JPH0756609A - Controller - Google Patents

Controller

Info

Publication number
JPH0756609A
JPH0756609A JP22277793A JP22277793A JPH0756609A JP H0756609 A JPH0756609 A JP H0756609A JP 22277793 A JP22277793 A JP 22277793A JP 22277793 A JP22277793 A JP 22277793A JP H0756609 A JPH0756609 A JP H0756609A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
control amount
internal model
gain
unit
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
Application number
JP22277793A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahito Tanaka
雅人 田中
Hiroyuki Mitsubuchi
裕之 三渕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Azbil Corp
Original Assignee
Azbil Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Azbil Corp filed Critical Azbil Corp
Priority to JP22277793A priority Critical patent/JPH0756609A/en
Publication of JPH0756609A publication Critical patent/JPH0756609A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a controller of an IMC structure which can correct the gain of an internal model and to secure the stabilized control even when an identification error is included in the internal model. CONSTITUTION:The target value (r) is supplied to a target value filter part 2 and the feedback value (e) is subtracted from the output of the part 2 through a 1st subtraction processing part 3. Based on the result of subtraction, a manipulated variable (u) is operated by a manipulated variable operation part 4. Then the reference controlled variable (ym) is subtracted from a controlled variable (y) at a 2nd subtraction processing part 8 so that the value (e) is acquired. A step width calculating part 9 calculates the step width of the variables (y) and (ym). A response start area detecting part 10 detects the response start areas of both variables (y) and (ym) based in those calculated step widths and the controlled variable given from a noise processing part 10 and undergone the noise processing. Then a model gain calculating part 11 calculates a correction gain based on the variables (y) and (yn) of the response start areas and sends the gain to an internal model storage part 6a. Thus the gain of an internal model is corrected.

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IMC(Internal Model
Control)構造の制御アルゴリズムを用いたコントロー
ラに関し、特に内部モデルの同定誤差による制御の不安
定化を修正することができるコントローラに関するもの
である。
The present invention relates to an IMC (Internal Model)
The present invention relates to a controller using a control algorithm having a control structure, and particularly to a controller capable of correcting destabilization of control due to an identification error of an internal model.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より制御対象プロセスを数式表現し
た内部モデルを組み込んで制御を行うIMC構造の制御
アルゴリズムを用いたコントローラが提案されており、
このIMCコントローラを用いれば制御対象プロセス
(例えばこのコントローラが室内空調機であれば室内環
境に相当する)に大きなむだ時間(空調機から温風が出
てから室内温度が上昇するまでの時間)が存在しても対
応が可能という優れた利点がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been proposed a controller using an IMC structure control algorithm for performing control by incorporating an internal model in which a control target process is expressed by a mathematical expression.
If this IMC controller is used, a large dead time (time from when hot air comes out of the air conditioner to when the indoor temperature rises) in the process to be controlled (e.g., if this controller is an indoor air conditioner corresponds to the indoor environment) It has an excellent advantage that it can be dealt with even if it exists.

【0003】図12は従来のIMCコントローラを用い
た制御系のブロック線図である。33は目標値(室内温
度設定値)から後述するフィードバック量を減算する第
1の減算処理部、32は第1の減算処理部33の出力の
変化が急激に伝わらないようにするためのフィルタ部、
34はフィルタ部32の出力に基づいてこのコントロー
ラの出力である操作量(室内空調機から出る温風又は冷
風の温度)を演算する操作部、36は制御対象プロセス
を数式で近似したものであって制御結果である制御量
(室内温度)に相当する参照制御量を出力する内部モデ
ル、38は制御量から内部モデル36からの参照制御量
を減算してフィードバック量を出力する第2の減算処理
部、40は制御対象プロセスである。
FIG. 12 is a block diagram of a control system using a conventional IMC controller. Reference numeral 33 denotes a first subtraction processing unit that subtracts a feedback amount, which will be described later, from a target value (indoor temperature setting value), and 32 denotes a filter unit that prevents a change in the output of the first subtraction processing unit 33 from being rapidly transmitted. ,
Reference numeral 34 is an operation unit for calculating an operation amount (temperature of hot air or cold air coming out of the indoor air conditioner) which is the output of the controller based on the output of the filter unit 32, and 36 is a mathematical expression approximating the control target process. And a second subtraction process for outputting a feedback amount by subtracting the reference control amount from the internal model 36 from the control amount, and outputting a reference control amount corresponding to the control amount (indoor temperature) as a control result. Part 40 is a process to be controlled.

【0004】また、F、Gc、Gm、Gpはそれぞれフ
ィルタ部32、操作部34、内部モデル36、制御対象
プロセス40の伝達関数、rは目標値、uは操作量、d
は例えば室内環境に対する室外環境等に相当する外乱、
yは制御量、ymは参照制御量、eはフィードバック量
である。
Further, F, Gc, Gm, and Gp are the transfer function of the filter unit 32, the operating unit 34, the internal model 36, and the process 40 to be controlled, r is the target value, u is the manipulated variable, and d is the d.
Is, for example, a disturbance corresponding to the outdoor environment with respect to the indoor environment,
y is a control amount, ym is a reference control amount, and e is a feedback amount.

【0005】次に、このようなIMCコントローラの動
作を説明する。まず、第1の減算処理部33にて目標値
rからフィードバック量eが減算され、この結果がフィ
ルタ部32に出力される。次いで、操作部34にてフィ
ルタ部32の出力から操作量uが演算され、制御対象プ
ロセス40及びコントローラの内部モデル36へ出力さ
れる。そして、第2の減算処理部38にて制御対象プロ
セス40の制御量yから制御対象プロセス40の近似的
な動作をする内部モデル36からの参照制御量ymが減
算され、この結果がフィードバック量eとして第1の減
算処理部33へフィードバックされるフィードバック制
御系が構成されている。
Next, the operation of such an IMC controller will be described. First, the first subtraction processing unit 33 subtracts the feedback amount e from the target value r, and the result is output to the filter unit 32. Next, the operation amount u is calculated by the operation unit 34 from the output of the filter unit 32, and is output to the control target process 40 and the internal model 36 of the controller. Then, the second subtraction processing unit 38 subtracts the reference control amount ym from the internal model 36 that approximates the control target process 40 from the control amount y of the control target process 40, and the result is the feedback amount e. A feedback control system that is fed back to the first subtraction processing unit 33 is configured as.

【0006】このようなIMCコントローラの内部モデ
ル36は、制御対象プロセス40と全く同一になるよう
に数式表現されるのが理想的であり、また操作部34
は、内部モデル36の伝達関数の逆特性(1/Gm)に
なるのが理想的であるが、内部モデル36のむだ時間の
要素については逆数化は不可能なので、通常はむだ時間
の要素は無視する。よって、制御量yは、このような構
成により目標値r、外乱dから次式にて求めることがで
きる。 y=F×Gp×Gc×r/{1+F×Gc×(Gp−Gm)} +(1−F×Gm×Gc)×d/{1+F×Gc×(Gp−Gm)} ・・・(1)
Ideally, the internal model 36 of such an IMC controller is mathematically expressed so as to be exactly the same as the control target process 40, and the operating unit 34 is also used.
Is ideally the inverse characteristic (1 / Gm) of the transfer function of the internal model 36, but the inverse of the dead time element of the internal model 36 is not possible, so normally the dead time element is ignore. Therefore, the control amount y can be obtained by the following equation from the target value r and the disturbance d with such a configuration. y = F * Gp * Gc * r / {1 + F * Gc * (Gp-Gm)} + (1-F * Gm * Gc) * d / {1 + F * Gc * (Gp-Gm)} ... (1 )

【0007】ここで、内部モデル36の伝達関数Gmが
制御対象プロセス40の伝達関数Gpに等しく、操作部
34の伝達関数Gcが内部モデル36の伝達関数の逆数
(1/Gm=1/Gp)に等しい理想的な状態を仮定す
ると、式(1)は次式のようになる。 y=F×r+(1−F)×d ・・・(2)
Here, the transfer function Gm of the internal model 36 is equal to the transfer function Gp of the control target process 40, and the transfer function Gc of the operating section 34 is the reciprocal of the transfer function of the internal model 36 (1 / Gm = 1 / Gp). Assuming an ideal state equal to, equation (1) becomes y = F × r + (1-F) × d (2)

【0008】更に、目標値rに急激な変化がない理想的
な条件であればフィルタ部32は不要となり、F=1に
できるので、制御量yは目標値rと等しくなり(y=
r)、外乱dの影響が全くない制御を実現できることに
なる。また、外乱dに着目すると、制御対象プロセス4
0と内部モデル36に大きなむだ時間があったとしても
両者は操作量uに対して同じ特性を示すので、第2の減
算処理部38の出力であるフィードバック量eは外乱d
のみとなり、外乱dを抑制できることが分かる。
Further, under ideal conditions where the target value r does not change suddenly, the filter unit 32 is unnecessary and F = 1 can be set, so that the control amount y becomes equal to the target value r (y =
r), it is possible to realize the control without any influence of the disturbance d. Focusing on the disturbance d, the controlled process 4
0 and the internal model 36 have the same dead time with respect to the manipulated variable u even if there is a large dead time, the feedback amount e output from the second subtraction processing unit 38 is equal to the disturbance d.
It is understood that the disturbance d can be suppressed.

【0009】このようなIMCコントローラは、通常、
制御対象プロセス40と内部モデル36のモデル同定誤
差が大きくなったときの安定性を示すロバスト安定性、
及び同様に誤差が大きくなったときの性能を示すロバス
ト性能についての設計条件に基づいて設計される。ま
た、このようなモデル同定技術によって内部モデル36
を決定したときに、内部モデル36の制御対象プロセス
40に対するモデル同定誤差はある程度避けられない
が、このモデル同定誤差の見積を誤ったときの制御は想
定通りの動作にならないので、その場合の対策は制御の
知識を有する専門家によって行われる。
Such an IMC controller is usually
Robust stability showing stability when the model identification error between the controlled object process 40 and the internal model 36 becomes large,
And similarly, the design is performed based on the design condition for the robust performance indicating the performance when the error becomes large. In addition, the internal model 36
When determining, the model identification error of the internal model 36 with respect to the control target process 40 is unavoidable to some extent, but control is not performed as expected when the estimation of the model identification error is incorrect. Is done by experts with control knowledge.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】従来のIMCコントロ
ーラは以上のように構成されているので、内部モデル同
定に誤差があってその見積が不適当な場合、コントロー
ラは想定通りの動作にならず不安定となり、制御の知識
を有する専門家以外のオペレータはIMCコントローラ
の利用を断念しなければならないという問題点があっ
た。また、内部モデル同定に誤差がある場合は内部モデ
ルのゲインを修正することが特に有効であるが、ゲイン
修正のための具体的な指標はなく、試行錯誤によらなけ
ればならないという問題点があった。本発明は、上記課
題を解決するために、内部モデル同定に誤差が含まれる
場合でも内部モデルのゲインを自動的に修正して制御の
安定化を図ることができるIMC構造のコントローラを
提供することを目的とする。
Since the conventional IMC controller is configured as described above, if there is an error in the internal model identification and the estimation is improper, the controller does not operate as expected and fails. There is a problem in that the operator becomes stable and an operator other than an expert having control knowledge has to give up the use of the IMC controller. In addition, it is particularly effective to correct the gain of the internal model when there is an error in the identification of the internal model, but there is no specific index for correcting the gain and there is the problem that trial and error must be used. It was In order to solve the above problems, the present invention provides a controller having an IMC structure capable of automatically correcting the gain of the internal model to stabilize the control even when the internal model identification includes an error. With the goal.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、入力された制
御の目標値を伝達関数が時間遅れの特性で出力する目標
値フィルタ部と、目標値フィルタ部の出力からフィード
バック量を減算する第1の減算処理部と、第1の減算処
理部の出力を伝達関数が時間遅れの特性で出力する目標
値・外乱フィルタ部と、内部モデルのパラメータに基づ
いて目標値・外乱フィルタ部の出力から操作量を演算し
て出力する操作部とからなる操作量演算部と、内部モデ
ルのパラメータを記憶し、内部モデルの修正ゲインが入
力されたときはパラメータ中の内部モデルのゲインをこ
の修正ゲインに更新する内部モデル記憶部と、内部モデ
ルのパラメータに基づいて操作量から参照制御量を演算
する内部モデル出力演算部と、制御対象プロセスの制御
量から内部モデル出力演算部から出力された参照制御量
を減算してフィードバック量を出力する第2の減算処理
部と、目標値、制御量、参照制御量に基づいて制御量及
び参照制御量の初期値と整定値との差であるステップ幅
を算出するステップ幅算出部と、制御量のノイズを低減
する処理を行うノイズ処理部と、制御量及び参照制御量
のステップ幅、ノイズ処理部から出力されたノイズ処理
後の制御量、参照制御量に基づいて制御量及び参照制御
量が変化を始める応答開始領域の開始時点と終了時点を
検出する応答開始領域検出部と、応答開始領域の開始時
点と終了時点により特定される制御量及び参照制御量の
変化率から内部モデルの修正ゲインを算出して内部モデ
ル記憶部に出力するモデルゲイン算出部とを有するもの
である。
According to the present invention, there is provided a target value filter section for outputting an input target value for control with a characteristic of a time delay of a transfer function, and subtracting a feedback amount from the output of the target value filter section. 1 subtraction processing unit, a target value / disturbance filter unit that outputs the output of the first subtraction processing unit with a time delay characteristic of the transfer function, and an output of the target value / disturbance filter unit based on the parameters of the internal model. When the internal model parameters are stored and the internal model parameters are stored and the internal model parameters are stored, the internal model gain in the parameters is set to this modified gain. An internal model storage unit to be updated, an internal model output calculation unit that calculates a reference control amount from an operation amount based on the parameters of the internal model, and an internal model from the control amount of the control target process A second subtraction processing unit that subtracts the reference control amount output from the force calculation unit and outputs a feedback amount, and an initial value and settling of the control amount and the reference control amount based on the target value, the control amount, and the reference control amount. A step width calculation unit that calculates a step width that is a difference from the value, a noise processing unit that performs processing for reducing noise in the control amount, step widths of the control amount and the reference control amount, and noise output from the noise processing unit. A response start area detection unit that detects the start time and the end time of the response start area where the control quantity and the reference control quantity start to change based on the processed control quantity and the reference control quantity, and the start time and the end time of the response start area And a model gain calculation unit that calculates a modified gain of the internal model from the change rate of the control amount and the reference control amount specified by and outputs the correction gain to the internal model storage unit.

【0012】また、応答開始領域検出部の代わりに、内
部モデル記憶部に記憶されたパラメータ中の内部モデル
のむだ時間に基づいて制御量が変化を始める応答開始領
域の開始時点を決定し、ステップ幅算出部から出力され
た制御量及び参照制御量のステップ幅、ノイズ処理部か
ら出力されたノイズ処理後の制御量、参照制御量に基づ
いて制御量の応答開始領域の終了時点、参照制御量の応
答開始領域の開始時点と終了時点を検出するむだ時間参
照式応答開始領域検出部を有するものである。
Further, instead of the response start area detection unit, the start time of the response start area is determined based on the dead time of the internal model in the parameters stored in the internal model storage unit, and the step is determined. The step width of the control amount and the reference control amount output from the width calculation unit, the control amount after the noise processing output from the noise processing unit, the end point of the response start region of the control amount based on the reference control amount, the reference control amount It has a dead time reference type response start area detection unit for detecting the start time and end time of the response start area.

【0013】また、モデルゲイン算出部の代わりに、応
答開始領域の開始時点と終了時点によって特定される制
御量及び参照制御量の変化率から算出されたゲインと内
部モデル記憶部に記憶されたパラメータ中の内部モデル
のゲインに重みづけを行うことにより、内部モデルの修
正ゲインを算出して内部モデル記憶部に出力する不完全
追従式モデルゲイン算出部を有するものである。
Further, instead of the model gain calculation unit, the gain calculated from the rate of change of the control amount and the reference control amount specified by the start time point and the end time point of the response start region and the parameters stored in the internal model storage unit. An incomplete follow-up model gain calculation unit that calculates a modified gain of the internal model by weighting the gain of the internal model therein and outputs the corrected gain to the internal model storage unit is provided.

【0014】[0014]

【作用】本発明によれば、目標値が目標値フィルタ部に
入力され、第1の減算処理部にて目標値フィルタ部の出
力からフィードバック量が減算され、操作量演算部にて
第1の減算処理部の出力から操作量が演算されて制御対
象プロセス及び内部モデル出力演算部へ出力される。次
いで、第2の減算処理部にて制御対象プロセスの制御量
から内部モデル出力演算部からの参照制御量が減算さ
れ、この結果がフィードバック量として第1の減算処理
部へ出力されるフィードバック制御系が構成されてい
る。そして、ステップ幅算出部にて制御量及び参照制御
量のステップ幅が算出され、応答開始領域検出部にてこ
のステップ幅、ノイズ処理部から出力されたノイズ処理
後の制御量に基づき制御量及び参照制御量の応答開始領
域が検出され、モデルゲイン算出部にて応答開始領域の
制御量及び参照制御量の変化率から内部モデルの修正ゲ
インが算出されて内部モデル記憶部に出力されることに
より、内部モデルのゲインが修正される。
According to the present invention, the target value is input to the target value filter unit, the feedback amount is subtracted from the output of the target value filter unit in the first subtraction processing unit, and the operation amount calculation unit outputs the first feedback value. The operation amount is calculated from the output of the subtraction processing unit and output to the control target process and the internal model output calculation unit. Next, the second subtraction processing unit subtracts the reference control amount from the internal model output calculation unit from the control amount of the control target process, and the result is output as the feedback amount to the first subtraction processing unit. Is configured. Then, the step width of the control amount and the reference control amount is calculated by the step width calculation unit, and the control amount and the control amount based on the control amount after the noise processing output from the noise processing unit are calculated by the response start area detection unit. By detecting the response start region of the reference control amount, the model gain calculation unit calculates the modified gain of the internal model from the control amount of the response start region and the rate of change of the reference control amount, and outputs it to the internal model storage unit. , The internal model gain is modified.

【0015】また、応答開始領域検出部の代わりのむだ
時間参照式応答開始領域検出部にて、内部モデル記憶部
に記憶された内部モデルのむだ時間に基づき制御量の応
答開始領域の開始時点が決定され、ステップ幅算出部か
らのステップ幅、ノイズ処理後の制御量、参照制御量に
基づいて制御量の応答開始領域の終了時点、参照制御量
の応答開始領域の開始時点と終了時点が検出される。
In addition, in the dead time reference type response start area detection section instead of the response start area detection section, the start time of the response start area of the controlled variable is determined based on the dead time of the internal model stored in the internal model storage section. Determined, the step width from the step width calculator, the control amount after noise processing, the end time of the response start region of the control amount, the start time and the end time of the response start region of the reference control amount are detected based on the reference control amount. To be done.

【0016】また、モデルゲイン算出部の代わりの不完
全追従式モデルゲイン算出部にて、応答開始領域の制御
量及び参照制御量の変化率から算出されたゲインと内部
モデル記憶部に記憶された内部モデルのゲインに重みづ
けが行われることにより、内部モデルの修正ゲインが算
出されて内部モデル記憶部に出力される。
Further, in the incomplete follow-up model gain calculating section instead of the model gain calculating section, the gain calculated from the change rate of the control amount and the reference control amount in the response start area and the internal model storage section are stored. By weighting the gain of the internal model, the modified gain of the internal model is calculated and output to the internal model storage unit.

【0017】[0017]

【実施例】図1は本発明の1実施例を示すIMC構造の
コントローラのブロック図、図2はこのIMC構造のコ
ントローラを用いた制御系のブロック線図である。図1
において、1は図示しないオペレータによって設定され
た目標値rをこのコントローラに入力する目標値入力
部、2は目標値入力部1からの目標値rを伝達関数が1
次遅れの特性で出力する目標値フィルタ部、3は目標値
フィルタ部2の出力からフィードバック量eを減算する
第1の減算処理部、4は後述する内部モデル記憶部から
のパラメータに基づいて第1の減算処理部3の出力から
操作量uを演算する操作量演算部、5は操作量演算部4
から出力された操作量uを図1では図示しない制御対象
プロセスへ出力する信号出力部である。
1 is a block diagram of an IMC structure controller showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a control system using the IMC structure controller. Figure 1
1 is a target value input section for inputting a target value r set by an operator (not shown) to this controller, and 2 is a transfer function for the target value r from the target value input section 1.
The target value filter unit 3 that outputs with the characteristic of the next delay is a first subtraction processing unit that subtracts the feedback amount e from the output of the target value filter unit 2, and 4 is a first subtraction processing unit based on a parameter from an internal model storage unit that will be described later. The operation amount calculation unit 5 for calculating the operation amount u from the output of the subtraction processing unit 3 of 1 is an operation amount calculation unit 4
This is a signal output unit for outputting the manipulated variable u output from the control target process to a control target process (not shown in FIG. 1).

【0018】また、6aはこのコントローラの内部モデ
ルのパラメータを記憶する内部モデル記憶部、6bは内
部モデル記憶部6aから出力されたパラメータに基づい
て内部モデルとしての演算を行い参照制御量ymを出力
する内部モデル出力演算部、7は制御対象プロセスから
の制御量yをこのコントローラに入力する制御量入力
部、8は制御量入力部7から出力された制御量yから内
部モデル出力演算部6bから出力された参照制御量ym
を減算してフィードバック量eを出力する第2の減算処
理部、9は目標値r、制御量y、及び参照制御量ymに
基づいて制御量y、参照制御量ymの初期値から変化終
了の整定値までの差であるステップ幅を算出するステッ
プ幅算出部である。
Further, 6a is an internal model storage unit for storing the parameters of the internal model of the controller, and 6b is an operation as an internal model based on the parameters output from the internal model storage unit 6a and outputs a reference control amount ym. An internal model output operation unit, 7 is a control amount input unit for inputting a control amount y from a control target process to this controller, and 8 is an internal model output operation unit 6b based on the control amount y output from the control amount input unit 7. Output reference control amount ym
The second subtraction processing unit 9 which subtracts from the output value e to output the feedback amount e. The control value y and the reference control amount ym are based on the target value r, the control amount y, and the reference control amount ym. It is a step width calculation unit that calculates a step width that is a difference up to a settling value.

【0019】また、10は制御量yのノイズを低減する
処理を行うノイズ処理部、11は制御量y及び参照制御
量ymのステップ幅、ノイズ処理部10から出力された
ノイズ処理後の制御量、参照制御量ymに基づいて後述
する応答開始領域の開始時点と終了時点を検出する応答
開始領域検出部、12はこの応答開始領域の開始時点と
終了時点により特定される制御量y及び参照制御量ym
の変化率から内部モデルの修正ゲインを算出して内部モ
デル記憶部6aに記憶された内部モデルのゲインを修正
させるモデルゲイン算出部である。
Further, 10 is a noise processing unit for performing processing for reducing noise of the control amount y, 11 is a step width of the control amount y and the reference control amount ym, the control amount after noise processing output from the noise processing unit 10. A response start area detection unit that detects a start time point and an end time point of a response start area, which will be described later, based on the reference control amount ym; Amount ym
Is a model gain calculation unit that calculates a modified gain of the internal model from the rate of change of the internal model and corrects the gain of the internal model stored in the internal model storage unit 6a.

【0020】図2において、4aは操作量演算部4の内
部にあって、第1の減算処理部3の出力を伝達関数が1
次遅れの特性で出力する目標値・外乱フィルタ部、4b
は同じくその内部にあって目標値・外乱フィルタ部4a
の出力から操作量uを演算する操作部、6は内部モデル
記憶部6a及び内部モデル出力演算部6bからなる内部
モデル、F1は目標値フィルタ部2の伝達関数、F2は
目標値・外乱フィルタ部4aの伝達関数である。また、
duは操作量外乱であり、外乱d=Gp×duとするこ
とで制御量外乱dと等価に扱うことができる。
In FIG. 2, reference numeral 4a is inside the manipulated variable calculating unit 4, and the transfer function of the output of the first subtraction processing unit 3 is 1
Target value / disturbance filter unit that outputs with the characteristics of the next delay, 4b
Is also inside the target value / disturbance filter unit 4a.
An operation unit for calculating the manipulated variable u from the output of F, an internal model 6 including an internal model storage unit 6a and an internal model output operation unit 6b, F1 a transfer function of the target value filter unit 2, and F2 a target value / disturbance filter unit. 4a is a transfer function. Also,
du is a manipulated variable disturbance, and can be treated as equivalent to the controlled variable disturbance d by setting the disturbance d = Gp × du.

【0021】なお、図2は図1の目標値フィルタ部2、
第1の減算処理部3、操作量演算部4、内部モデル記憶
部6a、内部モデル出力演算部6b、及び第2の減算処
理部8からなるこのIMC構造のコントローラの基本構
成に、制御対象プロセス40、外乱d、及び操作量外乱
duを含めて制御系として書き直したものである。
FIG. 2 shows the target value filter unit 2 of FIG.
The basic configuration of the controller of this IMC structure including the first subtraction processing unit 3, the manipulated variable calculation unit 4, the internal model storage unit 6a, the internal model output calculation unit 6b, and the second subtraction processing unit 8 has a control target process. 40, the disturbance d, and the manipulated variable disturbance du are rewritten as a control system.

【0022】次に、このようなコントローラの基本構成
の動作について説明する。目標値rは、このコントロー
ラのオペレータ等によって設定され、目標値入力部1を
介して目標値フィルタ部2に入力される。目標値フィル
タ部2は、目標値rをその時定数をT1とする次式のよ
うな伝達関数F1の特性で出力する。 F1=1/(1+T1×s) ・・・(3)
Next, the operation of the basic structure of such a controller will be described. The target value r is set by the operator of this controller or the like, and is input to the target value filter unit 2 via the target value input unit 1. The target value filter unit 2 outputs the target value r with the characteristic of the transfer function F1 as shown in the following equation, the time constant of which is T1. F1 = 1 / (1 + T1 × s) (3)

【0023】そして、時定数T1は、あらかじめ設定さ
れた初期値を除いて後述する内部モデル6のむだ時間L
mの変更に伴い次式のように設定されるようになってい
る。 T1=4×α×Lm ・・・(4) ここで、αは比例定数であり、例えばα=0.3であ
る。
The time constant T1 is the dead time L of the internal model 6 which will be described later, excluding the preset initial value.
With the change of m, it is set as the following equation. T1 = 4 × α × Lm (4) Here, α is a proportional constant, for example, α = 0.3.

【0024】次に、第1の減算処理部3は、この目標値
フィルタ部2の出力から第2の減算処理部8から出力さ
れるフィードバック量eを減算する。操作量演算部4内
の目標値・外乱フィルタ部4aは、第1の減算処理部3
の出力をその時定数をT2とする次式のような伝達関数
F2の特性で出力する。 F2=1/(1+T2×s) ・・・(5)
Next, the first subtraction processing unit 3 subtracts the feedback amount e output from the second subtraction processing unit 8 from the output of the target value filter unit 2. The target value / disturbance filter unit 4a in the manipulated variable calculation unit 4 includes the first subtraction processing unit 3
Of the transfer function F2 with the time constant T2. F2 = 1 / (1 + T2 × s) (5)

【0025】そして、時定数T2も目標値フィルタ部2
の時定数T1と同様に初期値を除いてむだ時間Lmの変
更に伴い次式のように変更されるようになっている。 T2=α×Lm ・・・(6) つまり、時定数T1は標準設定として時定数T2の4倍
に設定されている。
The time constant T2 is also set by the target value filter unit 2
Similar to the time constant T1 of (1), it is changed as shown in the following equation with the change of the dead time Lm excluding the initial value. T2 = α × Lm (6) That is, the time constant T1 is set to four times the time constant T2 as a standard setting.

【0026】また、同じく操作量演算部4内の操作部4
bは、目標値・外乱フィルタ部4aの出力から操作量u
を演算するが、その伝達関数Gcは内部モデル記憶部6
aから出力された内部モデル6のゲイン及び時定数によ
り次式となり、図12の例と同様にむだ時間Lmの要素
を除いた内部モデル6の伝達関数Gmの逆数となってい
る。 Gc=(1+Tm×s)/Km ・・・(7) ここで、Km、Tmはそれぞれ内部モデル6のゲイン、
時定数である。
Similarly, the operation unit 4 in the operation amount calculation unit 4
b is the manipulated variable u from the output of the target value / disturbance filter unit 4a.
Of the internal model storage unit 6
The following expression is obtained by the gain and time constant of the internal model 6 output from a, and is the reciprocal of the transfer function Gm of the internal model 6 excluding the elements of the dead time Lm as in the example of FIG. Gc = (1 + Tm × s) / Km (7) where Km and Tm are gains of the internal model 6, respectively.
It is a time constant.

【0027】よって、操作量演算部4全体としての伝達
関数は次式となる。 F2×Gc=(1+Tm×s)/{Km×(1+T2×s)}・・・(8) このようにして、第1の減算処理部3の出力から操作量
uが演算されて信号出力部5を介して制御対象プロセス
40へ出力され、また内部モデル出力演算部6bへ出力
される。
Therefore, the transfer function of the operation amount computing section 4 as a whole is given by the following equation. F2 × Gc = (1 + Tm × s) / {Km × (1 + T2 × s)} (8) In this way, the manipulated variable u is calculated from the output of the first subtraction processing unit 3 and the signal output unit It is output to the control target process 40 via 5 and is also output to the internal model output calculation unit 6b.

【0028】次に、制御対象プロセス40は、1次遅れ
とむだ時間の要素を有するものとしてその伝達関数Gp
を次式のような近似伝達関数で表現できる。 Gp=Kp×exp(−Lp×s)/(1+Tp×s) ・・・(9) ここで、Kp、Lp、Tpはそれぞれ制御対象プロセス
40のゲイン、むだ時間、時定数である。
Next, the control target process 40 assumes that the transfer function Gp has the elements of the first-order delay and the dead time.
Can be expressed by the approximate transfer function as follows. Gp = Kp × exp (−Lp × s) / (1 + Tp × s) (9) where Kp, Lp, and Tp are the gain, dead time, and time constant of the controlled process 40, respectively.

【0029】そして、内部モデル6は、内部モデル記憶
部6aに記憶されたゲインKm、時定数Tm、及びむだ
時間Lmからなるこれらのパラメータによって、上記の
ような制御対象プロセス40を数式表現したものであ
り、内部モデル出力演算部6bにて操作量演算部4から
出力された操作量uから参照制御量ymを演算する。そ
の伝達関数Gmは次式となる。 Gm=Km×exp(−Lm×s)/(1+Tm×s) ・・・(10)
The internal model 6 is a mathematical expression of the control target process 40 as described above by these parameters including the gain Km, the time constant Tm, and the dead time Lm stored in the internal model storage unit 6a. Then, the internal model output operation unit 6b calculates the reference control amount ym from the operation amount u output from the operation amount operation unit 4. The transfer function Gm is given by the following equation. Gm = Km × exp (−Lm × s) / (1 + Tm × s) (10)

【0030】次に、第2の減算処理部8は、制御量入力
部7を介して入力された制御対象プロセス40からの制
御量yから内部モデル出力演算部6bからの参照制御量
ymを減算してフィードバック量eを出力する。そし
て、このフィードバック量eが上記のように第1の減算
処理部3に入力される。これで、このIMC構造のコン
トローラの基本構成であるフィードバック制御系が成立
する。
Next, the second subtraction processing unit 8 subtracts the reference control amount ym from the internal model output calculation unit 6b from the control amount y from the controlled object process 40 input via the control amount input unit 7. Then, the feedback amount e is output. Then, this feedback amount e is input to the first subtraction processing unit 3 as described above. This completes the feedback control system, which is the basic configuration of the controller with this IMC structure.

【0031】このような制御系において、ステップ幅算
出部9、ノイズ処理部10、応答開始領域検出部11、
及びモデルゲイン算出部12は、入力された目標値rに
対する応答の前半部で以下のように内部モデル6のゲイ
ンKmを修正する。図3(a)はステップ幅算出部9の
動作を説明するための制御量yの目標値追従性を示す
図、図3(b)は同じく参照制御量ymの目標値追従性
を示す図である。
In such a control system, the step width calculating section 9, the noise processing section 10, the response start area detecting section 11,
The model gain calculation unit 12 corrects the gain Km of the internal model 6 in the first half of the response to the input target value r as follows. FIG. 3A is a diagram showing the target value followability of the control amount y for explaining the operation of the step width calculation unit 9, and FIG. 3B is a diagram showing the target value followability of the reference control amount ym. is there.

【0032】y0は制御量yの初期値、ym0は参照制
御量ymの初期値、rmは目標値rに相当する参照制御
量ymの整定値、STは制御量yにおける目標値rと初
期値y0との差であるステップ幅、STmは同じく参照
制御量ymにおける整定値rmと初期値ym0との差で
あるステップ幅である。
Y0 is an initial value of the control amount y, ym0 is an initial value of the reference control amount ym, rm is a set value of the reference control amount ym corresponding to the target value r, and ST is a target value r and an initial value of the control amount y. The step width STm, which is the difference from y0, is the step width that is the difference between the settling value rm and the initial value ym0 in the reference control amount ym.

【0033】図3(a)では時間0(初期状態)におい
てステップ入力である目標値rが入力されてコントロー
ラから操作量uが制御対象プロセス40に出力され、そ
の結果制御量yが初期値y0から変化して最終的に目標
値rと一致し整定状態に移行する様子が示されている。
また、図3(b)でも内部モデル出力演算部6bから出
力された参照制御量ymが同様にして整定値rmに整定
する様子が示されている。
In FIG. 3A, at time 0 (initial state), the target value r, which is a step input, is input, and the operation amount u is output from the controller to the controlled process 40. As a result, the control amount y is initialized to y0. It is shown that the state changes from and finally matches the target value r and shifts to the settling state.
Further, FIG. 3B also shows a state in which the reference control amount ym output from the internal model output operation unit 6b is similarly settled to the settling value rm.

【0034】そして、ステップ幅算出部9はこのような
制御量yのステップ幅STを次式のように算出する。 ST=|r−y0| ・・・(11) 同様に、参照制御量ymのステップ幅STmを次式のよ
うに算出する。 STm=|rm−ym0| ・・・(12)
Then, the step width calculation unit 9 calculates the step width ST of such a control amount y as in the following equation. ST = | r−y0 | (11) Similarly, the step width STm of the reference control amount ym is calculated by the following equation. STm = | rm-ym0 | (12)

【0035】ここで、制御対象プロセス40の制御量
y、内部モデル6から出力される参照制御量ymは、目
標値r、外乱dから次式にて求めることができる。 y=F1×F2×Gp×Gc×r/{1+F2×Gc×(Gp−Gm)} +(1−F2×Gm×Gc)×d/{1+F2×Gc×(Gp−Gm)} ・・・(13) ym=F1×F2×Gm×Gc×r/{1+F2×Gc×(Gm−Gp)} +(−F2×Gm×Gc)×d/{1+F2×Gc×(Gm−Gp)} ・・・(14)
Here, the control amount y of the controlled process 40 and the reference control amount ym output from the internal model 6 can be obtained from the target value r and the disturbance d by the following equation. y = F1 * F2 * Gp * Gc * r / {1 + F2 * Gc * (Gp-Gm)} + (1-F2 * Gm * Gc) * d / {1 + F2 * Gc * (Gp-Gm)} ... (13) ym = F1 * F2 * Gm * Gc * r / {1 + F2 * Gc * (Gm-Gp)} + (-F2 * Gm * Gc) * d / {1 + F2 * Gc * (Gm-Gp)}.・ ・ (14)

【0036】そして、内部モデル6のゲインKmの初期
値をKm0とすると、式(13)、(14)より参照制
御量ymの初期値ym0は次式となる。 ym0=(y0−d)×Km0/Kp ・・・(15) 式(15)より外乱d=0であれば、制御量初期値y0
と参照制御量初期値ym0との比は、次式のように制御
対象プロセス40のゲインKp(ここでは推定値)と内
部モデル6のゲイン初期値Km0との比に一致する。 Kp/Km0=y0/ym0 (y0≠0、ym0≠0) ・・・(16)
Then, assuming that the initial value of the gain Km of the internal model 6 is Km0, the initial value ym0 of the reference control amount ym is given by the following equations (13) and (14). ym0 = (y0-d) × Km0 / Kp (15) From the equation (15), if the disturbance d = 0, the control amount initial value y0
And the reference control amount initial value ym0 match the ratio between the gain Kp (here, the estimated value) of the controlled process 40 and the initial gain value Km0 of the internal model 6 as in the following equation. Kp / Km0 = y0 / ym0 (y0 ≠ 0, ym0 ≠ 0) (16)

【0037】よって、制御対象プロセス40のゲインK
pは次式のように推定することができる。 Kp=Km0×y0/ym0 ・・・(17) また、同様にして目標値rと参照制御量ymの整定値r
mとの比は、ゲインKpとゲイン初期値Km0との比に
一致する。 Kp/Km0=r/rm ・・・(18)
Therefore, the gain K of the controlled process 40
p can be estimated as in the following equation. Kp = Km0 × y0 / ym0 (17) Further, similarly, the set value r of the target value r and the reference control amount ym is similarly set.
The ratio with m matches the ratio between the gain Kp and the initial gain value Km0. Kp / Km0 = r / rm (18)

【0038】したがって、式(12)は式(16)〜
(18)より次式のように変形することができる。 STm=|rm−ym0|=|r×Km0/Kp−y0×Km0/Kp| =|r−y0|×Km0/Kp =|(r×ym0/y0)−ym0| ・・・(19) こうして、ステップ幅算出部9は、制御量yのステップ
幅ST、参照制御量ymのステップ幅STmを式(1
1)、(19)によって算出し、これらを応答開始領域
検出部11に出力する。
Therefore, the equation (12) is expressed by the equations (16)-
From (18), it can be transformed into the following equation. STm = | rm-ym0 | = | r × Km0 / Kp-y0 × Km0 / Kp | = | r-y0 | × Km0 / Kp = | (r × ym0 / y0) -ym0 | (19) Thus The step width calculation unit 9 calculates the step width ST of the control amount y and the step width STm of the reference control amount ym from the formula (1
1) and (19), and outputs them to the response start area detection unit 11.

【0039】次に、応答開始領域検出部11は、ステッ
プ幅ST、STmに基づいて制御量y及び参照制御量y
mの後述する応答開始領域を検出するが、制御量入力部
7から出力された制御量yにはノイズが加わっているこ
とがあり、このようなときは応答開始領域の検出が不正
確になり内部モデル6のゲインKmの修正が適切に実行
されなくなってしまう。このような制御量yのノイズに
は、例えば制御量yを測定し制御量入力部7に出力する
センサによる測定ノイズがある。
Next, the response start area detector 11 determines the control amount y and the reference control amount y based on the step widths ST and STm.
Although a response start region of m described later is detected, noise may be added to the control amount y output from the control amount input unit 7. In such a case, the detection of the response start region becomes inaccurate. The gain Km of the internal model 6 will not be corrected properly. Such noise of the controlled variable y includes, for example, noise measured by a sensor that measures the controlled variable y and outputs it to the controlled variable input unit 7.

【0040】そこで、ローパスフィルタであるノイズ処
理部10は、次式のように制御量yをダンピング処理し
てノイズを減少させる。 yd(i)={y(i)+Td×yd(i−1)}/(1+Td) ・・・(20) ここで、yd(i)は本制御系のサンプリング時刻iに
おけるダンピング処理後の制御量y、y(i)はサンプ
リング時刻iにおける制御量yである。また、Tdはダ
ンピング時定数であり、例えばサンプリング周期が1秒
であればTd=5秒である。
Therefore, the noise processing section 10 which is a low-pass filter reduces the noise by damping the control amount y as in the following equation. yd (i) = {y (i) + Td × yd (i-1)} / (1 + Td) (20) where yd (i) is the control after the damping process at the sampling time i of this control system. The quantities y and y (i) are the control quantities y at the sampling time i. Further, Td is a damping time constant, and for example, if the sampling period is 1 second, Td = 5 seconds.

【0041】そして、このダンピング処理後の制御量y
d(i)が応答開始領域検出部11に入力される。次い
で、応答開始領域検出部11は、制御量y及び参照制御
量ymの応答開始領域、すなわち目標値rの入力に対し
て操作量演算部4から操作量uが出力されることにより
制御量y、参照制御量ymがそれぞれ初期値y0、ym
0から変化を始める領域を検出する。
Then, the control amount y after this damping process
d (i) is input to the response start area detection unit 11. Next, the response start area detection unit 11 outputs the operation amount u from the operation amount calculation unit 4 in response to the input of the response start area of the control amount y and the reference control amount ym, that is, the target value r, and thus the control amount y. , Reference control variables ym are initial values y0 and ym, respectively.
A region that starts changing from 0 is detected.

【0042】図4(a)は応答開始領域検出部11の動
作を説明するための制御量yの応答開始領域を示す図、
図4(b)は同じく参照制御量ymの応答開始領域を示
す図であり、i1、i2はそれぞれ制御量yの応答開始
領域の開始時点、終了時点、im1、im2は参照制御
量ymの応答開始領域の開始時点、終了時点である。ま
た、1、2・・・Ny、Ny+1・・・n、n+1の各
数字はサンプリング時刻iであり、応答開始領域の開始
時点を1としている。図4(a)、(b)はそれぞれ図
3(a)、(b)における変化開始部分を拡大した図に
相当する。
FIG. 4A is a diagram showing the response start area of the control amount y for explaining the operation of the response start area detector 11.
FIG. 4B is also a diagram showing the response start region of the reference control amount ym, where i1 and i2 are the start and end points of the response start region of the control amount y, and im1 and im2 are the responses of the reference control amount ym. The start time and the end time of the start area. Further, each number of 1, 2, ... Ny, Ny + 1 ... N, n + 1 is the sampling time i, and the start time of the response start area is 1. FIGS. 4A and 4B correspond to enlarged views of the change start portion in FIGS. 3A and 3B, respectively.

【0043】まず、応答開始領域検出部11は、ステッ
プ幅算出部9から出力された制御量yのステップ幅S
T、ノイズ処理部10から出力されたダンピング処理後
の制御量yd(i)に基づいて次式のように制御量yの
応答開始領域の開始時点i1を検出する。 |yd(i)−yd(0)|>β×ST ・・・(21) ここで、βは比例定数であり、例えばβ=0.05であ
る。
First, the response start area detection unit 11 outputs the step width S of the control amount y output from the step width calculation unit 9.
T, based on the control amount yd (i) after the damping process output from the noise processing unit 10, the start time point i1 of the response start region of the control amount y is detected as in the following equation. | Yd (i) −yd (0) |> β × ST (21) Here, β is a proportional constant, for example, β = 0.05.

【0044】つまり、制御量yの応答開始領域の開始時
点i1は、図4(a)のように現在の制御量y(図4
(a)ではy(i))をノイズ処理した制御量yd
(i)とその初期値yd(0)との差がしきい値β×S
Tを超えた最初のサンプリング時点である。
That is, the start time point i1 of the response start region of the controlled variable y is the current controlled variable y (see FIG. 4A) as shown in FIG.
In (a), the control amount yd obtained by performing noise processing on y (i))
The difference between (i) and its initial value yd (0) is the threshold value β × S.
It is the first sampling point that exceeds T.

【0045】そして、参照制御量ymの応答開始領域の
開始時点im1は次式によって同様に検出される。 |ym−ym0|>β×STm ・・・(22) すなわち、参照制御量ymの応答開始領域の開始時点i
m1は、図4(b)のように現在の参照制御量ymとそ
の初期値ym0との差がしきい値β×STmを超えた最
初のサンプリング時点である。
Then, the start time point im1 of the response start area of the reference control amount ym is similarly detected by the following equation. | Ym−ym0 |> β × STm (22) That is, the start time point i of the response start region of the reference control amount ym
m1 is the first sampling time when the difference between the current reference control amount ym and its initial value ym0 exceeds the threshold value β × STm as shown in FIG.

【0046】次に、制御量yの応答開始領域の終了時点
i2は、制御量yの応答開始領域の開始時点i1からn
サンプリング後の時点か(例えばn=9)、あるいは次
式を満たす最初のサンプリング時点のうちどちらか先に
検出した方とする。 |yd(i)−yd(0)|>δ×ST ・・・(23) ここで、δは比例定数であり、例えばδ=0.20であ
る。そして、式(23)によるサンプリング時点を終了
時点i2とする場合は、開始時点i1からこの終了時点
i2までのサンプリング数をNyとする。
Next, the end time point i2 of the response start area of the controlled variable y is from the start time points i1 to n of the response start area of the controlled variable y.
It is either the time point after sampling (for example, n = 9) or the first sampling time point that satisfies the following equation, whichever is detected first. | Yd (i) −yd (0) |> δ × ST (23) Here, δ is a proportional constant, for example, δ = 0.20. Then, when the sampling time point by the equation (23) is set to the end time point i2, the number of samplings from the start time point i1 to the end time point i2 is set to Ny.

【0047】すなわち、制御量yの応答開始領域の終了
時点i2は、本実施例では9サンプリング後の時点か
(図4(a)ではn+1時点)、あるいはダンピング処
理後の制御量yd(i)とその初期値yd(0)との差
がステップ幅STの20%を超えた最初のサンプリング
時点(図4(a)ではNy+1時点)のうちの早い方な
ので、図4(a)ではNy+1時点を応答開始領域の終
了時点i2としている。
That is, the end time point i2 of the response start region of the controlled variable y is the time point after 9 samplings in the present embodiment (n + 1 time point in FIG. 4A) or the controlled variable yd (i) after the damping process. Of the initial sampling time (Ny + 1 time point in FIG. 4A) when the difference between the initial value yd (0) and the initial value yd (0) exceeds 20% of the step width ST, and thus the Ny + 1 time point in FIG. 4A. Is the end time point i2 of the response start area.

【0048】そして、参照制御量ymの応答開始領域の
終了時点im2は、参照制御量ymの応答開始領域の開
始時点im1からnサンプリング後の時点か、あるいは
上記で得られたサンプリング数Nyによる同じく開始時
点からNyサンプリング後の時点のうちどちらか早い方
とする。よって、制御量yの応答開始領域の開始時点i
1から終了時点i2までのサンプリング数と参照制御量
ymの応答開始領域の開始時点im1から終了時点im
2までのサンプリング数が一致するようになっている。
The end time point im2 of the response start area of the reference control amount ym is n sampling points after the start time point im1 of the response start area of the reference control amount ym, or is the same as the sampling number Ny obtained above. From the start time to the time after Ny sampling, whichever is earlier. Therefore, the start time i of the response start region of the controlled variable y
The number of samplings from 1 to the end time i2 and the start time im1 to the end time im of the response start region of the reference control amount ym
The sampling numbers up to 2 match.

【0049】また、上記のように終了時点の検出を2点
のうち早い方としているのは、固定サンプリング数nに
よる検出のみでは、制御量yが早めに整定状態に近づい
てしまい後述するゲインKmの修正が間に合わなくなっ
てしまうことがあるからである。応答開始領域検出部1
1は、このようにして検出した応答開始領域の開始時点
i1、im1、終了時点i2、im2をモデルゲイン算
出部12に出力する。
As described above, the detection of the end time point is the earlier of the two points. If only the detection by the fixed sampling number n is performed, the control amount y approaches the settling state earlier and the gain Km described later is obtained. This is because the correction of may become too late. Response start area detector 1
1 outputs the start time points i1, im1 and the end time points i2, im2 of the response start area thus detected to the model gain calculation unit 12.

【0050】次に、モデルゲイン算出部12は、初期値
y0以後の制御量yを記憶しており、応答開始領域の開
始時点i1、終了時点i2によって特定される制御量
y、すなわち応答開始領域における制御量y(i1)〜
y(i2)を最小2乗法により分析し、制御量変化率
(傾き)Ay1を算出する。また、同様に初期値ym0
以後の参照制御量ymを記憶しており、応答開始領域に
おける参照制御量ym(im1)〜ym(im2)を最
小2乗法により分析し、参照制御量変化率Aym1を算
出する。
Next, the model gain calculation unit 12 stores the control amount y after the initial value y0, and the control amount y specified by the start time point i1 and the end time point i2 of the response start area, that is, the response start area. Control amount y (i1)
y (i2) is analyzed by the method of least squares, and the control amount change rate (slope) Ay1 is calculated. Similarly, the initial value ym0
The subsequent reference control amount ym is stored, and the reference control amounts ym (im1) to ym (im2) in the response start area are analyzed by the least square method to calculate the reference control amount change rate Aym1.

【0051】そして、モデルゲイン算出部12は、内部
モデル6の修正ゲインKm1を次式のように算出する。 Km1=ρ×Km0×Ay1/Aym1 ・・・(24) ここで、ρは安全係数であり、例えばρ=2.0であ
る。
Then, the model gain calculating section 12 calculates the correction gain Km1 of the internal model 6 by the following equation. Km1 = ρ × Km0 × Ay1 / Aym1 (24) Here, ρ is a safety factor, for example, ρ = 2.0.

【0052】そして、この修正ゲインKm1が内部モデ
ル記憶部6aに出力されることにより、内部モデル記憶
部6aに記憶されているゲイン初期値Km0がこの修正
ゲインKm1に更新される。このようなゲインKm(K
m0)の修正は、制御量y、参照制御量ym共に応答開
始領域が終了した時点で1回行われる。よって、ステッ
プ幅算出部9、ノイズ処理部10、応答開始領域検出部
11、モデルゲイン算出部12によるゲインKmの修正
は、目標値rの入力に対する応答の前半部で行われるこ
とになる。
The correction gain Km1 is output to the internal model storage unit 6a, so that the gain initial value Km0 stored in the internal model storage unit 6a is updated to the correction gain Km1. Such gain Km (K
The correction of m0) is performed once when the response start region ends for both the control amount y and the reference control amount ym. Therefore, the correction of the gain Km by the step width calculation unit 9, the noise processing unit 10, the response start area detection unit 11, and the model gain calculation unit 12 is performed in the first half of the response to the input of the target value r.

【0053】ここで、上記のように内部モデル6のゲイ
ンKmを修正するのは以下の理由による。ステップ入力
である目標値rが1〜2次遅れ程度の伝達関数のフィル
タ部(実施例では目標値フィルタ部2、目標値・外乱フ
ィルタ部4aによって2次遅れとなる)を通して操作部
4bに入力される場合、目標値rに含まれる入力高周波
に対する応答となる前半部は、応答全般において最も不
安定な状態である。
The reason why the gain Km of the internal model 6 is modified as described above is as follows. The target value r, which is a step input, is input to the operation unit 4b through a transfer function filter unit having a delay of about 1st to 2nd order (in the embodiment, the target value filter unit 2 and the target value / disturbance filter unit 4a cause a 2nd order delay) In this case, the first half, which is the response to the input high frequency included in the target value r, is the most unstable state in the overall response.

【0054】よって、IMCコントローラでは、応答開
始領域を含む応答の前半部において内部モデル6と制御
対象プロセス40の誤差が小さいことがその安定性にと
って重要となる。そこで、式(24)のように応答前半
部での制御対象プロセス40の制御量yの変化率と内部
モデル6の参照制御量ymの変化率が近づくように内部
モデル6のゲインKmを修正する。このゲインKmの修
正は応答開始領域の検出結果に応じて応答前半で行えば
十分に効果が得られる。
Therefore, in the IMC controller, it is important for the stability that the error between the internal model 6 and the controlled process 40 is small in the first half of the response including the response start region. Therefore, the gain Km of the internal model 6 is corrected so that the rate of change of the control amount y of the control target process 40 and the rate of change of the reference control amount ym of the internal model 6 in the first half of the response are close to each other as shown in Expression (24). . If the gain Km is corrected in the first half of the response according to the detection result of the response start area, the effect is sufficiently obtained.

【0055】そして、このゲインKmの修正により応答
の後半部から最終的な整定時までは制御量yと参照制御
量ymの変化率が合わなくなることが有り得るが、整定
状態に近づく応答後半部における操作部4bへの目標値
rの入力は応答前半部に比べて十分に低周波になるため
に、制御の安定性には余り影響しない。よって、内部モ
デル6のゲインKmの修正は1回だけである。
By the correction of the gain Km, the change rates of the control amount y and the reference control amount ym may not match from the latter half of the response to the final settling time, but in the latter half of the response approaching the settling state. Since the input of the target value r to the operation unit 4b has a frequency sufficiently lower than that in the first half of the response, the control stability is not so affected. Therefore, the gain Km of the internal model 6 is corrected only once.

【0056】なお、制御量変化率Ay1を算出する際は
ダンピング処理後の制御量yd(i)でなくダンピング
処理前の制御量y(i)を用いる。これは制御量変化率
Ay1が大きめに算出される方が安全動作になるからで
あり、ノイズの影響については最小2乗法を用いること
により排除することができる。また、修正ゲインKm1
の算出に安全係数ρを用いてより安全な動作が得られる
ようになっている。
When calculating the control amount change rate Ay1, the control amount y (i) before the damping process is used instead of the control amount yd (i) after the damping process. This is because a safe operation is achieved when the control amount change rate Ay1 is calculated to be large, and the influence of noise can be eliminated by using the least squares method. Also, the correction gain Km1
A safer operation can be obtained by using the safety factor ρ for calculating.

【0057】したがって、上記のように内部モデル6の
ゲインKmを修正することにより制御対象プロセス40
のモデル同定に誤差が含まれる場合でも安定な応答を得
ることができ、またこのようなときに制御量yにノイズ
が加わっていても制御特性の劣化を回避することができ
る。
Therefore, by controlling the gain Km of the internal model 6 as described above, the process under control 40
It is possible to obtain a stable response even when the model identification of (1) includes an error, and it is possible to avoid deterioration of the control characteristic even if noise is added to the control amount y at such time.

【0058】図5は本実施例のコントローラをタンク内
の液面の高さの制御に使用したときの目標値追従性を示
す図、図6はこのコントローラの制御量入力部7から出
力された制御量yを示す図、図7は従来のIMCコント
ローラの目標値追従性を示す図である。従来のIMCコ
ントローラは、本実施例のコントローラにおいて内部モ
デル6のゲインKmの修正を行わないものを用いてい
る。
FIG. 5 is a diagram showing target value followability when the controller of this embodiment is used for controlling the height of the liquid level in the tank, and FIG. 6 is output from the control amount input section 7 of this controller. FIG. 7 is a diagram showing the control amount y, and FIG. 7 is a diagram showing the target value followability of the conventional IMC controller. As the conventional IMC controller, the controller of this embodiment that does not correct the gain Km of the internal model 6 is used.

【0059】図5、7は0秒にて目標値r(一点鎖線)
を液面の高さ4cmというステップ入力として入力し、
その制御結果の液面の高さである制御量yt(実線)を
求めたシミュレーション結果であり、この制御量ytは
図示しないセンサで測定される前の真の制御量である。
図6では制御量ytがセンサによって測定されセンサか
ら制御量入力部7に入力された制御量yが示されてお
り、センサによる測定ノイズが加わっている様子が示さ
れている。
5 and 7, the target value r (dotted line) at 0 second
Enter as a step input of 4 cm of liquid level,
This is a simulation result in which a control amount yt (solid line) which is the height of the liquid surface of the control result is obtained, and this control amount yt is a true control amount before being measured by a sensor not shown.
In FIG. 6, the control amount yt is measured by the sensor, and the control amount y input from the sensor to the control amount input unit 7 is shown, showing that measurement noise by the sensor is added.

【0060】ここで、タンク内の液体という制御対象プ
ロセス40のゲインKpは、Kp=0.8×y+6.
4、すなわち制御量yに連動して変化するものとする。
また、制御対象プロセス40の時定数Tpを20秒、む
だ時間Lpを10秒とし、本実施例と従来のIMCコン
トローラの内部モデル6のゲインKmを5、時定数Tm
を40秒、むだ時間Lmを10秒とする。よって、ゲイ
ンKmと時定数Tmにモデル同定誤差が存在することに
なる。
Here, the gain Kp of the controlled object process 40, which is the liquid in the tank, is Kp = 0.8 × y + 6.
4, that is, it changes in association with the control amount y.
Further, the time constant Tp of the controlled object process 40 is set to 20 seconds, the dead time Lp is set to 10 seconds, the gain Km of the internal model 6 of this embodiment and the conventional IMC controller is 5, and the time constant Tm is set.
Is 40 seconds and the dead time Lm is 10 seconds. Therefore, there is a model identification error in the gain Km and the time constant Tm.

【0061】また、本実施例と従来のIMCコントロー
ラの目標値フィルタ部2の時定数T1を24秒、目標値
・外乱フィルタ部4aの時定数T2を6秒とし、サンプ
リング周期は1秒である。また、測定ノイズは最大振幅
が0.4(ステップ幅STの10%)、平均値0のラン
ダムノイズとする。図5〜7の比較で明らかなように、
本実施例のコントローラによればモデル同定に誤差が含
まれ、かつ制御量yに測定ノイズが含まれる場合でも従
来のIMCコントローラに比べて安定な応答が得られる
ことが分かる。
The time constant T1 of the target value filter unit 2 of this embodiment and the conventional IMC controller is 24 seconds, the time constant T2 of the target value / disturbance filter unit 4a is 6 seconds, and the sampling cycle is 1 second. . The measurement noise is random noise having a maximum amplitude of 0.4 (10% of the step width ST) and an average value of 0. As is clear from the comparison of FIGS.
According to the controller of the present embodiment, it can be seen that a stable response can be obtained as compared with the conventional IMC controller even when the model identification includes an error and the control amount y includes measurement noise.

【0062】図1の例では制御量yのステップ幅STに
対して最大5%程度の振幅のランダムノイズであれば適
用が可能であるが、それ以上の振幅のノイズでは対応す
ることができないので、以下のような対応が必要とな
る。図8は本発明の他の実施例を示すIMC構造のコン
トローラのブロック図であり、図1と同様の部分には同
一の符号を付してある。
In the example of FIG. 1, random noise having an amplitude of about 5% at maximum with respect to the step width ST of the control amount y can be applied, but noise having an amplitude larger than this cannot be dealt with. The following measures are required. 8 is a block diagram of a controller having an IMC structure showing another embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0063】20は図1の例と同様でダンピング時定数
Tdが異なるノイズ処理部である。21はむだ時間参照
式応答開始領域検出部であり、内部モデル記憶部6aに
記憶された内部モデル6のむだ時間Lmに基づいて制御
量yの応答開始領域の開始時点i1を決定し、ステップ
幅ST、STm、ノイズ処理後の制御量yd(i)、参
照制御量ymに基づいて応答開始領域の開始時点im1
と終了時点i2、im2を検出する。22は図1の例よ
り大きい振幅のノイズを考慮した制御量y及び参照制御
量ymの変化率から内部モデル6の修正ゲインKm1を
算出するモデルゲイン算出部である。
Reference numeral 20 denotes a noise processing section similar to the example of FIG. 1 but having a different damping time constant Td. Reference numeral 21 denotes a dead time reference type response start area detection unit, which determines the start time point i1 of the response start area of the controlled variable y based on the dead time Lm of the internal model 6 stored in the internal model storage unit 6a, and the step width Start time im1 of the response start region based on ST, STm, control amount yd (i) after noise processing, and reference control amount ym
And the end time points i2 and im2 are detected. Reference numeral 22 denotes a model gain calculation unit that calculates the correction gain Km1 of the internal model 6 from the rate of change of the control amount y and the reference control amount ym in consideration of noise with an amplitude larger than that in the example of FIG.

【0064】本実施例のIMC構造のコントローラの構
成は、ノイズ処理部20、むだ時間参照式応答開始領域
検出部21、モデルゲイン算出部22を除いて図1の例
と同様である。その基本的な動作も図1の例と同様であ
り、ノイズ処理部20も図1の例と同様に式(20)を
用いて制御量yをダンピング処理するが、図1の例より
大きいノイズが制御量yに加わっていることに対応して
ダンピング時定数Tdが例えばサンプリング周期1秒の
場合でTd=10秒となっている。
The configuration of the controller of the IMC structure of this embodiment is the same as that of the example of FIG. 1 except for the noise processing section 20, the dead time reference type response start area detecting section 21, and the model gain calculating section 22. The basic operation is the same as in the example of FIG. 1, and the noise processing unit 20 also performs the damping process of the control amount y using the equation (20) as in the example of FIG. Is added to the control amount y, the damping time constant Td is Td = 10 seconds when the sampling period is 1 second, for example.

【0065】次に、むだ時間参照式応答開始領域検出部
21は、以下のようにして制御量y及び参照制御量ym
の応答開始領域を検出する。図9(a)はむだ時間参照
式応答開始領域検出部21の動作を説明するための制御
量yの応答開始領域を示す図、図9(b)は同じく参照
制御量ymの応答開始領域を示す図である。
Next, the dead time reference type response start area detector 21 controls the control amount y and the reference control amount ym as follows.
The response start area of is detected. FIG. 9A is a diagram showing the response start area of the control amount y for explaining the operation of the dead time reference type response start area detection unit 21, and FIG. 9B is the response start area of the reference control amount ym. FIG.

【0066】まず、むだ時間参照式応答開始領域検出部
21は、制御対象プロセス40のむだ時間Lpが既知、
つまり内部モデル記憶部6aに記憶された内部モデル6
のむだ時間Lmに同定誤差がないとし、図9(a)のよ
うに目標値rが入力されたサンプリング時刻0からむだ
時間Lmが経過した最初の時点を制御量yの応答開始領
域の開始時点i1とする。
First, the dead time reference type response start area detecting unit 21 knows the dead time Lp of the controlled process 40,
That is, the internal model 6 stored in the internal model storage unit 6a
Assuming that there is no identification error in the dead time Lm, the first time when the dead time Lm elapses from the sampling time 0 when the target value r is input as shown in FIG. 9A, the start time of the response start region of the control amount y. i1.

【0067】そして、参照制御量ymの応答開始領域の
開始時点im1は、図1の例と同様に式(22)を用い
現在の参照制御量ymとその初期値ym0との差がしき
い値β×STmを超えた最初のサンプリング時点であ
る。
Then, the start time point im1 of the response start area of the reference control amount ym is calculated by using the equation (22) as in the example of FIG. 1, and the difference between the current reference control amount ym and its initial value ym0 is the threshold value. This is the first sampling time point exceeding β × STm.

【0068】次に、制御量yの応答開始領域の終了時点
i2は、次式を満たす最初のサンプリング時点である。 |yd(i)−yd(0)|>ε×ST ・・・(25) ここで、εは比例定数であり、例えばε=0.15であ
る。そして、開始時点i1からこの終了時点i2までの
サンプリング数をNyとする。
Next, the end time point i2 of the response start region of the controlled variable y is the first sampling time point that satisfies the following equation. | Yd (i) -yd (0) |> ε × ST (25) Here, ε is a proportional constant, for example, ε = 0.15. The number of samplings from the start time point i1 to the end time point i2 is Ny.

【0069】また、参照制御量ymの応答開始領域の終
了時点im2は、参照制御量ymの応答開始領域の開始
時点im1からNyサンプリング後の時点とする。むだ
時間参照式応答開始領域検出部21は、こうして検出し
た応答開始領域の開始時点i1、im1、終了時点i
2、im2をモデルゲイン算出部22に出力する。
The end time point im2 of the response start area of the reference control amount ym is the time point after Ny sampling from the start time point im1 of the response start area of the reference control amount ym. The dead time reference type response start area detector 21 starts the start points i1, im1 and end point i of the response start area thus detected.
2 and im2 are output to the model gain calculation unit 22.

【0070】次に、モデルゲイン算出部22は、初期値
y0以後の制御量yを記憶しており、応答開始領域中の
後ろからj個の制御量y、すなわち制御量y(i2−j
+1)〜y(i2)を最小2乗法により分析し、制御量
変化率Ay2を算出する。ただし、整数値jは例えば2
0であり、j>Ny+1のときはj=Ny+1として応
答開始領域中の全制御量yを用いる。
Next, the model gain calculation unit 22 stores the control amount y after the initial value y0, and the j control amounts y from the rear in the response start region, that is, the control amount y (i2-j).
+1) to y (i2) are analyzed by the least squares method, and the control amount change rate Ay2 is calculated. However, the integer value j is, for example, 2
When 0 and j> Ny + 1, j = Ny + 1 is set and the total control amount y in the response start region is used.

【0071】また、同様に初期値ym0以後の参照制御
量ymを記憶しており、応答開始領域中の前からj個の
参照制御量ym、すなわち参照制御量ym(im1)〜
ym(im1+j−1)を最小2乗法により分析し、参
照制御量変化率Aym2を算出する。ただし、j>Ny
+1のときはj=Ny+1として応答開始領域中の全参
照制御量ymを用いる。
Similarly, the reference control amount ym after the initial value ym0 is stored, and j reference control amounts ym from the front in the response start area, that is, the reference control amount ym (im1).
ym (im1 + j-1) is analyzed by the least squares method, and the reference control amount change rate Aym2 is calculated. However, j> Ny
When +1 is set, j = Ny + 1 is used and the total reference control amount ym in the response start region is used.

【0072】そして、モデルゲイン算出部22は、内部
モデル6の修正ゲインKm1を次式のように算出する。 Km1=ρ×Km0×Ay2/Aym2 ・・・(26) この修正ゲインKm1が内部モデル記憶部6aに出力さ
れるが、以後の動作は図1の例と同様である。
Then, the model gain calculating section 22 calculates the correction gain Km1 of the internal model 6 as in the following equation. Km1 = ρ × Km0 × Ay2 / Aym2 (26) This correction gain Km1 is output to the internal model storage unit 6a, and the subsequent operation is the same as in the example of FIG.

【0073】上記のように制御量yの応答開始領域の開
始時点i1をむだ時間Lmから求めているのは、大きな
ノイズによって制御量yから開始時点i1を検出できな
いためであり、結果的に応答開始領域の検出は図1の例
に比べて簡単になっている。したがって、ノイズが小さ
い場合でも制御対象プロセス40のむだ時間Lpが既知
で変動が少ないならば、本実施例を適用することにより
検出に必要な演算時間やメモリ量を少なくすることがで
きる。
As described above, the reason why the start time point i1 of the response start area of the control amount y is calculated from the dead time Lm is that the start time point i1 cannot be detected from the control amount y due to a large noise, and as a result, the response is returned. The detection of the start area is easier than that of the example of FIG. Therefore, even if the noise is small, if the dead time Lp of the controlled process 40 is known and the fluctuation is small, the calculation time and the memory amount required for the detection can be reduced by applying the present embodiment.

【0074】また、制御量変化率Ay2の算出に応答開
始領域中の後側の制御量yを用いて変化率Ay2が領域
全体で算出するよりも大きめに算出されるようにし、参
照制御量変化率Aym2の算出に領域中の前側の参照制
御量ymを用いて変化率Aym2が小さめに算出される
ようにしているので、式(26)による修正ゲインKm
1の算出は図1の例より大きめ、すなわち安全側に算出
される。このようにして、図1の例より大きいノイズに
対応できるようになっている。
In addition, the control amount change rate Ay2 is calculated by using the rear side control amount y in the response start area so that the change rate Ay2 is calculated to be larger than that calculated in the entire area, and the reference control amount change Since the reference control amount ym on the front side in the region is used to calculate the rate Aym2, the change rate Aym2 is calculated to be small, so that the correction gain Km according to the equation (26) is calculated.
The calculation of 1 is larger than that of the example of FIG. 1, that is, it is calculated on the safe side. In this way, it is possible to cope with noise larger than the example of FIG.

【0075】図10は本実施例のコントローラを図5の
例と同様にタンク内の液面の高さの制御に使用したとき
の目標値追従性を示す図、図11はこのコントローラの
制御量入力部7から出力された制御量yを示す図であ
る。ここでは、測定ノイズを最大振幅が1.2(ステッ
プ幅STの30%)、平均値0のランダムノイズとし、
その他のパラメータは全て図5の例と同様とする。図1
0から明らかなように、本実施例のコントローラによれ
ばモデル同定に誤差が含まれ、かつ制御量yに図5の例
より大きい測定ノイズが含まれる場合でも安定な応答が
得られることが分かる。
FIG. 10 is a diagram showing the target value followability when the controller of this embodiment is used to control the height of the liquid level in the tank as in the example of FIG. 5, and FIG. 11 is the control amount of this controller. 6 is a diagram showing a control amount y output from the input unit 7. FIG. Here, the measurement noise is random noise having a maximum amplitude of 1.2 (30% of the step width ST) and an average value of 0,
All other parameters are the same as in the example of FIG. Figure 1
As is clear from 0, according to the controller of the present embodiment, a stable response can be obtained even when the model identification includes an error and the control amount y includes measurement noise larger than the example of FIG. .

【0076】図1、8の例における修正ゲインKm1に
は外乱の影響等による誤差が含まれていることがあり、
モデル同定が十分な精度で行われたときには内部モデル
6のゲインKmの急激な修正が逆効果となることもあ
る。よって、急激なゲインKmの修正が行われないよう
にしながら制御対象プロセス40の経時変化に追従する
ような処理が必要となる。
The correction gain Km1 in the examples of FIGS. 1 and 8 may include an error due to the influence of disturbance, etc.
When the model identification is performed with sufficient accuracy, a sudden correction of the gain Km of the internal model 6 may have an adverse effect. Therefore, it is necessary to perform a process that follows the change with time of the control target process 40 while preventing a sudden correction of the gain Km.

【0077】そこで、図8のモデルゲイン算出部22の
代わりに、上記のような処理を行う不完全追従式モデル
ゲイン算出部を設けることにより、制御の安定化を図る
ことができる。本実施例におけるコントローラの構成
は、モデルゲイン算出部22の代わりの不完全追従式モ
デルゲイン算出部以外は図8の例と全く同様なので、こ
れを不完全追従式モデルゲイン算出部22aとしその他
の符号は図8と同じ符号を使用してその動作を説明す
る。
Therefore, instead of the model gain calculating unit 22 of FIG. 8, an incomplete follow-up model gain calculating unit for performing the above-described processing is provided to stabilize the control. The configuration of the controller in the present embodiment is exactly the same as the example of FIG. 8 except for the incomplete follow-up model gain calculation unit instead of the model gain calculation unit 22, so this is referred to as an incomplete follow-up model gain calculation unit 22a. The operation will be described using the same reference numerals as those in FIG.

【0078】不完全追従式モデルゲイン算出部22a
は、図8の例と同様にむだ時間参照式応答開始領域検出
部21によって検出された応答開始領域中の制御量y
(i2−j+1)〜y(i2)を最小2乗法により分析
し、制御量変化率Ay2を算出する。また、参照制御量
ym(im1)〜ym(im1+j−1)を最小2乗法
により分析し、参照制御量変化率Aym2を算出する。
Incomplete follow-up model gain calculation section 22a
Is the control amount y in the response start region detected by the dead time reference type response start region detection unit 21 as in the example of FIG.
(I2-j + 1) to y (i2) are analyzed by the least squares method, and the control amount change rate Ay2 is calculated. Further, the reference control amounts ym (im1) to ym (im1 + j-1) are analyzed by the least squares method, and the reference control amount change rate Aym2 is calculated.

【0079】そして、内部モデル6の修正ゲインKm1
を次式のように算出する。 Km1=(1−W)×Km0+W×ρ×Km0×Ay2/Aym2 ・・・(27) ここで、Wは重みであり、0≦W≦1の範囲で設定す
る。この修正ゲインKm1が内部モデル記憶部6aに出
力されるが、以後の動作は図8の例と同様である。
Then, the correction gain Km1 of the internal model 6
Is calculated by the following equation. Km1 = (1−W) × Km0 + W × ρ × Km0 × Ay2 / Aym2 (27) Here, W is a weight and is set within the range of 0 ≦ W ≦ 1. The modified gain Km1 is output to the internal model storage unit 6a, and the subsequent operation is the same as that in the example of FIG.

【0080】したがって、図8の例では制御量変化率A
y2及び参照制御量変化率Aym2に基づく修正ゲイン
Km1をそのまま内部モデル6のゲインKmにしていた
が、本実施例では内部モデル6のゲイン初期値Km0と
変化率Ay2及びAym2から算出されたゲインρ×K
m0×Ay2/Aym2に重みWによる重みづけを行い
修正ゲインKm1とすることにより、急激な変化が起き
ないようにしている。なお、本実施例ではこのようなゲ
インKmの修正を図8の例に適用しているが、図1の例
に適用することもできる。
Therefore, in the example of FIG. 8, the control amount change rate A
The correction gain Km1 based on y2 and the reference control amount change rate Aym2 is directly used as the gain Km of the internal model 6, but in the present embodiment, the gain ρ calculated from the initial gain value Km0 of the internal model 6 and the change rates Ay2 and Aym2. × K
By weighting m0 × Ay2 / Aym2 with the weight W and setting it as the correction gain Km1, a rapid change is prevented. Although the correction of the gain Km is applied to the example of FIG. 8 in the present embodiment, it can be applied to the example of FIG.

【0081】[0081]

【発明の効果】本発明によれば、制御対象プロセスのモ
デル同定に誤差が含まれる場合でも目標値追従制御動作
中に内部モデルのゲインを自動修正するので、精度と信
頼性の高い制御を行うことができ、制御対象プロセスの
特性変化にも対応することができる。またこのようなと
きに制御量にノイズが加わっていても制御特性の劣化を
回避することができる。また、制御対象プロセスの同定
誤差によるトラブルの発生を防ぐことができるので、制
御の専門的知識のないオペレータの作業負担を軽減する
ことができる。
According to the present invention, the gain of the internal model is automatically corrected during the target value tracking control operation even when the model identification of the controlled process includes an error, so that the control with high accuracy and reliability is performed. Therefore, it is possible to deal with the characteristic change of the control target process. Further, in such a case, deterioration of control characteristics can be avoided even if noise is added to the control amount. Further, since it is possible to prevent the occurrence of troubles due to the identification error of the process to be controlled, it is possible to reduce the work load on the operator who does not have specialized control knowledge.

【0082】また、応答開始領域検出部の代わりにむだ
時間参照式応答開始領域検出部を設け、内部モデル記憶
部に記憶された内部モデルのむだ時間から制御量の応答
開始領域の開始時点を決定するので、制御量に振幅の大
きいノイズが加わっていても制御特性の劣化を回避する
ことができる。
Further, a dead time reference type response start area detecting section is provided instead of the response start area detecting section, and the start time of the response start area of the controlled variable is determined from the dead time of the internal model stored in the internal model storage section. Therefore, even if noise with large amplitude is added to the control amount, deterioration of control characteristics can be avoided.

【0083】また、モデルゲイン算出部の代わりに不完
全追従式モデルゲイン算出部を設け、内部モデルのゲイ
ンの急激な修正が行われないようにするので、内部モデ
ルの修正ゲインの算出誤差に対応することができ、安全
な制御を行うことができる。
In addition, an incomplete follow-up model gain calculation section is provided in place of the model gain calculation section to prevent abrupt correction of the gain of the internal model. It is possible to carry out safe control.

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

【図1】本発明の1実施例を示すIMC構造のコントロ
ーラのブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a controller having an IMC structure showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1のIMC構造のコントローラを用いた制御
系のブロック線図である。
FIG. 2 is a block diagram of a control system using the controller having the IMC structure of FIG.

【図3】制御量及び参照制御量の目標値追従性を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing target value followability of a control amount and a reference control amount.

【図4】制御量及び参照制御量の応答開始領域を示す図
である。
FIG. 4 is a diagram showing a response start region of a control amount and a reference control amount.

【図5】図1のIMC構造のコントローラの目標値追従
性を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a target value followability of a controller having the IMC structure of FIG. 1.

【図6】図1の制御量入力部から出力された制御量を示
す図である。
6 is a diagram showing a control amount output from a control amount input unit in FIG.

【図7】従来のIMCコントローラの目標値追従性を示
す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a target value followability of a conventional IMC controller.

【図8】本発明の他の実施例を示すIMC構造のコント
ローラのブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram of an IMC structure controller according to another embodiment of the present invention.

【図9】制御量及び参照制御量の応答開始領域を示す図
である。
FIG. 9 is a diagram showing a response start region of a control amount and a reference control amount.

【図10】図8のIMC構造のコントローラの目標値追
従性を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing target value followability of a controller having the IMC structure of FIG.

【図11】図8の制御量入力部から出力された制御量を
示す図である。
11 is a diagram showing a control amount output from the control amount input unit of FIG.

【図12】従来のIMCコントローラを用いた制御系の
ブロック線図である。
FIG. 12 is a block diagram of a control system using a conventional IMC controller.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 目標値フィルタ部 3 第1の減算処理部 4 操作量演算部 4a 目標値・外乱フィルタ部 4b 操作部 6 内部モデル 6a 内部モデル記憶部 6b 内部モデル出力演算部 8 第2の減算処理部 9 ステップ幅算出部 10、20 ノイズ処理部 11 応答開始領域検出部 12、22 モデルゲイン算出部 21 むだ時間参照式応答開始領域検出部 2 Target value filter unit 3 First subtraction processing unit 4 Manipulation amount calculation unit 4a Target value / disturbance filter unit 4b Operation unit 6 Internal model 6a Internal model storage unit 6b Internal model output calculation unit 8 Second subtraction processing unit 9 Steps Width calculation unit 10, 20 Noise processing unit 11 Response start area detection unit 12, 22 Model gain calculation unit 21 Dead time reference type response start area detection unit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 制御の目標値から制御対象プロセスに出
力する操作量を演算し、制御対象プロセスを数式表現し
た内部モデルにて制御結果である制御対象プロセスの制
御量に相当する参照制御量を演算し、制御量と参照制御
量との差をフィードバックすることにより制御を行うI
MC構造のコントローラにおいて、 入力された制御の目標値を伝達関数が時間遅れの特性で
出力する目標値フィルタ部と、 前記目標値フィルタ部の出力からフィードバック量を減
算する第1の減算処理部と、 第1の減算処理部の出力を伝達関数が時間遅れの特性で
出力する目標値・外乱フィルタ部と、内部モデルのパラ
メータに基づいて前記目標値・外乱フィルタ部の出力か
ら操作量を演算して出力する操作部とからなる操作量演
算部と、 前記内部モデルのパラメータを記憶し、内部モデルの修
正ゲインが入力されたときは前記パラメータ中の内部モ
デルのゲインをこの修正ゲインに更新する内部モデル記
憶部と、 前記内部モデルのパラメータに基づいて前記操作量から
参照制御量を演算する内部モデル出力演算部と、 制御対象プロセスの制御量から前記内部モデル出力演算
部から出力された参照制御量を減算して前記フィードバ
ック量を出力する第2の減算処理部と、 前記目標値、制御量、参照制御量に基づいて制御量及び
参照制御量の初期値と整定値との差であるステップ幅を
算出するステップ幅算出部と、 前記制御量のノイズを低減する処理を行うノイズ処理部
と、 前記制御量及び参照制御量のステップ幅、ノイズ処理部
から出力されたノイズ処理後の制御量、参照制御量に基
づいて制御量及び参照制御量が変化を始める応答開始領
域の開始時点と終了時点を検出する応答開始領域検出部
と、 前記応答開始領域の開始時点と終了時点により特定され
る制御量及び参照制御量の変化率から前記内部モデルの
修正ゲインを算出して前記内部モデル記憶部に出力する
モデルゲイン算出部とを有することを特徴とするコント
ローラ。
1. A reference control amount corresponding to a control amount of a control target process, which is a control result, is calculated by calculating an operation amount to be output to a control target process from a control target value, and using an internal model expressing the control target process by a mathematical expression. Control is performed by calculating and feeding back the difference between the control amount and the reference control amount I
In a controller having an MC structure, a target value filter unit that outputs a target value of input control with a characteristic that a transfer function has a time delay, and a first subtraction processing unit that subtracts a feedback amount from the output of the target value filter unit. , A target value / disturbance filter unit that outputs the output of the first subtraction processing unit with a time delay characteristic of the transfer function, and an operation amount is calculated from the output of the target value / disturbance filter unit based on the parameters of the internal model. An operation amount calculation unit including an operation unit that outputs the internal model, and a parameter for the internal model is stored. When a correction gain of the internal model is input, the gain of the internal model in the parameter is updated to the correction gain. A model storage unit, an internal model output computing unit that computes a reference controlled variable from the manipulated variable based on the parameters of the internal model, and a controlled process A second subtraction processing unit that subtracts the reference control amount output from the internal model output calculation unit from the control amount and outputs the feedback amount; and a control amount and a control amount based on the target value, the control amount, and the reference control amount. A step width calculation unit that calculates a step width that is a difference between an initial value and a set value of a reference control amount, a noise processing unit that performs a process of reducing noise of the control amount, and a step of the control amount and the reference control amount A width, a control amount after noise processing output from the noise processing unit, and a response start region detection unit that detects a start time and an end time of the response start region where the control amount and the reference control amount start to change based on the reference control amount. , A model gain that calculates a correction gain of the internal model from the rate of change of the control amount and the reference control amount specified by the start time point and the end time point of the response start region and outputs the correction gain to the internal model storage unit. Controller; and a down calculator.
【請求項2】 請求項1記載のコントローラにおいて、 応答開始領域検出部の代わりに、内部モデル記憶部に記
憶されたパラメータ中の内部モデルのむだ時間に基づい
て制御量が変化を始める応答開始領域の開始時点を決定
し、ステップ幅算出部から出力された制御量及び参照制
御量のステップ幅、ノイズ処理部から出力されたノイズ
処理後の制御量、参照制御量に基づいて制御量の応答開
始領域の終了時点、参照制御量の応答開始領域の開始時
点と終了時点を検出するむだ時間参照式応答開始領域検
出部を有することを特徴とするコントローラ。
2. The controller according to claim 1, wherein instead of the response start area detection unit, the response start area where the control amount starts to change based on the dead time of the internal model in the parameters stored in the internal model storage unit. Of the control amount output from the step width calculation unit and the step width of the reference control amount, the control amount after noise processing output from the noise processing unit, and the response start of the control amount based on the reference control amount A controller comprising a dead time reference type response start area detection unit for detecting an end time of an area, a start time and an end time of a response start area of a reference control amount.
【請求項3】 請求項1又は請求項2記載のコントロー
ラにおいて、 モデルゲイン算出部の代わりに、応答開始領域の開始時
点と終了時点によって特定される制御量及び参照制御量
の変化率から算出されたゲインと内部モデル記憶部に記
憶されたパラメータ中の内部モデルのゲインに重みづけ
を行うことにより、内部モデルの修正ゲインを算出して
内部モデル記憶部に出力する不完全追従式モデルゲイン
算出部を有することを特徴とするコントローラ。
3. The controller according to claim 1, wherein instead of the model gain calculation unit, it is calculated from a change rate of a control amount and a reference control amount specified by a start time point and an end time point of a response start region. Gain and the gain of the internal model in the parameters stored in the internal model storage unit are weighted to calculate the modified gain of the internal model and output to the internal model storage unit. A controller characterized by having.
JP22277793A 1993-08-17 1993-08-17 Controller Pending JPH0756609A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22277793A JPH0756609A (en) 1993-08-17 1993-08-17 Controller

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22277793A JPH0756609A (en) 1993-08-17 1993-08-17 Controller

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0756609A true JPH0756609A (en) 1995-03-03

Family

ID=16787734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22277793A Pending JPH0756609A (en) 1993-08-17 1993-08-17 Controller

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0756609A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH07191710A (en) Controller
US5043863A (en) Multivariable adaptive feedforward controller
JPH0774961B2 (en) Auto tuning PID controller
EP0518651B1 (en) Process control system
JPH07104681B2 (en) Process control equipment
CN115437425B (en) Temperature control method, device, equipment and storage medium
US5251124A (en) Fuzzy controller apparatus and method for steady state control
Liu et al. Robust adaptive control for uncertain nonlinear systems with odd rational powers, unmodeled dynamics, and non-triangular structure
JP3259115B2 (en) controller
JPH0756609A (en) Controller
JP3259112B2 (en) controller
JP3336520B2 (en) PID controller
JPH08110802A (en) Pid controller
JPH0749703A (en) Controller
JP2844289B2 (en) IMC controller
JPH07182012A (en) Controller
JPH06274204A (en) Imc controller
JPH07191709A (en) Parameter setting method for model estimating control
JPH07104805A (en) Method and device for controlling controller of semiconductor manufacturing device
JPH0535306A (en) Dead time compensation control device
JPH06274202A (en) Imc controller
JP3259118B2 (en) controller
JP3205929B2 (en) IMC controller
JP3205925B2 (en) controller
JPH0793005A (en) Controller