JP2008310601A - フィードバック制御系の設計方法、設計プログラム、および設計支援装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】制御系の共振モードを補償するノッチフィルタおよび共振モードを合成した全域通過フィルタがモデル化され(ステップS105)、全域通過フィルタを含む設計用制御対象が決定される(ステップS106)。そして、制御器に含まれる重み関数が導出された後(ステップS111)、設計者が設定した目標ゲイン交差周波数および位相余裕が用いられて、重み関数のゲインが調整される(ステップS112)。その後、位相進み重みに含まれる位相変数が決定されて、重み関数が確定される(ステップS113)。このようにして確定された重み関数および設計用制御対象に対してH∞ループ整形法が適用され(ステップS114)、H∞制御器が導出される(ステップS115)。
【選択図】 図1
Description
Wpi(s)=kpi(1+2πfpi/s) ・・・(1)
前記制御対象を含む設計用制御対象と設計用制御対象を制御し重み関数を含む制御器とをモデル化するモデル化工程と、
前記モデル化工程にてモデル化される制御器に含まれる重み関数を導出する導出工程と、
前記導出工程にて導出された重み関数を目標ゲイン交差周波数または目標安定余裕を用いて確定する確定工程と、
前記確定工程にて確定された重み関数と前記モデル化工程にてモデル化された設計用制御対象とに対してH∞制御理論を適用して最適制御器を設計する設計工程と
を有することを特徴とする設計方法。
前記制御対象を共振モードおよび剛体モードに分離する分離工程と、
前記分離工程にて得られた共振モードとこの共振モードを補償するフィルタとを代替する全域通過フィルタをモデル化する全域通過フィルタモデル化工程とを含み、
前記分離工程にて得られた剛体モードおよび前記全域通過フィルタモデル化工程にて得られた全域通過フィルタを含む設計用制御対象をモデル化することを特徴とする付記1記載の設計方法。
重み関数およびH∞制御器によって制御器をモデル化することを特徴とする付記1記載の設計方法。
PI補償重み、ロールオフ補償重み、狭帯域外乱補償重み、および位相進み重みの少なくともいずれか1つを含む重み関数を導出することを特徴とする付記1記載の設計方法。
設計用制御対象および重み関数を合成した系のゲイン交差周波数が目標ゲイン交差周波数に一致するように重み関数のゲインを調整することを特徴とする付記1記載の設計方法。
設計用制御対象および重み関数を合成した系の位相と目標安定余裕から算出される目標位相との位相差を最小とする位相進み重みを決定する決定工程を含み、
前記決定工程にて決定された位相進み重みを含む重み関数を確定することを特徴とする付記1記載の設計方法。
外乱周波数特性を近似する周波数特性を備えた重み関数を導出することを特徴とする付記1記載の設計方法。
前記制御対象を含む設計用制御対象と設計用制御対象を制御し重み関数を含む制御器とをモデル化するモデル化工程と、
前記モデル化工程にてモデル化される制御器に含まれる重み関数を導出する導出工程と、
前記導出工程にて導出された重み関数を目標ゲイン交差周波数または目標安定余裕を用いて確定する確定工程と、
前記確定工程にて確定された重み関数と前記モデル化工程にてモデル化された設計用制御対象とに対してH∞制御理論を適用して最適制御器を設計する設計工程と
をコンピュータに実行させることを特徴とする設計プログラム。
前記制御対象を含む設計用制御対象と設計用制御対象を制御し重み関数を含む制御器とをモデル化するモデル化部と、
前記モデル化部によってモデル化される制御器に含まれる重み関数を導出する導出部と、
前記導出部によって導出された重み関数を目標ゲイン交差周波数または目標安定余裕を用いて確定する確定部と、
前記確定部によって確定された重み関数と前記モデル化部によってモデル化された設計用制御対象とに対してH∞制御理論を適用して最適制御器を設計する設計部と
を有することを特徴とする設計支援装置。
102 制御対象
102a 共振モード
102b 剛体モード
103、202 時間遅れ
104 制御器
104a 重み関数
104b H∞制御器
201 全域通過フィルタ
203 設計用制御対象
Claims (9)
- 制御対象が当該制御対象からの出力のフィードバックを利用して制御されるフィードバック制御系の設計方法であって、
前記制御対象を含む設計用制御対象と設計用制御対象を制御し重み関数を含む制御器とをモデル化するモデル化工程と、
前記モデル化工程にてモデル化される制御器に含まれる重み関数を導出する導出工程と、
前記導出工程にて導出された重み関数を目標ゲイン交差周波数または目標安定余裕を用いて確定する確定工程と、
前記確定工程にて確定された重み関数と前記モデル化工程にてモデル化された設計用制御対象とに対してH∞制御理論を適用して最適制御器を設計する設計工程と
を有することを特徴とする設計方法。 - 前記モデル化工程は、
前記制御対象を共振モードおよび剛体モードに分離する分離工程と、
前記分離工程にて得られた共振モードとこの共振モードを補償するフィルタとを代替する全域通過フィルタをモデル化する全域通過フィルタモデル化工程とを含み、
前記分離工程にて得られた剛体モードおよび前記全域通過フィルタモデル化工程にて得られた全域通過フィルタを含む設計用制御対象をモデル化することを特徴とする請求項1記載の設計方法。 - 前記モデル化工程は、
重み関数およびH∞制御器によって制御器をモデル化することを特徴とする請求項1記載の設計方法。 - 前記導出工程は、
PI補償重み、ロールオフ補償重み、狭帯域外乱補償重み、および位相進み重みの少なくともいずれか1つを含む重み関数を導出することを特徴とする請求項1記載の設計方法。 - 前記確定工程は、
設計用制御対象および重み関数を合成した系のゲイン交差周波数が目標ゲイン交差周波数に一致するように重み関数のゲインを調整することを特徴とする請求項1記載の設計方法。 - 前記確定工程は、
設計用制御対象および重み関数を合成した系の位相と目標安定余裕から算出される目標位相との位相差を最小とする位相進み重みを決定する決定工程を含み、
前記決定工程にて決定された位相進み重みを含む重み関数を確定することを特徴とする請求項1記載の設計方法。 - 前記導出工程は、
外乱周波数特性を近似する周波数特性を備えた重み関数を導出することを特徴とする請求項1記載の設計方法。 - 制御対象が当該制御対象からの出力のフィードバックを利用して制御されるフィードバック制御系の設計プログラムであって、
前記制御対象を含む設計用制御対象と設計用制御対象を制御し重み関数を含む制御器とをモデル化するモデル化工程と、
前記モデル化工程にてモデル化される制御器に含まれる重み関数を導出する導出工程と、
前記導出工程にて導出された重み関数を目標ゲイン交差周波数または目標安定余裕を用いて確定する確定工程と、
前記確定工程にて確定された重み関数と前記モデル化工程にてモデル化された設計用制御対象とに対してH∞制御理論を適用して最適制御器を設計する設計工程と
をコンピュータに実行させることを特徴とする設計プログラム。 - 制御対象が当該制御対象からの出力のフィードバックを利用して制御されるフィードバック制御系の設計支援装置であって、
前記制御対象を含む設計用制御対象と設計用制御対象を制御し重み関数を含む制御器とをモデル化するモデル化部と、
前記モデル化部によってモデル化される制御器に含まれる重み関数を導出する導出部と、
前記導出部によって導出された重み関数を目標ゲイン交差周波数または目標安定余裕を用いて確定する確定部と、
前記確定部によって確定された重み関数と前記モデル化部によってモデル化された設計用制御対象とに対してH∞制御理論を適用して最適制御器を設計する設計部と
を有することを特徴とする設計支援装置。
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