JP2011237848A - Device and method for designing switching line in sliding mode control - Google Patents
Device and method for designing switching line in sliding mode control Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011237848A JP2011237848A JP2010106122A JP2010106122A JP2011237848A JP 2011237848 A JP2011237848 A JP 2011237848A JP 2010106122 A JP2010106122 A JP 2010106122A JP 2010106122 A JP2010106122 A JP 2010106122A JP 2011237848 A JP2011237848 A JP 2011237848A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- value
- switching line
- control
- manipulated variable
- sliding mode
- 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.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 69
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 56
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 48
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 37
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000010137 moulding (plastic) Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Description
本発明は、スライディングモード制御における切替線の設計装置及び設計方法に係り、特に、制御要件に応じた切替線を自動算出するスライディングモード制御における切替線の設計装置及び設計方法に関する。 The present invention relates to a switching line design apparatus and design method in sliding mode control, and more particularly to a switching line design apparatus and design method in sliding mode control that automatically calculates a switching line according to control requirements.
従来の温度調節計（以下、温調計）には、例えばＰＩＤ制御が採用されている。このような温調計に搭載されているＰＩＤ制御では、オーバーシュート量や整定時間に対する所望な特性を得るための調整が難しかった。 For example, PID control is employed in a conventional temperature controller (hereinafter, temperature controller). In the PID control mounted on such a temperature controller, it is difficult to make adjustments for obtaining desired characteristics with respect to the overshoot amount and settling time.
一方、他の制御方法として、スライディングモード制御が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。スライディングモード制御では、切替線（切替平面、切替超平面と称する場合もある。以下切替線と記す）というパラメータを適切に設定できれば、所望の特性を得ることが比較的容易である。 On the other hand, sliding mode control is known as another control method (see, for example, Patent Documents 1 and 2). In the sliding mode control, it is relatively easy to obtain desired characteristics if a parameter called a switching line (sometimes referred to as a switching plane or a switching hyperplane; hereinafter referred to as a switching line) can be appropriately set.
温調計が搭載される装置においては、温調計による制御特性が製品の品質に影響を及ぼすことがある。このような装置を用いて製品を製造し販売する企業においては、製品品質の安定化は重要な要素のひとつである。例えば、指定した通りの制御応答を実現して製品の加熱プロファイルを一定にすることが求められる。 In a device equipped with a temperature controller, the control characteristics of the temperature controller may affect the quality of the product. In a company that manufactures and sells products using such devices, stabilization of product quality is one of the important factors. For example, it is required to realize a control response as specified and make the heating profile of the product constant.
しかしながら、ＰＩＤ制御においてはオーバーシュートや応答速度に対しては、パラメータで直接指定できないことや、制御対象の特性変動に対する再現性が得られない（応答が制御条件によって異なる）などの課題がある。
一方、スライディングモード制御では、切替線を設定して応答を指定した制御が出来るが、操作量飽和によっては、指定した通りの応答にならない場合がある。
However, in the PID control, there are problems such that overshoot and response speed cannot be directly specified by parameters, and reproducibility with respect to characteristic variation of the controlled object cannot be obtained (response varies depending on control conditions).
On the other hand, in sliding mode control, control can be performed by setting a switching line and specifying a response. However, depending on the operation amount saturation, the response may not be as specified.
図１１に、制御対象の状態（状態空間モデルにおける状態変数。以下、状態と記す）を切替線に拘束できない場合の例を示す。例えば、スライディングモード制御では、極配置等により応答の速い極にしすぎると切替線に拘束できない場合が生じる。この理由として、上述のような操作量の飽和がある。制御対象に入力できるエネルギーは物理的に有限のため、応答を速くしようとして、切替線の傾斜を大きく設定しすぎると、状態を切替線に拘束できなくなるためである。 FIG. 11 shows an example in which the state to be controlled (state variable in the state space model; hereinafter referred to as state) cannot be constrained by the switching line. For example, in the sliding mode control, there are cases where the switching line cannot be constrained if the pole has a quick response due to pole arrangement or the like. This is because the operation amount is saturated as described above. This is because the energy that can be input to the controlled object is physically limited, and if the inclination of the switching line is set too large in order to speed up the response, the state cannot be constrained to the switching line.
図１１（ａ）は制御対象の状態及び操作量ｕの時間波形の例を示す。図の例では、制御開始後、操作量が上限及び下限に飽和している。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の例に対応する、位相面における状態遷移と切替線を示す。図示のように、状態の遷移を切替線に拘束できない場合がある。 FIG. 11A shows an example of the state of the control target and the time waveform of the operation amount u. In the example of the figure, the operation amount is saturated at the upper limit and the lower limit after the control is started. FIG.11 (b) shows the state transition and switching line in a phase surface corresponding to the example of Fig.11 (a). As shown in the figure, there are cases where the state transition cannot be constrained to the switching line.
このように、操作量には物理的な飽和があるため、スライディングモード制御では切替線の設定が適切でないと、状態を切替線に拘束することができなくなる場合があり、所望の特性を得るために飽和を考慮した適切な切替線の調整が必要な場合があった。 As described above, since there is physical saturation in the operation amount, in the sliding mode control, if the setting of the switching line is not appropriate, the state may not be restricted to the switching line, and a desired characteristic is obtained. In some cases, it was necessary to adjust the switching line appropriately in consideration of saturation.
しかしながら、従来、操作量の飽和を考慮に入れた上で最適な切替線を調整するための手段が存在しなかったため、ユーザは試行錯誤しながら実験を繰り返してパラメータを調整する場合があり、非常に手間がかかっていた。例えば、従来の調整では、ｉ）切替線を変更する、ｉｉ）実際に制御（試験）させる、ｉｉｉ）応答を評価する、という各処理を、応答の評価が所望の要件を満足するまで順次繰り返し、満足した応答に対応する切替線を、調整された切替線として決定していた。 However, conventionally, there has been no means for adjusting the optimal switching line taking into account the saturation of the operation amount, and the user may adjust the parameters by repeating experiments through trial and error. It took time and effort. For example, in the conventional adjustment, the processes of i) changing the switching line, ii) actually controlling (testing), and iii) evaluating the response are sequentially repeated until the response evaluation satisfies a desired requirement. The switching line corresponding to the satisfied response was determined as the adjusted switching line.
操作量飽和を考慮した上で、例えば応答を最速にしたり、オーバーシュートをゼロにするといった要件に対して、最適な切替線の（傾斜）パラメータを導出する方法が考案されていなかったため、ユーザは上述のように実験を繰り返して切替線パラメータを決定していくしかなかった。例えば、切替線に拘束した上でなるべく速く制御するには、どのような切替線設計が良いのかという要求に対し、理論的に設計できる手順がなかった。 Considering the manipulated variable saturation, for example, the method of deriving the optimal (slope) parameter of the switching line was not devised for the requirements such as the fastest response or zero overshoot, so the user As described above, the switching line parameter must be determined by repeating the experiment. For example, in order to control as fast as possible while constraining to the switching line, there is no procedure that can be theoretically designed for the requirement of what kind of switching line design is good.
本発明は、以上の点に鑑み、スライディングモード制御において所望の特性を得る切替線を自動算出することを目的とする。また、本発明は、制御対象のモデル、目標値（ＳＶ）、制御開始前の制御量（ＰＶ）、出力リミッタ上下限値を基に、最適な切替線を自動算出することを目的のひとつとする。 In view of the above points, an object of the present invention is to automatically calculate a switching line that obtains desired characteristics in sliding mode control. Another object of the present invention is to automatically calculate an optimal switching line based on a model to be controlled, a target value (SV), a control amount (PV) before starting control, and an output limiter upper / lower limit value. To do.
予めモデリング及びパラメータ同定された制御対象のモデルを用いて、操作飽和量を一定時間入力し、その後目標値安定時の操作量（負荷率）にステップ的に切り替えた操作量波形を制御対象に入力したときに得られる測定値波形をシミュレーションし、測定値波形がユーザの所望する波形になるように、操作量飽和時間を計算で算出する。ここで、ユーザが所望する波形とは、例えば、最短時間で起動する波形や、オーバーシュートを生じない波形などである。制御対象のモデル（例えば、伝達関数モデル）から計算機により計算するため、制御システムを実働させる必要がない。計算機により、算出された操作量飽和時間に応じて切替線を決定する。 Using the model of the control target that has been modeled and identified in advance, input the operation saturation amount for a certain period of time, and then input the operation amount waveform stepwise switched to the operation amount (load factor) when the target value is stable to the control target. The measured value waveform obtained at this time is simulated, and the manipulated variable saturation time is calculated by calculation so that the measured value waveform becomes a waveform desired by the user. Here, the waveform desired by the user is, for example, a waveform that starts in the shortest time or a waveform that does not cause overshoot. Since calculation is performed by a computer from a model to be controlled (for example, a transfer function model), it is not necessary to actually operate the control system. The computer determines the switching line according to the calculated operation amount saturation time.
本発明の第１の解決手段によると、
スライディングモード制御における切替線の設計装置であって、
制御対象に対して、所定の操作量飽和時間の間操作量の上限値である第１操作量を入力し、その後安定負荷率に応じた第２操作量を入力する入力波形を入力したときの、制御量の時間応答を、複数の操作量飽和時間についてそれぞれ計算し、求められた時間応答に基づいて、予め定められた評価関数の値を操作量飽和時間毎に求め、求められた評価関数の値が所定の条件を満足する操作量飽和時間をひとつ選択する応答設計部と、
選択された操作量飽和時間における制御量及びその微分値と、予め設定された目標値とに基づき、スライディングモード制御の切替線の傾きを求める切替線算出部と、
求められた切替線の傾きに従い、スライディングモード制御の切替線のパラメータを求めるスライディングモード制御演算部と
を備えた前記設計装置が提供される。
According to the first solution of the present invention,
A switching line design device in sliding mode control,
When a first manipulated variable that is the upper limit value of the manipulated variable is input for a predetermined manipulated variable saturation time, and an input waveform for inputting the second manipulated variable corresponding to the stable load factor is input to the control target. The time response of the control amount is calculated for each of the plurality of manipulated variable saturation times, and a predetermined evaluation function value is obtained for each manipulated variable saturation time based on the obtained time response. A response design unit that selects one manipulated variable saturation time for which the value satisfies a predetermined condition;
A switching line calculation unit for obtaining the slope of the switching line of the sliding mode control based on the control amount and its differential value in the selected operation amount saturation time, and a preset target value;
There is provided the design apparatus including a sliding mode control calculation unit that obtains a parameter of a switching line for sliding mode control in accordance with the obtained inclination of the switching line.
本発明の第２の解決手段によると、
コンピュータを用いた、スライディングモード制御における切替線の設計方法であって、
制御対象に対して、所定の操作量飽和時間の間操作量の上限値である第１操作量を入力し、その後安定負荷率に応じた第２操作量を入力する入力波形を入力したときの、制御量の時間応答を計算するステップと、
求められた時間応答に基づいて、予め定められた評価関数の値を求めるステップと、
複数の操作量飽和時間について、前記時間応答を計算するステップと前記評価関数の値を求めるステップとを繰り返し、操作量飽和時間毎の評価関数の値を求めるステップと、
求められた評価関数の値が、所定の条件を満足する操作量飽和時間をひとつ選択するステップと、
選択された操作量飽和時間における制御量及びその微分値と、予め設定された目標値とに基づき、スライディングモード制御の切替線の傾きを求めるステップと、
求められた切替線の傾きに従い、スライディングモード制御の切替線のパラメータを求めるステップと
を含む前記設計方法が提供される。
According to the second solution of the present invention,
A switching line design method in sliding mode control using a computer,
When a first manipulated variable that is the upper limit value of the manipulated variable is input for a predetermined manipulated variable saturation time, and an input waveform for inputting the second manipulated variable corresponding to the stable load factor is input to the control target. Calculating the time response of the controlled variable;
Obtaining a value of a predetermined evaluation function based on the obtained time response;
For a plurality of manipulated variable saturation times, repeating the step of calculating the time response and determining the value of the evaluation function, determining the value of the evaluation function for each manipulated variable saturation time;
A step of selecting one manipulated variable saturation time at which the value of the obtained evaluation function satisfies a predetermined condition;
Obtaining a slope of the switching line of the sliding mode control based on the control amount in the selected manipulated variable saturation time and its differential value, and a preset target value;
Obtaining the parameter of the switching line of the sliding mode control according to the determined inclination of the switching line.
本発明によると、スライディングモード制御において所望の特性を得る切替線を自動算出することができる。また、本発明によると、制御対象のモデル、目標値（ＳＶ）、制御開始前の制御量（ＰＶ）、出力リミッタ上下限値を基に、最適な切替線を自動算出することができる。 According to the present invention, it is possible to automatically calculate a switching line for obtaining a desired characteristic in the sliding mode control. In addition, according to the present invention, it is possible to automatically calculate an optimal switching line based on a model to be controlled, a target value (SV), a control amount (PV) before starting control, and an output limiter upper / lower limit value.
本発明によると、実験を繰り返すことなく飽和を考慮した切替線の調整が可能なため、調整の手間を削減でき、評価指標に応じた最適な切替線が設計できるようになる。また、本発明によると、指定した通りの制御応答（所望の制御特性）を得ることができる。また、このような制御応答を実現する温調計などにより、製品が安定に生産できる。 According to the present invention, since the switching line can be adjusted in consideration of saturation without repeating the experiment, the adjustment time can be reduced, and an optimal switching line according to the evaluation index can be designed. Further, according to the present invention, a specified control response (desired control characteristics) can be obtained. In addition, a product can be stably produced by a temperature controller that realizes such a control response.
１．スライディングモード制御（ＳＭＣ）の概要
まず、スライディングモード制御の動作理論の概要を説明する。
ｉ）位相面解析
図１は、スライディングモード制御の説明図である。
スライディングモード制御は、制御対象の制御応答を、各状態を軸とした「位相面（位相空間と証することもある。以下、位相面と記す）」で捉えることから、オペレータによって位相面上に設定された「切替線」に、各状態の遷移を拘束する制御である。切替線はオペレータによって設定された傾斜をもち、目標値（例えば原点）を通過する。状態の遷移を切替線に拘束するということは、制御応答自体を決めることであり、オペレータが制御応答を切替線の傾斜というパラメータによって決定できるという側面を持つ。
1. Outline of Sliding Mode Control (SMC) First, an outline of the operation theory of sliding mode control will be described.
i) Phase plane analysis FIG. 1 is an explanatory diagram of sliding mode control.
Sliding mode control captures the control response of the controlled object with a “phase plane (sometimes proved as phase space; hereinafter referred to as phase plane)” with each state as the axis. This is a control to constrain the transition of each state to the “switching line”. The switching line has an inclination set by the operator and passes a target value (for example, the origin). Constraining the state transition to the switching line is to determine the control response itself, and has an aspect that the operator can determine the control response by a parameter of the inclination of the switching line.
図１の左側の波形はスライディングモード制御、右側の波形は比較の例としてＰＩＤ制御による波形を示す。また、図１の上段は制御応答の時間波形、下段は位相面での解析結果を示す。スライディングモード制御では、図１左側下段に示すように、状態の遷移は切替線に拘束される。一方、ＰＩＤ制御では、図１右側下段に示すように、状態の遷移は切替線に拘束されていない。 The left waveform in FIG. 1 shows a sliding mode control, and the right waveform shows a waveform by PID control as an example of comparison. Further, the upper part of FIG. 1 shows the time waveform of the control response, and the lower part shows the analysis result on the phase plane. In sliding mode control, as shown in the lower left part of FIG. On the other hand, in the PID control, as shown in the lower right side of FIG. 1, the state transition is not restricted by the switching line.
ｉｉ）スライディングモード制御の動作モード
図２は、モード移行の説明図である。
上記位相面において、スライディングモード制御では３つのモードを移行しながら制御する。
・到達モード：任意の制御開始点から、切替線に拘束するまでのモード。
・スライディングモード：切替線に拘束され、目標値に遷移するモード。
・定常モード：目標値に到達し、目標値に留めるモード。
ii) Operation Mode of Sliding Mode Control FIG. 2 is an explanatory diagram of mode transition.
In the phase plane, the sliding mode control is performed while shifting the three modes.
・ Achieving mode: Mode from the arbitrary control start point to restraining to the switching line.
・ Sliding mode: A mode that is restricted by the switching line and transitions to the target value.
-Steady mode: A mode that reaches the target value and stays at the target value.
ｉｉｉ）スライディングモードの制御対象への入力値（操作量）
スライディングモード制御の操作量は２種類あり、「等価入力」と「非線形入力」というもので、それぞれ以下のような働きをもつ。
「等価入力」は、スライディングモード中の入力である。つまり、状態の遷移が切替線に乗っているときの入力である。切替線の傾きを設計した時点で決定している。「非線形入力」は、切替線に拘束させるための入力である。つまり、切替線上以外での入力である。切替線の前後で、フィードバックゲインを非線形に切替えることにより、切替線に拘束するような操作量を出力する。図３に、操作量の切替のイメージ図を示す。
iii) Input value (operation amount) to control object in sliding mode
There are two types of sliding mode control operations, "equivalent input" and "non-linear input", which have the following functions.
“Equivalent input” is an input in the sliding mode. That is, it is an input when the state transition is on the switching line. It is determined when the inclination of the switching line is designed. “Nonlinear input” is an input for restraining the switching line. That is, the input is not on the switching line. By switching the feedback gain nonlinearly before and after the switching line, an operation amount that is constrained by the switching line is output. FIG. 3 shows an image diagram of the operation amount switching.
ｉｖ）切替線について
切替線の方程式は以下のように設計される。
制御システムの状態方程式は、次式で表されることができる。
The state equation of the control system can be expressed as:
また、ｘ１に偏差、ｘ２に偏差の変化速度をとれば、この方程式で示される直線は目標値が原点となり、目標値に安定した定常状態ではｘ１＝ｘ２＝０となる。また、スライディングモード中はσ＝０である。つまり、ｓ１ｘ１＋ｓ２ｘ２＝０となるように、状態を拘束する。ｓ１、ｓ２をどのように設定するかがスライディングモード制御の応答を決定する重要なパラメータとなる。 Further, deviation x 1, Taking the change rate of deviation x 2, straight lines represented by this equation becomes the target value is the origin, the x 1 = x 2 = 0 is a stable steady state target value. Also, σ = 0 during the sliding mode. That is, the state is constrained so that s 1 x 1 + s 2 x 2 = 0. How to set s 1 and s 2 is an important parameter that determines the response of the sliding mode control.
スライディングモード制御は、ロバスト性が強い、オーバーシュートをさせ難い等の特長がある。例えば、制御対象の特性が変化しても、切替線に拘束して制御するため、制御対象応答を変化させない。また、例えば、切替線への拘束によって、理論的にオーバーシュートを発生させない応答指定が可能である。 Sliding mode control has features such as strong robustness and difficulty in overshooting. For example, even if the characteristics of the control target change, the control target response is not changed because the control is performed while being restricted by the switching line. Further, for example, it is possible to specify a response that theoretically does not cause an overshoot due to the constraint on the switching line.
また、スライディングモード制御では切替線に拘束することで、応答波形を指定することができる。例えば、制御対象の特性変動に対して再現性が保たれる、オーバーシュートのない応答を指定できるということが言える。 In the sliding mode control, the response waveform can be specified by restraining the switching line. For example, it can be said that it is possible to specify a response without overshoot that maintains reproducibility with respect to the characteristic variation of the controlled object.
一方、ＰＩＤ制御ではこのような概念がないため、制御対象の特性変動に対して、再現性が保てない場合がある。また、オーバーシュートの生じない応答を指定するようなパラメータ調整が困難である等の点で、スライディングモード制御との違いがある。 On the other hand, since there is no such concept in PID control, there is a case where reproducibility cannot be maintained with respect to the characteristic variation of the controlled object. In addition, there is a difference from the sliding mode control in that it is difficult to adjust parameters so as to specify a response that does not cause overshoot.
スライディングモード制御を適用する制御対象として、例えば、モーションコントロール系（メカ系）がある。モーションコントロール系は、プロセス系と比較して数式モデル設計を行いやすい、オーバーシュートが許されない制御要件が多い、モーターなどは摩擦力などによる負荷特性に変動が生じやすい等の要因から、スライディングモード制御が向いているといえる。一方、プロセス系では、モデルがブラックボックス（物理的パラメータから数式モデルを構築するのが難しい）、比較的、オーバーシュートが許されない要件というのは少ない等の要因から、いままでスライディングモード制御の適用事例は少なく、ほぼＰＩＤ制御が使われている。 As a control target to which the sliding mode control is applied, for example, there is a motion control system (mechanical system). Sliding mode control for motion control systems due to factors such as easier to design mathematical models than process systems, many control requirements that do not allow overshoot, and motors that tend to fluctuate in load characteristics due to frictional forces, etc. Can be said to be suitable. On the other hand, in the process system, sliding mode control has been applied so far because the model is a black box (it is difficult to build a mathematical model from physical parameters) and there are relatively few requirements that do not allow overshoot. There are few cases, and PID control is almost used.
２．本実施の形態の概要
本実施の形態では、上述の課題に対し、操作量飽和を考慮した上で、応答が例えば最速となるように切替線を制御対象のモデルから計算で設計する手法を提供する。
まず、設計方法（調整方法）の概要を説明する。本設計方法では、まず、（１）操作量の基本波形における、最適な操作量飽和時間を探索し、そして（２）切替線を求める。
2. Outline of the present embodiment In the present embodiment, for the above-mentioned problems, a method for designing a switching line by calculation from a model to be controlled so that the response becomes, for example, the fastest after considering the operation amount saturation is provided. To do.
First, the outline of the design method (adjustment method) will be described. In this design method, first, (1) an optimum operation amount saturation time in the basic waveform of the operation amount is searched, and (2) a switching line is obtained.
（１）操作量の基本波形における、最適な操作量飽和時間の探索について
図４は、最適な操作量飽和時間の探索の説明図である。
操作量の基本波形とは、操作量飽和時間Ｔｄｅｌａｙ経過後に、安定負荷率θに応じた操作量に変更する波形である。例えば、所定の操作量飽和時間の間操作量の上限値である第１操作量を入力し、その後安定負荷率に応じた第２操作量を入力する入力波形を示す。なお、安定負荷率は、操作量の上限値及び下限値と、目標値（制御量の目標値）ＳＶと、制御対象のゲインとに基づき定められる。
(1) Search for Optimal Manipulation Amount Saturation Time in Manipulation Basic Waveform FIG. 4 is an explanatory diagram of a search for an optimum manipulation amount saturation time.
The basic waveform of the manipulated variable is a waveform that is changed to an manipulated variable according to the stable load factor θ after the manipulated variable saturation time T delay has elapsed. For example, an input waveform in which a first operation amount that is an upper limit value of an operation amount during a predetermined operation amount saturation time is input and then a second operation amount corresponding to a stable load factor is input is shown. The stable load factor is determined based on the upper limit value and lower limit value of the manipulated variable, the target value (target value of the controlled variable) SV, and the gain to be controlled.
図４（ａ）に、操作量飽和時間Ｔｄｅｌａｙが相対的に短い場合を示し、図４（ｂ）に、操作量飽和時間Ｔｄｅｌａｙが相対的に長い場合を示す。なお、各グラフの下側の波形が制御対象に入力する入力波形を示し、上側の一定値の直線が目標値ＳＶ、曲線が制御対象から出力される制御量ＰＶを示す。 FIG. 4A shows a case where the manipulated variable saturation time T delay is relatively short, and FIG. 4B shows a case where the manipulated variable saturation time T delay is relatively long. The lower waveform of each graph indicates an input waveform input to the control target, the upper straight line having a constant value indicates the target value SV, and the curve indicates the control amount PV output from the control target.
操作量飽和時間Ｔｄｅｌａｙが短い場合、図４（ａ）に示すように、オーバーシュートが生じない。また、応答は遅い。一方、操作量飽和時間Ｔｄｅｌａｙが長くなると、図４（ｂ）に示すように、オーバーシュートが生じる。また、応答が速い。このように、操作量飽和時間Ｔｄｅｌａｙの長さに応じて応答波形が変化するので、この応答波形が所望の制御要件に合うような操作量飽和時間Ｔｄｅｌａｙを算出する。 When the manipulated variable saturation time T delay is short, no overshoot occurs as shown in FIG. Also, the response is slow. On the other hand, when the manipulated variable saturation time T delay becomes longer, an overshoot occurs as shown in FIG. Also, the response is fast. Thus, since the response waveform changes depending on the length of the operation amount impregnating time T delay, the response waveform is calculated operation amount impregnating time T delay to fit the desired control requirements.
ここで、制御要件として、偏差の積算値を最小にする場合を考える。これは、例えば、制御応答を最速で目標値に収束させる場合に相当する。
ここで、例えば、評価関数Ｊとして次式を用い、この評価関数を最小又は極小にする操作量飽和時間Ｔｄｅｌａｙを算出する。
Here, for example, the following equation is used as the evaluation function J, and the manipulated variable saturation time T delay that minimizes or minimizes the evaluation function is calculated.
一例として、制御対象が２次遅れ系の場合の時間関数について説明する。プラント（制御対象）の伝達関数Ｇ（ｓ）が以下の式で表されるとする。
基本波形に対する応答波形の時間関数ｆ（ｔ）は、ｔ＜Ｔｄｅｌａｙのとき、以下の式で求められる。
また、ｔ≧Ｔｄｅｌａｙのときは、操作量の上限値を入力した場合の応答ｆ１（ｔ）と、安定負荷率に応じた操作量を入力した場合の応答ｆ２（ｔ）から、基本波形に対する応答波形の時間関数ｆ（ｔ）は次式で求めることができる。
上述の各式より、所定の操作量飽和時間の基本波形を入力した場合の、時刻ｔでの制御量ＰＶが求められるので、評価関数Ｊに予め定められた目標値ＳＶと、上式から計算されたＰＶの計算値とを代入して、評価関数Ｊの値が計算できる。複数の操作量飽和時間についてそれぞれ評価関数を算出する。 From the above equations, the control amount PV at the time t when the basic waveform of the predetermined manipulated variable saturation time is input is obtained, so the target value SV predetermined for the evaluation function J and the above equation are calculated. By substituting the calculated PV value, the value of the evaluation function J can be calculated. An evaluation function is calculated for each of a plurality of manipulated variable saturation times.
図５に、操作量飽和時間と評価関数の関係を示す。
図は、横軸に操作量飽和時間Ｔｄｅｌａｙ、縦軸に評価関数Ｊの値をとってプロットしたものである。例えば、評価関数Ｊの値が最小又は極小になる操作量飽和時間Ｔｄｅｌａｙの最適値が求まる。
FIG. 5 shows the relationship between the manipulated variable saturation time and the evaluation function.
The figure is plotted with the manipulated variable saturation time T delay on the horizontal axis and the value of the evaluation function J on the vertical axis. For example, the optimum value of the manipulated variable saturation time T delay that minimizes or minimizes the value of the evaluation function J is obtained.
（２）切替線について
図６は、切替線を求める説明図である。
選択された操作量飽和時間のタイミングでの制御量（図６：横軸）とその変化速度（図６：縦軸）を計算し、切替線を算出する。
上述の（１）で選択した操作量飽和時間のタイミングは、スライディングモード制御の切替線に状態が乗るタイミングと等価であるので、その点（図中Ａ）における制御量と変化速度を計算することで、目標値に対応する点（図中Ｂ）とその点を結ぶ切替線の傾きが算出できる。これが切替線の基準値となる。
(2) Switching Line FIG. 6 is an explanatory diagram for obtaining a switching line.
The control amount at the timing of the selected manipulated variable saturation time (FIG. 6: horizontal axis) and its changing speed (FIG. 6: vertical axis) are calculated, and the switching line is calculated.
Since the timing of the operation amount saturation time selected in the above (1) is equivalent to the timing when the state is on the sliding mode control switching line, the control amount and the change speed at that point (A in the figure) are calculated. Thus, the point corresponding to the target value (B in the figure) and the inclination of the switching line connecting the points can be calculated. This is the reference value for the switching line.
操作量が飽和から外れるタイミングでの制御量の計算式は、以下のように表すことができる。
また、操作量が飽和から外れるタイミングでの制御量変化速度の計算式は、以下のように表すことができる。
３．システム構成
図７は、本実施の形態の制御システムの構成図である。
制御システムは、例えば、スライディングモード制御最適パラメータ算出部１０と、スライディングモード制御演算部２０と、操作量リミッタ３０と、制御対象４０と、システム同定部５０とを備える。スライディングモード制御最適パラメータ算出部１０は、最適応答設計部１１と、最適切替線算出部１２とを有する。
3. System Configuration FIG. 7 is a configuration diagram of a control system according to the present embodiment.
The control system includes, for example, a sliding mode control optimum parameter calculation unit 10, a sliding mode control calculation unit 20, an operation amount limiter 30, a control target 40, and a system identification unit 50. The sliding mode control optimal parameter calculation unit 10 includes an optimal response design unit 11 and an optimal switching line calculation unit 12.
制御対象４０は、一例として、プラスチック成形機やフリップチップボンダ等である。プラスチック成形機は、省エネや効率の目的で、例えば立ち上がり時間の短縮のためオーバーシュートを抑えたい、という制御要件がある。また、フリップチップボンダは、製品品質向上のため、繰り返し行われる熱処理の再現性を一致させたい、という制御要件がある。制御対象４０は、２次遅れ系の適宜のものであってもよいし、プロセス系、温度を制御量とする温度調節系であってもよいし、これら以外の適宜の制御対象であってもよい。システム同定部５０は、制御対象のモデリング、モデリングされたモデルの各パラメータを同定する。例えば、上述の伝達関数Ｇ（ｓ）の例では、ゲインＫｐ、時定数Ｔ１、Ｔ２の各パラメータを同定する。 The control target 40 is, for example, a plastic molding machine or a flip chip bonder. For the purpose of energy saving and efficiency, a plastic molding machine has a control requirement that, for example, it is desired to suppress overshoot in order to shorten the rise time. In addition, the flip chip bonder has a control requirement that the reproducibility of repeated heat treatments should be matched to improve product quality. The controlled object 40 may be an appropriate second-order lag system, a process system, a temperature adjustment system with a temperature as a controlled variable, or an appropriate controlled object other than these. Good. The system identification unit 50 identifies the control target modeling and each parameter of the modeled model. For example, in the example of the transfer function G (s) described above, the parameters of the gain Kp and the time constants T 1 and T 2 are identified.
スライディングモード制御演算部２０は、設定される切替線パラメータ（例えば、切替線の傾き）に従い、スライディングモード制御の切替線のパラメータ（例えば、ｓ１、ｓ２）を求める。また、スライディングモード制御による制御をするための制御入力を演算する。操作量リミッタ３０は、制御対象４０に入力される操作量ＭＶを、上限値及び下限値でリミットする。 The sliding mode control calculation unit 20 obtains the switching mode parameters (for example, s 1 and s 2 ) for the sliding mode control in accordance with the switching line parameters that are set (for example, the inclination of the switching line). Also, a control input for performing control by sliding mode control is calculated. The operation amount limiter 30 limits the operation amount MV input to the control target 40 with an upper limit value and a lower limit value.
スライディングモード制御最適パラメータ算出部１０の最適応答設計部１１は、制御対象４０のモデルに対して、所定の操作量飽和時間の間操作量の上限値である第１操作量を入力し、その後安定負荷率に応じた第２操作量を入力する入力波形を入力したときの、制御量の時間応答を、複数の操作量飽和時間についてそれぞれ求める。また、最適応答設計部１１は、求められた時間応答に基づいて、予め定められた評価関数の値を操作量飽和時間毎に求め、求められた評価関数の値が所定の条件を満足する操作量飽和時間をひとつ選択する。最適切替線算出部１２は、選択された操作量飽和時間における制御量及びその微分値と、予め設定された目標値とに基づき、スライディングモード制御の切替線の傾きを求める。 The optimum response design unit 11 of the sliding mode control optimum parameter calculation unit 10 inputs the first manipulated variable that is the upper limit value of the manipulated variable for a predetermined manipulated variable saturation time with respect to the model of the controlled object 40, and then stabilizes the model. The time response of the control amount when the input waveform for inputting the second operation amount according to the load factor is input is obtained for each of the plurality of operation amount saturation times. The optimum response design unit 11 obtains a predetermined evaluation function value for each manipulated variable saturation time based on the obtained time response, and an operation in which the obtained evaluation function value satisfies a predetermined condition. Select one quantity saturation time. The optimum switching line calculation unit 12 obtains the slope of the switching line for the sliding mode control based on the control amount and its differential value in the selected manipulated variable saturation time and the preset target value.
なお、最適応答設計部１１、最適切替線算出部１２、スライディングモード制御演算部２０は、例えば、処理部（ＣＰＵ）、記憶部、入力部及び出力部等を有するコンピュータで実現されることができる。本実施の形態におけるスライディングモード制御の切替線の設計装置は、例えば、最適応答設計部１１、最適切替線算出部１２及びスライディングモード制御演算部２０を含むことができる。なお、操作量リミッタ３０、システム同定部５０をさらに含んでも良い。 The optimum response design unit 11, the optimum switching line calculation unit 12, and the sliding mode control calculation unit 20 can be realized by a computer having a processing unit (CPU), a storage unit, an input unit, an output unit, and the like, for example. . The sliding mode control switching line design apparatus in the present embodiment can include, for example, an optimum response design unit 11, an optimum switching line calculation unit 12, and a sliding mode control calculation unit 20. The operation amount limiter 30 and the system identification unit 50 may be further included.
４．フローチャート
図８は、本実施の形態のフローチャートである。
まず、システム同定部５０は、システム同定などによる制御対象４０のモデリングを行う（Ｓ１０１）。本実施の形態では、上述の伝達関数Ｇ（ｓ）のように２次遅れ系について説明するが、制御対象が３次以上でもよく、この場合２次に近似してもよい。
4). Flowchart FIG. 8 is a flowchart of the present embodiment.
First, the system identification unit 50 performs modeling of the control target 40 by system identification or the like (S101). In this embodiment, a second-order lag system is described as in the above-described transfer function G (s). However, the control target may be third-order or higher, and in this case, second-order approximation may be performed.
最適切替線算出部１２は、モデルパラメータを設定する（Ｓ１０３）。例えば、上述の伝達関数Ｇ（ｓ）における、時定数Ｔ１、Ｔ２、ゲインＫｐを設定する。これらの各モデルパラメータは、システム同定部５０により同定され、最適切替線算出部１２に入力されることができる。 The optimum switching line calculation unit 12 sets model parameters (S103). For example, the time constants T 1 and T 2 and the gain Kp in the transfer function G (s) described above are set. Each of these model parameters can be identified by the system identification unit 50 and input to the optimum switching line calculation unit 12.
最適切替線算出部１２は、操作量の上限値及び下限値を設定する（Ｓ１０５）。また、最適切替線算出部１２は、制御条件（例えば、制御量の初期値ＰＶ０、目標値ＳＶ）を設定する（Ｓ１０７）。なお、これらの各値は、例えばオペレータの操作により入力部から入力されてもよいし、予め設定された適宜の装置、記録媒体等から入力してもよい。 The optimum switching line calculation unit 12 sets an upper limit value and a lower limit value of the operation amount (S105). Further, the optimum switching line calculation unit 12 sets the control conditions (for example, the initial value PV 0 of the control amount, the target value SV) (S107). Each of these values may be input from the input unit, for example, by an operator's operation, or may be input from an appropriate device or recording medium set in advance.
また、最適切替線算出部１２は、操作量の上限値及び下限値を用いて、以下の式により安定負荷率θを求める。
最適切替線算出部１２は、評価関数（偏差２乗）を設定する（Ｓ１０９）。評価関数は予めひとつ定められていてもよいし、制御要件に対応する複数の評価関数が予め定められ、これら制御要件を表示部等に表示してオペレータがその中から選択することにより、対応する評価関数が設定されるようにしてもよい。ここでは、上述のように、以下の評価関数を用いるものとする。
図９は、ステップＳ１１３の詳細フローチャートである。
まず、最適切替線算出部１２は、操作量飽和時間Ｔｄｅｌａｙを設定する（Ｓ２０１）。操作量飽和時間は、例えば計算に用いる範囲や増分等が予め定められ、順次操作量飽和時間Ｔｄｅｌａｙをひとつ設定する。
FIG. 9 is a detailed flowchart of step S113.
First, the optimum switching line calculation unit 12 sets an operation amount saturation time T delay (S201). For the manipulated variable saturation time, for example, a range or increment used for calculation is determined in advance, and one manipulated variable saturation time T delay is sequentially set.
最適切替線算出部１２は、応答波形ｆ（ｔ）を求める（Ｓ２０３）。例えば、制御対象のモデルに対して、所定の操作量飽和時間の間操作量の上限値である第１操作量を入力し、その後安定負荷率に応じた第２操作量を入力する入力波形を入力したときの、制御量の時間応答ｆ（ｔ）を求める。例えば、上述の数６、数７で示すｆ（ｔ）の式を用いることができる。なお、適宜の手法により数値計算で時間応答をシミュレーションしてもよい。 The optimum switching line calculation unit 12 obtains a response waveform f (t) (S203). For example, an input waveform for inputting a first operation amount that is an upper limit value of the operation amount for a predetermined operation amount saturation time and then inputting a second operation amount corresponding to the stable load factor is input to the model to be controlled. The time response f (t) of the control amount when input is obtained. For example, the equation of f (t) expressed by the above equations 6 and 7 can be used. Note that the time response may be simulated by numerical calculation by an appropriate method.
最適切替線算出部１２は、評価関数Ｊの値を求める（Ｓ２０５）。上述の評価関数Ｊの式に従い、例えば設定された目標値ＳＶと求められた制御量の時間応答との偏差ｅ（ｔ）を求め、この２乗を時間積分して評価関数Ｊの値を求める。
最適切替線算出部１２は、操作量飽和時間Ｔｄｅｌａｙ及び評価関数Ｊの値を対応して記憶部に記憶する（Ｓ２０７）。
The optimum switching line calculation unit 12 obtains the value of the evaluation function J (S205). According to the formula of the evaluation function J described above, for example, a deviation e (t) between the set target value SV and the time response of the calculated control amount is obtained, and the square is time integrated to obtain the value of the evaluation function J. .
The optimum switching line calculation unit 12 stores the manipulated variable saturation time T delay and the value of the evaluation function J in the storage unit in a corresponding manner (S207).
最適切替線算出部１２は、所定範囲の操作量飽和時間Ｔｄｅｌａｙについて計算したか判断する（Ｓ２０９）。所定範囲の操作量飽和時間Ｔｄｅｌａｙについて計算していない場合は、ステップＳ２０１に戻り、別の操作量飽和時間Ｔｄｅｌａｙを設定してステップ２０３以降の処理を繰り返す。これにより、操作量飽和時間Ｔｄｅｌａｙ毎の評価関数の値が求まる。一方、所定範囲の操作量飽和時間Ｔｄｅｌａｙについて計算している場合は、ステップＳ２１１に移る。 The optimum switching line calculation unit 12 determines whether the operation amount saturation time T delay within a predetermined range has been calculated (S209). When the operation amount saturation time T delay in the predetermined range has not been calculated, the process returns to step S201, another operation amount saturation time T delay is set, and the processing after step 203 is repeated. Thereby, the value of the evaluation function for each manipulated variable saturation time T delay is obtained. On the other hand, if the operation amount saturation time T delay within a predetermined range is being calculated, the process proceeds to step S211.
ステップＳ２１１では、最適切替線算出部１２は、求められた評価関数Ｊの値に基づき、最適な操作量飽和時間Ｔｄｅｌａｙを求める（Ｓ２１１）。例えば、記憶された評価関数Ｊの値が最小又は極小になる値を検索し、対応する操作量飽和時間Ｔｄｅｌａｙを求める。なお、最小又は極小以外にも、評価関数の値が予め定められた閾値以下である操作量飽和時間をひとつ選択してもよい。ただし、Ｔｄｅｌａｙが長くなるとオーバーシュートを生じる場合があるので、予め定められた操作量飽和時間Ｔｄｅｌａｙ以上は除外するようにしてもよい。例えば、上記予め定められた操作量飽和時間Ｔｄｅｌａｙとは、時定数のＴ１、Ｔ２を加算したものとすることができる（Ｔｄｅｌａｙ≦Ｔ１＋Ｔ２）。 In step S211, the optimum switching line calculation unit 12 obtains the optimum manipulated variable saturation time T delay based on the obtained value of the evaluation function J (S211). For example, a value at which the stored value of the evaluation function J is minimized or minimized is searched for, and a corresponding manipulated variable saturation time T delay is obtained. In addition to the minimum or minimum, one operation amount saturation time in which the value of the evaluation function is equal to or less than a predetermined threshold value may be selected. However, since an overshoot may occur when T delay becomes longer, a predetermined operation amount saturation time T delay or longer may be excluded. For example, the predetermined manipulated variable saturation time T delay can be obtained by adding time constants T 1 and T 2 (T delay ≦ T 1 + T 2 ).
図８に戻り説明を続ける。最適切替線算出部１２は、位相面における切替線設定値（切替線の傾き）を算出する（Ｓ１１３）。例えば、最適切替線算出部１２は、選択された操作量飽和時間における制御量及びその微分値と、予め設定された目標値ＳＶとに基づき、スライディングモード制御の切替線の傾きを求める。選択された操作量飽和時間における制御量及びその微分値は、上述の数８及び数９で求めることができる。図６に示すように、切替線の傾きａは、以下の式で求められる。
スライディングモード制御演算部２０は切替線を設定し、制御試験を行う（Ｓ１１５）。例えば、スライディングモード制御演算部２０は、切替線の傾きａを入力し、切替線のパラメータｓ１、ｓ２を以下のように設定する。
［ｓ１、ｓ２］＝［−ａ、１］
ここで、切替線のパラメータｓ１、ｓ２と切替線の傾きａについて説明する。
The sliding mode control calculation unit 20 sets a switching line and performs a control test (S115). For example, the sliding mode control calculation unit 20 inputs the inclination a of the switching line and sets the parameters s 1 and s 2 of the switching line as follows.
[S 1 , s 2 ] = [− a, 1]
Here, the parameters s 1 and s 2 of the switching line and the inclination a of the switching line will be described.
切替線の方程式はｘ１＝ＰＶ、ｘ２＝ｄＰＶ／ｄｔとして、以下の式で表される。
ｓ１ｘ１＋ｓ２ｘ２＝０
式展開すると、
設定された切替線のパラメータｓ１、ｓ２を用いて、制御システムは制御試験を行っても良い。
The equation of the switching line is expressed by the following equation where x 1 = PV and x 2 = dPV / dt.
s 1 x 1 + s 2 x 2 = 0
When the expression is expanded,
The control system may perform a control test using the set parameters s 1 and s 2 of the switching line.
５．評価関数の変形例
評価関数としては、上述のものに限らず制御要件に対応する適宜の評価関数を用いてもよい。例えば、オーバシュートをゼロにするような制御要件の場合、評価関数として偏差の微分値を用い、これがゼロ以下になるようにしてもよい。例えば、評価関数として以下の式を用いることができる。
この場合、上述のステップＳ２１１において、最適応答設計部１１は、評価関数Ｊの値がマイナスである操作量飽和時間をひとつ選択する。また、最適応答設計部１１は、評価関数の値がマイナスからプラスへ変わる点（ゼロをまたぐ点）を求め、評価関数の値がマイナスであり、かつ、該点近傍（例えば予め定められた範囲内）の操作量飽和時間をひとつ選択するようにしてもよい。なお、上述の評価関数Ｊにおいて、実際の数値計算では時間ｔは無限大まで計算する必要はなく、予め定められた時間まで計算すればよい。 In this case, in the above-described step S211, the optimum response design unit 11 selects one manipulated variable saturation time in which the value of the evaluation function J is negative. The optimum response design unit 11 obtains a point where the value of the evaluation function changes from negative to positive (a point that crosses zero), the value of the evaluation function is negative, and the vicinity of the point (for example, a predetermined range) One of the operation amount saturation times in (1) may be selected. In the above-described evaluation function J, in the actual numerical calculation, the time t need not be calculated to infinity, but may be calculated up to a predetermined time.
６．効果の例
図１０は、本実施の形態により求められた切替線に基づいて、スライディングモード制御したときのグラフである。本実施の形態で示した手法により、高速で安定した制御が実現できる切替線が設定可能であることがわかる。
6). Example of Effect FIG. 10 is a graph when the sliding mode is controlled based on the switching line obtained according to the present embodiment. It can be seen that a switching line capable of realizing high-speed and stable control can be set by the method shown in the present embodiment.
このように、本実施の形態によると、制御要件に応じた切替線を自動的に求めることができる。この点、要求に応じて最適な切替線を求められることは、従来の技術ではできなかったことである。また、本手法はモデルがあれば計算だけで求められるため、実験を繰り返す必要性が非常に減少する。 Thus, according to the present embodiment, the switching line corresponding to the control requirement can be automatically obtained. In this respect, it has been impossible to obtain an optimum switching line according to the demand by the conventional technique. In addition, since this method can be obtained only by calculation if there is a model, the need for repeated experiments is greatly reduced.
本発明は、例えば、スライディングモード制御を行う制御システムに利用可能である。 The present invention can be used, for example, in a control system that performs sliding mode control.
１０ スライディングモード制御最適パラメータ算出部
１１ 最適応答設計部
１２ 最適切替線算出部
２０ スライディングモード制御演算部
３０ 操作量リミッタ
４０ 制御対象
５０ システム同定部
ＳＶ 目標値
ＭＶ 操作量
ＰＶ 制御量
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Sliding mode control optimal parameter calculation part 11 Optimal response design part 12 Optimal switching line calculation part 20 Sliding mode control calculating part 30 Manipulation amount limiter 40 Control object 50 System identification part SV Target value MV Manipulation quantity PV Control quantity
Claims (9)
制御対象に対して、所定の操作量飽和時間の間操作量の上限値である第１操作量を入力し、その後安定負荷率に応じた第２操作量を入力する入力波形を入力したときの、制御量の時間応答を、複数の操作量飽和時間についてそれぞれ計算し、求められた時間応答に基づいて、予め定められた評価関数の値を操作量飽和時間毎に求め、求められた評価関数の値が所定の条件を満足する操作量飽和時間をひとつ選択する応答設計部と、
選択された操作量飽和時間における制御量及びその微分値と、予め設定された目標値とに基づき、スライディングモード制御の切替線の傾きを求める切替線算出部と、
求められた切替線の傾きに従い、スライディングモード制御の切替線のパラメータを求めるスライディングモード制御演算部と
を備えた前記設計装置。 A switching line design device in sliding mode control,
When a first manipulated variable that is the upper limit value of the manipulated variable is input for a predetermined manipulated variable saturation time, and an input waveform for inputting the second manipulated variable corresponding to the stable load factor is input to the control target. The time response of the control amount is calculated for each of the plurality of manipulated variable saturation times, and a predetermined evaluation function value is obtained for each manipulated variable saturation time based on the obtained time response. A response design unit that selects one manipulated variable saturation time for which the value satisfies a predetermined condition;
A switching line calculation unit for obtaining the slope of the switching line of the sliding mode control based on the control amount and its differential value in the selected operation amount saturation time, and a preset target value;
The design apparatus comprising: a sliding mode control calculation unit that obtains a parameter of a switching line for sliding mode control according to the obtained inclination of the switching line.
制御対象に対して、所定の操作量飽和時間の間操作量の上限値である第１操作量を入力し、その後安定負荷率に応じた第２操作量を入力する入力波形を入力したときの、制御量の時間応答を計算するステップと、
求められた時間応答に基づいて、予め定められた評価関数の値を求めるステップと、
複数の操作量飽和時間について、前記時間応答を計算するステップと前記評価関数の値を求めるステップとを繰り返し、操作量飽和時間毎の評価関数の値を求めるステップと、
求められた評価関数の値が、所定の条件を満足する操作量飽和時間をひとつ選択するステップと、
選択された操作量飽和時間における制御量及びその微分値と、予め設定された目標値とに基づき、スライディングモード制御の切替線の傾きを求めるステップと、
求められた切替線の傾きに従い、スライディングモード制御の切替線のパラメータを求めるステップと
を含む前記設計方法。 A switching line design method in sliding mode control using a computer,
When a first manipulated variable that is the upper limit value of the manipulated variable is input for a predetermined manipulated variable saturation time, and an input waveform for inputting the second manipulated variable corresponding to the stable load factor is input to the control target. Calculating the time response of the controlled variable;
Obtaining a value of a predetermined evaluation function based on the obtained time response;
For a plurality of manipulated variable saturation times, repeating the step of calculating the time response and determining the value of the evaluation function, determining the value of the evaluation function for each manipulated variable saturation time;
A step of selecting one manipulated variable saturation time at which the value of the obtained evaluation function satisfies a predetermined condition;
Obtaining a slope of the switching line of the sliding mode control based on the control amount in the selected manipulated variable saturation time and its differential value, and a preset target value;
Obtaining a parameter of a switching line for sliding mode control according to the obtained inclination of the switching line.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010106122A JP5488182B2 (en) | 2010-05-06 | 2010-05-06 | Switching line design apparatus and design method in sliding mode control |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010106122A JP5488182B2 (en) | 2010-05-06 | 2010-05-06 | Switching line design apparatus and design method in sliding mode control |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011237848A true JP2011237848A (en) | 2011-11-24 |
| JP5488182B2 JP5488182B2 (en) | 2014-05-14 |
Family
ID=45325789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010106122A Expired - Fee Related JP5488182B2 (en) | 2010-05-06 | 2010-05-06 | Switching line design apparatus and design method in sliding mode control |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5488182B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016012228A (en) * | 2014-06-27 | 2016-01-21 | 株式会社Kelk | Temperature control device of semiconductor wafer and temperature control method of semiconductor wafer |
| US10332764B2 (en) | 2016-08-17 | 2019-06-25 | Kelk Ltd. | Temperature controller of semiconductor wafer and temperature control method of semiconductor wafer |
| CN110007604A (en) * | 2019-05-14 | 2019-07-12 | 哈尔滨工程大学 | There is the accuracy of cable underwater robot seabed to be saturated control method based on sliding mode technology |
-
2010
- 2010-05-06 JP JP2010106122A patent/JP5488182B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016012228A (en) * | 2014-06-27 | 2016-01-21 | 株式会社Kelk | Temperature control device of semiconductor wafer and temperature control method of semiconductor wafer |
| US10332764B2 (en) | 2016-08-17 | 2019-06-25 | Kelk Ltd. | Temperature controller of semiconductor wafer and temperature control method of semiconductor wafer |
| CN110007604A (en) * | 2019-05-14 | 2019-07-12 | 哈尔滨工程大学 | There is the accuracy of cable underwater robot seabed to be saturated control method based on sliding mode technology |
| CN110007604B (en) * | 2019-05-14 | 2021-09-28 | 哈尔滨工程大学 | Submarine fixed-point landing saturation control method for cabled underwater robot based on sliding mode technology |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5488182B2 (en) | 2014-05-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10620604B2 (en) | Online integration of model-based optimization and model-less control | |
| US10386796B2 (en) | Model predictive controller and method with correction parameter to compensate for time lag | |
| Huang et al. | Modified Smith fuzzy PID temperature control in an oil-replenishing device for deep-sea hydraulic system | |
| CN111103849B (en) | Output device, control device, and learning parameter output method | |
| CN111684366A (en) | Learning device, learning method, and program thereof | |
| JP5488182B2 (en) | Switching line design apparatus and design method in sliding mode control | |
| Saad et al. | Performance comparison between PI and MRAC for coupled-tank system | |
| JP2013069094A (en) | Control method and controller | |
| EP2715458A2 (en) | The tuning methods of the pi and pid controllers parameters | |
| KR102382047B1 (en) | Automatic learning tuning system of motor controller using PSO | |
| JP7210996B2 (en) | Control model identification method, control model identification device and program | |
| JP2018156152A (en) | Control method and control apparatus | |
| JP2015087781A (en) | Control method and control device | |
| CN109828622B (en) | Diffusion furnace temperature control method and control system based on wiener model control algorithm | |
| CA2874269C (en) | Model predictive controller and method with correction parameter to compensate for time lag | |
| Macias et al. | Fractional order calculus for modeling and fractional PID control of the heating process | |
| Graichen et al. | Design of adaptive feedforward control under input constraints for a benchmark CSTR based on a BVP solver | |
| JP6848710B2 (en) | Plant control and adjustment equipment and methods | |
| Akbar et al. | Implementing PID Control on Arduino Uno for Air Temperature Optimization | |
| Apriaskar et al. | Microwave heating control system using genetic algorithm-based PID controller | |
| JP7360162B2 (en) | Control system design method and control device | |
| CN113655816A (en) | Ladle bottom argon blowing system flow control method and computer readable storage medium | |
| Zhang et al. | Parameter preference for the continuous super-twisting-like algorithm based on H∞ norm analysis | |
| JP2018077663A (en) | Plant control adjustment device | |
| Rahmat et al. | iTCLab PID Control Tuning Using Deep Learning |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130418 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140128 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140131 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140210 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5488182 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |