JPH06175703A - フィードバック制御系のループゲイン調整装置およびループゲイン調整方法 - Google Patents
フィードバック制御系のループゲイン調整装置およびループゲイン調整方法Info
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- JPH06175703A JPH06175703A JP5083796A JP8379693A JPH06175703A JP H06175703 A JPH06175703 A JP H06175703A JP 5083796 A JP5083796 A JP 5083796A JP 8379693 A JP8379693 A JP 8379693A JP H06175703 A JPH06175703 A JP H06175703A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 フィードバック制御系のループゲインを簡単
かつ小規模な装置を用いて設定値に一致するように調整
する。 【構成】 外乱加算器５の出力信号の定常値、あるいは
補償器２の入力信号または出力信号の定常値に基づい
て、ループゲイン検出器７にフィードバック制御系１２
のループゲインを検出させ、このループゲインの検出値
に従ってループゲイン調整用のゲイン可変増幅器４の制
御を行い、また、フィードバック制御系１２の閉ループ
伝達関数の逆動特性を持つフィルタ１１ｃに、該フィル
タ１１ｃの相対次数以上の微分可能な信号ｒｃを通過さ
せて外乱信号ｘｃを発生し、検出信号ｙｃと信号ｒｃと
の一致に基づいてループゲインを検出し、制御する。
かつ小規模な装置を用いて設定値に一致するように調整
する。 【構成】 外乱加算器５の出力信号の定常値、あるいは
補償器２の入力信号または出力信号の定常値に基づい
て、ループゲイン検出器７にフィードバック制御系１２
のループゲインを検出させ、このループゲインの検出値
に従ってループゲイン調整用のゲイン可変増幅器４の制
御を行い、また、フィードバック制御系１２の閉ループ
伝達関数の逆動特性を持つフィルタ１１ｃに、該フィル
タ１１ｃの相対次数以上の微分可能な信号ｒｃを通過さ
せて外乱信号ｘｃを発生し、検出信号ｙｃと信号ｒｃと
の一致に基づいてループゲインを検出し、制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、フィードバック制御
系のループゲインを、所望の設計値に一致するように調
整するフィードバック制御系のゲイン調整装置およびゲ
イン調整方法に関するものである。
系のループゲインを、所望の設計値に一致するように調
整するフィードバック制御系のゲイン調整装置およびゲ
イン調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２６，２７は例えば特開昭６１−１８
２１０８号公報に示された従来のゲイン検出器およびゲ
イン自動調整回路を示すブロック図であり、図２６にお
いて、１０１は被測定増幅器で、この出力は外乱加算器
１０３を介して再び自らの入力に帰り、フィードバック
系を構成している。
２１０８号公報に示された従来のゲイン検出器およびゲ
イン自動調整回路を示すブロック図であり、図２６にお
いて、１０１は被測定増幅器で、この出力は外乱加算器
１０３を介して再び自らの入力に帰り、フィードバック
系を構成している。
【０００３】また、１０４はオシレータで外乱加算器１
０３の入力に接続されている。１０５は信号加算器で、
外乱加算器１０３の入力信号（被測定増幅器１０１の出
力）および出力信号を所定の割合で加算するよう結線さ
れている。１０２は位相比較器で、信号加算器１０５の
出力信号と外乱信号との位相を比較するように結線され
ている。そして、位相比較器１０２の出力がゲイン検出
器の出力となっている。
０３の入力に接続されている。１０５は信号加算器で、
外乱加算器１０３の入力信号（被測定増幅器１０１の出
力）および出力信号を所定の割合で加算するよう結線さ
れている。１０２は位相比較器で、信号加算器１０５の
出力信号と外乱信号との位相を比較するように結線され
ている。そして、位相比較器１０２の出力がゲイン検出
器の出力となっている。
【０００４】さらに、図２７において、５１は固定増幅
器、５２はゲイン可変の増幅器で、この固定増幅器５１
とゲイン可変の増幅器５２を合わせたものが図２６の被
測定増幅器１０１に相当し、また位相比較器１０２の出
力は減算器５３に接続されている。減算器５３には基準
電圧源５４が接続され、減算器５３の出力はゲイン可変
の上記増幅器５２に接続されている。
器、５２はゲイン可変の増幅器で、この固定増幅器５１
とゲイン可変の増幅器５２を合わせたものが図２６の被
測定増幅器１０１に相当し、また位相比較器１０２の出
力は減算器５３に接続されている。減算器５３には基準
電圧源５４が接続され、減算器５３の出力はゲイン可変
の上記増幅器５２に接続されている。
【０００５】次に動作について説明する。まず、図２６
において、被測定増幅器１０１のゲインをＡとし、外乱
信号をｘとすると、簡単な計算により外乱加算器１０３
の入力信号（被測定増幅器１０１の出力）ｙ１および出
力信号ｙ２は、各々（１），（２）式のようになる。
において、被測定増幅器１０１のゲインをＡとし、外乱
信号をｘとすると、簡単な計算により外乱加算器１０３
の入力信号（被測定増幅器１０１の出力）ｙ１および出
力信号ｙ２は、各々（１），（２）式のようになる。
【０００６】 ｙ１＝｛−Ａ／（１＋Ａ）｝ｘ ・・・・・・・・・（１）
【０００７】 ｙ２＝｛１／（１＋Ａ）｝ｘ ・・・・・・・・・（２）
【０００８】従って、信号加算器１０５の出力ｙは
（３）式のようになる。
（３）式のようになる。
【０００９】 ｙ＝ｙ１＋ｙ２＝｛（１−Ａ）／（１＋Ａ）｝ｘ ・・・・・（３）
【００１０】図２８は、その動作原理を説明する各信号
の位相平面図であり、図において、２１はベクトル１、
２２はベクトルＡ、２３はベクトル−Ａを示し、２５は
ベクトル（１＋Ａ）、２６はベクトル（１−Ａ）を示し
ている。また、２７はベクトル（１＋Ａ）とベクトル
（１−Ａ）との角度θを表している。
の位相平面図であり、図において、２１はベクトル１、
２２はベクトルＡ、２３はベクトル−Ａを示し、２５は
ベクトル（１＋Ａ）、２６はベクトル（１−Ａ）を示し
ている。また、２７はベクトル（１＋Ａ）とベクトル
（１−Ａ）との角度θを表している。
【００１１】従って、（３）式よりベクトルｙのベクト
ルｘに対する位相差はベクトル２５およびベクトル２６
のなす角度θであることは明らかである。以上の関係に
より、被測定増幅器１０１のゲインＡがＡ＞１のとき、
角度θは θ＞９０゜、被測定増幅器１０１のゲインＡ
がＡ＝１のとき、角度θは θ＝９０゜、被測定増幅器
１０１のゲインＡがＡ＜１のとき、角度θは θ＜９０
゜、であることが分かる。
ルｘに対する位相差はベクトル２５およびベクトル２６
のなす角度θであることは明らかである。以上の関係に
より、被測定増幅器１０１のゲインＡがＡ＞１のとき、
角度θは θ＞９０゜、被測定増幅器１０１のゲインＡ
がＡ＝１のとき、角度θは θ＝９０゜、被測定増幅器
１０１のゲインＡがＡ＜１のとき、角度θは θ＜９０
゜、であることが分かる。
【００１２】さらに、位相比較器１０２は外乱信号ｘと
信号加算器１０５の出力信号ｙの位相を比較することに
より、被測定増幅器１０１のゲインＡの検出を行うよう
に動作する。以上がゲイン検出器の動作原理である。
信号加算器１０５の出力信号ｙの位相を比較することに
より、被測定増幅器１０１のゲインＡの検出を行うよう
に動作する。以上がゲイン検出器の動作原理である。
【００１３】一方、図２７において、位相比較器１０２
の出力は減算器５３に入力され、基準電圧源５４の電圧
と減算され、減算器５３の出力が零となるよう、ゲイン
可変の増幅器５２のゲインを制御するように動作する。
以上がゲイン自動調整回路の動作である。なお、被測定
増幅器１０１がフィードバック制御系の制御対象および
補償器より構成されていると考えても、動作，作用，効
果は上記と同じである。
の出力は減算器５３に入力され、基準電圧源５４の電圧
と減算され、減算器５３の出力が零となるよう、ゲイン
可変の増幅器５２のゲインを制御するように動作する。
以上がゲイン自動調整回路の動作である。なお、被測定
増幅器１０１がフィードバック制御系の制御対象および
補償器より構成されていると考えても、動作，作用，効
果は上記と同じである。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】従来のゲイン検出器お
よびゲイン自動調整回路は以上のように構成されている
ので、ゲインＡを求めるためには、外乱信号ｘと信号加
算器１０５の出力信号ｙとの位相差と、ゲインＡを関係
づける手段が必要で、その手段が複雑であるほか、位相
比較をする信号を検出するために、３つの信号を必要と
するので、装置の構成が複雑かつ大規模になるなどの問
題点があった。
よびゲイン自動調整回路は以上のように構成されている
ので、ゲインＡを求めるためには、外乱信号ｘと信号加
算器１０５の出力信号ｙとの位相差と、ゲインＡを関係
づける手段が必要で、その手段が複雑であるほか、位相
比較をする信号を検出するために、３つの信号を必要と
するので、装置の構成が複雑かつ大規模になるなどの問
題点があった。
【００１５】請求項１ないし３および５の発明は上記の
ような問題点を解消するためになされたものであり、簡
単な構成で、フィードバック制御系のループゲインを検
出し、さらに所望のループゲインに一致するように調整
するループゲイン調整装置を得ることを目的とする。
ような問題点を解消するためになされたものであり、簡
単な構成で、フィードバック制御系のループゲインを検
出し、さらに所望のループゲインに一致するように調整
するループゲイン調整装置を得ることを目的とする。
【００１６】また、請求項４および６の発明は、フィー
ドバック制御系内部の１つの信号を検出するだけでルー
プゲインを求め、これによって簡単にフィードバック制
御系のループゲインを設定値に調整することができるフ
ィードバック制御系のループゲイン調整方法を得ること
を目的とする。
ドバック制御系内部の１つの信号を検出するだけでルー
プゲインを求め、これによって簡単にフィードバック制
御系のループゲインを設定値に調整することができるフ
ィードバック制御系のループゲイン調整方法を得ること
を目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るフ
ィードバック制御系のループゲイン調整装置は、外乱信
号を、制御対象の伝達関数および該制御対象とともに構
成されるフィードバック制御系を安定化する補償器の伝
達関数の積に等しい伝達関数を持つフィルタを通過させ
たステップ信号とする外乱発生器と、該外乱発生器から
得られた外乱信号を上記補償器の出力に印加する外乱印
加手段と、該外乱印加手段の出力信号を検出し、該出力
信号の定常値から上記フィードバック制御系のループゲ
インを検出するループゲイン検出器とを備えて、ゲイン
調整手段に、上記ループゲイン検出器によって検出され
たループゲインに基づき、上記フィードバック制御系の
ループゲインを調整させるようにしたものである。
ィードバック制御系のループゲイン調整装置は、外乱信
号を、制御対象の伝達関数および該制御対象とともに構
成されるフィードバック制御系を安定化する補償器の伝
達関数の積に等しい伝達関数を持つフィルタを通過させ
たステップ信号とする外乱発生器と、該外乱発生器から
得られた外乱信号を上記補償器の出力に印加する外乱印
加手段と、該外乱印加手段の出力信号を検出し、該出力
信号の定常値から上記フィードバック制御系のループゲ
インを検出するループゲイン検出器とを備えて、ゲイン
調整手段に、上記ループゲイン検出器によって検出され
たループゲインに基づき、上記フィードバック制御系の
ループゲインを調整させるようにしたものである。
【００１８】請求項２の発明に係るフィードバック制御
系のループゲイン調整装置は、外乱信号を、制御対象の
伝達関数に等しい伝達関数を持つフィルタを通過させた
ステップ信号とする外乱発生器と、該外乱発生器から得
られた外乱信号を、上記制御対象を含む上記フィードバ
ック制御系を安定化する補償器の入力に印加する外乱印
加手段と、上記補償器の出力信号を検出し、該出力信号
の定常値から上記フィードバック制御系のループゲイン
を検出するループゲイン検出器とを備えて、ゲイン調整
手段に、上記ループゲイン検出器によって検出されたル
ープゲインに基づき、上記フィードバック制御系のルー
プゲインを調整させるようにしたものである。
系のループゲイン調整装置は、外乱信号を、制御対象の
伝達関数に等しい伝達関数を持つフィルタを通過させた
ステップ信号とする外乱発生器と、該外乱発生器から得
られた外乱信号を、上記制御対象を含む上記フィードバ
ック制御系を安定化する補償器の入力に印加する外乱印
加手段と、上記補償器の出力信号を検出し、該出力信号
の定常値から上記フィードバック制御系のループゲイン
を検出するループゲイン検出器とを備えて、ゲイン調整
手段に、上記ループゲイン検出器によって検出されたル
ープゲインに基づき、上記フィードバック制御系のルー
プゲインを調整させるようにしたものである。
【００１９】請求項３の発明に係るフィードバック制御
系のループゲイン調整装置は、外乱信号を、フィードバ
ック制御系を安定化する補償器の伝達関数に等しい伝達
関数を持つフィルタを通過させたステップ信号とする外
乱発生器と、該外乱発生器から得られたステップ信号
を、制御対象の入力に印加する外乱印加手段と、上記補
償器の入力信号を検出し、該入力信号の定常値から上記
フィードバック制御系のループゲインを検出するループ
ゲイン検出器とを備えて、ゲイン調整手段に、上記ルー
プゲイン検出器によって検出されたループゲインに基づ
き、上記フィードバック制御系のループゲインを調整さ
せるようにしたものである。
系のループゲイン調整装置は、外乱信号を、フィードバ
ック制御系を安定化する補償器の伝達関数に等しい伝達
関数を持つフィルタを通過させたステップ信号とする外
乱発生器と、該外乱発生器から得られたステップ信号
を、制御対象の入力に印加する外乱印加手段と、上記補
償器の入力信号を検出し、該入力信号の定常値から上記
フィードバック制御系のループゲインを検出するループ
ゲイン検出器とを備えて、ゲイン調整手段に、上記ルー
プゲイン検出器によって検出されたループゲインに基づ
き、上記フィードバック制御系のループゲインを調整さ
せるようにしたものである。
【００２０】請求項４の発明に係るフィードバック制御
系のループゲイン調整方法は、外乱発生器において外乱
信号をフィードバック制御系のサンプリング周期で離散
化してメモリに記憶させ、該メモリから再生した信号
を、制御対象を含む上記フィードバック制御系を安定化
する補償器の出力信号または入力信号に加える加算ステ
ップと、該加算ステップで得た出力信号の定常値を検出
する定常値検出ステップと、該定常値検出ステップで得
た上記定常値の平均値から演算によってループゲインを
求めるゲイン演算ステップとを設けて、ゲイン調整ステ
ップにて、上記ゲイン演算ステップで求めたループゲイ
ンに従って、上記フィードバック制御系のループゲイン
を調整させるようにしたものである。
系のループゲイン調整方法は、外乱発生器において外乱
信号をフィードバック制御系のサンプリング周期で離散
化してメモリに記憶させ、該メモリから再生した信号
を、制御対象を含む上記フィードバック制御系を安定化
する補償器の出力信号または入力信号に加える加算ステ
ップと、該加算ステップで得た出力信号の定常値を検出
する定常値検出ステップと、該定常値検出ステップで得
た上記定常値の平均値から演算によってループゲインを
求めるゲイン演算ステップとを設けて、ゲイン調整ステ
ップにて、上記ゲイン演算ステップで求めたループゲイ
ンに従って、上記フィードバック制御系のループゲイン
を調整させるようにしたものである。
【００２１】請求項５の発明に係るフィードバック制御
系のループゲイン調整装置は、制御対象を含むフィード
バック制御系の閉ループ伝達関数の逆動特性を持つフィ
ルタ手段と、該フィルタ手段の相対次数以上の微分可能
な信号を、該フィルタ手段に通過させて外乱信号を発生
する外乱発生手段と、該外乱発生器からの信号を上記フ
ィードバック制御系のループ回路内に印加する外乱印加
手段と、該外乱印加手段の入力信号を検出し、該入力信
号から上記フィードバック制御系のループゲインを検出
するループゲイン検出手段とを備えて、該ループゲイン
検出手段によって検出されたループゲインに基づき、上
記フィードバック制御系のループゲインを調整させるよ
うにしたものである。
系のループゲイン調整装置は、制御対象を含むフィード
バック制御系の閉ループ伝達関数の逆動特性を持つフィ
ルタ手段と、該フィルタ手段の相対次数以上の微分可能
な信号を、該フィルタ手段に通過させて外乱信号を発生
する外乱発生手段と、該外乱発生器からの信号を上記フ
ィードバック制御系のループ回路内に印加する外乱印加
手段と、該外乱印加手段の入力信号を検出し、該入力信
号から上記フィードバック制御系のループゲインを検出
するループゲイン検出手段とを備えて、該ループゲイン
検出手段によって検出されたループゲインに基づき、上
記フィードバック制御系のループゲインを調整させるよ
うにしたものである。
【００２２】請求項６の発明に係るフィードバック制御
系のループゲイン調整方法は、外乱発生手段において外
乱信号を、フィードバック制御系のサンプリング周期で
離散化してメモリに記憶させ、該メモリから再生した信
号を、上記フィードバック制御系の制御対象の入力信号
に印加する外乱印加ステップと、該外乱印加ステップへ
の入力信号を検出して、上記外乱信号の入力時刻から一
定時間経過後の上記入力信号の値を検出する入力信号検
出ステップと、該入力信号検出ステップで得た上記外乱
信号入力時刻から一定時間経過後の上記入力信号の値の
平均値から、演算によって上記フィードバック制御系の
ループゲインを求めるループゲイン演算ステップとを設
け、ゲイン調整ステップにて、上記ループゲイン演算ス
テップで求めたループゲインに従って、上記フィードバ
ック制御系のループゲインを調整させるようにしたもの
である。
系のループゲイン調整方法は、外乱発生手段において外
乱信号を、フィードバック制御系のサンプリング周期で
離散化してメモリに記憶させ、該メモリから再生した信
号を、上記フィードバック制御系の制御対象の入力信号
に印加する外乱印加ステップと、該外乱印加ステップへ
の入力信号を検出して、上記外乱信号の入力時刻から一
定時間経過後の上記入力信号の値を検出する入力信号検
出ステップと、該入力信号検出ステップで得た上記外乱
信号入力時刻から一定時間経過後の上記入力信号の値の
平均値から、演算によって上記フィードバック制御系の
ループゲインを求めるループゲイン演算ステップとを設
け、ゲイン調整ステップにて、上記ループゲイン演算ス
テップで求めたループゲインに従って、上記フィードバ
ック制御系のループゲインを調整させるようにしたもの
である。
【００２３】
【作用】請求項１の発明におけるループゲイン検出器
は、外乱印加手段の出力信号の定常値からフィードバッ
ク制御系のループゲインを検出し、この検出値に基づ
き、ゲイン調整手段がループゲインを設定値に自動調整
するように機能する。
は、外乱印加手段の出力信号の定常値からフィードバッ
ク制御系のループゲインを検出し、この検出値に基づ
き、ゲイン調整手段がループゲインを設定値に自動調整
するように機能する。
【００２４】また、請求項２の発明におけるループゲイ
ン検出器は、補償器の出力信号の定常値からフィードバ
ック制御系のループゲインを検出し、この検出値に基づ
き、ゲイン調整手段がループゲインを設定値に自動調整
するように機能する。
ン検出器は、補償器の出力信号の定常値からフィードバ
ック制御系のループゲインを検出し、この検出値に基づ
き、ゲイン調整手段がループゲインを設定値に自動調整
するように機能する。
【００２５】また、請求項３の発明におけるループゲイ
ン検出器は、補償器の入力信号の定常値からフィードバ
ック制御系のループゲインを検出し、この検出値に基づ
き、ゲイン調整手段がループゲインを設定値に自動調整
するように機能する。
ン検出器は、補償器の入力信号の定常値からフィードバ
ック制御系のループゲインを検出し、この検出値に基づ
き、ゲイン調整手段がループゲインを設定値に自動調整
するように機能する。
【００２６】また、請求項４の発明におけるゲイン演算
ステップでは、定常値検出ステップで得た定常値の平均
値に基づきループゲインを演算し、この演算値に従って
フィードバック制御系のループゲインを設定値に調整可
能にする。
ステップでは、定常値検出ステップで得た定常値の平均
値に基づきループゲインを演算し、この演算値に従って
フィードバック制御系のループゲインを設定値に調整可
能にする。
【００２７】また、請求項５の発明におけるループゲイ
ン検出器は、外乱印加手段の入力信号からフィードバッ
ク制御系のループゲインを検出し、この検出値に基づ
き、ゲイン調整手段がループゲインを設定値に自動調整
するように機能する。
ン検出器は、外乱印加手段の入力信号からフィードバッ
ク制御系のループゲインを検出し、この検出値に基づ
き、ゲイン調整手段がループゲインを設定値に自動調整
するように機能する。
【００２８】また、請求項６の発明におけるループゲイ
ン演算ステップでは、フィードバック制御系のループゲ
インを演算し、この演算値に基づき、ゲイン調整ステッ
プがループゲインを設定値に自動調整するように機能す
る。
ン演算ステップでは、フィードバック制御系のループゲ
インを演算し、この演算値に基づき、ゲイン調整ステッ
プがループゲインを設定値に自動調整するように機能す
る。
【００２９】
実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１において、１は制御対象であり、その伝達関
数をＰ（ｓ）とする。２はフィードバック制御系を安定
化する補償器であり、その伝達関数はＣ（ｓ）とする。
３は減算器であり、上記制御対象１と補償器２の結合を
行うとともに、後述するフィードバック制御系の指令信
号との比較（減算）を行う。
する。図１において、１は制御対象であり、その伝達関
数をＰ（ｓ）とする。２はフィードバック制御系を安定
化する補償器であり、その伝達関数はＣ（ｓ）とする。
３は減算器であり、上記制御対象１と補償器２の結合を
行うとともに、後述するフィードバック制御系の指令信
号との比較（減算）を行う。
【００３０】４はゲイン調整手段としてのゲイン可変増
幅器（ゲイン調整手段）であり、その出力は制御対象１
に入力され、そのゲインはＫａである。６は外乱信号ｘ
を発生する外乱発生器であり、この外乱発生器６は、ス
テップ信号ｒを発生するステップ信号源１０と、制御対
象１の伝達関数Ｐ（ｓ）と補償器２の伝達関数Ｃ（ｓ）
の積に等しい伝達関数をもつフィルタ１１とから構成さ
れており、外乱信号ｘを発生する。
幅器（ゲイン調整手段）であり、その出力は制御対象１
に入力され、そのゲインはＫａである。６は外乱信号ｘ
を発生する外乱発生器であり、この外乱発生器６は、ス
テップ信号ｒを発生するステップ信号源１０と、制御対
象１の伝達関数Ｐ（ｓ）と補償器２の伝達関数Ｃ（ｓ）
の積に等しい伝達関数をもつフィルタ１１とから構成さ
れており、外乱信号ｘを発生する。
【００３１】また、５は外乱印加手段（外乱印加手段）
としての外乱加算器であり、上記補償器２の出力と外乱
信号ｘを加算して補償器２の出力に印加する。ｙは外乱
加算器５の出力信号で、これがゲイン可変増幅器４に入
力される。７はループゲイン検出器で、これが外乱加算
器５の出力信号ｙを入力し、上記フィードバック制御系
のループゲインを検出する。さらにループゲイン検出器
７の出力は、ゲイン可変増幅器４に入力される。
としての外乱加算器であり、上記補償器２の出力と外乱
信号ｘを加算して補償器２の出力に印加する。ｙは外乱
加算器５の出力信号で、これがゲイン可変増幅器４に入
力される。７はループゲイン検出器で、これが外乱加算
器５の出力信号ｙを入力し、上記フィードバック制御系
のループゲインを検出する。さらにループゲイン検出器
７の出力は、ゲイン可変増幅器４に入力される。
【００３２】そして、これらの制御対象１、補償器２、
減算器３、ゲイン可変増幅器４および外乱加算器５はフ
ィードバック制御系１２を構成している。また、上記外
乱発生器６、外乱加算器５、ループゲイン検出器７およ
びゲイン可変増幅器４はループゲイン調整装置１３を構
成している。
減算器３、ゲイン可変増幅器４および外乱加算器５はフ
ィードバック制御系１２を構成している。また、上記外
乱発生器６、外乱加算器５、ループゲイン検出器７およ
びゲイン可変増幅器４はループゲイン調整装置１３を構
成している。
【００３３】次に動作について説明する。初めにループ
ゲインＫａを求める動作を説明する。まず、外乱信号ｘ
は、上記のように制御対象１の伝達関数Ｐ（ｓ）と補償
器２の伝達関数Ｃ（ｓ）の積に等しい伝達関数をもつフ
ィルタ１１に通過させたステップ信号ｒであるから、簡
単な計算により外乱信号ｘは（４）式のようになる。
ゲインＫａを求める動作を説明する。まず、外乱信号ｘ
は、上記のように制御対象１の伝達関数Ｐ（ｓ）と補償
器２の伝達関数Ｃ（ｓ）の積に等しい伝達関数をもつフ
ィルタ１１に通過させたステップ信号ｒであるから、簡
単な計算により外乱信号ｘは（４）式のようになる。
【００３４】 ｘ（ｓ）＝Ｐ（ｓ）Ｃ（ｓ）ｒ（ｓ） ・・・・・・・（４）
【００３５】ここで、ｓはラプラス演算子を示し、ｘ
（ｓ）およびｒ（ｓ）はそれぞれ外乱信号ｘおよびステ
ップ信号ｒのラプラス変換を示す。また、外乱信号ｘか
ら外乱加算器５の出力信号ｙまでの関係は、ｙ（ｓ）を
前記出力信号ｙのラプラス変換とすると（５）式にな
る。
（ｓ）およびｒ（ｓ）はそれぞれ外乱信号ｘおよびステ
ップ信号ｒのラプラス変換を示す。また、外乱信号ｘか
ら外乱加算器５の出力信号ｙまでの関係は、ｙ（ｓ）を
前記出力信号ｙのラプラス変換とすると（５）式にな
る。
【００３６】 ｙ（ｓ）＝［１／｛１＋ＫａＰ（ｓ）Ｃ（ｓ）｝］ｘ（ｓ）・・・（５）
【００３７】従って、ステップ信号ｒから外乱加算器５
の出力信号ｙの関係を求めると（６）式になる。
の出力信号ｙの関係を求めると（６）式になる。
【００３８】 ｙ（ｓ）＝［Ｐ（ｓ）Ｃ（ｓ）／｛１＋ＫａＰ（ｓ）Ｃ（ｓ）｝］ｒ（ｓ） ・・・・・・・（６）
【００３９】ここで、ｒが大きさｒ0 のステップ信号
（ｒ（ｓ）＝ｒ0 ／ｓ）とすれば、外乱加算器５の出力
信号ｙの定常値Ｙつまりｙ（ｔ→∞）は、下記に示すよ
うなラプラス変換の最終値定理より、下記のようにな
る。
（ｒ（ｓ）＝ｒ0 ／ｓ）とすれば、外乱加算器５の出力
信号ｙの定常値Ｙつまりｙ（ｔ→∞）は、下記に示すよ
うなラプラス変換の最終値定理より、下記のようにな
る。
【００４０】
【数１】
【００４１】この式（７）において、Ｐ（０）Ｃ（０）
は、フィードバック制御系１２の開ループ伝達関数の直
流ゲインに相当しており、この値が既知であるなら、ゲ
インＫａを求めることができる。また、一般にフィード
バック制御系のＰ（０）Ｃ（０）は、Ｐ（０）Ｃ（０）
＞＞１となるように設計されるので、Ｙ≒ｒ0 ／Ｋａか
ら、下記のようになる。
は、フィードバック制御系１２の開ループ伝達関数の直
流ゲインに相当しており、この値が既知であるなら、ゲ
インＫａを求めることができる。また、一般にフィード
バック制御系のＰ（０）Ｃ（０）は、Ｐ（０）Ｃ（０）
＞＞１となるように設計されるので、Ｙ≒ｒ0 ／Ｋａか
ら、下記のようになる。
【００４２】 Ｋａ≒ｒ0 ／Ｙ ・・・・・・・（８）
【００４３】このように、外乱加算器５の出力信号ｙの
定常値Ｙを検出することにより、ループゲインＫａを知
ることができる。この式（８）では外乱加算器５の出力
信号ｙが時間ｔが無限大になったときの定常値Ｙを必要
としているが、フィードバック制御系１２の応答の速度
に合わせて、出力信号ｙがほぼ定常になる適当な時間ｔ
＝ｔａでの出力信号ｙの値をＹとしても、実用上の問題
は生じない。
定常値Ｙを検出することにより、ループゲインＫａを知
ることができる。この式（８）では外乱加算器５の出力
信号ｙが時間ｔが無限大になったときの定常値Ｙを必要
としているが、フィードバック制御系１２の応答の速度
に合わせて、出力信号ｙがほぼ定常になる適当な時間ｔ
＝ｔａでの出力信号ｙの値をＹとしても、実用上の問題
は生じない。
【００４４】また、ステップ信号の大きさｒ0 も、フィ
ードバック制御系の応答の速度や、飽和の大きさを考慮
して決めればよく、ｒ0 の大きさによって式（８）の一
般性を失うことはない。そして、図２〜図６は以上に示
したループゲインの検出法を計算機シミュレーションに
より説明したものである。
ードバック制御系の応答の速度や、飽和の大きさを考慮
して決めればよく、ｒ0 の大きさによって式（８）の一
般性を失うことはない。そして、図２〜図６は以上に示
したループゲインの検出法を計算機シミュレーションに
より説明したものである。
【００４５】このうち、図２は計算機シミュレーション
に与えた制御系の開ループ伝達関数の周波数応答特性
（ボード線図）を表しており、（ａ），（ｂ）および
（ｃ）は、各々のフィードバック制御系において、Ｋａ
＝１／２、Ｋａ＝１およびＫａ＝２としたときの、ボー
ド線図を表している。そして、このうち（ｂ）に示す周
波数応答特性が所望の特性であり、（ａ）のときはゲイ
ンが低く、（ｃ）のときはゲインが高い。
に与えた制御系の開ループ伝達関数の周波数応答特性
（ボード線図）を表しており、（ａ），（ｂ）および
（ｃ）は、各々のフィードバック制御系において、Ｋａ
＝１／２、Ｋａ＝１およびＫａ＝２としたときの、ボー
ド線図を表している。そして、このうち（ｂ）に示す周
波数応答特性が所望の特性であり、（ａ）のときはゲイ
ンが低く、（ｃ）のときはゲインが高い。
【００４６】従って、この発明のゲイン調整装置は、
（ａ）のときはゲインＫａを高めるように動作し、
（ｃ）のときはゲインＫａを小さくするように動作し
て、所望のゲイン（Ｋａ＝１）になるように動作するも
のである。このときの制御対象１と補償器２の値は下記
のように与えられる。
（ａ）のときはゲインＫａを高めるように動作し、
（ｃ）のときはゲインＫａを小さくするように動作し
て、所望のゲイン（Ｋａ＝１）になるように動作するも
のである。このときの制御対象１と補償器２の値は下記
のように与えられる。
【００４７】 Ｐ（ｓ）＝ｆｎ2 ／（ｓ2 ＋２ξｆｎｓ＋ｆｎ2 ） ・・・・・（９）
【００４８】 Ｃ（ｓ）＝ｇ（ａｓ＋ｂ）（ｃｓ＋１）／（ｓ＋ａｂ）（ｃｓ＋ｄ） ・・・・・（１０）
【００４９】ここで、ｆｎ＝０．３７７、ξ＝０．０
１、ａ＝３．７３、ｂ＝６．２８、ｃ＝１．２７、ｄ＝
０．０９、ｇ＝２２６であり、これらの値は、図１に示
すフィードバック制御系１２をＫａ＝１として構成した
とき、制御系の交差周波数ｆｃ（クロスオーバ周波数）
が１Ｈｚ（正規化周波数）、位相余裕が６０ｄｅｇにな
るように設計されている。
１、ａ＝３．７３、ｂ＝６．２８、ｃ＝１．２７、ｄ＝
０．０９、ｇ＝２２６であり、これらの値は、図１に示
すフィードバック制御系１２をＫａ＝１として構成した
とき、制御系の交差周波数ｆｃ（クロスオーバ周波数）
が１Ｈｚ（正規化周波数）、位相余裕が６０ｄｅｇにな
るように設計されている。
【００５０】さらに、制御対象１の伝達関数Ｐ（ｓ）
は、その共振周波数が交差周波数ｆｃの０．０６倍のと
ころにあり、伝達関数Ｃ（ｓ）は位相遅れ補償と位相進
み補償を組み合わせている。この制御系は、光ディスク
装置などに使用するビックアップレンズのフォーカスサ
ーボ系やトラッキングサーボ系の構成をモデル化したも
のである。
は、その共振周波数が交差周波数ｆｃの０．０６倍のと
ころにあり、伝達関数Ｃ（ｓ）は位相遅れ補償と位相進
み補償を組み合わせている。この制御系は、光ディスク
装置などに使用するビックアップレンズのフォーカスサ
ーボ系やトラッキングサーボ系の構成をモデル化したも
のである。
【００５１】次にゲイン検出の動作を説明する。図３は
式（９），式（１０）の積に等しい伝達関数をもつフィ
ルタ１１に、大きさ１（ｒ0 ＝１）のステップ信号を入
力し、発生させた外乱信号ｘの時間応答を表している。
図４はＫａ＝１／２としたフィードバック制御系１２
に、図３に示した外乱信号ｘを外乱加算器５に入力し、
そのときの外乱加算器５の出力信号ｙの時間応答を表し
ており、出力信号ｙの定常値Ｙは、ほぼ２となってい
る。
式（９），式（１０）の積に等しい伝達関数をもつフィ
ルタ１１に、大きさ１（ｒ0 ＝１）のステップ信号を入
力し、発生させた外乱信号ｘの時間応答を表している。
図４はＫａ＝１／２としたフィードバック制御系１２
に、図３に示した外乱信号ｘを外乱加算器５に入力し、
そのときの外乱加算器５の出力信号ｙの時間応答を表し
ており、出力信号ｙの定常値Ｙは、ほぼ２となってい
る。
【００５２】また、図５はＫａ＝１としたフィードバッ
ク制御系１２に、図３に示した外乱信号ｘを外乱加算器
５に入力し、そのときの外乱加算器５の出力信号ｙの時
間応答を表しており、出力信号ｙの定常値Ｙは、ほぼ１
となっている。
ク制御系１２に、図３に示した外乱信号ｘを外乱加算器
５に入力し、そのときの外乱加算器５の出力信号ｙの時
間応答を表しており、出力信号ｙの定常値Ｙは、ほぼ１
となっている。
【００５３】さらに、図６はＫａ＝２としたフィードバ
ック制御系１２に、図３に示した外乱信号ｘを外乱加算
器５に入力し、そのときの外乱加算器５の出力信号ｙの
時間応答を表しており、出力信号ｙの定常値Ｙは、ほぼ
１／２となっている。ここで、図４〜図６において、各
々の定常値Ｙは、時間ｔ＝４のときのｙの値をその値と
した。
ック制御系１２に、図３に示した外乱信号ｘを外乱加算
器５に入力し、そのときの外乱加算器５の出力信号ｙの
時間応答を表しており、出力信号ｙの定常値Ｙは、ほぼ
１／２となっている。ここで、図４〜図６において、各
々の定常値Ｙは、時間ｔ＝４のときのｙの値をその値と
した。
【００５４】従って、式（８）とｒ0 ＝１より、検出さ
れるゲインＫａは、それぞれ図４のものはＫａ≒１／
２、図５のものはＫａ≒１、図６のものはＫａ≒２であ
ることが分かり、以上に示した検出法により求められた
ゲインにより、図１に示すループゲイン調整装置１３
は、ゲイン可変増幅器４のゲインを変更するように動作
する。
れるゲインＫａは、それぞれ図４のものはＫａ≒１／
２、図５のものはＫａ≒１、図６のものはＫａ≒２であ
ることが分かり、以上に示した検出法により求められた
ゲインにより、図１に示すループゲイン調整装置１３
は、ゲイン可変増幅器４のゲインを変更するように動作
する。
【００５５】特に、外乱信号を大きさ１のステップ信号
で発生すれば、検出されるｙの定常値ｙm は、１／Ｋａ
であるので、現状のゲイン可変増幅器４のゲインに、定
常値ｙm をそのまま乗ずれば、ゲイン調整後のフィード
バック制御系のゲインは１となる。このため、ループゲ
イン調整装置１３の構成が非常に簡単なものになる。
で発生すれば、検出されるｙの定常値ｙm は、１／Ｋａ
であるので、現状のゲイン可変増幅器４のゲインに、定
常値ｙm をそのまま乗ずれば、ゲイン調整後のフィード
バック制御系のゲインは１となる。このため、ループゲ
イン調整装置１３の構成が非常に簡単なものになる。
【００５６】図７は以上に示したゲイン検出法により、
フィードバック制御系１２のゲイン調整を実現するソフ
トウェアのフローチャートを示す。この実施例では、外
乱信号ｘをフィードバック制御系１２のサンプリング周
期で離散化し、メモリに記憶させる。このとき、そのサ
ンプリング回数Ｎを入力する（ステップＳＴ２１）。
フィードバック制御系１２のゲイン調整を実現するソフ
トウェアのフローチャートを示す。この実施例では、外
乱信号ｘをフィードバック制御系１２のサンプリング周
期で離散化し、メモリに記憶させる。このとき、そのサ
ンプリング回数Ｎを入力する（ステップＳＴ２１）。
【００５７】次に、メモリから外乱信号を読み出し、外
乱加算器５に加える（加算ステップ、ステップＳＴ２
２）。こうして出力が安定する時間ｔａ以上待ち（ステ
ップＳＴ２３）、外乱加算器５の出力信号ｙの定常値Ｙ
を検出し（ステップＳＴ２４）、これを記憶する（ステ
ップＳＴ２５）。
乱加算器５に加える（加算ステップ、ステップＳＴ２
２）。こうして出力が安定する時間ｔａ以上待ち（ステ
ップＳＴ２３）、外乱加算器５の出力信号ｙの定常値Ｙ
を検出し（ステップＳＴ２４）、これを記憶する（ステ
ップＳＴ２５）。
【００５８】こうして、定常値Ｙを求める動作を繰り返
す回数たるサンプリング回数Ｎを１ずつ減らし（ステッ
プＳＴ２６）、Ｎ＝０になると（ステップＳＴ２７）、
定常値Ｙの平均値を求め（ステップＳＴ２８）、これか
ら式（８）に従って、ループゲインＫａを求め（ゲイン
演算ステップ、ステップＳＴ２９）、これに基づき、ゲ
イン可変増幅器４のゲインを調整することになる（ゲイ
ン調整ステップ、ステップＳＴ３０）。
す回数たるサンプリング回数Ｎを１ずつ減らし（ステッ
プＳＴ２６）、Ｎ＝０になると（ステップＳＴ２７）、
定常値Ｙの平均値を求め（ステップＳＴ２８）、これか
ら式（８）に従って、ループゲインＫａを求め（ゲイン
演算ステップ、ステップＳＴ２９）、これに基づき、ゲ
イン可変増幅器４のゲインを調整することになる（ゲイ
ン調整ステップ、ステップＳＴ３０）。
【００５９】また、このとき外乱信号ｘは、例えば図８
に示すように、一定時間ｔｂの大きさｒ0 のステップ信
号と一定時間ｔｃの無信号を外乱発生器６にフィルタ１
１に通過させた信号を、フィードバック制御系１２のサ
ンプリング周期Δｔで離散化したものである。ここで、
時間ｔｂは、図４から図６に示した時間ｔａよりも大き
く選ぶことが必要である。
に示すように、一定時間ｔｂの大きさｒ0 のステップ信
号と一定時間ｔｃの無信号を外乱発生器６にフィルタ１
１に通過させた信号を、フィードバック制御系１２のサ
ンプリング周期Δｔで離散化したものである。ここで、
時間ｔｂは、図４から図６に示した時間ｔａよりも大き
く選ぶことが必要である。
【００６０】実施例２．図９はこの発明の他の実施例を
示し、図１に示したものと同一符号は同一部分を示し、
その重複する説明を省略する。図９において、６ａは外
乱信号ｘａの出力する外乱発生器で、これはステップ信
号源１０と制御対象１の伝達関数Ｐ（ｓ）に等しい伝達
関数をもつフィルタ１１ａから構成されている。５ａは
外乱加算器であり、減算器３の出力と外乱信号ｘａを加
算して補償器２の入力に印加する。
示し、図１に示したものと同一符号は同一部分を示し、
その重複する説明を省略する。図９において、６ａは外
乱信号ｘａの出力する外乱発生器で、これはステップ信
号源１０と制御対象１の伝達関数Ｐ（ｓ）に等しい伝達
関数をもつフィルタ１１ａから構成されている。５ａは
外乱加算器であり、減算器３の出力と外乱信号ｘａを加
算して補償器２の入力に印加する。
【００６１】次に動作について説明する。外乱信号ｘａ
は、制御対象１の伝達関数Ｐ（ｓ）に等しい伝達関数を
もつフィルタ１１ａに通過させたステップ信号ｒである
から、簡単な計算により外乱信号ｘａは次式のようにな
る。
は、制御対象１の伝達関数Ｐ（ｓ）に等しい伝達関数を
もつフィルタ１１ａに通過させたステップ信号ｒである
から、簡単な計算により外乱信号ｘａは次式のようにな
る。
【００６２】 ｘａ（ｓ）＝Ｐ（ｓ）ｒ（ｓ） ・・・・・・・・（１１）
【００６３】ここで、ｘａ（ｓ）およびｒ（ｓ）はそれ
ぞれ外乱信号ｘａおよびステップ信号ｒのラプラス変換
値を示す。また、外乱信号ｘａから外乱加算器（外乱印
加手段）５ａの出力信号ｙまでの関係は、下記の通りと
なる。
ぞれ外乱信号ｘａおよびステップ信号ｒのラプラス変換
値を示す。また、外乱信号ｘａから外乱加算器（外乱印
加手段）５ａの出力信号ｙまでの関係は、下記の通りと
なる。
【００６４】 ｙ（ｓ）＝［ｃ（ｓ）／｛１＋ＫａＰ（ｓ）Ｃ（ｓ）｝］ｘａ（ｓ） ・・・・・・・（１２）
【００６５】従って、ステップ信号ｒから外乱加算器５
ａの出力信号ｙの関係を求めると、式（６）と等価なも
のとなる。
ａの出力信号ｙの関係を求めると、式（６）と等価なも
のとなる。
【００６６】図１０〜図１３は以上に示したループゲイ
ンの検出法を計算機シミュレーションで示したものであ
り、この計算機シミュレーションにおいて制御対象１と
補償器２の値は、上記実施例の場合と同じものであり、
図１０は式（９）に等しい伝達関数をもつフィルタに、
大きさ１（ｒ0 ＝１）のステップ信号を入力し、発生さ
せた外乱信号ｘａの時間応答を表している。
ンの検出法を計算機シミュレーションで示したものであ
り、この計算機シミュレーションにおいて制御対象１と
補償器２の値は、上記実施例の場合と同じものであり、
図１０は式（９）に等しい伝達関数をもつフィルタに、
大きさ１（ｒ0 ＝１）のステップ信号を入力し、発生さ
せた外乱信号ｘａの時間応答を表している。
【００６７】図１１はＫａ＝１／２としたフィードバッ
ク制御系１２に、図１０に示した外乱信号ｘａを外乱加
算器５ａに入力し、そのときの外乱加算器５ａの出力信
号ｙの時間応答を表しており、出力信号ｙの定常値Ｙ
は、ほぼ２となっている。
ク制御系１２に、図１０に示した外乱信号ｘａを外乱加
算器５ａに入力し、そのときの外乱加算器５ａの出力信
号ｙの時間応答を表しており、出力信号ｙの定常値Ｙ
は、ほぼ２となっている。
【００６８】また、図１２はＫａ＝１としたフィードバ
ック制御系１２に、図１０に示した外乱信号ｘａを外乱
加算器５ａに入力し、そのときの外乱加算器５ａの出力
信号ｙの時間応答を表しており、出力信号ｙの定常値Ｙ
は、ほぼ１となっている。
ック制御系１２に、図１０に示した外乱信号ｘａを外乱
加算器５ａに入力し、そのときの外乱加算器５ａの出力
信号ｙの時間応答を表しており、出力信号ｙの定常値Ｙ
は、ほぼ１となっている。
【００６９】さらに、図１３はＫａ＝２としたフィード
バック制御系１２に、図１０に示した外乱信号ｘａを外
乱加算器５ａに入力し、そのときの外乱加算器５ａの出
力信号ｙの時間応答を表しており、出力信号ｙの定常値
Ｙは、ほぼ１／２となっている。なお、各々の定常値Ｙ
は、時間ｔ＝４のときのｙの値をその値とした。
バック制御系１２に、図１０に示した外乱信号ｘａを外
乱加算器５ａに入力し、そのときの外乱加算器５ａの出
力信号ｙの時間応答を表しており、出力信号ｙの定常値
Ｙは、ほぼ１／２となっている。なお、各々の定常値Ｙ
は、時間ｔ＝４のときのｙの値をその値とした。
【００７０】従って、式（８）とｒ0 ＝１より、検出さ
れるゲインＫａは、それぞれ図１１のものはＫａ≒１／
２、図１２のものはＫａ≒１、図１３のものはＫａ≒２
であることが分かる。以上に示した検出法により求めら
れたゲインにより、図９に示すループゲイン調整装置１
３はゲイン可変増幅器４のゲインを変更するように動作
する。
れるゲインＫａは、それぞれ図１１のものはＫａ≒１／
２、図１２のものはＫａ≒１、図１３のものはＫａ≒２
であることが分かる。以上に示した検出法により求めら
れたゲインにより、図９に示すループゲイン調整装置１
３はゲイン可変増幅器４のゲインを変更するように動作
する。
【００７１】ここで、この実施例２によるゲイン検出法
により、フィードバック制御系１２のゲイン調整を実現
するソフトウェアのフローチャートは、外乱信号ｘをｘ
ａ変更すれば、図７に示したものと同じである。
により、フィードバック制御系１２のゲイン調整を実現
するソフトウェアのフローチャートは、外乱信号ｘをｘ
ａ変更すれば、図７に示したものと同じである。
【００７２】実施例３．図１４はこの発明のさらに別の
実施例を示し、図１に示したものと同一符号は同一部分
を示し、その重複する説明は省略する。図１４におい
て、６ｂは外乱信号ｘｂを出力する外乱信号発生器で、
これはステップ信号源１０と補償器２の伝達関数Ｃ
（ｓ）に等しい伝達関数を持つフィルタ１１ｂから構成
されている。５ｂは外乱加算器であり、ゲイン可変増幅
器４の出力と外乱信号ｘｂを加算して制御対象１の入力
に印加する。
実施例を示し、図１に示したものと同一符号は同一部分
を示し、その重複する説明は省略する。図１４におい
て、６ｂは外乱信号ｘｂを出力する外乱信号発生器で、
これはステップ信号源１０と補償器２の伝達関数Ｃ
（ｓ）に等しい伝達関数を持つフィルタ１１ｂから構成
されている。５ｂは外乱加算器であり、ゲイン可変増幅
器４の出力と外乱信号ｘｂを加算して制御対象１の入力
に印加する。
【００７３】また、ｙｂは減算器３より出力される補償
器２の入力信号である。７はループゲイン検出器で、こ
のループゲイン検出器７が補償器２の入力信号を入力し
て、制御対象１を含んだフィードバック制御系１２のル
ープゲインを検出する。さらに、このループゲイン検出
器７の出力信号は、ゲイン可変増幅器４に入力されてそ
のゲインの調整のために用いられる。
器２の入力信号である。７はループゲイン検出器で、こ
のループゲイン検出器７が補償器２の入力信号を入力し
て、制御対象１を含んだフィードバック制御系１２のル
ープゲインを検出する。さらに、このループゲイン検出
器７の出力信号は、ゲイン可変増幅器４に入力されてそ
のゲインの調整のために用いられる。
【００７４】そして、これらの制御対象１、補償器２、
減算器３、ゲイン可変増幅器４はフィードバック制御系
１２を構成している。また、上記外乱発生器６ｂ、外乱
加算器（外乱印加手段）５ｂ、ループゲイン検出器７お
よびゲイン可変増幅器４はループゲイン調整装置１３を
構成している。
減算器３、ゲイン可変増幅器４はフィードバック制御系
１２を構成している。また、上記外乱発生器６ｂ、外乱
加算器（外乱印加手段）５ｂ、ループゲイン検出器７お
よびゲイン可変増幅器４はループゲイン調整装置１３を
構成している。
【００７５】次に動作について説明する。初めにループ
ゲインＫａを求める動作を説明する。まず、外乱信号ｘ
ｂは、上記のように補償器２の伝達関数Ｃ（ｓ）に等し
い伝達関数を持つフィルタ１１ｂに通過させたステップ
信号ｒであるから、簡単な計算により外乱信号ｘｂは
（１３）式のようになる。
ゲインＫａを求める動作を説明する。まず、外乱信号ｘ
ｂは、上記のように補償器２の伝達関数Ｃ（ｓ）に等し
い伝達関数を持つフィルタ１１ｂに通過させたステップ
信号ｒであるから、簡単な計算により外乱信号ｘｂは
（１３）式のようになる。
【００７６】 ｘｂ（ｓ）＝Ｃ（ｓ）ｒ（ｓ） ・・・・・・・（１３）
【００７７】ここで、ｘｂ（ｓ）およびｒ（ｓ）はそれ
ぞれ外乱信号ｘｂおよびステップ信号ｒのラプラス変換
を表す。また、外乱信号ｘｂから補償器２の入力信号ｙ
までの関係は、ｙｂ（ｓ）をｙｂのラプラス変換とする
と（１４）式になる。
ぞれ外乱信号ｘｂおよびステップ信号ｒのラプラス変換
を表す。また、外乱信号ｘｂから補償器２の入力信号ｙ
までの関係は、ｙｂ（ｓ）をｙｂのラプラス変換とする
と（１４）式になる。
【００７８】 ｙｂ（ｓ）＝［−Ｐ（ｓ）／｛１＋ＫａＰ（ｓ）Ｃ（ｓ）｝］ｘａ（ｓ） ・・・・・・・（１４）
【００７９】従って、ステップ信号ｒから補償器２の入
力信号ｙｂの関係を求めると（１５）式となる。
力信号ｙｂの関係を求めると（１５）式となる。
【００８０】 ｙｂ（ｓ）＝［−Ｐ（ｓ）Ｃ（ｓ）／｛１＋ＫａＰ（ｓ）Ｃ（ｓ）｝］ｒ（ｓ） ・・・・・・・（１５）
【００８１】この（１５）式で示される関係は、符号が
マイナスになることを除いて、上記実施例１の（６）式
と同じとなり、入力信号ｙｂの符号がステップ信号ｒに
対してマイナスになるだけで、以下の動作は実施例１の
場合と同様である。上記入力信号ｙｂの定常値をＹｂと
すると、ゲインＫａは次の（１６）式で求められる。
マイナスになることを除いて、上記実施例１の（６）式
と同じとなり、入力信号ｙｂの符号がステップ信号ｒに
対してマイナスになるだけで、以下の動作は実施例１の
場合と同様である。上記入力信号ｙｂの定常値をＹｂと
すると、ゲインＫａは次の（１６）式で求められる。
【００８２】 Ｋａ≒−ｒ0 ／Ｙｂ ・・・・・・・・・（１６）
【００８３】図１５〜図１８は以上に示したループゲイ
ンの検出法を計算機シミュレーションで示したものであ
り、この計算機シミュレーションにおいて制御対象１と
補償器２の値は、上記実施例１および２の場合と同じで
あり、図１５は伝達関数Ｃ（ｓ）に等しい伝達関数を持
つフィルタ１１ｂが補償器２に大きさ１（ｒ0 ＝１）の
ステップ信号を入力し、発生させた外乱信号ｘｂの時間
応答を表している。
ンの検出法を計算機シミュレーションで示したものであ
り、この計算機シミュレーションにおいて制御対象１と
補償器２の値は、上記実施例１および２の場合と同じで
あり、図１５は伝達関数Ｃ（ｓ）に等しい伝達関数を持
つフィルタ１１ｂが補償器２に大きさ１（ｒ0 ＝１）の
ステップ信号を入力し、発生させた外乱信号ｘｂの時間
応答を表している。
【００８４】図１６はＫａ＝１／２としたフィードバッ
ク制御系１２に、図１５に示した外乱信号ｘｂを外乱加
算器５に入力し、そのときの補償器２の入力信号ｙｂの
時間応答を表しており、入力信号ｙｂの定常値Ｙｂは、
ほぼ２となっている。
ク制御系１２に、図１５に示した外乱信号ｘｂを外乱加
算器５に入力し、そのときの補償器２の入力信号ｙｂの
時間応答を表しており、入力信号ｙｂの定常値Ｙｂは、
ほぼ２となっている。
【００８５】また、図１７は、Ｋａ＝１としたフィード
バック制御系１２に、図１５に示した外乱信号ｘｂを外
乱加算器５に入力し、そのときの補償器２の入力信号ｙ
ｂの時間応答を表しており、入力信号ｙｂの定常値Ｙｂ
は、ほぼ１となっている。
バック制御系１２に、図１５に示した外乱信号ｘｂを外
乱加算器５に入力し、そのときの補償器２の入力信号ｙ
ｂの時間応答を表しており、入力信号ｙｂの定常値Ｙｂ
は、ほぼ１となっている。
【００８６】さらに、図１８は、Ｋａ＝２としたフィー
ドバック制御系１２に、図１５に示した外乱信号ｘｂを
外乱加算器５に入力し、そのときの補償器２の入力信号
ｙｂの時間応答を表しており、入力信号ｙｂの定常値Ｙ
ｂは、ほぼ１／２となっている。
ドバック制御系１２に、図１５に示した外乱信号ｘｂを
外乱加算器５に入力し、そのときの補償器２の入力信号
ｙｂの時間応答を表しており、入力信号ｙｂの定常値Ｙ
ｂは、ほぼ１／２となっている。
【００８７】ここで、図１６〜図１８において、各々の
定常値Ｙｂは、時間ｔ＝４のときの入力信号ｙｂの値を
その値とし、また入力信号ｙｂは、従来との比較を容易
にするためにその絶対値を示した。
定常値Ｙｂは、時間ｔ＝４のときの入力信号ｙｂの値を
その値とし、また入力信号ｙｂは、従来との比較を容易
にするためにその絶対値を示した。
【００８８】従って、式（１５）とｒ0 ＝１より、検出
されるゲインＫａは、それぞれ図１６のものはＫａ≒１
／２、図１７のものはＫａ≒１、図１８のものはＫａ≒
２であることがわかる。以上に示した検出法により求め
られたゲインにより、図１４に示すループゲイン調整装
置１３は、ゲイン可変増幅器４のゲインを変更するよう
に動作する。
されるゲインＫａは、それぞれ図１６のものはＫａ≒１
／２、図１７のものはＫａ≒１、図１８のものはＫａ≒
２であることがわかる。以上に示した検出法により求め
られたゲインにより、図１４に示すループゲイン調整装
置１３は、ゲイン可変増幅器４のゲインを変更するよう
に動作する。
【００８９】なお、外乱信号を、大きさ１のステップ信
号で発生すれば、検出される入力信号ｙｂの定常値Ｙｂ
は１／Ｋａであるので、現状のゲイン可変増幅器４のゲ
インに定常値Ｙｂをそのまま乗ずれば、ゲイン調整後の
フィードバック制御系１２のゲインは１となる。このた
め、ループゲイン調整装置１３の構成は非常に簡単なも
のとすることができる。
号で発生すれば、検出される入力信号ｙｂの定常値Ｙｂ
は１／Ｋａであるので、現状のゲイン可変増幅器４のゲ
インに定常値Ｙｂをそのまま乗ずれば、ゲイン調整後の
フィードバック制御系１２のゲインは１となる。このた
め、ループゲイン調整装置１３の構成は非常に簡単なも
のとすることができる。
【００９０】ここで、この実施例３によるゲイン検出法
により、フィードバック制御系１２のゲイン調整を実現
するソフトウェアのフローチャートは、外乱信号ｘをｘ
ｂに変更すれば、図７に示したものと同じである。
により、フィードバック制御系１２のゲイン調整を実現
するソフトウェアのフローチャートは、外乱信号ｘをｘ
ｂに変更すれば、図７に示したものと同じである。
【００９１】実施例４．図１９はこの発明のさらに他の
実施例を示し、図１に示したものと同一符号は同一符号
を示し、その重複する説明を省略する。図１９におい
て、６ｃは外乱信号ｘｃを出力する外乱発生器で、これ
は信号ｒｃを発生する信号源１４と、フィードバック制
御系のゲイン可変増幅器４のゲインＫａを１としたとき
の、外乱信号ｘｃから後述する外乱印加器の入力信号ｙ
ｃまでの伝達関数の逆伝達関数と等しい特性を備えるフ
ィルタ１１ｃから構成されている。また、５ｃは外乱加
算器（外乱印加手段）であり、ゲイン可変増幅器４の出
力ｙｃと外乱信号ｘｃを加算して制御対象１に入力す
る。なお、ループゲイン検出器７には外乱加算器５ｃの
入力信号ｙｃが入力されている。
実施例を示し、図１に示したものと同一符号は同一符号
を示し、その重複する説明を省略する。図１９におい
て、６ｃは外乱信号ｘｃを出力する外乱発生器で、これ
は信号ｒｃを発生する信号源１４と、フィードバック制
御系のゲイン可変増幅器４のゲインＫａを１としたとき
の、外乱信号ｘｃから後述する外乱印加器の入力信号ｙ
ｃまでの伝達関数の逆伝達関数と等しい特性を備えるフ
ィルタ１１ｃから構成されている。また、５ｃは外乱加
算器（外乱印加手段）であり、ゲイン可変増幅器４の出
力ｙｃと外乱信号ｘｃを加算して制御対象１に入力す
る。なお、ループゲイン検出器７には外乱加算器５ｃの
入力信号ｙｃが入力されている。
【００９２】次に動作について説明する。初めにループ
ゲインＫａを求める動作を説明する。まず、外乱信号ｘ
ｃは、上記のようにフィードバック制御系１２のゲイン
可変増幅器４のゲインＫａをＫａ＝１としたときの、外
乱信号ｘｃから外乱印加器５ｃの入力信号ｙｃまでの伝
達関数の逆伝達関数と等しい特性を備えるフィルタ１１
ｃに通過させた信号ｒｃであるから、外乱信号ｘｃは簡
単な計算により次式のようになる。
ゲインＫａを求める動作を説明する。まず、外乱信号ｘ
ｃは、上記のようにフィードバック制御系１２のゲイン
可変増幅器４のゲインＫａをＫａ＝１としたときの、外
乱信号ｘｃから外乱印加器５ｃの入力信号ｙｃまでの伝
達関数の逆伝達関数と等しい特性を備えるフィルタ１１
ｃに通過させた信号ｒｃであるから、外乱信号ｘｃは簡
単な計算により次式のようになる。
【００９３】
【数２】
【００９４】ここで、ｓはラプラス演算子を表し、ｘｃ
（ｓ）およびｒｃ（ｓ）はそれぞれ外乱信号ｘｃおよび
信号ｒｃのラプラス変換を表す。なお、ｘｃ（ｓ）の実
現性の観点から、フィルタ１１ｃの相対次数（｜分子多
項式の次数−分母多項式の次数｜）以上の微分連続性
を、信号ｒｃ（ｓ）は備えることが必要である。
（ｓ）およびｒｃ（ｓ）はそれぞれ外乱信号ｘｃおよび
信号ｒｃのラプラス変換を表す。なお、ｘｃ（ｓ）の実
現性の観点から、フィルタ１１ｃの相対次数（｜分子多
項式の次数−分母多項式の次数｜）以上の微分連続性
を、信号ｒｃ（ｓ）は備えることが必要である。
【００９５】また、外乱信号ｘｃから、外乱加算器５ｃ
の入力信号ｙｃまでの関係は、ｙｃ（ｓ）をｙｃのラプ
ラス変換とすると次式になる。
の入力信号ｙｃまでの関係は、ｙｃ（ｓ）をｙｃのラプ
ラス変換とすると次式になる。
【００９６】
【数３】
【００９７】従って、信号ｒｃから外乱加算器５ｃの入
力信号ｙｃの関係を求めると、次式となる。
力信号ｙｃの関係を求めると、次式となる。
【００９８】
【数４】
【００９９】この（１９）式で示される関係において、
フィードバック制御系１２のゲイン可変増幅器４のゲイ
ンＫａが１であれば、信号ｒｃと外乱加算器５ｃの入力
信号ｙｃが一致することは明白である。このように、信
号ｒｃと外乱加算器５ｃの入力信号ｙｃが一致するよう
に、ループゲイン検出手段とループゲイン調整手段は動
作する。
フィードバック制御系１２のゲイン可変増幅器４のゲイ
ンＫａが１であれば、信号ｒｃと外乱加算器５ｃの入力
信号ｙｃが一致することは明白である。このように、信
号ｒｃと外乱加算器５ｃの入力信号ｙｃが一致するよう
に、ループゲイン検出手段とループゲイン調整手段は動
作する。
【０１００】ここで、図２０〜図２３は、以上に示した
ループゲイン検出法とループゲイン調整法を計算機シミ
ュレーションにより説明したものである。この計算機シ
ミュレーションにおいて制御対象１と補償器２の値は、
上記実施例１〜３と同じものである。この例において、
フィルタ１１ｃの相対次数（｜分子多項式の次数−分母
多項式の次数｜）は、２（｜５次−３次｜）である。図
２０には信号ｒｃ、図２１にはフィルタ１１ｃに信号ｒ
ｃを通過させて求めた外乱信号ｘｃの時間応答をそれぞ
れ表している。ここで信号ｒｃは、以下に示す（２０）
式〜（２８）式の関係により求めたものである。
ループゲイン検出法とループゲイン調整法を計算機シミ
ュレーションにより説明したものである。この計算機シ
ミュレーションにおいて制御対象１と補償器２の値は、
上記実施例１〜３と同じものである。この例において、
フィルタ１１ｃの相対次数（｜分子多項式の次数−分母
多項式の次数｜）は、２（｜５次−３次｜）である。図
２０には信号ｒｃ、図２１にはフィルタ１１ｃに信号ｒ
ｃを通過させて求めた外乱信号ｘｃの時間応答をそれぞ
れ表している。ここで信号ｒｃは、以下に示す（２０）
式〜（２８）式の関係により求めたものである。
【０１０１】０≦ｔ≦ｌ／２にて、 ｒｃ＝ｎｔ4 ／１２ｌ ・・・・・・・（２０）
【０１０２】ｌ／２≦ｔ≦ｌにて、 ｒｃ＝−ｎｔ4 ／（１２ｌ）＋ｎｔ3 ／３−ｌｎｔ2 ／４ ＋ｌ2 ｎｔ／１２−ｌ3 ｎ／９６ ・・・・・・・（２１）
【０１０３】ｌ≦ｔ≦ｌ＋ｍにて、 ｒｃ＝ｌｎｔ2 ／４−ｌ2 ｎｔ／４＋７ｌ3 ｎ／９６ ・・・・（２２）
【０１０４】ｌ＋ｍ≦ｔ≦３ｌ／２＋ｍにて、 ｒｃ＝−ｎ（ｔ−ｌ−ｍ）4 ／（６ｌ）＋ｌｎｔ2 ／４ −ｌ2 ｎｔ／４＋７ｌ3 ｎ／９６ ・・・・・・・（２３）
【０１０５】３ｌ／２＋ｍ≦ｔ≦２ｌ＋ｍにて、 ｒｃ＝ｎ（ｔ−２ｌ−ｍ）4 ／（６ｌ）−ｌｎｔ2 ／４−ｌｍｎｔ ＋５ｌ2 ｎｔ／４−１０３ｌ3 ｎ／９６−３ｌ2 ｍｎ／２ −ｌｍ2 ｎ／２ ・・・・・・・（２４）
【０１０６】２ｌ＋ｍ≦ｔ≦２ｌ＋２ｍにて、 ｒｃ＝−ｌｎｔ2 ／４＋ｌｍｎｔ＋５ｌ2 ｎｔ／４−１０３ｌ3 ｎ／９６ −３ｌ2 ｍｎ／２−ｌｍ2 ｎ／２ ・・・・・・・（２５）
【０１０７】２ｌ＋２ｍ≦ｔ≦５ｌ／２＋２ｍにて、 ｒｃ＝ｎ（ｔ−２ｌ−２ｍ）4 ／（１２ｌ）−ｌｎｔ2 ／４ ＋ｌｍｎｔ＋５ｌ2 ｎｔ／４−１０３ｌ3 ｎ／９６ −３ｌ2 ｍｎ／２−ｌｍ2 ｎ／２ ・・・・・・・（２６）
【０１０８】５ｌ／２＋２ｍ≦ｔ≦ｔ０にて、 ｒｃ＝ｎ（ｔ−３ｌ−２ｍ）4 ／（１２ｌ）＋ｌ3 ｎ／２ ＋ｌｍ2 ｎ／２＋ｌ2 ｍｎ ・・・・・・・（２７）
【０１０９】ｔ０≦ｔにて、 ｒｃ＝ｌ3 ｎ／２＋ｌｍ2 ｎ／２＋ｌ2 ｍｎ ・・・・・・・（２８）
【０１１０】ただし、ｔ０，ｌ，ｍおよびｎには、次式
で示す関係がある。
で示す関係がある。
【０１１１】 ３ｌ＋２ｍ＝ｔ０ ・・・・・・・（２９）
【０１１２】 ｎ＝２ｒ∞／（ｌ（ｌ＋ｍ）2 ） ・・・・・・・（３０）
【０１１３】 ｌ＞０ ・・・・・・・（３１）
【０１１４】なお、図２２に信号ｒｃの２階微分関数を
示す。このように、信号ｒｃの２階微分関数は連続とな
っており、フィルタ１１ｃの相対次数２以上の微分連続
性を持っている。また、図２０に示した信号ｒｃは、ｔ
０＝１、ｒ∞＝１、ｌ＝１／３、およびｍ＝０としたも
のである。なお、ｒ∞は信号ｒｃの定常値を表してい
る。
示す。このように、信号ｒｃの２階微分関数は連続とな
っており、フィルタ１１ｃの相対次数２以上の微分連続
性を持っている。また、図２０に示した信号ｒｃは、ｔ
０＝１、ｒ∞＝１、ｌ＝１／３、およびｍ＝０としたも
のである。なお、ｒ∞は信号ｒｃの定常値を表してい
る。
【０１１５】図２３の（ｄ）には、Ｋａ＝１／２とした
とき、図２１に示した外乱信号ｘｃを外乱加算器５ｃに
入力し、そのときの外乱加算器５ｃの入力信号ｙｃの時
間応答を表している。また、同図（ｅ）には、Ｋａ＝１
としたとき、図２１に示した外乱信号ｘｃを外乱加算器
５ｃに入力し、そのときの外乱加算器５ｃの入力信号ｙ
ｃの時間応答を表している。同様に、同図（ｆ）には、
Ｋａ＝２としたとき、図２１に示した外乱信号ｘｃを外
乱加算器５ｃに入力し、そのときの外乱加算器５ｃの入
力信号ｙｃの時間応答を表している。この図２３より、
Ｋａ＝１のとき、外乱加算器５ｃの入力信号ｙｃの時間
応答波形は、信号ｒｃとほぼ同じ時間波形になることが
分かる。
とき、図２１に示した外乱信号ｘｃを外乱加算器５ｃに
入力し、そのときの外乱加算器５ｃの入力信号ｙｃの時
間応答を表している。また、同図（ｅ）には、Ｋａ＝１
としたとき、図２１に示した外乱信号ｘｃを外乱加算器
５ｃに入力し、そのときの外乱加算器５ｃの入力信号ｙ
ｃの時間応答を表している。同様に、同図（ｆ）には、
Ｋａ＝２としたとき、図２１に示した外乱信号ｘｃを外
乱加算器５ｃに入力し、そのときの外乱加算器５ｃの入
力信号ｙｃの時間応答を表している。この図２３より、
Ｋａ＝１のとき、外乱加算器５ｃの入力信号ｙｃの時間
応答波形は、信号ｒｃとほぼ同じ時間波形になることが
分かる。
【０１１６】ゲイン検出は、例えば図２３に示す各々の
波形ｙｃの時間ｔ＝０．７５のときの大きさｚをゲイン
検出の基準とすることで達成できる。この例では、ｚに
対して（３２）式による演算により、（３３）式よりゲ
インＫａを検出することができる。
波形ｙｃの時間ｔ＝０．７５のときの大きさｚをゲイン
検出の基準とすることで達成できる。この例では、ｚに
対して（３２）式による演算により、（３３）式よりゲ
インＫａを検出することができる。
【０１１７】 ｆ（ｚ）＝４ｚ2 ／１５＋３ｚ／５＋２／１５ ・・・・・（３２）
【０１１８】 Ｋａ≒ｆ（ｚ） ・・・・・・・・・（３３）
【０１１９】従って、図２３の（ｄ）の波形では、波形
ｙｃの時間ｔ＝０．７５のときの大きさｚが０．５であ
るので、（３２）式，（３３）式よりＫａ≒１／２と検
出される。同様に、図２３の（ｅ）の波形では、波形ｙ
ｃの時間ｔ＝０．７５のときの大きさｚが１．０である
ので、（３２）式，（３３）式よりＫａ≒１と検出さ
れ、（ｆ）の波形では、波形ｙｃの時間ｔ＝０．７５の
ときの大きさｚが１．７５であるので、Ｋａ≒２と検出
される。
ｙｃの時間ｔ＝０．７５のときの大きさｚが０．５であ
るので、（３２）式，（３３）式よりＫａ≒１／２と検
出される。同様に、図２３の（ｅ）の波形では、波形ｙ
ｃの時間ｔ＝０．７５のときの大きさｚが１．０である
ので、（３２）式，（３３）式よりＫａ≒１と検出さ
れ、（ｆ）の波形では、波形ｙｃの時間ｔ＝０．７５の
ときの大きさｚが１．７５であるので、Ｋａ≒２と検出
される。
【０１２０】以上に示したゲイン検出法により求められ
たゲインにより、信号ｒｃと外乱加算器５ｃの入力信号
ｙｃが一致するように、フィードバック制御系１２のゲ
イン可変増幅器４のゲインＫａが１となるように、ルー
プゲイン検出調整装置１３は、ゲイン可変増幅器４のゲ
インを変更するように動作する。
たゲインにより、信号ｒｃと外乱加算器５ｃの入力信号
ｙｃが一致するように、フィードバック制御系１２のゲ
イン可変増幅器４のゲインＫａが１となるように、ルー
プゲイン検出調整装置１３は、ゲイン可変増幅器４のゲ
インを変更するように動作する。
【０１２１】図２４は、以上に示したゲイン検出法によ
り、フィードバック制御系１２のゲイン調整を実現する
ソフトウェアのフローチャートを示す。この実施例で
は、外乱信号ｘｃをフィードバック制御系１２のサンプ
リング周期で離散化し、メモリに記憶させる。このとき
そのサンプリング回数Ｎを入力する（ステップＳＴ３
１）。
り、フィードバック制御系１２のゲイン調整を実現する
ソフトウェアのフローチャートを示す。この実施例で
は、外乱信号ｘｃをフィードバック制御系１２のサンプ
リング周期で離散化し、メモリに記憶させる。このとき
そのサンプリング回数Ｎを入力する（ステップＳＴ３
１）。
【０１２２】次に、メモリから外乱信号ｘｃを読み出
し、外乱加算器５ｃに加える（外乱ステップ、ステップ
ＳＴ３２）。こうして一定時間ｔｃ待って（ステップＳ
Ｔ３３）、外乱加算器５ｃに加わる信号ｙｃの値を検出
し、値ｚとしてメモリする（入力信号検出ステップ、ス
テップＳＴ３４）。
し、外乱加算器５ｃに加える（外乱ステップ、ステップ
ＳＴ３２）。こうして一定時間ｔｃ待って（ステップＳ
Ｔ３３）、外乱加算器５ｃに加わる信号ｙｃの値を検出
し、値ｚとしてメモリする（入力信号検出ステップ、ス
テップＳＴ３４）。
【０１２３】こうして、値ｚを求める動作を繰り返す回
数たるサンプリング回数Ｎを１ずつ減らし（ステップＳ
Ｔ３５）、Ｎ＝０になると（ステップＳＴ３６）、値ｚ
の平均値を求め（ステップＳＴ３７）、これから前記
（３２）式あるいはこの（３２）式相当の数表テーブル
に従ってループゲインＫａを求め（ゲイン演算ステッ
プ、ステップＳＴ３８）、これに基づき、ゲイン可変増
幅器４のゲインを調整することになる（ゲイン調整ステ
ップ、ステップＳＴ３９）。
数たるサンプリング回数Ｎを１ずつ減らし（ステップＳ
Ｔ３５）、Ｎ＝０になると（ステップＳＴ３６）、値ｚ
の平均値を求め（ステップＳＴ３７）、これから前記
（３２）式あるいはこの（３２）式相当の数表テーブル
に従ってループゲインＫａを求め（ゲイン演算ステッ
プ、ステップＳＴ３８）、これに基づき、ゲイン可変増
幅器４のゲインを調整することになる（ゲイン調整ステ
ップ、ステップＳＴ３９）。
【０１２４】また、このとき外乱信号ｘｃは、例えば図
２５に示すように、フィルタ１１ｃに信号ｒｃを通過さ
せて求めた外乱信号ｘｃ（図２１）をフィードバック制
御系１２のサンプリング周期Δｔで離散化したものであ
る。
２５に示すように、フィルタ１１ｃに信号ｒｃを通過さ
せて求めた外乱信号ｘｃ（図２１）をフィードバック制
御系１２のサンプリング周期Δｔで離散化したものであ
る。
【０１２５】
【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、外乱信号を、制御対象の伝達関数および該制御対象
とともに構成されるフィードバック制御系を安定化する
補償器の伝達関数の積に等しい伝達関数を持つフィルタ
にを通過させたステップ信号とする外乱発生器と、該外
乱発生器から得られた外乱信号を上記補償器の出力に印
加する外乱印加手段と、該外外乱印加手段の出力信号ま
たは上記補償器の出力信号を検出し、該出力信号の定常
値から上記フィードバック制御系のループゲインを検出
するループゲイン検出器とを備えて、ゲイン調整手段
に、上記ループゲイン検出器によって検出されたループ
ゲインに基づき、上記フィードバック制御系のループゲ
インを調整させるように構成したので、簡単かつ小規模
な回路によってフィードバック制御系のループゲインを
所望のループゲインに一致するように調整できるものが
得られる効果がある。
ば、外乱信号を、制御対象の伝達関数および該制御対象
とともに構成されるフィードバック制御系を安定化する
補償器の伝達関数の積に等しい伝達関数を持つフィルタ
にを通過させたステップ信号とする外乱発生器と、該外
乱発生器から得られた外乱信号を上記補償器の出力に印
加する外乱印加手段と、該外外乱印加手段の出力信号ま
たは上記補償器の出力信号を検出し、該出力信号の定常
値から上記フィードバック制御系のループゲインを検出
するループゲイン検出器とを備えて、ゲイン調整手段
に、上記ループゲイン検出器によって検出されたループ
ゲインに基づき、上記フィードバック制御系のループゲ
インを調整させるように構成したので、簡単かつ小規模
な回路によってフィードバック制御系のループゲインを
所望のループゲインに一致するように調整できるものが
得られる効果がある。
【０１２６】また、請求項２の発明によれば、外乱信号
を、制御対象の伝達関数に等しい伝達関数を持つフィル
タを通過させたステップ信号とする外乱発生器と、該外
乱発生器から得られた外乱信号を、上記制御対象を含む
フィードバック制御系を安定化する補償器の入力に印加
する外乱印加手段と、上記補償器の出力信号を検出し、
該出力信号の定常値から上記フィードバック制御系のル
ープゲインを検出するループゲイン検出器とを備えて、
ゲイン調整手段に、上記ループゲイン検出器によって検
出されたループゲインに基づき、上記フィードバック制
御系のループゲインを調整させるように構成したので、
簡単かつ小規模な回路によってフィードバック制御系の
ループゲインを所望のループゲインに一致するように調
整できるものが得られる効果がある。
を、制御対象の伝達関数に等しい伝達関数を持つフィル
タを通過させたステップ信号とする外乱発生器と、該外
乱発生器から得られた外乱信号を、上記制御対象を含む
フィードバック制御系を安定化する補償器の入力に印加
する外乱印加手段と、上記補償器の出力信号を検出し、
該出力信号の定常値から上記フィードバック制御系のル
ープゲインを検出するループゲイン検出器とを備えて、
ゲイン調整手段に、上記ループゲイン検出器によって検
出されたループゲインに基づき、上記フィードバック制
御系のループゲインを調整させるように構成したので、
簡単かつ小規模な回路によってフィードバック制御系の
ループゲインを所望のループゲインに一致するように調
整できるものが得られる効果がある。
【０１２７】また、請求項３の発明によれば、外乱信号
を、フィードバック制御系を安定化する補償器の伝達関
数に等しい伝達関数を持つフィルタを通過させたステッ
プ信号とする外乱発生器と、該外乱発生器から得られた
ステップ信号を、制御対象の入力に印加する外乱印加手
段と、上記補償器の入力信号を検出し、該入力信号の定
常値から上記フィードバック制御系のループゲインを検
出するループゲイン検出器とを備えて、ゲイン調整手段
に、上記ループゲイン検出器によって検出されたループ
ゲインに基づき、上記フィードバック制御系のループゲ
インを調整させるように構成しので、小さな外乱信号
で、ループゲインを精度よく、簡単かつ小規模な回路に
よってフィードバック制御系のループゲインを所望のル
ープゲインに一致するように調整できるものが得られる
効果がある。
を、フィードバック制御系を安定化する補償器の伝達関
数に等しい伝達関数を持つフィルタを通過させたステッ
プ信号とする外乱発生器と、該外乱発生器から得られた
ステップ信号を、制御対象の入力に印加する外乱印加手
段と、上記補償器の入力信号を検出し、該入力信号の定
常値から上記フィードバック制御系のループゲインを検
出するループゲイン検出器とを備えて、ゲイン調整手段
に、上記ループゲイン検出器によって検出されたループ
ゲインに基づき、上記フィードバック制御系のループゲ
インを調整させるように構成しので、小さな外乱信号
で、ループゲインを精度よく、簡単かつ小規模な回路に
よってフィードバック制御系のループゲインを所望のル
ープゲインに一致するように調整できるものが得られる
効果がある。
【０１２８】また、請求項４の発明によれば、外乱発生
器において外乱信号をフィードバック制御系のサンプリ
ング周期で離散化してメモリに記憶させ、該メモリから
再生した信号を、制御対象を含む上記フィードバック制
御系を安定化する補償器の出力信号または入力信号に加
える加算ステップと、該加算ステップで得た出力信号の
定常値を検出する定常値検出ステップと、該定常値検出
ステップで得た上記定常値の平均値から演算によってル
ープゲインを求めるゲイン演算ステップとを設けて、ゲ
イン調整ステップにて、上記ゲイン演算ステップで求め
たループゲインに従って、上記フィードバック制御系の
ループゲインを調整させるようにしたので、フィードバ
ック制御系内部の１つの信号を検出し、演算処理するこ
とで、高精度でかつ簡単にフィードバック制御系のルー
プゲインを設定値に調整できるものが得られる効果があ
る。
器において外乱信号をフィードバック制御系のサンプリ
ング周期で離散化してメモリに記憶させ、該メモリから
再生した信号を、制御対象を含む上記フィードバック制
御系を安定化する補償器の出力信号または入力信号に加
える加算ステップと、該加算ステップで得た出力信号の
定常値を検出する定常値検出ステップと、該定常値検出
ステップで得た上記定常値の平均値から演算によってル
ープゲインを求めるゲイン演算ステップとを設けて、ゲ
イン調整ステップにて、上記ゲイン演算ステップで求め
たループゲインに従って、上記フィードバック制御系の
ループゲインを調整させるようにしたので、フィードバ
ック制御系内部の１つの信号を検出し、演算処理するこ
とで、高精度でかつ簡単にフィードバック制御系のルー
プゲインを設定値に調整できるものが得られる効果があ
る。
【０１２９】また、請求項５の発明によれば、制御対象
を含むフィードバック制御系の閉ループ伝達関数の逆動
特性を持つフィルタに、該フィルタの相対次数以上の微
分可能な信号を通過させて外乱信号を発生する外乱発生
器と、該外乱発生器からの信号を上記フィードバック制
御系のループ回路内に印加する外乱印加手段と、該外乱
印加手段の入力信号を検出し、該入力信号から上記フィ
ードバック制御系のループゲインを検出するループゲイ
ン検出器とを備えて、ゲイン調整手段に、上記フィード
バック制御系のループゲインを調整させるように構成し
たので、簡単かつ小規模な回路によって、上記フィード
バック制御系のループゲインを所望のループゲインに一
致するように調整できるものが得られる効果がある。
を含むフィードバック制御系の閉ループ伝達関数の逆動
特性を持つフィルタに、該フィルタの相対次数以上の微
分可能な信号を通過させて外乱信号を発生する外乱発生
器と、該外乱発生器からの信号を上記フィードバック制
御系のループ回路内に印加する外乱印加手段と、該外乱
印加手段の入力信号を検出し、該入力信号から上記フィ
ードバック制御系のループゲインを検出するループゲイ
ン検出器とを備えて、ゲイン調整手段に、上記フィード
バック制御系のループゲインを調整させるように構成し
たので、簡単かつ小規模な回路によって、上記フィード
バック制御系のループゲインを所望のループゲインに一
致するように調整できるものが得られる効果がある。
【０１３０】また、請求項６の発明によれば、外乱発生
器において外乱信号を、フィードバック制御系のサンプ
リング周期で離散化してメモリに記憶させ、該メモリか
ら再生した信号を、上記フィードバック制御系の制御対
象の入力信号に加える印加ステップと、該印加ステップ
への入力信号を検出し、該外乱信号入力時刻から一定時
間経過後の該入力信号の値を検出する入力信号検出ステ
ップと、入力信号検出ステップで得た該外乱信号入力時
刻から一定時間経過後の該入力信号の値の平均値から演
算によってループゲインを求めるゲイン演算ステップ
と、該ゲイン演算ステップで求めたループゲインに従っ
て、上記フィードバック制御系のループゲインを調整さ
せるように構成したので、フィードバック制御系内部の
１つの信号を検出し、演算処理することで、フィードバ
ック制御系のループゲインを所望のループゲインに一致
するように調整できるものが得られる効果がある。
器において外乱信号を、フィードバック制御系のサンプ
リング周期で離散化してメモリに記憶させ、該メモリか
ら再生した信号を、上記フィードバック制御系の制御対
象の入力信号に加える印加ステップと、該印加ステップ
への入力信号を検出し、該外乱信号入力時刻から一定時
間経過後の該入力信号の値を検出する入力信号検出ステ
ップと、入力信号検出ステップで得た該外乱信号入力時
刻から一定時間経過後の該入力信号の値の平均値から演
算によってループゲインを求めるゲイン演算ステップ
と、該ゲイン演算ステップで求めたループゲインに従っ
て、上記フィードバック制御系のループゲインを調整さ
せるように構成したので、フィードバック制御系内部の
１つの信号を検出し、演算処理することで、フィードバ
ック制御系のループゲインを所望のループゲインに一致
するように調整できるものが得られる効果がある。
【図１】この発明の一実施例によるフィードバック制御
系のループゲイン調整装置を示すブロック図である。
系のループゲイン調整装置を示すブロック図である。
【図２】この発明のフィードバック制御系の開ループ伝
達関数を示す周波数応答特性図である。
達関数を示す周波数応答特性図である。
【図３】この発明におけるフィルタが出力する外乱信号
を示す時間応答特性図である。
を示す時間応答特性図である。
【図４】この発明において、ゲインが１／２における外
乱加算器の出力信号を示す時間応答特性図である。
乱加算器の出力信号を示す時間応答特性図である。
【図５】この発明において、ゲインが１における外乱加
算器の出力信号を示す時間応答特性図である。
算器の出力信号を示す時間応答特性図である。
【図６】この発明において、ゲインが２における外乱加
算器の出力信号を示す時間応答特性図である。
算器の出力信号を示す時間応答特性図である。
【図７】この発明の一実施例によるフィードバック制御
系のループゲイン調整方法を示すフローチャートであ
る。
系のループゲイン調整方法を示すフローチャートであ
る。
【図８】外乱信号の発生方法を示す説明図である。
【図９】この発明の他の実施例によるフィードバック制
御系のループゲイン調整装置を示すブロック図である。
御系のループゲイン調整装置を示すブロック図である。
【図１０】図９におけるフィルタが出力する外乱信号を
示す時間応答特性図である。
示す時間応答特性図である。
【図１１】図９において、ゲインが１／２における外乱
加算器の出力信号を示す時間応答特性図である。
加算器の出力信号を示す時間応答特性図である。
【図１２】図９において、ゲインが１における外乱加算
器の出力信号を示す時間応答特性図である。
器の出力信号を示す時間応答特性図である。
【図１３】図９において、ゲインが２における外乱加算
器の出力信号を示す時間応答特性図である。
器の出力信号を示す時間応答特性図である。
【図１４】この発明のさらに他の実施例によるフィード
バック制御系のループゲイン調整装置を示すブロック図
である。
バック制御系のループゲイン調整装置を示すブロック図
である。
【図１５】図１４におけるフィルタが出力する外乱信号
を示す時間応答特性図である。
を示す時間応答特性図である。
【図１６】図１４において、ゲインが１／２における外
乱加算器の出力信号を示す時間応答特性図である。
乱加算器の出力信号を示す時間応答特性図である。
【図１７】図１４において、ゲインが１における外乱加
算器の出力信号を示す時間応答特性図である。
算器の出力信号を示す時間応答特性図である。
【図１８】図１４において、ゲインが２における外乱加
算器の出力信号を示す時間応答特性図である。
算器の出力信号を示す時間応答特性図である。
【図１９】この発明のさらに他の実施例によるフィード
バック制御系のループゲイン調整装置を示すブロック図
である。
バック制御系のループゲイン調整装置を示すブロック図
である。
【図２０】図１９における外乱信号を発生させるために
フィルタに入力される信号を示す時間応答特性図であ
る。
フィルタに入力される信号を示す時間応答特性図であ
る。
【図２１】図１９におけるフィルタが出力する外乱信号
を示す時間応答特性図である。
を示す時間応答特性図である。
【図２２】図２０に示した信号の２階微分の時間関数を
示す波形図である。
示す波形図である。
【図２３】図１９において、ゲインを１／２，１および
２とした時の外乱加算器の入力信号を示す時間応答特性
図である。
２とした時の外乱加算器の入力信号を示す時間応答特性
図である。
【図２４】この発明の他の実施例によるフィードバック
制御系のループゲイン調整方法を示すフローチャートで
ある。
制御系のループゲイン調整方法を示すフローチャートで
ある。
【図２５】図２４における外乱信号の発生方法の一例を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図２６】従来のゲイン検出器を示すブロック図であ
る。
る。
【図２７】従来のゲイン自動調整装置を示すブロック図
である。
である。
【図２８】従来の信号加算器の各信号を示す位相平面図
である。
である。
１ 制御対象 ２ 補償器 ４ ゲイン可変増幅器（ゲイン調整手段） ５，５ａ，５ｂ，５ｃ 外乱加算器（外乱印加手段） ６，６ａ，６ｂ，６ｃ 外乱発生器 ７ ループゲイン検出器 １１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ フィルタ １２ フィードバック制御系
Claims (6)
- 【請求項１】 制御対象の伝達関数および該制御対象と
ともに構成されるフィードバック制御系を安定化する補
償器の伝達関数の積に等しい伝達関数を持つフィルタ
に、ステップ信号を通過させて外乱信号を発生する外乱
発生器と、該外乱発生器から得られた外乱信号を上記補
償器の出力に印加する外乱印加手段と、該外乱印加手段
の出力信号を検出し、該出力信号の定常値から上記フィ
ードバック制御系のループゲインを検出するループゲイ
ン検出器と、該ループゲイン検出器によって検出された
ループゲインにより、上記フィードバック制御系のルー
プゲインを調整するゲイン調整手段とを備えたフィード
バック制御系のループゲイン調整装置。 - 【請求項２】 制御対象の伝達関数に等しい伝達関数を
持つフィルタに、ステップ信号を通過させて外乱信号を
発生する外乱発生器と、該外乱発生器から得られた外乱
信号を、上記制御対象を含む上記フィードバック制御系
を安定化する補償器の入力に印加する外乱印加手段と、
上記補償器の出力信号を検出し、該出力信号の定常値か
ら上記フィードバック制御系のループゲインを検出する
ループゲイン検出器と、該ループゲイン検出器によって
検出されたループゲインにより、上記フィードバック制
御系のループゲインを調整するゲイン調整手段とを備え
たフィードバック制御系のループゲイン調整装置。 - 【請求項３】 制御対象を含む上記フィードバック制御
系を安定化する補償器の伝達関数に等しい伝達関数を持
つフィルタに、ステップ信号を通過させて外乱信号を生
成する外乱発生器と、該外乱発生器から得られたステッ
プ信号を、上記制御対象の入力に印加する外乱印加手段
と、上記補償器の入力信号を検出し、該入力信号の定常
値から上記フィードバック制御系のループゲインを検出
するループゲイン検出器と、該ループゲイン検出器によ
って検出されたループゲインにより、上記フィードバッ
ク制御系のループゲインを調整するゲイン調整手段とを
備えたフィードバック制御系のループゲイン調整装置。 - 【請求項４】 外乱発生手段において外乱信号をフィー
ドバック制御系のサンプリング周期で離散化してメモリ
に記憶させ、該メモリから再生した信号を、制御対象を
含む上記フィードバック制御系を安定化する補償器の出
力信号または入力信号に加える加算ステップと、該加算
ステップで得た出力信号の定常値を検出する定常値検出
ステップと、該定常値検出ステップで得た上記定常値の
平均値からループゲインを求めるゲイン演算ステップ
と、該ゲイン演算ステップで求めたループゲインに従っ
て、上記フィードバック制御系のループゲインを調整す
るゲイン調整ステップとを実施するフィードバック制御
系のループゲイン調整方法。 - 【請求項５】 制御対象を含むフィードバック制御系の
閉ループ伝達関数の逆動特性を持つフィルタに、該フィ
ルタの相対次数以上の微分可能な信号を通過させて外乱
信号を発生する外乱信号発生手段と、該外乱信号発生手
段から得られた外乱信号を上記フィードバック制御系の
ループ内に印加する外乱印加手段と、該外乱印加手段の
入力信号を検出し、該入力信号から上記フィードバック
制御系のループゲインを検出するループゲイン検出手段
と、該ループゲイン検出手段によって検出されたループ
ゲインにより、上記フィードバック制御系のループゲイ
ンを調整するループゲイン調整手段とを備えたフィード
バック制御系のループゲイン調整装置。 - 【請求項６】 外乱発生手段において外乱信号を、フィ
ードバック制御系のサンプリング周期で離散化してメモ
リに記憶させ、該メモリから再生した信号を、上記フィ
ードバック制御系の制御対象の入力信号に印加する外乱
印加ステップと、該外乱印加ステップへの入力信号を検
出して、上記外乱信号の入力時刻から一定時間経過後の
上記入力信号の値を検出する入力信号検出ステップと、
該入力信号検出ステップで得た上記外乱信号入力時刻か
ら一定時間経過後の上記入力信号の値の平均値から、演
算によって上記フィードバック制御系のループゲインを
求めるループゲイン演算ステップと、該ループゲイン演
算ステップで求めたループゲインに従って、上記フィー
ドバック制御系のループゲインを調整するゲイン調整ス
テップとを実施するフィードバック制御系のループゲイ
ン調整方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05083796A JP3088582B2 (ja) | 1992-05-27 | 1993-03-19 | フィードバック制御系のループゲイン調整装置 |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15889892 | 1992-05-27 | ||
| JP4-293923 | 1992-10-08 | ||
| JP29392392 | 1992-10-08 | ||
| JP4-158898 | 1992-10-08 | ||
| JP05083796A JP3088582B2 (ja) | 1992-05-27 | 1993-03-19 | フィードバック制御系のループゲイン調整装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06175703A true JPH06175703A (ja) | 1994-06-24 |
| JP3088582B2 JP3088582B2 (ja) | 2000-09-18 |
Family
ID=27304337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05083796A Expired - Lifetime JP3088582B2 (ja) | 1992-05-27 | 1993-03-19 | フィードバック制御系のループゲイン調整装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3088582B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015015876A1 (ja) * | 2013-07-29 | 2015-02-05 | 三菱電機株式会社 | 制御装置 |
-
1993
- 1993-03-19 JP JP05083796A patent/JP3088582B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015015876A1 (ja) * | 2013-07-29 | 2015-02-05 | 三菱電機株式会社 | 制御装置 |
| JP5944054B2 (ja) * | 2013-07-29 | 2016-07-05 | 三菱電機株式会社 | 制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3088582B2 (ja) | 2000-09-18 |
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