JP3205925B2 - コントローラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＭＣ（Internal
Model Control）構造の制御アルゴリズムを用いたコン
トローラに関し、特に制御中に振動が発生したときに、
この振動を自動的に抑制して良好な制御を行うことがで
きるコントローラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より制御対象プロセスを数式表現し
た内部モデルを組み込んで制御を行うＩＭＣ構造の制御
アルゴリズムを用いたコントローラが提案されており、
このＩＭＣコントローラを用いれば制御対象プロセスに
大きなむだ時間が存在しても対応が可能という優れた利
点がある。

【０００３】図１６は従来のＩＭＣコントローラを用い
た制御系のブロック線図である。３３は目標値から後述
するフィードバック量を減算する第１の減算処理部、３
２は第１の減算処理部３３の出力の変化が急激に伝わら
ないようにするためのフィルタ部、３４はフィルタ部３
２の出力に基づいてこのコントローラの出力である操作
量を演算する操作部、３６は制御対象プロセスを数式で
近似したものであって制御結果である制御量に相当する
モデル出力値を出力する内部モデル、３８は制御量から
モデル出力値を減算してフィードバック量を出力する第
２の減算処理部、３０は制御対象プロセスである。

【０００４】また、Ｆ、Ｇｃ、Ｇｍ、Ｇｐはそれぞれフ
ィルタ部３２、操作部３４、内部モデル３６、制御対象
プロセス３０の伝達関数、ｒは目標値、ｕは操作量、ｙ
は制御量、ｙｍはモデル出力値、ｅはフィードバック量
である。

【０００５】次に、このようなＩＭＣコントローラの動
作を説明する。最初に、第１の減算処理部３３にて目標
値ｒからフィードバック量ｅが減算され、操作部３４に
てフィルタ部３２の出力から操作量ｕが演算されて制御
対象プロセス３０及び内部モデル３６へ出力される。そ
して、第２の減算処理部３８にてプロセス３０の制御量
ｙから内部モデル３６からのモデル出力値ｙｍが減算さ
れ、この結果がフィードバック量ｅとして第１の減算処
理部３３へフィードバックされるフィードバック制御系
が構成されている。

【０００６】このようなＩＭＣコントローラの内部モデ
ル３６は、制御対象プロセス３０を同定した結果に基づ
いて、内部モデル３６の伝達関数とプロセス３０の伝達
関数（近似式）が一致するようにパラメータが設定され
る。内部モデル３６が設定されると、即応性と安定性の
バランスを考慮してフィルタ部３２の時定数を設定し、
その設定に固定された線形制御が行われる。ところで、
制御対象プロセス３０の同定に誤差があって内部モデル
３６のパラメータ設定が不適切な場合、あるいはプロセ
ス３０の特性が変動する場合には、制御量に振動が発生
することがある。制御を実行中に振動が発生した場合に
は、いったん制御を中断してフィルタ時定数若しくは内
部モデルパラメータを再調整してから、再び制御をやり
直す必要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来のＩ
ＭＣコントローラでは、制御中に振動が発生したときに
振動を自動的に抑制する手段がなく、フィルタ時定数若
しくは内部モデルパラメータを再調整しないと、振動が
発生したままとなってしまうという問題点があった。ま
た、このような調整を行うことは、ＩＭＣに関する専門
的知識のない一般利用者にとって困難であり、ＩＭＣに
関する知識を有する専門家にとっても、調整のための具
体的な指標がないので、容易に再調整することができな
いという問題点があった。本発明は、上記課題を解決す
るためになされたもので、制御中に振動が発生したとき
に、この振動を自動的に抑制して良好な制御を行うこと
ができるＩＭＣ構造のコントローラを提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、目標値からフ
ィードバック量を減算する第１の減算処理部と、第１の
減算処理部の出力を伝達関数が時間遅れの特性で出力す
る目標値・外乱フィルタ部、内部モデルパラメータに基
づき目標値・外乱フィルタ部の出力から操作量を演算す
る操作部からなる操作量演算部と、内部モデルパラメー
タを記憶する内部モデル記憶部と、内部モデルパラメー
タに基づき操作量からモデル出力値を演算する内部モデ
ル出力演算部と、制御量からモデル出力値を減算してフ
ィードバック量を出力する第２の減算処理部と、モデル
出力値の極大値又は極小値を検出してピークモデル出力
値とするモデル出力値ピーク検出部と、制御量の極大値
又は極小値を検出してピーク制御量とする制御量ピーク
検出部と、ピーク制御量に基づいて制御量の振動状態を
判定し、振動が発生していると判断すると修正指示信号
を出力する状態判定部と、修正指示信号が出力される
と、ピーク制御量、ピークモデル出力値に基づく制御量
の振幅とモデル出力値の振幅から内部モデルの修正パラ
メータを算出して、内部モデル記憶部に記憶されたパラ
メータをこの修正パラメータに変更させる内部モデルパ
ラメータ修正部とを有するものである。このような構成
により、制御中に振動が発生すると状態判定部から修正
指示信号が出力される。そして、内部モデルパラメータ
修正部にてピーク制御量、ピークモデル出力値に基づく
制御量の振幅とモデル出力値の振幅から内部モデルの修
正パラメータが算出され、内部モデル記憶部に出力され
ることにより、内部モデルパラメータが修正される。

【０００９】また、上記内部モデルの修正パラメータは
モデルゲインである。これにより、内部モデル記憶部に
記憶された内部モデルパラメータ中のモデルゲインが修
正される。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
を示すＩＭＣ構造のコントローラのブロック図、図２は
このコントローラを用いた制御系のブロック線図、図３
はこのコントローラの動作を説明するためのフローチャ
ート図である。図１において、１はオペレータによって
設定された目標値ｒをコントローラに入力するための目
標値入力部、３は目標値ｒからフィードバック量ｅ２を
減算する第１の減算処理部、４は後述する内部モデル記
憶部のパラメータに基づいて第１の減算処理部３の出力
ｅ１から操作量ｕを演算する操作量演算部、５は操作量
演算部４から出力された操作量ｕを図１では図示しない
制御対象プロセスへ出力する信号出力部である。

【００１１】また、６ａはコントローラの内部モデルパ
ラメータを記憶する内部モデル記憶部、６ｂは内部モデ
ル記憶部６ａのパラメータに基づいて内部モデルとして
の演算を行いモデル出力値ｙｍを出力する内部モデル出
力演算部、７はプロセスからの制御量ｙをコントローラ
に入力するための制御量入力部、８は制御量入力部７か
ら出力された制御量ｙから内部モデル出力演算部６ｂか
ら出力されたモデル出力値ｙｍを減算してフィードバッ
ク量ｅ２を出力する第２の減算処理部である。

【００１２】また、９はモデル出力値ｙｍの極大値又は
極小値を検出して、これをピークモデル出力値とするモ
デル出力値ピーク検出部、１０は制御量ｙの極大値又は
極小値を検出して、これをピーク制御量とする制御量ピ
ーク検出部、１１は検出されたピーク制御量に基づいて
制御量ｙの振動状態を判定し、振動が発生していると判
断すると修正指示信号を出力する状態判定部である。１
２は内部モデルパラメータ修正部であり、修正指示信号
が出力されると、ピーク制御量、ピークモデル出力値に
基づく制御量ｙの振幅とモデル出力値ｙｍの振幅から内
部モデルの修正パラメータを算出して、内部モデル記憶
部６ａに記憶されたパラメータをこの修正パラメータに
変更させる。

【００１３】図２において、４ａは操作量演算部４の内
部にあって、第１の減算処理部３の出力ｅ１を伝達関数
が１次遅れの特性で出力する目標値・外乱フィルタ部、
４ｂは同じくその内部にあって目標値・外乱フィルタ部
４ａの出力から操作量ｕを演算する操作部、６は内部モ
デル記憶部６ａ及び内部モデル出力演算部６ｂからなる
内部モデル、Ｆは目標値・外乱フィルタ部４ａの伝達関
数である。

【００１４】なお、図２は図１の第１の減算処理部３、
操作量演算部４、内部モデル記憶部６ａ、内部モデル出
力演算部６ｂ、及び第２の減算処理部８からなるコント
ローラの基本構成に、制御対象プロセス３０を含めて制
御系として書き直したものである。

【００１５】次に、このようなコントローラの動作を説
明する。図３に示す動作は、全て１制御周期ごとに行わ
れるものである。目標値ｒは、このコントローラのオペ
レータによって設定され、目標値入力部１を介して第１
の減算処理部３に入力される（図３ステップ１００）。

【００１６】第１の減算処理部３は、目標値ｒから第２
の減算処理部８から出力されるフィードバック量ｅ２を
減算して、出力値ｅ１を次式のように演算する（ステッ
プ１０１）。 ｅ１＝ｒ−ｅ２ ・・・（１）

【００１７】操作量演算部４内の目標値・外乱フィルタ
部４ａは、第１の減算処理部３の出力ｅ１をその時定数
をＴ２とする次式のような伝達関数Ｆの特性で出力す
る。 Ｆ＝１／（１＋Ｔ２×ｓ） ・・・（２） そして、時定数Ｔ２は後述する内部モデル６の時定数Ｔ
ｍに応じて次式のように設定されるようになっている。 Ｔ２＝α×Ｔｍ ・・・（３） αは比例定数であり、例えばα＝０．１２である。

【００１８】また、同じく操作量演算部４内の操作部４
ｂは、目標値・外乱フィルタ部４ａの出力から操作量ｕ
を演算するが、その伝達関数Ｇｃは内部モデル記憶部６
ａから出力された内部モデル６のゲイン及び時定数によ
り次式となり、むだ時間Ｌｍの要素を除いた内部モデル
６の伝達関数Ｇｍの逆数となっている。 Ｇｃ＝（１＋Ｔｍ×ｓ）／Ｋｍ ・・・（４） ここで、Ｋｍ、Ｔｍはそれぞれ内部モデル６のゲイン、
時定数である。

【００１９】よって、操作量演算部４は、第１の減算処
理部３の出力ｅ１から操作量ｕを次式のように演算し、
これを信号出力部５を介して制御対象プロセス３０（実
際にはバルブ等の装置）へ出力し、また内部モデル出力
演算部６ｂへ出力する（ステップ１０２）。 ｕ＝Ｆ×Ｇｃ×ｅ１ ＝［（１＋Ｔｍ×ｓ）／｛Ｋｍ×（１＋Ｔ２×ｓ）｝］×ｅ１ ・・（５）

【００２０】次に、制御対象プロセス３０は、１次遅れ
とむだ時間の要素を有するものとしてその伝達関数Ｇｐ
を次式のような近似伝達関数で表現できる。 Ｇｐ＝Ｋｐ×ｅｘｐ（−Ｌｐ×ｓ）／（１＋Ｔｐ×ｓ） ・・・（６） ここで、Ｋｐ、Ｌｐ、Ｔｐはそれぞれプロセス３０のゲ
イン、むだ時間、時定数である。

【００２１】そして、内部モデル６は、プロセス３０を
モデル同定した結果得られた上記のようなパラメータＫ
ｐ、Ｔｐ、Ｌｐをそれぞれ内部モデルのゲインＫｍ、時
定数Ｔｍ、むだ時間Ｌｍとして用い、プロセス３０を式
（６）と同様の近似式によって表現したものとなる。

【００２２】すなわち、内部モデル出力演算部６ｂは、
内部モデル記憶部６ａに記憶されたゲインＫｍ、時定数
Ｔｍ、及びむだ時間Ｌｍに基づき操作量ｕからモデル出
力値ｙｍを次式のように演算する（ステップ１０３）。 ｙｍ＝Ｇｍ×ｕ＝｛Ｋｍ×ｅｘｐ（−Ｌｍ×ｓ）／（１＋Ｔｍ×ｓ）｝×ｕ ・・・（７）

【００２３】次いで、制御量入力部７には、制御対象プ
ロセス３０（実際には制御量ｙを検出するセンサ）から
制御量ｙが入力される（ステップ１０４）。そして、第
２の減算処理部８は、制御量ｙから内部モデル出力演算
部６ｂからのモデル出力値ｙｍを減算して、フィードバ
ック量ｅ２を次式のように演算する（ステップ１０
５）。 ｅ２＝ｙ−ｙｍ ・・・（８）

【００２４】以上のようなステップ１００〜１０５の動
作をオペレータ等の指令によってコントローラが停止す
るまで、１制御周期ごとに繰り返す。これが、このＩＭ
Ｃ構造のコントローラの基本構成であるフィードバック
制御系としての動作である。

【００２５】次に、状態判定部１１は、このような制御
系において、制御が整定しているかどうかを以下のよう
に判定する（ステップ１０６）。図４はこの状態判定部
１１のステップ１０６の動作を詳細に説明するためのフ
ローチャート図である。まず、状態判定部１１は、目標
値ｒと制御量ｙに基づき次式によって制御が整定しつつ
あるかどうかを判定する（ステップ２００）。 ｜ｒ−ｙ｜＜δ ・・・（９）

【００２６】ここで、δは整定判定基準値であり、通常
の制御中の変化量（目標値ｒと制御量ｙの偏差）より小
さく、かつ整定状態で維持されるべき最大の偏差の指標
であって、本実施の形態では制御量フルレンジの１％に
設定されている。そして、式（９）が成立しない場合
は、制御が整定状態に向かっていないと判断し、整定継
続時間ＴＥから制御周期ｄＴを減算する（ステップ２０
１）。ただし、整定継続時間ＴＥの初期値は０なので、
このような減算が行われるのは、ＴＥ＞０のときであ
る。

【００２７】続いて、状態判定部１１は、次式によって
制御が整定しているかどうかを判定する（ステップ２０
２）。 ＴＥ＞Ｔ１ ・・・（１０） Ｔ１は整定判定のしきい値となる整定判定基準時間であ
り、本実施の形態では１．５×Ｔｍである。ここでは整
定状態に向かっていないので、式（１０）が不成立とな
って判定Ｎｏとなり、状態判定部１１の動作が終了して
次のモデル出力値ピーク検出部９の動作（図３ステップ
１０７）に移る。

【００２８】一方、ステップ２００において式（９）が
成立する場合は、制御が整定状態に向かっていると判断
して、整定継続時間ＴＥに制御周期ｄＴを加算する（ス
テップ２０３）。制御が整定状態に向かっている場合、
ステップ２００、２０３、２０２の動作が１制御周期ご
とに繰り返される。このとき、初めはステップ２０２に
おける判定がＮｏとなるが、制御が整定しつつあること
から式（９）が１制御周期ごとに連続して成立し、ステ
ップ２０３によって整定継続時間ＴＥが次第に増加す
る。

【００２９】これにより、やがて式（１０）が成立す
る。こうして、ステップ２０２において、判定Ｙｅｓと
なり整定状態になったと判断すると、状態判定部１１
は、整定時変数処理を以下のように行う（ステップ２０
４）。つまり、状態判定部１１は、整定継続時間ＴＥを
０に初期化し、後述する制御量ピーク検出部１０に記憶
されている第１ピーク制御量ｙ１をＹＳとし、同じく第
２ピーク制御量ｙ２を−ＹＳとし、第３ピーク制御量ｙ
３を０とする。ここで、定数ＹＳとしては、通常有り得
ない値が設定され、本実施の形態では制御量フルレンジ
の１０倍の値が設定されている。

【００３０】また、後述するモデル出力値ピーク検出部
９に記憶されている第１ピークモデル出力値ｙｍ１をＹ
ＭＳとし、同じく第２ピークモデル出力値ｙｍ２を−Ｙ
ＭＳとし、第３ピークモデル出力値ｙｍ３をＹＭＳとす
る。本実施の形態では、ＹＭＳもＹＳと同じ値とする。
以上のような整定時変数処理を行う理由については後述
する。こうして、状態判定部１１のステップ１０６の動
作が終了する。

【００３１】次に、モデル出力値ピーク検出部９は、内
部モデル出力演算部６ｂから出力されたモデル出力値ｙ
ｍの極大値又は極小値を検出する（ステップ１０７）。
図５はこのモデル出力値ピーク検出部９の動作を詳細に
説明するためのフローチャート図、図６はモデル出力値
ｙｍの振動状態を示す図である。

【００３２】まず、モデル出力値ピーク検出部９は、モ
デル出力値ｙｍの変化率を次式のように算出する（ステ
ップ３００）。 ｄｙｍ（ｋ）＝ｙｍ（ｋ）−ｙｍ（ｋ−ｄＴ） ・・・（１１） ここで、ｄｙｍ（ｋ）は現時刻ｋにおけるモデル出力値
の変化率、ｙｍ（ｋ）は現時刻ｋにおけるモデル出力
値、ｙｍ（ｋ−ｄＴ）は現時刻から１制御周期ｄＴ前の
モデル出力値である。

【００３３】続いて、モデル出力値ピーク検出部９は、
モデル出力値ｙｍに極大値又は極小値が現れたかどうか
を次式によって判定する（ステップ３０１）。 ｄｙｍ（ｋ）×ｄｙｍ（ｋ−ｄＴ）＜０ ・・・（１２） ここで、ｄｙｍ（ｋ−ｄＴ）は現時刻ｋから１制御周期
ｄＴ前のモデル出力値変化率である。式（１２）は、現
在の変化率ｄｙｍ（ｋ）と１制御周期前の変化率ｄｙｍ
（ｋ−ｄＴ）との積が負、すなわちこれらの正負が逆転
したらモデル出力値ｙｍに極大値又は極小値が現れたと
判断するものである。

【００３４】ステップ３０１において、式（１２）が成
立せず極大値又は極小値が検出されない場合は、現在記
憶している第１ピークモデル出力値ｙｍ１、第２ピーク
モデル出力値ｙｍ２、第３ピークモデル出力値ｙｍ３を
そのまま内部モデルパラメータ修正部１２に出力する
（ステップ３０２）。なお、これらの初期値は、上述し
た整定時変数処理において設定される値と同じである。

【００３５】以上のようなステップ３００〜３０２の動
作を１制御周期ごとに繰り返し、図６（ａ）の時刻ｋ１
になると、式（１２）が成立してステップ３０１の判定
がＹｅｓとなるので、モデル出力値ｙｍに最初の極大値
又は極小値が現れたと判断する（以下、モデル出力値第
１ピークという）。そして、モデル出力値ピーク検出部
９は、ｙｍ３＝ｙｍ（ｋ１−ｄＴ）、つまり第３ピーク
モデル出力値ｙｍ３を現時刻ｋ１から１制御周期前のモ
デル出力値とする（ステップ３０３）。

【００３６】最後に、ｙｍ１〜ｙｍ３を内部モデルパラ
メータ修正部１２に出力する（ステップ３０２）。な
お、第１ピークモデル出力値ｙｍ１、第２ピークモデル
出力値ｙｍ２の値は変更されていないので、初期値のま
まである。こうして、モデル出力値第１ピークが検出さ
れたことになる。

【００３７】次に、時刻ｋ１を過ぎると、再びステップ
３００〜３０２の動作が１制御周期ごとに繰り返され
る。そして、図６（ｂ）の時刻ｋ２になると、式（１
２）が成立してステップ３０１の判定がＹｅｓとなるの
で、第１ピーク後のモデル出力値ｙｍに次の極大値又は
極小値が現れたと判断する（以下、モデル出力値第２ピ
ークという）。

【００３８】そして、モデル出力値ピーク検出部９は、
ｙｍ２＝ｙｍ３、ｙｍ３＝ｙｍ（ｋ２−ｄＴ）、つまり
現在のｙｍ３の値を第２ピークモデル出力値ｙｍ２に代
入して、現時刻ｋ２から１制御周期前のモデル出力値を
新しいｙｍ３とする（ステップ３０３）。最後に、ｙｍ
１〜ｙｍ３を出力する（ステップ３０２）。なお、第１
ピークモデル出力値ｙｍ１の値は変更されていないの
で、初期値のままである。こうして、モデル出力値第２
ピークが検出されたことになる。

【００３９】時刻ｋ２を過ぎると、再びステップ３００
〜３０２の動作が１制御周期ごとに繰り返される。図６
（ｃ）の時刻ｋ３になると、式（１２）が成立してステ
ップ３０１の判定がＹｅｓとなるので、第２ピーク後の
モデル出力値ｙｍに次の極大値又は極小値が現れたと判
断する（以下、モデル出力値第３ピークという）。

【００４０】そして、モデル出力値ピーク検出部９は、
ｙｍ１＝ｙｍ２、ｙｍ２＝ｙｍ３、ｙｍ３＝ｙｍ（ｋ３
−ｄＴ）、つまり現在のｙｍ２の値をｙｍ１に代入する
と共に現在のｙｍ３の値をｙｍ２に代入し、現時刻ｋ３
から１制御周期前のモデル出力値を新しいｙｍ３とする
（ステップ３０３）。最後に、ｙｍ１〜ｙｍ３を出力す
る（ステップ３０２）。こうして、モデル出力値第３ピ
ークが検出されたことになる。

【００４１】次に、制御量ピーク検出部１０は、制御量
入力部７から出力された制御量ｙの極大値又は極小値を
検出する（ステップ１０８）。図７はこの制御量ピーク
検出部１０の動作を詳細に説明するためのフローチャー
ト図、図８は制御量ｙの振動状態を示す図である。

【００４２】まず、制御量ピーク検出部１０は、目標値
ｒと制御量ｙとの差である偏差を次式のように算出する
（ステップ４００）。 ｅ（ｔ）＝ｒ−ｙ（ｔ） ・・・（１３） ここで、ｅ（ｔ）は現時刻ｔにおける偏差、ｙ（ｔ）は
現時刻ｔにおける制御量である。

【００４３】続いて、偏差ｅ（ｔ）に基づいて制御量ｙ
を監視し、制御量ｙが目標値ｒを横切ったかどうかを次
式によって調べる（ステップ４０１）。 ｅ（ｔ）×ｅ（ｔ−ｄＴ）＜０ ・・・（１４） ここで、ｅ（ｔ−ｄＴ）は現時刻ｔから１制御周期前の
偏差である。式（１４）は、現在の偏差ｅ（ｔ）と１制
御周期前の偏差ｅ（ｔ−ｄＴ）の正負が逆転したら制御
量ｙが目標値ｒを横切ったと判断するものである。

【００４４】ステップ４０１において、式（１４）が成
立せず制御量ｙが目標値ｒを横切っていないと判断され
る場合は、ステップ４０２に進む。ステップ４０２にお
いて、制御量ピーク検出部１０は、次式が成立するかど
うかを判定する。 ｜ｅ（ｔ）｜＞｜ｙ３｜ ・・・（１５） よって、式（１５）が成立しない場合には、ステップ４
０２の判定がＮｏとなる。

【００４５】判定Ｎｏの場合は、現在記憶している第１
ピーク制御量ｙ１、第２ピーク制御量ｙ２、第３ピーク
制御量ｙ３をそのまま出力する（ステップ４０３）。な
お、これらの初期値は、整定時変数処理において設定さ
れた値と同じである。以上のようなステップ４００〜４
０３の動作を１制御周期ごとに繰り返し、図８（ａ）の
時刻ｔ１になると、式（１４）が成立してステップ４０
１の判定がＹｅｓとなるので、制御量ｙが目標値ｒを横
切ったと判断する。

【００４６】そして、制御量ピーク検出部１０は、ｙ３
＝ｅ（ｔ１）、つまり第３ピーク制御量ｙ３を現時刻ｔ
１の偏差とする（ステップ４０４）。次いで、ステップ
４０２では、式（１５）の判定を行い、式（１５）が成
立して判定Ｙｅｓとなれば、第３ピーク制御量ｙ３を現
時刻の偏差に更新する（ステップ４０５）。最後に、ｙ
１〜ｙ３を出力する（ステップ４０３）。なお、ｙ１、
ｙ２の値は変更されていないので、初期値のままであ
る。

【００４７】制御量ｙが目標値ｒを横切った後で、現時
刻の偏差の絶対値｜ｅ（ｔ）｜が現在の第３ピーク制御
量の絶対値｜ｙ３｜より大きい限り、ステップ４００〜
４０２、４０５、４０３の動作が１制御周期ごとに繰り
返され、ｙ３が偏差ｅ（ｔ）に更新される。こうして、
時刻ｔ２における偏差ｅ（ｔ２）がｙ３となり、制御量
第１ピークが検出されたことになる。

【００４８】時刻ｔ２を過ぎると、再びステップ４００
〜４０３の動作が１制御周期ごとに繰り返される。そし
て、図８（ｂ）の時刻ｔ３になると、式（１４）が成立
してステップ４０１の判定がＹｅｓとなるので、制御量
第１ピークの後で制御量ｙが目標値ｒを横切ったと判断
する。そして、制御量ピーク検出部１０は、ｙ２＝ｙ
３、ｙ３＝ｅ（ｔ３）、つまり現在のｙ３の値を第２ピ
ーク制御量ｙ２に代入して、現時刻ｔ３の偏差を新しい
ｙ３とする（ステップ４０４）。

【００４９】次いで、ステップ４０２では、式（１５）
の判定を行い、式（１５）が成立して判定Ｙｅｓとなれ
ば、第３ピーク制御量ｙ３を現時刻の偏差に更新する。
つまり、上記と同様に現時刻の偏差の絶対値｜ｅ（ｔ）
｜が現在の第３ピーク制御量の絶対値｜ｙ３｜より大き
い限り、ステップ４０５にてｙ３が偏差ｅ（ｔ）に更新
される。これにより、時刻ｔ４における偏差ｅ（ｔ４）
がｙ３となり、制御量第２ピークが検出されたことにな
る。なお、第１ピーク制御量ｙ１の値は変更されていな
いので、初期値のままである。

【００５０】時刻ｔ４を過ぎると、再びステップ４００
〜４０３の動作が１制御周期ごとに繰り返される。そし
て、図８（ｃ）の時刻ｔ５になると、式（１４）が成立
してステップ４０１の判定がＹｅｓとなるので、制御量
第２ピークの後で制御量ｙが目標値ｒを横切ったと判断
する。そして、制御量ピーク検出部１０は、ｙ１＝ｙ
２、ｙ２＝ｙ３、ｙ３＝ｅ（ｔ５）、つまり現在のｙ２
の値をｙ１に代入すると共に現在のｙ３の値をｙ２に代
入して、現時刻ｔ５の偏差を新しいｙ３とする（ステッ
プ４０４）。

【００５１】次いで、ステップ４０２では、式（１５）
の判定を行い、式（１５）が成立して判定Ｙｅｓとなれ
ば、第３ピーク制御量ｙ３を現時刻の偏差に更新する。
すなわち、上記と同様に現時刻の偏差の絶対値｜ｅ
（ｔ）｜が現在の第３ピーク制御量の絶対値｜ｙ３｜よ
り大きい限り、ステップ４０５にてｙ３が偏差ｅ（ｔ）
に更新される。こうして、時刻ｔ６における偏差ｅ（ｔ
６）がｙ３となり、制御量第３ピークが検出されたこと
になる。

【００５２】次に、状態判定部１１は、制御量ピーク検
出部１０から１制御周期ごとに出力される第１ピーク制
御量ｙ１、第２ピーク制御量ｙ２、第３ピーク制御量ｙ
３に基づき、制御量ｙの振動状態を評価し、制御量ｙに
振動が発生しているかどうかを次式によって判定する
（ステップ１０９）。

【００５３】 ｜ｙ１｜＞δ ・・・（１６） ｜ｙ３｜＞δ ・・・（１７） （ｙ２−ｙ３）／（ｙ２−ｙ１）＞β ・・・（１８） βは減衰判定比例定数であり、本実施の形態では０．７
に設定されている。

【００５４】状態判定部１１は、式（１６）〜（１８）
が同時に成立しない場合、制御量ｙに振動が発生してい
ないと判断し、内部モデルパラメータの修正を指示する
ための修正指示信号を内部モデルパラメータ修正部１２
に出力しない。この場合、内部モデルパラメータ修正は
行われず、次の制御周期にて上記と同様の動作（ステッ
プ１００〜）が開始される。

【００５５】なお、制御量ｙに振動が発生していない場
合以外に式（１６）〜（１８）が同時に成立しない場合
として、制御量第１ピーク又は第２ピークが検出されて
いない場合がある。このような場合、第１ピーク制御量
ｙ１、第２ピーク制御量ｙ２が初期値のままなので、式
（１６）〜（１８）が同時に成立することはない。こう
して、制御量第１ピーク又は第２ピークが検出されてい
ない場合は、内部モデルパラメータ修正を実施しないよ
うになっている。これが上述した整定時変数処理を行う
理由の１つである。

【００５６】一方、状態判定部１１は、式（１６）〜
（１８）が同時に成立する場合、制御量ｙに振動が発生
していると判断して、修正指示信号を内部モデルパラメ
ータ修正部１２に出力する。なお、上記の説明では、制
御量ピーク検出部１０が図８（ｃ）の時刻ｔ６において
制御量第３ピークを検出すると説明したが、式（１６）
〜（１８）が同時に成立すれば、状態判定部１１が制御
量ｙに振動が発生していると判断するので、真の制御量
第３ピークが検出される前に内部モデルパラメータ修正
が実施されることも有り得る。

【００５７】次に、内部モデルパラメータ修正部１２
は、状態判定部１１から修正指示信号が入力されると、
内部モデルパラメータ修正を以下のように実施する（ス
テップ１１０）。図９はこの内部モデルパラメータ修正
部１２の動作を詳細に説明するためのフローチャート
図、図１０は内部モデルパラメータ修正動作を説明する
ための制御量ｙとモデル出力値ｙｍの様子を示す図であ
る。

【００５８】内部モデルパラメータ修正部１２は、まず
パラメータ修正のための修正係数候補ρ１、ρ２を次式
のように算出する（ステップ５００）。 ρ１＝Ｗ×（ｙ１−ｙ２）／（ｙｍ２−ｙｍ１）＋（１−Ｗ） ・・（１９） ρ２＝Ｗ×（ｙ１−ｙ２）／（ｙｍ３−ｙｍ２）＋（１−Ｗ） ・・（２０）

【００５９】ここで、Ｗはモデル出力値ピーク検出部
９、制御量ピーク検出部１０による検出結果をパラメー
タ修正にどの程度反映させるかを決定する修正荷重であ
り、０≦Ｗ≦１で、本実施の形態では０．７である。続
いて、修正係数候補ρ１を次式によって評価する（ステ
ップ５０１）。 ρ１＞ε ・・・（２１） εは評価定数であり、本実施の形態では０である。

【００６０】式（２１）が成立しない場合、内部モデル
パラメータ修正部１２は、修正係数候補ρ１が内部モデ
ルパラメータの修正にとって適当でないと判断し、ステ
ップ５０３に進む。また、式（２１）が成立する場合、
修正係数候補ρ１がパラメータ修正にとって適当である
と判断し、修正係数ρをρ１とした後に（ステップ５０
２）、ステップ５０３に進む。

【００６１】次いで、修正係数候補ρ２を次式によって
評価する（ステップ５０３）。 ρ２＞ε ・・・（２２） 式（２２）が成立しない場合、修正係数候補ρ２がパラ
メータ修正にとって適当でないと判断し、ステップ５０
５に進む。また、式（２２）が成立する場合、修正係数
候補ρ２がパラメータ修正にとって適当であると判断
し、修正係数ρをρ２とした後に（ステップ５０４）、
ステップ５０５に進む。

【００６２】以上のような修正係数候補ρ１、ρ２の評
価を行うのは以下の理由による。図１０のｙ１の位置に
ある制御量第１ピーク、同じくｙ３の位置にある第３ピ
ークが制御量ｙの極大値（ただし、前述した理由からｙ
３は真の極大値ではない）、ｙ２の位置にある第２ピー
クが極小値で、ｙｍ１の位置にあるモデル出力値第１ピ
ーク、ｙｍ３の位置にある第３ピークがモデル出力値ｙ
ｍの極大値、ｙｍ２の位置にある第２ピークが極小値の
場合、式（２１）が成立して式（２２）が不成立とな
る。これは、ｙ１−ｙ２を制御量ｙの振幅として採用
し、ｙｍ２−ｙｍ１をモデル出力値ｙｍの振幅として採
用することを意味する。

【００６３】また、図１０と逆に、モデル出力値第１ピ
ーク、第３ピークがモデル出力値ｙｍの極小値で、第２
ピークが極大値の場合、式（２２）が成立して式（２
１）が不成立となる。これは、ｙ１−ｙ２を制御量ｙの
振幅として採用し、ｙｍ３−ｙｍ２をモデル出力値ｙｍ
の振幅として採用することを意味する。このように、制
御量ｙが第１ピークから第２ピークに向かって減少すれ
ば、モデル出力値ｙｍも第１ピークから第２ピーク又は
第２ピークから第３ピークに向かって減少する方を採用
し、制御量ｙが第１ピークから第２ピークに向かって増
加すれば、モデル出力値ｙｍも増加する方を採用する。

【００６４】次に、内部モデルパラメータ修正部１２
は、次式が成立するかどうかを判定する（ステップ５０
５）。 ρ１≦ε ・・・（２３） ρ２≦ε ・・・（２４） そして、式（２３）、（２４）が同時に成立して判定Ｙ
ｅｓとなる場合、内部モデルパラメータ修正を先送りし
て動作を終了する。

【００６５】このように修正が先送りされる状況につい
て図１１を用いて説明する。図１１のｙｍ２の位置にあ
るモデル出力値第１ピーク、同じくｙｍ３の位置にある
第２ピークが検出されて第３ピークが検出されていない
場合、前述の動作により第１ピークの値は第２ピークモ
デル出力値ｙｍ２に代入され、第２ピークの値は第３ピ
ークモデル出力値ｙｍ３に代入されている。よって、第
１ピークモデル出力値ｙｍ１は初期値のままである。こ
のような場合、式（２１）、（２２）が何れも不成立と
なって式（２３）、（２４）が同時に成立する。

【００６６】すなわち、状態判定部１１によって制御量
ｙの振動が検出された状態で（つまり、制御量第１ピー
ク〜第３ピークは検出済み）、モデル出力値第３ピーク
が検出されてしかるべきときに、モデル出力値第３ピー
クが検出されていないときは、内部モデルパラメータ修
正を先送りする。このような修正先送りを実現すること
が整定時変数処理を行うもう１つの理由である。

【００６７】一方、ステップ５０１、５０３の何れかが
判定Ｙｅｓとなって修正係数ρが得られたとき、内部モ
デルパラメータ修正部１２は、求めた修正係数ρがρｍ
ａｘより大きい場合、ρ＝ρｍａｘとし、ρｍｉｎより
小さい場合、ρ＝ρｍｉｎとする（ステップ５０６）。
本実施の形態では、ρｍａｘ＝３、ρｍｉｎ＝１．５で
ある。

【００６８】このような修正係数ρの上下限処理を行う
のは以下のような理由による。修正係数ρは式（１９）
又は（２０）によって算出され、この修正係数ρを基に
内部モデルパラメータが修正される。ところが、修正係
数ρが過大な値に算出されたり過小な値に算出されるこ
ともあり、このような場合はゲインＫｍもそれに応じて
修正されるので、制御の安全性を損なう。そこで、安全
性の限界を外れないように一定の範囲を設けて、修正係
数ρの上下限処理を行っている。

【００６９】続いて、内部モデルパラメータ修正部１２
は、こうして確定した修正係数ρから修正ゲインＫｍne
w を次式のように算出し、内部モデル記憶部６ａに出力
する（ステップ５０７）。 Ｋｍnew ＝ρ×Ｋｍold ・・・（２５） Ｋｍold は内部モデル記憶部６ａに記憶されている現在
のゲインである。こうして、修正ゲインＫｍnew が出力
されることにより、内部モデル記憶部６ａに記憶されて
いるゲインＫｍold がこの修正ゲインＫｍnew に更新さ
れる。

【００７０】最後に、次式のような内部変数の初期化処
理を行う（ステップ５０８）。 ＴＥ＝Ｔ１＋ｎ×ｄＴ ・・・（２６） ｅ１＝０．５×ρ×（ｙｍ２＋ｙｍ３） ・・・（２７） ｅｆ＝０．５×ρ×（ｙｍ２＋ｙｍ３） ・・・（２８） ｙｍ（ｔ０）＝０．５×ρ×（ｙｍ２＋ｙｍ３） ・・・（２９） ｕｐ（ｉ）＝ｕ（ｔ０） ・・・（３０）

【００７１】式（２６）において、ｎは２以上であり、
本実施の形態では２である。状態判定部１１に記憶され
た整定継続時間ＴＥを式（２６）のように設定すること
により、次の制御周期において、状態判定部１１の整定
判定（図４ステップ２０２）が判定Ｙｅｓとなる。これ
により、整定時変数処理が実行される。これは、ｙｍ１
〜ｙｍ３、ｙ１〜ｙ３の古い値がモデル出力値ピーク検
出部９、制御量ピーク検出部１０に残っていることによ
る誤動作を防ぐためである。

【００７２】また、式（２７）〜（３０）は、上記の内
部モデルパラメータ修正によって制御状態が乱されると
いう弊害現象の発生を回避するためのものである。つま
り、内部モデルパラメータ修正部１２が内部モデルパラ
メータ（ゲインＫｍ）を修正すると、制御動作が過去に
行われてきた処理と不連続なものになる。これは、実質
的に外乱が加えられたのと同等の影響を制御系に与える
ことであり、こうして制御状態が乱される弊害現象が発
生する。

【００７３】この制御の不連続性を回避するため、ＩＭ
Ｃの内部変数をリセットする。ところで、式（１）〜
（８）は全て連続時間系で記述されたものであるが、実
際の制御は、１制御周期ごとに行うことからも明らかな
ように離散時間系である。したがって、第１の減算処理
部３の出力値ｅ１、目標値・外乱フィルタ部４ａの出力
値ｅｆ、操作部４ｂの出力である操作量ｕ、内部モデル
出力演算部６ｂの出力であるモデル出力値ｙｍを離散時
間系で演算するためには、これらの値が１次遅れ演算に
関わる変数であることから、各々１制御周期前に演算さ
れた値を使用する必要がある。

【００７４】この１制御周期前に演算された値はそれぞ
れ第１の減算処理部３、目標値・外乱フィルタ部４ａ、
操作部４ｂ、内部モデル出力演算部６ｂに記憶されてい
る。また、操作量ｕは、内部モデル出力演算部６ｂによ
るモデル出力値ｙｍの演算の際のむだ時間演算（式
（７）中のｅｘｐ（−Ｌｍ×ｓ）に関わる演算）に必要
な変数でもあるので、むだ時間Ｌｍ分過去に遡った時点
から現時点までに出力された操作量を時系列データとし
て記憶しておく必要がある（ただし、現制御周期で演算
に使用するのは、むだ時間Ｌｍ分過去に遡った時点の操
作量である）。

【００７５】この時系列データは内部モデル出力演算部
６ｂ内に記憶されており、これをｕｐ（ｉ）とする。こ
うして、コントローラの各構成要素は、時系列データｕ
ｐ（ｉ）と１制御周期前の各値（これらを内部変数と呼
ぶ）を利用して式（１）〜（８）の演算を行うことがで
きる。

【００７６】ここで、内部モデルパラメータの修正後の
最初のモデル出力値（図１０のｙｍ４）は、０．５×ρ
×（ｙｍ２＋ｙｍ３）となる。また、定常状態では式
（１）〜（８）においてｓ＝０となり、ｅ１＝ｙｍ、ｅ
ｆ＝ｙｍが成立する。

【００７７】式（２７）〜（２９）は、これに基づいて
修正後のモデル出力値ｙｍ４で整定しているのと等価に
するものであり、式（３０）は時系列データｕｐ（ｉ）
をすべて修正時刻ｔ０の操作量ｕ（ｔ０）に修正するこ
とにより、同様にｕ（ｔ０）で整定しているのと等価に
するものである。これら内部変数は第１の減算処理部
３、操作量演算部４、内部モデル出力演算部６ｂに記憶
され、次の制御周期において利用される。このように修
正後の内部モデルパラメータによって制御が行われてき
たと等価な状態を設定することで、制御の不連続性を回
避する。

【００７８】これで、内部モデルパラメータ修正部１２
の動作が終了する。以上の動作が１制御周期ごとに繰り
返されるが、内部モデルパラメータの修正後に振動が発
生すれば、再びパラメータ修正が実施されることは言う
までもない。

【００７９】図１２は従来のＩＭＣコントローラを空調
系における暖房時の給気温度の制御に使用したときの目
標値追従性を示す図、図１３は同様に本実施の形態のコ
ントローラの目標値追従性を示す図である。図１２、１
３は３０℃という目標値ｒを入力し、その制御の途中で
制御対象プロセスのゲインＫｐが急変したときの制御量
ｙ（給気温度）を求めたシミュレーション結果である。
また、従来のＩＭＣコントローラは、本実施の形態のコ
ントローラにおいてゲインＫｍの修正を行わないものを
用いている。

【００８０】ここで、制御対象プロセスのゲインＫｐは
初め０．１で１５００秒にて０．３５に変化したものと
する。また、制御対象プロセスの時定数Ｔｐを１００
秒、むだ時間Ｌｐを３３秒とし、本実施の形態のコント
ローラ及び従来のＩＭＣコントローラの内部モデル６の
ゲインＫｍを０．１５、時定数Ｔｍを１２０秒、むだ時
間Ｌｍを３０秒とし、制御周期ｄＴを１０秒とする。し
たがって、ゲインＫｍ、時定数Ｔｍ、むだ時間Ｌｍにモ
デル同定誤差が存在することになる。

【００８１】図１２から明かなように、従来のＩＭＣコ
ントローラでは内部モデルの設定が不適当なときに制御
対象プロセスのゲインＫｐが急変すると制御は振動状態
となるが、本実施の形態のコントローラでは内部モデル
６のゲインＫｍが２２６０秒にて０．３２２１に修正さ
れることにより、制御が整定する。

【００８２】なお、本実施の形態では、内部モデルパラ
メータとしてゲインＫｍを修正したが、修正時定数Ｔｍ
newを算出して時定数Ｔｍを修正してもよい。この場合
には、式（１９）、（２０）を次式に置き換える。 ρ１＝Ｗ×（ｙｍ２−ｙｍ１）／（ｙ１−ｙ２）＋（１−Ｗ） ・・（３１） ρ２＝Ｗ×（ｙｍ３−ｙｍ２）／（ｙ１−ｙ２）＋（１−Ｗ） ・・（３２） さらに、式（２５）を次式に置き換えることで時定数を
修正することができる。 Ｔｍnew ＝ρ×Ｔｍold ・・・（３３） Ｔｍold は内部モデル記憶部６ａに記憶されている現在
の時定数である。そして、修正時定数Ｔｍnew が出力さ
れることにより、内部モデル記憶部６ａに記憶されてい
る時定数Ｔｍold がこの修正時定数Ｔｍnew に更新され
る。

【００８３】ところで、本発明は、式（１９）、（２
０）から分かるように、制御量ｙの振幅ｙ１−ｙ２、モ
デル出力値ｙｍの振幅ｙｍ２−ｙｍ１又はｙｍ３−ｙｍ
２を内部モデルパラメータの修正の指標とするものであ
り、制御量ｙの振幅とモデル出力値ｙｍの振幅が近づく
ように内部モデルパラメータを修正して、制御量ｙの振
動を抑制するものである。

【００８４】これに対し制御量ｙの振動を抑制する他の
手法として、制御量ｙの変化率とモデル出力値ｙｍの変
化率を修正の指標とする手法が考えられる。これは、制
御量ｙの変化率Ｄｙとモデル出力値ｙｍの変化率Ｄｙｍ
を求め、本発明のρに相当する修正係数をＤｙ／Ｄｙｍ
とすることで、制御量ｙの変化率Ｄｙとモデル出力値ｙ
ｍの変化率Ｄｙｍが近づくように内部モデルパラメータ
を修正するものである。

【００８５】このような手法に対し、本発明には以下の
ような利点がある。空調系において給気温度の制御を行
う場合、測定される制御量（給気温度）が空調装置の構
造等の影響（例えば空気の流れという外乱）を受けるた
め、制御量の波形が制御対象プロセスの物理特性を忠実
に反映しないことがある。このような現象の例を図１４
に示す。図１４において、ｙｔは系の物理特性に忠実な
制御量、ｙは測定された制御量である。

【００８６】そして、上述した手法により、時刻ｊ２に
おいて内部モデルパラメータの修正が行われるものとす
る。ところが、時刻ｊ２においては、測定された制御量
ｙの変化率Ｄｙが物理特性に忠実な本来の変化率Ｄｙｔ
とかなりかけ離れた値になるので、このような変化率Ｄ
ｙを指標として用いると内部モデルパラメータの修正が
的確に行われず、所望の振動抑制効果が得られないこと
がある。

【００８７】これに対し本発明では、時刻ｊ１、ｊ３間
における制御量ｙの最大振幅Ａｙ（上述したｙ１−ｙ
２）をパラメータ修正の指標として用いる。この振幅Ａ
ｙは、変化率Ｄｙのような瞬時値でなく、ある時間内で
検出されるため、系の物理特性に忠実な本来の最大振幅
Ａｙｔにほぼ等しい。したがって、制御量ｙの変化率と
モデル出力値ｙｍの変化率を修正の指標とする手法より
も的確に内部モデルパラメータを修正することができ
る。

【００８８】図１５は本発明の他の実施の形態を示すコ
ントローラのブロック図である。２０は図示しないオペ
レータ又は制御対象プロセス側の装置とのインタフェー
スをとるインタフェース回路、２１はプログラム格納領
域となるリードオンリメモリ（以下、ＲＯＭとする）、
２２は変数格納領域となるランダムアクセスメモリ（以
下、ＲＡＭとする）、２３はＲＯＭ２１に格納されたプ
ログラムに従ってＩＭＣ制御演算と内部モデルパラメー
タの適応調整を行うＣＰＵ、２４はアドレス・バス、２
５はデータ・バス、２６はコントロール・バスである。

【００８９】本実施の形態は図１のコントローラの動作
を実現する別の構成例である。インタフェース回路２０
は、オペレータによって入力された目標値ｒを受信する
と共に、制御対象プロセスからの制御量ｙを受信して、
ＣＰＵ２３で演算された操作量ｕを制御対象プロセスに
出力する。

【００９０】ＲＯＭ２１には、図３の動作を実現するた
めのプログラムが格納されており、ＣＰＵ２３はアドレ
ス・バス２４、データ・バス２５を介してこれらのプロ
グラムを逐次読み出して実行し、演算結果をアドレス・
バス２４、データ・バス２５を介してＲＡＭ２２に記憶
させるか、又はインタフェース回路２０から外部に出力
させる。

【００９１】次に、このようなコントローラの動作を説
明する。ＣＰＵ２３は、インタフェース回路２０から送
出された目標値ｒに第１の減算処理を行った後（図３ス
テップ１００、１０１）、その演算結果ｅ１から操作量
ｕを演算してインタフェース回路２０に送出する（ステ
ップ１０２）。そして、ＣＰＵ２３は、操作量ｕからモ
デル出力値ｙｍを演算し（ステップ１０３）、インタフ
ェース回路２０から送出された制御量ｙを基に第２の減
算処理を行う（ステップ１０４、１０５）。

【００９２】次に、ＣＰＵ２３は、整定判定を行い（ス
テップ１０６）、判定Ｙｅｓとなったときに整定時変数
処理を行う（図４ステップ２０４）。続いて、モデル出
力値ピークを検出すると共に（ステップ１０７）、制御
量ピークを検出し（ステップ１０８）、検出したピーク
制御量に基づいて制御量の振動状態を判定する（ステッ
プ１０９）。

【００９３】そして、振動が発生していると判断する
と、内部モデルの修正ゲインＫｍを算出して、ＲＡＭ２
２に記憶させることで内部モデルパラメータを修正する
（ステップ１１０）。以上のような動作を１制御周期ご
とに繰り返すことにより、図１の実施の形態の動作を実
現できる。

【００９４】

【発明の効果】本発明によれば、制御対象プロセスの同
定誤差による内部モデルパラメータの誤差やプロセスの
特性変動によって制御の実行中に振動が発生しても、制
御応答動作中に内部モデルパラメータを自動的に修正し
て振動を抑制することができるので、制御の安定性を高
めることができ、制御対象プロセスの特性変化にも対応
することができる。また、プロセスの同定誤差等による
トラブルの発生を防ぐことができるので、オペレータの
作業負担を軽減することができる。

【００９５】また、内部モデルパラメータ中のモデルゲ
インを修正することにより、振動を容易に抑制すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態を示すＩＭＣ構造
のコントローラのブロック図である。

【図２】 図１のコントローラを用いた制御系のブロッ
ク線図である。

【図３】 図１のコントローラの動作を説明するための
フローチャート図である。

【図４】 状態判定部の動作を詳細に説明するためのフ
ローチャート図である。

【図５】 モデル出力値ピーク検出部の動作を詳細に説
明するためのフローチャート図である。

【図６】 モデル出力値の振動状態を示す図である。

【図７】 制御量ピーク検出部の動作を詳細に説明する
ためのフローチャート図である。

【図８】 制御量の振動状態を示す図である。

【図９】 内部モデルパラメータ修正部の動作を詳細に
説明するためのフローチャート図である。

【図１０】 内部モデルパラメータ修正動作を説明する
ための制御量とモデル出力値の様子を示す図である。

【図１１】 内部モデルパラメータの修正先送り動作を
説明するための制御量とモデル出力値の様子を示す図で
ある。

【図１２】 従来のＩＭＣコントローラの目標値追従性
を示す図である。

【図１３】 図１のコントローラの目標値追従性を示す
図である。

【図１４】 系の物理特性が忠実に反映されない場合の
制御量の様子を示す図である。

【図１５】 本発明の他の実施の形態を示すコントロー
ラのブロック図である。

【図１６】 従来のＩＭＣコントローラを用いた制御系
のブロック線図である。

【符号の説明】

１…目標値入力部、３…第１の減算処理部、４…操作量
演算部、５…信号出力部、６ａ…内部モデル記憶部、６
ｂ…内部モデル出力演算部、７…制御量入力部、８…第
２の減算処理部、９…モデル出力値ピーク検出部、１０
…制御量ピーク検出部、１１…状態判定部、１２…内部
モデルパラメータ修正部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05B 11/00 - 13/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御の目標値から制御対象プロセスに出
   力する操作量を演算して、制御対象プロセスを数式表現
   した内部モデルによって制御対象プロセスの制御量に相
   当するモデル出力値を演算し、制御量とモデル出力値と
   の差をフィードバックすることにより制御を行うＩＭＣ
   構造のコントローラにおいて、 前記目標値からフィードバック量を減算する第１の減算
   処理部と、 この第１の減算処理部の出力を伝達関数が時間遅れの特
   性で出力する目標値・外乱フィルタ部、及び内部モデル
   のパラメータに基づいて目標値・外乱フィルタ部の出力
   から操作量を演算して出力する操作部からなる操作量演
   算部と、 前記内部モデルパラメータを記憶する内部モデル記憶部
   と、 この内部モデル記憶部に記憶された内部モデルパラメー
   タに基づいて前記操作量からモデル出力値を演算する内
   部モデル出力演算部と、 前記制御量からモデル出力値を減算して前記フィードバ
   ック量を出力する第２の減算処理部と、 モデル出力値の極大値又は極小値を検出して、これをピ
   ークモデル出力値とするモデル出力値ピーク検出部と、 制御量の極大値又は極小値を検出して、これをピーク制
   御量とする制御量ピーク検出部と、 検出されたピーク制御量に基づいて制御量の振動状態を
   判定し、振動が発生していると判断すると修正指示信号
   を出力する状態判定部と、 この修正指示信号が出力されると、ピーク制御量、ピー
   クモデル出力値に基づく制御量の振幅とモデル出力値の
   振幅から内部モデルの修正パラメータを算出して、前記
   内部モデル記憶部に記憶されたパラメータをこの修正パ
   ラメータに変更させる内部モデルパラメータ修正部とを
   有することを特徴とするコントローラ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のコントローラにおいて、 前記内部モデルの修正パラメータはモデルゲインである
   ことを特徴とするコントローラ。