JPH03132802A - 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】 （ａ）産業上の利用分野 この発明は、フィードバンク制御を行うファジィ制御装
置に関する。

（ｂｌ従来の技術 ファジィ制御装置を用いてフィードバック制御を行う場
合、第５図に示すように制御、ｌｃと目標値Ｒとの比較
結果である制御偏差Ｓと、この制御偏差Ｓの微分値Ｓ′
とをファジィコントローラ５１に入力する。ファジィコ
ントローラ５１は予め設定されたファジィルールに基づ
いて上記制御偏差Ｓおよびその微分値Ｓ′を入力として
ファジィ推論を行い、その推論結果を操作ｉＭとして制
御対象５２に出力する。このようにしてファジィコント
ローラ５１により単一ループのフィードバック制御系を
構成することができる。

一般に、従来のＰＩＤ制御によるフィードバック制御で
は、第６図（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、制御対象にお
ける負荷比等のパラメータが変化すると（同図（Ａ）〜
（Ｃ）は１：１−１０：１−２０：ｌと変化させた場合
）、制御特性が変化し、立ち上がり時間の遅れやオーバ
ーシュー＋−ｉの増加が顕れるようになる。そこで、フ
ァジィ制御装置を用いてフィードバック制御を行うと、
同図（Ｄ）〜（Ｆ）に示すように大きなオーバーシュー
トを生じることがなく、外乱に対しても強いフィードバ
ック制御系を作ることができる。

（Ｃ１発明が解決しようとする課題 しかしながら、単一ループのフィードバンク制御系では
、目標値に対する感度と外乱に対する感度とを自由に設
定することができないという欠点があり、ファジィ制御
装置を用いた場合には第７図（Ａ）〜（Ｃ）に示すよう
に、目標値が変化することによって制御特性に変化が見
られ、基準目標値に対して１／２倍または２倍にすると
、同図（Ｂ）および（Ｃ）に示すように遅れやオーバー
シュートが顕れてしまう。

この発明の目的は、ファジィ制御装置によって構成され
たフィードバック制御系にフィードフォワード制御系を
追加することにより、目標値の変化による制御特性の変
化を未然に防止できる制御装置を提供することにある。

（ｄ１課題を解決するための手段 この発明のファジィ制御装置は、目標値と制御量との差
を人力として予め設定されたファジィルールに基づいて
ファジィ推論を行い、その推論結果を操作量として制御
対象に出力するファジィ制御装置において、 前記ファジィルールの設定時における目標値を基準値と
して出力する基準値発生手段と、基準値発生手段から出
力された基準値と現在の目標値との差に基づいて前記操
作量に加算する補償値を出力する補償手段と、を設けた
ことを特徴とする。

（８１作用 この発明においては、ファジィ推論に用いられるファジ
ィルールが設定された際における目標値が基準値として
基準値発生手段から出力され、この基準値発生手段から
出力された基準値と現在の目標値との差に応じた補償値
が補償手段から出力され、ファジィ制御装置から出力さ
れた操作量に加算される。したがって、変化前の目標値
に応じて設定されたファジィルールに基づ（ファジィ推
論によって得られた操作量が、目標値の変化に応じた補
償値によって補正される。

（ｆ）実施例 第１図は、この発明の実施例であるファジィ制御装置の
構成を示すブロック図である。

ファジィコントローラ１には減算回路４の出力（制御偏
差）Ｓおよび微分回路３から出力されたその微分値Ｓ′
が入力される。減算回路４は目標値発生回路７が出力す
る目標値Ｒと制御対象２の制御１ｃとの差を演算し、そ
の演算結果Ｓを出力する。ファジィコントローラ１は予
め定められたファジィルールに基づいて演算結果Ｓおよ
びその微分値Ｓ′を入力としてファジィ推論を行い、推
論値Ｆを出力する。以上の構成は第５図に示した従来の
ファジィ制御装置を用いたフィードバンク制御系と同じ
である。

目標値発生回路７から出力された目標値Ｒは基準値発生
回路６が発生した基準値Ｂとともに、減算回路１０に入
力される。減算回路１０は現在の目標値Ｒから基準値Ｂ
を減算する。この基準値発生回路６はファジィコントロ
ーラ１において用いられるファジィルールの設定時にお
ける目標値を基準値Ｂとして出力する。この値は初期デ
ータをメモリに保存するか、または動作指令パラメータ
により繰り返し生成することによって得られる。

また基準値発生回路６および目標値発生回路７の出力は
それぞれ微分回路１１および１２において微分され、そ
の微分値Ｂ′およびＲ′が減算回路９に入力される。減
算回路９は目標値の微分値Ｒ′から基準値の微分値Ｂ′
を減算する。上記減算回路９および減算回路１０の演算
結果０１，０２は補償回路８に入力される。補償回路８
は演算回路９．１０の出力をして補償値りを出力する。

補償回路８の出力りはファジィコントローラ１の推論値
Ｆとともに、加算回路５に人力される。

加算回路５はファジィコントローラ１から出力された推
論値Ｆに補償回路８から出力された補償値りを加算し、
操作ＩＭとして制御対象２に出力する。なお、補償回路
８はＰＤ制御系またはファジィコントローラによって構
成することができる。

第２図（Ａ）〜（Ｄ）は、上記ファジィ制？ｆｆＵ　ｇ
置の一部を構成する補償手段の処理を説明する図である
。

たとえば、制御対象２が移動装置に設けられたモータで
あり、この移動装置を停止状態から移動させて、再度停
止する制御では、移動装置の速度が目標値として与えら
れる。今、基準値Ｂが第２図（Ａ）に実線で示す状態で
あり、現在の目標値Ｒが破線で示すように変化するとす
ると、この基準値Ｂおよび目標値Ｒの微分結果である加
速度は、同図（Ｂ）にそれぞれ実線および破線で表され
る。減算回路１０は目標値Ｒから基準値Ｂを減算する演
算を行うため、その演算結果０２は第２図（Ｃ）に表さ
れるようになる。また、減算回路９は目標値の微分値Ｒ
′から基準値の微分値Ｂ′を減算する演算を行うため、
その演算結果０１は同図（Ｄ）に示す状態になる。

補償回路８は減算回路９，１０の演算結果０１０２を加
算して正負逆転した値を補償値として出力する。したが
って、その出力は第３図に示す状態になる。第３図に示
す補償値りが加算回路５によってファジィコントローラ
１の推論値Ｆと加算され、操作ｆｉＭとして制御対象２
に出力される以上のようにして、ファジィコントローラ
１を用いた単一ループのフィードバック制御系に目標値
の変化に応じたフィードフォワード制御系を追加するこ
とによって、たとえば、制御対象が移動装置のモータで
ある場合に、外部環境の変化等により移動装置の目標値
となる移動速度が変えられた場合にも、ファジィコント
ローラ１の推論値Ｆに補償回路８の補償値りを加えるこ
とにより、制御遅れやオーバーシュートの発生を未然に
防止できる。

なお、現在の目標値Ｒが基準値Ｂを上回る場合には第２
図（Ｂ）〜（Ｄ）および第３図において正負が反転する
ことは言うまでもない。

また、補償回路８は第４図に示すファジィルールに基づ
いてファジィ演算を行うファジィコントローラによって
構成することもできる。第４図に示すようなファジィル
ールによってファジィ演算を行うファジィコントローラ
の出力により、第３図に示す補償値りを得ることができ
る。

（ｇ＋発明の効果 この発明によれば、制御対象のパラメータ変化や外乱に
よる制御遅れやオーバーシュートの防止を目的としてフ
ァジィ制御装置を用いてフィードバック制御を行う際に
、補償手段によって目標値の変化に対する応答性を補償
でき、目標値応答特性をも向上させて制御精度およびタ
クトタイムの向上を実現できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例であるファジィ制御装置の構
成を示すブロック図、第２図（Ａ）〜（Ｄ）および第３
図は同ファジィ制御装置の一部を構成する補償手段の各
部における出力信号を示す図、第４図は同補償手段にフ
ァジィコントローラを用いた場合におけるファジィルー
ルを示す図である。また、第５図は従来のファジィ制御
装置を用いたフィードバック制御系の構成を示すブロッ
ク図、第６図（Ａ）〜（Ｆ）は従来のファジィ制御装置
を用いたフィードバック制御系とＰＩＤ制御装置を用い
たフィードバック制御系とにおける外乱による応答性の
変化を比較する図、第７図（Ａ）〜（Ｃ）は同従来のフ
ァジィ制御装置における目標値応答性を示す図である。 １−ファジィコントローラ、２−制御対象、６−基準値
発生回路、７−目標値発生回路、８−補償回路、９，１
〇−減算回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）目標値と制御量との差を入力として予め設定され
   たファジィルールに基づいてファジィ推論を行い、その
   推論結果を操作量として制御対象に出力するファジィ制
   御装置において、 前記ファジィルールの設定時における目標値を基準値と
   して出力する基準値発生手段と、基準値発生手段から出
   力された基準値と現在の目標値との差に基づいて前記操
   作量に加算する補償値を出力する補償手段と、を設けた
   ことを特徴とするファジィ制御装置。