(57)【要約】      （修正有）【課題】  制御対象の制御動作を継続している間に制御パラメータが急激に切り替えられた場合であっても、操作量（制御器出力）が適切に出力される制御装置および制御方法を提供する。【解決手段】  目標値と初期状態量と制御パラメータとが供給され、前記目標値と前記制御パラメータと過去の制御器状態量に対応して現在の制御器状態量を計算する計算手段と、  前記現在の制御器状態量に基づいて操作量を決定し、前記操作量に基づいて制御対象を制御する制御器とを具備する制御装置を構成する。  ここで、前記計算手段は、前記制御パラメータが切替えられる条件にあてはまるかどうかを監視する。そして、切替条件にあてはまる場合は、制御パラメータを切り替えるとともに、切替え後の制御パラメータを用いて、制御器状態量を再計算する。そして、前記制御器は、その再計算された状態量を使用して操作量を計算する。【選択図】        図５
2006113977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標値と初期状態量と制御パラメータとが供給され、前記目標値と前記制御パラメータと過去の制御器状態量に対応して現在の制御器状態量を計算する計算手段と、
前記現在の制御器状態量に基づいて操作量を決定し、前記操作量に基づいて制御対象を制御する制御器と
を具備し、
前記計算手段は、
前記制御パラメータが切替えられる条件にあてはまるかどうかを監視し、
切替条件にあてはまる場合は、制御パラメータを切り替えるとともに、切替え後の制御パラメータを用いて、制御器状態量を再計算し、
前記制御器は、その状態量を使用して操作量を計算する
制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の制御装置において、
前記制御器は、
前記制御パラメータが切替えられる条件にあてはまるかどうかを監視し、
その監視の結果、切替条件にあてはまる場合は、制御パラメータを切り替えるとともに、制御パラメータが切替えられたことを示すゲイン切替えフラグをＯＮとし、前記ゲイン切替えフラグがＯＮの場合、切替えられた後の制御パラメータを使用し、１時刻前（１サンプル前）の制御器状態量を再計算し、再計算完了に応答してをＯＦＦとする
制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の制御装置において、
前記制御器は、
制御パラメータが切替条件にあてはまるか監視し、あてはまらない場合は、制御パラメータの切替えは行わず、通常の制御を繰り返す
制御装置。
【請求項４】
（ａ）目標値と初期状態量と過去制御器状態量に対応して現在制御器状態量を計算し、前記現在制御器状態量に基づいて操作量を決定するステップと、
（ｂ）前記操作量に基づいて制御対象を制御するステップと、
（ｃ）前記制御パラメータが切替えられる条件にあてはまるかどうかを監視し、切替条件にあてはまる場合は、制御パラメータを切り替えるとともに、切替え後の制御パラメータを使用して１時刻（１サンプル）前の、制御器状態量を再計算するステップと、
（ｄ）その再計算された１時刻前の制御器状態量を使用して操作量を計算するステップ
を具備する制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載の制御方法において、
前記（ｃ）ステップは、さらに、
その監視の結果、切替条件にあてはまる場合は、制御パラメータを切り替えるとともに、制御パラメータが切替えられたことを示すゲイン切替えフラグをＯＮとするステップと、
前記ゲイン切替えフラグがＯＮの場合、切替えられた後の制御パラメータを使用し、１時刻前（１サンプル前）の制御器状態量を再計算するステップと、
再計算完了に応答してをＯＦＦとするステップ
を具備する制御方法。
【請求項６】
請求項５に記載の制御方法において、
その監視の結果、切替条件にあてはまらない場合は、制御パラメータの切替は行わず、通常の制御を繰り返す
制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の機械では、自動制御が必要不可欠である。特に複雑化した機械では、その機械を適切に動作させるために様々な箇所に自動制御装置が搭載されている。制御装置は、制御対象の状態を検出する状態検出センサを備え、その状態検出センサからの出力に応答して制御を実現している。
【０００３】
制御を行う場合、複数の制御パラメータを制御対象の運転状態に応じて選択的に切り替えることが要求される場合がある。制御パラメータを切り換える場合、ゲインの切替動作に応答して操作量が急変してしまうことがあった。したがって、適切な制御を行う為に制御パラメータを切り替えたにもかかわらず、操作量が急変したことに対応して、制御量が不安定となって制御の安定性が低下する可能性があった。このように、制御パラメータの切替を行う制御装置において、複数種の制御パラメータを決定し、制御対象の運転状態に応じて、その切り換えを滑らかに行い、操作量が急変して制御性能が低下することを防止する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図１は、従来の制御器１１０と、その制御器１１０の出力によって制御される制御対象１２０を示すブロック図である。図１に示されているように、制御器１１０は、目標値ｒが入力され、その目標値ｒと制御対象１２０からの第１出力ｙ１、第２出力ｙ２に基づいて操作量Ｕ１を決定している。図２に示されているＰＡＤ図は、図１に示されている制御器１１０の切替方式を示すＰＡＤ図である。図２に示されているように、制御パラメータＫは、所定の条件に対応して決定される。図２を参照すると、条件Ｃが条件１の場合、
Ｋｉ＝Ｋｉａ  、ＫＰ１＝ＫＰ１ａ  、ＫＰ２＝ＫＰ２ａ  、ＫＰ３＝ＫＰ３ａ 
が制御パラメータとして用いられる。
同様に、条件Ｃが条件２の場合、
Ｋｉ＝Ｋｉｂ  、ＫＰ１＝ＫＰ１ｂ  、ＫＰ２＝ＫＰ２ｂ  、ＫＰ３＝ＫＰ３ｂ 
条件Ｃが条件３の場合、
Ｋｉ＝Ｋｉｃ  、ＫＰ１＝ＫＰ１ｃ  、ＫＰ２＝ＫＰ２ｃ  、ＫＰ３＝ＫＰ３ｃ 
が制御パラメータとして用いられて、操作量Ｕ１を決定するための計算が実行される。
【０００５】
操作量Ｕ１は、図２に示されているように、下記（１）式、（２）式で決定されている。
Ｘｉ＝Ｘｉ−１＋Ｋｉ（ｒ−ｙ１）＊ＤＴ              …  （１）
Ｕ＝Ｘｉ＋ＫＰ１（ｒ−ｙ１）−ＫＰ２ｙ２−ＫＰ３ｙ１  …  （２）
ここで、ＤＴはサンプリング時間を示し、Ｘｉは制御器状態量を示している。
【０００６】
図３は、従来の制御方式における操作量Ｕ１の変化を示す図である。図３に示されているグラフ１０１は、入力される目標値および第１出力ｙ１を示している。グラフ１０２は第２出力ｙ２の変化を示し、グラフ１０３は、第１出力ｙ１と目標値ｒとの差（目標値ｒ−第１出力ｙ１）の変化を示している。また、グラフ１０６〜グラフ１０９は、各制御パラメータの変化を示している。図３を参照すると、時刻５０秒において、制御パラメータＫＰ１が１．０から２．０に切り替えられていることが図示されている。さらに、グラフ１０４は操作量Ｕ１を示し、グラフ１０５は制御器状態量Ｘｉの変化を示している。図３のグラフ１０４に示されているように、従来の制御方式の場合、制御パラメータが切り替えられた場合の操作量Ｕ１は、制御パラメータＫＰ１が１．０から２．０に切り替えられたことに応答して、ステップ状に変化してしまっている。
【０００７】
制御対象の制御動作を継続している間に制御パラメータが急激に切り替えられた場合であっても、操作量（制御器出力）が適切に出力される制御装置および制御方法が望まれている。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−１０５３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、制御動作を実行中に短時間で制御パラメータを切り替えた場合でも、操作量がバンプレスな出力を得ることが可能な制御装置、制御方法を提供することにある。
本発明が解決しようとする他の課題は、制御パラメータの切替が要求される場合に、制御パラメータの切替に時間をかけることなく、１サンプルで制御パラメータの切替が可能な制御装置、制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１１】
上記課題を解決するために、制御器状態量を計算する計算手段と制御器（１０）を有する制御装置を構成する。ここで、制御装置には目標値（ｒ）と制御対象状態量（ｙ１、ｙ２）と制御パラメータ（Ｋ）とが供給され、前記目標値（ｒ）と前記制御パラメータ（Ｋ）と過去制御器状態量（Ｘｉold）に対応して現在制御器状態量（Ｘｉ）を計算し、前記現在制御器状態量（Ｘｉ）に基づいて操作量（Ｕ）を決定する。
そのうえで、前記制御器（１０）は、前記制御パラメータ（Ｋ）の切替条件にあてはまるか監視し、その結果、切替条件にあてはまれば、制御パラメータを切替えるとともに、切替えた後の制御パラメータを用いて新たな過去制御器状態量（Ｘｉold）を再計算する。その再計算された新たな過去制御器状態量（Ｘｉold）を使用して前記操作量（Ｕ）を計算することで、適切な制御を実現する。
【００１２】
その制御装置において、前記制御器（１０）は、前記制御パラメータ（Ｋ）が切替条件にあてはまるかどうかを常時監視している。その常時監視の結果、切替条件にあてはまっていたら、制御パラメータの切替えを行うことを示す切替フラグ（flag）をＯＮとする。ここで、前記制御器（１０）は、その切替フラグ（flag）の状態も常時監視している。前記切替フラグ（flag）がＯＮの場合、切り替えられた後の、制御パラメータ（Ｋ）を使用して過去制御器状態量（Ｘｉold）を再計算し、前記再計算の完了に応答して、前記切替フラグ（flag）をＯＦＦにする。これにより制御パラメータの切替が行われたときに、その再計算された新たな過去制御器状態量（Ｘｉold）を使用して前記操作量（Ｕ）を計算する制御装置を構成することができる。
【００１３】
その制御装置において、前記制御器（１０）は、前記切替フラグ（flag）の状態を監視し、前記切替フラグ（flag）がＯＦＦの場合、制御パラメータ（Ｋ）の切替が行われていないと判定し、通常の制御を繰り返す制御装置を構成する。これによって、制御パラメータ切替後の通常制御にスムーズに移行することができる。
【００１４】
その制御装置において、前記制御器（１０）は、前記目標値（ｒ）に基づいて制御側を演算することで前記現在制御器状態量（Ｘｉ）を決定するように制御装置を構成する。
【００１５】
ここで、その制御装置において、例えば、前記制御器（１０）が、移動体に搭載され、前記目標値（ｒ）が、前記移動体の方位角であるよう制御装置を構成する。また、その制御装置において、前記移動体は水中航走体であり、前記目標値（ｒ）が、前記水中航走体のピッチ角またはロール角であってもかまわない。さらに、その制御装置において、前記移動体は車両であり、前記目標値（ｒ）が、前記車両のピッチ角またはロール角でも良い。このように、移動体の運行の制御に本発明の制御装置を適用すると、移動体の制御が適切に実行できる。
また、本発明をプロセス制御に適用するような場合、以下のように制御装置を構成する。その構成は、その制御装置において、例えば、蒸気で駆動される機械を備える設備に適用する場合、前記制御器（１０）は、前記設備に備えられる構成にする。ここで、前記目標値（ｒ）が、前記蒸気の温度または圧力である制御装置を構成する。
【００１６】
また、以下の制御方法で上記課題を解決することができる。その制御方法は、
［ａ］目標値（ｒ）と状態量（ｙ１、ｙ２）と過去制御器状態量（Ｘｉold）に対応して現在制御器状態量（Ｘｉ）を計算し、前記現在制御器状態量（Ｘｉ）に基づいて操作量（Ｕ）を決定するステップと、
［ｂ］前記操作量（Ｕ）に基づいて制御対象（２０）を制御するステップと、
［ｃ］制御パラメータ（Ｋ）が切替えられる条件にあてはまるかどうかを監視し、切替条件にあてはまる場合は、制御パラメータ（Ｋ）を切り替えるとともに、切替え後の制御パラメータ（Ｋ）を使用して１時刻（１サンプル）前の制御器状態量（Ｘｉold）を再計算するステップと、
［ｄ］その再計算された前記１時刻前の制御器状態量（Ｘｉold）を使用して前記操作量（Ｕ）を計算するステップ
を具備する制御方法である。
【００１７】
その制御方法において、前記［ｃ］ステップは、さらに、
その監視の結果、切替条件にあてはまる場合は、前記制御パラメータ（Ｋ）を切り替えるとともに、前記制御パラメータ（Ｋ）が切替えられたことを示す切替フラグ（flag）をＯＮとするステップと、
前記切替フラグ（flag）がＯＮの場合、切替えられた後の制御パラメータを使用し、１時刻前（１サンプル前）の制御器状態量を再計算するステップと、
再計算完了に応答してをＯＦＦとするステップ
を具備するものであることが好ましい。
【００１８】
その制御方法において、その監視の結果、切替条件にあてはまらない場合は、制御パラメータ（Ｋ）の切替は行わず、通常の制御を繰り返す制御方法であることが好ましい。
【００１９】
目標値と初期状態量と制御パラメータとが供給され、前記目標値と前記制御パラメータと過去の制御器状態量に対応して現在の制御器状態量を計算する計算手段と、前記現在の制御器状態量に基づいて操作量を決定し、前記操作量に基づいて制御対象を制御する制御器とを具備する制御装置を構成する。ここで、前記計算手段は、前記制御パラメータが切替えられる条件にあてはまるかどうかを監視し、切替条件にあてはまる場合は、制御パラメータを切り替えるとともに、切替え後の制御パラメータを用いて、制御器状態量を再計算し、前記制御器は、その状態量を使用して操作量を計算する。
【００２０】
その制御装置において、前記制御器は、前記制御パラメータが切替えられる条件にあてはまるかどうかを監視する。その監視の結果、切替条件にあてはまる場合は、制御パラメータを切り替えるとともに、制御パラメータが切替えられたことを示すゲイン切替えフラグをＯＮとし、前記ゲイン切替えフラグがＯＮの場合、切替えられた後の制御パラメータを使用し、１時刻前（１サンプル前）の制御器状態量を再計算し、再計算完了に応答してをＯＦＦとする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、制御器による制御動作を実行中に、制御ゲインを切り替えた場合でも、バンプレスな出力を得ることが可能な制御装置を構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、図面を使用して本発明を実施するための最良の形態について述べる。図４は、本実施の形態における制御システムを示すブロック図である。図４に示されているように、本実施の形態に述べる制御システムは、制御器１０と、制御対象２０とで構成されている。図４に例示されている制御器１０は、ＰＩ−ＰＤ制御を行う制御器である。以下の説明では、制御対象２０がＰＩ−ＰＤ制御によって制御される場合を例に説明を進めていくが、これは本発明の制御装置および制御方法をＰＩ−ＰＤ制御に限定することを意味するものではない。
【００２３】
図４に示されている目標値ｒは、制御対象２０を特定の値に収束させるための目標値である。制御器１０は、目標値ｒが入力され、その目標値ｒと制御対象２０から入力された制御対象２０の状態量（ｙ１、ｙ２）基づいて操作量Ｕを決定している。制御器１０は、その操作量Ｕに基づいて制御対象２０の制御を実行している。制御対象２０には、その状態量（ｙ１、ｙ２）を検出する検出装置（図示されず）が備えられ、制御器１０には、その検出装置によって検出された状態量（ｙ１、ｙ２）がされて入力されている。図４に示されている制御パラメータＫは、第１制御パラメータＫｉ、第２制御パラメータＫＰ１、第３制御パラメータＫＰ２および第４制御パラメータＫＰ３を含み、制御器１０は、その制御パラメータＫに基づいてＰＩ−ＰＤ制御を実行している。以下の説明において、各制御パラメータ（Ｋｉ、ＫＰ１、ＫＰ２、ＫＰ３）を各々区別せずに述べる場合、符号Ｋを用いて説明を行う。
【００２４】
ここで、図４に示されている制御システムの動作について説明を行う。図５は、本実施の形態の制御装置の動作を示すＰＡＤ図である。図５に示されているように、本実施の形態の制御装置は、制御対象２０の制御を実行しながら制御パラメータＫの切替を実行する。図５には、切替可能な制御パラメータＫが３つの条件に対応して示されているが、これは、本発明における切替可能な制御パラメータの数を限定するものではない。
【００２５】
図５に示されているＰＡＤ図を参照すると、本実施の形態の所定の条件に対応して制御パラメータＫの切り替えが実行される。条件Ｃ＝条件１の場合、
Ｋｉ＝Ｋｉａ  、ＫＰ１＝ＫＰ１ａ  、ＫＰ２＝ＫＰ２ａ  、ＫＰ３＝ＫＰ３ａ 
が制御パラメータＫとして用いられる。
同様に、条件Ｃ＝条件２の場合、
Ｋｉ＝Ｋｉｂ  、ＫＰ１＝ＫＰ１ｂ  、ＫＰ２＝ＫＰ２ｂ  、ＫＰ３＝ＫＰ３ｂ 
条件Ｃ＝条件３の場合、
Ｋｉ＝Ｋｉｃ  、ＫＰ１＝ＫＰ１ｃ  、ＫＰ２＝ＫＰ２ｃ  、ＫＰ３＝ＫＰ３ｃ 
が制御パラメータＫとして用いられて、操作量Ｕを決定するための計算が実行される。
【００２６】
また、操作量Ｕは，下記（３）式、（４）式で示される値である。
Ｘｉ＝Ｘｉold＋Ｋｉ（ｒ−ｙ１）＊ＤＴ              …  （３）
Ｕ＝Ｘｉ＋ＫＰ１（ｒ−ｙ１）−ＫＰ２ｙ２−ＫＰ３ｙ１  …  （４）
ここで、ＤＴはサンプリング時間を示し、Ｘｉは現在の制御器状態量を示し、Ｘｉoldは、一つ前の制御器状態量（以下、過去制御器状態量と呼ぶ。）を示している。
【００２７】
制御器１０は、操作量Ｕの決定（（３）式、（４）式の実行）を行う前に、条件Ｃの監視を常時行い、条件Ｃが変更された場合（Ｋが切り替えられた場合）、条件変更フラグをオン状態にする（flag＝１にする。）。ここで、制御器１０は、その条件変更フラグがflag＝１になったかどうかの監視を実行し、flag＝１の場合、現在の過去制御器状態量Ｘｉoldを破棄し、新たな過去制御器状態量Ｘｉoldを算出するために下記（５）式を実行する。
Ｘｉold＝Ｕold−ＫＰ１（ｒ−ｙ１）＋ＫＰ２ｙ２＋ＫＰ３ｙ１  …  （５）
ここで、Ｕoldは、一つ前の操作量を示している。制御器１０は、上述の（５）式の実行が完了した後、条件変更フラグをオフ状態にする（flag＝０にする。）。その後、制御器１０は、（５）式で決定された新たな過去制御器状態量Ｘｉoldを使用して、（３）式を実行し、その（３）式の値を用いて操作量を決定する。
【００２８】
例えば、条件１から条件２に切り替わった場合、制御器１０は、条件変更フラグをflag＝１にするとともに、条件１から条件２への切替に対応して過去制御器状態量Ｘｉoldの再計算を実行する。このとき（５）式から、
Ｘｉold＝Ｕold−ＫＰ１ｂ（ｒ−ｙ１）＋ＫＰ２ｂｙ２＋ＫＰ３ｂｙ１
が求められ、制御器１０は、その値を（３）式に代入して制御器状態量Ｘｉを求めている。このときの制御器状態量Ｘｉは、
Ｘｉ＝Ｕold−ＫＰ１ｂ（ｒ−ｙ１）＋ＫＰ２ｂｙ２＋ＫＰ３ｂｙ１＋Ｋｉｂ（ｒ−ｙ１）＊ＤＴ
となる。
【００２９】
上述の説明のように、本発明による制御器１０は、の切替動作に対応して、新たな制御パラメータで過去制御器状態量Ｘｉoldの再計算を実行している。制御器１０は、その再計算によって決定された新たな過去制御器状態量Ｘｉoldの値を使用して、ゲイン切替動作に対応した操作量Ｕを決定している。
【００３０】
本発明の制御装置で制御を行った場合の動作について説明を行う。図６は、本発明の各ブロック出力の時間変化を示す図である。図６に示されているグラフ１１は、目標値ｒ（入力）と第１出力ｙ１の時間変化を示し、グラフ１２は第２出力ｙ２の時間変化を示している。
【００３１】
グラフ１３は、制御器内部の（ｒ−ｙ１）の時間変化を示している。グラフ１６〜グラフ１９の各々は、各制御パラメータ（Ｋｉ、ＫＰ１、ＫＰ２、ＫＰ３）の時間変化を示している。図６を参照すると、時刻５０秒において、第２制御パラメータＫＰ１が１．０から２．０に切り替えられていることが図示されている。
【００３２】
図６に示されているグラフ１４は、操作量Ｕの時間変化を示し、グラフ１５は、制御器状態量Ｘｉの時間変化を示している。図６のグラフ１５を参照すると、時刻ｔ＝５０秒で、第２制御パラメータＫＰ１が１．０から２．０に切り替えられたことに対応して、過去制御器状態量Ｘｉoldの再計算が実行されたことが示されている。制御器１０は、切り替えられた後の第２制御パラメータＫＰ１を用いて算出された新たな過去制御器状態量Ｘｉoldを使用して操作量Ｕを決定している。
【００３３】
図６のグラフ１５を参照すると、時刻ｔ＝５０秒における操作量Ｕの変化が、制御パラメータの切替動作に追従してステップ状に変化することなく、線形的に変化していることが示されている。このように、本発明の制御方式によると、現在実行中の制御を停止することなく、の切替を行った場合、制御器１０から出力される操作量Ｕがステップ状に変化して外乱になってしまうことを防止することが可能である。
【００３４】
以下から、本発明の制御方式を適用する場合の具体的な例について図面を参照しながら説明していく。尚、以下では大別すると、本発明の制御方式を移動体の運行制御に適用した場合と、本発明の制御方式をプラントに適用した場合とについて説明を行っていく。このことからも明らかなように、本発明の制御方式は、メカニカル制御とプロセス制御とのどちらにおいても適用可能である。
【００３５】
図７は、本発明の制御装置をメカニカル制御に適用した場合の構成を示すブロック図である。図７の（ａ）に示されている具体例は、制御対象２０が自律航行が可能な移動体（例えば自律走行車両）であり、目標値が方位角である場合の適用例を示している。また、図７（ｂ）に示されている具体例は、制御対象２０が自律航行可能な水中航送体である場合の適用例であり、図７（ｃ）に示されている具体例は、制御対象２０が自律航行可能な水上航走体（例えば、自律航行式船舶）である場合の適用例である。図７（ａ）を参照すると、車両である制御対象２０は、入力された目標方位角に基づいて、針路が制御されている。制御器１０は、入力された方位角および方位角速度に基づいて操作量Ｕを決定し、その操作量Ｕをステアリング指令として制御対象２０に出力している。同様に、図７（ｂ）に示されている例では、水中航走体に備えられた制御器１０は、入力された方位角および方位角速度に基づいて操作量Ｕを決定し、その操作量Ｕを垂直舵角指令としてその水中航走体（制御対象２０）に出力している。さらに、図７（ｂ）に示されている例では、船舶に備えられた制御器１０は、入力された方位角および方位角速度に基づいて操作量Ｕを決定し、その操作量Ｕを舵角指令としてその水中航走体（制御対象２０）に出力している。
【００３６】
図８は、図７と同様に、本発明の制御装置を移動体に適用し、そのピッチ角制御に適用した場合の構成を示すブロック図である。図８の（ａ）に示されている具体例は、制御対象２０が水中航走体であり、目標値がその水中航走体の目標ピッチ角である場合の適用例を示している。また、図８（ｂ）に示されている具体例は、制御対象２０が車両（地上移動体）であり、その車両に備えられた制御器１０から出力される操作量Ｕがその車両のピッチ角を決定する油圧装置の油圧弁指令である場合の適用例である。図８を参照すると、水中航走体（または車両）の制御状態（ｙ１、ｙ２）としてピッチ角およびピッチ角速度がされ、その水中航走体（または車両）の制御が実行されている。
【００３７】
図９は、図７（または図８）と同様に、本発明の制御装置を移動体に適用し、そのロール角制御に適用した場合の構成を示すブロック図である。図９の（ａ）に示されている具体例は、制御対象２０が水中航走体であり、目標値がその水中航走体のロール角指令である場合の適用例を示している。また、図９（ｂ）に示されている具体例は、制御対象２０が車両（地上移動体）であり、入力される目標値がその車両のロール角を決定する油圧装置の油圧弁指令である場合の適用例である。図９を参照すると、その水中航走体（または車両）の制御状態（ｙ１、ｙ２）としてロール角およびロール角速度がされ、そのその水中航走体（または車両）の制御が実行されている。図９（ａ）を参照すると、水中航走体は、入力されたロール角指令に基づいて、ロール角が制御されている。その水中航走体に備えられた制御器１０は、入力されたロール角およびロール角速度に基づいて操作量Ｕを決定し、その操作量Ｕを止転舵角指令としてその水中航走体に出力している。同様に、図９（ｂ）に示されている例では、車両に備えられた制御器１０は、入力された方位角および方位角速度に基づいて操作量Ｕを決定し、その操作量Ｕを、その車両の油圧装置の油圧弁指令として、その車両に出力している。
【００３８】
図１０は、前述の具体的な適用例と同様に、本発明の制御装置を移動体に適用し、そのピッチ角制御に適用した場合の構成を示すブロック図である。図１０に示されている具体例は、制御対象２０が水中航走体であり、目標値がその水中航走体の目標深度である場合の適用例を示している。図１０を参照すると、水中航走体の制御状態（ｙ１、ｙ２）として深度および深度速度およびピッチ角がされ、その水中航走体の制御が実行されている。図１０に示されている例では、水中航走体に備えられた制御器１０は、入力された深度、深度速度およびピッチ角に基づいて操作量Ｕを決定し、その操作量Ｕを水平舵角指令としてその水中航走体に出力している。
【００３９】
上述のように、本発明は多種多様なメカニカル制御に適用することが可能である。本発明をメカニカル制御に適用する場合、制御対象の制御をしながら制御パラメータを切り替えた場合でも、制御パラメータの切替動作に対応して制御器出力（操作量）が急変することがないので、バンプレスで且つ応答性の良い制御を実行することが可能になる。
【００４０】
ここからは、本発明の制御をプロセス制御に適用した場合の適用例について説明を行っていく。図１１から図１２に示されている例は、ボイラを備えているプラントに、本発明を適用した場合の具体例である。図１１は、蒸気タービンなどに供給される蒸気の温度制御を実行する制御システムに、本発明を適用した場合の構成を示すブロック図である。図１１に示されているように、制御器１０には目標値として目標蒸気温度が入力される。ボイラは、入力された目標蒸気温度に基づいて、蒸気温度が制御されている。制御器１０は、入力された蒸気温度および蒸気温度変化率に基づいて操作量Ｕを決定し、その操作量Ｕをスプレ弁（ＳＨスプレ弁）開度指令として制御対象２０に出力している。
【００４１】
図１２は、図１１と同様に、蒸気タービンなどに供給される蒸気の圧力制御を実行する制御システムに、本発明を適用した場合の構成を示すブロック図である。図１２に示されているように、制御器１０には目標値として目標蒸気温圧力が入力される。ボイラは、入力された目標蒸気圧力に基づいて、蒸気圧力が制御されている。制御器１０は、入力された蒸気圧力および蒸気温圧力変化率に基づいて操作量Ｕを決定し、その操作量Ｕをガバナ開度指令として制御対象２０に出力している。
【００４２】
図１３は、図１１（または、図１２）と同様に、蒸気タービンなどに供給される蒸気のＲＨ（リヒータ：再熱器）温度制御を実行する制御システムに、本発明を適用した場合の構成を示すブロック図である。図１１に示されているように、制御器１０には目標値としてＲＨ目標温度が入力される。ボイラは、入力されたＲＨ目標温度に基づいて、ＲＨ温度が制御されている。制御器１０は、入力されたＲＨ温度およびＲＨ温度変化率に基づいて操作量Ｕを決定し、その操作量Ｕをダンパ開度指令としてシステムの制御を実行している。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、従来の制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、従来の制御システムの動作を示すＰＡＤ図である。
【図３】図３は、従来の制御方式における各ブロックの状態量変化を示す図である。
【図４】図４は、本実施の形態における制御システムの構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、本実施の形態の制御装置の動作を示すＰＡＤ図である。
【図６】図６は、本発明の各ブロック出力の時間変化を示す図である。
【図７】図７は、本発明の制御装置の適用例の構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、本発明の制御装置の適用例の構成を示すブロック図である。
【図９】図９は、本発明の制御装置の適用例の構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、本発明の制御装置の適用例の構成を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、本発明の制御装置の適用例の構成を示すブロック図である。
【図１２】図１２は、本発明の制御装置の適用例の構成を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、本発明の制御装置の適用例の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０…制御器
２０…制御対象
１１〜１９…グラフ
Ｋ、Ｋｉ、ＫＰ１、ＫＰ２、ＫＰ３…制御パラメータ
ｒ…目標値
ｙ１…第１状態量、ｙ２…第２状態量
Ｕ…操作量
１１０…制御器
１２０…制御対象
１０１〜１０９…グラフ
【図１】
2006113977.tif 000003
【図２】
2006113977.tif 000004
【図３】
2006113977.tif 000005
【図４】
2006113977.tif 000006
【図５】
2006113977.tif 000007
【図６】
2006113977.tif 000008
【図７】
2006113977.tif 000009
【図８】
2006113977.tif 000010
【図９】
2006113977.tif 000011
【図１０】
2006113977.tif 000012
【図１１】
2006113977.tif 000013
【図１２】
2006113977.tif 000014
【図１３】
2006113977.tif 000015