JPH0854905A

JPH0854905A - 適応制御装置

Info

Publication number: JPH0854905A
Application number: JP18620894A
Authority: JP
Inventors: Akira Ishida; 明石田; Taku Shimomura; 卓下村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-08-09
Filing date: 1994-08-09
Publication date: 1996-02-27

Abstract

(57)【要約】【目的】制御対象の変動や外乱の影響を低減し、規範モ
デルに出力を追従させる適応制御装置を提供する。【構成】規範モデル設定手段１１により、制御対象１６
の出力ｙが追従するべき目標値ｙｍを算出する。このｙ
ｍとｙとの偏差ｅを希望の応答特性で０に収束させる仕
様を収束仕様設定手段１２により設定し、この仕様に対
し制御対象１６の入力配分行列の公称値となる入力推定
ゲインを推定ゲイン設定手段１３で設定する。これら収
束仕様設定手段１２と推定ゲイン設定手段１３と、入力
演算最終部に設置したタイムディレイループ１４で構成
される制御入力算出手段１５により、制御対象の変動や
入力外乱の影響を低減する制御入力を算出し、この制御
入力を制御入力算出手段１５より制御対象１６へ入力す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、未知の外乱が入る場合
や、制御対象自体のゲインなどの特性が変動する場合に
対しても、安定に規範モデルに追従制御できる適応制御
装置に関するもので、たとえば、自動車の四輪操舵制御
装置に有効である。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両の制御（特にエンジンの制
御）のように、プラントの動特性が時々刻々変動するよ
うな系に対し、制御対象の出力を目標値に追従させるた
めの様々な制御則や方法が考案されている。

【０００３】たとえば、制御対象の出力を規範モデルの
出力に追従させるモデル規範型適応制御などが提案され
ており、制御対象のパラメータが未知である場合や、動
作環境の変化によりパラメータが変動するような場合に
は、制御対象のパラメータを同定しながら制御を行って
いる。

【０００４】特開平２−２０１６０７号公報に示されて
いるように、ニューラルネットワークにより、未知部分
の同定を行い、その結果に基づき適応制御則のゲインを
チューニングする制御方法がある。

【０００５】また、微小時刻L 前の既知項と状態微分値
により未知項と外乱を推定するタイム・ディレイ・コン
トロール（ＴＤＣ）（Youcef-Toumi、K. and Ito.O. "A
Time Delay Controller for Systems with Unknown Dy
namics" Transaction of ASME、Journal of Dynamic Sy
stems、Measurement and Control、Vol.112 、March19
90. ）なども提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法では、ニューラルネットワークの初期学習に時間がか
かり、また、ニューラルネットの演算時間が長く、それ
に伴い制御周期が長くなってしまう。

【０００７】また、ニューラルネットワークで制御ゲイ
ンを変更する場合、安定性を常に確保する方法はない。
また、ＴＤＣを実装するとき、ディジタル制御系へ離散
化した場合、時刻ｋの制御入力を算出するのに時刻ｋの
状態が必要となり、因果律に反した制御則となる。

【０００８】また、前記ＴＤＣでは、制御対象の分母多
項式を求める必要があり、実装する上で必ずしも簡単な
制御則とはならない。しかも、制御対象にゼロ点がある
場合の制御則は導かれていないと言う問題があった。

【０００９】そこで、本発明は、制御対象に未知の変動
項が存在する場合でも、簡便な方法で、規範モデルに追
従し、常に安定性を確保することができる制御則をもっ
た適応制御装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の適応制御装置は、モデル化された既知項と
モデル化できない未知項と入力項と外乱で表されたｎ次
の制御対象に対し、規範モデルを与える規範モデル設定
手段と、規範モデルの状態と前記制御対象の状態との偏
差をゼロに収束させる仕様を設定する収束仕様設定手段
と、入力項の入力配分行列と同符号の入力項推定ゲイン
を設定する推定ゲイン設定手段を有する制御入力算定手
段を備え、前記収束仕様を満足するために、従来のTime
Delay Control（以下ＴＤＣ）では、連続時間系におい
て、未知項と外乱のみを微小時間L 前の既知項で推定し
ていたのに対し、本発明のModifiedＴＤＣ（以下ＭＴＤ
Ｃ）では、サンプリング周期L のサンプル値系と考え、
入力演算最終部にタイムディレイループを設置すること
により、制御対象の既知項と未知項と外乱を微小時間前
の状態の微分値と入力項とから推定することができ、制
御対象の状態の微分値および前記規範モデルのパラメー
タおよび前記収束仕様設定手段で設定されるパラメータ
および前記入力項推定ゲインを用いて制御入力量を算出
するようにしたことを特徴とするものである。

【００１１】また、前記ＭＴＤＣのタイムディレイルー
プをハイゲイン積分器で置き換えた積分型ＭＴＤＣを用
い、ＭＴＤＣとほぼ同等の制御性能を保持したまま、制
御に必要な微分信号の階数を１階減らすことができ、ノ
イズの影響を低減することができる構成としたものであ
る。

【００１２】また、２次以下の制御対象に対し、制御ゲ
イン設定手段により、規範モデルに良好に追従するＰＩ
Ｄゲインを明確に設定することができる構成としたもの
である。

【００１３】さらに、ゼロ点付加手段を設けて、入力項
推定ゲインに制御対象のゼロ点を付加することにより、
ゼロ点を有する制御対象に対しても、制御対象の出力が
ゼロ点を付加する前の規範モデルの出力に良好に追従す
ることができる構成にしたものである。

【００１４】

【作用】上記構成により、タイムディレイループを入力
演算最終部に挿入することにより、外乱や未知変動の影
響を除去することができ、ロバスト性の高い追従制御を
行うことができる。また、タイムディレイループをハイ
ゲイン積分器で置き換えることにより、状態の微分信号
の階数を１階減らすことができ、次数が２次以下の制御
対象において、実装が容易な制御系を構成することがで
きる。さらに、規範モデルに制御対象のゼロ点を付加す
ることにより、ゼロ点の影響を除去することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。図１に本発明の第１の実施例における適応制御装
置の構成図を示す。モデル化された既知項とモデル化で
きない未知項と入力項と外乱で表わされるｎ次の制御対
象に対し、まず、規範モデル設定手段１１により、制御
対象１６の出力ｙが追従するべき目標値ｙｍを算出す
る。そして、前記ｙｍとｙとの偏差ｅを希望の応答特性
でゼロに収束させる仕様を収束仕様設定手段１２により
設定し、この仕様に対し制御対象１６の入力配分行列の
公称値となる入力推定ゲインを推定ゲイン設定手段１３
により設定する。これら収束仕様手段１２と、推定ゲイ
ン設定手段１３と最終部に設置されたタイムディレイル
ープ１４で構成される制御入力算出手段１５により、制
御対象の変動や入力外乱の影響を低減する制御入力を算
出し、この制御入力を制御入力算出手段１５より制御対
象１６へ入力する。

【００１６】図２に本発明の第２の実施例における適応
制御装置の構成図を示す。同様にｎ次の制御対象に対
し、規範モデル設定手段１１により、制御対象１６の出
力ｙが追従するべき目標値ｙｍを算出する。そして、前
記ｙｍとｙとの偏差ｅを希望の応答特性でゼロに収束さ
せる仕様を収束仕様設定手段１２により設定し、この仕
様に対し、制御対象１６の入力配分行列の公称値となる
入力推定ゲインを推定ゲイン設定手段１３により設定す
る。これら収束仕様設定手段１２と、推定ゲイン設定手
段１３と、最終部に設置されたハイゲイン積分器２１で
構成された制御入力算出手段２２により、制御対象の変
動や入力外乱の影響を低減する制御入力を算出し、この
制御入力を制御入力算出手段２２より制御対象１６へ入
力する。

【００１７】図３に本発明の第３の実施例における適応
制御装置の構成図を示す。モデル化された既知項とモデ
ル化されない未知項と入力項と外乱で表された１次また
は２次の制御対象に対し、規範モデル設定手段１１によ
り、制御対象１６の出力ｙが追従するべき目標値ｙｍを
算出する。そして、前記ｙｍとｙとの偏差ｅを希望の応
答特性でゼロに収束させる仕様を収束仕様設定手段１２
により設定し、この仕様に対し、制御対象１６の入力配
分行列の公称値となる入力推定ゲインを推定ゲイン設定
手段１３により設定し、この入力推定ゲインを用いて、
制御対象の変動や入力外乱の影響を低減する制御入力を
算出するＰＩＤゲインを制御ゲイン設定手段３１により
決定する。そして、これら収束仕様設定手段１２と推定
ゲイン設定手段１３と制御ゲイン設定手段３１で構成さ
れた制御入力算出手段３２により算出された制御入力を
制御入力算出手段３２より制御対象１６へ入力する。

【００１８】図４に本発明の第４の実施例における適応
制御装置の構成図を示す。規範モデル設定手段１１によ
り、制御対象１６の出力ｙが追従するべき目標値ｙｍを
算出する。そして、前記ｙｍとｙとの偏差ｅを希望の応
答特性でゼロに収束させる仕様を収束仕様設定手段１２
により設定し、この仕様に対し制御対象１６の入力配分
行列の公称値となる入力推定ゲインを推定ゲイン設定手
段１３により設定し、前記入力推定ゲインに、ゼロ点付
加手段４１により制御対象１６の分子多項式を付加す
る。これら収束仕様設定手段１２と、推定ゲイン設定手
段１３と、ゼロ点付加手段１４と、最終部に設置された
ハイゲイン積分器２１で構成された制御入力算出手段４
２により、制御対象の変動や入力外乱の影響を低減する
制御入力を算出し、この制御入力を制御入力算出手段４
２より制御対象１６へ入力する。なお、ここでハイゲイ
ン積分器２１の代りに図１に示すタイムディレイループ
１４を用いてもよい。

【００１９】以下、演算器内のアルゴリズムに付いて説
明する。（１）式によって表現できる制御対象１６を考
える。

【００２０】

【数１】

【００２１】ただし、Ｂ（ｔ）は入力配分行列、ｕ
（ｔ）は制御対象への入力とする。このとき、疑似逆行
列Ｂ⁺＝( Ｂ^TＢ) ^-1Ｂ^Tは常に存在する。次に、規範
モデル設定手段１１により、パラメータＡm 、Ｂm を設
定し、（２）式のような規範モデルを与える。

【００２２】

【数２】

【００２３】エラーベクトルは（３）式で定義できる。

【００２４】

【数３】

【００２５】収束仕様設定手段１２により、この追従誤
差を以下のダイナミックスで速やかに０に収束させる仕
様、すなわちパラメータＫを設定する。

【００２６】

【数４】

【００２７】このとき、次の（５）式のマッチング条件
が成立するものとする。

【００２８】

【数５】

【００２９】ここで、Ａ_eはエラーシステムマトリクス
であり、Ｋはエラーフィードバックゲインである。よっ
て、エラーフィードバックゲインＫを適正に選ぶことに
より、希望するエラーダイナミックスにすることができ
る。

【００３０】ここで、まず、従来のＴＤＣ制御則を導
く。（１）式を未知の部分と既知の部分とに分けると次
の（６）式となる。

【００３１】

【数６】

【００３２】ここで、L を微小な時間遅れ（ 0 < L <<
1 ）とし、以下の（７）式のように推定する。

【００３３】

【数７】

【００３４】（６）式、（７）式より未知項ｈ＋ｄは次
の（８）式で推定される。

【００３５】

【数８】

【００３６】このとき、制御則が以下の（９）式で与え
られる。

【００３７】

【数９】

【００３８】（９）式が、従来のＴＤＣ制御則で導かれ
る制御入力である。ここで、（９）式の微小時間L は、
できるだけ小さな値を取ることが望ましく、今L=0 を考
えると、（９）式は次の（１０）式で与えられる。

【００３９】

【数１０】

【００４０】上式の一入力一出力系での等価ブロック図
を図５に示す。この図５の破線部分のループはill-cond
ition ループとなっているため、これを解消する方法と
して、次の２つの方法を考える。

【００４１】第１の方法は、ループ内に遅れ時間要素
（タイムディレイループ１４）を挿入する（図６）もの
である。第２の方法は、ループ内に一次遅れ要素を挿入
しループを積分要素（ハイゲイン積分器２１）に等価変
換する（図７）ものである。

【００４２】以下、上記の第１の方法をＭＴＤＣ制御
則、第２の方法を積分型ＭＴＤＣ制御則と呼ぶこととす
る。ここで、ＭＴＤＣ制御則は従来のＴＤＣ制御則と以
下のような関係がある。

【００４３】ＴＤＣ制御則である（９）式において、サ
ンプリング周期L のサンプル値系を考えると、右辺の時
刻はすべて微小時間L だけ遅れると考えた方が自然であ
る。このように考えた場合、（９）式はＭＴＤＣの制御
則と等価となり、制御入力算出手段１５での制御対象１
６への入力ｕは次の（１１）式で求められる。

【００４４】

【数１１】

【００４５】ＴＤＣ制御則（９）式では、（８）式のよ
うに、未知項と外乱のみを推定していたがＭＴＤＣ制御
則では次の（１２）式のように、未知項ｈ＋ｄだけでな
く既知項ｆも推定したことと等価となる。

【００４６】

【数１２】

【００４７】これにより、入力配分行列Ｂのパラメータ
以外は求める必要は無くなる。また、入力配分行列Ｂも
変動するため、推定ゲイン設定手段１３により、上式中
のＢを入力項推定ゲイン

【００４８】

【外１】

【００４９】で置き換えて制御入力を算出する。次に、
ＭＴＤＣ制御系の構造解析を行い、マッチング条件
（５）式を満たすことを確認する。

【００５０】制御対象として、モデル変動を含む、次の
ゼロ点を持たない可制御正準系を考える。

【００５１】

【数１３】

【００５２】ここで、Ａｘの項は既知項と考えられ、モ
デル変動の部分は未知項と考えられる。規範モデルも同
様に次のゼロ点を持たない可制御正準系で与える。

【００５３】

【数１４】

【００５４】さらに、誤差フィードバック行列Ｋを次の
（１５）式のように与える。

【００５５】

【数１５】

【００５６】これら、（１３）式〜（１５）式の制御対
象、規範モデル、誤差フィードバック行列の組合せは、
ＴＤＣのマッチング条件（５）式を満たしている。次
に、ＭＴＤＣ制御則の等価変換に付いて説明する。

【００５７】（１３）式〜（１５）式のもとで、制御入
力を算出するＭＴＤＣ制御則（１０）式は次の（１６）
式のように等価変換できる。

【００５８】

【数１６】

【００５９】微分演算子S を用いると、次の（１７）式
のようになる。

【００６０】

【数１７】

【００６１】また、制御対象（１３）式と規範モデル
（１４）式は次の（１８）式のように変形できる。

【００６２】

【数１８】

【００６３】（１７）式をラプラス変換し、制御則に含
まれるb を公称値

【００６４】

【外２】

【００６５】で表すと、（１９）式のようになる。

【００６６】

【数１９】

【００６７】そして、ＭＴＤＣ制御系の等価ブロック図
は図６のようになる。ここで、

【００６８】

【数２０】

【００６９】である。次に積分型ＭＴＤＣ制御系に付い
て説明する。ここで、サンプリング周期L のサンプル値
系と考えると、（１７）式は次の（２０）式で表せる。

【００７０】

【数２１】

【００７１】L を微小にとることから、次の（２１）式
を得る。

【００７２】

【数２２】

【００７３】上式はＭＴＤＣ制御則（１７）式から見れ
ば近似であるが、これを新たな制御則と考え、積分型Ｍ
ＴＤＣ制御則と以下呼ぶ。この積分型ＭＴＤＣ制御系の
等価ブロックを図７に示す。

【００７４】ここで、図７は図６の破線内を1/LSで置き
換えたものと見なせるが、ｅ^LSを

【００７５】

【数２３】

【００７６】の右辺第２項までで近似したものと考える
ことができる。以上ＭＴＤＣ制御系（図６）と積分型Ｍ
ＴＤＣ制御系（図７）の導出を行ったが、以下各々の追
従性と外乱除去特性に付いて説明する。

【００７７】まず、ＭＴＤＣ制御系（図６）では、出力
ｙは、規範モデルｙm 、入力外乱dによって、次の（２
３）式のように書ける。

【００７８】

【数２４】

【００７９】同様に、積分型ＭＴＤＣ制御系（図７）で
は次の（２４）式で与えられる。

【００８０】

【数２５】

【００８１】（２３）式、（２４）式は、ともにL を微
小に取ることにより、制御対象のモデル変動に関わら
ず、ｙ(t) をｙm(t)に近づけることができ、同時に入力
外乱dのｙへの影響も低減できることを示している。

【００８２】同様に、入力の漸近特性を評価すると、Ｍ
ＴＤＣ、積分型ＭＴＤＣの入力特性はそれぞれ次の（２
５）式、（２６）式で与えられる。

【００８３】

【数２６】

【００８４】

【数２７】

【００８５】（２５）式、（２６）式はともに、Lを微
小に取ることにより、制御対象のモデル変動に関わら
ず、ｕ（ｔ）が

【００８６】

【数２８】

【００８７】に近づくことを示している。以下、積分型
ＭＴＤＣ制御系に付いて、安定性の解析を行う。まず、
制御対象のモデル変動を次の（２７）式のように与え
る。

【００８８】

【数２９】

【００８９】ただし、

【００９０】

【外３】

【００９１】はb と必ず同符号を取るものとする。この
変動のもとで積分型ＭＴＤＣ制御系の安定性を保証する
Lの上限Lmaxを導出する。（２４）式、（２６）式の分
母は、閉ループ系の特性多項式なので、これをＡ _C1(S)
と表し、次の（２８）式のように定義する。

【００９２】

【数３０】

【００９３】Ａ_C1(S) の係数Ａ_n+1、・・・、Ａ₀は、

【００９４】

【数３１】

【００９５】を用いて次の（２９）式（ｐの１次多項
式）のように書ける。

【００９６】

【数３２】

【００９７】これより、規範モデルと誤差フィードバッ
ク行列の係数の和を十分大きく選び、L を微小にとっ
て、例えばｐ＝10^-2程度のオーダーとなるように設定す
ると、制御対象のモデル変動△Ａの影響は1/100 に抑え
られ、動特性に殆ど影響しないことが分かる。

【００９８】ただし、最高次の係数Ａ_n+1には定数項が
含まれないため、ｐが微小であっても高周波域でこの項
の影響が現れる。以下この系の安定性に関して説明す
る。Ａ_C1(S) のＨurwitz行列をＨ_n+1とすると、（３
０）式のようになる。

【００９９】

【数３３】

【０１００】行列Ｍのｉ次主座小行列式を△ｉＭ) で表
すと、閉ループ系で安定であるための必要十分条件が次
式で与えられる。（条件１）Ａi ＞0 0 ≦i ≦n+1 （条件２）n が奇数の時 △i （Ａ_n+1Ｈ_n+1）＞0
（i=3 、5 、・・・、n) n が偶数の時 △i （Ａ_n+1Ｈ_n+1）＞0 （i=2 、4 、
・・・、n) ｆ_in+1( ｐ）＝△i （Ａ_n+1Ｈ_n+1）はｐについてのｉ
次多項式であり、i=3、5 、・・・、n またはi=2 、4 、・
・・、n に対応する全てのｆ_in+1( ｐ) が正となるｐ＞0
を求めなければならない。この様な解が0 ＜ｐ＜ｐ
_maxの範囲に必ず存在するための十分条件は（条件３）ｆ_in+1( ｐ)>0 （n が奇数の時i=3 、5 、・・
・、n ；n が偶数の時i=2 、4 、・・・、n ）である。

【０１０１】一方、追従誤差方程式（４）式の特性多項
式Ａmk(S) に対するＨurwitz行列は次の（３１）式とな
る。

【０１０２】

【数３４】

【０１０３】上式より、条件３の左辺が次の（３２）式
で与えれる。

【０１０４】

【数３５】

【０１０５】また規範モデル（２）式自身も安定で無け
ればならない。同様に、特性多項式Ａm(S)のＨurwitz行
列は次の（３３）式となる。

【０１０６】

【数３６】

【０１０７】よって、規範モデル（２）式が安定となる
必要十分条件は次式で与えれる。（条件４） a _mi＞0 0 ≦i ≦n-1 （条件５） n が奇数の時 △i （Ａ_mn）＞0 （i=2 、
4 、・・・、n -1） n が偶数の時 △i （Ａ_mn）＞0 i=3 、5 、・・・、n
-1）以上、条件１〜５を同時に満足するように規範モデル、
誤差フィードバック行列を決定すれば、ｐに対する安定
性の条件ｐ_maxがＫharitonov の定理を用いて計算され
る。これより、L _maxは次の（３４）式で与えられる。

【０１０８】

【数３７】

【０１０９】これより、微小時間L が

【０１１０】

【数３８】

【０１１１】となるように決定すれば、積分型ＭＴＤＣ
制御系（図７）の安定性が保証される。以上により、n
次の制御対象に対して、制御対象の変動や外乱の影響を
低減し、規範モデルに出力を追従させる制御系の構成
は、Ｉ- Ｐ- Ｄ- Ｄ²…Ｄ^n-1のコントローラとなるこ
とを示した。

【０１１２】以下、具体的な適用例として車両の四輪操
舵制御装置に関して説明する。２自由度系の車両モデル
は以下の（３６）式で表される。

【０１１３】

【数３９】

【０１１４】ここで、Ｙ：ヨーレート β: 横滑り角 θr:後輪舵角 θf:前
輪舵角 lr：車両重心点と後車軸間との距離 lf: 車両重心点と
前車軸間との距離 kr：後輪に働くコーナリングフォース kf: 前輪に働く
コーナリングフォースＩ：ヨーイング慣性モーメント m:車両の慣性質量 V:
車速である。

【０１１５】（３６）式より、次の（３７）式が得られ
る。

【０１１６】

【数４０】

【０１１７】上式を展開し、逆ラプラス変換すると、次
の（３８）式のようになる。

【０１１８】

【数４１】

【０１１９】上式において係数a 、b 、d は車速V の関
数である。また、ヨーレートの規範モデルを以下の（３
９）式で与える。

【０１２０】

【数４２】

【０１２１】ここで、Ｙ₀は２輪モデルでβ(S)/θf(S)
=0（β：横滑り角）とした時に導出される定常ヨーレー
トゲインであり次の（４０）式で表される。

【０１２２】

【数４３】

【０１２３】（３８）式、（３９）式より従来のＴＤＣ
制御則で制御則を導くと以下のようになる。まず、（３
８）式において、車速Ｖの関数項を未知項とし、既知項
と入力項で以下の（４１）式のように推定する。

【０１２４】

【数４４】

【０１２５】これより、（９）式で与えられる従来ＴＤ
Ｃ制御則は、次の（４２）式のようになる。

【０１２６】

【数４５】

【０１２７】これに対し、本発明の積分型ＭＴＤＣ制御
則では、（１７）式〜（２１）式より、次の（４３）式
が得られる。

【０１２８】

【数４６】

【０１２９】上式をサンプリング周期L で離散化する
と、次の（４４）式のようになる。

【０１３０】

【数４７】

【０１３１】従来のＴＤＣ制御則（４２）式ではヨーレ
ートの２階微分値が必要であったが、積分型ＭＴＤＣ制
御則（４４）式では、１階微分値しか必要でなく、ノイ
ズによる後輪の振動を低減することができる。また、こ
のように制御対象の次数が２次の場合は、ＰＩＤ制御と
等価となり、規範モデル追従に関し、外乱やモデル変動
に対してロバストとなるＰＩＤゲインを明確に与えるこ
とができる。

【０１３２】次に、ゼロ点を有する場合の制御系構成方
法に付いて説明する。（３８）式に示されるように、四
輪操舵システムは、制御対象に１次の分子多項式（ｃＳ
−ｄ）を有しており、ゼロ点を持つシステムである。そ
こで、この１次の分子多項式（ｃＳ−ｄ）を（１７）式
のｂと置き換えることにより、次の（４５）式が得られ
る。

【０１３３】

【数４８】

【０１３４】今、エラーフィードバックゲインをゼロと
考えると、コントローラＣ(S) は次の（４６）式で与え
られる。

【０１３５】

【数４９】

【０１３６】これを、状態空間表現に直すと、次の（４
７）式となる。

【０１３７】

【数５０】

【０１３８】上記パラメータ中、車速Ｖに依存するパラ
メータはγのみであり、たとえば車速のマップなどで与
える。このように、制御対象のゼロ点を考慮することに
より、過渡的な追従性能を向上することが可能となる。

【０１３９】

【発明の効果】本発明のＭＴＤＣでは、サンプリング周
期L のサンプル値系と考えることにより、既知項も推定
し、制御則そのものを非常に簡単化することができた。
また、これにより従来できなかった等価変換が可能とな
り、より簡単で明解な制御系の構成を得ることができ、
解析が容易になり、実装も簡単に行うことができる。さ
らに、ＭＴＤＣのタイムディレイループをハイゲイン積
分器で置き換えた積分型ＭＴＤＣでは、ＭＴＤＣとほぼ
同等の制御性能を保持したまま、制御に必要な微分信号
の階数を１階減らすことができ、ノイズの影響を低減す
ることができる。

【０１４０】また、積分型ＭＴＤＣについては、安定性
の解析が厳密に行えることができ、n 次の制御対象の符
号変化を伴う変動に対し、安定性を保証するL の上限 L
_maxの計算手順を与えることができた。

【０１４１】また、積分型ＭＴＤＣはコントローラの次
数が１次下がるため、２次の制御対象に対してはＰＩＤ
制御器と等価となる。一般にＰＩＤ制御器はそのパラメ
ータの設定に明解な指針がなく、いくつかの経験則を頼
りに試行錯誤的にチューニングを行っているが、本発明
の積分型ＭＴＤＣ制御器のパラメータは、制御対象の規
範モデルへの追従という観点から自動的に決定され、し
かも制御対象の変動や外乱の影響を低減する機能を備え
ている。その意味において、２次の積分型ＭＴＤＣ設計
法は、ＰＩＤ制御器に対する有力なパラメータ設定法と
言える。

【０１４２】さらに、制御対象にゼロ点がある場合、従
来のＴＤＣでは過渡的な応答に対して追従性が劣化する
と言う問題があったが、ゼロ点付加手段により応答性の
改善を行うことができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における適応制御装置の
ブロック構成図

【図２】本発明の第２の実施例における適応制御装置の
ブロック構成図

【図３】本発明の第３の実施例における適応制御装置の
ブロック構成図

【図４】本発明の第４の実施例における適応制御装置の
ブロック構成図

【図５】従来のＴＤＣ制御系における適応制御装置の等
価ブロック図

【図６】本発明のＭＴＤＣ制御系における適応制御装置
の等価ブロック図

【図７】本発明の積分型ＭＴＤＣ系における適応制御装
置の等価ブロック図

【符号の説明】

１１規範モデル設定手段１２収束仕様設定手段１３推定ゲイン設定手段１４タイムディレイループ１５制御入力算出手段１６制御対象２１ハイゲイン積分器２２制御入力算出手段３１制御ゲイン設定手段３２制御入力算出手段４１ゼロ点体付加手段４２制御入力算出手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モデル化された既知項とモデル化できな
い未知項と入力項と外乱で表されたｎ次の制御対象に対
し、規範モデルを与える規範モデル設定手段と、規範モ
デルの状態と前記制御対象の状態との偏差をゼロに収束
させる仕様を設定する収束仕様設定手段と、入力項の入
力配分行列と同符号の入力項推定ゲインを設定する推定
ゲイン設定手段とを有して、前記収束仕様を満足するた
めに、制御対象の状態の微分値および前記規範モデルの
パラメータおよび前記収束仕様設定手段で設定されるパ
ラメータおよび前記入力項推定ゲインを用いて制御入力
量を算出する制御入力算出手段を備え、入力演算最終部
にタイムディレイループを設置したことを特徴とする適
応制御装置。
【請求項２】モデル化された既知項とモデル化できな
い未知項と入力項と外乱で表されたｎ次の制御対象に対
し、規範モデルを与える規範モデル設定手段と、規範モ
デルの状態と前記制御対象の状態との偏差をゼロに収束
させる仕様を設定する収束仕様設定手段と、入力項の入
力配分行列と同符号の入力項推定ゲインを設定する推定
ゲイン設定手段とを有して、前記収束仕様を満足するた
めに、制御対象の状態の微分値および前記規範モデルの
パラメータおよび前記収束仕様設定手段で設定されるパ
ラメータおよび前記入力項推定ゲインを用いて制御入力
量を算出する制御入力算出手段を備え、入力演算最終部
に積分器を設置したことを特徴とする適応制御装置。
【請求項３】モデル化された既知項とモデル化できな
い未知項と入力項と外乱で表された１次または２次の制
御対象に対し、規範モデルを与える規範モデル設定手段
と、規範モデルの状態と前記制御対象の状態との偏差を
ゼロに収束させる仕様を設定する収束仕様設定手段と、
入力項の入力配分行列と同符号の入力項推定ゲインを設
定する推定ゲイン設定手段と、前記収束仕様を満足する
ために、制御対象の状態の微分値および前記規範モデル
のパラメータおよび前記収束仕様設定手段で設定される
パラメータおよび前記入力項推定ゲインを用いてＰＩま
たはＰＩＤ制御器の制御ゲインを設定する制御ゲイン設
定手段とを有して、前記制御ゲイン設定手段で設定され
た制御ゲインを用いてＰＩまたはＰＩＤの制御入力量を
算出する制御入力算出手段を備えたことを特徴とする適
応制御装置。
【請求項４】ゼロ点が存在する制御対象に対して、入
力項推定ゲインに制御対象の分子モデルの関数を付加す
るゼロ点付加手段を有することを特徴とする請求項１ま
たは２記載の適応制御装置。