JP5994947B2 - 制御系設計支援装置、制御系設計支援プログラム、制御系設計支援方法、操作変化量算出装置および制御装置 - Google Patents
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Description
この出願は、2013年10月21日に出願された日本特許出願、特願2013−218092に基づく優先権を主張し、その内容を援用する。
===制御系設計支援装置の構成===
以下、図1および図2を参照して、本発明の一実施形態における制御系設計支援装置の構成について説明する。
===制御系設計支援装置の動作===
以下、図5ないし図18を適宜参照して、本実施形態における制御系設計支援装置の動作について説明する。
===制御装置の構成===
以下、図19を参照して、制御系設計支援装置1によって生成された制御用論理式を備えた制御装置2の構成について説明する。
===制御装置の動作===
以下、図20ないし図23を適宜参照して、制御装置2の動作について説明する。
2 制御装置
9 制御対象
100 制御用論理式生成部(コンピュータ)
101 応答予測式生成部
102 評価式生成部
103 一階述語論理式変換部
104 限定記号消去部
106 入力部
107 表示部(出力部)
108 記憶部
109 バス
201 タイマ
202 計測部
203 目標偏差算出部
204 操作変化量算出部
205 操作量更新部
206 フィードフォワード制御器
207 加算器207
208 フィルタ回路
209 スミス補償器
300 記録媒体
Claims (10)
- 制御対象の制御量を目標値に制御する制御系の設計を支援する設計支援装置であって、
前記制御対象の操作量を変化させた際の前記制御量の応答波形と、前記目標値と前記制御量との差である目標偏差を評価する制御時刻の系列と、前記操作量を変化させる操作時刻の系列とに基づいて、前記制御時刻の系列に含まれる各制御時刻における前記制御量の初期値からの変動値を、前記操作時刻の系列に含まれる各操作時刻における前記操作量の変化量を用いて予測する応答予測式を生成する応答予測式生成部と、
前記応答予測式と前記目標偏差の現在値とに基づいて、前記各制御時刻における前記目標偏差を論理式として表現する第1の評価式を生成するとともに、前記各操作時刻における前記操作量の変化量の制約条件を論理式として表現する第2の評価式と、前記各制御時刻における前記目標偏差の制約条件を論理式として表現する第3の評価式とを生成する評価式生成部と、
前記第1ないし第3の評価式の論理積をとった式を第1の一階述語論理式に変換する一階述語論理式変換部と、
前記第1の一階述語論理式における限定記号が付いた変数を消去して、前記目標偏差の現在値と前記操作量の変化量との関係を示す制御用論理式を生成する限定記号消去部と、
前記制御用論理式が成立する領域をグラフ上に表示する表示部と、
を有することを特徴とする制御系設計支援装置。 - 請求項1に記載の制御系設計支援装置であって、
前記一階述語論理式変換部は、前記第1ないし第3の評価式の論理積をとった式を、前記目標偏差の現在値および最初の操作時刻における前記操作量の変化量以外の変数に前記限定記号を付けた前記第1の一階述語論理式に変換し、
前記限定記号消去部は、前記第1の一階述語論理式における前記限定記号が付いた変数を消去して、前記目標偏差の現在値と前記最初の操作時刻における前記操作量の変化量との関係を示す前記制御用論理式を生成することを特徴とする制御系設計支援装置。 - 請求項1に記載の制御系設計支援装置であって、
前記一階述語論理式変換部は、さらに、前記第1ないし第3の評価式の論理積をとった式を、前記各操作時刻における前記操作量の変化量、前記各制御時刻における前記制御量、前記各制御時刻における前記目標偏差、および前記目標偏差の現在値のうちの2つの変数以外の変数に前記限定記号を付けた、前記第1の一階述語論理式とは異なる第2の一階述語論理式に変換し、
前記限定記号消去部は、さらに、前記第2の一階述語論理式における前記限定記号が付いた変数を消去して、前記2つの変数の関係を示す論理式を生成し、
前記表示部は、さらに、前記2つの変数の関係を示す論理式が成立する領域をグラフ上に表示することを特徴とする制御系設計支援装置。 - 請求項1に記載の制御系設計支援装置であって、
前記限定記号が存在記号であることを特徴とする制御系設計支援装置。 - 請求項1に記載の制御系設計支援装置であって、
前記各操作時刻における前記操作量の変化量の制約条件と前記各制御時刻における前記目標偏差の制約条件とを含む制御仕様が複数ある場合には、
前記評価式生成部は、前記制御仕様ごとに前記第1ないし第3の評価式を生成し、
前記一階述語論理式変換部は、前記制御仕様ごとに、前記第1ないし第3の評価式の論理積をとった式を前記第1の一階述語論理式に変換し、
前記限定記号消去部は、前記制御仕様ごとに前記制御用論理式を生成し、
前記表示部は、前記制御仕様ごとに生成された前記制御用論理式が成立する領域を同一グラフ上に表示することを特徴とする制御系設計支援装置。 - 制御対象の制御量を目標値に制御するための操作量の変化量を算出する操作変化量算出装置であって、
請求項1に記載の制御系設計支援装置によって生成された前記制御用論理式に基づいて、制御周期ごとに、前記目標偏差の現在値に対する前記操作量の変化量を算出することを特徴とする操作変化量算出装置。 - 制御対象の制御量を目標値に制御する制御装置であって、
請求項6に記載の操作変化量算出装置と、
前記制御周期ごとに前記制御量と前記操作量とを計測する計測部と、
前記目標値と前記制御量の計測値との差である前記目標偏差の現在値を算出する目標偏差算出部と、
前記操作量の計測値に、前記操作変化量算出装置によって算出された前記操作量の変化量を加算して前記操作量を更新する操作量更新部と、
を有することを特徴とする制御装置。 - 請求項7に記載の制御装置であって、
前記目標値から前記操作量に対する修正量を算出するフィードフォワード制御器、前記目標値に対して所定のフィルタ処理を行うフィルタ回路、及び、前記操作量から前記目標偏差の現在値を修正するための補償量を算出するスミス補償器、の少なくともいずれかをさらに含んで構成されることを特徴とする制御装置。 - 制御対象の制御量を目標値に制御する制御系の設計を支援する設計支援プログラムであって、
表示部を備えるコンピュータに、
前記制御対象の操作量を変化させた際の前記制御量の応答波形と、前記目標値と前記制御量との差である目標偏差を評価する制御時刻の系列と、前記操作量を変化させる操作時刻の系列とに基づいて、前記制御時刻の系列に含まれる各制御時刻における前記制御量の初期値からの変動値を、前記操作時刻の系列に含まれる各操作時刻における前記操作量の変化量を用いて予測する応答予測式を生成する応答予測式生成処理と、
前記応答予測式と前記目標偏差の現在値とに基づいて、前記各制御時刻における前記目標偏差を論理式として表現する第1の評価式を生成するとともに、前記各操作時刻における前記操作量の変化量の制約条件を論理式として表現する第2の評価式と、前記各制御時刻における前記目標偏差の制約条件を論理式として表現する第3の評価式とを生成する評価式生成処理と、
前記第1ないし第3の評価式の論理積をとった式を第1の一階述語論理式に変換する一階述語論理式変換処理と、
前記第1の一階述語論理式における限定記号が付いた変数を消去して、前記目標偏差の現在値と前記操作量の変化量との関係を示す制御用論理式を生成する限定記号消去処理と、
前記制御用論理式が成立する領域のグラフを前記表示部に表示させる表示処理と、
を実行させることを特徴とする制御系設計支援プログラム。 - 制御対象の制御量を目標値に制御する制御系の設計を支援する方法であって、
前記制御対象の操作量を変化させた際の前記制御量の応答波形と、前記目標値と前記制御量との差である目標偏差を評価する制御時刻の系列と、前記操作量を変化させる操作時刻の系列とに基づいて、前記制御時刻の系列に含まれる各制御時刻における前記制御量の初期値からの変動値を、前記操作時刻の系列に含まれる各操作時刻における前記操作量の変化量を用いて予測する応答予測式を生成し、
前記応答予測式と前記目標偏差の現在値とに基づいて、前記各制御時刻における前記目標偏差を論理式として表現する第1の評価式を生成し、
前記各操作時刻における前記操作量の変化量の制約条件を論理式として表現する第2の評価式を生成し、
前記各制御時刻における前記目標偏差の制約条件を論理式として表現する第3の評価式を生成し、
前記第1ないし第3の評価式の論理積をとった式を第1の一階述語論理式に変換し、
前記第1の一階述語論理式における限定記号が付いた変数を消去して、前記目標偏差の現在値と前記操作量の変化量との関係を示す制御用論理式を生成し、
前記制御用論理式が成立する領域をグラフ上に表示することを特徴とする制御系設計支援方法。
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