JPH0525122B2 - - Google Patents
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- JPH0525122B2 JPH0525122B2 JP59183644A JP18364484A JPH0525122B2 JP H0525122 B2 JPH0525122 B2 JP H0525122B2 JP 59183644 A JP59183644 A JP 59183644A JP 18364484 A JP18364484 A JP 18364484A JP H0525122 B2 JPH0525122 B2 JP H0525122B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は制御量をフイードバツクして制御を行
なう制御装置に係り、特に負荷の時定数が大きい
制御系のオーバーシユート量および整定時間を最
小にする制御演算装置に関する。
なう制御装置に係り、特に負荷の時定数が大きい
制御系のオーバーシユート量および整定時間を最
小にする制御演算装置に関する。
従来の制御対象の制御量をフイードバツクして
制御するフイードバツク制御系においては、制御
偏差を零にするために制御要素に比例積分演算
（PI演算）を用いることが多い。しかしながら制
御対象の時定数が大きい制御系においては、PI
演算を用いると起動時もしくは大外乱時に大きな
オーバーシユートが発生し、かつオーバーシユー
ト発生時の修正が緩慢となつて整定時間が数秒程
度にも長くなるという問題がある。
制御するフイードバツク制御系においては、制御
偏差を零にするために制御要素に比例積分演算
（PI演算）を用いることが多い。しかしながら制
御対象の時定数が大きい制御系においては、PI
演算を用いると起動時もしくは大外乱時に大きな
オーバーシユートが発生し、かつオーバーシユー
ト発生時の修正が緩慢となつて整定時間が数秒程
度にも長くなるという問題がある。
このオーバーシユートを防止するための方法と
して例えば特開昭58−129602号公報の公知例があ
る。この方法は積分演算後に積分リミツタ部でリ
ミツト処理を施こすことにより、積分のデヅドタ
イムを防止して制御をす早く安定させようとする
ものである。しかしながらP1演算の積分演算部
の出力である操作量（定常時）は目標値もしくは
負荷にほぼ比例して変化するため、積分リミツタ
部のリミツト値は最大目標値もしくは最大負荷時
の操作量を出力できる値にしなければならない。
このため無負荷時もしくは目標値が小さいときに
は、積分リミツタの効果がなくなりデツドタイム
が生じて整定時間が長くなるという問題がある。
して例えば特開昭58−129602号公報の公知例があ
る。この方法は積分演算後に積分リミツタ部でリ
ミツト処理を施こすことにより、積分のデヅドタ
イムを防止して制御をす早く安定させようとする
ものである。しかしながらP1演算の積分演算部
の出力である操作量（定常時）は目標値もしくは
負荷にほぼ比例して変化するため、積分リミツタ
部のリミツト値は最大目標値もしくは最大負荷時
の操作量を出力できる値にしなければならない。
このため無負荷時もしくは目標値が小さいときに
は、積分リミツタの効果がなくなりデツドタイム
が生じて整定時間が長くなるという問題がある。
そこで整定時間を短かくする方法としてPI演
算の代りに遅れ進み演算を用いることが考えられ
る。この方法は制御偏差に比例した出力信号が出
力され、かつ過渡ゲインT2／T1（T1，T2はそれ
ぞれ遅れ時定数、進み時定数）を大きくできるた
め、整定時間を短かくできる利点がある。
算の代りに遅れ進み演算を用いることが考えられ
る。この方法は制御偏差に比例した出力信号が出
力され、かつ過渡ゲインT2／T1（T1，T2はそれ
ぞれ遅れ時定数、進み時定数）を大きくできるた
め、整定時間を短かくできる利点がある。
（PI演算の場合には制御偏差は最終的に零に
なるが、遅れ進み演算の場合には零にならない）。
しかしながら起動時もしくは大外乱時には遅れ進
み演算の出力は最大目標値もしくは最大負荷時の
操作量制限値に飽和しているため、過渡ゲインの
効果がなくなつて大きなオーバーシユートが発生
するという問題があつた。
なるが、遅れ進み演算の場合には零にならない）。
しかしながら起動時もしくは大外乱時には遅れ進
み演算の出力は最大目標値もしくは最大負荷時の
操作量制限値に飽和しているため、過渡ゲインの
効果がなくなつて大きなオーバーシユートが発生
するという問題があつた。
本発明の目的は上記した従来技術の問題点を解
決し、負荷の時定数が大きい制御系でも目標値も
しくは負荷の変化量および演算要素の遅れ時定数
の大小などの影響を受けずにオーバーシユート量
および整定時間を最小にする制御演算装置を提供
するにある。
決し、負荷の時定数が大きい制御系でも目標値も
しくは負荷の変化量および演算要素の遅れ時定数
の大小などの影響を受けずにオーバーシユート量
および整定時間を最小にする制御演算装置を提供
するにある。
本発明は、フイードバツク制御系の制御演算要
素に遅れ進み演算を用いた制御装置において、遅
れ進み演算を比例定数演算部と１次遅れ演算部と
に分離し、１次遅れ演算部に１次遅れ演算の出力
を制限しかつ制限値に達した出力のときは該制限
値を１次遅れ演算の初期値とする内部リミツタを
設け、上記比例定数演算部の出力と内部リミツタ
付き１次遅れ演算部の出力との和を操作量とし
て、さらに一定の制御偏差以上のときに上記出力
の和すなわち操作量の極性を反転するように内部
リミツト値を設定することにより、オーバーシユ
ートおよび整定時間を最小にする制御演算装置で
ある。
素に遅れ進み演算を用いた制御装置において、遅
れ進み演算を比例定数演算部と１次遅れ演算部と
に分離し、１次遅れ演算部に１次遅れ演算の出力
を制限しかつ制限値に達した出力のときは該制限
値を１次遅れ演算の初期値とする内部リミツタを
設け、上記比例定数演算部の出力と内部リミツタ
付き１次遅れ演算部の出力との和を操作量とし
て、さらに一定の制御偏差以上のときに上記出力
の和すなわち操作量の極性を反転するように内部
リミツト値を設定することにより、オーバーシユ
ートおよび整定時間を最小にする制御演算装置で
ある。
〔発明の実施例〕
以下に本発明の実施例を第１図ないし第１０図
により説明する。
により説明する。
第１図は本発明による発電機の励磁装置の制御
演算装置の一実施例を示す全体ブロツク図であ
る。第１図において、VRは電圧指令装置、VC
は電圧制御装置（制御演算装置）、GPGはゲート
パルス発生装置、THはサイリスタ変換器、FLD
は界磁巻線、Ｇは発電機、PTは電圧検出器、AC
は商用交流電源である。この構成で、サイリスタ
変換器THは商用交流電源ACから供給される交
流電圧を直流電圧に変換し、発電機Ｇの界磁巻線
FLDに印加して励磁することにより、発電機Ｇ
の出力電圧VGを発生する。この発電機Ｇの出力
電圧VGは電圧検出機PTで検出され、電圧検出値
VGは制御量のフイードバツク信号として電圧制
御装置（制御演算装置）VCに入力される。電圧
制御装置VCは電圧指令装置VRの制御目標値
VREFと電圧検出器PTの電圧検出値VGの信号か
ら、発電機Ｇの出力電圧VGが制御目標値VREFに
追従するように制御演算を行ない、制御演算結果
の操作量を制御対象のゲートパルス発生装置
GPGに出力する。ゲートパルス発生装置GPGは
操作量に応じた点弧位相のゲートパルスを発生し
てサイリスタ変換器THに供給することにより、
界磁巻線FLDの界磁電流を制御して制御目標値
VREFに追従した発電機Ｇの出力電圧VGを発生さ
せる。
演算装置の一実施例を示す全体ブロツク図であ
る。第１図において、VRは電圧指令装置、VC
は電圧制御装置（制御演算装置）、GPGはゲート
パルス発生装置、THはサイリスタ変換器、FLD
は界磁巻線、Ｇは発電機、PTは電圧検出器、AC
は商用交流電源である。この構成で、サイリスタ
変換器THは商用交流電源ACから供給される交
流電圧を直流電圧に変換し、発電機Ｇの界磁巻線
FLDに印加して励磁することにより、発電機Ｇ
の出力電圧VGを発生する。この発電機Ｇの出力
電圧VGは電圧検出機PTで検出され、電圧検出値
VGは制御量のフイードバツク信号として電圧制
御装置（制御演算装置）VCに入力される。電圧
制御装置VCは電圧指令装置VRの制御目標値
VREFと電圧検出器PTの電圧検出値VGの信号か
ら、発電機Ｇの出力電圧VGが制御目標値VREFに
追従するように制御演算を行ない、制御演算結果
の操作量を制御対象のゲートパルス発生装置
GPGに出力する。ゲートパルス発生装置GPGは
操作量に応じた点弧位相のゲートパルスを発生し
てサイリスタ変換器THに供給することにより、
界磁巻線FLDの界磁電流を制御して制御目標値
VREFに追従した発電機Ｇの出力電圧VGを発生さ
せる。
つぎに第２図は第１図の電圧制御装置（制御演
算装置）VCに伝達関数ブロツク図である。第２
図において、１は電圧指令装置VRの制御目標値
VREF、２は電圧検出器PTの電圧検出値VG（制御
量帰還値）、３は偏差演算部、４は制御演算部、
５はその比例演算部、６は内部リミツタ付き遅れ
進み演算部、７はリミツタ部、８は制御対象であ
る。この構成で、制御目標値（VREF）１と電圧検
出値（VG）２の偏差（制御偏差）εを偏差演算
部３で演算する。制御演算部４の比例演算部５は
偏差εの信号に比例ゲインＫを掛けて内部リミツ
タ付き遅れ進み演算部６に出力する。内部リミツ
タ付き遅れ進み演算部６は遅れ時定数T1および
進み時定数T2の遅れ進み演算部と上限値Ｉ
MAXおよび下限値Ｉ MINの内部リミツタから
構成され、比例演算部５の出力信号の遅れ進み演
算を行ない内部リミツト処理を施こして、次段の
リミツタ部７に出力する。リミツタ部７は内部リ
ミツタ付き遅れ進み演算部６の演算出力を上限値
MAXおよび下限値MINで出力制限して、操作量
として制御対象８のゲートパルス発生装置GPG
（第１図）に出力する。
算装置）VCに伝達関数ブロツク図である。第２
図において、１は電圧指令装置VRの制御目標値
VREF、２は電圧検出器PTの電圧検出値VG（制御
量帰還値）、３は偏差演算部、４は制御演算部、
５はその比例演算部、６は内部リミツタ付き遅れ
進み演算部、７はリミツタ部、８は制御対象であ
る。この構成で、制御目標値（VREF）１と電圧検
出値（VG）２の偏差（制御偏差）εを偏差演算
部３で演算する。制御演算部４の比例演算部５は
偏差εの信号に比例ゲインＫを掛けて内部リミツ
タ付き遅れ進み演算部６に出力する。内部リミツ
タ付き遅れ進み演算部６は遅れ時定数T1および
進み時定数T2の遅れ進み演算部と上限値Ｉ
MAXおよび下限値Ｉ MINの内部リミツタから
構成され、比例演算部５の出力信号の遅れ進み演
算を行ない内部リミツト処理を施こして、次段の
リミツタ部７に出力する。リミツタ部７は内部リ
ミツタ付き遅れ進み演算部６の演算出力を上限値
MAXおよび下限値MINで出力制限して、操作量
として制御対象８のゲートパルス発生装置GPG
（第１図）に出力する。
上記の第２図の電圧制御装置（制御演算装置）
VCの内部リミツタ付き遅れ進み演算部６の遅れ
進み演算部は次式により比例定数演算部および１
次遅れ演算部に分離できる。
VCの内部リミツタ付き遅れ進み演算部６の遅れ
進み演算部は次式により比例定数演算部および１
次遅れ演算部に分離できる。
１＋T2S／１＋T1S＝１／１＋T1S＋T2／T1
（１−１／１＋T1S） (1)
＝T2／T1＋（１−T2／T1）・１／１＋T1S (2)
第３図は(2)式による第２図の電圧制御装置（制
御演算装置）VCの内部リミツタ付き遅れ進み演
算部６の部分の詳細を示すブロツク図である。第
３図において、第２図と同一符号または記号は同
様に各図面を通じて同一または相当部分を示すも
のとし、９は内部リミツタ付き遅れ進み演算部６
の遅れ進み演算部を分離した(2)式の右辺第１項の
比例定数演算部、１０は演算部、１１は内部リミ
ツタ付き遅れ進み演算部６の遅れ進み演算部を分
離した(2)式の右辺第２項の内部リミツタ付き１次
遅れ演算部、１２は演算部である。この構成で、
比例定数演算部９は制御演算部４の比例演算部５
の出力信号に対する進み時定数T2と遅れ時定数
T1の比を演算する。演算部１０は比例演算部５
の出力信号と比例定数演算部９の出力信号x1の差
を演算し、演算結果が内部リミツタ付き１次遅れ
演算部１１に入力信号e1として入力される。内部
リミツタ付き１次遅れ演算部１１の１次遅れ演算
部は入力信号e1の１次遅れ演算を行ない、内部リ
ミツタ付き１次遅れ演算部１１の内部リミツタは
１次遅れ演算出力がリミツト内であるかを演算す
ると共に１次遅れ演算出力がリミツタにかかつた
とき同時に１次遅れ演算の初期値（前回値）を内
部リミツタのリミツト値と同一値に再設定するも
のである。演算部１２は比例定数演算部９の出力
信号x1と内部リミツタ付き１次遅れ演算部１１の
出力信号x2を加算して、内部リミツタ付き遅れ進
み演算部６の出力として次段のリミツタ部７に入
力される。
御演算装置）VCの内部リミツタ付き遅れ進み演
算部６の部分の詳細を示すブロツク図である。第
３図において、第２図と同一符号または記号は同
様に各図面を通じて同一または相当部分を示すも
のとし、９は内部リミツタ付き遅れ進み演算部６
の遅れ進み演算部を分離した(2)式の右辺第１項の
比例定数演算部、１０は演算部、１１は内部リミ
ツタ付き遅れ進み演算部６の遅れ進み演算部を分
離した(2)式の右辺第２項の内部リミツタ付き１次
遅れ演算部、１２は演算部である。この構成で、
比例定数演算部９は制御演算部４の比例演算部５
の出力信号に対する進み時定数T2と遅れ時定数
T1の比を演算する。演算部１０は比例演算部５
の出力信号と比例定数演算部９の出力信号x1の差
を演算し、演算結果が内部リミツタ付き１次遅れ
演算部１１に入力信号e1として入力される。内部
リミツタ付き１次遅れ演算部１１の１次遅れ演算
部は入力信号e1の１次遅れ演算を行ない、内部リ
ミツタ付き１次遅れ演算部１１の内部リミツタは
１次遅れ演算出力がリミツト内であるかを演算す
ると共に１次遅れ演算出力がリミツタにかかつた
とき同時に１次遅れ演算の初期値（前回値）を内
部リミツタのリミツト値と同一値に再設定するも
のである。演算部１２は比例定数演算部９の出力
信号x1と内部リミツタ付き１次遅れ演算部１１の
出力信号x2を加算して、内部リミツタ付き遅れ進
み演算部６の出力として次段のリミツタ部７に入
力される。
さらに上記の第３図の内部リミツタ付き遅れ進
み演算部６の内部リミツタ付き１次遅れ演算部１
１の１次遅れ演算部は一般に積分演算のフイード
バツク形式をとるから次式の差分方程式で表わさ
れる。
み演算部６の内部リミツタ付き１次遅れ演算部１
１の１次遅れ演算部は一般に積分演算のフイード
バツク形式をとるから次式の差分方程式で表わさ
れる。
ｕ（ｋ）＝ｕ（ｋ−１）＋ΔT／T1（e1−ｕ（ｋ−１
）） (3) ここでｕ（ｋ）は今回の１次遅れ演算値、ｕ（ｋ
−１）は前回の１次遅れ演算値、ΔTはサンプリ
ング周期、T1は１次遅れ時定数、e1は１次遅れ
演算の入力信号である。(3)式において、右辺第１
項のｕ（ｋ−１）は１次遅れ演算の初期値（前回
値〕で、右辺第２項の（ΔT／T1）（e1−ｕ（ｋ−
１））は入力信号e1と前回の１次遅れ演算値（出
力値）ｕ（ｋ−１）が一致しないときにその差に
比例して出力する変化分とみなすことができる。
これにより今回の１次遅れ演算値ｕ（ｋ）すなわ
ち１次遅れ演算の初期値（前回値）ｕ（ｋ−１）
と変化分（ΔT／T1）（e1−ｕ（ｋ−１））の和が
制限値（内部リミツト値）を越えた場合に、今回
の１次遅れ演算値（出力値）ｕ（ｋ）を制限値に
制限するとともに、初期値（前回値）ｕ（ｋ−１）
も制限値に再設定するいわゆる内部リミツタ部を
１次遅れ演算部に設ける。
）） (3) ここでｕ（ｋ）は今回の１次遅れ演算値、ｕ（ｋ
−１）は前回の１次遅れ演算値、ΔTはサンプリ
ング周期、T1は１次遅れ時定数、e1は１次遅れ
演算の入力信号である。(3)式において、右辺第１
項のｕ（ｋ−１）は１次遅れ演算の初期値（前回
値〕で、右辺第２項の（ΔT／T1）（e1−ｕ（ｋ−
１））は入力信号e1と前回の１次遅れ演算値（出
力値）ｕ（ｋ−１）が一致しないときにその差に
比例して出力する変化分とみなすことができる。
これにより今回の１次遅れ演算値ｕ（ｋ）すなわ
ち１次遅れ演算の初期値（前回値）ｕ（ｋ−１）
と変化分（ΔT／T1）（e1−ｕ（ｋ−１））の和が
制限値（内部リミツト値）を越えた場合に、今回
の１次遅れ演算値（出力値）ｕ（ｋ）を制限値に
制限するとともに、初期値（前回値）ｕ（ｋ−１）
も制限値に再設定するいわゆる内部リミツタ部を
１次遅れ演算部に設ける。
第４図は上記により(3)式の１次遅れ演算部に内
部リミツタ部を設けた第３図の内部リミツタ付き
遅れ進み演算部６の内部リミツタ付き１次遅れ演
算部１１の部分の詳細を示すブロツク図である。
第４図において、１３は偏差演算部、１４はサン
プリング周期ΔTと１次遅れ時定数T1の比を演算
する演算部、１６は内部リミツタ部、１７は今回
の１次遅れ演算値ｕ（ｋ）を１次遅れ演算の初期
値（前回値）ｕ（ｋ−１）に置換する置換部であ
る。この構成で、内部リミツタ付き１次遅れ演算
部１１の入力信号e1と１次遅れ演算部の置換部１
７の１次遅れ演算の初期値（前回値）ｕ（ｋ−１）
の信号の差を偏差演算部１３で演算する。１次遅
れ演算部の演算部１４は偏差演算部１３の偏差信
号に対するサンプリング周期ΔTと遅れ時定数T1
の比を変化分として演算する。演算部１５は置換
部１７の１次遅れ演算の初期値（前回値）ｕ（ｋ
−１）の信号と演算部１４の変化分の出力信号を
加算して、加算結果の今回の１次遅れ演算値ｕ
（ｋ）を内部リミツタ部１６を通して内部リミツ
タ付き１次遅れ演算部１１の出力信号として出力
するとともに、今回の１次遅れ演算値ｕ（ｋ）は
置換部１７を通して１次遅れ演算の初期値（前回
値）に再設定される。このさい演算部１５で加算
された１次遅れ演算の初期値（前回値）ｕ（ｋ−
１）と上記変化分の和の信号すなわち今回の１次
遅れ演算値ｕ（ｋ）が内部リミツタ部１６のリミ
ツト上限値Ｉ MAXまたはリミツト下限値Ｉ
MINを越えた場合には、１次遅れ演算値ｕ（ｋ）
の出力値がリミツト値Ｉ MAX（Ｉ MIN）に
制限されるとともに、置換部１７により１次遅れ
演算の初期値（前回値）ｕ（ｋ−１）がリミツト
値Ｉ MAX（Ｉ MIN）に再設定される。した
がつて例えばリミツト上限値Ｉ MAXの出力の
後に、入力信号e1がリミツト上限値Ｉ MAXよ
りも小さくなつたときには、ただちに出力値ｕ
（ｋ）が変化するため、積分演算による時間遅れ
（デツトタイム）をなくすことができる。
部リミツタ部を設けた第３図の内部リミツタ付き
遅れ進み演算部６の内部リミツタ付き１次遅れ演
算部１１の部分の詳細を示すブロツク図である。
第４図において、１３は偏差演算部、１４はサン
プリング周期ΔTと１次遅れ時定数T1の比を演算
する演算部、１６は内部リミツタ部、１７は今回
の１次遅れ演算値ｕ（ｋ）を１次遅れ演算の初期
値（前回値）ｕ（ｋ−１）に置換する置換部であ
る。この構成で、内部リミツタ付き１次遅れ演算
部１１の入力信号e1と１次遅れ演算部の置換部１
７の１次遅れ演算の初期値（前回値）ｕ（ｋ−１）
の信号の差を偏差演算部１３で演算する。１次遅
れ演算部の演算部１４は偏差演算部１３の偏差信
号に対するサンプリング周期ΔTと遅れ時定数T1
の比を変化分として演算する。演算部１５は置換
部１７の１次遅れ演算の初期値（前回値）ｕ（ｋ
−１）の信号と演算部１４の変化分の出力信号を
加算して、加算結果の今回の１次遅れ演算値ｕ
（ｋ）を内部リミツタ部１６を通して内部リミツ
タ付き１次遅れ演算部１１の出力信号として出力
するとともに、今回の１次遅れ演算値ｕ（ｋ）は
置換部１７を通して１次遅れ演算の初期値（前回
値）に再設定される。このさい演算部１５で加算
された１次遅れ演算の初期値（前回値）ｕ（ｋ−
１）と上記変化分の和の信号すなわち今回の１次
遅れ演算値ｕ（ｋ）が内部リミツタ部１６のリミ
ツト上限値Ｉ MAXまたはリミツト下限値Ｉ
MINを越えた場合には、１次遅れ演算値ｕ（ｋ）
の出力値がリミツト値Ｉ MAX（Ｉ MIN）に
制限されるとともに、置換部１７により１次遅れ
演算の初期値（前回値）ｕ（ｋ−１）がリミツト
値Ｉ MAX（Ｉ MIN）に再設定される。した
がつて例えばリミツト上限値Ｉ MAXの出力の
後に、入力信号e1がリミツト上限値Ｉ MAXよ
りも小さくなつたときには、ただちに出力値ｕ
（ｋ）が変化するため、積分演算による時間遅れ
（デツトタイム）をなくすことができる。
さらに上記の第３図の内部リミツタ付き遅れ進
み演算部６の内部リミツタ付き１次遅れ演算部１
１の第４図の内部リミツタ部１６のリミツト値Ｉ
MAX（Ｉ MIN）を次のように設定すること
により、制御量のオーバーシユート量を最小に抑
制することが可能である。すなわち第３図におい
て、制御目標値VREFと制御量帰還値（電圧検出
値）VGの制御偏差ε信号が一定の制御偏差値ε0
以上で制御演算部４の出力である操作量x3の極性
を反転させるように内部リミツタ付き１次遅れ演
算部１１の内部リミツタ部１６（第４図）の内部
リミツト値たとえば内部リミツト上限値Ｉ
MAXを次式により設定する。
み演算部６の内部リミツタ付き１次遅れ演算部１
１の第４図の内部リミツタ部１６のリミツト値Ｉ
MAX（Ｉ MIN）を次のように設定すること
により、制御量のオーバーシユート量を最小に抑
制することが可能である。すなわち第３図におい
て、制御目標値VREFと制御量帰還値（電圧検出
値）VGの制御偏差ε信号が一定の制御偏差値ε0
以上で制御演算部４の出力である操作量x3の極性
を反転させるように内部リミツタ付き１次遅れ演
算部１１の内部リミツタ部１６（第４図）の内部
リミツト値たとえば内部リミツト上限値Ｉ
MAXを次式により設定する。
Ｉ MAX＝x10 (4)
x10＝ε0・Ｋ・T2／T1 (5)
ここでx10は一定の制御偏差値ε0のときの比例
定数演算部９の出力信号x1の値である。(4)，(5)式
により、内部リミツタが動作している状態では(4)
式において内部リミツタ付き１次遅れ演算部１１
の出力は内部リミツト上限値Ｉ MAXであり、
この上限値Ｉ MAXが(5)式の一定の制御偏差値
ε0のときの比例定数演算部９の出力信号値x10に
等しくなつた時点から操作量x3の極性を反転する
ことにより、オーバーシユートした制御量をその
時点から減少させることができる。したがつて、
いま許容できるオーバーシユート量をφPとすれ
ば、内部リミツト上限値Ｉ MAXを次式の値に
設定することにより、オーバーシユート量を許容
オーバーシユート量φP以下に抑制することがで
きる。
定数演算部９の出力信号x1の値である。(4)，(5)式
により、内部リミツタが動作している状態では(4)
式において内部リミツタ付き１次遅れ演算部１１
の出力は内部リミツト上限値Ｉ MAXであり、
この上限値Ｉ MAXが(5)式の一定の制御偏差値
ε0のときの比例定数演算部９の出力信号値x10に
等しくなつた時点から操作量x3の極性を反転する
ことにより、オーバーシユートした制御量をその
時点から減少させることができる。したがつて、
いま許容できるオーバーシユート量をφPとすれ
ば、内部リミツト上限値Ｉ MAXを次式の値に
設定することにより、オーバーシユート量を許容
オーバーシユート量φP以下に抑制することがで
きる。
Ｉ MAX＝φP・Ｋ・T2／T1 (6)
なお、(6)式のＩ MAXの値は許容オーバーシ
ユート量φPおよび比例ゲインＫおよび進み時定
数T2と遅れ時定数T1の比T2／T1のそれぞれの値
の積を演算して容易に求められる。したがつてこ
の許容オーバーシユート量φPの値を制御精度の
近傍に設定することにより、制御量のオーバーシ
ユート量と共に整定時間も最小にすることができ
る。しかも(6)式は制御目標値VREFに関係しないた
め、制御目標値VREFが変化してもオーバーシユー
ト量を常に最小に抑制できる。
ユート量φPおよび比例ゲインＫおよび進み時定
数T2と遅れ時定数T1の比T2／T1のそれぞれの値
の積を演算して容易に求められる。したがつてこ
の許容オーバーシユート量φPの値を制御精度の
近傍に設定することにより、制御量のオーバーシ
ユート量と共に整定時間も最小にすることができ
る。しかも(6)式は制御目標値VREFに関係しないた
め、制御目標値VREFが変化してもオーバーシユー
ト量を常に最小に抑制できる。
一方で上記の(6)式の比例ゲインＫおよび遅れ時
定数T1および進み時定数T2は調整が可変の制御
定数であるため、これらの制御定数を調整した場
合には、いま内部リミツト上限値Ｉ MAXが固
定とすると、制御定数を調整するごとに(6)式によ
り許容オーバーシユート量φPが変化するという
問題がある。したがつて本発明によれば好ましく
は上記の制御定数を調整するごとに(6)式により内
部リミツト上限値Ｉ MAXの値を演算して自動
調整することにより、オーバーシユート量を常に
一定値の許容オーバーシユート量φP以下に抑制
することができる。
定数T1および進み時定数T2は調整が可変の制御
定数であるため、これらの制御定数を調整した場
合には、いま内部リミツト上限値Ｉ MAXが固
定とすると、制御定数を調整するごとに(6)式によ
り許容オーバーシユート量φPが変化するという
問題がある。したがつて本発明によれば好ましく
は上記の制御定数を調整するごとに(6)式により内
部リミツト上限値Ｉ MAXの値を演算して自動
調整することにより、オーバーシユート量を常に
一定値の許容オーバーシユート量φP以下に抑制
することができる。
第５図は上記により(6)式を用いて内部リミツト
上限値Ｉ MAXおよび下限値Ｉ MINを演算し
自動調整する第３図の内部リミツタ付き１次遅れ
演算部１１の第４図の内部リミツタ部１６の内部
リミツタ値演算部のブロツク図である。第５図に
おいて、１８は内部リミツト値演算部、１９，２
０は乗算部、２１は極性反転部である。この構成
で、第３図の比例ゲイン演算部５の比例ゲインＫ
および比例定数演算部９の進み時定数T2と遅れ
時定数T1の比T2／T1の信号の積を内部リミツタ
値演算部１８の乗算部１９で演算し、さらに演算
結果と設定された許容オーバーシユート量φPの
信号の積を乗算部２０で演算して演算結果の内部
リミツタ値演算部１８の一方の出力を第４図の内
部リミツタ部１６の内部リミツト上限値Ｉ
MAXとするとともに、一方の出力を極性反転部
２１で極性反転した他方の出力を内部リミツト下
限値Ｉ MINとする。このようにして比例ゲイ
ン演算部５の比例ゲインＫおよび比例定数演算部
９の進み時定数T2と遅れ時定数T1の制御定数を
調整した場合には、制御定数を調整するごとに(6)
式を用いて内部リミツト値Ｉ MAX（Ｉ MIN）
を演算して自動調整することにより、制御量のオ
ーバーシユート量を常に１定値の許容オーバーシ
ユート量φP以下に抑制するとともに、この自動
調整により保守調整の時間短縮と簡単化および調
整忘れの防止等にも効果がある。
上限値Ｉ MAXおよび下限値Ｉ MINを演算し
自動調整する第３図の内部リミツタ付き１次遅れ
演算部１１の第４図の内部リミツタ部１６の内部
リミツタ値演算部のブロツク図である。第５図に
おいて、１８は内部リミツト値演算部、１９，２
０は乗算部、２１は極性反転部である。この構成
で、第３図の比例ゲイン演算部５の比例ゲインＫ
および比例定数演算部９の進み時定数T2と遅れ
時定数T1の比T2／T1の信号の積を内部リミツタ
値演算部１８の乗算部１９で演算し、さらに演算
結果と設定された許容オーバーシユート量φPの
信号の積を乗算部２０で演算して演算結果の内部
リミツタ値演算部１８の一方の出力を第４図の内
部リミツタ部１６の内部リミツト上限値Ｉ
MAXとするとともに、一方の出力を極性反転部
２１で極性反転した他方の出力を内部リミツト下
限値Ｉ MINとする。このようにして比例ゲイ
ン演算部５の比例ゲインＫおよび比例定数演算部
９の進み時定数T2と遅れ時定数T1の制御定数を
調整した場合には、制御定数を調整するごとに(6)
式を用いて内部リミツト値Ｉ MAX（Ｉ MIN）
を演算して自動調整することにより、制御量のオ
ーバーシユート量を常に１定値の許容オーバーシ
ユート量φP以下に抑制するとともに、この自動
調整により保守調整の時間短縮と簡単化および調
整忘れの防止等にも効果がある。
つぎに第６図は上記による第３図の制御演算部
４に入力する制御偏差ε信号の値を横軸として出
力する操作量x3ほか制御演算部各部の出力信号の
定常特性を説明する定常特性図である。第６図に
おいて、x1は第３図の比例定数演算部９の出力信
号で、x1＝ε・Ｋ・T2／T1の特性を示す。x2は
内部リミツタ付き１次遅れ演算部１１の出力信号
で、内部リミツタがかかつていない場合には(3)式
のx2＝ｕ（ｋ）の特性を示すが、内部リミツタが
かかつている場合にはx2＝Ｉ MAX（またはＩ
MIN）の特性を示す。またx3は制御演算部４
（リミツタ部７）の出力信号すなわた操作量で、
内部リミツタがかかつていない場合にはx3＝x1＋
x2＝x1＋ｕ（ｋ）の特性を示すが、内部リミツタ
がかかつている場合にはx3＝x1＋x2＝x1＋Ｉ
MAX（Ｉ MIN）の特性を示し、さらに入力す
る制御偏差ε信号の値が大きい場合にはリミツタ
部７の制限値MAX（MIN）に制限されてx3＝
MAX（MIN）の特性を示すようになり、また制
御偏差ε信号の値が小さいときには入出力特性の
傾きであるゲインが高いため制御精度を一巡ゲイ
ンで決まる値に保持することができる。
４に入力する制御偏差ε信号の値を横軸として出
力する操作量x3ほか制御演算部各部の出力信号の
定常特性を説明する定常特性図である。第６図に
おいて、x1は第３図の比例定数演算部９の出力信
号で、x1＝ε・Ｋ・T2／T1の特性を示す。x2は
内部リミツタ付き１次遅れ演算部１１の出力信号
で、内部リミツタがかかつていない場合には(3)式
のx2＝ｕ（ｋ）の特性を示すが、内部リミツタが
かかつている場合にはx2＝Ｉ MAX（またはＩ
MIN）の特性を示す。またx3は制御演算部４
（リミツタ部７）の出力信号すなわた操作量で、
内部リミツタがかかつていない場合にはx3＝x1＋
x2＝x1＋ｕ（ｋ）の特性を示すが、内部リミツタ
がかかつている場合にはx3＝x1＋x2＝x1＋Ｉ
MAX（Ｉ MIN）の特性を示し、さらに入力す
る制御偏差ε信号の値が大きい場合にはリミツタ
部７の制限値MAX（MIN）に制限されてx3＝
MAX（MIN）の特性を示すようになり、また制
御偏差ε信号の値が小さいときには入出力特性の
傾きであるゲインが高いため制御精度を一巡ゲイ
ンで決まる値に保持することができる。
第７図は上記による第１図ないし第５図の電圧
指令装置VRの制御目標値VREFに対する制御量
（帰還値）すなわち電圧検出器PTの電圧検出値
VGおよび制御演算部４の各部出力信号の制御応
答特性を制御目標値VREF付近で拡大して示す制御
応答特性図である。第７図において、制御目標値
VREFに対する制御量VGの許容オーバーシユート
量φPに対して、許容オーバーシユート量φPの近
傍の時間ｔで制御演算部４の比例定数演算９の出
力信号x1および内部リミツタ付き１次遅れ演算部
x2の変化に応じて制御演算部４の出力の操作量x3
の極性が反転し、これにより制御量VGのオーバ
ーシユートを許容オーバーシユート量φP以下に
抑制している。
指令装置VRの制御目標値VREFに対する制御量
（帰還値）すなわち電圧検出器PTの電圧検出値
VGおよび制御演算部４の各部出力信号の制御応
答特性を制御目標値VREF付近で拡大して示す制御
応答特性図である。第７図において、制御目標値
VREFに対する制御量VGの許容オーバーシユート
量φPに対して、許容オーバーシユート量φPの近
傍の時間ｔで制御演算部４の比例定数演算９の出
力信号x1および内部リミツタ付き１次遅れ演算部
x2の変化に応じて制御演算部４の出力の操作量x3
の極性が反転し、これにより制御量VGのオーバ
ーシユートを許容オーバーシユート量φP以下に
抑制している。
また第８図は第１図ないし第５図の本発明によ
る実施例の第７図と同様の制御応答性を従来例と
比較して示す制御応答特性図である。第８図にお
いて、制御目標値VREFに対する制御量VGの応答
特性で、Ａは従来のPI演算による特性、Ｂは従
来の遅れ進み演算による特性、Ｃは本発明による
特性を示し、対応する操作量x3の応答特性で、
ａ，ｂ，ｃはそれぞれ従来のPI演算、従来の遅
れ進み演算、本発明による特性を示しており、従
来例に比べて本発明による実施例のオーバーシユ
ート量および整定時間を最小にする効果がみられ
る。
る実施例の第７図と同様の制御応答性を従来例と
比較して示す制御応答特性図である。第８図にお
いて、制御目標値VREFに対する制御量VGの応答
特性で、Ａは従来のPI演算による特性、Ｂは従
来の遅れ進み演算による特性、Ｃは本発明による
特性を示し、対応する操作量x3の応答特性で、
ａ，ｂ，ｃはそれぞれ従来のPI演算、従来の遅
れ進み演算、本発明による特性を示しており、従
来例に比べて本発明による実施例のオーバーシユ
ート量および整定時間を最小にする効果がみられ
る。
以上のように上記の実施例によれば、制御演算
部に内部リミツタ付き遅れ進み演算を用いて、そ
の内部リミツト値を適切に選定することにより、
制御目標値の変更などに影響されることなく制御
量のオーバーシユート量を許容値以下に抑制でき
るとともに、整定時間を最小にすることができ
る。さらに内部リミツト値演算部で比例ゲインお
よび遅れ時定数および進み時定数の調整時に内部
リミツト値を演算して再設定することにより、オ
ーバーシユート量を常に最小にできるうえ保守調
整を簡単化できる。
部に内部リミツタ付き遅れ進み演算を用いて、そ
の内部リミツト値を適切に選定することにより、
制御目標値の変更などに影響されることなく制御
量のオーバーシユート量を許容値以下に抑制でき
るとともに、整定時間を最小にすることができ
る。さらに内部リミツト値演算部で比例ゲインお
よび遅れ時定数および進み時定数の調整時に内部
リミツト値を演算して再設定することにより、オ
ーバーシユート量を常に最小にできるうえ保守調
整を簡単化できる。
第９図は本発明による制御演算装置の他の実施
例を示す内部リミツタ付き遅れ進み演算部の部分
のブロツク図である。第９図において、６ａは内
部リミツタ付き遅れ進み演算部、２２は比例演算
部（Ｐ演算部）、２３は比例演算部（１−Ｐ演算
部）で、他は第３図と同様である。また第１０図
は本発明による制御演算装置のさらに他の実施例
を示す内部リミツタ付き遅れ進み演算部の部分の
ブロツク図である。第１０図において、６ｂは内
部リミツタ付き遅れ進み演算部で、他は第３図お
よび第９図と同様である。これらの構成で、上記
した第３図の実施例と同様に制御量のオーバーシ
ユート量を最小にできる効果がある。
例を示す内部リミツタ付き遅れ進み演算部の部分
のブロツク図である。第９図において、６ａは内
部リミツタ付き遅れ進み演算部、２２は比例演算
部（Ｐ演算部）、２３は比例演算部（１−Ｐ演算
部）で、他は第３図と同様である。また第１０図
は本発明による制御演算装置のさらに他の実施例
を示す内部リミツタ付き遅れ進み演算部の部分の
ブロツク図である。第１０図において、６ｂは内
部リミツタ付き遅れ進み演算部で、他は第３図お
よび第９図と同様である。これらの構成で、上記
した第３図の実施例と同様に制御量のオーバーシ
ユート量を最小にできる効果がある。
なお、上記実施例ではオーバーシユートの抑制
について説明してきたが、負荷変動時等のアンダ
ーシユートの抑制についても同様の効果があるこ
とは言うまでもない。また発電機の励磁装置の電
圧制御装置（制御演算装置）について説明してき
たが、電動機の速度制御装置（制御演算装置）や
それ以外の制御対象のフイードバツク制御系全般
に同様に適用できる。さらにデイジタル制御装置
はもとより、アナログ制御装置にも同様に構成で
きてオーバーシユートおよびアンダーシユートの
抑制と整定時間の最小化に効果がある。
について説明してきたが、負荷変動時等のアンダ
ーシユートの抑制についても同様の効果があるこ
とは言うまでもない。また発電機の励磁装置の電
圧制御装置（制御演算装置）について説明してき
たが、電動機の速度制御装置（制御演算装置）や
それ以外の制御対象のフイードバツク制御系全般
に同様に適用できる。さらにデイジタル制御装置
はもとより、アナログ制御装置にも同様に構成で
きてオーバーシユートおよびアンダーシユートの
抑制と整定時間の最小化に効果がある。
以上の説明のように本発明の制御演算装置によ
れば、制御目標値の変更および大外乱などに対し
てもオーバーシユート量およびアンダーシユート
量を許容値以下に抑制できるとともに整定時間を
最小にできるので、制御性能および安定性の向上
に効果がある。
れば、制御目標値の変更および大外乱などに対し
てもオーバーシユート量およびアンダーシユート
量を許容値以下に抑制できるとともに整定時間を
最小にできるので、制御性能および安定性の向上
に効果がある。
第１図は本発明による制御演算装置の一実施例
を示す全体ブロツク図、第２図は第１図の制御演
算装置のブロツク図、第３図は第２図の内部リミ
ツタ付き遅れ進み演算部のブロツク図、第４図は
第３図の内部リミツタ付き１次遅れ演算部のブロ
ツク図、第５図は第４図の内部リミツタ部の内部
リミツト値演算部のブロツク図、第６図は第１図
ないし第５図の本発明による制御演算装置の一実
施例の制御定常特性例図、第７図は同じく制御応
答特性例図、第８図は同じく従来例と比較した制
御応答特性例図、第９図は本発明による制御演算
装置の他の実施例を示す部分ブロツク図、第１０
図は同じくさらに他の実施例を示す部分ブロツク
図である。 １……制御目標値VREF、２……制御量帰還値
VG、３……偏差演算部、４……制御演算部、５
……比例演算部、６……内部リミツタ付き遅れ進
み演算部、７……リミツタ部、８……制御対象、
９……比例定数演算部、１０……演算部、１１…
…内部リミツタ付き１次遅れ演算部、１２……演
算部、１３……演算部、１４……演算部、１５…
…演算部、１６……内部リミツタ部、１７……置
換部、１８……内部リミツト値演算部、１９……
乗算部、２０……乗算部、２１……極性反転部、
２２……比例演算部、２３……演算部。
を示す全体ブロツク図、第２図は第１図の制御演
算装置のブロツク図、第３図は第２図の内部リミ
ツタ付き遅れ進み演算部のブロツク図、第４図は
第３図の内部リミツタ付き１次遅れ演算部のブロ
ツク図、第５図は第４図の内部リミツタ部の内部
リミツト値演算部のブロツク図、第６図は第１図
ないし第５図の本発明による制御演算装置の一実
施例の制御定常特性例図、第７図は同じく制御応
答特性例図、第８図は同じく従来例と比較した制
御応答特性例図、第９図は本発明による制御演算
装置の他の実施例を示す部分ブロツク図、第１０
図は同じくさらに他の実施例を示す部分ブロツク
図である。 １……制御目標値VREF、２……制御量帰還値
VG、３……偏差演算部、４……制御演算部、５
……比例演算部、６……内部リミツタ付き遅れ進
み演算部、７……リミツタ部、８……制御対象、
９……比例定数演算部、１０……演算部、１１…
…内部リミツタ付き１次遅れ演算部、１２……演
算部、１３……演算部、１４……演算部、１５…
…演算部、１６……内部リミツタ部、１７……置
換部、１８……内部リミツト値演算部、１９……
乗算部、２０……乗算部、２１……極性反転部、
２２……比例演算部、２３……演算部。
Claims (1)
- １ 出力を第１リミツト値にて制限する内部リミ
ツタを有する１次遅れ演算部と、比例定数演算部
とを備えて成る遅れ進み演算部と、前記１次遅れ
演算部の前記内部リミツタを通した出力と前記比
例定数演算部の出力との和を第２リミツト値にて
制限した値を操作量として出力するリミツタ部と
で成るフイードバツク制御系の制御演算部におい
て、前記１次遅れ演算部の出力値が前記内部リミ
ツタの第１リミツト値に達したとき前記１次遅れ
演算部の演算初期値として該第１リミツト値を設
定する手段と、制御偏差が一定値以上の場合は前
記リミツタ部から出力される操作量の極性を反転
させる手段と、該手段にて操作量の極性を反転さ
せるとき前記内部リミツタの前記第１リミツト値
として前記比例定数演算部の比例ゲインＫと（進
み時定数T2／遅れ時定数T1）の値と許容オーバ
ーシユート量φPとの乗算値を設定すると共にこ
れらの値Ｋ，T2，T1，φPのいずれかが調整され
たとき前記乗算値を自動的に求め前記第１リミツ
ト値として該乗算値を自動設定する手段を備える
ことを特徴とする制御演算装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18364484A JPS6162102A (ja) | 1984-09-04 | 1984-09-04 | 制御演算装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18364484A JPS6162102A (ja) | 1984-09-04 | 1984-09-04 | 制御演算装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6162102A JPS6162102A (ja) | 1986-03-31 |
| JPH0525122B2 true JPH0525122B2 (ja) | 1993-04-12 |
Family
ID=16139395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18364484A Granted JPS6162102A (ja) | 1984-09-04 | 1984-09-04 | 制御演算装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6162102A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63263139A (ja) * | 1987-04-17 | 1988-10-31 | Daihatsu Motor Co Ltd | 無段変速機の変速制御方法 |
| JP2016206050A (ja) * | 2015-04-24 | 2016-12-08 | 多摩川精機株式会社 | 回転信号処理器及びその出力進角方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5379176A (en) * | 1976-12-22 | 1978-07-13 | Fuji Electric Co Ltd | Proportional integrating adjustor |
| JPS5460666A (en) * | 1977-10-24 | 1979-05-16 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Process control unit |
| JPS58140807A (ja) * | 1982-02-16 | 1983-08-20 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 積分リミツタ自動調節機構付き制御装置 |
| JPS5947608A (ja) * | 1982-09-13 | 1984-03-17 | Toshiba Corp | 特性補償装置 |
-
1984
- 1984-09-04 JP JP18364484A patent/JPS6162102A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5379176A (en) * | 1976-12-22 | 1978-07-13 | Fuji Electric Co Ltd | Proportional integrating adjustor |
| JPS5460666A (en) * | 1977-10-24 | 1979-05-16 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Process control unit |
| JPS58140807A (ja) * | 1982-02-16 | 1983-08-20 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 積分リミツタ自動調節機構付き制御装置 |
| JPS5947608A (ja) * | 1982-09-13 | 1984-03-17 | Toshiba Corp | 特性補償装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6162102A (ja) | 1986-03-31 |
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