JPH06289903A - フィードフォワード制御装置 - Google Patents
フィードフォワード制御装置Info
- Publication number
- JPH06289903A JPH06289903A JP7571393A JP7571393A JPH06289903A JP H06289903 A JPH06289903 A JP H06289903A JP 7571393 A JP7571393 A JP 7571393A JP 7571393 A JP7571393 A JP 7571393A JP H06289903 A JPH06289903 A JP H06289903A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transmitter
- output
- differentiator
- control
- overshoot
- Prior art date
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- Pending
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- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 オーバシュートを生じさせず、ノイズに対し
過敏とならないようにする。 【構成】 微分器５の出力である制御指令の微分値を、
フィードバック調節出力に加算して制御を行なうフィー
ドフォワード制御装置において、前記制御指令値を減算
器１に直接入力せず、伝達器３と等価な特性を持った伝
達器８を介して入力し、フィードバック系の指令を適宜
に遅らせることにより、オーバシュートを生じさせない
ようにする。
過敏とならないようにする。 【構成】 微分器５の出力である制御指令の微分値を、
フィードバック調節出力に加算して制御を行なうフィー
ドフォワード制御装置において、前記制御指令値を減算
器１に直接入力せず、伝達器３と等価な特性を持った伝
達器８を介して入力し、フィードバック系の指令を適宜
に遅らせることにより、オーバシュートを生じさせない
ようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電動機のトルク，速
度または位置制御や、プラントのプロセス制御、もしく
は車両等の速度制御などの各種の制御に用いて好適なフ
ィードフォワード制御装置に関する。
度または位置制御や、プラントのプロセス制御、もしく
は車両等の速度制御などの各種の制御に用いて好適なフ
ィードフォワード制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２にフィードフォワード制御装置の従
来例を示す。すなわち、指令値ｕと実際値ｙとの差を演
算する減算器１と、その出力をゲイン（Ｋ）倍する比例
調節器２と、指令値を微分する微分器（伝達関数ｓＴ：
ｓはラプラス演算子，Ｔは微分時間）５と、この微分器
出力と前記比例調節器出力との和を演算する加算器６
と、この加算器６に対し短い応答遅れを持つ伝達器（伝
達関数Ｇ1 ）３と、この伝達器出力を積分し制御量の実
際値とする積分器（伝達関数１／ｓＴ：ｓはラプラス演
算子，Ｔは積分時間）４などから構成される。
来例を示す。すなわち、指令値ｕと実際値ｙとの差を演
算する減算器１と、その出力をゲイン（Ｋ）倍する比例
調節器２と、指令値を微分する微分器（伝達関数ｓＴ：
ｓはラプラス演算子，Ｔは微分時間）５と、この微分器
出力と前記比例調節器出力との和を演算する加算器６
と、この加算器６に対し短い応答遅れを持つ伝達器（伝
達関数Ｇ1 ）３と、この伝達器出力を積分し制御量の実
際値とする積分器（伝達関数１／ｓＴ：ｓはラプラス演
算子，Ｔは積分時間）４などから構成される。
【０００３】ここに、伝達器３は通常は１つの構成要素
だけではなく、制御器に存在するフィルタ特性やサンプ
リングの遅れ，マイナループの遅れなど複数の構成要素
からなり、したがってその伝達関数Ｇ1 はこれらの伝達
関数を一括して代表させて示している。また、積分器４
は物理的な意味として「力と速度」，「速度と位置」ま
たは「発生熱量と温度」などの関数を表わす。これは、
完全積分でなくとも、時定数の大きい一次遅れ特性を持
つものであっても良い。
だけではなく、制御器に存在するフィルタ特性やサンプ
リングの遅れ，マイナループの遅れなど複数の構成要素
からなり、したがってその伝達関数Ｇ1 はこれらの伝達
関数を一括して代表させて示している。また、積分器４
は物理的な意味として「力と速度」，「速度と位置」ま
たは「発生熱量と温度」などの関数を表わす。これは、
完全積分でなくとも、時定数の大きい一次遅れ特性を持
つものであっても良い。
【０００４】この場合、微分器５を積分器４の逆関数と
することで、制御応答を高速化することができる。微分
器５が正確に積分器４の逆数となっていれば、本来比例
調節器２はなくても良い。しかし、通常はいくぶんかの
誤差があること、および外乱に対応するため比例調節器
２は必要である。ところが、伝達器３には短い遅れがあ
るため、指令値と実際値には偏差が生じることになる。
この偏差が比例調節器２を通して微分器５の出力に加算
されるため、実際値ｙはオーバーシュートなどを生じて
しまうという問題がある。このため、通常は微分器５の
ゲインを小さめにするが、微分器５と比例調節器２とを
カット＆トライで微妙な調整をする必要があり、この調
整作業に多大な時間と労力を要するという問題がある。
することで、制御応答を高速化することができる。微分
器５が正確に積分器４の逆数となっていれば、本来比例
調節器２はなくても良い。しかし、通常はいくぶんかの
誤差があること、および外乱に対応するため比例調節器
２は必要である。ところが、伝達器３には短い遅れがあ
るため、指令値と実際値には偏差が生じることになる。
この偏差が比例調節器２を通して微分器５の出力に加算
されるため、実際値ｙはオーバーシュートなどを生じて
しまうという問題がある。このため、通常は微分器５の
ゲインを小さめにするが、微分器５と比例調節器２とを
カット＆トライで微妙な調整をする必要があり、この調
整作業に多大な時間と労力を要するという問題がある。
【０００５】図３にフィードフォワード制御装置の別の
従来例を示す。この実施例の図２に示すものと異なる点
は、微分器５の代わりに補償器７を設けた点が特徴であ
る。補償器７は伝達器３と積分器４との積の逆関数とな
っており、この補償器７によって伝達器３の遅れを補償
するようにしているため、比例調節器２があってもオー
バーシュートを生じることはない。しかしながら、図３
のようにすると、伝達器３は通常は１次または高次のフ
ィルタ特性または遅れ要素となっているため、この逆関
数を実現することが難しいばかりでなく、高次の微分関
数となるときはノイズに敏感となり、実用的でなくなる
という問題がある。
従来例を示す。この実施例の図２に示すものと異なる点
は、微分器５の代わりに補償器７を設けた点が特徴であ
る。補償器７は伝達器３と積分器４との積の逆関数とな
っており、この補償器７によって伝達器３の遅れを補償
するようにしているため、比例調節器２があってもオー
バーシュートを生じることはない。しかしながら、図３
のようにすると、伝達器３は通常は１次または高次のフ
ィルタ特性または遅れ要素となっているため、この逆関
数を実現することが難しいばかりでなく、高次の微分関
数となるときはノイズに敏感となり、実用的でなくなる
という問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】つまり、図２の方式で
は、（１）伝達器３の遅れのためフィードバック側が本
来不要な信号を発生してしまい、オーバーシュートなど
を引き起こす。また、このオーバーシュートを抑制する
ための調整が非常に困難であるという問題がある。ま
た、図３に示す方式では、（２）補償器７を実現するこ
とが困難で、かつノイズに敏感なため実用的でないとい
う問題がある。したがって、この発明の課題はオーバー
シュートを生じさせず、かつノイズに敏感でないフィー
ドフォワード制御装置を提供することにある。
は、（１）伝達器３の遅れのためフィードバック側が本
来不要な信号を発生してしまい、オーバーシュートなど
を引き起こす。また、このオーバーシュートを抑制する
ための調整が非常に困難であるという問題がある。ま
た、図３に示す方式では、（２）補償器７を実現するこ
とが困難で、かつノイズに敏感なため実用的でないとい
う問題がある。したがって、この発明の課題はオーバー
シュートを生じさせず、かつノイズに敏感でないフィー
ドフォワード制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、この発明では、制御量に対する指令値に応答遅
れを持たせる第１の伝達器と、制御量に対する指令値を
微分する微分器と、前記第１の伝達器の出力と制御量の
実際値との差を演算する減算器と、この減算器出力をゲ
イン倍する比例調節器と、この比例調節器出力と前記微
分器の出力とを加算する加算器と、この加算器出力に応
答遅れを持たせる第２の伝達器と、この第２の伝達器出
力を積分し制御量の実際値とする積分器とを設けたこと
を特徴としている。この発明では、前記第１の伝達器
を、制御系の周波数帯域内において第２の伝達器と同等
の特性となるように、より低次の伝達関数で近似するこ
とができる。
るため、この発明では、制御量に対する指令値に応答遅
れを持たせる第１の伝達器と、制御量に対する指令値を
微分する微分器と、前記第１の伝達器の出力と制御量の
実際値との差を演算する減算器と、この減算器出力をゲ
イン倍する比例調節器と、この比例調節器出力と前記微
分器の出力とを加算する加算器と、この加算器出力に応
答遅れを持たせる第２の伝達器と、この第２の伝達器出
力を積分し制御量の実際値とする積分器とを設けたこと
を特徴としている。この発明では、前記第１の伝達器
を、制御系の周波数帯域内において第２の伝達器と同等
の特性となるように、より低次の伝達関数で近似するこ
とができる。
【０００８】
【作用】従来のものは、フィードフォワード制御の遅れ
があるにもかかわらず、フィードバック制御の指令を同
時に入力するようにしているため、フィードバック系の
偏差が生じ、ひいてはオーバーシュートを引き起こすも
のと考えられる。したがって、フィードバック系の指令
を適宜に遅らせることでフィードバック系の制御偏差を
なくし、オーバーシュートを生じないようにする。
があるにもかかわらず、フィードバック制御の指令を同
時に入力するようにしているため、フィードバック系の
偏差が生じ、ひいてはオーバーシュートを引き起こすも
のと考えられる。したがって、フィードバック系の指令
を適宜に遅らせることでフィードバック系の制御偏差を
なくし、オーバーシュートを生じないようにする。
【０００９】
【実施例】図１はこの発明の実施例を示すブロック図で
ある。同図からも明らかなように、この実施例は図２に
示すものに対し指令値を伝達器８（Ｇ0 （ｓ））を介し
て減算器１に入力するようにした点で相違している。図
１の伝達関数は次式となる。 ［｛ｕＧ0 （ｓ）−ｙ｝Ｋ＋ｓＴｕ］Ｇ1 （ｓ）／ｓＴ＝ｙ ｙ／ｕ＝｛ｓＴ＋ＫＧ0 （ｓ）｝Ｇ1 （ｓ）／｛ｓＴ＋ＫＧ1 （ｓ）｝ …（１）
ある。同図からも明らかなように、この実施例は図２に
示すものに対し指令値を伝達器８（Ｇ0 （ｓ））を介し
て減算器１に入力するようにした点で相違している。図
１の伝達関数は次式となる。 ［｛ｕＧ0 （ｓ）−ｙ｝Ｋ＋ｓＴｕ］Ｇ1 （ｓ）／ｓＴ＝ｙ ｙ／ｕ＝｛ｓＴ＋ＫＧ0 （ｓ）｝Ｇ1 （ｓ）／｛ｓＴ＋ＫＧ1 （ｓ）｝ …（１）
【００１０】したがって、（１）式から、Ｇ0 （ｓ）＝
Ｇ1 （ｓ）とすることで、ｙ／ｕ＝Ｇ1 （ｓ）とできる
ことが分かる。伝達器３（Ｇ1 （ｓ））はフィルタ特性
または遅れ要素であり、通常は安定な特性であることか
ら、オーバーシュートを生じさせることなく高速な制御
を行なうことが可能となる。ただし、伝達器３が高次系
となっていて、伝達器８を伝達器３の特性に正確に一致
させるのが困難な場合がある。
Ｇ1 （ｓ）とすることで、ｙ／ｕ＝Ｇ1 （ｓ）とできる
ことが分かる。伝達器３（Ｇ1 （ｓ））はフィルタ特性
または遅れ要素であり、通常は安定な特性であることか
ら、オーバーシュートを生じさせることなく高速な制御
を行なうことが可能となる。ただし、伝達器３が高次系
となっていて、伝達器８を伝達器３の特性に正確に一致
させるのが困難な場合がある。
【００１１】かかる場合には、制御系の周波数帯域以上
の高次の特性を無視し、下記（２）式のような一次フィ
ルタ特性または遅れ要素、もしくは両者の組み合わせ等
で代用しても充分な効果を期待することができる。 （一次フィルタ特性） １／（１＋ｓＴ） （遅れ要素） ｅ-sT またはＺ-n（ｎ＞０） …（２）
の高次の特性を無視し、下記（２）式のような一次フィ
ルタ特性または遅れ要素、もしくは両者の組み合わせ等
で代用しても充分な効果を期待することができる。 （一次フィルタ特性） １／（１＋ｓＴ） （遅れ要素） ｅ-sT またはＺ-n（ｎ＞０） …（２）
【００１２】
【発明の効果】この発明によれば、制御量に対する指令
値に応答遅れを持たせる伝達器を付加するようにしたの
で、フィードバック系の指令が遅れるためフィードバッ
ク制御偏差が零となり、オーバーシュートを生じなくな
る。また、上記伝達器を低次のフィルタ特性等で代用で
きるため、構成が簡単となる。さらには、フィードフォ
ワード制御を一階の微分で構成すればノイズに過敏にな
らない、などの効果が得られる。
値に応答遅れを持たせる伝達器を付加するようにしたの
で、フィードバック系の指令が遅れるためフィードバッ
ク制御偏差が零となり、オーバーシュートを生じなくな
る。また、上記伝達器を低次のフィルタ特性等で代用で
きるため、構成が簡単となる。さらには、フィードフォ
ワード制御を一階の微分で構成すればノイズに過敏にな
らない、などの効果が得られる。
【図１】この発明の実施例を示すブロック図である。
【図２】従来例を示すブロック図である。
【図３】他の従来例を示すブロック図である。
１…減算器、２…比例調節器、３，８…伝達器、４…積
分器、５…微分器、６…加算器、７…補償器。
分器、５…微分器、６…加算器、７…補償器。
Claims (2)
- 【請求項１】 制御量に対する指令値に応答遅れを持た
せる第１の伝達器と、制御量に対する指令値を微分する
微分器と、前記第１の伝達器の出力と制御量の実際値と
の差を演算する減算器と、この減算器出力をゲイン倍す
る比例調節器と、この比例調節器出力と前記微分器の出
力とを加算する加算器と、この加算器出力に応答遅れを
持たせる第２の伝達器と、この第２の伝達器出力を積分
し制御量の実際値とする積分器とからなるフィードフォ
ワード制御装置。 - 【請求項２】 前記第１の伝達器を、制御系の周波数帯
域内において第２の伝達器と同等の特性となるように、
より低次の伝達関数で近似することを特徴とする請求項
１に記載のフィードフォワード制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7571393A JPH06289903A (ja) | 1993-04-01 | 1993-04-01 | フィードフォワード制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7571393A JPH06289903A (ja) | 1993-04-01 | 1993-04-01 | フィードフォワード制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06289903A true JPH06289903A (ja) | 1994-10-18 |
Family
ID=13584168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7571393A Pending JPH06289903A (ja) | 1993-04-01 | 1993-04-01 | フィードフォワード制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06289903A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1990001713A1 (en) * | 1988-07-29 | 1990-02-22 | Nissha Printing Co., Ltd. | Production method of color filter |
| JP2007072943A (ja) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | 位置制御装置 |
-
1993
- 1993-04-01 JP JP7571393A patent/JPH06289903A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1990001713A1 (en) * | 1988-07-29 | 1990-02-22 | Nissha Printing Co., Ltd. | Production method of color filter |
| JP2007072943A (ja) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | 位置制御装置 |
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