JPH0327402A - Controller - Google Patents

Controller

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JPH0327402A
JPH0327402A JP16164089A JP16164089A JPH0327402A JP H0327402 A JPH0327402 A JP H0327402A JP 16164089 A JP16164089 A JP 16164089A JP 16164089 A JP16164089 A JP 16164089A JP H0327402 A JPH0327402 A JP H0327402A
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JP
Japan
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control
target values
deviation
controlled
outputs
Prior art date
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JP16164089A
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JPH0766282B2 (en
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Yoshiro Tsuchiyama
吉朗 土山
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain sufficient control performance by calculating the deviation of an optimized evaluation function from an optimum value and weighting and averaging the outputs of control units in accordance with the deviation so as to control an object to be controlled. CONSTITUTION:Target values and the output state of an objective plant 13 are respectively inputed to respective controllers 1 by using N-number of controllers which are optimumly designed for different N-number of target values so as to obtain control outputs. Respective obtained control outputs are inputted to a weighted average operation means 11. The weight of the weighted average operation means 11 can be obtained by using the target values and by a weight distribution deciding means 12. Then, the objective plant 13 is controlled by the operation result of the weighted average operation means 11. When the target values are not those which are set, the object to be controlled is controlled by a result obtained by weighting and averaging the outputs of the control units for respective target values which are distributed by the values corresponding to the deviation from the optimum value of the evaluation function. Thus, sufficient control performance can be obtained even if different control algorithms are required for plural target values.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明G1  自動制御装置に関するものであり、特に
 複数の目標値を持板 かつ各目標値によって制御特性
が大きく異なる制御対象に対して有効な制御装置である
。このような特性を有する制御対象として例えばロボッ
ト・マニピュレー夕があ従来の技術 従来&上 制御対象を線形近似し 近似した結果を用い
て制御装置を構成していtも  非線形な対象を線形化
する方法法 例えば小郷・美多「システム制御理論入門
」第l章に述べられている方法である。すなわ板 制御
目標値近傍における制御対象を、制御量の微小変化に対
する目標値の微小変化量に求めるものである。
[Detailed Description of the Invention] Industrial Field of Application This invention G1 relates to an automatic control device, in particular a control device that is effective for a controlled object that has a plurality of target values and whose control characteristics vary greatly depending on each target value. It is. An example of a controlled object with such characteristics is a robot or manipulator, which is an example of conventional technology.The conventional technique involves linearly approximating the controlled object and constructing a control device using the approximation result. For example, the method described in Chapter 1 of "Introduction to System Control Theory" by Kogo and Mita. In other words, the control target near the control target value is determined by the amount of minute change in the target value in response to a minute change in the control amount.

発明が解決しようとする課題 このような線形近似を行う場合に41  目標値により
、変化量の比が大きく変化する。したがって、一つの目
標値について設計した制御装置であって転 目標値によ
っては十分な制御性能が得られなくなも 課題を解決するための手段 本発明で《よ 従来の課題を解決するために 複数の目
標値に対する制御ユニットをそれぞれ設計し 各目標値
の間の目標値に対して(よ 各々の制御ユニットにおけ
る評価関数の最適値からのずれをあらかじめ求めておき
、ずれに応じてそれぞれの制御ユニットの出力を重み付
き平均し 平均結果により制御対象を制御するものであ
る。
Problems to be Solved by the Invention When performing such linear approximation, the ratio of the amount of change changes greatly depending on the target value. Therefore, even if the control device is designed for one target value and sufficient control performance cannot be obtained depending on the target value, the present invention provides a means for solving the problem. Design each control unit for the target value of The output is weighted and averaged, and the controlled object is controlled based on the average result.

作   用 いくつかの目標値について(上 制御ユニットの評価関
数が最適値になるように設計されているの弘 前記目標
値における評価関数の最適値からのずれはなく、設計ど
おりの性能が得られる。また目標値が設定した値でない
場合において(よ 評価関数の最適値からのずれに応じ
た値で分配された各々の目標値用の制御ユニットの出カ
を重み付き平均した結果で制御する。
Effects Regarding several target values (No. 1) The evaluation function of the control unit is designed to be the optimal value. There is no deviation from the optimal value of the evaluation function at the target value, and the performance as designed is obtained. In addition, when the target value is not the set value, control is performed using the result of a weighted average of the outputs of the control units for each target value, which are distributed according to the deviation from the optimal value of the evaluation function.

このとき、評価関数は目標値からずれるにしたを《って
連続的に変化しているので、各目標値を結ぶ連続的な制
御目標に対してk 滑らかであり、かつ、精度の良い制
御を行なうことができる。
At this time, since the evaluation function changes continuously as it deviates from the target value, smooth and accurate control is achieved with respect to the continuous control target connecting each target value. can be done.

実施例 本発明の一実施例における制御装置を図面に基づき説明
する。第1図は同装置の構成を示す図である。すなわち
異なるN通りの目標値に対して最適設計されたN個のコ
ントローラ1を用いて、目標値および対象プラント13
の出力状態を各々のコントローラ1に入力して制御出力
を得る。得られた各々の制御出力は重み付き平均演算手
段1lに入力される。重み付き平均演算手段11の重み
は目標値を用いて、重み配分決定手段12により得られ
る。重み配分の具体方法は後述する。重み付き平均演算
手段1lの演算結果により、対象プラントl3を制御す
も また対象プラントl3の制御結果すなわちプラント
出力は各々のコントローラlに再び入力され 閉ループ
制御系を構戒する。
Embodiment A control device according to an embodiment of the present invention will be explained based on the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the device. In other words, by using N controllers 1 that are optimally designed for N different target values, the target value and the target plant 13 are
The output state of is inputted to each controller 1 to obtain a control output. Each of the obtained control outputs is input to the weighted average calculation means 1l. The weight of the weighted average calculating means 11 is obtained by the weight distribution determining means 12 using the target value. The specific method of weight distribution will be described later. The target plant l3 is controlled based on the calculation result of the weighted average calculation means 1l. Furthermore, the control result of the target plant l3, that is, the plant output, is inputted again to each controller l to control the closed loop control system.

次に重み配分決定手段12の決定方法を説明する。第2
図(a)は制御装置の設計における評価関数の考え方の
一例を示すものである。プラントl3の状態(出力)が
ずれた状態か転 目標値へと戻る際の応答を示したもの
である。この制御性能を示す手法として、目標値y『●
tに対するプラントl3の出力yのずれ(偏差)の2乗
の時間積分値などがある。第2図(a)では偏差の2乗
の時間積分値を示している。第2図(b)は目標値の変
化に対して評価関数が変化する状態を示したものであり
、かつ、重み配分を計算する手法を示すものである。目
標値X1に対して設計された第lのコントローラ1では
目標値Xが変化するにしたがって評価関数Jlは例えば
曲線Jl(X)のように変化する。曲線Jl(x)lよ
 x=xl  のとき、最小値J 1−+nとなる。同
様に目標値X2に対して設計された第2のコントローラ
1でCヨ  評価関数曲線J2(X)が得らhx=x2
  のとき最小値J2−1nをとる。次にJl−+nと
J2−+nとを結んだ直線JIIIn(X)を作或する
。この直線は2つの目標値XI,  X2間に別のコン
トローラを設けた場合の設計値に仮,想的に対応するも
のである。この直線と第1及び第2のコントローラlの
評価関数とのずれをそれぞれ△J1、△J2とし この
値の比でこれらコントローラlの出力の重みを決定する
。2つのコントローラ1の出力をC1、C2とすると、
重み付き平均演算結果すなわち制御出力Cは次のように
なる。
Next, the determining method of the weight distribution determining means 12 will be explained. Second
Figure (a) shows an example of the concept of an evaluation function in designing a control device. This shows the response when the state (output) of plant 13 returns to the target value after a deviation. As a method to show this control performance, the target value y ``●
There is a time integral value of the square of the deviation (deviation) of the output y of the plant l3 with respect to t. FIG. 2(a) shows the time integral value of the square of the deviation. FIG. 2(b) shows how the evaluation function changes with respect to a change in the target value, and also shows a method for calculating weight distribution. In the l-th controller 1 designed for the target value X1, as the target value X changes, the evaluation function Jl changes, for example, like a curve Jl(X). According to the curve Jl(x)l, when x=xl, the minimum value J1-+n is obtained. Similarly, with the second controller 1 designed for the target value X2, the Cyo evaluation function curve J2(X) is obtained, hx=x2
When , the minimum value J2-1n is taken. Next, a straight line JIIIn(X) connecting Jl-+n and J2-+n is created. This straight line hypothetically corresponds to the design value when another controller is provided between the two target values XI and X2. The deviations between this straight line and the evaluation functions of the first and second controllers l are defined as ΔJ1 and ΔJ2, respectively, and the weights of the outputs of these controllers l are determined by the ratio of these values. If the outputs of the two controllers 1 are C1 and C2,
The weighted average calculation result, that is, the control output C is as follows.

C=(△J2*C1+△JIC2)/(AJl+△J2
) したがって、x=xl  においては △J 1= 0
となるの″′QS C−Clとなる。まL  xがxi
からずれてX2に近づくにしたがって、△Jlは大きく
なり、△J2は小さくなっていき、徐々にc2の重みが
高くなっていく。この変化は連続的であり、主として有
効に動作するコントローラ1戟第1から第2に徐々に切
替わっていくことを示している。
C=(△J2*C1+△JIC2)/(AJl+△J2
) Therefore, at x=xl, △J 1= 0
becomes ``'QS C-Cl.Well, L x is xi
As it deviates from X2 and approaches X2, ΔJl becomes larger, ΔJ2 becomes smaller, and the weight of c2 gradually becomes higher. This change is continuous and mainly indicates a gradual switch from the first to the second controller operating effectively.

第3図は目標値によって各コントローラ1の重みが切替
わっていく様子を示したものである。第3図で(上 演
算を簡略化するた吹 △Jがゼロに近いときに(よ 第
lのコントローラ1からの出力のみで制御する場合を示
している。目標値Xlではこのコントローラ1の評価関
数の最適値からのずれはゼロであるので第1のコントロ
ーラ1の重みはl1  その他のコントローラ1の重み
はゼロになる。目標値がX2に近づくと第2のコントロ
ーラlの評価関数の最適値からのずれが小さくなり、第
2のコントローラ1の重みが大きくなりはじめる。
FIG. 3 shows how the weight of each controller 1 is switched depending on the target value. In Fig. 3 (above), when △J is close to zero, control is performed only by the output from the l-th controller 1. At the target value Xl, the evaluation of this controller 1 is shown. Since the deviation from the optimal value of the function is zero, the weight of the first controller 1 is l1 and the weight of the other controllers 1 is zero.When the target value approaches X2, the optimal value of the evaluation function of the second controller l The deviation from the second controller 1 becomes smaller, and the weight of the second controller 1 starts to increase.

そして目標値がX2になると、このコントローラlの評
価関数の最適値からのずれがゼロになるの玄第2のコン
トローラ1の重みはlとなりその他のコントローラ1の
重みはゼロになる。そして目標値がX2をずれていくと
、第2のコントローラ1の評価関数のずれが大きくなっ
ていくのでこのコントローラ1の重みは再び小さくなっ
て行き、その他のコントローラ1の重みが増加する。
When the target value becomes X2, the deviation of the evaluation function of this controller l from the optimum value becomes zero.The weight of the second controller 1 becomes l, and the weights of the other controllers 1 become zero. As the target value deviates from X2, the deviation of the evaluation function of the second controller 1 becomes larger, so the weight of this controller 1 becomes smaller again, and the weights of the other controllers 1 increase.

な叙 上記実施例で(上 目標値を一次元上に設定した
力交 目標値がN次元(Nは整数)であっても実施する
ことができることは容易に類推できることである。また
 上記実施例では コントローラを複数個用いるように
して説明した力t ディジタル計算機を用いて、時分割
処理を行って実施することも可能である。
In the above example, it can be easily inferred that the force exchange in which the target value is set in one dimension can be carried out even if the target value is N-dimensional (N is an integer).Also, in the above example Now, the force t explained using a plurality of controllers can also be implemented by time-sharing processing using a digital computer.

発明の効果 以上説明したように 本発明は従来の制御装置にはな八
 複数の目標値に対して異なる制御アルゴリズムが必要
な場合でも十分な制御性能を得ることができる制御装置
を提供するものであり、その効果は犬きb〜
Effects of the Invention As explained above, the present invention provides a control device that can obtain sufficient control performance even when different control algorithms are required for multiple target values, unlike conventional control devices. Yes, the effect is amazing

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第l図は本発明の一実施例における制御装置の構成を示
すブロックは 第2図(a)(b)は各コントローラの
重み配分の決定方法を示す原理は第3図は目標値と各コ
ントローラの重みの変化例を示す図である。 1・・・コントローラ、 11・・・重み付き平均演算
手R  13・・・対象プラント。
Figure 1 is a block diagram showing the configuration of a control device in an embodiment of the present invention. Figure 2 (a) and (b) are blocks showing the method for determining the weight distribution of each controller. FIG. 3 is a diagram showing an example of changes in weights. 1... Controller, 11... Weighted average calculation hand R 13... Target plant.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 複数個のうちのいくつかの目標値については、各々の目
標値に対する各々の評価関数を最適化せしめるよう構成
された制御ユニットを有し、最適化された各々の目標値
以外の目標値に対しては、前記最適化された評価関数の
最適値からのずれを算出し、得られたずれに応じてそれ
ぞれの制御ユニットの出力を重み付き平均し、平均結果
により制御対象を制御するように構成したことを特徴と
する制御装置
For some of the target values, the control unit is configured to optimize each evaluation function for each target value, and for the target values other than the optimized target values. In this case, the deviation from the optimum value of the optimized evaluation function is calculated, the output of each control unit is weighted averaged according to the obtained deviation, and the controlled object is controlled based on the average result. A control device characterized by
JP16164089A 1989-06-23 1989-06-23 Control device Expired - Fee Related JPH0766282B2 (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5372615A (en) * 1993-10-20 1994-12-13 Hokuto Corporation Bin cap for mushroom culture
US5372616A (en) * 1992-10-28 1994-12-13 Hokuto Corporation Bin for mushroom culture

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5372616A (en) * 1992-10-28 1994-12-13 Hokuto Corporation Bin for mushroom culture
US5372615A (en) * 1993-10-20 1994-12-13 Hokuto Corporation Bin cap for mushroom culture

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