JPH01204180A - 制御系設計方式 - Google Patents

制御系設計方式

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JPH01204180A
JPH01204180A JP63026486A JP2648688A JPH01204180A JP H01204180 A JPH01204180 A JP H01204180A JP 63026486 A JP63026486 A JP 63026486A JP 2648688 A JP2648688 A JP 2648688A JP H01204180 A JPH01204180 A JP H01204180A
Authority
JP
Japan
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function
control system
nonlinear
input
worker
Prior art date
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Pending
Application number
JP63026486A
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English (en)
Inventor
Yasuo Takagi
康夫 高木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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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】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、制御系設計用CADシステムに用いられる制
御系設計方式に関する。
(従来の技術) 従来の制御系設計用CADプログラム(CAD=計算機
援用設計)の構成を第5図に示す。このプログラムは、
作業者に計算結果をわかり易く−したり、入力を促すマ
ンマシンインターフェース機能1と、制御対象の動特性
を入力し、シミュレータを構成し、作業者の要求に応じ
てシミュレーションや動特性解析を実行する。モデル解
析機箭2と制御系設計用の線形モデルを入力し、このモ
デルに対し制御系を設計する制御系設計機能3とから構
成されている。この中で、モデル解析機能2は、上述の
如く、モデルの入力・構築機能4とシミュレーション・
解析機能5とから成り、モデルの入力・構築機能4は、
作業者の入力に従い制御対象の動特性モデルを作り上げ
るための機能を含み、一般には自動ソーティング、修正
用エディター、ファイル管理を行う。シミュレーション
・解析機能5は、作り上げた制御対象のボード線図やナ
イキスト線図を書く他、制御系設計機能3で設計した制
御系の性能評価をシミュレーションやボード線図により
行う。また、制御系設計機能3は、状態空間表現x=A
x+Bu(ただし、Xは制御対象の状態、Uは操作量、
A、Bは低数行列)、又は、伝達関数G(s)を入力す
る制御系設計用線形モデル入力機能6と与えられた線形
モデルに対し、作業者の入力に応じ、最適レギュレータ
やPID制御パラメータを求める線形制御系設計機能7
から構成される。
(発明が解決しようとする課題) 上記の従来システムでは、制御対象が非線形システム交
=f(x) +g(x)uであって、線形システム;c
 = Ax + Buで表現できない場合、適当な制御
系の設計手段が存在しなかった。そこで、構成の簡単な
PI制御方式を採用し、その制御パラメータは、シミュ
レーションやボード線図により評価し、十分な制御性能
が得られるまで、試行錯誤を行い、求めていた。また、
容易な場合には、直観に基く考察により、非線形フィー
ドフォワードを実施していた。しかし、上述のような設
計手法では、非線形制御系の設計に極めて長い時間を要
する上に、その制御性能は十分でない場合が多い。本発
明は、以上の不都合を取り除くためになされたものであ
り、性能の良い非線形制御系を迅速に求めることのでき
る制御系設計方式を提供するものである。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 上述の目的を達成するために、本発明にかかる制御系設
計用CADシステムでは、非線形動特性士=f(x) 
+g(x) u  (xは状態量でnベクトル、f(x
) 、 g (x)はそれぞれC級n、及びnXmベク
は操作量の数)を作業者のキーボード操作から読み込み
、記憶する機能と、作業者の入力した変数変換z=T(
x)に従い、上記非線形方程式の変数を変換し、;c 
= f’ (x) + g’ (x)u、(ここでf’
 (z)を成とし、さらに、f’(z)を作業者の入力
する点ZjQの近傍でテーラ−展開して、その0次と1
次の係数(f’ (ZJQ) + AZ)を演算する機
能と、a (z)= g ’ <z’+ ・h (zL
  β(z)=g“1.bを数式演算する機能を設ける
(作  用) 本発明の制御系設計方式を用いると、制御しようとする
非線形システム士=f(ス)+g(x)u(各変数と関
数の定義は、前述のそれに従う。)に対し、作業者の与
える変数変換z=T(x)と、本プログラムの求める入
力変換U=α(x)+β(x)uにより見かけ上制御対
象を線形化する。(参照文献:l5hidori;No
n1inear Control Systems;A
n Intro−ductiom、 Springer
−Verlag、 1985)この種の変換を状態空間
の線形化(State−3pace−Lineariz
ation)と言う。実際の制御システムにおいては、
第4図に示す如く、状態フィードバックα(z)8と、
入力変換β(z)9により実際の操作量Uを求めて、非
線形制御対象10に入力する。これと変数変換T(x)
 11をまとめると線形システム12z =Az+bu
を得る。この線形システム12に対象に適した線形制御
系13を設計して、全体として非線形制御系を得る。
したがって、実対象10は非線形システムであるにもか
かわらず、全体では、あたかも線形制御システムの如く
動くので、極めて見通し良く制御系が設計できる。
(実 施 例) 本発明の1実施例を、図面に従い詳細に説明する。第1
図は、本発明にかかる制御系設計用CADシステムの実
施例のブロック図である。本実施例は、IBM O5上
に構成されており、マンマシンインターフェース1とモ
デル解析機能2と、制御系設計機能3とから構成されて
いる。この中で、マンマシンインターフェース1とモデ
ル解析機能2は従来の制御系設計用CADシステムに用
いられてきたものである。これに対し、制御系設計機能
3は、数式処理能力を持つ制御系設計用モデル入力機能
14と、線形制御系設計機能7、及び数式処理による状
態空間の線形化(State−3pace−Linea
rization)機能15とから構成されている。上
記数式処理機能は、数式処理言語REDUCE16を用
いている。
制御系設計用モデル入力機能14は、キーボードからの
作業者の入力をファイルに書き込む機能、およびその編
集機能から成っている。一方、状態空間の線形化(St
ate−3pace−Linearization )
機能15は、第2図に示すようにファイル17から読み
込んだ非線形動特性M =f(x) +g(x) uと
キーボード18を通して作業者の入力した変数変換Z 
=T(x)から、動特性方程式の変換を行い、ス= f
’ (z) + g’ (z) uを求める機能19と
、f ’ (z)のテーラ−展開0次と1次の係数f’
(zeq) 、 Aを求める機能20と、h(z)= 
f’ (z) −f’ (zeq) −Azを演算する
機能21と、前記のg’ (z)及びbからa (z)
=g’ a+・h’(z)とβ(z)”g’ TLbを
数式演算し、CRTとファイルに出力する機能とから構
成される。ここで計算されたα(2)、β(z)、b、
Aを用いて、線形制御系設計機能7で、作業者の選択に
従い線形制御系が設計され、非線形制御系の設計が完了
する。このCADシステムを用いて非線形システムM=
f(x)+g(x)uに対する制御系の設計の流れを第
3図に示す。オペレータの入力する動特性方程式λ=f
(x)十g(x) uをモデル入力機能14で入力処理
24する。
修正の有無を判定し修正がなければ、オペレータの入力
する変数変換z=T(x)とテーラ−展開の原点Zeq
に従い、状態空間の線形化(State−3pace 
−Linearization) 25を行なう。求ま
った線形動特性長=Az+bu26に対し、最適レギュ
レータを設計27しフィードバックパラメータF28を
求める。このフィードバックパラメータ28と線形化フ
ィードバック29α(z)とβ(Z)をプリントアウト
30する。
このシステムにより、最適イギュレータの極めて良好な
制御性能が、非線形系へも適用できるようになった。
〔発明の効果〕
以上に詳述した本発明の制御系設計用CADプログラム
により、従来有効で一般的な手法のなかった非線形動特
性を持つ制御対象に対する制御系設計手法が確立し、迅
速にかつ試行錯誤をほとんど行うことなく制御系を設計
できるようになった。
また、この手法゛では、非線形制御系を線形系に帰着さ
せるため、極めて豊富な種類のある線形制御系の設計理
論をそのまま用いることができるので、対象と目的に合
わせた最適な設計手法を用いることができる。当然のこ
とながら、制御された対象の応答は、従来例に比べ組設
に良いものとなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の制御系設計用CADプログラムの基本
構成図、第2図は状態空間の線形化機能の構成図、第3
図は非線形制御システム設計のフローチャート、第4図
は本発明にかかる状態空間の線形化機能を用いた制御系
の構成図、第5図は従来の制御系設計用CADプログラ
ムの基本構成図である。 1・・・マンマシンインターフェース機能2・モデル解
析機能  3・・・制御系設計機能4・・・モデルの入
力・構築機能 5・・・シミュレーション・解析機能 6・・・制御系設計用線形モデル入力機能7・・線形制
御系設計機能 8・・非線形フィードバック 9・・・入力変換     10・・・非線形制御対象
11・・・変数変換 12・・・見かけ上の線形システム 13・・・線形制御系    14・・・モデル入力機
能15・・・状態空間の線形化機能 16・・・数式処理言語REDUCE 17・・ファイル     18・・・キーボード19
・・・変数変換機能   20・・・テーラ−展開機能
21・・テーラ近似残差演算機能 22・・・入力変換演算機能 23・・・CRT24・
・・入力処理     25・・・状態空間の線形化2
6・・・線形動特性 27・・最適レギュレータ設計 28・・・フィードバックパラメータ 29・・・線形化フィードバック 30・・・プリントアウト処理 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同      松  山 光 之 第  1  図 第  3 図 第  4 図 第  5 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)制御系設計用CADシステムにおいて、制御対象
    の動特性を数式として受け付け、記憶媒体にセットする
    機能と、与えられた変数変換に従い、前記動特性の方程
    式を数式処理し、新たな動特性方程式を得る機能と、前
    記の新たな動特性方程式を線形化する入力変換を数式処
    理により算出する機能とを具備したことを特徴とする制
    御系設計方式。
  2. (2)新たな動特性方程式を線形化する入力変換を数式
    処理により算出する機能として、前記新たな動特性方程
    式の中で操作量にかからね係数に関し、テーラー展開の
    0次及び1次の係数を算出する機能と、前記新たな動特
    性方程式と、テーラー展開1次までの近似式の差を打ち
    消し線形化する入力変換を算出する機能を有することを
    特徴とする請求項1記載の制御系設計方式。
JP63026486A 1988-02-09 1988-02-09 制御系設計方式 Pending JPH01204180A (ja)

Priority Applications (1)

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JP63026486A JPH01204180A (ja) 1988-02-09 1988-02-09 制御系設計方式

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JP63026486A JPH01204180A (ja) 1988-02-09 1988-02-09 制御系設計方式

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JPH01204180A true JPH01204180A (ja) 1989-08-16

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ID=12194831

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63026486A Pending JPH01204180A (ja) 1988-02-09 1988-02-09 制御系設計方式

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4886806A (en) * 1987-05-12 1989-12-12 Kali-Chemie Pharma Gmbh Flavone-3-carboxylic acids compounds and pharmaceutical compositions containing them

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4886806A (en) * 1987-05-12 1989-12-12 Kali-Chemie Pharma Gmbh Flavone-3-carboxylic acids compounds and pharmaceutical compositions containing them

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