JPH0628008A - 複数操作源の制御装置 - Google Patents
複数操作源の制御装置Info
- Publication number
- JPH0628008A JPH0628008A JP19295392A JP19295392A JPH0628008A JP H0628008 A JPH0628008 A JP H0628008A JP 19295392 A JP19295392 A JP 19295392A JP 19295392 A JP19295392 A JP 19295392A JP H0628008 A JPH0628008 A JP H0628008A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- controller
- sources
- control
- source
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
- Shaping By String And By Release Of Stress In Plastics And The Like (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】干渉系の複数操作源を制御するにあたって、制
御量の制御と共に操作量の発散を防ぐ。 【構成】複数の操作源の出力を設定する出力設定コント
ローラと、単ループコントローラと、操作源と、制御量
の検出部をもつ制御対象システムとを有し、出力設定コ
ントローラを、制御量の目標値からのずれ及び操作量の
ばらつきの評価部を評価関数に含めて最適レギュレータ
の設計手法で設計されたコントローラとした。
御量の制御と共に操作量の発散を防ぐ。 【構成】複数の操作源の出力を設定する出力設定コント
ローラと、単ループコントローラと、操作源と、制御量
の検出部をもつ制御対象システムとを有し、出力設定コ
ントローラを、制御量の目標値からのずれ及び操作量の
ばらつきの評価部を評価関数に含めて最適レギュレータ
の設計手法で設計されたコントローラとした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は１つの操作源の制御が他
の操作源の制御量に影響をおよぼす干渉系の制御装置に
関し、特に、例えば複数のヒータ（操作源）でプラスチ
ックフィルム等を加熱するフィルム製造装置の温度制御
や、複数の原料吐出口の開度調節器（操作源）で紙厚あ
るいは坪量を調整する抄紙機の紙厚制御に適用して好適
な複数操作源の制御装置に関する。
の操作源の制御量に影響をおよぼす干渉系の制御装置に
関し、特に、例えば複数のヒータ（操作源）でプラスチ
ックフィルム等を加熱するフィルム製造装置の温度制御
や、複数の原料吐出口の開度調節器（操作源）で紙厚あ
るいは坪量を調整する抄紙機の紙厚制御に適用して好適
な複数操作源の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】複数の同種の操作源があってそのうちの
或る操作源を制御すると、これの影響で他の操作源の制
御量が変わるいわゆる干渉系と称する処理システムがあ
る。例えばフィルムの巾方向に複数個並べて配置された
加熱源でフィルムを加熱する場合、干渉系となる。図３
に例示した干渉系で或る加熱源１３1 の熱量（操作量）
ｘ1 を変えると、その直下の対象物の温度ｙ1 のみなら
ず他の加熱源１３2 の熱量ｘ2 の直下の温度Ｙ2 も変化
する。つまり或る位置の対象物温度ｙ1 は加熱源の熱量
ｘ1 及びｘ2 により、それぞれ影響度合ｗ11，ｗ21に応
じて変化し、他の位置の温度ｙ2 は影響度合ｗ12，ｗ22
に応じて変化する。このためｙ1 の温度だけ変更したい
場合は両方の加熱源の熱量ｘ1 及びｘ2 を変える必要が
ある。
或る操作源を制御すると、これの影響で他の操作源の制
御量が変わるいわゆる干渉系と称する処理システムがあ
る。例えばフィルムの巾方向に複数個並べて配置された
加熱源でフィルムを加熱する場合、干渉系となる。図３
に例示した干渉系で或る加熱源１３1 の熱量（操作量）
ｘ1 を変えると、その直下の対象物の温度ｙ1 のみなら
ず他の加熱源１３2 の熱量ｘ2 の直下の温度Ｙ2 も変化
する。つまり或る位置の対象物温度ｙ1 は加熱源の熱量
ｘ1 及びｘ2 により、それぞれ影響度合ｗ11，ｗ21に応
じて変化し、他の位置の温度ｙ2 は影響度合ｗ12，ｗ22
に応じて変化する。このためｙ1 の温度だけ変更したい
場合は両方の加熱源の熱量ｘ1 及びｘ2 を変える必要が
ある。
【０００３】従来、このような干渉系を制御する手法と
して、（イ）制御対象物のプロセスモデルを基に設計し
たクロスコントローラを用いたシステムおよび（ロ）状
態フィードバックによる非干渉制御システム等が知られ
ている。図４はクロスコントローラの構成ブロック図で
あり、図５はクロスコントローラを用いた非干渉制御シ
ステムのブロック図であって、各操作源１を個別に制御
する単ループコントローラ２の前段にクロスコントロー
ラ３を設けている。Ｒは目標値ベクトル、ｅは制御対象
システム４の制御評価出力に対する制御偏差ベクトルで
ある。図３の例についてこのクロスコントローラシステ
ムを説明すれば、入出力変数の数をそれぞれ２以上とし
てｘi からｙi への影響度合をｗij（ｉ，ｊ＝１，２
…）とすると、この干渉系は次式（１）で表現される。 Ｙ＝ＷＸ …（１） ここでＹ＝（ｙ1 ，ｙ2 …ｙm ) T Ｘ＝（ｘ1 ，ｘ2 …ｘm ) T
して、（イ）制御対象物のプロセスモデルを基に設計し
たクロスコントローラを用いたシステムおよび（ロ）状
態フィードバックによる非干渉制御システム等が知られ
ている。図４はクロスコントローラの構成ブロック図で
あり、図５はクロスコントローラを用いた非干渉制御シ
ステムのブロック図であって、各操作源１を個別に制御
する単ループコントローラ２の前段にクロスコントロー
ラ３を設けている。Ｒは目標値ベクトル、ｅは制御対象
システム４の制御評価出力に対する制御偏差ベクトルで
ある。図３の例についてこのクロスコントローラシステ
ムを説明すれば、入出力変数の数をそれぞれ２以上とし
てｘi からｙi への影響度合をｗij（ｉ，ｊ＝１，２
…）とすると、この干渉系は次式（１）で表現される。 Ｙ＝ＷＸ …（１） ここでＹ＝（ｙ1 ，ｙ2 …ｙm ) T Ｘ＝（ｘ1 ，ｘ2 …ｘm ) T
【数１】 上式中、ｍは操作源（操作量）及び対象物（制御量）の
個数であり、Ｔは転置行列を表わす。Ｘは操作量ベクト
ル、Ｙは制御量ベクトルと呼ばれている。プロセスモデ
ルＷを同定したものをＷ´とし、その逆行列をＷ´-1と
定義する（Ｗ≒Ｗ´）。入力をＵとして、 Ｘ＝Ｗ´-1Ｕ …（２） Ｕ＝（ｕ1 ，ｕ2 …ｕm ) T ＝Ｒ−Ｙ Ｒ＝（ｒ1 ，ｒ2 ，…ｒm ) T ｒ1 ，ｒ2 …ｒm は各制御量の目標値 （１），（２）式から Ｙ＝ＷＷ´-1Ｕ …（３） となり、入力Ｕの各要素の１つｕi を変動させたときｙ
i のみ変動し、あたかも他の要素からの影響即ち干渉が
ないかのように振舞う。このようにＷ´の逆行列Ｗ´-1
を求め、対象システム相互の干渉を打ち消すコントロー
ラがクロスコントローラと呼ばれている。
個数であり、Ｔは転置行列を表わす。Ｘは操作量ベクト
ル、Ｙは制御量ベクトルと呼ばれている。プロセスモデ
ルＷを同定したものをＷ´とし、その逆行列をＷ´-1と
定義する（Ｗ≒Ｗ´）。入力をＵとして、 Ｘ＝Ｗ´-1Ｕ …（２） Ｕ＝（ｕ1 ，ｕ2 …ｕm ) T ＝Ｒ−Ｙ Ｒ＝（ｒ1 ，ｒ2 ，…ｒm ) T ｒ1 ，ｒ2 …ｒm は各制御量の目標値 （１），（２）式から Ｙ＝ＷＷ´-1Ｕ …（３） となり、入力Ｕの各要素の１つｕi を変動させたときｙ
i のみ変動し、あたかも他の要素からの影響即ち干渉が
ないかのように振舞う。このようにＷ´の逆行列Ｗ´-1
を求め、対象システム相互の干渉を打ち消すコントロー
ラがクロスコントローラと呼ばれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】クロスコントローラは
上述のようにプロセスモデルＷを同定し、その逆システ
ムを求める必要があるが、実際のプロセスモデルを完全
に同定することは現実にはほぼ不可能であるため、完全
な逆システムを求めることはできず、近似値が用いられ
ることとなる。このため各操作量ｘi が局所的に発散
（実際には操作量が０となったり最大値となったりす
る）を起すのが避けられなかった。操作量が発散する
と、それ以上の変動には応答できないため、局所的に外
乱応答が悪化したり、連続最大負荷による局所的劣化を
生じる等の問題があった。
上述のようにプロセスモデルＷを同定し、その逆システ
ムを求める必要があるが、実際のプロセスモデルを完全
に同定することは現実にはほぼ不可能であるため、完全
な逆システムを求めることはできず、近似値が用いられ
ることとなる。このため各操作量ｘi が局所的に発散
（実際には操作量が０となったり最大値となったりす
る）を起すのが避けられなかった。操作量が発散する
と、それ以上の変動には応答できないため、局所的に外
乱応答が悪化したり、連続最大負荷による局所的劣化を
生じる等の問題があった。
【０００５】また、前述した状態フィードバックによる
非干渉制御システムは動的システムに対してクロスコン
トローラと同様に非干渉化を行う方法であり、プロセス
モデルの完全な同定化ができないという点でクロスコン
トローラと同様な問題があった。
非干渉制御システムは動的システムに対してクロスコン
トローラと同様に非干渉化を行う方法であり、プロセス
モデルの完全な同定化ができないという点でクロスコン
トローラと同様な問題があった。
【０００６】本発明は、干渉系システムの制御におい
て、各操作量の発散がなく、外乱応答の悪化や連続的な
最大負荷による局所的劣化を防止できる複数操作部の制
御装置を提供することにある。
て、各操作量の発散がなく、外乱応答の悪化や連続的な
最大負荷による局所的劣化を防止できる複数操作部の制
御装置を提供することにある。
【０００７】本発明はまた、干渉系の制御において、従
来の非干渉制御用コントローラに代わる新たな操作源全
体の出力設定コントローラを提供することにある。
来の非干渉制御用コントローラに代わる新たな操作源全
体の出力設定コントローラを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る複数操作源
の出力設定コントローラは、特定の動的システムの制御
に適用される最適レギュレータの設計手法を用いて評価
関数が収束するように設計して構成されている。即ち本
発明によれば、複数の操作源を含み、１つの操作源の影
響が複数の制御量に及ぶ干渉系の制御において、制御量
の目標値からのずれおよび操作量のばらつきの評価部を
加味した評価関数を最小にするように最適レギユレータ
の設計手法により設計された複数の操作源全体を制御す
る出力設定コントローラと、該出力設定コントローラに
より出力された設定値に基いて各操作源を制御する単ル
ープコントローラと、制御量を評価する評価部を備えた
制御対象システムとを有する複数操作源の制御装置が提
供される。
の出力設定コントローラは、特定の動的システムの制御
に適用される最適レギュレータの設計手法を用いて評価
関数が収束するように設計して構成されている。即ち本
発明によれば、複数の操作源を含み、１つの操作源の影
響が複数の制御量に及ぶ干渉系の制御において、制御量
の目標値からのずれおよび操作量のばらつきの評価部を
加味した評価関数を最小にするように最適レギユレータ
の設計手法により設計された複数の操作源全体を制御す
る出力設定コントローラと、該出力設定コントローラに
より出力された設定値に基いて各操作源を制御する単ル
ープコントローラと、制御量を評価する評価部を備えた
制御対象システムとを有する複数操作源の制御装置が提
供される。
【０００９】
【実施例】次に、本発明を実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。本発明の制御装置は前掲（１）式
で表現される干渉系の制御に用いられる。干渉系の例と
しては、複数の加熱源（ヒータ）によってフィルムを均
一に加熱するフィルム温度制御系（具体例は後述）や抄
紙機において複数の原料吐出口の開度調節器を用いて均
一な紙厚とする紙厚プロファイル制御系（後述）等があ
る。前者の例では操作源は加熱源（ヒータ）であり、操
作量は加熱源の熱量、制御量はフィルム温度である。後
者では、操作源は原料吐出口の開度調節器、操作量は原
料吐出口の開度、また制御量は紙厚あるいは坪量であ
る。
つつ詳細に説明する。本発明の制御装置は前掲（１）式
で表現される干渉系の制御に用いられる。干渉系の例と
しては、複数の加熱源（ヒータ）によってフィルムを均
一に加熱するフィルム温度制御系（具体例は後述）や抄
紙機において複数の原料吐出口の開度調節器を用いて均
一な紙厚とする紙厚プロファイル制御系（後述）等があ
る。前者の例では操作源は加熱源（ヒータ）であり、操
作量は加熱源の熱量、制御量はフィルム温度である。後
者では、操作源は原料吐出口の開度調節器、操作量は原
料吐出口の開度、また制御量は紙厚あるいは坪量であ
る。
【００１０】図１に本発明の実施例による制御装置のブ
ロック図を示す。操作源全体の出力設定コントローラ５
は操作源の出力の設定値を算出し、出力するコントロー
ラであって対象干渉系全体の制御をつかさどる。単ルー
プコントローラ６は出力設定コントローラ５により出力
された設定値に基いて個別に各操作源７を制御するコン
トローラであり、通常ＰＩＤコントローラが用いられ
る。通常、単ループコントローラ６は操作源７と１対１
に対応し、それぞれ対応する操作源７の出力をフィード
バックして該操作源７の出力を設定値に基いて調整す
る。操作源７は前述の加熱源（ヒータ）や開度調節器等
であり、制御対象物に対して複数個設置される。制御対
象システム８は例えばフィルム温度の計測器や紙厚測定
器、紙坪量センサ等の制御量を評価する制御評価部をも
つシステムである。前述のように本発明の要点は出力設
定コントローラ５を最適レギュレータの設計手法を用い
て構成することにある。以下、最適レギュレータについ
て概略を説明する。
ロック図を示す。操作源全体の出力設定コントローラ５
は操作源の出力の設定値を算出し、出力するコントロー
ラであって対象干渉系全体の制御をつかさどる。単ルー
プコントローラ６は出力設定コントローラ５により出力
された設定値に基いて個別に各操作源７を制御するコン
トローラであり、通常ＰＩＤコントローラが用いられ
る。通常、単ループコントローラ６は操作源７と１対１
に対応し、それぞれ対応する操作源７の出力をフィード
バックして該操作源７の出力を設定値に基いて調整す
る。操作源７は前述の加熱源（ヒータ）や開度調節器等
であり、制御対象物に対して複数個設置される。制御対
象システム８は例えばフィルム温度の計測器や紙厚測定
器、紙坪量センサ等の制御量を評価する制御評価部をも
つシステムである。前述のように本発明の要点は出力設
定コントローラ５を最適レギュレータの設計手法を用い
て構成することにある。以下、最適レギュレータについ
て概略を説明する。
【００１１】最適レギュレータは図２の構成ブロック図
に示されるように次式 ｄＸ／ｄｔ＝ＡＸ＋ＢＵ…（４） で表わされる系において次式（５）で表わされる２次形
式評価関数Ｊを最小とするための制御システムである。
に示されるように次式 ｄＸ／ｄｔ＝ＡＸ＋ＢＵ…（４） で表わされる系において次式（５）で表わされる２次形
式評価関数Ｊを最小とするための制御システムである。
【数２】 上式（４），（５）においてＸは状態変数ベクトル（ｎ
次元実数ベクトル）、Ｕは入力変数ベクトル（ｍ次元実
数ベクトル）、Ａはｎ行ｎ列の行列、Ｂはｍ行ｍ列の行
列、Ｑは半正定対称行列、Ｒは正定対称行列である。ま
た式（５）の添字Ｔは転置行列を表わす。
次元実数ベクトル）、Ｕは入力変数ベクトル（ｍ次元実
数ベクトル）、Ａはｎ行ｎ列の行列、Ｂはｍ行ｍ列の行
列、Ｑは半正定対称行列、Ｒは正定対称行列である。ま
た式（５）の添字Ｔは転置行列を表わす。
【００１２】２次評価関数Ｊを最小とするには式（４）
の系に次式（６）で表わされるフィードバックを施せば
よいことが知られている。 Ｕ＝−ＫＸ …（６） Ｋ＝Ｒ-1ＢT Ｐ Ｐはリカッチ方程式の定常解、すなわち、ＡT Ｐ＋ＰＡ
＋Ｑ−ＰＢＲ-1ＢT Ｐ＝０を満たす正定対称な行列であ
る。リカッチ方程式が解けない場合には次の収束計算に
よりＫを求めることができる。 Ｍi ＝Ｐi-1 −Ｐi-1 Ｂ（Ｒ＋ＢT Ｐi-1 Ｂ) -1ＢT Ｐ
i-1 Ｐi ＝ＡT Ｍi Ａ＋Ｑ Ｋ ＝（Ｒ＋ＢT Ｐi-1 Ｂ-1) ＢT Ｐi-1 Ａ ここで−１は逆行列、ｉは収束計算のパラメータ。
の系に次式（６）で表わされるフィードバックを施せば
よいことが知られている。 Ｕ＝−ＫＸ …（６） Ｋ＝Ｒ-1ＢT Ｐ Ｐはリカッチ方程式の定常解、すなわち、ＡT Ｐ＋ＰＡ
＋Ｑ−ＰＢＲ-1ＢT Ｐ＝０を満たす正定対称な行列であ
る。リカッチ方程式が解けない場合には次の収束計算に
よりＫを求めることができる。 Ｍi ＝Ｐi-1 −Ｐi-1 Ｂ（Ｒ＋ＢT Ｐi-1 Ｂ) -1ＢT Ｐ
i-1 Ｐi ＝ＡT Ｍi Ａ＋Ｑ Ｋ ＝（Ｒ＋ＢT Ｐi-1 Ｂ-1) ＢT Ｐi-1 Ａ ここで−１は逆行列、ｉは収束計算のパラメータ。
【００１３】本発明においては出力設定コントローラ５
を設計する際に、評価関数に制御量Ｙと目標値Ｒとのず
れ（Ｙ−Ｒ）及び操作量のばらつきΔｘ、即ち （ｘi −ｘi-1 ），（ｘi −２ｘi-1 ＋ｘi-2 ） 等の評価部を加える。評価関数が（Ｙ−Ｒ）の評価部の
みでは、制御量をコントロールすることは可能である
が、操作量のばらつきは抑えられず、操作量の一部が発
散する問題は解決できない。制御量と目標値とのずれ
（Ｙ−Ｒ）の評価と操作量のばらつきΔｘの評価は重み
（影響度合）を変えることができ、前者の重みが後者よ
り大きいことが望ましい。特に前者の重みが後者の１〜
１０万倍であることが好ましい。
を設計する際に、評価関数に制御量Ｙと目標値Ｒとのず
れ（Ｙ−Ｒ）及び操作量のばらつきΔｘ、即ち （ｘi −ｘi-1 ），（ｘi −２ｘi-1 ＋ｘi-2 ） 等の評価部を加える。評価関数が（Ｙ−Ｒ）の評価部の
みでは、制御量をコントロールすることは可能である
が、操作量のばらつきは抑えられず、操作量の一部が発
散する問題は解決できない。制御量と目標値とのずれ
（Ｙ−Ｒ）の評価と操作量のばらつきΔｘの評価は重み
（影響度合）を変えることができ、前者の重みが後者よ
り大きいことが望ましい。特に前者の重みが後者の１〜
１０万倍であることが好ましい。
【００１４】次に本発明を適用した具体例について説明
する。図６はプラスチックフィルムの製造工程を示した
図である。同図（Ａ）に示す如くプラスチック押出器１
０で押し出されたプラスチックフィルム１１は、該フィ
ルムの両側縁を挟む延伸器１２で巾方向に引張られなが
ら帯状に進行して加熱源１３で加熱される。加熱源１３
は図６（Ｂ）に示すようにプラスチックフィルム１１の
上方に巾方向に複数個並んで設置されており、互いに相
互干渉しながらフィルム１１を加熱する。この過程でフ
ィルムの膜圧を均一に保つために、加熱されるフィルム
は巾方向の温度を均一に保たれなければならない。加熱
源後方のフィルム温度計測器１４でフィルム各部の温度
を測定して加熱源１３の温度を調節する。本例は、操作
源を加熱源１３とし、制御量をフィルム温度計測器１４
で計測されたフィルム温度とすることにより、前示
（１）式で表わされる干渉系をなすが、（１）式は動的
システムではなく、このままでは最適レギュレータの設
計手法でフィードバック量を決めることができない。そ
こで図７に示すような積分器１５を設けて擬似的に動的
システムを構成する。なお単ループコントローラとして
のＰＩＤコントローラは制御周期が全体の制御周期に比
べて十分短かく、ＰＩＤコントローラの整定時間は無視
できるとして図７では省略している。図７の入力Ｕは操
作量の補正値であり、制御周期毎に図７の操作量Ｘに加
算される。
する。図６はプラスチックフィルムの製造工程を示した
図である。同図（Ａ）に示す如くプラスチック押出器１
０で押し出されたプラスチックフィルム１１は、該フィ
ルムの両側縁を挟む延伸器１２で巾方向に引張られなが
ら帯状に進行して加熱源１３で加熱される。加熱源１３
は図６（Ｂ）に示すようにプラスチックフィルム１１の
上方に巾方向に複数個並んで設置されており、互いに相
互干渉しながらフィルム１１を加熱する。この過程でフ
ィルムの膜圧を均一に保つために、加熱されるフィルム
は巾方向の温度を均一に保たれなければならない。加熱
源後方のフィルム温度計測器１４でフィルム各部の温度
を測定して加熱源１３の温度を調節する。本例は、操作
源を加熱源１３とし、制御量をフィルム温度計測器１４
で計測されたフィルム温度とすることにより、前示
（１）式で表わされる干渉系をなすが、（１）式は動的
システムではなく、このままでは最適レギュレータの設
計手法でフィードバック量を決めることができない。そ
こで図７に示すような積分器１５を設けて擬似的に動的
システムを構成する。なお単ループコントローラとして
のＰＩＤコントローラは制御周期が全体の制御周期に比
べて十分短かく、ＰＩＤコントローラの整定時間は無視
できるとして図７では省略している。図７の入力Ｕは操
作量の補正値であり、制御周期毎に図７の操作量Ｘに加
算される。
【００１５】図７を離散時間動的システム表現にすると
次式となる。 Ｘ（ｔ＋１）＝Ｘ（ｔ）＋Ｕ（ｔ） …（７） Ｙ（ｔ）＝ＷＸ（ｔ） …（８） ここでｔは制御周期回数を示し、例えばＸ（ｔ）はｔ回
目の制御周期時の操作量ベクトルを表わす。目標値Ｒと
制御量Ｙとのずれを制御偏差ベクトルｅとすると、次式
で表わされる。 ｅ（ｔ）＝−｛Ｒ（ｔ) −Ｙ（ｔ) ｝ ｅ（ｔ＋１）＝−｛Ｒ（ｔ＋１) −Ｙ（ｔ＋１) ｝ ｅ（ｔ）＝（ｅ1（ｔ) ，ｅ2（ｔ) ，…ｅm（ｔ) ）T 目標値Ｒと制御量Ｙとのずれの２次評価関数Ｓ1 は次式
で表わされる。
次式となる。 Ｘ（ｔ＋１）＝Ｘ（ｔ）＋Ｕ（ｔ） …（７） Ｙ（ｔ）＝ＷＸ（ｔ） …（８） ここでｔは制御周期回数を示し、例えばＸ（ｔ）はｔ回
目の制御周期時の操作量ベクトルを表わす。目標値Ｒと
制御量Ｙとのずれを制御偏差ベクトルｅとすると、次式
で表わされる。 ｅ（ｔ）＝−｛Ｒ（ｔ) −Ｙ（ｔ) ｝ ｅ（ｔ＋１）＝−｛Ｒ（ｔ＋１) −Ｙ（ｔ＋１) ｝ ｅ（ｔ）＝（ｅ1（ｔ) ，ｅ2（ｔ) ，…ｅm（ｔ) ）T 目標値Ｒと制御量Ｙとのずれの２次評価関数Ｓ1 は次式
で表わされる。
【数３】 ここで、Ｘ，Ｙ，Ｕの差分をそれぞれΔＸ，ΔＹ，ΔＵ
で表わすと、｛例えばΔＸ（ｔ）＝Ｘ（ｔ）−Ｘ（ｔ−
１）｝、制御偏差ｅ（ｔ＋１）は次式のように表現でき
る。 ｅ（ｔ＋１） ＝Ｙ（ｔ＋１）−Ｙ（ｔ）−｛Ｒ（ｔ＋１）−Ｒ（ｔ）｝＋ｅ（ｔ） ＝ΔＹ（ｔ＋１）−ΔＲ（ｔ＋１）＋ｅ（ｔ） ＝ＷΔＸ（ｔ＋１）−ΔＲ（ｔ＋１）＋ｅ（ｔ） ＝Ｗ｛ΔＸ（ｔ）＋ΔＵ（ｔ）｝−ΔＲ（ｔ＋１）＋ｅ（ｔ） ＝ＷΔＸ（ｔ）＋ｅ（ｔ）＋ＷΔＵ（ｔ）−ΔＲ（ｔ＋１）…（９） またΔＸ（ｔ＋１）は定義により ΔＸ（ｔ＋１）＝ΔＸ（ｔ）＋ΔＵ（ｔ）…（１０） （９）式と（１０）式をまとめると、Ｉを単位行列、Ｏ
をゼロ行列として、
で表わすと、｛例えばΔＸ（ｔ）＝Ｘ（ｔ）−Ｘ（ｔ−
１）｝、制御偏差ｅ（ｔ＋１）は次式のように表現でき
る。 ｅ（ｔ＋１） ＝Ｙ（ｔ＋１）−Ｙ（ｔ）−｛Ｒ（ｔ＋１）−Ｒ（ｔ）｝＋ｅ（ｔ） ＝ΔＹ（ｔ＋１）−ΔＲ（ｔ＋１）＋ｅ（ｔ） ＝ＷΔＸ（ｔ＋１）−ΔＲ（ｔ＋１）＋ｅ（ｔ） ＝Ｗ｛ΔＸ（ｔ）＋ΔＵ（ｔ）｝−ΔＲ（ｔ＋１）＋ｅ（ｔ） ＝ＷΔＸ（ｔ）＋ｅ（ｔ）＋ＷΔＵ（ｔ）−ΔＲ（ｔ＋１）…（９） またΔＸ（ｔ＋１）は定義により ΔＸ（ｔ＋１）＝ΔＸ（ｔ）＋ΔＵ（ｔ）…（１０） （９）式と（１０）式をまとめると、Ｉを単位行列、Ｏ
をゼロ行列として、
【数４】 一方、操作量のばらつきは評価関数Ｓ2 により例えば次
のように評価する。
のように評価する。
【数５】 （７）式よりＧＸ（ｔ＋１）は次のように変形できる。 ＧＸ（ｔ＋１）＝ＧＸ（ｔ）＋ＧＵ（ｔ） ＝ＧＸ（ｔ）＋ＧＵ（ｔ）＋｛ＧＸ（ｔ）−ＧＸ（ｔ）｝ ＝ＧＸ（ｔ）＋ＧＵ（ｔ）＋ＧＸ（ｔ） −｛ＧＸ（ｔ−１）＋ＧＵ（ｔ−１）｝ ＝Ｇ｛Ｘ（ｔ）−Ｘ（ｔ−１）｝ ＋Ｇ｛Ｕ（ｔ）−Ｕ（ｔ−１）｝＋ＧＸ（ｔ） ＝ＧΔＸ（ｔ）＋ＧΔＵ（ｔ）＋ＧＸ（ｔ） ｗ＝ＧＸとすると ｗ（ｔ＋１）＝ＧΔＸ（ｔ）＋ｗ（ｔ）＋ＧΔＵ（ｔ） …（１３） （１３）式と（１１）式をまとめると次式で表現でき
る。
る。
【数６】 フィルム温度を一定とする定値制御であるためΔＲ＝０
であり、
であり、
【数７】 とおきかえると、前示式（４）と同形式となる。評価関
数Ｊについて
数Ｊについて
【数８】 としてＪが最小になるように最適レギュレータの設計手
法を適用し、収束計算することにより、本発明の出力設
定コントローラを設計できる。上式でａ，ｂは重み係
数、Ｉ，Ｒは単位行列である。
法を適用し、収束計算することにより、本発明の出力設
定コントローラを設計できる。上式でａ，ｂは重み係
数、Ｉ，Ｒは単位行列である。
【００１６】図８に重み係数をａ対ｂ＝１０００対１と
して出力設定コントローラを設計したときの操作量（加
熱源の熱量、図８（Ｂ））及び制御量（フィルム温度、
同図（Ａ））の変化を示す。図８から分かるように制御
量のみならず操作量もばらつきが少ない。
して出力設定コントローラを設計したときの操作量（加
熱源の熱量、図８（Ｂ））及び制御量（フィルム温度、
同図（Ａ））の変化を示す。図８から分かるように制御
量のみならず操作量もばらつきが少ない。
【００１７】図９に本発明を適用した抄紙機の紙厚制御
または坪量制御の具体例を示す。図９（Ａ）のように原
料吐出開口部１６から出た紙１７はローラ１８によりＬ
方向に流れる。紙厚や坪量は、原料吐出開口部１６の開
度により決定され、該開口部の開度は開度調節器１９に
て調節される。良好な紙を得るためには紙厚または坪量
は均一に保たれる必要があるが、開度調節器１９は図９
（Ｂ）の如く紙巾方向に複数個並んで配置され、１つの
開度調節器１９を調節すると、その直下のみならず周辺
の紙厚または坪量に影響を与える。したがって原料吐出
開口部１６の各部開度と各部紙厚（または坪量）は干渉
系を構成する。本例も前示（１）式で表わされる干渉系
であって図６の具体例と同様に本発明の制御装置を適用
して一定紙厚または一定坪量の高品質の紙を得ることが
できる。
または坪量制御の具体例を示す。図９（Ａ）のように原
料吐出開口部１６から出た紙１７はローラ１８によりＬ
方向に流れる。紙厚や坪量は、原料吐出開口部１６の開
度により決定され、該開口部の開度は開度調節器１９に
て調節される。良好な紙を得るためには紙厚または坪量
は均一に保たれる必要があるが、開度調節器１９は図９
（Ｂ）の如く紙巾方向に複数個並んで配置され、１つの
開度調節器１９を調節すると、その直下のみならず周辺
の紙厚または坪量に影響を与える。したがって原料吐出
開口部１６の各部開度と各部紙厚（または坪量）は干渉
系を構成する。本例も前示（１）式で表わされる干渉系
であって図６の具体例と同様に本発明の制御装置を適用
して一定紙厚または一定坪量の高品質の紙を得ることが
できる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、制
御量の目標値からのずれ及び操作量のばらつきを考慮し
た評価部を評価関数に含めて最適レギュレータの設計手
法により設計したコントローラを複数操作源の出力設定
コントローラとして用いたので、干渉系において制御量
の精度のよい制御のみならず、各操作量の発散を抑える
ことができ、外乱応答の悪化や連続的最大負荷による局
所的劣化を防止できる。
御量の目標値からのずれ及び操作量のばらつきを考慮し
た評価部を評価関数に含めて最適レギュレータの設計手
法により設計したコントローラを複数操作源の出力設定
コントローラとして用いたので、干渉系において制御量
の精度のよい制御のみならず、各操作量の発散を抑える
ことができ、外乱応答の悪化や連続的最大負荷による局
所的劣化を防止できる。
【図１】本発明の実施例による制御装置のブロック図で
ある。
ある。
【図２】本発明に適用される最適レギュレータのブロッ
ク図である。
ク図である。
【図３】操作量を加熱源温度とした干渉系の１例を示す
概略図である。
概略図である。
【図４】従来のクロスコントローラのブロック図であ
る。
る。
【図５】図４のクロスコントローラによる非干渉系制御
システムのブロック図である。
システムのブロック図である。
【図６】本発明の具体的な１適用例であるプラスチック
フィルム製造工程を示す概略図である。
フィルム製造工程を示す概略図である。
【図７】本発明による擬似的動的システムを構成するた
めの積分器のブロック図である。
めの積分器のブロック図である。
【図８】本発明を適用した場合の制御量（同図（Ａ））
および操作量（同図（Ｂ））の経時変化を模型的に示し
た図である
および操作量（同図（Ｂ））の経時変化を模型的に示し
た図である
【図９】本発明の具体的な他の適用例である抄紙機の原
料吐出開口部の概略的な斜視図および部分的な拡大横断
面図である。
料吐出開口部の概略的な斜視図および部分的な拡大横断
面図である。
１，７ 操作源 ２，６ 単ループコントローラ ３ クロスコントローラ ４，８ 制御対象システム ５ 出力設定コントローラ １１ プラスチックフィルム １３ 加熱源 １４ フィルム温度計測器 １５ 積分器 １６ 原料吐出開口部 １７ 紙 １９ 開度調節器
Claims (4)
- 【請求項１】複数の操作源を含み、１つの操作源の影響
が他の操作源の制御量に及ぶ干渉系の該複数の操作源を
制御する装置において、前記複数の操作源の出力設定コ
ントローラと、該出力設定コントローラにより出力され
た設定値に基いて各操作源を制御する単ループコントロ
ーラと、制御量の評価部を備えた制御対象システムとを
有し、前記出力設定コントローラは、制御量の目標値か
らのずれ及び操作量のばらつきの評価部を加味した評価
関数を最小にするように最適レギュレータの設計手法に
より処理が施されたコントローラであることを特徴とす
る複数操作源の制御装置。 - 【請求項２】前記制御対象システムは積分器が付設され
て擬似的な動的システムとして構成されることを特徴と
する請求項第１項に記載した複数操作源の制御装置。 - 【請求項３】前記複数の操作源はフィルム製造工程にお
ける加熱源であり、前記制御量はフィルム温度であるこ
とを特徴とする請求項第１項に記載した複数操作源の制
御装置。 - 【請求項４】前記複数の操作源は抄紙機における原料吐
出開口部の開度調節器であり、前記制御量は紙の厚みま
たは坪量であることを特徴とする請求項第１項に記載し
た複数操作源の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19295392A JPH0628008A (ja) | 1992-06-27 | 1992-06-27 | 複数操作源の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19295392A JPH0628008A (ja) | 1992-06-27 | 1992-06-27 | 複数操作源の制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0628008A true JPH0628008A (ja) | 1994-02-04 |
Family
ID=16299773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19295392A Pending JPH0628008A (ja) | 1992-06-27 | 1992-06-27 | 複数操作源の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0628008A (ja) |
-
1992
- 1992-06-27 JP JP19295392A patent/JPH0628008A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100407203B1 (ko) | 다변수예측제어기에서독립적인피드포워드제어의결합방법 | |
| US5847952A (en) | Nonlinear-approximator-based automatic tuner | |
| EP0710901B1 (en) | Multivariable nonlinear process controller | |
| US4788989A (en) | Process for the temperature control of a drying apparatus for tobacco leaves | |
| US5566065A (en) | Method and apparatus for controlling multivariable nonlinear processes | |
| US6496749B1 (en) | Semiconductor producing apparatus and temperature control method therefor | |
| US5832990A (en) | Automatic temperature control method and apparatus for an automotive vehicle | |
| US7376470B2 (en) | Control method and apparatus | |
| JP3336135B2 (ja) | プロセスに指令を与えるための方法および装置 | |
| JP3864781B2 (ja) | 温度調節器 | |
| KR920004079B1 (ko) | 프로세스 제어장치 및 방법 | |
| JPH08505973A (ja) | 値域制御法を用いた多変数予測制御方法 | |
| WO2001079942A1 (fr) | Unite de commande, regulateur de temperature et appareil de traitement thermique | |
| US5397514A (en) | Process for producing flat and annular-cross-section extrudates and device for implementing the process | |
| US6847954B1 (en) | Control-loop auto-tuner with nonlinear tuning rules estimators | |
| EP0608918A1 (en) | Film thickness controller | |
| JPH0628008A (ja) | 複数操作源の制御装置 | |
| JP2004086858A (ja) | 制御装置、温度調節器および熱処理装置 | |
| CN109964180B (zh) | 用于确定调节装置的参数的装置和方法 | |
| JP2003089146A (ja) | シートの製造方法およびシート厚み制御装置 | |
| JP3278566B2 (ja) | ルーパ多変数制御装置 | |
| JPH09101804A (ja) | 適応制御システムにおけるパラメータ設定方法 | |
| JP3571833B2 (ja) | 速度形ｐｉｄ調節装置 | |
| JP4256236B2 (ja) | 制御装置および制御方法 | |
| US6799082B2 (en) | Process control methods and apparatus |