JPH06175706A - 一般化安定化器のパラメータの設定方法 - Google Patents
一般化安定化器のパラメータの設定方法Info
- Publication number
- JPH06175706A JPH06175706A JP35888292A JP35888292A JPH06175706A JP H06175706 A JPH06175706 A JP H06175706A JP 35888292 A JP35888292 A JP 35888292A JP 35888292 A JP35888292 A JP 35888292A JP H06175706 A JPH06175706 A JP H06175706A
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 静的な自由パラメータを用いて、希望周波数
範囲で低感度にする一般化安定化器のパラメータの設定
方法を与える。 【構成】 伝達関数行列がC(sI−A)−1Bの制御
対象のモデルに対するユラの一般化安定化器を用いた制
御系で、自由パラメータQをQ=MQo+N、M,Nを
任意のパラメータとし、Qoおよびオブザーバの安定化
行列Kを、QoC(sI−A+KC)−1B=BT(s
I−AT+CTKT)−1Qo T=[低域通過特特性の
対角要素からなる対角行列]となるように、Qoの転置
Qo T、Kの転置KTを、それぞれ状態フィードバック
制御による非干渉化法のフィードフォワード行列とフィ
ードバック行列に対応させて、Qoおよびオブザーバの
安定化列K設定を設定する。
範囲で低感度にする一般化安定化器のパラメータの設定
方法を与える。 【構成】 伝達関数行列がC(sI−A)−1Bの制御
対象のモデルに対するユラの一般化安定化器を用いた制
御系で、自由パラメータQをQ=MQo+N、M,Nを
任意のパラメータとし、Qoおよびオブザーバの安定化
行列Kを、QoC(sI−A+KC)−1B=BT(s
I−AT+CTKT)−1Qo T=[低域通過特特性の
対角要素からなる対角行列]となるように、Qoの転置
Qo T、Kの転置KTを、それぞれ状態フィードバック
制御による非干渉化法のフィードフォワード行列とフィ
ードバック行列に対応させて、Qoおよびオブザーバの
安定化列K設定を設定する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、制御対象の被制御量
(温度、電圧、回転数等)を目標量に近づけるためのフ
ィードバック制御システムに関する。
(温度、電圧、回転数等)を目標量に近づけるためのフ
ィードバック制御システムに関する。
【0002】
【従来の技術】制御対象のモデルの伝達関数行列がC
(sI−A)−1B(離散時間系の場合はC(sI−
A)−1B)の制御対象に対するユラの一般化安定化器
を用いたフィードバック制御系のブロック線図は図1に
示される。図1の1は制御対象で伝達関数行列をG
p(s)(離散時間系はGp(z))とする。2はオブ
ザーバ、3は状態フィードバック行列、4は出力行列、
5は自由パラメータ、rは目標入力、yは出力である。
制御対象の伝達行列をGp(s)=C(sI−A)−1
B[I+△G(s)](Gp(z)=C(zI−A)
−1B{I+△G(z)])としたとき、出力はy
(s)=C(sI−A)−1B[I+△G(s)][I
+{I−S(s)}△G(s)]−1[I+F(sI−
A)−1B]−1r(s)(離散時間系では y
(z)=C(zI−A)−1B[I+△G(z)][I
+{I−S(z)}△G(z)]−1[I+F(zI−
A)−1B]−1r(z))である。S(s)(S
(z))は感度関数で、S(s)=[I+F(sI−
A)−1B]−1[I+(F−QC)(sI−A+K
C)−1B](S(z)=[I+F(zI−A)
−1B]−1[I+(F−QC)(zI−A+KC)
−1B])である。感度関数S(s)(S(z)を0に
近づけていくと、y(s)=C(sI−A)−1B[I
+F(sI−A)−1B]−1r(s)C(sI−A+
BF)−1Br(s)(y(z)C(zI−A+BF)
−1Br(z))となり、モデル誤差の影響を小さくす
るすることができる。感度関数を0に近づけるために、
自由パラメータQが用いられる。静的な自由パラメータ
を用いると、直流分を低感度にできる。直流からある周
波数範囲まで低感度にしようとすると、Q(s)=[I
+F(sI−A)−1B][c(sI−A+KC)−1
B]−1/(1+sT)qとなり、一般に制御対象の次
数に等しい次数の動的な自由パラメータを必要としオブ
ザーバを含めた制御器が高次になる。
(sI−A)−1B(離散時間系の場合はC(sI−
A)−1B)の制御対象に対するユラの一般化安定化器
を用いたフィードバック制御系のブロック線図は図1に
示される。図1の1は制御対象で伝達関数行列をG
p(s)(離散時間系はGp(z))とする。2はオブ
ザーバ、3は状態フィードバック行列、4は出力行列、
5は自由パラメータ、rは目標入力、yは出力である。
制御対象の伝達行列をGp(s)=C(sI−A)−1
B[I+△G(s)](Gp(z)=C(zI−A)
−1B{I+△G(z)])としたとき、出力はy
(s)=C(sI−A)−1B[I+△G(s)][I
+{I−S(s)}△G(s)]−1[I+F(sI−
A)−1B]−1r(s)(離散時間系では y
(z)=C(zI−A)−1B[I+△G(z)][I
+{I−S(z)}△G(z)]−1[I+F(zI−
A)−1B]−1r(z))である。S(s)(S
(z))は感度関数で、S(s)=[I+F(sI−
A)−1B]−1[I+(F−QC)(sI−A+K
C)−1B](S(z)=[I+F(zI−A)
−1B]−1[I+(F−QC)(zI−A+KC)
−1B])である。感度関数S(s)(S(z)を0に
近づけていくと、y(s)=C(sI−A)−1B[I
+F(sI−A)−1B]−1r(s)C(sI−A+
BF)−1Br(s)(y(z)C(zI−A+BF)
−1Br(z))となり、モデル誤差の影響を小さくす
るすることができる。感度関数を0に近づけるために、
自由パラメータQが用いられる。静的な自由パラメータ
を用いると、直流分を低感度にできる。直流からある周
波数範囲まで低感度にしようとすると、Q(s)=[I
+F(sI−A)−1B][c(sI−A+KC)−1
B]−1/(1+sT)qとなり、一般に制御対象の次
数に等しい次数の動的な自由パラメータを必要としオブ
ザーバを含めた制御器が高次になる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】制御器の次数を増加さ
せずに、直流から希望周波数までの範囲で低感度特性を
得るための一般化安定化器のパラメータの設定方法を与
えることである。
せずに、直流から希望周波数までの範囲で低感度特性を
得るための一般化安定化器のパラメータの設定方法を与
えることである。
【0004】
【課題を解決するための手段】図1の伝達関数行列がC
(sI−A)−1B(離散時間系のときはC(zI−
A)−1B)の制御対象のモデルに対するユラの一般化
安定化器をもちいた制御系で、自由パラメータQをQ=
MQo+N、M、Nを任意のパラメータとし、Qoおよ
びオブザーバの安定化行列Kを、QoC(sI−A+K
C)−1B=BT(sI−AT+CTKT)−1Qo T
=[低域通過特性の対角要素からなる対角行列] (離
散時間系ではQoC(zI−A+KC)−1B=B
T(zI−AT+C TKT)−1Qo T=[低域通過特
性の対角要素からなる対角行列])となるように、Qo
の転置Qo T、KTの転置Kを、それぞれ状態フィード
バック制御による非干渉化法のフィードフォワード行列
とフィードバック行列に対応させて、Qoおよびオブザ
ーバの安定化行列K設定する。それにはBの第i列をB
1とし、CAj−1B1≠0とする最小の整数jをn
(i)とし、低感度にしたい周波数を0からωoまでと
し、βi1、…、βin(i)を、s=0からs=jω
oまで1+βi1s+…+βin(i)sn(i)≒1
とする任意の実数(離散時間系のときはβi1、 …、
βin(i)を1+βi1+…+βin(i)=1かつ
をω=0からω=ωoまで1+βi1exp(jω)+
…+βin(i)exp(jn(i)ω)≒1とする任
意の実数)とし、K=ΨΦ−1、Qo=Φ−1とすれば
よい。 ただし、Φは、数1で、Ψは数2で与えられ
る.
(sI−A)−1B(離散時間系のときはC(zI−
A)−1B)の制御対象のモデルに対するユラの一般化
安定化器をもちいた制御系で、自由パラメータQをQ=
MQo+N、M、Nを任意のパラメータとし、Qoおよ
びオブザーバの安定化行列Kを、QoC(sI−A+K
C)−1B=BT(sI−AT+CTKT)−1Qo T
=[低域通過特性の対角要素からなる対角行列] (離
散時間系ではQoC(zI−A+KC)−1B=B
T(zI−AT+C TKT)−1Qo T=[低域通過特
性の対角要素からなる対角行列])となるように、Qo
の転置Qo T、KTの転置Kを、それぞれ状態フィード
バック制御による非干渉化法のフィードフォワード行列
とフィードバック行列に対応させて、Qoおよびオブザ
ーバの安定化行列K設定する。それにはBの第i列をB
1とし、CAj−1B1≠0とする最小の整数jをn
(i)とし、低感度にしたい周波数を0からωoまでと
し、βi1、…、βin(i)を、s=0からs=jω
oまで1+βi1s+…+βin(i)sn(i)≒1
とする任意の実数(離散時間系のときはβi1、 …、
βin(i)を1+βi1+…+βin(i)=1かつ
をω=0からω=ωoまで1+βi1exp(jω)+
…+βin(i)exp(jn(i)ω)≒1とする任
意の実数)とし、K=ΨΦ−1、Qo=Φ−1とすれば
よい。 ただし、Φは、数1で、Ψは数2で与えられ
る.
【0005】
【数1】
【0006】
【数2】
【0007】
【作用】図1の制御系の感度関数は、S(s)=[I+
F(sI−A)−1B]−1[I+(F−MQoC−N
C)(sI−A+KC)−1B](S(z)=[I+F
(zI−A)−1B]−1[I+(F−MQoC−N
C)(zI−A+KC)−1B])となる。F=γC,
M=I、N=γIとすると、S(s)=[I+F(sI
−A)−1B]−1[I−QoC(sI−A+KC)
−1B](S(z)=[I+F(zI−A)−1B]
−1[I−QoC(zI−A+KC)−1B])とな
る。s=0からs=jωoまでQoC(sI−A+K
C)−1B≒I(QoC(zI−A+KC)−1B≒
I)となるので、制御器の次数を上げずに希望周波数範
囲でS(s)≒0(S(z)≒0)とできる。あるい
は、F=0、M=I,N=0とすると、S(s)=I−
QoC(sI−A+KC)−1B(S(z)=I−Qo
C(zI−A+KC)−1B)となる。s=0からs=
jωoまでQoC(sI−A+KC)−1B≒I(Qo
C(zI−A+KC)−1B≒I)となるので、制御器
の次数を上げずに希望周波数範囲でS(s)≒0(S
(z)≒0)にできる。
F(sI−A)−1B]−1[I+(F−MQoC−N
C)(sI−A+KC)−1B](S(z)=[I+F
(zI−A)−1B]−1[I+(F−MQoC−N
C)(zI−A+KC)−1B])となる。F=γC,
M=I、N=γIとすると、S(s)=[I+F(sI
−A)−1B]−1[I−QoC(sI−A+KC)
−1B](S(z)=[I+F(zI−A)−1B]
−1[I−QoC(zI−A+KC)−1B])とな
る。s=0からs=jωoまでQoC(sI−A+K
C)−1B≒I(QoC(zI−A+KC)−1B≒
I)となるので、制御器の次数を上げずに希望周波数範
囲でS(s)≒0(S(z)≒0)とできる。あるい
は、F=0、M=I,N=0とすると、S(s)=I−
QoC(sI−A+KC)−1B(S(z)=I−Qo
C(zI−A+KC)−1B)となる。s=0からs=
jωoまでQoC(sI−A+KC)−1B≒I(Qo
C(zI−A+KC)−1B≒I)となるので、制御器
の次数を上げずに希望周波数範囲でS(s)≒0(S
(z)≒0)にできる。
【0008】
【実施例】モータの角度制御システムのブロック線図を
図1とする。rは目標角度、yはモータの実際の角度で
ある。モータの伝達関数をGp(s)=1/{s(s+
2)}、モデルの伝達関数をG(s)=1/{s(s+
6)}とする。A、B、Cはそれぞれ数3、4、5で与
えられる。CB=0、CAB=1より、n(1)=2と
なり、QoC(sI−A+KC)−1B=BT(sI−
AT+CTKT)−1Qo T=1/(1+Ts)2とな
るように数1からΦ=1/T2、数2からΨ=[2T−
6T2、1−12T+36T2]Tが得られ、K=
[(2T−6T2)/T2、(1−12T+36T2)
/T2]T、Qo=1/T2とすればよい。T=0.
1、T=0.01のときの感度をそれぞれ図2、図3に
示す。制御器に次数を増やさずに、感度を任意に設定で
きることがわかる。制御器を充分短いサンプリング周期
で離散時間化し、図4の系を構成する。計算機内部での
計算の流れ図は、図5である。
図1とする。rは目標角度、yはモータの実際の角度で
ある。モータの伝達関数をGp(s)=1/{s(s+
2)}、モデルの伝達関数をG(s)=1/{s(s+
6)}とする。A、B、Cはそれぞれ数3、4、5で与
えられる。CB=0、CAB=1より、n(1)=2と
なり、QoC(sI−A+KC)−1B=BT(sI−
AT+CTKT)−1Qo T=1/(1+Ts)2とな
るように数1からΦ=1/T2、数2からΨ=[2T−
6T2、1−12T+36T2]Tが得られ、K=
[(2T−6T2)/T2、(1−12T+36T2)
/T2]T、Qo=1/T2とすればよい。T=0.
1、T=0.01のときの感度をそれぞれ図2、図3に
示す。制御器に次数を増やさずに、感度を任意に設定で
きることがわかる。制御器を充分短いサンプリング周期
で離散時間化し、図4の系を構成する。計算機内部での
計算の流れ図は、図5である。
【0009】
【数3】
【0010】
【数4】
【0011】
【数5】
【0012】
【発明の効果】制御器の次数を増やさずに、直流から希
望周波数までの範囲で、低感度にできるようになった。
望周波数までの範囲で、低感度にできるようになった。
【図1】一般化安定化器をもったフィードバック制御系
【図2】T=0.1のときの感度特性
【図3】T=0.01のときの感度特性
【図4】モータの角度制御システムの構成図
【図5】制御器内部の計算の流れ図
1 制御対象 2 オブザーバ 3 状態フィードバック行列 4 出力行列 5 自由パラメータ 6 目標入力 7 制御入力 8 出力 9 一般化安定化器
Claims (1)
- 【請求項1】 伝達関数行列がC(sI−A)−1B
(離散時間系のときはC(zI−A)−1B)の制御対
象のモデルに対するユラの一般化安定化器を用いた制御
系で、自由パラメータをQ=MQo+N、M、Nを任意
のパラメータとし、Qoおよびオブザーバの安定化行列
Kを、QoC(sI−A+KC)−1B=BT(sI−
AT+CTKT)−1QoT=[低域通過特性の対角要
素からなる対角行列](離散時間系ではQoC(zI−
A+KC)−1B=BT(zI−AT+CTKT)−1
QoT=[低域通過特性の対角要素からなる対角行
列])となるように、Qの転置QoT、Kの転置K
Tを、それぞれ状態フィードバック制御による非干渉化
法のフィードフォワード行列とフィードバック行列に対
応させて、Qoおよびオブザーバの安定化行列K設定す
ることを特徴とする一般化安定化器のパラメータの設定
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35888292A JPH06175706A (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | 一般化安定化器のパラメータの設定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35888292A JPH06175706A (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | 一般化安定化器のパラメータの設定方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06175706A true JPH06175706A (ja) | 1994-06-24 |
Family
ID=18461594
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35888292A Pending JPH06175706A (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | 一般化安定化器のパラメータの設定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06175706A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103019095A (zh) * | 2012-11-22 | 2013-04-03 | 华北电力大学 | 一种自抗扰控制器参数的整定方法 |
-
1992
- 1992-12-08 JP JP35888292A patent/JPH06175706A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103019095A (zh) * | 2012-11-22 | 2013-04-03 | 华北电力大学 | 一种自抗扰控制器参数的整定方法 |
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