JPH11154002A - 非線形２自由度ｐｉｄ制御器 - Google Patents
非線形２自由度ｐｉｄ制御器Info
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- JPH11154002A JPH11154002A JP32096797A JP32096797A JPH11154002A JP H11154002 A JPH11154002 A JP H11154002A JP 32096797 A JP32096797 A JP 32096797A JP 32096797 A JP32096797 A JP 32096797A JP H11154002 A JPH11154002 A JP H11154002A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 制御量の高周波変動による操作量の変動を抑
制し、さらに、積分動作によって制御偏差の平均値を零
に保つと共に、大きな制御偏差が発生した場合でも制御
量のオーバシュートを抑制することのできる非線形２自
由度ＰＩＤ制御器を提供する。 【解決手段】 制御量をフィードバック制御する非線形
２自由度ＰＩＤ制御器において、制御偏差を不感帯要素
又は２乗要素によって修正した修正制御偏差と目標値と
の差を、比例項用及び微分項用の少なくとも一方の制御
量とすることを特徴とするものである。さらに、制御偏
差を飽和要素によって修正した修正制御偏差を積分項用
として用いることを特徴とするものである。
制し、さらに、積分動作によって制御偏差の平均値を零
に保つと共に、大きな制御偏差が発生した場合でも制御
量のオーバシュートを抑制することのできる非線形２自
由度ＰＩＤ制御器を提供する。 【解決手段】 制御量をフィードバック制御する非線形
２自由度ＰＩＤ制御器において、制御偏差を不感帯要素
又は２乗要素によって修正した修正制御偏差と目標値と
の差を、比例項用及び微分項用の少なくとも一方の制御
量とすることを特徴とするものである。さらに、制御偏
差を飽和要素によって修正した修正制御偏差を積分項用
として用いることを特徴とするものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、石油、化学、鉄
鋼、電力、製紙などの各種装置産業において、流量、圧
力、液位、組成などをフィードバック制御する非線形２
自由度ＰＩＤ制御器に関する。
鋼、電力、製紙などの各種装置産業において、流量、圧
力、液位、組成などをフィードバック制御する非線形２
自由度ＰＩＤ制御器に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】制御量
自体には高速で制御できない高周波変動があったり、セ
ンサ自体の検出信号に重畳する高周波のセンサノイズが
あったりする。このような信号を用いてＰＩＤ制御演算
を実行して操作量を求めると、振幅がそれほど大きくな
い場合でも操作量が激しく変動し、操作端の寿命を短く
する。
自体には高速で制御できない高周波変動があったり、セ
ンサ自体の検出信号に重畳する高周波のセンサノイズが
あったりする。このような信号を用いてＰＩＤ制御演算
を実行して操作量を求めると、振幅がそれほど大きくな
い場合でも操作量が激しく変動し、操作端の寿命を短く
する。
【０００３】図１３はこの操作量の変動に対処しようと
した従来の非線形ＰＩＤ制御器の構成を示すブロック図
である。同図において、比較要素７は目標値ＳＶから制
御量ＰＶを減算して制御偏差Ｅを出力して不感帯又は２
乗要素８に加える。不感帯又は２乗要素８は制御偏差Ｅ
d を出力する。ここで、不感帯要素は制御偏差Ｅが零に
なる近傍の入力に対して零を出力し、２乗要素は制御偏
差Ｅとその絶対値を乗算して出力するものである。この
ようにして高周波振動を抑制した修正制御偏差Ｅd がＰ
ＩＤ制御演算要素９に加えられる。ＰＩＤ制御演算要素
９は修正制御偏差Ｅd に対してＰＩＤ演算を実行して操
作量ＭＶを出力する。これによって、操作量ＭＶの高周
波変動が抑制される。
した従来の非線形ＰＩＤ制御器の構成を示すブロック図
である。同図において、比較要素７は目標値ＳＶから制
御量ＰＶを減算して制御偏差Ｅを出力して不感帯又は２
乗要素８に加える。不感帯又は２乗要素８は制御偏差Ｅ
d を出力する。ここで、不感帯要素は制御偏差Ｅが零に
なる近傍の入力に対して零を出力し、２乗要素は制御偏
差Ｅとその絶対値を乗算して出力するものである。この
ようにして高周波振動を抑制した修正制御偏差Ｅd がＰ
ＩＤ制御演算要素９に加えられる。ＰＩＤ制御演算要素
９は修正制御偏差Ｅd に対してＰＩＤ演算を実行して操
作量ＭＶを出力する。これによって、操作量ＭＶの高周
波変動が抑制される。
【０００４】しかるに、最近は外乱入力時も目標値変更
時も共に制御量を良好にフィードバック制御するため
に、２自由度ＰＩＤ制御器が用いられるようになった。
図１４は２自由度ＰＩＤ制御器の構成を示すブロック図
である。同図において、比較要素１０は目標値ＳＶから
制御量ＰＶを減算して制御偏差Ｅを求め、この制御偏差
Ｅを積分要素１１に加える。積分要素１１は制御偏差Ｅ
を積分して積分項信号Ｉを出力する。係数要素１２は目
標値ＳＶに係数ｂを乗算して比較要素１４に加える。比
較要素１４は目標値ＳＶに係数ｂを乗算して得られた値
から制御量ＰＶを減算して比例項信号Ｐを出力する。係
数要素１３は目標値ＳＶに係数ｃを乗算して比較要素１
５に加える。比較要素１５は目標値ＳＶに係数ｃを乗算
して得られた値から制御量ＰＶを減算し、得られた値を
不完全微分要素１６に加える。不完全微分要素１６はそ
の入力を微分して微分項信号Ｄを出力する。加算要素１
７は積分項信号Ｉ、比例項信号Ｐ及び微分項信号Ｄを加
算して係数要素１８に加える。係数要素１８はその入力
に比例ゲインＫp を乗算して操作量ＭＶとして出力す
る。
時も共に制御量を良好にフィードバック制御するため
に、２自由度ＰＩＤ制御器が用いられるようになった。
図１４は２自由度ＰＩＤ制御器の構成を示すブロック図
である。同図において、比較要素１０は目標値ＳＶから
制御量ＰＶを減算して制御偏差Ｅを求め、この制御偏差
Ｅを積分要素１１に加える。積分要素１１は制御偏差Ｅ
を積分して積分項信号Ｉを出力する。係数要素１２は目
標値ＳＶに係数ｂを乗算して比較要素１４に加える。比
較要素１４は目標値ＳＶに係数ｂを乗算して得られた値
から制御量ＰＶを減算して比例項信号Ｐを出力する。係
数要素１３は目標値ＳＶに係数ｃを乗算して比較要素１
５に加える。比較要素１５は目標値ＳＶに係数ｃを乗算
して得られた値から制御量ＰＶを減算し、得られた値を
不完全微分要素１６に加える。不完全微分要素１６はそ
の入力を微分して微分項信号Ｄを出力する。加算要素１
７は積分項信号Ｉ、比例項信号Ｐ及び微分項信号Ｄを加
算して係数要素１８に加える。係数要素１８はその入力
に比例ゲインＫp を乗算して操作量ＭＶとして出力す
る。
【０００５】この２自由度ＰＩＤ制御器において、制御
偏差Ｅは積分項用に用いられ、比例項や微分項用には用
いられない。従って、図１３に示したように、制御偏差
を伝達する系統に不感帯又は２乗要素７を挿入して制御
偏差Ｅを修正しても、比例演算や微分演算に影響を及ぼ
すことがないので、操作量の高周波変動は抑制できない
という問題があった。
偏差Ｅは積分項用に用いられ、比例項や微分項用には用
いられない。従って、図１３に示したように、制御偏差
を伝達する系統に不感帯又は２乗要素７を挿入して制御
偏差Ｅを修正しても、比例演算や微分演算に影響を及ぼ
すことがないので、操作量の高周波変動は抑制できない
という問題があった。
【０００６】また、積分動作は定常偏差を抑制するため
のものであるから微小な制御偏差に応動すべきであるの
に対して、不感帯又は２乗要素の挿入は積分要素に入力
されるべき微小制御偏差を無視したことになり、これが
定常偏差の発生につながるという点で望ましいことでは
なかった。
のものであるから微小な制御偏差に応動すべきであるの
に対して、不感帯又は２乗要素の挿入は積分要素に入力
されるべき微小制御偏差を無視したことになり、これが
定常偏差の発生につながるという点で望ましいことでは
なかった。
【０００７】さらに、目標値の大幅な変更があったり、
大きな外乱が入力されたり、あるいは、制御対象の特性
が非線形の場合に、制御量に大きなオーバシュートが発
生して製品不良を招くことがあった。これは小さな制御
偏差に応動すべき積分動作が大きな制御偏差に対して同
じ強さで効くことに起因している。
大きな外乱が入力されたり、あるいは、制御対象の特性
が非線形の場合に、制御量に大きなオーバシュートが発
生して製品不良を招くことがあった。これは小さな制御
偏差に応動すべき積分動作が大きな制御偏差に対して同
じ強さで効くことに起因している。
【０００８】本発明は上記の実情に鑑みてなされたもの
で、第１の目的は制御量の高周波変動により操作量が激
しく変動することを抑制することのできる非線形２自由
度ＰＩＤ制御器を提供するにある。
で、第１の目的は制御量の高周波変動により操作量が激
しく変動することを抑制することのできる非線形２自由
度ＰＩＤ制御器を提供するにある。
【０００９】本発明の第２の目的は積分動作によって制
御偏差の平均値を零に保つことのできる非線形２自由度
ＰＩＤ制御器を提供するにある。
御偏差の平均値を零に保つことのできる非線形２自由度
ＰＩＤ制御器を提供するにある。
【００１０】本発明の第３の目的は大きな制御偏差が発
生した場合でも制御量のオーバシュートを抑制すること
のできる非線形２自由度ＰＩＤ制御器を提供するにあ
る。
生した場合でも制御量のオーバシュートを抑制すること
のできる非線形２自由度ＰＩＤ制御器を提供するにあ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
制御量をフィードバック制御する非線形２自由度ＰＩＤ
制御器において、制御偏差を不感帯要素又は２乗要素に
よって修正した修正制御偏差と目標値との差を、比例項
用及び微分項用の少なくとも一方の制御量とすることを
特徴とするものである。
制御量をフィードバック制御する非線形２自由度ＰＩＤ
制御器において、制御偏差を不感帯要素又は２乗要素に
よって修正した修正制御偏差と目標値との差を、比例項
用及び微分項用の少なくとも一方の制御量とすることを
特徴とするものである。
【００１２】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
非線形２自由度ＰＩＤ制御器において、制御偏差を飽和
要素によって修正した修正制御偏差を積分項用として用
いることを特徴とするものである。
非線形２自由度ＰＩＤ制御器において、制御偏差を飽和
要素によって修正した修正制御偏差を積分項用として用
いることを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を好適な実施形態に
基づいて詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施形
態の構成を示すブロック図である。図中、従来装置を示
す図１４と同一の符号を付したものはそれぞれ同一の要
素を示している。ここで、比較要素１０の正入力端に目
標値ＳＶが加えられ、負入力端に制御量ＰＶが加えられ
る。この比較要素１０の出力端には、不感帯要素１を介
して、比較要素２の負入力端が接続され、さらに、飽和
要素３を介して、積分要素１１が接続されている。この
うち、比較要素２の正入力端には目標値ＳＶが加えられ
る。
基づいて詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施形
態の構成を示すブロック図である。図中、従来装置を示
す図１４と同一の符号を付したものはそれぞれ同一の要
素を示している。ここで、比較要素１０の正入力端に目
標値ＳＶが加えられ、負入力端に制御量ＰＶが加えられ
る。この比較要素１０の出力端には、不感帯要素１を介
して、比較要素２の負入力端が接続され、さらに、飽和
要素３を介して、積分要素１１が接続されている。この
うち、比較要素２の正入力端には目標値ＳＶが加えられ
る。
【００１４】また、係数要素１２及び１３の各入力端に
目標値ＳＶが加えられ、このうち、係数要素１２の出力
端は比較要素１４の正入力端に接続され、さらに係数要
素１３の出力端は比較要素１５の正入力端に接続されて
いる。一方、比較要素２の出力端はそれぞれ比較要素１
４及び１５の各負入力端に接続されている。また、比較
要素１５の出力端には不完全微分要素１６の入力端が接
続されている。この不完全微分要素の出力端は、積分要
素１１の出力端と、比較要素１４の出力端と共に３入力
の加算要素１７の各入力端に接続されている。加算要素
１７の出力端にはゲイン要素１８の入力端が接続され、
このゲイン要素１８から操作量ＭＶが出力される構成に
なっている。
目標値ＳＶが加えられ、このうち、係数要素１２の出力
端は比較要素１４の正入力端に接続され、さらに係数要
素１３の出力端は比較要素１５の正入力端に接続されて
いる。一方、比較要素２の出力端はそれぞれ比較要素１
４及び１５の各負入力端に接続されている。また、比較
要素１５の出力端には不完全微分要素１６の入力端が接
続されている。この不完全微分要素の出力端は、積分要
素１１の出力端と、比較要素１４の出力端と共に３入力
の加算要素１７の各入力端に接続されている。加算要素
１７の出力端にはゲイン要素１８の入力端が接続され、
このゲイン要素１８から操作量ＭＶが出力される構成に
なっている。
【００１５】上記のように構成された第１の実施形態の
動作について以下に説明する。先ず、比較要素１０は目
標値ＳＶから制御量ＰＶを減算して制御偏差Ｅを出力
し、不感帯要素１及び飽和要素３に加える。ここで、不
感帯要素１は図２に入力Ｅと出力Ｅa との関係を示した
ように、入力Ｅが不感帯の下限値ＬL と上限値ＬH との
間にあるとき出力Ｅa は零になり、入力Ｅが下限値ＬL
より小さいときはＥa ＝（Ｅ−ＬL ）を出力し、入力Ｅ
が上限値ＬH より大きいときはＥa ＝（Ｅ−ＬH ）を出
力する。不感帯要素１の出力Ｅa を修正制御偏差とし
て、比較要素２は目標値ＳＶから修正制御偏差Ｅa を減
算して修正制御量ＰＶa を出力する。
動作について以下に説明する。先ず、比較要素１０は目
標値ＳＶから制御量ＰＶを減算して制御偏差Ｅを出力
し、不感帯要素１及び飽和要素３に加える。ここで、不
感帯要素１は図２に入力Ｅと出力Ｅa との関係を示した
ように、入力Ｅが不感帯の下限値ＬL と上限値ＬH との
間にあるとき出力Ｅa は零になり、入力Ｅが下限値ＬL
より小さいときはＥa ＝（Ｅ−ＬL ）を出力し、入力Ｅ
が上限値ＬH より大きいときはＥa ＝（Ｅ−ＬH ）を出
力する。不感帯要素１の出力Ｅa を修正制御偏差とし
て、比較要素２は目標値ＳＶから修正制御偏差Ｅa を減
算して修正制御量ＰＶa を出力する。
【００１６】次に、飽和要素３は図３に入力Ｅと出力Ｅ
b との関係を示したように、入力Ｅが飽和の下限値ＳL
と上限値ＳH との間にあるとき、入力Ｅをそのまま修正
制御偏差Ｅb として出力し、入力Ｅが上限値ＳH より大
きくなるとこの上限値ＳH を修正制御偏差Ｅb として出
力し、入力Ｅが下限値ＳL より小さくなるとこの下限値
ＳL を修正制御偏差Ｅb として出力する。この修正制御
量Ｅb が積分要素１１に入力され、ここで積分演算が行
われ積分項信号Ｉとして加算要素１７に加えられる。
b との関係を示したように、入力Ｅが飽和の下限値ＳL
と上限値ＳH との間にあるとき、入力Ｅをそのまま修正
制御偏差Ｅb として出力し、入力Ｅが上限値ＳH より大
きくなるとこの上限値ＳH を修正制御偏差Ｅb として出
力し、入力Ｅが下限値ＳL より小さくなるとこの下限値
ＳL を修正制御偏差Ｅb として出力する。この修正制御
量Ｅb が積分要素１１に入力され、ここで積分演算が行
われ積分項信号Ｉとして加算要素１７に加えられる。
【００１７】次に、係数要素１２は目標値ＳＶに係数ｂ
を乗じて比較要素１４に加え、係数要素１３は目標値Ｓ
Ｖに係数ｃを乗じて比較要素１５に加える。比較要素１
４は係数要素１２の出力から比較要素２の修正制御量Ｐ
Ｖa を減算して比例項信号Ｐとして加算要素１７に加え
る。また、比較要素１５は係数要素１３の出力から比較
要素２の修正制御量ＰＶa を減算し、得られた値を不完
全微分要素１６に加える。不完全微分要素１６はその入
力を微分し、得られた値を微分項信号Ｄとして加算要素
１７に加える。
を乗じて比較要素１４に加え、係数要素１３は目標値Ｓ
Ｖに係数ｃを乗じて比較要素１５に加える。比較要素１
４は係数要素１２の出力から比較要素２の修正制御量Ｐ
Ｖa を減算して比例項信号Ｐとして加算要素１７に加え
る。また、比較要素１５は係数要素１３の出力から比較
要素２の修正制御量ＰＶa を減算し、得られた値を不完
全微分要素１６に加える。不完全微分要素１６はその入
力を微分し、得られた値を微分項信号Ｄとして加算要素
１７に加える。
【００１８】次に、加算要素１７は比例項信号Ｐ、積分
項信号Ｉ及び微分項信号Ｄを加算してゲイン要素１８に
加える。ゲイン要素１８はその入力にゲインＫp を乗算
して操作量ＭＶとして制御対象に発信する。
項信号Ｉ及び微分項信号Ｄを加算してゲイン要素１８に
加える。ゲイン要素１８はその入力にゲインＫp を乗算
して操作量ＭＶとして制御対象に発信する。
【００１９】図１に示した第１の実施形態によれば、制
御偏差Ｅを入力として図２に入出力特性を示す不感帯要
素１によって修正制御量ＰＶa として出力しているの
で、制御量ＰＶが目標値ＳＶの近くで変動しても修正制
御量ＰＶa は変動しないので操作量ＭＶの高周波変動を
抑制することができる。また、積分要素１１に対する制
御偏差Ｅの入力経路に図３に入出力特性を示す飽和要素
３を設けたので、積分動作が重要な制御偏差Ｅの小さい
範囲では制御偏差Ｅをそのまま積分して定常偏差の発生
を防止し、制御偏差Ｅが上、下限値ＳH ，ＳL を越え、
絶対値が大きくなると制御偏差Ｅより絶対値の小さい
上、下限値ＳH ，ＳL を積分することになり、積分動作
が実質的に弱められて積分項信号Ｉが過大になることが
抑えられ、制御量ＰＶのオーバシュートの発生が抑制さ
れる。
御偏差Ｅを入力として図２に入出力特性を示す不感帯要
素１によって修正制御量ＰＶa として出力しているの
で、制御量ＰＶが目標値ＳＶの近くで変動しても修正制
御量ＰＶa は変動しないので操作量ＭＶの高周波変動を
抑制することができる。また、積分要素１１に対する制
御偏差Ｅの入力経路に図３に入出力特性を示す飽和要素
３を設けたので、積分動作が重要な制御偏差Ｅの小さい
範囲では制御偏差Ｅをそのまま積分して定常偏差の発生
を防止し、制御偏差Ｅが上、下限値ＳH ，ＳL を越え、
絶対値が大きくなると制御偏差Ｅより絶対値の小さい
上、下限値ＳH ，ＳL を積分することになり、積分動作
が実質的に弱められて積分項信号Ｉが過大になることが
抑えられ、制御量ＰＶのオーバシュートの発生が抑制さ
れる。
【００２０】図４は本発明の第２の実施形態の構成を示
すブロック図である。図中、図１と同一の要素には同一
の符号を付してその説明を省略する。この実施形態は図
１中の不感帯要素１の代わりに２乗要素４を用い、比較
要素２の代わりに比較要素７を用いた点が図１と構成上
異なるだけである。ここで、２乗要素４は図５に示すよ
うな入出力特性を有している。すなわち、この２乗要素
４は絶対値要素５及び乗算要素６を有し、入力Ｅの絶対
値｜Ｅ｜との積を修正制御偏差Ｅc として出力する。こ
の修正制御偏差Ｅc は制御偏差Ｅが零に近い範囲で絶対
値は小さく、制御偏差Ｅが零から離れるにしたがって絶
対値が大きくなる２乗特性の値を有する。比較要素７は
目標値ＳＶから修正制御偏差Ｅc を減算し、修正制御量
ＰＶc を出力する。なお、これら以外の動作は図１を用
いて説明したと同様であるのでその説明を省略する。
すブロック図である。図中、図１と同一の要素には同一
の符号を付してその説明を省略する。この実施形態は図
１中の不感帯要素１の代わりに２乗要素４を用い、比較
要素２の代わりに比較要素７を用いた点が図１と構成上
異なるだけである。ここで、２乗要素４は図５に示すよ
うな入出力特性を有している。すなわち、この２乗要素
４は絶対値要素５及び乗算要素６を有し、入力Ｅの絶対
値｜Ｅ｜との積を修正制御偏差Ｅc として出力する。こ
の修正制御偏差Ｅc は制御偏差Ｅが零に近い範囲で絶対
値は小さく、制御偏差Ｅが零から離れるにしたがって絶
対値が大きくなる２乗特性の値を有する。比較要素７は
目標値ＳＶから修正制御偏差Ｅc を減算し、修正制御量
ＰＶc を出力する。なお、これら以外の動作は図１を用
いて説明したと同様であるのでその説明を省略する。
【００２１】この実施形態によれば、制御量ＰＶが目標
値ＳＶの近くで変動しても、修正制御偏差Ｅc は零近く
に抑制され、修正制御量ＰＶc は目標値ＳＶを中心にし
て僅かに変動する信号となる。したがって、比例項演算
用あるいは微分項演算用として制御量ＰＶの代わりに、
高周波変動を零又は零近傍の値に修正した修正制御量Ｐ
Ｖc を用いることになり、操作量ＭＶが激しく変動する
という事態を防止することができる。
値ＳＶの近くで変動しても、修正制御偏差Ｅc は零近く
に抑制され、修正制御量ＰＶc は目標値ＳＶを中心にし
て僅かに変動する信号となる。したがって、比例項演算
用あるいは微分項演算用として制御量ＰＶの代わりに、
高周波変動を零又は零近傍の値に修正した修正制御量Ｐ
Ｖc を用いることになり、操作量ＭＶが激しく変動する
という事態を防止することができる。
【００２２】以下、上述した各実施形態の制御応答例
を、従来装置の制御応答例と比較、対比することとす
る。図６は、高周波のセンサノイズが存在する制御対象
を図１４に示す従来の２自由度ＰＩＤ制御器で制御した
場合のもので、基準時刻から０．１秒後に単位ステップ
の外乱が加わり、基準時刻から５秒経過後に目標値が０
から１に変更された場合の制御応答である。ここで、実
線は制御量ＰＶ、破線は操作量ＭＶ、一点鎖線は外乱量
ＤＶ、点線は目標値ＳＶを示している。この図６から明
らかなように、高周波のセンサノイズにより操作量ＭＶ
が激しく変動していることが分かる。
を、従来装置の制御応答例と比較、対比することとす
る。図６は、高周波のセンサノイズが存在する制御対象
を図１４に示す従来の２自由度ＰＩＤ制御器で制御した
場合のもので、基準時刻から０．１秒後に単位ステップ
の外乱が加わり、基準時刻から５秒経過後に目標値が０
から１に変更された場合の制御応答である。ここで、実
線は制御量ＰＶ、破線は操作量ＭＶ、一点鎖線は外乱量
ＤＶ、点線は目標値ＳＶを示している。この図６から明
らかなように、高周波のセンサノイズにより操作量ＭＶ
が激しく変動していることが分かる。
【００２３】一方、図１３に示す従来の非線形ＰＩＤ制
御器中、不感帯又は２乗要素８として不感帯を用いた場
合の制御応答を図７に示し、不感帯又は２乗要素８とし
て２乗要素を用いた場合の制御応答を図８に示す。この
場合、定常状態での操作量ＭＶの変動は抑制されるが、
制御量に定常偏差が発生する。
御器中、不感帯又は２乗要素８として不感帯を用いた場
合の制御応答を図７に示し、不感帯又は２乗要素８とし
て２乗要素を用いた場合の制御応答を図８に示す。この
場合、定常状態での操作量ＭＶの変動は抑制されるが、
制御量に定常偏差が発生する。
【００２４】高周波のセンサノイズが存在する制御対象
に対して、図１に示す本発明の第１の実施形態に係る非
線形２自由度ＰＩＤ制御器を用いて制御した場合の制御
応答は図９に示したようになり、図４に示す本発明の第
２の実施形態に係る非線形２自由度ＰＩＤ制御器を用い
て制御した場合の制御応答は図１０に示したようにな
る。これらの特性図から明らかなように、両実施形態と
も、定常偏差の発生が抑制され、かつ、定常状態での高
周波ノイズによって操作量が激しく変動することも抑制
されている。
に対して、図１に示す本発明の第１の実施形態に係る非
線形２自由度ＰＩＤ制御器を用いて制御した場合の制御
応答は図９に示したようになり、図４に示す本発明の第
２の実施形態に係る非線形２自由度ＰＩＤ制御器を用い
て制御した場合の制御応答は図１０に示したようにな
る。これらの特性図から明らかなように、両実施形態と
も、定常偏差の発生が抑制され、かつ、定常状態での高
周波ノイズによって操作量が激しく変動することも抑制
されている。
【００２５】図１１は図１３に示す従来の非線形ＰＩＤ
制御器によって制御される他の制御系において、基準時
刻から０．２秒後に目標値ＳＶを０から１にステップ状
に変更し、基準時刻から５秒後に−１の外乱ＤＶが加わ
った場合の制御量ＰＶの制御応答を示したものである。
この図から明らかなように、過渡応答時において制御量
ＰＶにオーバシュートが発生していた。
制御器によって制御される他の制御系において、基準時
刻から０．２秒後に目標値ＳＶを０から１にステップ状
に変更し、基準時刻から５秒後に−１の外乱ＤＶが加わ
った場合の制御量ＰＶの制御応答を示したものである。
この図から明らかなように、過渡応答時において制御量
ＰＶにオーバシュートが発生していた。
【００２６】これに対して、本発明の第１の実施形態に
係る図１に示した非線形２自由度ＰＩＤ制御器を用いて
制御した場合、すなわち、飽和要素３を用いた場合の制
御応答は図１２に示したとおりであり、制御応答のオー
バシュートが低く抑えられている。
係る図１に示した非線形２自由度ＰＩＤ制御器を用いて
制御した場合、すなわち、飽和要素３を用いた場合の制
御応答は図１２に示したとおりであり、制御応答のオー
バシュートが低く抑えられている。
【００２７】なお、第１の実施形態では不感帯要素１又
は２乗要素４を介して得られた修正制御偏差と目標値と
の差を、比例項用及び微分項用の制御量としたが、この
代わりに、修正制御偏差と目標値との差を比例項のみの
制御量として実際の制御偏差と目標値との差を微分項用
の制御量としても、あるいはまた、修正制御偏差と目標
値との差を微分項のみの制御量として実際の制御偏差と
目標値との差を比例項用の制御量としても第１の実施形
態に近似した制御応答が得られ、略同様な効果が得られ
る。
は２乗要素４を介して得られた修正制御偏差と目標値と
の差を、比例項用及び微分項用の制御量としたが、この
代わりに、修正制御偏差と目標値との差を比例項のみの
制御量として実際の制御偏差と目標値との差を微分項用
の制御量としても、あるいはまた、修正制御偏差と目標
値との差を微分項のみの制御量として実際の制御偏差と
目標値との差を比例項用の制御量としても第１の実施形
態に近似した制御応答が得られ、略同様な効果が得られ
る。
【００２８】なおまた、上記実施形態では、比較要素１
５の出力系統に不完全微分要素１６を用いたが、この代
わりに完全微分要素を用いることもできる。
５の出力系統に不完全微分要素１６を用いたが、この代
わりに完全微分要素を用いることもできる。
【００２９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に係る発明によれば、制御偏差を不感帯要素又は２乗
要素によって修正した修正制御偏差と目標値との差を、
比例項用及び微分項用の少なくとも一方の制御量として
いるので、制御量の高周波変動により操作量が激しく変
動することを抑制することができる。
１に係る発明によれば、制御偏差を不感帯要素又は２乗
要素によって修正した修正制御偏差と目標値との差を、
比例項用及び微分項用の少なくとも一方の制御量として
いるので、制御量の高周波変動により操作量が激しく変
動することを抑制することができる。
【００３０】また、請求項２に係る発明によれば、さら
に、制御偏差を飽和要素によって修正した修正制御偏差
を積分項用として用いるので、請求項１の効果の他に、
積分動作によって制御偏差の平均値を零に保つことがで
きると共に、大きな制御偏差が発生した場合でも制御量
のオーバシュートを抑制することができる。
に、制御偏差を飽和要素によって修正した修正制御偏差
を積分項用として用いるので、請求項１の効果の他に、
積分動作によって制御偏差の平均値を零に保つことがで
きると共に、大きな制御偏差が発生した場合でも制御量
のオーバシュートを抑制することができる。
【図１】本発明に係る非線形２自由度ＰＩＤ制御器の第
１の実施形態の構成を示すブロック図。
１の実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】図１に示した第１の実施形態を構成する不感帯
要素の入出力特性図。
要素の入出力特性図。
【図３】図１に示した第１の実施形態を構成する飽和要
素の入出力特性図。
素の入出力特性図。
【図４】本発明に係る非線形２自由度ＰＩＤ制御器の第
２の実施形態の構成を示すブロック図。
２の実施形態の構成を示すブロック図。
【図５】図４に示した第２の実施形態を構成する２乗要
素の入出力特性図。
素の入出力特性図。
【図６】従来の２自由度ＰＩＤ制御器を一つの制御系に
適用した場合の制御量、操作量、外乱及び目標値と時間
との関係を示した線図。
適用した場合の制御量、操作量、外乱及び目標値と時間
との関係を示した線図。
【図７】従来の非線形ＰＩＤ制御器を一つの制御系に適
用した場合の制御量、操作量、外乱及び目標値と時間と
の関係を示した線図。
用した場合の制御量、操作量、外乱及び目標値と時間と
の関係を示した線図。
【図８】従来の非線形ＰＩＤ制御器を一つの制御系に適
用した場合の制御量、操作量、外乱及び目標値と時間と
の関係を示した線図。
用した場合の制御量、操作量、外乱及び目標値と時間と
の関係を示した線図。
【図９】図１に示した第１の実施形態を一つの制御系に
適用した場合の制御量、操作量、外乱及び目標値と時間
との関係を示した線図。
適用した場合の制御量、操作量、外乱及び目標値と時間
との関係を示した線図。
【図１０】図４に示した第２の実施形態を一つの制御系
に適用した場合の制御量、操作量、外乱及び目標値と時
間との関係を示した線図。
に適用した場合の制御量、操作量、外乱及び目標値と時
間との関係を示した線図。
【図１１】従来の２自由度ＰＩＤ制御器を他の制御系に
適用した場合の制御量、操作量、外乱及び目標値と時間
との関係を示した線図。
適用した場合の制御量、操作量、外乱及び目標値と時間
との関係を示した線図。
【図１２】図１に示した第１の実施形態を他の制御系に
適用した場合の制御量、操作量、外乱及び目標値と時間
との関係を示した線図。
適用した場合の制御量、操作量、外乱及び目標値と時間
との関係を示した線図。
【図１３】従来の非線形ＰＩＤ制御器の構成例を示すブ
ロック図。
ロック図。
【図１４】従来の２自由度ＰＩＤ制御器の構成例を示す
ブロック図。
ブロック図。
１ 不感帯要素 ２，７，１０，１４，１５ 比較要素 ３ 飽和要素 ４ ２乗要素 ５ 絶対値要素 ６ 乗算要素 ８ 不感帯又は２乗要素 ９ ＰＩＤ制御演算要素 １１ 積分要素 １２，１３ 係数要素 １６ 不完全微分要素 １７ 加算要素 １８ ゲイン要素
Claims (2)
- 【請求項１】制御量をフィードバック制御する非線形２
自由度ＰＩＤ制御器において、制御偏差を不感帯要素又
は２乗要素によって修正した修正制御偏差と目標値との
差を、比例項用及び微分項用の少なくとも一方の制御量
とすることを特徴とする非線形２自由度ＰＩＤ制御器。 - 【請求項２】制御偏差を飽和要素によって修正した修正
制御偏差を積分項用として用いることを特徴とする請求
項１に記載の非線形２自由度ＰＩＤ制御器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32096797A JPH11154002A (ja) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | 非線形２自由度ｐｉｄ制御器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32096797A JPH11154002A (ja) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | 非線形２自由度ｐｉｄ制御器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11154002A true JPH11154002A (ja) | 1999-06-08 |
Family
ID=18127306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32096797A Pending JPH11154002A (ja) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | 非線形２自由度ｐｉｄ制御器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11154002A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004240815A (ja) * | 2003-02-07 | 2004-08-26 | Nitto Denko Corp | プロセス制御方法 |
| JP2012102999A (ja) * | 2012-01-24 | 2012-05-31 | Seigyo Giken:Kk | 室圧制御装置 |
| CN106468879A (zh) * | 2016-09-22 | 2017-03-01 | 北京世纪隆博科技有限责任公司 | 一种液位‑流量非线性区域控制方法 |
| CN107544241A (zh) * | 2017-09-25 | 2018-01-05 | 广州佳越实业有限公司 | 压电陶瓷执行器迟滞的非线性pid逆补偿控制方法 |
| CN114876648A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-08-09 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种航空发动机喷口面积控制的pid平衡位置补偿方法 |
-
1997
- 1997-11-21 JP JP32096797A patent/JPH11154002A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004240815A (ja) * | 2003-02-07 | 2004-08-26 | Nitto Denko Corp | プロセス制御方法 |
| JP4703101B2 (ja) * | 2003-02-07 | 2011-06-15 | 日東電工株式会社 | プロセス制御方法 |
| JP2012102999A (ja) * | 2012-01-24 | 2012-05-31 | Seigyo Giken:Kk | 室圧制御装置 |
| CN106468879A (zh) * | 2016-09-22 | 2017-03-01 | 北京世纪隆博科技有限责任公司 | 一种液位‑流量非线性区域控制方法 |
| CN106468879B (zh) * | 2016-09-22 | 2019-10-18 | 北京世纪隆博科技有限责任公司 | 一种液位-流量非线性区域控制方法 |
| CN107544241A (zh) * | 2017-09-25 | 2018-01-05 | 广州佳越实业有限公司 | 压电陶瓷执行器迟滞的非线性pid逆补偿控制方法 |
| CN107544241B (zh) * | 2017-09-25 | 2020-10-02 | 江西赛鹰智能科技有限公司 | 压电陶瓷执行器迟滞的非线性pid逆补偿控制方法 |
| CN114876648A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-08-09 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种航空发动机喷口面积控制的pid平衡位置补偿方法 |
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