JPS6310201A - 離散時間制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序で本発明を説明する。

発明の分野 発明の概要 従来技術とその問題点 発明の目的 発明の構成と効果 実施例の説明 実施例の全体構成（第１図） 定常状態制御（第２図） 過渡状態制御（第３図、第４図） 本実施例の動作（第５図、第６図） 〔発明の分野〕 本発明は連続時間制御対象に対する離散時間制御装置に
関し、特に相異なる方向への制御量の変化に対応した２
つの二値スイッチング操作手段を切換えて制御するよう
にした離散時間制御装置に関するものである。

〔発明の概要〕

本発明は連続時間制御対象を制御する制御装置であって
、制御量を相異なる方向に変化させる２つの二値スイッ
チング操作手段を有し、制御量を所定のサンプリング時
間毎に検知し、ＩＩ　＜８対象に対していずれかの二値
スイッチングによる操作をサンプリング間隔毎に行うと
共に、過去の制御量。

操作量に基づいて制御対象のモデルのパラメータを推定
し、将来の数ステップにわたる操作量をそのモデルに与
えたときにその応答として予測される制？１１量シーケ
ンスを推定し、最適の制御量となるように連続時間制御
対象を制御する第１．第２の離散時間型オンオフ適応制
御手段を用い、目標値と現在の制御量及び操作量によっ
てそのいずれかのオンオフ適応制御手段を選択的に切換
えていずれかの二値スイッチング操作手段によって連続
時間制御対象を制御することによって、目標値に対して
の追従性を向上させるようにしたものである。

〔従来技術とその問題点〕

（従来技術） プラスティック加工・工業炉・化学プラント等のプロセ
ス制御にはＰＩＤ制御装置が広く用いられている。この
ような制御装置を用いて制御対象を正しく制御するには
ＰＩＤパラメータを正しく設定する必要があるが、ＰＩ
Ｄパラメータのチューニングは現場のオペレータの経験
によるところが大きく、制御対象の特性が太き（変化し
たときにはこのパラメータを適切に設定することが困難
であった。そこで従来よりステップ応答法や限界感度法
を用いたオートチューニングＰＩＤ制御装置が提案され
ているが、チューニングのためにあらかじめ制御対象を
立上げ動作させる必要があり、立上り時や設定値変更の
応答性と定常状態の安定性とを両立させることは困難で
あった。

一方連続量の制御対象に対して安価で堅牢な二値スイッ
チングアクチュエータを用いるという要請から、離散時
間型オンオフ・スイッチング適応制御装置（アダプティ
ブスイッチングコントロール：以下ＡＳＣという）が提
案されている（特開昭６０−４１１０１号）。このＡＳ
Ｃは温度制御等の比較的時定数の大きい制御対象に対し
て、従来のＰＩＤコントローラに比べて立上り特性や外
乱に対する整定性において極めて優れていることが知ら
れている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながらこのような従来の離散時間型制御装置にお
いては、１つの二値スイッチングアクチュエータを用い
、その将来の操作量シーケンスに対する制御量シーケン
スを推定し最適の制御量となるように制御しており、制
御量の目標値が周囲の環境値の方向に切換えられたとき
には単にスイッチングアクチュエータを駆動しないよう
に制御しているため、応答が遅く最適の過渡特性を得る
ことができないという問題点があった。

〔発明の目的〕

本発明は連続時間制御対象に対する制御装置であって、
制御量の異なる方向に対して２種類の制御対象のモデル
を推定し、それに基づいていずれの方向に目標値が切換
えられても最適の過渡特性を得るようにすることを技術
的課題とする。

〔発明の構成と効果〕

（構成） 本発明は連続時間制御対象を制御する離散時間Ｉｔ＋制
御装置であって、第１図及び第５．６図に示すように、
連続時間制御対象の制御量を所定のサンプリング間隔毎
に検知するサンプリング検知手段と、連続時間制御対象
に対して所定サンプリング間隔毎に制御量の夫々相異な
る方向への二値スイッチングによる操作を行う第１．第
２の操作手段を有するスイッチングアクチュエータと、
夫々連続時間制御対象の離散時間型モデルを用い、該モ
デルを制御対象に適応させるためモデルのパラメータを
スイッチングアクチュエータの夫々の操作手段への操作
量とサンプリング検知手段より検知された制御量とに基
づいてサンプリング間隔毎に推定、更新し、いくつかの
サンプリング間隔に渡って取り得る可能な操作量シーケ
ンスが各離散時間型モデルに与えられたときにその応答
として予測される複数のサンプリング間隔に渡る予測さ
れた複数の制御量シーケンスを選択して第１．第２の操
作手段に対する操作量を夫々決定する第１゜第２の離散
時間型適応オンオフ制御手段と、目標の設定値、現在の
制御量及び操作量とによって第１、第２の離散時間型適
応オンオフ制御手段を選択的に切換える切換手段と、を
具備することを特徴とするものである。

（作用） このような特徴を有する本発明では、制御対象の制御量
を所定のサンプリング間隔毎に検知し２つの離散時間型
適応オンオフ制御手段のいずれか一方を選択的に切換え
て第１．第２のいずれが一方の操作手段に対する操作量
を適応オンオフ制御している。そして一方の離散時間型
適応オンオフ制御手段によって過渡状態制御及び定常状
態制御を行い、目標値の変化に応じて他方の離散時間型
適応オンオフ制御手段を用いて過渡制御を行うようにし
ている。

（効果） そのため本発明では、いずれの方向に目標値が切換えら
れた場合にも最適の過渡特性によって制御対象を制御す
ることができる。又定常状態の制御ではいずれか一方の
離散時間型適応オンオフ制御手段を用いて離散時間制御
を行っているため、変動が少なく安定して制御対象を制
御することができる。

〔実施例の説明〕

（実施例の全体構成） 第１図は本発明による離散時間制御装置の概念的構造を
示すブロック図である。本図に示すようにこの離散時間
制御装置は２つのＡＳＣ制御機能を有している。さて第
１図において制御対象ｌにアクチュエータ２によって操
作量が加えられる。

アクチュエータ２は制御対象ｌを加熱する加熱操作手段
２ａ及び冷却する冷却操作手段２ｂを有するものであり
、リレー等によってオンオフ制御される。制御対象１の
温度等の制御量が一定のサンプリング間隔Ｔ毎にセンサ
等のサンプリング手段３より取出される。サンプリング
手段３の出力は切換手段４及び切換スイッチ５に与えら
れる。切換スイッチ５はサンプリング手段３より得られ
る制御量を加熱操作手段２ａ及び冷却操作手段２ｂを夫
々適応制御する第１．第２のＡＳＣ制御手段６及び７に
切換えて選択的に与えるものである。

切換手段４は制御対象１の制御量の目標値Ｗ（ト））と
第２ＡＳＣ９Ｊｉ１手段７の操作量が与えられており、
その目標値とサンプリング手段３からの出力によって切
換スイッチ５．１５とアクチュエータ２の操作手段を切
換えるものである。

第１．第２のＡＳ（ＪＩＪ御手段６及び７は同一の構成
を有しているので以後第１のＡＳＣ制御手段６について
説明する。離散時間型オンオフスイッチング適応制御は
パラメータ推定と予測スイッチングオンオフ制御とから
成り立っている。

ここではパラメータ推定のために等時間間隔Ｔで測定さ
れた制御量Ｙ（ｋ）と実際の制御対象１に加えられる操
作量Ｕ　（ｋ）とが用いられる。そしてこれらの値Ｙ（
ｋ）、　Ｕ（ｋ）から、動作開始時点における操作量と
制御量の平衡値Ｕｏ（＝　０　）及びＹｏ（＝Ｙ（０）
）の直流成分を減じて制御量と操作量を次式で表す。

）’　（ｋｌ　＝　Ｙ　（ｋ）　−Ｙ　。

ｕ　（ｋ）　＝　Ｕ　（ｋ）−Ｕ　ｏ　　　　　　　　
　　　−−−−−（１）ここでｋは時間を離散的に表す
ためのパラメータであって、時間はサンプリング間隔Ｔ
を用いてｋ・Ｔ　（ｋ＝ｏ、１．２−・−−−−−）で
表される。これらの操作量ｕ　（ｋｌと制御量ｙ（ｋ）
がパラメータ推定ブロック８において用いられ、制御対
象の離散時間型モデル９が決定される。この離散時間型
モデルは次式で与えられる。

ここでＧは制御対象の伝達関数、ｚ−４は無駄時間で与
えられる。ここで゛は推定された値であるこ゛とを表し
ている。

−・・−・（３） ＾　　　　　　　　　　　　　　　＾　　　　　　　＾
ａ　１　、　−−−−−−−、　　ａ　Ｆｌ　−、１）
　１　、−−＝−−−、ｂｙｌ　カバ７　メータ推定ブ
ロック８により推定されるべきパラメータである。モデ
ルの次元ｎ及び無駄時間ｄ−Ｔのステップ数ｄは制御さ
れるべき制御対象により適宜選択される。

時間に−Ｔにおける離散時間型モデル９はパラメータａ
ｉ　＋　　ｂｉ　（１＝１＋　　”−−−−−−＋　　
ｎ）及びＵ、（ｉ　＝　（ｋ−ｎ−ｄ＋　１　）　、　
−−−−−−、（ｋ−ｄ））及びｙｔ（ｉ　＝　（ｋ−
ｎ＋　１　）　、−−−−−−・、ｋ）により完全に記
述される。第２図（ａ）は時間に−Ｔにおける離散時間
型モデル９を記述するための操作量ｕｉと制御量ｙ五と
を同一時間軸上に示したものである。これらのパラメー
タ’ａｉ＋ｂｉ及び操作１ｔｕｉ　、制御１ｙ、はベク
トルの形で次のように記述される。記号−はベクトルで
あることを表している。

パラメータ・ベクトル ＝　（ａｌ’−−−−−−−’ａ、ＩＩ　ｂＩ−・−−
−ｂｎ　）Ｔ−−−−−−−（４１信号ベクトル ｘ　（ｋｌ１）　＝　（−ｙ　（ｋ）−−−−−−−−
ｙ　（ｋ−ｎ＋１））Ｉ　ｕ　（ｋ−ｄ）　−＝−ｕ　
（ｋ−ｄ−ｎ＋１））’−・−−−−（５） 次にこのパラメータ推定法について説明する。

パラメータの推定は例えば逐次最小２乗推定法によって
行われ、損失関数のいわゆる方程式残差ｅ（ｋ）を最小
にすることにより実現される。

ｅ　（ｋｌ＝　’ｉ　（ｋｌ　−ｘ”（ｋ）　・ｆｌ　
（ｋ−１）　　　　　−・＝−４７）パラメータ・ベク
トルＬの逐次推定は、補正項即ち方程式残差ｅ　（ｋ）
と補正ベクトル１」）との積を１つ前のパラメータ・ベ
クトル０　（ｋ−１）に加えることにより実行される。

即ち逐次推定方程式は次式で与えられる。

補正ベクトルｉ山）はスカシ（第（１０）式）とパラメ
ータ残差の正規化された共分散行列（第（１１）式）と
を含む。

１遵）＝−ニー・旦（ｋ−１）　　・工（ト））　　　
　−−−−−−−１９１α２（ｋ） α”（ｋ）＝五７（ト））・−Ｐ（ｋ−１）　　・１漁
）＋ρ；０くρ≦１　　−・−一〜−−（１０）ヱ（ト
））＝（±−ＪＬ（ｋ）・工”　（ｋｌ　）・且（ｋ−
１）　／ρ・−・−（１１） （±＝単位行列） 第（１０）式及び（１１）式の適応係数ρはデータの重
みを表すものであり、このρによって過去の測定値より
も現在のデータの方が大きく評価される。

ρくｌのようにρを選択するとパラメータがより大幅に
変更される。このようにしてパラメータ変更の余裕がよ
り大きくなり、時間的に変化する制御対象への追従がよ
り容易になる。

このパラメータ推定の一般的な記述は次の文献（１）に
示されている。

λｓｔｒ’ｏａ＋　／　Ｅｙｋｈｏｆｆ　ｒシステム同
定法−実測（Ｓｙｓｔｅｎ＋　　Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａ
ｔｉｏｎ　　−Ａ　　　５ｕｒｖｅｙ　　）ＪＡｕｔｏ
ｍａｔｉｃａ　　＋　　Ｖｏｌ、’Ｌ　　ｐｐ、１２３
−１６２＋　ＰｅｒｇａｍｏｎＰ　ｒｅｓｓ、　１９７
１　　及びＶ、　５ｔｒｅｊｃ　　ｒ最小２乗パラメー
タ推定法（Ｌｅａｓｔ　　５ｑｕａｒｅｓ　　Ｐａｒａ
ｍｅＬｅｒＥｓｔｉｍａｔｉｏｎ　　）　　Ｊ　　Ａｕ
ｔｏｍａｔｉｃａ　　、　　Ｖｏｌ、１６　　＋　　ｐ
９゜５３５−５５０．　　Ｐ　ｅｒｇａｍｏｎ　　Ｐ　
ｒｅｓｓ、　　１９８０゜（定常状態制御） このようにして得られた離散時間型モデル９は次の予測
オンオフ・スイッチング制御において次のサンプリング
間隔で制御対象ｌに与えるオンオフ操作量を決定するた
めに使用される。この離散時間型モデル９に基づいて未
来の制御量シーケンス（一連の制御量）Ｙｉが予測ブロ
ック１０によって予測される。この制御量シーケンスＹ
ｉは未来の操作量シーケンス発生ブロック１１によって
発生した一連の操作量旦ｉに対する離散時間型モデル９
の応答である。アクチェエータ２の加熱操作手段２ａの
操作量は二つの動作レベルｕ、、、ｔとｕ、、、ｊ、か
取りえないから、予測ステップ数をｒとすると未来の操
作量シーケンス発生ブロック１１から発生する２１個の
全ての操作量シーケンスはあらかじめわかっている。未
来のｒ予測ステップにおける２ｒ個の操作量シーケンス
は次式で与えられる。

Ｕ　ｉ（ｋｌ１）　＝　　（ｕ　（ｋｌ１）　　−−−
−−−＝ｕ　（Ｊ）−−−−−−−−−−ｕ　（ｋｌｒ
）　）　”　　　；　１≦ｉ≦２’　　　　−−−−−
−−（１２）ここで ｕ　（ｊｌ　１Ｅ　（ｕ　＋ｃａ＊＋　　ｕ　ａｔｅ）
このような操作量シーケンスＵｉに対する上述の離散時
間型モデル９の応答として予測される未来の制御量シー
ケンスヱｉは次式で与えられる。

制御量の予測は次式に示すように推定された値を用いて
計算することにより行われる。

９（ｋ÷１＋Ｄ　＝五’（ｋｌ１＋ｊ）・＃（ｋ）　　
　　・−−−−−−（１５）ここで１≦ｊ≦ｄ＋ｒ このようにして導かれた予測制御量のうちｙ（ｋｌ１）
、・−・−、ｙ　（ｋｌｄ＋１）は既に決定されている
値に基づく予測値である。これが第２図（ｂ）に示す無
駄時間上の予測である。又その後のｒ個の予測ステップ
内では起こりうる操作量シーケンスＵｉによって生じる
全ての制御量シーケンスヱｉが第（１５）式を計算する
ことにより導かれる。これが第２図（ｂ）に示す予測時
間上の予測である。

こうして得られた一Ｙｉはコスト関数ブロック１２に与
えられ、目標値Ｗｋと比較される。定常状態では目標値
Ｗｋは一定であると仮定される。そして制御量シーケン
スベクトルＹｉ　と比較するために必要な目標値が目標
値ベクトルＷ　（ｋｌ１）として表される。

Ｗ（ｋｌ１）　＝　（ｗ（ｋｌｄ＋２）　−・−・ｗ　
（ｋ＋ｄ＋ｒ＋１））’　　　　　　　−＝−−−−（
１６）実際上はコスト関数として積分演算がしばしば用
いられており、そこでは制御量と目標値との差に。

適当な重みをつけてその値が最小になったときにその制
御量は最適であると評価される。従ってオンオフ・スイ
ッチング適応制御における予測は次の積分演算の離散時
間近似により評価される。

Ｊ　（ｋｌ１）　＝　　Σ　ｒ　（ｋｌｊ）ｊ＝１ ここでＩ　（ｋｌｊ）はワンステップコスト関数■であ
り、例えば次式が用いられる。

Ｉ　（ｋｌｊ）　＝　ｊ　Ｉ　　（ｙ（ｋｌｄ＋１＋ｊ
）　−ｗ　（ｋｌｔ＋１＋ｊ　）　　１ （ｊ：重み）　　　　　−−−−−・−（１７）最適操
作量の選択ブロック１３ではこうしてブロック１１によ
って発生した未来の操作量シーケンス旦ｉのうち、最適
の操作量シーケンスが選択されてブロック１４及び切換
スイッチ１５に加えられる。ブロック１４は無駄時間要
素であって、選択された最適操作量が無駄時間ｄ−Ｔだ
け遅延されてパラメータ推定ブロック８に加えられる。

又ホールドブロック１６は操作１）　Ｕ　（ｋｌの保持
ブロックであって、次の操作量が加えられるまで７クチ
ユエータ２の加熱操作手段２ａを与えられた操作量に保
持するものである。

尚最適操作量選択ブロック１３の操作量選択において、
目標値Ｗ（ｋ）が一定の定常状態の制御ではマルチステ
ップコスト関数Ｊによってマルチステップ最適化が行わ
れる。

（過渡状態制御） 過渡状態制御では離散時間型モデル９が将来の複数のサ
ンプリングステップに渡って最適の過渡特性を与える二
値操作量レベルの切換時点が算出される。第３図（ａ）
は連続時間制御における過渡状態の制御量の変化を示す
グラフ、第３図０１１）は離散時間型制御における過渡
状態の制御を示すグラフである。第３図（ａｌにおいて
時刻ｔ０に目標値が１から−２に変更されたものとする
と、制御ｉｉ　ｙ　（ｔ）は時間の経過と共に新しい目
標値−２に近づいていく。

そして時刻Ｌ０より後の時点ｔ２において制御量ｙ２が
次式 ％式％（１８） となるような操作量レベルの最適の切換時点１＋が存在
する。そして時刻ｔ１に操作量を切換えれば新しい目標
値−２に早くオーバーシュートなく最適の過渡特性で変
化させることができる。

離散時間制御においてもサンプリング時間Ｔが十分小さ
ければ時間ｔ＋　　ｔｏは時間（ｉ＋　　ｔｏ）　Ｔで
近位することができるので、この特性を実現することが
できる。第３図ｆｂ）において一点鎖線は時刻（ｉ＋　
　２）から始まる予測時間内において次のサンプリング
間隔後に反対レベルに切換えられる操作量ｕ　（ｉ）と
それに対応する制御量ｙｌｉ）を示している。又実線は
時刻（ｉ、−１）から始まる予測時間内の操作量及び制
御量の予測値を示している。過渡状態の制御は予測され
た未来の制御量ｙ（ｋｌが新しい目標値％１２に到達す
るまでの制御であるから、予測のためには制御量の極値
点ｙａｘの位置を決定するだけで充分である。過渡状態
のあるサンプリング時点ｉにおいて操作量シーケンス発
生ブロック１１によるｒ個の予測ステップの二値操作量
シーケンスとして 目標値変化（ｗｚ　　ｗ＋）が正の場合Ｕ　（１＋　１
）　”　（ｕ　Ｉ＠ａＸ＋　ｕ　ｅａ＝ｎ＋　’−−−
−−−−’ｕ　Ｍｉｎ）”・−・−・（２０） 目標値変化（ｗｚ　　ｗ＋）が負の場合Ｕ　（１＋　１
）　＝　（ｕ　ｓｉ、ｌ＋　ｕ　ｆｉｌｌＫ＋　”−’
−”−’ｕ　１Ｉａｘ）”・−・・−（２１） の操作量シーケンスを発生したものとすると、予測ブロ
ック１０による予測制御量シーケンスが次式のように予
測される。

ｙ（ｉ＋１）＝（ｙ（ｉ＋２）、　　−・・−−−−）
Ｆ（ｉ＋ｒ＋１））’最適操作量の選択ブロック１３は
こうして得られた予測制御量シーケンスの極値点の位置
によって次のサンプリング時点における操作量Ｕ　（ｉ
　＋　１）を切換えるかどうかを決定する。例えば第４
図に示すように目標値変化が正の場合、前回のサンプリ
ング間隔で予測された制御量シーケンスを一点鎖線で示
し、実線は（２０）式に基づいて今回予測された二種類
の制御量ジ−ケンスミ、ｂを夫々示している。予測制御
量シーケンスａのように極値点）’ＩＩｇでの目標値偏
差ｙａ（＝ｗｚ　　）’ａｘ）が前回のサンプリング間
隔で予測された目標値偏差ｙ、。より小さく正の値を持
つ場合（Ｖａ＞Ｖａ。、ｙ６〉０）には（２０）式の操
作量シーケンスは最適と考えられ、操作量ｙ（ｉ＋１）
はｕ、、Ｘに保持される。又予測制御量シーケンスｂの
ように指値点で目標値偏差ｙｄの符号が変わった場合に
は、次のサンプリング間隔のための操作量が切換えられ
る。更に第４図の曲線ｃ、ｄに示すように真の極値が存
在しない場合には予測ステップの最終端の値を極値と扱
うことによって同様の処理を行う。このように予測制御
量シーケンスの極値点における偏差がｗ、＜ｗ、のとき
最小の正数、ｗ＋　＞ｗｚのとき最大の負数をとるとき
にその制御量シーケンスを最適と見なして過渡状態での
離散時間制御を行う。続いて最適操作量選択ブロック１
３はこうした評価機構の評価に応じて操作量シーケンス
発生ブロック１１により発生した操作量を選択し、無駄
時間要素１４と切換スイッチ１５に与えるものである。

以上は第１のＡＳＣ制御ブロック６について説明したが
、ＡＳＣＩＩ？１１ブロック７の各ブロック１７〜２３
についても同一の構成を有している。第２のＡＳＣ制御
ブロック７は切換スイッチ５，１５が第２のＡＳＣＩＩ
制御ブロック７側に切換えられたときに、冷却操作手段
２ｂの操作に対する冷却系の離散時間型モデル１８に基
づいてその操作量シーケンスに対応した制御量の変化か
ら最適の操作量を選択してアクチュエータ２の冷却操作
手段２ｂの操作量を選択するものである。

（本実施例の動作） さて２つのＡＳＣ制御ブロック６．７を有する本実施例
の動作についてフローチャート及び制御量と操作量のタ
イムチャートを参照しつつ説明する。第５図のフローチ
ャートにおいて時刻ｔ３に動作を開始すると、まず制御
対象１の温度をサンプリング手段３によって読込み、更
に目標値Ｗ（ｋ）を読込む（ステップ３１）。このとき
の目標値Ｗ（ｋｌが第６図に示すように温度Ｗ、であり
常温より高い温度が設定されたとすると、まず第１のＡ
ＳＣ設定ブロック６を用いた加熱操作手段２ａによるＡ
ＳＣ制御が行われる。即ちステップ３２に進んで負方向
への目標値の変更があったかどうかをチェ・ツクし、目
標値の変更がなければステップ３３に進んで冷却フラグ
が立てられているかどうかをチェックする。動作開始時
には冷却フラグが立てられていないので、ステップ３４
に進んで第１のＡＳＣ制御ブロック６のパラメータ推定
ブロック８によってパラメータの推定が行われ、ステッ
プ３５において加熱系の離散時間型モデル９を用いたＡ
ＳＣ制御が行われる。ステップ３６に進んで選択された
最適操作量が切換スイッチ１５．ホールドブロック１６
を介してアクチュエータ２の加熱操作手段２ａに与えら
れて制御対象ｌが加熱される。動作開始後目標値Ｗ３ま
での温度差が大きければ前述したように時刻ｔ３〜ｔ４
までは過渡状態でのＡＳＣ制御が行われ、最適のタイミ
ングによって操作量が変更される。そして時刻ｔ４以後
は定常状態の制御に移り、以後目標値が変更されるまで
ステップ３１〜ステツプ３６のループを繰り返して第１
のＡＳＣ制御ブロック６によるＡＳＣ制御が行われる。

さて時刻ｔ、に目標値が元の目標値Ｗ３より低い温度の
Ｗ、に設定されたものとすると、ステ・ノブ３１におい
てその目標値Ｗ４が読込まれステ・ノブ３２を介してス
テップ３７に進んで冷却フラグが立てられる。そしてス
テップ３３において冷却フラグが立てられているので、
切換手段４によって切換スイッチ５，１５とアクチュエ
ータ２の操作手段が冷却操作手段２ｂに切換えられる。

そしてステップ３８に進んで第２のＡＳＣ制御ブロック
７のパラメータ推定ブロック１７によって冷却系の離散
時間型モデル１８によるパラメータの推定が行われ、ス
テップ３９において冷却系の離散時間型モデルによるＡ
ＳＣｉ＃Ｊ御では目標値が変更されているので過渡状態
の制御が行われる。この場合には第６図に示すように冷
却操作量がオンとなるためステップ４０より４１に進み
、最適操作量の選択ブロック２２よりスイッチ１５．ホ
ールド手段１６を介してアクチュエータ２の冷却操作手
段２ｂが駆動される。従って第６図に示すように制御対
象１が冷却され、制御対象１の温度は短時間で急激に低
下する。そしてサンプリング間隔毎にステップ３１．３
２゜３３を介してステップ３８〜４１の動作が繰り返さ
れる。

そして時刻ｔ６に過渡状態制御で冷却操作量のオンの選
択を終了するとステップ４０より４２に進んで冷却フラ
グがオフとされる。そうすれば次のサンプリング間隔で
は冷却フラグがオフとなっているので、切換手段４によ
ってスイッチ５，１５とアクチュエータ２の操作手段が
加熱操作手段２ａに切換えられ、ステップ３２．３３を
介してステップ３４に進み、再び加熱系モデルでのＡＳ
Ｃ制御が行われる。加熱系モデルでは制御量がほぼ目標
値に近い値となるため定常状態の制御を継続させる。

このように２つのＡＳＣ制御ブロックを用いることによ
って目標値温度が正方向及び負方向のいずれの方向に切
換えられた場合にも速やかに制御量を目標値に近づけて
最適のＡＳＣ制御を行うことができる。

歯末実施例は加熱炉の温度制御を行う離散時間制御装置
について説明しているが、冷却炉の温度制御を行う制御
装置に適用することができることはいうまでもない。こ
の場合には第１のＡＳＣ制御ブロック６では冷却操作手
段２ｂを操作する制御を行い、第２のＡ　Ｓ　ＣｆＩＩ
Ｊ御ブロック７は設定値が正方向に変更されたときに過
渡状態制御で制御対象ｌを加熱するＡＳＣ制御を行わせ
るようにするものとする。又このような温度制御に限ら
す他の種々の制御対象に本発明を適用することが可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の離散時間制御装置の全体構成を示すブ
ロック図、第２図は時間軸上に表された操作量、制御量
、無駄時間及び予測時間を示す図であり、第２図（ａｌ
はモデルを記述するための操作量及び制御量、第２図（
ｂ）は制御量の予測における操作量シーケンス及び制御
量シーケンスを表している。第３図は過渡状態において
操作量を一回切換えた場合に制御量が新しい目標値に近
付く様子を示す図であり、第３図（ａｌは連続時間の場
合、第３図（ｂ）はＡｓｃｍＷ機能ブロック６による離
散時間の場合の図である。又第４図は予測制御量シーケ
ンスとその評価を表す図、第５図は本実施例の動作を示
すフローチャート、第６図は目標値と制御量の時間的変
化を示す制御状態の一例を示すタイムチャートである。 １−・−制御対象　　２−−−−−−−・アクチュエー
タ　　２ａ　−−−−−−・−加熱操作手段　　２　ｂ
−−−−一・−冷却操作手段３−−−ｍ−・−サンプリ
ング手段　　４−−−−−−一切換手段５　、　１５・
−−−−−一切換スイッチ　　６−−−−−−−第１Ａ
ＳＣ制御ブロック　　７・−−−−−一第２　Ａ　Ｓ　
Ｃ！ｌ？１１７”ｏ　７　り８　、　１７−−−−−−
−・パラメータ推定ブロック　　９．１８・−−−−−
−一離散時間型モデル　　１０．１９・−曲一子測ブロ
ック　　ｉ　ｔ　、　　２　ｏ−−−−−−−一未来の
操作量シーケンス発生ブロック　　１２　、　２１−−
−−−−−コスト関数ブロック　　１３　、　２２−・
−最適操作量の選択ブロック　　１４．２３−−−−−
・・無駄時間ブロック１６−・−・−・ホールドブロッ
ク 特許出願人　　　立石電機株式会社 代理人　弁理士　岡本宜喜（他１名） 第２図 （ａ） （ｂ） 第　４（：／Ｉ ｉ□　　　　　　　　　　　　　　ｉｏＴ　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　ｉ４＋Ｔｐ第５図 第　６　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続時間制御対象を制御する離散時間制御装置で
   あって、 前記連続時間制御対象の制御量を所定のサンプリング間
   隔毎に検知するサンプリング検知手段と、前記連続時間
   制御対象に対して所定サンプリング間隔毎に制御量の夫
   々相異なる方向への二値スイッチングによる操作を行う
   第１、第２の操作手段を有するスイッチングアクチュエ
   ータと、夫々前記連続時間制御対象の離散時間型モデル
   を用い、該モデルを制御対象に適応させるためモデルの
   パラメータを前記スイッチングアクチュエータの夫々の
   操作手段への操作量と前記サンプリング検知手段より検
   知された制御量とに基づいて前記サンプリング間隔毎に
   推定、更新し、いくつかのサンプリング間隔に渡って取
   り得る可能な操作量シーケンスが前記各離散時間型モデ
   ルに与えられたときにその応答として予測される複数の
   サンプリング間隔に渡る予測された複数の制御量シーケ
   ンスを選択して前記第１、第２の操作手段に対する操作
   量を夫々決定する第１、第２の離散時間型適応オンオフ
   制御手段と、 目標設定値、現在の制御量及び操作量とによって前記第
   １、第２の離散時間型適応オンオフ制御手段を選択的に
   切換える切換手段と、を具備することを特徴とする離散
   時間制御装置。
2. （２）前記スイッチングアクチュエータの第１、第２の
   操作手段は夫々制御量の周囲環境値から遠ざかる方向及
   び近づく方向に制御対象に操作するものであり、前記切
   換手段は、目標設定値が制御量の周囲環境値側に切換え
   られたときに前記第２の離散時間型適応オンオフ制御手
   段に切換え、その操作量の停止時に前記第１の離散時間
   型適応オンオフ制御手段に切換えるべく制御するもので
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の離散
   時間制御装置。