JPH0231201A - フィードバック制御装置 - 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、プログラマブルコントローラや調節針等を
含むフィードバック制御装置に関し、更に詳しく言えば
、任意のゲインに変更し得る可変ゲイン制御部を有し、
外乱等により生ずる制御対象のハンチング現象を抑制す
ることのできるフィードバック制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、フィードバック制御装置として、第２図に示すよ
うに、比較部１２．制御部１６．操作部２０．制御対象
２４および検出部２８とから構成したものが一般的に知
られている。第２図において、比較部１２は、目標値１
０と検出部２８からの検出値３０との偏差に応じた制御
偏差信号１４を出力する。制御部１６は、制御偏差信号
１４に対して所定の演算を行い、その制御偏差に応じた
操作信号１８を出力する。操作部２０は、操作信号１８
を入力として所定の動作を行い、制御対象２４の制御を
行うための操作量２２を出力する。この操作量２２が、
制御対象２４に加えられる。検出部２８は、制御対象２
４における制御量２６を検出して、目標値１０と比較し
得るように検出値３０を出力する。

このように構成されたフィードバック制御装置は、制御
対象２４の制御しようとする制御量２６を検出部２８で
常時監視し、目標値１０と制御ｚ２６に相当する検出値
３０とを比較し、その制御偏差１４が小さくなるよう訂
正動作を行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前述したフィードバック制御装置におい
て、外乱３２が制御対象２４に与えられた場合に、その
影響が制御量２６に現われるのを防ぐことができないた
め、外乱３２の影響を受けた制御量２６が検出部２８で
検出され、この検出値３０は比較部１２ヘフイードバツ
クされる。これにより、制御偏差１４が変化し、制御部
１６は操作信号１８を変更して制御量２６を一定にする
動作が行われる。すなわち、外乱３２を打ち消すような
動作状態となるが、この外乱３２に直ちに追従できない
場合には、制御対象２４に与えられた外乱３２の影響が
大きくなってしまうという問題点があった。

特に、外乱３２の影響が制御量２６に現われて検出部２
８で検出されるまでの時定数が比較的長い制御対象２４
の場合には、外乱３２の影響が避けられず、制御量２６
が大きく変化してしまう。その上、制御系のゲインが大
きい場合には、制御系が定常状態に落ち着くまでに振動
的になる現象が生じ、ひどい時には定常状態に落ち着く
ことなく、制御量２６が周期的に変化する好ましくない
状態すなわちハンチング現象を生じたりするという問題
点があった。

そこで、本発明の目的は、外乱による影響を少なくして
制御量の変化を小さく抑制できると共に、ハンチング現
象が発生した時にはハンチング現象を抑制するゲインに
変更し、外乱や負荷変動が回避された時にはゲインを通
常状態に復旧させることのできる安定したフィードバッ
ク制御装置を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るフィードバック制御装置は、目標値と検出
値との差に応じた制御偏差を取り出す比較部と、前記制
御偏差に基づいて所定の演算を行い操作信号を出力する
制御部と、前記操作信号を入力としてこの信号に応じた
操作量を出力する操作部と、前記操作量により制御され
る制御対象の制御量を検出して前記検出値を得る検出部
とからなるフィードバック制御装置において、 前記制御部を可変のゲインにより所定の演算を行い操作
信号を出力する可変ゲイン制御部として構成し、 複数組のゲインを記憶するゲイン記憶手段と、外乱を検
出する外乱検出手段と、前記検出値と前記操作信号とか
らハンチング現象の発生を判定するハンチング判定手段
とを設け、 前記外乱検出手段またはハンチング判定手段により外乱
を検知しまたはハンチングを判定した際に所要のゲイン
を決定して前記ゲイン記憶手段から該ゲインを選択して
前記可変ゲイン制御部のゲインを変更する手段を設ける
ことを特徴とする。

〔作用〕

本発明に係るフィードバック制御装置によれば、外乱検
出手段が外乱を検出して外乱信号を出力した際には、所
要のゲインを決定し、ゲイン記憶手段から前記ゲインを
選択してこれを可変ゲイン制御部に指令し、可変ゲイン
制御部のゲインを変更するように働き、制御対象の制御
量の変化を抑制する。

また、ハンチング判定手段が制御対象のハンチング現象
発生を判定してハンチング検知信号を出力した際には、
ハンチング現象を抑制するような所要のゲインを決定し
、前記の外乱検出時と同様にしてゲイン記憶手段から前
記ゲインを選択し、これにより可変ゲイン制御部のゲイ
ンを変更する。

なお、外乱信号およびハンチング検知信号が所定時間発
生していない場合には、可変ゲイン制御部のゲインを通
常の値に復旧する動作を行うように構成する。

〔実施例〕

次に、本発明に係るフィードバック制御装置の実施例に
つき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。

第１図は、本発明のフィードバック制御装置の一実施例
を示すブロック構成図である。なお、説明の便宜上、第
２図に示す従来例と同一の構成部分には同一の参照符号
を付し、その詳細な説明は省略する。すなわち、第１図
においては、従来例の第２図における制御部１６を可変
ゲイン制御部５６として構成し、さらに外乱検出手段４
０．ゲイン記憶手段４４．ゲイン選択手段４８、ゲイン
決定手段５２、そしてハンチング判定手段５８を新たに
付加した構成としている。

このように構成された可変ゲイン制御部を有するフィー
ドバック制御装置において、外乱が発生した場合につい
て、先ず説明する。外乱３２が発生すると、外乱検出手
段４０はどのような外乱が発生したかを検出して外乱信
号４２を出力する。ゲイン決定手段５２は、この外乱信
号４２に応じた所要のゲインを決定し、ゲイン選択指令
６２をゲイン選択手段４８へ出力する。ゲイン選択手段
４８は、前記ゲイン指令６２に基づいてゲイン記憶手段
４４に記憶されている対応するゲイン記憶値４６を選択
して取り出し、ゲイン決定手段５２ヘゲイン選択値５０
として出力する。このゲイン選択値５０は、ゲイン決定
手段５２により指定されたゲイン５４として可変ゲイン
制御部５６へ入力される。

これにより、可変ゲイン制御部５６は指定されたゲイン
５４に更新され、このゲインを用いて制御偏差１４に対
して所定の演算を行って所要の操作信号１８を出力する
。操作部２０は、更新されたゲイン５４による操作信号
１８を入力して所定の動作を行い、この操作信号１８に
応じた操作量２２を制御対象２４に対し出力する。

従って、従来例のように外乱３２の影響が制御量２６に
現われてから補正動作を行うのではなく、外乱検出手段
４０により外乱３２を直ちに検出して可変ゲイン制御部
５６のゲインを変更するので、制御対象２４に対して外
乱３２の発生による影響を小さくするように操作するこ
とができる。

次に、外乱や負荷変動によりハンチング現象が発生して
いる場合の動作について説明する。

ハンチング判定手段５８は、検出値３０と操作信号１８
とを入力として、外乱や負荷変動により制御対象２４の
プロセスゲインが持続的な振動変化を起していないかど
うかを常に監視することにより、ハンチング現象の発生
を判定し、その判定結果をハンチング検知信号６０とし
て出力する。ゲイン決定手段５２は、このハンチング検
知信号６０が入力されると、制御対象２４のハンチング
を抑制するように可変ゲイン制御部５６のゲインを決定
し、ゲイン選択指令６２を出力する。ゲイン選択手段４
８はゲイン選択指令６２に基づき、ゲイン記憶手段４４
に記憶されている対応するゲイン記憶値４６を選択して
取り出し、ゲイン選択値５０として出力する０次いで、
このゲイン選択値５０は、ゲイン決定手段５２により、
指定されたゲイン５４として可変ゲイン制御部５６へ入
力される。可変ゲイン制御部５６は、ハンチングを抑制
するゲイン５４に更新され、このゲインを用いて制御偏
差１４に対して所定の演算を行って所要の操作信号１８
を出力する。操作部２０は、前記操作信号１８を入力し
て所定の動作を行い、この操作信号１８に応じた操作量
２２を制御対象２４に対して出力する。このようにして
、ハンチング現象の発生を検出すると共に可変ゲイン制
御部５６のゲインを所要のゲインに変更することにより
、ハンチング現象を有効に抑制することができる。

さらに、制御対象２４が安定して、通常のゲインに復旧
する場合について説明する。外乱検出手段４０からの外
乱信号４２およびハンチング判定手段５８からのハンチ
ング検知信号６０が所定の時間発生していない場合には
、ゲイン決定手段５２は可変ゲイン制御部５６のゲイン
を通常の値に復旧させるべく、ゲイン選択指令６２を出
力する。このゲイン選択指令６２により、ゲイン選択手
段４８はゲイン記憶手段４４に記憶されている通常のゲ
イン記憶値４６を選択して取り出し、ゲイン選択値５０
として出力する。次いで、このゲイン選択値５０は、ゲ
イン決定手段５２により通常のゲイン５４として可変ゲ
イン制御部５６へ入力される。従って、可変ゲイン制御
部５６のゲインは、通常のゲインに更新される。すなわ
ち、可変ゲイン制御部５６は、制御対象２４の通常の操
作をするゲインに復旧することとなる。

ここで、第３図は、以上説明した第１図の実施例の制御
手順を、特にゲイン決定に関して示したフローチャート
図である。以下、簡単に説明する。

第３図において、先ず、外乱発生が起きた場合は、外乱
検出手段４０が外乱信号４２を出力する。次いで、ゲイ
ン決定手段５２がゲイン選択指令６２を出力し、ゲイン
選択手段４８が前記指令６２に基づき所要のゲイン記憶
値４６を選択して取り出す。そして、ゲイン選択手段４
８は選択したゲイン選択値５０をゲイン決定手段５２へ
出力すると共にゲイン決定手段５２はこの指定されたゲ
イン５４を可変ゲイン制御部５６へ出力する。このとき
の指定されたゲイン５４は、外乱の影響を小さくするゲ
インとなっている。従って、可変ゲイン制御部５６のゲ
インは指定されたゲインに更新され、従来と同様のフィ
ードバック制御系による補正動作が行われる。

次に、外乱発生でない場合は、ハンチング現象の判定に
移る。ハンチング現象である場合には、ハンチング判定
手段５８がハンチング検知信号６０を出力し、ゲイン決
定手段５２がゲイン選択指令６２を出力する。以下、外
乱発生を検出した場合と同様の手順で進められるが、こ
の場合に指定されるゲイン５４は、ハンチング現象を抑
えるような値がゲイン記憶手段４４より選択され取り出
されることになる。

さらに、外乱発生でもハンチング現象でもない場合、す
なわち、外乱や負荷変動が回避されて外乱信号４２もハ
ンチング信号６０もない場合には、その安定した状態が
所定時間経過しているかを判定し、経過している時には
ゲイン決定手段５２がゲインを復旧すべ（ゲイン選択指
令６２を出力し、以下前記と同様に制御動作が行われる
。但し、この場合に指定されるゲイン５４は、通常の操
作を行うゲインがゲイン記憶手段４４より選択され取り
出される。

また、前記した安定状態が所定時間経過していない場合
には、ゲイン５４はそのままの状態、すなわち、外乱発
生時に選択されたゲインまたはハンチング現象発生時に
選択されたゲインを維持して、フィードバック制御が続
行される。

〔発明の効果〕

前述した実施例から明らかなように、本発明によれば、
外乱を外乱検出手段で検出してゲイン決定手段により決
定された最適なゲインを、ゲイン記憶手段からゲイン選
択手段により選択して取り出し、これを可変ゲイン制御
部の設定ゲインとするよう構成しているので、外乱が検
出されたときには、外乱による影響゛を直ちに抑制して
制御量の変化を小さく抑えることができる。

また、ハンチング判定手段により制御対象のハンチング
現象を検知したときには、ゲイン選択手段が、ハンチン
グ現象を抑制するようなゲインをゲイン記憶手段から選
択して取り出し、これを可変ゲイン制御部の設定ゲイン
とする構成としているので、制御対象のハンチング現象
をも有効に抑制することができる。

さらに、外乱およびハンチング現象が所定時間発生して
いない場合、すなわち、外乱や負荷変動が回避された場
合には、ゲイン決定手段は通常操作時のゲインに復旧す
べく指令を出すよう動作するので、フィードバック制御
装置を速やかに通常動作に復旧させることができる。

このようにして、本発明のフィードバック制御装置は、
外乱発生やハンチング現象発生に対して、これらの状態
を抑制するのに最適なゲイン値となるように、可変ゲイ
ン制御部のゲインを選択設定することにより、極めて安
定したフィードバンク制御を実現できる。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明の精神を逸脱しない範囲内において、種々の設計変更
をなし得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るフィードバンク制御装置の一実施
例を示すブロック構成図、第２図は従来のフィードバン
ク制御装置の構成を示すブロック図、第３図は第１図に
示す装置の制御動作を示すフローチャート図である。 １０、、。 １４、、。 １８、、。 ２２、、。 ２６、、。 ３０、、。 ４０、、。 ４４、、。 ４８、、。 ５２、、。 ５６、、。 ５８、、。 ６０、、。 ６２、、。 目標値 制御偏差 操作信号 操作量 制御量 検出値 外乱検出手段 ゲイン記憶手段 ゲイン選択手段 ゲイン決定手段 可変ゲイン制御部 ハンチング判定手段 ハンチング検知信号 ゲイン選択指令 １２、、、比較部 １６、、、制御部 ２０、、、操作部 ２４、、、制御対象 ２８、、、検出部 ３２、、、外乱 ４２、　、　、外乱信号 ４６、、、ゲイン記憶値 ５０、、、ゲイン選択値 ５４、、、ゲイン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）目標値と検出値との差に応じた制御偏差を取り出
   す比較部と、前記制御偏差に基づいて所定の演算を行い
   操作信号を出力する制御部と、前記操作信号を入力とし
   てこの信号に応じた操作量を出力する操作部と、前記操
   作量により制御される制御対象の制御量を検出して前記
   検出値を得る検出部とからなるフィードバック制御装置
   において、 前記制御部を可変のゲインにより所定の演 算を行い操作信号を出力する可変ゲイン制御部として構
   成し、 複数組のゲインを記憶するゲイン記憶手段 と、外乱を検出する外乱検出手段と、前記検出値と前記
   操作信号とからハンチング現象の発生を判定するハンチ
   ング判定手段とを設け、前記外乱検出手段またはハンチ
   ング判定手 段により外乱を検知しまたはハンチングを判定した際に
   所要のゲインを決定して前記ゲイン記憶手段から該ゲイ
   ンを選択して前記可変ゲイン制御部のゲインを変更する
   手段を設けることを特徴とするフィードバック制御装置
   。