JPH10222207A - フィードフォワード制御装置 - Google Patents

フィードフォワード制御装置

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JPH10222207A
JPH10222207A JP1941397A JP1941397A JPH10222207A JP H10222207 A JPH10222207 A JP H10222207A JP 1941397 A JP1941397 A JP 1941397A JP 1941397 A JP1941397 A JP 1941397A JP H10222207 A JPH10222207 A JP H10222207A
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JP
Japan
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output
feedforward
learning
target value
controller
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP1941397A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshikatsu Fujiwara
敏勝 藤原
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH10222207A publication Critical patent/JPH10222207A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】既知外乱が変動するような場合でも安定した制
御性能が得られ、またプロセスの特性が経時変化する場
合でも学習機能により高精度の制御性能を維持できるフ
ィードフォワード制御装置を提供すること。 【解決手段】目標値に従ってプロセス1に対する操作量
を出力する調節計2を有する閉ループ系と、前記目標値
を修正した修正目標値からプロセス1の制御量を減算し
制御偏差を求める減算器3と、既知外乱及び前記目標値
の少なくとも一方を入力し、フィードフォワード信号を
出力するフィードフォワード信号発生器5aと、この信
号発生器5aからの出力と調節計2からの出力とを加算
しプロセス1の操作量を出力する加算器4と、前記操作
量及び前記既知外乱を基にしプロセス1から出力された
制御量と前記修正目標値とを基に所要のパラメータを学
習機能により算出し、信号発生器5aへ出力するパラメ
ータ学習器7と、を具備。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラプラント等
のプロセスを対象にし制御性能を改善した学習型のフィ
ードフォワード制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図6は、従来のボイラプラント等の熱プ
ロセスを対象にしたフィードフォワード制御装置の構成
を示す図である。プロセス1を調節計2で制御する閉ル
ープ系において、目標値r(t) を減算器3に入力し、減
算器3にて目標値r(t) からプロセス1の制御量y(t)
を減算して制御偏差e(t) を求め、この制御偏差e(t)
を調節計2に入力する。
【0003】そして、調節計2とプロセス1の間に加算
器4が設けられており、既知外乱d(t) が入力されるフ
ィードフォワード信号発生器5からの出力(フィードフ
ォワード信号z(t) )と調節計2からの出力v(t) とを
加算器4にて加算し、操作量u(t) としてプロセス1に
入力する。フィードフォワード信号発生器5は、既知外
乱d(t) に対する操作量u(t) の定常状態の関係を関数
発生器で設定したものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のフィードフォワ
ード制御装置は上記のような構成にすることで、既知外
乱と対応した操作量を先行的に決定でき、制御性能の改
善が図れる。しかし、上記フィードフォワード制御装置
のフィードフォワード信号は静的であるため、制御性能
の改善に限界がある。また、プロセスの特性が経時変化
する場合には、正しいフィードフォワード信号が得られ
ず、制御性能の改善の面で好ましくないという問題があ
る。
【0005】本発明の目的は、既知外乱が変動するよう
な場合でも安定した制御性能が得られ、またプロセスの
特性が経時変化する場合でも学習機能により高精度の制
御性能を維持できるフィードフォワード制御装置を提供
することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明のフィードフォワード制御装置
は以下の如く構成されている。本発明のフィードフォワ
ード制御装置は、目標値に従って所定のプロセスに対す
る操作量を出力する調節計を有する閉ループ系と、前記
目標値を修正した修正目標値から前記プロセスの制御量
を減算し制御偏差を求める減算器と、既知外乱及び前記
目標値の少なくとも一方を入力し、フィードフォワード
信号を出力するフィードフォワード信号発生器と、この
フィードフォワード信号発生器からの出力と前記調節計
からの出力とを加算し前記プロセスの操作量を出力する
加算器と、前記操作量及び前記既知外乱を基にし前記プ
ロセスから出力された制御量と前記修正目標値を基に所
要のパラメータを学習機能により算出し、前記フィード
フォワード信号発生器へ出力するパラメータ学習器と、
から構成されている。
【0007】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の形態に係
る学習型フィードフォワード制御装置の構成を示す図で
ある。図1において図6と同一な部分には同一符号を付
してある。図1に示すように、プロセス1を調節計2で
制御する閉ループ系において、目標値r(t) をレートリ
ミッタ6を介して得られる修正目標値r* (t) を減算器
3に入力し、減算器3にて修正目標値r* (t) からプロ
セス1の制御量y(t) を減算して制御偏差e(t) を求
め、この制御偏差e(t) を調節計2に入力する。また、
調節計2とプロセス1の間には加算器4が設けられてい
る。フィードフォワード信号発生器5aに既知外乱d
(t) 及び目標値r(t) の両方あるいはいずれか一方を入
力し、このフィードフォワード信号発生器5aからの出
力(フィードフォワード信号z(t) )と調節計2からの
出力v(t) とを加算器4にて加算し、操作量u(t) とし
てプロセス1に入力する。
【0008】また、プロセス1には既知外乱d(t) が与
えられる。さらに、プロセス1の制御量y(t) と修正目
標値r* (t) は、パラメータ学習器7に入力される。こ
のパラメータ学習器7は、フィードフォワード信号発生
器5aへのパラメータAを学習機能により算出し、それ
らパラメータAのうちフィードフォワード信号発生器5
aで必要とされるものを出力する。同時に、パラメータ
学習器7で必要とされる情報(X)をフィードフォワー
ド信号発生器5aから取り込む。このフィードフォワー
ド信号発生器5aは、既知外乱d(t) および目標値r
(t) を取り込み、パラメータ学習器7で学習されたパラ
メータAを用いてフィードフォワード信号z(t) を求
め、加算器4へ出力する。
【0009】図2は、上記フィードフォワード信号発生
器5aの構成を示すブロック図である。フィードフォワ
ード信号発生器5aは、二台のフィードフォワード補償
器を備えている。第1フィードフォワード補償器8への
入力は既知外乱d(t) であり、第1フィードフォワード
補償器8からの出力はuc(t) である。第2フィードフ
ォワード補償器9への入力は目標値r(t) であり、第2
フィードフォワード補償器9からの出力はuc(t) ′で
ある。そして、加算器10にてuc(t) とuc(t) ′と
を加算し、フィードフォワード信号発生器5aからの出
力z(t) とする。一方、第1及び第2フィードフォワー
ド補償器8,9は、演算を実行する上で必要なパラメー
タAをパラメータ学習器7から取り込み、またパラメー
タ学習器7で必要とされるパラメータXを出力する。
【0010】図3は、上記第1フィードフォワード補償
器8の構成を示すブロック図である。なお、第1フィー
ドフォワード補償器8と第2フィードフォワード補償器
9の構成は同一であるため、以下第1フィードフォワー
ド補償器8についてのみ述べる。第2フィードフォワー
ド補償器9については、第1フィードフォワード補償器
8における既知外乱d(t) を目標値r(t) に置き換えれ
ばよく、図3において第2フィードフォワード補償器9
に係る符号については、各括弧内に記した。
【0011】既知外乱d(t) は1次遅れ要素11に入力
され、1次遅れ要素11からの出力x1は乗算器12の
一方側および微分器13に入力される。微分器13から
の出力x2は乗算器14の一方側に入力され、乗算器1
2からの出力と乗算器14からの出力とが加算器15で
加算される。なお、乗算器12の他方側にはパラメータ
学習器7からの出力であるパラメータA(a1)が入力
され、同様に乗算器14の他方側にはパラメータ学習器
7からの出力であるパラメータA(a2)が入力され
る。
【0012】定数器16には値“1”が設定されてお
り、この定数器16からの出力x3が乗算器17の片方
側に入力し、乗算器17の他方側にはパラメータ学習器
7からの出力であるパラメータA(a3)が入力する。
加算器15からの出力は1次進み要素18に入力され、
この1次進み要素18からの出力と乗算器17からの出
力が加算器19に入力され、加算される。そして、加算
器19からの出力が第1フィードフォワード補償器8の
出力uc(t) になる。
【0013】図4は、パラメータ学習器7における主要
部の構成を示すブロック図である。パラメータ学習器7
は、減算器20、不感帯要素21、フィルター付微分器
22、ニューラルネットワークによる第1学習回路2
3、及びニューラルネットワークによる第2学習回路2
4を備えている。減算器20では、修正目標値r* から
制御量yを差し引き、その出力eが不感帯要素21に入
力する。不感帯要素21からの出力e* は、第1学習回
路23及び第2学習回路24に入力される。
【0014】また、フィルター付微分器22からの出力
ε* も、第1学習回路23及び第2学習回路24に入力
される。さらに、第1学習回路23及び第2学習回路2
4には、それぞれフィードフォワード信号発生器5aか
らの出力X(x1〜x3)、X(x1′〜x3′)が入
力される。そして第1学習回路23及び第2学習回路2
4は、それぞれパラメータ学習器7からの出力A(a1
〜a3)、出力A(a1′〜a3′)を算出する。
【0015】図5は、ニューラルネットワークによる第
1学習回路23の構成を示すブロック図である。なお、
第1学習回路23と第2学習回路24の構成は同一であ
るため、以下第1学習回路23についてのみ述べる。図
5において第2学習回路24に係る符号については、各
括弧内に記した。
【0016】上記パラメータ学習器7における不感帯要
素21からの出力e* は、乗算器25と乗算器26に入
力される。そして、上記フィルター付微分器22からの
出力ε* は、乗算器27に入力される。定数器28から
の出力“β1 ”は乗算器25に入力され、定数器29か
らの出力“β2 ”は乗算器27に入力され、定数器30
からの出力“β3 ”は乗算器26に入力される。さら
に、第1フィードフォワード補償器8からの出力x1〜
x3は、x1が乗算器25に入力され、x2が乗算器2
7に入力され、x3が乗算器26に入力される。
【0017】また、乗算器25からの出力は積分器31
に、乗算器27からの出力は積分器32に、乗算器26
からの出力は積分器33に入力され、各積分器31,3
2,33からの出力はそれぞれ第1学習回路23からの
出力a1,a2,a3となる。
【0018】以上のように本実施の形態によるフィード
フォワード制御装置では、従来の静的なフィードフォワ
ード補償を発展させ、動的なフィードフォワード補償を
構成した。また、負荷等の既知外乱の他、目標値の変動
に対する追従性能の向上も図った。当該装置の構成は1
次進み要素を主体としたもので、急激な補償を避けるた
めと学習精度を上げるために、1次進み要素の上流側に
1次遅れ要素のフィルターを配置し、前記1次進み要素
の下流側に、前記上流側に前記1次遅れ要素のフィルタ
ーを配置したことによる遅れを減らすための進み補償要
素を配置した。さらに、前記1次進み要素の各パラメー
タはオンラインで学習できるようにした。その結果、プ
ロセスの特性が経時変化する場合でも高制御性を得るこ
とができ、さらに予め1次進み要素のパラメータを設定
する必要もなくなる。なお、本発明は上記実施の形態の
みに限定されず、要旨を変更しない範囲で適時変形して
実施できる。
【0019】
【発明の効果】本発明のフィードフォワード制御装置に
よれば、学習型の動的補償器を使用することにより、既
知外乱が変動した場合や目標値が変化した場合でも、プ
ロセスの制御量を変動させないためのフィードフォワー
ド信号を求めることができ、この信号を調節計の出力信
号に加算し、操作量としてプロセスへ供給できる。した
がって、既知外乱が変動した場合や目標値が変化した場
合でも前記プロセスの制御を安定して行なえる。また学
習機能により、プロセス特性が経時変化する場合でも制
御性能の劣化を防止でき、高精度の制御性能を維持でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る学習型フィードフォ
ワード制御装置の構成を示す図。
【図2】本発明の実施の形態に係るフィードフォワード
信号発生器の構成を示すブロック図。
【図3】本発明の実施の形態に係る第1(第2)フィー
ドフォワード補償器の構成を示すブロック図。
【図4】本発明の実施の形態に係るパラメータ学習器に
おける主要部の構成を示すブロック図。
【図5】本発明の実施の形態に係るニューラルネットワ
ークによる第1(第2)学習回路の構成を示す図。
【図6】従来例に係るフィードフォワード制御装置の構
成を示す図。
【符号の説明】
1…プロセス 2…調節計 3…減算器 4…加算器 5,5a…フィードフォワード信号発生器 6…レートリミッタ 7…パラメータ学習器 8…第1フィードフォワード補償器 9…第2フィードフォワード補償器 10…加算器 11…1次遅れ要素 12…乗算器 13…微分器 14…乗算器 15…加算器 16…定数器 17…乗算器 18…1次進み要素 19…加算器 20…減算器 21…不感帯要素 22…フィルター付微分器 23…ニューラルネットワークによる第1学習回路 24…ニューラルネットワークによる第2学習回路 25,26,27…乗算器 28,29,30…定数器 31,32,33…積分器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】目標値に従って所定のプロセスに対する操
    作量を出力する調節計を有する閉ループ系と、 前記目標値を修正した修正目標値から前記プロセスの制
    御量を減算し制御偏差を求める減算器と、 既知外乱及び前記目標値の少なくとも一方を入力し、フ
    ィードフォワード信号を出力するフィードフォワード信
    号発生器と、 このフィードフォワード信号発生器からの出力と前記調
    節計からの出力とを加算し前記プロセスの操作量を出力
    する加算器と、 前記操作量及び前記既知外乱を基にし前記プロセスから
    出力された制御量と前記修正目標値とを基に所要のパラ
    メータを学習機能により算出し、前記フィードフォワー
    ド信号発生器へ出力するパラメータ学習器と、 を具備したことを特徴とするフィードフォワード制御装
    置。
JP1941397A 1997-01-31 1997-01-31 フィードフォワード制御装置 Withdrawn JPH10222207A (ja)

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JP1941397A JPH10222207A (ja) 1997-01-31 1997-01-31 フィードフォワード制御装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020144590A (ja) * 2019-03-06 2020-09-10 オムロン株式会社 外乱抑制装置、外乱抑制方法、およびプログラム
DE102007044809B4 (de) * 2007-09-20 2021-05-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Regelung einer Istgröße auf eine Sollgröße
WO2023053514A1 (ja) 2021-09-28 2023-04-06 オムロン株式会社 制御装置、制御システム、および制御方法

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Legal Events

Date Code Title Description
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20040406