(57)【要約】【課題】オーバーシュートの発生を抑制することができる制御装置及び制御方法を提供する。【解決手段】偏差＜閾値１１となるまでは（偏差≧閾値１１の間は）、偏差がそのまま比例演算部２に供給されるので、比例演算部２では、一般的なＰ（比例）制御が行われる。そして、目標値近傍に達し、偏差＜閾値１１となると、スイッチ１２がオンとなり、固定値（≦偏差）１３が減算器１４に供給される。比例演算部２では、偏差から固定値１３が減算された値に基づいて、Ｐ（比例）制御が行われる。そして、偏差＜閾値１１になってから目標値に達して偏差が０になるまでの領域では、比例演算部２の出力が負となり、正である積分演算部３の出力と相互に打ち消しあうことになる。したがって、目標値近傍では、加算器５の出力が緩やかに変化するため、オーバーシュートの発生が抑制される。【選択図】図１
2010020704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標値と制御対象からのフィードバック値との偏差を演算する偏差演算手段と、
前記偏差演算手段による偏差に基づいて比例演算する比例演算手段と、
前記偏差演算手段による偏差に基づいて積分演算する積分演算手段と、
前記比例演算手段による比例演算結果と前記積分演算手段による積分演算結果とを加減算する加減算手段とを具備する制御装置であって、
前記偏差が閾値以下となったか否かを判定する判定手段と、
前記前記判定手段により前記偏差が閾値以下でないと判定されている間は、前記偏差演算手段による偏差を前記比例演算手段に供給し、前記判定手段により前記偏差が閾値以下となったと判定されると、前記偏差演算手段による偏差から固定値を減算し、該減算結果を前記比例演算手段に供給する減算手段と
を具備し、
前記加減算手段からの出力により前記制御対象を制御することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記偏差演算手段による偏差に基づいて微分演算する微分演算手段を更に具備し、
前記加減算手段は、前記比例演算手段による比例演算結果と前記積分演算手段による積分演算結果と前記微分演算手段による微分演算結果とを加減算することを特徴とする請求項１記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの速度制御や、トルク制御、温調制御などの各種制御に用いられる制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＩＤ制御とは、フィードバック制御の一種であり、入力値の制御を出力値と目標値との偏差（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ：比例）、その積分（Ｉｎｔｅｇｒａｌ：積分）、及び微分（Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ：微分）の3つの要素によって行う制御方法であり、モータの速度制御や、トルク制御、温調制御などの各種制御に用いられる。
【０００３】
図３は、従来技術による一般的なＰＩＤ制御方式を用いたＰＩＤアンプの構成を示すブロック図である。ＰＩＤアンプは、減算器１により目標値と制御対象６からフィードバックされるＦＢ値との差をとり、これに、比例演算部２による比例演算、積分演算部３による積分演算、微分演算部４による微分演算を行い、これらを加算器５により加減算し、該加減算の結果を制御対象６に供給することで、制御対象を制御する。このようなＰＩＤ制御を用いた制御方法も提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平０９−２４４７０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来技術では、入力値（目標値）とＦＢ値との差である偏差が正の領域では、偏差の値が小さくても、比例演算も、積分演算も正の値となるため、例えば、温度制御等では、制御量が大きくなり、目標値から大きく外れてオーバーシュートが発生しやすいという問題がある。また、上述の特許文献１においては、このようなオーバーシュートが発生しやすいという点に着目したものではない。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、オーバーシュートの発生を抑制することができる制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明は、目標値と制御対象からのフィードバック値との偏差を演算する偏差演算手段と、前記偏差演算手段による偏差に基づいて比例演算する比例演算手段と、前記偏差演算手段による偏差に基づいて積分演算する積分演算手段と、前記比例演算手段による比例演算結果と前記積分演算手段による積分演算結果とを加減算する加減算手段とを具備する制御装置であって、前記偏差が閾値以下となったか否かを判定する判定手段と、前記前記判定手段により前記偏差が閾値以下でないと判定されている間は、前記偏差演算手段による偏差を前記比例演算手段に供給し、前記判定手段により前記偏差が閾値以下となったと判定されると、前記偏差演算手段による偏差から固定値を減算し、該減算結果を前記比例演算手段に供給する減算手段とを具備し、前記加減算手段からの出力により前記制御対象を制御することを特徴とする制御装置である。
【０００７】
本発明は、上記の発明において、前記偏差演算手段による偏差に基づいて微分演算する微分演算手段を更に具備し、前記加減算手段は、前記比例演算手段による比例演算結果と前記積分演算手段による積分演算結果と前記微分演算手段による微分演算結果とを加減算することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、目標値と制御対象からのフィードバック値との偏差が閾値以下でないと判定されている間は、偏差に基づいて比例演算し、偏差が閾値以下となったと判定されると、偏差から固定値を減算し、該減算結果に基づいて比例演算することで、偏差が目標値になるまでの領域で、比例演算結果と積分演算結果とを相互に打ち消し、制御対象に与える加減算結果を緩やかに変化させる。したがって、オーバーシュートの発生を抑制することができるという利点が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態によるＰＩＤアンプの構成を示すブロック図である。なお、図２に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。
図１において、比較器１０は、減算器１の出力である偏差と閾値記憶部１１に記憶された閾値ａとを比較し、偏差＜閾値ａとなると、スイッチ１２をオンとする。
固定値記憶部１３は、予め決められた値を記憶しており、ここでは、一例として固定値ｂを記憶している。また、この固定値記憶部１３は、スイッチ１２がオンとなった場合、自身に記憶していた固定値ｂ（ｂ≦偏差）を減算器１４に供給する。
減算器１４は、固定値が供給されていない場合（すなわち、偏差＞閾値ａ）、偏差をそのまま比例演算部２に供給する一方、固定値が供給されている場合（すなわち、偏差＜閾値ａ）、偏差から固定値ｂを減算して比例演算部２に供給する。
【００１１】
図２は、本実施形態による制御装置の動作例を示す概念図である。上述した図１の構成において、偏差＜閾値ａとなるまでは（偏差≧閾値ａの間は）、偏差がそのまま比例演算部２に供給されるので、比例演算部２では、一般的なＰ（比例）制御が行われる。そして、目標値近傍に達し、偏差＜閾値ａとなると、スイッチ１２がオンとなり、固定値記憶部１３に記憶された固定値ｂ（≦偏差）が減算器１４に供給される。減算器１４は、偏差から固定値ｂを減算して比例演算部２に供給する。比例演算部２は、偏差から固定値１３が減算された値に基づいて、Ｐ（比例）制御の制御量を算出する。
一方、積分演算部３は、偏差に基づいてＩ（比例）制御の制御量を算出し、微分演算部４は、Ｄ（微分）制御の制御量を算出する。そして、加算器５は、比例演算器２、積分演算部３、微分演算部４のそれぞれから出力される制御量を加算し、加算した結果の制御量を制御対象６に出力する。この制御量に基づき、制御対象６の制御が行われる。
【００１２】
ここで、比例演算器２の出力と積分演算部３の出力とが合わされることで、偏差＜閾値ａになった時点で、比例演算部２の出力が０となる（固定値＝偏差の場合）。そして、偏差＜閾値ａになってから目標値に達して偏差が０になるまでの領域では、比例演算部２の出力が負となり、正である積分演算部３の出力と相互に打ち消しあうことになる。したがって、目標値近傍では、ＰＩＤアンプの出力である加算器５の出力（ＰＩＤアンプの出力）が緩やかに変化するため、オーバーシュートの発生を抑制することが可能となる。
【００１３】
なお、上述した実施形態では、ＰＩＤアンプについて説明したが、偏差（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ：比例）、及び積分（Ｉｎｔｅｇｒａｌ：積分）のみのＰＩアンプであってもよい。また、図１の構成では、固定値１３をスイッチ１２を介して減算器１４に直接供給していたが、偏差＜閾値ａとなってからの制御が円滑に行われるようにするために、固定値ｂが供給されると、時間と共に一定の割合で変化してその値に達する関数を発生させるランプ関数発生器２０を、図１の点線で示すように、スイッチ１２と減算器１４との間に介挿するようにしてもよい。また、ランプ関数発生器２０は、一次遅れ等のフィルタでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態によるＰＩＤアンプの構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態による制御装置の動作例を示す概念図である。
【図３】従来技術による一般的なＰＩＤ制御方式を用いたＰＩＤアンプの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００１５】
１  減算器（偏差演算手段）
２  比例演算部（比例演算手段）
３  積分演算部（積分演算手段）
４  微分演算部（微分演算手段）
５  加算器（加減算手段）
６  制御対象
１０  比較器（判定手段）
１１  閾値
１２  スイッチ
１３  固定値
１４  減算器（減算手段）
２０  ランプ関数発生器
【図１】
2010020704.tif 000003
【図２】
2010020704.tif 000004
【図３】
2010020704.tif 000005