JPH06289909A - IMC controller - Google Patents
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- JPH06289909A JPH06289909A JP10182793A JP10182793A JPH06289909A JP H06289909 A JPH06289909 A JP H06289909A JP 10182793 A JP10182793 A JP 10182793A JP 10182793 A JP10182793 A JP 10182793A JP H06289909 A JPH06289909 A JP H06289909A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 制御対象プロセスにヒステリシス、非線形
性、又は時変性が存在しても精度と信頼性の高い制御を
行うことができるIMCコントローラを提供する。
【構成】 内部モデル記憶部6aには制御対象プロセス
を数式表現した内部モデルのパラメータが記憶されてい
る。第1の時定数、第2の時定数でそれぞれ目標値フィ
ルタ部2、操作量演算部4内部の目標値・外乱フィルタ
部の特性が決定される。そして、フィルタ時定数選択処
理部11によってフィルタ時定数候補記憶部10に記憶
されたフィルタ時定数の候補中から制御条件に応じた第
1の時定数及び第2の時定数が選択されて出力される。
よって、制御条件に応じて目標値フィルタ部2及び操作
量演算部4内部の目標値・外乱フィルタ部の特性が変更
される。
(57) [Summary] [Object] To provide an IMC controller capable of performing highly accurate and reliable control even when hysteresis, non-linearity, or time variation is present in a process to be controlled. [Structure] The internal model storage unit 6a stores the parameters of the internal model, which is a mathematical expression of the controlled process. The characteristics of the target value filter unit 2 and the target value / disturbance filter unit inside the manipulated variable calculation unit 4 are determined by the first time constant and the second time constant, respectively. Then, the filter time constant selection processing unit 11 selects and outputs the first time constant and the second time constant corresponding to the control condition from the filter time constant candidates stored in the filter time constant candidate storage unit 10. It
Therefore, the characteristics of the target value / disturbance filter unit inside the target value filter unit 2 and the manipulated variable calculation unit 4 are changed according to the control conditions.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はIMC(Internal Model
Control)構造の制御アルゴリズムを用いたコントロー
ラに関し、特に制御条件に応じてフィルタの時定数を変
更することができるコントローラに関するものである。The present invention relates to an IMC (Internal Model)
The present invention relates to a controller using a control algorithm having a (Control) structure, and particularly to a controller capable of changing a time constant of a filter according to a control condition.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より汎用コントローラとしてPID
制御を用いたものが一般に使用されている。PIDコン
トローラは、PID動作を行う操作部によって、目標値
(例えばこのコントローラが室内空調機であれば室内温
度設定値に相当する)とフィードバック量との差からこ
のコントローラの出力である操作量(室内空調機から出
る温風又は冷風の温度)を演算し、この操作量を制御対
象プロセス(室内環境)へ出力してその制御結果である
制御量(室内温度)をフィードバック量として戻すフィ
ードバック制御系である。しかし、PIDコントローラ
には、操作量が出力されてから制御対象プロセスにおけ
る制御量に変化が現れるまでの時間(例えば室内空調機
ならば温風が出てから室内温度が上昇するまでの時間)
であるむだ時間が大きい場合の対応が難しいという問題
点があった。2. Description of the Related Art Conventionally, a PID has been used as a general-purpose controller.
The one using control is generally used. The PID controller uses an operation unit that performs a PID operation to calculate an operation amount (indoor condition) that is an output of the controller from a difference between a target value (e.g., if the controller is an indoor air conditioner corresponds to an indoor temperature set value) and a feedback amount. A feedback control system that calculates the temperature of hot air or cold air from the air conditioner, outputs this manipulated variable to the controlled process (indoor environment), and returns the control result (indoor temperature) as the feedback amount. is there. However, in the PID controller, the time from the output of the manipulated variable to the change in the controlled variable in the process to be controlled (for example, in the case of an indoor air conditioner, the time from the release of warm air to the rise in the indoor temperature).
However, there is a problem that it is difficult to deal with a large dead time.
【0003】そこで、制御対象プロセスを数式表現した
内部モデルを組み込んで制御を行うIMC構造の制御ア
ルゴリズムを用いたコントローラが提案されている。図
7はこのIMCコントローラを用いた制御系のブロック
線図である。43は目標値から後述するフィードバック
量を減算する第1の減算処理部、42は第1の減算処理
部43の出力の変化が急激に伝わらないようにするため
のフィルタ部、44はフィルタ部42の出力に基づいて
操作量を演算する操作部、46は制御対象プロセスを数
式で近似したものであって制御対象プロセスの制御量に
相当する参照制御量を出力する内部モデル、48は制御
量から内部モデル46からの参照制御量を減算してフィ
ードバック量を出力する第2の減算処理部、50は制御
対象プロセスである。また、F、Gc、Gm、Gpはそ
れぞれフィルタ部42、操作部44、内部モデル46、
制御対象プロセス50の伝達関数、rは目標値、uは操
作量、dは例えば室内環境に対する室外環境等に相当す
る外乱、yは制御量、ymは参照制御量、eはフィード
バック量である。Therefore, there has been proposed a controller using an IMC structure control algorithm for performing control by incorporating an internal model in which a process to be controlled is expressed by a mathematical expression. FIG. 7 is a block diagram of a control system using this IMC controller. 43 is a first subtraction processing unit for subtracting a feedback amount described later from the target value, 42 is a filter unit for preventing a change in the output of the first subtraction processing unit 43 from being suddenly transmitted, and 44 is a filter unit 42. An operation unit that calculates an operation amount based on the output of the control target, 46 is an internal model that approximates the control target process by a mathematical expression, and outputs a reference control amount corresponding to the control amount of the control target process, and 48 is a control amount A second subtraction processing unit 50 that subtracts the reference control amount from the internal model 46 and outputs a feedback amount is a control target process. Further, F, Gc, Gm, and Gp are the filter unit 42, the operation unit 44, the internal model 46,
The transfer function of the controlled process 50, r is a target value, u is an operation amount, d is a disturbance corresponding to an outdoor environment with respect to an indoor environment, y is a control amount, ym is a reference control amount, and e is a feedback amount.
【0004】次に、このようなIMCコントローラの動
作を説明する。まず、第1の減算処理部43にて目標値
rからフィードバック量eが減算され、この結果がフィ
ルタ部42に出力される。次に、操作部44にてフィル
タ部42の出力から操作量uが演算され、制御対象プロ
セス50とコントローラの内部モデル46へ出力され
る。そして、第2の減算処理部48にて制御対象プロセ
ス50の制御量yから制御対象プロセス50の近似的な
動作をする内部モデル46からの参照制御量ymが減算
され、この結果がフィードバック量eとして第1の減算
処理部43へフィードバックされるフィードバック制御
系が構成されている。Next, the operation of such an IMC controller will be described. First, the first subtraction processing unit 43 subtracts the feedback amount e from the target value r, and the result is output to the filter unit 42. Next, the operation amount u is calculated by the operation unit 44 from the output of the filter unit 42, and is output to the control target process 50 and the internal model 46 of the controller. Then, the second subtraction processing unit 48 subtracts the reference control amount ym from the internal model 46 that approximates the control target process 50 from the control amount y of the control target process 50, and the result is the feedback amount e. A feedback control system that is fed back to the first subtraction processing unit 43 is configured as.
【0005】このようなIMCコントローラの内部モデ
ル46は、制御対象プロセス50と全く同一になるよう
に数式表現されるのが理想的であり、通常、制御対象プ
ロセス50をゲイン、むだ時間、及び時定数というパラ
メータからなる特性を有するものとして数式表現する。
また、操作部44は、内部モデル46の伝達関数の逆特
性(1/Gm)になるのが理想的であるが、内部モデル
46にあるむだ時間の要素については逆数化は不可能な
ので、通常はむだ時間の要素は無視する。Ideally, the internal model 46 of such an IMC controller is expressed mathematically so as to be exactly the same as the controlled process 50. Normally, the controlled process 50 is gained, dead time, and time. It is expressed mathematically as having a characteristic consisting of a parameter called a constant.
Further, it is ideal that the operating section 44 has the inverse characteristic (1 / Gm) of the transfer function of the internal model 46, but since the element of the dead time in the internal model 46 cannot be reciprocal, Ignore the dead time factor.
【0006】よって、制御量yは、このような構成によ
り目標値r、外乱dから次式にて求めることができる。 y=F×Gp×Gc×r/{1+F×Gc×(Gp−Gm)} +(1−F×Gm×Gc)×d/{1+F×Gc×(Gp−Gm)} ・・・(1) ここで、内部モデル46の伝達関数Gmが制御対象プロ
セス50の伝達関数Gpに等しく、操作部44の伝達関
数Gcが内部モデル46の伝達関数の逆数(1/Gm=
1/Gp)に等しい理想的な状態を仮定すると、式
(1)は次式のようになる。 y=F×r+(1−F)×d ・・・(2)Therefore, the control amount y can be obtained by the following equation from the target value r and the disturbance d with such a configuration. y = F * Gp * Gc * r / {1 + F * Gc * (Gp-Gm)} + (1-F * Gm * Gc) * d / {1 + F * Gc * (Gp-Gm)} ... (1 Here, the transfer function Gm of the internal model 46 is equal to the transfer function Gp of the control target process 50, and the transfer function Gc of the operating unit 44 is the reciprocal of the transfer function of the internal model 46 (1 / Gm =
Assuming an ideal state equal to 1 / Gp), equation (1) becomes y = F × r + (1-F) × d (2)
【0007】更に、目標値rに急激な変化がない理想的
な条件であればフィルタ部42は不要となり、F=1に
できるので、制御量yは目標値rと等しくなり(y=
r)、外乱dの影響が全くない制御を実現できることに
なる。また、図7の制御系で外乱dに着目すると、制御
対象プロセス50と内部モデル46に大きなむだ時間が
あったとしても、両者は操作量uに対して同じ特性を示
すので、第2の減算処理部48の出力であるフィードバ
ック量eは外乱dのみとなり、外乱dを抑制できること
が分かる。Furthermore, under ideal conditions in which the target value r does not change suddenly, the filter unit 42 is unnecessary and F = 1 can be set, so that the control amount y becomes equal to the target value r (y =
r), it is possible to realize the control without any influence of the disturbance d. Further, focusing on the disturbance d in the control system of FIG. 7, even if there is a large dead time in the controlled object process 50 and the internal model 46, both exhibit the same characteristics with respect to the manipulated variable u, so the second subtraction It can be seen that the feedback amount e which is the output of the processing unit 48 is only the disturbance d, and the disturbance d can be suppressed.
【0008】このようなIMCコントローラでは、通
常、制御対象プロセス50と内部モデル46の誤差が大
きくなったときの安定性を示すロバスト安定性等の設計
条件に基づいて1種類のフィルタ部42が設計される。
ところが、制御対象プロセス50には、例えば室外温度
が30℃で室内温度を30℃から25℃に下げるときと
20℃から25℃に上げるときでは室内温度の変化の仕
方が異なる、すなわち制御量の下降時と上昇時で特性が
異なるヒステリシスが存在する場合がある。また、室外
温度が30℃で室内温度を30℃から25℃に下げると
きと25℃から20℃に下げるときのように制御条件に
依存してゲインや時定数が変化する非線形性が存在する
場合もあり、朝と夜で異なる室外温度に対して室内温度
を制御するときのように時間の経過に依存してゲインや
時定数が変化する時変性が存在する場合もある。In such an IMC controller, normally, one type of filter unit 42 is designed based on design conditions such as robust stability indicating stability when the error between the controlled process 50 and the internal model 46 becomes large. To be done.
However, in the control target process 50, for example, when the outdoor temperature is 30 ° C. and the indoor temperature is decreased from 30 ° C. to 25 ° C., and when the indoor temperature is increased from 20 ° C. to 25 ° C., the method of changing the indoor temperature is different. There may be hysteresis having different characteristics when falling and when rising. Further, when the outdoor temperature is 30 ° C. and the indoor temperature is reduced from 30 ° C. to 25 ° C. and when the indoor temperature is reduced from 25 ° C. to 20 ° C., there is a nonlinearity in which the gain and the time constant change depending on the control condition. In some cases, there is a time-varying property in which the gain and time constant change depending on the passage of time, such as when controlling the indoor temperature for different outdoor temperatures in the morning and night.
【0009】このように制御対象プロセス50にヒステ
リシス、非線形性、又は時変性が存在する場合は、制御
条件の変化によって制御対象プロセス50の特性が変化
するので、内部モデル46に制御対象プロセス50に対
する事実上のモデル同定誤差が生じてこのコントローラ
のロバスト安定性に変化が生じる。また、上記の場合、
内部モデル46の事実上のモデル同定誤差を想定してフ
ィルタ部42を設計する方法があるが、この制御対象プ
ロセス50の特性変化に基づくモデル同定誤差を考慮す
ると、フィルタ部42の時定数は極端に大きなものとな
る。When the control target process 50 has hysteresis, non-linearity, or time-varying property as described above, the characteristics of the control target process 50 change due to changes in the control conditions. Effective model identification errors result in changes in the robust stability of this controller. In the above case,
There is a method of designing the filter unit 42 by assuming a virtual model identification error of the internal model 46. However, considering the model identification error based on the characteristic change of the control target process 50, the time constant of the filter unit 42 is extremely large. It will be a big one.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】従来のIMCコントロ
ーラは以上のように構成されているので、制御対象プロ
セスにヒステリシス、非線形性、又は時変性が存在する
場合はこのコントローラのロバスト安定性に変化が生
じ、そのロバスト安定性が不十分になると制御が不安定
になるという問題点があった。また、上記のような内部
モデルの事実上のモデル同定誤差を想定して設計すると
フィルタ部の時定数が極端に大きくなり、目標値追従性
が悪くなって実用上の支障が生じるという問題点があっ
た。本発明は、上記課題を解決するために、制御対象プ
ロセスにヒステリシス、非線形性、又は時変性が存在し
ても精度と信頼性の高い制御を行うことができるIMC
コントローラを提供することを目的とする。Since the conventional IMC controller is configured as described above, when there is hysteresis, non-linearity, or time variation in the process to be controlled, the robust stability of this controller changes. When the robust stability becomes insufficient, the control becomes unstable. In addition, when designing by assuming the actual model identification error of the internal model as described above, the time constant of the filter section becomes extremely large, and there is a problem that the target value followability deteriorates and practical problems occur. there were. In order to solve the above problems, the present invention is capable of performing highly accurate and reliable control even if hysteresis, non-linearity, or time variation exists in a controlled process.
It is intended to provide a controller.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は、入力された目
標値を第1の時定数によって決定される特性で出力する
目標値フィルタ部と、目標値フィルタ部の出力からフィ
ードバック量を減算する第1の減算処理部と、第1の減
算処理部の出力を第2の時定数によって決定される特性
で出力する目標値・外乱フィルタ部と、内部モデルのパ
ラメータに基づいて目標値・外乱フィルタ部の出力から
操作量を演算する操作部とからなる操作量演算部と、内
部モデルのパラメータを記憶する内部モデル記憶部と、
内部モデルのパラメータに基づいて操作量演算部から出
力された操作量から参照制御量を演算する内部モデル出
力演算部と、制御対象プロセスの制御量から内部モデル
出力演算部から出力された参照制御量を減算してフィー
ドバック量を出力する第2の減算処理部と、動作時の制
御条件を制御条件信号として出力する条件信号入力部
と、制御条件の変化による制御対象プロセスの特性の変
化を想定した第1の時定数及び第2の時定数をフィルタ
時定数の候補として記憶するフィルタ時定数候補記憶部
と、条件信号入力部から出力された制御条件信号に基づ
いてフィルタ時定数候補記憶部に記憶された候補中から
制御条件に応じた第1の時定数及び第2の時定数を選択
して出力するフィルタ時定数選択処理部とを有するもの
である。According to the present invention, a target value filter section for outputting an input target value with a characteristic determined by a first time constant, and a feedback amount is subtracted from the output of the target value filter section. A first subtraction processing unit, a target value / disturbance filter unit that outputs the output of the first subtraction processing unit with a characteristic determined by a second time constant, and a target value / disturbance filter based on the parameters of the internal model. An operation amount calculation unit including an operation unit that calculates an operation amount from the output of the unit, an internal model storage unit that stores parameters of the internal model,
An internal model output calculation unit that calculates a reference control amount from the operation amount output from the operation amount calculation unit based on the parameters of the internal model, and a reference control amount output from the internal model output calculation unit from the control amount of the controlled process It is assumed that the second subtraction processing unit that subtracts the output of the control signal and outputs the feedback amount, the condition signal input unit that outputs the control condition at the time of operation as the control condition signal, and the change of the characteristic of the controlled process due to the change of the control condition. A filter time constant candidate storage unit that stores the first time constant and the second time constant as a filter time constant candidate, and a filter time constant candidate storage unit that stores the filter time constant candidate storage unit based on the control condition signal output from the condition signal input unit. The filter time constant selection processing unit that selects and outputs the first time constant and the second time constant according to the control condition from the selected candidates.
【0012】また、入力された目標値を第1の時定数に
よって決定される特性で出力する目標値フィルタ部と、
目標値フィルタ部の出力からフィードバック量を減算す
る第1の減算処理部と、第1の減算処理部の出力を第2
の時定数によって決定される特性で出力する目標値・外
乱フィルタ部と、内部モデルのパラメータに基づいて目
標値・外乱フィルタ部の出力から操作量を演算する操作
部とからなる操作量演算部と、内部モデルのパラメータ
を記憶する内部モデル記憶部と、内部モデルのパラメー
タに基づいて操作量演算部から出力された操作量から参
照制御量を演算する内部モデル出力演算部と、制御対象
プロセスの制御量から内部モデル出力演算部から出力さ
れた参照制御量を減算してフィードバック量を出力する
第2の減算処理部と、動作時の制御条件を制御条件信号
として出力する条件信号入力部と、制御条件の変化によ
る制御対象プロセスの特性の変化を想定した代表的な第
1の時定数及び第2の時定数を記憶するフィルタ時定数
代表記憶部と、条件信号入力部から出力された制御条件
信号とフィルタ時定数代表記憶部に記憶された代表的な
第1の時定数及び第2の時定数に基づいて、制御条件に
応じた第1の時定数及び第2の時定数を推定して出力す
るフィルタ時定数推定部とを有するものである。A target value filter unit for outputting the input target value with a characteristic determined by the first time constant,
The output of the first subtraction processing unit and the first subtraction processing unit that subtracts the feedback amount from the output of the target value filter unit
And a manipulated variable calculation unit consisting of a target value / disturbance filter unit that outputs with the characteristics determined by the time constant of , An internal model storage unit that stores parameters of the internal model, an internal model output calculation unit that calculates a reference control amount from an operation amount output from the operation amount calculation unit based on the parameters of the internal model, and a control of a control target process A second subtraction processing unit that subtracts the reference control amount output from the internal model output calculation unit from the amount and outputs a feedback amount; a condition signal input unit that outputs a control condition during operation as a control condition signal; A filter time constant representative storage unit that stores typical first time constants and second time constants assuming changes in the characteristics of the controlled process due to changes in conditions, Based on the control condition signal output from the signal input unit and the representative first time constant and second time constant stored in the filter time constant representative storage unit, the first time constant according to the control condition and And a filter time constant estimator that estimates and outputs a second time constant.
【0013】また、フィルタ時定数推定部の代わりに、
フィルタ時定数代表記憶部に記憶された代表的な第1の
時定数及び第2の時定数に基づいてファジィ推論におけ
るメンバシップ関数を設定し、このメンバシップ関数と
条件信号入力部から出力された制御条件信号に基づいて
制御条件に応じた第1の時定数及び第2の時定数を推定
して出力するフィルタ時定数推定処理部を有するもので
ある。Further, instead of the filter time constant estimation unit,
A membership function in fuzzy inference is set based on the representative first time constant and second representative time constant stored in the filter time constant representative storage unit, and the membership function and the condition signal input unit output the membership function. A filter time constant estimation processing unit that estimates and outputs a first time constant and a second time constant according to the control condition based on the control condition signal.
【0014】また、入力された目標値を第1の時定数に
よって決定される特性で出力する目標値フィルタ部と、
目標値フィルタ部の出力からフィードバック量を減算す
る第1の減算処理部と、第1の減算処理部の出力を第2
の時定数によって決定される特性で出力する目標値・外
乱フィルタ部と、内部モデルのパラメータに基づいて目
標値・外乱フィルタ部の出力から操作量を演算する操作
部とからなる操作量演算部と、内部モデルのパラメータ
を記憶する内部モデル記憶部と、内部モデルのパラメー
タに基づいて操作量演算部から出力された操作量から参
照制御量を演算する内部モデル出力演算部と、制御対象
プロセスの制御量から内部モデル出力演算部から出力さ
れた参照制御量を減算してフィードバック量を出力する
第2の減算処理部と、動作時の制御条件を制御条件信号
として出力する条件信号入力部と、条件信号入力部から
出力された制御条件信号に基づいて制御条件に応じた第
1の時定数及び第2の時定数を算出して出力するフィル
タ時定数算出処理部とを有するものである。A target value filter section for outputting the input target value with a characteristic determined by the first time constant,
The output of the first subtraction processing unit and the first subtraction processing unit that subtracts the feedback amount from the output of the target value filter unit
And a manipulated variable calculation unit consisting of a target value / disturbance filter unit that outputs with the characteristics determined by the time constant of , An internal model storage unit that stores parameters of the internal model, an internal model output calculation unit that calculates a reference control amount from an operation amount output from the operation amount calculation unit based on the parameters of the internal model, and a control of a control target process A second subtraction processing unit that subtracts the reference control amount output from the internal model output calculation unit from the amount and outputs a feedback amount; a condition signal input unit that outputs a control condition during operation as a control condition signal; Filter time constant calculation processing for calculating and outputting a first time constant and a second time constant according to the control condition based on the control condition signal output from the signal input unit And it has a door.
【0015】[0015]
【作用】本発明によれば、目標値が第1の時定数によっ
て特性が決まる目標値フィルタ部に入力され、第1の減
算処理部にて目標値フィルタ部の出力からフィードバッ
ク量が減算される。この減算結果が第2の時定数によっ
て特性が決まる操作量演算部内の目標値・外乱フィルタ
部に出力され、操作部にてこの結果から操作量が演算さ
れ、制御対象プロセス及び内部モデル出力演算部へ出力
される。次いで、第2の減算処理部にて制御対象プロセ
スの制御量から内部モデル出力演算部からの参照制御量
が減算され、この結果がフィードバック量として第1の
減算処理部へフィードバックされるフィードバック制御
系が構成されている。そして、フィルタ時定数選択処理
部によってフィルタ時定数候補記憶部に記憶されたフィ
ルタ時定数の候補中から制御条件に応じた第1の時定数
及び第2の時定数が選択されて出力されることにより、
目標値フィルタ部及び目標値・外乱フィルタ部の特性が
変更される。According to the present invention, the target value is input to the target value filter unit whose characteristics are determined by the first time constant, and the feedback amount is subtracted from the output of the target value filter unit in the first subtraction processing unit. . The result of this subtraction is output to the target value / disturbance filter unit in the manipulated variable calculation unit whose characteristics are determined by the second time constant, and the manipulated variable is calculated from this result in the operation unit, and the controlled object process and internal model output calculation unit Is output to. Next, the second subtraction processing unit subtracts the reference control amount from the internal model output calculation unit from the control amount of the control target process, and the result is fed back to the first subtraction processing unit as a feedback amount. Is configured. Then, the filter time constant selection processing unit selects and outputs the first time constant and the second time constant corresponding to the control condition from among the filter time constant candidates stored in the filter time constant candidate storage unit. Due to
The characteristics of the target value filter unit and the target value / disturbance filter unit are changed.
【0016】また、フィルタ時定数推定部によってフィ
ルタ時定数代表記憶部に記憶された代表的な第1の時定
数及び第2の時定数に基づいて制御条件に応じた第1の
時定数及び第2の時定数が推定されて出力される。Further, the first time constant and the second time constant corresponding to the control condition are based on the representative first time constant and second representative time constant stored in the filter time constant representative storage unit by the filter time constant estimating unit. A time constant of 2 is estimated and output.
【0017】また、フィルタ時定数推定処理部によっ
て、フィルタ時定数代表記憶部に記憶された代表的な第
1の時定数及び第2の時定数に基づいてファジィ推論に
おけるメンバシップ関数が設定され、制御条件に応じた
第1の時定数及び第2の時定数が推定されて出力され
る。Further, the filter time constant estimation processing unit sets the membership function in the fuzzy inference based on the representative first time constant and second representative time constant stored in the filter time constant representative storage unit, The first time constant and the second time constant according to the control conditions are estimated and output.
【0018】また、フィルタ時定数算出処理部によって
制御条件に応じた第1の時定数及び第2の時定数が算出
されて出力される。Further, the filter time constant calculation processing unit calculates and outputs the first time constant and the second time constant according to the control conditions.
【0019】[0019]
【実施例】図1は本発明の1実施例を示すIMCコント
ローラのブロック図、図2はこのIMCコントローラを
用いた制御系のブロック線図である。図1において、1
は図示しないオペレータによって設定された目標値rを
このコントローラに入力する目標値入力部、2は目標値
入力部1からの目標値rを後述するフィルタ時定数選択
処理部から出力された第1の時定数によって決定される
特性で出力する目標値フィルタ部、3は目標値フィルタ
部2の出力からフィードバック量eを減算する第1の減
算処理部、4は後述するフィルタ時定数選択処理部から
出力された第2の時定数と後述する内部モデル記憶部か
ら出力されたパラメータとに基づいて第1の減算処理部
3の出力から操作量uを演算する操作量演算部、5は操
作量演算部4から出力された操作量uを図1では図示し
ない制御対象プロセスへ出力する信号出力部である。1 is a block diagram of an IMC controller showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a control system using this IMC controller. In FIG. 1, 1
Is a target value input section for inputting a target value r set by an operator (not shown) to this controller, and 2 is a first value output from a filter time constant selection processing section for the target value r from the target value input section 1. A target value filter unit 3 that outputs with a characteristic determined by a time constant is a first subtraction processing unit that subtracts the feedback amount e from the output of the target value filter unit 2, and 4 is an output from a filter time constant selection processing unit that will be described later. The operation amount calculation unit 5 calculates the operation amount u from the output of the first subtraction processing unit 3 based on the generated second time constant and the parameter output from the internal model storage unit described later, and 5 is the operation amount calculation unit. 4 is a signal output unit that outputs the manipulated variable u output from the control unit 4 to a control target process (not shown in FIG. 1).
【0020】また、6aはこのIMCコントローラの内
部モデルのパラメータを記憶する内部モデル記憶部、6
bは内部モデル記憶部6aから出力されたパラメータに
基づいて内部モデルとしての演算を行い参照制御量ym
を出力する内部モデル出力演算部、7は制御対象プロセ
スからの制御量yをこのIMCコントローラに入力する
制御量入力部、8は制御量入力部7から出力された制御
量yから内部モデル出力演算部6bから出力された参照
制御量ymを減算してフィードバック量eを出力する第
2の減算処理部である。Further, 6a is an internal model storage unit for storing the parameters of the internal model of this IMC controller, 6a
b is a reference control amount ym that is calculated as an internal model based on the parameters output from the internal model storage unit 6a.
, An internal model output operation unit for outputting the control amount y from the controlled object process to the IMC controller, and an internal model output operation for the control amount y output from the control amount input unit 7. The second subtraction processing unit subtracts the reference control amount ym output from the unit 6b and outputs the feedback amount e.
【0021】また、9は目標値入力部1から出力された
目標値rと制御量入力部7から出力された制御量yに基
づいて制御条件信号を出力する条件信号入力部、10は
制御条件の変化による制御対象プロセス50の特性の変
化を想定したフィルタ時定数の候補を記憶するフィルタ
時定数候補記憶部である。また、11はフィルタ時定数
選択処理部であり、条件信号入力部9から出力された制
御条件信号に基づいてフィルタ時定数候補記憶部10に
記憶された候補中から該当する候補を選択し、その第1
の時定数、第2の時定数を出力することにより目標値フ
ィルタ部2、操作量演算部4内の後述する目標値・外乱
フィルタ部の特性を変更させる。Further, 9 is a condition signal input unit for outputting a control condition signal based on the target value r output from the target value input unit 1 and the control amount y output from the control amount input unit 7, and 10 is a control condition. It is a filter time constant candidate storage unit that stores a filter time constant candidate assuming a change in the characteristics of the control target process 50 due to the change of. A filter time constant selection processing unit 11 selects a corresponding candidate from the candidates stored in the filter time constant candidate storage unit 10 based on the control condition signal output from the condition signal input unit 9, and First
The characteristics of the target value filter unit 2 and the target value / disturbance filter unit, which will be described later, in the manipulated variable calculation unit 4 are changed by outputting the time constant of and the second time constant.
【0022】図2において、4aは操作量演算部4の内
部にあって、第1の減算処理部3の出力をフィルタ時定
数選択処理部11から出力された第2の時定数によって
決定される特性で出力する目標値・外乱フィルタ部、4
bは同じくその内部にあって目標値・外乱フィルタ部4
aの出力から操作量uを演算する操作部、6は内部モデ
ル記憶部6a及び内部モデル出力演算部6bからなる内
部モデル、F1は目標値フィルタ部2の伝達関数、F2
は目標値・外乱フィルタ部4aの伝達関数である。な
お、図2は図1のIMCコントローラから条件信号入力
部9、フィルタ時定数候補記憶部10、及びフィルタ時
定数選択処理部11を除く本来のコントローラと、制御
対象プロセス50及び外乱dとを含めて制御系として書
き直したものである。In FIG. 2, reference numeral 4a is inside the manipulated variable calculating unit 4, and the output of the first subtraction processing unit 3 is determined by the second time constant output from the filter time constant selection processing unit 11. Target value / disturbance filter unit that outputs characteristics 4
b is also inside the target value / disturbance filter unit 4
An operation unit for calculating the manipulated variable u from the output of a, an internal model 6 including an internal model storage unit 6a and an internal model output operation unit 6b, F1 a transfer function of the target value filter unit 2, and F2.
Is a transfer function of the target value / disturbance filter unit 4a. 2 includes the original controller excluding the condition signal input unit 9, the filter time constant candidate storage unit 10, and the filter time constant selection processing unit 11 from the IMC controller of FIG. 1, the control target process 50, and the disturbance d. It was rewritten as a control system.
【0023】次に、このようなIMCコントローラの動
作を説明する。目標値rは、このIMCコントローラの
オペレータ等によって設定され、目標値入力部1を介し
て目標値フィルタ部2に入力される。後述するフィルタ
時定数選択処理部11から出力された第1の時定数をT
1とすると、目標値フィルタ部2は、目標値rをこの第
1の時定数T1によって次式のように決定される伝達関
数F1の特性で出力する。 F1=1/(1+T1×s) ・・・(3) 次に、第1の減算処理部3は、この目標値フィルタ部2
の出力から第2の減算処理部8から出力されるフィード
バック量eを減算する。Next, the operation of such an IMC controller will be described. The target value r is set by the operator or the like of this IMC controller, and is input to the target value filter unit 2 via the target value input unit 1. The first time constant output from the filter time constant selection processing unit 11 described later is T
When set to 1, the target value filter unit 2 outputs the target value r with the characteristic of the transfer function F1 determined by the first time constant T1 as in the following equation. F1 = 1 / (1 + T1 × s) (3) Next, the first subtraction processing unit 3 uses the target value filter unit 2
The feedback amount e output from the second subtraction processing unit 8 is subtracted from the output of.
【0024】そして、フィルタ時定数選択処理部11か
ら出力された第2の時定数をT2とすると、操作量演算
部4内の目標値・外乱フィルタ部4aは、第1の減算処
理部3の出力をこの第2の時定数T2によって次式のよ
うに決定される伝達関数F2の特性で出力する。 F2=1/(1+T2×s) ・・・(4)When the second time constant output from the filter time constant selection processing unit 11 is T2, the target value / disturbance filter unit 4a in the manipulated variable calculation unit 4 is provided in the first subtraction processing unit 3. The output is output with the characteristic of the transfer function F2 determined by the second time constant T2 as the following equation. F2 = 1 / (1 + T2 × s) (4)
【0025】また、同じくその内部の操作部4bは、目
標値・外乱フィルタ部4aの出力から操作量uを演算す
るが、その伝達関数Gcは内部モデル記憶部6aから出
力された内部モデル6のゲイン及び時定数により次式と
なり、図7の例と同様にむだ時間Lmの要素を除いた内
部モデル6の伝達関数Gmの逆数となっている。 Gc=(1+Tm×s)/Km ・・・(5) ここで、Km、Tmはそれぞれ内部モデル6のゲイン、
時定数である。Similarly, the internal operation unit 4b calculates the operation amount u from the output of the target value / disturbance filter unit 4a, and the transfer function Gc of the operation amount u of the internal model 6 output from the internal model storage unit 6a. The following formula is obtained by the gain and the time constant, and is the reciprocal of the transfer function Gm of the internal model 6 excluding the elements of the dead time Lm as in the example of FIG. 7. Gc = (1 + Tm × s) / Km (5) Here, Km and Tm are gains of the internal model 6, respectively.
It is a time constant.
【0026】よって、操作量演算部4全体としての伝達
関数は次式となる。 F2×Gc=(1+Tm×s)/{Km×(1+T2×s)}・・・(6) このようにして、第1の減算処理部3の出力から操作量
uが演算されて信号出力部5を介して制御対象プロセス
50へ出力され、また内部モデル出力演算部6bへ出力
される。Therefore, the transfer function of the operation amount computing section 4 as a whole is given by the following equation. F2 × Gc = (1 + Tm × s) / {Km × (1 + T2 × s)} (6) In this way, the manipulated variable u is calculated from the output of the first subtraction processing unit 3 and the signal output unit It is output to the control target process 50 via 5 and is also output to the internal model output calculation unit 6b.
【0027】次に、内部モデル6は、内部モデル記憶部
6aに記憶されたゲインKm、むだ時間Lm、及び時定
数Tmからなるこれらのパラメータによって、制御対象
プロセス50を1次遅れとむだ時間の要素を有するもの
として数式表現したものであり、内部モデル出力演算部
6bにて操作量演算部4から出力された操作量uから参
照制御量ymを演算する。その伝達関数Gmは次式とな
る。 Gm=Km×exp(−Lm×s)/(1+Tm×s) ・・・(7)Next, the internal model 6 uses the gain Km, the dead time Lm, and the time constant Tm stored in the internal model storage unit 6a as the parameters to control the process 50 to be controlled by the primary delay and the dead time. This is a mathematical expression expressed as having elements, and the reference control amount ym is calculated from the operation amount u output from the operation amount operation unit 4 in the internal model output operation unit 6b. The transfer function Gm is given by the following equation. Gm = Km × exp (−Lm × s) / (1 + Tm × s) (7)
【0028】次に、第2の減算処理部8は、制御量入力
部7を介して入力された制御対象プロセス50からの制
御量yから内部モデル出力演算部6bからの参照制御量
ymを減算してフィードバック量eを出力する。そし
て、このフィードバック量eが上記のように第1の減算
処理部3に入力される。これで、このIMCコントロー
ラからなるフィードバック制御系が成立する。Next, the second subtraction processing unit 8 subtracts the reference control amount ym from the internal model output operation unit 6b from the control amount y from the controlled object process 50 input via the control amount input unit 7. Then, the feedback amount e is output. Then, this feedback amount e is input to the first subtraction processing unit 3 as described above. This completes the feedback control system consisting of this IMC controller.
【0029】このような制御系において、制御対象プロ
セス50に制御量yの下降時と上昇時で特性が異なるヒ
ステリシスが存在するときは、条件信号入力部9、フィ
ルタ時定数候補記憶部10、及びフィルタ時定数選択処
理部11により以下のような動作で目標値フィルタ部2
及び目標値・外乱フィルタ部4aの特性を変更すること
ができる。In such a control system, when the controlled object process 50 has a hysteresis having different characteristics when the controlled variable y falls and when it rises, the condition signal input unit 9, the filter time constant candidate storage unit 10, and the The filter time constant selection processing unit 11 performs the following operations to set the target value filter unit 2
Also, the characteristics of the target value / disturbance filter unit 4a can be changed.
【0030】まず、条件信号入力部9は、目標値入力部
1から出力された目標値rと制御量入力部7から出力さ
れた制御量yを比較する。そして、制御量yに対して目
標値rが大きいときは、以後制御量yを目標値rに到達
させる制御が行われることにより制御量yが上昇すると
判断できるので、制御量yの変化が正であることを示す
制御条件信号を出力する。また、制御量yに対して目標
値rが小さいときは、以後制御量yが下降すると判断で
きるので、制御量yの変化が負であることを示す制御条
件信号を出力する。First, the condition signal input unit 9 compares the target value r output from the target value input unit 1 with the control amount y output from the control amount input unit 7. Then, when the target value r is larger than the control amount y, it can be determined that the control amount y increases due to the control for making the control amount y reach the target value r thereafter, so that the change in the control amount y is positive. Then, a control condition signal indicating that is output. Further, when the target value r is smaller than the control amount y, it can be determined that the control amount y will decrease thereafter, so a control condition signal indicating that the change in the control amount y is negative is output.
【0031】次に、フィルタ時定数候補記憶部10に
は、例えば2種類のフィルタ時定数の候補として、制御
量yの上昇時における制御対象プロセス50の特性の変
化を想定した第1の時定数T1a が10秒、第2の時定
数T2a が10秒というフィルタ時定数と、同じく制御
量yの下降時の第1の時定数T1b が20秒、第2の時
定数T2b が20秒というフィルタ時定数が記憶されて
いる。この例では、制御量yの上昇時はモデル同定誤差
が小さいとして目標値追従性を重視してフィルタ時定数
を小さくし、制御量yの下降時はモデル同定誤差が大き
いとしてロバスト安定性を確保するためにフィルタ時定
数を大きくしている。Next, in the filter time constant candidate storage unit 10, for example, as a candidate of two kinds of filter time constants, a first time constant assuming a change in the characteristic of the controlled process 50 when the controlled variable y increases. The filter time constant of T1a is 10 seconds, the second time constant T2a is 10 seconds, and the first time constant T1b is 20 seconds and the second time constant T2b is 20 seconds when the control amount y is decreasing. The constant is stored. In this example, when the control amount y rises, the model identification error is small, and the filter time constant is made small by emphasizing the target value followability, and when the control amount y falls, the model identification error is large and robust stability is ensured. To do this, the filter time constant is increased.
【0032】そして、フィルタ時定数選択処理部11
は、制御量yの変化が正であることを示す制御条件信号
が条件信号入力部9から出力されると、フィルタ時定数
候補記憶部10に記憶された候補中から該当する候補と
して、制御量yの上昇時におけるフィルタ時定数を選択
してその第1の時定数T1a 、第2の時定数T2a をそ
れぞれ目標値フィルタ部2、目標値・外乱フィルタ部4
aに出力する。よって、目標値フィルタ部2及び目標値
・外乱フィルタ部4aの特性が決定される。Then, the filter time constant selection processing section 11
When the control condition signal indicating that the change in the control amount y is positive is output from the condition signal input unit 9, the control amount is determined as a candidate from the candidates stored in the filter time constant candidate storage unit 10. The filter time constant when y increases is selected, and the first time constant T1a and the second time constant T2a thereof are set to the target value filter unit 2 and the target value / disturbance filter unit 4, respectively.
output to a. Therefore, the characteristics of the target value filter unit 2 and the target value / disturbance filter unit 4a are determined.
【0033】また、このような制御で制御量yが上昇し
た後に、例えば制御量yがいったんオーバシュートして
目標値rよりも大きくなると、今度は制御量yの変化が
負であることを示す制御条件信号が条件信号入力部9か
ら出力されて、フィルタ時定数選択処理部11からフィ
ルタ時定数候補記憶部10に記憶された制御量yの下降
時用の第1の時定数T1b 及び第2の時定数T2b が出
力され、目標値フィルタ部2及び目標値・外乱フィルタ
部4aの特性が変更される。以後、制御中はこのような
処理が常に行われる。Further, after the control amount y is increased by such control, for example, if the control amount y once overshoots and becomes larger than the target value r, it is shown that the change of the control amount y is negative. A control condition signal is output from the condition signal input unit 9, and the first time constant T1b and the second time constant T1b for decreasing the control amount y stored in the filter time constant selection processing unit 11 are stored in the filter time constant candidate storage unit 10. Is output, and the characteristics of the target value filter unit 2 and the target value / disturbance filter unit 4a are changed. Thereafter, such processing is always performed during the control.
【0034】したがって、本実施例のIMCコントロー
ラは、制御条件に応じて目標値フィルタ部2及び目標値
・外乱フィルタ部4aの特性を変更するので、フィルタ
時定数を必要以上に大きくすることもなく、信頼性の高
い制御を行うことができる。また、本実施例ではこのよ
うなフィルタ時定数の変更を制御対象プロセス50にヒ
ステリシスが存在する場合に適用しているが、制御対象
プロセス50に非線形性、又は時変性が存在する場合に
も適用することができる。Therefore, the IMC controller of this embodiment changes the characteristics of the target value filter unit 2 and the target value / disturbance filter unit 4a according to the control conditions, so that the filter time constant is not increased more than necessary. , Reliable control can be performed. Further, in the present embodiment, such a change of the filter time constant is applied when the control target process 50 has hysteresis, but it is also applied when the control target process 50 has nonlinearity or time variation. can do.
【0035】なお、本実施例のIMCコントローラによ
る制御系は、図7の例の制御系において、フィルタ部4
2を目標値・外乱フィルタ部4aにし、目標値rに対し
て目標値フィルタ部2を追加した制御系に相当するの
で、式(1)から制御量yは次式となる。 y=F1×F2×Gp×Gc×r/{1+F2×Gc×(Gp−Gm)} +(1−F2×Gm×Gc)×d/{1+F2×Gc×(Gp−Gm)} ・・・(8)The control system based on the IMC controller of this embodiment is similar to the control system of the example of FIG.
2 corresponds to the control system in which the target value / disturbance filter unit 4a is set and the target value filter unit 2 is added to the target value r. Therefore, the control amount y is given by the following expression from Expression (1). y = F1 * F2 * Gp * Gc * r / {1 + F2 * Gc * (Gp-Gm)} + (1-F2 * Gm * Gc) * d / {1 + F2 * Gc * (Gp-Gm)} ... (8)
【0036】すなわち、式(8)に示すように外乱dに
かかる右辺第2項[(1−F2×Gm×Gc)×d/
{1+F2×Gc×(Gp−Gm)}]には目標値・外
乱フィルタ部4aの伝達関数F2のみが関係しているの
で、設計の際は外乱dについては目標値・外乱フィルタ
部4aで調整する。また、右辺第1項[F1×F2×G
p×Gc×r/{1+F2×Gc×(Gp−Gm)}]
から、目標値rについては目標値・外乱フィルタ部4a
の調整後に目標値フィルタ部2を調整する。つまり、外
乱dに対しては伝達関数F2という1次遅れの特性とな
り、目標値rに対しては伝達関数F1×F2という2次
遅れの特性となるIMCコントローラとなっている。That is, as shown in equation (8), the second term on the right side of the disturbance d [(1-F2 × Gm × Gc) × d /
Since only the transfer function F2 of the target value / disturbance filter unit 4a is related to {1 + F2 × Gc × (Gp−Gm)}], the target value / disturbance filter unit 4a adjusts the disturbance d during design. To do. Also, the first term on the right side [F1 × F2 × G
p * Gc * r / {1 + F2 * Gc * (Gp-Gm)}]
Therefore, regarding the target value r, the target value / disturbance filter unit 4a
The target value filter unit 2 is adjusted after the adjustment of. That is, the IMC controller has a transfer function F2 having a first-order delay characteristic with respect to the disturbance d, and a transfer function F1 × F2 having a second-order delay characteristic with respect to the target value r.
【0037】図1の例ではあらかじめ記憶されたフィル
タ時定数の候補を制御条件により選択してフィルタ部の
特性を変更したが、制御対象プロセスの特性の変化を想
定した代表的なフィルタ時定数から制御条件に応じたフ
ィルタ時定数を推定して変更することもできる。図3は
本発明の他の実施例を示すIMCコントローラのブロッ
ク図であり、図1と同様の部分には同一の符号を付して
ある。In the example of FIG. 1, the pre-stored filter time constant candidates are selected according to the control conditions to change the characteristics of the filter section. However, from the typical filter time constants assuming the characteristics of the process to be controlled are changed. It is also possible to estimate and change the filter time constant according to the control condition. FIG. 3 is a block diagram of an IMC controller showing another embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.
【0038】19は制御量入力部7から出力された制御
量yに基づいて制御条件信号を出力する条件信号入力
部、20は制御条件の変化による制御対象プロセス50
の特性の変化を想定した代表的なフィルタ時定数を記憶
するフィルタ時定数代表記憶部である。また、21はフ
ィルタ時定数推定部であり、条件信号入力部19から出
力された制御条件信号とフィルタ時定数代表記憶部20
に記憶された代表的なフィルタ時定数に基づいて、制御
条件に応じたフィルタ時定数を推定して出力することに
より目標値フィルタ部2及び目標値・外乱フィルタ部4
aの特性を変更させる。Reference numeral 19 is a condition signal input unit for outputting a control condition signal based on the control amount y output from the control amount input unit 7, and 20 is a control target process 50 due to a change in the control condition.
It is a filter time constant representative storage unit that stores a typical filter time constant assuming a change in the characteristic of. Reference numeral 21 denotes a filter time constant estimation unit, which controls the control condition signal output from the condition signal input unit 19 and the filter time constant representative storage unit 20.
The target value filter unit 2 and the target value / disturbance filter unit 4 are estimated by outputting a filter time constant corresponding to the control condition based on the representative filter time constant stored in
Change the characteristics of a.
【0039】本実施例のIMCコントローラは、条件信
号入力部19、フィルタ時定数代表記憶部20、及びフ
ィルタ時定数推定部21を除くIMCコントローラ本体
の構成が図1の例と同じなので、制御対象プロセス50
に制御条件に依存してゲインや時定数が変化する非線形
性が存在するときの条件信号入力部19、フィルタ時定
数代表記憶部20、及びフィルタ時定数推定部21の動
作を説明する。The IMC controller of this embodiment is the same as the example of FIG. 1 except for the condition signal input unit 19, the filter time constant representative storage unit 20, and the filter time constant estimation unit 21. Process 50
The operation of the condition signal input unit 19, the filter time constant representative storage unit 20, and the filter time constant estimation unit 21 when there is nonlinearity in which the gain and time constant change depending on the control condition will be described.
【0040】まず、条件信号入力部19は、あらかじめ
設定された制御量yのフルスケール(以下、FSと略す
る)に対する制御量入力部7から出力された制御量yの
割合を制御条件とし、これを制御条件信号として出力す
る。次に、フィルタ時定数代表記憶部20は、この制御
条件の変化による制御対象プロセス50の特性の変化を
想定して設計された代表的なフィルタ時定数を記憶して
いる。First, the condition signal input unit 19 sets the ratio of the control amount y output from the control amount input unit 7 to the preset full scale (hereinafter abbreviated as FS) of the control amount y as a control condition, This is output as a control condition signal. Next, the filter time constant representative storage unit 20 stores a representative filter time constant designed on the assumption that the characteristic of the controlled process 50 changes due to the change of the control condition.
【0041】ここでは、代表的なフィルタ時定数として
例えば制御条件が0%FS、50%FS、100%FS
時のフィルタ時定数を記憶しているとし、制御条件0%
FS時の第1の時定数T10 を10秒、第2の時定数T
20 を15秒とし、50%FS時の第1の時定数T150
を15秒、第2の時定数T250を20秒とし、100%
FS時の第1の時定数T1100 を17秒、第2の時定数
T2100 を22秒とする。Here, as typical filter time constants, for example, the control conditions are 0% FS, 50% FS, 100% FS.
Assuming that the time constant of the filter is stored, the control condition is 0%.
The first time constant T1 0 during FS is 10 seconds, and the second time constant T is
2 0 was 15 seconds, the first time constant T1 50 at 50% FS
Is 15 seconds and the second time constant T2 50 is 20 seconds, and 100%
The first time constant T1 100 during FS is 17 seconds and the second time constant T2 100 is 22 seconds.
【0042】ところで、これらは上記の特定の制御条件
に対するフィルタ時定数なので、例えば0〜50%FS
間の制御条件に対する記憶されていないフィルタ時定数
については推定する必要がある。ある制御条件に対する
このようなフィルタ時定数は、このフィルタ時定数が上
記の代表的なフィルタ時定数にどれくらい近いかを示す
上記の特定の制御条件を中心としたファジィ集合を設定
し、ある制御条件がそのファジィ集合に所属する度合い
である適合度を与えるメンバシップ関数を設定すること
により、ファジィ推論にて推定される。By the way, since these are filter time constants for the above specific control conditions, for example, 0 to 50% FS.
Unstored filter time constants for control conditions between must be estimated. Such a filter time constant for a certain control condition sets a fuzzy set centered around the above specific control condition that indicates how close this filter time constant is to the above-mentioned representative filter time constant. It is estimated by fuzzy inference by setting the membership function that gives the goodness of fit, which is the degree to which belongs to the fuzzy set.
【0043】そして、フィルタ時定数推定部21には、
このようなファジィ推論のために、フィルタ時定数代表
記憶部20に記憶された代表的なフィルタ時定数に対応
する特定の制御条件を中心として、すなわち適合度1.
0として制御条件の適合度を与えるメンバシップ関数が
設定されている。図4はフィルタ時定数推定部21に設
定されたメンバシップ関数の1例であり、ここではそれ
ぞれ制御条件0%FS、50%FS、100%FSを適
合度1.0とする3つの3角形のメンバシップ関数が設
定されている。Then, the filter time constant estimation unit 21
For such a fuzzy inference, a specific control condition corresponding to a representative filter time constant stored in the filter time constant representative storage unit 20 is centered, that is, the adaptability 1.
A membership function that sets the degree of conformity of the control condition to 0 is set. FIG. 4 is an example of the membership function set in the filter time constant estimation unit 21, and here, three triangles having a matching degree of 1.0 with control conditions of 0% FS, 50% FS, and 100% FS, respectively. The membership function of is set.
【0044】今、制御実行中のある時点において条件信
号入力部19から出力された制御条件信号が示す制御条
件を30%FSとすると、制御条件30%FSの各ファ
ジィ集合に対する適合度は図4のようになる。つまり、
制御条件0%FSを中心とするファジィ集合(以下、制
御条件0%FSのファジィ集合と略する)に対する適合
度α0 は0.4、制御条件50%FSのファジィ集合に
対する適合度α50は0.6、100%FSのファジィ集
合に対する適合度α100 (図示せず)は0である。Now, assuming that the control condition indicated by the control condition signal output from the condition signal input unit 19 is 30% FS at some point during control execution, the degree of conformity of the control condition 30% FS to each fuzzy set is shown in FIG. become that way. That is,
The goodness of fit α 0 for a fuzzy set centered on the control condition 0% FS (hereinafter abbreviated as a fuzzy set for the control condition 0% FS) is 0.4, and the goodness of fit α 50 for the fuzzy set with the control condition 50% FS is 0. The goodness of fit α100 (not shown) for a fuzzy set of 6,100% FS is zero.
【0045】そして、フィルタ時定数推定部21は、こ
れらの適合度とフィルタ時定数代表記憶部20に記憶さ
れた代表的なフィルタ時定数から制御条件30%FSの
ときのフィルタ時定数、すなわち第1の時定数T1c 及
び第2の時定数T2c を次式のように推定する。 T1c =T10 ×α0 +T150×α50+T1100 ×α100 =10×0.4+15×0.6+17×0=13秒 ・・・(9) T2c =T20 ×α0 +T250×α50+T2100 ×α100 =15×0.4+20×0.6+22×0=18秒 ・・・(10)Then, the filter time constant estimating unit 21 calculates the filter time constant when the control condition is 30% FS from the goodness of fit and the typical filter time constant stored in the filter time constant representative storage unit 20, that is, the first filter time constant. The time constant T1c of 1 and the second time constant T2c are estimated by the following equations. T1c = T1 0 × α0 + T1 50 × α50 + T1 100 × α100 = 10 × 0.4 + 15 × 0.6 + 17 × 0 = 13 seconds ... (9) T2c = T2 0 × α0 + T2 50 × α50 + T2 100 × α100 = 15 × 0.4 + 20 × 0.6 + 22 × 0 = 18 seconds (10)
【0046】よって、第1の時定数T1c 、第2の時定
数T2c がそれぞれ目標値フィルタ部2、目標値・外乱
フィルタ部4aに出力されることにより、目標値フィル
タ部2及び目標値・外乱フィルタ部4aの特性が変更さ
れる。したがって、本実施例のIMCコントローラは、
制御条件に応じて目標値フィルタ部2及び目標値・外乱
フィルタ部4aの特性を変更するので、フィルタ時定数
を必要以上に大きくすることもなく、信頼性の高い制御
を行うことができる。なお、本実施例では、制御条件を
1種類としているが、ファジィ推論の特徴より制御条件
は2種類以上であってもよく、またフィルタ時定数の変
更を制御対象プロセス50に非線形性が存在する場合に
適用しているが、制御対象プロセス50にヒステリシ
ス、又は時変性が存在する場合にも適用することができ
る。Accordingly, the first time constant T1c and the second time constant T2c are output to the target value filter unit 2 and the target value / disturbance filter unit 4a, respectively, so that the target value filter unit 2 and the target value / disturbance are generated. The characteristics of the filter unit 4a are changed. Therefore, the IMC controller of this embodiment is
Since the characteristics of the target value filter unit 2 and the target value / disturbance filter unit 4a are changed according to the control conditions, it is possible to perform highly reliable control without increasing the filter time constant more than necessary. In the present embodiment, one type of control condition is used, but there may be two or more types of control conditions due to the characteristics of fuzzy reasoning, and the change of the filter time constant has non-linearity in the controlled process 50. Although it is applied to the case, it can also be applied to the case where the controlled object process 50 has hysteresis or time variation.
【0047】図3の例ではフィルタ時定数の推定をメン
バシップ関数が設定されたフィルタ時定数推定部21に
よって行っているが、このようなメンバシップ関数の設
定、追加、削除等には数学的知識を必要とする場合があ
るので、IMCコントローラのオペレータには調整でき
ないことがある。そこで、フィルタ時定数推定部21の
代わりにメンバシップ関数を代表的なフィルタ時定数か
ら自動的に設定する機能を有するフィルタ時定数推定処
理部を設けることにより、調整作業によらずにメンバシ
ップ関数の設定を行うことができる。In the example of FIG. 3, the filter time constant is estimated by the filter time constant estimating unit 21 in which the membership function is set. However, in setting, adding or deleting such a membership function, a mathematical operation is performed. It may not be coordinated with the operator of the IMC controller as it may require knowledge. Therefore, a filter time constant estimation processing unit having a function of automatically setting a membership function from a typical filter time constant is provided instead of the filter time constant estimation unit 21 so that the membership function does not depend on the adjustment work. Can be set.
【0048】本実施例におけるIMCコントローラの構
成はフィルタ時定数推定処理部以外は図3の例と全く同
様なので、これをフィルタ時定数推定処理部21aとし
てその動作を説明する。まず、フィルタ時定数推定処理
部21aには、次式のようなメンバシップ関数の一般式
が用意されている。 αAn-1=(C−An-1 )/(An-1 −An )+1 ・・・(11) αAn=(C−An )/(An −An-1 )+1 ・・・(12) An-1 ≦C≦An {n−1=1、2...} ・・・(13)The configuration of the IMC controller in this embodiment is exactly the same as that of the example of FIG. 3 except for the filter time constant estimation processing unit, so that the operation will be described as the filter time constant estimation processing unit 21a. First, the filter time constant estimation processing unit 21a is provided with a general expression of a membership function such as the following expression. αA n-1 = (C-A n-1 ) / (A n-1 -A n ) +1 (11) αA n = (C-A n ) / (A n -A n-1 ) +1 ... (12) A n-1 ≤ C ≤ A n {n-1 = 1, 2. . . } ... (13)
【0049】ここで、Cは図3の条件信号入力部19か
ら出力された制御条件信号が示す制御条件、An-1 、A
n はフィルタ時定数代表記憶部20に記憶された代表的
なフィルタ時定数の制御条件、αAn-1、αAnはそれぞれ
制御条件An-1 、An を中心とするファジィ集合に対す
る適合度である。Here, C is the control condition indicated by the control condition signal output from the condition signal input unit 19 of FIG. 3, A n-1 , A n
n is a control condition of a typical filter time constant stored in the filter time constant representative storage unit 20, and αA n-1 and αA n are goodness of fit to a fuzzy set centered around the control conditions A n-1 and A n , respectively. Is.
【0050】今、図3の例と同じ代表的なフィルタ時定
数がフィルタ時定数代表記憶部20に記憶されていると
すると、その3種類のフィルタ時定数に対応する制御条
件はA1 =0、A2 =50、A3 =100となる。した
がって、式(11)、(12)より制御条件0〜50%
FS間(式(13)において0≦C≦50)の適合度α
A1、αA2は次式となる。 αA1=α0 =(C−A1 )/(A1 −A2 )+1 =−C/50+1 ・・・(14) αA2=α50=(C−A2 )/(A2 −A1 )+1 =C/50 ・・・(15)Now, assuming that the same representative filter time constants as in the example of FIG. 3 are stored in the filter time constant representative storage unit 20, the control conditions corresponding to the three types of filter time constants are A1 = 0, A2 = 50 and A3 = 100. Therefore, the control condition is 0 to 50% from the equations (11) and (12).
Goodness of fit α between FSs (0 ≦ C ≦ 50 in equation (13))
A1 and αA2 are as follows. αA1 = α0 = (C-A1) / (A1-A2) + 1 = -C / 50 + 1 (14) αA2 = α50 = (C-A2) / (A2-A1) + 1 = C / 50 ... (15)
【0051】また、同様に制御条件50〜100%FS
間(式(13)において50≦C≦100)の適合度α
A2、αA3は次式となる。 αA2=α50=(C−A2 )/(A2 −A3 )+1 =−C/50+2 ・・・(16) αA3=α100 =(C−A3 )/(A3 −A2 )+1 =C/50−1 ・・・(17)Similarly, the control condition is 50-100% FS.
The degree of conformity α between (50 ≦ C ≦ 100 in equation (13))
A2 and αA3 are as follows. αA2 = α50 = (C−A2) / (A2−A3) + 1 = −C / 50 + 2 (16) αA3 = α100 = (C−A3) / (A3−A2) + 1 = C / 50-1 .. (17)
【0052】式(14)は図4における制御条件0%F
Sのメンバシップ関数を意味しており、式(15)は制
御条件50%FSのメンバシップ関数(制御条件50%
FS以下の部分)、式(16)は同じくその50%FS
以上の部分、式(17)は制御条件100%FSのメン
バシップ関数を意味している。これで、図4と同じメン
バシップ関数が設定できたことになり、あとは図3の例
と同様にしてフィルタ時定数を推定して変更することが
できる。Equation (14) is the control condition 0% F in FIG.
This means a membership function of S, and the expression (15) is a control condition 50% FS membership function (control condition 50%
(Part below FS), formula (16) is the same 50% FS
The above part, Expression (17), means the membership function under the control condition of 100% FS. Now that the same membership function as in FIG. 4 has been set, the filter time constant can be estimated and changed in the same manner as in the example of FIG.
【0053】また、図5はフィルタ時定数推定処理部2
1aによって設定されたメンバシップ関数の他の例であ
り、図4の例では制御条件75%FS付近はちょうど2
つのメンバシップ関数の谷間にあって推定精度が不十分
な場合があるので、制御条件75%FS時の制御対象プ
ロセス50の特性を想定したフィルタ時定数をフィルタ
時定数代表記憶部20に追加記憶させることによって、
メンバシップ関数が図5のように再設定された例であ
る。したがって、本実施例のIMCコントローラは、代
表的なフィルタ時定数を設定するだけでフィルタ時定数
の推定を行うことができるので、このコントローラのオ
ペレータの調整作業における負担を軽減することができ
る。FIG. 5 shows the filter time constant estimation processing unit 2
It is another example of the membership function set by 1a, and in the example of FIG.
Since the estimation accuracy may be insufficient due to a valley between two membership functions, a filter time constant assuming the characteristic of the controlled process 50 under the control condition of 75% FS is additionally stored in the filter time constant representative storage unit 20. By
In this example, the membership function is reset as shown in FIG. Therefore, the IMC controller of the present embodiment can estimate the filter time constant simply by setting a typical filter time constant, so that the operator's burden of adjustment work can be reduced.
【0054】上記の実施例では制御条件に基づいてフィ
ルタ時定数を推定しているが、制御条件からフィルタ時
定数を算出することもできる。図6は本発明の他の実施
例を示すIMCコントローラのブロック図であり、図1
と同様の部分には同一の符号を付してある。29は制御
開始からの経過時間を制御条件信号として出力する条件
信号入力部、31は条件信号入力部29から出力された
制御条件信号に基づいて制御条件に応じたフィルタ時定
数を算出して出力することにより、目標値フィルタ部2
及び目標値・外乱フィルタ部4aの特性を変更させるフ
ィルタ時定数算出処理部である。In the above embodiment, the filter time constant is estimated based on the control condition, but the filter time constant can be calculated from the control condition. FIG. 6 is a block diagram of an IMC controller showing another embodiment of the present invention.
The same parts as those in are denoted by the same reference numerals. Reference numeral 29 is a condition signal input unit that outputs the elapsed time from the start of control as a control condition signal, and 31 is a filter time constant based on the control condition signal output from the condition signal input unit 29. The target value filter unit 2
And a filter time constant calculation processing unit for changing the characteristics of the target value / disturbance filter unit 4a.
【0055】本実施例のIMCコントローラは、条件信
号入力部29、及びフィルタ時定数算出処理部31を除
くIMCコントローラ本体の構成が図1の例と同じなの
で、制御対象プロセス50に時間の経過に依存してゲイ
ンや時定数が変化する時変性が存在するときの条件信号
入力部29、及びフィルタ時定数算出処理部31の動作
を説明する。The IMC controller of this embodiment has the same configuration as that of the example of FIG. 1 except for the condition signal input section 29 and the filter time constant calculation processing section 31, so that the control target process 50 can be used with time. The operations of the condition signal input unit 29 and the filter time constant calculation processing unit 31 when there is a time variation in which the gain and the time constant change depending on each other will be described.
【0056】まず、条件信号入力部29は、制御開始か
らの経過時間tを制御条件とし、これを制御条件信号と
して出力する。そして、フィルタ時定数算出処理部31
は、条件信号入力部29から出力された制御条件信号が
示す経過時間tのときの第1の時定数T1d 及び第2の
時定数T2d を例えば次式のように算出する。 T1d =5×sin(π×t/30)+10 ・・・(18) T2d =7×sin(π×t/30)+15 ・・・(19)First, the condition signal input unit 29 sets the elapsed time t from the start of control as a control condition and outputs this as a control condition signal. Then, the filter time constant calculation processing unit 31
Calculates the first time constant T1d and the second time constant T2d at the elapsed time t indicated by the control condition signal output from the condition signal input unit 29, for example, as in the following equation. T1d = 5 × sin (π × t / 30) +10 (18) T2d = 7 × sin (π × t / 30) +15 (19)
【0057】この例では、制御対象プロセス50の特性
変化に対してロバスト安定性を確保するために第1の時
定数T1d 及び第2の時定数T2d が60分周期で大き
くなったり小さくなったりしている。このとき、条件信
号入力部29から出力された制御条件信号が示す経過時
間tを250分とすると、経過時間t=250分におけ
る第1の時定数T1d 及び第2の時定数T2d はそれぞ
れ以下に示すように算出される。 T1d =5×sin(250×π/30)+10 =14.3秒 ・・・(20) T2d =7×sin(250×π/30)+15 =21.1秒 ・・・(21)In this example, the first time constant T1d and the second time constant T2d increase or decrease in a 60-minute cycle in order to ensure robust stability against changes in the characteristics of the controlled process 50. ing. At this time, assuming that the elapsed time t indicated by the control condition signal output from the condition signal input unit 29 is 250 minutes, the first time constant T1d and the second time constant T2d at the elapsed time t = 250 minutes are as follows. Calculated as shown. T1d = 5 × sin (250 × π / 30) + 10 = 14.3 seconds (20) T2d = 7 × sin (250 × π / 30) + 15 = 21.1 seconds (21)
【0058】そして、フィルタ時定数算出処理部31か
ら第1の時定数T1d 、第2の時定数T2d がそれぞれ
目標値フィルタ部2、目標値・外乱フィルタ部4aに出
力されることにより、目標値フィルタ部2及び目標値・
外乱フィルタ部4aの特性が変更される。したがって、
本実施例のIMCコントローラは、このようなフィルタ
時定数の変更により信頼性の高い制御を行うことがで
き、図3の例のようにフィルタ時定数を推定する実施例
と比べてその処理時間が短く、また必要とするメモリ容
量を少なくすることができる。Then, the filter time constant calculation processing unit 31 outputs the first time constant T1d and the second time constant T2d to the target value filter unit 2 and the target value / disturbance filter unit 4a, respectively. Filter unit 2 and target value
The characteristics of the disturbance filter unit 4a are changed. Therefore,
The IMC controller of this embodiment can perform highly reliable control by changing the filter time constant as described above, and its processing time is longer than that of the embodiment in which the filter time constant is estimated as in the example of FIG. It is short, and the required memory capacity can be reduced.
【0059】[0059]
【発明の効果】本発明によれば、制御対象プロセスの特
性が制御条件に依存して変化するときにフィルタ時定数
を選択し、又は推定し、又は算出して変更するので、精
度と信頼性の高い制御を行うことができる。また、事実
上のモデル同定誤差に対応するためにフィルタ時定数を
必要以上に大きくすることがなく、安定性を高くする代
わりに制御性能を犠牲にすることがないので、IMCコ
ントローラの用途を拡大することができる。また、代表
的なフィルタ時定数をこのコントローラに記憶させるだ
けでファジィ推論におけるメンバシップ関数を設定し、
制御条件に応じたフィルタ時定数を推定するので、この
コントローラのオペレータの調整作業における負担を軽
減することができる。また、制御条件に応じてフィルタ
時定数を算出して変更するので、その処理時間が短く、
必要とするメモリ容量を少なくすることができる。ま
た、実用上のほとんどの場合において高級なプロセッサ
やメモリが不要なので、コストの低減を図ることができ
る。According to the present invention, when the characteristic of the controlled process changes depending on the control condition, the filter time constant is selected, estimated, or calculated to be changed, so that accuracy and reliability are improved. High control can be performed. In addition, the filter time constant is not increased unnecessarily to deal with the model identification error in practice, and the control performance is not sacrificed at the same time as increasing the stability, so the IMC controller can be used for a wider range of applications. can do. Moreover, the membership function in fuzzy inference is set only by storing a representative filter time constant in this controller.
Since the filter time constant corresponding to the control condition is estimated, the operator's burden of adjustment work on this controller can be reduced. Also, since the filter time constant is calculated and changed according to the control condition, the processing time is short,
It is possible to reduce the required memory capacity. Further, in most practical cases, a high-grade processor or memory is not required, so that the cost can be reduced.
【図1】本発明の1実施例を示すIMCコントローラの
ブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of an IMC controller showing an embodiment of the present invention.
【図2】図1のIMCコントローラを用いた制御系のブ
ロック線図である。FIG. 2 is a block diagram of a control system using the IMC controller of FIG.
【図3】本発明の他の実施例を示すIMCコントローラ
のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of an IMC controller showing another embodiment of the present invention.
【図4】図3のフィルタ時定数推定部に設定されたメン
バシップ関数の例である。FIG. 4 is an example of a membership function set in a filter time constant estimation unit in FIG.
【図5】フィルタ時定数推定処理部によって設定された
メンバシップ関数の例である。FIG. 5 is an example of a membership function set by a filter time constant estimation processing unit.
【図6】本発明の他の実施例を示すIMCコントローラ
のブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of an IMC controller showing another embodiment of the present invention.
【図7】従来のIMCコントローラを用いた制御系のブ
ロック線図である。FIG. 7 is a block diagram of a control system using a conventional IMC controller.
2 目標値フィルタ部 3 第1の減算処理部 4 操作量演算部 4a 目標値・外乱フィルタ部 4b 操作部 6a 内部モデル記憶部 6b 内部モデル出力演算部 8 第2の減算処理部 9 条件信号入力部 10 フィルタ時定数候補記憶部 11 フィルタ時定数選択処理部 19 条件信号入力部 20 フィルタ時定数代表記憶部 21 フィルタ時定数推定部 21a フィルタ時定数推定処理部 29 条件信号入力部 31 フィルタ時定数算出処理部 2 target value filter unit 3 first subtraction processing unit 4 manipulated variable calculation unit 4a target value / disturbance filter unit 4b operation unit 6a internal model storage unit 6b internal model output calculation unit 8 second subtraction processing unit 9 condition signal input unit 10 filter time constant candidate storage unit 11 filter time constant selection processing unit 19 condition signal input unit 20 filter time constant representative storage unit 21 filter time constant estimation unit 21a filter time constant estimation processing unit 29 condition signal input unit 31 filter time constant calculation processing Department
Claims (4)
力する操作量を演算し、制御対象プロセスを数式表現し
た内部モデルにて制御結果である制御対象プロセスの制
御量に相当する参照制御量を演算し、制御量と参照制御
量との差をフィードバックすることにより制御を行うI
MCコントローラにおいて、 入力された目標値を第1の時定数によって決定される特
性で出力する目標値フィルタ部と、 前記目標値フィルタ部の出力からフィードバック量を減
算する第1の減算処理部と、 前記第1の減算処理部の出力を第2の時定数によって決
定される特性で出力する目標値・外乱フィルタ部と、内
部モデルのパラメータに基づいて前記目標値・外乱フィ
ルタ部の出力から操作量を演算する操作部とからなる操
作量演算部と、 前記内部モデルのパラメータを記憶する内部モデル記憶
部と、 前記内部モデルのパラメータに基づいて前記操作量演算
部から出力された操作量から参照制御量を演算する内部
モデル出力演算部と、 制御対象プロセスの制御量から前記内部モデル出力演算
部から出力された参照制御量を減算して前記フィードバ
ック量を出力する第2の減算処理部と、 動作時の制御条件を制御条件信号として出力する条件信
号入力部と、 前記制御条件の変化による制御対象プロセスの特性の変
化を想定した第1の時定数及び第2の時定数をフィルタ
時定数の候補として記憶するフィルタ時定数候補記憶部
と、 前記条件信号入力部から出力された制御条件信号に基づ
いて、前記フィルタ時定数候補記憶部に記憶された候補
中から制御条件に応じた前記第1の時定数及び第2の時
定数を選択して出力するフィルタ時定数選択処理部とを
有することを特徴とするIMCコントローラ。1. A reference control amount corresponding to a control amount of a control target process, which is a control result, is calculated by calculating an operation amount to be output to a control target process from a control target value, and using an internal model expressing the control target process by a mathematical expression. Control is performed by calculating and feeding back the difference between the control amount and the reference control amount I
In the MC controller, a target value filter unit that outputs the input target value with a characteristic determined by a first time constant, a first subtraction processing unit that subtracts a feedback amount from the output of the target value filter unit, A target value / disturbance filter unit that outputs the output of the first subtraction processing unit with a characteristic determined by a second time constant, and an operation amount from the output of the target value / disturbance filter unit based on the parameters of the internal model. An operation amount calculation unit including an operation unit that calculates a value, an internal model storage unit that stores parameters of the internal model, and a reference control based on an operation amount output from the operation amount calculation unit based on the parameters of the internal model. The internal model output calculation unit that calculates the quantity and the reference control amount output from the internal model output calculation unit from the control quantity of the controlled object process A second subtraction processing unit that outputs a feedback amount, a condition signal input unit that outputs a control condition at the time of operation as a control condition signal, and a first subtraction processing unit that assumes a change in the characteristics of the control target process due to the change in the control condition. A filter time constant candidate storage unit that stores a time constant and a second time constant as a filter time constant candidate, and a filter time constant candidate storage unit that stores the filter time constant candidate storage unit based on a control condition signal output from the condition signal input unit. An IMC controller comprising: a filter time constant selection processing unit that selects and outputs the first time constant and the second time constant according to a control condition from the selected candidates.
力する操作量を演算し、制御対象プロセスを数式表現し
た内部モデルにて制御結果である制御対象プロセスの制
御量に相当する参照制御量を演算し、制御量と参照制御
量との差をフィードバックすることにより制御を行うI
MCコントローラにおいて、 入力された目標値を第1の時定数によって決定される特
性で出力する目標値フィルタ部と、 前記目標値フィルタ部の出力からフィードバック量を減
算する第1の減算処理部と、 前記第1の減算処理部の出力を第2の時定数によって決
定される特性で出力する目標値・外乱フィルタ部と、内
部モデルのパラメータに基づいて前記目標値・外乱フィ
ルタ部の出力から操作量を演算する操作部とからなる操
作量演算部と、 前記内部モデルのパラメータを記憶する内部モデル記憶
部と、 前記内部モデルのパラメータに基づいて前記操作量演算
部から出力された操作量から参照制御量を演算する内部
モデル出力演算部と、 制御対象プロセスの制御量から前記内部モデル出力演算
部から出力された参照制御量を減算して前記フィードバ
ック量を出力する第2の減算処理部と、 動作時の制御条件を制御条件信号として出力する条件信
号入力部と、 前記制御条件の変化による制御対象プロセスの特性の変
化を想定した代表的な第1の時定数及び第2の時定数を
記憶するフィルタ時定数代表記憶部と、 前記条件信号入力部から出力された制御条件信号とフィ
ルタ時定数代表記憶部に記憶された代表的な第1の時定
数及び第2の時定数に基づいて、制御条件に応じた前記
第1の時定数及び第2の時定数を推定して出力するフィ
ルタ時定数推定部とを有することを特徴とするIMCコ
ントローラ。2. A reference control amount corresponding to the control amount of the control target process, which is a control result, is calculated by calculating an operation amount to be output to the control target process from a control target value and using an internal model expressing the control target process by a mathematical expression. Control is performed by calculating and feeding back the difference between the control amount and the reference control amount I
In the MC controller, a target value filter unit that outputs the input target value with a characteristic determined by a first time constant, a first subtraction processing unit that subtracts a feedback amount from the output of the target value filter unit, A target value / disturbance filter unit that outputs the output of the first subtraction processing unit with a characteristic determined by a second time constant, and an operation amount from the output of the target value / disturbance filter unit based on the parameters of the internal model. An operation amount calculation unit including an operation unit that calculates a value, an internal model storage unit that stores parameters of the internal model, and a reference control based on an operation amount output from the operation amount calculation unit based on the parameters of the internal model. The internal model output calculation unit that calculates the quantity and the reference control amount output from the internal model output calculation unit from the control quantity of the controlled object process A second subtraction processing unit that outputs a feedback amount, a condition signal input unit that outputs a control condition at the time of operation as a control condition signal, and a typical one assuming a change in characteristics of a controlled process due to a change in the control condition. A filter time constant representative storage unit that stores a first time constant and a second time constant, a control condition signal output from the condition signal input unit, and a representative first stored in the filter time constant representative storage unit. And a filter time constant estimating unit for estimating and outputting the first time constant and the second time constant according to the control condition based on the time constant and the second time constant of IMC. controller.
いて、 フィルタ時定数推定部の代わりに、フィルタ時定数代表
記憶部に記憶された代表的な第1の時定数及び第2の時
定数に基づいてファジィ推論におけるメンバシップ関数
を設定し、このメンバシップ関数と条件信号入力部から
出力された制御条件信号に基づいて制御条件に応じた第
1の時定数及び第2の時定数を推定して出力するフィル
タ時定数推定処理部を有することを特徴とするIMCコ
ントローラ。3. The IMC controller according to claim 2, based on the representative first time constant and second time constant stored in the filter time constant representative storage unit, instead of the filter time constant estimation unit. A membership function in fuzzy inference is set, and the first time constant and the second time constant corresponding to the control condition are estimated and output based on the membership function and the control condition signal output from the condition signal input unit. An IMC controller having a filter time constant estimation processing unit for performing.
力する操作量を演算し、制御対象プロセスを数式表現し
た内部モデルにて制御結果である制御対象プロセスの制
御量に相当する参照制御量を演算し、制御量と参照制御
量との差をフィードバックすることにより制御を行うI
MCコントローラにおいて、 入力された目標値を第1の時定数によって決定される特
性で出力する目標値フィルタ部と、 前記目標値フィルタ部の出力からフィードバック量を減
算する第1の減算処理部と、 前記第1の減算処理部の出力を第2の時定数によって決
定される特性で出力する目標値・外乱フィルタ部と、内
部モデルのパラメータに基づいて前記目標値・外乱フィ
ルタ部の出力から操作量を演算する操作部とからなる操
作量演算部と、 前記内部モデルのパラメータを記憶する内部モデル記憶
部と、 前記内部モデルのパラメータに基づいて前記操作量演算
部から出力された操作量から参照制御量を演算する内部
モデル出力演算部と、 制御対象プロセスの制御量から前記内部モデル出力演算
部から出力された参照制御量を減算して前記フィードバ
ック量を出力する第2の減算処理部と、 動作時の制御条件を制御条件信号として出力する条件信
号入力部と、 前記条件信号入力部から出力された制御条件信号に基づ
いて制御条件に応じた前記第1の時定数及び第2の時定
数を算出して出力するフィルタ時定数算出処理部とを有
することを特徴とするIMCコントローラ。4. A reference control amount corresponding to a control amount of a control target process, which is a control result, is calculated by calculating an operation amount output to a control target process from a control target value, and using an internal model expressing the control target process by a mathematical expression. Control is performed by calculating and feeding back the difference between the control amount and the reference control amount I
In the MC controller, a target value filter unit that outputs the input target value with a characteristic determined by a first time constant, a first subtraction processing unit that subtracts a feedback amount from the output of the target value filter unit, A target value / disturbance filter unit that outputs the output of the first subtraction processing unit with a characteristic determined by a second time constant, and an operation amount from the output of the target value / disturbance filter unit based on the parameters of the internal model. An operation amount calculation unit including an operation unit that calculates a value, an internal model storage unit that stores parameters of the internal model, and a reference control based on an operation amount output from the operation amount calculation unit based on the parameters of the internal model. The internal model output calculation unit that calculates the quantity and the reference control amount output from the internal model output calculation unit from the control quantity of the controlled object process A second subtraction processing unit that outputs a feedback amount, a condition signal input unit that outputs a control condition signal during operation as a control condition signal, and a control condition signal that is output from the condition signal input unit. An IMC controller, comprising: a filter time constant calculation processing unit that calculates and outputs the first time constant and the second time constant.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10182793A JPH06289909A (en) | 1993-04-06 | 1993-04-06 | IMC controller |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10182793A JPH06289909A (en) | 1993-04-06 | 1993-04-06 | IMC controller |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06289909A true JPH06289909A (en) | 1994-10-18 |
Family
ID=14310942
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10182793A Pending JPH06289909A (en) | 1993-04-06 | 1993-04-06 | IMC controller |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06289909A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005276169A (en) * | 2004-02-24 | 2005-10-06 | Omron Corp | Target value processing unit, temperature controller, control process implementing system, process controlling method, target value processing program, and recording medium |
US7024254B2 (en) * | 2002-02-14 | 2006-04-04 | Johnson Controls Technology Company | Method for controlling a discrete system |
JP2008517404A (en) * | 2004-10-20 | 2008-05-22 | フィッシャー コントロールズ インターナショナル リミテッド ライアビリティー カンパニー | Lead-lag input filter device for electropneumatic control loop |
-
1993
- 1993-04-06 JP JP10182793A patent/JPH06289909A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7024254B2 (en) * | 2002-02-14 | 2006-04-04 | Johnson Controls Technology Company | Method for controlling a discrete system |
JP2005276169A (en) * | 2004-02-24 | 2005-10-06 | Omron Corp | Target value processing unit, temperature controller, control process implementing system, process controlling method, target value processing program, and recording medium |
JP2008517404A (en) * | 2004-10-20 | 2008-05-22 | フィッシャー コントロールズ インターナショナル リミテッド ライアビリティー カンパニー | Lead-lag input filter device for electropneumatic control loop |
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