JPH02165304A - 制御装置 - Google Patents

制御装置

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JPH02165304A
JPH02165304A JP32152988A JP32152988A JPH02165304A JP H02165304 A JPH02165304 A JP H02165304A JP 32152988 A JP32152988 A JP 32152988A JP 32152988 A JP32152988 A JP 32152988A JP H02165304 A JPH02165304 A JP H02165304A
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JP
Japan
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steady
target value
bias
control
objective value
Prior art date
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Pending
Application number
JP32152988A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaki Namie
正樹 浪江
Tomoyuki Tsukabe
塚部 智之
Tamio Ueda
民生 上田
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.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
Application filed by Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Tateisi Electronics Co
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Pending legal-status Critical Current

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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】 (発明の分野) この発明は制御装置に係わり、特にランプ状の目標値に
制御量を追従させることのできるものに関する。
(発明の概要) この発明では、ランプ状の目標値に定常偏差分だけバイ
アスを付加し、しかもそのバイアス量を定常偏差を観測
して求めるようにして、制御対象の特性変動が生じても
、常に制御量を真のランプ状の目標値に一致させて追従
させることができる。
(従来技術とその問題点) 従来、ランプ状の目標値(以下「目標値」という)に制
御量を追従させる制御装置としては、第5図に示される
ようなものが知られている。ここには、フィードバック
とフィードフォワードのいわゆる2自由度PID制御方
式が示されていて、傾きr(t)=a −t 十すの目
標値r (s)と制御対象(P(S))1からの制御量
y (s)とが比較器にて比較され、その偏差e (s
)が検出されている。
この偏差e (s)を基にフィードバック演算部(G、
S) ) 3ではその偏差e (s)を0とするように
操作量が演算されて比較器4へ送出されている。
一方、目標値r (s)はフィードフォワード演算部(
G F F +s+ )に送出されて、所定のフィード
フォワード係数により目標値r (s)が処理されたの
ち上記比較器4へ送出され、フィードバック演算部3の
出力と比較され、すなわちフィードバック演算部3から
の操作量とフィードフォワード演算部5からの操作量と
の差により操作量U (S)が制御1位置へ送出され、
この操作量u (s)により制御対象1が制御されてい
る。
ところで、」1記制御装置においては制御動作の定常状
態において定常偏差e〜のため目標値に制御量が一致し
て追従できないという問題点がある。
すなわち、第6図の一点鎖線で示される傾きの目標値r
 (s)があったときに、定常偏差e−によって実線で
示されるように制御量y (s)が一致して追従できな
いという問題点がある。なお、同図において時間t2で
制御対象1の特性が変動して目標値r (s)と制御量
y (s)との差がさらに拡大したことが示されている
上記の定常偏差e〜の発生するメカニズムは、以下の伝
達関数の式から理解することができる。
すなわち、第5図のブロック図において、目標値r (
s)と制御量y (s)間の伝達関数は、次の(1)式
によって求められる。
y(s) = [G(S)−GFF(S) ] P(S
)r(s)   1+G(s)番P(s)   、、、
(1)上式により、目標値r (s)と偏差vie (
s)間の伝達関数はe (s)= r (s)−y (
s)の関係により次の(2)式に示される。
・・・ (2) 」1式と最終値定理により定常偏差e−は次式によって
計算される。
・・・ (′3) 上式r (s)に(a+b−5)/S2のラプラス子を
代入するとともに制御対象1の定常ゲインKを代入する
と、(3)式は以下の通りとなり、e−=0とならず定
常偏差e−が残ることとなる。
(発明の目的) この発明は、上記問題点を解決するためになされたもの
であって、定常偏差が残存しない目標値と制御量とが一
致した制御装置の提供にある。
(発明の構成と効果) この発明は、上記目的達成のために、ランプ状の目標値
と制御対象からフィードバックされた制御量との偏差を
基に前記制御対象への操作量を演算出力し、前記制御量
を前記目標値に追従させるようにした制御装置において
、前記目標値に制御動作の定常状態における前記目標値
と前記制御量との差分に相当する定常偏差を付加するバ
イアス付加手段を設けたことを特徴とする。
また、前記定常偏差を観測して前記制御対象の定常ゲイ
ンを求め、該定常ゲインから前記バイアス付加手段のバ
イアス量を算出するバイアス量演算手段を設けたことを
特徴とするものである。
上記構成により、目標値に定常偏差分がバイアスされて
見掛上の目標値が設定されるので、制御量はその見掛上
の目標値に追従するため、結果的に真の目標値と一致し
て追従することができる。
また、バイアス量は定常偏差を観測して定常ゲインを求
め、その求められた定常ゲインより算出するようにしで
あるので、制御対象の特性が変動しても制御量が目標値
に追従でき、制御性能を一段と向上させることができる
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。
なお、従来例と同一構成要素には同一符号を用い、これ
ら要素については説明が重複するため、新規な部分のみ
について異なる符号を付して説明する。
本発明の特徴的な構成要素は、フィードバック演算部5
の分岐以前の目標値r (s)人力ラインに設けられた
加算器6と比較器2の出力端との間にバイパスラインを
設け、このバイパスラインに本発明のバイアス付加手段
に当たる定常ゲイン測定部7および目標値バイアス量調
整部8とを直列に接続したところにある。
すなわち、定常ゲイン測定部7は比較器2で得られた偏
差e (s)が入力され、ここで定常ゲインKが算出さ
れる。算出された定常ゲインには目標値バイアス量調整
部7に送出され、その定常ゲインKに見合ったバイアス
量B (t)が演算され加算器8へ送出される。加算器
8ではバイアス量B(1)と元の目標値(「真の目標値
」というときもある)r(s)とが加算されて見掛上の
目標値rB(s)が設定される。
つまり、定常偏差分だけ目標値r (s)にバイアスを
かけて高め、値見掛上の目標値rB(s)を設定して、
これに制御量y(s)を追従させれば、定常偏差が存在
していてもそのバイアス分だけ制御量が高まり(このと
きの制御量をy(t)とする)、結果的に制御量y (
t)が真の目標値r (s)と一致するからである(第
4図参照)。
この事を、」二記第4式を参照してさらに言及すると、
定常偏差e〜は制御対象1の定常ゲインK。
目標値の傾きa、制御装置のパラメータによって決めら
れ、バイアス量には無関係であることが判る。従って、
目標値r (s)に定常偏差e〜に見合う分だけバイア
スして見掛上の目標値re(L)=(a t +b+e
〜)としてやれば、そのときの制御量y(L)  (バ
イアス後の制御量) = r a (L)−e〜= r
 (L)となり、真の目標値にバイアス後の制御量y 
(t)が一致することとなる。
ところで、(4)式によって求められる定常偏差e−は
、制御対象1の特性である定常ゲインKが予め求められ
ていなければならないが、通常、制御対象の非線形性等
から制御領域によって変化したり、あるいは制御中に変
動する性質を有していて、一義的に求めることができな
い。このため、正確なバイアス量を目標値r (t)に
与えることは困難である。勿論、簡易な制御の仕方とし
ては所定のバイアス量を目標値に与えるようにしても良
い。
上記(4)式から明らかなように、定常偏差e−を観測
することによって、逆に制御対象1の定常ゲインKを求
めることが可能である。例えば、フィードバック演算部
3の制御ゲインG (S)およびフィードフォワード演
算部5の制御ゲインGFF (s)が(5)式および(
6)式に示されるものとすると、上記(4)式は(7)
式に書き換えることができる。
G(s)=Ki+Kp−8+Kd−82S     ・
・・(5) G F F (s)−α・Kp+βKd−8・・・(6
)(Ki:積分ゲイン、Kp:比例ゲイン、Kd:微分
ゲイン、α:目標値フィードフォワード係数。
β:目標値フィードフォワード係数) KL  *K ・・・ (7) 上記(7)式を定常ゲインKを求める式に変換すると下
式(8)式となる。さらにこの(7)式の定常偏差e〜
をバイアス量とすれば良いので、そのバイアスff1B
(t)は下式(9)のように示すことができる。
K=      a K L e oo(I K p ’ a     、、
、 (B)上述の説明を第2図および第3図のフローチ
ャートを参照してさらに説明する。
第2図は定常ゲイン測定部7における作用を示しており
、まず、その時点の偏差e(L)が定常ゲイン測定部7
に人力される(ステップ10)。次いでその偏差e(L
)が一定の値に落ち着いたか否かが判断される(ステッ
プ12)。つまり、第4図において目標値r (s)ま
たはr a (s)と平行になったか否かが判断され、
制御が定常状態となって落ち着いたときに(ステップ1
2肯定)、(8)式に従って定常ゲインKが算出される
(ステップ14)。そして算出された定常ゲインには目
標値バイアス量調整部8へ送出される(ステップ16)
第3図は定常ゲイン測定部7から定常ゲインKを人力し
たときの目標値バイアス量調整部8の作用を示すフロー
チャートであって、定常ゲインKが人力されると(ステ
ップ20)、(9)式に従ってバイアス量B(t)が算
出され(ステップ22)そのバイアス1B(t)が加算
器6へ送出される。
このため、目標(ti r (s)は第4図に示される
ようにバイアスfiB(t)分だけ高められた見掛上の
目標値r 日(S)が設定され、制御量y (s)はそ
の見掛上の目標値r8(s)に追従するような制御量y
(1)となり、従って、その制御ff1y(L)は真の
目標値y (s)に一致することができる。
ところで、制御対象位置の特性が非線形等により変動し
、バイアス後の制御量y (t)が真の目標値r (s
)から離れた場合(第4図t、〜t2間)、そのときは
その時の定常ゲインKが第2図のフローチャー1・によ
って更新され、その新たな定常ゲインKによって第3図
のフローチャートに従ってバイアス量B (L)が求め
られ、新たな見掛」二の目標値r B (s)が設定さ
れて、再びバイアス後の制御量y(L)が真の目標値r
 (s)に一致することができる(第4図t2以降参照
)。
以・上のように、本実施例においては目標値r (s)
を定常偏差e−分だけバイアスして、見掛」二の目標値
rB(s)を設定するように構成したので、そのバイア
ス後の制御量y (L)は真の目標値r (s)までバ
イアスして一致し、結果的に制御量y (s)と目標値
r (s)とが一致した制御を行なうことが可能となる
また、定常定数e−を測定することによって定常ゲイン
Kを求めてバイアス量B(L)が求められるようにした
ので、制御対象1の特性が変動しても、その変動に応じ
て見掛上の目標値ra(s)が設定されるので、制御性
能をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置の概略構成を示すブロック図、第2
図は定常ゲイン測定部の作用を示すフローチャー1・、
第3図は目標値バイアス量調整部の作用を示すフローチ
ャート、第4図は目標値と制御量との関係を示す説明図
、第5図は従来装置の概略構成を示すブロック図および
第6図は従来の目標値と制御量との関係を示す説明図で
ある。 1・・・制御対象 2・・・比較器 3・・・フィードバック演算部 4・・・比較部 5・・・フィードフォワード演算部 6・・・加算器 7・・・定常ゲイン測定部 8・・・目標値バイアス量調整部 −1゜ 会は−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ランプ状の目標値と制御対象からフィードバックさ
    れた制御量との偏差を基に前記制御対象への操作量を演
    算出力し、前記制御量を前記目標値に追従させるように
    した制御装置において、前記目標値に制御動作の定常状
    態における前記目標値と前記制御量との差分に相当する
    定常偏差を付加するバイアス付加手段を設けたことを特
    徴とする制御装置。 2、請求項1記載の制御装置において、 前記定常偏差を観測して前記制御対象の定常ゲインを求
    め、該定常ゲインから前記バイアス付加手段のバイアス
    量を算出するバイアス量演算手段を設けたことを特徴と
    する制御装置。
JP32152988A 1988-12-20 1988-12-20 制御装置 Pending JPH02165304A (ja)

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JP32152988A JPH02165304A (ja) 1988-12-20 1988-12-20 制御装置

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ID=18133588

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