JPH0338702A - フィードフォワード制御装置 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、各種のプロセス計装システムに利用されるフ
ィードフォワード制御装置に係わり、特にフィードバッ
ク制御系に対し適切な外乱補償を行って外乱の影響を抑
制するフィードフォワード制御装置に関する。

（従来の技術） この種のフィードフォワード制御装置は、第４図に示す
ようにフィードバック（以下、ＦＢと呼ぶ）制御系とフ
ィードフォワード（以下、ＦＦと呼ぶ）制御系とで構成
され、前者のＦＢ制御系は、偏差演算手段１にて現在の
目標値Ｓｖｏから制御対象２の現在のプロセス変数値Ｐ
Ｖｏを減算し、得られた偏差ｅｎを位置形ＰＩ調節演算
手段３に導入し、ここで位置形ＰＩ調節演算を行なって
調節信号を得た後、加算手段４を介して制御対象２に印
加する構成と、なっている。。

一方、後者のＦＦ制御系は、フィードフォワード制御モ
デル５を備え、このフィードフォワード制御モデル５に
は外乱信号ＤｎにＦＦゲインｋを乗算してＦＦ制御信号
を得る係数手段５ａおよびこのＦＦ制御信号に進みまた
は遅れを持たせて外乱補償の時間的タイミングを合せた
外乱補償信号を得る進み／遅れ演算手段５ｂを有し、こ
の進み／遅れ演算手段５ｂで得られた外乱補償信号を前
記加算手段４に加えて、いわゆる外乱補償を行った操作
信号ＭＶ、を得、この操作信号ＭＶ、を用いて制御対象
２に対し外乱の補償を行なった制御を実行する構成であ
る。

ところで、上記制御系における外乱補償の伝達関数とし
て、例えば操作信号ＭＶｆｉを印加したときのプロセス
変数間の伝達関数Ｇｐ（ｓ）は分母系列で表現すると、 Ｇｐ　（ｓ）　＝Ｋｐ　／　（１＋Ｔ、、−ｓ十Ｔ、２
−５２　＋＝””＋　Ｔｐｎ’　Ｓ　”　）　−−−−
−−（１）となる。

また、外乱が加わったときのプロセス変数間の伝達関数
ＧＤ（Ｓ）は同じく分母系列で表現すると、ＧＤ　（Ｓ
）　＝ＫＤ　／　（１＋Ｔｏ＋・ｓ＋Ｔｐ２・ｓ　２＋
”””＋ＴＤｎ”　Ｓ　’　）　”’・”（２）となる
。上式においてに、はＰ制御パラメータ、ＫＤはＤ制御
パラメータ、ＴＰｉはプロセス時定数、ＴＤＩは外乱時
定数、ｓｌはラプラス演算子である。

従って、前記両伝達関数Ｇ　ｐ　（ｓ）　、Ｇ　ｏ　（
ｓ）からフィードフォワード制御モデルＧｐ（ｓ）は、
Ｇｐ　（Ｓ）　−１Ｇｏ　（Ｓ）　／　Ｇｐ　（Ｓ）　
）−（Ｋｎ　／　Ｋｐ　）　　　（（１＋Ｔｐ＋・ｓ＋
　Ｔ　＋・２・Ｓ２＋・・・・・・十ＴＰ、、・ＳＬ′
）／（１＋ＴＤ、◆ｓ　＋ＴＤ２１１　ｓ　２＋−・−
・−＋ＴＤＩｌ−Ｓ　’　）　）　　　　　　　　・・
・・・・・・・・・・（３）＝に−ｆ（Ｓ）　　　　　
　　　　　・・・・・・・・・・・・（４〉ｋ　＝　Ｋ
　ｏ　　／　Ｋ　ｐ　　　　　　　　　　　　　　・・
・・・・・・・・・（５）ｆ　（Ｓ）　＝　（ｌ　＋Ｔ
ｐ１・ｓ　＋Ｔｐ２・ｓ　２＋−−−−十ＴＰｎ−８″
）／（１＋ＴＤ１・ｓ 十ＴＤ□・ｓ２＋・・・・・・＋ＴＤ０・ｓ″）・・・
・・・・・・・・・・・・（６）となる。従って、この
制御装置では、前記位置形ＰＩ調節演算手段３のＰＩ調
節演算出力に前記フィードフォワード制御モデル５の出
力を外乱補償信号として加算し、外乱による影響を抑制
するものである。

（発明が解決しようとする課題） しかし、以上のようなＦＦ制御系を用いた場合、実プロ
セスでは、制御対象１の動作特性を正確に近似できない
こと、非線形性を有すること、さらにはその特性が時々
刻々変化すること等から次のような点が問題となってい
る。

■、常時、ＦＢ制御系にＦＦ制御系出力を加算結合する
構成であるので、例えばＦＢ制御、ＦＦ制御ともに制御
出力の変化が小さくなったとき、フィードフォワード制
御モデル５に静的および動的誤差か発生し、或いはノイ
ズ等の影響を受けるため、かかるＦＦ制御出力を外乱補
償信号として加算したのでは、ＦＢ制御系の出力を乱し
、制御精度の低下を招く問題がある。

■、また、位置形ＰＩ調節演算手段３の演算出力と外乱
補償信号とを位置形信号として加算合成する場合、各サ
ンプリング周期ごとに全体の操作信号を直接計算する方
式であるので、各制御系の出力の小さい領域であっても
調節演算をして操作信号とする必要があり、いわゆる不
感帯を設けることが難しく、この点からＦＦ制御の実用
上から大きな障害となついた。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、外乱補償信
号の変化の大きさに応じてＦＦ制御系を停止してＦＢ制
御のみとし、或いはＦＦ制御系を生かしてＦＢ制御系と
組合せることにより、制御精度および安定性の向上を図
り、限界制御を実現しうるフィードフォワード制御装置
を提供することを目的とする。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 先ず、請求項１に対応する発明は上記課題を解決するた
めに、少なくとも速度形（積分）調節演算を行った後、
位置形信号に変換するＰＩ（Ｐは比例）またはＰＩＤ（
Ｄは微分）調節演算出力を操作信号として前記制御対象
に印加して制御するフィードバック制御系にフィードフ
ォワード制御系を設けてなるフィードフォワード制御装
置であって、前記ＦＦ制御系として、外乱信号にＦＦゲ
インを乗算して外乱補償信号を得るフィードフォワード
制御モデルおよびこのフィードフォワード制御モデルで
得られた外乱補償信号を速度形信号に変換する信号変換
手段を設け、かつ、予め所定の不感帯域が設定され前記
速度形信号か不感帯域内にあるとき零を出力し、不感帯
域外にあるとき所定の信号を出力する不感帯設定手段を
設け、この不感帯設定手段の出力企少なくとも前記速度
形Ｉ調節演算出力に加算する構成である。

次に、請求項２に対応する発明は、ＦＦ制御系として、
外乱信号にＦＦを乗算して得られた外乱補償信号を静特
性補償分と動特性補償分とに分離するフィードフォワー
ド制御モデルの他、このフィードフォワード制御モデル
からの静特性補償分信号を速度形信号に変換した後、こ
の速度形変換信号を予め定めた所定の静特性不感帯域を
通過させる静特性不感帯設定手段および前記フィードフ
ォワード制御モデルからの動特性補償分信号を速度形信
号に変換した後、この速度形変換信号を予め定めた所定
の動特性不感帯域を通過させる動特性不感帯設定手段を
設け、これら両不感帯設定手段の出力企少なくとも前記
速度形Ｉ調節演算出力に加算するようにした構成である
。

さらに、請求項３に対応する発明は、ＦＦ制御系として
、外乱信号にＦＦゲインを乗算して得られた外乱補償信
号を静特性補償分と動特性補償分とに分離するフィード
フォワード制御モデルの他、このフィードフォワード制
御モデルからの静特性補償分信号を速度形信号に変換し
た後、この速度形変換信号を予め定めた所定の静特性不
感帯域を０ 通過させて前記速度形■調節演算出力に加算する静特性
不感帯設定手段および前記フィードフォワード制御モデ
ルからの動特性補償分信号を予め定めた所定の動特性不
感帯域を通過させて前記位置形信号変換後の出力に加算
するる動特性不感帯設定手段を設けた構成である。

（作用） 従って、請求項１に対応する発明は以上のような手段を
講じたことにより、フィードフォワード制御モデルで得
られた外乱補償信号を信号変換手段で速度形信号に変換
するので、後段側に不感帯設定手段を設けることが可能
となる。そして、この不感帯設定手段にて前記信号変換
された速度形信号が不感帯域内にあれば零を出力してＦ
Ｂ制御系のみとし、一方、不感帯域外にあればその速度
形信号の大きさに応じて外乱補償信号を出力して少なく
とも速度形■調節演算出力に加算し、いわゆるＦＢ制御
系とＦＦ制御系とを組み合わせてＦＦ制御を実行するも
のである。、 次に、請求項２に対応する発明は、フイードフ１ ォワード制御モデルで静特性補償分と動特性補償分とに
分離し、それぞれ個別に速度形信号に変換して不感帯設
定手段を設ければ、特に厳密さを要求される静特性補償
側の不感帯域を適切に設定でき、制御精度及び安定化を
高めることができる。

さらに、請求項３に対応する発明は、フィードフォワー
ド制御モデルで静特性補償分と動特性補償分とに分離す
るも、静特性側のみ速度形信号に変換して不感帯を通し
、動特性側では速度形信号に変換せずに不感帯を通して
直接位置形調節演算出力に加えることにより、構成を簡
単にするものである。

（実施例） 以下、本発明の詳細な説明するに先立ち、本発明装置で
適用する速度形ＰＩＤ調節演算方式について説明する。

先ず、−船釣なＰＩＤ調節演算方式におけるＰＩＤアル
ゴリズムの基本式は、ＭＶ＝Ｋｐ　　（ｅ十（１／Ｔ＋
　）ｆｅｄｔ＋　Ｔ　ｏ　　（ｄｅ／ｄｔ）＋　Ｍ　Ｖ
　ｏ　ｌ　−−（７）で表される。但し、上式において
ＭＶは操作信号、　２ ｅは偏差、Ｋｐは比例ゲイン、Ｔ１は積分時間、ＴＤは
微分時間、ＭＶｏは操作信号の初期値である。

ところで、前記（７）式の基本式を用いたディジタル演
算方式では、予めサンプリング周期τか定められ、この
サンプリング周期τ毎に必要なデータを取り込んで演算
を行うことになる。従って、現サンプリング時点をｎτ
（ｎは整数）とし、その１つ前のサンプリング時点を（
ｎ　−１）τとすれば、制御系から得られる現サンプリ
ング時点の偏差はｅｏ、前回サンプリング時点の偏差は
ｅｎ−１で表わすことができる。

一方、ディジタル演算には２通りの演算方式があり、そ
の１つは位置形演算方式であり、他の１つは速度形演算
方式である。この位置形演算方式は各サンプリング周期
毎に全体の操作信号ＭＶ。

を直接計算する方式であり、速度形演算方式は今回のサ
ンプリング周期毎に操作信号の前回からの変化分ΔＭＶ
、のみを求めた後、この変化分△ＭＶｎを前回の操作信
号Ｍ　Ｖ　ｎ−１に加えることによ３ す、今回の操作信号とする方式である。

従って、前記（ア）式のＰＩＤアルゴリズムの基本式に
基づいて位置形演算方式と速度形演算方式とを実行する
場合、前者の位置形演算方式では、ＭＶ、、−Ｋｐ’　
（ｅ、、＋　（ｒ／Ｔ＋　）、ΣｅｉＩミＩ ＋　（Ｔｏ　／ｒ’）　　（ｅｎ　−ｅｆｉ−１）　１
−（８）で表わされ、後者の速度形演算方式では、△Ｍ
Ｖ、、＝Ｋｐ　　（（ｅｎ−ｅ。−７）＋（τ／ＴＩ）
　ｅ−＋（Ｔｏ　／τ） （ｅ　ｎ　　２　ｅ　ｎ−＋　十’ｅ　ｎ−２）　）・
・・・・・（９ａ）ＭＶ、　−ＭＶ、ｌ　＋△Ｍ　Ｖ　
、　　　　　−・−・−＝　（９ｂ）で表わされる。

そこで、これら２つの演算式、つまり（８）式と（９ａ
）、　　（９ｂ）を含んだ（９）式とを比較してみると
、（９）式の速度形ＰＩＤアルゴリズムが積分項からΣ
がなくなって演算が簡単になること、手動→自動の切換
えに際し、現時点の手動操作によって得られた操作信号
を（９ｂ）式のＭ　Ｖ　ｎ−１に代入し、しかる後、自
動制御に切換えて次のサンプリング時点からそのＭ　Ｖ
　ｎ−ｌに変化分△ＭＶ、を加算すれ　４ ば制御をそのまま続行でき、いわゆる手動−自動切換え
のバランスレス・バンプレス切換えが簡単に行えること
、積分項によるリセットワインドアップが容易に行える
こと、操作信号の変化分のみを求めればよいので、ゲイ
ンを修正したり、他の信号との複合演算処理が簡単に行
えること等の特長を有し、計算機を用いたＤＤＣ（Ｄｉ
ｒｅｃｔＤｉｇｉｔａｌ　　Ｃｏｎｔｒｏｌ）にはかか
る速度形ＰＩＤ演算方式が多用されている。

そこで、本発明装置においては、ＦＢ制御におけるＰＩ
Ｄ制御では速度形演算方式が有効であること、加えて速
度形演算方式を用いてＦＢＢ御出力を乱すところのＦＦ
制御出力を適切に排除すること等により、従来の問題を
改善することにある。

以下、請求項１に係わる発明の一実施例について第１図
を参照して説明する。同図において１１は現在の目標値
Ｓｖｏから制御対象１２の現在のプロセス変数値ＰＶ０
を減算して偏差ｅｏを求める偏差演算手段、１３は偏差
ｅ。に基づいて前記（９ａ〉式の調節演算を実行し、得
られた調節信号５ △ＭＶｏを加算手段１４を経由して速度形／位置形作号
変換手段１５に導入する。この信号変換手段１５は前記
（９ｂ〉式の演算、つまりＭ　Ｖ　ｎ−１＋△Ｍ　Ｖ　
ｎ　’を実行して操作信号ＭＶ、を得た後、この操作信
号ＭＶ、を制御対象１２に印加し、偏差ｅｎ　””０　
（ＳＶｎ＝ＰＶｆｉ）となるような制御を行う。なお、
これら構成要素１１〜１５はＦＢ制御系を構成している
。

一方、ＦＦ制御系は、外乱信号Ｄｎに係数手段２１ａに
てＦＦゲインｋを乗算してＦＦ制御信号を得た後、進み
／遅れ演算手段２１ｂにてＦＦ制御信号に進みまたは遅
れを持たせて外乱補償の時間的タイミングをとって外乱
補償信号Ｂｏを出力するフィードフォワードモデル２１
の他、従来装置による位置形の不合理を解消するために
外乱補償信号Ｂ、を速度影信号ΔＢ７に変換する位置形
／速度影信号変換手段２２およびこの信号変換手段２２
で変換された速度影信号ΔＢ１のうちあるレベル以下の
小さな信号をカットとし、あるレベル以上の大きな信号
を先回りして打ち消すような　６ 信号ΔＦ、を出力する不感帯設定手段２３が設けられ、
この外乱補償信号ΔＦ、を加算手段１４に加算する構成
となっている。

次に、上記装置の動作を説明する。先ず、ＦＢ制御系に
おいては、偏差演算手段１１からの偏差ｅ、を受けて速
度形ＰＩ調節演算手段１３が前記（９ａ）式により、 △ＭＶ、＝Ｋｐ　　（（ｅｎ　−ｅ、−＋　）＋（τ／
Ｔ＋）ｅ、、１ なる調節演算を実行し調節信号△ＭＶ、を得る。

そして、この調節信号△ＭＶゎを加算手段１４を経由し
て△ＭＶ、　　とじ、後続の速度形／位置形作号変換手
段１５に導入し、ここで前記（９ｂ）式に基づき、 ＭＶ、＝ＭＶ、、＋△ＭＶｆｉ なる演算を行って位置形操作信号ＭＶ、を得た後、制御
対象１２に印加してＦＢ制御を実行する。

一方、外乱発生時、外乱信号りわがフィードフォワ、−
ド制御モデル２１に導入されると、この外乱信号り。に
ＦＦゲインｋを乗算してＦＦ制御信　７ 号を得た後、進み／遅れ演算手段２１ｂにて、ｆ　（ｓ
）　＝　（１＋’Ｔ、、・Ｓ）／　（１＋　Ｔ　ｏｌ・
Ｓ）・・・・・・・・・（１０）なる演算を行って外乱
補償のタイミング合せを行った外乱補償信号Ｂｏを出力
する。但し、（ｌＯ）式は前記（６）式において伝達関
数を１次近似した時の式である。

以上のようにしてフィードフオフード制御モデル２１で
外乱補償信号Ｂｏを求めた後、位置形／速度影信号変換
手段２２に導き、ここで、ΔＢ、−Ｂ、、　Ｂ、−＋　
　　　　　−−−（１１）なる演算を行なって差分、つ
まり外乱補償信号の変化分である速度影信号△Ｂｎを求
める。この（１１〉式から分かるように、外乱補償信号
Ｂ。が変化しないときには、 Ｂ、、＝Ｂ、、の関係が成立し、△Ｂｏ−０となり、 また、外乱補償信号Ｂｏか変化したときＢ、＞Ｂ、、の
ときΔＢ、、〉０、Ｂ、＜Ｂ。

のときΔＢ、＜０となり、 　８ ΔＢｎは零を中心とした信号となっているので、このΔ
Ｂ、を所定の大きさの不感帯をもった不感帯設定手段２
３を通すことにより、ＦＢ制御系に影響を与えるＦＦ制
御出力の場合にそれを消去することができる。

すなわち、本装置は、位置形／速度状伝号変換手段２２
にて△Ｂｆｌ＝Ｂ、−Ｂ、、なる演算を行なって外乱補
償の変化分、つまり速度影信号ΔＢ、、を求める。この
ΔＢ、は、 ■、Ｂ、＝Ｂ、、のとき、 つまり変化のないとき・・・・・・・・・ΔＢ、、＝０
■、Ｂ、＞Ｂ、−、のとき、 つまり増加中のないとき・・・・・・△Ｂｏ＞０■、Ｂ
、＜Ｂ。−１のとき、 つまり減少中のないとき・・・・・・ΔＢ、＜０となり
、ΔＢ、、はＢ。が変化しないときは零とし、Ｂ、が増
減変化したときその変化の大きさに比例して零を中心と
して正負に変化する。

そこで、この速度影信号ΔＢ０を予め所定の大きさの不
感帯域を持たせた不感帯設定手段２３に９ 導入すれば、当該速度影信号ΔＢ、なる変化の大きさが
正負の不感帯域内にある場合にはΔＦ、、＝０を出力し
、不感帯域外にある場合にはΔＦ、＝△ＢＺ、を出力す
る。つまり、不感帯の大きさをδとすると、 （イ）　　１△Ｂ、、１≦δ　・・・　　ΔＦ、　＝０
（ロ）　　１ΔＢ０１〉δ　・・・　ΔＦ、、＝ΔＢ、
。

となる。そして、この信号ΔＦ０を加算手段１４に導入
する。

そこで、この加算手段１４では、先の速度形ＰＩ調節演
算手段１３の速度状調節信号△ＭＶ。

とΔＦ０とを用いて、 △ＭＶ、　　＝△ＭＶ、＋ΔＦ、　　・・・・・・・・
・（１２）なる演算を行なった後、位置形／速度影信号
変換手段１５に導入し、 ＭＶ、、　＝ＭＶ、、＋△Ｍ　Ｖ　、、’　−・−・＝
・（１３）の演算により位置形信号に変換し、この位置
形信号ＭＶ、、を操作信号として制御対象１２に加える
ことにより、ｅ、＝Ｑ、　つまり５Ｖｎ＝ＰＶｎとなる
ように制御する。

　０ すなわち、本装置においては、外乱補償信号Ｂ、の変化
分ΔＢ、が所定の大きさ６以内のとき、ＦＦ制御は作用
しなくなり、ＦＢ制御のみとなる。

一方、前記（ロ）の場合にはＦＦ制御が機能し、ＦＦ制
御とＦＢ制御との組み合わにより外乱の変化の影響を先
回りして打消すように動作する。

従って、以上のような実施例の構成によれば、フィード
フォワード制御モデル２］の出力である外乱補償信号に
ついて信号変換手段２２で差分をとって速度影信号に変
換し、外乱補償信号の変化が無いか少ないときに不感帯
設定手段２３にて零とし、外乱補償信号が不感帯域を越
えて増減したときにはその変化の大きさに比例して出力
するようにしたので、ＦＦ制御出力がＦＢ制御に影響を
与えるときにはＦＦ制御出力を停止し、外乱の変化が大
きいときには確実に外乱補償がなされるので、従来に比
較しては制御精度の向上を図ることができ、ＦＦ制御の
特質を十分に発揮させることができる。

次に、請求項２に係わる発明の実施例について１ 第２図を参照して説明する。この発明は静特性補償分と
動特性袖償分とに分離し、静特性側の不感帯を厳密に設
定し、より制御精度および制御系の安定性を高めること
にある。

先ず、本発明装置の構成を説明する前に、フィードオワ
ード制御モデル２１′において静特性補償分と動特性補
償分とに分離できることを証明する。前述した（３）式
〜（６）式からフィードフォワード制御モデルは、 Ｇｐ　（Ｓ）　＝に−ｆ　（ｓ） で表わされるので、この式から、 Ｇｐ　（ｓ）　＝ｋ　　（１＋　（ｆ　（ｓ）　　１）
　１・・・・・・・・・（１４〉 となり、全く時間に関係しない前段下線の静特性補償分
と時間に関係する後段下線の動特性補償分とに分離でき
る。そして、（１）式と（２）式の伝達　２ 関数を１次近似すると、前記（１４）式は、Ｇｐ　（ｓ
）　−ｋ　　（１＋　（（ＴＰＩ　　Ｔｏｌ）　　・Ｓ
〕／　（１＋Ｔｏ＋’　Ｓ）　ｌ　　　　　　−＝ｉ１
５）−ｋ　（１＋　［（Ｔｐ＋・Ｓ〕 ／（１＋ＴＤＩ’Ｓ）　　１））　　　−−（１１３）
を得ることができる。

従って、請求項２に係わる発明はフィードフォワード制
御モデル２１′を用いて静特性補償分と動特性補償分を
分離した後、これら各補信号ごとに不感帯設定手段を設
けて適切な不感帯を設定することにあり、以下、第２図
にてその構成を説明する。なお、同図において第１図と
同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。

すなわち、この装置は、外乱信号り、に係数手段２１ａ
にてＦＦゲインｋを乗算して得られる静特性補償骨Ａ。

を得、さらに静特性補償分Ａ、を動特性補償手段２１ｃ
を通して動特性補償力Ｊ。を得るフィードフォワード制
御モデル２１′ほか、各補信号ごとに位置形／速度影信
号変換手段２２ａ。

２２ｂおよび不感帯設定手段２３ａ、２３ｂを設３ け、これら不感帯設定手段２３ａ、２３ｂの出力を加算
手段２４にて加算し、さらにこの加算信号をＦＢ制御系
を構成する前記加算手段１４へ導入する構成である。

次に、この装置の動作について説明するに際し、先ず、
各不感帯設定手段２３ａ、２３ｂに不感帯を設定するが
、このとき不感帯設定手段２３ａ側にはそのプロセス条
件に合せて出来るだけ厳密な不感帯を設定する。また、
プロセスに応じては各不感帯設定手段２３ａ、２３ｂに
は同一の不感帯を設定しても良い。

以上ようにして不感帯設定手段２３ａ、２３ｂに不感帯
を設定した後、外乱が発生した場合、その外乱信号Ｄｏ
に係数手段２１ａにてＦＦゲインｋを乗算して静特性補
償骨Ａ。と動特性補償手段２１ｃを経由して得た動特性
補償力Ｊ。とに分離する。しかる後１、静特性補償分Ａ
、は位置形／速度影信号変換手段２２ａ、に導き、ここ
でΔＡ　ｎ”　＝’　Ａ　、　　Ａ　０−＋　　　　　
　−−（１７）なる演算を行って静特性補償骨Ａ。の変
化分、つ　４ まり速度影信号△Ａｎを求める。そして、この速度影信
号ΔＡｎを静特性不感帯設定手段２３ａに導入し、速度
影信号△Ａ、が不感帯領域内の場合には零を出力して静
特性補償を停止し、それ以外の場合には速度影信号△Ａ
、の大きさに応じて信号△Ｈ，を加算手段２４に導入す
る。

一方、動特性補償力Ｊ。は同じく速度形信号変換手段２
２ｂに導き、 △Ｊ、＝Ｊ、−Ｊ、−１　　　−−−−・・＝−・・−
（１８）なる演算を行って動特性補償力Ｊ。の変化分、
つまり速度影信号△Ｊ。を求める。そして、この速度影
信号△Ｊ、を動特性不感帯設定手段２３ｂに導入し、速
度影信号ΔＪ、が不感帯領域内の場合には零を出力して
動特性補償を停止し、それ以外の場合には速度影信号△
Ｊｆｉの大きさに応じて信号△Ｐ０を加算手段２４に導
入する。この加算手段２４では、この信号△Ｐゎと先の
信号△Ｈ，とを加算合成した後再度加算手段１４に導入
し、ここで ΔＭｖｏ′　＝ΔＭＶ、、十ＡＨｏ十△Ｐ　、　−（１
９）５ なる演算、つまり加算手段２４の加算合成値をＦＢ制御
系の速度ＰＩ調節演算手段１３の速度形調節信号△ＭＶ
、と加算合成し、後続の位置形信号変換手段１５に導入
し、ここで得られた位置形操作信号ＭＶ、を用いて制御
対象１２を制御する。

この実施例の構成によれば、フィードフォワード制御モ
デル２１′によって静特性補償分と動特性補償分の外乱
補償信号に分離し、それぞれ個別に速度影信号に変換し
た後、さらに個別に不感帯設定手段２３ａ、２３ｂを設
けたので、制御系の用途、特性、さらにはユーザーの要
望等を考慮して設計でき、しかも静特性側の不感帯を厳
密に設定できることから第１図のものよりもより細かく
不感帯を設定でき、より制御精度および制御系の安定性
を高めることができる。

さらに、請求項３に係わる発明の実施例について第３図
を参照して説明する。この発明は、フィードフォワード
制御キデル２１′から得られた静特性補償骨Ａ。を位置
形／速度影信号変換手段２２ａに導き、ここで静特性補
償分Ａ、の変化分　６ つまり速度影信号△Ａ、を求めた後１、速度形信号△Ａ
ｎを静特性不感帯設定手段２３ａに導入し、速度影信号
△Ａゎが不感帯域内の場合に零を出力して静特性補償を
停止し、それ以外の場合には速度影信号△Ａ、の大きさ
に応じて信号△Ｈ，を加算手段１４に導入する。そして
、加算手段１４て加算合成した信号△Ｍ　Ｖ　ｎ　　を
速度形／位置形信号変換手段１５で、 ＭＶ、−ＭＶＩ＋−、＋△ＭＶＩｌ ＝　Ｍ　Ｖ　ｎ−１＋ΔＭＶ、、十ΔＨ、−・・−（２
０）なる演算を行い、得られた演算出力を加算手段３１
に供給する。

また、フィードフォワード制御モデル２１′から得られ
る他方の動特性補償分Ｊ、は速度影信号に変換すること
なく所定の大きさの不感帯設定手段２３ｂを経由して先
の信号ＭＶ。と加算手段３１で加算合成して操作信号と
して制御対象１２に印加し、偏差ｅ７．つまり５ｖｏ＝
ｐｖｏとなるように制御する。　この実施例の構成によ
れば、動作特性側の信号変換手段を必要としないので、
７ 構成の簡素化を実現できる。

なお、上記実施例では、調節演算手段１３として速度形
ＰＩを用いたが、速度形ＰＩＤを用いたものであっても
よい。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種
々変形して実施できる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば次に述べるような種
々の効果を奏する。

先ず、請求項１記載の発明によれば、外乱補償信号の変
化が所定レベル以下になったとき、ＦＦ制御出力を零と
しＦＦ制御の機能を停止させてＦＢ制御のみとし、しか
も外乱補償信号の変化が所定の大きさ以上の場合にはＦ
Ｆ制御を生かして外乱補償を行うので、従来に比較して
大幅に制御精度を向上させ得、ＦＦ制御の特質とＦＢ制
御の特質を最適に組み合わせて限界制御を行うことがで
きる。

次に、請求項２記載の発明においては、制御系の用途、
特性、さらにはユーザーの要望等を考慮しながら細かく
不感帯を設定でき、より制御精度　８ および制御系の安定性を高めることができ、不感帯のチ
ューニングを容易に行うことができ、かつ、限界制御を
実現できる。

さらに、請求項３記載の発明によれば、構成簡単にして
ＦＦ制御の特質とＦＢ制御の特質を最適に組み合わせて
制御できる。

【図面の簡単な説明】

１２・・・制御対象、１３・・・速度形ＰＩ調節演算手
段、１４・・・加算手段、１５・・・位置型／速度影信
号変換手段、２１・・・フィードフォワード制御モデル
、２２．２２ａ、２２ｂ・・・位置形／速度影信号変換
手段、２３，２３ａ、２３ｂ・・・不感帯設定手段、３
１・・・加算手段。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）制御対象からのプロセス変数値と目標値との偏差
   を零とするために少なくとも速度形Ｉ（積分）調節演算
   を行った後、位置形信号に変換したＰＩ（Ｐは比例）ま
   たはＰＩＤ（Ｄは微分）調節演算出力を操作信号として
   前記制御対象に印加して制御するフィードバック制御系
   にフィードフォワード制御系を設けてなるフィードフォ
   ワード制御装置において、 前記フィードフォワード制御系は、外乱信号にフィード
   フォワードゲインを乗算して外乱補償信号を得るフィー
   ドフォワード制御モデルと、このフィードフォワード制
   御モデルによって得られた外乱補償信号を速度形信号に
   変換する信号変換手段と、予め所定の不感帯域が設定さ
   れ前記速度形信号が不感帯域内にあるとき零を出力し、
   不感帯域外にあるとき前記速度形信号の大きさに応じて
   所定の信号を出力する不感帯設定手段とを備え、この不
   感帯設定手段の出力を少なくとも前記速度形Ｉ調節演算
   出力に加算することを特徴とするフィードフォワード制
   御装置。
2. （２）制御対象からのプロセス変数値と目標値との偏差
   を零とするために少なくとも速度形Ｉ（積分）調節演算
   を行った後、位置形信号に変換したＰＩ（Ｐは比例）ま
   たはＰＩＤ（Ｄは微分）調節演算出力を操作信号として
   前記制御対象に印加して制御するフィードバック制御系
   にフィードフォワード制御系を設けてなるフィードフォ
   ワード制御装置において、 前記フィードフォワード制御系は、外乱信号にフィード
   フォワードゲインを乗算して得られた外乱補償信号を静
   特性補償分と動特性補償分とに分離するフィードフォワ
   ード制御モデルと、このフィードフォワード制御モデル
   からの静特性補償分信号を速度形信号に変換した後、こ
   の速度形信号を予め定めた所定の静特性不感帯域を通過
   させる静特性不感帯設定手段と、前記フィードフォワー
   ド制御モデルからの動特性補償分信号を速度形信号に変
   換した後、この速度形信号を予め定めた所定の動特性不
   感帯域を通過させる動特性不感帯設定手段とを備え、こ
   れら両不感帯設定手段の出力企少なくとも前記速度形Ｉ
   調節演算出力に加算することを特徴とするフィードフォ
   ワード制御装置。
3. （３）制御対象からのプロセス変数値と目標値との偏差
   を零とするために少なくとも速度形Ｉ（積分）調節演算
   を行った後、位置形信号に変換したＰＩ（Ｐは比例）ま
   たはＰＩＤ（Ｄは微分）調節演算出力を操作信号として
   前記制御対象に印加して制御するフィードバック制御系
   にフィードフォワード制御系を設けてなるフィードフオ
   ワード制御装置において、 前記フィードフォワード制御系は、外乱信号にフィード
   フォワードゲインを乗算して得られた外乱補償信号を静
   特性補償分と動特性補償分とに分離するフィードフォワ
   ード制御モデルと、このフィードフォワード制御モデル
   からの静特性補償分信号を速度形信号に変換した後、こ
   の速度形信号を予め定めた所定の静特性不感帯域を通過
   させる静特性不感帯設定手段と、前記フィードフォワー
   ド制御モデルからの動特性補償分信号を予め定めた所定
   の動特性不感帯域を通過させる動特性不感帯設定手段と
   を備え、前記静特性不感帯設定手段の出力を少なくとも
   前記速度形Ｉ調節演算出力に加算し、また動特性不感帯
   設定手段の出力を前記位置形信号変換後の出力に加算す
   ることを特徴とするフィードフォワード制御装置。