JPS5837561B2 - 簡易予測制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、系の状態変化の大小によってそれぞれの制
御に有利な２つの操作量演算回路を用いて、この状態変
化の大小に応じてその切換を自動的に判定して安定した
制御を行なう制御装置において、２つの操作量演算回路
の切換の実行の基準となる切換偏差を系の変化の状況に
応じて変えるとともに、切換に際して操作量のリセット
機能を付加した簡易予測制御装置に関する。

第１図は従来の簡易予測制御装置を示すブロック図であ
る。

この第１図における１は制御対象である。

この制御対象１の状態量の将来（リード・タイムをＩＩ
−Ｊ ｔ ｓ ｌは整数、Ｊｔは離散時間系のタイム・
ステップ巾）生じるべき値を予測装置２を用いて予測し
て、予測値２ａを得る。

この予測値２ａと目標値発生器３から出力さる目標値３
ａとの差、すなわち、リード・タイムｉｔ−Ａｔ先の制
御偏差４ａを減算器４によって求める。

この結果、制御偏差４ａが零となるような操作量６ａを
係数器５、積分器６を用いて求める。

また、予測の精度を上げるために、パルス巾ｎ−１ｔ，
パルス間隔Ａ−Ｊｉ（ｎ＜Ａ？）のパルスを発生するパ
ルス発生器７および掛算器８を用いて、リード・タイム
ＩＩ−Ａｔ時間のうち、ｎ−１ｔ時間だけ操作量６ａを
変えるようにしている。

このような従来の簡易予測制御装置は常に操作量が変化
する場合に比べて、予測の精度がよい。

すなわち、ある時点において、リード・タイムｌ・Ａｔ
時間先の状態量を予測する場合、先の時点までにどのよ
うに操作量が変化するのか、全く分らないときより、操
作量が一定で動力）ないときの方が予測の精度がよい。

また、目標値３ａや外乱Ａの大きいときには、精度のよ
い予測側を用いて奨来生ずると考えられる制御偏差４ａ
（予測値）を零にするような操作量６ａを制御対象１に
印加するものであるから、現実にＴＪｓｐ偏差が生じて
から制御動作を開始する古典的フィードバック制御に比
べて格段に制御性が向上する。

しかし、その反面、極く微少な外乱Ａが加わった場合や
整定状態近傍に達した場合に，少しの制御偏差でも生じ
れば、敏感な制御動作が間歇的（リードタイムｌ・Ａｔ
時間のうち，ｎ−Ａｔ時間だけ操作量の変更を行なうこ
と）に行なわれるため、操作量や制御量１ａが若干振動
的になることがある。

一方、微小変動、整定状態に重きを置き、制御系の感度
を下げると、大きな外乱が加わた場合などに、制御性が
悪くなると云う欠点を有する。

このような欠点を改善するために、大きな外乱、目標値
変化に対して有効な第１図に示すごとき予測制御系と微
少変動整定状態に対して安定な制御回路とを切換論理演
算回路を用いて自動的に切り換え、変動幅の大小によっ
てそれぞれの操作量演算回路の利点を引き出す方策も考
えられる。

この場合における上記自動切換は制御偏差の予測値と予
め設定した切換偏差との大小を比較することによって行
なうが、ゲインの高い予測制御系を用いるとき、制御対
象のレベルが変わって、一巡ゲインが高くなり、制御系
に振動が生じたり、あるいは予測装置で考慮されていな
かった何等力）の擾乱が加わって予測がうまく行かない
で、操作信号が急に大きくなったりすることが場合によ
ってあり得る。

まγこ、このような予測制御系の大きな外乱に対する大
きな優越性を発揮できるのは、予測制御系で求められる
操作量の可動範囲が制限されていない場合、あるいは制
限されてはいるが、制限値を越えることのない場合であ
る。

この発明は、上記従来の欠点を除去するためになされた
もので、制御対象の制御量、操作信号および外乱の各信
号を入力して予測リード・タイム１３−１ｔ先（Ｉｌは
整数、Ａｔは離時間系タイム・ステップ巾）の制御量の
予測値を出力する予測装置と、予測リード・タイム！！
−Ａｔ先の目標値と制御量の予測値とによる制御偏差の
予測値の変動の大きいときに使用されこの制御偏差の予
測値の定数倍された値を上記予測リード・タイムｌ−Ａ
ｔのうちｎ−ｊｔ時間（ ｎ＜Ａ ）だけ積分して上記
操作信号の変更を行ないかつその他の時間では操作信号
を変えずに保持するゲインの大きい第１の操作量演算回
路と、上記制御偏差の予測値の変動の小さいときに使用
されこの制御偏差の予測値に比例積分動作を加えて常に
操作信号の量を変更することにより制御動作の間歇性を
除去するゲインの小さい第２の操作量演算回路と、上記
制御偏差の予測値の絶対値と予め設定しに切換偏差との
差を指標として上記第１の操作量演算回路と第２の操作
量演算回路のいずれを使用するかを自動判定しかつ誤動
作防止のために上記リード・タイムｌ・ｊｊ１時間過去
の判定結果とのつき合ゎせを行なうとともに２度同じ結
果が続けば第１または第２の操作量演算回路のいずれを
使用するかの切換の実行を行なう切換論理演算回路と、
Ｉ！−Ａｔ時間のサンプリング周期ごとにサンプリング
して上記操作信号が可動範囲の両端にきたとき異常が生
じたとして判定するとともにこの異常が２度続いたとき
のみ上記切換偏差の値を大きくしかつ異常が生じていな
いときには切換偏差を小さくする切換偏差演算回路と、
上記第１の操作量演算回路および第２の操作量演算回路
の切換時に上記操作信号を１１＃ｔ時間過去の値と現在
の値との平均値にリセットする操作信号リセット回路を
よりなることを要旨とすることにより、古典的なフィー
ドバック制御に比べて飛躍的に制御性を向上させること
ができるとともに、外乱変化の微小な場合や整定状態に
充分近付いに場合に安定な匍脚を行なうことができる効
果に加えて、異常状態が生じても両操作量演算回路の切
換により脱することができ、しかも、この切換時に可動
範囲の端にある操作信号をリセットして安定化を計り、
制御精度の向上を期する簡易予測制御装置を提供するこ
とを目的とする。

次に、図面に基づきこの発明の簡易予測制御装置の実施
例について説明する。

第２図はその一実施例を示すブロック図である。

この第２図の１１は制御対象である。

この制御対象１１には外乱源１２よりの外乱に１２ａを
受けたときの将来（リード・タイムをｌ−Ａｔ，Ｉｔは
整数．Ｊｔは離散時間系タイム・ステップ巾とする）の
制御量を予測装置１３によって予測するようになってい
る。

この予測装置１３には、予測に必要な情報、すなわち、
外乱源１２からの外乱１２ａ（現在制御対象１１に印加
されている外乱信号または将来印加される予定の先行信
号を含む）、制御対象１１の現在の状態を検出した制御
量１１ａの検出信号１１ｂおよびリミッタ１４で発生し
た操作量の操作信号１４ａが導入されるようになってい
る。

この予測装置１３の出力信号、すなわち、予測値１３ａ
は符号変換器１５に導き、そこで符号変換した後、加算
器１６の第１の入力端に加えられるようになっている。

加算器１６の他方の入力端には目標値先行発生器１７か
らリード・タイムｌ・Ａｔ先の目標値１７ａが導入され
るようになっている。

したがって、加算器１６は符号変換器１５の出力と、リ
ード・タイムＩｌ−１ｔ先の目標値１７ａとを加算する
。

すなわち、リード・タイム１３−ｉｔ先の目標値１７ａ
と制御量１１ａの予測値１３ａとの制御偏差の予測値を
算出するようになっている。

加算器１６の出力１６ａは２つのスイッチ１８．１９の
各固定端子ａおよび絶対値演算増幅器２０の入力端に送
出するようになっている。

上記スイッチ１８．１９はそれぞれ固定端子ａ，ｂおよ
び可動端子Ｃを有しており、各スイッチ１８．１９の固
定端子ｂは零設定器２１Ａの出力端に接続されている。

この零設定器２１Ａは「Ｏ」なる値を発生するものであ
る。

まだ、スイッチ１８の可動端子ＣはＲ−Ｓフリップ・フ
ロップ回路２１（以下ＦＦと略称する）の出力２１ａに
より切換制御されるようになっている。

このＦＦ ２１からは出力２ｌｂも否定要素２２に送出
されるようになっている。

この否定要素２２の出力２２ａは上記スイッチ１９の可
動端子Ｃの開閉制御を行なうようになっている。

スイッチ１８の可動端子Ｃは掛算器２３の一方の入力端
に接続されている。

この掛算器２３の他方の入力端には加算器２４の出力も
導入されるようになっている。

加算器２４の一方の入力端には、パルス発生器２５の出
刃端が接続されている。

加算器２４の他方の入力端にはパルス発生器２６の出力
端が接続されている。

パルス発生器２５の出力２５ａ ，２５ｂはそれぞれ後
述するスイッチ２７．２８に送出するようになっている
。

パルス発生器２５は高さ１、パルス巾Ｊｔ，パルス間隔
Ａ−Ｊｔのパルスを発生するものであり、また、パルス
発生器２６は高さ１、パルス巾（ｎ−１）Ｊｔ，パルス
間隔ＩＩ−Ａｔのパルスを発生するものである。

このパルス発生器２６のパルスの立ち上がりはパルス発
生器２５のパルスの立ち上がりに対してＪｔだけ遅れて
いるものである。

上記掛算回路２３の出力端は係数器２９を通してリミツ
タ付加算積分器３０の一方の入力端に接続されている。

一方、スイッチ１９の可動端子Ｃは係数器３１および３
２を通してリミッタ付加算積分器３０の他方の入力端に
接続されている。

リミツタ付加算積沙器３０の出力端は加算器３３の一方
の入力端に接続されており、この加算器３３の他方の入
力端には係数器３１の出力端が接続されている。

加算器３３の出力３３ａは上記リミツタ１４の入力端に
送出するようになっている。

このリミツタ１４は加算器３３の出力３３ａに上限リミ
ットを付して操作信号１４ａを上述したように、制御対
象１１および予測装置１３に送出するようになっている
。

力）クシで、点線で包囲して示すごとく、掛算器２３、
係数器２９、リミッタ付加算積分器３０、加算器３３、
リミツタ１４、パルス発生器２５．２６、加算器２４と
により、第１の操作量演算回路ＯＰ１が構成されている
。

また、一点鎖線で包囲して示すごとく、係数器３１，３
２、リミツタ付加算積分器３０、加算器３３、リミツタ
１４とにより第２の操作量演算回路ＯＰ２が構成されて
いる。

なお、上記係数器２９は設定倍率ｋｌを有しており、係
数器３１は設定倍率ｋｐを有しているものであり、制御
対象１１に供給される操作信号１４ａが増大するとき、
制御量が増大ならば、正の値を、そして、減少ならば負
の値の設定倍率を有するものである。

上述のごとく、制御偏差の予測値力）ら操作信号１４ａ
を作る回路には、 （ａ）、加算器１６−スイッチ１８一掛算器２３、パル
ス発生器２５ ．２６−加算器２４一掛算器２３一係数
器２９−ＩＪミツタ付加算積分器３０−加算器３３−Ｉ
Ｊミツタ１４の系統と、（ｂ）、加算器１６−スイッチ
１９一係数器３１一係数器３２−ＩＪミツタ付加算積分
器３〇一加算器３３、係数器３１一加算器３３−リミツ
タ１４の系統、 との２系統がある（実際には、後述するごとく、この両
系統が同時に作用することはない）。

この（ａ）の系統を通って一巡する場合と（ｂ）の系統
を通って一巡する場合とがあるが、（ａ）の系統を（ｂ
）の系統に比べて一巡ゲインが数倍以上大きくなるよう
に、上記設定倍率ｋｌ，ｋｐを調整するようにしている
。

１ なお、係数器３２の設定倍率〒１は正の値を与え、また
、リミツタ１４の上限Ｕｌ，下限Ｌ１は換算量の可動範
囲を与えるものである。

さて、上記絶対値演算増幅器２０の出力２０ａは加算器
３４の一方の入力端に導入され、加算器３４の他方の入
力端には符号変換器３５の出力が導入されるようになっ
ている。

この加算器３４の出力３４ａは関数発生器３６の入力端
に導入されるようになっている。

この関数発生器３６の関数は図に示すごとく、加算器３
４の出力３４ａが負ならば、「１」、また、加算器３４
の出力３４ａが正または「Ｏ」ならば、ｒ−ＩＪなる関
数である。

この関数発生器３６の出力３６ａは無駄時間要素３７に
導入されるようになっている。

この無駄時間要素３７の出力ｙ１および関数発生器３６
の出力ｙ２はそれぞれ排他的論理和要素３８の一方およ
び他方の入力端に導入されるようになっている。

さらに、無駄時間要素３Ｔの出力３７ａおよび関数発生
器３６の出力３６ａは加算器３９の各入力端に導入され
るようになっている。

排他的論理和要素３８の出力ｙ３は否定要素４０を介し
て上記スイッチ２７の固定端子ａに送出されるようにな
っている。

また、加算器３９の出力端は上記スイッチ２８の固定端
子ａに接続されている。

両スイッチ２７．２８はそれぞれ固定端子ａ．ｂおよび
可動端子Ｃを有している。

両スイッチ２７．２８の固定端子ｂは常に零を出力する
零設定器４１の出力ｙ３が導入されるようになっている
。

スイッチ２７ ．２８の各可動端子Ｃはそれぞれ先にも
触れγこように、パルス発生器２５の出力２５ａ，２５
ｂを切換信号として切り換えられるようになっている。

すなわち、パルス発生器２５の出力２５ａ，２５ｂが「
１」ならば、両スイッチ２７．２８の各可動端子Ｃは固
定端子ａと導通となり、パルス発生器２５の出力２５ａ
，２５ｂが「０」ならば、可動端子Ｃと固定端子ｂは
それぞれ導通となるものである。

このスイッチ２８の可動端子Ｃからｙ１がＦＦ２１の第
１人力端に送出し、スイッチ２７の可動端子Ｃは出力ｙ
２を第２人力端に送出するようになっている。

さらに、ＦＦ２１の第３人力端には零設定器４１の出力
）ｙ３が導入されるようになっている。

そして、このＦＦ２１の出力２１ａは上述のように、ス
イッチ１８に送出され、この出力２１ａが「１」のとき
、スイッチ１８の可動端子Ｃは固定端子ａと導通となる
。

ＦＦ２’ｌの出力２１ａが「Ｏ」のとき、ｉ スイッチ
１８の可動端子Ｃは固定端子ｂと導通となるように、こ
の出力２１ｂによりスイッチ１８が切換制御されるよう
になっている。

さらに、ＦＦ２１の出力２１ｂは否定要素２２で反転さ
れ、この否定要素２２の出力２２ａが「１」のとき、冫
スイッチ１９の可動端子１９ｃは固定端子ａと導通で
、否定要素２２の出力２２ａが「０」のとき、スイッチ
１９の可動端子Ｃは固定端子ｂと導通である。

つまり、スイッチ１８と１９は逆の動作を行なうもので
ある。

かくして、間隔の粗い破線でｉ 包囲して示すごとく、
スイッチ１ ８ ． １ ９，絶対値演算増幅器２０、
符号変換器３５、加算器３４、関数発生器３６、無駄時
間要素３７、排他的論理和要素３８、加算器３９、否定
要素４０、零設定器４１、スイッチ２７．２８ ＦＦ
２１、否定要ア 素２２とにより、切換論理演算回路Ｓ
Ｅが構或されている。

この切換論理演算回路ＳＥは、上記加算器１６の出力端
に現われる制御偏差１６ａの予測値を目標として、第１
の操作量演算回路ＯＰ１または第５ ２の操作量演算回
路ＯＰ２のいずれを用いるべき力）を自動判定し、かつ
予め定められた条件のもとにスイッチ１８．１９の切換
を実行して、第１の操作量演算回路ＯＰ１または第２の
操作量演算回路ＯＰ２を用いる力）を選択するものであ
る〇フ 次に、この発明の大きな特徴をなす切換偏差
演算回路ＳＥＥおよび切換時の操作信号リセット回路Ｏ
Ｌの部分の構成について述べる。

このうち、まず、前者の切換偏差演算回路から説明する
。

上記リミツタ１４の出力端に現われ、制御対象１１およ
び予測装置１３に送出される操作信号１４ａの一部は加
算器４２の一方の入力端に送出されるようになっている
とともに、符号変換器４３を通して加算器４４の一方の
入力端に送出するようになっている。

加算器４２の他方の入力端には定数発生器４５の出力が
導入されるようになっている。

この定数発生器４５はー（Ｕ１−α）なる値を設定する
ものである。

また、加算器４４の他方の入力端には定数発生器４６の
出力が導入されるようになっている。

この定数発生器４６は（’Ｌ？＋α）なる値を設定する
ものである。

ここで、Ｕ１，Ｌ１．αの関係は、上記リミツタ付加算
積分器３０のリミツタの上下限値（リミツタ１４の上下
限値でもある）をそれぞれＵ１，Ｌ１とし、適当な正の
値をαとするものである。

加算器４２．４４の出力はそれぞれ関数発生器４７．４
８の入力端に接続されている。

この関数発生器４７．４８に加算器４２．４４の出力が
導入されると、後述する関数演算を行なった後、関数発
生器４７，４８の出力は加算器４９に送出されるように
なっている。

関数発生器４７．４８はいずれも、入力が「負」または
「０」ならば、出力は「Ｏ」、入力が「正」ならば、出
力が「１」なる関数である。

加算器４９の出力は直接論理積要素５０の第１の入力端
に送出されるようになっている。

また、加算器４９の出力は無駄時間要素５１を介して第
２の入力端に送出するようになっている。

したがって、論理積要素５０は加算器４９の出力と無駄
時間要素５１の出力との論理積をとるもので、この論理
積要素５０の内容は上述の２つの入力がともに「１」で
あるとき、出力が「１」となり、いずれか一方が「Ｏ」
のときおよび両者が「Ｏ」のときは出力は「０」となる
ものである。

この論理積要素５０の出力端はスイッチ５２の固定端子
ａに接続されている。

このスイッチ５２は固定端子ａ，ｂｇよび可動端子Ｃを
有しており、固定端子ｂには零設定器５３の出力端が接
続されている。

この零設定器５３は「Ｏ．Ｊなる値を常に発生するもの
である。

そして、スイッチ５２は上述のパルス発生器２５の出力
２５ｃを切換信号として切換を行なうものであり、この
パルス発生器２５の出力２５ａが「１」ならば、固定端
子ａと可動端子Ｃとが導通する。

まＴこ、パルス発生器２５の出力２５ａが「０」ならば
、固定端子ｂと可動端子Ｃとが導通するように、可動端
子Ｃが切換制御されるようになっている。

このスイッチ５２の可動端子ＣはＲＳＦＦ５４の第１の
入力端に信号ｙ１を送出するようになっている。

ＲＳＦＦ５４の第２の入力端には上記パルス発生器２５
の出力ｙ２（出力２５ａ〜２５ｃと同様）が導入される
ようになっている。

ＲＳＦＦ５４の第３の入力端には零設定器５３の出力ｙ
３が導入されるようになっている。

ＲＳＦＦ５４の真理値表は第３図に示されている。

ＲＳＦＦ５４の出力は否定要素５５で反転された後、加
算器５６の一方の入力端に送出されるようになっている
。

加算器５６の他方の入力端には、定数発生器５７の出力
が導入されるようになっている。

この定数発生器５７は負の値（一ｒ，Ｏ＜ｒ＜１とする
）を発生するものである。

加算器５６の出力端はスイッチ５８の固定端子ａに接続
されている。

スイッチ５８は固定端子ａ，ｂおよび可動端子Ｃを有し
ている。

このスイッチ５８の固定端子ｂには上記零設定器５３の
出力端が接続されており、可動端子Ｃは係数器５９を介
してリミツタ付積分器６０の入力端に接続されている。

スイッチ５８は上記パルス発生器２５の出力２５ｄ（出
力２５ａ〜２５ｃと同様）を切換信号として切換制御さ
れるようになっている。

すなわち、この出力２５ｄが「１」のとき、スイッチ５
８の可動端子Ｃと固定端子ａとが導通となり、出力２５
ｄがｒＯＪのとき、可動端子と固定端子ｂとが導通する
ように切換制御されるようになっている。

また、係数器５９は設定倍率ｋ２＞Ｏを有するものであ
る。

この係数器５９の出力がリミツタ付積分器６０に導入さ
れると、このリミツタ付積分器６０はそれを積分して、
切換偏差εｓｅｔを作るようになっている。

このリミツタ付積分器６０に付されている上下限値（そ
れぞれＵ２，Ｌ２とする）は切換偏差εｓｅｔの可動範
囲を与えるものである。

そして、切換偏差εｓｅｔは上記の切換論理演算回路Ｓ
Ｅにおける符号変換器３５の入力端に送出するようにな
っている。

次に、操作信号リセット回路ＯＬの構成について説明す
る。

この操作信号リセット回路における無駄時間要素６１の
入力端および加算器６２の一方の入力端にはそれぞれリ
ミツタ１４力）ら出力される操作信号１４ａが導入され
るようになっている。

加算器６２の他方の入力端には無駄時間要素６１の出力
が導入されるようになっている。

無駄時間要素６１はリード・タイム１１−Ａｔ時間の無
駄時間を有するものである。

加算器６２の出力端は係数器６３を介してスイッチ６４
の固定端子ａに接続されている、スイッチ６４は固定端
子ａと可動端子ｂとで構成されている。

この可動端子ｂは上記リミツタ付加算積分器３０のリセ
ット端子に接続されている。

一方、上記切換論理演算回路ＳＥの最終出力端、すなわ
ち、ＦＦ２１の出力端は無駄時間要素６５の入力端およ
び排他的論理和要素６６の一方の入力端に接続されてい
る。

排他的論理和要素６６の他方の入力端は無駄時間要素６
５の出力端が接続されている。

この排他的論理和要素６６の出力で上記スイッチ６４を
オン，オフ制御するようになっている。

上記無駄時間要素６５はＪｔなる時間の無駄時間を有す
るものである。

また、排他的論理和要素６６の演算内容はＦＦ２１の出
力と無駄時間要素６５の出力との２人力が等しいときに
限り、「Ｏ」を出力し、その他の場合は「１」を出力す
るものである。

この出力をスイッチ６４の切換信号として、スイッチ６
４のオン・オフを行なうようになっている。

すねわち、排他的論理和要素６６の出力が「１」のとき
、スイッチ６４はオンの状態となり、係数器６３の値を
リミッタ付加算積分器３０に伝達させるようになってい
る。

このリミツタ付加積分器３０はリセット機能を有するも
のを用い、スイッチ６４がオンの状態のときに限り、リ
セット機能が働くようになっている。

次に、以上のように構成されたこの発明の簡易予測匍脚
装置の動作について説明する。

まず、制御対象１１が外乱源１２力）らの外乱１２ａを
受けたときの制御量１１ａのリード・クイムｌ−Ｊｔ先
の予測値１３ａ１すなわち、予測装置１３の出力がリー
ド・タイム１２−ｊｔ先の目標値１７ａ１つまり、先行
目標値発生器１７の出力より小さい場合、制御偏差の予
測値（すなわち、加算器１６の出力１６ａ）は正になる
。

以下、説明を簡略にするため、制御偏差の予測値が正の
場合のみについて述べる。

いま、第１の操作量演算回路ＯＰ１の使用時において、
ＦＦ２１の出力２１ａが「１」の場合には、スイッチ１
８の可動端子Ｃは固定端子ａと導通となっており、加算
器１６の出力端が掛算器２３に接続され、第１の操作量
演算回路ＯＰ１が生かされる。

また、このとき、ＦＦ２１の出力２ｌｂも「１」である
が、この出力２ｌｂは否定要素２２により、否定要素２
２の出力２２ａは「０」となるので、スイッチ１９の可
動端子Ｃは固定端子ｂと導通している。

したがって、零設定器２１Ａから「０」なる値がスイッ
チ１９を通って、係数器３１．３２に加わるので、この
係数器３１ ．３２の出力はいずれも零、すなわち、第
２の操作量演算回路ＯＰ２はカットされている。

この状態において、加算器２４の出力が「１」のとき、
掛算器２３は加算器１６の出力１６ａを受けて、加算器
２４の出力「１」と掛算を行なう。

しかし、加算器２４の出力は「１」であるから、掛算器
２３の出力は加算器１６の出力１６ａの値をそのまま正
の値として出力して、係数器２９に送出される。

これにより、係数器２９は設定倍率ｋ１の正または負に
よってそれぞれ正または負の出力を出す。

設定倍率ｋ１が正ならば、リミツタ付加算積分器３０の
出力は増加し、加算器３３の出力も増大し、この加算器
３３の出力はリミツタ１４に導入される。

このリミツタ１４において、加算器３３の出力が上限に
かｆ））らなければ、リミツタ１４の出力端より出力、
すなわち、操作信号１４ａが増加し、制御対象１１およ
び予測装置１３に送出される。

このため、制御対象１１の制御量１１ａが増加する方向
に向かい、リード・タイム！ｌ−Ａｔ先の目標値に極力
一致させるように働く。

次に、加算器２４の出力が「０」の場合について述べる
と、この加算器２４の出力「０」が掛算器２３に加わる
。

まｆこ、加算器１６の出力１６ａがスイッチ１８を通し
てこの掛算器２３に加わるが、加算器２４の出力が「０
」であるから、掛算器２３の出力も「Ｏ」であり、係数
器２９の出力も「Ｏ」となり、リミツタ付加算積分器３
０の出力はホールドされる。

したがって、加算器３３、リミツタ１４の出力がそれぞ
れ前の状態にホールドされるので、操作信号１４ａは変
化しない。

今度は、ＦＦ２１の出力２１ａ，２ｌｂがｒＯＪになっ
て、第２の操作量演算回路ＯＰ２を使用する場合につい
て説明する。

この場合、ＦＦ２１の出力２１ａが「Ｏ」となることに
より、スイッチ１８の可動端子１８ｃは固定端子１８ａ
力）ら固定端子１８ｂに切り換わる。

したがって、零設定器２１Ａ力）ら「Ｏ」なる値がスイ
ッチ１８を通して掛算器２３に加わるので、この掛算器
２３の出力はｒＯＪとなり、係数器２９の出力も「Ｏ」
となる。

このため、実質的に第１の掛算量演算回路ＯＰ１はカッ
トされる。

一方ＦＦ２１の出力２１ｂも「０」であるが、この出力
２ｌｂは否定要素２２で反転され、否定要素２２の出力
２２ａは「１」となる。

これにより、スイッチ１９の可動端子Ｃは固定端子ｂか
ら固定端子ａに切り換わる。

その結果、加算器１６の出力１６ａがスイッチ１９を通
して係数器３１に入力される。

しγこがって、前述と同様にして、加算器１６の出力１
６ａ、すなわち、制御偏差の予測値が正であると、係数
器３１の出力はその設定倍率ｋｐの正または負によって
、それぞれ正または負の値となる。

いま、この設定倍率ｋｐが正であるとすると、係数器３
１の出力が正となり、リミッタ付加算積分器３０、加算
器３３の出力が増加する。

そして、加算器３３の出力３３ａがリミツタ１４に入る
と，リミツタ１４の上限にかからなければ、リミッタ１
４の出力、すなわち、操作信号１４ａが増大し、制御対
象１１の制御量１１ａをリード・タイムｌ・，｛１先に
目標値とほぼ一致させる。

次に、上記スイッチ１８．１９の切換匍脚を行なう切換
論理演算回路ＳＥの動作について説明する。

ここでは、まず、上記第１の操作量演算回路ＯＰ１およ
び第２の操作量演算回路ＯＰ２の切換条件を下記のごと
くに列挙し、次いで、この切換論理演算回路ＳＥの作用
がその条件を実現するものであることを説明する。

（切換条件１） 第１の操作量演算回路ＯＰ１と第２の操作量演算回路Ｏ
Ｐ２の切換はリード・タイムｌ−Ｊｔ時間のうち、最初
の１ステップだけで行ない、残り（Ａ！−１）ステップ
では変えない。

（切換条件２） 原則として、リード・タイムＩＩ−Ａｔ先の制御偏差の
予測値が予め設定した切換偏差より大きければ、第１の
操作量演算回路ＯＰ１を用い、切換偏差より小さければ
、第２の操作量演算回路ＯＰ２を用いる。

（切換条件３） ただし、第１の操作量演算回路ＯＰ１カ）ら第２の操作
量演算回路ＯＰ２へ、あるいはその逆への切換はリード
・タイム！！−Ａｔ過去の信号との対照を行ない、２度
同じ切換信号が続いγこときに限り、実施する。

（切換条件４） 第１の操作量演算回路ＯＰ１を使用するとき、操作量（
操作信号１４ａに相当）は常に変えるのではなく、リー
ド・タイムＩＩ−Ａｔ時間のうち、先頭のｎ−Ｊｔ時間
だけとし、以後（Ｉｌ−ｎ）・Ａｔ時間は一定に保持す
る。

これは予測値の精度を上げるためである。

そして、第２の操作量演算回路ＯＰ２を使用するときは
、操作量を常に変更する。

さて、次に、第２図の実施例における切換論理演算回路
ＳＥの作用が上記（切換条件１）を実現するものである
ことを説明する。

この場合、パルス発生器２５の発生するパルスの１周期
分を説明すれば十分であり、この１周期中の第１ステッ
プ、すなわち、Ｏ≦ｔ＜Ｊｔにおいては、パルス発生器
２５の出力２５ａ ，２５ｂが「１」である。

したがって、スイッチ２７．２８はそれぞれ可動端子Ｃ
が固定端子ａと導通となる。

これにより、絶対値演算増幅器２０、符号変換器３５、
加算器３４、関数発生器３６、無駄時間要素３７、排他
的論理和要素３８、加算器３９、否定要素４０で演算さ
れる内容（後程詳述する）をＦＦ２１の入力端（スイッ
チ２８の出力ｙ１が導入）、第２の入力端（スイッチ２
７の出力ｙ２が導入）に接続し、第３図（ＦＦ２１の入
出力関係を示す図）および第４図（排他的論理和要素３
８の真理値表を示す）に示す論理にしたがって切換を行
なう。

一方、リード・タイム１３−Ａｔ時間中の第２ステップ
以降、すなわち、Ａｔ≦ｔ＜ｌｌ−１ｔにおいては、パ
ルス発生器２５の出力２５ａ，２５ｂは「Ｏ」であるの
で、スイッチ２７．２８の各可動端子Ｃはそれぞれ固定
端子ｂと導通となる。

したがって、このスイッチ２７ ．２８は零設定器４１
からの「Ｏ」の値をＦＦ２１の第１の入力端ないし第３
の入力端にそれぞれ伝達する。

このため、ＦＦ２１の出力は前ステップがｒＯＪならば
「Ｏ」、「１」ならば「１」と第１ステップ以外で第１
の操作量演算回路ＯＰ１と第２の操作量演算回路ＯＰ２
の切換が行なわれることはない。

次に、（切換条件２）および（切換条件３）をまとめて
説明す乙。

ただし上記のごとク、（切換条件１）の満たされること
を確認したので、各周期の第１ステップだけを説明すれ
ば十分である。

いま、パルス発生器２５の出力２５ａ ．２５ｂは各周
期の第１ステップでは「１」であるので、スイッチ２７
．２８の可動端子Ｃはいずれも固定端子ａと導通して
いる。

この状態において、リード・タイムｌ−ｊｊｔ過去に関
数発生器３６の出力がｒ−ＩＪであった場合について述
べる。

この場合は、それ以前において、絶対値演算増幅器２０
で求めた制御偏差の予測値（すなわち、加算器１６の出
力１６ａ）の絶対値（出力２０ａ）が符号変換器３５の
入力よりも大きく、加算器３４の出力３４ａの出力が正
、関数発生器３Ｔの出力が「−１」であった場合であり
、無駄時間要素３Ｔの出力は「−１」である。

また、リード・タイムｉｌ−Ａｔ過去に関数発生器３６
の出力が「−１」であった場合において、絶対値演算増
幅器２０の出力２０ａが切換誤差（誤差設定器３５の出
力３５ａ）より大きいときについて述べる。

このときは、加算器３４の出力３４ａは正，関数発生器
３６の出力は「−１」、排他的論理和要素３８は入力が
「−１」であるから、出力は「Ｏ」である。

したがって、否定要素４０の出力は「１」となる。

まＴこ、加算器３９の出力は「−２」である。

これにより、ＦＦ２１の第１の入力端、すなわち、スイ
ッチ２８を経た加算器３９の出力ｙ１が負であり、ＦＦ
２１の第２の入力端（スイッチ２γを経た否定要素４０
の出力ｙ２）は正であるから、ＦＦ２１の出力２１ａ，
２ｌｂは「１」となり、すでに述べたごとく、スイッチ
１８の可動端子Ｃが固定端子ａに導通する。

その結果、第１の操作量演算回路ＯＰ１が生かされるこ
とになる。

これと同時に、否定要素２２の出力２２ａは「Ｏ」とな
るので、スイッチ１９の可動端子Ｃは固定端子ｂと導通
となる。

これにより、零設定器２１Ａからの「０」の値がスイッ
チ１９を通して係数器３１に加わるので、第２の操作量
演算回路ＯＰ２は実質上カットされる。

これより明ら力）なように、（切換条件２）、（切換条
件３）が満たされるものである。

次に、リード・タイムＩＩ−Ａｔ過去に関数発生器３６
の出力が「−１」であった場合において、絶対値演算増
幅器２０の出力２０ａが切換誤差より小さい場合につい
て述べる。

この場合、加算器３４の出力３４ａが負となり、関数発
生器３６の出力は「１」、排他的論理和要素３８の入力
は「−１」と「１」であり、その出力は「１」となる。

したがって、否定要素４０の出力は「０」となる。

この出力はスイッチ２７を通してＦＦ２１の第２の入力
端にｙ２＝０として加わる。

一方、加算器３９の出力は「０」であり、この出力はス
イッチ２８を通してＦＦ２１の第１の入力端にｙ１＝０
として加わる。

そして，ＦＦ２１の第３の入力端には零設定器４１から
ｙ３＝０が加わっているので、結局ＦＦ２１の第１の入
力端ないし第３の入力端はｙｉ＝ｏ ．ｙｚ＝ｏ ，ｙ
３＝ｏとなり、その出力ｙ４（出力２１ａ，２ｌｂに相
当）は前ステップの値ｙ４ａがＯならば、ｙ４＝ｏ，ｙ
４ａ＝１ならば、ｙ４＝１である。

このため、第１の操作量演算回路ＯＰ１は切り換わるこ
とはない。

次に、リード・タイムｌｌ−１ｔ過去に関数発生器３６
の出力が「１」であった場合について説明する。

これは、リード・タイムｌ−Ａｔ過去において、絶対値
演算増幅回路２０で求めた制御偏差の予測値の絶対値が
切換偏差（後述するが、リミツタ付積分器６０の出力）
より小さく、加算器３４の出力は負で、関数発生器３６
の出力が「１」であった場合であるから、無駄時間要素
３７の出力は「１」である。

このリード・タイムｌ−Ａｔ過去に関数発生器３６の出
力が「１」であった場合において、絶対値演算増幅器２
０の出力が切換偏差より大きいときについて述べる。

このときは、加算器３４の出力は正で、関数発生器３６
の出力は「−１」であり、排他的論理和要素３８の入力
は「１」と「−１」であり、したがって、その出力は「
１」である。

このため、否定要素４０の出力は「Ｏ」となり、この出
力はスイッチ２７を通してＦＦ２１の第２の入力端にｙ
２＝０として加わる。

また、加算器３９の出力は「０」であり、この出力はス
イッチ２８を通してＦＦ２１の第１の入力端にｙ１＝０
として加わる。

そして、ＦＦ２１の第３の入力端には零設定器４１から
Ｙ３＝Ｏが加わっている。

この結果、ＦＦ２１の第１の入力端ないし第３の入力端
はｙ ｉ＝０ ， ｙ ２＝Ｏ − ’／ ３＝Ｏとな
って，ＦＦ２１の出力は前ステップの値を保持する。

すなわち、この場合も、（切換条件２）の判定結果（関
数発生器３６の出力３６ａ）が２度同じ値をとらなかっ
たので、切り換えないと云う（切換条件３）を満足する
。

次に、リード・タイムｌ−ｊ：ｉｔ過去に関数発生器３
６の出力が「１」であった場合において、絶対値演算増
幅回路２ｃの出力が切換偏差より小さい場合について説
明する。

この場合は、加算器３４の出力は負で、関数発生器３６
の出力は「１」、加算器３９の出力は「２」となる。

したがって、ＦＦ２１の第１の入力端にはｙ’ｉ＝ｚ＞
ｏの信号が加わる力）ら、ＦＦ２１の出力はｒＯＪとな
り、上記の第２の操作量演算回路ＯＰ２の使用時の項で
述べた作用にしたがって、第１の操作量演算回路ＯＰ１
を実質的にカットし、第２の操作量演算回路ＯＰ２を生
かす。

以上の説明から明らかなように、（切換条件２），（切
換条件３）の実現が可能である。

最後に（切換条件４）について述べる。

この場合、第１の操作量演算回路ＯＰ１を使用するとき
には、ＦＦ２１の出力が「１」で、否定要素２２の出力
が「Ｏ」になり、スイッチ１８の可動端子Ｃは固定端子
ａに導通で、スイッチ１９の可動端子Ｃは固定端子ｂと
導通となって、第１の操作量演算回路ＯＰ１が生かされ
、第２の操作量演算回路ＯＰ２がカットされることは前
述の通りである。

そして、パルス発生器２５より発生するパルスは先に触
れたように、高さ１、パルス巾Ｊｔ，周期１１−１ｔ，
初期作動時間Ｏであり、また、パルス発生器２６より発
生するパルスは高さ１、パルス巾（ｎ １）・Ｊｔ，
周期１１−１ｔ，初期動作時間Ｊｔである。

これらのパルスはそれぞれ加算器２４に加わり、加算器
２４の出力は各周期ｌ・Ｊｔのうち、初めのｎステップ
（ｎ−Ｊｔ）だけ「１」となり、それ以外はｒＯＪであ
る。

したがって、各周期ｌ−ｌｔのうち、初めのｎステップ
だけ前述した第１の操作量演算回路ＯＰ１の使用時にお
ける加算器２４の出力が「１」のときの場合の作用、す
なわち、操作量の変更が行なわれる場合である。

それ以外では、第１の操作量演算回路ＯＰ１の使用時に
おける加算器２４の出力が「Ｏ」のときの場合の操作量
ホールド作用が実現できる。

一方、第２の操作量演算回路ＯＰ２を使用すべきときは
ＦＦ２１の出力が「Ｏ」で、否定要素２２の出力が「１
」となっている場合である。

この場合には、スイッチ１８の可動端子Ｃは固定端子ｂ
に導通で、スイッチ１９の可動端子Ｃは固定端子ａに導
通である。

したがって、第１の操作量演算回路ＯＰ１がカットされ
、第２の操作量演算回路ＯＰ２が生かされることは前述
した通りである。

そして、この場合には、ほかに条件がないので、ＦＦ２
１の出力が「Ｏ」であれば、常に第２の操作量演算回路
ＯＰ２が生力）される。

上記の説明からも明らかなように、（切換条件４）も満
たされることになる。

さて、次に、この発明の重要な特徴をなす切換偏差演算
回路および切換信号リセット回路の部分の動作について
述べる。

このうち、まず、前者の切換偏差演算回路の場合から説
明を行なう。

ＣＩ，ｌ 切換偏差演算回路 ここでは、まず、切換偏差εｓｅｔを変える条件を述べ
、次にこの切換偏差演算回路の作用がその条件を具備す
るものであることを説明する。

切換偏差変更条件 （４）切換偏差εｓｅｔの変更は各周期（周期ｌ・Ｊｔ
）の第１ステップで行ない、残り（Ｉｌ−１）・Ｊｔ時
間では行なわない。

（Ｂ） 操作量ｙ（リミツタ１４の出力）がｌ・，Ｊ
ｔ時間をサンプリングタイムとして２度続いて両端領域
（ｙ＞Ｕ１−αまたはｙくＬ１＋α）に入れば、切換偏
差εｓｅｔを大きくし、その他の場合には切換偏差εｓ
ｅｔを小さくする。

〔条作Ｎの説明〕

条件（４）については、パルス発生器２５の１周期分Ｉ
Ｉ−Ａｔ時間だけを説明すれば充分である。

１周期中の第１ステップにおいては、パルス発生器２５
の出力が「１」であるので、スイッチ５８はこのパルス
発生器２５の出力２５ｄにより、可動端子Ｃと固定端子
ａが導通となる。

これにより、加算器４２、関数発生器４７、．加算器４
４、関数発生器４８、加算器４９、無駄時間要素５１、
論理積要素５０、スイッチ５２、零設定器５３、ＲＳＦ
Ｆ５４、否定要素５５、加算器５６、定数発生器５７で
演算された結果（内容については条件（Ｂ）の説明で述
べる）が係数器５９、リミツタ付積分器６０へ伝達され
、切換偏差εｓｅｔの変更を行なう。

１周期中の第２ステップ以後の（ｘ−ｉ）・Ｊｔ時間で
は、パルス発生器２５の出力はｒＯＪであるので、スイ
ッチ５８はこのパルス発生器２５の出力２５ｄにより、
可動端子Ｃは固定端子ｂと導通となる。

したがって、スイッチ５８の可動端子Ｃには零設定器５
３からのＩＯｊなる値が伝達されるので、係数器５９の
出力は「０」であり、このため、リミツタ付積分器６０
の出力は変化なく、切換偏差εｓｅｔの値も変わらない
。

以上の作用により、条件（４）が実現できる。

〔条件（Ｂ）の説明〕 まずＲＳＦＦ５４の出力が各周期中、第１ステップ以外
では変化しないことを示す。

各周期の第１ステップ以外では、パルス発生器２５の出
力２５ｃは「Ｏ」であるので、スイッチ５２の可動端子
Ｃは固定端子ｂと導通となり、したがって、可動端子Ｃ
には零設定器５３から「０」なる値が加わっている。

その結果，ＲＳＦＦ５４の第１の入力端は「Ｏ」、また
、第２の入力端はパルス発生器２５の出力２５ｄにょり
ｒＯＪ、第３の入力端は零設定器５３の出力により「０
」であって、第１ないし第３の入力端はいずれも１０ｊ
である。

したがって、第５図の真理値表にしたがえば、その出力
は前ステップの値がｒＯＪならば「Ｏ」、「１」ならば
「１」と変化することはない。

上述のごとく、条件（Ａ）が満足され、また、ＲＳＦＦ
５４の出力が第１ステップ以外では変化しないことを示
したので、条件旧）については各周期の第１ステップだ
けに注目して説明すれば充分である。

操作信号ｙ（リミツタ１４の出力、すなわち、操作信号
１４０）がｙ＞Ｕ１−αまたはｙくＬ１＋αのとき、ｙ
＞０１−α（ ｙ＜Ｌ１＋α）ならば、加算器４２と４
４の出力はそれぞれ正（負）および負（正）であるので
、関数発生器４７′ｊ６よび４８の出力はそれぞれ１（
０）およびＯ（１）である。

なお、ここで、括弧内はｙ＜Ｌ １ 十αの場合である
。

したがって、加算器４９の出力は３，＞Ｕ１−αの場合
もｙくＬ１＋αの場合も「１」になる。

一方、操作信号ｙがＬ１＋α≦ｙ＜ｕ’ｉ一αならば、
加算器４２および４３の出力はいずれも負または「０」
である。

よって、関数発生器４７．４８の出力はいずれも「０」
であり、加算器４９の出力も「Ｏ」になる。

以上のように、加算器４９の出力が「１」かｒＯＪ力）
よって、それぞれ操作信号が両端領域（ｙ＞Ｕ１−αま
たはｙ＜Ｌｌ＋α）に入っているかいないかを判定でき
るものである。

また、無駄時間ｌ−，！ｆｔを有する無駄時間要素５１
は上記加算器４２一関数発生器４７一加算器４９と、加
算器４４一関数発生器４８一加算器４９との系統を用い
て演算しｙ．＝Ａ−Ｊｔ時間前の値を現時点の出力とす
る。

したがって、論理積要素５０はｌ−Ａｔ時間前の判定結
果と現時点の判定結果をつき合わせる作用をする。

すなわち、２度続いて操作信号ｙが両端領域に入れば、
この論理積要素５０の入力は２つとも「１」になり、そ
の出力は「１」、その他の場合には、２人力のいずれ力
）一方または両方が「Ｏ」であるので、出力は「Ｏ」と
なる。

次にスイッチ５２、零設定器５３、ＲＳＦＦ５４、否定
要素５５、加算器５６、定数発生器５７，スイッチ５８
、係数器５９、リミツタ付積分器６０の系統の作用につ
いて述べるが、各周期の第１ステップでは、パルス発生
器２５の出力２５ｃ，２５ｄは「１」であるノテ、スイ
ッチ５２．５８はいずれも、可動端子Ｃと固定端子ａと
が導通となっており、また、ＲＳＦＦ５４の第２の入力
端に導入される信号ｙ２が「１」であることを前提とし
て、次の２つの場合に分けて説明する。

（１）論理積要素５０の出力が「１」のとき、ＲＳＦＦ
５４の第１人力は「１」、すなわち、正となるので、第
５図の真理値表にしたがって、このＲＳＦＦ ５ ４の
出力は「Ｏ」、否定要素５５の出力は「１」、加算器５
６の出力は「１」、定数発生器５７の定数一ｒは０ ＜
ｒく１、としたので、ｏａ１−ｒｓ係数発生器５９は
その設定倍率ｋ２を正としたので、係数器５９の出力は
正、したがって、リミツタ付積分器６０の出力が増大す
る。

（［１）論理積要素５０の出力が「０」のとき、ＲＳＦ
Ｆ５４の第１，第２の入力端はそれぞれｒＯＪ ［
ｊ（ｙ１＝ｏ，ｙ２＝ｘ）であるので、ＲＳＦＦ ５
４の出力は「１」、否定要素５５の出力は「Ｏ」、加算
器５６の出力は−ｒで負、係数器５９の出力は一ｋ２ｒ
で負となる。

したがって、リミツタ付積分器６０の出力、すなわち、
切換偏差εｓｅｔが減少する。

以上のごとく、条件（Ｂ）も実現できるものである。

なお、リミツタ付積分器６０に対しタリミツタは切換偏
差εｓｅｔが実際的な意味をもたない値（たとえば、切
換偏差εｓｅｔが負の値になったり、正の膨大な値にな
ったりする）に防ぐためのものである。

（ｎ） 操作信号リセット回路 次に、この操作信号リセット回路の動作について説明す
る。

無駄時間要素６１はｌ−Ａｔ時間過去の操作信号を現時
点の出力として出し、これに加算器６２で現時点の操作
信号を加え、その結果を係数器６３でＪ ０． ５ ｊ
を掛ける。

すなわち、操作量の現時点とＩｔ−Ａｔ時間前の値との
平均値をとる。

この値とスイッチ６４の切換によって、操作量のリセッ
ト信号としてリミツタ付加算積分器３０の出力をリセッ
トする。

このリセットがなされるのは、スイッチ６４がオンの状
態、すなわち、可動端子ｂと固定端子ａが導通になった
とき行なわれるが、この状態は次のようにして判定する
。

第１の操作量演算回路ＯＰ１を用いるか、第２の操作量
演算回路ＯＰ２を用いるかはＦＦ２１の出力が「１」か
「Ｏ」による。

したがって、切換が行なわれる時点の判定はＦＦ２１の
前ステップの値と現時点の値が変化する時点を見付けれ
ばよい。

この前ステップのＦＦ２１の出力はＪｔなる無駄時間を
有する無駄時間要素６５から出力される。

そして、排他的論理和要素６６は２人力が異なるときに
は「１」を出力し、２人力が同じときには「０」を出力
するので、この排他的論理和要素６６の出力が「１」の
とき、スイッチ６４をオンの状態にする。

つまり、スイッチ６４の可動端子ｂが固定端子ａと導通
する。

これにより、係数器６３の出力がスイッチ６４を経てリ
ミツタ付加算積分器３０をリセットする。

上述の説明より明らかなように、この発明においては、
ゲインの高い第１の操作量演算回路ＯＰ１を用いている
とき、制御対象のレベルが変わって、そのゲインが高す
ぎる状態になったため、制御系に大きな振動を生じたり
、また、予測装置１３で考慮されていな力）つた何等力
）の擾乱が加わって、予測がうまく行かない場合が生じ
得る。

このような異常状態を操作信号の大きさによって判定し
、一時的にゲインの低い第２の操作量演算回路を用いて
安定化を計り、異常状態を脱する効果を奏する。

換言すれば、異常状態が生じた場合を操作信号ｙがその
上下限両端領域に入っている（ｙ＞Ｕｉ−αまたはｙ＜
Ｌ１＋α）場合として判定し、このとき、第１の操作量
演算回路ＯＰＩを用いると、ゲインの高い敏感な制御動
作がなされ、異常状態を助長するおそれがあるので、切
換偏差εｓｅｔを大きくして、ゲインの低い第２の操作
量演算回路ＯＰ２に切り換わりやすくし、しかも切換時
に振動したり、可動範囲の端にある操作信号をリセット
して安定化を計り、異常状態を脱することができる。

一方、異常状態の生じてないとき（Ｌ？＋α≦ｙ≦Ｕ１
−αのとき）には、切換偏差εｓｅｔを小さくすること
によって、制御性の高い第１の操作量演算回路ＯＰ１を
できるだけ多くの時間使用できるようになり、制御性を
高めることができる。

これは、前記のように、ａの系統すなわち第１の操作量
演算回路を用いた場合の一巡ゲインは、ｂの系統すなわ
ち第２の操作量演算回路を用いた場合の一巡ゲインに比
べ数倍以上大きくなるように、設定倍率Ｋｌ，Ｋｐが調
整されている。

換言すれば、第１の操作量演算回路ＯＰ１のゲインが大
きすぎていわゆる制御系のハンチングを生じた場合でも
、第２の操作量演算回路ＯＰ２はＯＰ１に比べて数分の
１のゲインにしてある。

したがって、一巡ゲインが低いことによって、第２の操
作量演算回路ＯＰ２を用いるならば、ハンチングを生ず
ることなく安定に制御ができることになる。

以上詳述しγこように、この発明の簡易予測制御装置に
よれば、制御対象の制御量、操作信号および外乱の各信
号を入力して予測リード・タイムｌ・Ｊｔ先（ｌは整数
、Ａｔは離散時間系タイム・ステップ巾）の匍脚量の予
測値を出力する予測装置と、予測リード・タイム１１−
Ａｔ先の目標値と制御量の予測値とによる制御偏差の予
測値の定数倍された値を上記予測リード・タイム１１−
Ａｔのうちｎ−Ａｔ時間（ｎ＜Ａ？）だけ積分して上記
操作信号の変更を行ないかつその他の時間では操作信号
を変えずに保持するゲインの大きい第１の操作量演算回
路と、上記制御偏差の予測値に比例積分動作を加えて常
に操作信号の量を変更することにより制御動作の間歇性
を除去するゲインの小さい第２の操作量演算回路と、上
記制御偏差の絶対値が下記切換偏差演算回路で算出され
る切替偏差より大きい力）小さいかを上記第１の操作量
演算回路と第２の操作量演算回路のいずれを使用するか
の基本的な判定条件とかつ誤動作防止のために上記リー
ド・タイムＩＩ−Ａｔ時間過去の判定結果とのつき合わ
せを行なうとともに２度同じ判定結果が続けば第１また
は第２の操作量演算回路のいずれを使用するかの切換の
実行を行なう切換論理演算回路と、Ｉｌ−ｌｔ時間のサ
ンプリング周期ごとにサンプリングして上記操作信号が
可動範囲の両端近傍にきたとき異常が生じたとして判定
するとともにこの異常が２度続いたときのみ上記？！１
ｍ偏差の予測値が大きいか小さいかを判定するためのい
き値である切換偏差の値を大きくし力）っ異常が生じて
いないときには切換偏差を小さくする切換偏差演算回路
と、上記第１の操作量演算回路および第２の操作量演算
回路の切換時に上記操作信号をＩＩ−Ｉｔ時間過去の値
と現在の値との平均値にリセットする操作信号リセット
回路とよりなることを要旨としているので、古典的フィ
ードバック制御に比べて飛躍的に制御性を向上させるこ
とができるとともに、外乱変化の微小な場合や整定状態
に充分近付いた場合に安定な制御を行なうことができる
効果に加えて、異常状態が生じても両操作量演算回路の
切換により脱することができ、しかもこの切換時に可動
範囲の端にある操作信号をリセットして安定化を計るこ
とができるなど、制御精度の向上を飛躍できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の簡易予測制御装置の構成を示すブロック
図、第２図はこの発明の簡易予測制御装置の一実施例の
構成を示すブロック図、第３図はこの発明の簡易予測制
御装置の切換論理演算回路におけるＲＳフリツプ・フロ
ツプ回路の動作を説明するための入出力の関係を示す図
、第４図はこの発明の簡易予測制御装置の切換論理演算
回路における排他的論理和要素の動作を説明するための
真理値表を示す図、第５図はこの発明の簡易予測制御装
置の切換偏差演算回路におけるＲＳフリップ・フロツプ
回路の動作を説明するための真理値表を示す図である。 １１・・・・・・匍脚対象、１２・・・・・・外乱源、
１３・・・・・・予測装置、１４・・・・・・リミツタ
、１６，２４，３３．３４．３９．４２，４４，４９．
５６・・・・・・加算器、１７・・・・・・先行目標値
発生器、１Ｂ．１９．２７．２Ｂ，５２．５８．６４・
・・・・・スイッチ、２０・・・・・・絶対値演算増幅
器、２１Ａ，４１．５３・・・・・・零設定器，２１．
５４・・・・・・ＲＳフリツプ・フロツプ回路、２３・
・・・・・掛算器、２５ ． ２６・・・・・・パルス
発生器、２９，３１ ．３２．５９・・・・・・係数器
、３０・・・・・・リミツタ付加算積器、３６．４７．
４８・・・・・・関数発生器、３７．５１，６１．６５
・・・・・・無駄時間要素、３８．６６・・・・・・排
他的論理和要素、ＯＰ１・・・・・・第１の操作量演算
回路、ＯＰ２・・・・・・第２の操作量演算回路、ＳＥ
・・・・・・切換論理演算回路、ＯＬ・・・・・・操作
信号リセット回路、ＳＥＥ・・・・・・切換偏差演算回
路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 制御対象の制御量、操作信号および外乱の各信号を
   入力して予測リード・タイムＩＩ−Ａｔ先（ｌは整数、
   Ｊｔは離散時間系タイム・ステップ巾）の制御量の予測
   値を出力する予測装置と、予測リード・タイムｊｌ−Ａ
   ｔ先の目標値と制御量の予測値とによる制御偏差の予測
   値の定数倍された値を上記予測リード・タイム１３−Ａ
   ｔのうちｎ・Ｊｔ時間（ｎ＜Ａ）だけ積分して上記操作
   信号の変更を行ないかつその他の時間では操作信号を変
   えずに保持するゲインの大きい第１の操作量演算回路と
   、上記制御偏差の予測値に比例積分動作を加えて常に操
   作信号の量を変更することにより制御動作の間歇性を除
   去するゲインの小さい第２の操作量演算回路と、上記制
   御偏差の絶対値が下記切換偏差演算回路で算出される切
   替偏差より大きいか小さいかを上記第１の操作量演算回
   路と第２の操作量演算回路のいずれを使用する力）の基
   本的な判定条件としかつ誤動作防止のために上記リード
   ・タイム１３−Ｊｔ時間過去の判定結果とのつき合わせ
   を行ない、２妾同じ判定結果が続けば第１または第２の
   操作量演算回路のいずれを使用する力）の切換の実行を
   行なう切換論理演算回路と、ｌ・Ａｔ時間のサンプリン
   グ周期ごとにサンプリングして上記操作信号が可動範囲
   の両端近傍にきたとき異常が生じたとして判定するとと
   もにこの異常が２度続いたときのみ上記制御偏差の予測
   値が大きいか小さいかを判定するための閾値である切換
   偏差の値を大きくしかつ異常が生じていないときには切
   換偏差を小さくする切換偏差演算回路と、上記第１の操
   作量演算回路および第２の操作量演算回路の切換時に上
   記操作信号をｌ−Ａｔ時間過去の値と現在の値との平均
   値にリセットする操作信号リセット回路とよりなる簡易
   予測制御装置。