JPH02201602A

JPH02201602A - ２以上の関連変数を同時に制御するための方法及び装置

Info

Publication number: JPH02201602A
Application number: JP30784489A
Authority: JP
Inventors: George Cresbi Kenneth; ケネス　ジョージ　クリースビー
Original assignee: Vickers Systems Ltd
Current assignee: Aeroquip Vickers Ltd
Priority date: 1988-12-08
Filing date: 1989-11-29
Publication date: 1990-08-09
Also published as: EP0372899A1; DE68922590D1; GB8828713D0; EP0372899B1; DE68922590T2

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〕本発明は制御システムに用いられる流体シリンダの流速
及び流体圧等の２以上の関連変数（ｒｅｌａｔｅｄ　ｖ
ａｒｉａｂｌｅｓ）を同時に制御するための方法及び装
置に関するものである。

本発明はシステムの特性によって定まる制御不能の第１
の関係（ｒｅｌａｔｉｏｎｓ旧ｐ）を有する少なくとも
２つの相互関連変数の第１のセットと、少なくともその
２つが上記第１のセットの変数に関連する変数である変
数の第２のセットと、この第２のセットに含まれる制御
可能な第２の関係とを有するシステムの制御方法であっ
て、上記第２の関係を貯蔵する工程と、上記変数の第１
、第２のセットの状態をモニタする工程と、上記モニタ
した変数の第２のセットを上記第２の関係と比較する工
程と、上記システムを上記第２の関係に合致する状態に
するため上記システムの１つ以上の特性を調節する工程
とより成ることを特徴とする。

又本発明はシステムの特性によって定まる制？ｆｆ１ｌ
不能の第１の関係を有する少なくとも２つの相互関連変
数の第１のセットと、少なくともその２つが上記第１の
セットの変数に関連する変数である変数の第２のセット
と、この第２の七ノドに含まれる制御可能な第２の関係
とを存するシステムの制御装置であって、第２の関係に
応してシステムの所望の多数の状態を貯蔵し又はこれに
アクセスするための機構と、上記変数の第１．第２のセ
ットの状態をモニタするための機構と、上記モニタした
状態を上記第２の関係と比較するための機構と、上記シ
ステムを上記第２の関係に合致する状態にするため上記
システムの１つ以上の特性を調節するための機構とより
成ることを特徴とする。

上記第２の関係を貯蔵するための」−記機構は、方程式
、ルックアップテーブル、地図１表面１曲線又は直線の
形で上記関係を貯蔵し、上記第２の関係は変数の名目的
又は典型的な値を用い、又は最大許容値の率として貯蔵
される。１つ又はそれ以上の変数を調節するための上記
機構は使用者によって形成されたか又は他のシステム制
御器からの他のシステム変数の状態に又は外部信号に応
答する。モニタされた変数と第２の関係の比較の前又は
後に、」―記モニタされた変数及び又は第２の関係の夫
々のレベルが換算され（ｓｃａｌｅｄ）、この換算の大
きさが外部信号のレベル又は１つ以−トの他のシステム
変数のレベルによって制御され再換算（ｒｅｓｃａｌｉ
ｎｇ）が一定又は可変のオフセットを付加することを含
む直線又は非直線形で達成され又は何れか一方の第２の
関係を変更することによって達成される。

物理的、コスト的理由により、又は例えば変数がシステ
ムの単一の測定では得られない実行インデックスである
ため、１つ以上の変数は直接モニタすることはできない
。この場合には第２の関係と比較するために要求される
変数は、モニタできる他のシステム変数から計算され又
は想定される。

本発明の特徴は任意の変数のための任意のレベル又は大
きさの組み合わせ（以下システムの状態と称する）を貯
蔵された第２の関係に合致せしめることにある。システ
ムの状態と第２の関係間の比較と、第２の関係に合致す
る任意の状態に向かってシステムを駆動せしめるために
必要な制御動作の方向と大きさの４算結果によって各側
において制御動作が実行される。

制御されるべきこのシステムは通常第２の関係によって
定められる所望の状態にシステムを移動せしめるための
制御機構を有し、この制御機構は第２の関係に含まれて
いる変数より少ない数である。この第２の関係は少なく
とも２つの相互に関連する変数より成るが、実際にはシ
ステムの所望の状態を良く記述するために使用される相
互に関連する又は独立の任意の数の変数を有する。この
システムは少なくとも２つの相互に関連する変数の操作
レベルを変更する少なくとも１つのシステム制御機構を
含む。

本発明は例えば動力又番オ動力ロスの制限、又はストレ
ス、熱発生、流れの制御、又は効率を最高にする等の種
々の形でシステム又は機械を改良するために用いること
ができる。又他の例においてはプロセス制御のため第２
の関係が全体として又は部分的には経験をもとにして決
定される。上記の改良が一度に１つの変数のレベルのめ
を制御する、より簡単な制御装置によって最良に達成で
きないときは、上記の制御が通常好ましい。上記の簡単
な制御装置は他の変数を制御するため異なる制御モード
に切り換えることができるが、上記変数の好ましくない
組み合わせを阻止することはできない。本発明の制御装
置はこのような好ましくないシステム状態を阻止するに
好ましい第２の関係を使用することができ、更に１つ以
上の変数の変化率を含む種々の測定結果に応じて第２の
関係を変えるか又は調節することによってシステムの動
的行動を改良できる。又本発明の制御装置はシステムの
安定度又は動的応答を改良するため動的補償機構と組み
合わせて使用することができ、更に任意の変数又はシス
テムの入出力特性の直線化又は変形機構と組み合わせて
使用することができる。

本発明は多くの異なるシステＪ、に適用できるが、例え
ばシステムの幾つかの点における圧力と流れを制御する
流体動カシステムに適用できる。これら２つの変数又は
他の２以」二の変数の同時制御を例えばインジェクショ
ンモールド又は鋳造によって作られる部分の品質を改良
するために用いるのが多くの理由によって好ましい。又
この制御装置は原動機又はシステムの他の部分のための
動力又は負荷を減少するために用いることができる。

〔実　施　例〕

以下図面によって本発明の詳細な説明する。

第１図は変数Ｂに対する変数Ａの値、及びこれら２つの
変数間の第１の関係を示す実線１を示す。

この第１の関係は制御されるプラント又はシステムの特
性から得られるが、この関係はプラント又はシステム　
制御機構によっては制御又は変換することはできない。

更にこの第１の関係は点線２及び３で示されるようにプ
ラント又はシステムの他の特性内の変数に基因して変化
する。第２の関係は一点鎖線４によって示す。この第１
．第２の関係は任意の異なる形として説明する。更に変
数ＡとＢは制御すべきシステムから直接測定する必要は
なく、多数の入力の１つ又はそれ以」二から換算（ｓｃ
ａｌｅｄ）され、調節され、又は計算される。システム
又はプラントの制御機構は第１の関係によって示される
ように２つの変数ＡとＢを互いに比例するように変更す
る。

本発明の制御装置は時刻１でシステム又はプラントを測
定し、変数ＡとＢの交点を得た後プラントに対する信号
を調節し、システムに受は入れられる第１閣でＫで示さ
れる操作点のように変数ＡとＢが第２の関係と一致する
点は受は入れるが目標点は選択することなく２つの変数
ＭＡＩとＭＢｌの交点を第２の関係を示す線に向かって
略矢印Ｇ方向に移動せしめる。幾つかの場合においては
何等かの理由で制御装置によって操作点を第２の関係を
示す一点鎖線４上に正しく位置できない場合でも２つの
変数ＡとＢの交点を第２の関係を示す一点鎖線４に向か
って移動せしめるようにすることで十分である。

同様にして他の時刻２において２つの変数ＡとＢの交点
が第１図に示す第２の関係を示す一点鎖線４上に位置し
ていれば、制御装置はプラントに対する信号を調節して
ＭＡ２とＭＢ２の交点を略矢印Ｉ］の方向に移動せしめ
る。交点の実際の移動方向はシステム又はプラントの変
動した及び安定した動作状態に対応し、変動条件の下で
は第１の関係を示す実線１から逸らすことができる。プ
ラントの変動動作の場合には安定操作を達成するため付
加的補償機構が使用される。この補償はシステム測定に
用いられる時刻依存フィルター、又はプラント制御信号
又はプラントの変動動作を基にした第２の関係に対する
調節を含む種々の形となる。

第２図、第３図は入力信号、プラント変数又はこれらの
組み合わせである第３の変数Ｅに対する２つの変数りと
Ｃの関係の変形を示す。この変形は第３図に示すように
１つの方向における第３の変数Ｅに比例して達成され、
又は第３の変数の大きさにより第３図に示すように第２
の関係の形が変化する。他の例では第２の関係に対する
工程変化が採用される。これら及び他の調節機構は単独
に、又は付加変数又は最初の変数のレート変化又は外部
信号の大きさに応じて組み合わせて用いられる。

第４図は本発明制御装置を示し、例えばプラント、シス
テム又は機械（以下プラントと略称する）５が制御可能
な異なる第２の関係７．８．９を制御する制御器６に接
続されている。プラントの２つの状態変数の少なくとも
測定がセンサー１３１４によってなされ、少なくとも２
つの測定された独立の変数がライン１）．１２を介して
制御器６に加えられ、制御器６はこの２つの独立した測
定値を用いて少なくとも２つのキー変数を作り、これを
第２の関係７と比較してプラントの状態を調節する少な
くとも１つのプラント制御信号を作る。プランｌ−５に
は更にセンサー１５が設けられており、ライン５２を介
して制御器６に送られる１つ又はそれ以上の帰還信号を
作り、この帰還信号は入力信号５３．５４が達成すると
同様に第２の関係の調節、キー変数Ａ、！：Ｂの換算又
は変更又は変更プラント制御信号の変更を所望の手段で
行うために用いられる。他の例においては２以上のキー
変数間の関係を示す第２の関係に比較する他のキー変数
を作るため他の入力及び又は帰還信号が用いられる。制
御器６によって作られる基本的プラント制御信号がライ
ン１６を介して制御機構１７に加えられ、他の出力がラ
イン２０に加えられる。

第５図はシリンダ１９とピストン２１より成る流体付勢
装置１８を有する制御されるべき本発明のブラン１−、
システム、機械を示す。このような流体付勢装置１８は
例えばインジェクションモールド装置の一部をなし、合
成可塑材料をモールド内に注入するために用いられるが
、この注入のパラメータは得られる製品の品質に影響を
与える。

本発明の実施例では変数の第１のセットにおける２つの
変数は流体付勢装置１８の速度とシリンダの室２２内の
圧力である。流体付勢装置１８に対する流体の流れは比
例制御弁２３によって制御され、この比例制御弁２３に
は圧力リリーフ弁２５を有するポンプ２４から流体圧が
加えられる。点線２６によって示すように流体回路は必
要に応してピストン２１を引き込むためシリンダ１９の
環状室２７内に圧力流体を流すように構成されている。

本発明の制御装置２８は流体付勢装置１８のシリンダの
室２２に連通された圧力センサー２９と流体付勢装置１
８のピストン２１に直接又は間接的に接続された速度セ
ンサー３１とを有する。速度センサー３１は流体付勢装
置１８の実際の速度に比例する信号を発生し、この信号
は可変減衰モジュール３２に加えられ、こ＼で実際の速
度信号がライン３３に加えられた最大速度信号によって
割られ、可変減衰モジュール３２の出力は最大速度の率
として実際の速度を示す換算された速度信号であり、こ
れは変数の第２のセットの一方の変数であり、他方の変
数は圧力である。従ってこの第２のセットの２つの変数
は第１のセットに関連する。ライン３３に加えられた最
大速度信号は経験的に及び又は流体付勢装置１８の位置
、システムの温度又は処理される材料等の他のシステム
変数に一部に依存して発生され、又は使用者により入力
され一定可変であり、換算された速度信号はライン３４
を介して流体付勢装置１８の速度と圧力間の所望の関係
を貯蔵する機構３５に加えられる。この関係は輪郭方程
式又はルックアップテーブルの形である。機構３５に貯
蔵されたデータは、制御器に加えられる外部信号によっ
て区画される最大圧力又は最大速度の変数を許容するた
め必要に応じて換算される。

ライン３４上の換算された実際の速度信号は、圧力／速
度輪郭、方程式又はルックアップテーブルを貯蔵した機
構３５のデータにアクセスされ、ライン３６上に換算さ
れた所望の圧力信号を形成する。ライン３Ｇ上の換算さ
れた輪郭圧力信号はライン３７に加えられる最大圧力信
号の率として示されており、これら２つの信号は可変ゲ
インモジュール３８内で乗算され、所望の圧力に比例す
る出力信号がライン３９上に形成される。このライン３
９上の所望の圧力信号は比較器４１内で圧力センサー２
９によって作られたライン４２上の実際の圧力信号と比
較され、この両者の差信号は２つの制御機構４３．４４
に加えられる。若し圧力差信号が負の場合には実際の圧
力が非常に大きいことを意味し、制御機構４３が信号を
発生し、この信号が弁位置制御回路４５が加えられ、流
体付勢装置１８に対しポンプ２４から流れる流体の流れ
を減少せしめ、及び又は流体付勢装置１Ｂのシリンダの
室２２からタンクに流れる流体の流れを減少せしめる。

弁位置制御回路４５は制御信号をライン４６を介して比
例制御弁２３に加え、制御機構４３．４４からの信号に
応じて比例制御弁２３のスプールの動きの方向と大きさ
を制御し、必要に応じてその最大動作を制限する。比例
制御弁２３は位置センサー４７がら弁位置制御回路４５
に加えられる信号を用いた閉ループフィードバックモー
ドで操作される。この操作モードの変更は任意になし得
る。

制御装置２日のモジュールの幾つかは外部駆動信号に応
して付勢され、特に弁位置制御回１）＠　４５は特に必
要に応じて流体付勢装置】８のピストン２１を引き込め
るためライン４Ｂの駆動信号に応答して付勢される。他
の実施例においては流体付勢装置１８のピストン２１の
引き込みはライン３７上の最大圧力外部信号を減少し、
比較器４１からの差信号を負とし、制御機構４３が流体
付勢装置１８のシリンダの室２２からタンクに流れる流
体流を増加する命令を発し、その結果環状室２７内の圧
力が減少されることによって達成される。

第５図に示す実施例においては機構３５に貯蔵された圧
力／速度輪郭は最大速度の１０％の間隔で所望の圧力を
貯蔵することによって形成される。

この１０％間隔間の任意の点の所望の圧力を計算するた
めには数学的補完手段が用いられる。第５図の実施例で
は２つの変数は圧力と速度であり、これら２つの変数間
の制御可能な関係が機構３５に貯蔵される。これら２つ
の変数の状態はセンサー２９．３１によってモニタされ
、このモニタされた状態は機構３５内に貯蔵された関係
と比較され、この比較結果が必要に応して変数の１つを
調節するために使用される。

測定された変数及び既知の又は設定されたデータから計
算され又は作られる、実行インテ・７クス番号を含む１
つ又はそれ以上の測定されない想像上の又は非現実的な
変数を用いるシステムの所望の状態を第２の関係が示し
、これら計算された又は作られた変数と第２の関係間の
比較がシステムに対する制御作用を定めるために制御器
を介して用いられる。この第２のセットの少なくとも２
つの変数が第１のセットの変数に関連付けられる。

このシステムは弁、スイッチ、ソレノイド　モータ、付
勢機構及びポンプを含む任意の機能を制御するため、又
は生産物、流体、フィールド、電流又は電圧等の任意の
要素のレベル、位置、速度力１強度又は他の動きを制御
するために用いられる。本発明はシステム、プラント機
構又はプロセスを制御するために用いられ、作られる製
品部品の品質、コスト、製造速度又は他のパラメータを
上記第２の関係を用いて良好に制御することができる。

本発明は原動機に要求される電力２　トルク又は速度を
制御するためにも用い得る。木発明は更にシステム又は
その部分によって発生される動力又は損失を制御するの
に用い得る。少なくとも２つの変数は、ユニット、車輌
、船舶、付勢機構、モータ又はソレノイドによって発生
される又は要求される動作及び又は力、圧力、トルク又
は動力である。

上述のように本発明は特にインジェクションモールドプ
ロセスを制御するのに用いられる。この場合には例えば
モールドに対する材料又はダイスやパイプを通る材料の
注入に使用する付勢機構の速度と圧力間の関係が制御さ
れ、速度と圧力の両方、又は他の２以上のシステム変数
が、制御される材料の抵抗変化及び速度と圧力間の所望
の関係設定、又は第２の関係として示される他の２以上
の変数に応じて連続的に変えられる。

ｌ・・・実線、２．３．２６・・　点線、４・・・−点
鎖線、５・・・フ゛−）ンＩ・、６・　・制御卸器、７
〜９・・・第２の関係、＋１．１２　１６２０、　３３
．　３４．　３６．　３７．　３９．　４２．　４６．
４８・・・ライン、１３．１４．１５　　・センサー、
］、７．４３．４４・・・制御機構、１８・・・気体イ
」勢装置、１９・・・シリンダ、２１・・・ピストン、
２２・・・室、２３・・・比例制御弁、２４・・・ポン
プ、２５・・・圧力リリーフ弁、２７・・・環状室、２
８　・・制御装置、２９・・・圧力センサー１，３１・
・・速度センサー、３２・・・可変減衰モンユール、３
５・・・機構、３８・・・可変ゲインモジュール、４１
・・・比較器、４５・・・弁位置制御回路、４７・・・
位置センサー

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は夫々変数間の関係説明用線図、第４図
は本発明制御装置の一実施例を示すレイアウト説明図、
第５図はそのブロック図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）システムの特性によって定まる制御不能の第１の
関係を有する少なくとも２つの相互関連変数の第１のセ
ットと、少なくともその２つが上記第１のセットの変数
に関連する変数である変数の第２のセットと、この第２
のセットに含まれる制御可能な第２の関係とを有するシ
ステムの制御方法であって、上記第２の関係を貯蔵する
工程と、上記変数の第１、第２のセットの状態をモニタ
する工程と、上記モニタした変数の第２のセットを上記
第２の関係と比較する工程と、上記システムを上記第２
の関係に合致する状態にするため上記システムの１つ以
上の特性を調節する工程とより成ることを特徴とする制
御方法。
（２）システムの特性によって定まる制御不能の第１の
関係を有する少なくとも２つの相互関連変数の第１のセ
ットと、少なくともその２つが上記第１のセットの変数
に関連する変数である変数の第２のセットと、この第２
のセットに含まれる制御可能な第２の関係とを有するシ
ステムの制御装置であって、第２の関係に応じてシステ
ムの所望の多数の状態を貯蔵し又はこれにアクセスする
ための機構と、上記変数の第１、第２のセットの状態を
モニタするための機構と、上記モニタした状態を上記第
２の関係と比較するための機構と、上記システムを上記
第２の関係に合致する状態にするため上記システムの１
つ以上の特性を調節するための機構とより成ることを特
徴とする制御装置。
（３）上記第２の関係を貯蔵するための上記機構が方程
式、ルックアップテーブル、地図、表面、曲線又は線の
形で上記関係を貯蔵する請求項２記載の制御装置。
（４）上記第２の関係が最大許容値の率又は比である換
算された変数を用いて貯蔵され、上記最大許容値は他の
システム変数の状態又は外部信号に応じてプリセットす
るか又は調節可能である請求項３記載の制御装置。
（５）モニタされた変数と第２の関係の比較の前又は後
に、上記モニタされた変数及び又は第２の関係の夫々の
レベルが換算され、この換算の大きさが外部信号のレベ
ル又は１つ以上の他のシステム変数のレベルによって制
御される請求項１、２、３又は４記載の制御装置。
（６）上記換算又は調節が一定又は可変のオフセットを
付加することを含む直線又は非直線形で達成される請求
項４又は５記載の制御装置。
（７）他方の第２の関係を異なるシステム条件実行のた
め、又は変数の換算又は上記第２の関係の換算のための
計算時間を減少するため次第に又は１ステップで変更す
る請求項２、３、４、５又は６記載の制御装置。
（８）上記１つ以上の変数が間接的にモニタされる請求
項２、３、４、５、６又は７記載の制御装置。