(57)【要約】【課題】既知で速い周期で変化する外乱にロバストな制御装置を提供する。【解決手段】制御対象の入力量と状態量とから前記制御対象の運転特性に影響を与える変動要素を含めた等価外乱を算出する等価外乱推定器と、前記等価外乱の変動分の基本波成分の周期の１／Ｎ倍の時間毎に１からＮまでの整数を鋸波状にインクリメントして出力する位相選択器と、Ｎ個のフィルタ群と、前記フィルタ群の中から前記位相選択器の出力で選択された１つのフィルタの入力に前記等価外乱推定器の出力を接続し、前記フィルタの出力を選択して出力するフィルタ選択器とを具備する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象の指令入力と該制御対象の状態量との偏差量を比例又は比例積分機能等からなる安定化補償装置を通して前記制御対象に印加するようにしたフィードバック制御装置において、
前記制御対象の入力量と状態量とから前記制御対象の運転特性に影響を与える変動要素を含めた等価外乱を算出する等価外乱推定器と、前記等価外乱の変動分の基本波成分の周期の１／Ｎ倍の時間毎に１からＮまでの整数を鋸波状にインクリメントして出力する位相選択器と、Ｎ個のフィルタ群と、前記フィルタ群の中から前記位相選択器の出力で選択された１つのフィルタの入力に前記等価外乱推定器の出力を接続し、前記フィルタの出力を選択して出力するフィルタ選択器とを具備し、前記フィルタ選択器の出力を前記安定化補償装置の出力に加算することを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフィードバック制御に関するもので、比較的高い周波数で変化する外乱が存在するシステムの制御を安定化する手法を提案するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２に等価外乱オブザーバを用いた制御システムを示し、この図に基づいて従来技術を説明する。
実際の制御対象５の指令入力ｙｒｅｆと制御対象５の状態量ｙとの偏差量を偏差演算器１で求め安定化補償装置２に出力する。安定化補償装置２では、入力した偏差量を比例または比例積分増幅して操作量ｕ１として出力する。等価外乱オブザーバ９は、制御対象の逆システム６と加減算器７とフィルタ８で構成される。制御対象の逆システム６は、既知の制御対象４の出力から入力への伝達関数で表されているため、既知の制御対象４の出力であり実際の制御対象５の出力である状態量ｙを検出して入力して既知の制御対象の入力量を推定出力する。加減算器７は、実際の制御対象５の入力ｕから制御対象の逆システム６の出力を引くことで、実際の制御対象５に含まれる等価外乱ｄを推定演算する。フィルタ８は、一般に低域通過フィルタであり、状態量ｙの検出の際に混入して制御対象の逆システム６で増幅されたノイズを抑制して出力する。よって等価外乱オブザーバ９は、実際の制御対象に含まれる等価外乱ｄを推定し、その出力は加算器３により安定化補償装置２の出力ｕ１と加算されて操作量ｕとして出力される。操作量ｕは実際の制御対象５に印加される。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特許０２７７０４６号公報（第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術で示した図２のシステムにおいて、等価外乱ｄが比較的高い周波数で変化する場合を想定する。すると加減算器７の出力は等価外乱ｄを推定したものなので等価外乱ｄと同じ周波数で変動することになる。しかし加減算器７の出力をフィルタ８に通した等価外乱オブザーバ９の出力は、その振幅が等価外乱ｄの変動振幅より小さくなり、位相も遅れることになる。つまり、等価外乱オブザーバ９は、実際の等価外乱ｄを推定できなくなるわけであり、加算器３でその出力を加算することで、却ってシステムの安定性を損なう恐れがある。
【０００５】
上記問題点を解決するために、フィルタ８の時定数を等価外乱ｄの変動周波数より十分に短くすればよいが、そうすると制御対象の逆システム６で増幅されたノイズを十分に抑制することができなくなり、同様にシステムを不安定にしてしまう。またこのシステムをディジタルによる離散時間制御で実現した場合は、フィルタ８の時定数を短くするために、離散時間制御でのサンプリング周期を十分短くしなければならなくなる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述した問題点を解決するために本発明では、制御対象の指令入力と該制御対象の状態量との偏差量を比例又は比例積分機能等からなる安定化補償装置を通して前記制御対象に印加するようにしたフィードバック制御装置において、前記制御対象の入力量と状態量とから前記制御対象の運転特性に影響を与える変動要素を含めた等価外乱を算出する等価外乱推定器と、前記等価外乱の変動分の基本波成分の周期の１／Ｎ倍の時間毎に１からＮまでの整数を鋸波状にインクリメントして出力する位相選択器と、Ｎ個のフィルタ群と、前記フィルタ群の中から前記位相選択器の出力で選択された１つのフィルタの入力に前記等価外乱推定器の出力を接続し、前記フィルタの出力を選択して出力するフィルタ選択器とを具備し、前記フィルタ選択器の出力を前記安定化補償装置の出力に加算することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図１に示し、図１に基づいて説明する。なお図２と同じ部分については説明を省略する。
等価外乱推定器１３は、制御対象の逆システム６と加減算器７で構成され、従来技術の等価外乱オブザーバ９と同様に実際の制御対象５に含まれる等価外乱ｄを推定して出力する。位相選択器１１は、等価外乱ｄの変動分の基本波周期が既知である場合に、前記基本波成分の周期の１／Ｎ倍の時間毎に１からＮまでの整数を鋸波状にインクリメントして出力する。つまり位相選択器１１の出力は１、２、・・・Ｎ−１、Ｎ、１、２・・・と変化し、１からＮまでの時間は等価外乱ｄの変動分の基本波周期と一致する。フィルタ選択器１２は、フィルタ群１０の中のＮ個のフィルタの中から位相選択器１１の出力に応じて１つのフィルタを選択し、選択されたフィルタの入力に等価外乱推定器１３の出力を接続してフィルタ動作させ、選択されたフィルタの出力を加算器３に外乱推定値ｄｅとして出力する。フィルタ群１０の中でフィルタ選択器１２で選択されなかったＮ−１個のフィルタは、フィルタの出力値は保ったままでフィルタ動作を停止した状態となる。
【０００８】
【発明の効果】
以上の構成とすることで、フィルタ群１０の各々のフィルタは、等価外乱推定器１３の出力の変動分の基本波のＮ等分された各々の位相における等価外乱推定器１３の出力をフィルタに通した値を記憶することになる。よって等価外乱ｄが速い周波数で変動してもそれが周期的な変動であれば、各々のフィルタの入力値はほとんど変動しないことになり、等価外乱推定器１３に含まれるノイズを十分に抑制できるほど長い時定数のフィルタにすることができる。またフィルタ選択器１２で選択出力された外乱推定値ｄｅは、等価外乱ｄとほぼ同じ振幅で位相が遅れることがない信号となり、操作量ｕに等価外乱ｄと逆位相の信号を重畳することができるので、等価外乱にロバストなシステムを構築することができる。
上記に示したようにフィルタの時定数は十分に長く設定できるので、離散時間制御でのサンプリング周期を短くする必要はなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を表したブロック図である。
【図２】等価外乱オブザーバを用いた制御装置のブロック図である。
【符号の説明】
１・・・偏差演算器
２・・・安定化補償装置
３・・・加算器
４・・・既知の制御対象
５・・・実際の制御対象
６・・・制御対象の逆システム
７・・・加減算器
８・・・フィルタ
９・・・等価外乱オブザーバ
１０・・・フィルタ群
１１・・・位相選択器
１２・・・フィルタ選択器
１３・・・等価外乱推定器
【図１】
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【図２】
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