JPH0922305A - 予見制御機能付加方法 - Google Patents
予見制御機能付加方法Info
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- JPH0922305A JPH0922305A JP19245395A JP19245395A JPH0922305A JP H0922305 A JPH0922305 A JP H0922305A JP 19245395 A JP19245395 A JP 19245395A JP 19245395 A JP19245395 A JP 19245395A JP H0922305 A JPH0922305 A JP H0922305A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の最適予見制御サーボ系等の予見制御方
法では、全状態量を計測不可能の場合に適用できず、F
Bの動きを予見FFゲインに反映できない。また、その
ままの形では一般の出力FB制御系に対応できない。 【解決手段】 制御対象の伝達関数とPIDパラメータ
とが既知であるPID制御系に予見FF補償を行って目
標値に関する予見制御機能を付加する方法において、P
ID制御系をエラーシステムに拡大し、この拡大系に対
応する状態FBゲインを用いて予見FFゲインを算出す
る。制御対象の伝達関数と分母分子が有理関数形式で表
わされる補償器の伝達関数とが既知であるFB制御系に
予見FF補償を行って目標値に関する予見制御機能を付
加する方法において、前記FB制御系を制御対象及び補
償器を含むエラーシステムに拡大し、この拡大系に対応
する状態FBゲインを用いて予見FFゲインを算出す
る。
法では、全状態量を計測不可能の場合に適用できず、F
Bの動きを予見FFゲインに反映できない。また、その
ままの形では一般の出力FB制御系に対応できない。 【解決手段】 制御対象の伝達関数とPIDパラメータ
とが既知であるPID制御系に予見FF補償を行って目
標値に関する予見制御機能を付加する方法において、P
ID制御系をエラーシステムに拡大し、この拡大系に対
応する状態FBゲインを用いて予見FFゲインを算出す
る。制御対象の伝達関数と分母分子が有理関数形式で表
わされる補償器の伝達関数とが既知であるFB制御系に
予見FF補償を行って目標値に関する予見制御機能を付
加する方法において、前記FB制御系を制御対象及び補
償器を含むエラーシステムに拡大し、この拡大系に対応
する状態FBゲインを用いて予見FFゲインを算出す
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、サーボ系やメカト
ロ機器、プロセス制御等の分野において、目標値や外乱
などの未来情報を有効に用いて制御性能を向上させるた
めの予見制御機能付加方法に関する。
ロ機器、プロセス制御等の分野において、目標値や外乱
などの未来情報を有効に用いて制御性能を向上させるた
めの予見制御機能付加方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、予見制御には種々の方法が提案さ
れている。第1に、最も基本的な方法として、最適レギ
ュレータを基本とする状態フィードバック(FB)制御
に、予めわかっている目標値または外乱の未来情報を利
用するフィードフォワード(FF)制御を付加した最適
予見サーボ系と呼ばれるものがある(“デイジタル予見
制御”(土谷・江上,産業図書(株),pp.39〜4
6,1993))。
れている。第1に、最も基本的な方法として、最適レギ
ュレータを基本とする状態フィードバック(FB)制御
に、予めわかっている目標値または外乱の未来情報を利
用するフィードフォワード(FF)制御を付加した最適
予見サーボ系と呼ばれるものがある(“デイジタル予見
制御”(土谷・江上,産業図書(株),pp.39〜4
6,1993))。
【0003】これは、目標値と制御量との偏差を含む状
態量と操作量とに関する2次形式評価関数を最小にする
ような予見制御入力を求めるもので、これにより、FB
のゲイン及びFFのゲインを同時に算出する。この方法
においては、FBによる安定性を保証し、目標値への追
随性や操作量のピーク値の低減を期待することができ
る。
態量と操作量とに関する2次形式評価関数を最小にする
ような予見制御入力を求めるもので、これにより、FB
のゲイン及びFFのゲインを同時に算出する。この方法
においては、FBによる安定性を保証し、目標値への追
随性や操作量のピーク値の低減を期待することができ
る。
【0004】予見FFゲインを求めるに当たり、上記第
1の方法では、FB制御系を最適レギュレータ手法によ
り求めた状態フィードバックの場合以外には使えない。
そこで第2の方法として、最適レギュレータ手法以外の
方法により構成されたFBにも適用できるように、第1
の方法とは異なって目標値と制御量との偏差を含む状態
量とFFによる操作量とに関する2次形式評価関数を最
小にするように、FFの制御則を変えることなく予見F
Fゲインを算出する方法がある(同上,pp.39〜4
6)。
1の方法では、FB制御系を最適レギュレータ手法によ
り求めた状態フィードバックの場合以外には使えない。
そこで第2の方法として、最適レギュレータ手法以外の
方法により構成されたFBにも適用できるように、第1
の方法とは異なって目標値と制御量との偏差を含む状態
量とFFによる操作量とに関する2次形式評価関数を最
小にするように、FFの制御則を変えることなく予見F
Fゲインを算出する方法がある(同上,pp.39〜4
6)。
【0005】ここで、予め設計された出力フィードバッ
ク制御系に対し、予見制御だけを設計するには上記第2
の方法などがあるが、この場合、I−PDディジタル制
御系のように微分動作を出力の差分を用いて演算する場
合には、このままでは使えない。従って、出力のnステ
ップ過去値までを新たな状態量として導入し、これに積
分補償器を含めた拡大状態方程式を作ってその系に対し
予見制御設計を行う方法がある(“計測自動制御学会論
文集”(愛田,VOL.24,NO.11,pp1129
〜1136,1988))
ク制御系に対し、予見制御だけを設計するには上記第2
の方法などがあるが、この場合、I−PDディジタル制
御系のように微分動作を出力の差分を用いて演算する場
合には、このままでは使えない。従って、出力のnステ
ップ過去値までを新たな状態量として導入し、これに積
分補償器を含めた拡大状態方程式を作ってその系に対し
予見制御設計を行う方法がある(“計測自動制御学会論
文集”(愛田,VOL.24,NO.11,pp1129
〜1136,1988))
【0006】
【発明が解決しようとする課題】第1の方法は、状態F
Bを基本とするものであり、全状態量を計測できない場
合にはそのままの形では適用できない。また、第2の方
法は、FFのみの操作量を2次形式評価関数によって評
価しており、この場合、FBの特性は無視してしまうの
でFBの動きを予見FFゲインに反映できない。
Bを基本とするものであり、全状態量を計測できない場
合にはそのままの形では適用できない。また、第2の方
法は、FFのみの操作量を2次形式評価関数によって評
価しており、この場合、FBの特性は無視してしまうの
でFBの動きを予見FFゲインに反映できない。
【0007】更に、第3の方法において、I−PD制御
系の完全フィードバック補償の形は状態FB補償と等価
になると考えられ、I−PD制御系は一種の状態FB制
御系と考えることができる。このため、この形のままで
は一般の出力FB制御系には対応できない。
系の完全フィードバック補償の形は状態FB補償と等価
になると考えられ、I−PD制御系は一種の状態FB制
御系と考えることができる。このため、この形のままで
は一般の出力FB制御系には対応できない。
【0008】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、既に設計されてい
る様々な出力FB制御系に対し、そのFB補償器を変更
することなく予見制御機能を付加することができる予見
制御機能付加方法を提供することにある。
たもので、その目的とするところは、既に設計されてい
る様々な出力FB制御系に対し、そのFB補償器を変更
することなく予見制御機能を付加することができる予見
制御機能付加方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、制御対象の伝達関数とPI
Dパラメータとが既知であるPID制御系に予見フィー
ドフォワード補償を行って目標値に関する予見制御機能
を付加する方法において、前記PID制御系をエラーシ
ステムに拡大し、前記PIDパラメータに基づき拡大エ
ラーシステムに対応する状態フィードバックゲインを算
出してこの状態フィードバックゲインを用いて予見フィ
ードフォワードゲインを算出するものである。
め、請求項1記載の発明は、制御対象の伝達関数とPI
Dパラメータとが既知であるPID制御系に予見フィー
ドフォワード補償を行って目標値に関する予見制御機能
を付加する方法において、前記PID制御系をエラーシ
ステムに拡大し、前記PIDパラメータに基づき拡大エ
ラーシステムに対応する状態フィードバックゲインを算
出してこの状態フィードバックゲインを用いて予見フィ
ードフォワードゲインを算出するものである。
【0010】また、請求項2記載の発明は、制御対象の
伝達関数と分母分子が有理関数形式にて表わされる補償
器の伝達関数とが既知であるフィードバック制御系に予
見フィードフォワード補償を行って目標値に関する予見
制御機能を付加する方法において、フィードバック制御
系を制御対象及び補償器を含むエラーシステムに拡大
し、この拡大エラーシステムに対応する状態フィードバ
ックゲインを算出してこの状態フィードバックゲインを
用いて予見フィードフォワードゲインを算出するもので
ある。
伝達関数と分母分子が有理関数形式にて表わされる補償
器の伝達関数とが既知であるフィードバック制御系に予
見フィードフォワード補償を行って目標値に関する予見
制御機能を付加する方法において、フィードバック制御
系を制御対象及び補償器を含むエラーシステムに拡大
し、この拡大エラーシステムに対応する状態フィードバ
ックゲインを算出してこの状態フィードバックゲインを
用いて予見フィードフォワードゲインを算出するもので
ある。
【0011】
【作用】まず、請求項1記載の発明の作用を説明する。
請求項1記載の発明では、図3に示すようなPID制御
系に予見制御機能を付加するものとする。なお、図3に
おいて、rは目標値、eは誤差信号(制御偏差)、uは
操作量、yは制御量であり、制御対象Pは数式1に示す
ような伝達関数P(s)によってモデル化できるものと
する。数式1において、a1〜an,b1〜bnは係数、s
はラプラス演算子である。
請求項1記載の発明では、図3に示すようなPID制御
系に予見制御機能を付加するものとする。なお、図3に
おいて、rは目標値、eは誤差信号(制御偏差)、uは
操作量、yは制御量であり、制御対象Pは数式1に示す
ような伝達関数P(s)によってモデル化できるものと
する。数式1において、a1〜an,b1〜bnは係数、s
はラプラス演算子である。
【0012】
【数1】
【0013】この制御対象Pを、数式2に示す連続形状
態方程式に変換する。但し、係数行列A’,B’,C’
は数式3に示すとおりであり、数式3においてIrはr
行r列の単位行列である。
態方程式に変換する。但し、係数行列A’,B’,C’
は数式3に示すとおりであり、数式3においてIrはr
行r列の単位行列である。
【0014】
【数2】
【0015】
【数3】
【0016】数式2をサンプリング周期Δtで離散化
し、離散形状態方程式である数式4に変換する。また、
誤差信号e(k)を数式5により表わすものとする。な
お、数式4における係数A,B,Cは数式6に示すとお
りである。
し、離散形状態方程式である数式4に変換する。また、
誤差信号e(k)を数式5により表わすものとする。な
お、数式4における係数A,B,Cは数式6に示すとお
りである。
【0017】
【数4】
【0018】
【数5】
【0019】
【数6】
【0020】これらの数式において、 x(k):状態変数(n×1), y(k):出力変数(m×1), u(k):入力変数(r×1), R(k):目標値信号(m×1), A:n×n, B:n×r, C:n×m (n,r,mはそれぞれ状態変数の数、入力変数の数、
出力変数の数であり、r≧m)とする。また、数式2で
表わされる系は可制御・可観測であるとする。
出力変数の数であり、r≧m)とする。また、数式2で
表わされる系は可制御・可観測であるとする。
【0021】ここで、偏差及び1ステップ前の偏差をそ
れぞれe(k),e1(k)とし、その状態量を付加し
たエラーシステムへ拡大すると数式7が得られ、これを
書き替えて数式8が得られる。但し、数式8における係
数行列Φ,G,GRは数式9のとおりである。
れぞれe(k),e1(k)とし、その状態量を付加し
たエラーシステムへ拡大すると数式7が得られ、これを
書き替えて数式8が得られる。但し、数式8における係
数行列Φ,G,GRは数式9のとおりである。
【0022】
【数7】
【0023】
【数8】
【0024】
【数9】
【0025】更に、離散化したPID補償器の制御則を
展開していくと、数式10となる。この数式10におい
て、KPは比例ゲイン、KIは積分ゲイン、KD1は微分ゲ
イン、TIは積分時間、TD1は微分時間である。また、
数式11を条件とする。
展開していくと、数式10となる。この数式10におい
て、KPは比例ゲイン、KIは積分ゲイン、KD1は微分ゲ
イン、TIは積分時間、TD1は微分時間である。また、
数式11を条件とする。
【0026】
【数10】
【0027】
【数11】
【0028】この時のPID予見制御系のブロック線図
を図4に示す。この図4において、z-1はサンプリング
遅れ演算子である。
を図4に示す。この図4において、z-1はサンプリング
遅れ演算子である。
【0029】ここで、目標値変化に対する予見制御の場
合を考える。すなわち、予見フィードフォワード項の設
計を、数式12に示すように現在時刻からMRステップ
未来までの目標値が既知であるとして誤差項及び予見入
力項を含む2次形式評価関数J’を定義し、この評価関
数J’を最小にすることを考える。但し、制御入力Δu
(t)は数式13に示すとおりである。これらの数式1
2、13において、Q,Hは重み行列、F1は状態FB
ゲイン、F1Rは予見FFゲインである。
合を考える。すなわち、予見フィードフォワード項の設
計を、数式12に示すように現在時刻からMRステップ
未来までの目標値が既知であるとして誤差項及び予見入
力項を含む2次形式評価関数J’を定義し、この評価関
数J’を最小にすることを考える。但し、制御入力Δu
(t)は数式13に示すとおりである。これらの数式1
2、13において、Q,Hは重み行列、F1は状態FB
ゲイン、F1Rは予見FFゲインである。
【0030】
【数12】
【0031】
【数13】
【0032】数式12の第2項目は数式14のようにな
り、これから、数式12は数式15のように変換され
る。
り、これから、数式12は数式15のように変換され
る。
【0033】
【数14】
【0034】
【数15】
【0035】よって、求める評価関数は数式16のよう
になる。なお、数式16のF1R’,Δ1R’,Γ1R’は数
式17に示すとおりである。
になる。なお、数式16のF1R’,Δ1R’,Γ1R’は数
式17に示すとおりである。
【0036】
【数16】
【0037】
【数17】
【0038】但し、これらの数式において、ξ1=Φ+
GF1、リアプノフ方程式 P1=η+ξ1P1ξ1 Tの解、
η=Q+F1HF1 Tである。また、R0はk=0における
ΔR(1)=R0の目標値変化の値である。数式16の
評価関数を最小にする予見ゲインF1R’は、数式16を
偏微分することにより数式18のように求められる。
GF1、リアプノフ方程式 P1=η+ξ1P1ξ1 Tの解、
η=Q+F1HF1 Tである。また、R0はk=0における
ΔR(1)=R0の目標値変化の値である。数式16の
評価関数を最小にする予見ゲインF1R’は、数式16を
偏微分することにより数式18のように求められる。
【0039】
【数18】
【0040】次いで、請求項2記載の発明の作用を説明
する。請求項2記載の発明では、分母分子が有理関数形
式の伝達関数で表わされる一般補償器を持つFB制御系
に予見制御機能を付加するものとする。図5は、一般補
償器C(s)及び制御対象P(s)で表わされたFB制
御系のブロック線図である。制御対象P(s)を前記同
様に数式1でモデル化し、この離散形状態方程式表現を
数式19とする。数式19において、AP,BP,CPは
係数行列である。なお、離散化の手順は数式2から数式
4への変換手順と同様とする。
する。請求項2記載の発明では、分母分子が有理関数形
式の伝達関数で表わされる一般補償器を持つFB制御系
に予見制御機能を付加するものとする。図5は、一般補
償器C(s)及び制御対象P(s)で表わされたFB制
御系のブロック線図である。制御対象P(s)を前記同
様に数式1でモデル化し、この離散形状態方程式表現を
数式19とする。数式19において、AP,BP,CPは
係数行列である。なお、離散化の手順は数式2から数式
4への変換手順と同様とする。
【0041】
【数19】
【0042】次に、一般補償器C(s)を数式20のよ
うな伝達関数によって定義する。この数式20におい
て、Ca1〜Cak,Cb1〜Cbkは係数である。
うな伝達関数によって定義する。この数式20におい
て、Ca1〜Cak,Cb1〜Cbkは係数である。
【0043】
【数20】
【0044】予見制御設計を行う上でサーボ系の形にす
るために、図6に示すように一般補償器C(s)を〔積
分器+一般補償器C’〕に分離し、この一般補償器C’
の離散形状態方程式表現を数式21とする。この数式2
1において、AC’,BC’,CC’は係数である。離散
化の手順は、数式2から数式4への変換手順と同様であ
る。
るために、図6に示すように一般補償器C(s)を〔積
分器+一般補償器C’〕に分離し、この一般補償器C’
の離散形状態方程式表現を数式21とする。この数式2
1において、AC’,BC’,CC’は係数である。離散
化の手順は、数式2から数式4への変換手順と同様であ
る。
【0045】
【数21】
【0046】ここで、数式19と数式21とをまとめる
と、数式22のようになる。そして、この系に対して拡
大エラーシステムを構成すると、数式23のようにな
る。但し、数式24を条件とする。
と、数式22のようになる。そして、この系に対して拡
大エラーシステムを構成すると、数式23のようにな
る。但し、数式24を条件とする。
【0047】
【数22】
【0048】
【数23】
【0049】
【数24】
【0050】このときのFB制御部分の速度形の制御則
は、数式25のようになる。但し、Δtはサンプリング
間隔、KI=TI・Δt,TIは伝達関数表現における
コントローラの積分器のゲイン、F1=[Fe Fx]
は、この制御系における最適サーボ系ゲインに相当す
る。
は、数式25のようになる。但し、Δtはサンプリング
間隔、KI=TI・Δt,TIは伝達関数表現における
コントローラの積分器のゲイン、F1=[Fe Fx]
は、この制御系における最適サーボ系ゲインに相当す
る。
【0051】
【数25】
【0052】この一般補償器予見制御系のブロック図を
図7に示す。この図7は、図5に示したFB制御系に基
づき、新たなプラントA,Bと補償器のゲインFe,Fx
に分解したブロック図である。数式23に示した拡大エ
ラーシステム及び数式25のF1を用いて、数式12か
ら数式18への手順に従って予見制御設計を行う。
図7に示す。この図7は、図5に示したFB制御系に基
づき、新たなプラントA,Bと補償器のゲインFe,Fx
に分解したブロック図である。数式23に示した拡大エ
ラーシステム及び数式25のF1を用いて、数式12か
ら数式18への手順に従って予見制御設計を行う。
【0053】
【発明の実施の形態】図1は、請求項1に記載した発明
の実施の形態を示すもので、PID制御系に予見制御機
能を付加する設計演算手順のフローチャートである。以
下、このフローチャートを参照しつつ予見制御系の設計
例を説明する。まず、制御対象P(s)が例えば数式2
6により表わされるものとして、PID予見制御を考え
る。
の実施の形態を示すもので、PID制御系に予見制御機
能を付加する設計演算手順のフローチャートである。以
下、このフローチャートを参照しつつ予見制御系の設計
例を説明する。まず、制御対象P(s)が例えば数式2
6により表わされるものとして、PID予見制御を考え
る。
【0054】
【数26】
【0055】はじめに、制御対象P(s)の係数を入力
し(図1のS101)、モデルマッチング法により求め
た数式27のPIDパラメータを入力する(S10
2)。
し(図1のS101)、モデルマッチング法により求め
た数式27のPIDパラメータを入力する(S10
2)。
【0056】
【数27】
【0057】次に、前記数式6により離散形状態方程式
の係数A,B,Cを算出し(S103)、数式9により
拡大エラーシステムの係数行列(Φ,G,GR)を算出
する(S104)。PIDパラメータを状態FB制御系
へ変換するために数式28を演算し(数式28において
Δt=0.64)、これを用いて状態FBゲインF1を
演算すると数式29のようになる(S105)。
の係数A,B,Cを算出し(S103)、数式9により
拡大エラーシステムの係数行列(Φ,G,GR)を算出
する(S104)。PIDパラメータを状態FB制御系
へ変換するために数式28を演算し(数式28において
Δt=0.64)、これを用いて状態FBゲインF1を
演算すると数式29のようになる(S105)。
【0058】
【数28】
【0059】
【数29】
【0060】次いで、重みQ,Hを設定し(S106:
例えばQ(1,1)=1,H=1)、リアプノフ解P1及
びΔ1R’,Γ1R’を計算する(S107,S108)。
その後、前記数式18により予見FFゲインF1R’を計
算する(S109)。
例えばQ(1,1)=1,H=1)、リアプノフ解P1及
びΔ1R’,Γ1R’を計算する(S107,S108)。
その後、前記数式18により予見FFゲインF1R’を計
算する(S109)。
【0061】ここで、従来の技術で説明した第2の方法
により予見FFゲインF1Rを求めると数式30のように
なる。また、請求項1の発明の実施の形態により予見F
FゲインF1R’を求めると数式31のようになる。
により予見FFゲインF1Rを求めると数式30のように
なる。また、請求項1の発明の実施の形態により予見F
FゲインF1R’を求めると数式31のようになる。
【0062】
【数30】
【0063】
【数31】
【0064】予見制御機能を付加しないFBのみ、予見
FFゲインF1R及びF1R’を用いたそれぞれの制御量の
ステップ応答を図8の,,に、また、この時の操
作量のステップ応答を図9の,,に示す。但し、
予見ステップ数は4であり、目標値のステップ変化は開
始から9.6秒後に与えている。これらの図から、本発
明では応答性能が向上していることがわかる。
FFゲインF1R及びF1R’を用いたそれぞれの制御量の
ステップ応答を図8の,,に、また、この時の操
作量のステップ応答を図9の,,に示す。但し、
予見ステップ数は4であり、目標値のステップ変化は開
始から9.6秒後に与えている。これらの図から、本発
明では応答性能が向上していることがわかる。
【0065】次に、図2は請求項2に記載した発明の実
施の形態を示すものであり、一般補償器を持つFB制御
系に予見制御機能を付加する設計演算手順のフローチャ
ートである。以下、このフローチャートを参照しつつ予
見制御系の設計例を説明する。
施の形態を示すものであり、一般補償器を持つFB制御
系に予見制御機能を付加する設計演算手順のフローチャ
ートである。以下、このフローチャートを参照しつつ予
見制御系の設計例を説明する。
【0066】まず、制御対象(2次安定系)P(s)を
数式32に示し、一般補償器C(s)を数式33のH∞
制御設計によるコントローラとする。
数式32に示し、一般補償器C(s)を数式33のH∞
制御設計によるコントローラとする。
【0067】
【数32】
【0068】
【数33】
【0069】図2において、はじめに制御対象P(s)
の係数を入力し(S201)、数式19における離散形
状態方程式の係数AP,BP,CPを算出する(S20
2)。次いで一般補償器C(s)の係数を入力し(S2
03)、予見制御設計のためにサーボ系の形にするべく
積分器を分離して補償器C(s)を補償器C(s)’+
積分器とする(S204)。そして、数式21に示した
補償器C(s)’の離散形状態方程式の係数AC’,
BC’,CC’を算出する(S205)。
の係数を入力し(S201)、数式19における離散形
状態方程式の係数AP,BP,CPを算出する(S20
2)。次いで一般補償器C(s)の係数を入力し(S2
03)、予見制御設計のためにサーボ系の形にするべく
積分器を分離して補償器C(s)を補償器C(s)’+
積分器とする(S204)。そして、数式21に示した
補償器C(s)’の離散形状態方程式の係数AC’,
BC’,CC’を算出する(S205)。
【0070】次に、前記AP,BP及びAC’,BC’をま
とめて新たな制御対象A,Bを構成する(S206)。
その後、数式24における拡大エラーシステムの係数行
列(Φ,G,GR)を算出し(S207)、状態FBゲ
インF1(=[Fe Fx])を算出する(S208)。
とめて新たな制御対象A,Bを構成する(S206)。
その後、数式24における拡大エラーシステムの係数行
列(Φ,G,GR)を算出し(S207)、状態FBゲ
インF1(=[Fe Fx])を算出する(S208)。
【0071】なお、数式33のコントローラにおけるF
B制御の制御則は数式34に示すとおりである。但し、
KI=TI・Δtであり、ここではΔt=0.1,TI
=0.1088からKI=0.01088である。
B制御の制御則は数式34に示すとおりである。但し、
KI=TI・Δtであり、ここではΔt=0.1,TI
=0.1088からKI=0.01088である。
【0072】
【数34】
【0073】この状態FBゲインF1による制御則を用
い、重みQ,Hを設定して(S209:例えばQ(1,
1)=0.01,H=1)、図1と同様に予見FFゲイ
ンF1R’を計算する(S210〜S212)。
い、重みQ,Hを設定して(S209:例えばQ(1,
1)=0.01,H=1)、図1と同様に予見FFゲイ
ンF1R’を計算する(S210〜S212)。
【0074】ここで、従来の技術で説明した第2の方法
により予見FFゲインF1Rを求めると数式35のように
なる。また、請求項2の発明の実施の形態により予見F
FゲインF1R’を求めると数式36のようになる。
により予見FFゲインF1Rを求めると数式35のように
なる。また、請求項2の発明の実施の形態により予見F
FゲインF1R’を求めると数式36のようになる。
【0075】
【数35】
【0076】
【数36】
【0077】予見制御機能を付加しないFBのみ、予見
FFゲインF1R及びF1R’を用いたそれぞれの制御量の
ステップ応答を図10の,,に、また、この時の
操作量のステップ応答を図11の,,に示す。但
し、開始から5秒後に目標値のステップ変化を与えてい
る。また、サンプリング間隔Δtは前述の如く0.1秒
である。これらの図から、従来技術に対する本発明の優
位性が確認された。
FFゲインF1R及びF1R’を用いたそれぞれの制御量の
ステップ応答を図10の,,に、また、この時の
操作量のステップ応答を図11の,,に示す。但
し、開始から5秒後に目標値のステップ変化を与えてい
る。また、サンプリング間隔Δtは前述の如く0.1秒
である。これらの図から、従来技術に対する本発明の優
位性が確認された。
【0078】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、制御対象
の伝達関数とPIDパラメータまたは補償器の伝達関数
が既知であれば、PIDパラメータや補償器を変更する
ことなく予見FFゲインを算出して各種のFB制御系に
対し予見制御機能を付加することができ、既に稼働して
いるFB制御系を予見サーボ系とすることができる。
の伝達関数とPIDパラメータまたは補償器の伝達関数
が既知であれば、PIDパラメータや補償器を変更する
ことなく予見FFゲインを算出して各種のFB制御系に
対し予見制御機能を付加することができ、既に稼働して
いるFB制御系を予見サーボ系とすることができる。
【図1】請求項1の発明の実施の形態によるPID予見
制御系設計演算手順を示すフローチャートである。
制御系設計演算手順を示すフローチャートである。
【図2】請求項2の発明の実施の形態による一般補償器
予見制御系設計演算手順を示すフローチャートである。
予見制御系設計演算手順を示すフローチャートである。
【図3】請求項1の発明が適用されるPID制御系のブ
ロック線図である。
ロック線図である。
【図4】PID予見制御系のブロック線図である。
【図5】請求項2の発明が適用される制御系のブロック
線図である。
線図である。
【図6】図5における一般補償器を分離した制御系のブ
ロック線図である。
ロック線図である。
【図7】一般補償器予見制御系のブロック線図である。
【図8】PID予見制御による制御量のステップ応答を
示す図である。
示す図である。
【図9】PID予見制御による操作量のステップ応答を
示す図である。
示す図である。
【図10】H∞制御+予見制御による制御量のステップ
応答を示す図である。
応答を示す図である。
【図11】H∞制御+予見制御による操作量のステップ
応答を示す図である。
応答を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 制御対象の伝達関数とPIDパラメータ
とが既知であるPID制御系に予見フィードフォワード
補償を行って目標値に関する予見制御機能を付加する方
法において、 前記PID制御系をエラーシステムに拡大し、前記PI
Dパラメータに基づき拡大エラーシステムに対応する状
態フィードバックゲインを算出してこの状態フィードバ
ックゲインを用いて予見フィードフォワードゲインを算
出することを特徴とする予見制御機能付加方法。 - 【請求項2】 制御対象の伝達関数と分母分子が有理関
数形式にて表わされる補償器の伝達関数とが既知である
フィードバック制御系に予見フィードフォワード補償を
行って目標値に関する予見制御機能を付加する方法にお
いて、 前記フィードバック制御系を制御対象及び補償器を含む
エラーシステムに拡大し、この拡大エラーシステムに対
応する状態フィードバックゲインを算出してこの状態フ
ィードバックゲインを用いて予見フィードフォワードゲ
インを算出することを特徴とする予見制御機能付加方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19245395A JPH0922305A (ja) | 1995-07-05 | 1995-07-05 | 予見制御機能付加方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19245395A JPH0922305A (ja) | 1995-07-05 | 1995-07-05 | 予見制御機能付加方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0922305A true JPH0922305A (ja) | 1997-01-21 |
Family
ID=16291559
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19245395A Withdrawn JPH0922305A (ja) | 1995-07-05 | 1995-07-05 | 予見制御機能付加方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0922305A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103454923A (zh) * | 2013-09-26 | 2013-12-18 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于无源理论的船舶航向海浪滤波方法 |
WO2020261649A1 (ja) * | 2019-06-28 | 2020-12-30 | オムロン株式会社 | パラメータ調整方法 |
-
1995
- 1995-07-05 JP JP19245395A patent/JPH0922305A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103454923A (zh) * | 2013-09-26 | 2013-12-18 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于无源理论的船舶航向海浪滤波方法 |
CN103454923B (zh) * | 2013-09-26 | 2016-03-09 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于无源理论的船舶航向海浪滤波方法 |
WO2020261649A1 (ja) * | 2019-06-28 | 2020-12-30 | オムロン株式会社 | パラメータ調整方法 |
JP2021006952A (ja) * | 2019-06-28 | 2021-01-21 | オムロン株式会社 | パラメータ調整方法 |
US11809148B2 (en) | 2019-06-28 | 2023-11-07 | Omron Corporation | Parameter adjustment method for adjusting control parameters for device that performs servo control |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021001 |