JP4008088B2 - 制御信号の信号処理方式 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は制御信号の信号処理方式に関し、ノイズをカットすると共に、制御信号の状態安定化時には処理すべき制御信号の変動を受けずに高追従性を実現するようにした処理を行うものである。
【0002】
【従来の技術】
制御信号は一般に状態を瞬時にとらえて制御演算し、状態安定時には安定した制御演算をする必要があり、そのために演算をすべき制御信号は高追従性と安定性をもって信号処理し、演算制御に供されなければならない。図6は一般的な信号処理の一例を示す図である。図において、制御信号Sは変化率リミタ10で信号処理され、制御信号Mとなり、図示省略の演算部で処理されるが、変化率リミタ10には起こり得る最大の変化率11が設定されている。今この変化率を100%/分に設定すると、制御信号Sは100%/分までの変化率で変化する信号は通過し、それ以上の変化率はカットされ、制御信号Mを得ている。このような信号処理は、ガスタービンの圧縮機に用いられているIGV(Inlet Guide Vane) やバイパス弁の制御信号の処理に適用されており、高追従性と安定性が要求されている。
【0003】
図5は図6で示す信号処理方式による制御信号の波形を示す図である。図において、実線は処理前の制御信号S、点線は処理後の制御信号Mを示し、(A)は変化率100%/分もしくはそれ以下の変化率で変動する部分であり、図ではほとんどが変化率(A)で変動している。(B)は変化率が速い300%/分の部分であり、ノイズ的な変動に相当している。処理後の点線で示す制御信号Mは(A)の変化率は変化率リミタ10に設定してあるので、制御信号Sに追従し、ノイズ的な変化率(B)の信号はカット(変化率リミタ10により変化率100%に制限)されて図示の点線で示すように処理される。
【0004】
一方、図5において、20,21,22の範囲(変化率が300%/分の部分を除く)では制御信号は状態安定時にあり、これらの部分は、安定したフラットの処理信号の方が好ましいが、図示のように制御信号Sの変動に追従して制御信号Mは同じように変化して処理されてしまい、安定したフラットな制御信号が得られない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ガスタービンのIGVやバイパス弁の制御信号は高追従性と安定化した信号処理をしないと、圧縮機の空気量の変動やバイパス弁の振動によるブッシュの摩耗等の不具合の原因となるので状態安定時にはできるだけ安定した制御信号の処理が必要である。一方、前述のように従来の変化率リミタ等を用いる信号処理方式では、ノイズ的な信号はカットされるが、状態安定時においても設定したレートの変化率で変動してしまい、安定したフラットの制御信号が得られず、ガスタービンのIGVやバイパス弁の制御信号としては状態安定時において制御が安定せず、不具合の原因となってしまう。
【0006】
そこで本発明は、変化率のレートを設定し、設定値よりも大きな変化率をカットする信号処理方式において、ノイズ的な変動の信号はカットし、変動時には高追従性を有し、状態安定時には信号の変動の影響を受けずに安定した処理信号が得られる制御信号の処理方式を提供することを課題としてなされたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の課題を解決するために次の手段を提供する。
【0008】
制御信号を所定の変化率を設定した第1の制限回路を通し、同所定の変化率以内の信号には追従し、同所定の変化率以上の信号はカットして処理する信号処理方式において、前記処理前の制御信号を偏差上下限チエック回路および切換回路にて設定された変化率により第2の制限回路で処理し、同第2の制限回路で処理された信号と前記処理前の制御信号との偏差を求める減算器と;同減算器で求められた前記偏差の信号を受け、同偏差が大きい場合には大きな変化率となり小さい場合には小さな変化率となる所定の変化率パターンに従って同偏差に対応する変化率を出力する信号発生回路とを備え;前記偏差上下限チエック回路は、前記減算器で求められた前記偏差を受けて前記偏差が基準値よりも大きいか否かを判定するものであり、前記切換回路は、前記偏差上下限チエック回路からの信号を受けて前記偏差が基準値より大きい場合には大きい変化率を設定し、同偏差が基準値より小さい場合には小さい変化率を設定するものであり、前記信号発生回路から出力された前記変化率を前記第1の制限回路の前記所定の変化率の設定値とすることを特徴とする制御信号の信号処理方式。
【0009】
本発明の信号処理方式では、減算器において、例えば制御信号を100%/分の変化率で変化させておき、これ以上の変化率の信号を除去して処理した信号と、処理すべき制御信号との偏差を求める。この偏差は信号発生回路に入力され、信号発生回路では偏差が大きい時には、例えば100%/分の大きな変化率を出力し、偏差が小さいと小さな変化率を出力する。この信号発生回路の出力する変化率は第1の制限回路の変化率として設定されるので、結果として制御信号は状態が安定した時には小さな変化率、即ちほとんどフラットに近い信号に、変化率が大きく、かつ偏差の大きい状態ではそのまま追従し、更に、設定変化率よりも大きい変化率のノイズはカットされる。
【0010】
従って本発明の信号処理方式は、高追従性を有し、かつ状態の安定時には信号の変動に影響されない安定した信号処理ができ、ガスタービンのIGVやバイパス弁の制御信号に適用すれば、空気量制御が安定して行うことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて具体的に説明する。図1は本発明の実施の一形態に係る制御信号の信号処理方式の系統図である。図において、制御信号Sは変化率リミタ10(第1の制限回路)で処理されて制御信号Nを得る構成は図6の従来例と同じ構成であるが、本発明では変化率リミタ10のレート設定に次に説明するような特徴を持たせたものである。
【0012】
図1において、1は減算器で、2は信号発生回路であり、後述する図2に示す特性の信号を発生させ、この信号を変化率として変化率リミタ10のレート設定を行う。3は変化率リミタ(第2の制限回路)で、そのレート設定は切換回路4で行なわれる。5は偏差上下限チエック回路であり、制御信号Sと、切換回路4を介して設定したレートでの信号との偏差をチエックし、偏差が5%よりも大きいか否かをチエックするものである。11,12は切換回路4に入力される変化率で、それぞれ100%/分、1%/分の変化率の信号である。
【0013】
上記構成の信号処理の系統において、制御信号Sは変化率リミタ10に入力されると共に、減算器1にも入力され、減算器1の出力である信号の偏差が信号発生回路2に入力される。信号発生回路2には図2に示す変化率と偏差との関係が設定されており、その信号の偏差に応じて変化率に出力し、変化率リミタ10のレート設定を行う。
【0014】
信号発生回路2で発生するレートは、図2に示すように、±3%までの偏差が小さい範囲では変化率は100%/分以下の遅い変化率とし、偏差が±3%より大きな範囲では100%/分として直ちに追従するように設定する。この結果変化率リミタ10では偏差が大きい制御信号では100%/分で追従し、偏差が小さい時には小さな変化率で追従し、特に、偏差が「0」に近い程変化率が小さくなるように追従する。
【0015】
図3は上記図2で示す偏差を説明する図であり、変化率が高い、例えば100%/分に近い部分23では、処理前の制御信号Sと偏差発生信号Lとではほぼ5%近い偏差が生じる。一方、偏差が5%以下の変化率の比較的低い24の部分では、切換回路4からのレートは1%であるため、偏差発生信号Lは1%ずつしか上昇せず(殆ど変化しない)、制御信号Sが戻り始めると、その偏差は徐徐に小さくなる。即ち、Sの変化率が100%/分以下であれば、LはSに対し、±5%以下の偏差を保ち追従する。なお、図2においては±5%に余裕をもたせ、±3%以上の偏差では変化率を100%/分に設定している。
【0016】
図1に戻り、減算器1では制御信号Sと、制御信号Sを変化率リミタ3で処理した信号との偏差を求め、前述のように信号発生回路2でその偏差に応じて変化率リミタ10のレートを設定している。一方、変化率リミタ3のレートは、切換回路4の出力で設定され、切換回路4には変化率100%/分の(A)と1%/分の(B)が入力され、偏差上下限チエック回路5からの信号が±5%よりも大きい信号であると、変化率100%の(A)を、±5%よりも小さいと1%/分の(B)を変化率リミタ3のレートとして設定している。このように設定されたレートにより、変化率リミタ3で減算器1のレートを設定し、偏差を求めている。
【0017】
図4は上記の図1に示す処理方式での制御信号のパターンを示す図であり、実線が処理前の制御信号S、一点鎖線が処理後の制御信号Nである。図示のように本実施の形態での信号処理方式では、偏差の大きい場合には(A)の100%/分の変化率で追従し、偏差の小さい場合の20,21,22の範囲では小さな変化率でほとんどフラットな信号となる。なお、変化率が300%/分の(B)のノイズ的変化は100%/分の変化率に設定されるため、従来(図5参照)と同様に、変化率が100%/分より大きい部分はカットされる。
【0018】
このように、本実施の形態の信号処理方式によれば、偏差の大きい部分は(A)の100%/分の変化率で追従し、状態の安定した20,21,22の範囲では、制御信号Sの変動を受けずに小さな変化率でほぼフラットな状態で信号処理されるので、ガスタービンのIGVやバイパス弁の制御信号として用いれば空気量の制御が安定して行える。
【0019】
【発明の効果】
本発明の制御信号の信号処理方式は、制御信号を所定の変化率を設定した第1の制限回路を通し、同所定の変化率以内の信号には追従し、同所定の変化率以上の信号はカットして処理する信号処理方式において、前記処理前の制御信号を偏差上下限チエック回路および切換回路にて設定された変化率により第2の制限回路で処理し、同第2の制限回路で処理された信号と前記処理前の制御信号との偏差を求める減算器と;同減算器で求められた前記偏差の信号を受け、同偏差が大きい場合には大きな変化率となり小さい場合には小さな変化率となる所定の変化率パターンに従って同偏差に対応する変化率を出力する信号発生回路とを備え;前記偏差上下限チエック回路は、前記減算器で求められた前記偏差を受けて前記偏差が基準値よりも大きいか否かを判定するものであり、前記切換回路は、前記偏差上下限チエック回路からの信号を受けて前記偏差が基準値より大きい場合には大きい変化率を設定し、同偏差が基準値より小さい場合には小さい変化率を設定するものであり、前記信号発生回路から出力された前記変化率を前記第1の制限回路の前記所定の変化率の設定値とすることを特徴としている。このような制御方式により、状態安定時には信号の変動に影響されない安定した制御信号を得ることができ、かつ変化率の大きい部分では高追従性を有し、ノイズは従来と異なり、カットされるので、ガスタービンのIGVやバイパス弁の制御信号処理に適用すれば、空気量制御の安定性が改善されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態に係る制御信号の信号処理方式の系統図である。
【図2】図1における信号発生回路の出力する変化率のパターンを示す図である。
【図3】本発明の実施の一形態に係る制御信号の信号処理方式における偏差の説明図である。
【図4】本発明の実施の一形態に係る制御信号の信号処理方式における結果を示す制御信号の波形図である。
【図5】従来の制御信号処理方式における制御信号の波形図である。
【図6】従来の制御信号処理方式の系統図である。
【符号の説明】
1 演算器
2 信号発生回路
3,10 変化率リミタ
4 切換回路
5 偏差上下限チエック回路
S,N 制御信号
Claims (1)
- 制御信号を所定の変化率を設定した第1の制限回路を通し、同所定の変化率以内の信号には追従し、同所定の変化率以上の信号はカットして処理する信号処理方式において、前記処理前の制御信号を偏差上下限チエック回路および切換回路にて設定された変化率により第2の制限回路で処理し、同第2の制限回路で処理された信号と前記処理前の制御信号との偏差を求める減算器と;同減算器で求められた前記偏差の信号を受け、同偏差が大きい場合には大きな変化率となり小さい場合には小さな変化率となる所定の変化率パターンに従って同偏差に対応する変化率を出力する信号発生回路とを備え;前記偏差上下限チエック回路は、前記減算器で求められた前記偏差を受けて前記偏差が基準値よりも大きいか否かを判定するものであり、前記切換回路は、前記偏差上下限チエック回路からの信号を受けて前記偏差が基準値より大きい場合には大きい変化率を設定し、同偏差が基準値より小さい場合には小さい変化率を設定するものであり、前記信号発生回路から出力された前記変化率を前記第1の制限回路の前記所定の変化率の設定値とすることを特徴とする制御信号の信号処理方式。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03287198A JP4008088B2 (ja) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | 制御信号の信号処理方式 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP03287198A JP4008088B2 (ja) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | 制御信号の信号処理方式 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11231906A JPH11231906A (ja) | 1999-08-27 |
JP4008088B2 true JP4008088B2 (ja) | 2007-11-14 |
Family
ID=12370939
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03287198A Expired - Lifetime JP4008088B2 (ja) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | 制御信号の信号処理方式 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4008088B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9063540B2 (en) | 2009-04-07 | 2015-06-23 | Fisher Controls International Llc | Methods and apparatus to limit a change of a drive value in an electro-pneumatic controller |
EP2662740B1 (en) * | 2009-04-07 | 2018-08-29 | Fisher Controls International Llc | Machine accessible medium having instructions stored thereon to limit a change of a drive value in an electro-pneumatic controller |
-
1998
- 1998-02-16 JP JP03287198A patent/JP4008088B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US9063540B2 (en) | 2009-04-07 | 2015-06-23 | Fisher Controls International Llc | Methods and apparatus to limit a change of a drive value in an electro-pneumatic controller |
EP2662740B1 (en) * | 2009-04-07 | 2018-08-29 | Fisher Controls International Llc | Machine accessible medium having instructions stored thereon to limit a change of a drive value in an electro-pneumatic controller |
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---|---|
JPH11231906A (ja) | 1999-08-27 |
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