JPH06348306A - Ｐｄ調節器のパラメータ調整装置 - Google Patents
Ｐｄ調節器のパラメータ調整装置Info
- Publication number
- JPH06348306A JPH06348306A JP13584893A JP13584893A JPH06348306A JP H06348306 A JPH06348306 A JP H06348306A JP 13584893 A JP13584893 A JP 13584893A JP 13584893 A JP13584893 A JP 13584893A JP H06348306 A JPH06348306 A JP H06348306A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- value
- controller
- parameters
- identification
- servo system
- 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.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 閉ループ系の状態でＰＤ調節器のパラメータ
を調整できると共に、短時間で最適なパラメータが求め
られるようにする。 【構成】 目標値（ｒ）６とサーボ系４の観測値である
制御量（ｙ）３との制御偏差（ｅ）８に基づいて上記サ
ーボ系４の操作量（ｕ）２を得る比例・微分の２動作か
らなるＰＤ調節器１に対し、上記操作量（ｕ）２に対す
る推定制御量の関係を、むだ時間特性と積分特性からな
るモデルで表す。そして、上記モデルの出力の微分値が
上記サーボ系４の観測値である制御量（ｙ）３の微分値
に近づくように上記モデルのパラメータを同定回路２０
２により同定する。同定の際には、無駄時間Ｌを予め３
種類設定し、それぞれのむだ時間Ｌにおける同定誤差を
求めて、むだ時間Ｌと同定誤差の関係を２次式で表現し
て同定誤差が最小となるむだ時間Ｌを求め、モデルの最
終のパラメータを決定する。
を調整できると共に、短時間で最適なパラメータが求め
られるようにする。 【構成】 目標値（ｒ）６とサーボ系４の観測値である
制御量（ｙ）３との制御偏差（ｅ）８に基づいて上記サ
ーボ系４の操作量（ｕ）２を得る比例・微分の２動作か
らなるＰＤ調節器１に対し、上記操作量（ｕ）２に対す
る推定制御量の関係を、むだ時間特性と積分特性からな
るモデルで表す。そして、上記モデルの出力の微分値が
上記サーボ系４の観測値である制御量（ｙ）３の微分値
に近づくように上記モデルのパラメータを同定回路２０
２により同定する。同定の際には、無駄時間Ｌを予め３
種類設定し、それぞれのむだ時間Ｌにおける同定誤差を
求めて、むだ時間Ｌと同定誤差の関係を２次式で表現し
て同定誤差が最小となるむだ時間Ｌを求め、モデルの最
終のパラメータを決定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、サーボ系に適用される
ＰＤ調節器のパラメータ調整装置に関する。
ＰＤ調節器のパラメータ調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＰＤ調節器のパラメータ調整装置
は、図６に示すように、ＰＤ調節器１をカットして操作
量（ｕ）２のステップ状変化に対する制御量（ｙ）３の
挙動を求めて、むだ時間特性のむだ時間Ｌと積分特性の
積分時間τでサーボ系４の特性を近似して表わした後、
ジーグラ・ニコルス法等の教科書に掲載されている手法
でＰＤ調節器のパラメータを決めている。
は、図６に示すように、ＰＤ調節器１をカットして操作
量（ｕ）２のステップ状変化に対する制御量（ｙ）３の
挙動を求めて、むだ時間特性のむだ時間Ｌと積分特性の
積分時間τでサーボ系４の特性を近似して表わした後、
ジーグラ・ニコルス法等の教科書に掲載されている手法
でＰＤ調節器のパラメータを決めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来では、調整パラメ
ータをジーグラ・ニコルス法等の一般的な手法で決める
か、あるいは試行錯誤により求めている。しかし、前者
の調整法には限界があり、高い制御性能が得難いという
問題がある。また、後者の試行錯誤により求める方法で
は、高制御性能を得るまでに長時間を要し、場合によっ
ては高制御性能が得られないことがある。
ータをジーグラ・ニコルス法等の一般的な手法で決める
か、あるいは試行錯誤により求めている。しかし、前者
の調整法には限界があり、高い制御性能が得難いという
問題がある。また、後者の試行錯誤により求める方法で
は、高制御性能を得るまでに長時間を要し、場合によっ
ては高制御性能が得られないことがある。
【０００４】また、従来の方法では、ＰＤ調節器をカッ
トして、開ループでの運転を余儀なくされるため、場合
によっては危険な状態が起こる可能性がある。本発明は
上記実情に鑑みてなされたもので、ＰＤ調節器を接続し
たままの閉ループ系の状態でＰＤ調節器のパラメータを
調整できると共に、短時間で最適なパラメータを求める
ことができるＰＤ調節器のパラメータ調整装置を提供す
ることを目的とする。
トして、開ループでの運転を余儀なくされるため、場合
によっては危険な状態が起こる可能性がある。本発明は
上記実情に鑑みてなされたもので、ＰＤ調節器を接続し
たままの閉ループ系の状態でＰＤ調節器のパラメータを
調整できると共に、短時間で最適なパラメータを求める
ことができるＰＤ調節器のパラメータ調整装置を提供す
ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、目標値とサー
ボ系の観測値である制御量との制御偏差に基づいて上記
サーボ系の操作量を得る比例・微分の２動作からなるＰ
Ｄ調節器において、上記操作量に対する推定制御量の関
係を、むだ時間特性と積分特性からなるモデルで表す手
段と、上記モデルの出力の微分値が上記サーボ系の観測
値である制御量の微分値に近づくように上記モデルのパ
ラメータを同定する同定手段とを具備したことを特徴と
する。
ボ系の観測値である制御量との制御偏差に基づいて上記
サーボ系の操作量を得る比例・微分の２動作からなるＰ
Ｄ調節器において、上記操作量に対する推定制御量の関
係を、むだ時間特性と積分特性からなるモデルで表す手
段と、上記モデルの出力の微分値が上記サーボ系の観測
値である制御量の微分値に近づくように上記モデルのパ
ラメータを同定する同定手段とを具備したことを特徴と
する。
【０００６】
【作用】ＰＤ調節器のパラメータを決定する方法は、基
本的にはＫ／τ* Ｓ法による。ここで、Ｋ／τ* Ｓ法と
は、ＰＤ調節器の入力からサーボ系の出力までの伝達特
性、すなわち、一巡伝達関数をＫ／τ* Ｓに近づけるこ
とができるＰＤ調節器のパラメータを決める方法であ
り、以下の機能からなる。ここで、Ｓはラプラス演算子
を意味し、Ｋはある関係式で決まり、τ* はサーボ系の
遅れ時間に相当する値である。
本的にはＫ／τ* Ｓ法による。ここで、Ｋ／τ* Ｓ法と
は、ＰＤ調節器の入力からサーボ系の出力までの伝達特
性、すなわち、一巡伝達関数をＫ／τ* Ｓに近づけるこ
とができるＰＤ調節器のパラメータを決める方法であ
り、以下の機能からなる。ここで、Ｓはラプラス演算子
を意味し、Ｋはある関係式で決まり、τ* はサーボ系の
遅れ時間に相当する値である。
【０００７】まず、サーボ系の観測データを使用して、
サーボ系を次式で近似する。なお、近似は詳細を後述す
る図２の同定回路２０２及び図４、図５のフローチャー
トに示す同定手順を使用して行なわれる。
サーボ系を次式で近似する。なお、近似は詳細を後述す
る図２の同定回路２０２及び図４、図５のフローチャー
トに示す同定手順を使用して行なわれる。
【０００８】 ｙ＾（ｓ）＝ｅ-LS （１／τＳ）ｕ（ｓ） …（１） ここで、ｕ（ｓ）は操作量、Ｓはラプラス演算子であ
る。上記無駄時間Ｌと積分時間τは、図２の同定回路
で、（１）式のモデルの出力ｙ＾（ｓ）の微分値、すな
わち、推定の制御量（ｙ＾）の微分値とサーボ系の制御
量（ｙ）の微分値の差δを小さくできる値を探索するこ
とにより得られる。次に、（１）式の右辺を次式で近似
する。
る。上記無駄時間Ｌと積分時間τは、図２の同定回路
で、（１）式のモデルの出力ｙ＾（ｓ）の微分値、すな
わち、推定の制御量（ｙ＾）の微分値とサーボ系の制御
量（ｙ）の微分値の差δを小さくできる値を探索するこ
とにより得られる。次に、（１）式の右辺を次式で近似
する。
【０００９】
【数１】
【００１０】さらに、一巡伝達関数をＫ／τ* Ｓにする
ために、ＰＤ調節器のパラメータを次式の関係式により
求める。 Ｇｃ（ｓ）＝｛Ｋ（１＋ＬＳ）τＳ｝／τ* Ｓ …（３） ここで、Ｇｃ（ｓ）はＰＤ調節器の伝達関数である。操
作量ｕ（ｓ）から制御量ｙ（ｓ）への伝達関数の近似伝
達関数は、（２）式の右辺であるから、一巡伝達関数は
（３）式と（２）式の掛け算で得られ、次式となる。
ために、ＰＤ調節器のパラメータを次式の関係式により
求める。 Ｇｃ（ｓ）＝｛Ｋ（１＋ＬＳ）τＳ｝／τ* Ｓ …（３） ここで、Ｇｃ（ｓ）はＰＤ調節器の伝達関数である。操
作量ｕ（ｓ）から制御量ｙ（ｓ）への伝達関数の近似伝
達関数は、（２）式の右辺であるから、一巡伝達関数は
（３）式と（２）式の掛け算で得られ、次式となる。
【００１１】 ｛Ｋ（１＋ＬＳ）τＳ／τ* Ｓ｝・｛１／（１＋ＬＳ）τＳ｝＝Ｋ／τ* Ｓ …（４） すなわち、（３）式のＧｃ（ｓ）を採用することで、目
的としたＫ／τ* Ｓが近似的に得られることが分かる。
的としたＫ／τ* Ｓが近似的に得られることが分かる。
【００１２】上記Ｇｃ（ｓ）を具体的にＰＤ調節器のパ
ラメータと対応させて見ると、次式になる。 Ｇｃ（ｓ）＝Ｋ（１＋ＬＳ）τＳ／τ* Ｓ ＝Ｋτ／τ* （１＋ＬＳ） …（５） ここで、τ* ＝Ｌ＋τとおいた。
ラメータと対応させて見ると、次式になる。 Ｇｃ（ｓ）＝Ｋ（１＋ＬＳ）τＳ／τ* Ｓ ＝Ｋτ／τ* （１＋ＬＳ） …（５） ここで、τ* ＝Ｌ＋τとおいた。
【００１３】（５）式で、ＰＤ調節器のパラメータを決
定すれば、一巡伝達関数が近似的にＫ／τ* Ｓになって
いるから、目標値（ｒ）に対する制御量（ｙ）の応答特
性は１次遅れ特性になることが分かる。そこで、さらに
応答特性を良くするために、（５）式のカッコの中の第
１項にα（＞１）の値を掛け、比例動作を強める。ここ
で、比例動作を強めるということは、サーボ系には積分
特性が含まれるので、制御系全体から見れば、積分動作
を強めることになる。なお、通常は、α＝２を標準とす
るが、この値に限定されるものではない。すなわち、α
を考慮したＧｃ（ｓ）は、 Ｇｃ（ｓ）＝Ｋτα／τ* ｛１＋（Ｌ／α）Ｓ｝＝Ｋp （１＋ｔd Ｓ） …（６） となる。したがって、ＰＤ調節器のパラメータの比例ゲ
インＫp および微分時間Ｔd は、以下のようになる。
定すれば、一巡伝達関数が近似的にＫ／τ* Ｓになって
いるから、目標値（ｒ）に対する制御量（ｙ）の応答特
性は１次遅れ特性になることが分かる。そこで、さらに
応答特性を良くするために、（５）式のカッコの中の第
１項にα（＞１）の値を掛け、比例動作を強める。ここ
で、比例動作を強めるということは、サーボ系には積分
特性が含まれるので、制御系全体から見れば、積分動作
を強めることになる。なお、通常は、α＝２を標準とす
るが、この値に限定されるものではない。すなわち、α
を考慮したＧｃ（ｓ）は、 Ｇｃ（ｓ）＝Ｋτα／τ* ｛１＋（Ｌ／α）Ｓ｝＝Ｋp （１＋ｔd Ｓ） …（６） となる。したがって、ＰＤ調節器のパラメータの比例ゲ
インＫp および微分時間Ｔd は、以下のようになる。
【００１４】 Ｋp ＝Ｋτα／τ* Ｔd ＝Ｌ／α …（７） また、Ｋは、次式で決められたものとする。
【００１５】 Ｋ＝βτ／（βＬ＋τ） …（８） ここで、β＝５を標準とするが、この値に限定されるも
のではない。なお、（８）式の根拠は、一巡伝達関数Ｋ
／τ* Ｓは、閉ループ系にすれば、τ* ／Ｋの時定数を
持つ１次遅れ特性になることは、良く知られたことであ
るので、そこで、τ* ／Ｋの値としてどのような値を採
用すれば良いかを考える。
のではない。なお、（８）式の根拠は、一巡伝達関数Ｋ
／τ* Ｓは、閉ループ系にすれば、τ* ／Ｋの時定数を
持つ１次遅れ特性になることは、良く知られたことであ
るので、そこで、τ* ／Ｋの値としてどのような値を採
用すれば良いかを考える。
【００１６】まず、制御対象にむだ時間特性がある場合
には、そのむだ時間に相当する時定数（むだ時間Ｌの
値）は閉ループ系によってもそれ以上小さくできないこ
とは明らかである。
には、そのむだ時間に相当する時定数（むだ時間Ｌの
値）は閉ループ系によってもそれ以上小さくできないこ
とは明らかである。
【００１７】次に、（１）式の右辺に、示された積分時
間τを閉ループ系によって短くすることを考える。その
短くしたい割合をτ／βと考える。ここで、β＞１であ
る。しかしながら、サーボ系にむだ時間Ｌが含まれる場
合にはむだ時間の影響を受ける。その値は、Ｌ／Ｋと考
えると、時定数τをβ分の１倍したい目標の値に加算す
る必要がある。すなわち、以上の内容を式で表現すると
次式になる。
間τを閉ループ系によって短くすることを考える。その
短くしたい割合をτ／βと考える。ここで、β＞１であ
る。しかしながら、サーボ系にむだ時間Ｌが含まれる場
合にはむだ時間の影響を受ける。その値は、Ｌ／Ｋと考
えると、時定数τをβ分の１倍したい目標の値に加算す
る必要がある。すなわち、以上の内容を式で表現すると
次式になる。
【００１８】 τ* ／Ｋ＝Ｌ＋（Ｌ／Ｋ）＋（τ／β） …（９） したがって、（９）式を整理することにより（８）式を
得る。以上の関係式を使って、ＰＤ調節器のパラメータ
を決定するわけであるが、基本的には、サーボ系の観測
データを繰り返し使用して、（１）式でサーボ系を後述
の同定手段により同定し、得られたむだ時間Ｌ、積分時
間τによりパラメータを決める。
得る。以上の関係式を使って、ＰＤ調節器のパラメータ
を決定するわけであるが、基本的には、サーボ系の観測
データを繰り返し使用して、（１）式でサーボ系を後述
の同定手段により同定し、得られたむだ時間Ｌ、積分時
間τによりパラメータを決める。
【００１９】同定手段とは、モデルの出力との微分値と
対応する観測値の微分値の差を零にするために、その差
に相当する値とある決められた変数を掛け合わせて得ら
れる値を、係数器を介して積分器の入力とし、そして、
その積分器の出力値をモデルのパラメータと対応させて
同定させる機能をさしている。なお、積分時間のパラメ
ータを同定する系統には、前述の係数器と積分器の間に
乗算器を置き、係数器の出力を乗算器の入力端の一方に
入力し、他方には
対応する観測値の微分値の差を零にするために、その差
に相当する値とある決められた変数を掛け合わせて得ら
れる値を、係数器を介して積分器の入力とし、そして、
その積分器の出力値をモデルのパラメータと対応させて
同定させる機能をさしている。なお、積分時間のパラメ
ータを同定する系統には、前述の係数器と積分器の間に
乗算器を置き、係数器の出力を乗算器の入力端の一方に
入力し、他方には
【００２０】
【数２】 を採用しているのは、大きな積分時間τを同定する際に
はゲインを落して同定の収束性を向上させるためであ
る。
はゲインを落して同定の収束性を向上させるためであ
る。
【００２１】さらに、（１）式の右辺のむだ時間Ｌと積
分時間τの同定の際には、無駄時間Ｌの値を予め３種類
設定し、それぞれのＬにおける同定誤差を求め、むだ時
間Ｌと同定誤差の関係を２次式で表現して、同定誤差が
最小となるむだ時間Ｌを求める。その際に、得られたむ
だ時間Ｌの値が予め設定した３種類のＬの値の範囲外に
ある場合には、３種類のむだ時間Ｌの設定値の一点を変
えて、同定誤差を求め、得られるＬが予め設定した３種
類の範囲内にくるまで繰返し同定を行なう。そして、以
上の条件を満たすむだ時間Ｌが得られた段階で、再度、
同定を行なってモデルの最終のパラメータを求める。
分時間τの同定の際には、無駄時間Ｌの値を予め３種類
設定し、それぞれのＬにおける同定誤差を求め、むだ時
間Ｌと同定誤差の関係を２次式で表現して、同定誤差が
最小となるむだ時間Ｌを求める。その際に、得られたむ
だ時間Ｌの値が予め設定した３種類のＬの値の範囲外に
ある場合には、３種類のむだ時間Ｌの設定値の一点を変
えて、同定誤差を求め、得られるＬが予め設定した３種
類の範囲内にくるまで繰返し同定を行なう。そして、以
上の条件を満たすむだ時間Ｌが得られた段階で、再度、
同定を行なってモデルの最終のパラメータを求める。
【００２２】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図１は本発明の一実施例に係る全体的な概念図
である。また、図２は同定回路、図３は調整パラメータ
決定回路の詳細を示すブロック図である。
明する。図１は本発明の一実施例に係る全体的な概念図
である。また、図２は同定回路、図３は調整パラメータ
決定回路の詳細を示すブロック図である。
【００２３】まず、図１により全体的な構成について説
明する。図１において、上部は対象とするＰＤ調節器１
とサーボ系４の関係を示し、下部に本発明のＰＤ調節器
のパラメータ調整装置（チューニング装置）２００の概
念図を示している。
明する。図１において、上部は対象とするＰＤ調節器１
とサーボ系４の関係を示し、下部に本発明のＰＤ調節器
のパラメータ調整装置（チューニング装置）２００の概
念図を示している。
【００２４】本発明では、図１に示すように目標値
（ｒ）６を受けて制御量（ｙ）３が変動するサーボ系４
を対象とする。ＰＤ調節器１は目標値（ｒ）６に制御量
（ｙ）３を常時近づけるために減算器７で制御偏差
（ｅ）８を取込み、後述の演算後、操作量（ｕ）２を出
力する。ＰＤ調節器１の演算は、制御偏差（ｅ）８を係
数器９（比例ゲインＫp ）を介して得られた値を２方向
に伝える。一方は、直接に加算器１０に、他方は、微分
器１３を通して係数器１４（微分時間Ｔd ）に入力し、
その出力を加算器１０に入力する。
（ｒ）６を受けて制御量（ｙ）３が変動するサーボ系４
を対象とする。ＰＤ調節器１は目標値（ｒ）６に制御量
（ｙ）３を常時近づけるために減算器７で制御偏差
（ｅ）８を取込み、後述の演算後、操作量（ｕ）２を出
力する。ＰＤ調節器１の演算は、制御偏差（ｅ）８を係
数器９（比例ゲインＫp ）を介して得られた値を２方向
に伝える。一方は、直接に加算器１０に、他方は、微分
器１３を通して係数器１４（微分時間Ｔd ）に入力し、
その出力を加算器１０に入力する。
【００２５】前述の対象で、目標値（ｒ）６が変動して
いるときの操作量（ｕ）２、制御量（ｙ）３を時系列デ
ータとして収録し、そのデータを繰返し発生させてオフ
ラインでＰＤ調節器のパラメータＫp 、Ｔd を決定する
が、パラメータ調整装置２００である。
いるときの操作量（ｕ）２、制御量（ｙ）３を時系列デ
ータとして収録し、そのデータを繰返し発生させてオフ
ラインでＰＤ調節器のパラメータＫp 、Ｔd を決定する
が、パラメータ調整装置２００である。
【００２６】上記ＰＤ調節器のパラメータ調整装置２０
０は、収録データ繰返し発生回路２０１、同定回路２０
２、調整パラメータ決定回路２０３、パラメータ表示部
２０４からなり、前述の対象で、目標値（ｒ）６が変動
しているときの操作量（ｕ）２、制御量（ｙ）３を収録
データ繰返し発生回路２０１により時系列データとして
収録し、そのデータを繰返し発生させてオフラインでＰ
Ｄ調節器１のパラメータＫp ，Ｔd を決定する。
０は、収録データ繰返し発生回路２０１、同定回路２０
２、調整パラメータ決定回路２０３、パラメータ表示部
２０４からなり、前述の対象で、目標値（ｒ）６が変動
しているときの操作量（ｕ）２、制御量（ｙ）３を収録
データ繰返し発生回路２０１により時系列データとして
収録し、そのデータを繰返し発生させてオフラインでＰ
Ｄ調節器１のパラメータＫp ，Ｔd を決定する。
【００２７】次に上記同定回路２０２及び調整パラメー
タ決定回路２０３の詳細について説明する。図２は、
（１）式の伝達特性の各パラメータＬとτを求める同定
回路２０２である。
タ決定回路２０３の詳細について説明する。図２は、
（１）式の伝達特性の各パラメータＬとτを求める同定
回路２０２である。
【００２８】この同定回路２０２で使用する操作量
（ｕ）２および制御量（ｙ）３は、全て収録データ繰返
し発生回路２０１により得られた値である。操作量
（ｕ）２は、むだ時間発生器２５に入力される。むだ時
間発生器２５のむだ時間の値は、図４と図５のアルゴリ
ズムにより決定されるむだ時間値（Ｌi）２６が入力さ
れる。
（ｕ）２および制御量（ｙ）３は、全て収録データ繰返
し発生回路２０１により得られた値である。操作量
（ｕ）２は、むだ時間発生器２５に入力される。むだ時
間発生器２５のむだ時間の値は、図４と図５のアルゴリ
ズムにより決定されるむだ時間値（Ｌi）２６が入力さ
れる。
【００２９】むだ時間発生器２５の出力は、一つは除算
器２９の分子に入力し、他は乗算器３０に入力する。除
算器２９の分母には、後述の乗算器７８から出力される
ノルムの値（ｚ）１７を入力し、除算器２９の出力を乗
算器３１の一方に入力する。乗算器３１の他の方には同
定誤差（δi ）１９をｋ倍した値（δi ′）２１を入力
し、そして、乗算器３１の出力を係数器３２に入力す
る。係数器３２の出力は乗算器３３を介して積分器３４
に入力され、積分器３４の出力が時定数τi の逆数とな
る。そして、その値は乗算器３０に入力され、乗算器３
０の出力が同定モデルにより得られる推定の制御量の微
分値（ｙ＾′）７５となり、減算器７６の入力に入力さ
れる。
器２９の分子に入力し、他は乗算器３０に入力する。除
算器２９の分母には、後述の乗算器７８から出力される
ノルムの値（ｚ）１７を入力し、除算器２９の出力を乗
算器３１の一方に入力する。乗算器３１の他の方には同
定誤差（δi ）１９をｋ倍した値（δi ′）２１を入力
し、そして、乗算器３１の出力を係数器３２に入力す
る。係数器３２の出力は乗算器３３を介して積分器３４
に入力され、積分器３４の出力が時定数τi の逆数とな
る。そして、その値は乗算器３０に入力され、乗算器３
０の出力が同定モデルにより得られる推定の制御量の微
分値（ｙ＾′）７５となり、減算器７６の入力に入力さ
れる。
【００３０】ここで、乗算器３３の他の方には、積分器
３４の出力の逆数を求めることができる除算器３５、開
平器３６、符号変換器３７、指数関数発生器３８、自乗
の乗算器３９を介して得られる値を入力する。
３４の出力の逆数を求めることができる除算器３５、開
平器３６、符号変換器３７、指数関数発生器３８、自乗
の乗算器３９を介して得られる値を入力する。
【００３１】減算器７６では、制御量（ｙ）３の微分値
（ｙ′）７３を求める微分器７４を介して得られる制御
量の微分値（ｙ′）７３を正側に入力し、推定の制御量
の微分値（ｙ＾′）７５を負側に入力し、出力として同
定誤差（δi ）１９が得られる。
（ｙ′）７３を求める微分器７４を介して得られる制御
量の微分値（ｙ′）７３を正側に入力し、推定の制御量
の微分値（ｙ＾′）７５を負側に入力し、出力として同
定誤差（δi ）１９が得られる。
【００３２】次に、前述の説明で示したノルムの値
（ｚ）１７について説明する。むだ時間発生器２５の出
力を自乗する乗算器７８の出力がノルムの値（ｚ）１７
となる。
（ｚ）１７について説明する。むだ時間発生器２５の出
力を自乗する乗算器７８の出力がノルムの値（ｚ）１７
となる。
【００３３】図３は調整パラメータ決定回路である。図
４と図５のフローチャートに示すアルゴリズムにより得
られたむだ時間Ｌ4および積分時間τ4 を使用して、Ｐ
Ｄ調節器のパラメータＫp 、Ｔd を求める手順を以下に
述べる。
４と図５のフローチャートに示すアルゴリズムにより得
られたむだ時間Ｌ4および積分時間τ4 を使用して、Ｐ
Ｄ調節器のパラメータＫp 、Ｔd を求める手順を以下に
述べる。
【００３４】むだ時間（Ｌ4 ）８６とβの値を出力でき
る定数器８７の出力を乗算器８８で乗算し、その乗算結
果と積分時間（τ4 ）８９を加算器９０で加算する。乗
算器９１は定数器８７の出力と積分時間（τ4 ）８９を
乗算し、その出力を除算器９２の分子に入力する。ま
た、除算器９２の分母には、加算器９０の出力を入力す
る。その結果、除算器９２の出力がＫの値となる。乗算
器９７には、除算器９２の出力、定数器９６の出力およ
び積分時間（τ4 ）の値を入力する。そして、除算器９
３の分子には乗算器９７の出力を入力し、分母には加算
器９８の出力τ* を入力することにより、除算器９３の
出力が比例ゲイン（Ｋp ）９５の値となる。
る定数器８７の出力を乗算器８８で乗算し、その乗算結
果と積分時間（τ4 ）８９を加算器９０で加算する。乗
算器９１は定数器８７の出力と積分時間（τ4 ）８９を
乗算し、その出力を除算器９２の分子に入力する。ま
た、除算器９２の分母には、加算器９０の出力を入力す
る。その結果、除算器９２の出力がＫの値となる。乗算
器９７には、除算器９２の出力、定数器９６の出力およ
び積分時間（τ4 ）の値を入力する。そして、除算器９
３の分子には乗算器９７の出力を入力し、分母には加算
器９８の出力τ* を入力することにより、除算器９３の
出力が比例ゲイン（Ｋp ）９５の値となる。
【００３５】加算器９８の出力τ* は、むだ時間（Ｌ4
）８６と積分時間（τ4 ）８９を入力して得られる。
微分時間（Ｔd ）１００は、除算器１０１の出力で、除
算器１０１の分子には、むだ時間（Ｌ4 ）８６を入力
し、分母にはαの値を出力できる定数器９６の出力を入
力する。
）８６と積分時間（τ4 ）８９を入力して得られる。
微分時間（Ｔd ）１００は、除算器１０１の出力で、除
算器１０１の分子には、むだ時間（Ｌ4 ）８６を入力
し、分母にはαの値を出力できる定数器９６の出力を入
力する。
【００３６】次に上記実施例の全体的な動作を図４及び
図５のフローチャートを参照して説明する。まず、ＰＤ
調節器１のパラメータを初期設定する（ステップＡ1
）。初期設定は、制御性は不十分でも制御系が安定に
なるような値とする。そして、図１において、目標値
（ｒ）６を変動させた時の操作量（ｕ）２及び制御量
（ｙ）３の挙動を時系列で１パターン分を収録データ繰
返し発生回路２０１に収録する（ステップＡ2 ）。次い
で「ｉ＝１」とおき、むだ時間の初期値としてＬ1 を指
定するが、一般的には小さな値にする（ステップＡ3
）。
図５のフローチャートを参照して説明する。まず、ＰＤ
調節器１のパラメータを初期設定する（ステップＡ1
）。初期設定は、制御性は不十分でも制御系が安定に
なるような値とする。そして、図１において、目標値
（ｒ）６を変動させた時の操作量（ｕ）２及び制御量
（ｙ）３の挙動を時系列で１パターン分を収録データ繰
返し発生回路２０１に収録する（ステップＡ2 ）。次い
で「ｉ＝１」とおき、むだ時間の初期値としてＬ1 を指
定するが、一般的には小さな値にする（ステップＡ3
）。
【００３７】収録データ繰返し発生回路２０１は、上記
ステップＡ2 で収録したデータにより、操作量ｕ（ｔ）
及び制御量ｙ（ｔ）を繰り返して発生し、同定回路２０
２に出力する（ステップＡ4 ）。同定回路２０２は、上
記操作量ｕ（ｔ）及び制御量ｙ（ｔ）に基づいて、むだ
時間Ｌi を固定したときの積分時間τi を同定すると共
に、並行して、同定誤差δi を自乗した値を同定期間の
終端に近い部分の指定時間帯だけ積分し、その積分値を
σi とする（ステップＡ5 ）。
ステップＡ2 で収録したデータにより、操作量ｕ（ｔ）
及び制御量ｙ（ｔ）を繰り返して発生し、同定回路２０
２に出力する（ステップＡ4 ）。同定回路２０２は、上
記操作量ｕ（ｔ）及び制御量ｙ（ｔ）に基づいて、むだ
時間Ｌi を固定したときの積分時間τi を同定すると共
に、並行して、同定誤差δi を自乗した値を同定期間の
終端に近い部分の指定時間帯だけ積分し、その積分値を
σi とする（ステップＡ5 ）。
【００３８】その後、ステップＡ6 において、「ｉ＝
３」になったか否かを判断し、ｉが３に達していなけれ
ば、むだ時間Ｌi を２倍した値を「Ｌi ＋１」とする
（ステップＡ）。次いで、ｉを１つ増やし、「ｉ＝ｉ＋
１」とおき（ステップＡ8 ）、ステップＡ4 に戻って上
記した処理を繰り返し実行する。上記ステップＡ4 〜Ａ
8の処理を繰り返し実行することにより「ｉ＝３」にな
ると、ステップＡ6 からステップＡ9 に進む。
３」になったか否かを判断し、ｉが３に達していなけれ
ば、むだ時間Ｌi を２倍した値を「Ｌi ＋１」とする
（ステップＡ）。次いで、ｉを１つ増やし、「ｉ＝ｉ＋
１」とおき（ステップＡ8 ）、ステップＡ4 に戻って上
記した処理を繰り返し実行する。上記ステップＡ4 〜Ａ
8の処理を繰り返し実行することにより「ｉ＝３」にな
ると、ステップＡ6 からステップＡ9 に進む。
【００３９】このステップＡ9 では、Ｌ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3
を横座標ｘの点、それに対応する縦座標ｙ点をσ1 ，σ
2 ，σ3 としたときの、これらの点を通る２次式「ｙ＝
ａｘ2 ＋ｂｘ＋ｃ」を求める。すなわち、ｘの３点とｙ
の３点を用いて係数ａ，ｂ，ｃを算出する。更に、ステ
ップＡ10で、ｙの微係数を求めて、その値を零とおくこ
とにより、ｙの最小値となるｘを算出する。すなわち、 ｄ／ｄｘ＝２ａｘ＋ｂ＝０ より、「ｘ＝−ｂ／２ａ」で算出する。ここで、ａ＞０
の関係を満足させなければならない。
を横座標ｘの点、それに対応する縦座標ｙ点をσ1 ，σ
2 ，σ3 としたときの、これらの点を通る２次式「ｙ＝
ａｘ2 ＋ｂｘ＋ｃ」を求める。すなわち、ｘの３点とｙ
の３点を用いて係数ａ，ｂ，ｃを算出する。更に、ステ
ップＡ10で、ｙの微係数を求めて、その値を零とおくこ
とにより、ｙの最小値となるｘを算出する。すなわち、 ｄ／ｄｘ＝２ａｘ＋ｂ＝０ より、「ｘ＝−ｂ／２ａ」で算出する。ここで、ａ＞０
の関係を満足させなければならない。
【００４０】そして、上記ステップＡ10で求めたｘの値
をＬ4 とし（ステップＡ11）、「Ｌ4 ＜Ｌ3 」の条件を
満足するか否かを判断する（ステップＡ12）。上記の条
件を満足しない場合には、Ｌ1 ＝Ｌ2 、Ｌ2 ＝Ｌ3 とす
ると共に、Ｌ3 を２倍した値をＬ3 として置き直し、σ
2 ＝σ3 、σ1 ＝σ2 、ｉ＝３とおいてステップＡ4に
戻る。
をＬ4 とし（ステップＡ11）、「Ｌ4 ＜Ｌ3 」の条件を
満足するか否かを判断する（ステップＡ12）。上記の条
件を満足しない場合には、Ｌ1 ＝Ｌ2 、Ｌ2 ＝Ｌ3 とす
ると共に、Ｌ3 を２倍した値をＬ3 として置き直し、σ
2 ＝σ3 、σ1 ＝σ2 、ｉ＝３とおいてステップＡ4に
戻る。
【００４１】また、上記ステップＡ12で、Ｌ4 ＜Ｌ3 の
条件を満足していると判断されると、ステップＡ13に進
み、むだ時間Ｌ4 を固定したときの積分時間τ4 をステ
ップＡ4 、Ａ5 の手順を踏んで同定する。更に、このス
テップＡ13で得られたＬ4 、τ4 を使用して、図３の調
整パラメータ決定回路２０３でＰＤ調節器１のパラメー
タＫp 、Ｔd を算出し、パラメータ表示部２０４に表示
する（ステップＡ14）。このステップＡ14で求めたパラ
メータＫp 、Ｔd を調整員がＰＤ調節器１に設定し（ス
テップＡ15）、パラメータ調整処理を終了する。
条件を満足していると判断されると、ステップＡ13に進
み、むだ時間Ｌ4 を固定したときの積分時間τ4 をステ
ップＡ4 、Ａ5 の手順を踏んで同定する。更に、このス
テップＡ13で得られたＬ4 、τ4 を使用して、図３の調
整パラメータ決定回路２０３でＰＤ調節器１のパラメー
タＫp 、Ｔd を算出し、パラメータ表示部２０４に表示
する（ステップＡ14）。このステップＡ14で求めたパラ
メータＫp 、Ｔd を調整員がＰＤ調節器１に設定し（ス
テップＡ15）、パラメータ調整処理を終了する。
【００４２】なお、上記実施例では、１台のＰＤ調節器
１を設けた場合について説明したが、ＰＤ調節器１を多
数設けた場合のパラメータ調整には、その台数分だけ用
意すれば一度に全てのパラメータを調整することができ
る。
１を設けた場合について説明したが、ＰＤ調節器１を多
数設けた場合のパラメータ調整には、その台数分だけ用
意すれば一度に全てのパラメータを調整することができ
る。
【００４３】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、Ｐ
Ｄ調節器を入力したままの閉ループ系の状態で、ＰＤ調
節器のパラメータの調整が可能であり、且つ、短時間で
最適なパラメータを求めることができる。また、調整の
ため決められた波形の目標値を印加する必要がなく、通
常運転の観測データがあれば良い。
Ｄ調節器を入力したままの閉ループ系の状態で、ＰＤ調
節器のパラメータの調整が可能であり、且つ、短時間で
最適なパラメータを求めることができる。また、調整の
ため決められた波形の目標値を印加する必要がなく、通
常運転の観測データがあれば良い。
【図１】本発明の一実施例に係る全体的な構成を示す概
念図。
念図。
【図２】同実施例における同定回路の詳細を示すブロッ
ク図。
ク図。
【図３】同実施例における調整パラメータ決定回路の詳
細を示すブロック図。
細を示すブロック図。
【図４】同実施例における全体の動作を示すフローチャ
ート。
ート。
【図５】同実施例における全体の動作を示すフローチャ
ート。
ート。
【図６】従来のＰＤ調節器のパラメータ調整方法を説明
するためのブロック図。
するためのブロック図。
１…ＰＤ調節器、２…操作量（ｕ）、３…制御量
（ｙ）、４…サーボ系、６…目標値（ｒ）、７…減算
器、８…制御偏差（ｅ）、９…係数器（比例ゲインＫ
p）、１０…加算器、１３，７４…微分器、１４…係数
器（微分時間Ｔd ）、１７…ノルムの値（ｚ）、１９…
同定誤差（δi ）、２０，３２…係数器、２１…同定誤
差（δi ）をｋ倍した値（δi ′）、２５…むだ時間発
生器、２６…むだ時間値（Ｌi ）、２９，９２，９３，
１０１…除算器、３０，３１，３３，８８，９１，９７
…乗算器、３４…積分器、３５…逆数を求めることがで
きる除算器、３６…開平器、３７…符号変換器、３８…
指数関数発生器、３９，７８…自乗の乗算器、７３…制
御量の微分値（ｙ′）、７５…推定の制御量の微分値
（ｙ＾′）、７６…減算器、８６…むだ時間（Ｌ4 ）、
８７，９６…定数器、９０，９８…加算器、８９…積分
時間（τ4 ）、９５…比例ゲイン（Ｋp ）、１００…微
分時間（Ｔd ）、２００…ＰＤ調節器のパラメータ調整
装置、２０１…収録データ繰返し発生回路、２０２…同
定回路、２０３…調整パラメータ決定回路、２０４…パ
ラメータ表示部。
（ｙ）、４…サーボ系、６…目標値（ｒ）、７…減算
器、８…制御偏差（ｅ）、９…係数器（比例ゲインＫ
p）、１０…加算器、１３，７４…微分器、１４…係数
器（微分時間Ｔd ）、１７…ノルムの値（ｚ）、１９…
同定誤差（δi ）、２０，３２…係数器、２１…同定誤
差（δi ）をｋ倍した値（δi ′）、２５…むだ時間発
生器、２６…むだ時間値（Ｌi ）、２９，９２，９３，
１０１…除算器、３０，３１，３３，８８，９１，９７
…乗算器、３４…積分器、３５…逆数を求めることがで
きる除算器、３６…開平器、３７…符号変換器、３８…
指数関数発生器、３９，７８…自乗の乗算器、７３…制
御量の微分値（ｙ′）、７５…推定の制御量の微分値
（ｙ＾′）、７６…減算器、８６…むだ時間（Ｌ4 ）、
８７，９６…定数器、９０，９８…加算器、８９…積分
時間（τ4 ）、９５…比例ゲイン（Ｋp ）、１００…微
分時間（Ｔd ）、２００…ＰＤ調節器のパラメータ調整
装置、２０１…収録データ繰返し発生回路、２０２…同
定回路、２０３…調整パラメータ決定回路、２０４…パ
ラメータ表示部。
Claims (1)
- 【請求項１】 目標値とサーボ系の観測値である制御量
との制御偏差に基づいて上記サーボ系の操作量を得る比
例・微分の２動作からなるＰＤ調節器において、上記操
作量に対する推定制御量の関係を、むだ時間特性と積分
特性からなるモデルで表す手段と、上記モデルの出力の
微分値が上記サーボ系の観測値である制御量の微分値に
近づくように上記モデルのパラメータを同定する同定手
段とを具備したことを特徴とするＰＤ調節器のパラメー
タ調整装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13584893A JPH06348306A (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | Ｐｄ調節器のパラメータ調整装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13584893A JPH06348306A (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | Ｐｄ調節器のパラメータ調整装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06348306A true JPH06348306A (ja) | 1994-12-22 |
Family
ID=15161182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13584893A Withdrawn JPH06348306A (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | Ｐｄ調節器のパラメータ調整装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06348306A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016206793A (ja) * | 2015-04-17 | 2016-12-08 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 積分系プロセス動特性自動同定装置 |
-
1993
- 1993-06-07 JP JP13584893A patent/JPH06348306A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016206793A (ja) * | 2015-04-17 | 2016-12-08 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 積分系プロセス動特性自動同定装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20150261210A1 (en) | Scaling and parameterizing a controller | |
| EP0256842B1 (en) | Adaptive process control system | |
| JP2005070940A (ja) | Ｐｉｄパラメータ調整装置 | |
| EP0119765B1 (en) | Sampled-data 1-pd control apparatus | |
| JPH06348305A (ja) | Ｐｉｄ調節器のパラメータ調整装置 | |
| JPH06348306A (ja) | Ｐｄ調節器のパラメータ調整装置 | |
| Alkhafaji et al. | A novel PID robotic for speed controller using optimization based tune technique | |
| JPH0822306A (ja) | 演算制御パラメータ自動調整装置 | |
| CN109964180B (zh) | 用于确定调节装置的参数的装置和方法 | |
| JP2585294B2 (ja) | Ｐｉｄコントローラ | |
| JPH08110802A (ja) | Ｐｉｄコントローラ | |
| JPH09146610A (ja) | 多変数非線形プロセス・コントローラー | |
| JPH04326402A (ja) | ファジィ制御装置 | |
| JP3870767B2 (ja) | 予測制御方法 | |
| JPH10171504A (ja) | バックラッシュ系制御器用調整装置 | |
| JP2839679B2 (ja) | 制御パラメータのオートチューニング装置 | |
| JP2000020104A (ja) | 速度制御ゲイン調整方法および装置 | |
| JPH07210205A (ja) | Ｐｉｄ調節器のパラメータ調整装置 | |
| EP0380296B1 (en) | Adaptive Apparatus | |
| JPH0666041B2 (ja) | ２自由度サンプル値ｐｉｄ制御装置 | |
| JP3571952B2 (ja) | ２自由度制御装置 | |
| JPH0619506A (ja) | 同定装置 | |
| JPH01106103A (ja) | プロセス制御装置 | |
| JP3256950B2 (ja) | 最適予見学習制御装置 | |
| JPH04352003A (ja) | ファジィ制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000905 |