JPH01137301A - 自動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は運転モードに応じて入力信号や制御回路を選択
するようにした自動制御装置に関し、特に運転モード切
換時の出力量のジャンプ現象を回避するに好適な自動制
御装置に関する。

〔従来の技術〕

例えば特公昭４６−２２４０９号では、ある状態量に応
じて出力端を自動制御する比例演算形の専用制御回路と
、手動で出力端を制御できるようにした。

手動専用制御回路を運転モードに応じて切換使用する方
法の例が開示されている。

しかしこの公知例の両専用制御回路はいずれも単純な比
例演算又は−次遅れ演算要素で構成されていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

公知例は本発明が対象とするようなＰ（比例演算）＋１
（積分演算）形やＰ＋Ｄ　（微分演算）形の専用制御回
路を有するものではなかった。即ちＰ演算要素＋Ｄ演算
要素の如く入力側の信号が切換によって変化すれば出力
側もジャンプ状に変化するタイプの演算要素を並列に（
入力を共有し、両演算要素共出力端の変化を左右する如
く）配置していなかった。従って単純に休止側の専用制
御回路を使用側の専用制御回路の出力又は同等信号に自
動追従させるいわゆるフォロアツブコントロール制御さ
え行っておけば切換時のジャンプ現象を排除できた。こ
の公知例Ｉは、当然、本発明が対象とする様なＰ要素や
Ｄ要素を並列に配置した専用制御回路を有する場合は適
用できない。

以上のことから本発明は専用制御回路が（Ｉ＋Ｐ）形や
（Ｉ＋Ｄ）形や（Ｉ＋Ｐ＋Ｄ）形等工要素の他に入力信
号が変化すれば出力信号がジャンプ状に変化するタイプ
の要素がＩ要素と並列に配置された構成になっていても
運転モード切換時に出力端がジャンプ状に急変動しない
ような切換制御方法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

（１）休止中の専用制御回路の１要Ｍ（又はこれと同等
の関数を有する制御要素）の出方を使用中の専用制御回
路の出力（又は相当信号）に自動追従せしめること。

具体的には、使用中の専用制御回路の出方と該工要素の
出力の偏差を該工要素の入力信号とし、該偏差がある限
り自己修正し乍らＩ要素出力が使用中の専用制御回路の
出力に自動追従するようにする。

（２）他方、休止中の専用制御回路の他の要素、Ｐ要素
やＤ要素は実質的に除外する。

即ちこれら要素のゲインはゼロにするかスイッチにより
これら要素の出力信号が該休止中の専用制御回路の出力
端に現れないようにする。

（３）休止中の専用制御回路が使用側に切換えられた時
該専用制御回路のＰ要素やＤ要素については直ぐ「除外
」を解かず、■要素のみ即切換えてこれによる運転状態
の新状態への移行がほぼ完了するのを待って「除外」を
解き、本来のＩ＋ＰやＩ＋ＤやＩ＋Ｐ＋Ｄ要素運転に移
行する。

（４）尚使用側から休止側に切換えられる専用回路につ
いては、Ｐ、Ｄ要速の実質除外は切換と同時に行う。

〔作用〕

前述の手段（１）は、いわゆる休止中の専用制御回路の
フォロアツブコントロールを達成し、手段（２）は、休
止中には必要のない（使用中には安定性や連応性改善の
ため必要であるが）ＰやＤ要素が前述の（１）のフォロ
アツブコントロールの精度を狂わせるのを防ぐため、手
段（３）は、切換直後には新しく使用側になった専用制
御回路が新状態へ移行しようとして過渡状態にあるため
に即ち■要素の新入力と該専用制御回路出力の偏差がゼ
ロ近くまで充分収れんしていない段階であるために、こ
の段階でＰ要素やＤ要素を生かすと該専用制御回路の出
力がジャンプ状に急変することを防ぐためである。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図〜第６図を用い説明する。

第３図は本発明を採用できる代表的な２つの専用制御回
路を有する自動制御装置の構成を示す。

本装置は、Ｘ　１を入力信号とする第１の専用制御回路
とｘ２を入力信号とする第２専用制御回路から成り、該
第１の専用制御回路は、入力信号ｘ１と該第１の専用制
御回路の出力値との偏差１で動作する積分要素２．比例
要素３及び４，５，６からなる不完全微分要素が並列に
配置され、それらの出力が統合され該第１の専用制御回
路の出力となる様構成されている。ここで８は第１の専
用制御回路の出力を帰還するときの帰還利得である。

又、該第２の専用制御回路は該第１の専用制御回路と同
様に、入力信号ｘ２と該第２の専用制御回路の出力値と
の偏差１１で動作する積分要素１２、比例要素１３及び
１４，１５．１６からなる不完全微分要素が並列に配置
され、それらの出力が統合され該第２の専用制御回路の
出力となる様構成されている。ここで１８は第２の専用
制御回路の出力帰還するときの帰還利得である。

この第３図に示す自動制御装置において、該第２の専用
制御回路を使用側から除外側へ切換えすると同時に該第
１の専用制御回路を除外側から使用側へ切換する。更に
元の状態へ切換える時の自動制御装置の出力ｙの過渡現
象について以下説明する。

初期状態は第２の専用制御回路が使用状態、第１の専用
制御回路が除外状態であることから、選択スイッチ５Ｗ
２０はＯＮ、選択スイッチ５ＷＩＯはＯＦＦとなってお
り自動制御装置からの出力ｙには該第２の専用制御回路
の出力ｙ２が選択出力されている。

ここで該第２の専用制御回路の出力ｙ２の定常値は帰還
利得１８がσ２であるのでｙｚ＝ｘｚ／σ２である。−
右同様に該第１の専用制御回路の出力ｙ１の定常値はｙ
　１：　Ｘ　１／σ１である。

この状態から、専用制御回路の使用状態の切換を行なう
（スイッチ５Ｗ２０をＯＮ→○ＦＦ、スイッチ５ＷＩＯ
をＯＦＦ→ＯＮ）と、第４図に示す様に該自動制御回路
の出力ｙは切換と同時に該第２の専用制御回路の出力ｙ
２から該第１の専用制御回路の出力ｙｔに変化する。す
なわち１選択スイッチの切換と同時にｙｘ−ｙｔ＝ｘｚ
／σ２−ｘ１／σ１の偏差が自動制御装置からの出力ｙ
の変化として瞬時的に発生することになる。

以上の様に、自動制御装置の運転モードによる専用制御
回路の選択を、単に各専用制御回路の出力部に設けた選
択スイッチにより行なうと、各々の専用制御回路の出力
偏差が自動制御装置の出力偏差となって瞬時に出力する
為、ジャンピング現象を発生させてしまい該自動制御装
置を用いた主閉ループ系の動揺となり大きな問題となる
。

籾で、上記の様な専用制御回路の使用選択切換時に発生
するジャンピング現象の発生要因は、専用制御回路の使
用状態の如何にかかわらず各々の専用制御回路に与えら
れた入力信号と積分利得。

比例利得及び微分利得により単独に出力している為であ
り、第５図に示す様なフローアップコントロールを行な
い防止できると考えられる。

第５図は、使用状態にある該第２の専用制御回路の出力
ｙ２に除外側の該第１の専用制御回路の積分要素２の出
力を追従させる様、該第１の専用制御回路の入力ｘ１か
ら生ずる制御信号の該積分要素２への入力を切換スイッ
チＳＷＩ　１により除外し、該第２の専用制御回路の出
力値と該積分要素２の出力値の偏差を加え合せ点９によ
り算出し切換スイッチ５Ｗ１２をＯＮさせ該積分要素２
に与える構成となっている。

更に、この追従制御状態において、比例要素３及び不完
全微分要素４，５．６の影響を防止する為、これらに対
する入力信号は切換スイッチ５Ｗ１３．５Ｗ１４により
除外されている。

尚、該自動制御装置の使用状態が第２の専用制御回路か
ら第１の専用制御回路に切換られても、該第２の専用制
御回路は前記にて説明した該第１の専用回路と同様、使
用状態にある第１の専用制御回路の出力値に該第２の専
用制御回路の積分要素１２だけが追従される様構成され
ている。

ここで、切換スイッチ５ＷＩＯ〜５Ｗ１４及び５Ｗ２０
−３Ｗ２　　は、使用状態の切換と同時に動作する。

この第５図に示す自動制御装置において、使用側を第２
の専用制御回路から第１の専用制御回路へ切換えると第
６図に示す出力となる。

該第１の専用制御回路の積分要素２の出力は、該第１の
専用制御回路への入力信号ｘ１により与えられる制御目
標値ｘｒ／σ１へ第６図（ｄ）の如くスムーズに移行し
ており積分要素によるジャンピング現象は防止されてい
る。しかしながら、使用状態の該第２の専用制御回路か
ら該第１の専用制御回路への切換えと同時に比例要素３
と不完全微分要素４，５．６に（ｘｌ−（Ｆｌ／１７２
ＸＸ２）の偏差が入力されそれらの出力は第６図（ｂ）
及び（ｃ）の如く変化し、これらの出力が加え合せ点７
にて統合出力される。

その結果、該第１の専用制御回路の出力は第６図（ａ）
の如く変化し、切換時のジャンピング現象は完全には防
止できていない。

本発明は以上の様な問題点を改善する為に提案するもの
であり第１図に示す構成となっている。

本発明の特徴は、除外されている専用制御回路の積分要
素出力を、使用されている専用制御回路の出力に追従さ
せることは、前述の第５図にて説明したものと同一であ
るが、専用制御回路の使用除外の切換時に発生する比例
要素及び不完全微分要素による影響を防止する為に、該
比例要素及び該不完全微分要素への入力を接断する切換
スイッチの動作する条件に時間の関数を折り込んだこと
にある。以下１本発明による自動制御装置の動作につい
て詳細に説明する。

第１図において、自動制御装置の第２の専用制御回路が
使用状態となっている場合、該第２の専用制御回路の各
種切換スイッチの中で５Ｗ２０゜ＳＷ’２１，５ＷＤ２
３及び５ＷＤ２４は閉路、５Ｗ２２は開路している。す
なわち、該第２の専用制御回路は、その人力ｘ２に従っ
て積分要素１２、比例要素１３及び不完全微分要素１４
゜１５．１６が動作し、更に、加え合せ点１７により各
要素の出力が統合されｙ２を出力している。

尚、自動制御装置の出力ｙはｙ＝ｙ２となっていること
は当然のことである。

一方、除外されている該第１の専用制御回路は、切換ス
イッチ５ＷＩＯ，５ＷＩＩ、５ＷＤ１３及び５ＷＤ１４
が開路、ＳＷＩ　２が閉路になっており、比例要素３及
び不完全微分要素４，５．６は不動作（出力＝０）とな
り、積分要素２は該第２の専用制御回路の出力ｙ２に追
従動作状態になっている。

この様な状態より使用側を該第２の専用制御回路から第
１の専用制御回路に切換えると、該第２の専用制御回路
は切換スイッチ５Ｗ２０，５Ｗ２１゜５ＷＤ２３及び５
ＷＤ２４が即座に開路、５Ｗ２２が即座に閉路するので
、該第１の専用制御回路の出力ｙ１に対する追従制御状
態となる。一方、第１の専用制御回路は、即座に切換ス
イッチ５ＷＩＯ。

ＳＷＩ　１が閉路、５Ｗ１２が開路するので積分要素２
が入力ｘｔによる制御目標値にスムーズに移行する。更
に切換スイッチ５ＷＤ１３及び５ＷＤ１４の閉路のタイ
ミングは下記の如く設定されており使用側切換時のジャ
ンピング現象は防止できる。この自動制御装置の動作状
態を示したのが第２図である。

ここで前述の各種切換スイッチは第７図に示すロジック
により動作する。すなわち、第１の専用制御回路が使用
されている状態では、リレーＲ１が常時励磁されており
切換スイッチ５ＷＩ０．　５ＳＷ１１及び５Ｗ２２は該
リレーＲ１の接点で常時閉路又、切換スイッチ５Ｗ２０
，５Ｗ１２及びＳＷ２１も該リレーＲ１の接点で常時開
路されている。さらに、切換スイッチ５ＷＤ１１とＳ　
Ｗ　Ｄ１２は該リレーＲ１，のａ接点閉路役所定時間経
過した後に閉路出力するタイマＴ１の接点であり、又、
切換スイッチ５ＷＤ２１，５ＷＤ２２は該リレーＲ１の
ｂ接点閉路役所定時間経過した後に閉路出力するタイマ
Ｔ２の接点である。尚、第２の専用制御回路が使用状態
となると該リレーＲ１は解磁され、該切換スイッチ５Ｗ
ＩＯ，ＳＷＩ　１及び５Ｗ２２は開路となり該切換スイ
ッチ５Ｗ２０゜５Ｗ１２及び５Ｗ２１は開路となる。

ここで、前記第７図に示すロジック回路の接点動作のタ
イムチャートは第８図の様になる。第８図に示すｔｏは
、該リレーＲ１が励磁又は解磁された時に動作する該タ
イマＴ１及びＴ２に設定された所定の時間である。更に
、第２の専用制御回路が使用されている時の自動制御回
路を第１２図に、第２の専用制御回路から第１の専用制
御回路へ使用側を切換えた時（リレーＲ１が励磁された
時）の自動制御回路を第１３図に、第２の専用制御回路
が使用となった後にタイマＴ１が動作した時の自動制御
回路を第１４図に、第１の専用制御回路から第２の専用
制御回路に使用側を切換えた直後の自動制御回路を第１
５図に示す。又、専用制御回路の使用側切換による各部
信号量の変化状態を第１６図に示す。

尚、該第１２〜第１６図は、自動制御装置への入力（Ｘ
Ｉ、　Ｘ２）が不変であると仮定したものである。

比例要素及び微分要素は、入力信号が急変すると即座に
急変した出力信号を出力する特性にあるので、入力信号
がＯになった状態で該切換スイッチ５ＷＤ１３及び５Ｗ
Ｄ１４を切換えれば専用制御回路の出力は比例要素及び
微分要素の影響を防止することができる。すなわち、使
用側を第２の専用制御回路から第１の専用制御回路に切
換えても、即座に該切換スイッチＳＷＤ　１．３　、５
ＷＤ１４を切換さず、積分要素２の出力値がｘｌによる
制御目標値（ｘｚ／σ１）に達した後に切換えれば達成
することができる。又、第１の専用制御回路より第２の
専用制御回路に使用側を切換えるときは、切換スイッチ
５ＷＤ２３及び５ＷＤ２４が５ＷＤ１３及び５ＷＤ１４
と同様の動作をすることは当然のことである。

尚、該時間的関数を持って動作する切換スイッチ５ＷＤ
１３，５ＷＤ１４，５ＷＤ２３及び５ＷＤ２４を設けな
いで、積分要素の出力が安定するまで比例要素及び微分
要素の利得を０として、安定後に所定の利得にすること
でも達成できることは明らかであり第１０図に示す自動
制御装置により達成できる。

本方法は、比例要素及び微分要素に○Ｎ信号入力により
即座に利得をＯにし所定の時間０を保持した後正規の制
御利得に復帰する機能を付加したことを特徴とする。第
１０図は、第９図に示した自動制御装置に使用されてい
る各種切換スイッチのロジック回路を示す。リレーＲ１
は、第１の専用制御回路が使用されている時、常時励磁
されている。又、切換スイッチ５ＷＩＯ，５ＷＩＩ。

５Ｗ１３，５Ｗ１４，５Ｗ１５，５Ｗ１６及び５Ｗ２２
は、該リレーＲ１が励磁されたと同時に閉路するａ接点
であり、切換スイッチ５Ｗ２０゜５Ｗ２１，５Ｗ２２，
５Ｗ２４，５ｗ２ｓ、５ｗ２６及び５ＷＩ２は該リレー
Ｒ１が励磁されたと同時に開路するｂ接点である。又、
第１１図は該切換スイッチの動作のタイムチャーｌ−を
示す。

すなわち、第２の専用制御回路から第１の専用制御回路
に使用状態が切換えられるとリレーＲ１は励磁状態とな
り該第１の専用制御回路の比例要素３と微分要素（微分
利得要素）６へのＯＮ信号入力用切換スイッチ５ＷＩ５
と５ＷＩ６は該リレーＲ１励磁と同時に閉路となる。そ
こで該比例要素３と該微分要素６は即座に利得をＯとし
所定の時間０を保持しその後正規の利得に復帰する。こ
こで所定の時間とは、第１の専用制御回路の制御目標値
に積分要素２が達し該比例要素３．該積分要素２．該微
分要素４，５．６に対する偏差入力が勾Ｏとなるまでの
時間である。

一方、第１の専用制御回路から第２の専用制御回路に使
用状態が切換えられた場合、リレーＲ１は解磁されるの
で該第２の専用制御回路の比例要素１３．微分要素（微
分利得要素）１６へのＯＮ信号入力用切換スイッチ５Ｗ
２５，５Ｗ２６は該リレーＲ１解磁と同時に閉路する。

以上前記第２の専用制御回路から第１の専用制御回路に
使用状態が切換えられた場合と同様に動作する。

従って、第２図に示したと同様スムーズに使用状態の切
換を行なうことができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、専用制御回路が（Ｉ＋Ｐ）形や（Ｉ＋
Ｄ）形、（Ｉ＋Ｐ＋Ｄ）形等■要素の他に入力信号が変
化すれば出力信号がジャンプ状に変化するタイプの要素
がＩ要素と並列に配置された構成になっていても、運転
モード切換時に出力端がジャンプ状に急変動作しないよ
うにできるので、安定した切換制御方法を提供するのに
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による制御回路図、第２図は坊発明によ
る制御装置の出力特性図、第３図は一般的な制御回路図
、第４図は一般的な制御装置による出力特性図、第５図
はフォローアツプコントロールを備えた制御回路図、第
６図はフォローアツプコントロールを備えた制御回路に
よる出力特性図、第７図は本発明による切換スイッチの
ロジック回路、第８図は本発明による切換スイッチ動作
のタイムチャート、第９図は本発明による第２の制御回
路図、第１０図は本発明による第２の制御回路の切換ス
イッチ動作ロジック回路、第１１図は本発明による第２
の制御回路の切換スイッチ動作タイムチャート、第１２
図は本発明における第２の専用制御回路使用時の自動制
御回路図、第１３図は本発明における第２の専用制御回
路から第１の専用制御回路へ使用側を切換した直後の自
動制御回路図、第１４図は本発明における第２から第１
の専用制御回路へ使用側を切換えしその過渡変化が安定
した時の自動制御回路図、第１５図は本発明における第
１から第２の専用制御回路へ使用側を切換えた直後の自
動制御回路図、第１６図は、本発明における自動制御装
置の専用制御回路の使用側切換時における各部信号量の
変化状態図。 ３．１３・・・比例回路、２，１２・・・積分＠路、５
゜１５・・・微分回路、７，１０．１７・・・加算回路
。 第　４　　口 第　６　凹 第　８　口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、目標信号と帰還信号の偏差信号が印加される積分回
   路と、目標信号と帰還信号の偏差信号が印加される比例
   回路または微分回路と、前記積分回路の出力と前記比例
   回路または微分回路の出力とを加算する加算回路とから
   成り、加算回路出力を前記の帰還信号とするように構成
   された第１と第２の制御回路、該第１と第２の制御回路
   の出力のうちいずれかの信号を選択する選択回路、該選
   択回路出力によつて制御される操作端より成る自動制御
   装置において、 第１の制御回路の出力により操作端を制御しているとき
   、第２の制御回路の積分回路と比例回路または微分回路
   に偏差信号が印加されることを阻止する第１の手段と、
   第２の制御回路の積分回路入力として第２の制御回路の
   前記加算回路出力と第１の制御回路の出力の偏差信号を
   印加する第２の手段、 第１の制御回路の出力から第２の制御回路の出力に操作
   端の制御を切り換えるときに、第２の制御回路の積分回
   路入力として目標信号と帰還信号の偏差信号を印加する
   第３の手段、該第３の手段が作動した後に第２の制御回
   路の比例回路または微分回路に目標信号と帰還信号の偏
   差信号を印加する第４の手段、 第２の制御回路の出力により操作端を制御しているとき
   、第１の制御回路の積分回路と比例回路または微分回路
   に偏差信号が印加されることを阻止する第５の手段と、
   第１の制御回路の積分回路入力として第１の制御回路の
   前記加算回路出力と第２の制御回路の出力の偏差信号を
   印加する第６の手段、 とを備えたことを特徴とする自動制御装置。