| 【発明の名称】 |
目標値追従コントローラ |
| 【発明者】 |
【氏名】米谷 昭彦
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| 【要約】 |
【課題】バッチプラントの制御などで、制御量を予め決めておいたように変化させたい場合、フィードバック制御系の目標値信号として、予め決めておいたパターンの信号を入力していたが、制御量を目標値に速く追従するようにするには、コントローラの制御パラメータの調整に頼らざるを得なく、制御対象の非線形性が強く影響する場合などにおいては、フィードバック制御によって制御量の目標値に対する速い追従性を実現することが困難であった。
【解決手段】本発明では、予め実験により制御量が所望の応答を示す操作量のパターンと、それに対応する制御量のパターンを得ておき、その制御量のパターンからの制御量の偏差を基に操作量のパターンに対して操作量を修正することにより、制御量の目標値に対する高い追従性を実現できる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】制御対象における制御量を予め決められた目標値に追従するように操作量を算出するコントローラにおいて、前記制御量が所望の応答を持つ前記操作量の時間関数である操作量パターンと、前記操作量パターンを前期制御対象に入力したときに得られることが予想される前記制御量の時間応答である制御量パターンを予め用意しておき、制御時において、観測された前記制御量と前記制御量パターンとの差に基づいて操作量補正値を算出し、前記操作量パターンに前記操作量補正値を加えたものを前記操作量とすることを特徴とする、目標値追従コントローラ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、変化する目標値に制御量を追従させるフィードバックコントローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】今までは、目標値と制御量の差や制御量の時間変化などを基に操作量を算出して、制御量を目標値に追従させようとしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の方式だと、目標値と制御量の偏差を基に操作量を算出するために、制御量の応答が目標値に対して遅れてしまい、良い追従特性が得られないとか、追従特性を良くしようとすると制御量にオーバーシュートが発生してしまうなどの問題点があった。また、この問題点を克服するために目標値信号から操作量信号にフィードフォワードを掛けるといったアプローチもなされているが、ある程度の効果を出すためには制御対象のモデルが必要になったり、操作量飽和や制御対象の非線形性などが強く影響する場合においては、あまり有効には機能しないなどの問題点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】目標値の変化時に、制御量が目標値によく追従する操作量の時間関数を操作量パターンとして記憶しておく。また、その操作量パターンを操作量として制御対象に入力したときに得られる制御量の応答を制御量パターンとして記憶しておく。制御時においては、操作量パターンを操作量として制御対象に入力し、得られた制御量の応答と制御量パターンを比較し、その偏差に基づいて補償器により操作量補正値を算出し、操作量に重畳させることにより、補償器と制御対象によって構成される閉ループ系の応答が遅くても、目標値変化に制御量がよく追従するコントローラを構築することができる。このとき、実質的には、目標値変化から操作量信号へフィードフォワードを掛けていることになるが、そのフィードフォワード量を生成する際に、制御対象のモデルを必要としない。
【０００５】
【実施例】図１は、本発明の実施例のブロック線図である。
【０００６】コントローラ１は、制御量パターン９１を生成する制御量パターン発生器、操作量パターン９２を発生させる操作量パターン発生器、閉ループ系の動特性を設定する補償器１１などからなる。
【０００７】制御量パターン９１と操作量パターン９２は、実験により予め求めておく。その方法としては、例えば、操作量のとることができる範囲を操作量が実際に変化できる範囲の１０％から９０％であるといった拘束条件をつけて、時間関数としての操作量をいろいろ変化させ、制御量の応答が予め決められている目標値の変化パターンによく一致する操作量の時間関数を実験的に得る。得られた操作量の時間関数を操作量パターン９２とし、操作量パターン９２に対応する制御量の応答を制御量パターン９１とする。
【０００８】制御時においては、制御量パターン９１を目標値信号として扱い、制御量パターン９１と制御量９５の差を補償器１１に入力する。補償器１１は、操作量補正値９３を出力する。操作量パターン９２に操作量補正値９３を加えた値を操作量９４とし、制御対象２に入力する。
【０００９】外乱がないなど、理想的な状況下においては、操作量パターン９２を制御対象２に入力すると、制御量９５の応答は制御量パターン９１と等しくなるので、操作量補正値９３は発生しない。外乱が影響したり、制御対象２の動特性が操作量パターン９２と制御量パターンを得たときから変動したといった原因で、制御量９５の応答が制御量パターン９１からずれた場合、補償器１１によりそのことを検知し、操作量補正値９３を発生させて、制御量９５を制御量パターン９１に追従するように操作量９４を変化させる。
【００１０】閉ループ系の安定性に関しては、制御量パターン９１、操作量パターン９２ともに既定であるので、制御対象２と補償器１１の動特性によって決まる。したがって、補償器１１は、定常時において外乱をよく抑制するように設計すればよく、従来と同じ様に設計することができる。
【００１１】本発明の実施例においては、操作量パターン９２と制御量パターン９５を実験的に求めていたが、これらの時間関数を求める手段は実験によるものに限るわけではなく、シミュレーションなどの方法を用いてもよい。また、所望の応答が得られるように、マニュアルで設定や変更をしてもよい。
【００１２】
【発明の効果】以上のように、本発明を用いることにより、実験などによって得たデータを基にして、変化する目標値に制御量がよく追従するように操作量を算出するフィードバックコントローラを構築することができる。しかも、制御の際に用いるフィードフォワードに係る信号を生成する際、制御対象のモデルを必要としない。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９９０４８２９４
【氏名又は名称】米谷 昭彦
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| 【出願日】 |
平成１３年１２月２５日（２００１．１２．２５） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００３−１９５９０４（Ｐ２００３−１９５９０４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年７月１１日（２００３．７．１１） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３９２９２７（Ｐ２００１−３９２９２７） |
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