JPH05289701A - フィードバック制御方式 - Google Patents
フィードバック制御方式Info
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- JPH05289701A JPH05289701A JP8883592A JP8883592A JPH05289701A JP H05289701 A JPH05289701 A JP H05289701A JP 8883592 A JP8883592 A JP 8883592A JP 8883592 A JP8883592 A JP 8883592A JP H05289701 A JPH05289701 A JP H05289701A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】影響の大きさが予測可能な外乱である装置にお
いてスタート／ストップに起因した外乱による制御量へ
の影響を極力避ける。 【構成】装置のスタート／ストップ検知手段１０と、そ
のスタート／ストップに起因した予測可能な外乱±Δｘ
を打ち消すシフト操作量±Δαをコントローラ１からの
操作量ｘに加えるシフト操作量印加手段１２とを備え
る。
いてスタート／ストップに起因した外乱による制御量へ
の影響を極力避ける。 【構成】装置のスタート／ストップ検知手段１０と、そ
のスタート／ストップに起因した予測可能な外乱±Δｘ
を打ち消すシフト操作量±Δαをコントローラ１からの
操作量ｘに加えるシフト操作量印加手段１２とを備え
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、フィードバック制御方
式の改良に関する。
式の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のフィードバック制御方式として
は、ＰＩＤ制御を使用したものや、ＰＩＤとファジィと
のハイブリッド制御を使用したものなどがある。
は、ＰＩＤ制御を使用したものや、ＰＩＤとファジィと
のハイブリッド制御を使用したものなどがある。
【０００３】従来のフィードバック制御方式の代表的な
例を表すブロック線図を図１０に示す。図において、Ｃ
Ｓ0 は従来の制御方式を示し、１はＰＩＤコントロー
ラ、２は制御対象、３は加算器、４は外乱要素を示して
いる。
例を表すブロック線図を図１０に示す。図において、Ｃ
Ｓ0 は従来の制御方式を示し、１はＰＩＤコントロー
ラ、２は制御対象、３は加算器、４は外乱要素を示して
いる。
【０００４】加算器３において目標値ｒと制御量ｙとの
偏差ｅ（＝ｒ−ｙ）が算出され、これがＰＩＤコントロ
ーラ１に入力される。ＰＩＤコントローラ１は偏差ｅを
ゼロにするような操作量ｘを算出して、その操作量ｘを
制御対象２に与える。その結果、制御量ｙが調整されて
目標値ｒに近づき、最終的には制御量ｙが目標値ｒと一
致して偏差ｅがゼロとなり、制御系が整定されることに
なる。
偏差ｅ（＝ｒ−ｙ）が算出され、これがＰＩＤコントロ
ーラ１に入力される。ＰＩＤコントローラ１は偏差ｅを
ゼロにするような操作量ｘを算出して、その操作量ｘを
制御対象２に与える。その結果、制御量ｙが調整されて
目標値ｒに近づき、最終的には制御量ｙが目標値ｒと一
致して偏差ｅがゼロとなり、制御系が整定されることに
なる。
【０００５】ここで、装置（ライン）が稼働している状
態からストップすることに伴って生じる外乱要素４によ
る外乱Δｘの影響を考える。このときの、制御量ｙと操
作量ｘの変化の様子を図１１に示す。
態からストップすることに伴って生じる外乱要素４によ
る外乱Δｘの影響を考える。このときの、制御量ｙと操
作量ｘの変化の様子を図１１に示す。
【０００６】Ａのタイミングで稼働中の装置がストップ
し実際に外乱Δｘが加えられたとする。すると、制御量
ｙが目標値ｒから離れるようになり、偏差ｅが生じる結
果、操作量ｘにも変化が生じることになる。すなわち、
制御量ｙが目標値ｒよりも高くなったとすると、偏差ｅ
（＝ｒ−ｙ）がマイナス側に増大し、これに従って操作
量ｘが減少する。すると、制御量ｙの増加がある時点で
停止し、減少し始める。これに応じて、操作量ｘの減少
も停止し、ある時点から増加し始める。やがて、制御量
ｙが目標値ｒに一致するまで減少し、操作量ｘもある一
定値に安定し、制御系が整定される。
し実際に外乱Δｘが加えられたとする。すると、制御量
ｙが目標値ｒから離れるようになり、偏差ｅが生じる結
果、操作量ｘにも変化が生じることになる。すなわち、
制御量ｙが目標値ｒよりも高くなったとすると、偏差ｅ
（＝ｒ−ｙ）がマイナス側に増大し、これに従って操作
量ｘが減少する。すると、制御量ｙの増加がある時点で
停止し、減少し始める。これに応じて、操作量ｘの減少
も停止し、ある時点から増加し始める。やがて、制御量
ｙが目標値ｒに一致するまで減少し、操作量ｘもある一
定値に安定し、制御系が整定される。
【０００７】なお、操作量ｘは、稼働中の値に比べて一
定量だけ少ない値で安定することになる。すなわち、装
置の稼働中の整定操作量ｘをＭＶ、装置の停止中の整定
操作量ｘをＭＶ′とすると、Δα＝ＭＶ−ＭＶ′が一定
となる。この場合の外乱要素４は装置が稼働中からスト
ップするということであって、ある決まった現象である
ので、その外乱要素４による外乱Δｘの大きさもある一
定値に定まっているからである。すなわち、その外乱Δ
ｘは、装置のストップに伴うもので、予測可能な外乱で
ある。
定量だけ少ない値で安定することになる。すなわち、装
置の稼働中の整定操作量ｘをＭＶ、装置の停止中の整定
操作量ｘをＭＶ′とすると、Δα＝ＭＶ−ＭＶ′が一定
となる。この場合の外乱要素４は装置が稼働中からスト
ップするということであって、ある決まった現象である
ので、その外乱要素４による外乱Δｘの大きさもある一
定値に定まっているからである。すなわち、その外乱Δ
ｘは、装置のストップに伴うもので、予測可能な外乱で
ある。
【０００８】以上は、装置の稼働状態から停止状態への
移行の際の現象を述べたものであるが、これとは逆に、
装置の停止状態からスタートへの移行の際の現象も基本
的には同様であるといえる。ただし、制御量ｙは目標値
ｒよりも低くなるように変化し、操作量ｘは増加するこ
とになる点で丁度反対の傾向をもつ。その場合の外乱Δ
ｘも、装置のスタートに伴うもので、予測可能な外乱で
ある。
移行の際の現象を述べたものであるが、これとは逆に、
装置の停止状態からスタートへの移行の際の現象も基本
的には同様であるといえる。ただし、制御量ｙは目標値
ｒよりも低くなるように変化し、操作量ｘは増加するこ
とになる点で丁度反対の傾向をもつ。その場合の外乱Δ
ｘも、装置のスタートに伴うもので、予測可能な外乱で
ある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、制御対象２
には必ず無駄時間があるので、装置が実際にストップ
（またはスタート）したタイミングＡと、その影響が制
御量ｙに現れ始めるタイミングＡ′との間には必ず時間
差ΔＴが生じる。
には必ず無駄時間があるので、装置が実際にストップ
（またはスタート）したタイミングＡと、その影響が制
御量ｙに現れ始めるタイミングＡ′との間には必ず時間
差ΔＴが生じる。
【００１０】しかしながら、ＰＩＤ制御などのフィード
バック型の制御方式は、制御量ｙが変化し始めてからで
ないと、操作量ｘが調整されないため、ＰＩＤ制御など
のパラメータをどのように調整したとしても、時間差Δ
Ｔの応答遅れは避けようがなく、制御量ｙの乱れを完全
になくすことができないという問題を基本的に有してい
る。
バック型の制御方式は、制御量ｙが変化し始めてからで
ないと、操作量ｘが調整されないため、ＰＩＤ制御など
のパラメータをどのように調整したとしても、時間差Δ
Ｔの応答遅れは避けようがなく、制御量ｙの乱れを完全
になくすことができないという問題を基本的に有してい
る。
【００１１】また、装置のスタート／ストップに起因す
る場合に限らず、外乱が周期的に印加されるような制御
系（例えば成形機や包装機）においては、上記の問題は
更に深刻なものになる。
る場合に限らず、外乱が周期的に印加されるような制御
系（例えば成形機や包装機）においては、上記の問題は
更に深刻なものになる。
【００１２】本発明は、このような事情に鑑みて創案さ
れたものであって、影響の大きさが予測可能な外乱であ
る装置においてスタート／ストップに起因した外乱によ
る制御量への影響を極力避けることができるようにする
ことを第１の目的とする。そして、外乱が周期的に印加
される制御系において外乱応答性を改善することを第２
の目的とする。
れたものであって、影響の大きさが予測可能な外乱であ
る装置においてスタート／ストップに起因した外乱によ
る制御量への影響を極力避けることができるようにする
ことを第１の目的とする。そして、外乱が周期的に印加
される制御系において外乱応答性を改善することを第２
の目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に係る第１のフィ
ードバック制御方式は、予測可能な外乱を検知する手段
と、その検知出力に応答して外乱を打ち消すシフト操作
量をコントローラからの操作量に加える手段とを備えた
ことを特徴とするものである。
ードバック制御方式は、予測可能な外乱を検知する手段
と、その検知出力に応答して外乱を打ち消すシフト操作
量をコントローラからの操作量に加える手段とを備えた
ことを特徴とするものである。
【００１４】また、本発明に係る第２のフィードバック
制御方式は、外乱が周期的に印加される装置において外
乱印加の開始／終了のタイミングを検知する手段と、外
乱印加中に生じる偏差を監視する手段と、外乱印加の開
始タイミングから終了タイミングまでその偏差を打ち消
す方向に所定のシフト操作量をコントローラからの操作
量に加える手段と、さらに偏差が残るときにその偏差を
減少させるようにシフト操作量の大きさを調整する手段
とを備えたことを特徴とするものである。
制御方式は、外乱が周期的に印加される装置において外
乱印加の開始／終了のタイミングを検知する手段と、外
乱印加中に生じる偏差を監視する手段と、外乱印加の開
始タイミングから終了タイミングまでその偏差を打ち消
す方向に所定のシフト操作量をコントローラからの操作
量に加える手段と、さらに偏差が残るときにその偏差を
減少させるようにシフト操作量の大きさを調整する手段
とを備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
【作用】第１のフィードバック制御方式によれば、制御
量の乱れのもとになる外乱がスタート／ストップなどに
起因したものであって予測可能なものであるから、その
制御量の乱れの原因である外乱を打ち消すのに過不足の
ないシフト操作量は予め判っている。そして、スタート
／ストップを検知したときは、上記のシフト操作量を本
来のコントローラからの操作量に対してフィードフォワ
ード的に加えるので、予測可能な外乱による制御量の乱
れを実質的に応答遅れなしになくすことが可能となる。
量の乱れのもとになる外乱がスタート／ストップなどに
起因したものであって予測可能なものであるから、その
制御量の乱れの原因である外乱を打ち消すのに過不足の
ないシフト操作量は予め判っている。そして、スタート
／ストップを検知したときは、上記のシフト操作量を本
来のコントローラからの操作量に対してフィードフォワ
ード的に加えるので、予測可能な外乱による制御量の乱
れを実質的に応答遅れなしになくすことが可能となる。
【００１６】また、第２のフィードバック制御方式によ
れば、第１段階では外乱印加中に偏差を打ち消す方向に
所定のシフト操作量を本来のコントローラからの操作量
に対してフィードフォワード的に加えて、制御量の乱れ
を抑える。引き続き、偏差を監視し、偏差が残っている
ときには、シフト操作量の大きさを調整して偏差を減少
させるので、外乱が周期的に印加される場合であって
も、その周期外乱による制御量の乱れを実質的になくす
ことが可能となる。
れば、第１段階では外乱印加中に偏差を打ち消す方向に
所定のシフト操作量を本来のコントローラからの操作量
に対してフィードフォワード的に加えて、制御量の乱れ
を抑える。引き続き、偏差を監視し、偏差が残っている
ときには、シフト操作量の大きさを調整して偏差を減少
させるので、外乱が周期的に印加される場合であって
も、その周期外乱による制御量の乱れを実質的になくす
ことが可能となる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明に係るフィードバック制御方式
の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】第１実施例 第１実施例は本発明に係る第１のフィードバック制御方
式についての実施例である。図１は第１実施例のフィー
ドバック制御方式を表すブロック線図である。
式についての実施例である。図１は第１実施例のフィー
ドバック制御方式を表すブロック線図である。
【００１９】図において、１はＰＩＤコントローラ、２
は制御対象、３は加算器、４は装置のスタート／ストッ
プに伴って生じる予測可能な外乱要素を示す。ＣＳ1 は
本実施例の制御方式であって、これは、装置のスタート
／ストップの検知手段１０と、スタート／ストップに起
因した予測可能な外乱を打ち消すシフト操作量Δαを格
納する記憶手段１１と、記憶手段１１からのシフト操作
量ΔαをＰＩＤコントローラ１からの操作量ｘに印加す
る手段１２と、その印加のための加算器１３とからなっ
ている。
は制御対象、３は加算器、４は装置のスタート／ストッ
プに伴って生じる予測可能な外乱要素を示す。ＣＳ1 は
本実施例の制御方式であって、これは、装置のスタート
／ストップの検知手段１０と、スタート／ストップに起
因した予測可能な外乱を打ち消すシフト操作量Δαを格
納する記憶手段１１と、記憶手段１１からのシフト操作
量ΔαをＰＩＤコントローラ１からの操作量ｘに印加す
る手段１２と、その印加のための加算器１３とからなっ
ている。
【００２０】シフト操作量Δαは、装置の稼働中の整定
操作量ｘをＭＶ、停止中の整定操作量ｘをＭＶ′とし
て、Δα＝｜ＭＶ−ＭＶ′｜（一定値）と定めることが
できる。このシフト操作量Δαの大きさは予測可能な外
乱Δｘの大きさと等しい（Δα＝Δｘ）。なお、スター
ト／ストップ検知手段１０としては、例えば、外部接点
入力や通信によるものが考えられる。
操作量ｘをＭＶ、停止中の整定操作量ｘをＭＶ′とし
て、Δα＝｜ＭＶ−ＭＶ′｜（一定値）と定めることが
できる。このシフト操作量Δαの大きさは予測可能な外
乱Δｘの大きさと等しい（Δα＝Δｘ）。なお、スター
ト／ストップ検知手段１０としては、例えば、外部接点
入力や通信によるものが考えられる。
【００２１】ＰＩＤコントローラ１は一般的なものであ
るが、これに代えて、ファジィ制御を行うコントローラ
や、ＰＩＤとファジィとのハイブリッド制御を行うコン
トローラであってもよい。
るが、これに代えて、ファジィ制御を行うコントローラ
や、ＰＩＤとファジィとのハイブリッド制御を行うコン
トローラであってもよい。
【００２２】次に、この実施例のフィードバック制御方
式の動作を説明する。
式の動作を説明する。
【００２３】基本的には、与えられた目標値ｒに従って
ＰＩＤコントローラ１が操作量ｘを決定し、これを制御
対象２に与えることにより、その制御量ｙを目標値ｒと
一致させる。制御対象２における制御量ｙはフィードバ
ックされ、加算器３において目標値ｒと制御量ｙとの偏
差ｅ（＝ｒ−ｙ）が算出され、ＰＩＤコントローラ１は
その偏差ｅをゼロにするような操作量ｘを算出して制御
対象２に与える。その結果、制御量ｙが調整されて目標
値ｒに近づき、最終的には制御量ｙが目標値ｒと一致し
て偏差ｅがゼロとなり、制御系が整定されることにな
る。
ＰＩＤコントローラ１が操作量ｘを決定し、これを制御
対象２に与えることにより、その制御量ｙを目標値ｒと
一致させる。制御対象２における制御量ｙはフィードバ
ックされ、加算器３において目標値ｒと制御量ｙとの偏
差ｅ（＝ｒ−ｙ）が算出され、ＰＩＤコントローラ１は
その偏差ｅをゼロにするような操作量ｘを算出して制御
対象２に与える。その結果、制御量ｙが調整されて目標
値ｒに近づき、最終的には制御量ｙが目標値ｒと一致し
て偏差ｅがゼロとなり、制御系が整定されることにな
る。
【００２４】ここで、装置が稼働している状態から停止
したときに、本実施例の機能が働かないと仮定したとき
の応答が図１１で示したのと同様の状態になるものとす
る。
したときに、本実施例の機能が働かないと仮定したとき
の応答が図１１で示したのと同様の状態になるものとす
る。
【００２５】装置の稼働状態にあっては、スタート／ス
トップ検知手段１０が動作せず、シフト操作量印加手段
１２がインアクティブであるため、図２の最初の部分に
示すように、シフト操作量Δαはゼロである。図２にお
けるタイミングＡで装置が稼働状態からストップしたと
する。すると、外乱要素４による外乱ΔｘがＰＩＤコン
トローラ１からの操作量ｘに加えられ、（ｘ＋Δｘ）と
なる。
トップ検知手段１０が動作せず、シフト操作量印加手段
１２がインアクティブであるため、図２の最初の部分に
示すように、シフト操作量Δαはゼロである。図２にお
けるタイミングＡで装置が稼働状態からストップしたと
する。すると、外乱要素４による外乱ΔｘがＰＩＤコン
トローラ１からの操作量ｘに加えられ、（ｘ＋Δｘ）と
なる。
【００２６】しかし、装置がストップすると、スタート
／ストップ検知手段１０がストップ検知動作をしてシフ
ト操作量印加手段１２をアクティブにする。すると、記
憶手段１１から読み出されたシフト操作量Δαが、スト
ップであることからその符号を負に反転された状態で、
ＰＩＤコントローラ１からの操作量ｘに対してフィード
フォワード的に加えられる。すなわち、加算器１３から
出力される全操作量ｘTOTAL は、ｘTOTAL ＝ｘ−Δαと
なる。そのシフト操作量（−Δα）の印加のタイミング
は、装置がストップしたタイミングＡと同一タイミング
である。なお、図２において、シフト操作量（−Δα）
の縦軸の正負を天地逆にしてあるのは、図１１における
操作量ｘのＭＶからＭＶ′への減少を打ち消すことを明
確に表す便宜上のものである。
／ストップ検知手段１０がストップ検知動作をしてシフ
ト操作量印加手段１２をアクティブにする。すると、記
憶手段１１から読み出されたシフト操作量Δαが、スト
ップであることからその符号を負に反転された状態で、
ＰＩＤコントローラ１からの操作量ｘに対してフィード
フォワード的に加えられる。すなわち、加算器１３から
出力される全操作量ｘTOTAL は、ｘTOTAL ＝ｘ−Δαと
なる。そのシフト操作量（−Δα）の印加のタイミング
は、装置がストップしたタイミングＡと同一タイミング
である。なお、図２において、シフト操作量（−Δα）
の縦軸の正負を天地逆にしてあるのは、図１１における
操作量ｘのＭＶからＭＶ′への減少を打ち消すことを明
確に表す便宜上のものである。
【００２７】上記の結果、制御対象２に加えられる総合
的な操作量ｘSUM は、ｘTOTAL ＋Δｘ＝ｘ−Δα＋Δｘ
となる。ここで、Δα＝Δｘであるから、総合的操作量
ｘSU M ＝ｘ−Δα＋Δｘ＝ｘとなり、外乱Δｘが印加さ
れないのと全く同じ操作量となる。換言すれば、制御量
ｙの乱れの原因である外乱Δｘをシフト操作量（−Δ
α）によって過不足なく打ち消すことができる。その結
果、図２のように、制御量ｙは装置のストップにもかか
わらず実質的に乱れを生じないですむ。応答遅れも実質
的に生じない。
的な操作量ｘSUM は、ｘTOTAL ＋Δｘ＝ｘ−Δα＋Δｘ
となる。ここで、Δα＝Δｘであるから、総合的操作量
ｘSU M ＝ｘ−Δα＋Δｘ＝ｘとなり、外乱Δｘが印加さ
れないのと全く同じ操作量となる。換言すれば、制御量
ｙの乱れの原因である外乱Δｘをシフト操作量（−Δ
α）によって過不足なく打ち消すことができる。その結
果、図２のように、制御量ｙは装置のストップにもかか
わらず実質的に乱れを生じないですむ。応答遅れも実質
的に生じない。
【００２８】次に、図示はしないが、装置が停止してい
る状態からスタートしたときの動作を説明する。このと
きは、外乱要素４からは外乱（−Δｘ）が加えられる。
同時に、スタート／ストップ検知手段１０がスタート検
知動作をしてシフト操作量印加手段１２をアクティブに
し、記憶手段１１から読み出したシフト操作量Δαをそ
の符号のまま、ＰＩＤコントローラ１からの操作量ｘに
対してフィードフォワード的に加える。すなわち、加算
器１３から出力される全操作量ｘTOTAL は、ｘTOTAL ＝
ｘ＋Δαとなる。したがって、制御対象２に加えられる
総合的操作量ｘSUM は、ｘTOTAL −Δｘ＝ｘ＋Δα−Δ
ｘとなり、Δα＝Δｘであるので、ｘSU M ＝ｘとなり、
総合的操作量ｘSUM は、ストップの場合と同様に、外乱
Δｘが印加されないのと全く同じ操作量となる。この結
果、制御量ｙは装置のスタートにかかわらず実質的に乱
れを生じないですむ。シフト操作量Δαの印加のタイミ
ングは装置スタートのタイミングと同時であるから、応
答遅れも実質的に生じない。
る状態からスタートしたときの動作を説明する。このと
きは、外乱要素４からは外乱（−Δｘ）が加えられる。
同時に、スタート／ストップ検知手段１０がスタート検
知動作をしてシフト操作量印加手段１２をアクティブに
し、記憶手段１１から読み出したシフト操作量Δαをそ
の符号のまま、ＰＩＤコントローラ１からの操作量ｘに
対してフィードフォワード的に加える。すなわち、加算
器１３から出力される全操作量ｘTOTAL は、ｘTOTAL ＝
ｘ＋Δαとなる。したがって、制御対象２に加えられる
総合的操作量ｘSUM は、ｘTOTAL −Δｘ＝ｘ＋Δα−Δ
ｘとなり、Δα＝Δｘであるので、ｘSU M ＝ｘとなり、
総合的操作量ｘSUM は、ストップの場合と同様に、外乱
Δｘが印加されないのと全く同じ操作量となる。この結
果、制御量ｙは装置のスタートにかかわらず実質的に乱
れを生じないですむ。シフト操作量Δαの印加のタイミ
ングは装置スタートのタイミングと同時であるから、応
答遅れも実質的に生じない。
【００２９】なお、図３にシフト操作量印加手段１２に
よる制御動作についてのフローチャートを示しておく。
よる制御動作についてのフローチャートを示しておく。
【００３０】第２実施例 第２実施例は本発明に係る第２のフィードバック制御方
式についての実施例である。図４は第２実施例のフィー
ドバック制御方式を表すブロック線図である。
式についての実施例である。図４は第２実施例のフィー
ドバック制御方式を表すブロック線図である。
【００３１】図において、１はＰＩＤコントローラ、２
は制御対象、３は加算器、４ａは装置に周期的に印加さ
れる外乱要素を示す。この外乱要素４ａは第１実施例と
は異なり、正確な予測ができないものである。ＣＳ2 は
本実施例の制御方式であって、これは、外乱要素４ａに
よる外乱±Δｘの開始／終了のタイミングを検知する手
段２０と、複数段階にわたるシフト操作量Δβ1 〜Δβ
n を格納する記憶手段２１と、外乱印加の開始タイミン
グから終了タイミングまで外乱印加に起因した偏差ｅ
（＝ｒ−ｙ）を打ち消す方向に所定のシフト操作量±Δ
βを印加する手段２２と、外乱±Δｘの印加中に生じる
偏差ｅを監視する手段２３と、偏差ｅが残るときにその
偏差ｅを減少させるようにシフト操作量Δβの大きさを
調整する手段２４と、ＰＩＤコントローラ１からの操作
量ｘにシフト操作量±Δβを印加するための加算器２５
とからなっている。
は制御対象、３は加算器、４ａは装置に周期的に印加さ
れる外乱要素を示す。この外乱要素４ａは第１実施例と
は異なり、正確な予測ができないものである。ＣＳ2 は
本実施例の制御方式であって、これは、外乱要素４ａに
よる外乱±Δｘの開始／終了のタイミングを検知する手
段２０と、複数段階にわたるシフト操作量Δβ1 〜Δβ
n を格納する記憶手段２１と、外乱印加の開始タイミン
グから終了タイミングまで外乱印加に起因した偏差ｅ
（＝ｒ−ｙ）を打ち消す方向に所定のシフト操作量±Δ
βを印加する手段２２と、外乱±Δｘの印加中に生じる
偏差ｅを監視する手段２３と、偏差ｅが残るときにその
偏差ｅを減少させるようにシフト操作量Δβの大きさを
調整する手段２４と、ＰＩＤコントローラ１からの操作
量ｘにシフト操作量±Δβを印加するための加算器２５
とからなっている。
【００３２】偏差監視手段２３は、外乱印加中の偏差ｅ
を監視し、シフト操作量±Δβを印加している間の偏差
ｅの絶対値｜ｅ｜が最大値となるときの偏差ｅの符号を
調べ、この符号がプラスのときにはシフト操作量Δβを
プラス側に増加する一方、符号がマイナスのときにはシ
フト操作量（−Δβ）をマイナス側で増加するように制
御するものである。
を監視し、シフト操作量±Δβを印加している間の偏差
ｅの絶対値｜ｅ｜が最大値となるときの偏差ｅの符号を
調べ、この符号がプラスのときにはシフト操作量Δβを
プラス側に増加する一方、符号がマイナスのときにはシ
フト操作量（−Δβ）をマイナス側で増加するように制
御するものである。
【００３３】なお、外乱開始／終了タイミング検知手段
２０としては、例えば、外部接点入力や通信によるもの
が考えられる。
２０としては、例えば、外部接点入力や通信によるもの
が考えられる。
【００３４】ＰＩＤコントローラ１は一般的なものであ
るが、これに代えて、ファジィ制御を行うコントローラ
や、ＰＩＤとファジィとのハイブリッド制御を行うコン
トローラであってもよい。
るが、これに代えて、ファジィ制御を行うコントローラ
や、ＰＩＤとファジィとのハイブリッド制御を行うコン
トローラであってもよい。
【００３５】次に、この実施例のフィードバック制御方
式の動作を説明する。
式の動作を説明する。
【００３６】ここで、図５に示すような周期外乱が発生
しているときに、本実施例の機能が働かないと仮定した
ときの応答が図６のようになるものとする。図におい
て、ａは外乱開始タイミング、ａ′は制御量ｙに影響が
現れるタイミング、ｂは外乱終了タイミングである。
しているときに、本実施例の機能が働かないと仮定した
ときの応答が図６のようになるものとする。図におい
て、ａは外乱開始タイミング、ａ′は制御量ｙに影響が
現れるタイミング、ｂは外乱終了タイミングである。
【００３７】図６において、前半ではマイナスの外乱
（−Δｘ）が発生しており、偏差ｅ（＝ｒ−ｙ）がプラ
ス側にシフトした結果、操作量ｘが増加し、偏差ｅをゼ
ロに近づけるようにしている。しかし、後半では外乱印
加が終了してプラス側の外乱Δｘが発生し、偏差ｅがマ
イナス側にシフトするようになり、操作量ｘが減少して
最終的に偏差ｅをゼロに戻すようになっている。図６は
１回の外乱に対応したもので、このような外乱に起因し
た変動が繰り返される。
（−Δｘ）が発生しており、偏差ｅ（＝ｒ−ｙ）がプラ
ス側にシフトした結果、操作量ｘが増加し、偏差ｅをゼ
ロに近づけるようにしている。しかし、後半では外乱印
加が終了してプラス側の外乱Δｘが発生し、偏差ｅがマ
イナス側にシフトするようになり、操作量ｘが減少して
最終的に偏差ｅをゼロに戻すようになっている。図６は
１回の外乱に対応したもので、このような外乱に起因し
た変動が繰り返される。
【００３８】次に、本実施例の機能が働いたときの動作
を説明する。
を説明する。
【００３９】外乱Δｘによって制御量ｙがどれだけ乱れ
るか判らないときは、最初に記憶手段２１から読み出す
シフト操作量Δβとしてゼロを設定しておく。１回目の
周期外乱（−Δｘ）が生じたとき、外乱開始／終了タイ
ミング検知手段２０によって外乱開始タイミングａが検
知されるとシフト操作量印加手段２２をアクティブにす
るが、シフト操作量Δβはゼロであるので、応答は図６
と同様になる。外乱終了タイミングｂを検知するとシフ
ト操作量印加手段２２はインアクティブとなる。偏差ｅ
が生じているので、当然、ＰＩＤコントローラ１の操作
量ｘが自動的に調整され、図６に示すような波形とな
る。
るか判らないときは、最初に記憶手段２１から読み出す
シフト操作量Δβとしてゼロを設定しておく。１回目の
周期外乱（−Δｘ）が生じたとき、外乱開始／終了タイ
ミング検知手段２０によって外乱開始タイミングａが検
知されるとシフト操作量印加手段２２をアクティブにす
るが、シフト操作量Δβはゼロであるので、応答は図６
と同様になる。外乱終了タイミングｂを検知するとシフ
ト操作量印加手段２２はインアクティブとなる。偏差ｅ
が生じているので、当然、ＰＩＤコントローラ１の操作
量ｘが自動的に調整され、図６に示すような波形とな
る。
【００４０】この周期外乱の印加周期において、偏差監
視手段２３が偏差ｅを監視する。偏差ｅの絶対値｜ｅ｜
が最大値となるときの偏差ｅの符号がプラスであるた
め、シフト操作量調整手段２４は、偏差ｅを打ち消す方
向すなわちプラスの方向にシフト操作量Δβを設定す
る。すなわち、第１段階のシフト操作量Δβ1 を選択す
る。
視手段２３が偏差ｅを監視する。偏差ｅの絶対値｜ｅ｜
が最大値となるときの偏差ｅの符号がプラスであるた
め、シフト操作量調整手段２４は、偏差ｅを打ち消す方
向すなわちプラスの方向にシフト操作量Δβを設定す
る。すなわち、第１段階のシフト操作量Δβ1 を選択す
る。
【００４１】すると、２回目の周期外乱のときに、記憶
手段２１からシフト操作量Δβ1 が読み出され、シフト
操作量印加手段２２において符号をそのままにしてＰＩ
Ｄコントローラ１からの操作量ｘに対してフィードフォ
ワード的に加える。すなわち、加算器２５から出力され
る全操作量ｘTOTAL は、ｘTOTAL ＝ｘ＋Δβ1 となる。
この結果、制御対象２に加えられる総合的操作量ｘSUM
は、（ｘ＋Δβ1 −Δｘ）となり、図７に示すように、
１回目の周期外乱に比べて外乱開始タイミングａでの総
合的操作量ｘSUM の立ち上がりが急激なものとなる。そ
の結果、制御量ｙの乱れが抑制され、偏差ｅも減少する
（図６に比べて）。しかし、図示のとおり偏差ｅはまだ
残っている。このときも、ＰＩＤコントローラ１の操作
量ｘは自動的に調整される。
手段２１からシフト操作量Δβ1 が読み出され、シフト
操作量印加手段２２において符号をそのままにしてＰＩ
Ｄコントローラ１からの操作量ｘに対してフィードフォ
ワード的に加える。すなわち、加算器２５から出力され
る全操作量ｘTOTAL は、ｘTOTAL ＝ｘ＋Δβ1 となる。
この結果、制御対象２に加えられる総合的操作量ｘSUM
は、（ｘ＋Δβ1 −Δｘ）となり、図７に示すように、
１回目の周期外乱に比べて外乱開始タイミングａでの総
合的操作量ｘSUM の立ち上がりが急激なものとなる。そ
の結果、制御量ｙの乱れが抑制され、偏差ｅも減少する
（図６に比べて）。しかし、図示のとおり偏差ｅはまだ
残っている。このときも、ＰＩＤコントローラ１の操作
量ｘは自動的に調整される。
【００４２】この偏差ｅを偏差監視手段２３が再度監視
し、絶対値｜ｅ｜が最大値となるときの偏差ｅの符号が
プラスであるので、シフト操作量調整手段２４は、偏差
ｅをさらに打ち消すようにシフト操作量Δβを増加させ
る。すなわち、第２段階のシフト操作量Δβ2 を選択す
る。このときのシフト操作量Δβ2 は第１段階のシフト
操作量Δβ1 の２倍である（β2 ＝２×β1 ）。
し、絶対値｜ｅ｜が最大値となるときの偏差ｅの符号が
プラスであるので、シフト操作量調整手段２４は、偏差
ｅをさらに打ち消すようにシフト操作量Δβを増加させ
る。すなわち、第２段階のシフト操作量Δβ2 を選択す
る。このときのシフト操作量Δβ2 は第１段階のシフト
操作量Δβ1 の２倍である（β2 ＝２×β1 ）。
【００４３】すると、３回目の周期外乱のときに、記憶
手段２１からのシフト操作量Δβ2がＰＩＤコントロー
ラ１からの操作量ｘに対して加えられ、総合的操作量ｘ
SUMは、（ｘ＋Δβ2 −Δｘ）となって、図８に示すよ
うに、制御量ｙの乱れがさらに抑制され、偏差ｅもさら
に減少する（図７に比べて）。それでも、わずかな偏差
ｅはまだ残っているので、シフト操作量調整手段２４は
偏差監視手段２３を通じて、偏差ｅをさらに打ち消すよ
うにシフト操作量Δβを増加させ、第３段階のシフト操
作量Δβ3 を選択する。このときのシフト操作量Δβ3
は第１段階のシフト操作量Δβ1 の３倍とする（β3 ＝
３×β1 ）。
手段２１からのシフト操作量Δβ2がＰＩＤコントロー
ラ１からの操作量ｘに対して加えられ、総合的操作量ｘ
SUMは、（ｘ＋Δβ2 −Δｘ）となって、図８に示すよ
うに、制御量ｙの乱れがさらに抑制され、偏差ｅもさら
に減少する（図７に比べて）。それでも、わずかな偏差
ｅはまだ残っているので、シフト操作量調整手段２４は
偏差監視手段２３を通じて、偏差ｅをさらに打ち消すよ
うにシフト操作量Δβを増加させ、第３段階のシフト操
作量Δβ3 を選択する。このときのシフト操作量Δβ3
は第１段階のシフト操作量Δβ1 の３倍とする（β3 ＝
３×β1 ）。
【００４４】そして、４回目の周期外乱のときには、図
９に示すように、その外乱開始タイミングａから制御量
ｙを目標値ｒに一致させたままの状態に保つことができ
る。
９に示すように、その外乱開始タイミングａから制御量
ｙを目標値ｒに一致させたままの状態に保つことができ
る。
【００４５】図９においては、ＰＩＤコントローラ１か
らの操作量ｘは変化せず、シフト操作量Δβ3 の変化だ
けが総合的操作量ｘSUM として現れている。
らの操作量ｘは変化せず、シフト操作量Δβ3 の変化だ
けが総合的操作量ｘSUM として現れている。
【００４６】なお、図示はしないが、最初に現れる外乱
がプラスのものであるときは、図６〜図９と丁度上下を
反転したような波形となる。
がプラスのものであるときは、図６〜図９と丁度上下を
反転したような波形となる。
【００４７】この実施例の場合、シフト操作量Δβを何
段階にわけて逐次調整して最終的に偏差ｅをなくすよう
にしたので、例えば、材料の変更などで外乱の時間幅や
大きさが変わった場合にも、最終的には、制御量ｙの乱
れをゼロに収束させることができる。
段階にわけて逐次調整して最終的に偏差ｅをなくすよう
にしたので、例えば、材料の変更などで外乱の時間幅や
大きさが変わった場合にも、最終的には、制御量ｙの乱
れをゼロに収束させることができる。
【００４８】
【発明の効果】本発明に係る第１のフィードバック制御
方式によれば、予め判っているシフト操作量をコントロ
ーラからの操作量に対してフィードフォワード的に加え
るように構成したので、スタート／ストップなどに起因
した制御量の乱れを実質的に応答遅れなしになくすこと
ができる。特に、スタート／ストップを繰り返して行う
アプリケーションでは制御量の乱れが無くなることで生
産効率を向上することができる。
方式によれば、予め判っているシフト操作量をコントロ
ーラからの操作量に対してフィードフォワード的に加え
るように構成したので、スタート／ストップなどに起因
した制御量の乱れを実質的に応答遅れなしになくすこと
ができる。特に、スタート／ストップを繰り返して行う
アプリケーションでは制御量の乱れが無くなることで生
産効率を向上することができる。
【００４９】また、本発明に係る第２のフィードバック
制御方式によれば、外乱印加による偏差を打ち消す方向
にシフト操作量を加えるのであるが、外乱印加中に生じ
る偏差を監視しておいて、その偏差が次第に減少するよ
うに加えるシフト操作量の大きさを段階的に調整するよ
うに構成したので、外乱が周期的に印加される制御系
（例えば成形機や包装機など）であっても、そして、そ
の外乱の大きさが時間的に変動するときでも、その周期
外乱による制御量の乱れを実質的になくすことができる
とともに、整定までに要する時間をできるだけ短くして
外乱応答性を改善し生産性を向上することができる。
制御方式によれば、外乱印加による偏差を打ち消す方向
にシフト操作量を加えるのであるが、外乱印加中に生じ
る偏差を監視しておいて、その偏差が次第に減少するよ
うに加えるシフト操作量の大きさを段階的に調整するよ
うに構成したので、外乱が周期的に印加される制御系
（例えば成形機や包装機など）であっても、そして、そ
の外乱の大きさが時間的に変動するときでも、その周期
外乱による制御量の乱れを実質的になくすことができる
とともに、整定までに要する時間をできるだけ短くして
外乱応答性を改善し生産性を向上することができる。
【図１】本発明に係る第１実施例のフィードバック制御
方式を示すブロック線図である。
方式を示すブロック線図である。
【図２】第１実施例のフィードバック制御方式の動作を
示す波形図である。
示す波形図である。
【図３】第１実施例のフィードバック制御方式の動作説
明に供するフローチャートである。
明に供するフローチャートである。
【図４】本発明に係る第２実施例のフィードバック制御
方式を示すブロック線図である。
方式を示すブロック線図である。
【図５】第２実施例における周期外乱を示すタイミング
チャートである。
チャートである。
【図６】第２実施例のフィードバック制御方式の動作を
示す波形図である。
示す波形図である。
【図７】第２実施例のフィードバック制御方式の動作を
示す波形図である。
示す波形図である。
【図８】第２実施例のフィードバック制御方式の動作を
示す波形図である。
示す波形図である。
【図９】第２実施例のフィードバック制御方式の動作を
示す波形図である。
示す波形図である。
【図１０】従来のフィードバック制御方式を示すブロッ
ク線図である。
ク線図である。
【図１１】従来のフィードバック制御方式の動作を示す
波形図である。
波形図である。
ＣＳ1 ，ＣＳ2 制御方式 ｅ 偏差 ｒ 目標値 ｘ 操作量 Δｘ 外乱 ｘTOTAL 全操作量 ｘSUM 総合的操作量 ｙ 制御量 Δα シフト操作量 Δβ シフト操作量 １ ＰＩＤコントローラ ２ 制御対象 ３ 加算器 ４ 予測可能な外乱要素 ４ａ 予測不可能な外乱要素 １０ スタート／ストップ検知手段 １１ シフト操作量記憶手段 １２ シフト操作量印加手段 １３ 加算器 ２０ 外乱開始／終了タイミング検知手段 ２１ シフト操作量記憶手段 ２２ シフト操作量印加手段 ２３ 偏差監視手段 ２４ シフト操作量調整手段 ２５ 加算器
Claims (3)
- 【請求項１】 予測可能な外乱を検知する手段と、その
検知出力に応答して外乱を打ち消すシフト操作量をコン
トローラからの操作量に加える手段とを備えたことを特
徴とするフィードバック制御方式。 - 【請求項２】 前記検知する手段は、装置のスタート／
ストップを検知するものである請求項第１項に記載のフ
ィードバック制御方式。 - 【請求項３】 外乱が周期的に印加される装置において
外乱印加の開始／終了のタイミングを検知する手段と、
外乱印加中に生じる偏差を監視する手段と、外乱印加の
開始タイミングから終了タイミングまでその偏差を打ち
消す方向に所定のシフト操作量をコントローラからの操
作量に加える手段と、さらに偏差が残るときにその偏差
を減少させるようにシフト操作量の大きさを調整する手
段とを備えたことを特徴とするフィードバック制御方
式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8883592A JPH05289701A (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | フィードバック制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8883592A JPH05289701A (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | フィードバック制御方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05289701A true JPH05289701A (ja) | 1993-11-05 |
Family
ID=13954012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8883592A Pending JPH05289701A (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | フィードバック制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05289701A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009245277A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Idemitsu Kosan Co Ltd | プラント制御装置、プラント制御方法、プラント制御プログラム、および、そのプログラムを記録した記録媒体 |
| WO2020162140A1 (ja) * | 2019-02-04 | 2020-08-13 | オムロン株式会社 | 外乱抑制装置、外乱抑制方法、およびプログラム |
-
1992
- 1992-04-09 JP JP8883592A patent/JPH05289701A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009245277A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Idemitsu Kosan Co Ltd | プラント制御装置、プラント制御方法、プラント制御プログラム、および、そのプログラムを記録した記録媒体 |
| WO2020162140A1 (ja) * | 2019-02-04 | 2020-08-13 | オムロン株式会社 | 外乱抑制装置、外乱抑制方法、およびプログラム |
| JP2020126397A (ja) * | 2019-02-04 | 2020-08-20 | オムロン株式会社 | 外乱抑制装置、外乱抑制方法、およびプログラム |
| KR20210106510A (ko) * | 2019-02-04 | 2021-08-30 | 오므론 가부시키가이샤 | 외란 억제 장치, 외란 억제 방법 및 프로그램 |
| US11880174B2 (en) | 2019-02-04 | 2024-01-23 | Omron Corporation | Disturbance suppression apparatus, disturbance suppression method, and program |
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