JPS6280704A - Adaptive control system - Google Patents

Adaptive control system

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JPS6280704A
JPS6280704A JP60221312A JP22131285A JPS6280704A JP S6280704 A JPS6280704 A JP S6280704A JP 60221312 A JP60221312 A JP 60221312A JP 22131285 A JP22131285 A JP 22131285A JP S6280704 A JPS6280704 A JP S6280704A
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controlled object
parameter
control
observation
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Minoru Iino
飯野 穰
Takashi Shigemasa
隆 重政
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Abstract

PURPOSE:To obtain high estimation accuracy even if the number of data is small by estimating a parameter relating to a controlled system on the basis of LXN data strings obtained by storing L sample value data and then repeatedly reading out the stored data N times. CONSTITUTION:The finite number of observation data with L length are once stored in a storage device and the stored data are connected N times in the time direction to regard the connected data as one observation data. Ordinary sequential identification algorithm is applied to the observation data. The length L of the data and the number N of connection times of data (the number of repeated times) are determined by the rate of change in characteristics of the controlled system, the amplitude of disturbance and information indicating the degree of continuous excitation of an observation signal to be used as data, i.e. information indicating the width of a frequency band included in the signal.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、動特性が変化する制御対象に対し、その特性
を同定し、その結果に基づいて制御則パラメータを調整
することにより、常に制御性能を最適に保てるようにし
た適応制御方式に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention constantly improves control performance by identifying the characteristics of a controlled object whose dynamic characteristics change and adjusting control law parameters based on the results. This paper relates to an adaptive control method that can maintain the optimum performance.

〔発明の技術背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

従来の適応制御方式における適応アルゴリズムは、本質
的には逐次形同定アルゴリズムと、制御パラメータの演
算アルゴリズムとを組合わせたものが大半である。逐次
形同定アルゴリズムは、制御対象の入出力信号や目標値
信号などから制御対象の動特性に係わるモデルをリアル
タイムで同定するもので、逐次形最小二乗法を中心とし
、各種のものが既に提案されている。
Most adaptive algorithms in conventional adaptive control systems are essentially a combination of a sequential identification algorithm and a control parameter calculation algorithm. Sequential identification algorithms identify models related to the dynamic characteristics of a controlled object in real time from input/output signals, target value signals, etc. of the controlled object, and various types have already been proposed, mainly based on the sequential least squares method. ing.

これらのアルf +Jズムは比較的簡単で、メモあった
。すなわち、観測データを一度に処理するパッチ形の同
定アルプリズム(以下、「オフライン同定アルゴリズム
」と称する)に比べ、初期誤差の影響が大きく推定精度
が劣る。特に観測データが少ないときはこの傾向が顕著
となる。
These Alf+J rhythms were relatively easy and I had notes. That is, compared to a patch-type identification algorithm (hereinafter referred to as an "offline identification algorithm") that processes observation data all at once, the influence of initial errors is large and the estimation accuracy is inferior. This tendency is particularly noticeable when there is little observation data.

また、同様な理由で、固定対象の特性変動に対して、同
定パラメータの追従性が劣シ、それを改善するためには
特別な工夫が必要であった。
Furthermore, for the same reason, the ability of the identification parameters to follow changes in the characteristics of a fixed object is poor, and special measures have been required to improve this.

さらに、これらの逐次形アルプリズムは、観測データに
未知外乱が含まれると、同定パラメータが過渡的に大き
く揺れ動いてしまう。従って、たとえば適応制御の中で
も代表的なモデル規範形適応制御系では、パラメータの
更新を行なう度に制御パラメータの調整を行なうので外
乱の混入があると過渡的に制御系が不安定になり、操作
信号が異常に大きく乱れるという欠点があった。そのた
め、突発性外乱の多いプロセス系の制御対象に逐次形同
定アルコ9リズムを用いたう 適応制御を用いVのは困難であった。
Furthermore, in these sequential type Al prisms, when unknown disturbances are included in the observation data, the identification parameters fluctuate greatly transiently. Therefore, for example, in a model-normative adaptive control system, which is a typical type of adaptive control, the control parameters are adjusted every time the parameters are updated. The drawback was that the signal was abnormally disturbed. Therefore, it has been difficult to apply adaptive control using sequential identification Alco9 rhythm to a control target of a process system that has many sudden disturbances.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、上述の逐次形同定アルゴリズムの数々の欠点
を改善し、データ数が少なくても良好な推定精度を実現
するとともに、外乱の混入があっても安定した推定値が
得られ、しかもプラント特性変動に対する追従性の良い
適応制御方式を提供することを目的とする。
The present invention improves the numerous shortcomings of the above-mentioned sequential identification algorithm, achieves good estimation accuracy even with a small amount of data, and provides stable estimation values even when disturbances are mixed in. The purpose of this invention is to provide an adaptive control method that can follow characteristics fluctuations well.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は以下の点を特徴とする。 The present invention is characterized by the following points.

すなわち、従来の逐次形同定アルゴリズムの代わりに長
さLの有限個の観測データを一度記憶装置の中に溜め込
み、それを時間方向にN回つなげて全体を一本の観測デ
ータとみなす。そして、この観測データに対して従来の
逐次形同定アルプリズムを用いるようにしている。
That is, instead of the conventional sequential identification algorithm, a finite number of observation data of length L is once stored in a storage device, and the data is connected N times in the time direction, and the entire observation data is regarded as one piece of observation data. Then, the conventional sequential identification alprism is used for this observation data.

データの長さL1データをつなげる個数(繰り返して用
いる回数)Nは、制御対象の特性変化率、外乱の振幅、
そしてデータとして用いる観i!+11信号の持続的励
起性(Peralst*ntry Ezaltlng。
Length of data L1 Number of pieces of data to be connected (number of times of repeated use) N is the characteristic change rate of the controlled object, the amplitude of disturbance,
And view i to use as data! Persistent excitability of the +11 signal (Peralst*ntry Ezaltlng.

以下rp−・、性」と称す)の度合を示す情報1すなわ
ち信号に含まnる周波数帯域の広さの情報から決定する
It is determined from information 1 indicating the degree of rp-., ie, the width of the frequency band included in the signal.

さらに、このような同定アルゴリズムを適応制御に用い
、同定アルゴリズムの起動、停止機能、目標値変化、特
性変化に連動したアルゴリズムのリセット機能などを付
加し、特性を改善するようにしている。
Furthermore, such identification algorithms are used for adaptive control, and features such as starting and stopping functions for the identification algorithm, functions for resetting the algorithm in conjunction with changes in target values, and changes in characteristics are added to improve characteristics.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば次のような効果を得ることができる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.

1)従来の逐次形アルゴリズムは変えず、観測データの
扱い方だけを変えているので、オンラインで同定結果が
得られることや、計In量が少ないなどの逐次形アルゴ
リズムの利点がそのまま生かせる。よって、従来の適応
制御アルプリズムと本手法との切シ換えが行ない易く、
連続性が保てる。
1) Since the conventional sequential algorithm is not changed, only the method of handling observation data is changed, the advantages of the sequential algorithm, such as the ability to obtain identification results online and the small amount of total In, can be utilized as is. Therefore, it is easy to switch between the conventional adaptive control alprism and this method.
Continuity can be maintained.

2)簡単なアルゴリズムのままでオフライン同定アルゴ
リズムに近い、高精度の推定が可能である。特にデータ
数が少ないときには、有効である。
2) High-precision estimation similar to offline identification algorithms is possible with a simple algorithm. This is especially effective when the amount of data is small.

3)本アルゴリズムを用いた適応制御方式では、データ
長りの区間を平均化して同定することになるので、観測
データに突発的な外乱が加わっても、同定ノfラメータ
が過渡的に大きくゆらいで制御系が不安定になるなどの
欠点が生じない。
3) In the adaptive control method using this algorithm, since the long data interval is averaged for identification, even if a sudden disturbance is added to the observed data, the identification parameter f will not fluctuate greatly transiently. There are no drawbacks such as instability of the control system.

4)本アルゴリズムを用いた適応制御方式では、上記3
)と同じ理由によシ、データ長りが短くても同定パラメ
ータが安定して得られるので、データ長りを短くするこ
とにより、制御対象の特性変動に対する追従性を良くす
ることができる。
4) In the adaptive control method using this algorithm, the above 3
) For the same reason, the identification parameters can be stably obtained even if the data length is short, so by shortening the data length, it is possible to improve the followability to characteristic fluctuations of the controlled object.

5)データ長りや繰9返し数Nを、外乱や特性変動、観
測信号に含まれる情報量などの制御系の状況に応じて調
整することによって、適応制御系の観測データに対する
適応感度を最適な状態に保てる。
5) Optimize the adaptive sensitivity of the adaptive control system to the observed data by adjusting the data length and the number of repetitions N according to the control system conditions such as disturbances, characteristic fluctuations, and the amount of information contained in the observed signal. Can be kept in good condition.

6)観測信号のp、・、性を監視しながらデータを取シ
込み、p、・、性が弱くなった時点でデータの取シ込み
を停止し、あとは貯えたデータを繰り返し用いることに
よって逐次形推定アルゴリズムの数値的発散を防ぐこと
ができる。
6) By importing data while monitoring the p,·, property of the observation signal, stopping data import when the p,·, property becomes weak, and then repeatedly using the stored data. Numerical divergence of the sequential estimation algorithm can be prevented.

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

第1図に、本発明の一実施例に係る適応制御系の構成例
を示す。
FIG. 1 shows a configuration example of an adaptive control system according to an embodiment of the present invention.

制御対象1は、操作信号u (t)によって制御される
。この操作信号、 (1)は、操作量演算部2PCおい
て制御t y (t)および制御目標値r (t)の情
報に基づき演算される。適応動作が開始されると試験信
号発生部3ではノ9−シスチントリ・エキサイテイング
信号からなる試験信号r (t)を発生する。そして、
この信号7(りと目標値信号r、(1)とを加算してr
 (t)が生成される。信号r(t)。
The controlled object 1 is controlled by the operation signal u (t). This operation signal (1) is calculated in the manipulated variable calculation unit 2PC based on information on the control t y (t) and the control target value r (t). When the adaptive operation is started, the test signal generating section 3 generates a test signal r (t) consisting of an excit- ing signal. and,
By adding this signal 7(ri) and the target value signal r, (1),
(t) is generated. signal r(t).

u(t) 、 y(t)はフィルタ・サングラ4を通過
し、離散時間観測信号列r(k)、 u(k)、 y(
k)として、データ・70−制御部5へ取シ込まれ、さ
らに観測信号記憶部6へ記録される。データ・フロー制
御部5は、現在の観測信号、又は観測信号記憶部6に格
納された過去の観測信号のいずれか一方を選択し、選択
した信号をパラメータ同定部7へ送る役目をもつ。パラ
メータ同定部7ではこの観測信号列に基づき制御対象又
は制御系全体の動特性モデルの未知パラメータθを同定
する。
u(t), y(t) pass through the filter sunglasser 4, and the discrete time observed signal sequences r(k), u(k), y(
k), data 70 is taken into the control unit 5 and further recorded in the observation signal storage unit 6. The data flow control unit 5 has the role of selecting either the current observation signal or the past observation signal stored in the observation signal storage unit 6 and sending the selected signal to the parameter identification unit 7. The parameter identification unit 7 identifies the unknown parameter θ of the dynamic characteristic model of the controlled object or the entire control system based on this observed signal sequence.

得られた同定/4ラメータθは、制御ノfラメータ演算
部8へ送られ、ここで同定パラメータθの情報から、最
適な制御則を実現する制御・ンラメータθCが演算され
る。その結果は操作量演算部2へ送られる。操作量演算
部2では送られた情報によって操作量、 (1)の演算
に必要な制御則の制御ノ奇うメータを調整する。データ
フロー制御部5、パラメータ同定部1および制御パラメ
ータ演算部8は、制御系監視部9によりてその動作モー
ト9、起動停止等を管理されている。
The obtained identification parameter θ is sent to the control parameter calculation unit 8, where a control parameter θC that realizes the optimal control law is calculated from the information of the identification parameter θ. The result is sent to the manipulated variable calculation section 2. The manipulated variable calculation unit 2 adjusts the manipulated variable and the control meter of the control law necessary for the calculation of (1) based on the sent information. The data flow control section 5, the parameter identification section 1, and the control parameter calculation section 8 are controlled by a control system monitoring section 9 in terms of their operation modes 9, starting and stopping, etc.

以下、PI制御系に上記の適応制御方式を応用した例を
説明する。
An example in which the above adaptive control method is applied to a PI control system will be described below.

第2図は、この実施例に係るPI形適応制御系を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing a PI type adaptive control system according to this embodiment.

r (t) 、 u(t) 、 y(t)のラプラス変
換をそれぞれR(s)。
Let R(s) be the Laplace transform of r(t), u(t), and y(t), respectively.

U (s) 、 Y(s)と表わし、制御対象1が近似
的に次式%式% これに対し操作量演算部であるPIコントローラ2f(
含めた閉ループ系10の動特性は、次式のように我現で
きる。
Expressed as U (s) and Y (s), the controlled object 1 is approximately expressed by the following formula % Formula % On the other hand, the PI controller 2f (
The dynamic characteristics of the included closed-loop system 10 can be expressed as shown in the following equation.

本実施例では、(2)式の閉ループ系動特性モデルを、
観測信号r(t) 、 y (t)から推定し、その結
果から最適な制御ノ譬うメータ、すなわちPI定数C8
゜C1を決定する方式を用いている。/譬うメータ同定
部7では(2)式に対応する次の形のモデルが同定され
る。
In this example, the closed-loop system dynamic characteristic model of equation (2) is
Estimate from the observed signals r(t) and y(t), and use the results to determine the optimum control meter, that is, the PI constant C8.
A method for determining °C1 is used. /The meter identification unit 7 identifies a model of the following form corresponding to equation (2).

(3)式のモデルのパラメータは以下の手順で推定され
る。
The parameters of the model in equation (3) are estimated using the following procedure.

目標値信号r(t)、制御Sk y(t)を状態変数フ
ィルタに通したあと、周期τでサンプリングして、信号
列r(k) = y(k) 0(==Q # l −2
,3、・・”・りを得る。・9ラメ一タ同定部1では、
逐次形最小二乗法を用いて、次式のARMAモデルを同
定する。
After passing the target value signal r(t) and the control Sk y(t) through a state variable filter, they are sampled at a period τ to form a signal sequence r(k) = y(k) 0(==Q # l −2
, 3,..." ri is obtained. ・9 lame data identification unit 1,
The following ARMA model is identified using the sequential least squares method.

(4)式から以下のアルコ9リズムによって(3)式の
係数〜I al 1121 asを求める。
From equation (4), the coefficient of equation (3) ~I al 1121 as is determined by the following Alco9 rhythm.

このようにして、ILOH61+ &2113  が求
まυ、(3)式のモデルが得られる。以上がノJ?ラメ
ータ同定部7の機能である。
In this way, ILOH61+ &2113 is found, υ, and the model of equation (3) is obtained. Is that all NoJ? This is a function of the parameter identification section 7.

さて、本発明の特徴は、ここで用いられている逐次形の
アルゴリズムにある。
Now, the feature of the present invention lies in the sequential algorithm used here.

(4)式のモデルを同定するために用いられているのは
次式のような通常の逐次形最小二乗法である。推定・9
ラメータベクトルθ(k)、  観測データベクトルψ
[有])をそれぞれ、 θ(k)合〔^1.与・・・、御名、i2.・・・*”
wya〕”      (9)91’(k)分(−y(
k−1)、−y(k−2)、−、y(k−NA)、r(
k−1)。
What is used to identify the model expressed by equation (4) is the usual recursive least squares method as shown in the following equation. Estimated 9
parameter vector θ(k), observation data vector ψ
[Yes]) respectively, θ(k) and [^1. Give..., name, i2.・・・*”
wya]" (9) 91'(k) minutes (-y(
k-1), -y(k-2), -, y(k-NA), r(
k-1).

−、r(k−NB))”      α0として、 ここで、本発明ではデータベクトルψ(k)の与え方が
、従来とは異なっている。
-, r(k-NB))" α0 Here, in the present invention, the method of giving the data vector ψ(k) is different from the conventional method.

従来の逐次形最小二乗法ではψ(k)は時刻にごとに0
0式で与えられたが、ここではまず、データ長りと繰り
返し回数Nとを与え(L、Nは整数)、時刻に=0とし
て(9)〜α◆式の初期値を以下のように設定する。
In the conventional iterative least squares method, ψ(k) becomes 0 at each time.
0, but here first give the data length and the number of repetitions N (L and N are integers), set the time to = 0, and set the initial value of the equation (9) ~ α◆ as follows. Set.

■1回目 試験信号7(t)をプラントへ加えながら、データy(
k) 、 r(k)を時刻k :O〜L + nまでデ
ータフロー制御部5に収シ込み、観1111信号記憶部
6へ格納すると同時に、時刻k = nからデータベク
トルψ(k)を(IF9式のように設定しながら、αめ
〜α◆式のアルコリズムを計算し、オンラインで推定パ
ラメータベクトルθ(k) (k = n −L + 
n )を求める。
■While applying the first test signal 7(t) to the plant, data y(
k), r(k) are collected into the data flow control unit 5 from time k:O to L+n and stored in the signal storage unit 6, and at the same time, the data vector ψ(k) is stored from time k = n. (While setting as in IF9 formula, calculate the algorithm of αme~α◆ formula, and estimate parameter vector θ(k) (k = n −L +
Find n).

ψ(k)= (−y(k−1)、−y(k−2)、 ・
= 、 −y(k−NA) 、 r(k−1)、 −。
ψ(k) = (-y(k-1), -y(k-2), ・
= , -y(k-NA), r(k-1), -.

r(k−NB))”    翰 (k=n 、n+1.  ・・−、L+n)時刻に=L
+n  になったら、試験信号の発生を停止し、データ
y(k) 、 r(k)の取込み、推定アルゴリズムの
演算を止める。
r(k-NB))" At time (k=n, n+1. . . -, L+n)=L
+n, the generation of the test signal is stopped, the acquisition of data y(k) and r(k), and the calculation of the estimation algorithm are stopped.

■2回目 前回の推定アルゴリズムαめ〜H中の7”(L+n)。■Second time 7” (L+n) of the previous estimation algorithm α-H.

θ(L+n)’、(改めて7’(n) 、θ(fi)と
して時刻をk = nへ戻す。
θ(L+n)', (set 7'(n) and θ(fi) again to return the time to k = n.

観測信号記憶部6のデータy(1)、 r(i) (i
=o 。
Data y(1), r(i) (i
=o.

〜、 L+n)を用いて(1119式と同様にψ(k)
を作りなからαη〜(14式のアルゴリズムを再びk 
= nからn+Lまで動かし推定パラメータベクトルθ
(k)および行列F(k)を更新する。
〜, L+n) (Similar to formula 1119, ψ(k)
Let's create αη~(algorithm of equation 14 again k
= Estimated parameter vector θ by moving from n to n+L
(k) and update matrix F(k).

■3回目以降 2回目と同様の処理をN回目まで繰り返す。■After the third time The same process as the second time is repeated until the Nth time.

このような操作は次のような意味を褥つ。Such operations have the following meanings:

すなわち、従来の逐次形最小二乗法では、k=0〜Lま
での観測データが与えられたとすると、α◆式のλ(k
)=λ(0<λ〈1)のとき、そのデータの重み付け(
データを重視する度合)の初期値は、第3図(、)に示
すよ5にλ1の重みとなる。したがって、初期値を適当
に与えても、データ数りが少ないと、その誤差の影響が
無視できなくなる。
In other words, in the conventional sequential least squares method, if observation data from k = 0 to L is given, λ(k
)=λ (0<λ<1), the weighting of the data (
The initial value of the degree of emphasis placed on data is a weight of λ1 on 5, as shown in FIG. Therefore, even if an appropriate initial value is given, if the number of data is small, the influence of the error cannot be ignored.

一方、この実施例の手法では、同じデータをN個、時間
方向に並べて見かけ上データ数をN倍にしである。従っ
て例えばN=3としたときのデータの重み付けは、第3
図(b)のようになる。
On the other hand, in the method of this embodiment, N pieces of the same data are arranged in the time direction, apparently increasing the number of data N times. Therefore, for example, when N=3, the data weighting is
The result will be as shown in figure (b).

従って、初期値に対してλ3Lの重みが掛か)、初期値
の誤差の影響をより小さくすることができる。つまシ、
たとえデータ数りが小さくても繰りかえし数Nを大きく
すれば、逐次形アルゴリズムの欠点である初期値の影響
が小さくなシ推定精度を向上させることができる。
Therefore, the weight of λ3L is applied to the initial value), thereby making it possible to further reduce the influence of errors in the initial value. Tsumashi,
Even if the number of data is small, if the number of iterations N is increased, the accuracy of estimation can be improved since the influence of the initial value, which is a drawback of the sequential algorithm, is small.

以上がパラメータ同定部7で用いられている、本発明の
特徴とするところの同定アルゴリズムおよびそのデータ
の操作法の説明である。
The above is an explanation of the identification algorithm used in the parameter identification section 7, which is a feature of the present invention, and its data manipulation method.

次に、同定された(3)式の・々ラメータに基づき、制
御パラメータ演算部8で、PIコントローラ(操作量演
算部)20P!定数C8,C1を求め、その値にチーー
ニングする。P■定数は、本実施例ではモデルマツチン
グ法によシ、以下のように求める。
Next, based on the identified parameter of equation (3), the control parameter calculation section 8 calculates the PI controller (operated amount calculation section) 20P! The constants C8 and C1 are determined, and the constants are tuned to those values. In this embodiment, the P■ constant is determined by the model matching method as follows.

まず、目標値r(t)から制御量y(t)tでの閉ルー
プ系動特性(3)式を望ましい応答をする次式の参照モ
デルにマツチングさせることを考える。
First, consider matching the closed-loop system dynamic characteristic equation (3) from the target value r(t) to the control amount y(t)t with the reference model of the following equation that provides a desirable response.

このとき、(4)式、(至)式の分母モーメント系列を
低次の項からできる限シ一致させるという条件から、次
式のようなC8,C1の演算式か得られる。
At this time, based on the condition that the denominator moment series of equations (4) and (to) are made to match as much as possible from the low-order terms, the following equations for C8 and C1 can be obtained.

まず、推定された(4)式を次式の式現に直す。First, the estimated equation (4) is transformed into the following equation.

C1は(4)式のモデルを同定した時点でのPIコント
ローラのPI定数である。
C1 is the PI constant of the PI controller at the time when the model of equation (4) is identified.

このようにして得られたσから、新しいPI定数を次式
よシ求める。
From σ thus obtained, a new PI constant is calculated using the following formula.

そして、PIコントローラのPI定数C8,C1をCo
(new) s C1(new)  に変更する。
Then, set the PI constants C8 and C1 of the PI controller to Co
(new) s Change to C1(new).

最後に、制御系監視部9の役割を以下に説明する。ここ
での主な機能は、 1)同定アルゴリズムの始動、停止、リセットIf) 
 同定アルがリズムのデータ長L1繰り返し回数Nの決
定、変更 111)同定されたパラメータθ、演算された制御パラ
メータ0cのチェ、り 等である。これらは以下のようなルール(約束)に基づ
いて実行される。
Finally, the role of the control system monitoring section 9 will be explained below. The main functions here are: 1) Start, stop, and reset the identification algorithm (If)
Identification Al is the data length L1 of the rhythm, and the number of repetitions N is determined and changed 111) The identified parameter θ, the calculated control parameter 0c, etc. are checked and changed. These are executed based on the following rules (promises).

〈アルプリズムの始動〉 ■オペレータから始動命令が出たら、アルゴリズムを始
動する。
<Starting Alprism> ■Start the algorithm when the operator issues a start command.

■制御偏差−(t)= r(t)−y(t)が一定時間
に亘っである大きさ以上になったら、始動する。
(2) When control deviation - (t) = r (t) - y (t) exceeds a certain value for a certain period of time, the engine starts.

く繰り返し回数Nの決定(アルゴリズムの停止)〉■同
定アルゴリズムの推定パラメータペクトA4(k)の−
回の更新量が となったら繰り返しをやめる。
Determining the number of repetitions N (stopping the algorithm)> ■ Estimated parameter of the identification algorithm -
Stop repeating when the number of updates reaches .

■繰9返し回数Nがオペレータの設定した最大回数に達
したらアルゴリズムを停止する。
(9) When the number of repetitions N reaches the maximum number set by the operator, stop the algorithm.

く同定アルゴリズムのリセット〉 ■目標値r(t)が、あるしきい値与以上に変化したら
、すなわち l r(t)十r(を−3月〉与 のとき、同定アルゴ
リズムにおいて、各種)母うメータを(2)〜αカ式の
ようにリセ、トシ、アルプリズムを再び起動する。
Resetting the identification algorithm> ■When the target value r(t) changes beyond a certain threshold value, that is, when l r(t) Activate the lyse, toshi, and al prism again as in (2) to α-type.

b制御対象の特性変動が確認されたときは、同様のリセ
ット、アルゴリズムの再起動を行なう。
(b) When a change in the characteristics of the controlled object is confirmed, a similar reset and restart of the algorithm are performed.

〈p・・・性の監視とデータ長りの決定〉リセットされ
たアルコ9リズムを起動してから以下の評価値J(k) (ただしPは推定パラメータベクトル0の次元)によっ
て観測信号r(k) 、 y(k)のp・・・性を監視
する。
<Monitoring of p... and determination of data length> After starting the reset Alco9 rhythm, the observed signal r( k), monitor the p... property of y(k).

アルゴリズム起動後、時刻に=Loで、J(kKg、 
                 (ハ)となったと
き、 (1) Lo > Lrn1 n (”ml nはオペ
レータが設定した最小データ長)ならば、データ長L=
Loとして、以後の試験信号の発生、観測データの取シ
込みを停止し、同定アルゴリズムは繰り返し回数N=2
回目以後のくシ返し推定を行なう。
After starting the algorithm, at time = Lo, J(kKg,
When (c) occurs, (1) If Lo > Lrn1 n (“ml n is the minimum data length set by the operator), then data length L =
As Lo, the generation of test signals and the acquisition of observation data are stopped, and the identification algorithm is repeated for the number of times N = 2.
After the combing estimation is performed.

(It) Lo< Lrn1nならば、試験信号r(1
)の振幅を大きくして、パラメータ同定を続行する。
(It) If Lo<Lrn1n, the test signal r(1
) and continue parameter identification.

くデータ長りの変更〉 次に、制御対象に加わる未知外乱の振幅、特性変動の変
化率を以下のようにして測定する。
Change of data length> Next, the amplitude of the unknown disturbance applied to the controlled object and the rate of change of the characteristic fluctuation are measured as follows.

まず、モデル誤差 t(k)会y(k)−〇1k−1)ψ(k)     
       □□□を監視し、 !ε(k) l > t、             
   @となったとき、制御対象に外乱が加わったか、
又は、制御対象自身の特性変動があったことを検知する
。その直後で、11(k+Δ]〈t、となったとき試験
信号発生部3にて単位・臂ルス状の試験信号7(t)を
発生し、目標値r(t)に加える。このとき、(1)再
び1ε(k+Δ+1 ) l>1.となれば、特性変動
があったとする。このとき、アルゴリズムをリセ、トシ
、再び同定を行ない、得られたパラメータをon@wと
する。又、特性変動検知前に時刻に−koで得られたパ
ラメータを0o1dとすると、特性変化率δθを以下の
ように定義する。
First, model error t(k) y(k)−〇1k−1)ψ(k)
Monitor □□□ and! ε(k) l > t,
When it becomes @, is there any disturbance applied to the controlled object?
Alternatively, it is detected that there has been a change in the characteristics of the controlled object itself. Immediately after that, when 11(k+Δ]<t, the test signal generator 3 generates a test signal 7(t) in the form of a unit/lupus and adds it to the target value r(t).At this time, (1) If 1ε(k+Δ+1)l>1. again, it is assumed that there has been a characteristic change.At this time, the algorithm is reset, toshi, and identified again, and the obtained parameter is set as on@w.Also, Assuming that the parameter obtained at time -ko before detecting the characteristic change is 0o1d, the characteristic change rate δθ is defined as follows.

(II) Ig(k+Δ+1)1〈ε、ならば未知外乱
が制御対象に加わったとして、8(すを外乱の振幅δと
する。
(II) If Ig(k+Δ+1)1<ε, then assuming that an unknown disturbance is added to the controlled object, let 8(s) be the amplitude δ of the disturbance.

δ=ε(k)                 翰デ
ータ長りの変更は次のように行なう。
δ=ε(k) The length of the wire data is changed as follows.

現在のデータ長をLol、とすると、 (1)外乱の混入が確認されたとき、 L=k  −L  +(1−に、)・k2・δ    
    (至)1    old (0≦に、≦1 、 k2)Oはある定数)を新しいデ
ータ長とする。これは、制御対象に加わる外乱が大きい
ときは、データ長を長くすることKよシパラメータ推定
精度を保とうとするものである。
Assuming that the current data length is Lol, (1) When disturbance is confirmed, L=k −L + (1−, )・k2・δ
(to) 1 old (0≦, ≦1, k2) where O is a certain constant) is the new data length. This is intended to maintain parameter estimation accuracy by increasing the data length when the disturbance applied to the controlled object is large.

(II)特性変動が確認されたときは、(ハ)式に従っ
てプラントの特性変化率δθを計算した後、L=h1・
Lold + (1−h 1)・h2/δθ     
  0カ((Kh、<1 、 h2)Oはある定数)を
新しいデータ長とする。これはプラントの特性変化が激
しいほどデータ長を短くすることにより、同定パラメー
タの特性変化への追従性を良くしようとするものである
(II) When characteristic fluctuations are confirmed, calculate the rate of change in plant characteristics δθ according to equation (c), and then L=h1・
Lold + (1-h 1)・h2/δθ
Let 0k ((Kh,<1, h2)O is a certain constant) be the new data length. This is intended to improve the ability of identification parameters to follow changes in characteristics by reducing the data length as the characteristics of the plant change more drastically.

く試験信号の振幅の変更〉 観測信号のp、・、性の指標J(k)、外乱の振幅δ、
特性変化率δθのいずれかがあるしきい値を超えたとき
で、同定アルゴリズムが観測データを取り込みながら動
作しているときは、M系列等のノ9−シスチントリ・エ
キサイテイングな試験信号r(t)を発生させ、目標値
に加える。又、J(k)。
Change of the amplitude of the test signal〉 p of the observed signal, index J(k), disturbance amplitude δ,
When one of the characteristic change rates δθ exceeds a certain threshold and the identification algorithm is operating while incorporating observation data, an exciting test signal r(t ) is generated and added to the target value. Also, J(k).

δ、δθ、L それぞれの大きさによって試験信号孔を
次式のように調整する。
Adjust the test signal hole according to the respective sizes of δ, δθ, and L as shown in the following formula.

7、=γ。+γ、 /J(k)+γ2・δ+γ3・δθ
十γ〆LO陣(γOt rl *γ2.γ3.γ4はあ
る定数)〈各種のチェック〉 ■モデル誤差g(k) (に)式)がしきい値以内であ
れば、同定パラメータの推定は良好として採用する。
7,=γ. +γ, /J(k)+γ2・δ+γ3・δθ
10γ〆LO group (γOt rl *γ2.γ3.γ4 are certain constants) <Various checks> ■If the model error g(k) (formula) is within the threshold, the estimation of the identification parameters is good. Adopted as.

■制御パラメータであるPI定数に次式の上下限リミッ
タをかける。
■Apply upper and lower limiters of the following formula to the PI constant, which is a control parameter.

C0<C8m1n&らば、CO” COmi n □C
O>COmxならば、CO=COmax  とする。
C0<C8m1n&Raba, CO" COmin □C
If O>COmx, CO=COmax.

C4<C1m1nならば、C1=C1m1ユ・C1〉0
1m8ならば、C1二〇1mx  とする。
If C4<C1m1n, C1=C1m1u・C1>0
If it is 1m8, then C1201mx.

■制御・母うメータをチューニング後、制御偏差・(k
ン= r(k) −y(k) が ならばチェー二ング結果は良好として、そうでないとき
は、制御74ラメータの変更を取り消す。
■After tuning the control/main meter, control deviation/(k
If n = r(k) - y(k), then the chaining result is considered good; otherwise, the change in the control 74 parameter is canceled.

これらの各ルールは、オペレータが自由に選択設定でき
るものである。又、新たなルールをつけ加えることもで
きる。
Each of these rules can be freely selected and set by the operator. Also, new rules can be added.

制御監視部9では、このようなルール群によって、制御
系の各要素の動きをきめ細かく監視、調整することがで
きる。
The control monitoring unit 9 can finely monitor and adjust the movement of each element of the control system using such a rule group.

特に、本発明における同定アルプリズムに必要なデータ
長りおよび繰りかえし回数Nを未知外乱の大きさ、グラ
ンドの特性変化率、観測信号のp−e、性から上述のル
ールに従って決定することによって、このアルゴリズム
の効果を最大限に発揮させることができる。
In particular, by determining the data length and number of repetitions N necessary for the identification alprism in the present invention from the magnitude of the unknown disturbance, the rate of change in the characteristics of the ground, and the p-e and nature of the observed signal, this can be achieved according to the above-mentioned rules. The effectiveness of the algorithm can be maximized.

最後にこのPI形適応制御装置の使用例を第4図〜第7
図に示す。第2図の構成によるPI形適応制御装置にお
いて、同定アルゴリズムとして従来の逐次形最小二乗法
を用いた場合、プラントに外乱d(t)が加わるときは
(3)式のモデルのノ42メータa。8 al t $
121 C3の同定値が大きく狂う、そのときの制御系
の各信号および同定ノ4ラメータの様子は第4図および
第5図に示される。
Finally, examples of how this PI type adaptive control device is used are shown in Figures 4 to 7.
As shown in the figure. In the PI type adaptive control system having the configuration shown in Fig. 2, when the conventional recursive least squares method is used as the identification algorithm, when a disturbance d(t) is applied to the plant, the 42 meter a of the model of equation (3) is . 8 alt $
The state of each signal of the control system and the identification parameter at that time when the identification value of 121C3 is greatly deviated is shown in FIGS. 4 and 5.

第4図は外乱の無い場合で、時間とともに、パラメータ
が真値へ速やかに収束しているが、第5図のように不規
則表外乱が加わると、同定/臂うメータが過渡的に大き
く乱れてしまう。このように外乱によシパラメータが乱
される環境のもとで、従来のアルプリズムを用いた場合
と、本発明のアルゴリズムを用いた場合とで制御系の応
答を比較した。その結果をそれぞれ第6図(a) 、 
(b) K示す。(、)ではチエー二ングの時点での瞬
間的な・臂うメータ同定値に基づいてテコー二ンダした
ため、それ以降の応答が改善されてないが、(b)では
、チェー二ング前のデータを10回繰り返して用いて同
定した/IFラメータに基づいてチエー二ングしたため
、それ以後の応答が明らかに良くなっている。なお、第
7図に示すよりに、観測信号データを繰り返して用いる
回数Nが増えるほど、パラメータの推定誤差が小さくな
り、本発明の顕著な効果を得ることができる。
Figure 4 shows the case where there is no disturbance, and the parameters quickly converge to their true values over time. However, when an irregular table disturbance is added as shown in Figure 5, the identification/displacement meter becomes transiently large. It gets messy. In this environment where the parameters are disturbed by disturbances, the response of the control system was compared between the case where the conventional Alprism was used and the case where the algorithm of the present invention was used. The results are shown in Figure 6(a) and
(b) Show K. In (,), the response was not improved after that because the leverage was applied based on the instantaneous meter identification value at the time of chaining, but in (b), the data before chaining Since the chaining was performed based on the /IF parameter identified by repeating the method 10 times, the subsequent response was clearly improved. Note that, as shown in FIG. 7, as the number of times N of repeated use of observation signal data increases, the parameter estimation error becomes smaller, and the remarkable effect of the present invention can be obtained.

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

第1図は本発明の一実施例に係る適応制御系の基本構成
を示す制御ブロック図、第2図は本発明をPI形適応制
御系に適用した実施例の制御プロ、り図、第3図は本発
明の同定アルゴリズムと従来の逐次形最小二乗法におけ
る観測データへの重み付けをそれぞれ示す図、第4図お
よび第5図は従来の逐次形最小二乗法による同定ノ譬う
メータの収束の様子を示す図であり、第4図は外乱が無
い場合、第5図は外乱が加わる場合の図、第6図は従来
の逐次形最小二乗法と本発明の手法とKよるPI形適応
制御系の応答波形の違いを示す図、第7図は本発明にお
けるデータの繰り返し数と同定ノヤラメータの推定誤差
との関係を示す図である。 1・・・制御対象、2・・・操作量演算部、3・・・試
験信号発生部、4・・・フィルタ・サンプラ、5・・・
データフロー制御部、6・・・観測信号記憶部、7・・
・パラメータ同定部、8・・・制御パラメータ演算部、
9・・・制御系監視部、10・・・閉ループ系、11・
・・適応制御装置、12・・・状態変数フィルタ、13
・・・サンプラ、   。
FIG. 1 is a control block diagram showing the basic configuration of an adaptive control system according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a control block diagram of an embodiment in which the present invention is applied to a PI type adaptive control system, and FIG. The figures show the weighting of observed data in the identification algorithm of the present invention and the conventional sequential least squares method, respectively. FIG. 4 is a diagram showing the situation when there is no disturbance, FIG. 5 is a diagram when disturbance is added, and FIG. 6 is a diagram showing the conventional sequential least squares method, the method of the present invention, and PI type adaptive control using K. FIG. 7 is a diagram showing the difference in response waveforms of the system, and is a diagram showing the relationship between the number of data repetitions and the estimation error of the identification parameter in the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Controlled object, 2... Manipulated amount calculation part, 3... Test signal generation part, 4... Filter sampler, 5...
Data flow control unit, 6... Observation signal storage unit, 7...
- Parameter identification section, 8... control parameter calculation section,
9... Control system monitoring unit, 10... Closed loop system, 11.
...Adaptive control device, 12... State variable filter, 13
... Sampler.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)制御対象に係わる観測信号のサンプル値からオン
ラインで上記制御対象の動特性に関連したパラメータを
推定する逐次形同定手段と、上記サンプル値を蓄える記
憶装置と、前記逐次形同定手段で推定されたパラメータ
に基づき制御パラメータを演算する制御パラメータ演算
手段と、このパラメータ演算手段で得られた制御パラメ
ータに基づき目標値と上記制御対象の制御量とから操作
量を演算する操作量演算手段と、前記制御対象の持続的
励起性信号からなる試験信号を発生し、制御系に加える
試験信号発生手段とを用いた適応制御方式において、L
個のサンプル値データを記憶した後、それをN回繰り返
して読み出すことによって得られるL×N個のデータ列
を用いて前記制御対象に係わるパラメータを推定するよ
うにしたことを特徴とする適応制御方式。
(1) Sequential identification means for estimating parameters related to the dynamic characteristics of the controlled object online from sample values of observation signals related to the controlled object, a storage device for storing the sample values, and estimation by the sequential identification means. a control parameter calculation means for calculating a control parameter based on the parameter obtained by the parameter calculation means; a manipulated variable calculation means for calculating a manipulated variable from the target value and the control amount of the controlled object based on the control parameter obtained by the parameter calculation means; In an adaptive control method using a test signal generating means for generating a test signal consisting of a continuous excitatory signal of the controlled object and adding it to the control system,
Adaptive control characterized in that parameters related to the controlled object are estimated using L×N data strings obtained by storing sample value data N times and reading it out repeatedly. method.
(2)記憶装置に一時的に蓄えるデータL、およびそれ
を繰り返して読み出す回数Nを、制御対象に加わる外乱
の大きさと、制御対象の動特性の時間的変化率と、デー
タとして用いる観測信号の持続的励起性の度合とに応じ
て自動調整する機能を有することを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の適応制御方式。
(2) The data L to be temporarily stored in the storage device and the number of times N to read it repeatedly are determined based on the magnitude of the disturbance applied to the controlled object, the temporal change rate of the dynamic characteristics of the controlled object, and the observation signal used as data. 2. The adaptive control method according to claim 1, wherein the adaptive control method has a function of automatically adjusting according to the degree of sustained excitability.
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