JPH0365703A - デジタル比例積分演算方法 - Google Patents
デジタル比例積分演算方法Info
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- JPH0365703A JPH0365703A JP20180789A JP20180789A JPH0365703A JP H0365703 A JPH0365703 A JP H0365703A JP 20180789 A JP20180789 A JP 20180789A JP 20180789 A JP20180789 A JP 20180789A JP H0365703 A JPH0365703 A JP H0365703A
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- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 26
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
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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。
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、出力を所定範囲に制限しつつ、デジタル量
の入力偏差を零に調節する演算を行うデジタル比例積分
演算方法に関する。
の入力偏差を零に調節する演算を行うデジタル比例積分
演算方法に関する。
第３図は比例積分ＵｆＪ節器を用いたｔＷ４節ループの
一般的な回路図である。
一般的な回路図である。
この第３図において、３は比例積分調節器、４は制御ｉ
Ｉ対象であって、Ａが制御対象４の指令量、Ｂは制御対
象４からフィードバックされてくる制ｍｌで、２はこれ
ら指令量Ａと制御量Ｂとの偏差を演算する加算器である
。
Ｉ対象であって、Ａが制御対象４の指令量、Ｂは制御対
象４からフィードバックされてくる制ｍｌで、２はこれ
ら指令量Ａと制御量Ｂとの偏差を演算する加算器である
。
たとえば、ロール紙や線材のような長尺材料を張力制御
しながら移送する場合を考えると、制御対象４が電動機
で、指令量Ａが速度指令値、制御量Ｂが速度実際値とな
る。この場合、加算器２において速度指令値と速度実際
値との偏差ｅ７が演算され、比例積分調節器３すなわち
速度調節器はこの偏差ｅ７を入力し、この入力偏差ｅ７
を零にする出力信号Ｍ７すなわちトルク指令値を出力す
る。このトルク指令値に従って電動機を制御することに
より、外乱があっても長尺材の張力を一定値に維持する
ことができる。なお、比例積分調節器３の出力Ｍ、の値
が過大になるのを防止するために、出力値が所定範囲を
越えないように出力制限をかけるのが一般的である。
しながら移送する場合を考えると、制御対象４が電動機
で、指令量Ａが速度指令値、制御量Ｂが速度実際値とな
る。この場合、加算器２において速度指令値と速度実際
値との偏差ｅ７が演算され、比例積分調節器３すなわち
速度調節器はこの偏差ｅ７を入力し、この入力偏差ｅ７
を零にする出力信号Ｍ７すなわちトルク指令値を出力す
る。このトルク指令値に従って電動機を制御することに
より、外乱があっても長尺材の張力を一定値に維持する
ことができる。なお、比例積分調節器３の出力Ｍ、の値
が過大になるのを防止するために、出力値が所定範囲を
越えないように出力制限をかけるのが一般的である。
上述の比例積分調節器３の演算を、たとえばマイクロコ
ンピュータを使用して行わせる場合のアルゴリズムは、
下記の（１）式で示される。
ンピュータを使用して行わせる場合のアルゴリズムは、
下記の（１）式で示される。
ｅ、＋ ｅ、ｌ
Ｌ ＝ Ｍｌｌ−１＋ ＫＦ−（ｅｔ＋ −１１１１−
＋） ＋ Ｋｔ −（１） ただし Ｍａ： 今回調節器出力 Ｍ、、：前回調節器出力 ｅｏ：今回入力偏差 ｅｅ−＋：前回入力偏差 ＫＰ：比例ゲイン に１：積分ゲイン ０２Ｍ７≦＋Ｑ（Ｑ：出力制限値） 第４図は（１）式のアルゴリズムを演算するデジタル比
例積分調節器の従来例を示したブロック図である。
＋） ＋ Ｋｔ −（１） ただし Ｍａ： 今回調節器出力 Ｍ、、：前回調節器出力 ｅｏ：今回入力偏差 ｅｅ−＋：前回入力偏差 ＫＰ：比例ゲイン に１：積分ゲイン ０２Ｍ７≦＋Ｑ（Ｑ：出力制限値） 第４図は（１）式のアルゴリズムを演算するデジタル比
例積分調節器の従来例を示したブロック図である。
この第４図において、１１と１２は前回値保持回路、１
３・１４・１５は加算器、１６・１７は掛算器、１８は
割算器、１９・２０は制限器である。
３・１４・１５は加算器、１６・１７は掛算器、１８は
割算器、１９・２０は制限器である。
この第４図に示すデジタル比例積分調節器は、今回入力
偏差ｅ７と前回入力偏差ｅ７−９から、（１）式のアル
ゴリズムに従って今回調節器出力Ｍ７を得るのであるが
、このときの（１）式右辺第３項に対応する積分演算出
力には制限器１９を設けてその出力を±Ｑの範囲内に制
限し、さらに当該比例積分調節器の出力にも制限器２０
を設けて、その出力を±Ｑの範囲内に制限している。
偏差ｅ７と前回入力偏差ｅ７−９から、（１）式のアル
ゴリズムに従って今回調節器出力Ｍ７を得るのであるが
、このときの（１）式右辺第３項に対応する積分演算出
力には制限器１９を設けてその出力を±Ｑの範囲内に制
限し、さらに当該比例積分調節器の出力にも制限器２０
を設けて、その出力を±Ｑの範囲内に制限している。
ところで、（１）式において比例項に注目するために、
積分ゲインに１は零であるとする。このとき、当該デジ
タル比例積分調節器の出力は制限しないか、あるいは制
限してもその制限４ａ Ｑがきわめて大である場合を考
える。
積分ゲインに１は零であるとする。このとき、当該デジ
タル比例積分調節器の出力は制限しないか、あるいは制
限してもその制限４ａ Ｑがきわめて大である場合を考
える。
第５図は第４図に示す従来のデジタル比例積分調節器が
比例項のみで出力制限無しの場合の動作を示したタイム
チャートであって、第５図（イ）は入力偏差ｅの変化、
第５図（ロ）は出力Ｍの変化を、それぞれがあられして
いるが、これは下記の演算によっている。
比例項のみで出力制限無しの場合の動作を示したタイム
チャートであって、第５図（イ）は入力偏差ｅの変化、
第５図（ロ）は出力Ｍの変化を、それぞれがあられして
いるが、これは下記の演算によっている。
ａ）ｔ＝ｔ＋ のとき
ｂ）ｔ＝Ｌｚのとき
ｃ）ｔ＝ｔｓのとき
ａ）ｔ＝ｔｎ のとき
ｅ）ｔ＝ｔｑのとき
ｒ）ｔ＝ｔ＋。のとき
ｇ）ｔ＝ｔ＋＋のとき
２
ｈ）ｔ＝ｔ＋＊のとき
すなわち、最終的には入力偏差が零のときに調節器出力
も零となる。
も零となる。
しかしながら、デジタル比例積分調節器の演算を（１）
式のアルゴリズムにより行うにあたって、出力制限４ａ
Ｑを小さな値にすると、入力偏差が零のときに、調節
器出力が零ではなく、負の値を出力してしまう不都合が
ある。
式のアルゴリズムにより行うにあたって、出力制限４ａ
Ｑを小さな値にすると、入力偏差が零のときに、調節
器出力が零ではなく、負の値を出力してしまう不都合が
ある。
第６図は第４図に示す従来のデジタル比例積分調節器が
比例項のみで出力制限値Ｑを小さな値にした場合の動作
を示したタイムチャートであって、第６図（イ）は入力
偏差ｅの変化、第６図（ロ）は出力Ｍの変化を、それぞ
れがあられしている。
比例項のみで出力制限値Ｑを小さな値にした場合の動作
を示したタイムチャートであって、第６図（イ）は入力
偏差ｅの変化、第６図（ロ）は出力Ｍの変化を、それぞ
れがあられしている。
この第６図であきらかなように、入力偏差ｅが増大して
いるにも拘らず、出力Ｍが小さな制限値Ｑに抑制されて
いると、入力偏差ｅが零になったときには、負の値をこ
の調節器は出力する。
いるにも拘らず、出力Ｍが小さな制限値Ｑに抑制されて
いると、入力偏差ｅが零になったときには、負の値をこ
の調節器は出力する。
たとえば前述した張力制御において、第４図に示す構成
のデジタル速度調節器を使用し、その出力を±Ｑなる小
さな値に制限していると、高精度のトルク制御を行う場
合に、停止すべきときに電動機が逆転してしまって、張
力が緩んでしまう不具合を発生する。
のデジタル速度調節器を使用し、その出力を±Ｑなる小
さな値に制限していると、高精度のトルク制御を行う場
合に、停止すべきときに電動機が逆転してしまって、張
力が緩んでしまう不具合を発生する。
そこでこの発明の目的は、出力を所定範囲内に制限して
いるデジタル比例積分演算器へ入力する偏差が零のとき
に負の値を出力するのを防ぐことにある。
いるデジタル比例積分演算器へ入力する偏差が零のとき
に負の値を出力するのを防ぐことにある。
上記の目的を達成するために、この発明のデジタル比例
積分演算方法は、デジタル偏差量を入力し、比例積分演
算によりこの入力偏差量を零に調節する制御信号を、所
定範囲に制限して出力するデジタル比例積分演算方法に
おいて、入力する前記デジタル偏差量の前回値と今回値
との平均値を求め、この平均値に積分ゲインを乗算した
結果に積分演算前同値を加算することで積分演算今回値
を求め、前記デジタル偏差量の今回値に比例ゲインを乗
算することで比例演算今回値を求め、この比例演算今回
値と、所定範囲に制限している前記積分演算今回値とを
加算し、この加算結果を前記の所定範囲に制限するもの
とする。
積分演算方法は、デジタル偏差量を入力し、比例積分演
算によりこの入力偏差量を零に調節する制御信号を、所
定範囲に制限して出力するデジタル比例積分演算方法に
おいて、入力する前記デジタル偏差量の前回値と今回値
との平均値を求め、この平均値に積分ゲインを乗算した
結果に積分演算前同値を加算することで積分演算今回値
を求め、前記デジタル偏差量の今回値に比例ゲインを乗
算することで比例演算今回値を求め、この比例演算今回
値と、所定範囲に制限している前記積分演算今回値とを
加算し、この加算結果を前記の所定範囲に制限するもの
とする。
従来のデジタル比例積分演算方法は（１）式のアルゴリ
ズムにもとづいているが、これは比例項の演算の際に、
入力偏差の今回値と前回値との偏差を用いているために
、出力が制限値により制限されると、調節器出力は更新
されないのに、制限範囲からぬけ出した際には出力を順
次更新してしまうのが原因になって、入力偏差が零でも
出力が負の値になってしまうのであって、本発明では、
このような不都合が生じるのを回避するために、比例項
と積分項とに分離して個別に演算した結果を合計するも
のとし、かつ比例項の演算には前回値を用いないことに
より、出力制限時に入力偏差零で出力が負の値になるお
それを解消している。
ズムにもとづいているが、これは比例項の演算の際に、
入力偏差の今回値と前回値との偏差を用いているために
、出力が制限値により制限されると、調節器出力は更新
されないのに、制限範囲からぬけ出した際には出力を順
次更新してしまうのが原因になって、入力偏差が零でも
出力が負の値になってしまうのであって、本発明では、
このような不都合が生じるのを回避するために、比例項
と積分項とに分離して個別に演算した結果を合計するも
のとし、かつ比例項の演算には前回値を用いないことに
より、出力制限時に入力偏差零で出力が負の値になるお
それを解消している。
本発明によるデジタル比例積分演算器のアルゴリズムは
下記の（２）式と（３）式とによる。なおこの（２）。
下記の（２）式と（３）式とによる。なおこの（２）。
（３）式に示しているＭ １１％ ｅｍ−、ｅｍ−＋、
Ｋ、 、Ｋ、は前述した（１）式に示すものと同じであ
るから、これらの説明は省略する。
Ｋ、 、Ｋ、は前述した（１）式に示すものと同じであ
るから、これらの説明は省略する。
Ｍｎ ＝Ｋ ｐ ・ｅ ｈ ＋ Ｉｎ −−
−−−一−−−−−−−−−−−−−− （２）ｅ
１１ ｅ＋ｔ−＋ ｌ Ｍ＝ Ｉ 、ｌ−＋ ＋ Ｋ ＋
−−−−−−−−−（３）ま ただし １７： 今回積分項出力 ＴＲ−１：前回積分項出力 −Ｑ≦Ｍ、≦＋Ｑ Ｑ Ｓ Ｍ −−１≦＋Ｑ 第１図は本発明の実施例をあられしたブロック図であっ
て、（２）式と（３）式に示すアルゴリズムを演算する
回路を構成している。
−−−一−−−−−−−−−−−−−− （２）ｅ
１１ ｅ＋ｔ−＋ ｌ Ｍ＝ Ｉ 、ｌ−＋ ＋ Ｋ ＋
−−−−−−−−−（３）ま ただし １７： 今回積分項出力 ＴＲ−１：前回積分項出力 −Ｑ≦Ｍ、≦＋Ｑ Ｑ Ｓ Ｍ −−１≦＋Ｑ 第１図は本発明の実施例をあられしたブロック図であっ
て、（２）式と（３）式に示すアルゴリズムを演算する
回路を構成している。
この第１図においては、今回入力偏差ｅ、、と比例ゲイ
ンに、との乗算を掛算器３６において行うことて比例項
の演算を行うのであるが、この演算には前回入力偏差ｅ
＊−１ は使用しない。
ンに、との乗算を掛算器３６において行うことて比例項
の演算を行うのであるが、この演算には前回入力偏差ｅ
＊−１ は使用しない。
一方、積分項は、前回値保持回路３１からの前回入力偏
差ｅ、−１と、今回入力偏差ｅ、とを加算器３３で加算
したのち、割算器３８と掛算器３７とにより１／２演算
と積分ゲインに、の乗算を行う。さらにこれに前回値保
持回路から得られる前回積分項出力を加算器３４におい
て加算することで、今回積分項出力Ｉ、を得る。
差ｅ、−１と、今回入力偏差ｅ、とを加算器３３で加算
したのち、割算器３８と掛算器３７とにより１／２演算
と積分ゲインに、の乗算を行う。さらにこれに前回値保
持回路から得られる前回積分項出力を加算器３４におい
て加算することで、今回積分項出力Ｉ、を得る。
この今回積分項出力１７と、前述した比例項とを加算器
３５において加算することにより、今回調節器出力Ｍ７
を得るのであるが、今回積分項出力■、にはリミッタ３
９を設け、また今回調節器出力Ｍｌｌにはリミッタ４０
を設け、それぞれを±Ｑなる範囲内に制限した場合に、
このＱが小さな値であっても、入力偏差が零のときに、
この調節器出力は零となる。
３５において加算することにより、今回調節器出力Ｍ７
を得るのであるが、今回積分項出力■、にはリミッタ３
９を設け、また今回調節器出力Ｍｌｌにはリミッタ４０
を設け、それぞれを±Ｑなる範囲内に制限した場合に、
このＱが小さな値であっても、入力偏差が零のときに、
この調節器出力は零となる。
第２図は第１図に示す実施例回路の動作をあられしたタ
イムチャートであって、第２図（イ）は入力偏差ｅの変
化、第２図（ロ）は出力Ｍの変化を、それぞれがあられ
している。
イムチャートであって、第２図（イ）は入力偏差ｅの変
化、第２図（ロ）は出力Ｍの変化を、それぞれがあられ
している。
この第２図に示すように出力制限値Ｑが小さな値であっ
ても、入力偏差零のときに出力は零となっている。
ても、入力偏差零のときに出力は零となっている。
この発明によれば、比例積分調節器の動作をデジタル量
の演算により行う場合に、比例項と積分項とは別個に演
算してその演算結果を合計するものとし、かつ比例項の
演算には今回入力偏差のみを使用し、前回入力偏差は用
いないようにしているので、このデジタル比例積分演算
器の出力制限値が小さな値であっても、入力偏差零のと
きに出力を零にできる。従って本発明によるデジタル比
例積分演算器を調節ループに組込んで高精度の制御を行
うことができる。
の演算により行う場合に、比例項と積分項とは別個に演
算してその演算結果を合計するものとし、かつ比例項の
演算には今回入力偏差のみを使用し、前回入力偏差は用
いないようにしているので、このデジタル比例積分演算
器の出力制限値が小さな値であっても、入力偏差零のと
きに出力を零にできる。従って本発明によるデジタル比
例積分演算器を調節ループに組込んで高精度の制御を行
うことができる。
第１図は本発明の実施例をあられしたブロック図、第２
図は第１図に示す実施例回路の動作をあられしたタイム
チャート、第３図は比例積分調節器を用いた調節ループ
の一般的な回路図、第４図は（１）弐のアルゴリズムを
演算するデジタル比例積分調節器の従来例を示したブロ
ック図、第５図は第４図に示す従来のデジタル比例積分
調節器が比例項のみで出力制限無しの場合の動作を示し
たタイムチャート、第６図は第４図に示す従来のデジタ
ル比例積分調節器が比例項のみで出力制限値Ｑを小さな
値にした場合の動作を示したタイムチャートである。 ２、１３．１４．１５．３３．３４．３５・・・加算器
、３・・・比例積分１１１！ｆｆ器、４・・・制御対象
、１１．１２．３１．３２・・・前回値保持回路、１６
．１７．３６．３７・・・掛算器、１８３８・・・割算
器、１９．２０．３９．４０・・・リミッタ。 篤 １ の ７５３ 図 ろ ２図 第４図
図は第１図に示す実施例回路の動作をあられしたタイム
チャート、第３図は比例積分調節器を用いた調節ループ
の一般的な回路図、第４図は（１）弐のアルゴリズムを
演算するデジタル比例積分調節器の従来例を示したブロ
ック図、第５図は第４図に示す従来のデジタル比例積分
調節器が比例項のみで出力制限無しの場合の動作を示し
たタイムチャート、第６図は第４図に示す従来のデジタ
ル比例積分調節器が比例項のみで出力制限値Ｑを小さな
値にした場合の動作を示したタイムチャートである。 ２、１３．１４．１５．３３．３４．３５・・・加算器
、３・・・比例積分１１１！ｆｆ器、４・・・制御対象
、１１．１２．３１．３２・・・前回値保持回路、１６
．１７．３６．３７・・・掛算器、１８３８・・・割算
器、１９．２０．３９．４０・・・リミッタ。 篤 １ の ７５３ 図 ろ ２図 第４図
Claims (1)
- １）デジタル偏差量を入力し、比例積分演算によりこの
入力偏差量を零に調節する制御信号を、所定範囲に制限
して出力するデジタル比例積分演算方法において、入力
する前記デジタル偏差量の前回値と今回値との平均値を
求め、この平均値に積分ゲインを乗算した結果に積分演
算前同値を加算することで積分演算今回値を求め、前記
デジタル偏差量の今回値に比例ゲインを乗算することで
比例演算今回値を求め、この比例演算今回値と、所定範
囲に制限している前記積分演算今回値とを加算し、この
加算結果を前記の所定範囲に制限することを特徴とする
デジタル比例積分演算方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20180789A JPH0365703A (ja) | 1989-08-03 | 1989-08-03 | デジタル比例積分演算方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20180789A JPH0365703A (ja) | 1989-08-03 | 1989-08-03 | デジタル比例積分演算方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0365703A true JPH0365703A (ja) | 1991-03-20 |
Family
ID=16447246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20180789A Pending JPH0365703A (ja) | 1989-08-03 | 1989-08-03 | デジタル比例積分演算方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0365703A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6131124A (en) * | 1997-02-24 | 2000-10-10 | Yazaki Corporation | Data communication method and data communication system using this method |
| US6747982B2 (en) | 1997-02-21 | 2004-06-08 | Yazaki Corporation | Communication method, communication system, and gate way used in the communication system |
-
1989
- 1989-08-03 JP JP20180789A patent/JPH0365703A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6747982B2 (en) | 1997-02-21 | 2004-06-08 | Yazaki Corporation | Communication method, communication system, and gate way used in the communication system |
| US6131124A (en) * | 1997-02-24 | 2000-10-10 | Yazaki Corporation | Data communication method and data communication system using this method |
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