JPH0926801A - Overshoot suppression controller - Google Patents
Overshoot suppression controllerInfo
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- JPH0926801A JPH0926801A JP7196123A JP19612395A JPH0926801A JP H0926801 A JPH0926801 A JP H0926801A JP 7196123 A JP7196123 A JP 7196123A JP 19612395 A JP19612395 A JP 19612395A JP H0926801 A JPH0926801 A JP H0926801A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電動機の回転数制
御のように、ＰＩ（比例・積分）調節器の出力に基づく
操作量（電動機の電流ないしトルク）の積分量（電動機
の回転数）を制御量とする積分要素を持つプラントを制
御対象とした、オーバシュート抑制制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an integrated amount (rotational speed of an electric motor) of an operation amount (current or torque of the electric motor) based on an output of a PI (proportional / integral) regulator, like the rotational speed control of an electric motor. The present invention relates to an overshoot suppression control device in which a plant having an integral element having a control amount as a control target is controlled.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図７は、ＰＩ調節器を有する電動機回転
数のフィードバック制御ループの従来技術を、伝達関数
により示したブロック線図である。図において、１は伝
達関数ＫP（１＋１／ｓＴI）のＰＩ調節器、２は伝達関
数１／ｓＪMの電動機、３は加算器であり、ＫPは比例ゲ
イン、ｓはラプラス演算子、ＴIは積分時間、ＪMは電機
子の慣性モーメントである。実際には、ＰＩ調節器１と
電動機２との間に電流制御器が存在するが、簡略化のた
めにその伝達関数を１と考えて図示を省略してある。2. Description of the Prior Art FIG. 7 is a block diagram showing a conventional transfer speed feedback control loop of a motor having a PI regulator by a transfer function. In the figure, 1 is a PI controller of a transfer function K P (1 + 1 / sT I ), 2 is an electric motor of a transfer function 1 / sJ M , 3 is an adder, K P is a proportional gain, s is a Laplace operator, T I is the integration time and J M is the moment of inertia of the armature. In reality, a current controller exists between the PI controller 1 and the electric motor 2, but the transfer function thereof is considered to be 1 and is not shown for simplification.
【０００３】図８は上記制御ループの動作を示すもの
で、回転数設定値Ｎ*をランプ状に変化させて電動機２
の回転数実際値Ｎを所望の値に制御しようとする場合、
ＰＩ調節器１は制御量の偏差（Ｎ*−Ｎ）が積分器に蓄
積された量としてトルク設定値τ*を出力し、これによ
り電動機２の回転数が増加する。FIG. 8 shows the operation of the above-mentioned control loop. The electric motor 2 is operated by changing the rotational speed setting value N * into a ramp shape.
When trying to control the actual rotation speed value N of
The PI controller 1 outputs the torque setting value τ * as the amount of deviation (N * -N) of the control amount accumulated in the integrator, which increases the rotation speed of the electric motor 2.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これに
よって所望の値以上に回転数が増加するオーバシュート
を生じ、つまりＮ*＜Ｎとなってトルク設定値τ*が零に
リセットされる動作にならざるを得ない。ここで、一巡
伝達関数Ｎ／Ｎ*を見た場合、数式１のようになる。However, this causes an overshoot in which the number of revolutions increases more than a desired value, that is, N * <N and the torque setting value τ * is reset to zero. I have no choice. Here, when the open-loop transfer function N / N * is viewed, it becomes as shown in Expression 1.
【０００５】[0005]
【数１】 [Equation 1]
【０００６】数式１において、分子にはｓ・ＴI／ＫPな
る微分項があるので、オーバシュートを生じるのは数式
の上からも自明である。In Equation 1, since the numerator has a differential term of s · T I / K P, it is obvious from the above equation that overshoot occurs.
【０００７】従って、従来では、回転数設定値Ｎ*の入
力経路に伝達関数１／（１＋ｓＴF）にて表わされる一
次遅れフィルタを挿入し、遅れ時間ＴF＝ＴI／ＫPとし
て上記微分項の影響を相殺することによりオーバシュー
トを抑制していた。しかし、これによるとどうしてもＴ
F以上に応答を速めることができないという新たな問題
を生じていた。Accordingly, in the prior art, by inserting the first-order lag filter expressed in rotational speed setting value N * of the input path at a transfer function 1 / (1 + sT F) , the derivative as delay time T F = T I / K P The overshoot was suppressed by canceling the influence of the term. However, according to this, T
There was a new problem that the response could not be made faster than F.
【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、応答性を損なうこ
となくオーバシュートを抑制可能なオーバシュート抑制
制御装置を提供することにある。The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide an overshoot suppression control device capable of suppressing overshoot without impairing responsiveness.
【０００９】[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、操作量の積分量を制御量と
する積分要素を持つプラントを制御対象とし、制御量の
偏差を零にするように調節動作するＰＩ調節器を備えた
制御装置において、ＰＩ調節器の出力と制御量との偏差
が入力されるＰ（比例）調節器を設け、このＰ調節器の
出力を操作量としてプラントに入力するものである。本
発明では、ＰＩ調節器のマイナループに所定の比例ゲイ
ンを有するＰ調節器を設けることにより、制御ループの
一巡伝達関数の分子から微分項を除くことができ、これ
により制御量のオーバーシュートを抑制することが可能
になる。In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 controls a plant having an integral element whose control amount is an integral amount of a manipulated variable, and a deviation of the control amount is zero. In a control device equipped with a PI controller that adjusts as described above, a P (proportional) controller to which the deviation between the output of the PI controller and the controlled variable is input is provided, and the output of this P controller is controlled by the manipulated variable. Is input to the plant as. In the present invention, by providing the P regulator having a predetermined proportional gain in the minor loop of the PI regulator, the differential term can be removed from the numerator of the open loop transfer function of the control loop, thereby suppressing the overshoot of the control amount. It becomes possible to do.
【００１０】請求項２記載の発明は、ＰＩ調節器出力と
比例ゲインとの乗算結果と、制御量と前記比例ゲインと
の乗算結果との偏差を、操作量としてプラントに入力す
るものである。本発明では、上記比例ゲインをＰＩ調節
器の出力と制御量とに乗じ、その偏差を操作量とするこ
とにより、請求項１の発明と実質的に同一の作用が得ら
れる。According to a second aspect of the present invention, the deviation between the multiplication result of the PI controller output and the proportional gain and the multiplication result of the control amount and the proportional gain is input to the plant as the manipulated variable. In the present invention, the output of the PI controller and the controlled variable are multiplied by the proportional gain, and the deviation thereof is used as the manipulated variable, whereby substantially the same operation as the invention of claim 1 is obtained.
【００１１】請求項３記載の発明は、ＰＩ調節器出力と
リミッタを通した比例ゲインとの乗算結果と、制御量と
前記リミッタを通さない比例ゲインとの乗算結果との偏
差を、操作量としてプラントに入力すると共に、前記リ
ミッタの下限制限値を１に設定するものである。本発明
では、請求項２の発明においてＰＩ調節器の出力に乗じ
る上記比例ゲインの下限制限値を１とすることにより、
比例ゲインを０に設定した場合には従来のＰＩ制御ルー
プを構成し、また、比例ゲインを１よりも大きく設定し
た場合には実質的に請求項２の発明と同様のマイナルー
プ付きＰＩ制御ループを構成する。According to the third aspect of the present invention, the deviation between the multiplication result of the PI regulator output and the proportional gain passed through the limiter and the multiplication result of the control amount and the proportional gain not passed through the limiter is set as the manipulated variable. The lower limit value of the limiter is set to 1 while being input to the plant. In the present invention, by setting the lower limit value of the proportional gain by which the output of the PI regulator is multiplied to 1 in the invention of claim 2,
When the proportional gain is set to 0, a conventional PI control loop is constructed, and when the proportional gain is set to be larger than 1, a PI control loop with a minor loop substantially the same as the invention of claim 2 is formed. Configure.
【００１２】請求項４記載の発明は、ＰＩ調節器の出力
と制御量との偏差が入力されるＰ調節器を設け、このＰ
調節器の出力に基づく操作量をプラントに入力すると共
に、制御量の設定値の変化の有無に応じてＰＩ調節器の
積分ゲインを変化させるものである。本発明では、電動
機回転数のごとき制御量の設定値が変化したことを検出
し、その場合にはＰＩ調節器の積分ゲインを大きくして
負荷外乱に対する応答速度を上げるように作用する。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a P regulator to which the deviation between the output of the PI regulator and the control amount is input, and the P regulator is provided.
The operation amount based on the output of the controller is input to the plant, and the integral gain of the PI controller is changed according to whether or not the set value of the control amount is changed. In the present invention, it is detected that the set value of the control amount such as the motor speed changes, and in that case, the integral gain of the PI controller is increased to increase the response speed to the load disturbance.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。図１は請求項１記載の発明の実施形態を
示している。この実施形態が図７と異なるのは、ＰＩ調
節器１のマイナループに比例ゲインＫMを持つＰ調節器
４を設け、ＰＩ調節器１の出力である回転数設定値Ｎ**
と制御量としての回転数Ｎとの偏差をＰ調節器４に入力
してその出力操作量であるトルク設定値τ*を電動機２
に入力した点である。なお、図１において３ａ，３ｂは
加算器を示す。このように構成すると、ＰＩ調節器１の
後の伝達関数は数式２のようになる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the invention described in claim 1. This embodiment is different from FIG. 7 in that the minor loop of the PI controller 1 is provided with a P controller 4 having a proportional gain K M , and the rotational speed set value N ** which is the output of the PI controller 1 is provided.
And the rotational speed N as a control amount are input to the P adjuster 4 and the torque set value τ * which is the output operation amount thereof is set to the electric motor 2
This is the point entered in. In FIG. 1, 3a and 3b indicate adders. With this configuration, the transfer function after the PI adjuster 1 is as shown in Expression 2.
【００１４】[0014]
【数２】 [Equation 2]
【００１５】この結果、ＰＩ調節器１との直列伝達関数
は数式３のようになる。As a result, the series transfer function with the PI controller 1 becomes as shown in Expression 3.
【００１６】[0016]
【数３】 (Equation 3)
【００１７】更に、ＴM＝ＴI＝ＪM／ＫMとなるようにパ
ラメータを設定すれば、直列伝達関数は、ＫP・（１／
ｓＴI）となる。よって、一巡伝達関数Ｎ／Ｎ*は数式４
のようになる。Further, if the parameters are set so that T M = T I = J M / K M , the series transfer function becomes K P · (1 /
sT I ). Therefore, the open loop transfer function N / N * is given by
become that way.
【００１８】[0018]
【数４】 (Equation 4)
【００１９】この数式４から明らかなように、図１の実
施形態では一巡伝達関数の分子に微分項が含まれないた
め、図２に示すように、回転数設定値Ｎ*をランプ状に
変化させた場合でもトルク設定値τ*及び回転数実際値
Ｎのオーバシュートを抑制することができる。また、Ｐ
Ｉ調節器１の比例ゲインＫPを適切に選択することによ
り、任意の応答を得ることができる。As is clear from the equation (4), in the embodiment of FIG. 1, since the numerator of the open loop transfer function does not include the differential term, the rotation speed set value N * is changed like a ramp as shown in FIG. Even if it is set, the overshoot of the torque setting value τ * and the actual rotation speed value N can be suppressed. Also, P
An appropriate response can be obtained by appropriately selecting the proportional gain K P of the I regulator 1.
【００２０】次に、図３、図４は図１の実施形態の変形
例に相当し、それぞれ請求項２、請求項３記載の発明の
実施形態である。まず、図３の実施形態は、図１におけ
るＰ調節器４の比例ゲインＫMをゲイン設定器４ａとし
て加算器３ｂの前に移動し、回転数設定値Ｎ**をＫM倍
した乗算器５ａの出力と回転数実際値ＮをＫM倍した乗
算器５ｂの出力との偏差を加算器３ｂにより求めて電動
機２に入力している。この実施形態においても、一巡伝
達関数Ｎ／Ｎ*は実質的に数式４と同様になるため、図
１の実施形態と同様にオーバシュートを抑制することが
可能である。Next, FIGS. 3 and 4 correspond to modified examples of the embodiment of FIG. 1, and are embodiments of the invention described in claims 2 and 3, respectively. First, in the embodiment shown in FIG. 3, the proportional gain K M of the P adjuster 4 in FIG. 1 is moved as the gain setter 4a before the adder 3b, and the rotation speed set value N ** is multiplied by K M. A deviation between the output of 5a and the output of the multiplier 5b obtained by multiplying the actual value N of the rotational speed by K M is obtained by the adder 3b and input to the electric motor 2. In this embodiment as well, the open-loop transfer function N / N * is substantially the same as that in Expression 4, and thus overshoot can be suppressed as in the embodiment of FIG.
【００２１】図４の実施形態は図３の実施形態を更に変
形したものであり、ゲイン設定器４ａと乗算器５ａとの
間にリミッタ６が設けられている。このリミッタ６の下
限制限値を“１”としておくことにより、ゲイン設定器
４ａの比例ゲインＫMを“０”に設定した場合には図７
に示した従来のＰＩ制御ループが構成され、また、ＫM
をＫM＞１に設定した場合には図３のマイナループ付き
ＰＩ制御ループが構成される。従って、ＫMの設定を変
更するだけで、プログラムを変更することなく２種類の
ＰＩ制御ループの切り替えが可能になる。The embodiment of FIG. 4 is a modification of the embodiment of FIG. 3, and a limiter 6 is provided between the gain setting device 4a and the multiplier 5a. By setting the lower limit value of the limiter 6 to “1”, the proportional gain K M of the gain setter 4a is set to “0” in FIG.
Conventional PI control loop shown is configured, also, K M
Is set to K M > 1, the PI control loop with the minor loop of FIG. 3 is configured. Therefore, only by changing the setting of K M , it is possible to switch between two types of PI control loops without changing the program.
【００２２】次に、図５は請求項４記載の発明の実施形
態である。この実施形態では、回転数設定値Ｎ*と、無
駄時間遅れ要素（遅れ時間ｄ）７を介した回転数設定値
Ｎdとをコンパレータ８により比較して回転数設定値に
変化があったかどうかを検出している。そして、コンパ
レータ８から出力される回転数変化検出信号Ｎcに対し
ゲイン設定器９によりゲイン（ＫI−１）を乗じ、その
出力を加算器３ｄに入力して１を加算することにより、
ＰＩ調節器１の積分ゲインＫIを演算するように構成さ
れている。Next, FIG. 5 shows an embodiment of the invention described in claim 4. In this embodiment, the rotation speed setting value N * and the rotation speed setting value Nd via the dead time delay element (delay time d) 7 are compared by the comparator 8 to detect whether the rotation speed setting value has changed. are doing. By contrast speed change detection signal Nc output from the comparator 8 multiplied by the gain (K I -1) by the gain setting unit 9, and adds 1 to input its output to the adder 3d,
It is configured to calculate the integral gain K I of the PI regulator 1.
【００２３】図６はこの実施形態の動作を示すものであ
り、回転数設定値Ｎ*がランプ状に変化した場合に、回
転数設定値Ｎdは図示のように遅れ時間ｄをもって変化
し、回転数変化検出信号Ｎcは回転数設定値が変化して
いる間は“１”、一定時には“０”となる。このため、
加算器３ｄの出力は回転数設定値の変化時にＫI、一定
時に１（ＫI＝１）となる。よって、ゲイン設定器９の
ゲイン（ＫI−１）におけるＫIに適宜な値（ＫI＞１）
を設定しておけば、回転数設定値が変化した際にＰＩ調
節器１の積分ゲインＫIを自動的に増加させ、言い替え
れば積分時間ＴIを短くすることができ、負荷外乱に対
する応答速度を上げることができる。FIG. 6 shows the operation of this embodiment. When the rotational speed set value N * changes like a ramp, the rotational speed set value Nd changes with a delay time d as shown in the drawing, The number change detection signal Nc is "1" while the rotation speed setting value is changing, and is "0" at a fixed time. For this reason,
K I output when the change of the rotational number set value of the adder 3d, a 1 (K I = 1) at constant time. Therefore, an appropriate value (K I > 1) for K I in the gain (K I −1) of the gain setter 9.
Is set, the integral gain K I of the PI controller 1 is automatically increased when the rotational speed set value changes, in other words, the integral time T I can be shortened, and the response speed to the load disturbance can be reduced. Can be raised.
【００２４】[0024]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、応答性の
低下を招かずにオーバシュートを抑制することができ、
また、必要に応じて従来のＰＩ制御ループとの切り替え
も可能である等の効果を有する。As described above, according to the present invention, overshoot can be suppressed without lowering the responsiveness,
Further, there is an effect that switching to the conventional PI control loop is possible if necessary.
【図１】請求項１記載の制御ループを示す伝達関数のブ
ロック線図である。FIG. 1 is a block diagram of a transfer function showing a control loop according to claim 1.
【図２】図１の制御ループの動作を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the operation of the control loop of FIG.
【図３】請求項２記載の制御ループを示す伝達関数のブ
ロック線図である。FIG. 3 is a block diagram of a transfer function showing a control loop according to claim 2;
【図４】請求項３記載の制御ループを示す伝達関数のブ
ロック線図である。FIG. 4 is a block diagram of a transfer function showing a control loop according to claim 3;
【図５】請求項４記載の制御ループを示す伝達関数のブ
ロック線図である。FIG. 5 is a block diagram of a transfer function showing a control loop according to claim 4;
【図６】図５の制御ループの動作を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the operation of the control loop of FIG.
【図７】従来のフィードバック制御ループを示すブロッ
ク線図である。FIG. 7 is a block diagram showing a conventional feedback control loop.
【図８】図７の制御ループの動作を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an operation of the control loop of FIG. 7.
１ ＰＩ調節器 ２ 電動機 ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ 加算器 ４ Ｐ調節器 ４ａ，９ ゲイン設定器 ５ａ，５ｂ 乗算器 ６ リミッタ ７ 無駄時間遅れ要素 ８ コンパレータ 1 PI adjuster 2 Electric motor 3a, 3b, 3c, 3d Adder 4 P adjuster 4a, 9 Gain setter 5a, 5b Multiplier 6 Limiter 7 Dead time delay element 8 Comparator
Claims (4)
を持つプラントを制御対象とし、制御量の偏差を零にす
るように調節動作するＰＩ調節器を備えた制御装置にお
いて、 ＰＩ調節器の出力と制御量との偏差が入力されるＰ調節
器を設け、このＰ調節器の出力を操作量としてプラント
に入力することを特徴とするオーバシュート抑制制御装
置。1. A PI controller for controlling a plant having an integral element having an integrated amount of a manipulated variable as a control amount, and including a PI adjuster for adjusting the deviation of the controlled amount to zero. An overshoot suppression control device, comprising: a P regulator to which a deviation between an output of the controller and a control amount is input, and the output of the P regulator is input to the plant as a manipulated variable.
を持つプラントを制御対象とし、制御量の偏差を零にす
るように調節動作するＰＩ調節器を備えた制御装置にお
いて、 ＰＩ調節器出力と比例ゲインとの乗算結果と、制御量と
前記比例ゲインとの乗算結果との偏差を、操作量として
プラントに入力することを特徴とするオーバシュート抑
制制御装置。2. A PI controller for controlling a plant having an integral element having an integrated amount of a manipulated variable as a control amount, and including a PI adjuster for adjusting the deviation of the controlled amount to zero. An overshoot suppression control device, wherein a deviation between a multiplication result of a device output and a proportional gain and a deviation between a multiplication result of a control amount and the proportional gain is input to the plant as a manipulated variable.
を持つプラントを制御対象とし、制御量の偏差を零にす
るように調節動作するＰＩ調節器を備えた制御装置にお
いて、 ＰＩ調節器出力とリミッタを通した比例ゲインとの乗算
結果と、制御量と前記リミッタを通さない比例ゲインと
の乗算結果との偏差を、操作量としてプラントに入力す
ると共に、前記リミッタの下限制限値を１に設定するこ
とを特徴とするオーバシュート抑制制御装置。3. A PI controller for controlling a plant having an integral element having an integrated amount of a manipulated variable as a control amount, the PI controller performing an adjusting operation so as to make a deviation of the controlled amount zero. The result of multiplication of the proportional gain passed through the limiter output and the controller output, and the deviation of the multiplication result of the proportional gain not passing through the limiter and the control amount are input to the plant as the manipulated variable, and the lower limit value of the limiter is set. An overshoot suppression control device characterized by being set to 1.
を持つプラントを制御対象とし、制御量の偏差を零にす
るように調節動作するＰＩ調節器を備えた制御装置にお
いて、 ＰＩ調節器の出力と制御量との偏差が入力されるＰ調節
器を設け、このＰ調節器の出力に基づく操作量をプラン
トに入力すると共に、制御量の設定値の変化の有無に応
じてＰＩ調節器の積分ゲインを変化させることを特徴と
するオーバシュート抑制制御装置。4. A PI controller for controlling a plant having an integral element having an integrated amount of a manipulated variable as a control amount, the control device including a PI adjuster for adjusting the deviation of the controlled amount to zero. A P regulator that receives the deviation between the output of the controller and the control amount is provided, and the manipulated variable based on the output of this P regulator is input to the plant, and PI adjustment is performed according to whether or not the set value of the control amount has changed. An overshoot suppression control device characterized by changing an integral gain of a device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7196123A JPH0926801A (en) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | Overshoot suppression controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7196123A JPH0926801A (en) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | Overshoot suppression controller |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0926801A true JPH0926801A (en) | 1997-01-28 |
Family
ID=16352632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7196123A Pending JPH0926801A (en) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | Overshoot suppression controller |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0926801A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003010880A1 (en) * | 2001-07-19 | 2003-02-06 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Speed control device |
| CN116165891A (en) * | 2023-02-10 | 2023-05-26 | 江苏吉泰科电气有限责任公司 | Method for restraining oil pressure overshoot by motor control and computer readable storage medium |
-
1995
- 1995-07-07 JP JP7196123A patent/JPH0926801A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003010880A1 (en) * | 2001-07-19 | 2003-02-06 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Speed control device |
| US7164953B2 (en) | 2001-07-19 | 2007-01-16 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Speed control device |
| CN116165891A (en) * | 2023-02-10 | 2023-05-26 | 江苏吉泰科电气有限责任公司 | Method for restraining oil pressure overshoot by motor control and computer readable storage medium |
| CN116165891B (en) * | 2023-02-10 | 2023-11-14 | 江苏吉泰科电气有限责任公司 | Method for restraining oil pressure overshoot by motor control and computer readable storage medium |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020703 |