JPS6142003A - 制御定数自動調整方法 - Google Patents
制御定数自動調整方法Info
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- JPS6142003A JPS6142003A JP16294984A JP16294984A JPS6142003A JP S6142003 A JPS6142003 A JP S6142003A JP 16294984 A JP16294984 A JP 16294984A JP 16294984 A JP16294984 A JP 16294984A JP S6142003 A JPS6142003 A JP S6142003A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control
- transmission function
- control system
- controlled
- process variable
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-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はプロセスを制御する制御器の制御定数を、連応
性・安定性の良好な最適値に自動調整する制御定数自動
調整方法に関する０ 〔発明の背景〕 この種の方法として、「制御対象の部分的知識に基づく
制御系の設計法」（計測自動制御学会論文集、第５巻、
第４号、５４９１５５５、昭５４−８）に記載されてい
る（部分的）モデルマツチング法が知られている。以下
ではこの概要を簡単に述べる。第１図にモデルマツチン
グ法の概要を示す。
性・安定性の良好な最適値に自動調整する制御定数自動
調整方法に関する０ 〔発明の背景〕 この種の方法として、「制御対象の部分的知識に基づく
制御系の設計法」（計測自動制御学会論文集、第５巻、
第４号、５４９１５５５、昭５４−８）に記載されてい
る（部分的）モデルマツチング法が知られている。以下
ではこの概要を簡単に述べる。第１図にモデルマツチン
グ法の概要を示す。
ｌは制御対象（プロセス）、２はＰＩＤのような制御演
算を行う制御演算部、３は制御対象の伝達関数を同定す
る同定演算部、４は制御演算部２の伝達関数Ｇ、（８）
の制御定数の最適値を計算する制御定数演算部、５は制
御量ｙ（ｔ）を検出し、制御量信号ｙ、（ｔ）を出力す
る検出器でめるーモデルマッチング法とは、制御対象の
伝達関数（）＋（１ｍ）を同定し、制御量に対する目標
値信号「、（１）から制御量ｙ（りまでの閉ループ伝達
関数Ｗ（Ｉりが、理想的な応答を表わす参照モデルの伝
達関数Ｇ、 （σ＋’）と一致するように制御演算装置
２の制御定数の最適値を求める方法である。
算を行う制御演算部、３は制御対象の伝達関数を同定す
る同定演算部、４は制御演算部２の伝達関数Ｇ、（８）
の制御定数の最適値を計算する制御定数演算部、５は制
御量ｙ（ｔ）を検出し、制御量信号ｙ、（ｔ）を出力す
る検出器でめるーモデルマッチング法とは、制御対象の
伝達関数（）＋（１ｍ）を同定し、制御量に対する目標
値信号「、（１）から制御量ｙ（りまでの閉ループ伝達
関数Ｗ（Ｉりが、理想的な応答を表わす参照モデルの伝
達関数Ｇ、 （σ＋’）と一致するように制御演算装置
２の制御定数の最適値を求める方法である。
まず、制御対象を自己回帰移動平均モデルで近似し、そ
の伝達関数Ｇ＋ （Ｓ）を操作信号ｖ、（りと制御量信
号ｙｓ （ｌから、カルマンフィルタ・アルゴリズムを
用いて同定し、次のように変形する＠次く、例えば制御
演算装置２がＰＩ動作の場合には、その伝達関数Ｇ、（
Ｓ）は次のようＫなる＠こζで、Ｋ、は比例ゲイン、Ｔ
ｘは積分時定数と呼ばれる制御定数である。
の伝達関数Ｇ＋ （Ｓ）を操作信号ｖ、（りと制御量信
号ｙｓ （ｌから、カルマンフィルタ・アルゴリズムを
用いて同定し、次のように変形する＠次く、例えば制御
演算装置２がＰＩ動作の場合には、その伝達関数Ｇ、（
Ｓ）は次のようＫなる＠こζで、Ｋ、は比例ゲイン、Ｔ
ｘは積分時定数と呼ばれる制御定数である。
とのＧ、（Ｓ）、Ｇ、（Ｓ）を用いれば、閉ループ伝達
関数Ｗ（Ｓ）は次のようになる。
関数Ｗ（Ｓ）は次のようになる。
次に１理想的な応答を表わす参照モデルの伝達関数Ｇ、
（σ、ｓ）を次のように置く◎Ｇ、（σ、 ｓ） −（
４） α豐＋屯σＳ十α嘗σ！Ｓ３＋α穆σす８＋…（α１＝
α＋＝１ ） 目標値信号ｒ、（ｔ）のステップ上昇（下降）Ｋ対して
、制御量ｙ（ｔ）Ｋオーバーシュート（アンダーシュー
ト）のない応答をさせるような参照モデルは、α茸−０
．３７５、αｓ＝ｏ、ｏ６２５、α４＝０．００３９と
すればよいことが知られている。
（σ、ｓ）を次のように置く◎Ｇ、（σ、 ｓ） −（
４） α豐＋屯σＳ十α嘗σ！Ｓ３＋α穆σす８＋…（α１＝
α＋＝１ ） 目標値信号ｒ、（ｔ）のステップ上昇（下降）Ｋ対して
、制御量ｙ（ｔ）Ｋオーバーシュート（アンダーシュー
ト）のない応答をさせるような参照モデルは、α茸−０
．３７５、αｓ＝ｏ、ｏ６２５、α４＝０．００３９と
すればよいことが知られている。
（３）式と（４）式が一致すれば次式が成り立つ。
Ｇｌ（８）
Ｇ、（ｓ） ＝ （
ｓ）■ ＝−〔ｌａ＋ （ｇｒ Ｆｈｔｈσ）３σ３ ＋ （ｇｒ−ｇ＋α雪σ十ｇ・（αＩ−αｌ）σ１）＋
・・・） （７）（２）式と（７）式が一致するという
条件から、分子の各項を比較して次式が導かれる。
ｓ）■ ＝−〔ｌａ＋ （ｇｒ Ｆｈｔｈσ）３σ３ ＋ （ｇｒ−ｇ＋α雪σ十ｇ・（αＩ−αｌ）σ１）＋
・・・） （７）（２）式と（７）式が一致するという
条件から、分子の各項を比較して次式が導かれる。
（分子のＳの０次の項）
（分子の３の１次の項）
［（ｐ＝ｚ−（ｇ富−ｇ・α倉σ ）
（９）σ （分子の３の２次の項） ｏ−ｇ言−Ｈｒαｔσ＋ｇｏ（αＩ−α旬σ”
（１０）実際には分子の３の３次以上の項がおるが
、特性上重要なＳの低次の項から一致させれば、理想的
な制御特性を得ることができる。今の場合、未知数はに
□Ｔｘの制御定数と立ち上がり時間に相当するσの３つ
だけであるので、（１０）式からσを求め、これを（９
）式に代入し、Ｋ、を求め、これらを（８）式に代入し
てＴｘを求める。
（９）σ （分子の３の２次の項） ｏ−ｇ言−Ｈｒαｔσ＋ｇｏ（αＩ−α旬σ”
（１０）実際には分子の３の３次以上の項がおるが
、特性上重要なＳの低次の項から一致させれば、理想的
な制御特性を得ることができる。今の場合、未知数はに
□Ｔｘの制御定数と立ち上がり時間に相当するσの３つ
だけであるので、（１０）式からσを求め、これを（９
）式に代入し、Ｋ、を求め、これらを（８）式に代入し
てＴｘを求める。
この方法は、従来多くのパラメータサーベイにより求め
ていた制御定数の最適値を、代数方程式を解くことくよ
り求めるという簡単なものであるが、制御系の閉ループ
に関する方法であり、制御系の下流側Ｋａｌ々の特性を
有するプロセスが存在し、そのプロセス量に理想的な応
答をさせる必要がるる場合にはそのｉｔ適用することが
できないという問題点があった＠ 〔発明の目的〕ゝ 本発明の目的は、制御系の下流側のプロセス量に安定性
、連応性の優れた応答をさせることのできる制御定数ａ
ｍｍ方法を提供することにある〇〔発明の概要〕 本発明は、制御系内の制御対象の伝達関数と、制御系下
流側の制御対象の伝達関数を同定し、制御量の目標値か
ら応答を調節する必要のある制御系下流側のプロセス量
までの伝達関数を、理想的な応答特性を表わす参照モデ
ルの伝達関数と一致させ、制御定数を最適値Ｖｃｖ！４
整するようにしたものである。
ていた制御定数の最適値を、代数方程式を解くことくよ
り求めるという簡単なものであるが、制御系の閉ループ
に関する方法であり、制御系の下流側Ｋａｌ々の特性を
有するプロセスが存在し、そのプロセス量に理想的な応
答をさせる必要がるる場合にはそのｉｔ適用することが
できないという問題点があった＠ 〔発明の目的〕ゝ 本発明の目的は、制御系の下流側のプロセス量に安定性
、連応性の優れた応答をさせることのできる制御定数ａ
ｍｍ方法を提供することにある〇〔発明の概要〕 本発明は、制御系内の制御対象の伝達関数と、制御系下
流側の制御対象の伝達関数を同定し、制御量の目標値か
ら応答を調節する必要のある制御系下流側のプロセス量
までの伝達関数を、理想的な応答特性を表わす参照モデ
ルの伝達関数と一致させ、制御定数を最適値Ｖｃｖ！４
整するようにしたものである。
第２図に本発明の一実施例を示す。６は制御系下流側の
第２制御対象（プロセス）、７は制御量信号ｙ、（ｔ）
とプロセス量信号ｘ、（りから第２制御対象の伝達関数
を同定する第２同定演算部、８はプロセス量ｘ（ｔ）を
検出しプロセス量信号Ｘ、（ｔ）を出力する第２検出器
である。
第２制御対象（プロセス）、７は制御量信号ｙ、（ｔ）
とプロセス量信号ｘ、（りから第２制御対象の伝達関数
を同定する第２同定演算部、８はプロセス量ｘ（ｔ）を
検出しプロセス量信号Ｘ、（ｔ）を出力する第２検出器
である。
まず、第１制御対象及び第２制御対象を自己回帰移動平
均モデルで近似し、その前後の時系列信号ｖ、（ｔ）、
ｙ、（ｔ）、ｘ、（ｔ）から、Ｇｌ（８）、ａｍ（ｓ）
を同定し、次のように変形する。
均モデルで近似し、その前後の時系列信号ｖ、（ｔ）、
ｙ、（ｔ）、ｘ、（ｔ）から、Ｇｌ（８）、ａｍ（ｓ）
を同定し、次のように変形する。
次に、ａ、（ｓ）、Ｇ＋（’）、Ｇｊ（！Ｉ）を用いれ
［ｙ（ｔ）の目標値ｒ、（ｔ）からプロセス量ｘ（ｔ）
までの伝達関数ｗ＊（ｓ）は次のようになる０ （４）式と（１３）式が一致すれば次式カー成り立つＯ
Ｇ、（！ｌ） Ｇ言（Ｓ） いま、制御演算部２がＰＩ動作であるとし、（１４）弐
Ｋ（２）、 （４）、 （１１）、 （１２）式を
代入すれば次式が成シ立つ０ 次に各項の係数を比較して次式が成り立つ。
［ｙ（ｔ）の目標値ｒ、（ｔ）からプロセス量ｘ（ｔ）
までの伝達関数ｗ＊（ｓ）は次のようになる０ （４）式と（１３）式が一致すれば次式カー成り立つＯ
Ｇ、（！ｌ） Ｇ言（Ｓ） いま、制御演算部２がＰＩ動作であるとし、（１４）弐
Ｋ（２）、 （４）、 （１１）、 （１２）式を
代入すれば次式が成シ立つ０ 次に各項の係数を比較して次式が成り立つ。
（Ｓの０次の係数）
Ｔｓ ｃ１＋ａ Ｆｈｓ
（Ｓの１次の係数）
（Ｓの２次の係数）
この（１Ｂ）式から正の最小のσを求め、これを（１７
）式に代入しに、を求め、これらを（１６）式に代入し
てＴ！ を求める。制御定数演算部４では、これらの演
算式に基づいてＫ ＄ 、Ｔ ｓを求め、匍制御演算装
置２０制御定数を修正す＋Ｏ 以上述べ九ように、本発明の一実施例では、制御しよう
とする、制御系下流側のプロセス量を制御系にフィード
バックすることなしに１そのプロセス量に理想的な応答
をさせることのできる制御定数を容易に求めることがで
きるという効果がろるＯ 前記実施例において、制御系はＩ−ＰＤ制御系であって
もよい。
）式に代入しに、を求め、これらを（１６）式に代入し
てＴ！ を求める。制御定数演算部４では、これらの演
算式に基づいてＫ ＄ 、Ｔ ｓを求め、匍制御演算装
置２０制御定数を修正す＋Ｏ 以上述べ九ように、本発明の一実施例では、制御しよう
とする、制御系下流側のプロセス量を制御系にフィード
バックすることなしに１そのプロセス量に理想的な応答
をさせることのできる制御定数を容易に求めることがで
きるという効果がろるＯ 前記実施例において、制御系はＩ−ＰＤ制御系であって
もよい。
前記実施例において、制御系に補償回路が含まれていて
もよい。
もよい。
本発明によれば、フィードバック制御系の下流側にプロ
セスがあシ、そのプロセス量を制御する必要がある場合
、そのプロセス量に理想的な応答をさせることのできる
制御定数を容易に求めることができる。さらに、このプ
ロセス量をｆｌｌＪｌｌｉｌｃフィードバックする必要
がない、つまり既存の制御系を改良する必要がないため
、経済性に優れる。
セスがあシ、そのプロセス量を制御する必要がある場合
、そのプロセス量に理想的な応答をさせることのできる
制御定数を容易に求めることができる。さらに、このプ
ロセス量をｆｌｌＪｌｌｉｌｃフィードバックする必要
がない、つまり既存の制御系を改良する必要がないため
、経済性に優れる。
するブロック図でおる。
Claims (1)
- １、同定した制御対象伝達関数から制御定数を演算し、
制御演算装置の制御定数を調整する方法において、フィ
ードバックする制御量の目標値からプロセスの最も重要
な変化量までの伝達関数と参照モデルの伝達関数が一致
するように前記制御演算装置の制御定数を自動調整する
ことを特徴とした制御定数自動調整方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16294984A JPS6142003A (ja) | 1984-08-03 | 1984-08-03 | 制御定数自動調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16294984A JPS6142003A (ja) | 1984-08-03 | 1984-08-03 | 制御定数自動調整方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6142003A true JPS6142003A (ja) | 1986-02-28 |
Family
ID=15764322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16294984A Pending JPS6142003A (ja) | 1984-08-03 | 1984-08-03 | 制御定数自動調整方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6142003A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6349901A (ja) * | 1986-08-20 | 1988-03-02 | Toshiba Corp | プラント制御系の制御定数設定装置 |
| JPH02106575A (ja) * | 1988-02-16 | 1990-04-18 | Kone Elevator Gmbh | エレベータの位置制御装置の調整方法 |
| JPH04109304A (ja) * | 1990-08-30 | 1992-04-10 | Fanuc Ltd | 適応ｐｉ制御方式 |
| JP2006277652A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | サーボゲイン算出方法、サーボゲイン算出プログラム及びサーボゲイン算出装置 |
-
1984
- 1984-08-03 JP JP16294984A patent/JPS6142003A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6349901A (ja) * | 1986-08-20 | 1988-03-02 | Toshiba Corp | プラント制御系の制御定数設定装置 |
| JPH02106575A (ja) * | 1988-02-16 | 1990-04-18 | Kone Elevator Gmbh | エレベータの位置制御装置の調整方法 |
| JPH04109304A (ja) * | 1990-08-30 | 1992-04-10 | Fanuc Ltd | 適応ｐｉ制御方式 |
| JP2006277652A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | サーボゲイン算出方法、サーボゲイン算出プログラム及びサーボゲイン算出装置 |
| JP4576530B2 (ja) * | 2005-03-30 | 2010-11-10 | 国立大学法人東京農工大学 | サーボゲイン算出方法、サーボゲイン算出プログラム及びサーボゲイン算出装置 |
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