JPS59186008A - Method of analysis of automatic controlling system - Google Patents

Method of analysis of automatic controlling system

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JPS59186008A
JPS59186008A JP58060811A JP6081183A JPS59186008A JP S59186008 A JPS59186008 A JP S59186008A JP 58060811 A JP58060811 A JP 58060811A JP 6081183 A JP6081183 A JP 6081183A JP S59186008 A JPS59186008 A JP S59186008A
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JP
Japan
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analysis
elements
control system
level
stored
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JP58060811A
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Japanese (ja)
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JPH0545969B2 (en
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Taiko Takano
高野 たい子
Masaya Tanuma
田沼 正也
Yasuo Morooka
泰男 諸岡
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02Electric testing or monitoring

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable efficient analysis by storing an automatic controlling system as divided into levels of the whole and the equipment and parts constitution, storing connection between levels, inputting condition of analysis and solving simultaneous equations and displaying the result. CONSTITUTION:Block diagram information of strata type that makes the automatic controlling system into level units of the whole and the equipment and parts constitution is inputted from a data inputting device 101, and arranged and stored in the table of a computer 103. The block diagram information is reedited by extracting elements of the object of operation and stored as interrelation table between elements. The relation between elements is converted to simple simultaneous equations from the kind of operation defined to the elements and information of connected elements. Condition of analysis is given to the equations and operated, and the solution is prepared as a table of result of operation, and displayed on a display device 102 as a step response table diagram according to given condition of display. As this constitution gives result of analysis simply by giving optional condition of analysis, analysis of the automatic controlling system can be made efficiently.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、自動制御系の解析方法に関する。[Detailed description of the invention] [Field of application of the invention] The present invention relates to an automatic control system analysis method.

〔従来技術〕[Prior art]

従来、自動制御系の解析装置としては、いわゆる汎用シ
ミュレータと呼ばれるものが知られている。近年におい
ては、CR,Tディスプレイ装置を用いた会話型シミル
−タが用いられている。しかし、従来知られているシミ
ュレータは制御系の記述(プログラミノブ)において、
制御系全体を一様に゛プログラム化している。これは、
自動制御系の一部を訂正しようとする場合や、種々の類
似の制御系の解析をしようとする場合などにおいて、そ
の全体を夫々プログラム化し、記憶しておく必要があシ
ネ便であった。
Conventionally, so-called general-purpose simulators are known as automatic control system analysis devices. In recent years, conversational simulators using CR, T display devices have been used. However, in the description of the control system (program knob) of conventionally known simulators,
The entire control system is uniformly programmed. this is,
When attempting to correct a part of an automatic control system or when attempting to analyze various similar control systems, it is necessary to program and store the entire system individually.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決す
るためになされたもので、能率的に自動制御系の解析を
行なうことのできる自動制御系の解析方法を提供するこ
とである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an automatic control system analysis method that can efficiently analyze automatic control systems.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明では、自動制御系の記述において、その記述を適
当な機能ブロック単位に行なっておき、それら各機能ブ
ロック、すなわち構成要素の組′合せによって、種々の
制御系を構築する。大きな制御系のブロック線図でも、
その構成要素はある機能毎にグループ分けすることがで
きる。そ、の1グループが1要素となるような上位レベ
ルの画面を作成し、グループ間の関係づけを行なえば、
全体の自動制御系の構成が判シ易くなる。また、同一の
構成要素が複数ある場合、それを1つの構成要素とし、
その要素を詳細に記述する下位レベルの画面を作成すれ
ば、計算機プログラムにおけるサブルーチンのように複
数個所で使用することができる。
In the present invention, when describing an automatic control system, the description is made in units of appropriate functional blocks, and various control systems are constructed by combining each of these functional blocks, that is, constituent elements. Even in the block diagram of a large control system,
Its components can be grouped according to certain functions. If you create a higher level screen where one group is one element and create relationships between groups,
The configuration of the entire automatic control system becomes easier to understand. Also, if there are multiple identical components, consider them as one component,
By creating a lower-level screen that describes the element in detail, it can be used in multiple locations like a subroutine in a computer program.

このような考え方に基づき、本発明では、自動制御系の
ブロック図を複数のレベルに分け、このレベル単位の機
能プログラムを持ち、必要に応じて任意のレベル単位で
のデータ解析を可能にする。
Based on this idea, the present invention divides the block diagram of the automatic control system into a plurality of levels, has a functional program for each level, and enables data analysis at any level as needed.

このような複数のレベルに分解すること、言いかえれば
階層構造をとることによシ、解析のための自動制御系の
入力は容易となる。しかし、反面、その情報をもとに解
析を行なう場合、各構成要素間の接続関係の索引が複雑
になる。本発明では、この点を改善するため、入力され
た自動制御系の情報から直接解析に入るのではなく、各
要素間の関係を同一レベルで見るための関係テーブルを
作成する。
By decomposing the data into multiple levels, in other words by creating a hierarchical structure, it becomes easier to input information into the automatic control system for analysis. However, on the other hand, when analysis is performed based on this information, the index of connection relationships between each component becomes complicated. In the present invention, in order to improve this point, instead of starting the analysis directly from the input automatic control system information, a relationship table is created to view the relationship between each element at the same level.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

第1図に自動制御系の解析装置の全体図を示す。 Figure 1 shows an overall diagram of the automatic control system analysis device.

101はデータ入力装置であシ、自動制御系のブロック
線図、計算を行なうに必要な各種の設定条件、結果ヅ)
グラフ表示に関する条件などのデータを計算機103に
入力するために用いられる。
101 is a data input device, a block diagram of the automatic control system, various setting conditions necessary for calculation, and resultsㅅ)
It is used to input data such as conditions related to graph display into the computer 103.

102はディスプレイ装置、104は操作キーで1、計
に機103 、!:のマンマシンコミュニケーションに
利用する。
102 is a display device, 104 is an operation key 1, a total of 103,! :Used for man-machine communication.

データ入力装置101から入力される自動制御系のブロ
ック線図は、例えば第2図に示すように階層凰とする。
The block diagram of the automatic control system inputted from the data input device 101 is, for example, a hierarchical diagram as shown in FIG.

この例では、3つの階層となっている。第ルベルは、自
動制御系全体の構成図であシ、解析対象とする制御系の
全体を把握するためのものである。第2レベルは、第ル
ベルの夫夫の1要素に対し、それを詳細に記述するもの
である。第3レベルは、第2レベルに含まれる要素のう
ち、さらに詳細な記述を要するものに対して設けられる
。第3レベルの各要素は、第2レベルの複数の要素に対
し使用可能である。
In this example, there are three hierarchies. The first reference is a block diagram of the entire automatic control system, and is used to understand the entire control system to be analyzed. The second level describes in detail one element of the husband of the second rubel. The third level is provided for elements included in the second level that require more detailed description. Each third level element is available to multiple second level elements.

ブロック線図の情報は、整理してテーブルに納める。テ
ーブル5の構成は、第3図に示すように、システムレベ
ルのテーブル1、ページレベルノテーブル2、要素レベ
ルのテーブル3に分ける。システムレベルのテーブル1
では扱う制御系全体を操作対象とし、ページレベルのテ
ーブル2ではその系を表現する画面1枚1枚を操作対象
とし、要素レベルのテーブル3では1画面に含まれる要
素1個1個について操作対象とする。なお、これらの1
〜3のテーブルを管理するためのシステム管理テーブル
41や空エリア管理テーブル42も作成すれる。要素レ
ベルのテーブル3には、1要素ごと、その位置や要素の
種類、関係する要素の番号等復元のために必要となる情
報すべてを格納する。ページレベルのテーブル2には、
1画面に含まれる全要素情報テーブルの先頭番地とその
大きさおよびその画面につユチれた名称等を格納する。
The block diagram information is organized and stored in a table. As shown in FIG. 3, the table 5 is divided into a system level table 1, a page level table 2, and an element level table 3. System level table 1
In Table 2 at the page level, the entire control system to be handled is the object of operation, in Table 2 at the page level, each screen representing that system is the object to be operated, and in Table 3 at the element level, each element included in one screen is the object to be operated. shall be. In addition, these 1
A system management table 41 and an empty area management table 42 for managing the tables 3 to 3 are also created. The element level table 3 stores all information necessary for restoration, such as the position, type of element, and number of related elements, for each element. Page level table 2 contains
Stores the starting address of all element information tables included in one screen, its size, and the name associated with that screen.

ページレベルと要素レベルのテーブルは1つの制御系(
1システム)単位に、外部メモリ内の連続した領域に格
納する。システムレベルのテーブルlは、外部メモリに
蓄わえたいくつもの制御系の情報のうちから1つずつ作
業用のエリアに出し入れするだめの情報を扱い、テーブ
ル1区画には1システム分の情報の外部メモリにおける
先頭番地大きさ、制御系につけた名称等を格納する。空
エリア管理テーブル42は、外部メモリ内の空き領域の
先頭番地とその大きさを記憶する。階層型ブロック線図
では画面に階層があるが、情報テーブルにおいては、ど
の階層であるかにかかわシなく1画面は1ページと把握
する。階層の区別はページの名称で行う。
Page-level and element-level tables are part of a single control system (
(1 system) unit in a contiguous area in external memory. The system level table l handles the information that is to be put in and out of the work area one by one from among a number of pieces of control system information stored in external memory, and one section of the table contains one system's worth of external information. Stores the size of the first address in memory, the name given to the control system, etc. The empty area management table 42 stores the starting address and size of the empty area in the external memory. In a hierarchical block diagram, each screen has a hierarchy, but in an information table, one screen is considered to be one page, regardless of the hierarchy. The hierarchy is distinguished by the page name.

ブロック線図の情報をもとに解析とその結果表示を行う
手順は第4図に示す。まず、前記のように作られたブロ
ック線図情報テーブル5に対して第2レベル、第3レベ
ルに属するページ内の演算対象要素を抜き出し編集し直
して、同一レベルとしそれらの関係を要素間関係テーブ
ル6として格納する。次に要素に定義された演算の種類
及び連結要素の情報から、要素間の関係を一次方程式(
タブロ一方程式)に導く。連立方程式変換7のステップ
がこれに該当する。この方程式を導くためには、動的要
素には線形1ステツプ法、非線形要素にはニュートン・
ラブノン法を用いる。すべての要素について式変換を行
い、全体を連立−次方程式7とする。連立−次方程式の
解法には、係数マトリクスがスパース率の高いことを生
かし、高速な計算法であるLU分解法8を用いる。この
解を計算結果値テーブルとして作成(ステップ9)し与
えられた表示条件に従ってステップ応答テーブル図とし
て表示する−また、オペレータの指示によりこのテーブ
ルをスケール変換(ステップi 0 ) l、、ステッ
プ応答図として表示する。
The procedure for analyzing and displaying the results based on the information in the block diagram is shown in FIG. First, from the block diagram information table 5 created as described above, the calculation target elements in the page belonging to the second and third levels are extracted and re-edited, and the relationships between them are set to the same level and the relationships between them are determined by the inter-element relationships. Stored as table 6. Next, from the type of operation defined for the element and the information on the connected elements, the relationship between the elements is calculated using a linear equation (
Tablo's equation). This corresponds to the step of simultaneous equation conversion 7. To derive this equation, the linear one-step method is used for the dynamic elements, and the Newtonian method is used for the nonlinear elements.
Use the Lavnon method. Equation conversion is performed on all elements, and the entire equation is made into simultaneous-order equation 7. To solve the simultaneous order equations, the LU decomposition method 8, which is a high-speed calculation method, is used, taking advantage of the high sparsity of the coefficient matrix. This solution is created as a calculation result value table (step 9) and displayed as a step response table diagram according to the given display conditions - Also, this table is scaled (step i 0 ) l, step response diagram according to the operator's instructions. Display as .

この例では、ブロック線図を3階層とし第ルベル画面を
設けたことによυ、第2レベル図面間の関係がわかりや
すくなった。また第3レベルヲ設けたことにより第2し
4ルの図面が単純化でき見易くなった。さらに、第3レ
ベルの図面は第2レベルの複数要素に対して割シ当てる
ことができるので、ページ数が節約できた。演算につい
ては、ブロック線図の要素を逐次たどっていくのではな
く全体を連立方程式に変換し一挙にマトリクス演算をし
たので、計算が高速となった。
In this example, the block diagram has three levels and the second level screen is provided, which makes it easier to understand the relationship between the second level drawings. Furthermore, by providing the third level, the drawings in the second to fourth levels can be simplified and made easier to read. Additionally, the number of pages can be saved because third level drawings can be assigned to multiple second level elements. Regarding calculations, rather than tracing the elements of the block diagram one by one, the entire system was converted into simultaneous equations and matrix calculations were performed all at once, resulting in faster calculations.

上述した実施例の各処理手順を整理したものを第5図に
示す。まず、システムの全体構成を第1の記憶51とし
て計算機に記憶させ、次に装置構成を記憶52として記
憶させ、さらに部品構成を記憶53として記憶させる。
FIG. 5 shows a summary of each processing procedure of the above-described embodiment. First, the overall system configuration is stored in the computer as the first memory 51, then the device configuration is stored as the memory 52, and further the component configuration is stored as the memory 53.

これらは、上述の第ルベル、第2レベル、第3レベルに
夫々該当する。続いて、これら51〜53のデータ(実
際には第3図に示すようにテーブルとして記憶されてい
る。)を用い、関係行列配置54を行なう。この配置を
第4記憶55として記憶しておき、解析演算に備える。
These correspond to the above-mentioned level, second level, and third level, respectively. Subsequently, using these data 51 to 53 (actually stored as a table as shown in FIG. 3), relational matrix arrangement 54 is performed. This arrangement is stored as the fourth memory 55 in preparation for analysis calculations.

解析条件が入力されると、第4記憶の内容に夫々解析条
件を与えて、演算処理56が行なわれる。この演算は、
連立方程式を解くものである。この演算の結果は、自動
的に、あるいはオペレータからの指示によシ、表示57
が行なわれたり、結果のハードコピー58が行なわれる
When the analysis conditions are input, the arithmetic processing 56 is performed by applying the analysis conditions to the contents of the fourth memory. This operation is
It solves simultaneous equations. The result of this calculation is displayed on the display 57 automatically or according to instructions from the operator.
A hard copy 58 of the results is made.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明に1れば、階層構造として自動制御系のの各レベ
ルでの情報を記憶しておき、さらにこれらの関係を求め
て記憶して、任意の解析条件を与えることによって簡単
に演算結果(解析結果)を求めるようにしたので、能率
的に自動制御系の解析を行なうことができる。
According to the present invention, information at each level of an automatic control system is stored as a hierarchical structure, and the relationships among these are determined and stored, and calculation results ( Since the analysis result) can be obtained, the automatic control system can be analyzed efficiently.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は自動制御系の解析システムを示す図、第2図は
階層表示でのブロック線図記述を説明するための図、第
3図は自動制御系の各レベルでの情報を記憶したテーブ
ルを説明するだめの図、第4図と第5図は本発明におけ
る解析処理手順を示す図である。 5・・・階層型ブロック線図要素情報テーブル作成、6
・・・要素間関係テーブル作成、7・・・連立方程式へ
の変換、8・・・マトリクス演算、9・・・計算結果テ
ーブル作成、51〜53・・・第1〜第3の記憶、54
纂 11 笛 2B
Figure 1 is a diagram showing an automatic control system analysis system, Figure 2 is a diagram to explain the block diagram description in a hierarchical display, and Figure 3 is a table that stores information at each level of the automatic control system. FIGS. 4 and 5 are diagrams for explaining the analysis processing procedure in the present invention. 5... Create hierarchical block diagram element information table, 6
... Creation of inter-element relationship table, 7. Conversion to simultaneous equations, 8. Matrix calculation, 9. Creation of calculation result table, 51-53.. First to third storage, 54.
Tsuji 11 Flute 2B

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、自動制御系の解析を行なう方法において、該。 制御系の全体構成と、その全体構成の中の装置構成と、
該装置の中の部品構成のレベルに分割して記憶し、該各
レベルでの各装置間、部品間の接続関係を関係行列配置
として記憶しておき、解析に際しては、解析条件を入力
し前記記憶データを用いて連立方程式を解いて解析結果
を演算し、該結果を外部の表示手段に出力することを特
徴とする自動制御系の解析方法。
[Claims] 1. A method for analyzing an automatic control system. The overall configuration of the control system, the device configuration within that overall configuration,
The device is divided into levels of component configuration and stored, and the connection relationships between devices and components at each level are stored as a relational matrix arrangement.When performing an analysis, input the analysis conditions and perform the above steps. 1. A method for analyzing an automatic control system, which comprises solving simultaneous equations using stored data, calculating an analysis result, and outputting the result to an external display means.
JP58060811A 1983-04-08 1983-04-08 Method of analysis of automatic controlling system Granted JPS59186008A (en)

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JP58060811A JPS59186008A (en) 1983-04-08 1983-04-08 Method of analysis of automatic controlling system

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JPS59186008A true JPS59186008A (en) 1984-10-22
JPH0545969B2 JPH0545969B2 (en) 1993-07-12

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