JPH02213901A - プログラム制御装置 - 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】 （発明の分野） この発明は、予め与えられた目標値パターンに定位系制
御対象の制御量を追従させるようにしたプログラム制御
装置に関する。

（発明の概要） この発明では、予め与えられた目標値パターンを制御装
置の制御パラメータおよび定位系対象物の定常ゲインを
基に修正する修正部を設けるとともに上記修正部に対し
て上記定位系対象の定常ゲインを出力する定常ゲイン測
定部を設けることにより、常に制御量を真のランプ状の
目標値に追従させ、定常偏差量やオーバーシュート量（
行き過ぎ量）を小さくすることができる。

（従来技術とその問題点） 従来、予め与えられた目標値パターンに制御量を追従さ
せるプログラム装置としては、第９図に示すようなもの
が知られている。

すなわち、従来のプログラム制御装置は、定位系の制御
対象１とＰＩＤ制御装置２と２自由度ＰＩＤ制御装置の
目標値フィードフォワード部３と制御装置の比例ゲイン
出力部４とから概略構成されている。

この従来のプログラム制御装置によりプログラム制御を
実行した場合の結果を示したのが、第１０図および第１
１図である。

第１０図は、制御量ｙを第９図のＰＩＤ制御装置２と制
御装置の定常ゲイン出力部４とで設定した場合の制御結
果で、図中ｒ　（ｔ）は目標値である。

第１１図は、制御量ｙを第９図で示した定位系の制御対
象１と２自由度ＰＩＤ制御装置２の目標値フィードフォ
ワード部３．制御装置の定常ゲイン出力部４のフル構成
としたＰＩＤ制御装置での制御結果である。

これら２つのプログラム制御装置における制御性能の評
価項目は、以下の２つに集約されることが多い。

すなわち、目標値がランプ状の変化している区間での定
常偏差量と目標値がランプ状から定値になったときのオ
ーバーシュート量（行き過ぎ量）のいずれの場合も小さ
い値に設定されることが必要であり、性能の良否として
判断されている。

しかしながら、第１０図の場合は定常偏差量は小さいが
、オーバーシュート量は大きくなり、逆に第１１図の場
合はオーバーシュート量は小さいが定常偏差量が大きく
なっている。

つまり、上記２つの例では相互に両者がトレードオフの
関係にあり、両方が同時に満足できないという問題があ
った。

（発明の目的） この発明は、上記問題点を鑑み成されたもので、その目
的とするところは、定常偏差量とオーバーシュート量を
極力小さく抑え、制御性能の向上が計られるプログラム
制御装置の提供をするところにある。

（発明の構成と効果） この発明は、上記目的を達成させるために、予め与えら
れた目標値パターンに定位系制御対象の制御量を追従さ
せるようにしたプログラム制御装置において、 予め与えられた上記目標値パターンを上記制御装置の制
御パラメータおよび上記定位系制御対象の定常ゲインを
元に修正する修正部と、上記修正部に対して上記定位系
制御対象の定常ゲインを出力する定常ゲイン測定部と、
を設けたことを特徴とするものである。

上記構成によるこの発明のプログラム制御装置によれば
、修正部と定常ゲイン測定部を設けたことにより、目標
値がランプ状に変化している区間での定常偏差量と目標
値がランプ状から定値になったときのオーバーシュート
量のいずれの場合にもその値を極力小さく抑えることが
でき、予め与えられた目標値パターンに定位系制御対象
の制御量を適宜追従し得、総じて制御性能を一段と向上
させることができる等の効果を奏する。

（実施例） 以下、この発明のプログラム制御装置の一実施例を図面
に基づいて説明する。

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。

第１図は、この発明のプログラム制御装置の第１実施例
を示すブロック図である。

図中５は修正部で、この修正部５は、与えられた目標値
パターンをＰＴＤ制御装置２．目標値フィードフォーワ
ード部３．定常ゲイン出力部４にて構成した制御部の制
御パラメータおよび制御対象２の定常ゲインＫを基に修
正する。

図中６は定常ゲイン測定部で、この定常ゲイン測定部６
は、上記修正部５の目標値パターン修正をより正確に実
行するために設けられている。

すなわち、目標値パターンの修正には、上記制御部（図
示せず）の制御パラメータのようにその制御部自身が持
つパラメータ以外に制御対象１の測定された定常ゲイン
Ｋが用いられる。

従って、制御中に定常ゲインＫが変動するような制御対
象１の場合には、何等かの方法でその変化した場合の定
常ゲインＫが測定されている必要がある（→後述する第
２実施例の場合）。

しかし、制御中の制御対象１の定常ゲインにの変動が少
ない場合は、予め求めておいた定常ゲインＫを固定値と
して持っていれば良く、第１実施例はこの場合のブロッ
ク図である。

なお、定常ゲイン測定部６の入力は、定常ゲインにの測
定方法により異なってくる。

このようにして構成されたプログラム制御装置によれば
、プログラム制御結果は第３図で示すようになり、破線
・・・の目標値パターンｒ　（ｔ）に対して一点鎖線一
一一の修正目標値パターンを上記制御部で作成し、これ
を２自由度ＰＩＤ制御部２の目標値とすることで、次の
２つのことを満足するプログラム制御が実現できること
になる。

すなわち、■目標値がランプ状に変化する区間での定常
偏差が小さく抑えられ、しかも■目標値がランプ状から
定値に代わるときのオーバーシュート量も小さく抑える
ことができることになる。

この理由としては、まず制御部を２自由度ＰＩＤとする
ことで上記■を実現する。そうした場合■が満足されな
くなるが、目標値パターンの修正部５により上記■を満
足するように修正すれば良い。

第８図は、この発明プログラム制御装置の第２実施例を
示すブロック図、第２図はその動作フローチャート図で
ある。

この実施例では、定常ゲイン測定部６′に修正後の目標
値パターンと制御対象１の制御量の偏差が入力されるよ
うになっている点が、第１実施例と異なっている。

この実施例において、プログラムパターンが、時刻とそ
の時刻での目標値パターンという座標で与えられている
場合に、座標と目標値パターンすなわちプログラムパタ
ーン図の対応は第４図のようになる。

次に、ここでの動作フローを第２図で示すフローによっ
て、各段階毎の説明をする。

第１段階では、プログラムパターンの変換がなされ、座
標形式（ｔｋ、ｒ　（ｔｋ））、に＝０゜１．１・・・
ｎで与えられたプログラムパターンを各時区間毎に直線
式で表わすと次のようになる。

ｔｋ＜ｔ＜ｔｔ＋＋のとき、 ｒ　（ｔ）ｍａ、ｔ＋ｂｋ　。

ｋ＝０．１．　・・、　ｎ−１−（１）式第２段階では
、バイアス付加が次のようにしてなされる。

各時区間毎に発生する定常偏差量を（１）式で求めた直
線式にバイアスすると次のようになる。

ｔｌ　＜ｔ＜ｔｍ４１のとき、 ｒｂ　　（ｉ）＝ａｔ　ｔ＋ｂｂｋ。

ｋ＝ｏ、　１．　＝−、ｎ−１−（２）式ただし、 続していないので連続化するため時区間の境界を変更す
る。

方法としては、各時区間のｒｂ　（ｔ）を延長したとき
の後天を求めて、それを新たな境界とする。

すなわち次の式で表わされる。

ｊ　’＞　＜ｉ＜ｔ−＊＋１のとき、 ｒｍ　　（ｔ）　＝ａｍ　”　ｔ＋ｂｂｈ＋に−０，１
，−、ｎ−１−（３）式 ただし、ｋ＝ｏで、Ｔ″に＝ｔｋ 第４段階では、定常ゲインを測定するわけであ第３段階
では、（２）式で求めた各時区間のバイアス後目標値ｒ
ｂ　（ｔ）は、時区間の境界で連部対象の定常ゲインＫ
を含んでいる。定常ゲインＫについては、制御中に変動
する可能性があり、常時測定しておくほうが良い場合も
ある。

（しかし、制御中の変動が少ない場合には、この第４段
階はなくして良い。） ここでの測定方法は、次の通りである。ａｋ＝０の区間
では、Ｋが真値から外れていると、目標値のバイアス量
もズレるので、定常偏差が残り、この定常偏差から逆に
定常ゲインを推定する。

Ｋ−□　・・・（４）式 ％式％ 但し定常偏差ｅｓは、十分一定値に落ち着いたときのバ
イアス後の目標値と制御量の偏差である。

ここで求めた定常ゲインＫを次回のバイアス付加の第２
段階で用いる。

第５図の（ａ）は、第２段階での修正結果を示したもの
である。この段階では、時区間毎の目標値ｒ　（ｔ）に
バイアスされて加えているので、定常偏差は残らないよ
うになっている。しかし、時区間の境界で、目標値が不
連続であり、オーバーシュートの発生が避けられない。

第６図の（ｂ）では、時区間毎のｒｂ　（ｔ）が連続に
なるように時区間の境界を移動している。

これは、次の時区間の目標値を予測していることになり
オーバーシュートを抑えることができる。

第７図（Ｃ）は、値第４段階の測定結果で時刻ｔｋｍに
定常ゲインＫが変更された場合のｒｎ（１）を示してい
る。第７図により判るように時刻ｔｋｍ以降の時区間境
界ｔ”ｋは、Ｃｂ）に対して移動している。

以上の説明より、目標値パターンを第７図のように修正
すれば、第３図のような制御結果が得られる。

すなわち、この実施例の場合も第１実施例と同等の作用
効果を奏する。

なお、第５段階で示す定常ゲイン測定部は、実際には測
定せずに、例えば、制御量に応じて予め求めておいた値
を出力しても良い。

また、定値制御時の整定状態での操作量と制御量の比か
ら求めることもできる。

さらに、第２図の動作フローチャートは、制御同期ごと
に目標値パターンの修正を行うフローになっているが、
これは、バイアス量の計算に用いる制御パラメータ（Ｋ
ｐ、　Ｔｉ、　　α）と定常ゲインにの変更に対応する
ためである。

つまり、バイアス量計算に用いるパラメータに変更があ
った場合にのみ、再計算すれば良く、変更が全くなけれ
ば目標値パターンｒ　（ｔ）が与えられた後、１回だけ
ｒｍ　（ｔ）を計算すれば良い。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のプログラム制御装置の第１実施例を
示すプロ・シフ図、第２図はこの発明のプログラム制御
装置の第２実施例の動作フローを示す動作フローチャー
ト図、第３図はこの発明の修正目標値を示す制御波形図
、第４図はこの発明におけるプログラムパターンの状態
を示す波形図、第５図ないし第７図は第２実施例の各段
階における修正目標値の出力状態を示す制御波形図、第
８図はこの発明のプログラム制御の装置の第２実施例を
示すブロック図、第９図は従来のプログラム制御装置を
示すブロック図、第１０図および第１１図は従来のプロ
グラム制御装置による各々制御波形図である。 １・・・定位系制御対象 ５・・・修正部 ６・・・定常ゲイン測定部 Ｋ・・・定常ゲイン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、予め与えられた目標値パターンに定位系制御対象の
   制御量を追従させるようにしたプログラム制御装置にお
   いて、 予め与えられた上記目標値パターンを上記制御装置の制
   御パラメータおよび上記定位系制御対象の定常ゲインを
   元に修正する修正部と、 上記修正部に対して上記定位系制御対象の定常ゲインを
   出力する定常ゲイン測定部と、 を設けたことを特徴とするプログラム制御装置。