(57)【要約】制御対象（２）からのプロセス値（ＰＶ）を目標値（ＳＶ）に一致させるように操作信号（ＭＶ［ｎ］）を演算出力する調節演算部（１４）と、調節演算部（１４）からの操作信号（ＭＶ［ｎ］）を制限して制御対象（２）へ出力する出力制限部（１５）とを備える調節装置（１）において、調節演算部（１４）は、少なくとも速度形積分調節部または位置形積分調節部を含み、出力制限部（１５）は、所定の制限からの逸脱具合を示す制限逸脱信号（δ［ｎ］）を出力する機能を備え、調節演算部（１４）から出力された速度形積分調節信号と制限逸脱信号（δ［ｎ］）とに基づいて、前回制御周期に発生した前回過積分に相当する前回過積分信号を算出する過積分算出部（１６）を備え、調節演算部（１４）は、前回過積分信号により、自身が保存している積分値を補正することにより、前回過積分を除去する機能を備える。
2010041338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象からのプロセス値を目標値に一致させるように操作信号を演算出力する調節演算部と、前記調節演算部からの前記操作信号を制限して前記制御対象へ出力する出力制限部とを備える調節装置において、
前記調節演算部は、少なくとも速度形積分調節部または位置形積分調節部を含み、
前記出力制限部は、所定の制限からの逸脱具合を示す制限逸脱信号を出力する機能を備え、
前記調節演算部から出力された速度形積分調節信号と前記制限逸脱信号とに基づいて、前回制御周期に発生した前回過積分に相当する前回過積分信号を算出する過積分算出部を備え、
前記調節演算部は、前記前回過積分信号により、自身が保存している積分値を補正することにより、前記前回過積分を除去する機能を備えること、
を特徴とする調節装置。
【請求項２】
前記過積分算出部は、
前回制御周期における前記制限逸脱信号および前回制御周期における前記速度形積分調節信号から、これら両信号の符号が異符号の場合には「０」を、同符号の場合にはこれらの両信号のうちで絶対値の小さいものを選択し、前回過積分信号を算出することを特徴とする請求項１に記載の調節装置。
【請求項３】
前記調節演算部は、
偏差に基づいて速度形積分調節信号を出力する速度形積分調節部と、
偏差に基づいて、第１の速度形調節信号を出力する前記速度形積分調節部以外の速度形調節部と、
前記速度形積分調節信号＋前記第１の速度形調節信号−前記前回過積分信号なる演算により、第２の速度形調節信号を得る加算部と、
前記第２の速度形調節信号を位置形信号である操作信号に変換する積分器と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の調節装置。
【請求項４】
前記調節演算部は、
偏差に基づいて速度形積分調節信号および位置形積分調節信号を出力すると共に、前記前回過積分信号により自身が保存している積分値を補正する位置形積分調節部と、
前記位置形積分調節部以外の位置形調節部と、
前記位置形積分調節部以外の位置形調節部から出力された第１の位置形調節信号を前記位置形積分調節信号に加え第２の位置形調節信号を算出し、前記第２の位置形調節信号を操作信号として出力する加算部と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の調節装置。
【請求項５】
前記位置形積分調節部は、
目標値からプロセス値を減じた偏差に所定のゲインを乗ずることにより速度形積分調節信号を出力するゲイン部を備え、
前記速度形積分調節信号から前記前回過積分信号を減じた信号を積分することにより位置形積分調節信号を求めることを特徴とする請求項４に記載の調節装置。
【請求項６】
前記位置形積分調節部は、
目標値からプロセス値を減じた偏差に所定の積分ゲインを乗ずることにより速度形積分調節信号を出力するゲイン部と、
前記偏差から、前記前回過積分信号に前記所定の積分ゲインの逆数を乗じた信号を減ずる減算部と、
前記減算部の出力を取り込み、前記所定の積分ゲインを乗ずると共に積分演算を行い、位置形積分調節信号を出力するゲイン付き積分器と、
を備えたことを特徴とする請求項４に記載の調節装置。
【請求項７】
前記出力制限部は、
前記操作信号を受け、制限付き操作信号を前記制御対象に出力する直列に接続された１つ以上の制限要素と、
前記操作信号から前記制限付き操作信号を減ずることにより制限逸脱信号を求め、前記過積分算出部へ出力する減算部と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の調節装置。
【請求項８】
前記出力制限部は、
前記操作信号を制限して出力する、直列に接続された１つ以上の制限要素と、
前記直列に接続された１つ以上の制限要素の出力信号の取り得る値を所定値の整数倍の範囲に制限して量子化し、量子化された操作信号を前記制御対象へ出力する第１の量子化部と、
前記操作信号を受け、前記第１の量子化部と同一の条件にて量子化し、量子化された操作信号を出力する第２の量子化部と、
前記第２の量子化部の出力から第１の量子化部の出力を減ずることにより制限逸脱信号を求め、前記過積分算出部へ出力する減算部と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の調節装置。
【請求項９】
前記調節装置は、
上位システムから与えられる目標値と最低保証目標値との高位優先選択処理を行い、選択された目標値を調節演算部に出力する第１の最大値選択部と、
最低保証目標値から最低保証操作信号に変換するＳＶＭＶ変換部と、
少なくとも、前記直列に接続された１つ以上の制限要素の入力信号と前記最低保証操作信号との高位優先選択処理をして出力する第２の最大値選択部を含む出力制限部と、
を備えたことを特徴とする請求項７または８に記載の調節装置。
【請求項１０】
前記直列に接続された１つ以上の制限要素には、
少なくとも入力信号の大きさを所定の範囲に制限して出力する上下限制限部を含むことを特徴とする請求項７〜９のいずれか１つに記載の調節装置。
【請求項１１】
前記直列に接続された１つ以上の制限要素には、
少なくとも入力信号の変化率を所定の範囲内に制限して出力する変化率制限部を含むことを特徴とする請求項７〜９のいずれか１つに記載の調節装置。
【請求項１２】
目標値からマニュアル操作信号に変換するＳＶＭＶ変換部を備え、
前記調節演算部は、
少なくとも、マニュアル切換信号により、マニュアル操作時は、マニュアル操作信号−前回演算周期における操作信号なる演算を行う減算部を備え、前記第２の速度形調節信号を前記減算部で演算された所定の信号に切換えることを特徴とする請求項３に記載の調節装置。
【請求項１３】
目標値からマニュアル操作信号に変換するＳＶＭＶ変換部を備え、
前記調節演算部は、
少なくとも、マニュアル切換信号により、マニュアル操作時は、マニュアル操作信号−前回制御周期における操作信号−前記第１の位置形調節信号なる演算を行う減算部を備え、前記第２の位置形調節信号を前記減算部で演算された所定の信号に切換えることを特徴とする請求項５に記載の調節装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両に搭載され、減速度を制御する調節装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＩまたはＰＩＤ（Ｐ：比例、Ｉ：積分、Ｄ：微分）調節装置（以下「調節装置」という）は、制御対象のプロセス値（測定値とも言う）を目標値に一致させるように、操作信号を出力するが、このとき、制御対象が危険な状態となる可能性を避けるため、操作信号に上下限の制限や変化率の制限を行う出力制限部を設ける構成を採用している。【０００３】
操作信号が出力制限部の制限値を超えて逸脱してしまい、出力制限部から制御対象への出力である制限付き操作信号が飽和してしまった場合、積分動作の性質上、対策を講じなければ、制限逸脱信号（操作信号−制限付き操作信号）が際限なく拡大してしまう場合がある。その後飽和から回復する際に、操作信号を制限範囲に引き戻すまでの間、制限付き操作信号が飽和を継続してしまい、オーバーシュートが発生するという、いわゆる、リセットワインドアップと呼ばれる現象が発生する。なお一般的な調節装置では、このリセットワインドアップを防止する処理（以下「アンチリセットワインドアップ処理」という）を行っている。【０００４】
例えば、下記特許文献１に示される調節装置では、アンチリセットワインドアップ処理として、飽和発生時に制限逸脱信号が拡大する方向の積分を停止する処理を行っている。【０００５】
【特許文献１】特許第２５３１７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１に示される調節装置は、制御対象への制限付き操作信号が飽和したばかりの状態において、制限逸脱信号が比較的少ないタイミングで、かつ、調節信号の目標値とプロセス値との偏差が「０」に向かいつつあるとき、飽和と飽和解除とを制御周期毎に繰り返し、制限付き操作信号が細かく変動するハンチング現象が発生するという課題があった。さらに、ハンチング現象により、トグル動作の回数だけ過積分が重畳され、リセットワインドアップを生じる場合があるという課題があった。【０００７】
また、特許文献１に示される調節装置では、速度形積分調節信号を「０」にすることにより制限逸脱信号の拡大を防止することはできるが、飽和が発生した周期における過積分を除去することはできないため、例えば目標値がステップ状に変化した場合、その大きさに対応する過積分が残留し、次に飽和から回復するときにリセットワインドアップを生じ、オーバーシュートまたはアンダーシュートを生じる可能性があるという課題があった。【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、制御対象への制限付き操作信号が飽和したばかりの状態においても、制御対象への制限付き操作信号を安定させることができる調節装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる調節装置は、制御対象からのプロセス値を目標値に一致させるように操作信号を演算出力する調節演算部と、前記調節演算部からの前記操作信号を制限して前記制御対象へ出力する出力制限部とを備える調節装置において、前記調節演算部は、少なくとも速度形積分調節部または位置形積分調節部を含み、前記出力制限部は、所定の制限からの逸脱具合を示す制限逸脱信号を出力する機能を備え、前記調節演算部から出力された速度形積分調節信号と前記制限逸脱信号とに基づいて、前回制御周期に発生した前回過積分に相当する前回過積分信号を算出する過積分算出部を備え、前記調節演算部は、前記前回過積分信号により、自身が保存している積分値を補正することにより、前記前回過積分を除去する機能を備えること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかる調節装置によれば、飽和が発生した場合には、次回の制御周期に、前回制御周期に発生した過積分（前回過積分）を除去するため、制御対象への制限付き操作信号が飽和したばかりの状態においても、制御対象への制限付き操作信号を安定させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる調節装置の構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１にかかる過積分算出部の構成の一例を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１にかかる調節演算部の構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態２にかかる調節演算部の構成の一例を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態２にかかる位置形Ｉ調節部の構成の一例を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態３にかかる位置形Ｉ調節部の構成の一例を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態１にかかる出力制限部の構成の一例を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態４にかかる出力制限部の構成の一例を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態５にかかる調節装置の構成の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態６にかかる出力制限部の構成の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態７にかかる出力制限部の構成の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、従来の調節装置による動作状態の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、実施の形態１にかかる調節装置による動作状態の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、量子化部の動作状態の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００１２】
１  調節装置
２  制御対象
１１，１２  入力部
１３  偏差演算部
１４  調節演算部
１５  出力制限部
１６  過積分算出部
１７  最大値選択部（第１の最大値選択部）
１８  ＳＶＭＶ変換部
２１  速度形Ｉ調節部（速度形積分調節部）
２２  速度形ＰＤ調節部
２３，３４  加算部
２４，４３  積分器
２６，３６，９１，９２  記憶部
２７，３７，４２，５２，６３  減算部
２８，４４  Ｍ／Ａ切換スイッチ
３１  位置形Ｉ調節部（位置形積分調節部）
３２  位置形ＰＤ調節部
４１，５４  ゲイン部
５１  フィードバックゲイン部
５３  ゲイン付き積分器
６０  直列に接続された一つ以上の制限要素
６１  上下限制限部
６２  変化率制限部
６４，６５  量子化部
６６  最大値選択部（第２の最大値選択部）
７１，７２，８１，８２  操作信号状態
９３  絶対値最小値選択部
ＳＶ  目標値
ＳＶ［ｎ］  現在の目標値
ＰＶ  プロセス値
ＰＶ［ｎ］  現在のプロセス値
ｅ［ｎ］  偏差
ΔＩ［ｎ］  速度形Ｉ調節信号（速度形積分調節信号）
ΔＩ［ｎ−１］  前回速度形Ｉ調節信号
ＭＶ［ｎ］  操作信号
ＭＶ２［ｎ］  制限付き操作信号
ＡＲＷ［ｎ］  前回過積分信号
δ［ｎ］  制限逸脱信号
δ［ｎ−１］  前回制限逸脱信号
ΔＰ［ｎ］＋ΔＤ［ｎ］  速度形Ｐ＋Ｄ調節信号
ΔＭＶ［ｎ］  速度形調節信号
ＭＶＩ［ｎ］  位置形Ｉ調節信号（位置形積分調節信号）
ＭＶＰ［ｎ］＋ＭＶＤ［ｎ］  位置形Ｐ＋Ｄ調節信号
Ｍａｎｕ  マニュアル切換信号
ＬＶ  最低保証目標値
ＬＶ［ｎ］  現在の最低保証目標値
Ｍ１［ｎ］  マニュアル操作信号
Ｍ２［ｎ］  最低保証操作信号
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる調節装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。【００１４】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる調節装置の構成の一例を示す図である。調節装置１の役割は、目標値ＳＶ（設定値ともいう）と制御対象２のプロセス値ＰＶ（測定値ともいう）を一致させるように、制御対象２への出力である制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］を調節することである。関連図は、図１、図２、図３、図７である。【００１５】
この実施の形態の調節装置１は、目標値ＳＶを入力処理する入力部１１と、制御対象２のプロセス値ＰＶを入力処理する入力部１２と、それらの出力の偏差ｅ［ｎ］を算出する偏差演算部１３と、偏差ｅ［ｎ］に基づいて、偏差がなくなるように操作信号ＭＶ［ｎ］を演算出力する調節演算部１４と、この操作信号ＭＶ［ｎ］を所定の制限値により制限し制御対象２へ制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］を出力すると共に、所定の制限からの逸脱具合を示す制限逸脱信号δ［ｎ］を出力する出力制限部１５と、調節演算部１４が出力する速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］と制限逸脱信号δ［ｎ］に基づいて、前回制御周期に発生した過積分（以下「前回過積分」という）に相当する前回過積分信号ＡＲＷ［ｎ］を算出する過積分算出部１６によって構成されている。前回過積分信号ＡＲＷ［ｎ］は、調節演算部１４に入力され、自身が保存している積分値を補正することにより、前回過積分を除去する。【００１６】
調節装置１は、図１では単体の装置のように記載しているが、ある装置のソフトウェアの一部であっても良いし、複数の装置を接続して構成されたシステムであっても良い。名前も調節装置でなくてもよく、「＊＊制御装置」や、「＊＊制御システム」と呼ばれることもある。【００１７】
本明細書の中では、信号名の後に［ｎ］や［ｎ−１］を基本的に付けている。このｎは、システムが起動してから制御周期毎に１ずつ増えていく。つまりＸ［ｎ］と記載している場合は、システム起動後、ｎ番目の制御周期のＸの値を示すことになる。単に、Ｘ［ｎ］を今回の制御周期の値、Ｘ［ｎ−１］を前回制御周期の値、と理解しても良い。Ｘ［ｎ］をＸ［ｎ−１］に変換する手段を、本明細書の中では、記憶部という表現で示している。記憶部は、パルス伝達関数で示すと「１／Ｚ」のことである。【００１８】
入力部１１では、図示しない上位システムからシリアル通信や、アナログ信号等を経由した目標値ＳＶが入力される。入力部１２では、制御対象２のプロセス値ＰＶを検出する図示しないセンサからシリアル通信や、アナログ信号等を経由したプロセス値が入力される。アナログ信号の場合は、ＡＤコンバータによりアナログ信号をデジタル信号に変換する必要がある。この処理の中で必要に応じて、デジタルフィルタ処理またはオペアンプ回路によるアナログフィルタ処理を加えても良い。デジタルフィルタ処理を行う場合には、必要に応じて、制御周期の数倍のサンプリング周期でオーバーサンプリングすると良い。特にセンサからの信号にノイズ成分が多い場合には、ローパスフィルタによりノイズ成分を予め除去しておくことは、制御の安定化のために重要である。【００１９】
偏差演算部１３では、ｅ［ｎ］＝現在の目標値ＳＶ［ｎ］−現在のプロセス値ＰＶ［ｎ］なる演算を行い、偏差ｅ［ｎ］を求める。【００２０】
制御対象２は、実際に制御される対象となるハードウェアそのものでも良いし、ハードウェアを制御する制御装置を含めた構成であっても良い。直接ハードウェアを操作する場合には、図示していないＤＡコンバータやアクチュエータが少なくとも必要であり、ハードウェアを制御する制御装置を操作する場合には、図示していないリアル通信手段やアナログ信号インターフェースが必要となる。またハードウェアを制御する制御装置自身も調節装置と同じ装置の中のソフトウェアである場合には、特別なインターフェース手段は不要である。【００２１】
図３は、実施の形態１にかかる調節演算部の構成の一例を示す図である。調節演算部１４の役割は、前述した通り、偏差ｅ［ｎ］に基づいて、偏差がなくなるように操作信号ＭＶ［ｎ］を演算出力することである。【００２２】
調節演算部１４は、偏差ｅ［ｎ］に基づく速度形Ｉ動作（以下「Ｉ動作」という）により、速度形積分調節信号である速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］を出力する速度形積分調節部としての速度形Ｉ調節部２１と、偏差ｅ［ｎ］に基づく速度形Ｐ動作（以下「Ｐ動作」という）および速度形Ｄ動作（以下「Ｄ動作」という）により速度形Ｐ＋Ｄ調節信号ΔＰ［ｎ］＋ΔＤ［ｎ］（第１の速度形調節信号）を出力する速度形ＰＤ調節部２２と、速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］に速度形Ｐ＋Ｄ調節信号ΔＰ［ｎ］＋ΔＤ［ｎ］を加算し、さらに前回過積分信号ＡＲＷ［ｎ］を減じて、第２の速度形調節信号ΔＭＶ［ｎ］を得る加算部２３と、その出力を位置形信号である操作信号ＭＶ［ｎ］に変換する積分器２４とで構成されている。【００２３】
速度形Ｉ調節部２１では、ΔＩ［ｎ］＝Ｋｐ・（τ／ＴＩ）・（ｅ［ｎ］＋ｅ［ｎ−１］）／２なる演算を行い、速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］を求める。なお、計算式の各記号は、τ：制御周期、ＴＩ：積分時間、Ｋｐ：比例ゲインである。【００２４】
速度形ＰＤ調節部２２では、ΔＰ［ｎ］＝Ｋｐ・（ｅ［ｎ］−ｅ［ｎ−１］）およびΔＤ［ｎ］＝Ｋｐ・（ＴＤ／τ）・（ｅ［ｎ］−２ｅ［ｎ−１］＋ｅ［ｎ−２］）なる演算を行い、これらを合算し、速度形Ｐ＋Ｄ調節信号ΔＰ［ｎ］＋ΔＤ［ｎ］を求める。なお、計算式の記号ＴＤは、微分時間である。本説明では、速度形ＰＤ調節部２２で例を示したが、Ｄ動作の無い、速度形Ｐ調節部でも良い。上記のΔＤ［ｎ］の数式は、完全微分の式であるが、一般的に用いられる不完全微分の式を用いても良い。また速度形ＰＩＤ調節演算に限らず、速度形積分演算を除くものであれば、どのようなものでも良い。【００２５】
加算部２３では、ΔＭＶ［ｎ］＝ΔＩ［ｎ］＋ΔＰ［ｎ］＋ΔＤ［ｎ］−ＡＲＷ［ｎ］なる演算を行い、速度形調節信号ΔＭＶ［ｎ］を求める。強調すべき点は、この処理では、あくまでも前回過積分を除去するために、積分値を補正するのであって、従来の方式に見られるような、速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］を「０」にする、または制限することで、積分を停止または制限しているわけではない点である。そのため、速度形Ｉ調節信号の実効値は、あくまでもΔＩ［ｎ］であって、ΔＩ［ｎ］−ＡＲＷ［ｎ］ではない。後述する過積分算出部１６では、それ故にΔＩ［ｎ］を用いているのである。【００２６】
積分器２４では、ＭＶ［ｎ］＝ＭＶ［ｎ−１］＋ΔＭＶ［ｎ］なる演算により、速度形調節信号ΔＭＶ［ｎ］を位置形調節信号である、操作信号ＭＶ［ｎ］に変換する。【００２７】
図７は、実施の形態１にかかる出力制限部の一例を示す図である。出力制限部１５の役割は、前述した通り、操作信号ＭＶ［ｎ］を所定の制限値により制限し制御対象２へ制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］を出力すると共に、所定の制限からの逸脱具合を示す制限逸脱信号δ［ｎ］を出力することである。【００２８】
出力制限部１５は、操作信号ＭＶ［ｎ］の大きさを所定の範囲に制限する上下限制限部６１と、その出力の変化率を所定の範囲内に制限することで、制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］を求め、制御対象２に出力する変化率制限部６２と、操作信号ＭＶ［ｎ］から制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］を減ずることにより、所定の制限からの逸脱具合を示す制限逸脱信号δ［ｎ］を求め出力する減算部６３とで構成されている。【００２９】
上下限制限部６１の機能を一般化するため、入力信号をＸ［ｎ］、出力信号をＹ［ｎ］と仮に置いて説明する。上下限制限部６１では、Ｘ［ｎ］が所定の上限値を上回った場合は、所定の上限値の値を、所定の下限値を下回った場合は、所定の下限値の値を、それ以外は、Ｘ［ｎ］の値をＹ［ｎ］として出力する。【００３０】
変化率制限部６２の機能を一般化するため、入力信号をＸ［ｎ］、出力信号をＹ［ｎ］と仮に置いて説明する。変化率制限部６２では、Ｘ［ｎ］がＹ［ｎ−１］＋所定の上限値を上回った場合は、Ｙ［ｎ−１］＋所定の上限値を、Ｘ［ｎ］がＹ［ｎ−１］＋所定の下限値を下回った場合は、Ｙ［ｎ−１］＋所定の下限値を、それ以外は、Ｘ［ｎ］をＹ［ｎ］として出力する。【００３１】
減算部６３では、δ［ｎ］＝ＭＶ２［ｎ］−ＭＶ［ｎ］なる演算を行い、制限逸脱信号δ［ｎ］を求める。【００３２】
本説明では、上下限制限部６１、変化率制限部６２の順に構成する例を示したが、どちらか一方のみであっても良いし、逆の順番に構成しても良い。以下、上下限制限部６１および変化率制限部６２を、一つ以上の制限要素６０と称する。【００３３】
図２は、実施の形態１にかかる過積分算出部の構成の一例を示す図である。前述したように、過積分算出部１６の役割は、速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］と制限逸脱信号δ［ｎ］に基づいて、前回過積分に相当する、前回過積分信号ＡＲＷ［ｎ］を算出することである。【００３４】
過積分算出部１６は、速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］と制限逸脱信号δ［ｎ］の前回値をそれぞれ保持する記憶部９１、９２と、これらの出力である前回速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ−１］と前回制限逸脱信号δ［ｎ−１］の両信号の符号が異符号の場合には、「０」を、同符号の場合には、これらの両信号のうちで絶対値の小さいものを選択する絶対値最小値選択部９３とを有して構成されている。【００３５】
なお、図２に示す絶対値最小値選択部９３の構成は、上述した処理を具現化する一例である。詳細に説明すると、前回制限逸脱信号δ［ｎ−１］および前回速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ−１］の値が、いずれも正の値であるときは、スイッチ部の上側の接点を通じて最小値選択部（ＭＩＮ）に入力され、小さい方の値（つまり、絶対値が小さい方の値）が選択される。一方、両信号の値が、いずれも負の値であるときは、スイッチ部の下側の接点を通じて最大値選択部（ＭＡＸ）に入力され、大きい方の値（つまり、絶対値の小さい方の値）が選択される。さらに、δ［ｎ−１］の値が正でΔＩ［ｎ−１］の値が負の場合、δ［ｎ−１］の値が上側のスイッチ部は、上側の接点を通じて最小値選択部（ＭＩＮ）に入力され、下側のスイッチ部は、下側に倒れているので、最小値選択部（ＭＩＮ）には「０」が出力される。よって、最小値選択部（ＭＩＮ）の出力は「０」となる。同様に最大値選択部（ＭＡＸ）の出力も「０」となる。最小値選択部（ＭＩＮ）の出力と最大値選択部（ＭＡＸ）の出力を足した出力も「０」となる。【００３６】
つぎに、過積分算出部１６の詳細な内容につき、場合分けして説明する。まず、前回逸脱が発生していない場合（δ［ｎ−１］＝０の場合）、過積分は発生していないため、前回過積分信号ＡＲＷ［ｎ］の値を「０」にする必要がある。絶対値最小値を選択することにより、どちらかの入力が「０」であれば、出力が「０」になるため、この条件は満たされる。【００３７】
一方、前回逸脱が発生した場合、前回逸脱信号δ［ｎ−１］および前回速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ−１］が同符号、かつ、それぞれの絶対値が｜δ［ｎ−１］｜＜｜ΔＩ［ｎ−１］｜の関係にあるときは、逸脱原因がＩ調節演算のみにあったことになる。この場合、前回過積分信号ＡＲＷ［ｎ］の値は、前回逸脱信号δ［ｎ−１］の値にする必要がある。これも絶対値最小値を選択することにより満たされる。【００３８】
また、前回逸脱が発生した場合、前回逸脱信号δ［ｎ−１］および前回速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ−１］が同符号、かつ、それぞれの絶対値が｜δ［ｎ−１］｜＞｜ΔＩ［ｎ−１］｜の関係にあるときは、逸脱原因がＩ調節演算のみにあったわけではなく、Ｐ調節演算あるいは、Ｄ調節演算にも逸脱原因があったことになる。この場合、前回過積分信号ＡＲＷ［ｎ］の値は、前回速度形Ｉ調節演算出力ΔＩ［ｎ−１］の値とする必要がある。これも絶対値最小値を選択することにより満たされる。【００３９】
さらに、前回逸脱が発生した場合、前回逸脱信号δ［ｎ−１］および前回速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ−１］が異符号の場合、Ｉ調節演算は逸脱原因と無関係である。この場合、過積分は発生していないので、前回過積分信号ＡＲＷ［ｎ］の値を「０」にする必要がある。これも絶対値最小値を選択することにより満たされる。【００４０】
なお、前述した通り、前回過積分信号ＡＲＷ［ｎ］は、調節演算部１４に入力され、自身が保存している積分値を補正することにより、前回過積分が除去される。【００４１】
図１２は、従来の調節装置による動作状態の一例を示す図である。従来調節装置は、出力制限部１５における制限値を逸脱し、かつ、速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］の値が、制限逸脱信号δ［ｎ］を拡大する方向であると判断した場合、速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］の値を「０」とすることで、積分を停止するアンチリセットワインドアップ処理を行っている。しかし、制御対象２への制限付き操作信号が飽和したばかりの状態において、制限逸脱信号が比較的少ないタイミングで、かつ、偏差ｅ［ｎ］が「０」に向かいつつあるとき、飽和と飽和解除とを制御周期毎に繰り返し、制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］が制限付き操作信号状態７１、７２に示すように、細かく変動するハンチング現象が発生する。【００４２】
図１３は、実施の形態１にかかる調節装置による動作状態の一例を示す図である。実施の形態１にかかる調節装置は、速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］を「０」にしたり、制限したりするのではなく、前回過積分を除去するため、操作信号状態８１、８２に示すように、制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］のハンチング現象を改善することが可能である。【００４３】
以上説明したように、実施の形態１にかかる調節装置１によれば、操作信号ＭＶ［ｎ］が所定の上下限制限値または変化率制限値を超えた場合、速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］を「０」にしたり、制限したりするのではなく、調節演算部１４が前回制御周期に発生した過積分（前回過積分）を除去するため、ハンチング現象ならびにオーバーシュートおよびアンダーシュートを防止することが可能である。その結果、従来の調節装置に比して、例えば制御対象２のプロセス値ＰＶに急激な変化を与えることにより制御装置などを磨耗、損傷等させるということがない。また、ハンチング現象により生じる制御装置の不要な動作や消費電力の増加を抑制することが可能である。さらに、飽和が発生した制御周期の速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］の量に関わらず、次回の制御周期では、前回過積分を除去するので、飽和からの回復動作をより俊敏に行うことが可能である。すなわち、実施の形態１にかかる調節装置１は、制御対象２の制御性が高く、かつ、安定した制御を実現できるので、制御対象２の長期使用、耐久性の向上、エネルギー消費量の低減、安全性の向上、メンテナンスコストの低減が可能である。【００４４】
実施の形態２．
実施の形態１にかかる調節装置１は、調節演算部１４や速度形Ｉ調節部２１を始めとする調節部で構成したが、実施の形態２にかかる調節装置１では、位置形積分調節部である位置形Ｉ調節部３１を始めとする調節部で構成する。実施の形態１と異なっている部分のみ説明する。関連図は、図１、図２、図４、図５、図７である（図３が、図４、図５になっているところのみ異なる）。【００４５】
図４は、実施の形態２にかかる調節演算部の構成の一例を示す図である。調節演算部１４の役割は、前述した通り、偏差ｅ［ｎ］に基づいて、偏差がなくなるように操作信号ＭＶ［ｎ］を演算出力することである。【００４６】
調節演算部１４は、偏差ｅ［ｎ］に基づいて、速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］および位置形積分調節信号である位置形Ｉ調節信号ＭＶＩ［ｎ］を出力すると共に、前回過積分信号ＡＲＷ［ｎ］により自身が保存している積分値を補正する位置形Ｉ調節部３１と、偏差ｅ［ｎ］に基づいて位置形Ｐ＋Ｄ調節信号ＭＶＰ［ｎ］＋ＭＶＤ［ｎ］（第１の位置形調節信号）を出力する位置形ＰＤ調節部３２と、位置形Ｉ調節信号ＭＶＩ［ｎ］に位置形Ｐ＋Ｄ調節信号ＭＶＰ［ｎ］＋ＭＶＤ［ｎ］を加算し、第２の位置形調節信号である操作信号ＭＶ［ｎ］を求める加算部３４とで構成されている。【００４７】
位置形ＰＤ調節部３２では、ＭＶＰ［ｎ］＝Ｋｐ・ｅ［ｎ］およびＭＶＤ［ｎ］＝Ｋｐ・（ＴＤ／τ）・（ｅ［ｎ］−ｅ［ｎ−１］）なる演算を行い、これらを合算し、位置形Ｐ＋Ｄ調節信号ＭＶＰ［ｎ］＋ＭＶＤ［ｎ］を求める。本説明では、位置形ＰＤ調節部３２で例を示したが、Ｄ動作の無い、位置形Ｐ調節部でも良い。上記のＭＶＤ［ｎ］の数式は、完全微分の式であるが、一般的に用いられる不完全微分の式を用いても良い。また位置形ＰＩＤ調節演算に限らず、積分演算を除くものであればどのようなものでも良い。【００４８】
加算部３４では、ＭＶ［ｎ］＝ＭＶＩ［ｎ］＋ＭＶＰ［ｎ］＋ＭＶＤ［ｎ］なる演算を行い、操作信号ＭＶ［ｎ］を求める。【００４９】
図５は、実施の形態２にかかる位置形Ｉ調節部の構成の一例を示す図である。位置形Ｉ調節部３１の役割は、前述した通り、偏差ｅ［ｎ］に基づいて、速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］および位置形Ｉ調節信号ＭＶＩ［ｎ］を出力すると共に、前回過積分信号ＡＲＷ［ｎ］により自身が保存している積分値を補正することである。【００５０】
位置形Ｉ調節部３１は、目標値からプロセス値を減じた偏差ｅ［ｎ］に所定のゲインを乗ずることにより速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］を出力するゲイン部４１と、速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］から前回過積分信号ＡＲＷ［ｎ］を減じる演算を行う減算部４２と、減算部４２の出力を積分することにより位置形Ｉ調節信号ＭＶＩ［ｎ］を求める積分器４３とで構成されている。【００５１】
ゲイン部４１では、ΔＩ［ｎ］＝Ｋｐ・（τ／ＴＩ）・（ｅ［ｎ］＋ｅ［ｎ−１］）／２なる演算を行い、速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］を求める。【００５２】
減算部４２では、ΔＩ［ｎ］−ＡＲＷ［ｎ］なる演算を行う。【００５３】
積分器４３では、ＭＶＩ［ｎ］＝ＭＶＩ［ｎ−１］＋減算部４２の出力なる演算を行い、位置形Ｉ調節信号ＭＶＩ［ｎ］を求める。【００５４】
効果については、実施の形態１と同様であり省略する。【００５５】
実施の形態３．
実施の形態２にかかる調節装置１の位置形Ｉ調節部３１の構成が少し異なる実施の形態３について示す。実施の形態２と異なっている部分のみ説明する。関連図は、図１、図２、図４、図６、図７である（図５が、図６になっているところのみ異なる）。この構成は、一般的な積分器がゲイン付きであり、その前後に修正を加えるだけで、前回過積分を除去可能な構成を得ようとするものである。もしゲイン部と積分器が分離している構成の積分器を用いるなら実施の形態２の構成を推奨する。【００５６】
図６は、実施の形態３にかかる位置形Ｉ調節部の構成の一例を示す図である。位置形Ｉ調節部３１の役割は、前述した通り、偏差ｅ［ｎ］に基づいて、速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］および位置形Ｉ調節信号ＭＶＩ［ｎ］を出力すると共に、前回過積分信号ＡＲＷ［ｎ］により自身が保存している積分値を補正することである。【００５７】
位置形Ｉ調節部３１は、目標値からプロセス値を減じた偏差ｅ［ｎ］に所定の積分ゲインを乗ずることにより速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］を出力するゲイン部５４と、前回過積分信号ＡＲＷ［ｎ］に前記所定の積分ゲインの逆数を乗じる演算を行うフィードバックゲイン部５１と、偏差ｅ［ｎ］からフィードバックゲイン部５１の出力を減ずる減算部５２と、減算部５２の出力に、所定の積分ゲインを乗ずると共に積分演算を行い位置形Ｉ調節信号ＭＶＩ［ｎ］を出力するゲイン付き積分器５３とで構成されている。【００５８】
ゲイン部５４では、ΔＩ［ｎ］＝Ｋｐ・（τ／ＴＩ）・（ｅ［ｎ］＋ｅ［ｎ−１］）／２なる演算を行い、速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］を求める。【００５９】
フィードバックゲイン部５１では、ＡＲＷ［ｎ］・（Ｔｉ／τ）／Ｋｐなる演算を行う。減算部５２では、（ｅ［ｎ］＋ｅ［ｎ−１］）／２−フィードバックゲイン部５１の出力なる演算を行う。【００６０】
ゲイン付き積分器５３ではＭＶＩ［ｎ］＝ＭＶＩ［ｎ−１］＋減算部５２の出力・Ｋｐ・（τ／ＴＩ）なる演算を行い、位置形Ｉ調節信号ＭＶＩ［ｎ］を求める。【００６１】
効果については、実施の形態１と同様であり省略する。【００６２】
実施の形態４．
実施の形態４にかかる調節装置は、制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］を量子化することにより、制御対象２への出力をステップ状にし、制御対象２の動作頻度を下げ、制御対象２の更なる長期使用化および消費電力を低減することができるように構成されている。実施の形態１と異なっている部分のみ説明する。関連図は、図１、図２、図３、図８、図１４である（図７が、図８になっている部分のみ異なる）。【００６３】
図８は、実施の形態４にかかる出力制限部の構成の一例を示す図である。出力制限部１５の役割は、前述した通り、操作信号ＭＶ［ｎ］を所定の制限値により制限し制御対象２へ制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］を出力すると共に、所定の制限からの逸脱具合を示す制限逸脱信号δ［ｎ］を出力することである。【００６４】
出力制限部１５は、操作信号ＭＶ［ｎ］の大きさを所定の範囲に制限する上下限制限部６１と、その出力の変化率を所定の範囲内に制限する変化率制限部６２と、その出力の取り得る値を所定値の整数倍の範囲に制限して量子化することで制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］を求め制御対象２に出力する量子化部６４と、量子化部６４と同じ制限値を持ち操作信号ＭＶ［ｎ］の取り得る値を所定値の整数倍の範囲に制限して量子化する量子化部６５と、量子化部６５の出力から制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］を減ずることにより、所定の制限からの逸脱具合を示す制限逸脱信号δ［ｎ］を求め出力する減算部６３とで構成されている。以下、実施の形態４にかかる調節装置１の動作を説明する。【００６５】
図１４は、量子化部の動作状態の一例を示す図である。ここで、量子化部６４、６５の機能を一般化するため、入力信号をＸ［ｎ］、出力信号をＹ［ｎ］と仮に置いて説明する。量子化部６４、６５は、例えば図１４に示すような入出力特性をもったフィルタである。出力Ｙ［ｎ］は、Ｎｓｔｅｐの整数倍に量子化される。また、入力Ｘ［ｎ］に対するチャタリング防止のためヒステリシス（Ｈｉｓ）特性をもたせている。このヒステリシス特性は、持たせなくてもよいが、量子化する趣旨である動作回数低減の観点から、ヒステリシス特性をもたせることが推奨される。【００６６】
図８のその他の部分については、実施の形態１で説明済みのため省略する。また、実施形態１で説明済みだが、上下限制限部６１と変化率制限部６２は、どちらか一つでも良いし、順番は入れ替わっても良い。【００６７】
量子化部６４を設けることによって、制御対象２への制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］がＮｓｔｅｐ単位のみで変化する。ここで、この量子化部６４を上下限制限部６１および変化率制限部６２と同種のフィルタと考えた場合、量子化部６５は不要とすることも考えられる。しかしながら、量子化部６５を省略した場合、操作信号ＭＶ［ｎ］と制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］とは常に異なり、逸脱が常に発生していることと等価となる。この場合、内部では細かく演算を行おうとしても、量子化部６４、減算部６３を通じた前回過積分除去が常時働くため、結果として、Ｎｓｔｅｐ単位の分解能でしか動作しないことになる。そこで、量子化部６５を設けるようにして、上下限制限部６１および変化率制限部６２で逸脱が発生した場合のみ、逸脱信号δ［ｎ］が「０」以外になることとしている。【００６８】
すなわち、上下限制限部６１および変化率制限部６２で逸脱が発生しない場合、操作信号ＭＶ［ｎ］と変化率制限部６２の出力は、等しい値である。そのため、量子化部６４および量子化部６５に入力される値は等しくなる。また、量子化部６４および量子化部６５は、同じ構成であることから、量子化部６４の出力である制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］と、量子化部６５の出力も等しくなる。【００６９】
上下限制限部６１および変化率制限部６２で逸脱が発生した場合、減算部６３は、量子化部６５の出力より制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］を減算し、その値を制限逸脱信号δ［ｎ］として生成する。【００７０】
以上説明したように、実施の形態４にかかる調節装置１によれば、制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］を求め制御対象２に出力する量子化部６４と、量子化部６４と同じ制限値を持ち操作信号ＭＶ［ｎ］の取り得る値を所定値の整数倍の範囲に制限して量子化する量子化部６５とを備え、制御対象２への出力をステップ状に変化させるようにしたので、制御対象２の動作頻度を下げることができる。その結果、制御対象２の更なる長期使用化、耐久性の向上、エネルギー消費量の低減、安全性の向上、およびメンテナンスコストの低減が可能である。【００７１】
実施の形態５．
実施の形態４にかかる調節装置１に比べ、高位優先機能を追加したのが、実施形態５にかかる調節装置１である。関連図は図９、図２、図３である。【００７２】
図９は、実施の形態５にかかる調節装置の構成の一例を示す図である。調節装置１の役割は、目標値ＳＶと最低保証目標値ＬＶの高い方の目標値に制御対象２のプロセス値ＰＶを一致させるように、制御対象２への出力である制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］を調節することである。但し、最低保証目標値ＬＶから計算される最低保証操作信号Ｍ２［ｎ］以下の出力は行わず、常に最低保証操作信号Ｍ２［ｎ］以上とする。例えば、ＳＶは、手動操作により与えられ、ＬＶは、保安装置から与えられる保護指令である。保護指令がある場合には、ＬＶに相当するプロセス値を最低保証すべく調節装置は動作するが、ＬＶから単純に算出したＭ２［ｎ］では出力が過大であったとしても、制限付き操作信号を減らす方向の調節を行ってはならない。【００７３】
実施の形態５にかかる調節装置１は、実施の形態１の調節装置１に比べて、図示しない上位システムから与えられる目標値ＳＶと最低保証目標値ＬＶとの高位優先選択処理を行い、選択された目標値を調節演算部１４に出力する第１の最大値選択部としての最大値選択部１７と、最低保証目標値ＬＶから最低保証操作信号Ｍ２［ｎ］に変換するＳＶＭＶ変換部１８とが追加され、出力制限部１５には、制御対象２への出力を調節演算部１４からの操作信号ＭＶ［ｎ］と最低保証操作信号Ｍ２［ｎ］との高位優先選択処理する第２の最大値選択部としての最大値選択部６６が追加されている。【００７４】
ＳＶＭＶ変換部１８では、制御対象２の仕様から決まる、目標値から操作信号への変換を行う。一般的には、Ｙ＝Ａ・Ｘ＋Ｂ式の直線特性を用いる。例えば、Ｍ２［ｎ］＝ＬＶ［Ｎ］・Ａ１＋Ｂ１なる演算を行い、最低保証操作信号Ｍ２［ｎ］を求める。ここで、Ａ１、Ｂ１は制御対象２の仕様から決まる定数とする。ここでは、一次式を用いたが、制御対象２に応じて、どのような関数を用いても良い。【００７５】
最大値選択部１７では、ＳＶ［ｎ］とＬＶ［Ｎ］のうち、大きい値を選択する。【００７６】
最大値選択部６６では、Ｍ２［ｎ］と変化率制限部６２の出力のうち、大きい値を選択し、量子化部６４へ出力する。【００７７】
出力制限部１５に含まれる上下限制限部６１、変化率制限部６２は、何れか一つでも良く、また両方無くても良いし、順番も入れ替わっても良い。量子化部６４、６５については、共に存在しても良いし、共に無くても良い。【００７８】
最大値選択部１７がない構成の場合、最大値選択部６６により、最低保証操作信号Ｍ２［ｎ］が優先して出力されるが、その目標値ＳＶと最低保証目標値ＬＶとの差が大きい場合には、偏差ｅ［ｎ］が発生するために、調節演算部１４からの操作信号ＭＶ［ｎ］は、下げる側に固定されてしまう。そのため、調節演算部１４からの操作信号ＭＶ［ｎ］が有効に作用することは無い。有効に作用されるためには、最大値選択部１７を設けることにより、調節演算部１４に入力される目標値ＳＶ［ｎ］も高位優先処理されている必要がある。【００７９】
以上説明したように、実施の形態５にかかる調節装置によれば、最大値選択部１７とＳＶＭＶ変換部１８と最大値選択部６６とを備えることにより、最低保障動作を行いながらも、不足した場合には、調節演算部１４の操作信号ＭＶ［ｎ］により、調節動作を有効に作用させることが可能である。その結果、保安装置などと連係する場合に要求される高位優先動作を安全に行うことが可能である。【００８０】
実施の形態６．
実施の形態５に比べ、さらに、マニュアル切換機能を装備したのが、実施の形態６である。自動調節だけでなく、マニュアル操作が可能であることは、一般的に良くある要求事項である。ここでは、そのようなケースの解決方法を提供する。【００８１】
図９は、実施の形態６にかかる調節装置１の構成の一例を示す図である。実施の形態５と異なっている部分のみ説明する。関連図は、図９、図２、図１０である（図３が図１０になっている部分のみ異なる）。【００８２】
実施の形態６にかかる調節装置１は、実施の形態５の調節装置１に比べて、現在の目標値ＳＶ［ｎ］からマニュアル操作信号Ｍ１［ｎ］に変換するＳＶＭＶ変換部１８が追加され、調節演算部１４には、マニュアル切換信号Ｍａｎｕにより、マニュアル操作時は、マニュアル操作信号Ｍ１［ｎ］−前回制御周期の操作信号ＭＶ［ｎ−１］なる演算を行う減算部２７と、第２の速度形調節信号ΔＭＶ［ｎ］を減算部２７で演算された所定の信号に切換えるＭ／Ａ切換スイッチ２８とが追加されている。【００８３】
ＳＶＭＶ変換部１８では、制御対象２の仕様から決まる、目標値から操作信号への変換を行う。一般的には、Ｙ＝Ａ・Ｘ＋Ｂ式の直線特性を用いる。例えば、Ｍ１［ｎ］＝ＳＶ［ｎ］・Ａ１＋Ｂ１なる演算を行い、マニュアル操作信号Ｍ１［ｎ］を求める。ここで、Ａ１、Ｂ１は、制御対象２の仕様から決まる定数とする。ここでは、一次式を用いたが、制御対象２に応じて、どのような関数を用いても良い。【００８４】
図１０は、実施の形態６にかかる調節演算部の構成の一例を示す図である。実施の形態５と異なっているのは、マニュアル切換信号Ｍａｎｕを入力して、マニュアル切換信号Ｍａｎｕがオン時（マニュアル操作時）、第２の速度形調節信号ΔＭＶ［ｎ］を、Ｍ１［ｎ］−ＭＶ［ｎ−１］に切換えている点である。この構成をとることにより、マニュアル操作時、操作信号ＭＶ［ｎ］は、必ず、Ｍ１［ｎ］に一致する。積分器２４自身を用いない様にしたい場合には、さらに、積分器２４の出力（操作信号ＭＶ［ｎ］）をＭ１［ｎ］に切換える所定のスイッチ（図示せず）を設けても良い。なお、図１０に示される調節演算部１４は、減算部２７で行われたＭ１［ｎ］−ＭＶ［ｎ−１］なる演算の出力と加算部２３から出力された信号とをＭ／Ａ切換スイッチ２８で切換えている。【００８５】
以上説明したように、実施の形態６にかかる調節装置によれば、ＳＶＭＶ変換部１８と、マニュアル操作時は、積分器の入力をマニュアル操作信号−前回制御周期における操作信号に切換える機能とを備え、バランスレス・バンプレス切換えが可能となる。ここでいうバランスレスとは、切換えるにあたってプロセス値ＰＶと目標値ＳＶがバランスするのを待ってから切換える必要が無いことを意味する。またバンプレスとは、切換えた瞬間に操作信号ＭＶ［ｎ］が急変して、プロセス値ＰＶが変動してしまう動作が無いことを意味する。その結果、従来の調節装置に比して制御対象２の制御性を向上させることが可能である。【００８６】
実施の形態７．
実施の形態６に比べ、さらに、位置形の調節部に対応したのが、実施の形態７である。【００８７】
図９は、実施の形態７にかかる調節装置１の構成の一例を示す図である。実施の形態６と異なっている部分のみ説明する。関連図は、図９、図２、図１１である（図１０が図１１になっている部分のみ異なる）。【００８８】
図１１は、実施の形態７にかかる調節演算部の構成の一例を示す図である。実施の形態２と異なっているのは、マニュアル切換信号Ｍａｎｕを入力して、マニュアル切換信号Ｍａｎｕがオン時、積分器４３の入力を、Ｍ１［ｎ］−ＭＶ［ｎ−１］−（ＭＶＰ［ｎ］＋ＭＶＤ［ｎ］）に切換えている点である。この構成をとることにより、マニュアル切換信号Ｍａｎｕがオン時は、操作信号ＭＶ［ｎ］は、必ず、Ｍ１［ｎ］に一致する。積分器４３自身用いない様にしたい場合には、さらに、積分器４３の出力（操作信号ＭＶ［ｎ］）をＭ１［ｎ］に切換える所定のスイッチ（図示せず）を設けても良い。なお、図１１に示される調節演算部１４は、減算部３７で行われたＭ１［ｎ］−ＭＶ［ｎ−１］−（ＭＶＰ［ｎ］＋ＭＶＤ［ｎ］）なる信号と減算部４２から出力された信号とをＭ／Ａ切換スイッチ４４で切換えている。【００８９】
なお、各実施の形態にかかる調節装置は、鉄道車両の減速度を制御する調節装置を例に説明したが、他にもＩ調節演算部と出力制限部を備える調節装置や、制御システムなら、適用可能である。その他、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
以上のように、本発明にかかる調節装置は、鉄道車両の減速度を制御する調節装置を始め、Ｉ調節演算部と出力制限部を備える各種の調節装置、制御装置、制御システムに有用である。
【図１】
2010041338.tif 000003
【図２】
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【図３】
2010041338.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年4月22日(2009.4.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象からのプロセス値を目標値に一致させるように操作信号を演算出力する調節演算部と、前記調節演算部からの前記操作信号を制限して前記制御対象へ出力する出力制限部とを備える調節装置において、  前記調節演算部は、少なくとも速度形積分調節部または位置形積分調節部を含み、  前記出力制限部は、所定の制限からの逸脱具合を示す制限逸脱信号を出力する機能を備え、  前記調節演算部から出力された速度形積分調節信号と前記制限逸脱信号とに基づいて、前回制御周期における、前記制限逸脱信号に含まれる成分の内、積分演算による逸脱がどの程度かを判断し、前回過積分信号として出力する過積分算出部を備え、  前記調節演算部は、前記前回過積分信号を積分器の入力信号から減算することにより、自身が保存している積分値を補正し、前記前回過積分を除去する機能を備えること、  を特徴とする調節装置。
【請求項２】
前記過積分算出部は、 前記速度形積分調節信号の前回値と前記制限逸脱信号の前回値とを保持する記憶部と、 前記記憶部からの出力信号の符号、および絶対値を比較し、所定の信号を出力する絶対値最小値選択部と、 を有することを特徴とする請求項１に記載の調節装置。
【請求項３】
前記過積分算出部は、  前回制御周期における前記制限逸脱信号および前回制御周期における前記速度形積分調節信号から、これら両信号の符号が異符号の場合には「０」を、同符号の場合にはこれらの両信号のうちで絶対値の小さいものを選択し、前回過積分信号を算出することを特徴とする請求項１に記載の調節装置。
【請求項４】
前記調節演算部は、  偏差に基づいて速度形積分調節信号を出力する速度形積分調節部と、  偏差に基づいて、第１の速度形調節信号を出力する前記速度形積分調節部以外の速度形調節部と、  前記速度形積分調節信号＋前記第１の速度形調節信号−前記前回過積分信号なる演算により、第２の速度形調節信号を得る加算部と、  前記第２の速度形調節信号を位置形信号である操作信号に変換する積分器と、  を備えたことを特徴とする請求項１に記載の調節装置。
【請求項５】
前記調節演算部は、  偏差に基づいて速度形積分調節信号および位置形積分調節信号を出力すると共に、前記前回過積分信号により自身が保存している積分値を補正する位置形積分調節部と、  前記位置形積分調節部以外の位置形調節部と、  前記位置形積分調節部以外の位置形調節部から出力された第１の位置形調節信号を前記位置形積分調節信号に加え第２の位置形調節信号を算出し、前記第２の位置形調節信号を操作信号として出力する加算部と、  を備えたことを特徴とする請求項１に記載の調節装置。
【請求項６】
前記位置形積分調節部は、  目標値からプロセス値を減じた偏差に所定のゲインを乗ずることにより速度形積分調節信号を出力するゲイン部を備え、  前記速度形積分調節信号から前記前回過積分信号を減じた信号を積分することにより位置形積分調節信号を求めることを特徴とする請求項５に記載の調節装置。
【請求項７】
前記位置形積分調節部は、  目標値からプロセス値を減じた偏差に所定の積分ゲインを乗ずることにより速度形積分調節信号を出力するゲイン部と、  前記偏差から、前記前回過積分信号に前記所定の積分ゲインの逆数を乗じた信号を減ずる減算部と、  前記減算部の出力を取り込み、前記所定の積分ゲインを乗ずると共に積分演算を行い、位置形積分調節信号を出力するゲイン付き積分器と、  を備えたことを特徴とする請求項５に記載の調節装置。
【請求項８】
前記出力制限部は、  前記操作信号を受け、制限付き操作信号を前記制御対象に出力する直列に接続された１つ以上の制限要素と、  前記操作信号から前記制限付き操作信号を減ずることにより制限逸脱信号を求め、前記過積分算出部へ出力する減算部と、  を備えたことを特徴とする請求項１に記載の調節装置。
【請求項９】
前記出力制限部は、  前記操作信号を制限して出力する、直列に接続された１つ以上の制限要素と、  前記直列に接続された１つ以上の制限要素の出力信号の取り得る値を所定値の整数倍の範囲に制限して量子化し、量子化された操作信号を前記制御対象へ出力する第１の量子化部と、  前記操作信号を受け、前記第１の量子化部と同一の条件にて量子化し、量子化された操作信号を出力する第２の量子化部と、  前記第２の量子化部の出力から第１の量子化部の出力を減ずることにより制限逸脱信号を求め、前記過積分算出部へ出力する減算部と、  を備えたことを特徴とする請求項１に記載の調節装置。
【請求項１０】
前記調節装置は、  上位システムから与えられる目標値と最低保証目標値との高位優先選択処理を行い、選択された目標値を調節演算部に出力する第１の最大値選択部と、  最低保証目標値から最低保証操作信号に変換するＳＶＭＶ変換部と、  少なくとも、前記直列に接続された１つ以上の制限要素の入力信号と前記最低保証操作信号との高位優先選択処理をして出力する第２の最大値選択部を含む出力制限部と、  を備えたことを特徴とする請求項８または９に記載の調節装置。
【請求項１１】
前記直列に接続された１つ以上の制限要素には、  少なくとも入力信号の大きさを所定の範囲に制限して出力する上下限制限部を含むことを特徴とする請求項７〜９のいずれか１つに記載の調節装置。
【請求項１２】
前記直列に接続された１つ以上の制限要素には、  少なくとも入力信号の変化率を所定の範囲内に制限して出力する変化率制限部を含むことを特徴とする請求項７〜９のいずれか１つに記載の調節装置。
【請求項１３】
目標値からマニュアル操作信号に変換するＳＶＭＶ変換部を備え、  前記調節演算部は、  少なくとも、マニュアル切換信号により、マニュアル操作時は、マニュアル操作信号−前回演算周期における操作信号なる演算を行う減算部を備え、前記第２の速度形調節信号を前記減算部で演算された所定の信号に切換えることを特徴とする請求項４に記載の調節装置。
【請求項１４】
目標値からマニュアル操作信号に変換するＳＶＭＶ変換部を備え、  前記調節演算部は、  少なくとも、マニュアル切換信号により、マニュアル操作時は、マニュアル操作信号−前回制御周期における操作信号−前記第１の位置形調節信号なる演算を行う減算部を備え、前記第２の位置形調節信号を前記減算部で演算された所定の信号に切換えることを特徴とする請求項６に記載の調節装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、鉄道車両に搭載され、減速度を制御する調節装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  ＰＩまたはＰＩＤ（Ｐ：比例、Ｉ：積分、Ｄ：微分）調節装置（以下「調節装置」という）は、制御対象のプロセス値（測定値とも言う）を目標値に一致させるように、操作信号を出力するが、このとき、制御対象が危険な状態となる可能性を避けるため、操作信号に上下限の制限や変化率の制限を行う出力制限部を設ける構成を採用している。【０００３】  操作信号が出力制限部の制限値を超えて逸脱してしまい、出力制限部から制御対象への出力である制限付き操作信号が飽和してしまった場合、積分動作の性質上、対策を講じなければ、制限逸脱信号（操作信号−制限付き操作信号）が際限なく拡大してしまう場合がある。その後飽和から回復する際に、操作信号を制限範囲に引き戻すまでの間、制限付き操作信号が飽和を継続してしまい、オーバーシュートが発生するという、いわゆる、リセットワインドアップと呼ばれる現象が発生する。なお一般的な調節装置では、このリセットワインドアップを防止する処理（以下「アンチリセットワインドアップ処理」という）を行っている。【０００４】  例えば、下記特許文献１に示される調節装置では、アンチリセットワインドアップ処理として、飽和発生時に制限逸脱信号が拡大する方向の積分を停止する処理を行っている。【０００５】
【特許文献１】特許第２５３１７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  しかし、上記特許文献１に示される調節装置は、制御対象への制限付き操作信号が飽和したばかりの状態において、制限逸脱信号が比較的少ないタイミングで、かつ、調節信号の目標値とプロセス値との偏差が「０」に向かいつつあるとき、飽和と飽和解除とを制御周期毎に繰り返し、制限付き操作信号が細かく変動するハンチング現象が発生するという課題があった。さらに、ハンチング現象により、トグル動作の回数だけ過積分が重畳され、リセットワインドアップを生じる場合があるという課題があった。【０００７】  また、特許文献１に示される調節装置では、速度形積分調節信号を「０」にすることにより制限逸脱信号の拡大を防止することはできるが、飽和が発生した周期における過積分を除去することはできないため、例えば目標値がステップ状に変化した場合、その大きさに対応する過積分が残留し、次に飽和から回復するときにリセットワインドアップを生じ、オーバーシュートまたはアンダーシュートを生じる可能性があるという課題があった。【０００８】  本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、制御対象への制限付き操作信号が飽和したばかりの状態においても、制御対象への制限付き操作信号を安定させることができる調節装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる調節装置は、制御対象からのプロセス値を目標値に一致させるように操作信号を演算出力する調節演算部と、前記調節演算部からの前記操作信号を制限して前記制御対象へ出力する出力制限部とを備える調節装置において、前記調節演算部は、少なくとも速度形積分調節部または位置形積分調節部を含み、前記出力制限部は、所定の制限からの逸脱具合を示す制限逸脱信号を出力する機能を備え、前記調節演算部から出力された速度形積分調節信号と前記制限逸脱信号とに基づいて、前回制御周期に発生した前回過積分に相当する前回過積分信号を算出する過積分算出部を備え、前記調節演算部は、前記前回過積分信号により、自身が保存している積分値を補正することにより、前記前回過積分を除去する機能を備えること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】  本発明にかかる調節装置によれば、飽和が発生した場合には、次回の制御周期に、前回制御周期における、前記制限逸脱信号に含まれる成分の内、積分演算による逸脱がどの程度かを判断し前回制御周期に発生した過積分（前回過積分）を除去するため、制御対象への制限付き操作信号が飽和したばかりの状態においても、制御対象への制限付き操作信号を安定させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】  以下に、本発明にかかる調節装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。【００１２】実施の形態１．  図１は、実施の形態１にかかる調節装置の構成の一例を示す図である。調節装置１の役割は、目標値ＳＶ（設定値ともいう）と制御対象２のプロセス値ＰＶ（測定値ともいう）を一致させるように、制御対象２への出力である制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］を調節することである。関連図は、図１、図２、図３、図７である。【００１３】  この実施の形態の調節装置１は、目標値ＳＶを入力処理する入力部１１と、制御対象２のプロセス値ＰＶを入力処理する入力部１２と、それらの出力の偏差ｅ［ｎ］を算出する偏差演算部１３と、偏差ｅ［ｎ］に基づいて、偏差がなくなるように操作信号ＭＶ［ｎ］を演算出力する調節演算部１４と、この操作信号ＭＶ［ｎ］を所定の制限値により制限し制御対象２へ制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］を出力すると共に、所定の制限からの逸脱具合を示す制限逸脱信号δ［ｎ］を出力する出力制限部１５と、調節演算部１４が出力する速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］と制限逸脱信号δ［ｎ］に基づいて、前回制御周期に発生した過積分（以下「前回過積分」という）に相当する前回過積分信号ＡＲＷ［ｎ］を算出する過積分算出部１６によって構成されている。前回過積分信号ＡＲＷ［ｎ］は、調節演算部１４に入力され、自身が保存している積分値を補正することにより、前回過積分を除去する。【００１４】  調節装置１は、図１では単体の装置のように記載しているが、ある装置のソフトウェアの一部であっても良いし、複数の装置を接続して構成されたシステムであっても良い。名前も調節装置でなくてもよく、「＊＊制御装置」や、「＊＊制御システム」と呼ばれることもある。【００１５】  本明細書の中では、信号名の後に［ｎ］や［ｎ−１］を基本的に付けている。このｎは、システムが起動してから制御周期毎に１ずつ増えていく。つまりＸ［ｎ］と記載している場合は、システム起動後、ｎ番目の制御周期のＸの値を示すことになる。単に、Ｘ［ｎ］を今回の制御周期の値、Ｘ［ｎ−１］を前回制御周期の値、と理解しても良い。Ｘ［ｎ］をＸ［ｎ−１］に変換する手段を、本明細書の中では、記憶部という表現で示している。記憶部は、パルス伝達関数で示すと「１／Ｚ」のことである。【００１６】  入力部１１では、図示しない上位システムからシリアル通信や、アナログ信号等を経由した目標値ＳＶが入力される。入力部１２では、制御対象２のプロセス値ＰＶを検出する図示しないセンサからシリアル通信や、アナログ信号等を経由したプロセス値が入力される。アナログ信号の場合は、ＡＤコンバータによりアナログ信号をデジタル信号に変換する必要がある。この処理の中で必要に応じて、デジタルフィルタ処理またはオペアンプ回路によるアナログフィルタ処理を加えても良い。デジタルフィルタ処理を行う場合には、必要に応じて、制御周期の数倍のサンプリング周期でオーバーサンプリングすると良い。特にセンサからの信号にノイズ成分が多い場合には、ローパスフィルタによりノイズ成分を予め除去しておくことは、制御の安定化のために重要である。【００１７】  偏差演算部１３では、ｅ［ｎ］＝現在の目標値ＳＶ［ｎ］−現在のプロセス値ＰＶ［ｎ］なる演算を行い、偏差ｅ［ｎ］を求める。【００１８】  制御対象２は、実際に制御される対象となるハードウェアそのものでも良いし、ハードウェアを制御する制御装置を含めた構成であっても良い。直接ハードウェアを操作する場合には、図示していないＤＡコンバータやアクチュエータが少なくとも必要であり、ハードウェアを制御する制御装置を操作する場合には、図示していないリアル通信手段やアナログ信号インターフェースが必要となる。またハードウェアを制御する制御装置自身も調節装置と同じ装置の中のソフトウェアである場合には、特別なインターフェース手段は不要である。【００１９】  図３は、実施の形態１にかかる調節演算部の構成の一例を示す図である。調節演算部１４の役割は、前述した通り、偏差ｅ［ｎ］に基づいて、偏差がなくなるように操作信号ＭＶ［ｎ］を演算出力することである。【００２０】  調節演算部１４は、偏差ｅ［ｎ］に基づく速度形Ｉ動作（以下「Ｉ動作」という）により、速度形積分調節信号である速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］を出力する速度形積分調節部としての速度形Ｉ調節部２１と、偏差ｅ［ｎ］に基づく速度形Ｐ動作（以下「Ｐ動作」という）および速度形Ｄ動作（以下「Ｄ動作」という）により速度形Ｐ＋Ｄ調節信号ΔＰ［ｎ］＋ΔＤ［ｎ］（第１の速度形調節信号）を出力する速度形ＰＤ調節部２２と、速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］に速度形Ｐ＋Ｄ調節信号ΔＰ［ｎ］＋ΔＤ［ｎ］を加算し、さらに前回過積分信号ＡＲＷ［ｎ］を減じて、第２の速度形調節信号ΔＭＶ［ｎ］を得る加算部２３と、その出力を位置形信号である操作信号ＭＶ［ｎ］に変換する積分器２４とで構成されている。【００２１】  速度形Ｉ調節部２１では、ΔＩ［ｎ］＝Ｋｐ・（τ／ＴＩ）・（ｅ［ｎ］＋ｅ［ｎ−１］）／２なる演算を行い、速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］を求める。なお、計算式の各記号は、τ：制御周期、ＴＩ：積分時間、Ｋｐ：比例ゲインである。【００２２】  速度形ＰＤ調節部２２では、ΔＰ［ｎ］＝Ｋｐ・（ｅ［ｎ］−ｅ［ｎ−１］）およびΔＤ［ｎ］＝Ｋｐ・（ＴＤ／τ）・（ｅ［ｎ］−２ｅ［ｎ−１］＋ｅ［ｎ−２］）なる演算を行い、これらを合算し、速度形Ｐ＋Ｄ調節信号ΔＰ［ｎ］＋ΔＤ［ｎ］を求める。なお、計算式の記号ＴＤは、微分時間である。本説明では、速度形ＰＤ調節部２２で例を示したが、Ｄ動作の無い、速度形Ｐ調節部でも良い。上記のΔＤ［ｎ］の数式は、完全微分の式であるが、一般的に用いられる不完全微分の式を用いても良い。また速度形ＰＩＤ調節演算に限らず、速度形積分演算を除くものであれば、どのようなものでも良い。【００２３】  加算部２３では、ΔＭＶ［ｎ］＝ΔＩ［ｎ］＋ΔＰ［ｎ］＋ΔＤ［ｎ］−ＡＲＷ［ｎ］なる演算を行い、速度形調節信号ΔＭＶ［ｎ］を求める。強調すべき点は、この処理では、あくまでも前回過積分を除去するために、積分値を補正するのであって、従来の方式に見られるような、速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］を「０」にする、または制限することで、積分を停止または制限しているわけではない点である。そのため、速度形Ｉ調節信号の実効値は、あくまでもΔＩ［ｎ］であって、ΔＩ［ｎ］��ＡＲＷ［ｎ］ではない。後述する過積分算出部１６では、それ故にΔＩ［ｎ］を用いているのである。【００２４】  積分器２４では、ＭＶ［ｎ］＝ＭＶ［ｎ−１］＋ΔＭＶ［ｎ］なる演算により、速度形調節信号ΔＭＶ［ｎ］を位置形調節信号である、操作信号ＭＶ［ｎ］に変換する。【００２５】  図７は、実施の形態１にかかる出力制限部の一例を示す図である。出力制限部１５の役割は、前述した通り、操作信号ＭＶ［ｎ］を所定の制限値により制限し制御対象２へ制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］を出力すると共に、所定の制限からの逸脱具合を示す制限逸脱信号δ［ｎ］を出力することである。【００２６】  出力制限部１５は、操作信号ＭＶ［ｎ］の大きさを所定の範囲に制限する上下限制限部６１と、その出力の変化率を所定の範囲内に制限することで、制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］を求め、制御対象２に出力する変化率制限部６２と、操作信号ＭＶ［ｎ］から制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］を減ずることにより、所定の制限からの逸脱具合を示す制限逸脱信号δ［ｎ］を求め出力する減算部６３とで構成されている。【００２７】  上下限制限部６１の機能を一般化するため、入力信号をＸ［ｎ］、出力信号をＹ［ｎ］と仮に置いて説明する。上下限制限部６１では、Ｘ［ｎ］が所定の上限値を上回った場合は、所定の上限値の値を、所定の下限値を下回った場合は、所定の下限値の値を、それ以外は、Ｘ［ｎ］の値をＹ［ｎ］として出力する。【００２８】  変化率制限部６２の機能を一般化するため、入力信号をＸ［ｎ］、出力信号をＹ［ｎ］と仮に置いて説明する。変化率制限部６２では、Ｘ［ｎ］がＹ［ｎ−１］＋所定の上限値を上回った場合は、Ｙ［ｎ−１］＋所定の上限値を、Ｘ［ｎ］がＹ［ｎ−１］＋所定の下限値を下回った場合は、Ｙ［ｎ−１］＋所定の下限値を、それ以外は、Ｘ［ｎ］をＹ［ｎ］として出力する。【００２９】  減算部６３では、δ［ｎ］＝ＭＶ２［ｎ］−ＭＶ［ｎ］なる演算を行い、制限逸脱信号δ［ｎ］を求める。【００３０】  本説明では、上下限制限部６１、変化率制限部６２の順に構成する例を示したが、どちらか一方のみであっても良いし、逆の順番に構成しても良い。以下、上下限制限部６１および変化率制限部６２を、一つ以上の制限要素６０と称する。【００３１】  図２は、実施の形態１にかかる過積分算出部の構成の一例を示す図である。前述したように、過積分算出部１６の役割は、速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］と制限逸脱信号δ［ｎ］に基づいて、前回過積分に相当する、前回過積分信号ＡＲＷ［ｎ］を算出することである。【００３２】  過積分算出部１６は、速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］と制限逸脱信号δ［ｎ］の前回値をそれぞれ保持する記憶部９１、９２と、これらの出力である前回速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ−１］と前回制限逸脱信号δ［ｎ−１］の両信号の符号が異符号の場合には、「０」を、同符号の場合には、これらの両信号のうちで絶対値の小さいものを選択する絶対値最小値選択部９３とを有して構成されている。【００３３】  なお、図２に示す絶対値最小値選択部９３の構成は、上述した処理を具現化する一例である。詳細に説明すると、前回制限逸脱信号δ［ｎ−１］および前回速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ−１］の値が、いずれも正の値であるときは、スイッチ部の上側の接点を通じて最小値選択部（ＭＩＮ）に入力され、小さい方の値（つまり、絶対値が小さい方の値）が選択される。一方、両信号の値が、いずれも負の値であるときは、スイッチ部の下側の接点を通じて最大値選択部（ＭＡＸ）に入力され、大きい方の値（つまり、絶対値の小さい方の値）が選択される。さらに、δ［ｎ−１］の値が正でΔＩ［ｎ−１］の値が負の場合、δ［ｎ−１］の値が上側のスイッチ部は、上側の接点を通じて最小値選択部（ＭＩＮ）に入力され、下側のスイッチ部は、下側に倒れているので、最小値選択部（ＭＩＮ）には「０」が出力される。よって、最小値選択部（ＭＩＮ）の出力は「０」となる。同様に最大値選択部（ＭＡＸ）の出力も「０」となる。最小値選択部（ＭＩＮ）の出力と最大値選択部（ＭＡＸ）の出力を足した出力も「０」となる。【００３４】  つぎに、過積分算出部１６の詳細な内容につき、場合分けして説明する。まず、前回逸脱が発生していない場合（δ［ｎ−１］＝０の場合）、過積分は発生していないため、前回過積分信号ＡＲＷ［ｎ］の値を「０」にする必要がある。絶対値最小値を選択することにより、どちらかの入力が「０」であれば、出力が「０」になるため、この条件は満たされる。【００３５】  一方、前回逸脱が発生した場合、前回逸脱信号δ［ｎ−１］および前回速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ−１］が同符号、かつ、それぞれの絶対値が｜δ［ｎ−１］｜＜｜ΔＩ［ｎ−１］｜の関係にあるときは、逸脱原因がＩ調節演算のみにあったことになる。この場合、前回過積分信号ＡＲＷ［ｎ］の値は、前回逸脱信号δ［ｎ−１］の値にする必要がある。これも絶対値最小値を選択することにより満たされる。【００３６】  また、前回逸脱が発生した場合、前回逸脱信号δ［ｎ−１］および前回速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ−１］が同符号、かつ、それぞれの絶対値が｜δ［ｎ−１］｜＞｜ΔＩ［ｎ−１］｜の関係にあるときは、逸脱原因がＩ調節演算のみにあったわけではなく、Ｐ調節演算あるいは、Ｄ調節演算にも逸脱原因があったことになる。この場合、前回過積分信号ＡＲＷ［ｎ］の値は、前回速度形Ｉ調節演算出力ΔＩ［ｎ−１］の値とする必要がある。これも絶対値最小値を選択することにより満たされる。【００３７】  さらに、前回逸脱が発生した場合、前回逸脱信号δ［ｎ−１］および前回速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ−１］が異符号の場合、Ｉ調節演算は逸脱原因と無関係である。この場合、過積分は発生していないので、前回過積分信号ＡＲＷ［ｎ］の値を「０」にする必要がある。これも絶対値最小値を選択することにより満たされる。【００３８】  なお、前述した通り、前回過積分信号ＡＲＷ［ｎ］は、調節演算部１４に入力され、自身が保存している積分値を補正することにより、前回過積分が除去される。【００３９】  図１２は、従来の調節装置による動作状態の一例を示す図である。従来調節装置は、出力制限部１５における制限値を逸脱し、かつ、速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］の値が、制限逸脱信号δ［ｎ］を拡大する方向であると判断した場合、速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］の値を「０」とすることで、積分を停止するアンチリセットワインドアップ処理を行っている。しかし、制御対象２への制限付き操���信号が飽和したばかりの状態において、制限逸脱信号が比較的少ないタイミングで、かつ、偏差ｅ［ｎ］が「０」に向かいつつあるとき、飽和と飽和解除とを制御周期毎に繰り返し、制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］が制限付き操作信号状態７１、７２に示すように、細かく変動するハンチング現象が発生する。【００４０】  図１３は、実施の形態１にかかる調節装置による動作状態の一例を示す図である。実施の形態１にかかる調節装置は、速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］を「０」にしたり、制限したりするのではなく、前回過積分を除去するため、操作信号状態８１、８２に示すように、制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］のハンチング現象を改善することが可能である。【００４１】  以上説明したように、実施の形態１にかかる調節装置１によれば、操作信号ＭＶ［ｎ］が所定の上下限制限値または変化率制限値を超えた場合、速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］を「０」にしたり、制限したりするのではなく、調節演算部１４が前回制御周期に発生した過積分（前回過積分）を除去するため、ハンチング現象ならびにオーバーシュートおよびアンダーシュートを防止することが可能である。その結果、従来の調節装置に比して、例えば制御対象２のプロセス値ＰＶに急激な変化を与えることにより制御装置などを磨耗、損傷等させるということがない。また、ハンチング現象により生じる制御装置の不要な動作や消費電力の増加を抑制することが可能である。さらに、飽和が発生した制御周期の速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］の量に関わらず、次回の制御周期では、前回過積分を除去するので、飽和からの回復動作をより俊敏に行うことが可能である。すなわち、実施の形態１にかかる調節装置１は、制御対象２の制御性が高く、かつ、安定した制御を実現できるので、制御対象２の長期使用、耐久性の向上、エネルギー消費量の低減、安全性の向上、メンテナンスコストの低減が可能である。【００４２】実施の形態２．  実施の形態１にかかる調節装置１は、調節演算部１４や速度形Ｉ調節部２１を始めとする調節部で構成したが、実施の形態２にかかる調節装置１では、位置形積分調節部である位置形Ｉ調節部３１を始めとする調節部で構成する。実施の形態１と異なっている部分のみ説明する。関連図は、図１、図２、図４、図５、図７である（図３が、図４、図５になっているところのみ異なる）。【００４３】  図４は、実施の形態２にかかる調節演算部の構成の一例を示す図である。調節演算部１４の役割は、前述した通り、偏差ｅ［ｎ］に基づいて、偏差がなくなるように操作信号ＭＶ［ｎ］を演算出力することである。【００４４】  調節演算部１４は、偏差ｅ［ｎ］に基づいて、速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］および位置形積分調節信号である位置形Ｉ調節信号ＭＶＩ［ｎ］を出力すると共に、前回過積分信号ＡＲＷ［ｎ］により自身が保存している積分値を補正する位置形Ｉ調節部３１と、偏差ｅ［ｎ］に基づいて位置形Ｐ＋Ｄ調節信号ＭＶＰ［ｎ］＋ＭＶＤ［ｎ］（第１の位置形調節信号）を出力する位置形ＰＤ調節部３２と、位置形Ｉ調節信号ＭＶＩ［ｎ］に位置形Ｐ＋Ｄ調節信号ＭＶＰ［ｎ］＋ＭＶＤ［ｎ］を加算し、第２の位置形調節信号である操作信号ＭＶ［ｎ］を求める加算部３４とで構成されている。【０���４５】  位置形ＰＤ調節部３２では、ＭＶＰ［ｎ］＝Ｋｐ・ｅ［ｎ］およびＭＶＤ［ｎ］＝Ｋｐ・（ＴＤ／τ）・（ｅ［ｎ］−ｅ［ｎ−１］）なる演算を行い、これらを合算し、位置形Ｐ＋Ｄ調節信号ＭＶＰ［ｎ］＋ＭＶＤ［ｎ］を求める。本説明では、位置形ＰＤ調節部３２で例を示したが、Ｄ動作の無い、位置形Ｐ調節部でも良い。上記のＭＶＤ［ｎ］の数式は、完全微分の式であるが、一般的に用いられる不完全微分の式を用いても良い。また位置形ＰＩＤ調節演算に限らず、積分演算を除くものであればどのようなものでも良い。【００４６】  加算部３４では、ＭＶ［ｎ］＝ＭＶＩ［ｎ］＋ＭＶＰ［ｎ］＋ＭＶＤ［ｎ］なる演算を行い、操作信号ＭＶ［ｎ］を求める。【００４７】  図５は、実施の形態２にかかる位置形Ｉ調節部の構成の一例を示す図である。位置形Ｉ調節部３１の役割は、前述した通り、偏差ｅ［ｎ］に基づいて、速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］および位置形Ｉ調節信号ＭＶＩ［ｎ］を出力すると共に、前回過積分信号ＡＲＷ［ｎ］により自身が保存している積分値を補正することである。【００４８】  位置形Ｉ調節部３１は、目標値からプロセス値を減じた偏差ｅ［ｎ］に所定のゲインを乗ずることにより速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］を出力するゲイン部４１と、速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］から前回過積分信号ＡＲＷ［ｎ］を減じる演算を行う減算部４２と、減算部４２の出力を積分することにより位置形Ｉ調節信号ＭＶＩ［ｎ］を求める積分器４３とで構成されている。【００４９】  ゲイン部４１では、ΔＩ［ｎ］＝Ｋｐ・（τ／ＴＩ）・（ｅ［ｎ］＋ｅ［ｎ−１］）／２なる演算を行い、速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］を求める。【００５０】  減算部４２では、ΔＩ［ｎ］−ＡＲＷ［ｎ］なる演算を行う。【００５１】  積分器４３では、ＭＶＩ［ｎ］＝ＭＶＩ［ｎ−１］＋減算部４２の出力なる演算を行い、位置形Ｉ調節信号ＭＶＩ［ｎ］を求める。【００５２】  効果については、実施の形態１と同様であり省略する。【００５３】実施の形態３．  実施の形態２にかかる調節装置１の位置形Ｉ調節部３１の構成が少し異なる実施の形態３について示す。実施の形態２と異なっている部分のみ説明する。関連図は、図１、図２、図４、図６、図７である（図５が、図６になっているところのみ異なる）。この構成は、一般的な積分器がゲイン付きであり、その前後に修正を加えるだけで、前回過積分を除去可能な構成を得ようとするものである。もしゲイン部と積分器が分離している構成の積分器を用いるなら実施の形態２の構成を推奨する。【００５４】  図６は、実施の形態３にかかる位置形Ｉ調節部の構成の一例を示す図である。位置形Ｉ調節部３１の役割は、前述した通り、偏差ｅ［ｎ］に基づいて、速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］および位置形Ｉ調節信号ＭＶＩ［ｎ］を出力すると共に、前回過積分信号ＡＲＷ［ｎ］により自身が保存している積分値を補正することである。【００５５】  位置形Ｉ調節部３１は、目標値からプロセス値を減じた偏差ｅ［ｎ］に所定の積分ゲインを乗ずることにより速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］を出力するゲイン部５４と、前回過積分信号ＡＲＷ［ｎ］に前記所定の積分ゲインの逆数を乗じる演算を行うフィードバックゲイン部５１と、偏差ｅ［ｎ］からフィ���ドバックゲイン部５１の出力を減ずる減算部５２と、減算部５２の出力に、所定の積分ゲインを乗ずると共に積分演算を行い位置形Ｉ調節信号ＭＶＩ［ｎ］を出力するゲイン付き積分器５３とで構成されている。【００５６】  ゲイン部５４では、ΔＩ［ｎ］＝Ｋｐ・（τ／ＴＩ）・（ｅ［ｎ］＋ｅ［ｎ−１］）／２なる演算を行い、速度形Ｉ調節信号ΔＩ［ｎ］を求める。【００５７】  フィードバックゲイン部５１では、ＡＲＷ［ｎ］・（Ｔｉ／τ）／Ｋｐなる演算を行う。減算部５２では、（ｅ［ｎ］＋ｅ［ｎ−１］）／２−フィードバックゲイン部５１の出力なる演算を行う。【００５８】  ゲイン付き積分器５３ではＭＶＩ［ｎ］＝ＭＶＩ［ｎ−１］＋減算部５２の出力・Ｋｐ・（τ／ＴＩ）なる演算を行い、位置形Ｉ調節信号ＭＶＩ［ｎ］を求める。【００５９】  効果については、実施の形態１と同様であり省略する。【００６０】実施の形態４．  実施の形態４にかかる調節装置は、制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］を量子化することにより、制御対象２への出力をステップ状にし、制御対象２の動作頻度を下げ、制御対象２の更なる長期使用化および消費電力を低減することができるように構成されている。実施の形態１と異なっている部分のみ説明する。関連図は、図１、図２、図３、図８、図１４である（図７が、図８になっている部分のみ異なる）。【００６１】  図８は、実施の形態４にかかる出力制限部の構成の一例を示す図である。出力制限部１５の役割は、前述した通り、操作信号ＭＶ［ｎ］を所定の制限値により制限し制御対象２へ制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］を出力すると共に、所定の制限からの逸脱具合を示す制限逸脱信号δ［ｎ］を出力することである。【００６２】  出力制限部１５は、操作信号ＭＶ［ｎ］の大きさを所定の範囲に制限する上下限制限部６１と、その出力の変化率を所定の範囲内に制限する変化率制限部６２と、その出力の取り得る値を所定値の整数倍の範囲に制限して量子化することで制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］を求め制御対象２に出力する量子化部６４と、量子化部６４と同じ制限値を持ち操作信号ＭＶ［ｎ］の取り得る値を所定値の整数倍の範囲に制限して量子化する量子化部６５と、量子化部６５の出力から制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］を減ずることにより、所定の制限からの逸脱具合を示す制限逸脱信号δ［ｎ］を求め出力する減算部６３とで構成されている。以下、実施の形態４にかかる調節装置１の動作を説明する。【００６３】  図１４は、量子化部の動作状態の一例を示す図である。ここで、量子化部６４、６５の機能を一般化するため、入力信号をＸ［ｎ］、出力信号をＹ［ｎ］と仮に置いて説明する。量子化部６４、６５は、例えば図１４に示すような入出力特性をもったフィルタである。出力Ｙ［ｎ］は、Ｎｓｔｅｐの整数倍に量子化される。また、入力Ｘ［ｎ］に対するチャタリング防止のためヒステリシス（Ｈｉｓ）特性をもたせている。このヒステリシス特性は、持たせなくてもよいが、量子化する趣旨である動作回数低減の観点から、ヒステリシス特性をもたせることが推奨される。【００６４】  図８のその他の部分については、実施の形態１で説明済みのため省略する。また、実施形態１で説明済みだが、上下限制限部６１と変化率��限部６２は、どちらか一つでも良いし、順番は入れ替わっても良い。【００６５】  量子化部６４を設けることによって、制御対象２への制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］がＮｓｔｅｐ単位のみで変化する。ここで、この量子化部６４を上下限制限部６１および変化率制限部６２と同種のフィルタと考えた場合、量子化部６５は不要とすることも考えられる。しかしながら、量子化部６５を省略した場合、操作信号ＭＶ［ｎ］と制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］とは常に異なり、逸脱が常に発生していることと等価となる。この場合、内部では細かく演算を行おうとしても、量子化部６４、減算部６３を通じた前回過積分除去が常時働くため、結果として、Ｎｓｔｅｐ単位の分解能でしか動作しないことになる。そこで、量子化部６５を設けるようにして、上下限制限部６１および変化率制限部６２で逸脱が発生した場合のみ、逸脱信号δ［ｎ］が「０」以外になることとしている。【００６６】  すなわち、上下限制限部６１および変化率制限部６２で逸脱が発生しない場合、操作信号ＭＶ［ｎ］と変化率制限部６２の出力は、等しい値である。そのため、量子化部６４および量子化部６５に入力される値は等しくなる。また、量子化部６４および量子化部６５は、同じ構成であることから、量子化部６４の出力である制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］と、量子化部６５の出力も等しくなる。【００６７】  上下限制限部６１および変化率制限部６２で逸脱が発生した場合、減算部６３は、量子化部６５の出力より制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］を減算し、その値を制限逸脱信号δ［ｎ］として生成する。【００６８】  以上説明したように、実施の形態４にかかる調節装置１によれば、制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］を求め制御対象２に出力する量子化部６４と、量子化部６４と同じ制限値を持ち操作信号ＭＶ［ｎ］の取り得る値を所定値の整数倍の範囲に制限して量子化する量子化部６５とを備え、制御対象２への出力をステップ状に変化させるようにしたので、制御対象２の動作頻度を下げることができる。その結果、制御対象２の更なる長期使用化、耐久性の向上、エネルギー消費量の低減、安全性の向上、およびメンテナンスコストの低減が可能である。【００６９】実施の形態５．  実施の形態４にかかる調節装置１に比べ、高位優先機能を追加したのが、実施形態５にかかる調節装置１である。関連図は図９、図２、図３である。【００７０】  図９は、実施の形態５にかかる調節装置の構成の一例を示す図である。調節装置１の役割は、目標値ＳＶと最低保証目標値ＬＶの高い方の目標値に制御対象２のプロセス値ＰＶを一致させるように、制御対象２への出力である制限付き操作信号ＭＶ２［ｎ］を調節することである。但し、最低保証目標値ＬＶから計算される最低保証操作信号Ｍ２［ｎ］以下の出力は行わず、常に最低保証操作信号Ｍ２［ｎ］以上とする。例えば、ＳＶは、手動操作により与えられ、ＬＶは、保安装置から与えられる保護指令である。保護指令がある場合には、ＬＶに相当するプロセス値を最低保証すべく調節装置は動作するが、ＬＶから単純に算出したＭ２［ｎ］では出力が過大であったとしても、制限付き操作信号を減らす方向の調節を行ってはならない。【００７１】  実施の形態５にかかる調��装置１は、実施の形態１の調節装置１に比べて、図示しない上位システムから与えられる目標値ＳＶと最低保証目標値ＬＶとの高位優先選択処理を行い、選択された目標値を調節演算部１４に出力する第１の最大値選択部としての最大値選択部１７と、最低保証目標値ＬＶから最低保証操作信号Ｍ２［ｎ］に変換するＳＶＭＶ変換部１８とが追加され、出力制限部１５には、制御対象２への出力を調節演算部１４からの操作信号ＭＶ［ｎ］と最低保証操作信号Ｍ２［ｎ］との高位優先選択処理する第２の最大値選択部としての最大値選択部６６が追加されている。【００７２】  ＳＶＭＶ変換部１８では、制御対象２の仕様から決まる、目標値から操作信号への変換を行う。一般的には、Ｙ＝Ａ・Ｘ＋Ｂ式の直線特性を用いる。例えば、Ｍ２［ｎ］＝ＬＶ［Ｎ］・Ａ１＋Ｂ１なる演算を行い、最低保証操作信号Ｍ２［ｎ］を求める。ここで、Ａ１、Ｂ１は制御対象２の仕様から決まる定数とする。ここでは、一次式を用いたが、制御対象２に応じて、どのような関数を用いても良い。【００７３】  最大値選択部１７では、ＳＶ［ｎ］とＬＶ［Ｎ］のうち、大きい値を選択する。【００７４】  最大値選択部６６では、Ｍ２［ｎ］と変化率制限部６２の出力のうち、大きい値を選択し、量子化部６４へ出力する。【００７５】  出力制限部１５に含まれる上下限制限部６１、変化率制限部６２は、何れか一つでも良く、また両方無くても良いし、順番も入れ替わっても良い。量子化部６４、６５については、共に存在しても良いし、共に無くても良い。【００７６】  最大値選択部１７がない構成の場合、最大値選択部６６により、最低保証操作信号Ｍ２［ｎ］が優先して出力されるが、その目標値ＳＶと最低保証目標値ＬＶとの差が大きい場合には、偏差ｅ［ｎ］が発生するために、調節演算部１４からの操作信号ＭＶ［ｎ］は、下げる側に固定されてしまう。そのため、調節演算部１４からの操作信号ＭＶ［ｎ］が有効に作用することは無い。有効に作用されるためには、最大値選択部１７を設けることにより、調節演算部１４に入力される目標値ＳＶ［ｎ］も高位優先処理されている必要がある。【００７７】  以上説明したように、実施の形態５にかかる調節装置によれば、最大値選択部１７とＳＶＭＶ変換部１８と最大値選択部６６とを備えることにより、最低保障動作を行いながらも、不足した場合には、調節演算部１４の操作信号ＭＶ［ｎ］により、調節動作を有効に作用させることが可能である。その結果、保安装置などと連係する場合に要求される高位優先動作を安全に行うことが可能である。【００７８】実施の形態６．  実施の形態５に比べ、さらに、マニュアル切換機能を装備したのが、実施の形態６である。自動調節だけでなく、マニュアル操作が可能であることは、一般的に良くある要求事項である。ここでは、そのようなケースの解決方法を提供する。【００７９】  図９は、実施の形態６にかかる調節装置１の構成の一例を示す図である。実施の形態５と異なっている部分のみ説明する。関連図は、図９、図２、図１０である（図３が図１０になっている部分のみ異なる）。【００８０】  実施の形態６にかかる調節装置１は、実施の形態５の調節装置１に比べて、現在の目標値ＳＶ［ｎ］からマニュア��操作信号Ｍ１［ｎ］に変換するＳＶＭＶ変換部１８が追加され、調節演算部１４には、マニュアル切換信号Ｍａｎｕにより、マニュアル操作時は、マニュアル操作信号Ｍ１［ｎ］−前回制御周期の操作信号ＭＶ［ｎ−１］なる演算を行う減算部２７と、第２の速度形調節信号ΔＭＶ［ｎ］を減算部２７で演算された所定の信号に切換えるＭ／Ａ切換スイッチ２８とが追加されている。【００８１】  ＳＶＭＶ変換部１８では、制御対象２の仕様から決まる、目標値から操作信号への変換を行う。一般的には、Ｙ＝Ａ・Ｘ＋Ｂ式の直線特性を用いる。例えば、Ｍ１［ｎ］＝ＳＶ［ｎ］・Ａ１＋Ｂ１なる演算を行い、マニュアル操作信号Ｍ１［ｎ］を求める。ここで、Ａ１、Ｂ１は、制御対象２の仕様から決まる定数とする。ここでは、一次式を用いたが、制御対象２に応じて、どのような関数を用いても良い。【００８２】  図１０は、実施の形態６にかかる調節演算部の構成の一例を示す図である。実施の形態５と異なっているのは、マニュアル切換信号Ｍａｎｕを入力して、マニュアル切換信号Ｍａｎｕがオン時（マニュアル操作時）、第２の速度形調節信号ΔＭＶ［ｎ］を、Ｍ１［ｎ］−ＭＶ［ｎ−１］に切換えている点である。この構成をとることにより、マニュアル操作時、操作信号ＭＶ［ｎ］は、必ず、Ｍ１［ｎ］に一致する。積分器２４自身を用いない様にしたい場合には、さらに、積分器２４の出力（操作信号ＭＶ［ｎ］）をＭ１［ｎ］に切換える所定のスイッチ（図示せず）を設けても良い。なお、図１０に示される調節演算部１４は、減算部２７で行われたＭ１［ｎ］−ＭＶ［ｎ−１］なる演算の出力と加算部２３から出力された信号とをＭ／Ａ切換スイッチ２８で切換えている。【００８３】  以上説明したように、実施の形態６にかかる調節装置によれば、ＳＶＭＶ変換部１８と、マニュアル操作時は、積分器の入力をマニュアル操作信号−前回制御周期における操作信号に切換える機能とを備え、バランスレス・バンプレス切換えが可能となる。ここでいうバランスレスとは、切換えるにあたってプロセス値ＰＶと目標値ＳＶがバランスするのを待ってから切換える必要が無いことを意味する。またバンプレスとは、切換えた瞬間に操作信号ＭＶ［ｎ］が急変して、プロセス値ＰＶが変動してしまう動作が無いことを意味する。その結果、従来の調節装置に比して制御対象２の制御性を向上させることが可能である。【００８４】実施の形態７．  実施の形態６に比べ、さらに、位置形の調節部に対応したのが、実施の形態７である。【００８５】  図９は、実施の形態７にかかる調節装置１の構成の一例を示す図である。実施の形態６と異なっている部分のみ説明する。関連図は、図９、図２、図１１である（図１０が図１１になっている部分のみ異なる）。【００８６】  図１１は、実施の形態７にかかる調節演算部の構成の一例を示す図である。実施の形態２と異なっているのは、マニュアル切換信号Ｍａｎｕを入力して、マニュアル切換信号Ｍａｎｕがオン時、積分器４３の入力を、Ｍ１［ｎ］−ＭＶ［ｎ−１］−（ＭＶＰ［ｎ］＋ＭＶＤ［ｎ］）に切換えている点である。この構成をとることにより、マニュアル切換信号Ｍａｎｕがオン時は、操作信号ＭＶ［ｎ］は、必ず、Ｍ１［ｎ］に一致する。積���器４３自身用いない様にしたい場合には、さらに、積分器４３の出力（操作信号ＭＶ［ｎ］）をＭ１［ｎ］に切換える所定のスイッチ（図示せず）を設けても良い。なお、図１１に示される調節演算部１４は、減算部３７で行われたＭ１［ｎ］−ＭＶ［ｎ−１］−（ＭＶＰ［ｎ］＋ＭＶＤ［ｎ］）なる信号と減算部４２から出力された信号とをＭ／Ａ切換スイッチ４４で切換えている。【００８７】  なお、各実施の形態にかかる調節装置は、鉄道車両の減速度を制御する調節装置を例に説明したが、他にもＩ調節演算部と出力制限部を備える調節装置や、制御システムなら、適用可能である。その他、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８８】  以上のように、本発明にかかる調節装置は、鉄道車両の減速度を制御する調節装置を始め、Ｉ調節演算部と出力制限部を備える各種の調節装置、制御装置、制御システムに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる調節装置の構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１にかかる過積分算出部の構成の一例を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１にかかる調節演算部の構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態２にかかる調節演算部の構成の一例を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態２にかかる位置形Ｉ調節部の構成の一例を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態３にかかる位置形Ｉ調節部の構成の一例を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態１にかかる出力制限部の構成の一例を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態４にかかる出力制限部の構成の一例を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態５にかかる調節装置の構成の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態６にかかる出力制限部の構成の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態７にかかる出力制限部の構成の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、従来の調節装置による動作状態の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、実施の形態１にかかる調節装置による動作状態の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、量子化部の動作状態の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００９０】  １  調節装置  ２  制御対象  １１，１２  入力部  １３  偏差演算部  １４  調節演算部  １５  出力制限部  １６  過積分算出部  １７  最大値選択部（第１の最大値選択部）  １８  ＳＶＭＶ変換部  ２１  速度形Ｉ調節部（速度形積分調節部）  ２２  速度形ＰＤ調節部  ２３，３４  加算部  ２４，４３  積分器  ２６，３６，９１，９２  記憶部  ２７，３７，４２，５２，６３  減算部  ２８，４４  Ｍ／Ａ切換スイッチ  ３１  位置形Ｉ調節部（位置形積分調節部）  ３２  位置形ＰＤ調節部  ４１，５４  ゲイン部  ５１  フィードバックゲイン部  ５３  ゲイン付き積分器  ６０  直列に接続された一つ以上の制限要素  ６１  上下限制限部  ６２  変化率制限部  ６４，６５  量子化部  ６６  最大値選択部（第２の最大値選択部）  ７１，７２，８１，８２  操作信号状態  ９３  絶対値最小値選択部  ＳＶ  目標値  ＳＶ［ｎ］  現在の目標値  ＰＶ  プロセス値  ＰＶ［ｎ］  現在のプロセス値  ｅ［ｎ］  偏差  ΔＩ［ｎ］  速度形Ｉ調節信号（速度形積分調節信号）  ΔＩ［ｎ−１］  前回速度形Ｉ調節信号  ＭＶ［ｎ］  操作信号  ＭＶ２［ｎ］  制限付き操作信号  ＡＲＷ［ｎ］  前回過積分信号  δ［ｎ］  制限逸脱信号  δ［ｎ−１］  前回制限逸脱信号  ΔＰ［ｎ］＋ΔＤ［ｎ］  速度形Ｐ＋Ｄ調節信号  ΔＭＶ［ｎ］  速度形調節信号  ＭＶＩ［ｎ］  位置形Ｉ調節信号（位置形積分調節信号）  ＭＶＰ［ｎ］＋ＭＶＤ［ｎ］  位置形Ｐ＋Ｄ調節信号  Ｍａｎｕ  マニュアル切換信号  ＬＶ  最低保証目標値  ＬＶ［ｎ］  現在の最低保証目標値  Ｍ１［ｎ］  マニュアル操作信号  Ｍ２［ｎ］  最低保証操作信号
【国際調査報告】
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2010041338.tif 000018
2010041338.tif 000019
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