JPS62241005A - Auto-tuning controller - Google Patents

Auto-tuning controller

Info

Publication number
JPS62241005A
JPS62241005A JP8471786A JP8471786A JPS62241005A JP S62241005 A JPS62241005 A JP S62241005A JP 8471786 A JP8471786 A JP 8471786A JP 8471786 A JP8471786 A JP 8471786A JP S62241005 A JPS62241005 A JP S62241005A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
deviation
inference
controller
controlled
test signal
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
JP8471786A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kohei Nomoto
弘平 野本
Tetsuo Kirimoto
哲郎 桐本
Tomomasa Kondo
近藤 倫正
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric 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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP8471786A priority Critical patent/JPS62241005A/en
Priority to EP87303089A priority patent/EP0241286B2/en
Priority to DE8787303089T priority patent/DE3772812D1/en
Priority to US07/037,383 priority patent/US4864490A/en
Publication of JPS62241005A publication Critical patent/JPS62241005A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To attain the automatic control of various controlled systems without performing the identification of the controlled systems by storing previously the human experience or perception as an inference rule and then inferring the control parameters from the feature value of deviation between the test signal and the controlled variable based on said inference rule. CONSTITUTION:A feature value extractor 10 receives the deviation e(k) between a test signal T(k) and a controlled variable y(k) and outputs a feature value Si showing the characteristics of a controlled system 3. An inference rule storage device 11 stores an inference rule Rj obtained from the human experience or perception in order to optimize the control parameters. A position type fuzzy inference unit 12 receives the value Si and then outputs the optimum parameters, i.e., the gain KC, the integration action time TI and the derivative action time TD after inferring them based on the rule Rj. A PID controller 4 receives a target value signal r(k) or the deviation e(k) between the signal T(k) and the value y(k) via a deviation switch 8 to decide a manipulated variable u(k) according to those set parameters KC, TI and TD and delivers the value u(k) to the system 3.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えばプロセス制御などに用いられるコン
トローラにおいて、その制御パラメータを制御対象の特
性に応じて自動調整する機能を具備したオート・チュー
ニング・コントローラ、特にその制御パラメータの自動
調整に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention is directed to an auto-tuning controller used for example in process control, which is equipped with a function to automatically adjust control parameters according to the characteristics of a controlled object. The present invention relates to controllers, and in particular to automatic adjustment of their control parameters.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、オート・チューニング・コントローラとして、例
えば第5図のようなものが提寡されている。これは、A
、B、コリビオ、P、M、I−ンプキンズ“インダスト
リアル アプリケーションオブ ア セルフチューニン
グ フィードバックコントロール アルゴリズム”、l
5A)ランザクシッンズ vol、20.1981.第
3〜10頁(A、B、Corripio、 P、?1.
Tospkins、“Industrial Appl
ication of a 5elf−↑uning 
FeedbackControl AlgorithI
m” 、  ISA Transactions、  
vol。
Conventionally, as an auto-tuning controller, for example, one shown in FIG. 5 has been proposed. This is A
, B., Colivio, P., M., and I. Mumpkins “Industrial Applications of a Self-Tuning Feedback Control Algorithm”, l.
5A) Ranzakushins vol, 20.1981. Pages 3-10 (A, B, Corripio, P, ?1.
Tospkins, “Industrial Appl.
cation of a 5elf-↑uning
Feedback Control Algorithm
m”, ISA Transactions,
vol.

20.No、2.1981.pp、3−10)に掲載さ
れたものである0図において、1は目標信号発生装置、
2はオート・チューニング・コントロー′う、3は制御
対象、4はPIDコントローラ、5は数学モデル演算器
、6は同定器、7は調整演算器である。
20. No. 2.1981. In figure 0, which was published in pp. 3-10), 1 is the target signal generator;
2 is an auto-tuning controller, 3 is a controlled object, 4 is a PID controller, 5 is a mathematical model calculator, 6 is an identifier, and 7 is an adjustment calculator.

上記のように構成された従来のオート・チューニング・
コントローラの動作について説明する。
Conventional auto-tuning configured as above
The operation of the controller will be explained.

オート・チューニング・コントローラ2は、目標値信号
発生装置1から与えられる目標値信号r(klと、制御
対象3の出力である制m l y (k)とを入力し、
制御対象3の入力となる操作1 u (k)を出力する
。ここで、カッコ内の値は、サンプリング間隔T毎の離
散化された時刻を表す。
The auto-tuning controller 2 inputs the target value signal r(kl given from the target value signal generator 1 and the control m ly (k) which is the output of the controlled object 3,
Operation 1 u (k), which is input to the controlled object 3, is output. Here, the values in parentheses represent discretized times at each sampling interval T.

このとき、オート・チューニング・コントローラ2の内
部では、以下のような動作が行われている。
At this time, the following operations are performed inside the auto-tuning controller 2.

まず、上記目標値信号r (k)と上記制御量y(ト)
)とから、偏差e(k)が計算される。
First, the target value signal r (k) and the control amount y (t)
), the deviation e(k) is calculated.

e(kl=r(kl   y(k)         
  ・・−(t)PIDコントローラ4は、上記偏差e
 (klを入力し、設定されている制御パラメータに従
って、操作量u (k)を計算し、出力する。制御パラ
メータは、PIDコントローラ4では、ゲインKc、積
分時間TI、微分時間T、であり、このパラメータに従
って、上記操作量u (klは次のように計算される。
e(kl=r(kl y(k)
...-(t) The PID controller 4 calculates the above deviation e.
(Input kl, calculate the manipulated variable u (k) according to the set control parameters, and output it. In the PID controller 4, the control parameters are gain Kc, integral time TI, differential time T, According to this parameter, the manipulated variable u (kl) is calculated as follows.

上記操作量u(k)は、制御対象3の入力となると同時
に数学モデル演算器5と同定器6の入力にもなる。
The manipulated variable u(k) becomes an input to the controlled object 3 and also serves as an input to the mathematical model calculator 5 and the identifier 6.

上記数学モデル演算器5は、上記操作1 u (k)を
入力すると、出力V(k)を例えば次式のような数学モ
デルにより計算する。
When the above-mentioned operation 1 u (k) is input, the mathematical model calculator 5 calculates the output V(k) using a mathematical model such as the following equation.

v(k)−a、 v(k−1)  +a、 v(k−2
)+’b +  u (k−s−1)  +  b *
  u (k−at−2)  =(31ここで、mは0
以上の整数であり、制御対象3の無駄時間を意味する。
v(k)-a, v(k-1) +a, v(k-2
)+'b + u (ks-1) + b *
u (k-at-2) = (31 where m is 0
This is an integer greater than or equal to the above, and means the wasted time of the controlled object 3.

同定器6は、上記制御対象3と上記数学モデル演算器5
の入出力関係が等価になるように、すなわち、両者の出
力y(k)とv(klが等しくなるように、第(3)式
の係数aI *  at *  b、l  b、を求め
る。
The identifier 6 includes the controlled object 3 and the mathematical model calculator 5.
The coefficients aI*at*b, lb of equation (3) are determined so that the input-output relationship of is equivalent, that is, so that the outputs y(k) and v(kl of both are equal).

このために、同定器6は、上記操作−!!ku (k)
 、および上記制御量y(k)、上記数学モデルの出力
v(k)を入力する。    ・ 同定器6の動作を説明するために、ここで次のベクトル
)((k)、  z(kl、  φ伽)を定義する。
For this purpose, the identifier 6 performs the above operation -! ! ku (k)
, the control amount y(k), and the output v(k) of the mathematical model are input. - In order to explain the operation of the identifier 6, the following vectors)((k), z(kl, φ) are defined here.

Xテ (k−1)  =  (y(k−1)、  y(
k−2)、  u(k−1n−1)。
Xte (k-1) = (y(k-1), y(
k-2), u(k-1n-1).

u (k−m−2) )        ・・・(4)
′2丁 (k−1)  −(v(k−1)  、  v
(k−2)  、  u(k−s−1)  。
u (k-m-2) ) ... (4)
′2 (k-1) −(v(k-1), v
(k-2), u(ks-1).

u (k−m−2)  )             
  ・・・(5)φ(k)= (at +  ax 、
  b+ +  bz )    ”・(6)ここに、
ベクトルの右肩の添字Tは、ベクトルの転置を意味する
u (km-2))
...(5) φ(k) = (at + ax,
b+ + bz) ”・(6) Here,
The subscript T on the right shoulder of a vector means the transposition of the vector.

同定器6は次のアルゴリズムを実行する。The identifier 6 executes the following algorithm.

G(k)= (1+ z” (k)P(k)x(k))
 −’ z’ (k)P(k)  ・・・(7)φ(k
l1)−φ(k) + CF (kl1)−φ(kl 
x (k) ) G (kl ”・(8)P(kl1)
 −P(k)−P(k)x(k)G(k)      
  ・(9)このアルゴリズムにより、ベクトルφ(ト
))、すなわち数学モデル第(3)式の係数at l 
 ax 1  kll +btは逐次的に求められる。
G(k)=(1+z”(k)P(k)x(k))
−'z' (k)P(k) ...(7)φ(k
l1)-φ(k) + CF (kl1)-φ(kl
x (k) ) G (kl ”・(8)P(kl1)
-P(k)-P(k)x(k)G(k)
・(9) With this algorithm, the vector φ(t)), that is, the coefficient at l of the mathematical model equation (3)
ax 1 kll +bt is determined sequentially.

以上のようにして求められる上記ベクトルφ(klは、
上記同定器6から出力され、上記数学モデル演算器5に
送られて数学モデルを修正するために使われるとともに
、調整演算器7へ送られて制御パラメータ、すなわちゲ
インKt+積分時間711微分時間T0を求められるた
めに用いられる。これらの制御パラメータを求めるため
に、上記調整演算器7は次の演算を実行する。
The vector φ (kl) obtained in the above manner is
The output from the identifier 6 is sent to the mathematical model calculator 5 and used to modify the mathematical model, and is also sent to the adjustment calculator 7 to calculate the control parameters, that is, gain Kt + integral time 711 differential time T0. Used to be wanted. In order to obtain these control parameters, the adjustment calculator 7 executes the following calculations.

Kc −(at +2 at ) Q/bi     
””αωここで、第01式と第(6)式に現れるQはQ
=1−e−””             −−・α1
で定義される。ここにBは調整パラメータであり、閉グ
ループにおける所望の時定数である。
Kc −(at +2 at) Q/bi
""αωHere, Q appearing in equations 01 and (6) is Q
=1-e-"" --・α1
Defined by where B is an adjustment parameter and is the desired time constant in the closed group.

以上のようにして求められたゲインKc、積分時間’r
、 、 m分時間TI、は、前記PIDコントローラ4
に送られて、前記偏差o (klから第(2)式により
、再び前記操作量u (klを計算するために用いられ
る。
Gain Kc and integral time 'r obtained as above
, , m minute time TI, is the PID controller 4
The deviation o (kl) is used again to calculate the manipulated variable u (kl) according to equation (2).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

従来のオート・チューニング・コントローラは以上のよ
うに構成されているので、制御対象を同定しなければな
らなかった。ところ示この同定には次のような問題があ
る。
Since the conventional auto-tuning controller is configured as described above, it was necessary to identify the object to be controlled. However, this identification has the following problems.

(1)計算が複雑である。(1) Calculations are complicated.

(2)計算量が多い。(2) The amount of calculation is large.

(3)収束に時間がかかる。(3) It takes time to converge.

(4)制御対象が持つ非線型性を扱うことができない。(4) Nonlinearity of the controlled object cannot be handled.

(5)数学モデルの型を例えば第(3)式のように限定
してしまっているので、それ以外の型の制御対象の同定
には不適切となる。
(5) Since the type of the mathematical model is limited to, for example, equation (3), it is inappropriate for identifying other types of controlled objects.

(6)前記KP 、Tt 、Tnの3つの制御パラメー
タを得るために、前記aI +  Z+  l)I +
  blの4つの係数を同定するから無駄がある。
(6) In order to obtain the three control parameters of KP, Tt, and Tn, the aI + Z+ l) I +
There is no use in identifying the four coefficients of bl.

そして以上のような同定の問題点は、従来のオート・チ
ューニング・コントローラでは、そのままそれ自体の問
題となっていた。
The above-mentioned identification problem has become a problem of its own in conventional auto-tuning controllers.

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、制御対象の同定を行わずに、人間の経験則や
勘を推論ルールとして記憶しておき、これを使って制?
I11とテスト信号との偏差。
This invention was made to solve the above-mentioned problems. Instead of identifying the control target, human experience rules and intuition are memorized as inference rules, and this is used to control the system.
Deviation between I11 and test signal.

あるいは制御量、テスト信号などから、制御対象に最適
な制御パラメータを推論することができるオート・チュ
ーニング・コントローラを得ることを目的とする。
Another purpose is to obtain an auto-tuning controller that can infer optimal control parameters for a controlled object from control variables, test signals, and the like.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係るオート・チューニング・コントローラは
、数学モデル演算器、同定器、調整演算器を具備する代
わりに、偏差信号としてテスト13号と制御量との偏差
と、目標値信号と制御量との偏差とのいずれかを選択す
る偏差切換器と、上記テスト信号を発生するテスト信号
発生器と、上記テスト信号と制御7Il量との偏差など
を人力し、制御対象の特性を示す特@量を出力する特徴
量抽出器と・最適な制御パラメータを推論するための推
論ルールを記憶する推論ルール記憶器と、上記特徴量を
入力し上記推論ルールに従って最適な制御パラメータを
推論する位置型ファジィ推論器とを設けたものである。
The auto-tuning controller according to the present invention, instead of having a mathematical model calculator, an identifier, and an adjustment calculator, uses the deviation between test No. 13 and the controlled variable as a deviation signal, and the difference between the target value signal and the controlled variable. A deviation switcher that selects one of the deviations, a test signal generator that generates the test signal, and a deviation between the test signal and the control 7Il quantity are manually input to generate a special quantity that indicates the characteristics of the controlled object. A feature extractor that outputs; an inference rule memory that stores inference rules for inferring optimal control parameters; and a positional fuzzy inference device that inputs the above feature quantities and infers optimal control parameters according to the above inference rules. It has been established that

〔作用〕[Effect]

この発明のオート・チューニング・コントローラにおい
ては、人間の経験や勘を推論ルールとして記憶しておき
、これに従ってテスト信号と制御量との偏差などの波形
から、現象論的に最適な制御パラメータを推論し、自動
調整を行う。
In the auto-tuning controller of this invention, human experience and intuition are memorized as inference rules, and in accordance with this, optimal control parameters are phenomenologically inferred from waveforms such as deviations between test signals and control amounts. and perform automatic adjustment.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、この発明の一実施例によるオート・チューニ
ング・コントローラを示すブロック線図である。第1図
において、1は目標値信号発生器であり、目標値信号r
(k)を発生させる。2はオート・チューニング・コン
トローラであり、上記目標値信号r (k)と制御対象
3の出力である制御量y(ト))を入力して、上記制御
対象3の入力を出力する。
FIG. 1 is a block diagram showing an auto-tuning controller according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a target value signal generator, and the target value signal r
(k) is generated. Reference numeral 2 denotes an auto-tuning controller, which inputs the target value signal r (k) and the control amount y(t)) which is the output of the controlled object 3, and outputs the input of the controlled object 3.

3は上記制御対象であり、上記オート・チューニング・
コントローラ2の出力を入力し、制御量y伽)を出力す
る。上記のように、この制御量3F (k)は、上記オ
ート・チューニング・コン斗ローラ2にフィードバック
される。
3 is the above control target, and the above auto tuning
The output of the controller 2 is input, and the control amount y) is output. As described above, this control amount 3F (k) is fed back to the auto-tuning controller 2.

次に上記オート・チューニング・コントローラ2の内部
構成を説明する。4はコントローラであって、この実施
例ではPIDコントローラが使われている。このPID
コントローラ4は偏差e(k)を入力し、設定されてい
る制御パラメータ、すなわちゲインKC,積分時間Tr
、微分時間T、に゛従って操作f1 u (k)を出力
する。8は偏差切換器であり、上記偏差e(ト))とし
て、テスト信号TQt)と上記制御量y(′k)との偏
差TaK)−y(k)を選ぶか、上記目標値信号r (
k)と上記制御量y(klとの偏差r (k) −7(
k)を選ぶかを決定する。9はテスト信号発生器であり
、上記テスト信号T(k)を発生する。10は特ff1
f抽出器であり、テスト信号と制御量との上記偏差ある
いは上記テスト信号、上記制御量などを入力し、上記制
御対象の特性を表す特徴量si: 1−L2+・・・3
nを出力する。11は推論ルール記憶器であり、上記コ
ントローラ4の制御パラメータを最適化するための推論
ルールRj ;j−L2.・・・。
Next, the internal configuration of the auto-tuning controller 2 will be explained. 4 is a controller, and in this embodiment a PID controller is used. This PID
The controller 4 inputs the deviation e(k) and adjusts the set control parameters, that is, the gain KC and the integration time Tr.
, the differential time T, and outputs the operation f1 u (k). 8 is a deviation switch, which selects the deviation TaK)-y(k) between the test signal TQt) and the control amount y('k) as the deviation e(g)), or selects the deviation TaK)-y(k) from the target value signal r(
The deviation r (k) −7(
k). A test signal generator 9 generates the test signal T(k). 10 is special ff1
f extractor, which inputs the deviation between the test signal and the controlled amount, the test signal, the controlled amount, etc., and extracts the feature amount si representing the characteristics of the controlled object: 1-L2+...3
Output n. 11 is an inference rule storage device which stores inference rules Rj;j-L2. for optimizing the control parameters of the controller 4; ....

論が記憶されている。12は位置型ファジィ推論器であ
り、上記特徴11siを入力し、上記推論ルールRjに
従って、最適な制御パラメータ、すなわちゲインKc、
積分時間T++微分時間T、を推論し、出力する。上記
Kc、71 、T、は上記コントローラ4に与えられ、
上記操作量u(k)を計算するために用いられる。
The theory is remembered. Reference numeral 12 denotes a positional fuzzy inference machine, which inputs the above-mentioned feature 11si and calculates the optimum control parameter, that is, the gain Kc, according to the above-mentioned inference rule Rj.
The integral time T+++differential time T is inferred and output. The above Kc, 71, T is given to the above controller 4,
It is used to calculate the manipulated variable u(k).

第2図は上記オート・チューニング・コントローラの動
作を示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the auto-tuning controller.

この動作は、前半部、即ち、ステップ13〜18の制御
パラメータの自動調整を行う自動調整モードと、後半部
、即ち、ステップ19〜20の、上記で調整された制御
パラメータに従って制御対象3の制御を行う制御モード
とに分れる。
This operation includes the first half, that is, the automatic adjustment mode in which the control parameters are automatically adjusted in steps 13 to 18, and the second half, that is, the control of the controlled object 3 according to the control parameters adjusted above, in steps 19 to 20. It is divided into two control modes:

まず、ステップ13で、制御パラメータを初期化する。First, in step 13, control parameters are initialized.

その値は例えば次のとおりである。ゲインに、は小さめ
の値IKcoにとる。積分時間T1と微分時間T0は、
それぞれ無限大と零にとる。もしくは、それぞれ、最大
値と最小値に設定する。
For example, the value is as follows. For the gain, take a smaller value IKco. Integral time T1 and differential time T0 are
Take infinity and zero respectively. Alternatively, set them to the maximum and minimum values, respectively.

ステップ14〜16で、PIDコントローラ4は、テス
ト信号T(k)と制御量y(k)との偏差e(k)−、
T(k) −y(k)        ・a。
In steps 14 to 16, the PID controller 4 determines the deviation e(k)− between the test signal T(k) and the control amount y(k),
T(k) −y(k) ・a.

を入力することになる。つまり、上記PIDコントロー
ラ4は、上記テスト信号T(ト))に従って、初期設定
された制御パラメータにより、制御対象3を制御する。
will be entered. That is, the PID controller 4 controls the controlled object 3 according to the initially set control parameters according to the test signal T(g)).

ステップ17で、特徴量抽出器10は、第041式の偏
差e(k)、あるいは上記T(kl、  Y(k)など
を人力し、上記制御対象3の特性を表す特徴量S!を計
算し、出力する。
In step 17, the feature extractor 10 manually calculates the deviation e(k) of Equation 041 or the above T(kl, Y(k), etc.) to calculate the feature S! representing the characteristics of the controlled object 3. and output.

ステップ18で、位置型ファジィ推論器12は、推論ル
ール記憶器11が記憶している推論ルールR,に従って
、特徴量Stから最適な制御パラメータを推論し、PI
Dコントローラ4に与える。
In step 18, the positional fuzzy inference device 12 infers optimal control parameters from the feature amount St according to the inference rule R stored in the inference rule storage 11, and
It is given to the D controller 4.

以上で、制御パラメータの自動調整の動作 i1整モー
ドが終わる。
This completes the i1 adjustment mode of automatic adjustment of control parameters.

ステップ19で、オート・チューニング・コントローラ
は、上記目標値信号r (k)に従って、上記制御対象
3を制御する制御モードになる。
In step 19, the auto-tuning controller enters a control mode for controlling the controlled object 3 according to the target value signal r (k).

ステップ20は、上記制御モードを示す。Step 20 indicates the control mode described above.

さて、上記特徴量抽出器10が出力する特徴量Siと、
上記推論ルール記憶器11が記憶する推論ルールRj、
上記位置型ファジィ推論器12が行う位置型ファジィ推
論について説明する。ここでは簡単のため、ゲインの自
動調整についてのみ述べる。
Now, the feature amount Si output by the feature amount extractor 10,
Inference rules Rj stored in the inference rule storage device 11,
The positional fuzzy inference performed by the positional fuzzy inference unit 12 will be explained. For the sake of simplicity, only automatic gain adjustment will be described here.

第3図は、特1′&mstの例を示す図である。テスト
信号T(ト))として、例えば第3図−の上のグラフの
ようなパルス状の信号を加えたとする。この場合の、第
aQ式によるテスト信号と制御量との偏差e (k)は
、第3図の下のグラフのようになる。この波形の、特徴
から、特徴量Siを例えば次のようにとる。
FIG. 3 is a diagram showing an example of special 1'&mst. Assume that, for example, a pulse-like signal as shown in the upper graph of FIG. 3 is applied as the test signal T(g). In this case, the deviation e (k) between the test signal and the control amount according to the aQ equation is as shown in the lower graph of FIG. From the features of this waveform, the feature amount Si is determined as follows, for example.

ここで・ePI+  ’J P冨、e Pffは、テス
ト信号の後に現れるそれぞれ正、負、正のピーク値であ
り、e(1)、・・・、e(N)はテスト信号後、ある
一定時刻までの上記偏差である。
Here, ・ePI+'J Pfu, ePff are the positive, negative, and positive peak values that appear after the test signal, respectively, and e(1), ..., e(N) are constant values after the test signal. This is the above deviation up to the time.

次に推論ルールRjについて説明する。推論ルールR5
は、人間が制御パラメータの調整を行うときに用いてい
る経験則や勘をルール化したものである。上記St、S
gに対して、例えば次のようなものである。
Next, the inference rule Rj will be explained. Inference rule R5
is a rule based on the empirical rules and intuition that humans use when adjusting control parameters. Above St, S
For example, the following is true for g.

R1:「もし、Slが太きくStが小さいならば、K、
を小さく設定せよ。」 Rz:rもし、S、が小さくS!も小さいならば、Kc
を中くらいに設定せよ、」 このように、#!1論ルールR,は、「もし〜であれば
、〜せよ」という形をしている。このうち「もし〜であ
れば」の部分を前件部命題といい・ 「〜せよ」の部分
を後件部命題という。
R1: “If Sl is thick and St is small, K,
Set it small. ” Rz:r If S is small S! is also small, then Kc
Set it to medium, like this: #! Rule 1, R, has the form ``If..., then...''. The part that says "if..." is called the antecedent proposition, and the part that says "do..." is called the consequent proposition.

この後件部命題の形が例えば上記推論ルールRI。The form of this consequent proposition is, for example, the above-mentioned inference rule RI.

R2のように、「〜に設定せよ」と値そのものを指定し
ている場合、このファジィ推論を特に位置型ファジィ推
論という。これに対し、後件部命題の形が「〜だけ大き
くせよ」または「〜だけ低めよ」と値の変化分を指定し
ている場合、そのファジィ推論を特に速度型ファジィ推
論という、 この発明では、位置型ファジィ推論を実行
する位置型ファジィ推論器12が備えられている。その
動作について説明する。
When the value itself is specified as "set to..." as in R2, this fuzzy inference is particularly called positional fuzzy inference. On the other hand, when the form of the consequent proposition specifies the amount of change in value, such as "increase by..." or "decrease by...", in this invention, the fuzzy inference is specifically called speed-type fuzzy inference. , a positional fuzzy inference unit 12 that executes positional fuzzy inference. Its operation will be explained.

第4図は、位置型ファジィ推論のしくみを示している。FIG. 4 shows the mechanism of positional fuzzy inference.

ここでは、特徴量としてS、とStが選ばれ、推論ルー
ルとしてRIとR2が用いられている場合を示している
Here, a case is shown in which S and St are selected as feature quantities and RI and R2 are used as inference rules.

まず、現在の状態が、ファジィ推論ルールの前件部命題
の条件をどの程度溝たしているかを評価する。ここでは
、S、、SRのイ直は、実際にはそれぞれ31−3t 
” 、  St ”St ”であったものとする。これ
らの値はメンバーシップ関数によって評価される0例え
ば、推論ルールR3に関しては、第4図上段の左2つの
グラフで示されるように、「Slが大きく」と「Stが
小さいならば」は、それぞれ、0.75と0.5だけ満
たされていると、評価される。そして、これらのうち低
い方の値をとって、ルールR1の前件部命題は0.5だ
け満たされている、とする。
First, it is evaluated to what extent the current state satisfies the conditions of the antecedent proposition of the fuzzy inference rule. Here, the straight lines of S, SR are actually 31-3t each.
” , St “St ”. These values are evaluated by the membership function. For example, regarding inference rule R3, as shown in the two left graphs in the upper part of ``is large'' and ``if St is small'' are evaluated to be satisfied by 0.75 and 0.5, respectively. Then, by taking the lower value of these values, it is assumed that the antecedent proposition of rule R1 is satisfied by 0.5.

次に、後件部命題のrKcを小さく設定せよ」のメンバ
ーシップ関数は、前件部命題が満たされる度合で重みづ
けされる。この様子が、第4図の上段の左から3番目の
グラフに示されている。
Next, the membership function of ``Set rKc of the consequent proposition small'' is weighted according to the degree to which the antecedent proposition is satisfied. This situation is shown in the third graph from the left in the upper row of FIG.

最後に、各ルール、ここではR1とR2の、重みづけさ
れた後件部命題のメンバーシップ関数は重ねられ、その
重心が計算される。上記重心をもって、最適なゲインと
する。
Finally, the weighted consequent proposition membership functions of each rule, here R1 and R2, are superimposed and their centroids are calculated. The optimum gain is determined using the above center of gravity.

同様にして、積分時間と微分時間についても推論が行わ
れ、位置型ファジィ推論器12によって、最適な制御パ
ラメータが推論される。
Similarly, inference is made regarding the integral time and the differential time, and the optimal control parameters are inferred by the position type fuzzy inference unit 12.

なお、上記実施例は、コントローラとしてPIDコント
ローラを使用し、そのゲイン、積分時間。
In addition, in the above embodiment, a PID controller is used as the controller, and its gain and integration time are determined.

微分時間を自動調整するオート・チューニング。Auto tuning that automatically adjusts the differential time.

コントローラについて述べたが、この発明はさらに他の
型のオート・チューニング・コントローラにも適用でき
る。例えば、コントローラとして0N−OFFと不感帯
を組み合わせたコントローラを使用し、その不感帯の幅
を自動調整するオート・チューニング・コントローラに
適用しても有効であるし、コントローラとして近代制御
理論に基づく最適制御コントローラを使用し7、その評
価関数のパラメータを自動調整するオート・チューニン
グ・コントローラに通用してもイr効である。
Although a controller has been described, the invention is also applicable to other types of auto-tuning controllers. For example, it is effective to use a controller that combines 0N-OFF and a dead zone and apply it to an auto-tuning controller that automatically adjusts the width of the dead zone, or an optimal control controller based on modern control theory. 7, and it is ineffective even if it is applied to an auto-tuning controller that automatically adjusts the parameters of the evaluation function.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明によれば、人間の経験や勘を推
論ルールとして記憶しておき、これに従ってテスト信号
と制?l1lffiとの偏差などの波形の特@量から制
御パラメータをファジィ推論するようにしたので、複雑
で、制御対象の型を限定してしまう同定を行わずにすみ
、単純なメンバーシップ関数の演算により、人間の経験
や勘に基づく制御パラメータの自動調整ができ、軽い演
算負荷、短時間での自動調整1幅広い型の制御対象の自
動調整が可能となる効果がある。
As described above, according to the present invention, human experience and intuition are memorized as inference rules, and test signals and controls are determined according to the inference rules. Since the control parameters are inferred using fuzzy inference from the characteristic quantities of the waveform, such as the deviation from l1lffi, there is no need for complicated identification that would limit the type of control target, and it is possible to calculate the control parameters using simple membership function calculations. , it is possible to automatically adjust control parameters based on human experience and intuition, and automatic adjustment is possible with a light calculation load and in a short time 1 Automatic adjustment of a wide variety of control objects is possible.

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

第1図はこの発明の一実施例によるオート・チューニン
グ・コントローラを示すブロック線図、第2図はその動
作を示すフローチャート図、第3図はメンバーシップ関
数による評価の例を示す図、第4図はファジィ推論のし
くみを示す図、第5図は従来のオート・チューニング・
コシトローラの一例を示す図である。− 図において、1は目標値信号発生装置、2はオート・チ
ューニング・コントローラ、3は制御1 対象、4はコ
ントローラであり、ここではその−例としてPIDコン
トローラ、8は偏差切換器、9はテストイg号発生器、
10は特徴量抽出器、11は推論ルール記憶器、12は
位置型ファジィ推論器である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a block diagram showing an auto-tuning controller according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart showing its operation, FIG. 3 is a diagram showing an example of evaluation using a membership function, and FIG. The figure shows the mechanism of fuzzy inference, and Figure 5 shows the conventional auto-tuning system.
It is a figure which shows an example of a cocitrol. - In the figure, 1 is a target value signal generator, 2 is an auto-tuning controller, 3 is a control object, 4 is a controller, and here, as an example, a PID controller, 8 is a deviation switch, and 9 is a test equipment. g generator,
10 is a feature extractor, 11 is an inference rule storage device, and 12 is a positional fuzzy inference device. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)偏差を入力し、制御対象の入力である操作量を出
力するコントローラと、 上記偏差として上記制御対象の出力である制御量とテス
ト信号との偏差と、目標値信号発生装置が発生する目標
値信号と上記制御量との偏差とのいずれかを選択する偏
差切換器と、 上記テスト信号を発生するテスト信号発生器と、上記制
御量とテスト信号との偏差あるいは上記制御量あるいは
上記テスト信号を入力し、制御対象の特性を表す特徴量
を出力する特徴量抽出器と、上記コントローラの最適な
制御パラメータを推論するための推論ルールを記憶する
推論ルール記憶器と、 上記特徴量を入力し上記推論ルールに従って最適な制御
パラメータを推論し、上記コントローラに入力せしめる
位置型ファジィ推論器とを備えたことを特徴とするオー
ト・チューニング・コントローラ。
(1) A controller that inputs the deviation and outputs the manipulated variable that is the input of the controlled object; A deviation between the controlled variable that is the output of the controlled object and the test signal; and a target value signal generator that generates the deviation. a deviation switch that selects either the deviation between the target value signal and the above-mentioned controlled variable; a test signal generator that generates the above-mentioned test signal; and a deviation between the controlled variable and the test signal, the above-mentioned controlled variable, or the above-mentioned test. a feature extractor that inputs a signal and outputs a feature representing the characteristics of a controlled object; an inference rule storage that stores an inference rule for inferring optimal control parameters for the controller; and an inference rule storage that inputs the feature. and a positional fuzzy inference device that infers optimal control parameters according to the inference rules and inputs them to the controller.
JP8471786A 1986-04-11 1986-04-11 Auto-tuning controller Pending JPS62241005A (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8471786A JPS62241005A (en) 1986-04-11 1986-04-11 Auto-tuning controller
EP87303089A EP0241286B2 (en) 1986-04-11 1987-04-09 An auto-tuning controller
DE8787303089T DE3772812D1 (en) 1986-04-11 1987-04-09 SELF-ADJUSTING CONTROLLER.
US07/037,383 US4864490A (en) 1986-04-11 1987-04-10 Auto-tuning controller using fuzzy reasoning to obtain optimum control parameters

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8471786A JPS62241005A (en) 1986-04-11 1986-04-11 Auto-tuning controller

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS62241005A true JPS62241005A (en) 1987-10-21

Family

ID=13838430

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8471786A Pending JPS62241005A (en) 1986-04-11 1986-04-11 Auto-tuning controller

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS62241005A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4864490A (en) Auto-tuning controller using fuzzy reasoning to obtain optimum control parameters
JPH01258003A (en) Autotuning pid controller
JP2882586B2 (en) Adaptive control device
JPH0298701A (en) Controller
JP3881593B2 (en) Control device
JPH07104681B2 (en) Process control equipment
US5706193A (en) Control system, especially for a non-linear process varying in time
US5191272A (en) Method of adjusting gain for motor control
JPS62108306A (en) Controller
JPS62241005A (en) Auto-tuning controller
JPS62241002A (en) Auto-tuning controller
JPS62241006A (en) Auto-tuning controller
JPH0235501A (en) Fuzzy control system
JPS62241003A (en) Auto-tuning controller
US5737213A (en) Controlling system for determining a system deviation
JPS59139404A (en) Pid control method
JPH0580805A (en) Adaptive sliding mode control system based on pi control loop
JPS62241004A (en) Auto-tuning controller
JPH04211803A (en) Model following controlling system and force-position controller for robot
JPH01303084A (en) Digital servo-controlling method
Huang et al. A robotic motion controller using a self-organizing fuzzy logic algorithm with grey prediction
JPH07261803A (en) Control method for multivariable interference system process
JPH03188504A (en) Fuzzy controller and fuzzy inference method
JP2517616B2 (en) Parameter adaptation method in fuzzy feedback control.
JPH04326402A (en) Fuzzy controller