JPS6226501A - 適応制御装置 - Google Patents
適応制御装置Info
- Publication number
- JPS6226501A JPS6226501A JP16538485A JP16538485A JPS6226501A JP S6226501 A JPS6226501 A JP S6226501A JP 16538485 A JP16538485 A JP 16538485A JP 16538485 A JP16538485 A JP 16538485A JP S6226501 A JPS6226501 A JP S6226501A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- adaptive control
- main engine
- revolution
- control device
- allowable range
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明はセルフチューニングレギュレータ(以下、ST
Rと指称する)方式の適応制御装置に関する。
Rと指称する)方式の適応制御装置に関する。
(従来の技術)
適応制御は、プラントの構造は既知であるがそのパラメ
ータがMftJに与えられていない場合や、経時的に変
化する場合の制御方法として考えられたものであって、
STR方式とモデル規範形適応制御方式とがある。この
うち、STR方式を第6図に示す基本゛構成図を参照し
て説明すると、1がSTRであって、これは予め適当な
制御方策に決定されたコントローラ2に対して、まず適
当な同定法をもったパラメータ同定機構4がプラント人
力siおよびプラント出力SOを受けて制御対象である
プラント3の未知パラメータを逐次推定し、この推定の
結果得られた推定パラメータPを真値として設計計算機
構5に送出し、この設計計算機構5によりコントローラ
2の制御パラメータを決定し調節する。これによりプラ
ント入力S1を変更してブラ゛ント3のパラメータが未
知の場合やこのパラメータが動作中に変化してもプラン
ト3の制御出力SOが変動しないように制御するもので
ある。
ータがMftJに与えられていない場合や、経時的に変
化する場合の制御方法として考えられたものであって、
STR方式とモデル規範形適応制御方式とがある。この
うち、STR方式を第6図に示す基本゛構成図を参照し
て説明すると、1がSTRであって、これは予め適当な
制御方策に決定されたコントローラ2に対して、まず適
当な同定法をもったパラメータ同定機構4がプラント人
力siおよびプラント出力SOを受けて制御対象である
プラント3の未知パラメータを逐次推定し、この推定の
結果得られた推定パラメータPを真値として設計計算機
構5に送出し、この設計計算機構5によりコントローラ
2の制御パラメータを決定し調節する。これによりプラ
ント入力S1を変更してブラ゛ント3のパラメータが未
知の場合やこのパラメータが動作中に変化してもプラン
ト3の制御出力SOが変動しないように制御するもので
ある。
なお、mは目標信号であり、Qは外乱である。また、こ
の方式ではプラント3の同定とコントローラ2のパラメ
ータ決定にかなりの計算量が要求されるため、設計はコ
ンピュータ使用を前提とした離散時筒形式で行なわれる
。
の方式ではプラント3の同定とコントローラ2のパラメ
ータ決定にかなりの計算量が要求されるため、設計はコ
ンピュータ使用を前提とした離散時筒形式で行なわれる
。
ところで、プラント3は単−人力系で表わせる離散時間
システムであり、次のように記述されるものとする。す
なわち、 A (Q4)V (k) −Q B (Q” ) u (k) ・・・
(1)ただし、 一九人 A (q’ ) = 1 +a1g’ +・+an八〇
へ ・+2)B (q” ) −bo+b1g’ 十
・−・+bnB Q−”B”・(3である。ここで、u
(k) 、y (k)はそれぞれプラント3の入力、
出力である。またKは整数でkT時刻を示し、Q 4は
遅延演算子でQ−” y (k)−y (k−n> である。そして、al・・・anおよびbl・・・bn
がプラント3のパラメータであって、これをパラメータ
同定機構4が以前に取込んだプラント人力siおよびプ
ラント出力SOから同定して推定することになる。
システムであり、次のように記述されるものとする。す
なわち、 A (Q4)V (k) −Q B (Q” ) u (k) ・・・
(1)ただし、 一九人 A (q’ ) = 1 +a1g’ +・+an八〇
へ ・+2)B (q” ) −bo+b1g’ 十
・−・+bnB Q−”B”・(3である。ここで、u
(k) 、y (k)はそれぞれプラント3の入力、
出力である。またKは整数でkT時刻を示し、Q 4は
遅延演算子でQ−” y (k)−y (k−n> である。そして、al・・・anおよびbl・・・bn
がプラント3のパラメータであって、これをパラメータ
同定機構4が以前に取込んだプラント人力siおよびプ
ラント出力SOから同定して推定することになる。
そして、コントローラ2は第(1)式で示されるプラン
ト出力Y (k)が与えられた規準信号y*(k)に、 分散E ((y (k)−y* (k))2)が最少と
なる様に追従するための制御入力u(k)を適応的に発
生するものとなる。
ト出力Y (k)が与えられた規準信号y*(k)に、 分散E ((y (k)−y* (k))2)が最少と
なる様に追従するための制御入力u(k)を適応的に発
生するものとなる。
さて、以上のようなSTR方式を適用した例について説
明する。第7図は船舶のディーゼル主機関6の主機関回
転数rを一定に制御する場合の構成図を示す。なお、デ
ィーゼル主機関6およびPIDID調速器よりIll
all対象8を構成しているものとする。ところで船舶
が荒天中を航行する場合、波浪によって起こる船体動揺
のためディーゼル主機111i6に加わる負荷が急激に
増減し主機関回転数rが大きく変動す、ることがある。
明する。第7図は船舶のディーゼル主機関6の主機関回
転数rを一定に制御する場合の構成図を示す。なお、デ
ィーゼル主機関6およびPIDID調速器よりIll
all対象8を構成しているものとする。ところで船舶
が荒天中を航行する場合、波浪によって起こる船体動揺
のためディーゼル主機111i6に加わる負荷が急激に
増減し主機関回転数rが大きく変動す、ることがある。
特にプロペラが海面上に露出する場合をレーシング現象
と呼び、主機関過回転・過給器サージングの原因となる
。したがって、第7図に示す装置では主機関回転数rを
一定にするようにSTRコントローラ9が主機関回転数
rおよび設定回転数Saを取込んで逐次ディーゼル主機
関6のパラメータを同定して推定し、この推定結果によ
り最適な設定回転数Saに変更してこれをPIDID調
速器加える。これによりPIDID調速器設定回転数S
aに応じた燃料量をディーゼル主機関6に供給すること
になる。
と呼び、主機関過回転・過給器サージングの原因となる
。したがって、第7図に示す装置では主機関回転数rを
一定にするようにSTRコントローラ9が主機関回転数
rおよび設定回転数Saを取込んで逐次ディーゼル主機
関6のパラメータを同定して推定し、この推定結果によ
り最適な設定回転数Saに変更してこれをPIDID調
速器加える。これによりPIDID調速器設定回転数S
aに応じた燃料量をディーゼル主機関6に供給すること
になる。
また第8図に示す装置はPID調速器を省いて直接ST
Rコントローラ10から燃料量を示す信号を設定信号と
してディーゼル主機関6に与えるようにしたものである
。
Rコントローラ10から燃料量を示す信号を設定信号と
してディーゼル主機関6に与えるようにしたものである
。
しかしながら上記各個ではSTRコントローラ9.1o
を動作開始した時点に主機関回転数rが・大きく変動す
るという問題がある。第9図は上記装置のシミュレーシ
ョン試験結果を示している。
を動作開始した時点に主機関回転数rが・大きく変動す
るという問題がある。第9図は上記装置のシミュレーシ
ョン試験結果を示している。
この試験では目標回転数mを400r(1mとQ1正弦
波の電力負荷変動(振幅: 500kw±200kw
、周期20秒)を発生させて行なった。ただし、各速度
高周波成分は考慮していない。同図から判るようにST
Rコントローラ9.1oが時刻t1に作動開始すると、
このときから主機関回転数rは大きく変動する。これは
STRコントローラ9.10の作動開始時は同定すべき
ディーゼル主機関6のパラメータが未知のため正確なパ
ラメータでSTRコントローラ9.10が作動していな
いからである。
波の電力負荷変動(振幅: 500kw±200kw
、周期20秒)を発生させて行なった。ただし、各速度
高周波成分は考慮していない。同図から判るようにST
Rコントローラ9.1oが時刻t1に作動開始すると、
このときから主機関回転数rは大きく変動する。これは
STRコントローラ9.10の作動開始時は同定すべき
ディーゼル主機関6のパラメータが未知のため正確なパ
ラメータでSTRコントローラ9.10が作動していな
いからである。
このように主機関回転数rが変動するとディーゼル主機
関6は回転数過大による危急停止状態となってしまう。
関6は回転数過大による危急停止状態となってしまう。
これでは主機関回転数変動を抑制するために5TR1l
ltllを行なってもディーゼル主機関6が危急停止状
態となっては何の意味もない。
ltllを行なってもディーゼル主機関6が危急停止状
態となっては何の意味もない。
そこで本発明は上記問題点を解決するために、適応11
111開始時におけるプラント出力の変動を確実に抑制
できる適応III II装置を提供することを目的とす
る。
111開始時におけるプラント出力の変動を確実に抑制
できる適応III II装置を提供することを目的とす
る。
本発明は上記目的を達成するために、制御対象のパラメ
ータを同定法により逐次推定してその結果から制御パラ
メータを決定し前記制御対象に設定信号を送出して制御
する適応制御装置ににおいて、適応側wIffl始時に
設定信号の許容範囲を狭め、時間経過とともに順次許容
範囲を広げる許容範囲拡大手段を備えた適応111 I
II装置である。
ータを同定法により逐次推定してその結果から制御パラ
メータを決定し前記制御対象に設定信号を送出して制御
する適応制御装置ににおいて、適応側wIffl始時に
設定信号の許容範囲を狭め、時間経過とともに順次許容
範囲を広げる許容範囲拡大手段を備えた適応111 I
II装置である。
本発明は、適応制御が開始されるとこのとき設定信号の
許容範囲が許容範囲拡大手段により狭められ時間経過と
ともに順次これが広げられることによってプラント出力
の変動が抑制される。
許容範囲が許容範囲拡大手段により狭められ時間経過と
ともに順次これが広げられることによってプラント出力
の変動が抑制される。
以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。第1図は船舶のディーゼル主機関に適用したSTR
方式の適応制御装置の構成図である。同図において20
はSTRコントローラ21の制御対象であって、これは
ディーゼル主機関22およびPIDII速器23管器2
3から成っている。STRコントローラ21はプラント
出力としての主機関回転数に1プラント入力としての設
定回転数Tおよび目標回転数Mを入力し、すでに入力お
よび出力した主機関回転数にと設定回転数丁とから前記
第(1)式に示すディーゼル主機関22の未知のパラメ
ータa1・・・an、 bl・・・bnを同定法により
逐次推定し、この推定結果を真値とみなして制御パラメ
ータを決定し、調節して設定信号T′を送出する機能を
もったものである。なお、このSTRコントローラ21
は、船体動揺による負荷変動が周期的に現われることか
ら確定的外乱を考慮した適応アルゴリズムを採用し離散
形で実現した。
る。第1図は船舶のディーゼル主機関に適用したSTR
方式の適応制御装置の構成図である。同図において20
はSTRコントローラ21の制御対象であって、これは
ディーゼル主機関22およびPIDII速器23管器2
3から成っている。STRコントローラ21はプラント
出力としての主機関回転数に1プラント入力としての設
定回転数Tおよび目標回転数Mを入力し、すでに入力お
よび出力した主機関回転数にと設定回転数丁とから前記
第(1)式に示すディーゼル主機関22の未知のパラメ
ータa1・・・an、 bl・・・bnを同定法により
逐次推定し、この推定結果を真値とみなして制御パラメ
ータを決定し、調節して設定信号T′を送出する機能を
もったものである。なお、このSTRコントローラ21
は、船体動揺による負荷変動が周期的に現われることか
ら確定的外乱を考慮した適応アルゴリズムを採用し離散
形で実現した。
さて、24は許容範囲拡大手段であって、これはSTR
コントローラ21から送出される設定回転数T′を適応
制御開始時にその許容範囲を狭め、時間経過とともに段
階的に広げる機能をもったものである。具体的にはリミ
ッタ可変部25と所定、 R11!l″(D@@
48@’Fr:mm1°−1”711m 26 、a”
ら構成され、これにより設定回転数T′の入力振幅制限
の大きさが400±Δu rps+で徐々に増加す工
るものとなる。なお、ΔUは、時限信号を受
けて10.0rpl →20.Qrpl−+30.0r
plに増加するように1 構成されている。
コントローラ21から送出される設定回転数T′を適応
制御開始時にその許容範囲を狭め、時間経過とともに段
階的に広げる機能をもったものである。具体的にはリミ
ッタ可変部25と所定、 R11!l″(D@@
48@’Fr:mm1°−1”711m 26 、a”
ら構成され、これにより設定回転数T′の入力振幅制限
の大きさが400±Δu rps+で徐々に増加す工
るものとなる。なお、ΔUは、時限信号を受
けて10.0rpl →20.Qrpl−+30.0r
plに増加するように1 構成されている。
1 次に上記の如く構成された装置の動作に
ついて■ [説明する。STRコントローラ21が作動してし1
′″°゛0゛t111mDDIi!16に−API
DHll1m23ゝ: 入力し、このPrD調
速器23により内部に設定j gill目標
信号′!″0偏差を零8す6よう’i ilJ御信、1
号を作成してディーゼル主機関22に送出す
る。
ついて■ [説明する。STRコントローラ21が作動してし1
′″°゛0゛t111mDDIi!16に−API
DHll1m23ゝ: 入力し、このPrD調
速器23により内部に設定j gill目標
信号′!″0偏差を零8す6よう’i ilJ御信、1
号を作成してディーゼル主機関22に送出す
る。
:、:、よu M fill t 8 、)k: mヮ
、□5アイー。
、□5アイー。
ル主機関22に供給される。ここで、海が荒れて波浪に
より船体が動揺してSTRコントローラ21が作動開始
したとする。すると、この開始時刻: にタイ
マ機構26から、の時限信号によってリミッ□ : タ可変部25は許容範囲を400±10
,0rplに設定1 する。したがって、設定
回転数T′はこの許容範囲内で出力され、設定回転数丁
としてPID調速器23に送出される。そして、所定時
間経過すると再びタイマ機構26からの時限信号によっ
てリミッタ可変部25は許容レベル範囲を増加し、つま
り400±20.Orpmの許容範囲に設定する。さら
に所定時間経過するとリミッタ可変部25は400±3
0rpgtの許容範囲に設定する。このようにして順次
設定回転数T′の許容!!囲がSTRコントローラ開始
時から増加される。
より船体が動揺してSTRコントローラ21が作動開始
したとする。すると、この開始時刻: にタイ
マ機構26から、の時限信号によってリミッ□ : タ可変部25は許容範囲を400±10
,0rplに設定1 する。したがって、設定
回転数T′はこの許容範囲内で出力され、設定回転数丁
としてPID調速器23に送出される。そして、所定時
間経過すると再びタイマ機構26からの時限信号によっ
てリミッタ可変部25は許容レベル範囲を増加し、つま
り400±20.Orpmの許容範囲に設定する。さら
に所定時間経過するとリミッタ可変部25は400±3
0rpgtの許容範囲に設定する。このようにして順次
設定回転数T′の許容!!囲がSTRコントローラ開始
時から増加される。
ところで、第2図は上記装置のシミュレーション試股結
果を示している。同図においてbn1は10.0rpi
、an2は20,0rf)I 、Δu3は30.Or
pmを示す。また、taは時間1akinを示す。この
ように設定回転数はSTRコントローラ21が作動開始
した時にはその範囲が抑えられており、時間経過ととも
に増加している。そして、STRコントローラ21の作
動開始によって生じる主機関回転数の大きな変動は除去
され次第に目標回転数に制御されることが分る。
果を示している。同図においてbn1は10.0rpi
、an2は20,0rf)I 、Δu3は30.Or
pmを示す。また、taは時間1akinを示す。この
ように設定回転数はSTRコントローラ21が作動開始
した時にはその範囲が抑えられており、時間経過ととも
に増加している。そして、STRコントローラ21の作
動開始によって生じる主機関回転数の大きな変動は除去
され次第に目標回転数に制御されることが分る。
このように上記一実施例においては、所定時間経過とと
もに・設定回転数の許容範囲を拡大する許容範囲拡大手
段24を設けたので、STRコントローラ21の作動開
始時′に生じる主機関回転数にの大きな変動を無くすこ
とができ、ディーゼル主機関22への急激な負荷変動に
よる回転数変動の制御を円滑に行なうことができる。こ
れによりディーゼル主機関22が危急停止状態になるこ
とがなく°なり、かつ高い推力(400rtoa)の状
態のまま走ることができる。
もに・設定回転数の許容範囲を拡大する許容範囲拡大手
段24を設けたので、STRコントローラ21の作動開
始時′に生じる主機関回転数にの大きな変動を無くすこ
とができ、ディーゼル主機関22への急激な負荷変動に
よる回転数変動の制御を円滑に行なうことができる。こ
れによりディーゼル主機関22が危急停止状態になるこ
とがなく°なり、かつ高い推力(400rtoa)の状
態のまま走ることができる。
なお、本発明は上記一実施例に限定されるものではなく
その主旨を逸脱しない範囲で変形することができる。例
えば、許容範囲拡大手段は、タイマ機構とリミット可変
部とから構成し、STRコントローラが作動開始した時
点からタイマ機構が作動してリミット可変部の許容範囲
を時間経過とてもよい。この手段30は、リミッタ可変
部31とレベル検出部32とから構成され、レベル検出
部32により設定回転数丁を検出し、この回転数Tが所
定数低下したことを検出して可変許可信号をリミッタ可
変部30に送出してその所定数毎に順次許容範囲を広く
するように機能するものである。さらに上記実施例では
船舶のディーゼル主機関に適用した場合について説明し
たが、これに限らず例えば適応制御を適用できる制御装
置全般、例えば船舶ローリング制御、温度制御にも適用
できる。
その主旨を逸脱しない範囲で変形することができる。例
えば、許容範囲拡大手段は、タイマ機構とリミット可変
部とから構成し、STRコントローラが作動開始した時
点からタイマ機構が作動してリミット可変部の許容範囲
を時間経過とてもよい。この手段30は、リミッタ可変
部31とレベル検出部32とから構成され、レベル検出
部32により設定回転数丁を検出し、この回転数Tが所
定数低下したことを検出して可変許可信号をリミッタ可
変部30に送出してその所定数毎に順次許容範囲を広く
するように機能するものである。さらに上記実施例では
船舶のディーゼル主機関に適用した場合について説明し
たが、これに限らず例えば適応制御を適用できる制御装
置全般、例えば船舶ローリング制御、温度制御にも適用
できる。
以上詳記したように本発明によれば、適応制御開始時に
おけるプラント出力の変動を確実に抑制できる適応制御
装置を提供できる。
おけるプラント出力の変動を確実に抑制できる適応制御
装置を提供できる。
第1図は本発明に係わる適応制御装置を船舶のディーゼ
ル主機関に適用した場合の一実施例を示す構成図、第2
図は本発明装置のシミュレーション結果を示す′図、第
3図は本発明装置の変形例を示す構成図、第4図は適応
制御装置の基本的な構成図、第5図および第6図は従来
におけるSTR方式による適応制御装置の構成図、第7
図は従来のSTR方式による適応制御装置の動作を示す
図である。 20・・・制御対象、21・・・STRコントローラ、
22・・・ディーゼル主機関、23・・・PIDII速
器、24・・・許容範囲拡大手段、25・・・リミッタ
可変部、26・・・タイマ機構、30・・・許容範囲拡
大手段、31・・・リミッタ可変部、32・・・レベル
検出部。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第2図
ル主機関に適用した場合の一実施例を示す構成図、第2
図は本発明装置のシミュレーション結果を示す′図、第
3図は本発明装置の変形例を示す構成図、第4図は適応
制御装置の基本的な構成図、第5図および第6図は従来
におけるSTR方式による適応制御装置の構成図、第7
図は従来のSTR方式による適応制御装置の動作を示す
図である。 20・・・制御対象、21・・・STRコントローラ、
22・・・ディーゼル主機関、23・・・PIDII速
器、24・・・許容範囲拡大手段、25・・・リミッタ
可変部、26・・・タイマ機構、30・・・許容範囲拡
大手段、31・・・リミッタ可変部、32・・・レベル
検出部。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第2図
Claims (4)
- (1)正確な値が未知であつたり動作中に変化するパラ
メータをもった制御対象の前記パラメータを同定法によ
り逐次推定し、この推定結果から制御パラメータを決定
し前記制御対象に設定信号を送出して制御を行なう適応
制御装置において、適応制御開始時に前記設定信号の許
容範囲を狭め、時間経過とともに順次前記許容範囲を広
げる許容範囲拡大手段を備え、前記適応制御開始に生じ
るプラント出力の変動を除去することを特徴とする適応
制御装置。 - (2)許容範囲拡大手段は、タイマ機能を備え時間経過
とともに段階的に許容範囲を広げる特許請求の範囲第(
1)項記載の適応制御装置。 - (3)許容範囲拡大手段は、タイマ機能を備え時間経過
とともに連続的に許容範囲を広げる特許請求の範囲第(
1)項記載の適応制御装置。 - (4)許容範囲拡大手段は、セルフチューニングレギュ
レータの制御出力信号を検出してその値が所定値だけ低
下する毎に許容範囲を広げる特許請求の範囲第(1)項
記載の適応制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16538485A JPS6226501A (ja) | 1985-07-26 | 1985-07-26 | 適応制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16538485A JPS6226501A (ja) | 1985-07-26 | 1985-07-26 | 適応制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6226501A true JPS6226501A (ja) | 1987-02-04 |
Family
ID=15811362
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16538485A Pending JPS6226501A (ja) | 1985-07-26 | 1985-07-26 | 適応制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6226501A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62211701A (ja) * | 1986-03-13 | 1987-09-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 適応制御装置 |
US6203137B1 (en) * | 1996-10-24 | 2001-03-20 | Seiko Epson Corporation | Ink jet recording apparatus and waste ink tank thereof |
JP2003097335A (ja) * | 2001-09-20 | 2003-04-03 | Honda Motor Co Ltd | 汎用エンジンの制御装置 |
JP2003097339A (ja) * | 2001-09-20 | 2003-04-03 | Honda Motor Co Ltd | 汎用エンジンの制御装置 |
US6915777B2 (en) * | 2001-09-20 | 2005-07-12 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Control system for general-purpose engine |
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1985
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