JP2948549B2 - Higher dynamics type automatic control method and apparatus - Google Patents
Higher dynamics type automatic control method and apparatusInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、センサ等で検知し
た制御対象の状態を示す情報を基に計算処理を行ない、
計算結果に基づいてアクチュエータ機器等を駆動して上
記制御対象の状態量を自動的に調整する高次ダイナミク
ス型自動制御方法及び装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention performs a calculation process based on information indicating a state of a control target detected by a sensor or the like.
The present invention relates to a high-order dynamics type automatic control method and apparatus for automatically adjusting a state quantity of the control target by driving an actuator device or the like based on a calculation result.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の自動制御装置では、高次のダイナ
ミクスを有する計算処理を行なうものが少なかった。図
８は一次のダイナミクス（積分器）１を有する１入力１
出力型の自動制御装置の制御ロジック構成を示すもので
ある。2. Description of the Related Art There are few conventional automatic control devices that perform calculation processing having higher-order dynamics. FIG. 8 shows a one-input 1 having a first-order dynamics (integrator) 1.
2 shows a control logic configuration of an output type automatic control device.
【０００３】同図において、制御ゲインＫ1 ，Ｋ2 を自
動制御動作の実行中に切換える場合、切換時のトランジ
ェント挙動を防止するために、ある一定の時間ｔ1 をか
けて積分器ゲイン２をＫ1 からＫ1 ′へ、比例ゲイン３
をＫ2 からＫ2 ′へ変化させ、これらを加算器４で加算
するスケジュールゲイン方式が従来より用いられてき
た。In FIG. 1, when the control gains K1 and K2 are switched during execution of the automatic control operation, the integrator gain 2 is changed from K1 to K1 over a certain time t1 in order to prevent a transient behavior at the time of switching. ', Proportional gain 3
Is changed from K2 to K2 ', and these are added by the adder 4. A schedule gain method has been conventionally used.
【０００４】また、従来の高次のダイナミクスを有する
自動制御装置で、自動制御動作の実行中に計算処理を変
更する必要がある場合、切換時のトランジェント挙動を
防止するために制御出力をフェードイン・フェードアウ
トでミキシングする方式が用いられてきた。Further, in a conventional automatic control device having higher dynamics, when it is necessary to change a calculation process during execution of an automatic control operation, a control output is faded in to prevent a transient behavior at the time of switching. -A method of mixing by fading out has been used.
【０００５】図９は、高次のダイナミクスを有する従来
の１入力１出力型自動制御装置で制御出力をフェードイ
ン・フェードアウトでミキシングする切換方式を示した
ものである。切換時には、第１の計算処理（図では「制
御則１」と示す）５用のゲイン６内の定数Ｋを制御コマ
ンドに従って一定の時間ｔ2 をかけて「１」から「０」
へ、同時に第２の計算処理（図では「制御則２」と示
す）７用のゲイン８内の定数「１−Ｋ」を制御コマンド
に従って一定の時間ｔ2 をかけて「０」から「１」へ切
換え、これらを加算器９で加算することにより、第１の
計算処理５から第２の計算処理７へ制御則の切換えを行
なうようにしていた。FIG. 9 shows a switching system in which a control output is mixed in a fade-in / fade-out manner in a conventional one-input / one-output automatic controller having higher-order dynamics. At the time of switching, the constant K in the gain 6 for the first calculation process (shown as "control law 1" in the figure) 5 is changed from "1" to "0" over a certain time t2 according to the control command.
At the same time, the constant "1-K" in the gain 8 for the second calculation processing (shown as "control law 2" in the figure) 7 is changed from "0" to "1" over a certain time t2 according to the control command. , And the control rules are switched from the first calculation processing 5 to the second calculation processing 7 by adding them by the adder 9.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記図８及び図９に示
した自動制御動作の実行中に計算処理の変更を行なう方
法では、計算処理変更中に制御系として好ましくないト
ランジェント挙動を発生する虞があり、さらに計算処理
変更中の制御系の安定性が線形制御理論で保証されてお
らず、制御系が不安定となる虞がある。In the method of changing the calculation process during the execution of the automatic control operation shown in FIGS. 8 and 9, there is a possibility that an undesired transient behavior as a control system may occur during the change of the calculation process. In addition, the stability of the control system during the change of the calculation process is not guaranteed by the linear control theory, and the control system may become unstable.
【０００７】そのため、計算処理変更中の制御系の挙動
は、各種状況を模擬したシミュレーションを行ない、多
数のシミュレーション結果から制御系の応答特性や安定
性を推定し、実用に堪え得るか否かの検討を行なってい
た。For this reason, the behavior of the control system during the change of the calculation process is simulated by simulating various situations, the response characteristics and the stability of the control system are estimated from a large number of simulation results, and it is determined whether or not the control system can be put to practical use. We were considering.
【０００８】しかしながら、シミュレーション結果から
の推定では、必ずしも制御系の応答特性や安定性を保証
することができず、シミュレーション条件とは異なる特
殊な条件下において制御系がやはり好ましくないトラン
ジェント挙動を発生して不安定な状態に陥る可能性があ
る。However, the estimation from the simulation results cannot always guarantee the response characteristics and stability of the control system, and the control system may also exhibit undesirable transient behavior under special conditions different from the simulation conditions. Could be unstable.
【０００９】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、制御則の切換えに
際してトランジェント挙動を発生することなく、円滑に
切換えを実行し、且つ切換後も線形制御理論による安定
性を保持することが可能な高次ダイナミクス型自動制御
方法及び装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to execute switching smoothly without generating a transient behavior when switching a control law, and after switching. An object of the present invention is to provide a high-order dynamics type automatic control method and apparatus capable of maintaining stability based on linear control theory.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、高次ダイナミ
クスを有する制御則部分を線形離散時間状態空間表現を
用いて記述し、この線形離散時間状態空間表現された複
数の制御則部分の行列データを計算処理切換時に択一的
に入替え、上記計算処理切換時に制御対象からの出力と
制御対象への入力とにより切換時の運動状態及び制御信
号を実現する制御則部分の内部状態変数の収束値を算出
して、上記行列データの入替えと同時に上記内部状態変
数を算出した収束値に入替えることを特徴とする。According to the present invention, a control law part having higher-order dynamics is described using a linear discrete time state space representation, and a matrix of a plurality of control law parts represented in the linear discrete time state space representation is provided. the data in the calculation processing switching alternatively replacement, exercise state and control signals at the time of switching the input to the output the control object from the control object to the calculation process switching
It calculates the convergence value of the internal state variables of the control law portion for realizing No., characterized in that to replace the convergence value simultaneously calculates the internal state variables and replacement of the matrix data.
【００１１】本発明は、高次ダイナミクスを有する制御
則に基づいた制御演算を行なって制御対象への入力を発
生する高次ダイナミクス型自動制御方法であって、切換
えの前後で異なる制御量を有する複数の制御則に対し
て、切換後の制御則の制御量に制御コマンドを変換する
ための前置補償演算を行なう前置補償処理と、制御量の
異なる複数の制御則の切換時に、上記前置補償処理の実
行の有無を変更すると同時に、切換時の運動状態及び制
御信号を実現する制御則部分の内部状態変数の収束値を
算出し、上記内部状態変数を算出した収束値に入替える
ことで上記複数の制御則を同一の制御コマンドを持つ制
御則として取扱う制御則切換処理とを有することを特徴
とする。The present invention relates to a high-order dynamics type automatic control method for generating an input to a controlled object by performing a control operation based on a control law having high-order dynamics, and has a different control amount before and after switching. For a plurality of control laws, a pre-compensation process for performing a pre-compensation operation for converting a control command into a control amount of the control rule after the switching is performed. At the same time as changing whether or not to perform the
The convergence value of the internal state variable of the control law part that realizes the control signal
A control law switching process for calculating and replacing the internal state variable with the calculated convergence value to treat the plurality of control laws as a control law having the same control command.
【００１２】本発明は、与えられる高次ダイナミクスを
有する制御則に基づいて制御コマンドに対する演算を実
行する制御演算手段と、この制御演算手段の前段に設け
られ、切換えの前後で異なる制御量を有する複数の制御
則に対して、切換後の制御則の制御量に制御コマンドを
変換するための前置補償演算を行なう前置補償手段と、
切換時の運動状態及び制御信号を実現する制御則部分の
内部状態変数の収束値を算出する算出手段と、制御量の
異なる複数の制御則の切換時に、上記前置補償手段の作
動の有無を変更すると同時に上記内部状態変数を上記算
出手段で算出した収束値に入替えることで上記複数の制
御則を同一の制御コマンドを持つ制御演算として上記制
御演算手段で取扱わせる切換制御手段とを具備したこと
を特徴とする。According to the present invention, there is provided a control operation means for executing an operation on a control command based on a control law having given higher-order dynamics, and a control amount provided before the control operation means and having different control amounts before and after switching. For a plurality of control laws, a pre-compensation means for performing a pre-compensation calculation for converting a control command into a control amount of the control law after switching,
Of the control law that realizes the motion state and control signal during switching
A calculating means for calculating a convergence value of the internal state variables, the control amount of the switching of a plurality of different control law, the calculation simultaneously with the said internal state variables to change the presence or absence of operation of the pre-distortion means
Switching control means for replacing the convergence value calculated by the output means with the plurality of control rules as a control operation having the same control command by the control operation means.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態） 以下本発明の第１の実施の形態について図面を参照して
説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１４】図１は制御則切換時の基本的な処理の流れ
を示すものであり、ここでは以下に示すデータを用いて
切換時の制御対象の状態及び制御入力を実現する制御則
内部の状態変数を計算するものとする。すなわち、 ・フィードバック量：ｕf ・制御コマンド：ｕr ・制御入力：ｙ1 ・定数行列：Ａｃ1 ，Ｂf1，Ｂr1，Ｃｃ1 ，Ｄf1，Ｄr1 制御則切換前のマイナーサイクル（Ｊ−１）番目の処理
では、第１の制御則（図では「制御則Ｎ０．１」と示
す）に従って制御を行なう（ステップＡ１）。この第１
の制御則は、 ｘ1(ｉ＋１） ＝Ａc1・ｘ1(ｉ）＋Ｂf1・ｕf(ｉ）＋Ｂr1・ｕr(ｉ） …(1) 且つ、 ｙ（ｉ） ＝Ｃc1・ｘ1(ｉ）＋Ｄf1・ｕf(ｉ）＋Ｄr1・ｕr(ｉ） …(2) （但し、ｘ1(ｉ）：第１の制御則の状態変数。）となる
ものである。FIG. 1 shows a basic processing flow at the time of control law switching. Here, the state of a control target at the time of switching and the state inside the control law for realizing the control input using the following data. Let's calculate the variables. Feedback amount: uf Control command : ur Control input: y1 Constant matrix: Ac1 , Bf1, Br1, Cc1 , Df1, Dr1 In the minor cycle (J-1) -th process before switching the control law, The control is performed in accordance with the control law No. 1 (shown as "control law N0.1" in the figure) (step A1). This first
X1 (i + 1) = Ac1 · x1 (i) + Bf1 · uf (i) + Br1 · ur (i) (1) and y (i) = Cc1 · x1 (i) + Df1 · uf (i) ) + Dr1 · ur (i) (2) (where x1 (i) is a state variable of the first control law).
【００１５】次いで、マイナーサイクルＪ番目の処理と
して、第１の制御則を第２の制御則に切換える（ステッ
プＡ２）。Next, as the J-th process of the minor cycle , the first control law is switched to the second control law (step A2).
【００１６】これはすなわち、第１の制御則の行列デー
タＡc1，Ｂf1，Ｂr1，Ｃc1，Ｄf1，及びＤr1を第２の制
御則の行列データＡc2，Ｂf2，Ｂr2，Ｃc2，Ｄf2，及び
Ｄr2へ変更すると同時に、第１の制御則の状態変数ｘ1
(ｉ）を第２の制御則の状態変数ｘ2(ｉ）に変更するも
のである。That is, the matrix data Ac1, Bf1, Br1, Cc1, Df1, and Dr1 of the first control law are changed to the matrix data Ac2, Bf2, Br2, Cc2, Df2, and Dr2 of the second control law. At the same time, the state variable x1 of the first control law
(i) is changed to the state variable x2 (i) of the second control law.
【００１７】この第２の制御則は、 ｘ2(ｉ＋１） ＝Ａc2・ｘ2(ｉ）＋Ｂf2・ｕf(ｉ）＋Ｂr2・ｕr(ｉ） …(3) 且つ、 ｙ（ｉ） ＝Ｃc2・ｘ2(ｉ）＋Ｄf2・ｕf(ｉ）＋Ｄr2・ｕr(ｉ） …(4) となるものである。The second control rule is as follows: x2 (i + 1) = Ac2.x2 (i) + Bf2.uf (i) + Br2.ur (i) (3) and y (i) = Cc2.x2 (i) ) + Df2 · uf (i) + Dr2 · ur (i) (4)
【００１８】ここで、Here,
【数１】 上記第２の制御則を用いて、切換時の制御対象の運動状
態及び制御入力ｙ（ｉ）を内部状態変数が収束した定常
状態において実現する状態変数Ｘ2 を算出する。算出に
必要なデータは、制御則切換時の ・フィードバック量：ｕf(ｉ） ・制御コマンド：ｕr(ｉ） ・制御入力：ｙ（ｉ） ・定数行列：Ａc2，Ｂf2，Ｂr2，Ｃc2，Ｄf2，Ｄr2 であり、これらのデータを用いて第２の制御則の状態変
数Ｘ2 を演算する。(Equation 1) By using the second control law, the motion state of the controlled object and the control input y (i) at the time of switching are set to a steady state in which the internal state variables converge.
The state variable X2 realized in the state is calculated. The data required for the calculation are as follows: When the control law is switched: Feedback amount: uf (i) Control command : ur (i) Control input: y (i) Constant matrix: Ac2, Bf2, Br2, Cc2, Df2, The state variable X2 of the second control law is calculated using these data.
【００１９】算出する状態変数は、制御則切換時の制御
対象のフィードバック量ｕf(ｉ）から制御入力ｙ（ｉ）
を内部状態変数が収束した定常状態で出力する状態変数
であり、以下に示す計算式により一意に決定することが
できる。The state variable to be calculated is based on the control input y (i) based on the feedback amount uf (i) of the control object at the time of switching the control law.
Is a steady state variable in which the internal state variables converge , and can be uniquely determined by the following calculation formula.
【００２０】すなわち、内部状態変数が収束した定常状
態における制御則の状態方程式は、次式That is, the state equation of the control law in the steady state in which the internal state variables have converged is
【数２】 で記述できる。(Equation 2) Can be described by
【００２１】上記（５）式より、 ｘ2i（ｉ） ＝ｘ2i（ｉ）＋Ｂf2i ・ｕf(ｉ）＋Ｂr2i ・ｕr(ｉ） …(7) ｘ2n（ｉ） ＝Ａ2n・ｘ2n（ｉ）＋Ｂf2n ・ｕf(ｉ）＋Ｂr2n ・ｕr(ｉ） …(8) 上記（６）式より、 ｙ（ｉ） ＝Ｃ2i・ｘ2i（ｉ）＋Ｃ2n・ｘ2n（ｉ）＋Ｄf2・ｕf(ｉ） ＋Ｄr2・ｕr(ｉ） …(9) 上記（８）式には積分器が含まれていないので、（Ｅ−
Ａ2n）-1が常に存在し、ｘ2n（ｉ）を一意に解くことが
できる。From the above equation (5) , x2i (i) = x2i (i) + Bf2i · uf (i) + Br2i · ur (i) (7) x2n (i) = A2n · x2n (i) + Bf2n · uf (i) + Br2n · ur (i) (8) From the above equation (6), y (i) = C2i · x2i (i) + C2n · x2n (i) + Df2 · uf (i) + Dr2 · ur (i) (9) Since equation (8) does not include an integrator, (E−
A2n) -1 always exists, and x2n (i) can be uniquely solved.
【００２２】しかして、上記（８）式において、ｘ2n
（ｉ） ＝（Ｅ−Ａ2n）-1（Ｂf2n ・ｕf(ｉ）＋Ｂr2n ・ｕr
(ｉ）） …(10) となる。また、上記（９）式において、積分器の状態変
数ｘ2i（ｉ）の出力行列Ｃ2iの逆行列は常に存在するの
で、上記（１０）式で求めたｘ2n（ｉ）を上記（９）式
に代入して、積分器の状態変数ｘ2i（ｉ）を解くことが
できる。すなわち、 ｘ2i（ｉ） ＝Ｃ2i-1（ｙ（ｉ）−Ｃ2n・ｘ2n（ｉ）＋Ｄf2・ｕf(ｉ）＋Ｄr2・ｕr(ｉ)) …(11) となるもので、このような計算式を用いることにより、
切換後の制御則の内部状態変数を一意に決定することが
できる。In the equation (8), x2n
(I) = (E−A2n) −1 (Bf2n · uf (i) + Br2n · ur
(i)) ... (10) Further, in the above equation (9), since the inverse matrix of the output matrix C2i of the state variable x2i (i) of the integrator always exists, x2n (i) obtained by the above equation (10) is replaced by the above equation (9). By substitution, the integrator state variable x2i (i) can be solved. That is, x2i (i) = C2i-1 (y (i) -C2n.x2n (i) + Df2.uf (i) + Dr2.ur (i)) (11) By using
The internal state variable of the control law after switching can be uniquely determined.
【００２３】こうして上述した第２の制御則を用いて制
御を行ない（ステップＡ３）、マイナーサイクル（Ｊ＋
１）番目の処理以降はこの第２の制御則を用いた制御を
続行する（ステップＡ４）。In this way, control is performed using the above-described second control law (step A3), and the minor cycle (J +
After the 1) -th process, control using the second control law is continued (step A4).
【００２４】以上のように制御則を切換えることで、切
換後の好ましくないトランジェント挙動を発生すること
なく、自動制御に係る計算処理の変更を円滑に実施する
ことができる。By switching the control rules as described above, it is possible to smoothly change the calculation process related to the automatic control without generating undesirable transient behavior after the switching.
【００２５】次に、一般的な航空機の縦系制御装置とし
て上記自動制御方法を適用した場合について説明する。Next, a case where the above-mentioned automatic control method is applied as a general aircraft vertical control device will be described.
【００２６】この場合、自動制御を行なうにあたっての
入力を、ピッチレートコマンドｑcom 、ピッチレート
ｑ、垂直加速度ａｚとし、出力をエレベータ舵角とす
る。制御則は、積分器１個を有する１型４次とする。In this case, the inputs for performing the automatic control are the pitch rate command qcom, the pitch rate q, the vertical acceleration az, and the output is the elevator steering angle. The control rule is a type 1 fourth order having one integrator.
【００２７】図２は制御則切換時の処理の流れを示すも
のであり、制御則切換前のマイナーサイクル（Ｊ−１）
番目の処理では、第１の制御則に従って制御を行なう
（ステップＢ１）。この第１の制御則は、 ｘ1(ｉ＋１） ＝Ａc1・ｘ1(ｉ）＋Ｂf1［ｑ（ｉ） ａｚ（ｉ）］T ＋Ｂr1・ｑcom （ｉ） …(12) 且つ、 ｙ（ｉ） ＝Ｃc1・ｘ1(ｉ）＋Ｄf1［ｑ（ｉ） ａｚ（ｉ）］T ＋Ｄr1・ｑcom （ｉ） …(13) （但し、ｘ1(ｉ）：第１の制御則の状態変数（４
次）。）となるもので、得られた設計ポイント動圧であ
るｙ（ｉ）を動圧補償器１１で外部から与えられる実際
の動圧を除数として除算することにより、エレベータ舵
角のコマンドを生成するものである。[0027] FIG. 2 shows a process flow of the control law switching, control law before switching minor cycle (J-1)
In the second process, control is performed according to the first control law (step B1). The first control rule is as follows: x1 (i + 1) = Ac1 · x1 (i) + Bf1 [q (i) az (i)] T + Br1 · qcom (i) (12) and y (i) = Cc1 · x1 (i) + Df1 [q (i) az (i)] T + Dr1 · qcom (i) (13) (where x1 (i) is the state variable of the first control law (4
Next). ), And the obtained design point dynamic pressure y (i) is divided by the actual dynamic pressure externally given by the dynamic pressure compensator 11 as a divisor to generate an elevator steering angle command. Things.
【００２８】次いで、マイナーサイクルＪ番目の処理と
して、第１の制御則を第２の制御則に切換える（ステッ
プＢ２）。Next, as the J-th process of the minor cycle , the first control law is switched to the second control law (step B2).
【００２９】これはすなわち、第１の制御則の行列デー
タＡc1，Ｂf1，Ｂr1，Ｃc1，Ｄf1，及びＤr1を第２の制
御則の行列データＡc2，Ｂf2，Ｂr2，Ｃc2，Ｄf2，及び
Ｄr2へ変更すると同時に、第１の制御則の状態変数ｘ1
(ｉ）を第２の制御則の状態変数ｘ2(ｉ）に変更するも
のである。That is, the matrix data Ac1, Bf1, Br1, Cc1, Df1, and Dr1 of the first control law are changed to the matrix data Ac2, Bf2, Br2, Cc2, Df2, and Dr2 of the second control law. At the same time, the state variable x1 of the first control law
(i) is changed to the state variable x2 (i) of the second control law.
【００３０】この第２の制御則は、 ｘ2(ｉ＋１） ＝Ａc2・ｘ2(ｉ）＋Ｂf2［ｑ（ｉ） ａｚ（ｉ）］T ＋Ｂr2・ｑcom （ｉ） …(14) 且つ、 ｙ（ｉ） ＝Ｃc2・ｘ2(ｉ）＋Ｄf2［ｑ（ｉ） ａｚ（ｉ）］T ＋Ｄr2・ｑcom （ｉ） …(15) となるもので、得られた設計ポイント動圧であるｙ
（ｉ）を動圧補償器１１で外部から与えられる実際の動
圧を除数として除算することにより、エレベータ舵角の
コマンドを生成する。The second control law is as follows: x2 (i + 1) = Ac2 · x2 (i) + Bf2 [q (i) az (i)] T + Br2 · qcom (i) (14) and y (i) = Cc2 · x2 (i) + Df2 [q (i) az (i)] T + Dr2 · qcom (i) (15) where y is the obtained design point dynamic pressure.
A command of the elevator steering angle is generated by dividing (i) the actual dynamic pressure externally given by the dynamic pressure compensator 11 as a divisor.
【００３１】こうした第２の制御則を用いて制御を行な
い（ステップＢ３）、マイナーサイクル（Ｊ＋１）番目
の処理以降はこの第２の制御則を用いた制御を続行する
（ステップＢ４）。The control is performed using the second control law (step B3), and the control using the second control law is continued after the minor cycle (J + 1) -th processing (step B4).
【００３２】しかるに、上記図１及び図２で説明した本
発明の自動制御方法と従来の自動制御方法とを比較した
応答特性のシミュレーション図を図３に例示する。すな
わち、図３（Ａ）は本発明が自動制御方法によるもの、
図３（Ｂ）は従来の自動制御方法によるものであり、計
算処理の切換に際して、本発明による方法ではピッチレ
ートがまったく変動しておらず、円滑に切換えを行なう
ことができているのに対して、従来の方法では１秒間か
けてゲインを切換えているにも拘らず、ピッチレートに
トランジェント挙動が発生しているのがわかる。FIG. 3 exemplifies a response characteristic simulation diagram comparing the automatic control method of the present invention described with reference to FIGS. 1 and 2 with the conventional automatic control method. That is, FIG. 3A shows that the present invention is based on the automatic control method,
FIG. 3 (B) shows a conventional automatic control method. When the calculation process is switched, the method according to the present invention does not change the pitch rate at all and the switching can be performed smoothly. Thus, it can be seen that in the conventional method, although the gain is switched over one second, a transient behavior occurs in the pitch rate.
【００３３】（第２の実施の形態） 以下本発明の第２の実施の形態について図面を参照して
説明する。(Second Embodiment) Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【００３４】図４は制御則切換時の基本的な処理の流れ
を示すものであり、ここでは以下に示すデータを用いて
切換時の制御対象の状態及び制御入力を実現する制御則
内部の状態変数を計算するものとする。すなわち、 ・フィードバック量：ｕf ・制御コマンド：ｕr ・制御入力：ｙ1 ・定数行列：Ａc1，Ｂf1，Ｂr1，Ｃc1，Ｄf1，Ｄr1 制御則切換前のマイナーサイクル（Ｊ−１）番目の処理
では、第１の制御則（図では「制御則Ｎ０．１」と示
す）に従って制御を行なう（ステップＣ１）。この第１
の制御則は、 ｘ1(ｉ＋１） ＝Ａc1・ｘ1(ｉ）＋Ｂf1・ｕf(ｉ）＋Ｂr1・ｕr(ｉ） …(21) 且つ、 ｙ（ｉ） ＝Ｃc1・ｘ1(ｉ）＋Ｄf1・ｕf(ｉ）＋Ｄr1・ｕr(ｉ） …(22) （但し、ｘ1(ｉ）：第１の制御則の状態変数。）となる
ものである。FIG. 4 shows a flow of a basic process at the time of switching the control law. In this case, the state of the control target at the time of switching and the state inside the control law for realizing the control input using the following data. Let's calculate the variables. Feedback amount: uf Control command : ur Control input: y1 Constant matrix: Ac1, Bf1, Br1, Cc1, Df1, Dr1 In the minor cycle (J-1) -th process before control law switching, Control is performed in accordance with a control law of No. 1 (shown as "control law N0.1" in the figure) (step C1). This first
X1 (i + 1) = Ac1 · x1 (i) + Bf1 · uf (i) + Br1 · ur (i) (21) and y (i) = Cc1 · x1 (i) + Df1 · uf (i) ) + Dr1 · ur (i) (22) (where x1 (i) is a state variable of the first control law).
【００３５】つまり、この第２の実施の形態において
は、制御性能等の要求により、制御則切換前後で制御量
の異なる制御則を用いる必要が生じた場合を考える。こ
のような場合、制御則部分の内部状態変数を算出した収
束値に切換えるためには、外部から与えられる制御コマ
ンドを切換前後で同一とする必要がある。そこで、上記
図４の切換後の制御則で示す通り、外部から与えられる
制御コマンド「ｕr 」を、前置補償器により縦系制御則
Ｎ０．２に入力可能な制御コマンド「ｕr ′」に変換す
る。 ここで、前置補償器にて実施する演算は、制御コマ
ンド「ｕr 」と制御後の制御コマンド「ｕr ′」の物理
的な関係から代数演算による変換を実施すると共に、制
御特性を改善するためのフィルタ機能の演算を実施す
る。次いで、マイナーサイクルＪ番目の処理として、第
１の制御則を第２の制御則に切換える（ステップＣ
２）。 That is, in the second embodiment,
Depends on the control performance etc.
Consider the case where it is necessary to use different control rules. This
In such cases, the calculation of the internal state variables in the control law
To switch to the bundle value, an externally applied control
Command must be the same before and after switching. So, above
As shown by the control law after switching in FIG.
The control command "ur" is controlled by the precompensator to control the vertical system.
Convert to control command "ur '" that can be input to N0.2
You. Here, the operation performed by the pre-compensator is the control
Of the command “ur” and the control command “ur ′” after control
Algebraic conversions from the
Perform filter function operation to improve control characteristics
You. Next, as the J-th process of the minor cycle , the first control law is switched to the second control law (step C).
2).
【００３６】これはすなわち、第１の制御則の行列デー
タＡc1，Ｂf1，Ｂr1，Ｃc1，Ｄf1，及びＤr1を第２の制
御則の行列データＡc2，Ｂf2，Ｂr2，Ｃc2，Ｄf2，及び
Ｄr2へ変更すると同時に、第１の制御則の状態変数ｘ1
(ｉ）を第２の制御則の状態変数ｘ2(ｉ）に変更すると
共に、第２の制御則の前置補償器の状態変数ｘp2（ｉ）
の初期値を計算し、前置補償器を作動させるものであ
る。That is, the matrix data Ac1, Bf1, Br1, Cc1, Df1, and Dr1 of the first control law are changed to the matrix data Ac2, Bf2, Br2, Cc2, Df2, and Dr2 of the second control law. At the same time, the state variable x1 of the first control law
(i) is changed to the state variable x2 (i) of the second control law, and the state variable xp2 (i) of the precompensator of the second control law is changed.
Is calculated, and the precompensator is operated.
【００３７】この第２の制御則は、 ｘ2(ｉ＋１） ＝Ａc2・ｘ2(ｉ）＋Ｂf2・ｕf(ｉ）＋Ｂr2・ｕr ′（ｉ） …(23) 且つ、 ｙ（ｉ） ＝Ｃc2・ｘ2(ｉ）＋Ｄf2・ｕf(ｉ）＋Ｄr2・ｕr ′（ｉ） …(24) 且つ、 ｘp2（ｉ＋１）＝Ａp ・ｘp2（ｉ）＋Ｂp ・ｕr （ｉ） …(25) 且つ、 ｕr ′（ｉ）＝Ｃp ・ｘp2（ｉ） …(26) で示す計算処理を行なうものである。The second control law is as follows: x2 (i + 1) = Ac2.x2 (i) + Bf2.uf (i) + Br2.ur '(i) (23) and y (i) = Cc2.x2 ( i) + Df2 · uf (i) + Dr2 · ur ′ (i) (24) and xp2 (i + 1) = Ap · xp2 (i) + Bp · ur (i) (25) and ur ′ (i) = Cp.xp2 (i) ... Performs the calculation shown in (26).
【００３８】ここで、Here,
【数３】 上記第２の制御則を用いて、切換時の制御対象の運動状
態及び制御入力ｙ（ｉ）を内部状態変数が収束した定常
状態において実現する状態変数ｘ2 を算出する。算出に
必要なデータは、制御則切換時の ・フィードバック量：ｕf(ｉ） ・制御コマンド：ｕr(ｉ） ・制御信号：ｙ（ｉ） ・第２の制御則の行列データ：Ａc2，Ｂf2，Ｂr2，Ｃc
2，Ｄf2，Ｄr2 であり、これらのデータを用いて第２の制御則の状態変
数Ｘ2 を演算する。(Equation 3) By using the second control law, the motion state of the controlled object and the control input y (i) at the time of switching are set to a steady state in which the internal state variables converge.
The state variable x2 realized in the state is calculated. The data necessary for the calculation are as follows: control amount switching: feedback amount: uf (i) control command : ur (i) control signal: y (i) matrix data of second control law: Ac2, Bf2, Br2, Cc
2, Df2 and Dr2, and the state variable X2 of the second control law is calculated using these data.
【００３９】算出する状態変数は、制御則切換時の制御
対象のフィードバック量ｕf(ｉ）から制御信号ｙ（ｉ）
を内部状態変数が収束した定常状態で出力する状態変数
であり、以下に示す計算式により一意に決定することが
できる。The state variable to be calculated is a control signal y (i) based on the feedback amount uf (i) of the control target when the control law is switched.
Is a steady state variable in which the internal state variables converge , and can be uniquely determined by the following calculation formula.
【００４０】すなわち、内部状態変数が収束した定常状
態における制御則の状態方程式は、次式That is, the state equation of the control law in the steady state in which the internal state variables have converged is
【数４】 で記述できる。(Equation 4) Can be described by
【００４１】上記（２７）式より、 ｘ2i（ｉ） ＝ｘ2i（ｉ）＋Ｂf2i ・ｕf(ｉ）＋Ｂr2i ・ｕr′(ｉ） …(29) ｘ2n（ｉ） ＝Ａ2n・ｘ2n（ｉ）＋Ｂf2n ・ｕf(ｉ）＋Ｂr2n ・ｕr′(ｉ） …(30) 上記（２８）式より、 ｙ（ｉ） ＝Ｃ2i・ｘ2i（ｉ）＋Ｃ2n・ｘ2n（ｉ）＋Ｄf2・ｕf(ｉ） ＋Ｄr2・ｕr′(ｉ） …(31) 上記（３０）式には積分器が含まれていないので、（Ｅ
−Ａ2n）-1が常に存在し、ｘ2n（ｉ）を一意に解くこと
ができる。From the above equation (27), x2i (i) = x2i (i) + Bf2i · uf (i) + Br2i · ur ′ (i) (29) x2n (i) = A2n · x2n (i) + Bf2n · uf (i) + Br2n · ur ′ (i) (30) From the above equation (28), y (i) = C2i · x2i (i) + C2n · x2n (i) + Df2 · uf (i) + Dr2 · ur ′ (i) (31) Since equation (30) does not include an integrator, (E)
−A2n) −1 always exists, and x2n (i) can be uniquely solved.
【００４２】しかして、上記（３０）式において、 ｘ2n（ｉ） ＝（Ｅ−Ａ2n）-1（Ｂf2n ・ｕf(ｉ）＋Ｂr2n ・ｕr′(ｉ）） …(32) となる。また、上記（３１）式において、積分器の状態
変数ｘ2i（ｉ）の出力行列Ｃ2iの逆行列は常に存在する
ので、上記（３２）式で求めたｘ2n（ｉ）を上記（３
１）式に代入して、積分器の状態変数ｘ2i（ｉ）を解く
ことができる。すなわち、 ｘ2i（ｉ） ＝Ｃ2i-1（ｙ（ｉ）−Ｃ2n・ｘ2n（ｉ）＋Ｄf2・ｕf(ｉ）＋Ｄr2・ｕr′(ｉ)) …(33) となるもので、このような計算式を用いることにより、
切換後の制御則の内部状態変数を一意に決定することが
できる。Thus, in the above equation (30), x2n (i) = (E−A2n) −1 (Bf2n · uf (i) + Br2n · ur ′ (i)) (32) In addition, since the inverse matrix of the output matrix C2i of the state variable x2i (i) of the integrator always exists in the above equation (31), x2n (i) obtained by the above equation (32) is replaced by the above (3)
By substituting into the expression 1), the state variable x2i (i) of the integrator can be solved. That is, x2i (i) = C2i-1 (y (i) -C2n.x2n (i) + Df2.uf (i) + Dr2.ur '(i)) (33) By using
The internal state variable of the control law after switching can be uniquely determined.
【００４３】次に、前置補償器の状態変数の初期値の演
算方法を示すと、定常状態においては上記（２５）式は
次式にて表わすことができる。すなわち、 ｘp2（ｉ）＝Ａp ・ｘp2（ｉ）＋Ｂp ・ｕr （ｉ） …(34) （Ｅ−Ａp ）・ｘp2（ｉ）＝Ｂp ・ｕr （ｉ） …(35) となるもので、前置補償器は積分器を内部に有していな
いため、「Ｅ−Ａp 」の逆行列が常に存在して、上記
（３５）式より積分器の状態変数ｘp2（ｉ）を一意に解
くことができる。すなわち、 ｘp2（ｉ）＝（Ｅ−Ａp ）-1・Ｂp ・ｕr （ｉ） …(36) となるものである。Next, the method of calculating the initial value of the state variable of the precompensator will be described. In the steady state, the above equation (25) can be expressed by the following equation. That is, xp2 (i) = Ap.xp2 (i) + Bp.ur (i) (34) (E-Ap) .xp2 (i) = Bp.ur (i) ... (35) Since the position compensator does not have an integrator inside, an inverse matrix of "E-Ap" always exists, and it is possible to uniquely solve the integrator state variable xp2 (i) from the above equation (35). it can. That is, xp2 (i) = (E−Ap) −1 · Bp · ur (i) (36)
【００４４】したがって、上記式（２６）で上述した如
く ｕr ′（ｉ）＝Ｃp ・ｘp2（ｉ） であるから、式（２６）に上記式（３６）を代入する
と、 ｕr ′（ｉ）＝Ｃp ・（Ｅ−Ａp ） -1 ・Ｂp ・ｕr （ｉ） …（36′） となる。 こうして上述した第２の制御則を用いて制御を
行ない（ステップＣ３）、マイナーサイクル（Ｊ＋１）
番目の処理以降はこの第２の制御則を用いた制御を続行
する（ステップＣ４）。 Therefore, as described in the above equation (26),
Since UR '(i) = Cp.xp2 (i) , the above equation (36) is substituted into the equation (26).
If, ur to become '(i) = Cp · ( E-Ap) -1 · Bp · ur (i) ... (36'). Thus, control is performed using the above-described second control law (step C3), and the minor cycle (J + 1) is performed.
After the second process, control using the second control rule is continued (step C4).
【００４５】以上のように制御則を切換えることで、切
換後の好ましくないトランジェント挙動を発生すること
なく、自動制御に係る計算処理の変更を円滑に実施する
ことができる。By switching the control rules as described above, it is possible to smoothly change the calculation process related to the automatic control without generating an undesirable transient behavior after the switching.
【００４６】次に、一般的な航空機の縦系制御装置とし
て上記自動制御方法を適用した場合について説明する。Next, a case where the above-described automatic control method is applied as a general aircraft vertical control device will be described.
【００４７】この場合、自動制御を行なうにあたっての
制御量を第１の制御則は垂直加速度ａｚ、第２の制御則
はピッチレートｑとし、入力として動圧の他にフィード
バック量としてのピッチレートｑ、垂直加速度ａｚ、制
御コマンドとして垂直加速度コマンドａｚｃが与えられ
て、出力をエレベータ舵角コマンドとする自動制御を行
なうものとする。In this case, the first control law is the vertical acceleration az, the second control law is the pitch rate q, and the pitch rate q is the feedback amount in addition to the dynamic pressure as an input. , Vertical acceleration az, and a vertical acceleration command azc as a control command, and perform automatic control using an output as an elevator steering angle command.
【００４８】以上、第１の制御則は積分器１個を有する
５次の制御則であり、第２の制御則は垂直加速度コマン
ドａｚｃをピッチレートコマンドｑｃに変換する２次の
前置補償器と積分器を有する４次の制御則であるものと
する。As described above, the first control law is a fifth-order control law having one integrator, and the second control law is a second-order pre-compensator for converting a vertical acceleration command azc into a pitch rate command qc. And a fourth-order control law having an integrator and an integrator.
【００４９】図５はその回路構成を示すもので、２１は
回路外部からの入力、すなわち動圧とフィードバック量
としてのピッチレートｑ及び垂直加速度ａｚを入力する
入力部である。この入力部２１は、バスＢに接続され、
このバスＢを介して後述する制御部２６から垂直加速度
コマンドａｚｃも入力されるものであり、上記動圧は直
接後述する動圧補償器２４へ、他の入力は前置補償器２
２または縦系制御演算部２３へ送出される。FIG. 5 shows the circuit configuration. Reference numeral 21 denotes an input section for inputting an input from outside the circuit, that is, a dynamic pressure and a pitch rate q and a vertical acceleration az as a feedback amount. This input unit 21 is connected to the bus B,
A vertical acceleration command azc is also inputted from a control unit 26 to be described later via the bus B. The dynamic pressure is directly supplied to a dynamic pressure compensator 24 to be described later, and the other input is a pre-compensator 2
2 or transmitted to the vertical control arithmetic unit 23.
【００５０】前置補償器２２は、切換後の第２の制御則
で使用するためのもので、バスＢを介して制御部２６の
制御の下に特定の制御則に従って前置補償演算を行な
い、垂直加速度コマンドａｚｃからピッチレートコマン
ドｑｃを算出して上記縦系制御演算部２３へ出力する。The pre-compensator 22 controls the second control law after switching.
A pre-compensation operation is performed according to a specific control rule under the control of the control unit 26 via a bus B, and a pitch rate command qc is calculated from a vertical acceleration command azc to control the vertical system control. Output to the arithmetic unit 23.
【００５１】縦系制御演算部２３は、内部に積分器２３
ａを設け、バスＢを介して制御部２６の制御の下に任意
の制御則に従って縦系制御演算を行なうもので、算出結
果を設計ポイント動圧ｙとして動圧補償器２４または出
力部２５へ送出する。The vertical control arithmetic unit 23 has an integrator 23 inside.
a, and performs vertical control calculation according to an arbitrary control law under the control of the control unit 26 via the bus B. The calculation result is sent to the dynamic pressure compensator 24 or the output unit 25 as a design point dynamic pressure y. Send out.
【００５２】動圧補償器２４は、バスＢを介して制御部
２６の制御の下に、入力部２１から入力される動圧を用
いて上記縦系制御演算部２３の算出結果に対する動圧補
償演算を実行するもので、その算出結果は出力部２５へ
送出される。Under the control of the control unit 26 via the bus B, the dynamic pressure compensator 24 uses the dynamic pressure input from the input unit 21 to perform dynamic pressure compensation on the calculation result of the vertical control arithmetic unit 23. The calculation is executed, and the calculation result is sent to the output unit 25.
【００５３】出力部２５では、縦系制御演算部２３また
は動圧補償器２４から送られてくる算出結果としてエレ
ベータ舵角コマンドを選択し、制御対象へ出力する。The output unit 25 selects an elevator steering angle command as a calculation result sent from the vertical control arithmetic unit 23 or the dynamic pressure compensator 24 and outputs the command to the control object.
【００５４】しかして、上記バスＢに対し、制御部２
６、メモリ２７、キー入力部２８、表示部２９、及び外
部記憶部３０等が接続される。Thus, the control unit 2
6, a memory 27, a key input unit 28, a display unit 29, an external storage unit 30, and the like.
【００５５】制御部２６は、キー入力部２８に記憶され
ている動作プログラムに基づいてこの回路全体の動作制
御を司るものである。The control section 26 controls the operation of the entire circuit based on the operation program stored in the key input section 28.
【００５６】メモリ２７は、制御部２６の動作プログラ
ム、前置補償器２２、縦系制御演算部２３、動圧補償器
２４で実行する各種制御演算の制御則等を固定的に記憶
したプログラム領域と、制御部２６の制御実行時に処理
データ等を一時的に記憶するワークメモリ領域等を有し
ている。The memory 27 is a program area in which an operation program of the control section 26, control rules of various control calculations executed by the pre-compensator 22, the vertical control calculation section 23, and the dynamic pressure compensator 24 are fixedly stored. And a work memory area for temporarily storing processing data and the like when the control unit 26 executes the control.
【００５７】キー入力部２８は各種コマンド等をキー入
力するためのものであり、表示部２９は制御状態や制御
対象の映像、入力したコマンド値等を表示するものであ
る。The key input section 28 is for inputting various commands and the like by keys, and the display section 29 is for displaying a control state, an image to be controlled, an input command value and the like.
【００５８】また、外部記憶部３０は例えばハードディ
スク装置で構成され、上記制御部２６による制御動作時
の入出力データ、制御結果等を必要により記憶するもの
である。The external storage unit 30 is composed of, for example, a hard disk device, and stores input / output data, control results, and the like during the control operation by the control unit 26 as necessary.
【００５９】上記のような回路構成にあって、図６は制
御則切換時の処理の流れを示すものである。FIG. 6 shows the flow of processing when the control law is switched in the above circuit configuration.
【００６０】制御則切換前のマイナーサイクル（Ｊ−
１）番目の処理では、第１の制御則に従って制御を行な
う（ステップＤ１）。この第１の制御則は、縦系制御演
算部２３で入力部２１から直接入力される垂直加速度コ
マンドａｚｃ（ｉ）、ピッチレートｑ（ｉ）、及び垂直
加速度ａｚ（ｉ）を用いて、 ｘ1(ｉ＋１） ＝Ａc1・ｘ1(ｉ）＋Ｂf1［ｑ（ｉ）・ａｚ（ｉ）］T ＋Ｂr1・ａｚｃ（ｉ） …(37) 且つ、 ｙ（ｉ） ＝Ｃc1・ｘ1(ｉ）＋Ｄf1［ｑ（ｉ）・ａｚ（ｉ）］T ＋Ｄr1・ａｚｃ（ｉ） …(38) （但し、ｘ1(ｉ）：第１の制御則の状態変数（４
次）。）となるもので、得られた設計ポイント動圧であ
るｙ（ｉ）を動圧補償器２４で外部から与えられる実際
の動圧を除数として除算することにより、エレベータ舵
角コマンドを生成するものである。The minor cycle (J-
In the 1) -th process, control is performed according to a first control law (step D1). The first control rule is expressed as x1 using a vertical acceleration command azc (i), a pitch rate q (i), and a vertical acceleration az (i) directly input from the input unit 21 in the vertical control arithmetic unit 23. (i + 1) = Ac1 · x1 (i) + Bf1 [q (i) · az (i)] T + Br1 · azc (i) (37) and y (i) = Cc1 · x1 (i) + Df1 [q ( i) .az (i)] T + Dr1.azc (i) (38) (where x1 (i) is the state variable of the first control law (4
Next). ) To generate an elevator steering angle command by dividing the obtained design point dynamic pressure y (i) by the actual dynamic pressure externally given by the dynamic pressure compensator 24 as a divisor. It is.
【００６１】次いで、マイナーサイクルＪ番目の処理と
して、第１の制御則を第２の制御則に切換える（ステッ
プＤ２）。Next, as the J-th process of the minor cycle, the first control law is switched to the second control law (step D2).
【００６２】これはすなわち、第１の制御則の行列デー
タＡc1，Ｂf1，Ｂr1，Ｃc1，Ｄf1，及びＤr1をメモリ２
７から読出した第２の制御則の行列データＡc2，Ｂf2，
Ｂr2，Ｃc2，Ｄf2，及びＤr2へ変更すると同時に、第１
の制御則の状態変数ｘ1(ｉ）をメモリ２７から読出した
第２の制御則の状態変数ｘ2(ｉ）に変更するものであ
る。That is, the matrix data Ac1, Bf1, Br1, Cc1, Df1, and Dr1 of the first control law are stored in the memory 2
7, the matrix data Ac2, Bf2,
At the same time as changing to Br2, Cc2, Df2, and Dr2, the first
Is changed to the state variable x2 (i) of the second control law read from the memory 27.
【００６３】この第２の制御則は、 ｘ2(ｉ＋１） ＝Ａc2・ｘ2(ｉ）＋Ｂf2［ｑ（ｉ）・ａｚ（ｉ）］T ＋Ｂr2・ｑｃ（ｉ） …(39) 且つ、 ｙ（ｉ） ＝Ｃc2・ｘ2(ｉ）＋Ｄf2［ｑ（ｉ）・ａｚ（ｉ）］T ＋Ｄr2・ｑｃ（ｉ） …(40) となるもので、得られた設計ポイント動圧であるｙ
（ｉ）を動圧補償器２４で入力部２１を介して与えられ
る実際の動圧を除数として除算することにより、エレベ
ータ舵角のコマンドを生成するものである。The second control law is as follows: x2 (i + 1) = Ac2 · x2 (i) + Bf2 [q (i) · az (i)] T + Br2 · qc (i) (39) and y (i) ) = Cc2 · x2 (i) + Df2 [q (i) · az (i)] T + Dr2 · qc (i) (40) where y is the obtained design point dynamic pressure.
A command for the elevator steering angle is generated by dividing (i) the actual dynamic pressure applied via the input unit 21 by the dynamic pressure compensator 24 as a divisor.
【００６４】またこのとき、前置補償器２２の状態変数
の初期値を算出して前置補償器２２を作動させる。At this time, the initial value of the state variable of the precompensator 22 is calculated and the precompensator 22 is operated.
【００６５】こうした第２の制御則を用いて縦系制御演
算部２３において制御を行なわせ（ステップＤ３）、マ
イナーサイクル（Ｊ＋１）番目の処理以降はこの第２の
制御則を用いた制御を続行する（ステップＤ４）。[0065] to perform the control in a vertical system control calculation unit 23 using such second control law (step D3), Ma
After the inner cycle (J + 1) -th process, the control using the second control law is continued (step D4).
【００６６】しかるに、上記図４乃至図６で説明した本
発明の自動制御方法と従来の自動制御方法とを比較した
応答特性のシミュレーション図を図７に例示する。すな
わち、図７（Ａ）は本発明の自動制御方法によるもの、
図７（Ｂ）は従来の自動制御方法によるものであり、計
算処理の切換に際して、本発明による方法では垂直加速
度がまったく変動しておらず、円滑に切換えを行なうこ
とができているのに対して、従来の方法では１秒間かけ
てフェードイン・フェードアウトを行なってゲインを切
換えているにも拘らず、垂直加速度にトランジェント挙
動が発生しているのがわかる。FIG. 7 illustrates a simulation diagram of response characteristics in which the automatic control method of the present invention described with reference to FIGS. 4 to 6 is compared with the conventional automatic control method. That is, FIG. 7 (A) is based on the automatic control method of the present invention,
FIG. 7B shows a conventional automatic control method. When the calculation process is switched, the method according to the present invention does not cause any change in the vertical acceleration, and the switching can be performed smoothly. Thus, it can be seen that in the conventional method, the transient behavior occurs in the vertical acceleration despite the fact that the gain is switched by performing fade-in / fade-out over one second.
【００６７】なお、本発明は上記第１及び第２の実施の
形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲内で種々変形して実施することが可能であるものと
する。The present invention is not limited to the above-described first and second embodiments, and can be variously modified and implemented without departing from the gist thereof.
【００６８】[0068]
【発明の効果】本発明は、高次ダイナミクスを有する制
御則部分を線形離散時間状態空間表現を用いて記述し、
この線形離散時間状態空間表現された複数の制御則部分
の行列データを計算処理切換時に択一的に入替え、上記
計算処理切換時に制御対象からの出力と制御対象への入
力とにより切換時の運動状態及び制御信号を実現する制
御則部分の内部状態変数の収束値を算出して、上記行列
データの入替えと同時に上記内部状態変数を算出した収
束値に入替えるようにしたもので、このような方法を採
ることにより、制御則の切換えに際して制御対象が予想
外の好ましくないトランジェント挙動を発生することが
なく、円滑に切換動作を実行することができると共に、
切換後も線形制御理論による安定性を保持することがで
き、結果として広範囲、長時間に渡って精密で制御対象
の変動にも十分に対処し得る頑強な自動制御を実現でき
る。According to the present invention, a control law part having higher-order dynamics is described by using a linear discrete-time state space representation.
The matrix data of a linear discrete-time state-space representation is a plurality of control rule part in the calculation processing switching alternatively replacement, movement during switching by the input of the output from the controlled object to the calculation processing switching to the controlled object It calculates the convergence value of the internal state variables of the braking <br/> Gosoku portion realizing the status and control signals, those as interchanging the convergence value simultaneously calculates the internal state variables and replacement of the matrix data Thus, by adopting such a method, the control target does not generate unexpected undesired transient behavior when switching the control law, and the switching operation can be performed smoothly,
Even after the switching, the stability based on the linear control theory can be maintained, and as a result, robust automatic control that is accurate over a wide range and for a long time and can sufficiently cope with the fluctuation of the control target can be realized.
【００６９】また本発明は、高次ダイナミクスを有する
制御則に基づいた制御演算を行なって制御対象への入力
を発生する高次ダイナミクス型自動制御方法であって、
切換えの前後で異なる制御量を有する複数の制御則に対
して、切換後の制御則の制御量に制御コマンドを変換す
るための前置補償演算を行なう前置補償処理と、制御量
の異なる複数の制御則の切換時に、上記前置補償処理の
実行の有無を変更すると同時に、切換時の運動状態及び
制御信号を実現する制御則部分の内部状態変数の収束値
を算出し、上記内部状態変数を算出した収束値に入替え
ることで上記複数の制御則を同一の制御コマンドを持つ
制御則として取扱う制御則切換処理とを有するようにし
たもので、このような方法を採ることにより、特に制御
量の異なる複数の制御則の切換えに際しても同一の制御
コマンド入力を持つ制御則としての取扱いを可能とした
上で、制御対象が予想外の好ましくないトランジェント
挙動を発生することがなく、円滑に切換動作を実行する
ことができると共に、切換後も線形制御理論による安定
性を保持することができ、結果として広範囲、長時間に
わたって精密で制御対象の変動にも十分に対処し得る頑
強な自動制御を実現できる。The present invention also relates to a high-order dynamics type automatic control method for performing a control operation based on a control law having higher-order dynamics and generating an input to a controlled object.
For a plurality of control rules having different control amounts before and after switching, a pre-compensation process of performing a pre-compensation operation for converting a control command into a control amount of the control rule after switching, and a plurality of control rules having different control amounts. At the time of switching of the control law, at the same time as changing the presence or absence of execution of the pre-compensation process, the motion state at the time of switching and
Convergence value of internal state variable of control law part realizing control signal
Is calculated, and the above internal state variables are replaced with the calculated convergence value.
That obtained by such a control law switching process to handle the plurality of control rule as control law having the same control command by, by adopting such a method, in particular control the amount of different control laws Can be handled as a control law having the same control command input when switching, and the switching operation can be performed smoothly without causing unexpected and undesired transient behavior of the controlled object. At the same time, the stability based on the linear control theory can be maintained even after the switching, and as a result, robust automatic control that is accurate over a wide range and for a long time and can sufficiently cope with the fluctuation of the control target can be realized.
【００７０】また本発明は、与えられる高次ダイナミク
スを有する制御則に基づいて制御コマンドに対する演算
を実行する制御演算手段と、この制御演算手段の前段に
設けられ、切換えの前後で異なる制御量を有する複数の
制御則に対して、切換後の制御則の制御量に制御コマン
ドを変換するための前置補償演算を行なう前置補償手段
と、切換時の運動状態及び制御信号を実現する制御則部
分の内部状態変数の収束値を算出する算出手段と、制御
量の異なる複数の制御則の切換時に、上記前置補償手段
の作動の有無を変更すると同時に上記内部状態変数を上
記算出手段で算出した収束値に入替えることで上記複数
の制御則を同一の制御コマンドを持つ制御演算として上
記制御演算手段で取扱わせる切換制御手段とを備えるよ
うにしたもので、このような構成とすることにより、特
に制御量の異なる複数の制御則の切換えに際しても同一
の制御コマンド入力を持つ制御則としての取扱いを可能
とした上で、制御対象が予想外の好ましくないトランジ
ェント挙動を発生することがなく、円滑に切換動作を実
行することができると共に、切換後も線形制御理論によ
る安定性を保持することができ、結果として広範囲、長
時間にわたって精密で制御対象の変動にも十分に対処し
得る頑強な自動制御を実現できる。Further, the present invention provides a control operation means for executing an operation on a control command based on a control law having a given higher-order dynamics, and a control amount provided before the control operation means, which controls different amounts before and after switching. A pre-compensation means for performing a pre-compensation operation for converting a control command into a control amount of the post-switching control law with respect to a plurality of control rules, and a control law for realizing a motion state and a control signal at the time of switching Department
Calculating means for calculating the convergence value of the internal state variable of the minute, and changing the presence / absence of the pre-compensation means at the time of switching between a plurality of control laws having different control amounts, and simultaneously raising the internal state variable.
Switching control means for handling the plurality of control rules as control calculations having the same control command by replacing the convergence values calculated by the calculation means with the control calculation means. With this configuration, it is possible to handle as a control law having the same control command input even when switching between a plurality of control laws with different control amounts, and the control object generates unexpected undesirable transient behavior. Switching operation can be performed smoothly, and the stability based on the linear control theory can be maintained even after the switching operation. A robust automatic control that can be dealt with can be realized.
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る自動制御方法
を例示するフローチャート。FIG. 1 is a flowchart illustrating an automatic control method according to a first embodiment of the present invention.
【図２】同実施の形態に係る縦系制御方法を例示するフ
ローチャート。FIG. 2 is a flowchart illustrating a vertical control method according to the embodiment;
【図３】同実施の形態に係る応答特性のシミュレーショ
ン結果を例示する図。FIG. 3 is a diagram illustrating a simulation result of response characteristics according to the embodiment;
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る自動制御方法
を例示するフローチャート。FIG. 4 is a flowchart illustrating an automatic control method according to a second embodiment of the present invention.
【図５】同実施の形態に係る縦系制御装置の回路構成を
示すブロック図。FIG. 5 is a block diagram showing a circuit configuration of the vertical control device according to the embodiment;
【図６】同実施の形態に係る縦系制御方法を例示するフ
ローチャート。FIG. 6 is a flowchart illustrating a vertical control method according to the embodiment;
【図７】同実施の形態に係る応答特性のシミュレーショ
ン結果を例示する図。FIG. 7 is a view exemplifying a simulation result of response characteristics according to the embodiment;
【図８】従来の制御則切換方法を説明するためのブロッ
ク図。FIG. 8 is a block diagram for explaining a conventional control law switching method.
【図９】従来の高次ダイナミクスを有する制御則切換方
法を説明するためのブロック図。FIG. 9 is a block diagram for explaining a conventional control law switching method having higher-order dynamics.
１…積分器 ２…積分器ゲイン（Ｋ1 ） ３…比例ゲイン（Ｋ2 ） ４，９…加算器 ５…第１の計算処理（制御則１） ６…ゲイン（Ｋ） ７…第２の計算処理（制御則２） ８…ゲイン（１−Ｋ） １１…動圧補償器 ２１…入力部 ２２…前置補償器 ２３…縦系制御演算部 ２３ａ…積分器 ２４…動圧補償器 ２５…出力部 ２６…制御部 ２７…メモリ ２８…キー入力部 ２９…表示部 ３０…外部記憶部 Ｂ…バス DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Integrator 2 ... Integrator gain (K1) 3 ... Proportional gain (K2) 4, 9 ... Adder 5 ... 1st calculation processing (control law 1) 6 ... Gain (K) 7 ... 2nd calculation processing (Control law 2) 8 Gain (1-K) 11 Dynamic pressure compensator 21 Input unit 22 Precompensator 23 Vertical control operation unit 23a Integrator 24 Dynamic pressure compensator 25 Output unit 26 ... Control unit 27 ... Memory 28 ... Key input unit 29 ... Display unit 30 ... External storage unit B ... Bus
フロントページの続き (72)発明者 畑 剛 愛知県名古屋市港区大江町10番地 三菱 重工業株式会社名古屋航空宇宙システム 製作所内 (56)参考文献 特開 昭64−32301（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G05B 13/00 - 13/04 G05B 7/00 - 7/02 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)Continuation of front page (72) Inventor Tsuyoshi Hata 10 Nagoya City, Aichi Prefecture Minato-ku Oecho 10 Nagoya Aerospace Systems Works Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (56) References JP-A 64-32301 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G05B 13/00-13/04 G05B 7/00-7/02 JICST file (JOIS)
Claims (3)
線形離散時間状態空間表現を用いて記述し、 この線形離散時間状態空間表現された複数の制御則部分
の行列データを計算処理切換時に択一的に入替え、 上記計算処理切換時に制御対象からの出力と制御対象へ
の入力とにより切換時の運動状態及び制御信号を実現す
る制御則部分の内部状態変数の収束値を算出して、上記
行列データの入替えと同時に上記内部状態変数を算出し
た収束値に入替えることを特徴とする高次ダイナミクス
型自動制御方法。1. A control law part having higher-order dynamics is described using a linear discrete-time state space representation, and matrix data of a plurality of control law parts expressed in the linear discrete-time state space is selected when a calculation process is switched. to replacement, to realize the motion state and the control signal at the time of switching the input to the output the control object from the control object to the calculation process switching
That the control law calculates the convergence value of the internal state variables of the part, higher order dynamics type automatic control method characterized by interchanging the convergence value simultaneously calculates the internal state variables and replacement of the matrix data.
いた制御演算を行なって制御対象への入力を発生する高
次ダイナミクス型自動制御方法であって、 切換えの前後で異なる制御量を有する複数の制御則に対
して、切換後の制御則の制御量に制御コマンドを変換す
るための前置補償演算を行なう前置補償処理と、 制御量の異なる複数の制御則の切換時に、上記前置補償
処理の実行の有無を変更すると同時に、切換時の運動状
態及び制御信号を実現する制御則部分の内部状態変数の
収束値を算出し、上記内部状態変数を算出した収束値に
入替えることで上記複数の制御則を同一の制御コマンド
を持つ制御則として取扱う制御則切換処理とを有するこ
とを特徴とする高次ダイナミクス型自動制御方法。2. A high-order dynamics type automatic control method for generating an input to a controlled object by performing a control operation based on a control law having a high-order dynamics, comprising a plurality of control units having different control amounts before and after switching. A pre-compensation process for performing a pre-compensation operation for converting a control command into a control amount of the control law after the switching, and a pre-compensation process when a plurality of control laws having different control amounts are switched. Change the execution status of the process and change the motion
Of the internal state variables of the control law part that realizes the state and control signals
Calculate the convergence value, and calculate the internal state variable to the calculated convergence value.
Order dynamics type automatic control method characterized by a control law switching process to handle the plurality of control rule as control law having the same control command replaces it.
御則に基づいて制御コマンドに対する演算を実行する制
御演算手段と、 この制御演算手段の前段に設けられ、切換えの前後で異
なる制御量を有する複数の制御則に対して、切換後の制
御則の制御量に制御コマンドを変換するための前置補償
演算を行なう前置補償手段と、切換時の運動状態及び制御信号を実現する制御則部分の
内部状態変数の収束値を算出する算出手段と、 制御量の異なる複数の制御則の切換時に、上記前置補償
手段の作動の有無を変更すると同時に、上記内部状態変
数を上記算出手段で算出した収束値に入替えることで上
記複数の制御則を同一の制御コマンドを持つ制御演算と
して上記制御演算手段で取扱わせる切換制御手段とを具
備したことを特徴とする高次ダイナミクス型自動制御装
置。3. A control operation means for executing an operation on a control command based on a control law having given higher-order dynamics, a plurality of control operation means provided before the control operation means and having different control amounts before and after switching. For the control law, a pre-compensation means for performing a pre-compensation operation for converting a control command into a control amount of the control law after switching, and a control law portion for realizing a motion state and a control signal at the time of switching.
Calculating means for calculating the convergence value of the internal state variable; and changing the presence or absence of the operation of the pre-compensation means at the time of switching between a plurality of control laws having different control amounts, and simultaneously changing the internal state change.
Switching control means for handling the plurality of control rules as control calculations having the same control command by replacing the number with the convergence value calculated by the calculation means. Next dynamics type automatic control device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9021470A JP2948549B2 (en) | 1996-04-23 | 1997-02-04 | Higher dynamics type automatic control method and apparatus |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10120896 | 1996-04-23 | ||
| JP8-101208 | 1996-04-23 | ||
| JP9021470A JP2948549B2 (en) | 1996-04-23 | 1997-02-04 | Higher dynamics type automatic control method and apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1011104A JPH1011104A (en) | 1998-01-16 |
| JP2948549B2 true JP2948549B2 (en) | 1999-09-13 |
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ID=26358531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9021470A Expired - Fee Related JP2948549B2 (en) | 1996-04-23 | 1997-02-04 | Higher dynamics type automatic control method and apparatus |
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|---|---|
| JP (1) | JP2948549B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003291893A (en) * | 2002-04-03 | 2003-10-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Control system, air/space craft flight control system, vehicle movement control system |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102929283B (en) * | 2012-11-07 | 2015-02-11 | 北京理工大学 | Method for controlling reentry vehicle self-adapting optimal sliding mode attitude based on SDRE (state dependence matrix Riccati equation) |
-
1997
- 1997-02-04 JP JP9021470A patent/JP2948549B2/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| JPH1011104A (en) | 1998-01-16 |
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