JPH01258004A - デイジタル適応制御装置 - 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〕 この発明は、制御対象の計測環境、データ変換器及びデ
ータ伝送経路等の外囲環境の異常を検出し、制御系の暴
走を抑止す石と七のできるディジタル適応制御装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

一般にディジタル制御装置は、第３図に示すような構成
であ石。第３図において［１）は目標位置データｘｎ、
　ｆ２）は制御対象位置θｎであり、（３）はＸｎｆｌ
）とθｎｒ２１　　の偏差ｘｎ　で、（４）サーボ制御
回路は。

偏差Ｋｎｆ３１　　Ｋ応じて（５）の制６１１量Ｉｎを
出力する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、制御対象位置θｎ（２）を計測する手段
に異常が生じた場合、もしくは、計測されたデータを伝
達す不手段に異常が生じｆｃ場合、制御量Ｉｎ　（５１
が不適当な１ま出力され続けＩＩ御系の暴走を引き起こ
すという課題があった。

例えば、制御対象位置θｎ（２）を計測する手段に異常
が生じ、制御対象が作動しても制御対象位置θｎ（２）
が一定値となってしまう場合には、目標位置データｘｎ
ｆ１）　　と制御対象位置θｎ（２）の偏差Ｉｎ（３）
は一定となり、これに対応する制御素工ｎ（５）もまた
一定値が出力され続け、制御系は一定方向へ暴走してし
まう。

この課題を解決するためには、制御系のモデルを作成し
、このモデルの出力と実際の制御系との出力の違いから
異常の横用を行うことが必要であるが、モデルを自動的
に作成する場合には実際の制御系との適合性が常に異な
り、−意に制御系の著常を決定することは困難であり６
また制御対象への制御１１１を入力を中断してしまうの
は９問題となる場合が多い。特に制御対象の特性が変化
する場合、そのモデリングは困難であシ、　ｌＩｇｌ＋
御対象特性の変動と異常を識別できなかった。

目標値からの誤差を入力として、制御対象への制御量を
出力とするサーボ制御回路と、ｉｔ＋ｌＩ御対象への入
力と制御対象からの出力から上記サーボ制御回路の外囲
環境及び？＋５１１　御対象を数式モデルとして推定す
るモデル推定器と、上記モデル推定器における推定誤差
によってモデルの適合性及びモデル次数を出力するモデ
ル適合性決定器と、上記モデル適合性決定器と今回推定
誤差から制御対象への入力を調整する入力調整器とを有
し、外囲環境の異常及び制御対象による制御系の暴走を
抑止することを特徴とするディジタル制御装置。

〔課題を解決するための手段〕

この発明のディジタル制御装置は１作動中の制御対象の
モデルを推定するモデル推定器と、上記モデル推定器に
おける推定誤差によってモデルの適合性及びモデル次数
を出力するモデル適合性決定器と、上記モデル適合性決
定器と今回推定誤差から制御対象への入力を調整す名入
力調整器と上記調整量とサーボ制御回路と出力とを乗じ
て制御対象への入力を算用する乗算器とを設けたもので
ある。

〔作用〕

この発明においては、モデル適合性決定器で得られなモ
デル適合性によって推定誤差を正規化し。

正規化された誤差の関数として制御量を与え制御系の暴
走を停止させ、さらにモデルの適合性からモデルの次数
を変化させるものである。

〔実施例〕

以下第１図、第２図に示す一実施例によってこの発明を
具体的に説明する。

第１図は、この発明によるディジタル制御装置を含む制
御形の全体構成図である。

＠１図において、Ｃ６）は目標位置データＸＨｆ１）　
　と制御位置θｎ（２）から１１ｆｉ１（８１１量Ｉｎ
（５）を出力するこの発明によるディジタル制御装置で
あり、　ｌ！１１御景工ｎ（５）は（力のディジタルア
ナログ変換器によってアナログ量に変換され（８）の増
幅器によって適当に増幅され、　Ｉ’ｌ制御対象である
（９）の駆動機への入力となり制御！１１ｆに応じて駆
動機（９）を作動する。

駆動機（９）が作動すると、接続されたＣ１のシンクロ
発振器によって位置を検出し、　ａｎのシンクロディジ
タル変換器を介し制御対象位置θｎ（２）となりフィー
ドバックされる。

第２図はディジタル！ＩＩ　Ｎ装置（３）を具体的に示
し意図であシ、　（１）、　＋２＋、　（５）は、第１
図と同じである。

第２図において、（３）は目標位置データＩｎ［１）　
　と制御対象位置θｎ（２）との偏差Ｉｎ　であ、９．
ａ３はサーボ制御回路であり、偏差Ｅｎｆ３１　　を入
力とし、システムに依存する評価関数を最適にする制御
Ｉ！■。（５）を決定する制御則を実現するものである
。

ａ３はモデル推定回路であり、制御対象位置θｎ（２）
と制１１１Ｋ］′＃工ｎ（５）から制御対象のモデルを
推定す石ものである。

すなわち、サンプリング量である制御対象位置θ。（２
）と性景工ｎ（５）の間には９次のモデルを考え不こと
ができる。

θ。＝ｆ（Ｉｎ） ここで　ｎ；サンプリング時刻 θｎ；サンプリング時刻ｎの制御対象位置 工ｎ；サンプリング時刻ｎの制御量 ｆ（Ｉｎ）：工ｎの関数 モデル推定回路錦では、工ｎ（５）　の関数であるｆ（
工ｎ）を？！ｉｌｌ　陣対象位置θｎ　１２１と１１１
７１１　ｆａｌ　ｆｉ工ｎ（５）を使用して次のように
して求める。

現時刻をサンプリング時刻ｎとした場合、制御景工ｎ（
５）のｍ　＋　１サンプリング時間遅れの値工「ｍ−１
は制御対象位置θｎ１２）に影響を及ぼさないとすると
、ｆ（工ｎ）はＩｎ　、Ｉｎ−１，工ｎ−２，Ｉｎ−３
゜・３．Ｉｎ−ｍの非線形関数として次のように記述す
ることができる。

ｆ（工ｎ）＝ｆ（Ｉｎ　Ｉｎ−１，工ｎ−２、Ｉｎ−３
，”’　”’Ｉｎ−ｍ）ｆ（Ｉｎ、工ｎ−１．工ｎ−２
．工ｎ−３，−−Ｉｎ−ｍ）の推定のためにＩｎ、工ｎ
−１．工ｎ−２，Ｉｎ−３，・・・・・・Ｉｎ−ｍのう
ち２測高ｎ−１．■ｎ−ｊの２次式へを考える。

７ｋ　＝　８１に＋８１に工ｎ−１＋８２ｋＩｎ−ｊ＋
８３ｋＩｎ−ｊ＋ａ４に工ｎ−ｊ２”　８５　ｋ　Ｉｒ
１−　ｉ　ａＩｎ−ｊ７ｋ　に対して、　　Ｒ）（＝Σ
（θｎ−７ｋ）　　が最小となるように最小自乗法を適
用してａｏ、ａｌ、Ｃ２，Ｃ３゜Ｃ４、Ｃ５を決定する
。

ａＱ、　ａｌ、　８２．８５．８４．８５　のうち次の
条件を満足す不係数８１　　を榛索す石。

ＭＡＸ（ａｏ、　ａｌ　、　Ｃ２，Ｃ３，８４、Ｃ５）
　）　１０００・ｌ！１１係数８１　　を持つ項を削除
した後再びＲｋ＝　Ｘ（ｆ）ｎ　７ｋ）”が蜀小ゐなる
ように最小自乗法を適用して係数を決定する。

とのｍＣ２個の中間変ＰＩ　ｙｋ　のうちＲｋ　の７７
％さい順に１個選択する。

さらに１選択された１個の中間変数にｍ個のエトエｎ−
１．工ｎ−２，工ｎ−３，＝・＝工ｎ−ｍ　の制６ＲＲ
ｔを加えた１＋ｍ個のうち、２個を選択して２次式を考
え、このｌ−１−ｍＣ２個の２次式に対してΣ（θｎ７
ｋ）２が最小となるように最小自乗法を適用し１　＋　
ｍ　Ｃ２個の中間変数を得た後Ｒｋ　の小さい順に１個
選択することを繰シ返す。

中間変数をえることを繰υ返すことによって。

Ｒｋ　が減少しな（なった時点で繰り返しを終了し。

この時点でＲ１（を最小とする中間変数をｆ（工ｎ。

Ｉｎ−１，工ｎ−２．島−３、°−−Ｉｎ−ｍ）とする
Ｏ予測出力Ｓｎ　け、求めた１１５１１　菌糸の非線形
モデルから次のようにして与えられる。

５ｎ＝ｆ（Ｉｎ） α４１Ｖｉモデル推定回路ａ３の予測誤差りであり。

予測出力Ｓｎ　から次のようにして与えられ石。

Ｐｎ＝θｎ−８ｎ Ｏｅはモデル適合性決定器であり、推定回路（１３の予
測誤差ＰＨ＋１４１を入力として次のようにしてモデル
適合性σ（１６＋を決定する。

Ｇ　ｎ＝Ｇ　ｎ−１＋Ｐ　Ｒ２ σ２＝　Ｇｎ／　（ｎ−１） Ｃ７１は？！ｉｌ制御対象への入力を調整する入力調整
器であり、予測誤差ＰｎＱ４　　とモデル適合性σ０θ
から正規化された誤差σ αｎ＝１Ｐｎｌ／σ を算出し、この誤差αｎ　を入力としサーボｍＩ制御回
路の出力■に対する調整量を与えるシステムに依存す２
関数ｇ（αｎ）を持ち、調整量β側β＝ｇ（αｎ） を出力する。ｒｊＡ数ｇ（αｎ）は例えば、第４図に示
される用な形状の関数であり正規化された誤差αｎが大
きければ小さな値を増り、具体的な値はシステムに依存
す石。

乗Ｗ器■は、制御回路の出力■と調整量β側を乗じて制
御量（５）を出力し！Ｉ＋御対象を安定させることによ
り、制御系の暴走を抑止する。

また、制御対象の特性変動に対してモデルが追従するよ
うにするため９次式を満足する場合、特性変動中とみな
し、モデルの次数ｍをｍｏ　　とす不。

μ２・αｎ−１〉αｎ〉μｍ・αｎ−１また。

αｎ〉μ２−αｎ−１ を満足す不場合は、システムに異常が発生したものとみ
なし、モデルｆ（Ｉｎ）をリセットするリセット信号ｔ
２Ｉｌを出力する。

なお、上記実施例ではモデル推定方法として非線形モデ
ルを用すているが、単純な最小自乗法等の線形モデル推
定であっても、全く同様にしてこの発明を適用できる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によればシステムの変動に対す
るモデルのシステムへの適合している状態、及び制御対
象の位置計測手段、シンクロディジタル変換器、ディジ
タルアナログ変換器のいずれかの異常状態に応じた′Ｍ
ｌ制御量を出力し、制御系の暴走を抑止するという利点
を持つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明によるディジタル制御装置を含む制
御系の全体構成図、第２図はディジタル制御装置（６）
を具体的に示した図、第３図は従来のディジタル制御装
置を示した図、第４図はシステムに依存する関数ｇ（α
）の−例を示した図である。 図中、（１）は目標位置データｘｎ、　ｆ２）／／′ｉ
制御対象位置θ。、（３）は偏差Ｉｎ　、　ｆ４１はサ
ーボ制御回路。 （５）はｉ＋＋御ｔｒｎ　、　（６ｔはディジタル制御
装置、（７）はディジタルアナログ変換器、（８）は増
幅５．　ｆ９１は駆動機、　Ｑ（１はシンクロ発撮器、
αυはシンクロディジタル変換器、　０３はサーボｉ？
ｉｌ制御回路、０３はモデル推定器、ａ４）はモデル推
定回路６：９の予測誤差Ｐｎ、　ＯＳはモデル適合性決
定器、αＦはモデル適合性α、　ａｎｌは入力調ＪＰ器
、　ａＦ６は調整債β、α９は乗算器、■はサーボ１ｌ
ｉｌｌｌ１１回路の出力値、　ｃ２ｔ＋はモデル次数の
リセット信号である。 なお１図中同一あるいけ相当部分には同一符号を符しで
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 目標値からの誤差を入力として、制御対象への制御量を
   出力とするサーボ制御回路と、制御対象への入力と制御
   対象からの出力から上記サーボ制御回路の外囲環境及び
   制御対象を数式モデルとして推定するモデル推定器と、
   上記モデル推定器における推定誤差によつてモデルの適
   合性パラメータを算出し制御対象の変動を探知しモデル
   の次数を出力するモデル適合性決定器と、上記モデル適
   合性と今回の推定誤差から制御対象への入力を調整する
   調整量を算出する入力調整器と、上記調整量とサーボ制
   御回路の出力とを乗じて制御対象への入力を算出する乗
   算器とを有し、外囲環境の異常及び制御対象による制御
   系の暴走を抑止することを特徴とするディジタル適応制
   御装置。