JPH0778023A - Method and device for deciding state of control system - Google Patents

Method and device for deciding state of control system

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JPH0778023A
JPH0778023A JP5223410A JP22341093A JPH0778023A JP H0778023 A JPH0778023 A JP H0778023A JP 5223410 A JP5223410 A JP 5223410A JP 22341093 A JP22341093 A JP 22341093A JP H0778023 A JPH0778023 A JP H0778023A
Authority
JP
Japan
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power
signal
control system
controller
controlled object
Prior art date
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Pending
Application number
JP5223410A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Manabu Kosaka
学 小坂
Toshiyuki Akamatsu
敏行 赤松
Akihiro Fukuoka
明宏 福岡
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Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To reduce trial and error and to decide the stable state of the control system with high precision by making the decision on the basis of a signal determined on the basis of the transfer function, etc., of a controller and a controlled system and an amount of input signal power to the controlled system. CONSTITUTION:A control command signal is supplied to the controlled system 3 through a subtracter 1 and the controller 2, and the output signal of the controlled system 3 and the output signal of additive uncertainness 4 are added and fed back to the subtracter 1. A 1st signal power calculation part 6 calculates the power of the output signal from the controller 2 for this feedback control system. Further, a subtracter 8 performs subtraction between the output signals of a virtual controlled system 7 and an adder 5 which have the same transfer function with the controlled system 3 and inputs the result to a virtual block 9 having the same transfer function with a part including the controller 2 and controlled system 3. A 2nd signal power calculation part 10 calculates the power of the output signal from the virtual block 9 and a decision part 11 decides the large/small relation between the power values calculated by the power calculation parts 6 and 10 to decide whether the control system is stable or not.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は制御系の状態判別方法
およびその装置に関し、さらに詳細にいえば、動作指示
信号が制御器を介して制御対象に供給されるとともに、
制御対象からの出力信号が制御器にフィードバックされ
てあり、しかも制御対象と並列に加法的不確かさを有し
ている制御系が安定状態か否かを判別するための方法お
よびその装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for determining the state of a control system, and more specifically, an operation instruction signal is supplied to a controlled object via a controller.
The present invention relates to a method and an apparatus for determining whether or not a control system in which an output signal from a controlled object is fed back to a controller and which has an additive uncertainty in parallel with the controlled object is in a stable state.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、動作指示信号が制御器を介し
て制御対象に供給されるとともに、制御対象からの出力
信号が制御器にフィードバックされてあり、しかも制御
対象と並列に加法的不確かさを有している制御系に何ら
かの故障が発生し、または著しい外乱等を受けた場合に
は、制御系が不安定になり、そのまま放置しておくと、
制御系の故障等の大きな危険性を引き起す可能性がある
ので、可能な限り早期に制御系の運転を停止し、または
制御器のゲインの再調整等を行なう必要があることが知
られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an operation instruction signal is supplied to a controlled object via a controller, and an output signal from the controlled object is fed back to the controller. If any failure occurs in the control system that has, or if there is a significant disturbance, etc., the control system becomes unstable and if left unattended,
It is known that it is necessary to stop the operation of the control system or readjust the gain of the controller as soon as possible because it may cause a great risk such as failure of the control system. There is.

【0003】したがって、制御系の運転状態において、
制御系が安定状態であるか否かを判別し、不安定状態で
あることが検出された場合に、直ちに不安定状態である
ことを報知することが要求される。この要求を満足させ
る方法として、従来から、制御目標値と実際の制御量と
の偏差を検出し、偏差と所定の閾値との大小を判別し、
偏差が所定の閾値を越えたことを条件として制御系が不
安定状態になったことを報知する方法が提案され、実際
に採用されている。即ち、制御目標値と実際の制御量と
が余りかけ離れていなければ制御系が安定状態であると
判別し、大きくかけ離れけていれば不安定状態であると
判別することがでる。
Therefore, in the operating state of the control system,
It is required to determine whether or not the control system is in a stable state, and immediately notify that the control system is in an unstable state when the unstable state is detected. As a method for satisfying this requirement, conventionally, the deviation between the control target value and the actual control amount is detected, and the magnitude of the deviation and the predetermined threshold value is determined,
A method of notifying that the control system has become unstable on the condition that the deviation exceeds a predetermined threshold has been proposed and actually used. That is, it is possible to determine that the control system is in a stable state if the control target value and the actual control amount are not too far from each other, and it is possible to determine that the control system is in an unstable state if they are far from each other.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記の方法を採用する
に当っては、所定の閾値が適正に設定されていることが
必要であるが、適正な閾値の設定を行なうためには試行
錯誤が必要であり、しかも試行錯誤回数が一般的に著し
く多くなってしまうという不都合がある。即ち、試行錯
誤回数が少なく、閾値が必ずしも適正に設定されていな
い場合には、制御系が安定状態であるにも拘らず不安定
状態であると判別され、または制御系が不安定状態であ
るにも拘らず安定状態であると判別されてしまうという
不都合を生じさせてしまう。そして、前者の不都合は制
御系の稼働率を低下させ、後者の不都合は制御系の故障
を引き起すことになるので、到底無視することができな
い。
In adopting the above method, it is necessary that the predetermined threshold value is properly set, but trial and error is necessary to set the appropriate threshold value. However, there is a disadvantage that the number of trials and errors generally increases significantly. That is, when the number of trials and errors is small and the threshold value is not set properly, it is determined that the control system is in the unstable state even though it is in the stable state, or the control system is in the unstable state. Nevertheless, it causes an inconvenience that the stable state is determined. The former inconvenience reduces the operating rate of the control system, and the latter inconvenience causes a failure of the control system, and therefore cannot be ignored at all.

【0005】また、所定の閾値が適正に設定された場合
であっても、閾値に基づく状態判別が保守的であるとい
う不都合もある。具体的には、モータ負荷が大きくなっ
た場合に、制御系は安定であるにも拘らず偏差が増大す
ることに起因して不安定状態であると判別されること、
産業用ロボットの手先が壁に当たったときインピーダン
ス制御が良好に行なわれているにも拘らず位置偏差が増
大することに起因して不安定状態であると判別されるこ
と等を例示することができる。
Further, even if the predetermined threshold value is properly set, there is a disadvantage that the state determination based on the threshold value is conservative. Specifically, when the motor load becomes large, the control system is stable, but it is determined that the control system is unstable due to an increase in the deviation.
It is possible to exemplify that it is determined that the industrial robot is in an unstable state due to an increase in position deviation, even if impedance control is well performed when the hand of the industrial robot hits a wall. it can.

【0006】[0006]

【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、試行錯誤、保守性を大幅に低減すること
ができ、しかも安定状態か否かを高精度に判別すること
ができる制御系の状態判別方法およびその装置を提供す
ることを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to greatly reduce trial and error and maintainability, and it is possible to accurately determine whether or not a stable state exists. An object of the present invention is to provide a method for determining the state of a control system and its apparatus.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの、請求項1の制御系の状態判別方法は、制御対象へ
の入力信号のパワーと、制御器および制御対象に基づい
て定まる伝達関数、加法的不確かさの伝達関数および制
御対象への入力信号に基づいて定まる信号のパワーを
得、両信号パワーの大小に基づいて制御系が安定か否か
を判別する方法である。
In order to achieve the above object, a method of determining the state of a control system according to claim 1 is a power determined by an input signal power to a controlled object and a controller and the controlled object. This is a method of obtaining a signal power determined based on a function, a transfer function of additive uncertainty and an input signal to a controlled object, and determining whether or not the control system is stable based on the magnitude of both signal powers.

【0008】請求項2の制御系の状態判別装置は、制御
対象への入力信号のパワーを算出する第1信号パワー算
出手段と、制御器および制御対象に基づいて定まる伝達
関数、加法的不確かさの伝達関数および制御対象への入
力信号に基づいて定まる信号のパワーを算出する第2信
号パワー算出手段と、両信号パワーの大小に基づいて制
御系が安定か否かを判別する判別手段とを含んでいる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a control system state discrimination device, a first signal power calculating means for calculating the power of an input signal to a controlled object, a transfer function determined based on the controller and the controlled object, and an additive uncertainty. A second signal power calculating means for calculating the power of a signal determined based on the transfer function of 1 and the input signal to the controlled object, and a determining means for determining whether or not the control system is stable based on the magnitude of both signal powers. Contains.

【0009】[0009]

【作用】請求項1の制御系の状態判別方法であれば、動
作指示信号が制御器を介して制御対象に供給されるとと
もに、制御対象からの出力信号が制御器にフィードバッ
クされてあり、しかも制御対象と並列に加法的不確かさ
を有している制御系が安定状態か否かを判別するに当っ
て、制御対象への入力信号のパワーと、制御器および制
御対象に基づいて定まる伝達関数、加法的不確かさの伝
達関数および制御対象への入力信号に基づいて定まる信
号のパワーを得、両信号パワーの大小に基づいて制御系
が安定か否かを判別するのであるから、従来方法であれ
ば、誤判別を行なってしまう可能性がある制御状態であ
っても、両信号パワーの大小関係に基づいて正確な状態
判別を行なうことができる。また、初期状態での偏差が
大きく、可変ゲインを持つために、実使用において不安
定に陥る可能性を持つ制御系であっても、正確な状態判
別を行なうことができる。
According to the method of determining the state of the control system of claim 1, the operation instruction signal is supplied to the controlled object via the controller, and the output signal from the controlled object is fed back to the controller. In determining whether a control system that has an additive uncertainty in parallel with the control target is in a stable state, the transfer function determined based on the power of the input signal to the control target and the controller and the control target. , The power of the signal determined based on the transfer function of additive uncertainty and the input signal to the controlled object is obtained, and it is determined whether the control system is stable or not based on the magnitude of both signal powers. If so, even in a control state in which erroneous determination may be performed, accurate state determination can be performed based on the magnitude relationship between both signal powers. Further, since the deviation in the initial state is large and the variable gain is provided, even in a control system that may possibly become unstable in actual use, accurate state determination can be performed.

【0010】請求項2の制御系の状態判別装置であれ
ば、動作指示信号が制御器を介して制御対象に供給され
るとともに、制御対象からの出力信号が制御器にフィー
ドバックされてあり、しかも制御対象と並列に加法的不
確かさを有している制御系が安定状態か否かを判別する
に当って、制御対象への入力信号のパワーを第1信号パ
ワー算出手段により算出し、制御器および制御対象に基
づいて定まる伝達関数、加法的不確かさの伝達関数およ
び制御対象への入力信号に基づいて定まる信号のパワー
を第2信号パワー算出手段により算出し、両信号パワー
の大小に基づいて判別手段により制御系が安定か否かを
判別することができる。したがって、従来方法であれ
ば、誤判別を行なってしまう可能性がある制御状態であ
っても、両信号パワーの大小関係に基づいて正確な状態
判別を行なうことができる。また、初期状態での偏差が
大きく、可変ゲインを持つために、実使用において不安
定に陥る可能性を持つ制御系であっても、正確な状態判
別を行なうことができる。
According to the second aspect of the present invention, the operation instruction signal is supplied to the controlled object via the controller, and the output signal from the controlled object is fed back to the controller. In determining whether or not the control system having an additive uncertainty in parallel with the controlled object is in a stable state, the power of the input signal to the controlled object is calculated by the first signal power calculation means, and the controller is calculated. And the power of the signal determined based on the transfer function determined based on the controlled object, the transfer function of the additive uncertainty, and the input signal to the controlled object by the second signal power calculation means, and based on the magnitude of both signal powers. The determination means can determine whether the control system is stable. Therefore, according to the conventional method, it is possible to accurately determine the state based on the magnitude relationship between both signal powers even in the control state in which there is a possibility of making an erroneous determination. Further, since the deviation in the initial state is large and the variable gain is provided, even in a control system that may possibly become unstable in actual use, accurate state determination can be performed.

【0011】[0011]

【実施例】以下、実施例を示す添付図面によって詳細に
説明する。図4は加法的不確かさを持つ制御系を概略的
に示す図であり、制御目標信号rが減算器1、制御器2
を通して制御対象3に供給され、制御対象3と並列に加
法的不確かさ4が接続されている。そして、制御対象3
からの出力信号と加法的不確かさ4からの出力信号が加
算器5により加算され、出力信号yとして出力される。
また、出力信号yが減算器1にフィードバックされてい
る。
Embodiments will be described in detail below with reference to the accompanying drawings showing embodiments. FIG. 4 is a diagram schematically showing a control system having an additive uncertainty, in which the control target signal r is a subtracter 1 and a controller 2.
Is supplied to the controlled object 3 through, and the additive uncertainty 4 is connected in parallel with the controlled object 3. And controlled object 3
And the output signal from the additive uncertainty 4 are added by the adder 5 and output as the output signal y.
Further, the output signal y is fed back to the subtractor 1.

【0012】尚、制御器2の入力信号をe、制御器2か
らの出力信号をu、制御器2のゲインをK、加法的不確
かさ4の伝達関数をΔでそれぞれ示している。また、G
nは同定により得られた実制御対象(Gn+Δ)のモデル
(ノミナルモデル)の伝達関数である。図1は図4の制
御系に適用される状態判別方法の一実施例を説明するフ
ローチャートであり、ステップSP1において制御器2
からの出力信号uのパワーpower(u)を算出し、
ステップSP2において制御器2および制御対象3に基
づいて定まる伝達関数Φを算出し、ステップSP3にお
いて、算出された伝達関数Φ、加法的不確かさ4の伝達
関数Δおよび制御器2からの出力信号uに基づいて定ま
る信号zのパワーpower(z)を算出する。そし
て、ステップSP4においてパワーpower(z)が
パワーpower(u)よりも小さいか否かを判別し、
パワーpower(z)がパワーpower(u)以上
であれば、ステップSP5において制御系が不安定であ
ることを報知する。尚、この場合には、必要に応じて制
御系を停止させる。逆に、ステップSP4においてパワ
ーpower(z)がパワーpower(u)よりも小
さいと判別された場合には、制御系が安定であるから、
再びステップSP1の処理を行なう。
The input signal of the controller 2 is shown by e, the output signal from the controller 2 is shown by u, the gain of the controller 2 is shown by K, and the transfer function of the additive uncertainty 4 is shown by Δ. Also, G
n is a transfer function of the model (nominal model) of the actual controlled object (G n + Δ) obtained by the identification. FIG. 1 is a flow chart for explaining an embodiment of a state discrimination method applied to the control system of FIG.
Calculate the power power (u) of the output signal u from
In step SP2, the transfer function Φ determined based on the controller 2 and the controlled object 3 is calculated, and in step SP3, the calculated transfer function Φ, the transfer function Δ of the additive uncertainty 4 and the output signal u from the controller 2 are calculated. The power (z) of the power of the signal z determined based on Then, in step SP4, it is determined whether the power power (z) is smaller than the power power (u),
If the power power (z) is equal to or higher than the power power (u), the control system is notified in step SP5 that the control system is unstable. In this case, the control system is stopped if necessary. On the contrary, when it is determined in step SP4 that the power power (z) is smaller than the power power (u), the control system is stable.
The processing of step SP1 is performed again.

【0013】以上の説明から明らかなように、制御系が
受動的{パワー消費系、power(z)<power
(u)}であれば、安定状態であると判別され、受動的
でなければ不安定状態であると判別される。したがっ
て、単に偏差を所定の閾値と比較する従来方法と比較し
て状態判別精度を著しく高めることができる。上記状態
判別方法についてさらに詳細に説明する。
As is clear from the above description, the control system is passive (power consumption system, power (z) <power).
If (u)}, it is determined that the state is stable, and if not passive, it is determined that the state is unstable. Therefore, it is possible to remarkably improve the state discrimination accuracy as compared with the conventional method of simply comparing the deviation with a predetermined threshold value. The state determination method will be described in more detail.

【0014】図2に示す最も単純な制御系において任意
の伝達関数Φ、Δが安定であれば、数1が満足される場
合に、閉ループ系Φ/(1+ΦΔ)が安定であることが
知られている。
It is known that if the transfer functions Φ and Δ are stable in the simplest control system shown in FIG. 2, the closed loop system Φ / (1 + ΦΔ) is stable when the equation 1 is satisfied. ing.

【0015】[0015]

【数1】 [Equation 1]

【0016】図3は伝達関数がΦΔの系を示す図であ
り、信号xのパワーpower(x)を数2で算出すれ
ば、数3を満足する場合に、ΦΔが受動的である。但
し、z=ΦΔuである。
FIG. 3 is a diagram showing a system in which the transfer function is ΦΔ. If the power (power) (x) of the signal x is calculated by Expression 2, ΦΔ is passive when Expression 3 is satisfied. However, z = ΦΔu.

【0017】[0017]

【数2】 [Equation 2]

【0018】[0018]

【数3】 [Equation 3]

【0019】以上の説明から、数4と数1は等価である
ことが分る。
From the above description, it can be seen that equation 4 and equation 1 are equivalent.

【0020】[0020]

【数4】 [Equation 4]

【0021】したがって、伝達関数Φ、Δが安定であ
り、数4であれば、閉ループ系Φ/(1+ΦΔ)が安定
である。また、図2、図3において信号u,zは信号r
の周波数成分を含むので、図2、図3の伝達関数Φ、Δ
が安定であり、ある角周波数ωについてpower{u
(jω)}>power{z(jω)}であれば、閉ル
ープ系u(jω)=Φ/(1+ΦΔ)r(jω)は有界
である。
Therefore, the transfer functions Φ and Δ are stable, and if the equation 4 is satisfied, the closed loop system Φ / (1 + ΦΔ) is stable. Further, in FIGS. 2 and 3, signals u and z are signals r
, The transfer functions Φ and Δ of FIGS. 2 and 3 are included.
Is stable, and for some angular frequency ω power {u
If (jω)}> power {z (jω)}, the closed loop system u (jω) = Φ / (1 + ΦΔ) r (jω) is bounded.

【0022】次いで、上述の知見を図4の制御系に適用
する場合を考える。図4の制御系を変形することにより
図5の制御系が得られるので、図5の制御系のうち、K
とGnとを含む部分の伝達関数をΦとすれば、Φ=K/
(1+KGn)となる。即ち、ノミナルモデルGnに対し
てKが閉ループを安定化する場合には、Φは安定であ
る。また、分母多項式の計算から、u(jω)/r(j
ω)=Φ/(1+ΦΔ)の極とy(jω)/r(jω)
=(Gn+Δ)Φ/(1+ΦΔ)の極とは一致する。
Next, let us consider a case where the above knowledge is applied to the control system of FIG. Since the control system of FIG. 5 can be obtained by modifying the control system of FIG. 4, K of the control systems of FIG.
Let Φ be the transfer function of the part including G n and Φ = K /
It becomes (1 + KG n ). That is, Φ is stable if K stabilizes the closed loop for the nominal model G n . Further, from the calculation of the denominator polynomial, u (jω) / r (j
ω) = Φ / (1 + ΦΔ) poles and y (jω) / r (jω)
= (G n + Δ) Φ / (1 + ΦΔ) poles.

【0023】したがって、伝達関数Δが0の場合に閉ル
ープが安定である(伝達関数Φが安定である)ととも
に、伝達関数Δが安定であり、しかもpower{u
(jω)}>power{z(jω)}であれば、閉ル
ープ系y(jω)=(Gn+Δ)Φ/(1+ΦΔ)r
(jω)は有界である。ここで、伝達関数Δが0の場合
に閉ループが安定である(伝達関数Φが安定である)と
ともに、伝達関数Δが安定であるという条件に関して
は、制御系を設計する時点において満足させておくこと
になるのであるから、実際に制御系を動作させている状
態においては、power{u(jω)}>power
{z(jω)}か否かを判別することにより、制御系が
安定状態か否かを判別することができる。
Therefore, when the transfer function Δ is 0, the closed loop is stable (the transfer function Φ is stable), the transfer function Δ is stable, and power {u
If (jω)}> power {z (jω)}, the closed loop system y (jω) = (G n + Δ) Φ / (1 + ΦΔ) r
(Jω) is bounded. Here, the condition that the closed loop is stable when the transfer function Δ is 0 (the transfer function Φ is stable) and the transfer function Δ is stable is satisfied at the time of designing the control system. Therefore, in the state where the control system is actually operating, power {u (jω)}> power
By determining whether or not {z (jω)}, it is possible to determine whether or not the control system is in a stable state.

【0024】但し、信号xのパワーを算出する式とし
て、数2に代えて、忘却因子γ(t){但し、γ(t)
=γT-t,0<γ≦1}を考慮した数5を採用すること
が好ましい。
However, as a formula for calculating the power of the signal x, the forgetting factor γ (t) (where γ (t)
= Γ Tt , 0 <γ ≦ 1} is preferably used.

【0025】[0025]

【数5】 [Equation 5]

【0026】[0026]

【実施例2】図6はこの発明の制御系の状態判別装置の
一実施例を示すブロック図であり、制御目標信号rが減
算器1、制御器2を通して制御対象3に供給され、制御
対象3と並列に加法的不確かさ4が接続され、制御対象
3からの出力信号と加法的不確かさ4からの出力信号が
加算器5により加算されて、出力信号yとして出力さ
れ、また出力信号yが減算器1にフィードバックされて
なる制御系に対して、制御器2からの出力信号uのパワ
ーpower(u)を算出する第1信号パワー算出部6
が設けられている。そして、制御器2からの出力信号u
を入力とし、かつ制御対象3と同じ伝達関数を有する仮
想制御対象7が設けられ、出力信号yと仮想制御対象7
からの出力信号との差を得る減算器8が設けられ、さら
に、減算器8からの出力信号を入力とし、かつ制御器2
と制御対象3とを含む部分の伝達関数Φと同じ伝達関数
を有する仮想ブロック9が設けられ、仮想ブロック9か
らの出力信号zのパワーpower(z)を算出する第
2信号パワー算出部10が設けられている。さらに、第
1信号パワー算出部6により算出されたパワーpowe
r(u)と第2信号パワー算出部10により算出された
パワーpower(z)との大小を判別して、判別結果
に対応する状態判別信号を出力する判別部11が設けら
れている。
[Embodiment 2] FIG. 6 is a block diagram showing an embodiment of a control system state discriminating apparatus of the present invention, in which a control target signal r is supplied to a control target 3 through a subtracter 1 and a controller 2, 3 is connected in parallel with an additional uncertainty 4, and the output signal from the controlled object 3 and the output signal from the additional uncertainty 4 are added by the adder 5 and output as the output signal y, and the output signal y Is fed back to the subtractor 1, the first signal power calculator 6 calculates the power power (u) of the output signal u from the controller 2.
Is provided. Then, the output signal u from the controller 2
Is provided as an input, and a virtual controlled object 7 having the same transfer function as the controlled object 3 is provided, and the output signal y and the virtual controlled object 7 are provided.
Is provided with a subtractor 8 for obtaining the difference between the output signal from the subtracter 8 and the output signal from the subtractor 8.
The virtual block 9 having the same transfer function as the transfer function Φ of the portion including the control target 3 and the second signal power calculation unit 10 for calculating the power power (z) of the output signal z from the virtual block 9 is provided. It is provided. Further, the power powe calculated by the first signal power calculator 6
A discriminating unit 11 that discriminates the magnitude of r (u) and the power power (z) calculated by the second signal power calculating unit 10 and outputs a state discrimination signal corresponding to the discrimination result is provided.

【0027】図6の仮想制御対象7からの出力信号はG
nuであるから、減算器8からの出力信号はy−Gnuに
なる。ここで、y=Gnu+Δuであるから、減算器8
からの出力信号はΔuである。したがって、仮想ブロッ
ク9を通すことにより、ΦΔu=zが得られる。この結
果、判別部11は、常時パワーpower(u)、po
wer(z)を入力として両者の大小を判別することに
なり、power(u)>power(z)の場合に安
定状態であることを示す状態判別信号を出力し、他の場
合に不安定状態であることを示す状態判別信号を出力す
る。
The output signal from the virtual controlled object 7 in FIG. 6 is G
Since it is n u, the output signal from the subtractor 8 becomes y-G n u. Here, since y = G n u + Δu, the subtracter 8
The output signal from is Δu. Therefore, by passing through the virtual block 9, ΦΔu = z is obtained. As a result, the discriminating unit 11 keeps the power power (u), po
Wer (z) is used as an input to determine the magnitude of the two. When power (u)> power (z), a state determination signal indicating a stable state is output, and in other cases, an unstable state is output. Then, a state discrimination signal indicating that is output.

【0028】[0028]

【実施例3】図7はこの発明の制御系の状態判別装置の
他の実施例を示すブロック図であり、図6のブロック図
と異なる点は、仮想制御対象7、減算器8、仮想ブロッ
ク9に代えて、制御目標信号rを入力とし、かつ制御器
2と制御対象3とを含む部分の伝達関数Φと同じ伝達関
数を有する仮想ブロック12、仮想ブロック12からの
出力信号と制御器2からの出力信号との差を得て第2信
号パワー算出部10に供給する減算器13を設けた点の
みである。
[Embodiment 3] FIG. 7 is a block diagram showing another embodiment of the control system state discriminating apparatus of the present invention. The difference from the block diagram of FIG. 6 is that the virtual control target 7, the subtractor 8 and the virtual block are different. Instead of 9, the virtual block 12 having the control target signal r as an input and having the same transfer function as the transfer function Φ of the portion including the controller 2 and the controlled object 3, the output signal from the virtual block 12 and the controller 2 The difference is that the subtractor 13 is provided to obtain the difference from the output signal from the second signal power calculation unit 10 and to supply it to the second signal power calculation unit 10.

【0029】したがって、この実施例の場合には、仮想
ブロック12により信号Φrを得ることができ、減算器
13により信号Φr−uを得ることができる。ここで、
u=Ke(但し、Kは制御器2の伝達関数、eは減算器
1からの出力信号)であるとともに、e=r−Δu−G
nuであり、しかもΦ=K/(1+KGn){即ち、K=
1/(1−ΦGn)}であるから、 Φr−u=ΦΔu+Φe+ΦGnu−Ke =ΦΔu+Φe+(ΦGn−1)Ke =ΦΔu+Φe−Φe=ΦΔu=z の変形から明らかなように、減算器13からの出力信号
がzになる。
Therefore, in this embodiment, the signal Φr can be obtained by the virtual block 12 and the signal Φr-u can be obtained by the subtractor 13. here,
u = Ke (where K is the transfer function of the controller 2 and e is the output signal from the subtractor 1), and e = r-Δu-G
n u, and Φ = K / (1 + KG n ) {that is, K =
Since it is 1 / (1-ΦG n )}, it is clear from the transformation of Φr−u = ΦΔu + Φe + ΦG n u−Ke = ΦΔu + Φe + (ΦG n −1) Ke = ΦΔu + Φe−Φe = ΦΔu = z that the subtractor 13 The output signal from is z.

【0030】この結果、図6のブロック図と同様に両パ
ワーpower(u)、power(z)を得ることが
でき、両パワーの大小に基づいて制御系が安定か否かを
示す判別結果信号を出力することができる。図8は制御
目標信号r(図中a参照)および出力信号y(図中b参
照)の変化を示す図、図9は図6の装置により得られた
両パワーの比を示す関数f=power(z)/pow
er(u)の変化を示す図、図10は図7の装置により
得られた両パワーの比を示す関数f=power(z)
/power(u)の変化を示す図をそれぞれ示してい
る。尚、約3.25秒経過時点で外乱が加えられてい
る。
As a result, both powers power (u) and power (z) can be obtained as in the block diagram of FIG. 6, and a discrimination result signal indicating whether or not the control system is stable based on the magnitude of both powers. Can be output. FIG. 8 is a diagram showing changes in the control target signal r (see a in the figure) and the output signal y (see b in the figure), and FIG. 9 is a function f = power indicating the ratio of both powers obtained by the apparatus of FIG. (Z) / pow
FIG. 10 is a diagram showing the change of er (u), and FIG. 10 is a function f = power (z) showing the ratio of both powers obtained by the apparatus of FIG.
The figures showing changes in / power (u) are respectively shown. It should be noted that the disturbance is applied when about 3.25 seconds have passed.

【0031】これらの図から明らかなように、外乱が加
えられてから約0.5秒経過後にf>1となっており、
迅速に制御系の状態判別を達成できることが分る。図1
1はある制御系の制御目標値(図中a参照)と出力信号
(図中b参照)との変化を示す図、図12は図11に対
応する制御偏差の変化を示す図、図13は両パワーの比
を示す関数f=power(z)/power(u)の
変化を示す図である。
As is clear from these figures, f> 1 after about 0.5 seconds from the disturbance being applied,
It can be seen that it is possible to quickly determine the state of the control system. Figure 1
1 is a diagram showing changes in a control target value (see a in the figure) and an output signal (see b in the figure) of a certain control system, FIG. 12 is a diagram showing changes in control deviation corresponding to FIG. 11, and FIG. It is a figure which shows the change of the function f = power (z) / power (u) which shows the ratio of both powers.

【0032】図11から明らかなように、650×0.
005sec経過した時点で制御系が不安定になってい
るが、図12に示す制御偏差は安定状態において最大値
が約70であり、不安定状態において最大値が約20で
あり、閾値としては70を越える値に設定されるのであ
るから、安定状態か否かの判別を達成することができな
い。これに対して、図13に示す関数fの値は、やや時
間遅れはあるものの、740×0.005sec経過時
点において1を越え、不安定状態であると判別すること
ができる。
As is apparent from FIG. 11, 650 × 0.
Although the control system becomes unstable after 005 seconds has elapsed, the control deviation shown in FIG. 12 has a maximum value of about 70 in the stable state, a maximum value of about 20 in the unstable state, and a threshold value of 70. Since it is set to a value exceeding, it is impossible to determine whether or not it is in a stable state. On the other hand, the value of the function f shown in FIG. 13 exceeds 1 when 740 × 0.005 sec has elapsed, although there is a slight time delay, and it can be determined that the state is unstable.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上のように請求項1の発明は、従来方
法であれば、誤判別を行なってしまう可能性がある制御
状態であっても、両信号パワーの大小関係に基づいて正
確な状態判別を行なうことができるのみならず、初期状
態での偏差が大きく、可変ゲインを持つために、実使用
において不安定に陥る可能性を持つ制御系であっても、
正確な状態判別を行なうことができるという特有の効果
を奏する。
As described above, according to the invention of claim 1, with the conventional method, even if it is in the control state where there is a possibility of making an erroneous determination, it is possible to obtain an accurate value based on the magnitude relationship between both signal powers. Not only can the state be determined, but the deviation in the initial state is large, and the control system has a variable gain, which may cause instability in actual use.
The unique effect of being able to accurately determine the state is achieved.

【0034】請求項2の発明も、従来方法であれば、誤
判別を行なってしまう可能性がある制御状態であって
も、両信号パワーの大小関係に基づいて正確な状態判別
を行なうことができるのみならず、初期状態での偏差が
大きく、可変ゲインを持つために、実使用において不安
定に陥る可能性を持つ制御系であっても、正確な状態判
別を行なうことができるという特有の効果を奏する。
According to the second aspect of the present invention as well, the conventional method can accurately determine the state based on the magnitude relationship between the two signal powers even in the control state where there is a possibility of making an erroneous determination. Not only is it possible, but the deviation in the initial state is large, and because it has a variable gain, it is possible to accurately determine the state even in a control system that may be unstable in actual use. Produce an effect.

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

【図1】この発明の制御系の状態判別方法の一実施例を
説明するフローチャートである。
FIG. 1 is a flowchart for explaining an embodiment of a control system state determination method of the present invention.

【図2】最も単純な制御系を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a simplest control system.

【図3】伝達関数がΦΔの系を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a system in which a transfer function is ΦΔ.

【図4】加法的不確かさを持つ制御系を概略的に示す図
である。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a control system having additive uncertainty.

【図5】図4の制御系を変形することにより得られた制
御系を示すブロック図である。
5 is a block diagram showing a control system obtained by modifying the control system of FIG.

【図6】この発明の制御系の状態判別装置の一実施例を
示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing an embodiment of a control system state determination device of the present invention.

【図7】この発明の制御系の状態判別装置の他の実施例
を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing another embodiment of the control system state determination device of the present invention.

【図8】制御目標信号および出力信号の変化を示す図で
ある。
FIG. 8 is a diagram showing changes in a control target signal and an output signal.

【図9】図6の装置により得られた両パワーの比を示す
関数f=power(z)/power(u)の変化を
示す図である。
9 is a diagram showing a change of a function f = power (z) / power (u) showing a ratio of both powers obtained by the apparatus of FIG.

【図10】図7の装置により得られた両パワーの比を示
す関数f=power(z)/power(u)の変化
を示す図である。
10 is a diagram showing a change of a function f = power (z) / power (u) showing a ratio of both powers obtained by the apparatus of FIG.

【図11】ある制御系の制御目標値(図中a参照)と出
力信号(図中b参照)との変化を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing changes in a control target value (see a in the figure) and an output signal (see b in the figure) of a certain control system.

【図12】図11に対応する制御偏差の変化を示す図で
ある。
12 is a diagram showing a change in control deviation corresponding to FIG.

【図13】両パワーの比を示す関数f=power
(z)/power(u)の変化を示す図である。
FIG. 13 is a function f = power indicating the ratio of both powers.
It is a figure which shows the change of (z) / power (u).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 制御器 3 制御対象 4 加法的不確かさ 6 第1信号パワー算出部 7 仮想制御対象 8 減算器 9 仮想ブロック 10 第2信号パワー算出部 11 判別部 12 仮想ブロック 13 減算器 2 Controller 3 Control Target 4 Additive Uncertainty 6 First Signal Power Calculation Unit 7 Virtual Control Target 8 Subtractor 9 Virtual Block 10 Second Signal Power Calculation Unit 11 Discrimination Unit 12 Virtual Block 13 Subtractor

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 動作指示信号が制御器(2)を介して制
御対象(3)に供給されるとともに、制御対象(3)か
らの出力信号が制御器(2)にフィードバックされてあ
り、しかも制御対象(3)と並列に加法的不確かさ
(4)を有している制御系が安定状態か否かを判別する
方法であって、制御対象(3)への入力信号のパワー
と、制御器(2)および制御対象(3)に基づいて定ま
る伝達関数、加法的不確かさ(4)の伝達関数および制
御対象(3)への入力信号に基づいて定まる信号のパワ
ーを得、両信号パワーの大小に基づいて制御系が安定か
否かを判別することを特徴とする制御系の状態判別方
法。
1. An operation instruction signal is supplied to a controlled object (3) through a controller (2), and an output signal from the controlled object (3) is fed back to the controller (2). A method for determining whether or not a control system having an additive uncertainty (4) in parallel with a controlled object (3) is in a stable state, the power of an input signal to the controlled object (3), and the control (2) and the controlled object (3) the transfer function which is decided based on, the transfer function of additive uncertainty (4) and the signal power which is decided based on the input signal to the controlled object (3) A method for determining the state of a control system, which comprises determining whether or not the control system is stable based on the magnitude of.
【請求項2】 動作指示信号が制御器(2)を介して制
御対象(3)に供給されるとともに、制御対象(3)か
らの出力信号が制御器(2)にフィードバックされてあ
り、しかも制御対象(3)と並列に加法的不確かさ
(4)を有している制御系が安定状態か否かを判別する
装置であって、制御対象(3)への入力信号のパワーを
算出する第1信号パワー算出手段(6)と、制御器
(2)および制御対象(3)に基づいて定まる伝達関
数、加法的不確かさ(4)の伝達関数および制御対象
(3)への入力信号に基づいて定まる信号のパワーを算
出する第2信号パワー算出手段(7)(8)(9)(1
0)(12)(13)と、両信号パワーの大小に基づい
て制御系が安定か否かを判別する判別手段(11)とを
含むことを特徴とする制御系の状態判別装置。
2. An operation instruction signal is supplied to a controlled object (3) via a controller (2), and an output signal from the controlled object (3) is fed back to the controller (2). A device for determining whether or not a control system having an additive uncertainty (4) in parallel with a controlled object (3) is in a stable state and calculating the power of an input signal to the controlled object (3). The first signal power calculating means (6), the transfer function determined based on the controller (2) and the controlled object (3), the transfer function of the additive uncertainty (4) and the input signal to the controlled object (3). Second signal power calculating means (7) (8) (9) (1) for calculating the power of the signal determined based on
0) (12) (13), and a determination means (11) for determining whether or not the control system is stable based on the magnitude of both signal powers.
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