JPH02105202A - ファジィ制御装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、無駄時間を含むプロセス制御系等に利用する
ファジィ制御装置に係わり、特にオーバーシュートある
いはアンダーシュートを極力なくして速やかに目標量に
整定するファジィ制御装置に関する。

（従来の技術） 従来１機械加工等を行うに際し、その前工程で材料の加
熱制御を行う場合があるが、このとき温度のオーバーシ
ュートが生ずると最終製品の品質が低下したり、あるい
は不良品となる問題がある。

そこで、以上の観点からプロセス計装の自動制御の主な
る目的の１つは、目標量変更に対して制御量（物理量）
をできるだけ早く追従させ、かつ、制御量が目標量に近
づいたときオーバーシュートあるいはアンダーシュート
することなく速やかにその目標量に整定させることにあ
るが、単純な一次遅れを持ったプロセス制御系であって
もそれを満足させることは容易なことではない。

ここに、本出願人は、以上のような制御性の問題点を考
慮しつつ近似的に一次遅れを持ったプロセス制御系にお
いて単純な演算内容で制御特性のスピードを落とすこと
なく、オーバーシュートあるいはアンダーシュートをな
くし、速やかに整定する制御装置、つまりサンプリング
制御装置を開発し既に特許登録されている（特許第１４
０９９５２号）。この特許が適用できる、近似的に一次
遅れを持ったプロセス制御系には相当多くのものがある
ことは一般的によく知られている。しかも−次遅れをい
くつか直列、並列に組合せたプロセス制御系を考えれば
、その範囲は非常に広くなる。

この場合、−次遅れ系ごとに分離して制御ループを組む
ことが可能なシステムであれば、個々の制御ループ毎に
上記特許を適用することも可能である。しかし、−次遅
れ以外にプロセス特性の重要な要素の中には物質やエネ
ルギーの伝播速度が有限であるために生ずる無駄時間の
要素があり、そのうち無駄時間の大きなプロセス制御系
には前述の特許は適用できない。

一般に、近似的に一次遅れ系を持つプロセスにおいては
、無駄時間の要素は多少含まれているが、無駄時間の長
さが一次遅れの時定数に比べて非常に小さいので無視す
ることができる。しかし、無駄時間の長さが一次遅れ時
定数と同程度であるかまたはそれよりも長いプロセスで
は制御量が整定されるまでに相当な時間がかかるばかり
でなく、特にＰＩＤ（Ｐ：比例、Ｉ：積分、Ｄ：微分）
制御だけでは操作量を変えても無駄時間が経過するまで
に制御量が全く変化しないので、操作量と制８ｆｆｉの
位相がずれて振動を起すことが多く、しかもＰＩＤパラ
メータの調整法が非常に難しい。このため、現在では種
々の無駄時間の補償方法が考えられており、例えばスミ
ス法やサンプルＰＩ制御方法等がある。

以下、本発明装置との関連性の深い無駄時間の長いプロ
セス制御系に応用されている無駄時間補償のためのスミ
ス法について説明する。第８図はかかるスミス法を用い
た制御装置の構成図である。

すなわち、この装置は、通常のＰＩＤ制御装置またはフ
ァジィ制御装置等の主制御部１とスミス法プロセスモデ
ル部２とでスミス制御装置３が構成され、この制御装置
３で得られた操作出力を対象実プロセス４に印加するよ
うになっている。なお、この対象実プロセス４のＧｐは
一次遅れ、あるいは二次遅れなどの高次遅れ系であって
もよい。ここで、第８図の目標値ＲＳＶと制御量ＣＰｖ
との比は下式で表わすことができる。

・・・（１） ここで、スミスの条件、つまりＧ９■−ＧｐＳＬｐ■−
Ｌｐｖが成立すれば、上記（１）式は次のような式で置
換えることができる。

その結果、第８図は第９図で示す等価回路で表わせ、無
駄時間要素ｅ−Ｌｅｔ−＊をフィードバックループ外に
出すことができる。つまり、近似的にはＧｐｓ−Ｇｐ　
、　　Ｌｐｓ−Ｌｌ）Ｖが成立しておれば、主制御部１
のＰＩＤあるいはファジィ制御は無駄時間のない時のプ
ロセス制御の時と同様なパラメータで、同様な安定した
制御性を得ることができる。勿論、真の制ｇａ量ＣＰｖ
は第９図のＰＶＭ（Ｃ８Ｍ＋ＣＰＶ）より無駄時間Ｌｐ
ｖ分だけ遅れることになるが、これはやむを得ないこと
である。

なお、対象実プロセス４のパラメータを同定により高精
度に求めてプロセスモデル部２に設定することは困難な
場合が多いが、近似的にＧｐ■−Ｇｐ。

Ｌ　ｐｓ　−Ｌ　ｐｖの関係が成立しておれば所望の結
果が得られことは文献２０回、計ａｌ自動制御学会・学
術講演会（昭和５６年７月）の予稿集Ｐ３３１（米沢、
加藤）やその他の文献で述べられている。

（発明が解決しようとする課題） 従って、第８図に示すようなスミス法による無駄時間の
補償を行っても、既に述べたような制御性の問題、つま
りオーバーシュートあるいはアンダーシュートすること
なく、かつ、速やかに目標値に整定させることは互いに
矛盾することには変りがない。以下、この矛盾を有する
点について具体的な例を上げて説明する。先ず、対象実
プロセス４の伝達関数式として′、 （１／　（１＋４　ｓ）　）　　・ｅ−１゜３＝１３）
であり、そのうちプロセスゲインＧｐ、無駄時間Ｌｐｖ
は、それぞれ で表わされる。一方、スミス法プロセスモデル部２につ
いては、 （１／　（１＋４ｓ）ｌ　　　（１−ｅ−’°Ｓ）　・
（５）で表わされる。すなわち、上記（４）式および（
５）式についてスミス法に基づき、 第１表 となっている。ここで、主制御部１がファジィ制御器を
採用した場合には第１０図のような構成となる。同図に
おいて１ａはファジィ演算部、ｅは偏差であって第８図
のＥＳＭに相当する。Δｅは偏差ｅの変化量、ΔＵは操
作出力の変化量、ｋ１〜に３は正規化および調整用パラ
メータである。

しかして、このファジィ演算部１ａでは次の形式に基づ
いて３１個のルール（第１表）に基づいて行う。

■　ＩＦ　　Ｅ　　ｉｓ　　ＮＢ　　ａｎｄ　　ＤＥｉ
ｓ　　ＮＢ　　ＴＨＥＮ　　ＤＵ　　ｉｓ　　ＮＢ■　
　ＩＦ　　　Ｅ　　　ｉｓ　　　ＮＭ　　　ａｎｄ　　
　ＤＥｉｓ　　　ＮＢ　　　ＴＨＥＮ　　　ＤＵ　　　
ｉｓ　　　ＮＢ■　　ＩＦ　　　Ｅ　　　ｉｓ　　　Ｐ
Ｂ　　　ａｎｄ　　　ＤＥｉｓ　　　　ＰＢ　　　ＴＨ
ＥＮ　　　ＤＵ　　　　ｉｓ　　　　ＰＢこの、第１表
におけるＮＢ、ＮＭ、ＮＳ、２０゜ＰＳ、ＰＭ、ＰＢの
メンバーシップ関数は第１１図のように表わす。なお、
これらメンノく−シップ関数ＮＢ、ＮＭ、　ＺＯ，ＰＳ
、ＰＭ、ＰＢの意味は次の通りである。

ＮＢ：Ｎｅｇａｔｉｖｅ　　Ｂｉｇ　　　　；負で大き
い ＮＭ：Ｎｅｇａｔｉｖｅ　　Ｍｅｄｉｕｍ；負で中くら
い ＮＳ：Ｎｅｇａｔｉｖｅ　　Ｓｍａｌｌ　　；負で小さ
い ＺＯ：Ｚｅｒ。

ＰＳ：Ｐｏ５ｉｔｉｖｅ　　Ｓｍａｌｌ　　；正で小さ
い ＰＭ：Ｐｏ５ｉｔｉｖｅ　　Ｍｅｄｉｕｍ；正で中くら
い ＰＢ：Ｐｏ５ｉｔｉｖｅ　　Ｂｉｇ　　　　；正で大き
い このファジィ演算部１ａでは入力Ｅ、ＤＥを受けてファ
ジィ演算によって出力ＤＵを得るが、このとき合成出力
集合を算出する必要があるが、ここでは加重平均法を採
用している。

第１２図は第１表の制御規則に基づいて演算して得られ
た立体表示図であって、 （Ｅ、ＤＥ）→（１／２）ＤＵ　　　　　　・・・（７
）なる関係にある。なお、縦軸は（１／２）で表わして
いる。

そこで、ファジィ演算を行って実際に対象実プロセス４
を制御したところ、第１３図および第１４図のような制
御結果が得られた。但し、制御装置の制御周期は１　ｓ
ｅｃとし、かつ、目標量ＲＳＶを１０ｓｅｃのところで
２０％から５０％に変更している。なお、第１３図の制
御特性は正規化および調整用パラメータに１〜に３とし
て、ｋ　＋　−（１／　１００）・（４／３）・１．２
ｋ　２−　（１／　１００）・（４／　３）・１．０　
　　　　　　・・・（８）ｋ　３−　（１／　１００）
・（３／　４）・０．４を用いた。この（８）式のパラ
メータは対象実プロセス４の時定数の範囲内で出来る限
り速やかに立上がるように調整したものであるが、その
結果。

スミス法制御装置３の出力ＣＭＶは目標ＲＲ３Ｖを大き
く越え、また制御量ＣＰｖが応答遅れをもって目標ｆｆ
１ＲｓＶを越えてオーバーシュートしていることが分る
。

一方、上記オーバーシュートを回避するために、次のよ
うなパラメータに変更したとき、第１４図のような制御
結果が得られた。

ｋ　、　−（１／１００）・（４／　３）・１．２ｋ　
２　　＝　（１／　１００）・　（４／３）・３．０　
　　　　　　　・・・（９）ｋ　　３　　＝　　（１／
　１００）　　・　（３／　４）　　争　０，１３この
第１４図からも明らかなように、オーバーシュートをな
くするために目標量付近で制御量の変化率を小さくせざ
るを得ないために調整用ゲインを小さくしているが、そ
れによって制御ｍ、ｃｐｖの応答遅れが大きくなり、目
標１１Ｒ５Ｖに整定するまでにかなりの時間がかかって
いる。但し、第１３図は立上りが早いが、大きくオーバ
ーシュートしているので、整定時間は第１４図の制御結
果と殆んど変らない。

従って、以上のように何回か繰返し述べたように、制御
結果の例からも明らかなようにファジィ制御あるいはＰ
ＩＤ制御などを用いてオーバーシュートを極力抑え、か
つ、速やかに目標値に整定させることには矛盾がある。

そこで、このような従来技術の問題を改善する手段とし
て、近似的に「−次遅れ十無駄時間」の関係を持つプロ
セス制御系に対して、本出願人から新しい制御装置が提
案されている（特願昭６３−２００５２５号）。

この制御装置は簡単な演算で、操作出力の変更値を求め
て制御量ＣＰＶの傾きを零とするものであり、比較的に
良好な制御結果が得られるが、より適用範囲を広げ、か
つ、ローバスト（ｒｏｂｕｓｔ）性を高める観点から今
回ファジィ技術を用いて本発明装置を実現することに至
った。

本発明は以上のような実情に鑑みてなされたもので、無
駄時間を含むプロセス制御系に対し、その制御応答を向
上でき、かつ、制御量のオーバシュートやアンダーシュ
ートを極力抑えて速やかにに目標量に整定し得、より適
用範囲を拡大可能しうるファジィ制御装置を提供するこ
とを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明によるファジィ制御装置は上記目的を達成するた
めに、少なくとも無駄時間の要素を持ったプロセス制御
系であって、制御対象からの物理量が目標量に一致する
ように演算制御を行う主制御部と、無駄時間の補償機能
を持ったスミス法プロセスモデル部とを用いて得られた
操作量に基づいて前記制御対象を制御する制御装置にお
いて、前記物理量および前記スミス法プロセスモデル部
の出力の和と目標量変更後一定状態にある目標量との偏
差が予め定めた所定値の範囲内に入っているか否かを判
定する偏差判定手段と、この偏差判定手段によって前記
偏差が所定値の範囲内に入っていると判定されたとき、 ■　前記物理量およびスミス法プロセスモデルの出力の
和の変化率 ■　前記操作量−（前記目標量／プロセスゲイン） よりなる前記（１），（２）の入力に基づきファジィ演
算を行って操作補正量を求める操作補正量演算手段とを
備え、この操作補正量を用いて前記主制御部の操作出力
を補正するものである。

また、無駄時間を含まないプロセス制御系では、上記手
段からスミス法プロセスモデル部を除いた構成とする。

（作用） 従って、本発明は以上のような手段を講じたことにより
、偏差判定手段で補正の必要なタイミングを判定し、補
正が必要であるときに操作補正量演算手段の出力を主制
御部の出力に加算的に接続する。このとき、この演算手
段は、物理量およびスミス法プロセスモデル部からの出
力の和の変化率と、（操作量−（目標ｍ／プロセスゲイ
ン））とに基づいてファジィ演算を行って補正量を求め
て主制御部の出力を補正するものである。

（実施例） 以下、本発明装置の一実施例について説明する。第１図
は本発明装置の一実施例を示す構成図である。すなわち
、この制御装置は、ファジィ演算を行う主制御部１１お
よびスミス法プロセスモデル部１２を有するほか、制御
７４　ＣＰ　Ｖと前記スミス法プロセスモデル部１２か
らの出力Ｃ３Ｍの和と、変更後一定値の状態にある目標
ｆｆ１Ｒ３Ｖとの偏差の絶対値が（ｌ　ＲＳＶ−（ＣＰ
Ｖ＋Ｃ３Ｍ）１）が予め定めた所定値ΔＴ（普通レンジ
の２〜３％）の範囲内に有るか否かを判定する偏差判定
手段１３と、常時は零出力を主制御部１１の出力に加算
し、前記偏差判定手段１３から偏差絶対値が所定範囲内
に有るとき切換られる切換手段１４と、ファジィ演算に
よって速やかに目標量Ｒ８Ｖに整定するための操作補正
量を求めて前記主制御部１１の操作量変化分ΔＵに加え
る操作補正量演算手段１５とが設けられている。

この操作補正量演算手段１５は、具体的には■　スミス
法プロセスモデル部１２の出力（Ｃ８Ｍ）と制御量（Ｃ
ＰＶ）の和（ＰＶＭ−Ｃ３Ｍ＋ＣＰＶ）　の変化率ＤＰ
ＶＭを求める。

ＤＰＶＭ−（ＰＶＭ　（現在サンプリンク値）−ＰＶＭ
（前回サンプリング値）） ／サンプリング周期 ■　また、ＤＭＶＳ−ＣＭＶ−（ＲＳＶ／プロセスゲイ
ン） を求める。そして、これら（１），（２）の値に基づい
てファジィ演算により操作補正ｆｆｉ　Ｄ　Ｍ　Ｖ　Ｃ
Ｏを求め、前記切換手段１４が該演算手段１５側に切換
られているときに主制御器１１の操作量変化分△Ｕに加
えて補正する。従って、操作ｆｆｉｃＭＶは、ＣＭＶ　
（今回値）−ＣＭＶ　（前回値）十Δｕ十ＤＭＶＣＯ−
（１０） となる。２０は対象実プロセスである。

次に、第２図は操作補正量演算手段１５の一部の構成を
具体的に示す図である。図中、ｃｋｌ〜ｃｋ３は第１０
図のに１〜に３と同様に正規化および調整用パラメータ
であり、また１５ａはファジィ演算部である。

次に、本発明装置の動作について目標値を増加していく
場合について述べるが、減少していく場合についても全
く同様であることは言うまでもない。今、第１図に示す
対象実プロセス２０は、（Ｋｐｖ／（１＋Ｔｐｖ拳５）
ｌｅｅ−ＬＰ””　　　−（１１）なる伝達関数式で表
わすものとする。つまり、「無駄時間子−次遅れ」のプ
ロセス特性を持つものとする。このとき、スミス法プロ
セスモデル部１２は前述と同様に、 （Ｋｐｇ＋／　（１＋　　Ｔｐｍ　・　ｓ　　）ｌ　　
・　（１−ｅ　　−”’″°°）・・・（１２） の状態を有しているものとする。また、Ｋ　ｐｍ。

Ｔｐ■、Ｌｐｓの値は、 とする。これらの値は予め対象実プロセス２０の推定値
として与えてもよいし、あるいは実プロセスデータから
統計的に処理して常に学習により補正してもよい。

さて、上記（１３）式の関係が成立する場合、第１図の
主制御部１１．プロセスモデル部１２および対象実プロ
セス１３の関係は、前記スミス法の説明のところで述べ
たように等画的には第９図のようになる。ここで、 ＰＶＭ−ＣＳＭ＋ＣＰＶ　　　　　　　　・（１４）と
定義し、このＰＶＭをスミス法における仮想物理量（仮
想制御量）と呼ぶことにする。このＰＶＭと操作量ＣＭ
Ｖとの関係は、 ＰＶＭ　−（Ｋｐｍ／（１＋Ｔｐｓφ　ｓ）ｌ　拳　Ｃ
ＭＶ＝　　（Ｋｐｖ／（１＋Ｔｐｖ・　ｓ　）ｌ　・　
ＣＭＶ・・・（１５） なる。従って、無駄時間要素ｅ−Ｌｅｖ°ｓをフィード
バックループの外に出すことができる。

そして、主制御部１１は従来技術と同様にファジィ制御
器とし、かつ、その制御規則を例えば第１表のものを採
用したとする。この状態で目標量を変化させたとき、従
来のスミス法プロセスモデル部１２と主制御部１１だけ
で出来るだけ速やかに目標量に仮想物理量ＰＶＭが近づ
くようにｋｌ＋ｋｚ＋に３を調整しておく。

しかし、以上のような従来形装置では、ＰＶＭが新しい
目標量のへＴ近傍に入った時、応答速度を速めるために
制御ゲインを上げているので、操作量ＣＭＶが定常状態
で落着くべき値（ＲＳ　Ｖ／Ｋｐ膳）より大きく越えて
しまう（第３図、第１３図）。なお、第３図は第１３図
を拡大して説明に利用したものである。従って、ＰＶＭ
の変化速度（傾き）も大きいので、従来技術でこれ以上
修正動作を行ってもＰＶＭが目標量を大きく越えてしま
い、よって実際の制御Ｈｃｐｖも無駄時間Ｌｐｖ以後に
は同様に大きく目標量を越えてしまう（第１３図）。

そこで、本発明装置においては、偏差判定手段１３にて
制御ｍｃｐｖと前記スミス法プロセスモデル部１２から
の出力Ｃ８Ｍの和と、変更後−定状態にある目標量Ｒ８
Ｖとの偏差の絶対値が１１Ｒｓｖ−（Ｃｐｖ＋ＣＳＭ）
ｌｌが予め定めた所定値ΔＴの範囲内に入ったか否かを
判定し、第３図に示すようにΔＴ範囲内に入った時に切
換手段１４を操作補正量演算手段１５側に切換える。

このとき、この演算手段１５では、スミス法プロセスモ
デル部１２の出力ＣＳＭと制御１ｃｐｖの和（７）　ｆ
　化率Ｄ　Ｐ　ＶＭト、ＤＭＶＳ−（ＣＭＶ−（ＲＳ　
Ｖ／Ｋｐ厳））とを求め、かつ、これら２つの値からフ
ァジィ演算によりＰＶＭの上昇を抑え（オーバーシュー
ト防止）、そのまま速やかに目標量に整定させるための
操作補正量を求め、切換手段１４を介して主制御部１１
の出力に加算し補正する。なお、このとき演算手段１５
は第２表に示すルール、つまりファジィ制御規則に基づ
いて行う。

第２表 値であり、またメンバーシップ関数は第１１図と同様な
意味をもったものを用いた。そして、これらルールにつ
いて従来技術のファジィ制御規則の第１２図と同様に立
体化すると第４図のように表示できる。この第４図で示
すＸＩ３およびＸＩ４はファジィ演算部１５ａの人力で
あり、ＸＯはファジィ演算部１５ａの出力である。なお
、出力ＸＯは縦軸方向に（１／２）として表わしている
。

その結果、立体表示形式は、 （ＸＩ３．Ｘｌ４）→（１／２）−ＸＯとなる。そして
、以上のようなルールに従うと第３図のような目標ｆｆ
１Ｒ３Ｖの変化に対して下記のようなファジィ動作を行
う。

ＰＶＭ（７）変化速度　　　　：ＸＩ３　　ｉｓ、ＰＢ
ｉｃＭＶ−（Ｒ９Ｖ／Ｋｐｍ）ｌ：ＸＩ４　　ｉｓ　　
ＰＢＤＭＶＣＯ：ＸＯｉｓ　　ＮＢ このようにして補正量演算手段１５で求めた操作補正量
は切換手段１４を経由して主制御部１１に加算して補正
すると、次の制御周期ではＸＩ３゜ＸＩＪとも小さくな
り、操作補正量ＸＯは零となる。従って、その後は従来
形装置、すなわち第１図の主制御部１１とスミス法プロ
セスモデル部１２だけで殆んどの場合修正動作可能とな
る。

なお、目標値を下げた場合には上記と逆の動作となり、
操作補正量演算手段１５からの操作補正】は例えばＰＢ
となり、これによりアンダーシュートを防止できる。

従って、本装置においては、操作補正量演算手段１５に
ファジィ技術を用いることにより対象実プロセス２０の
モデル推定のあいまいさを吸収でき、より適用範囲が広
く、ローバスト性を高めることができる。

次に、本装置における実際の適用例について第５図ない
し第７図を参照して説明する。今、対象実プロセス２０
の伝達関数式を （１／　（１千４　ｓ）　ｌ　　・ｅ−１０°’　　　
　−（１７）となり、一方、スミス法プロセスモデル部
１２では、 ｔｌ／　（１＋　４　ｓ月・（１−ｅ　−１０’）　　
　　　−（１ｇ）となる。但し、制御周期は１ｓｅｃ、
ΔＴは２％であり、かつ、主制御部１１のパラメータに
１〜に３を従来の（８）式と同様な値を用い、また、第
２図のパラメータｃｋｌ〜ｃｋ３として、ｃ　ｋ　１　
＝　（１／　１００）・（４／３）・２１ｃ　ｋ　２　
＝　（１／　１００）　＃（４／　３）拳６．３　　　
　・・・（１９）ｃ　ｋ　３　＝　　１００　・（３／
　４）　・０．１７９を用いるものとする。その結果、
第５図に示すように制御ｍｃｐｖが目標量Ｒ３Ｖに近づ
く　（２％以内）までは従来（第１３図）と同様に速や
かな応答を示すと共に目標量Ｒ８Ｖに近づいて２％以内
に入ると、実際にそれよりも無駄時間である１０ｓｅｃ
前に操作補正量演算子段１５で求めた操作補正量が加わ
って対象実プロセス２０に印加されるので、制御量の上
昇を抑えてそのまま速やかに整定することができる。な
お、第５図の↓記号はＰＶＭ（仮想制御量）が２％以内
に入った時の補正タイミングを示している。

この補正量による補正の結果、操作量ＣＭＶは負方向に
大きく落ちるが、その後は操作補正量演算手段１５の出
力は零となって主制御部１１とスミス法プロセスモデル
部１２だけで制御できる。

なお、第５図では目標量の変更を２０％から５０％に上
昇させたものであるが、第６図は２０％から４５％に変
更した時の制御結果であり、その他のパラメータは第５
図と同じである。この第６図の場合にも第５図と同様に
良好な制御結果が得られている。

次に（第７図はスミス法プロセスモデル部１２のパラメ
ータが同定の誤差によって対象実プロセス２０のパラメ
ータより多少ずれていても、本装置での制御特性がそれ
程度らないことを示している。つまり、第７図は第５図
に対してスミス法プロセスモデル部１２の（１８）式の
み、１１／（１＋４．ｌ・ｓ）ｌ・（１−ｅ−９・７ｍ
）　　・１２０）のように変更した結果である。すなわ
ち、時定数は対象実プロセス２０では４ｓｅｃ、プロセ
スモデル部１２では４　、　１　Ｓｅｃ　ｓ無駄時間は
対象実プロセス２０で１０　ｓｅｅ　、ブロセイモデル
部１２では９．７　ｓｅｃとしたものである。この場合
でも、従来の第１３図に較べて非常に良好な制御特性が
得られる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。

上記実施例では、スミス法プロセスモデル部１２と対象
実プロセス２０とが一致しているとしてパラメータを最
適に調整したが（第５図）、逆に実際のプロセス定数と
推定したスミス法プロセスモデル部１２のパラメータが
多少ずれていても、その実際の状況に合わせてパラメー
タおよびルールをより最適に調整できる。また、上記実
施例では「無駄時間十−次遅れ」の関係を有する対象実
プロセス２０を取り扱ってきたが、前述したように「無
駄時間」を含んだようなプロセス制御系であれば、殆ん
どの対象プロセスに適用できる。

さらに、第１図の主制御部１１はファジィ演算を考えて
いるが、通常のＰＩＤ演算でもよいものである。さらに
、対象実プロセス２０に「無駄時間」が含まれていない
か、あるいは他の遅れに較べて充分に小さい時には無駄
時間の補償は不要なので、スミス法プロセスモデル部１
２が不要となることは自明である。このことは、第８図
においてＬｐｍ−０，Ｌｐｖ−０とおけばよいことから
も分る。この場合、Ｃ３Ｍは常に零となり、スミス法プ
ロセスモデム部１２が無いのと同様になる。

［発明の効果］ 以上詳記したように本発明によれば、目標量変更に対し
て制御量がオーバーシュートまたはアンダーシュートす
ることなく速やかに整定でき、よって制御性を向上でき
、より適用範囲を拡大することができるファジィ制御装
置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明に係わるファジィ制御装置
の実施例を示すもので、第１図は装置全体の構成図、第
２図は第１図の操作補正量演算手段の一部を具体化した
構成図、第３図は従来と本願の制御状態を説明する図、
第４図はファジィ制御規則にそって得られた入出力の立
体的表示図、第５図ないし第７図はそれぞれ本装置を制
御して得られた制御結果図、第８図ないし第１４図は従
来装置を説明するために示したもので、第８図は従来装
置の全体構成図、第９図はスミス法に基づいて第８図を
等価的に表した図、第１０図は第８図の主制御部の具体
的構成図、第１１図はファジィ演算のメンバーシップを
示す図、第１２図はファジィ制御規則にそって得られた
人出力の立体的表示図、第１３図および第１４図はそれ
ぞれ従来装置による制御結果を示す図である。 １１・・・主制御部、１２・・・スミス法プロセスモデ
ル部、１３・・・偏差判定手段、１４・・・切換手段、
１５・・・操作補正量演算手段、２０・・・対象実プロ
セス。 第２図 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 時間 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　少なくとも無駄時間の要素を持ったプロセス制
   御系であって、制御対象からの物理量が目標量に一致す
   るように演算制御を行う主制御部と、無駄時間の補償機
   能を持ったスミス法プロセスモデル部とを用いて得られ
   た操作量に基づいて前記制御対象を制御する制御装置に
   おいて、 前記物理量および前記スミス法プロセスモデル部の出力
   の和と目標量変更後一定状態にある目標量との偏差が予
   め定めた所定値の範囲内に入っているか否かを判定する
   偏差判定手段と、 この偏差判定手段によって前記偏差が所定値の範囲内に
   入っていると判定されたとき、 （１）前記物理量およびスミス法プロセスモデルの出力
   の和の変化率 （２）前記操作量−（前記目標量／プロセスゲイン） よりなる前記（１），（２）の入力に基づきファジィ演
   算を行って操作補正量を求める操作補正量演算手段と を備え、この操作補正量を用いて前記主制御部の操作出
   力を補正することを特徴とするファジィ制御装置。 （２）　無駄時間を含まないプロセス制御系であって、
   制御対象からの物理量が目標量に一致するように演算制
   御を行つて得られる主制御部の操作量に基づいて前記制
   御対象を制御する制御装置において、 前記物理量と目標量変更後一定状態にある目標量との偏
   差が予め定めた所定値の範囲内に入っているか否かを判
   定する偏差判定手段と、 この偏差判定手段によって前記偏差が所定値の範囲内に
   入っていると判定されたとき、 （１）前記物理量の変化率 （２）前記操作量−（前記目標量／プロセスゲイン） よりなる前記（１），（２）の入力に基づきファジィ演
   算を行って操作補正量を求める操作補正量演算手段と を備え、この操作補正量を用いて前記主制御部の操作出
   力を補正することを特徴とするファジィ制御装置。