）
が１Ｈｚ（正規化周波数）、位相余裕が６０ｄｅｇにな
るように設計されている。

【００４１】さらに、制御対象１の伝達関数Ｐ（ｓ）
は、その共振周波数が交差周波数ｆｃの０．０６倍のと
ころにあり、伝達関数Ｃ（ｓ）は位相遅れ補償と位相進
み補償を組み合わせている。この制御系は、光ディスク
装置などに使用するビックアップレンズのフォーカスサ
ーボ系やトラッキングサーボ系の構成をモデル化したも
のである。

【００４２】次に実際の動作を説明する。図３は式
（９），式（１０）の積に等しい伝達関数をもつフィル
タ１１に、大きさ１（ｒ₀ ＝１）のステップ信号を入力
し、発生させた外乱信号ｘの時間応答を表している。図
４はＫａ＝１／２としたフィードバック制御系１２に、
図３に示した外乱信号ｘを外乱加算器５に入力し、その
ときの外乱加算器５の出力信号ｙの時間応答を計算機シ
ミュレーションによって表したものであり、出力信号ｙ
の定常値Ｙは、ほぼ２となっている。

【００４３】また、図５はＫａ＝１としたフィードバッ
ク制御系１２に、図３に示した外乱信号ｘを外乱加算器
５に入力し、そのときの外乱加算器５の出力信号ｙの時
間応答を計算機シミュレーションによって表したもので
あり、出力信号ｙの定常値Ｙは、ほぼ１となっている。

【００４４】さらに、図６はＫａ＝２としたフィードバ
ック制御系１２に、図３に示した外乱信号ｘを外乱加算
器５に入力し、そのときの外乱加算器５の出力信号ｙの
時間応答を計算機シミュレーションによって表したもの
であり、出力信号ｙの定常値Ｙは、ほぼ１／２となって
いる。ここで、図４〜図６において、各々の定常値Ｙ
は、時間ｔ＝４のときのｙの値をその値とした。

【００４５】従って、式（８）とｒ₀ ＝１より、ループ
ゲイン検出器７が検出する定常値ＹとＫａとは「Ｋａ≒
１／Ｙ」の関係となるので、図４のものはＫａ≒１／
２、図５のものはＫａ≒１、図６のものはＫａ≒２であ
ることが分かり、以上に示した検出法により求められた
Ｋａにより、図１に示すループゲイン調整装置１３は、
ゲイン可変増幅器４のゲインを変更するように動作す
る。

【００４６】このように外乱印加手段６の出力信号の定
常値に基づいてＫａを自動調整することで、簡単、且
つ、小規模な回路によってフィードバック制御系のルー
プゲインを調整し、制御対象１と補償器２との設計動作
がなされるようにフィードバック制御系を安定化させる
ことができる。

【００４７】図７は以上に示したＫａ検出法により、フ
ィードバック制御系１２のループゲイン調整を実現する
ソフトウェアのフローチャートを示す。この実施例で
は、外乱信号ｘをフィードバック制御系１２のサンプリ
ング周期で離散化し、メモリに記憶させる。このとき、
そのサンプリング回数Ｎを入力する（ステップＳＴ２
１）。

【００４８】次に、メモリから外乱信号を読み出し、外
乱加算器５に加える（加算ステップ、ステップＳＴ２
２）。こうして出力が安定する時間ｔａ以上待ち（ステ
ップＳＴ２３）、外乱加算器５の出力信号ｙの定常値Ｙ
を検出し（ステップＳＴ２４）、これを記憶する（ステ
ップＳＴ２５）。

【００４９】こうして、定常値Ｙを求める動作を繰り返
す回数たるサンプリング回数Ｎを１ずつ減らし（ステッ
プＳＴ２６）、Ｎ＝０になると（ステップＳＴ２７）、
定常値Ｙの平均値を求め（ステップＳＴ２８）、これか
ら式（８）に従って、Ｋａを求め（Ｋａ演算ステップ、
ステップＳＴ２９）、これに基づき、ゲイン可変増幅器
４のゲインを調整することになる（フィードバック制御
系のループゲイン調整ステップ、ステップＳＴ３０）。

【００５０】また、このとき外乱信号ｘは、例えば図８
に示すように、一定時間ｔｂの大きさｒ₀のステップ信
号と一定時間ｔｃの無信号を外乱発生器６にフィルタ１
１に通過させた信号を、フィードバック制御系１２のサ
ンプリング周期Δｔで離散化したものである。ここで、
時間ｔｂは、図４から図６に示した時間ｔａよりも大き
く選ぶことが必要である。

【００５１】実施例２．図９はこの発明の他の実施例を示し、図１に示したもの
と同一符号は同一部分を示し、その重複する説明を省略
する。図９において、６ａは外乱信号ｘａの出力する外
乱発生器で、これはステップ信号源１０と制御対象１の
伝達関数Ｐ（ｓ）に等しい伝達関数をもつフィルタ１１
ａから構成されている。５ａは外乱加算器であり、減算
器３の出力と外乱信号ｘａを加算して補償器２の入力に
印加する。

【００５２】次に動作について説明する。外乱信号ｘａ
は、制御対象１の伝達関数Ｐ（ｓ）に等しい伝達関数を
もつフィルタ１１ａに通過させたステップ信号ｒである
から、簡単な計算により外乱信号ｘａは次式のようにな
る。

【００５３】ｘａ（ｓ）＝Ｐ（ｓ）ｒ（ｓ）・・・・・・・・（１１）

【００５４】ここで、ｘａ（ｓ）およびｒ（ｓ）はそれ
ぞれ外乱信号ｘａおよびステップ信号ｒのラプラス変換
値を示す。また、外乱信号ｘａから外乱加算器（外乱印
加手段）５ａの出力信号ｙまでの関係は、下記の通りと
なる。

【００５５】ｙ（ｓ）＝［Ｃ（ｓ）／｛１＋ＫａＰ（ｓ）Ｃ（ｓ）｝］ｘａ（ｓ）・・・・・・・（１２）

【００５６】従って、ステップ信号ｒから外乱加算器５
ａの出力信号ｙの関係を求めると、式（６）と等価なも
のとなる。

【００５７】図１０〜図１３は以上に示したＫａの検出
法を計算機シミュレーションで示したものであり、この
計算機シミュレーションにおいて制御対象１と補償器２
の値は、上記実施例の場合と同じものであり、図１０は
式（９）に等しい伝達関数をもつフィルタに、大きさ１
（ｒ₀＝１）のステップ信号を入力し、発生させた外乱
信号ｘａの時間応答を表している。

【００５８】図１１はＫａ＝１／２としたフィードバッ
ク制御系１２に、図１０に示した外乱信号ｘａを外乱加
算器５ａに入力し、そのときの外乱加算器５ａの出力信
号ｙの時間応答を計算機シミュレーションによって表し
たものであり、出力信号ｙの定常値Ｙは、ほぼ２となっ
ている。

【００５９】また、図１２はＫａ＝１としたフィードバ
ック制御系１２に、図１０に示した外乱信号ｘａを外乱
加算器５ａに入力し、そのときの外乱加算器５ａの出力
信号ｙの時間応答を計算機シミュレーションによって表
したものであり、出力信号ｙの定常値Ｙは、ほぼ１とな
っている。

【００６０】さらに、図１３はＫａ＝２としたフィード
バック制御系１２に、図１０に示した外乱信号ｘａを外
乱加算器５ａに入力し、そのときの外乱加算器５ａの出
力信号ｙの時間応答を計算機シミュレーションによって
表したものであり、出力信号ｙの定常値Ｙは、ほぼ１／
２となっている。なお、各々の定常値Ｙは、時間ｔ＝４
のときのｙの値をその値とした。

【００６１】従って、式（８）とｒ₀＝１より、ループ
ゲイン検出器７が検出する定常値ＹとＫａとは「Ｋａ≒
１／Ｙ」の関係となるので、図１１のものはＫａ≒１／
２、図１２のものはＫａ≒１、図１３のものはＫａ≒２
であることが分かり、以上に示した検出法により求めら
れたＫａにより、図９に示すループゲイン調整装置１３
は、ゲイン可変増幅器４のゲインを変更するように動作
する。

【００６２】ここで、この実施例２によるＫａ検出法に
より、フィードバック制御系１２のループゲイン調整を
実現するソフトウェアのフローチャートは、外乱信号ｘ
をｘａ変更すれば、図７に示したものと同じである。

【００６３】実施例３．図１４はこの発明のさらに別の実施例を示し、図１に示
したものと同一符号は同一部分を示し、その重複する説
明は省略する。図１４において、６ｂは外乱信号ｘｂを
出力する外乱信号発生器で、これはステップ信号源１０
と補償器２の伝達関数Ｃ（ｓ）に等しい伝達関数を持つ
フィルタ１１ｂから構成されている。５ｂは外乱加算器
であり、ゲイン可変増幅器４の出力と外乱信号ｘｂを加
算して制御対象１の入力に印加する。

【００６４】また、ｙｂは減算器３より出力される補償
器２の入力信号である。７はループゲイン検出器で、こ
のループゲイン検出器７に補償器２の入力信号を入力す
る。さらに、このループゲイン検出器７の出力信号は、
ゲイン可変増幅器４に入力される。

【００６５】そして、これらの制御対象１、補償器２、
減算器３、ゲイン可変増幅器４はフィードバック制御系
１２を構成している。また、上記外乱発生器６ｂ、外乱
加算器（外乱印加手段）５ｂ、ループゲイン検出器７お
よびゲイン可変増幅器４はループゲイン調整装置１３を
構成している。

【００６６】次に動作について説明する。Ｋａを求める
動作を説明する。まず、外乱信号ｘｂは、上記のように
補償器２の伝達関数Ｃ（ｓ）に等しい伝達関数を持つフ
ィルタ１１ｂに通過させたステップ信号ｒであるから、
簡単な計算により外乱信号ｘｂは（１３）式のようにな
る。

【００６７】ｘｂ（ｓ）＝Ｃ（ｓ）ｒ（ｓ）・・・・・・・（１３）

【００６８】ここで、ｘｂ（ｓ）およびｒ（ｓ）はそれ
ぞれ外乱信号ｘｂおよびステップ信号ｒのラプラス変換
を表す。また、外乱信号ｘｂから補償器２の入力信号ｙ
までの関係は、ｙｂ（ｓ）をｙｂのラプラス変換とする
と（１４）式になる。

【００６９】ｙｂ（ｓ）＝［−Ｐ（ｓ）／｛１＋ＫａＰ（ｓ）Ｃ（ｓ）｝］ｘａ（ｓ）・・・・・・・（１４）

【００７０】従って、ステップ信号ｒから補償器２の入
力信号ｙｂの関係を求めると（１５）式となる。

【００７１】ｙｂ（ｓ）＝［−Ｐ（ｓ）Ｃ（ｓ）／｛１＋ＫａＰ（ｓ）Ｃ（ｓ）｝］ｒ（ｓ）・・・・・・・（１５）

【００７２】この（１５）式で示される関係は、符号が
マイナスになることを除いて、上記実施例１の（６）式
と同じとなり、入力信号ｙｂの符号がステップ信号ｒに
対してマイナスになるだけで、以下の動作は実施例１の
場合と同様である。上記入力信号ｙｂの定常値をＹｂと
すると、Ｋａは次の（１６）式で求められる。

【００７３】Ｋａ≒−ｒ₀／Ｙｂ・・・・・・・・・（１６）

【００７４】図１５〜図１８は以上に示したＫａの検出
法を計算機シミュレーションで示したものであり、この
計算機シミュレーションにおいて制御対象１と補償器２
の値は、上記実施例１および２の場合と同じであり、図
１５は伝達関数Ｃ（ｓ）に等しい伝達関数を持つフィル
タ１１ｂが補償器２に大きさ１（ｒ₀ ＝１）のステップ
信号を入力し、発生させた外乱信号ｘｂの時間応答を表
している。

【００７５】図１６はＫａ＝１／２としたフィードバッ
ク制御系１２に、図１５に示した外乱信号ｘｂを外乱加
算器５に入力し、そのときの補償器２の入力信号ｙｂの
時間応答を計算機シミュレーションによって表したもの
であり、入力信号ｙｂの定常値Ｙｂは、ほぼ２となって
いる。

【００７６】また、図１７は、Ｋａ＝１としたフィード
バック制御系１２に、図１５に示した外乱信号ｘｂを外
乱加算器５に入力し、そのときの補償器２の入力信号ｙ
ｂの時間応答を計算機シミュレーションによって表した
ものであり、入力信号ｙｂの定常値Ｙｂは、ほぼ１とな
っている。

【００７７】さらに、図１８は、Ｋａ＝２としたフィー
ドバック制御系１２に、図１５に示した外乱信号ｘｂを
外乱加算器５に入力し、そのときの補償器２の入力信号
ｙｂの時間応答を計算機シミュレーションによって表し
たものであり、入力信号ｙｂの定常値Ｙｂは、ほぼ１／
２となっている。

【００７８】ここで、図１６〜図１８において、各々の
定常値Ｙｂは、時間ｔ＝４のときの入力信号ｙｂの値を
その値とし、また入力信号ｙｂは、従来との比較を容易
にするためにその絶対値を示した。

【００７９】従って、式（１５）とｒ₀＝１より、ルー
プゲイン検出器７が検出する定常値ＹとＫａとは「Ｋａ
≒１／Ｙ」の関係となるので、図１６のものはＫａ≒１
／２、図１７のものはＫａ≒１、図１８のものはＫａ≒
２であることがわかる。以上に示した検出法により求め
られたＫａにより、図１４に示すループゲイン調整装置
１３は、ゲイン可変増幅器４のゲインを変更するように
動作する。

【００８０】ここで、この実施例３によるＫａ検出法に
より、フィードバック制御系１２のループゲイン調整を
実現するソフトウェアのフローチャートは、外乱信号ｘ
をｘｂに変更すれば、図７に示したものと同じである。

【００８１】実施例４．図１９はこの発明のさらに他の実施例を示し、図１に示
したものと同一符号は同一符号を示し、その重複する説
明を省略する。図１９において、６ｃは外乱信号ｘｃを
出力する外乱発生器で、これは信号ｒｃを発生する信号
源１４と、フィルタ１１ｃから構成されている。このフ
ィルタ１１ｃは、ゲイン可変増幅器４のゲインＫａを１
としたときの、外乱信号ｘｃから後述する外乱印加器の
入力信号ｙｃまでのフィードバック制御系の伝達関数の
逆伝達関数と等しい特性を備える。また、５ｃは外乱加
算器（外乱印加手段）であり、ゲイン可変増幅器４の出
力ｙｃと外乱信号ｘｃを加算して制御対象１に入力す
る。なお、ループゲイン検出器７には外乱加算器５ｃの
入力信号ｙｃが入力されている。

【００８２】次に動作について説明する。Ｋａを求める
動作を説明する。まず、外乱信号ｘｃは、上記のように
ループゲイン可変増幅器４のゲインＫａをＫａ＝１とし
たときの、外乱信号ｘｃから外乱印加器５ｃの入力信号
ｙｃまでのフィードバック制御系１２の伝達関数の逆伝
達関数と等しい特性を備えるフィルタ１１ｃに通過させ
た信号ｒｃであるから、外乱信号ｘｃは簡単な計算によ
り次式のようになる。

【００８３】

【数２】

【００８４】ここで、ｓはラプラス演算子を表し、ｘｃ
（ｓ）およびｒｃ（ｓ）はそれぞれ外乱信号ｘｃおよび
信号ｒｃのラプラス変換を表す。なお、ｘｃ（ｓ）の実
現性の観点から、フィルタ１１ｃの相対次数（｜分子多
項式の次数−分母多項式の次数｜）以上の微分連続性
を、信号ｒｃ（ｓ）は備えることが必要である。

【００８５】また、外乱信号ｘｃから、外乱加算器５ｃ
の入力信号ｙｃまでの関係は、ｙｃ（ｓ）をｙｃのラプ
ラス変換とすると次式になる。

【００８６】

【数３】

【００８７】従って、信号ｒｃから外乱加算器５ｃの入
力信号ｙｃの関係を求めると、次式となる。

【００８８】

【数４】

【００８９】この（１９）式で示される関係において、
Ｋａが１であれば、設計上は信号ｒｃと外乱加算器５ｃ
の入力信号ｙｃが一致することは明白である。このよう
に、ループゲイン検出手段とループゲイン調整手段は動
作する。

【００９０】ここで、図２０〜図２３は、以上に示した
Ｋａ検出法とＫａ調整法を計算機シミュレーションによ
り説明したものである。この計算機シミュレーションに
おいて制御対象１と補償器２の値は、上記実施例１〜３
と同じものである。この例において、フィルタ１１ｃの
相対次数（｜分子多項式の次数−分母多項式の次数｜）
は、２（｜５次−３次｜）である。図２０には信号ｒ
ｃ、図２１にはフィルタ１１ｃに信号ｒｃを通過させて
求めた外乱信号ｘｃの時間応答をそれぞれ表している。
ここで信号ｒｃは、以下に示す（２０）式〜（２８）式
の関係により求めたものである。

【００９１】０≦ｔ≦ｌ／２にて、ｒｃ＝ｎｔ⁴ ／１２ｌ・・・・・・・（２０）

【００９２】ｌ／２≦ｔ≦ｌにて、ｒｃ＝−ｎｔ⁴ ／（１２ｌ）＋ｎｔ³ ／３−ｌｎｔ² ／４＋ｌ² ｎｔ／１２−ｌ³ ｎ／９６・・・・・・・（２１）

【００９３】ｌ≦ｔ≦ｌ＋ｍにて、ｒｃ＝ｌｎｔ² ／４−ｌ² ｎｔ／４＋７ｌ³ ｎ／９６・・・・（２２）

【００９４】ｌ＋ｍ≦ｔ≦３ｌ／２＋ｍにて、ｒｃ＝−ｎ（ｔ−ｌ−ｍ）⁴ ／（６ｌ）＋ｌｎｔ² ／４ −ｌ² ｎｔ／４＋７ｌ³ ｎ／９６・・・・・・・（２３）

【００９５】３ｌ／２＋ｍ≦ｔ≦２ｌ＋ｍにて、ｒｃ＝ｎ（ｔ−２ｌ−ｍ）⁴ ／（６ｌ）−ｌｎｔ² ／４−ｌｍｎｔ＋５ｌ² ｎｔ／４−１０３ｌ³ ｎ／９６−３ｌ² ｍｎ／２ −ｌｍ² ｎ／２・・・・・・・（２４）

【００９６】２ｌ＋ｍ≦ｔ≦２ｌ＋２ｍにて、ｒｃ＝−ｌｎｔ² ／４＋ｌｍｎｔ＋５ｌ² ｎｔ／４−１０３ｌ³ ｎ／９６ −３ｌ² ｍｎ／２−ｌｍ² ｎ／２・・・・・・・（２５）

【００９７】２ｌ＋２ｍ≦ｔ≦５ｌ／２＋２ｍにて、ｒｃ＝ｎ（ｔ−２ｌ−２ｍ）⁴ ／（１２ｌ）−ｌｎｔ² ／４＋ｌｍｎｔ＋５ｌ² ｎｔ／４−１０３ｌ³ ｎ／９６ −３ｌ² ｍｎ／２−ｌｍ² ｎ／２・・・・・・・（２６）

【００９８】５ｌ／２＋２ｍ≦ｔ≦ｔ０にて、ｒｃ＝ｎ（ｔ−３ｌ−２ｍ）⁴ ／（１２ｌ）＋ｌ³ ｎ／２＋ｌｍ² ｎ／２＋ｌ² ｍｎ・・・・・・・（２７）

【００９９】ｔ０≦ｔにて、ｒｃ＝ｌ³ ｎ／２＋ｌｍ² ｎ／２＋ｌ² ｍｎ・・・・・・・（２８）

【０１００】ただし、ｔ０，ｌ，ｍおよびｎには、次式
で示す関係がある。

【０１０１】３ｌ＋２ｍ＝ｔ０・・・・・・・（２９）

【０１０２】ｎ＝２ｒ∞／（ｌ（ｌ＋ｍ）² ）・・・・・・・（３０）

【０１０３】ｌ＞０・・・・・・・（３１）

【０１０４】なお、図２２に信号ｒｃの２階微分関数を
示す。このように、信号ｒｃの２階微分関数は連続とな
っており、フィルタ１１ｃの相対次数２以上の微分連続
性を持っている。また、図２０に示した信号ｒｃは、ｔ
０＝１、ｒ∞＝１、ｌ＝１／３、およびｍ＝０としたも
のである。なお、ｒ∞は信号ｒｃの定常値を表してい
る。

【０１０５】図２３の（ｄ）には、Ｋａ＝１／２とした
とき、図２１に示した外乱信号ｘｃを外乱加算器５ｃに
入力し、そのときの外乱加算器５ｃの入力信号ｙｃの時
間応答を計算機シミュレーションによって表したもので
ある。また、同図（ｅ）には、Ｋａ＝１としたとき、図
２１に示した外乱信号ｘｃを外乱加算器５ｃに入力し、
そのときの外乱加算器５ｃの入力信号ｙｃの時間応答を
計算機シミュレーションによって表したものである。同
様に、同図（ｆ）には、Ｋａ＝２としたとき、図２１に
示した外乱信号ｘｃを外乱加算器５ｃに入力し、そのと
きの外乱加算器５ｃの入力信号ｙｃの時間応答を計算機
シミュレーションによって表したものである。この図２
３より、Ｋａ＝１のとき、外乱加算器５ｃの入力信号ｙ
ｃの時間応答波形は、信号ｒｃとほぼ同じ時間波形にな
ることが分かる。

【０１０６】特に、図２３の（ｄ）の波形では、波形ｙ
ｃの時間ｔ＝０．７５のときの大きさｚが０．５であ
り、図２３の（ｅ）の波形では、波形ｙｃの時間ｔ＝
０．７５のときの大きさｚが１．０であり、（ｆ）の波
形では、波形ｙｃの時間ｔ＝０．７５のときの大きさｚ
が１．７５である。従って、Ｋａ検出は、例えば図２３
に示す各々の波形ｙｃの時間ｔ＝０．７５のときの大き
さｚをＫａ検出の基準とすることで達成できる。

【０１０７】以上に示したＫａ検出法により求められた
ゲインにより、ループゲイン検出調整装置１３は、ゲイ
ン可変増幅器４のゲインを変更するように動作する。

【０１０８】図２４は、以上に示したＫａ検出法によ
り、フィードバック制御系１２のループゲイン調整を実
現するソフトウェアのフローチャートを示す。この実施
例では、外乱信号ｘｃをフィードバック制御系１２のサ
ンプリング周期で離散化し、メモリに記憶させる。この
ときそのサンプリング回数Ｎを入力する（ステップＳＴ
３１）。

【０１０９】次に、メモリから外乱信号ｘｃを読み出
し、外乱加算器５ｃに加える（外乱ステップ、ステップ
ＳＴ３２）。こうして一定時間ｔｃ待って（ステップＳ
Ｔ３３）、外乱加算器５ｃに加わる信号ｙｃの値を検出
し、値ｚとしてメモリする（入力信号検出ステップ、ス
テップＳＴ３４）。

【０１１０】こうして、値ｚを求める動作を繰り返す回
数たるサンプリング回数Ｎを１ずつ減らし（ステップＳ
Ｔ３５）、Ｎ＝０になると（ステップＳＴ３６）、値ｚ
の平均値を求め（ステップＳＴ３７）、これからＫａを
求め（Ｋａ演算ステップ、ステップＳＴ３８）、これに
基づき、ゲイン可変増幅器４のゲインを調整することに
なる（フィードバック制御系のループゲイン調整ステッ
プ、ステップＳＴ３９）。

【０１１１】また、このとき外乱信号ｘｃは、例えば図
２５に示すように、フィルタ１１ｃに信号ｒｃを通過さ
せて求めた外乱信号ｘｃ（図２１）をフィードバック制
御系１２のサンプリング周期Δｔで離散化したものであ
る。

【０１１２】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、制御
対象と、この制御対象とともに所定の設計動作がなされ
るようにフィードバック制御系を安定化させる補償器
と、上記制御対象と上記補償器の結合を行うとともに、
フィードバック制御系の指令信号から制御対象の出力を
減算して出力する減算器とを備えるフィードバック制御
系のループゲインを調整するフィードバック制御系のル
ープゲイン調整装置であって、上記制御対象の伝達関数
および上記補償器の伝達関数の積に等しい伝達関数を持
つフィルタおよび、このフィルタにステップ信号を出力
するステップ信号源を備え、上記フィルタの出力を外乱
信号として出力する外乱発生器と、該外乱信号を上記補
償器の出力に加算する外乱印加手段と、上記外乱印加手
段の出力信号の定常値を検出するループゲイン検出器
と、上記フィードバック制御系の一部となるように、且
つ、外乱印加手段の出力が入力されるように設けられ、
ゲインを可変することができるゲイン調整手段とを備
え、上記所定の設計動作がなされるように上記ループゲ
イン検出器の検出結果および上記ステップ信号の大きさ
に応じてゲイン調整手段のゲインを変更するので、簡
単、且つ、小規模な回路によってフィードバック制御系
のループゲインを所望のループゲインに一致するように
調整できるものが得られる効果がある。

【０１１３】この発明によれば、制御対象と、この制御
対象とともに所定の設計動作がなされるようにフィード
バック制御系を安定化させる補償器と、上記制御対象と
上記補償器の結合を行うとともに、フィードバック制御
系の指令信号から制御対象の出力を減算して出力する減
算器とを備えるフィードバック制御系のループゲインを
調整するフィードバック制御系のループゲイン調整装置
であって、上記制御対象の伝達関数に等しい伝達関数を
持つフィルタおよび、このフィルタにステップ信号を出
力するステップ信号源を備え、上記フィルタの出力を外
乱信号として出力する外乱発生器と、該外乱信号を上記
補償器の入力に加算する外乱印加手段と、上記補償器の
出力信号の定常値を検出するループゲイン検出器と、上
記フィードバック制御系の一部となるように、且つ、補
償器の出力が入力されるように設けられ、ゲインを可変
することができるゲイン調整手段とを備え、上記所定の
設計動作がなされるように上記ループゲイン検出器の検
出結果および上記ステップ信号の大きさに応じてゲイン
調整手段のゲインを変更するので、簡単、且つ、小規模
な回路によってフィードバック制御系のループゲインを
所望のループゲインに一致するように調整できるものが
得られる効果がある。

【０１１４】この発明によれば、制御対象と、この制御
対象とともに所定の設計動作がなされるようにフィード
バック制御系を安定化させる補償器と、上記制御対象と
上記補償器の結合を行うとともに、フィードバック制御
系の指令信号から制御対象の出力を減算して出力する減
算器とを備えるフィードバック制御系のループゲインを
調整するフィードバック制御系のループゲイン調整装置
であって、上記補償器の伝達関数に等しい伝達関数を持
つフィルタおよび、このフィルタにステップ信号を出力
するステップ信号源を備え、上記フィルタの出力を外乱
信号として出力する外乱発生器と、該外乱信号を上記制
御対象の入力に加算する外乱印加手段と、上記制御対象
の出力から補償器の入力までの間において信号の定常値
を検出するループゲイン検出器と、上記フィードバック
制御系の一部となるように、且つ、補償器の出力から外
乱印加手段の入力までの間に設けられ、ゲインを可変す
ることができるゲイン調整手段とを備え、上記所定の設
計動作がなされるように上記ループゲイン検出器の検出
結果および上記ステップ信号の大きさに応じてゲイン調
整手段のゲインを変更するので、小さな外乱信号で、ル
ープゲインを精度よく、簡単、且つ、小規模な回路によ
ってフィードバック制御系のループゲインを所望のルー
プゲインに一致するように調整できるものが得られる効
果がある。

【０１１５】この発明によれば、制御対象と、この制御
対象とともに所定の設計動作がなされるようにフィード
バック制御系を安定化させる補償器と、上記制御対象と
上記補償器の結合を行うとともに、フィードバック制御
系の指令信号から制御対象の出力を減算して出力する減
算器とを備えるフィードバック制御系のループゲインを
調整するフィードバック制御系のループゲイン調整装置
であって、上記フィードバック制御系の一部となるよう
に設けられ、ゲインを可変することができるゲイン調整
手段と、このゲイン調整手段のゲインを１としたときの
上記フィードバック制御系の開ループ伝達関数の逆伝達
関数と等しい特性を持つフィルタおよび、このフィルタ
にその伝達関数の分子多項式の次数と分母多項式の次数
との次数差以上の微分可能な信号を出力する信号源を備
え、上記フィルタの出力を外乱信号として出力する外乱
発生器と、該外乱信号を上記ゲイン調整手段の出力に加
算する外乱印加手段と、基準となるゲインを使用した場
合に上記ゲイン調整手段の出力が上記信号源より発生さ
れる信号の整定時における大きさと同一となる時間にお
いて、上記ゲイン調整手段の出力の大きさを検出するル
ープゲイン検出器とを備え、上記所定の設計動作がなさ
れるように上記ループゲイン検出器の検出結果および上
記信号源より発生される信号の整定時における大きさの
情報に応じてゲイン調整手段のゲインを変更するので、
簡単、且つ、小規模な回路によって、上記フィードバッ
ク制御系のループゲインを所望のループゲインに一致す
るように調整できるものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるフィードバック制御
系のループゲイン調整装置を示すブロック図である。

【図２】この発明のフィードバック制御系の開ループ伝
達関数を示す周波数応答特性図である。

【図３】この発明におけるフィルタが出力する外乱信号
を示す時間応答特性図である。

【図４】この発明において、Ｋａが１／２における外乱
加算器の出力信号を計算機シミュレーションによって示
す時間応答特性図である。

【図５】この発明において、Ｋａが１における外乱加算
器の出力信号を計算機シミュレーションによって示す時
間応答特性図である。

【図６】この発明において、Ｋａが２における外乱加算
器の出力信号を計算機シミュレーションによって示す時
間応答特性図である。

【図７】この発明の一実施例によるフィードバック制御
系のループゲイン調整方法を示すフローチャートであ
る。

【図８】外乱信号の発生方法を示す説明図である。

【図９】この発明の他の実施例によるフィードバック制
御系のループゲイン調整装置を示すブロック図である。

【図１０】図９におけるフィルタが出力する外乱信号を
示す時間応答特性図である。

【図１１】図９において、Ｋａが１／２における外乱加
算器の出力信号を計算機シミュレーションによって示す
時間応答特性図である。

【図１２】図９において、Ｋａが１における外乱加算器
の出力信号を計算機シミュレーションによって示す時間
応答特性図である。

【図１３】図９において、Ｋａが２における外乱加算器
の出力信号を計算機シミュレーションによって示す時間
応答特性図である。

【図１４】この発明のさらに他の実施例によるフィード
バック制御系のループゲイン調整装置を示すブロック図
である。

【図１５】図１４におけるフィルタが出力する外乱信号
を示す時間応答特性図である。

【図１６】図１４において、Ｋａが１／２における外乱
加算器の出力信号を計算機シミュレーションによって示
す時間応答特性図である。

【図１７】図１４において、Ｋａが１における外乱加算
器の出力信号を計算機シミュレーションによって示す時
間応答特性図である。

【図１８】図１４において、Ｋａが２における外乱加算
器の出力信号を計算機シミュレーションによって示す時
間応答特性図である。

【図１９】この発明のさらに他の実施例によるフィード
バック制御系のループゲイン調整装置を示すブロック図
である。

【図２０】図１９における外乱信号を発生させるために
フィルタに入力される信号を示す時間応答特性図であ
る。

【図２１】図１９におけるフィルタが出力する外乱信号
を示す時間応答特性図である。

【図２２】図２０に示した信号の２階微分の時間関数を
示す波形図である。

【図２３】図１９において、Ｋａを１／２，１および２
とした時の外乱加算器の入力信号を計算機シミュレーシ
ョンによって示す時間応答特性図である。

【図２４】この発明の他の実施例によるフィードバック
制御系のループゲイン調整方法を示すフローチャートで
ある。

【図２５】図２４における外乱信号の発生方法の一例を
示す説明図である。

【図２６】従来のゲイン検出器を示すブロック図であ
る。

【図２７】従来のゲイン自動調整装置を示すブロック図
である。

【図２８】従来の信号加算器の各信号を示す位相平面図
である。

【符号の説明】

１制御対象２補償器４ゲイン可変増幅器（ゲイン調整手段）５，５ａ，５ｂ，５ｃ外乱加算器（外乱印加手段）６，６ａ，６ｂ，６ｃ外乱発生器７ループゲイン検出器１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃフィルタ１２フィードバック制御系

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05B 13/00 - 13/02 H02P 5/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】制御対象と、この制御対象とともに所定の設計動作がなされるように
フィードバック制御系を安定化させる補償器と、上記制御対象と上記補償器の結合を行うとともに、フィ
ードバック制御系の指令信号から制御対象の出力を減算
して出力する減算器とを備えるフィードバック制御系の
ループゲインを調整するフィードバック制御系のループ
ゲイン調整装置であって、上記制御対象の伝達関数および上記補償器の伝達関数の
積に等しい伝達関数を持つフィルタおよび、このフィル
タにステップ信号を出力するステップ信号源を備え、上
記フィルタの出力を外乱信号として出力する外乱発生器
と、該外乱信号を上記補償器の出力に加算する外乱印加手段
と、上記外乱印加手段の出力信号の定常値を検出するループ
ゲイン検出器と、上記フィードバック制御系の一部となるように、且つ、
外乱印加手段の出力が入力されるように設けられ、ゲイ
ンを可変することができるゲイン調整手段とを備え、上記所定の設計動作がなされるように上記ループゲイン
検出器の検出結果および上記ステップ信号の大きさに応
じてゲイン調整手段のゲインを変更することを特徴とす
るフィードバック制御系のループゲイン調整装置。
【請求項２】制御対象と、この制御対象とともに所定の設計動作がなされるように
フィードバック制御系を安定化させる補償器と、上記制御対象と上記補償器の結合を行うとともに、フィ
ードバック制御系の指令信号から制御対象の出力を減算
して出力する減算器とを備えるフィードバック制御系の
ループゲインを調整するフィードバック制御系のループ
ゲイン調整装置であって、上記制御対象の伝達関数に等しい伝達関数を持つフィル
タおよび、このフィルタにステップ信号を出力するステ
ップ信号源を備え、上記フィルタの出力を外乱信号とし
て出力する外乱発生器と、該外乱信号を上記補償器の入力に加算する外乱印加手段
と、上記補償器の出力信号の定常値を検出するループゲイン
検出器と、上記フィードバック制御系の一部となるように、且つ、
補償器の出力が入力されるように設けられ、ゲインを可
変することができるゲイン調整手段とを備え、上記所定の設計動作がなされるように上記ループゲイン
検出器の検出結果および上記ステップ信号の大きさに応
じてゲイン調整手段のゲインを変更することを特徴とす
るフィードバック制御系のループゲイン調整装置。
【請求項３】制御対象と、この制御対象とともに所定の設計動作がなされるように
フィードバック制御系を安定化させる補償器と、上記制御対象と上記補償器の結合を行うとともに、フィ
ードバック制御系の指令信号から制御対象の出力を減算
して出力する減算器とを備えるフィードバック制御系の
ループゲインを調整するフィードバック制御系のループ
ゲイン調整装置であって、上記補償器の伝達関数に等しい伝達関数を持つフィルタ
および、このフィルタにステップ信号を出力するステッ
プ信号源を備え、上記フィルタの出力を外乱信号として
出力する外乱発生器と、該外乱信号を上記制御対象の入力に加算する外乱印加手
段と、上記制御対象の出力から補償器の入力までの間において
信号の定常値を検出するループゲイン検出器と、上記フィードバック制御系の一部となるように、且つ、
補償器の出力から外乱印加手段の入力までの間に設けら
れ、ゲインを可変することができるゲイン調整手段とを
備え、上記所定の設計動作がなされるように上記ループゲイン
検出器の検出結果および上記ステップ信号の大きさに応
じてゲイン調整手段のゲインを変更することを特徴とす
るフィードバック制御系のループゲイン調整装置。
【請求項４】制御対象と、この制御対象とともに所定の設計動作がなされるように
フィードバック制御系を安定化させる補償器と、上記制御対象と上記補償器の結合を行うとともに、フィ
ードバック制御系の指令信号から制御対象の出力を減算
して出力する減算器とを備えるフィードバック制御系の
ループゲインを調整するフィードバック制御系のループ
ゲイン調整装置であって、上記フィードバック制御系の一部となるように設けら
れ、ゲインを可変することができるゲイン調整手段と、このゲイン調整手段のゲインを１としたときのフィード
バック制御系の開ループ伝達関数の逆伝達関数と等しい
特性を持つフィルタおよび、このフィルタにその伝達関
数の分子多項式の次数と分母多項式の次数との次数差以
上の微分可能な信号を出力する信号源を備え、上記フィ
ルタの出力を外乱信号として出力する外乱発生器と、該外乱信号を上記ゲイン調整手段の出力に加算する外乱
印加手段と、基準となるゲインを使用した場合に上記ゲイン調整手段
の出力が上記信号源より発生される信号の整定時におけ
る大きさと同一となる時間において、上記ゲイン調整手
段の出力の大きさを検出するループゲイン検出器とを備
え、上記所定の設計動作がなされるように上記ループゲイン
検出器の検出結果および上記信号源より発生される信号
の整定時における大きさの情報に応じてゲイン調整手段
のゲインを変更することを特徴とするフィードバック制
御系のループゲイン調整装置。