JPH05297908A - Adaptive controller - Google Patents
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- JPH05297908A JPH05297908A JP9945492A JP9945492A JPH05297908A JP H05297908 A JPH05297908 A JP H05297908A JP 9945492 A JP9945492 A JP 9945492A JP 9945492 A JP9945492 A JP 9945492A JP H05297908 A JPH05297908 A JP H05297908A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はプロセス、機械製品等に
適用される適応制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an adaptive control device applied to processes, machine products and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】図3は、プロセス、機械製品等に適用さ
れる従来の適応制御装置の代表例を示すものである。2. Description of the Related Art FIG. 3 shows a typical example of a conventional adaptive control apparatus applied to a process, a mechanical product or the like.
【0003】プロセス1は、既知外乱(d(t) )2と操
作量(u(t) )3を入力とし、制御量(yp(t))4を出
力する。この制御量(yp(t))4は、規範モデル5の出
力ym(t)6に追従する必要がある。なお、規範モデル5
の入力um(t)7は、別途、指令値として与えられる。ま
た、規範モデル5の第2の出力xm(t)8は、規範モデル
5の中間変数である。本来であれば制御量(yp(t))4
と出力ym(t)6を比較して、その制御偏差を小さくする
ように操作量(u(t) )3を動かすわけであるが、ここ
では制御安定化のためにGb(s)なる伝達関数部9をプロ
セス1に並行して配置し、制御量(yp(t))4とGb(s)
なる伝達関数部9の出力10を加算器11で加算した、
いわゆる拡張したプロセスの制御量の値をya(t)12と
したときの出力ym(t)6とya(t)12の偏差ez(t)13
を減算器14で求めて、この偏差ez(t)13を小さくす
るための操作量(u(t) )3を以下の手法で求めてい
る。操作量(u(t) )3を算出するための構成要素は、
大きくは3つに分けられる。その一つは、次の通りであ
る。A process 1 inputs a known disturbance (d (t)) 2 and a manipulated variable (u (t)) 3 and outputs a controlled variable (yp (t)) 4. The control amount (yp (t)) 4 needs to follow the output ym (t) 6 of the reference model 5. In addition, normative model 5
The input um (t) 7 of is separately given as a command value. The second output xm (t) 8 of the reference model 5 is an intermediate variable of the reference model 5. Originally, control amount (yp (t)) 4
And the output ym (t) 6 are compared, and the manipulated variable (u (t)) 3 is moved so as to reduce the control deviation, but here, the transmission of Gb (s) is performed for stabilizing the control. The function part 9 is arranged in parallel with the process 1, and the control amount (yp (t)) 4 and Gb (s)
The output 10 of the transfer function unit 9 is added by the adder 11,
A deviation ez (t) 13 between the output ym (t) 6 and the ya (t) 12 when the so-called extended process control value is ya (t) 12.
Is calculated by the subtractor 14, and the manipulated variable (u (t)) 3 for reducing the deviation ez (t) 13 is calculated by the following method. The components for calculating the manipulated variable (u (t)) 3 are
It can be roughly divided into three. One of them is as follows.
【0004】偏差ez(t)13を乗算器15,16の片側
入力とし、乗算器15の他方には後述の積分器17の出
力KIe(t) 18を入力し、乗算器16の他方には後述の
係数器19の出力Kpe(t) 20を入力する。そして、乗
算器15,16の各出力は、加算器21に供給されて加
算される。The deviation ez (t) 13 is used as one side input of the multipliers 15 and 16, the output KIe (t) 18 of the integrator 17 described later is input to the other side of the multiplier 15, and the other side of the multiplier 16 is input. The output Kpe (t) 20 of the coefficient unit 19 described later is input. Then, the outputs of the multipliers 15 and 16 are supplied to the adder 21 and added.
【0005】ここで、積分器17の出力KIe(t) 18
は、係数器22を介して減算器23の−端子に入力され
る。そして、減算器23の出力は積分器17の入力とな
る。また、減算器23の+端子には係数器24の出力が
入力される。係数器19,24には共に乗算器25の出
力が入力され、この乗算器25には両入力端子に減算器
14から出力される偏差ez(t)13が入力される。同様
に、操作量(u(t) )3を算出するための構成要素につ
いて説明する。Here, the output KIe (t) 18 of the integrator 17
Is input to the minus terminal of the subtractor 23 via the coefficient unit 22. The output of the subtractor 23 becomes the input of the integrator 17. The output of the coefficient unit 24 is input to the + terminal of the subtractor 23. The output of the multiplier 25 is input to both the coefficient units 19 and 24, and the deviation ez (t) 13 output from the subtractor 14 is input to both input terminals of the multiplier 25. Similarly, constituent elements for calculating the manipulated variable (u (t)) 3 will be described.
【0006】規範モデル5の第2の出力xm(t)8を乗算
器26,27の片側入力とし、乗算器26の他方には後
述の積分器28の出力KIx(t) 29を入力とし、乗算器
27の他方には後述の係数器30の出力Kpx(t) 31を
入力する。そして、乗算器26,27の各出力は加算器
32に供給されて加算される。The second output xm (t) 8 of the reference model 5 is used as one side input of the multipliers 26 and 27, and the output KIx (t) 29 of the integrator 28 described later is input to the other side of the multiplier 26, An output Kpx (t) 31 of a coefficient unit 30 described later is input to the other side of the multiplier 27. Then, the outputs of the multipliers 26 and 27 are supplied to the adder 32 and added.
【0007】ここで、積分器28の出力KIx(t) 29
は、係数器33を介して減算器34の−端子に入力され
る。そして、減算器34の出力は積分器28の入力とな
る。また、減算器34の+端子には、係数器35の出力
が入力される。係数器30,35には共に乗算器36の
出力が入力され、乗算器36には減算器14から出力さ
れる偏差ez(t)13と規範モデル5の第2の出力xm(t)
8が入力される。Here, the output KIx (t) 29 of the integrator 28
Is input to the minus terminal of the subtractor 34 via the coefficient unit 33. The output of the subtractor 34 becomes the input of the integrator 28. The output of the coefficient multiplier 35 is input to the + terminal of the subtractor 34. The output of the multiplier 36 is input to both the coefficient units 30 and 35, and the multiplier 36 outputs the deviation ez (t) 13 output from the subtractor 14 and the second output xm (t) of the reference model 5.
8 is input.
【0008】三つ目の構成要素は、規範モデル5の入力
um(t)7を乗算器37,38の片側入力とし、乗算器3
7の他方には後述の積分器39の出力KIu(t) 40を入
力し、乗算器38の他方には後述の係数器41の出力K
pu(t) 42を入力する。そして、乗算器37,38の各
出力は加算器43に供給されて加算される。The third component is that the input um (t) 7 of the reference model 5 is used as one side input of the multipliers 37 and 38, and the multiplier 3
The output KIu (t) 40 of the integrator 39, which will be described later, is input to the other side of 7
Enter pu (t) 42. Then, the outputs of the multipliers 37 and 38 are supplied to the adder 43 and added.
【0009】ここで、積分器39の出力KIu(t) 40
は、係数器44を介して減算器45の−端子に入力され
る。そして、減算器45の出力は積分器39の入力とな
る。また、減算器45の+端子には、係数器46の出力
が入力される。係数器41,46には共に乗算器47の
出力が入力され、この乗算器47には減算器14から出
力される偏差ez(t)13と規範モデル5の入力um(t)7
が入力となる。以上の各構成要素の加算器21,32,
43の各出力は、加算器48に入力され、この加算器4
8の出力がプロセス1に対する操作量(u(t) )3とな
る。Here, the output KIu (t) 40 of the integrator 39
Is input to the minus terminal of the subtractor 45 via the coefficient unit 44. The output of the subtractor 45 becomes the input of the integrator 39. The output of the coefficient multiplier 46 is input to the + terminal of the subtractor 45. The output of the multiplier 47 is input to both the coefficient units 41 and 46, and the deviation ez (t) 13 output from the subtractor 14 and the input um (t) 7 of the reference model 5 are input to the multiplier 47.
Is the input. The adders 21 and 32 of each of the above components
Each output of 43 is input to the adder 48, and this adder 4
The output of 8 is the manipulated variable (u (t)) 3 for process 1.
【0010】なお、Gb(s)なる伝達関数部9は、簡単な
ケースでは1次遅れ要素でよく、同様に規範モデル5も
簡単なケースでは1次遅れ要素の出力を出力ym(t)6と
し、そして出力ym(t)の微分値に相当する値を第2の出
力xm(t)8とすればよい。ここで、積分器17,28,
39の各出力は、最小値として零またはそれ以上の正の
値でリミットをかける必要がある。また、係数器19,
30,41の各出力にも、最小値として零またはそれ以
上の正の値でリミットをかける必要がある。The transfer function unit 9 of Gb (s) may be a first-order lag element in a simple case, and the reference model 5 similarly outputs the output of the first-order lag element in a simple case ym (t) 6. Then, the value corresponding to the differential value of the output ym (t) may be used as the second output xm (t) 8. Here, the integrators 17, 28,
Each output of 39 must be limited to a positive value of zero or more as a minimum value. Also, the coefficient unit 19,
It is necessary to limit each output of 30 and 41 to a positive value of zero or more as a minimum value.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】上記従来の適応制御装
置は、基本的には比例動作であり、制御性能の向上に限
界がある。また、定常偏差が残り好ましくない。The above-mentioned conventional adaptive control device is basically a proportional operation, and there is a limit to improvement of control performance. Moreover, the steady-state deviation remains, which is not preferable.
【0012】更に上記従来装置は、規範モデルの出力に
プロセスの制御量を追従させる場合は有効であるが、既
知外乱がプロセスに加わった場合には、制御量の変動抑
制がフィードフォワード補償器で行なわれないので、高
い制御性能が得られないという問題がある。Further, the above-mentioned conventional apparatus is effective in the case where the control amount of the process is made to follow the output of the reference model, but when a known disturbance is added to the process, the feedforward compensator suppresses the fluctuation of the control amount. Since it is not performed, there is a problem that high control performance cannot be obtained.
【0013】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、制御性能を向上できると共に定常偏差を無くし、か
つ、既知外乱がプロセスに加わった場合の制御量変動を
効果的に抑制できる適応制御装置を提供することを目的
とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and is capable of improving control performance, eliminating steady-state deviations, and effectively suppressing fluctuations in the control amount when a known disturbance is added to the process. The purpose is to provide.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明に係る適応制御装
置は、プロセスに並行して操作量を入力とする伝達関数
部を設けて、その出力とプロセスの制御量yp を加算し
て得られる拡張したプロセスの制御量ya を規範モデル
の出力ym に追従させることを目標とした系において、
上記規範モデルの出力ym から拡張したプロセスの制御
量ya を差し引いた偏差ez をフィードバックする手段
と、上記フィードバックのループの上流側に配置した第
1の位相進み補償器と、上記プロセスの制御量yp の2
階微分値をフィードバックし、プロセスの振動的な挙動
を抑制する第2の位相進み補償器と、上記第1及び第2
の位相進み補償器の一部のパラメータを、制御偏差の絶
対値の平方根の指定時間帯における積分値に比例させて
変化させる手段と、上記規範モデルの入力をフィードバ
ック制御のメインループに設けた加算点に入力して定常
偏差を除去する第1のフィードフォワード補償手段と、
上記プロセスの制御量yp と上記規範モデルの出力ym
との差が最小になるように上記第1のフィードフォワー
ド補償手段のパラメータをオンライン学習する第1の学
習手段と、既知外乱の信号を用いてプロセスの遅れを補
償する第2のフィードフォワード補償手段と、上記拡張
したプロセスの制御量ya と規範モデルの出力ym の差
を位相進み補償器を介して位相を進めた値が最小になる
ように上記第2のフィードフォワード補償手段のパラメ
ータをオンライン学習する第2の学習手段とを備えたこ
とを特徴とする。An adaptive control apparatus according to the present invention is obtained by providing a transfer function unit having a manipulated variable as an input in parallel with a process, and adding the output and a control amount yp of the process. In the system aiming to make the expanded control value ya of the process follow the output ym of the reference model,
A means for feeding back the deviation ez obtained by subtracting the expanded control value ya of the process from the output ym of the reference model, the first phase lead compensator arranged upstream of the feedback loop, and the control value yp of the process. Of 2
A second phase lead compensator for feeding back the differential value to suppress the oscillatory behavior of the process;
Means for changing some parameters of the phase advance compensator in proportion to the integral value of the square root of the absolute value of the control deviation in the specified time zone, and the addition of the input of the reference model in the main loop of the feedback control. A first feedforward compensating means for inputting to the point to remove the steady deviation;
Control amount yp of the above process and output ym of the above reference model
And a second feedforward compensating means for compensating for the delay of the process by using the signal of the known disturbance so as to minimize the difference between the first and second feedforward compensating means. And online learning of the parameters of the second feedforward compensating means so that the difference between the expanded control value ya of the process and the output ym of the reference model is advanced by the phase advance compensator. And a second learning means for performing the learning.
【0015】[0015]
【作用】上記のように位相進み補償器を2個所に設ける
ことにより、プロセスの遅れを補償した操作量を求める
ことができる。また、規範モデルの入力をフィードフォ
ワード補償として使用する場合の加算点をバイパスルー
プではなく、メインループに配置することにより、フィ
ードフォワード補償の働きに加えて、定常偏差を最小す
ることができる。By providing the phase lead compensators at two locations as described above, the manipulated variable that compensates for the process delay can be obtained. Further, by arranging the addition point when the input of the reference model is used as the feedforward compensation, not in the bypass loop but in the main loop, the steady deviation can be minimized in addition to the function of the feedforward compensation.
【0016】更に、既知外乱のフィードフォワード補償
を偏差ez を第1の位相進み補償器で進めた値e* z に
した修正が行なわれ、その結果、プロセスの遅れが有効
なフィードフォワード補償となる。Further, the value e * obtained by advancing the deviation ez in the feedforward compensation of the known disturbance by the first phase advance compensator . A modification to z is made so that the process delay results in effective feedforward compensation.
【0017】また、プロセスが振動的な挙動を示す場合
の振動抑制ができる操作量を第2の位相進み補償器によ
り求めることができる。これは、プロセスの制御量yp
を2階微分した値がフィードバックされるためである。
そして、その微分時間に相当する値は制御偏差ey の大
きさに応じて適切な値に自動修正される。Further, the operation amount capable of suppressing the vibration when the process exhibits a vibrational behavior can be obtained by the second phase lead compensator. This is the controlled variable yp of the process
This is because the value obtained by differentiating the second order is fed back.
Then, the value corresponding to the differential time is automatically corrected to an appropriate value according to the magnitude of the control deviation ey.
【0018】[0018]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。本発明装置の回路構成を図1及び図2にブロッ
ク線図で示す。なお、図3に示した従来装置と同一部分
には、同一符号を付して詳細な説明は省略する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The circuit configuration of the device of the present invention is shown in block diagrams in FIGS. The same parts as those of the conventional device shown in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0019】図1において、プロセス1は、既知外乱
(d(t) )2と操作量(u(t) )3を入力とし、制御量
(yp(t))4が出力される。ここで、制御量(yp(t))
4は規範モデル5の出力ym(t)6に追従する必要があ
る。なお、規範モデル5の入力um(t)7は別途、指令値
として与えられる。本来であれば、制御量(yp(t))4
と出力ym(t)6を減算器49で比較して、その制御偏差
(ey(t))50を小さくするように操作量(u(t) )3
を動かすわけであるが、ここでは制御安定化のためにk
1 /(1+T1 S)なる伝達関数部51の出力52を加
算器11で加算した、いわゆる拡張したプロセスの制御
量の値をya(t)12としたときの出力ym(t)6とya(t)
12の偏差ez(t)13を減算器14で求めて、この偏差
ez(t)13を小さくするための操作量(u(t) )3も並
行して以下の手法で求めている。操作量(u(t) )3を
算出するための構成要素は、大きくは3つに分けられ
る。その一つは、次の通りである。In FIG. 1, a process 1 inputs a known disturbance (d (t)) 2 and a manipulated variable (u (t)) 3 and outputs a controlled variable (yp (t)) 4. Where the controlled variable (yp (t))
4 must follow the output ym (t) 6 of the reference model 5. The input um (t) 7 of the reference model 5 is separately given as a command value. Originally, the control amount (yp (t)) 4
And the output ym (t) 6 are compared by the subtractor 49, and the manipulated variable (u (t)) 3 so that the control deviation (ey (t)) 50 is reduced.
, But here, for control stabilization, k
The output ym (t) 6 and ya (t) 6 and ya (t) when the value of the so-called extended process control amount obtained by adding the output 52 of the transfer function unit 51 of 1 / (1 + T1 S) by the adder 11 is ya (t) 12 t)
The deviation ez (t) 13 of 12 is calculated by the subtractor 14, and the manipulated variable (u (t)) 3 for reducing the deviation ez (t) 13 is also calculated in parallel by the following method. The components for calculating the manipulated variable (u (t)) 3 are roughly divided into three. One of them is as follows.
【0020】減算器14から出力される偏差ez(t)13
を第1の位相進み補償器53を介して得られる値e* z
(t)54を乗算器15,16の片側入力とし、乗算器1
5の他方には後述する上下限付積分器55の出力KIe
(t) 18を入力し、乗算器16の他方には後述する上下
限付係数器56の出力Kpe(t) 20を入力する。ここ
で、第1の位相進み補償器53は、偏差ez(t)13を加
算器57及びフィルタ付微分器58に供給し、このフィ
ルタ付微分器58の出力を係数器59を介して加算器5
7に入力する。この加算器57の出力が第1の位相進み
補償器53の出力として取り出される。そして、上記乗
算器15,16の各出力は、加算器60に供給される。The deviation ez (t) 13 output from the subtractor 14
A value e * obtained via the first phase lead compensator 53 z
(t) 54 is used as one side input of the multipliers 15 and 16, and the multiplier 1
On the other side of 5, the output KIe of the integrator 55 with upper and lower limits described later
(t) 18 is input, and the output Kpe (t) 20 of the coefficient unit with upper and lower limits 56 described later is input to the other side of the multiplier 16. Here, the first phase lead compensator 53 supplies the deviation ez (t) 13 to the adder 57 and the differentiator with filter 58, and the output of this differentiator with filter 58 is added via the coefficient unit 59. 5
Type in 7. The output of the adder 57 is taken out as the output of the first phase advance compensator 53. The outputs of the multipliers 15 and 16 are supplied to the adder 60.
【0021】図2に示すように上下限付積分器55の出
力KIe(t) 18は、係数器22を介して減算器23の−
端子に入力される。この減算器23の出力は上下限付積
分器55の入力となる。ここで、上下限付積分器とは、
積分器の出力が指定された上限値と下限値で制限される
ことを意味する。上下限付係数器も同様である。そし
て、減算器23の+端子には係数器24の出力が入力さ
れる。上下限付係数器56と係数器24には共に乗算器
25の出力が入力され、乗算器25は偏差ez(t)13と
値e* z(t)54が入力となる。同様に、操作量(u(t)
)3を算出するための構成要素について説明する。As shown in FIG. 2, the output KIe (t) 18 of the integrator 55 with upper and lower limits is supplied to the − of the subtractor 23 via the coefficient unit 22.
Input to the terminal. The output of the subtractor 23 becomes the input of the integrator 55 with upper and lower limits. Here, the integrator with upper and lower limits is
It means that the output of the integrator is limited by the specified upper and lower limits. The same applies to the coefficient unit with upper and lower limits. Then, the output of the coefficient unit 24 is input to the + terminal of the subtractor 23. The output of the multiplier 25 is input to both the coefficient unit with upper and lower limits 56 and the coefficient unit 24, and the multiplier 25 receives the deviation ez (t) 13 and the value e *. z (t) 54 becomes an input. Similarly, the manipulated variable (u (t)
) The components for calculating 3 will be described.
【0022】図1において、規範モデル5の入力um(t)
7を乗算器37,の片側入力とし、乗算器37の他方に
は後述の積分器39の出力KIu(t) 40を入力とし、乗
算器38の他方には後述の係数器41の出力Kpu(t) 4
2を入力する。そして、乗算器37,38の各出力は、
加算器61に供給される。また、図2に示す積分器39
には、係数器46の出力が入力される。係数器41,4
6には共に乗算器47の出力がせ入力され、乗算器47
は制御偏差ey(t)50と規範モデル5の入力um(t)7が
入力となる。In FIG. 1, the input um (t) of the reference model 5
7 is one-sided input of the multiplier 37, the output KIu (t) 40 of the integrator 39 described later is input to the other side of the multiplier 37, and the output Kpu (of the coefficient unit 41 described later is to the other side of the multiplier 38. t) 4
Enter 2. The outputs of the multipliers 37 and 38 are
It is supplied to the adder 61. In addition, the integrator 39 shown in FIG.
The output of the coefficient unit 46 is input to. Coefficient unit 41, 4
The output of the multiplier 47 is input to both 6 and the multiplier 47
The control deviation ey (t) 50 and the input um (t) 7 of the reference model 5 are input.
【0023】三つ目の構成要素は、図1に示すように既
知外乱(d(t) )2を乗算器62,63の片側入力と
し、乗算器62の他方には後述の積分器64の出力KId
(t) 65を入力し、乗算器63の他方には後述の係数器
66の出力Kpd(t) 67を入力する。そして、乗算器6
2,63の各出力は加算器60に供給される。As the third component, as shown in FIG. 1, a known disturbance (d (t)) 2 is used as one side input of the multipliers 62 and 63, and the other side of the multiplier 62 is connected to an integrator 64 to be described later. Output Kid
(t) 65 is input, and an output Kpd (t) 67 of a coefficient unit 66 described later is input to the other side of the multiplier 63. And the multiplier 6
The respective outputs of 2, 63 are supplied to the adder 60.
【0024】ここで、図2に示す積分器64の出力KId
(t) 65は、係数器68を介して減算器69の−端子に
入力される。この減算器69の出力は、積分器64入力
される。また、減算器69の+端子には係数器70の出
力が入力される。係数器66,70の入力は共に乗算器
71の出力が入力され、乗算器71は値e* z(t)54と
既知外乱(d(t) )2が入力となる。Here, the output K id of the integrator 64 shown in FIG.
The (t) 65 is input to the-terminal of the subtractor 69 via the coefficient unit 68. The output of the subtractor 69 is input to the integrator 64. The output of the coefficient unit 70 is input to the + terminal of the subtractor 69. The output of the multiplier 71 is input to both the inputs of the coefficient units 66 and 70, and the multiplier 71 outputs the value e *. z (t) 54 and known disturbance (d (t)) 2 are input.
【0025】以上の各構成要素で得られた図1に示す加
算器60の出力up(t)72は、加算器61及び伝達関数
部51に入力される。そして、加算器61の出力73と
後述の第2の位相進み補償器74の出力82が加算器7
5で加算され、その出力が操作量(u(t) )3となる。The output up (t) 72 of the adder 60 shown in FIG. 1 obtained by each of the above components is input to the adder 61 and the transfer function unit 51. The output 73 of the adder 61 and the output 82 of the second phase lead compensator 74, which will be described later, are added to the adder 7
5 is added and the output becomes the manipulated variable (u (t)) 3.
【0026】上記第2の位相進み補償器74では、プロ
セス1から出力される制御量(yp(t))4をフィルタ付
微分器75を介して乗算器76の片側入力となり、他方
には後述の量子化要素77の出力Kb(t)78が入力され
る。また、乗算器76の出力は減算器79の−端子に接
続入力され、+端子には加算器61の出力73が入力さ
れる。そして、減算器79の出力は、フィルタ付微分器
80を介して乗算器81に入力され、後述の量子化要素
77の出力Kb(t)78と乗算されて、その出力が第2の
位相進み補償器74の出力82となる。In the second phase lead compensator 74, the control amount (yp (t)) 4 output from the process 1 is input to one side of the multiplier 76 via the differentiator with filter 75, and the other is described later. The output Kb (t) 78 of the quantization element 77 of is input. The output of the multiplier 76 is connected and input to the-terminal of the subtractor 79, and the output 73 of the adder 61 is input to the + terminal. Then, the output of the subtractor 79 is input to the multiplier 81 via the differentiator with filter 80, and is multiplied by the output Kb (t) 78 of the quantization element 77, which will be described later, and the output thereof advances by the second phase advance. It becomes the output 82 of the compensator 74.
【0027】次に出力Kb(t)78の算出法について説明
する。減算器49から出力される制御偏差ey(t)50
は、図2に示す絶対値発生器83に入力され、その出力
は平方根発生器84に入力される。平方根発生器84の
出力は減算器85の+端子に供給され、係数器86の出
力と比較される。減算器85の出力は、積分器87によ
り積分された後、係数器86と減算器88並びにむだ時
間発生器89に供給される。このむだ時間発生器89の
出力は減算器88の−端子に入力される。減算器88の
出力は上下限付係数器90を介して量子化要素77の入
力となり、この量子化要素77の出力がKb(t)78とな
る。上記のように第1の位相進み補償器53及び第2の
位相進み補償器74を設けたことにより、プロセスの遅
れを補償した操作量u(t) が求まる。Next, a method of calculating the output Kb (t) 78 will be described. Control deviation ey (t) 50 output from subtractor 49
Is input to the absolute value generator 83 shown in FIG. 2, and its output is input to the square root generator 84. The output of the square root generator 84 is applied to the + terminal of the subtractor 85 and compared with the output of the coefficient multiplier 86. The output of the subtractor 85 is integrated by the integrator 87 and then supplied to the coefficient unit 86, the subtractor 88, and the dead time generator 89. The output of the dead time generator 89 is input to the minus terminal of the subtractor 88. The output of the subtractor 88 becomes the input of the quantization element 77 via the coefficient unit 90 with upper and lower limits, and the output of this quantization element 77 becomes Kb (t) 78. By providing the first phase lead compensator 53 and the second phase lead compensator 74 as described above, the manipulated variable u (t) that compensates for the process delay can be obtained.
【0028】また、規範モデル5の入力um(t)7をフィ
ードフォワード補償として使用する場合の加算点をバイ
パスループではなく、メインループに配置しているた
め、フィードフォワード補償の働きに加えて、定常偏差
を最小にできる回路構成となる。すなわち、制御偏差が
ある限り積分機能により操作量の修正動作が働き、定常
偏差をなくすことができる。Further, since the addition point when the input um (t) 7 of the reference model 5 is used as the feedforward compensation is arranged not in the bypass loop but in the main loop, in addition to the function of the feedforward compensation, The circuit configuration can minimize the steady-state deviation. That is, as long as there is a control deviation, the operation amount correction operation is performed by the integration function, and the steady deviation can be eliminated.
【0029】更に既知外乱(d(t) )2のフィードフォ
ワード補償を偏差ez(t)13を第1の位相進み補償器5
3で進めた値e*z(t)にした修正が行なわれる。その結
果、プロセスの遅れが有効なフィードフォワード補償と
なり制御性能の向上が図れる。Further, the feedforward compensation of the known disturbance (d (t)) 2 is performed by using the deviation ez (t) 13 as the first phase advance compensator 5.
The correction is made to the value e * z (t) advanced in 3. As a result, the process delay becomes effective feedforward compensation, and the control performance can be improved.
【0030】また、プロセスが振動的な挙動を示す場合
の振動抑制ができる操作量が第2の位相進み補償器74
により求まる。これは制御量(yp(t))4を2階微分
(ここでの微分は全てフィルタ付を意味する)した値が
フィードバックされるためである。そして、その微分時
間に相当する値は制御偏差ey(t)の大きさに応じて適切
な値に自動修正される。なお、適切な微分時間に相当す
る値の求め方は制御偏差ey(t)の絶対値の平方根の指定
時間帯Lにおける積分値を量子化して得る。平方根をと
った理由は、制御偏差のピーク値による影響を少なくす
るためである。これにより、プロセスの振動的な挙動を
減衰させることができる。ここでLはむだ時間を意味
し、Lの値は指定しなければならない。また、量子化要
素は、Kb(t)78の小刻みな動きを回避するために設け
ている。Further, the operation amount capable of suppressing the vibration when the process shows a vibrational behavior is the second phase advance compensator 74.
Determined by. This is because the value of the control amount (yp (t)) 4 which is the second-order differential (all the differentials here mean that with a filter) is fed back. Then, the value corresponding to the differential time is automatically corrected to an appropriate value according to the magnitude of the control deviation ey (t). The method of obtaining the value corresponding to the appropriate differential time is obtained by quantizing the integral value of the square root of the absolute value of the control deviation ey (t) in the designated time zone L. The reason for taking the square root is to reduce the influence of the peak value of the control deviation. This can dampen the oscillatory behavior of the process. Here, L means dead time, and the value of L must be specified. Further, the quantizing element is provided in order to avoid the small movement of Kb (t) 78.
【0031】[0031]
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、第
1の位相進み補償器と第2の位相進み補償器によって、
高制御性能が得られる。また、第2の位相進み補償器の
適切なパラメータがオンラインで求められるため、プロ
セスに経時変化があっても、常に高制御性能が得られ
る。As described in detail above, according to the present invention, the first phase lead compensator and the second phase lead compensator are used.
High control performance can be obtained. In addition, since appropriate parameters for the second phase lead compensator are obtained online, high control performance can always be obtained even if the process changes over time.
【0032】更に規範モデルの入力um(t)をフィードフ
ォワード補償として使用する場合の加算点をメインルー
プに配置したこと、及び最小にする値を制御偏差そのも
のにしたことで、フィードフォワード補償による効果と
定常偏差除去の2点を同時に改善することができる。Further, by arranging the addition point in the main loop when the input um (t) of the reference model is used as feedforward compensation, and by making the control deviation itself the minimum value, the effect of feedforward compensation is obtained. It is possible to simultaneously improve the two points, that is, the removal of the steady deviation.
【0033】また、既知外乱(d(t) )によるフィード
フォワード補償器を設けたことにより、既知外乱(d
(t) )が変動したときの制御性能を改善でき、そのとき
のパラメータの指標として第1の位相進み補償器の出力
e* z(t)を最小にする方法をとることにより、制御性能
をより顕著に改善できる。また、第2の位相進み補償器
を設け、2階微分(フィルタ付)をフィードバックする
ことにより、プロセスが振動的になる場合の挙動を改善
できるものである。Further, by providing the feedforward compensator based on the known disturbance (d (t)), the known disturbance (d
(t)) can improve the control performance when it fluctuates, and the output e * of the first phase lead compensator is used as an index of the parameter at that time . By taking the method of minimizing z (t), the control performance can be improved significantly. Further, by providing a second phase lead compensator and feeding back the second derivative (with a filter), the behavior when the process becomes oscillatory can be improved.
【図1】本発明の一実施例に係る適応制御装置の主要部
を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing a main part of an adaptive control device according to an embodiment of the present invention.
【図2】同実施例に係る適応制御装置の他の部分を示す
ブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing another part of the adaptive control device according to the embodiment.
【図3】従来の適応制御装置を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram showing a conventional adaptive control device.
【符号の説明】 1…プロセス、2…既知外乱(d(t) )、3…操作量
(u(t) )、4…制御量(yp(t))、5…規範モデル、
9…伝達関数部、11,21,32,43,48…加算
器、12…拡張したプロセスの制御量ya(t)、13…偏
差ez(t)、14,23,34,45,49…減算器、1
5,16,25,25,27,36,37,38,47
…乗算器、17,28,39…積分器、18…出力KIe
(t) 、19,22,24,30,33,35,41,4
4,46,59…係数器、20…出力Kpe(t) 、29…
出力KIx(t) 、31…出力Kpx(t) 、40…出力KIu
(t) 、42…出力Kpu(t) 、50…制御偏差ey(t)、5
1…伝達関数部、53…第1の位相進み補償器、54…
e* z(t)、55…上下限付積分器、56…上下限付係数
器、57,60,61…加算器、58…フィルタ付微分
器、62,63,71,81…乗算器、64,87…積
分器、65…出力KId(t) 、66,68,70,86…
係数器、67…出力Kpd(t) 、69,76,79,8
5,88…減算器、72…出力up(t)、74…第2の位
相進み補償器、75…フィルタ付微分器、77…量子化
要素、78…出力Kb(t)、80…フィルタ付微分器、8
3…絶対値発生器、84…平方根発生器、89…むだ時
間発生器、90…上下限付係数器。[Explanation of Codes] 1 ... Process, 2 ... Known disturbance (d (t)), 3 ... Manipulation amount (u (t)), 4 ... Control amount (yp (t)), 5 ... Reference model,
9 ... Transfer function part 11, 21, 32, 43, 48 ... Adder, 12 ... Extended process control amount ya (t), 13 ... Deviation ez (t), 14, 23, 34, 45, 49 ... Subtractor, 1
5,16,25,25,27,36,37,38,47
... multiplier, 17, 28, 39 ... integrator, 18 ... output KIe
(t), 19, 22, 24, 30, 33, 35, 41, 4
4, 46, 59 ... Coefficient unit, 20 ... Output Kpe (t), 29 ...
Output KIx (t), 31 ... Output Kpx (t), 40 ... Output KIu
(t), 42 ... Output Kpu (t), 50 ... Control deviation ey (t), 5
1 ... Transfer function part, 53 ... First phase lead compensator, 54 ...
e * z (t), 55 ... Integrator with upper / lower limit, 56 ... Coefficient unit with upper / lower limit, 57, 60, 61 ... Adder, 58 ... Differentiator with filter, 62, 63, 71, 81 ... Multiplier, 64, 87 ... integrator, 65 ... output kid (t), 66, 68, 70, 86 ...
Coefficient unit, 67 ... Output Kpd (t), 69, 76, 79, 8
5, 88 ... Subtractor, 72 ... Output up (t), 74 ... Second phase advance compensator, 75 ... Filter differentiator, 77 ... Quantization element, 78 ... Output Kb (t), 80 ... With filter Differentiator, 8
3 ... Absolute value generator, 84 ... Square root generator, 89 ... Dead time generator, 90 ... Coefficient unit with upper and lower limits.
Claims (1)
伝達関数部を設けて、その出力とプロセスの制御量yp
を加算して得られる拡張したプロセスの制御量ya を規
範モデルの出力ym に追従させることを目標とした系に
おいて、 上記規範モデルの出力ym から拡張したプロセスの制御
量ya を差し引いた偏差ez をフィードバックする手段
と、 上記フィードバックのループの上流側に配置した第1の
位相進み補償器と、 上記プロセスの制御量yp の2階微分値をフィードバッ
クし、プロセスの振動的な挙動を抑制する第2の位相進
み補償器と、 上記第1及び第2の位相進み補償器の一部のパラメータ
を、制御偏差の絶対値の平方根の指定時間帯における積
分値に比例させて変化させる手段と、 上記規範モデルの入力をフィードバック制御のメインル
ープに設けた加算点に入力して定常偏差を除去する第1
のフィードフォワード補償手段と、 上記プロセスの制御量yp と上記規範モデルの出力ym
との差が最小になるように上記第1のフィードフォワー
ド補償手段のパラメータをオンライン学習する第1の学
習手段と、 既知外乱の信号を用いてプロセスの遅れを補償する第2
のフィードフォワード補償手段と、 上記拡張したプロセスの制御量ya と規範モデルの出力
ym の差を位相進み補償器を介して位相を進めた値が最
小になるように上記第2のフィードフォワード補償手段
のパラメータをオンライン学習する第2の学習手段とを
具備したことを特徴とする適応制御装置。1. A transfer function unit for inputting a manipulated variable is provided in parallel with a process, and its output and process controlled variable yp.
In a system aiming to make the extended process control amount ya obtained by adding the reference model output ym, the deviation ez obtained by subtracting the extended process control amount ya from the reference model output ym is given. A means for feeding back, a first phase lead compensator arranged on the upstream side of the feedback loop, and a second-order differential value of the controlled variable yp of the process are fed back to suppress the oscillatory behavior of the process. And a means for changing some of the parameters of the first and second phase advance compensators in proportion to the integral value of the square root of the absolute value of the control deviation in the designated time zone, and the above norm. 1st input of the model is input to the addition point provided in the main loop of the feedback control to remove the steady deviation
Feedforward compensation means of the above, the control amount yp of the above process and the output ym of the above reference model
A first learning means for online learning the parameters of the first feedforward compensating means so as to minimize the difference between the first and second feedforward compensating means, and a second learning means for compensating the process delay using the signal of the known disturbance.
And the second feedforward compensator for minimizing the difference between the expanded process control amount ya and the reference model output ym through the phase advance compensator. And a second learning means for online learning of the parameter (1).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9945492A JPH05297908A (en) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | Adaptive controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9945492A JPH05297908A (en) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | Adaptive controller |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05297908A true JPH05297908A (en) | 1993-11-12 |
Family
ID=14247779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9945492A Withdrawn JPH05297908A (en) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | Adaptive controller |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05297908A (en) |
-
1992
- 1992-04-20 JP JP9945492A patent/JPH05297908A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990706 |