JPH06230820A - Device and method for controlling feedback - Google Patents

Device and method for controlling feedback

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JPH06230820A
JPH06230820A JP5034638A JP3463893A JPH06230820A JP H06230820 A JPH06230820 A JP H06230820A JP 5034638 A JP5034638 A JP 5034638A JP 3463893 A JP3463893 A JP 3463893A JP H06230820 A JPH06230820 A JP H06230820A
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Yoichi Ito
洋一 伊東
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Abstract

PURPOSE:To improve the control performance of a feedback controller having a system for determining the manipulated variable of a controlled object such as a PWM inverter by DSP, and in detail to improve the deterioration of the control performance caused by disturbance. CONSTITUTION:The feedback controller for determining the manipulated variable V(n) of a controlled object 10 based upon an error signal between the detection value of a controlled variable for the object 10 and a command value is provided with a means for finding out the predictive value of a change in the controlled variable based upon the manipulated variable V(n) and adding the forecasting value of the change to the detection value of the controlled variable to obtain the forecasting value of the controlled variable and a means for finding out a forecasting error consisting of a difference between the predictive value of the controlled variable and the practical controlled variable detection value and correcting the predictive value of the change based upon the predictive error. A predictive error V1'(n) to be a disturbance component is added to the manipulated variable V(n) to find out a new manipulated variable.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、インバータ、コンバー
タ等の制御対象を制御するための制御装置及び制御方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device and a control method for controlling a controlled object such as an inverter and a converter.

【0002】[0002]

【従来の技術】図1はインダクタンス値Lのリアクタか
ら成る負荷1にPWMコンバータ等から成る可変電圧源
2から電力を供給するシステムにおける帰還制御装置を
原理的に示す。このシステムはディジタル指令値(基準
値又は目標値)発生器3から発生するディジタル指令電
流値Ir に対応する負荷電流Iを可変電圧源2から負荷
1に供給するように構成されている。負荷電流Iはフィ
ードバック制御方式における制御量であり、電流検出器
(制御量検出器)4とここに接続されたADC(アナロ
グ・ディジタル変換器)5とによって検出される。AD
C5は、電流検出器4で検出したアナログ検出電流を一
定のサンプリング周期でサンプリングし、このサンプル
をディジタル信号に変換して出力する。ここではADC
5の入力と出力の両方をIで示すことにする。比較手段
としてのディジタル減算器6は指令値Ir と検出値Iと
の差の出力(誤差出力)を形成する。減算器6に接続さ
れたディジタル制御器7はフィードバック制御系におけ
る比例積分手段または比例補償手段を含む制御要素であ
り、マイコン(マイクロコンピュータ又はマイクロプロ
セッサ)から成り、ディジタル減算器6から与えられた
誤差信号をゼロにするように可変電圧源2を操作するた
めのディジタル操作量Vを形成する。なお、指令値発生
器3、ADC5、減算器6をディジタル制御器7と共に
マイコンに含めることができる。ディジタル制御器7と
可変電圧源2との間にはディジタル操作量Vに対応する
アナログ操作量を形成して1サンプル期間ホールドして
出力するホールド回路8が接続されている。このホール
ド回路8はDAC(ディジタル・アナログ変換器)を含
み、ディジタル操作量Vに対応したアナログ操作量を形
成するので、アナログ操作量発生器と呼ぶこともでき
る。なお、ここではディジタル操作量とアナログ操作量
を共にVで示すことにする。可変電圧源2はアナログ操
作量Vに応答して例えばPWM制御パルスを発生する回
路及びPWM制御パルスに応答するスイッチング素子を
含んで、アナログ操作量Vに対応した動作をなし、出力
電流Iを得るための電圧を出力する。なお、ここでは、
図1において、ホールド回路8、可変電圧源2及び負荷
1を合せて制御対象と呼ぶことにする。しかし、負荷1
のみを制御対象と呼び、ディジタル制御器7とホールド
回路8と可変電圧源2を合せて制御要素と呼ぶこともで
きる。この場合には可変電圧源2の出力電圧kV(但し
kは定数)が操作量になる。
2. Description of the Related Art FIG. 1 shows in principle a feedback control device in a system for supplying electric power from a variable voltage source 2 composed of a PWM converter or the like to a load 1 composed of a reactor having an inductance value L. This system is configured to supply a load current I corresponding to a digital command current value Ir generated from a digital command value (reference value or target value) generator 3 from a variable voltage source 2 to a load 1. The load current I is a control amount in the feedback control method, and is detected by the current detector (control amount detector) 4 and the ADC (analog / digital converter) 5 connected thereto. AD
C5 samples the analog detection current detected by the current detector 4 at a constant sampling period, converts this sample into a digital signal, and outputs it. ADC here
Both the input and the output of 5 will be denoted by I. The digital subtractor 6 as a comparison means forms an output (error output) of the difference between the command value Ir and the detection value I. The digital controller 7 connected to the subtractor 6 is a control element including a proportional integral means or a proportional compensating means in the feedback control system, is composed of a microcomputer (microcomputer or microprocessor), and has an error given from the digital subtractor 6. Form a digital manipulated variable V for operating the variable voltage source 2 to bring the signal to zero. The command value generator 3, the ADC 5, and the subtractor 6 can be included in the microcomputer together with the digital controller 7. A hold circuit 8 is connected between the digital controller 7 and the variable voltage source 2 to form an analog manipulated variable corresponding to the digital manipulated variable V, hold it for one sample period, and output it. Since this hold circuit 8 includes a DAC (digital-analog converter) and forms an analog operation amount corresponding to the digital operation amount V, it can be called an analog operation amount generator. Here, both the digital operation amount and the analog operation amount are indicated by V. The variable voltage source 2 includes, for example, a circuit that generates a PWM control pulse in response to the analog operation amount V and a switching element that responds to the PWM control pulse, performs an operation corresponding to the analog operation amount V, and obtains an output current I. Output the voltage for. In addition, here
In FIG. 1, the hold circuit 8, the variable voltage source 2 and the load 1 are collectively referred to as a controlled object. But load 1
It is also possible to call only the controlled object, and the digital controller 7, the hold circuit 8 and the variable voltage source 2 are collectively called the control element. In this case, the output voltage kV of the variable voltage source 2 (where k is a constant) is the manipulated variable.

【0003】図1における1aは外乱に基づく電流Il
の発生を模式的に示す外乱電流源であり、電流検出器4
で検出される電流Iには外乱電流Il も含まれる。
1a in FIG. 1 is a current Il due to disturbance.
Is a disturbance current source that schematically shows the occurrence of
The disturbance current Il is also included in the current I detected at.

【0004】図1の負荷をインダクタンスLと抵抗Rと
に置き換えた場合にも、図1と同一の制御系を形成する
ことができる。また、図1の負荷1をコンデンサCと
し、ここに可変電流源から電流を供給し、負荷電圧Va
を電圧指令値に追従させる場合にも基本的には図1と同
様に制御する。
Even when the load shown in FIG. 1 is replaced with an inductance L and a resistance R, the same control system as in FIG. 1 can be formed. In addition, the load 1 in FIG. 1 is a capacitor C, and a current is supplied to the load from the variable current source to load voltage Va.
Is basically controlled in the same manner as in FIG. 1 when the voltage follows the voltage command value.

【0005】図1について操作量を入力、制御量を出力
として制御対象に対する伝達関数を求めると次の式
(1)になる。 GA (s)=1/Ls (1) また、図1のLの代わりにコンデンサCを設け、ここに
可変電流源を接続する場合についても同様に伝達関数を
求めると次の式(2)となる。 GB (s)=1/Cs (2) 式(1)、(2)よりL負荷及びC負荷ともに制御対象
は積分要素(インディンシャル応答の出力が時間と共に
増大する要素)で模擬され、また操作量と制御量は電
圧、電流が入れ替わっただけで双方とも類似回路であ
る。従って、以下は図1のL負荷の場合のみについて説
明する。
With respect to FIG. 1, the transfer function for the controlled object is obtained by inputting the manipulated variable and outputting the controlled variable, and the following equation (1) is obtained. G A (s) = 1 / Ls (1) Further, in the case where a capacitor C is provided instead of L in FIG. 1 and a variable current source is connected to this, the transfer function is similarly calculated and the following equation (2) is obtained. Becomes G B (s) = 1 / Cs (2) According to equations (1) and (2), the controlled object is simulated by an integral element (element in which the output of the indial response increases with time) for both the L load and the C load. Both the manipulated variable and the controlled variable are similar circuits except that the voltage and current are exchanged. Therefore, only the case of the L load in FIG. 1 will be described below.

【0006】図2は図1の制御系における伝達関数をz
変換により離散時間領域で表したものである。ここでは
比例積分器を含むディジタル制御器7がki/(z−
1)の要素7aとKpの要素7bと加算器7cで示され
ている。また、図1のホ−ルド回路8と可変電圧源2と
負荷1とが、(kTs/L){(m(z−1)+1)/
(z−1)}から成る要素10aとZ-1の要素10bか
ら成る制御対象10として示されている。また、制御対
象10の制御量Iには外乱成分Il が含まれるものとし
て示されている。
FIG. 2 shows the transfer function z in the control system of FIG.
It is expressed in the discrete time domain by conversion. Here, the digital controller 7 including a proportional integrator is ki / (z-
The element 7a of 1), the element 7b of Kp, and the adder 7c are shown. Further, the hold circuit 8, the variable voltage source 2 and the load 1 in FIG. 1 are (kTs / L) {(m (z-1) +1) /
It is shown as a controlled object 10 including an element 10a composed of (z-1)} and an element 10b of Z- 1 . Further, the control amount I of the controlled object 10 is shown as including the disturbance component Il.

【0007】図3は図1の制御装置におけるサンプリン
グ周期(間隔)と制御器7の制御間隔とが共にTs の場
合においてTs毎に検出される制御量(負荷電流)I及
びその検出値とディジタル又はアナログの操作量Vの関
係を示す。なお、n−2、n−1、n、n+1はサンプ
リング時点を示し、I(n-2) 、I (n-1)、I (n)、I(n
+1)は各サンプリング時点の制御量(サンプル)検出値
を示し、V(n-2) 、V(n-1) 、V(n) 、V(n+1) は各サ
ンプリング間隔の操作量を示す。サンプリング時点nを
現在時点とすれば、現在時点nで出力する操作量V(n)
は、1つ前のサンプリング時点n−1の制御量検出値I
(n-1) に基づいて決定されている。従って、ディジタル
制御器7を含むフィードバック制御系では1サンプリン
グ時間間隔Ts の制御遅れ、及び制御誤差が生じる。
FIG. 3 shows a control amount (load current) I detected at each Ts and its detected value and a digital value when the sampling period (interval) and the control interval of the controller 7 in the control device of FIG. 1 are both Ts. Alternatively, the relationship of the analog operation amount V is shown. Note that n-2, n-1, n, and n + 1 indicate sampling points, and I (n-2), I (n-1), I (n), and I (n
+1) indicates the control amount (sample) detection value at each sampling time, and V (n-2), V (n-1), V (n), and V (n + 1) are manipulated variables at each sampling interval. Indicates. If the sampling time point n is the current time point, the manipulated variable V (n) output at the current time point n
Is the control amount detection value I at the previous sampling time point n-1
It is decided based on (n-1). Therefore, in the feedback control system including the digital controller 7, a control delay of one sampling time interval Ts and a control error occur.

【0008】この制御遅れ、制御誤差に関する問題はデ
ィジタル制御器により構成される制御系特有の不具合で
あり、その改善策として図4のような制御量予測器を使
用することが知られている。図4は図1の制御系に制御
量予測器9を付加し、更にZ変換により離散時間領域で
表したブロック図である。図1において、ホールド回路
38の伝達関数は次の式(3)で表せる。 GH (s)=(1−e-s・Ts)/s (3) また、可変電圧源2は比例要素kで表せる。また、制御
対象負荷1の伝達関数は式(1)であるからホールド回
路8から制御対象負荷1までの総合伝達関数G(s)は
次の式(4)になる。 G(s)=GH (s)・k・GA (s) =((1−e-s・Ts)/s)・k・(1/Ls ) =k・(1−e-s・Ts)/(s2 L) (4) ここで、G(s)をZ変換により離散時間領域で表すと
Z変換の公式により次の式(5)になる。 G(z)=(k・Ts /L)・(1/(Z−1))・Z-1 (5) 図4において、7は離散時間領域で表されたディジタル
制御器、10は式(5)で表されるホールド回路8から
制御対象負荷1までの伝達関数、11は1サンプル遅れ
要素、9は制御量予測器、12は加算器、6は減算器、
3は制御量に対する指令値である。ライン13は図1の
ADC5の出力に対応し、ここに制御量検出値が得られ
る。加算器12の一方の入力端子はライン13に接続さ
れ、他方の入力端子は予測器9に接続されている。予測
器9は遅れ要素11を介してディジタル制御器7に接続
され、ディジタル操作量Vに基づいて予測値Δi(n-1)
を発生する。
The problem concerning the control delay and the control error is a problem peculiar to the control system constituted by the digital controller, and it is known to use the control amount predictor as shown in FIG. 4 as an improvement measure. FIG. 4 is a block diagram in which a control amount predictor 9 is added to the control system of FIG. In FIG. 1, the transfer function of the hold circuit 38 can be expressed by the following equation (3). G H (s) = (1−e −s · Ts ) / s (3) Further, the variable voltage source 2 can be represented by the proportional element k. Further, since the transfer function of the controlled load 1 is the expression (1), the total transfer function G (s) from the hold circuit 8 to the controlled load 1 is the following expression (4). G (s) = G H ( s) · k · G A (s) = ((1-e -s · Ts) / s) · k · (1 / Ls) = k · (1-e -s · Ts ) / (s 2 L) (4) Here, when G (s) is represented in the discrete time domain by Z transformation, the following equation (5) is obtained by the Z transformation formula. G (z) = (k · Ts / L) · (1 / (Z−1)) · Z −1 (5) In FIG. 4, 7 is a digital controller represented in the discrete time domain, and 10 is an equation ( 5) transfer function from the hold circuit 8 to the controlled load 1, 11 is a one-sample delay element, 9 is a controlled variable predictor, 12 is an adder, 6 is a subtractor,
3 is a command value for the controlled variable. The line 13 corresponds to the output of the ADC 5 of FIG. 1, and the control amount detection value is obtained here. One input terminal of the adder 12 is connected to the line 13, and the other input terminal is connected to the predictor 9. The predictor 9 is connected to the digital controller 7 via the delay element 11, and the predicted value Δi (n-1) is calculated based on the digital manipulated variable V.
To occur.

【0009】更に詳しく説明すると、予測器9は、ある
操作量Vを制御対象に与えた場合の制御量の増加分(変
化分)だけを演算予測する。従って、本例の制御対象は
リアクタ4であるため増加分を求める関数は (k/Ln )・Ts (ここで、Ln はLの公称値を表
す。)で表せる。図5は制御の様子を示す。(n−1)
時点において制御量I(n-1) をライン13で検出する。
また、(n−1)時点に出力した操作量v(n-1) を遅れ
要素11で得、これを予測器9に入力することによりT
s 時間での制御量増加分予測値Δi(n-1) が求められ
る。この制御量増加分予測値と検出された制御量を加算
器12で加えることによりn時点の制御量予測値i(n)
が得られる。この得られたn時点の制御量予測値と指令
値から減算器6によって制御誤差を求め、その制御誤差
が0に収束するようにディジタル制御器7によりn時点
からの1サンプル期間に出力される操作量V(n)を決定
し、nからn+1の期間に制御対象に出力する。この手
法により1サンプル時間に起因する制御誤差は補償され
る。しかし、制御対象の定数(例えばL)が変化する場
合、誤差を生じる。その誤差は予測時間が長い程大き
い。ここで、制御対象の定数の変動とは図1の例におい
てはインダクタンス値Lが変動すること、また負荷1に
インダクタンスLと共に抵抗分が存在すること等であ
る。
More specifically, the predictor 9 calculates and predicts only the increment (change) of the control amount when a certain manipulated variable V is given to the controlled object. Therefore, since the controlled object of this example is the reactor 4, the function for obtaining the increment can be expressed by (k / Ln) .multidot.Ts (where Ln represents the nominal value of L). FIG. 5 shows the state of control. (N-1)
At the time point, the controlled variable I (n-1) is detected on line 13.
Further, the manipulated variable v (n-1) output at the time (n-1) is obtained by the delay element 11, and this is input to the predictor 9 to obtain T
The predicted value Δi (n-1) for the increase in the control amount in s time is obtained. By adding the control amount increase predicted value and the detected control amount in the adder 12, the control amount predicted value i (n) at the time point n is added.
Is obtained. The subtracter 6 obtains a control error from the obtained control amount predicted value and command value at the time n, and the digital controller 7 outputs the control error in one sample period from the time n so that the control error converges to zero. The manipulated variable V (n) is determined and output to the controlled object during the period from n to n + 1. By this method, the control error caused by one sample time is compensated. However, when a constant (for example, L) to be controlled changes, an error occurs. The longer the prediction time, the larger the error. Here, the variation of the constant to be controlled means that the inductance value L varies in the example of FIG. 1, and that the load 1 has a resistance component together with the inductance L.

【0010】本件出願人は、前述した欠点を解決するた
めに、予測時間を短くし且つ誤差を発生しにくくすると
共に、予測誤差が生じた場合、予測値と実際値の誤差を
積分した値を予測器の入力、または出力に加えることで
予測誤差を0に収束させる方式を特願平4−26436
3号で提案した。次に、図6及び図7を参照してこの方
式に係わる帰還制御装置を説明する。但し、図6及び図
7において、図1〜図5と共通する部分には同一の符号
を付してその説明を省略する。図6と図4との対比から
明らかなように、図6の方式は図4の方式に、予測誤差
検出器14と、予測誤差補償器15と、加算器16を加
えたものである。即ち、制御量変化分予測手段9aの他
にこの補償手段を設けたものである。新たに設けた加算
器16は遅れ要素11の出力V(n-1) と予測誤差補償器
15から得られる予測誤差補償量とを加算して変化分
(増加分)予測器9bに送る。予測誤差検出器14は、
1サンプル期間の遅れ要素17とexp(−mTs )の
回路18と減算器19とから成る。遅れ要素17は加算
器12の出力ラインに接続され、制御量予測値i(n) の
1サンプル期間Ts だけ前の(n−1)における制御量
予測値i(n-1) を出力する。回路18は(n−1)の時
の制御量検出値I(n-1) を出力する。従って、減算器1
9からは、予測値i(n-1) と検出値I(n-1) の差の出力
Δie(n-1)が予測誤差として得られる。予測誤差補償器
15はkz /(z−1)の回路から成り、予測誤差補償
量を加算器16に送る。図6では制御量予測器9a、予
測誤差検出器14、予測誤差補償器15、加算器12、
16が機能的にブロックで示されているが、実際にはD
SP(ディジタル信号プロセッサ)又はマイコンから成
り、所定のプログラムに従ってソフト的に処理される。
In order to solve the above-mentioned drawbacks, the applicant of the present invention shortens the prediction time and makes the error less likely to occur, and when a prediction error occurs, the value obtained by integrating the error between the predicted value and the actual value is used. Japanese Patent Application No. 4-26436 discloses a method of converging the prediction error to 0 by adding it to the input or output of the predictor.
Proposed in No. 3. Next, the feedback control device according to this method will be described with reference to FIGS. 6 and 7. However, in FIGS. 6 and 7, the same parts as those in FIGS. 1 to 5 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. As is clear from the comparison between FIG. 6 and FIG. 4, the system of FIG. 6 is the system of FIG. 4 with the addition of the prediction error detector 14, the prediction error compensator 15, and the adder 16. That is, this compensation means is provided in addition to the control amount change prediction means 9a. The newly provided adder 16 adds the output V (n-1) of the delay element 11 and the prediction error compensation amount obtained from the prediction error compensator 15 and sends it to the change (increase) predictor 9b. The prediction error detector 14 is
It comprises a delay element 17 for one sampling period, an exp (-mTs) circuit 18, and a subtractor 19. The delay element 17 is connected to the output line of the adder 12 and outputs the predicted control value i (n-1) at (n-1), which is one sample period Ts before the predicted control value i (n). The circuit 18 outputs the control amount detection value I (n-1) at the time of (n-1). Therefore, the subtractor 1
From 9, the output Δie (n-1) of the difference between the predicted value i (n-1) and the detected value I (n-1) is obtained as the prediction error. The prediction error compensator 15 is composed of a kz / (z-1) circuit and sends the prediction error compensation amount to the adder 16. In FIG. 6, the control amount predictor 9a, the prediction error detector 14, the prediction error compensator 15, the adder 12,
16 is functionally shown as a block, but actually D
It is composed of an SP (digital signal processor) or a microcomputer, and is processed by software according to a predetermined program.

【0011】この実施例では、図7に示すように、各サ
ンプリング時間間隔Ts の間にm点を設け、制御量の検
出、及び操作量の出力のタイミングを下記のようにす
る。(n−1)点と(n)点の間を例にして説明する。
n−1からnまでの間のm点即ち(n−1,m)Ts 点
の制御量I(n-1、m )を検出してn点で出力する。ここ
で、mは0から1の間の値を取る。m=1の場合は制御
遅れ無しの状態になる。m=0の場合には1サンプルの
制御遅れが生じる。従って、予測時間は(1−m)Ts
となり1サンプル時間以下となる。
In this embodiment, as shown in FIG. 7, m points are provided during each sampling time interval Ts, and the timings of control amount detection and operation amount output are set as follows. An example will be described between the points (n-1) and (n).
The control amount I (n-1, m) at the m point between n-1 and n, that is, the (n-1, m) Ts point is detected and output at the n point. Here, m takes a value between 0 and 1. When m = 1, there is no control delay. When m = 0, a control delay of 1 sample occurs. Therefore, the prediction time is (1-m) Ts
This is less than 1 sample time.

【0012】次に、上記タイミングにした場合の制御対
象の離散時間領域での伝達関数は拡張Z変換により式
(6)で表現できる。 G(z、m)=(k・Ts /L)・(m(Z-1) +1)/(Z−1))・Z-1 (6) また、予測器9bにて制御量増加分を求める関数は(1
−m)Ts 時間後を予測するため次のようになる。 (k/Ln )・(1−m)Ts
Next, the transfer function in the discrete time domain of the controlled object at the above timing can be expressed by the equation (6) by the extended Z transform. G (z, m) = (k.Ts / L). (M (Z-1) +1) / (Z-1)). Z- 1 (6) Further, the predictor 9b is used to increase the control amount. The desired function is (1
-M) To predict the time after Ts, the following is performed. (K / Ln) ・ (1-m) Ts

【0013】タイミングmを導入することにより、図6
の制御対象10は(kTs /L){[m(z-1) +1]/
(z−1)}で示すブロック10aと1サンプルの遅れ
要素10bとで示され、この出力としてI(n-1,m) で示
す制御量検出値が得られる。また、予測器9bは(k/
Ln )(1−m)Ts で表され、(n−1,m)Ts時
から(n)Ts時までの(1−m)Ts 時間制御量増加
分予測値Δi(n-1,m)を出力する。
By introducing the timing m, FIG.
Controlled object 10 is (kTs / L) {[m (z-1) +1] /
A block 10a indicated by (z-1)} and a delay element 10b of one sample are obtained, and a control amount detection value indicated by I (n-1, m) is obtained as the output. In addition, the predictor 9b uses (k /
Ln) (1-m) Ts, and (1-m) Ts time control amount increase predicted value Δi (n-1, m) from (n-1, m) Ts time to (n) Ts time Is output.

【0014】図6及び図7において、(n−1)Ts 時
に制御対象へ出力した操作量v(n-1) と(n−1)Ts
時の予測誤差補償器15の出力値を加算器16で加算し
た値を予測器9bに入力し(1−m)Ts 後の制御量増
加分予測値Δi(n-1,m) を算出する。また、(n−1,
m)Ts 時の制御量I(n-1,m) を検出しその値にΔi(n
-1,m) を加算器12で加算することにより(n)Ts 時
の制御量予測値i(n)を算出する。また、(n−1)Ts
時における制御量予測値i(n-1) と(n−1,m)Ts
時の制御量検出値のmTs 時間遅れ要素、つまり(n
−1)Ts 時の制御量検出値I(n-1) との差Δie(n-1)
は(n−1)Ts 時における制御量の予測誤差になる。
この予測誤差を0に収束させるためには、予測誤差を積
分要素で構成された予測誤差補償器15に入力し、予測
誤差補償量であるその出力を予測器9bの入力値である
操作量V(n-1) に加算することにより、制御量増加分予
測値を補償する。この(n)Ts 時の制御量予測値i
(n) と指令値Ir (n) とを比較して制御誤差を得、この
誤差に基づきディジタル制御器7はその誤差が0に収束
するような操作量v(n) を決定し、(n)Ts 時に出力
する。
6 and 7, the manipulated variables v (n-1) and (n-1) Ts output to the controlled object at (n-1) Ts.
The value obtained by adding the output value of the prediction error compensator 15 at the time of addition by the adder 16 is input to the predictor 9b to calculate the control amount increase predicted value Δi (n-1, m) after (1-m) Ts. . In addition, (n-1,
m) The controlled variable I (n-1, m) at Ts is detected and its value is Δi (n
-1, m) is added by the adder 12 to calculate the control amount predicted value i (n) at (n) Ts. Also, (n-1) Ts
Predicted value i (n-1) and (n-1, m) Ts
MTs time delay element of the control amount detection value at time, that is, (n
-1) Difference Δie (n-1) from the detected control amount I (n-1) at Ts
Is the prediction error of the controlled variable at (n-1) Ts.
In order to converge this prediction error to 0, the prediction error is input to the prediction error compensator 15 composed of integral elements, and its output, which is the prediction error compensation amount, is manipulated variable V, which is the input value of the predictor 9b. By adding to (n-1), the predicted value of the control amount increase is compensated. Predicted control amount i at (n) Ts
(n) is compared with the command value Ir (n) to obtain a control error, and based on this error, the digital controller 7 determines the manipulated variable v (n) such that the error converges to 0, and (n ) Output at Ts.

【0015】以上の操作により図1の制御対象負荷1の
定数Lが公称値Ln から変化した場合、負荷1がLと共
に抵抗分Rを含む場合であっても精度良く指令値Ir に
追従された制御が実現される。
By the above operation, when the constant L of the load 1 to be controlled in FIG. 1 changes from the nominal value Ln, the command value Ir is accurately followed even if the load 1 includes the resistance R together with L. Control is realized.

【0016】なお、図6の外乱電流Il を電圧Vl に変
換し、これを図8に示すように制御対象10の入力側の
加算器20に与え、これと操作量V(n)を加算するよ
うに示すこともできる。なお、制御量Iは外乱電圧Vl
又は電流Il によって変化するので予測誤差補償器15
から得られる補償後の予測誤差は外乱成分を含む。
The disturbance current Il shown in FIG. 6 is converted into a voltage Vl, which is applied to the adder 20 on the input side of the controlled object 10 as shown in FIG. 8 to add the manipulated variable V (n). Can also be shown. The control amount I is the disturbance voltage Vl.
Alternatively, since it changes depending on the current Il, the prediction error compensator 15
The post-compensation prediction error obtained from Eq.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図6又は図
8に示す方式において、外乱成分を含む制御量予測値は
加算器12から減算器6に至り、更に比例積分要素また
は比例要素を含む制御器7を通る。制御器7における積
分要素の時定数は制御系の安定性を高めるために、制御
量予測手段9aにおいて予測値(推定値)が定まる時間
(推定時定数)の数倍程度の長い時間に設定される。従
って、速い変化の外乱(高い周波数で変化する外乱)を
良好に補償することは困難であった。
By the way, in the method shown in FIG. 6 or FIG. 8, the predicted value of the control amount including the disturbance component reaches the subtracter 6 from the adder 12 and further includes the proportional-integral element or the proportional element. Pass through vessel 7. The time constant of the integral element in the controller 7 is set to a long time of about several times the time (estimated time constant) at which the predicted value (estimated value) is determined in the controlled variable predicting means 9a in order to enhance the stability of the control system. It Therefore, it is difficult to satisfactorily compensate for a fast-changing disturbance (a disturbance changing at a high frequency).

【0018】そこで、本発明の目的は、速い変化の外乱
を良好に補償することができる帰還制御装置及び方法を
提供することにある。
Therefore, it is an object of the present invention to provide a feedback control device and method capable of favorably compensating for a fast-changing disturbance.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、制御対象の制御量、またはこれに対応する
量を予め定められたサンプリング時間間隔で検出してデ
ィジタル量として制御量検出値を得るディジタル制御量
検出手段と、前記制御量検出値が追従すべき指令値をデ
ィジタル量として発生するディジタル指令値発生手段
と、前記制御量検出値が前記指令値に追従するように前
記制御対象に対する操作量を予め定められた制御時間間
隔でディジタル演算により決定して前記制御対象を制御
するディジタル制御手段とから成るディジタル帰還制御
装置において、前記ディジタル制御手段が、比較手段
と、比例積分補償手段または比例補償手段と、加算手段
と、制御量予測手段と、予測誤差検出及び補償手段とを
有し、前記比較手段は前記予測誤差補償量で補正された
制御量予測値と前記指令値との差に対応する出力を発生
するものであり、前記比例積分補償手段または比例補償
手段は前記比較手段から得られた出力を比例積分補償又
は比例補償するものであり、前記加算手段は前記比例積
分補償手段または比例補償手段の出力に前記予測誤差検
出及び補償手段から得られた予測誤差補償量を加算して
前記制御対象を制御するための操作量を出力するもので
あり、前記制御量予測手段は、前記加算手段から出力さ
れた操作量に基づいて現在の制御量と次回のサンプル時
での制御量との変化分の予測値を演算により算出し、そ
の変化分予測値を現在のサンプル時に検出した前記制御
量に加えることにより次回のサンプル時の予測値を求め
るものであり、前記予測誤差検出及び補償手段は、前記
制御量予測値と実際の制御量検出値との差によって予測
誤差を求め、この予測誤差を0に収束させるように補償
した予測誤差補償量を求め、この予測誤差補償量で前記
制御量予測値を補正するものであることを特徴とするデ
ィジタル帰還制御装置に係わるものである。なお、請求
項2〜4に記載の方法を採用することができる。
In order to achieve the above object, the present invention detects a control amount of a controlled object or a corresponding amount at a predetermined sampling time interval to detect a control amount as a digital amount. Digital control amount detecting means for obtaining a value, digital command value generating means for generating a command value that the control amount detection value should follow as a digital amount, and the control so that the control amount detection value follows the command value In a digital feedback control device comprising a digital control means for controlling the controlled object by determining an operation amount for the object by a digital operation at a predetermined control time interval, the digital control means comprises a comparing means and a proportional-plus-integral compensation. Means or proportional compensation means, addition means, control amount prediction means, prediction error detection and compensation means, and the comparison means The output of the proportional-integral compensating means or the proportional-compensating means corresponds to the difference between the control amount predicted value corrected by the prediction error compensation amount and the command value. Proportional-integral compensation or proportional-compensation, wherein the addition means adds the prediction error compensation amount obtained from the prediction error detection and compensation means to the output of the proportional-integral compensation means or the proportional compensation means to control the controlled object. The control amount predicting means outputs the operation amount for controlling, and the control amount predicting means calculates the amount of change between the current control amount and the control amount at the next sampling based on the operation amount output from the adding means. The predicted value is calculated and the predicted value for the next sample is obtained by adding the predicted value for the change to the control amount detected at the current sample. The means obtains a prediction error based on the difference between the control amount predicted value and the actual control amount detected value, obtains a prediction error compensation amount compensated so that the prediction error converges to 0, and the prediction error compensation amount is used to calculate the prediction error compensation amount. The present invention relates to a digital feedback control device characterized in that it corrects a predicted control amount value. The method described in claims 2 to 4 can be adopted.

【0020】[0020]

【発明の作用及び効果】各請求項の発明によれば。外乱
成分を示す予測誤差を比例積分補償手段または比例補償
手段の出力に加えるので、速い変化の外乱成分の補償を
遅れを伴なわないで行うことができ、良好な制御特性を
得ることができる。
According to the invention of each claim. Since the prediction error indicating the disturbance component is added to the output of the proportional-plus-integral compensation means or the proportional-compensation means, it is possible to compensate for the disturbance component that changes rapidly without delay, and obtain good control characteristics.

【0021】[0021]

【第1の実施例】次に、本発明の第1の実施例の帰還制
御装置を図9を参照して説明する。但し、図9において
図1〜図8と共通する部分には同一の符号を付してその
説明を省略する。図9は図8の回路に加算器21を付加
したものである。即ち、図9では比例積分補償手段また
は比例補償手段としての制御器7の出力段に加算器21
が設けられ、制御器7の出力と予測誤差補償器15から
得られた補償後の予測誤差とが加算されて操作量V
(n)が形成される。
[First Embodiment] Next, a feedback control system according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. However, in FIG. 9, the same parts as those in FIGS. 1 to 8 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. FIG. 9 shows the circuit of FIG. 8 with an adder 21 added. That is, in FIG. 9, the adder 21 is added to the output stage of the controller 7 as the proportional-plus-integral compensating means or the proportional-compensating means.
Is provided, the output of the controller 7 and the compensated prediction error obtained from the prediction error compensator 15 are added, and the manipulated variable V
(N) is formed.

【0022】図9において、外乱Vl と制御量Il との
関係は次式で示される。 VL =(L/kTs)(z−1)Il /{m(z−1)
+1} i(n−1)とI(n−1)とが予測誤差補償器15の
作用により一致した時、その予測誤差補償器15の出力
Vl ′(n)は、予測器9aが制御対象10のモデルだ
から、制御対象における外乱成分Vl (n)に相当する
ことになる。従って、予測誤差補償器15の出力Vl ′
(n)が外乱Vl (n)を相殺するように制御器7の出
力に加算又は減算する。これにより、比例積分補償手段
としての制御器7における遅れに無関係に速い変化の外
乱を補償することができる。
In FIG. 9, the relationship between the disturbance Vl and the controlled variable Il is expressed by the following equation. VL = (L / kTs) (z-1) Il / {m (z-1)
+1} i (n-1) and I (n-1) are matched by the action of the prediction error compensator 15, the output Vl '(n) of the prediction error compensator 15 is controlled by the predictor 9a. Since the model is 10, it corresponds to the disturbance component Vl (n) in the controlled object. Therefore, the output Vl 'of the prediction error compensator 15
The output of the controller 7 is added or subtracted so that (n) cancels the disturbance Vl (n). This makes it possible to compensate for a fast-changing disturbance regardless of the delay in the controller 7 as the proportional-plus-integral compensation means.

【0023】[0023]

【第2の実施例】次に、図10を参照して本発明の第2
の実施例の帰還制御装置を説明する。但し、図10にお
いて図9と共通する部分には同一の符号を付してその説
明を省略する。この実施例では予測誤差補償器15の出
力が予測器9bの出力に加算器12を使用して加算され
ている。その他は図9と同一であるので、同一の作用効
果が得られる。
[Second Embodiment] A second embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG.
The feedback control device of the embodiment will be described. However, in FIG. 10, the same parts as those in FIG. 9 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In this embodiment, the output of the prediction error compensator 15 is added to the output of the predictor 9b using the adder 12. Others are the same as those in FIG. 9, and thus the same effects can be obtained.

【0024】[0024]

【第3の実施例】図11は本発明を適用した3相UPS
用インバータ装置を示す。この装置は、直流電源30に
ブリッジ型3相インバータ回路31を接続し、このイン
バータ回路31をリアクトル32とトランス33とを介
して負荷34に接続することによって構成されている。
インバータ回路31のスイッチング素子(図示せず)は
PWM制御回路35によって制御される。このPWM制
御は負荷34に加える電圧を一定値にするように行われ
る。
[Third Embodiment] FIG. 11 shows a three-phase UPS to which the present invention is applied.
2 shows an inverter device for a vehicle This device is configured by connecting a bridge type three-phase inverter circuit 31 to a DC power supply 30 and connecting the inverter circuit 31 to a load 34 via a reactor 32 and a transformer 33.
A switching element (not shown) of the inverter circuit 31 is controlled by the PWM control circuit 35. This PWM control is performed so that the voltage applied to the load 34 becomes a constant value.

【0025】この実施例では、インバータ回路31とリ
アクトル32とトランス33と負荷34とを図9の制御
対象10とみなすことができる。インバータ31のPW
M制御回路35を制御する手段は、出力電圧検出トラン
ス36と、AD変換器即ちADC37と、フィルタコン
デンサ38と、電流検出器39と、ADC40と、クロ
ック信号発生器41と、1/4分周器42と、ディジタ
ル信号処理装置即ちDSP43とから成る。
In this embodiment, the inverter circuit 31, the reactor 32, the transformer 33 and the load 34 can be regarded as the controlled object 10 in FIG. PW of the inverter 31
The means for controlling the M control circuit 35 includes an output voltage detection transformer 36, an AD converter or ADC 37, a filter capacitor 38, a current detector 39, an ADC 40, a clock signal generator 41, and a 1/4 frequency division. And a digital signal processor or DSP 43.

【0026】DSP43は図11に示すように基準電圧
発生器44と、第1及び第2の予測手段45、46と、
第1及び第2の比較器47、48と、第1及び第2の比
例補償器49、50と、第3及び第4の比較器51、5
2と、第1及び第2の比例積分補償器または比例補償器
53、54と、第1及び第2の加算器55、56と、比
例ゲイン回路57、58と、減算器59とから成り、出
力ライン60、61、62にU、V、W相の制御データ
を出力し、これ等をPWM制御回路35に与える。図9
と図11との対応関係を説明すると、基準電圧発生器4
4と第1及び第2の比較器47、48と第1及び第2の
比例補償器49、50とが図9の指令値発生器3に対応
している。第3及び第4の比較器51、52が図9の減
算器6に対応している。第1及び第2の予測手段45、
46は図9の予測手段9aと予測誤差検出器14と予測
誤差補償器15とに対応している。第1及び第2の加算
器55、56は図9の加算器21に対応している。
As shown in FIG. 11, the DSP 43 includes a reference voltage generator 44, first and second predicting means 45 and 46,
The first and second comparators 47 and 48, the first and second proportional compensators 49 and 50, and the third and fourth comparators 51 and 5
2, first and second proportional-integral compensators or proportional compensators 53 and 54, first and second adders 55 and 56, proportional gain circuits 57 and 58, and a subtractor 59, The U, V, and W phase control data are output to the output lines 60, 61, and 62, and these are supplied to the PWM control circuit 35. Figure 9
11 and the correspondence relationship between FIG. 11 and FIG.
4, the first and second comparators 47 and 48, and the first and second proportional compensators 49 and 50 correspond to the command value generator 3 in FIG. The third and fourth comparators 51 and 52 correspond to the subtractor 6 in FIG. First and second predicting means 45,
Reference numeral 46 corresponds to the prediction means 9a, the prediction error detector 14, and the prediction error compensator 15 in FIG. The first and second adders 55 and 56 correspond to the adder 21 of FIG.

【0027】図9の指令値発生器3に対応するものとし
てディジタル基準電圧発生器44は正弦波データがスト
アされたROMから成り、ディジタル正弦波データから
成る2相分の基準信号を発生する。定電圧制御のメジャ
ループを形成するためにU相及びW相のインバ−タ出力
電圧がトランス36とADC37で検出され、第1及び
第2の比較器(誤差増幅器)47、48に送られる。比
較器47、48からは基準電圧と検出電圧との誤差出力
が得られ、これが比例補償器49、50を通って指令値
Ir (n)となる。比較器51、52は指令値Ir
(n)と予測手段45、46から得られる制御予測値i
(n)との差の値を求める。比例積分補償器または比例
補償器53、54は図2及び図9の制御器7と同一であ
る。加算器55、56は比例積分補償器または比例補償
器53、54の出力に予測手段45、46から得られた
外乱成分としての予測誤差Vl ′(n)を加算して操作
量V(n)を作成し、ライン60、62にU相とW相の
操作量Vu とVw とを送出する。減算器59はU相とW
相の操作量に基づいてV相の操作量Vv を作成してライ
ン61に送出する。
The digital reference voltage generator 44, which corresponds to the command value generator 3 of FIG. 9, is composed of a ROM in which sine wave data is stored, and generates two-phase reference signals composed of digital sine wave data. U-phase and W-phase inverter output voltages are detected by the transformer 36 and the ADC 37 to form a constant-voltage control major loop, and are sent to the first and second comparators (error amplifiers) 47 and 48. An error output between the reference voltage and the detected voltage is obtained from the comparators 47 and 48, and this becomes the command value Ir (n) through the proportional compensators 49 and 50. The comparators 51 and 52 use the command value Ir
(N) and the control prediction value i obtained from the prediction means 45 and 46
The value of the difference from (n) is calculated. The proportional-plus-integral compensator or the proportional compensators 53 and 54 are the same as the controller 7 in FIGS. 2 and 9. The adders 55 and 56 add manipulated variables V (n) by adding the prediction error Vl '(n) as the disturbance component obtained from the predicting means 45 and 46 to the outputs of the proportional-plus-integral compensators or proportional-compensators 53 and 54. Is generated, and the manipulated variables Vu and Vw of the U phase and the W phase are sent to the lines 60 and 62. Subtractor 59 uses U phase and W
The V-phase manipulated variable Vv is created based on the phase manipulated variable and sent to the line 61.

【0028】予測手段45、46はマイナーループに設
けられている。Y結線されたコンデンサ38のU相とW
相の電流は電流検出器39で検出された後にADC40
でAD変換されて制御量検出値I(n−1、m)として
予測手段45、46に送られる。予測手段45、46は
操作量V(n)としてのVu 、Vw も受け入れ、図9の
予測手段9aと予測誤差検出器14と予測誤差補償器1
5と同一の処理を実行し、制御量予測値i(n)と予測
誤差(外乱成分)Vl ′(n)を出力する。
The predicting means 45 and 46 are provided in the minor loop. U-phase and W-phase of the Y-connected capacitor 38
The phase current is detected by the current detector 39 and then detected by the ADC 40.
Is AD-converted and sent to the predicting means 45 and 46 as the control amount detection value I (n-1, m). The prediction means 45 and 46 also accept Vu and Vw as the manipulated variables V (n), and the prediction means 9a, the prediction error detector 14, and the prediction error compensator 1 of FIG.
The same processing as in step 5 is executed to output the control amount prediction value i (n) and the prediction error (disturbance component) Vl '(n).

【0029】PWM制御回路35は操作量Vu 、Vv 、
Vw を示すデータをPWMパルスに変換し、インバータ
回路31のスイッチング素子に送る。なお、クロックパ
ルス発生器41はPWM制御回路35、DSP43、A
DC40に接続され、またクロックパルス発生器41の
出力を1/4分周する分周器42は、DSP43及びA
DC37に接続されている。クロックパルスはDSP4
3の割り込み信号となり、この割り込み信号により制御
量の検出及び演算処理を行うプログラムが起動実行され
る。
The PWM control circuit 35 controls the manipulated variables Vu, Vv,
The data indicating Vw is converted into a PWM pulse and sent to the switching element of the inverter circuit 31. The clock pulse generator 41 includes a PWM control circuit 35, a DSP 43, and an A
The frequency divider 42 which is connected to the DC 40 and divides the output of the clock pulse generator 41 into quarters includes a DSP 43 and an A
It is connected to the DC 37. Clock pulse is DSP4
3 becomes an interrupt signal, and a program for detecting a control amount and performing arithmetic processing is activated and executed by this interrupt signal.

【0030】この装置の動作は鎖線で囲んで示すDSP
43によってソフトウエアで実現される。図12はこの
ソフトウエアの本発明に関する部分のみに対する1相分
のフローチャートを示す。図中のA、C、E、Gは作業
用のレジスタである。なお、レジスタの値もA、C、
E、Gで示すことにする。k、Ln 、m、Ts は定数で
ある。V、I、i、Δi、Ir は変数である。D(z)
は関数である。以下にフローチャートを説明する。
The operation of this device is shown by a DSP surrounded by a chain line.
It is realized by software 43. FIG. 12 shows a flow chart for one phase for only the portion of the software relating to the present invention. A, C, E, and G in the figure are work registers. The register values are A, C,
It will be indicated by E and G. k, Ln, m and Ts are constants. V, I, i, Δi and Ir are variables. D (z)
Is a function. The flowchart will be described below.

【0031】スタート後の最初のステップ70で初期設
定する。この初期設定は作業用レジスター及び変数のリ
セットである。次に、ステップ71で割り込み待ちす
る。次に、ステップ72で前回の処理で演算されている
操作量Vを出力する。次に、ステップ73で制御量Iを
ADC40から読み込む。次に、ステップ74でADC
40から読み込んだ制御量から前回の処理で演算された
制御量予測値を減算しレジスタAに格納する。即ちレジ
スタAに制御量予測誤差検出値を格納する。次に、ステ
ップ75でレジスタAの値に定数kを掛けた値にレジス
タCの値を加えその答を再度レジスタCに格納する。こ
れによりレジスタCには予測誤差補償量が格納される。
次に、ステップ76において、ステップ72で出力した
操作量VにレジスタCの予測誤差補償量Cを加えレジス
タEに格納する。次に、ステップ77に示すように、レ
ジスタEの値に定数Kを掛け更に(1−m)Ts を掛け
Ln で割った答を制御量増過分予測値Δiとして格納す
る。次にステップ78に示すように、制御量IをADC
40から読み込む。次に、ステップ79に示すように、
ADC40から読み込んだ制御量Iに制御量増加分予測
値Δiを加え制御量予測値iを得てこれをレジスタに格
納する。次に、ステップ80に示すように、指令値ir
から制御量予測値iを減算してレジスタGに格納する。
次に、ステップ81に示すように、レジスタGの値と関
数D(z)から操作量Vを求め、これをレジスタ格納す
る。次に、ステップ82に示すように、ステップ81の
VにレジスタCの値を加算してレジスタに格納する。し
かる後、ステップ71へ戻る。ここでステップ71から
ステップ78が開始されるまでの時間がmTs 時間にな
る。このプログラムはTs 時間間隔で割り込みにより起
動実行される。
Initialization is performed in the first step 70 after the start. This initialization is a reset of working registers and variables. Next, in step 71, an interrupt is awaited. Next, at step 72, the manipulated variable V calculated in the previous processing is output. Next, at step 73, the control amount I is read from the ADC 40. Then in step 74 the ADC
The control amount predicted value calculated in the previous process is subtracted from the control amount read from 40 and stored in the register A. That is, the control amount prediction error detection value is stored in the register A. Next, in step 75, the value of register C is added to the value obtained by multiplying the value of register A by a constant k, and the answer is stored again in register C. As a result, the prediction error compensation amount is stored in the register C.
Next, at step 76, the predicted error compensation amount C of the register C is added to the manipulated variable V output at step 72 and stored in the register E. Next, as shown in step 77, the value of the register E is multiplied by a constant K and further multiplied by (1-m) Ts and divided by Ln, and the answer is stored as the control amount increase predicted value Δi. Next, as shown in step 78, the control amount I is set to the ADC
Read from 40. Then, as shown in step 79,
The control amount increase predicted value Δi is added to the control amount I read from the ADC 40 to obtain the control amount predicted value i, and this is stored in the register. Next, as shown in step 80, the command value ir
The control amount predicted value i is subtracted from this and stored in the register G.
Next, as shown in step 81, the manipulated variable V is obtained from the value of the register G and the function D (z) and stored in the register. Next, as shown in step 82, the value of register C is added to V of step 81 and stored in the register. Then, the process returns to step 71. Here, the time from step 71 to the start of step 78 is mTs time. This program is activated and executed by an interrupt at Ts time intervals.

【0032】以上から、サンプリング点間で急激な制御
対象の定数の変動(本例ではLの変動など)が無ければ
予測誤差は積分要素の時定数で0に収束する。その結
果、制御量予測器における制御対象に対するモデル(本
例ではLn でモデル化)の近似誤差や変動があった場合
も正確に制御量を予測し、ディジタル制御特有のサンプ
リング間隔、及び制御間隔に起因する制御性能の悪化の
補償が可能になる。本手法は、mを0とすれば1サンプ
ル遅れの場合の手法になる。従って、従来の予測方式に
も適用可能である。また、外乱は比例積分補償器または
比例補償器53、54の遅れを伴なわないで補償され
る。
From the above, the prediction error converges to 0 at the time constant of the integral element unless there is a sudden change in the constant of the controlled object between the sampling points (change in L in this example). As a result, even if there is an approximation error or variation in the model (modeled by Ln in this example) for the controlled object in the controlled variable predictor, the controlled variable is accurately predicted, and the sampling interval and control interval peculiar to digital control are determined. It is possible to compensate for the deterioration of the control performance caused by this. This method is a method in the case where there is a one-sample delay when m is 0. Therefore, it can be applied to the conventional prediction method. Further, the disturbance is compensated without delay of the proportional-plus-integral compensator or the proportional compensators 53 and 54.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】従来の帰還制御装置を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a conventional feedback control device.

【図2】図1の帰還制御装置を等価的に示すブロック図
である。
FIG. 2 is a block diagram equivalently showing the feedback control device of FIG.

【図3】図1における制御量と操作量の関係を示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a control amount and an operation amount in FIG.

【図4】従来の別の帰還制御装置を示すブロック図であ
る。
FIG. 4 is a block diagram showing another conventional feedback control device.

【図5】図4の制御量と制御量予測値と操作量を示す図
である。
5 is a diagram showing a control amount, a control amount predicted value, and an operation amount of FIG.

【図6】従来の更に別の帰還制御装置を示すブロック図
である。
FIG. 6 is a block diagram showing still another conventional feedback control device.

【図7】図6の制御量と制御量予測値と操作量とを示す
図である。
FIG. 7 is a diagram showing the control amount, the control amount predicted value, and the operation amount of FIG.

【図8】図6の帰還制御装置を変形して機能的に示すブ
ロック図である。
FIG. 8 is a block diagram functionally obtained by modifying the feedback control device of FIG.

【図9】本発明の第1の実施例の帰還制御装置を示すブ
ロック図である。
FIG. 9 is a block diagram showing a feedback control device according to the first embodiment of the present invention.

【図10】第2の実施例の帰還制御装置を示すブロック
図である。
FIG. 10 is a block diagram showing a feedback control device of a second embodiment.

【図11】第3の実施例の3相インバータ装置を示すブ
ロック図である。
FIG. 11 is a block diagram showing a three-phase inverter device according to a third embodiment.

【図12】図11の装置で操作量を決定するための流れ
図である。
12 is a flow chart for determining a manipulated variable with the device of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 指令値発生器 7 ディジタル制御器 10 制御対象 9a 制御量予測手段 14 予測誤差検出器 15 予測誤差補償器 21 外乱加算器 3 command value generator 7 digital controller 10 controlled object 9a controlled variable predicting means 14 prediction error detector 15 prediction error compensator 21 disturbance adder

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 制御対象の制御量、またはこれに対応す
る量を予め定められたサンプリング時間間隔で検出して
ディジタル量として制御量検出値を得るディジタル制御
量検出手段と、 前記制御量検出値が追従すべき指令値をディジタル量と
して発生するディジタル指令値発生手段と、 前記制御量検出値が前記指令値に追従するように前記制
御対象に対する操作量を予め定められた制御時間間隔で
ディジタル演算により決定して前記制御対象を制御する
ディジタル制御手段とから成るディジタル帰還制御装置
において、 前記ディジタル制御手段が、 比較手段と、比例積分補償手段または比例補償手段と、
加算手段と、制御量予測手段と、予測誤差検出及び補償
手段とを有し、 前記比較手段は前記予測誤差補償量で補正された制御量
予測値と前記指令値との差に対応する出力を発生するも
のであり、 前記比例積分補償手段または比例補償手段は前記比較手
段から得られた出力を比例積分補償または比例補償する
ものであり、 前記加算手段は前記比例積分補償手段または比例補償手
段の出力に前記予測誤差検出及び補償手段から得られた
予測誤差補償量を加算して前記制御対象を制御するため
の操作量を出力するものであり、 前記制御量予測手段は、前記加算手段から出力された操
作量に基づいて現在の制御量と次回のサンプル時での制
御量との変化分の予測値を演算により算出し、その変化
分予測値を現在のサンプル時に検出した前記制御量に加
えることにより次回のサンプル時の予測値を求めるもの
であり、 前記予測誤差検出及び補償手段は、前記制御量予測値と
実際の制御量検出値との差によって予測誤差を求め、こ
の予測誤差を0に収束させるように補償した予測誤差補
償量を求め、この予測誤差補償量で前記制御量予測値を
補正するものであることを特徴とするディジタル帰還制
御装置。
1. A digital control amount detecting means for detecting a control amount of a controlled object or a corresponding amount at a predetermined sampling time interval to obtain a control amount detection value as a digital amount, and the control amount detection value. A digital command value generating means for generating a command value to be followed as a digital amount, and a digital operation of the operation amount for the controlled object at a predetermined control time interval so that the control amount detection value follows the command value. In the digital feedback control device comprising the digital control means for controlling the controlled object determined by the above, the digital control means includes a comparison means, a proportional integral compensation means or a proportional compensation means,
It has an addition means, a control amount prediction means, and a prediction error detection and compensation means, and the comparison means outputs an output corresponding to a difference between the control amount predicted value corrected by the prediction error compensation amount and the command value. The proportional-integral-compensating means or the proportional-compensating means performs proportional-integral-compensation or proportional-compensation on the output obtained from the comparing means, and the adding means includes the proportional-integral-compensating means or the proportional-compensating means. A predictive error compensation amount obtained from the predictive error detection and compensation means is added to an output to output an operation amount for controlling the controlled object, and the controlled variable predicting means outputs from the adding means. Based on the manipulated variable, the predicted value for the change between the current controlled variable and the controlled variable at the next sample is calculated by calculation, and the predicted value for the changed amount is used as the controlled variable detected at the current sample. In order to obtain the predicted value at the next sample by adding, the prediction error detecting and compensating means calculates the prediction error by the difference between the control amount predicted value and the actual control amount detected value, and the prediction error A digital feedback control device, characterized in that a prediction error compensation amount compensated so as to converge to 0 is obtained, and the control amount prediction value is corrected by this prediction error compensation amount.
【請求項2】 制御対象の制御量、またはこれに対応す
る量を予め定められたサンプリング時間間隔で検出して
ディジタル量として制御量検出値を得るディジタル制御
量検出手段と、 前記制御量検出値が追従すべき指令値をディジタル量と
して発生するディジタル指令値発生手段と、 前記ディジタル制御量検出手段から前記指令値に対応す
る制御量検出値を得るための操作量を予め定められた制
御時間間隔でディジタル演算により決定して前記制御対
象を制御するディジタル制御手段とから成るディジタル
帰還制御装置によって前記制御対象を制御する方法にお
いて、 前記制御対象に出力した前記操作量に基づいて現在の制
御量と次回のサンプル時での制御量との変化分の予測値
を演算により算出し、その変化分予測値を現在のサンプ
ル時に検出した前記制御量に加えることにより次回のサ
ンプル時の制御量の予測値を求めると共に、 前記制御量予測値と実際の制御量検出値との差からなる
予測誤差を求め、この予測誤差を0に収束させるように
補償した予測誤差補償量を得、この予測誤差補償量で前
記制御量予測値を補正し、 前記予測誤差補償量で補正された前記制御量予測値と前
記指令値との差を示す値を求め、 前記差を示す値を比例積分補償または比例補償し、 前記比例積分補償または比例補償した値に前記予測誤差
補償量を加算して前記操作量を得ることを特徴とするデ
ィジタル帰還制御方法。
2. A digital control amount detecting means for detecting a control amount of a controlled object or a corresponding amount at a predetermined sampling time interval to obtain a control amount detection value as a digital amount, and the control amount detection value. A digital command value generating means for generating a command value to be followed as a digital value, and a control time interval for presetting an operation amount for obtaining a control amount detection value corresponding to the command value from the digital control amount detecting means. In the method for controlling the controlled object by a digital feedback control device comprising a digital control means for controlling the controlled object, which is determined by a digital operation, the current controlled variable based on the manipulated variable output to the controlled object and The predicted value for the change from the control amount at the next sample is calculated and the predicted value for the change is calculated at the current sample. By adding to the detected control amount, a predicted value of the control amount at the next sampling is obtained, and a prediction error composed of the difference between the control amount predicted value and the actual control amount detected value is calculated, and this prediction error is set to 0. A prediction error compensation amount that is compensated so as to converge to the control amount prediction value is corrected by this prediction error compensation amount, and the difference between the control amount prediction value corrected by the prediction error compensation amount and the command value is corrected. A digital value characterized in that the operation amount is obtained by adding the prediction error compensation amount to the proportional-integral compensation or proportional-compensated value. Feedback control method.
【請求項3】 前記制御量の予測値を求めることは、前
記操作量に前記予測誤差補償量を加えるステップと、前
記操作量に前記予測誤差補償量を加えた値に基づいて1
サンプル期間の変化分の予測値を求めるステップと、前
記制御量検出値に前記変化分の予測値を加えて制御量予
測値を得るステップとから成り、 前記予測誤差を求めることは、前記制御量検出値と前記
制御量予測値とに基づいて予測誤差を検出することであ
り、 前記予測誤差を補償することは、前記予測誤差を積分要
素を含む予測誤差補償器を通して予測誤差補償量を得る
ことである請求項2記載の帰還制御方法。
3. The predicted value of the control amount is obtained by adding 1 to the manipulated variable based on a value obtained by adding the predicted error compensation amount to the manipulated variable.
The step of obtaining the predicted value of the change of the sample period, and the step of adding the predicted value of the change to the control amount detection value to obtain the predicted value of the control amount, Detecting a prediction error based on a detected value and the control amount prediction value, and compensating the prediction error obtains a prediction error compensation amount through a prediction error compensator including an integral element for the prediction error. The feedback control method according to claim 2.
【請求項4】 前記制御量の予測値を求めることは、前
記操作量に基づいて1サンプル期間の変化分の予測値を
求めるステップと、前記変化分の予測値に前記予測誤差
補償量と前記制御量検出値とを加えて制御量予測値を得
るステップとから成り、 前記予測誤差を求めることは、前記制御量検出値と前記
制御量予測値とに基づいて予測誤差を検出することであ
り、 前記予測誤差を補償することは、前記予測誤差を積分要
素を含む予測誤差補償器を通して予測誤差補償量を得る
ことである請求項2記載の帰還制御方法。
4. The step of obtaining the predicted value of the control amount includes the step of obtaining a predicted value of a change in one sample period based on the manipulated variable, and the predicted value of the change and the prediction error compensation amount. The step of obtaining a control amount predicted value by adding a control amount detected value, and obtaining the prediction error is to detect a prediction error based on the control amount detected value and the control amount predicted value. The feedback control method according to claim 2, wherein compensating the prediction error is to obtain the prediction error compensation amount through a prediction error compensator including an integral element.
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