JPH0690643B2 - 非干渉制御方法およびその装置 - Google Patents
非干渉制御方法およびその装置Info
- Publication number
- JPH0690643B2 JPH0690643B2 JP23717288A JP23717288A JPH0690643B2 JP H0690643 B2 JPH0690643 B2 JP H0690643B2 JP 23717288 A JP23717288 A JP 23717288A JP 23717288 A JP23717288 A JP 23717288A JP H0690643 B2 JPH0690643 B2 JP H0690643B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control
- state quantity
- control output
- output
- model
- Prior art date
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は非干渉制御方法およびその装置に係り、特に、
複数の制御対象が相互に干渉する干渉要素として非線形
要素を含む場合でも、各制御対象を複数の制御系により
ロバスト性のある非干渉制御をおこなうに好適な非干渉
制御方法およびその装置に関する。
複数の制御対象が相互に干渉する干渉要素として非線形
要素を含む場合でも、各制御対象を複数の制御系により
ロバスト性のある非干渉制御をおこなうに好適な非干渉
制御方法およびその装置に関する。
複数の制御系が互いに他方の制御系に干渉するものいお
いては、各制御系の干渉要素を互いに打ち消す非干渉制
御をおこなうものとして、特開昭61−131103号公報に記
載されているものが知られている。
いては、各制御系の干渉要素を互いに打ち消す非干渉制
御をおこなうものとして、特開昭61−131103号公報に記
載されているものが知られている。
前記従来技術においては、各制御系のフイードバック系
に、制御対象の動特性ゲイン要素とは逆行列となる関数
を有する動特性ゲインを非干渉化要素として付加し、動
特性ゲインおよび動特性時定数を動特性ゲインとして有
機的に結合させて応答特性の改善を図っているが、干渉
要素に非線形要素を含む場合には制御系の応答特性を改
善するには十分ではなかった。
に、制御対象の動特性ゲイン要素とは逆行列となる関数
を有する動特性ゲインを非干渉化要素として付加し、動
特性ゲインおよび動特性時定数を動特性ゲインとして有
機的に結合させて応答特性の改善を図っているが、干渉
要素に非線形要素を含む場合には制御系の応答特性を改
善するには十分ではなかった。
本発明の目的は、制御対象の実際の状態量を推定モデル
状態量に合わせて複数の制御対象を非干渉で制御するこ
とができる非干渉制御方法およびその装置を提供するこ
とにある。
状態量に合わせて複数の制御対象を非干渉で制御するこ
とができる非干渉制御方法およびその装置を提供するこ
とにある。
前記目的を達成するために、本発明は、複数の制御対象
が相互に干渉する干渉要素を有し、各制御対象を複数の
制御系により制御するものにおいて、各制御系は、制御
指令と制御対象の実際の状態量との偏差に応じた制御出
力を生成し、制御対象を特定のパラメータに従ってモデ
ル化した制御対象モデルから前記制御出力に応じた推定
モデル状態量を算出し、この推定モデル状態量と制御対
象の実際の状態量との偏差からモデル規範形制御出力を
生成し、前記推定モデル状態量と制御対象の実際の状態
量に基づいて他方の制御系に対する非干渉制御出力を生
成し、前記制御出力とモデル規範形制御出力および他方
の制御系からの非干渉制御出力により操作量を求め、こ
の操作量により制御対象を制御する非干渉制御方法を採
用したものである。
が相互に干渉する干渉要素を有し、各制御対象を複数の
制御系により制御するものにおいて、各制御系は、制御
指令と制御対象の実際の状態量との偏差に応じた制御出
力を生成し、制御対象を特定のパラメータに従ってモデ
ル化した制御対象モデルから前記制御出力に応じた推定
モデル状態量を算出し、この推定モデル状態量と制御対
象の実際の状態量との偏差からモデル規範形制御出力を
生成し、前記推定モデル状態量と制御対象の実際の状態
量に基づいて他方の制御系に対する非干渉制御出力を生
成し、前記制御出力とモデル規範形制御出力および他方
の制御系からの非干渉制御出力により操作量を求め、こ
の操作量により制御対象を制御する非干渉制御方法を採
用したものである。
複数の制御対象が相互に干渉する干渉要素を有し、各制
御対象を複数の制御系により制御するものにおいて、各
制御系は、制御指令と制御対象の実際の状態量との偏差
に応じた制御出力を生成し、制御対象を特定のパラメー
タに従ってモデル化した制御対象モデルの推定モデル状
態量と前記制御出力との偏差から最適制御出力を生成
し、この最適制御出力に応じた推定モデル状態量を制御
対象モデルから算出し、この推定モデル状態量と制御対
象の実際の状態量との偏差からモデル規範形制御出力を
生制し、前記推定モデル状態量と制御対象の実際の状態
量に基づいて他方の制御系に対する非干渉制御出力を生
成し、前記最適制御出力とモデル規範形制御出力および
他方の制御系からの非干渉制御出力により操作量を求
め、この操作量により制御対象を制御する非干渉制御方
法を採用したものである。
御対象を複数の制御系により制御するものにおいて、各
制御系は、制御指令と制御対象の実際の状態量との偏差
に応じた制御出力を生成し、制御対象を特定のパラメー
タに従ってモデル化した制御対象モデルの推定モデル状
態量と前記制御出力との偏差から最適制御出力を生成
し、この最適制御出力に応じた推定モデル状態量を制御
対象モデルから算出し、この推定モデル状態量と制御対
象の実際の状態量との偏差からモデル規範形制御出力を
生制し、前記推定モデル状態量と制御対象の実際の状態
量に基づいて他方の制御系に対する非干渉制御出力を生
成し、前記最適制御出力とモデル規範形制御出力および
他方の制御系からの非干渉制御出力により操作量を求
め、この操作量により制御対象を制御する非干渉制御方
法を採用したものである。
制御出力と推定モデル状態量に最適ゲインを掛けて得ら
れた状態量との偏差から最適制御出力を生成し、推定モ
デル状態量と制御対象の実際の状態量との偏差に前記最
適ゲインと等価な最適ゲインを掛けてモデル規範形制御
出力を生成する非干渉制御方法を採用したものである。
れた状態量との偏差から最適制御出力を生成し、推定モ
デル状態量と制御対象の実際の状態量との偏差に前記最
適ゲインと等価な最適ゲインを掛けてモデル規範形制御
出力を生成する非干渉制御方法を採用したものである。
制御対象の実際の状態量に、制御対象の実際の状態量を
検出する手段の検出遅れ要素を加算し、推定モデル状態
量に、前記検出遅れ要素による操作量の遅れを補償する
ための補償要素を加算し、検出遅れ要素の加算された制
御対象の状態量と補償要素の加算された推定モデル状態
量との偏差に最適ゲインを掛けてモデル規範形制御出力
を生成する非干渉制御方法を採用したものである。
検出する手段の検出遅れ要素を加算し、推定モデル状態
量に、前記検出遅れ要素による操作量の遅れを補償する
ための補償要素を加算し、検出遅れ要素の加算された制
御対象の状態量と補償要素の加算された推定モデル状態
量との偏差に最適ゲインを掛けてモデル規範形制御出力
を生成する非干渉制御方法を採用したものである。
複数の制御対象が相互に干渉する干渉要素を有し、各制
御対象を複数の制御系により制御するものにおいて、制
御指令と制御対象の実際の状態量との偏差に応じた制御
出力を生成する制御出力生成手段と、制御対象を特定の
パラメータに従ってモデル化した制御対象モデルから前
記制御出力に応じた推定モデル状態量を算出する推定モ
デル状態量算出手段と、この算出手段の算出による推定
モデル状態量と制御対象の実際の状態量との偏差からモ
デル規範形制御出力を生成するモデル規範形制御出力生
成手段と、前記推定モデル状態量と制御対象の実際の状
態量に基づいて他方の制御系に対する非干渉制御出力を
生成する非干渉制御出力生成手段と、前記制御出力モデ
ル規範形制御出力および他方の制御系からの非干渉制御
出力により操作量を求め、この操作量により制御対象を
制御する制御手段とを各制御系が有する非干渉制御装置
を構成したものである。
御対象を複数の制御系により制御するものにおいて、制
御指令と制御対象の実際の状態量との偏差に応じた制御
出力を生成する制御出力生成手段と、制御対象を特定の
パラメータに従ってモデル化した制御対象モデルから前
記制御出力に応じた推定モデル状態量を算出する推定モ
デル状態量算出手段と、この算出手段の算出による推定
モデル状態量と制御対象の実際の状態量との偏差からモ
デル規範形制御出力を生成するモデル規範形制御出力生
成手段と、前記推定モデル状態量と制御対象の実際の状
態量に基づいて他方の制御系に対する非干渉制御出力を
生成する非干渉制御出力生成手段と、前記制御出力モデ
ル規範形制御出力および他方の制御系からの非干渉制御
出力により操作量を求め、この操作量により制御対象を
制御する制御手段とを各制御系が有する非干渉制御装置
を構成したものである。
複数の制御対象が相互に干渉する干渉要素を有し、各制
御対象を複数の制御系により制御するものにおいて、制
御指令と制御対象の実際の状態量との偏差に応じた制御
出力を生成する制御出力生成手段と、制御対象を特定の
パラメータに従ってモデル化した制御対象モデルの推定
モデル状態量と前記制御出力との偏差から最適制御出力
を生成する最適制御出力生成手段と、この制御出力生成
手段の出力に応じた推定モデル状態量を制御対象モデル
から算出する推定モデル状態量算出手段と、この算出手
段の算出による推定モデル状態量と制御対象の実際の状
態量との偏差からモデル規範形態制御出力を生成するモ
デル規範形制御出力生成手段と、前記推定モデル状態量
と制御対象の実際の状態量に基づいて他方の制御系に対
する非干渉制御出力を生成する非干渉制御出力生成手段
と、前記最適制御出力とモデル規範形制御出力および他
方の制御系からの非干渉制御出力により操作量を求め、
この操作量により制御対象を制御する制御手段とを各制
御系が有する非干渉制御装置を構成したものである。
御対象を複数の制御系により制御するものにおいて、制
御指令と制御対象の実際の状態量との偏差に応じた制御
出力を生成する制御出力生成手段と、制御対象を特定の
パラメータに従ってモデル化した制御対象モデルの推定
モデル状態量と前記制御出力との偏差から最適制御出力
を生成する最適制御出力生成手段と、この制御出力生成
手段の出力に応じた推定モデル状態量を制御対象モデル
から算出する推定モデル状態量算出手段と、この算出手
段の算出による推定モデル状態量と制御対象の実際の状
態量との偏差からモデル規範形態制御出力を生成するモ
デル規範形制御出力生成手段と、前記推定モデル状態量
と制御対象の実際の状態量に基づいて他方の制御系に対
する非干渉制御出力を生成する非干渉制御出力生成手段
と、前記最適制御出力とモデル規範形制御出力および他
方の制御系からの非干渉制御出力により操作量を求め、
この操作量により制御対象を制御する制御手段とを各制
御系が有する非干渉制御装置を構成したものである。
推定モデル状態量と制御対象の実際の状態量に基づいて
他方の制御系に対する非干渉出力を生成し、制御出力と
モデル規範形制御出力および他方の制御系からの非干渉
制御出力により操作量を求め、この操作量により制御対
象を制御しているため、制御対象の状態量を推定モデル
の状態量に合わせて制御することが可能となる。また推
定モデル状態量と制御出力との偏差から最適制御出力を
生成し、この最適制御出力に応じた推定モデル状態量を
制御対象モデルから算出し、この最適制御出力とモデル
規範形制御出力および他方の制御系からなる非干渉制御
出力により操作量を求め、この操作量により制御対象を
制御しているため、制御対象の状態量が推定モデルの状
態量からずれてもこのずれを確実に補正することができ
る。この場合、最適制御出力を生成するときの最適ゲイ
ンとモデル規範形制御出力を生成するための最適ゲイン
とを等価なゲインとすることによって制御対象の状態量
と推定モデルの状態量とのずれを確実に抑制することが
できる。さらに制御対象の実際の状態量に検出遅れ要素
を加算するとともに、推定モデルの状態量に補償要素を
加算し、遅れ要素と補償要素を考慮してモデル規範形制
御出力を生成することによって最適制御出力の最適ゲイ
ンを高くすることが可能となり、応答性の向上性に寄与
することができる 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図および第２図に基づい
て説明する。
他方の制御系に対する非干渉出力を生成し、制御出力と
モデル規範形制御出力および他方の制御系からの非干渉
制御出力により操作量を求め、この操作量により制御対
象を制御しているため、制御対象の状態量を推定モデル
の状態量に合わせて制御することが可能となる。また推
定モデル状態量と制御出力との偏差から最適制御出力を
生成し、この最適制御出力に応じた推定モデル状態量を
制御対象モデルから算出し、この最適制御出力とモデル
規範形制御出力および他方の制御系からなる非干渉制御
出力により操作量を求め、この操作量により制御対象を
制御しているため、制御対象の状態量が推定モデルの状
態量からずれてもこのずれを確実に補正することができ
る。この場合、最適制御出力を生成するときの最適ゲイ
ンとモデル規範形制御出力を生成するための最適ゲイン
とを等価なゲインとすることによって制御対象の状態量
と推定モデルの状態量とのずれを確実に抑制することが
できる。さらに制御対象の実際の状態量に検出遅れ要素
を加算するとともに、推定モデルの状態量に補償要素を
加算し、遅れ要素と補償要素を考慮してモデル規範形制
御出力を生成することによって最適制御出力の最適ゲイ
ンを高くすることが可能となり、応答性の向上性に寄与
することができる 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図および第２図に基づい
て説明する。
第１図において、制御対象101、102を制御するための第
1,第２の制御系はメインコントローラ121,122、制御対
象モデル111,112、非干渉制御ブロック113,114、演算器
105,106、加算器107,108,109,110、モデル規範形制御ゲ
インM1,M2、ゲインα,1−α，β,1−βから構成されて
おり、制御対象101,102には干渉要素としての干渉項10
3,104が接続されている。
1,第２の制御系はメインコントローラ121,122、制御対
象モデル111,112、非干渉制御ブロック113,114、演算器
105,106、加算器107,108,109,110、モデル規範形制御ゲ
インM1,M2、ゲインα,1−α，β,1−βから構成されて
おり、制御対象101,102には干渉要素としての干渉項10
3,104が接続されている。
メインコントローラ121は、第２図に示されるように、
演算器123、最適積分ゲインＫＩ/S、最適ゲインK1、加
算器125を有し、制御指令Y1refと制御対象101の出力フ
ィードバックY1（状態量X1）との偏差を演算器123で求
め、この偏差に最適積分ゲインＫＩ/Sをかけて制御出力
を生成し、制御対象101を特定のパラメータに従ってモ
デル化した制御対象モデル111の出力の推定モデル状態
量１、最適ゲインK1を掛けた状態量に前記制御出力を
加算器125によって加算し、最適制御出力U01を生成す
る。すなわちメインコントローラ121は制御出力生成手
段および最適制御出力生成手段として構成されている。
また制御対象モデル111は最適制御出力U01から推定モデ
ル状態量１を算出する推定モデル状態量算出手段とし
て構成されている。
演算器123、最適積分ゲインＫＩ/S、最適ゲインK1、加
算器125を有し、制御指令Y1refと制御対象101の出力フ
ィードバックY1（状態量X1）との偏差を演算器123で求
め、この偏差に最適積分ゲインＫＩ/Sをかけて制御出力
を生成し、制御対象101を特定のパラメータに従ってモ
デル化した制御対象モデル111の出力の推定モデル状態
量１、最適ゲインK1を掛けた状態量に前記制御出力を
加算器125によって加算し、最適制御出力U01を生成す
る。すなわちメインコントローラ121は制御出力生成手
段および最適制御出力生成手段として構成されている。
また制御対象モデル111は最適制御出力U01から推定モデ
ル状態量１を算出する推定モデル状態量算出手段とし
て構成されている。
制御対象モデル111の出力は位相合わせ器152を介して
演算器104に供給されるようになっている。また演算器1
05には、制御対象101の実際の状態量X1に、制御対象101
の実際の状態量X1を検出する手段の検出遅れ要素である
一時遅れ要素151を加算した状態量が供給されており、
位相合わせ器152の出力と一時遅れ要素151との偏差が演
算器105で算出され、この算出値に最適ゲインK1をかけ
てモデル規範形制御出力U1Mを生成し、この制御出力を
加算器107へ出力するようになっている。位相合わせ器1
52は一時遅れ要素151による操作量U1の遅れを補償する
ための補償要素として設けられており、一時遅れ要素15
1、演算器105、最適ゲインK1とともにモデル規範形制御
出力生成手段として構成されている。
演算器104に供給されるようになっている。また演算器1
05には、制御対象101の実際の状態量X1に、制御対象101
の実際の状態量X1を検出する手段の検出遅れ要素である
一時遅れ要素151を加算した状態量が供給されており、
位相合わせ器152の出力と一時遅れ要素151との偏差が演
算器105で算出され、この算出値に最適ゲインK1をかけ
てモデル規範形制御出力U1Mを生成し、この制御出力を
加算器107へ出力するようになっている。位相合わせ器1
52は一時遅れ要素151による操作量U1の遅れを補償する
ための補償要素として設けられており、一時遅れ要素15
1、演算器105、最適ゲインK1とともにモデル規範形制御
出力生成手段として構成されている。
状態量１にゲインαをかけた状態量と一時遅れ要素15
1の出力にゲイン（１−α）をかけた状態量がそれぞれ
加算器109に供給されており、加算器109の出力が非干渉
制御ブロック113を介して非干渉制御出力UC12として生
成されるようになっている。すなわちゲインα,1−α、
加算器109、非干渉制御ブロック113は非干渉制御出力生
成手段として構成されており、非干渉制御出力UC12が第
２の制御系に供給され、この制御出力により第２の制御
系がフィードホワード制御される。
1の出力にゲイン（１−α）をかけた状態量がそれぞれ
加算器109に供給されており、加算器109の出力が非干渉
制御ブロック113を介して非干渉制御出力UC12として生
成されるようになっている。すなわちゲインα,1−α、
加算器109、非干渉制御ブロック113は非干渉制御出力生
成手段として構成されており、非干渉制御出力UC12が第
２の制御系に供給され、この制御出力により第２の制御
系がフィードホワード制御される。
第２の制御系により生成された非干渉制御出力UC21が加
算器107に供給されており、この制御出力U21の最適制御
出力U01、モデル規範形制御出力U1Mに加算して操作量U1
が生成されるようになっている。すなわち、加算器107
は操作量U1を生成して制御対象101を制御する制御手段
として構成されている。尚、第２の制御系も第１の制御
系と同一の構成であるため、第２の制御系の具体的内容
については省略する。
算器107に供給されており、この制御出力U21の最適制御
出力U01、モデル規範形制御出力U1Mに加算して操作量U1
が生成されるようになっている。すなわち、加算器107
は操作量U1を生成して制御対象101を制御する制御手段
として構成されている。尚、第２の制御系も第１の制御
系と同一の構成であるため、第２の制御系の具体的内容
については省略する。
以上の構成において、操作量U1に従って制御対象101の
制御が実行されると、出力フィードバックY1と制御指令
Y1refとの偏差に基づいた制御出力が生成されるととも
に、この制御出力と推定モデル状態量１とに基づいた
最適制御出力が生成される。さらに推定モデル状態量
１と状態量X1との偏差を制御するモデル規範形制御出力
U1Mと第２の制御系からの非干渉制御出力UC21と最適制
御出力U01とから操作量U1が順次更新され、状態量X1を
推定モデル状態量１に合わせる制御がおこなわれる。
このとき推定モデル状態量１に基づいた非干渉制御が
フィードフォワード制御によっておこなわれるため、操
作量U1の変化による干渉を瞬時に除去することができ
る。また状態量X1に基づいた非干渉制御が第２の制御系
に対しておこなわれるため、推定モデル状態量１の誤
差分による干渉を緩和することができる。
制御が実行されると、出力フィードバックY1と制御指令
Y1refとの偏差に基づいた制御出力が生成されるととも
に、この制御出力と推定モデル状態量１とに基づいた
最適制御出力が生成される。さらに推定モデル状態量
１と状態量X1との偏差を制御するモデル規範形制御出力
U1Mと第２の制御系からの非干渉制御出力UC21と最適制
御出力U01とから操作量U1が順次更新され、状態量X1を
推定モデル状態量１に合わせる制御がおこなわれる。
このとき推定モデル状態量１に基づいた非干渉制御が
フィードフォワード制御によっておこなわれるため、操
作量U1の変化による干渉を瞬時に除去することができ
る。また状態量X1に基づいた非干渉制御が第２の制御系
に対しておこなわれるため、推定モデル状態量１の誤
差分による干渉を緩和することができる。
また、本実施例によれば、推定モデル状態量１と状態
量X1との偏差に基づいてモデル規範形制御出力を生成し
ているため、状態量X1検出手段の応答遅れおよび検出精
度に伴う制御系への影響をメインコントローラ121に対
して考慮する必要がない。すなわち、メインコントロー
ラ121のフィードバックは推定モデル状態量１を用い
ているためである。このため、メインコントローラ121
のゲインを高くすることができ、応答遅れがあっても非
干渉制御を実行することができ、応答性の向上に寄与す
ることができる。
量X1との偏差に基づいてモデル規範形制御出力を生成し
ているため、状態量X1検出手段の応答遅れおよび検出精
度に伴う制御系への影響をメインコントローラ121に対
して考慮する必要がない。すなわち、メインコントロー
ラ121のフィードバックは推定モデル状態量１を用い
ているためである。このため、メインコントローラ121
のゲインを高くすることができ、応答遅れがあっても非
干渉制御を実行することができ、応答性の向上に寄与す
ることができる。
次に、本発明を熱間タンデム圧延機のスタンド間に設置
されたルーパー制御系に適用した実施例を第３図に基づ
いて説明する。
されたルーパー制御系に適用した実施例を第３図に基づ
いて説明する。
第３図において、制御系は角度制御系と張力制御系から
構成されており、各制御系の制御対象が圧延現象201と
して表わされ、張力制御系の制御対象が圧延現象202と
して表わされている。そして角度制御系は最適制御ブロ
ック221、モデル規範形制御ブロック211、ルーパーモー
タ伝達関数205を含み、張力制御系は最適制御ブロック2
22、モデル規範形制御ブロック212、主材モータ伝達関
数206を含み一時遅れ要素としてフィルタ1,2が設けられ
ている。また張力→干渉項204と角度→張力干渉項203が
設けられている。さらに各制御系の間には非干渉制御ブ
ロック213が設けられている。
構成されており、各制御系の制御対象が圧延現象201と
して表わされ、張力制御系の制御対象が圧延現象202と
して表わされている。そして角度制御系は最適制御ブロ
ック221、モデル規範形制御ブロック211、ルーパーモー
タ伝達関数205を含み、張力制御系は最適制御ブロック2
22、モデル規範形制御ブロック212、主材モータ伝達関
数206を含み一時遅れ要素としてフィルタ1,2が設けられ
ている。また張力→干渉項204と角度→張力干渉項203が
設けられている。さらに各制御系の間には非干渉制御ブ
ロック213が設けられている。
上記構成による制御系は次の物理式によって表わされ
る。
る。
Ｔσ・＋σ＝−Ｋσ・（１＋ｆ）ＶＲ ＋Ｋσ・lr・・Ｋ（θ） …(1) Ｊ＝ζφ・Ia−σ・Ａ・lr・θ・Ｋ（θ） ＋Ｄ−Td …(2) Tc・ａ＋Ia＝Iref …(3) Tn・Ｒ＋ＶＲ＝ＶＲref …(4) ここで、σ：張力 ＶＲ：ロール速度 θ：ルーパー角度 Ia:ルーパー電流 f:先進率 Ｋσ,Tσ：影響係数 A:材料断面積 lr:ルーパーアーム長 Ｋ（θ）：角度係数 J:ルーパー系慣性モーメント D:ルーパー系ダンピング要素 Td:ルーパー自重及び材料重量分トルク ζφ：ルーパーモータトルク係数 Tc:ルーパーモータ雲流時定数 Tn:主機速度時定数 サフィックスref:指令 上記物理式に従って非干渉後の物理モデルを物理式で表
わすと次式で表わされる。
わすと次式で表わされる。
角度係数系： Ｊ＝ζφIa＋Ｄ−Td …(2)′ Tcａ＋Ia＝Iref …(3)′ 張力制御系： Ｔσ・＋σ＝−Ｋσ（Hf）ＶＲ …(1)′ Tr・Ｒ＋ＶＲ＝ＶＲref …(4)′ 上記式を状態空間形に変換すると次式によって表わされ
る。１ ＝A1x1＋B1・Iref …(5) y1＝C1x1 …(6)２ ＝A2x2＋B2ΔVref …(7) y2＝C2x2 …(8) ここで、x1＝〔k1θ,k1,k1〕Ｔ x2＝〔k2σ,k2〕Ｔ a2＝1/Tσ,b2＝1/Tn k2＝1/〔ＶＲ（Hf）（−Ｋσ）a2b2〕 上記式を基に各制御系を構成すると、モデル規範形制御
ブロックの制御出力は、上記(5)，(7)式により得られた
状態推定量1,２との実際の検出値よりフィルタ1,2
を介して求められた状態量との偏差にゲインK1,K2をか
け算することにより求めることができる。ここで、K1,K
2は最適制御ブロック221の状態フィードバックゲインと
同一にする。これは、最適制御ブロッ221とモデル規範
形制御ブロック211との干渉を避けるため、最適制御ブ
ロック221の状態フィードバック値をモデルの推定値を
用いておこない、かつ最適制御ブロック221の所定の性
能を満足するために、見かけ上最適制御ブロック221の
制御出力と実際の状態フィードバックとを一致させるた
めである。これは次の式により明らかである。
る。１ ＝A1x1＋B1・Iref …(5) y1＝C1x1 …(6)２ ＝A2x2＋B2ΔVref …(7) y2＝C2x2 …(8) ここで、x1＝〔k1θ,k1,k1〕Ｔ x2＝〔k2σ,k2〕Ｔ a2＝1/Tσ,b2＝1/Tn k2＝1/〔ＶＲ（Hf）（−Ｋσ）a2b2〕 上記式を基に各制御系を構成すると、モデル規範形制御
ブロックの制御出力は、上記(5)，(7)式により得られた
状態推定量1,２との実際の検出値よりフィルタ1,2
を介して求められた状態量との偏差にゲインK1,K2をか
け算することにより求めることができる。ここで、K1,K
2は最適制御ブロック221の状態フィードバックゲインと
同一にする。これは、最適制御ブロッ221とモデル規範
形制御ブロック211との干渉を避けるため、最適制御ブ
ロック221の状態フィードバック値をモデルの推定値を
用いておこない、かつ最適制御ブロック221の所定の性
能を満足するために、見かけ上最適制御ブロック221の
制御出力と実際の状態フィードバックとを一致させるた
めである。これは次の式により明らかである。
最適制御ブロック221の出力＝Ｋ＋ＫＩ（Yref＋Ｙ） モデル規範形制御ブロック211の出力＝Ｋ（Ｘ−） 上記２式により各制御ブロックの出力＝KX＋ＫＩ（Yref
−Ｙ）となり、最適制御ブロック221の見かけ上の出力
が実際の状態量フィードバックと同一となる。
−Ｙ）となり、最適制御ブロック221の見かけ上の出力
が実際の状態量フィードバックと同一となる。
次に非干渉制御ブロック213を構成する場合は、モデル
のズレを考慮したフィードフォワード制御とするため、
実際の状態量とモデルによる推定値を用いて構成する。
さらに、ルーパ制御の場合は、Tc,Trが制御系に比べて
十分短いため、制御系の動特性は次の式によって表わさ
れる。
のズレを考慮したフィードフォワード制御とするため、
実際の状態量とモデルによる推定値を用いて構成する。
さらに、ルーパ制御の場合は、Tc,Trが制御系に比べて
十分短いため、制御系の動特性は次の式によって表わさ
れる。
，σは実際の検出値 ０＜α，β＜１ 次に、最適制御ブロック221は前記(5)，(6)式より積分
型の最適レギュレータ構成とする。
型の最適レギュレータ構成とする。
新状態量１＝θ−θrefを導入し、X1＝（k1θ1,k
1 1,k1 1,Z1）Ｔとおくと、１は次式によって表わ
される。
1 1,k1 1,Z1）Ｔとおくと、１は次式によって表わ
される。
上記式から最適フィードバックゲインは詳細関数 を最小にする定常解をリカッチ方程式により求められ
る。
る。
また最適制御ブロック222は(7)，(8)式より積分形最適
レギュレーターの構成とする。この場合、新状態量２
＝σ−σrefを導入し、X2＝（k2σ,k2,Z2）Ｔとおく
と、２は次式によって表わされる。
レギュレーターの構成とする。この場合、新状態量２
＝σ−σrefを導入し、X2＝（k2σ,k2,Z2）Ｔとおく
と、２は次式によって表わされる。
上記式から、最適フィードバックゲインは評価関数 を最小にする定常解をリカッチ方程式から求めて決定さ
れる。
れる。
本実施例においては、電流指令Irefが変形するとトルク
が変化し、速度が変化する。そして各速度θを積分す
ることによってルーパー角度θが変化する。そしてこの
ルーパー角度θが状態量としてフィードバックされ、こ
のルーパー角度θをモデルに合わすために制御が実行さ
れる。また主材モータの速度Vrefが変化すると主材モー
タの速度が変化し、この速度に応じて張力が変化する。
この張力の変化もモデルに合させて制御される。
が変化し、速度が変化する。そして各速度θを積分す
ることによってルーパー角度θが変化する。そしてこの
ルーパー角度θが状態量としてフィードバックされ、こ
のルーパー角度θをモデルに合わすために制御が実行さ
れる。また主材モータの速度Vrefが変化すると主材モー
タの速度が変化し、この速度に応じて張力が変化する。
この張力の変化もモデルに合させて制御される。
以上説明したように、本発明によれば、制御対象の実際
の状態量を推定モデル状態量に合わせて制御することが
できるため、干渉要素に非線形要素を含む場合でも制御
出力のゲインを高くすることができ、応答性の向上に寄
与することができる。さらに制御系に応答遅れがあって
も非干渉制御を確実に実行することができる。さらに最
適制御出力の最適ゲインとモデル規範形制御出力の最適
ゲインとを等価なゲインとすることによって制御対象の
実際の状態量と推定モデル状態量との誤差を制御するこ
とができる。また制御対象を実際の状態量に検出遅れ要
素を加算するとともに推定モデル状態量に補償要素を加
算しているため、制御対象の実際の状態量を検出する手
段の応答遅れおよび検出精度を考慮することなく、最適
制御出力のゲインを高くすることができ、応答性の向上
に寄与することができる。
の状態量を推定モデル状態量に合わせて制御することが
できるため、干渉要素に非線形要素を含む場合でも制御
出力のゲインを高くすることができ、応答性の向上に寄
与することができる。さらに制御系に応答遅れがあって
も非干渉制御を確実に実行することができる。さらに最
適制御出力の最適ゲインとモデル規範形制御出力の最適
ゲインとを等価なゲインとすることによって制御対象の
実際の状態量と推定モデル状態量との誤差を制御するこ
とができる。また制御対象を実際の状態量に検出遅れ要
素を加算するとともに推定モデル状態量に補償要素を加
算しているため、制御対象の実際の状態量を検出する手
段の応答遅れおよび検出精度を考慮することなく、最適
制御出力のゲインを高くすることができ、応答性の向上
に寄与することができる。
第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、第２図は
第１制御系の具体的構成図、第３図はルーパー制御系の
構成図である。 101,102……制御対象、105,106……演算器、107,108,10
9,110……加算器、111,112……制御対象モデル、121,12
2……メインコントローラ、X1,X2……状態量、1,２
……推定モデル状態量、M1,M2……モデル規範形制御ゲ
イン。
第１制御系の具体的構成図、第３図はルーパー制御系の
構成図である。 101,102……制御対象、105,106……演算器、107,108,10
9,110……加算器、111,112……制御対象モデル、121,12
2……メインコントローラ、X1,X2……状態量、1,２
……推定モデル状態量、M1,M2……モデル規範形制御ゲ
イン。
Claims (6)
- 【請求項１】複数の制御対象が相互に干渉する干渉要素
を有し、各制御対象を複数の制御系により制御するもの
において、各制御系は、制御指令と制御対象の実際の状
態量との偏差に応じた制御出力を生成し、制御対象を特
定のパラメータに従ってモデル化した制御対象モデルか
ら前記制御出力に応じた推定モデル状態量を算出し、こ
の推定モデル状態量と制御対象の実際の状態量との偏差
からモデル規範形制御出力を生成し、前記推定モデル状
態量と制御対象の実際の状態量に基づいて他方の制御系
に対する非干渉制御出力を生成し、前記制御出力とモデ
ル規範形制御出力および他方の制御系からの非干渉制御
出力により操作量を求め、この操作量により制御対象を
制御することを特徴とする非干渉制御方法。 - 【請求項２】複数の制御対象が相互に干渉する干渉要素
を有し、各制御対象を複数の制御系により制御するもの
において、各制御系は、制御指令と制御対象の実際の状
態量との偏差に応じた制御出力を生成し、制御対象を特
定のパラメータに従ってモデル化した制御対象モデルの
推定モデル状態量と前記制御出力との偏差から最適制御
出力を生成し、この最適制御出力に応じた推定モデル状
態量を制御対象モデルから算出し、この推定モデル状態
量と制御対象の実際の状態量との偏差からモデル規範形
制御出力を生制し、前記推定モデル状態量と制御対象の
実際の状態量に基づいて他方の制御系に対する非干渉制
御出力を生成し、前記最適制御出力とモデル規範形制御
出力および他方の制御系からの非干渉制御出力により操
作量を求め、この操作量により制御対象を制御すること
を特徴とする非干渉制御方法。 - 【請求項３】制御出力と推定モデル状態量に最適ゲイン
を掛けて得られた状態量との偏差から最適制御出力を生
成し、推定モデル状態量と制御対象の実際の状態量との
偏差に前記最適ゲインと等価な最適ゲインを掛けてモデ
ル規範形制御出力を生成することを特徴とする請求項２
記載の非干渉制御方法。 - 【請求項４】制御対象の実際の状態量に、制御対象の実
際の状態量を検出する手段の検出遅れ要素を加算し、推
定モデル状態量に、前記検出遅れ要素による操作量の遅
れを補償するための補償要素を加算し、検出遅れ要素の
加算された制御対象の状態量と補償要素の加算された推
定モデル状態量との偏差に最適ゲインを掛けてモデル規
範形制御出力を生成することを特徴とする請求項２また
は３記載の非干渉制御方法。 - 【請求項５】複数の制御対象が相互に干渉する干渉要素
を有し、各制御対象を複数の制御系により制御するもの
において、制御指令と制御対象の実際の状態量との偏差
に応じた制御出力を生成する制御出力生成手段と、制御
対象を特定のパラメータに従ってモデル化した制御対象
モデルから前記制御出力に応じた推定モデル状態量を算
出する推定モデル状態量算出手段と、この算出手段の算
出による推定モデル状態量と制御対象の実際の状態量と
の偏差からモデル規範形制御出力を生成するモデル規範
形制御出力生成手段と、前記推定モデル状態量と制御対
象の実際の状態量に基づいて他方の制御系に対する非干
渉制御出力を生成する非干渉制御出力生成手段と、前記
制御出力とモデル規範形制御出力および他方の制御系か
らの非干渉制御出力により操作量を求め、この操作量に
より制御対象を制御する制御手段とを各制御系が有する
ことを特徴とする非干渉制御装置。 - 【請求項６】複数の制御対象が相互に干渉する干渉要素
を有し、各制御対象を複数の制御系により制御するもの
において、制御指令と制御対象の実際の状態量との偏差
に応じた制御出力を生成する制御出力生成手段と、制御
対象を特定のパラメータに従ってモデル化した制御対象
モデルの推定モデル状態量と前記制御出力との偏差から
最適制御出力を生成する最適制御出力生成手段と、この
制御出力生成手段の出力に応じた推定モデル状態量を制
御対手モデルから算出する推定モデル状態量算出手段
と、この算出手段の算出による推定モデル状態量と制御
対象の実際の状態量との偏差からモデル規範形制御出力
を生成するモデル規範形制御出力生成手段と、前記推定
モデル状態量と制御対象の実際の状態量に基づいて他方
の制御系に対する非干渉制御出力を生成する非干渉制御
出力生成手段と、前記最適制御出力とモデル規範形制御
出力および他方の制御系からの非干渉制御出力により操
作量を求め、この操作量により制御対象を制御する制御
手段とを各制御系が有することを特徴とする非干渉制御
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23717288A JPH0690643B2 (ja) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | 非干渉制御方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23717288A JPH0690643B2 (ja) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | 非干渉制御方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0283702A JPH0283702A (ja) | 1990-03-23 |
| JPH0690643B2 true JPH0690643B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=17011445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23717288A Expired - Lifetime JPH0690643B2 (ja) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | 非干渉制御方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0690643B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10656628B2 (en) | 2015-05-12 | 2020-05-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Control device for a production module and a method for operating the control device |
| DE102015212264A1 (de) * | 2015-07-01 | 2017-01-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Steuereinrichtung für ein Produktionsmodul, Produktionsmodul mit Steuereinrichtung sowie Verfahren zum Betreiben der Steuereinrichtung |
| US11199822B2 (en) | 2017-12-15 | 2021-12-14 | Omron Corporation | Control device |
-
1988
- 1988-09-21 JP JP23717288A patent/JPH0690643B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0283702A (ja) | 1990-03-23 |
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