JP2005078463A - Measurement control system - Google Patents

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JP2005078463A JP2003309468A JP2003309468A JP2005078463A JP 2005078463 A JP2005078463 A JP 2005078463A JP 2003309468 A JP2003309468 A JP 2003309468A JP 2003309468 A JP2003309468 A JP 2003309468A JP 2005078463 A JP2005078463 A JP 2005078463A
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Akira Furukawa
陽 古川
Mitsuharu Sugita
満春 杉田
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A&D Holon Holdings Co Ltd
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A&D Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To organize a whole system from preparation for motion models of a controlled object to construction for a control system of the controlled object in sequence. <P>SOLUTION: A measurement control system 1 has the theoretical action model for the controlled object 3, a model preparation portion 20 preparing the controlled action model, a measuring portion 11 obtaining effective factors for the controlled object 3 as input signals and outputting control signals to the controlled object 3 in proportion to the input signals, a simulation portion 25 executing simulated experiments of the theoretical action model, and a control portion 16 controlling the measuring portion 11. The theoretical action model shows a physical and chemical phenomenon generated on the controlled object 3 with an expression, and is determined by permutating discrete arithmetic processings included in the expression with discrete model components. The controlled action model can be determined from the results of simulated experiments of the theoretical action model so as to satisfy equivalent relationship or the like with the theoretical action model at a designated level, and functions of the measuring portion 11 can be determined by permutating with control actions of the control portion 16. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、計測制御システムに関し、特に、制御対象についての計測、解析、動作モデル作成、制御の全てを1台で行う計測制御システムに関するものである。
The present invention relates to a measurement control system, and more particularly to a measurement control system that performs all of measurement, analysis, operation model creation, and control of a control target with a single unit.

近年、各種の技術分野で、開発・製造コスト削減のため、自動制御システムが導入されている。   In recent years, automatic control systems have been introduced in various technical fields in order to reduce development and manufacturing costs.

例えば、自動車産業分野では、車両部品の摩擦特性の解析を行うため、広範囲かつ一定温度に制御可能な油槽が用いられるが、微小な油温変化であっても、部品の摩擦特性に及ぼす影響は大きいため、従来は、特許文献1に開示されているような液体温度制御装置によって油槽の油温が一定に維持される。   For example, in the automotive industry field, oil tanks that can be controlled over a wide range and at a constant temperature are used to analyze the friction characteristics of vehicle parts, but even a small change in oil temperature does not affect the friction characteristics of parts. Since it is large, conventionally, the oil temperature of the oil tank is kept constant by a liquid temperature control device as disclosed in Patent Document 1.

しかし、このような液体温度制御装置を含む自動制御システムには、以下に説明する技術的な課題があった。   However, the automatic control system including such a liquid temperature control device has technical problems described below.

特開平11−294927号公報JP 11-294927 A

特許文献1に開示されている液体温度制御装置は、一般的に、制御対象(例えば、液槽)毎にその制御対象の性質を踏まえてカスタマイズされるため、一度制御対象に組み込まれてしまうと、他の異なる制御対象との組合わせや、仕様変更への対応は困難であった。   Since the liquid temperature control device disclosed in Patent Document 1 is generally customized based on the property of the control target for each control target (for example, a liquid tank), once it is incorporated into the control target. Therefore, it was difficult to combine with other control objects and to cope with specification changes.

そもそも、液体温度制御装置のような自動制御システムを構築するためには、制御対象の動作原理(例えば、液体温度がどのような要因でどのように変化するか)を把握する必要がある。   In the first place, in order to construct an automatic control system such as a liquid temperature control device, it is necessary to grasp the operation principle of the controlled object (for example, what causes the liquid temperature to change).

制御対象の動作原理を把握するためには、動作原理の根拠となりそうなデータを一旦収集して保存し、コンピュータ上で多変量解析ソフトウェア等を用いてデータ間の因果関係を解析し、推定する必要がある。   In order to understand the operation principle of the controlled object, data that is likely to be the basis of the operation principle is collected and stored once, and the causal relationship between the data is analyzed and estimated using multivariate analysis software on a computer. There is a need.

そして、収集したデータの解析結果に基づいて、制御対象の動作モデルを作成し、シミュレーション、実験等を経て動作モデルの妥当性を確認した後、実際の自動制御システムが動作(実動作)する。   Based on the analysis result of the collected data, an operation model to be controlled is created, and the validity of the operation model is confirmed through simulation, experiment, etc., and then the actual automatic control system operates (actual operation).

以上のような過程は、特許文献1に開示された発明には考慮されていないが、例えば、油槽の油温を一定に制御するための動作モデルの確認実験は油槽が大型化するにつれ長時間に及ぶため、最終的な自動制御システムの構築までには相当の時間がかかるものであった。   Although the process as described above is not considered in the invention disclosed in Patent Document 1, for example, an operation model confirmation experiment for controlling the oil temperature of the oil tank to be constant takes a long time as the oil tank becomes larger. Therefore, it took a considerable amount of time to construct the final automatic control system.

しかも、従来は、自動制御システムに必要な計測装置、解析装置、制御装置はそれぞれ別個独立に構成されており、自動制御システムの構築者は、これらを適宜組合わせてシステムを構築していたが、実験段階と実動作段階とでは、装置の組合わせを使い分ける必要があった。   Moreover, conventionally, the measurement device, the analysis device, and the control device necessary for the automatic control system are configured separately and independently, and the builder of the automatic control system has constructed the system by appropriately combining them. In the experimental stage and the actual operation stage, it was necessary to use different combinations of devices.

従って、実験段階では動作しても実動作段階では動作しないという問題や、計測装置に接続されているセンサの再配置や制御装置用のプログラミング作業等、実験段階から実動作段階への移行が煩わしいという問題があった。   Therefore, there is a problem that even if it operates in the experimental stage, it does not operate in the actual operating stage, and the transition from the experimental stage to the actual operating stage is troublesome, such as rearrangement of sensors connected to the measuring device and programming work for the control device. There was a problem.

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、計測、解析、動作モデル作成、制御の全てを行うことが出来、開発・製造コストの大幅な削減に貢献する計測制御システムを提供することにある。
The present invention has been made in view of such conventional problems, and the object of the present invention is to perform all of measurement, analysis, operation model creation, control, and development / manufacturing cost. The object is to provide a measurement control system that contributes to a significant reduction.

上記目的を達成するため、本発明の計測制御システムは、制御対象に関する理論動作モデルと制御動作モデルとを作成するモデル作成部と、前記制御対象に関して有効な要因を入力信号として取得する機能と前記入力信号に対応して前記制御対象に制御信号を出力する機能とを有する計測部と、前記理論動作モデルの模擬実験を行うシミュレーション部と、前記計測部の制御を行う制御部とを有する計測制御システムであって、前記理論動作モデルは、前記制御対象に発生する物理化学現象を数式で表し、前記数式に含まれる個々の演算処理を個々のモデル構成要素に置換して得られるものであり、前記制御動作モデルは、前記理論動作モデルの模擬実験結果に基づいて前記理論動作モデルと等価関係等の所定関係になるように作成され、前記理論動作モデルのうち、前記計測部の機能を前記制御部の制御動作に置換して得られるものであるようにした。   In order to achieve the above object, a measurement control system of the present invention includes a model creation unit that creates a theoretical motion model and a control motion model related to a controlled object, a function that acquires an effective factor related to the controlled object as an input signal, Measurement control having a measurement unit having a function of outputting a control signal to the control target in response to an input signal, a simulation unit for performing a simulation experiment of the theoretical behavior model, and a control unit for controlling the measurement unit In the system, the theoretical operation model represents a physicochemical phenomenon that occurs in the controlled object by a mathematical formula, and is obtained by replacing individual arithmetic processing included in the mathematical formula with individual model components, The control behavior model is created so as to have a predetermined relationship such as an equivalent relationship with the theoretical behavior model based on a simulation result of the theoretical behavior model. Of the theoretical behavior model, and the functions of the measuring unit as those obtained by substituting the control operation of the control unit.

又、前記計測制御システムは、作成された理論動作モデルに基づいて、前記シミュレーション部が模擬実験を行うためのシミュレーション用コードを発生させるシミュレーション用コード発生器と、作成された制御動作モデルに基づいて、前記制御部が前記計測部の制御を行うための制御用コードを発生させる制御用コード発生器とを有するようにすることも出来る。   Further, the measurement control system is based on a simulation code generator for generating a simulation code for the simulation unit to perform a simulation experiment based on the created theoretical behavior model, and on the created control behavior model. The control unit may include a control code generator that generates a control code for controlling the measurement unit.

以上のように構成した計測制御システムでは、従来別個独立に構成されていた計測装置とシミュレーション装置と制御装置とが一体化されているので、シミュレーション装置による実験段階から、制御対象の実動作にかかる制御装置組み込み段階への移行作業が容易となり、制御対象の動作把握から制御対象の実動作までの一連の作業の短時間化が可能となる。又、理論上の実験のみならず、制御部を介して実計測信号を用いた実動作に近い実験を実行することが出来るので、従来のように時間をかけて繰り返し実験を行う必要がなく、動作モデルの妥当性を順次容易に向上させていくことが出来る。   In the measurement control system configured as described above, since the measurement device, the simulation device, and the control device, which have been configured separately and independently, are integrated, the actual operation of the controlled object starts from the experiment stage by the simulation device. The transition work to the control device incorporation stage is facilitated, and the series of work from grasping the operation of the control object to the actual operation of the control object can be shortened. Also, not only theoretical experiments, but also experiments close to actual operation using actual measurement signals can be performed via the control unit, so there is no need to repeat experiments over time as in the past, The validity of the motion model can be easily improved sequentially.

又、前記計測制御システムは、前記計測部に入力された複数の信号の中から任意の2信号を選択して、前記2信号の相関関係等の所定関係の有無や程度を解析する解析部を有し、前記モデル作成部は、前記解析部の解析結果を、前記動作モデルの作成に反映することも出来る。   In addition, the measurement control system includes an analysis unit that selects any two signals from a plurality of signals input to the measurement unit and analyzes presence / absence or degree of a predetermined relationship such as a correlation between the two signals. The model creation unit can also reflect the analysis result of the analysis unit in the creation of the motion model.

又、前記モデル作成部は、前記解析部の解析結果を、前記入出力信号の決定又は、前記モデル構成要素のパラメータの決定に反映することが出来る。   The model creation unit can reflect the analysis result of the analysis unit in the determination of the input / output signal or the determination of the parameter of the model component.

上記のように構成した計測制御システムでは、信号の相関関係を求める等の解析機能をも有するので、特に、現象が複雑な制御対象の動作モデルを容易に作成することが出来、又、シミュレーションを実行させながら計測部で別の信号を計測して問題点を解決することが可能となる。   The measurement control system configured as described above also has an analysis function such as obtaining a correlation between signals, so that an operation model of a control target having a complicated phenomenon can be easily created. It is possible to solve the problem by measuring another signal in the measurement unit while executing the signal.

又、前記計測制御システムは、前記モデル作成部で作成される動作モデル、前記シミュレーション部の模擬実験結果、前記制御部の制御結果、前記解析部の解析結果のいずれかを表示する表示器を有することが出来る。   In addition, the measurement control system includes a display that displays any one of an operation model created by the model creation unit, a simulation experiment result of the simulation unit, a control result of the control unit, and an analysis result of the analysis unit. I can do it.

上記のように構成した計測制御システムでは、表示器を有するので、視覚的な動作モデルの作成が可能となり、又、実験結果や解析結果を一目瞭然に把握することが出来る。又、表示器が計測制御システムに一体化されているので、実験結果や解析結果を即座に動作モデル作成及び修正に反映させることが出来る。
Since the measurement control system configured as described above has a display device, it is possible to create a visual motion model, and it is possible to clearly grasp the experimental result and the analysis result. In addition, since the display is integrated with the measurement control system, the experimental results and analysis results can be immediately reflected in the creation and correction of the motion model.

本発明にかかる計測制御システムによれば、従来別個独立に構成されていた計測装置とシミュレーション装置と制御装置とが一体化されているので、シミュレーション装置によるシミュレーション段階から、制御対象の実動作にかかる制御装置組み込み段階への移行作業が容易となり、制御対象の動作把握から制御対象の実動作までの一連の作業の短時間化、開発・製造コストの削減が可能となる。   According to the measurement control system according to the present invention, since the measurement device, the simulation device, and the control device that have been separately configured independently are integrated, the actual operation of the controlled object is started from the simulation stage by the simulation device. The transition work to the control device incorporation stage is facilitated, and a series of work from grasping the operation of the control object to the actual operation of the control object can be shortened, and development and manufacturing costs can be reduced.

計測制御システムは、信号の相関関係を求める等の解析機能を有するので、特に、現象が複雑な制御対象の動作モデルを作成したり、制御部を介したシミュレーションを実行させながら計測部で別の信号を計測して解析することにより問題点を解決するのに有効である。   Since the measurement control system has an analysis function such as obtaining the correlation of signals, it is possible to create an operation model for a controlled object with a complicated phenomenon, or to perform another simulation at the measurement unit while executing a simulation via the control unit. It is effective in solving problems by measuring and analyzing signals.

例えば、制御対象システムの開発当初は、理論上の動作モデルを用いてシミュレーションし、次に、実計測信号のデータを使用して実動作に近い状態でシミュレーションを行い動作モデルの微調整を行い、最後に、制御対象システムを実動作させて動作確認を行うことにより、動作モデルの正確さを順次、容易に向上させていくことが出来る、という自動制御システムの新たな開発手法が提供される。   For example, at the beginning of the development of the system to be controlled, a simulation is performed using a theoretical behavior model, and then the simulation is performed in a state close to the actual operation using the data of the actual measurement signal, and the operation model is finely adjusted. Finally, a new method for developing an automatic control system is provided in which the accuracy of the operation model can be improved sequentially and easily by performing the operation check by actually operating the control target system.

又、計測制御システムは、自動制御の技術分野のみならず、製品(制御機器である必要はない)の開発過程や、学校教育現場でも、シミュレーション機能と実動作確認機能とを併せ持った実験機器として利用可能である。   In addition, the measurement control system is an experimental device that has both a simulation function and an actual operation confirmation function not only in the technical field of automatic control but also in the development process of products (not required to be a control device) and in school education. Is available.

更に、計測制御システムは、現場にある制御対象システムとも容易に接続可能であり、表示器上に、容易に計測、動作モデル作成、解析、シミュレーションの結果を表示することが出来るから、制御対象システムのトラブル早期解決、動作モニタリングにも利用可能である。
Furthermore, the measurement control system can be easily connected to the control target system at the site, and the results of measurement, operation model creation, analysis, and simulation can be easily displayed on the display unit. It can also be used for early troubleshooting and operation monitoring.

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明にかかる計測制御システム1の一実施例を示している。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an embodiment of a measurement control system 1 according to the present invention.

図1の計測制御システム1は、計測部11、メモリ15、シミュレーション部25、制御部16、解析部17、演算処理部18、表示器19、モデル作成部20、モデル構成要素格納部21、シミュレーション用コード発生器22、制御用コード発生器23、操作入力部24を有する。   1 includes a measurement unit 11, a memory 15, a simulation unit 25, a control unit 16, an analysis unit 17, an arithmetic processing unit 18, a display 19, a model creation unit 20, a model component storage unit 21, and a simulation. A code generator 22, a control code generator 23, and an operation input unit 24.

計測部11は、計測制御システム1に関する信号入出力を行う手段である。具体的には、計測制御システム1に関して有効な要因を入力信号として取得する機能と、取得した入力信号に対応した制御信号を計測制御システム1に出力する機能を有し、計測制御システム1に接続される制御対象システム3に応じて、AD変換器12、DA変換器13、I/O回路14を任意の個数だけ任意に組合わせたものである。   The measurement unit 11 is a means for inputting and outputting signals related to the measurement control system 1. Specifically, the measurement control system 1 has a function of acquiring an effective factor as an input signal, and a function of outputting a control signal corresponding to the acquired input signal to the measurement control system 1, and is connected to the measurement control system 1. An arbitrary number of AD converters 12, DA converters 13, and I / O circuits 14 are arbitrarily combined in accordance with the controlled system 3 to be controlled.

ここで、制御対象システム3(制御対象)は、所定の要求性能を満足するよう、計測制御システム1に制御される対象を指し、例えば、温度を一定に維持することを目的とした油槽が、制御対象システム3に相当する。   Here, the control target system 3 (control target) refers to a target controlled by the measurement control system 1 so as to satisfy a predetermined required performance. For example, an oil tank intended to maintain a constant temperature, This corresponds to the control target system 3.

AD変換器12(入力部)は、制御対象システム3の現象把握、解析、制御等に必要な、任意の物理化学現象に関する入力信号をAD変換する手段である。AD変換器12でAD変換された信号は、後に行われる制御部16での制御や、解析部17での解析のため、メモリ15に一時保存される。   The AD converter 12 (input unit) is means for AD-converting an input signal related to any physical chemical phenomenon necessary for grasping, analyzing, and controlling the phenomenon of the controlled system 3. The signal AD-converted by the AD converter 12 is temporarily stored in the memory 15 for later control by the control unit 16 and analysis by the analysis unit 17.

AD変換器12に入力される入力信号の種類は、制御対象システム3に応じて様々であるが、例えば、センサで検出される温度、水量、トルク量、重量等の時系列信号がある。センサは入力信号の種類に応じて、温度センサ、圧力センサ等が選択され、制御対象システム3に設置される。   There are various types of input signals input to the AD converter 12 depending on the control target system 3. For example, there are time series signals such as temperature, water amount, torque amount, and weight detected by a sensor. As the sensor, a temperature sensor, a pressure sensor, or the like is selected according to the type of the input signal, and is installed in the control target system 3.

DA変換器13(出力部)は、主として、制御対象システム3に供給する制御信号を制御部16から出力して、DA変換する手段である。制御信号が繰り返し矩形波や正弦波等である場合には、DA変換器13を介さず直接、信号発生器や変調器等から出力される場合もある。   The DA converter 13 (output unit) is mainly means for outputting a control signal supplied to the controlled system 3 from the control unit 16 and performing DA conversion. When the control signal is a repetitive rectangular wave, sine wave, or the like, it may be output directly from the signal generator, modulator, or the like without going through the DA converter 13.

I/O回路14は、計測制御システム1と制御対象システム3とが、AD変換器12やDA変換器13を介さずに直接デジタル信号で入出力のやり取りが可能な場合に用いられるインターフェース回路である。   The I / O circuit 14 is an interface circuit used when the measurement control system 1 and the control target system 3 can exchange input / output directly with digital signals without going through the AD converter 12 or the DA converter 13. is there.

例えば、制御対象システム3がデジタル入力部を有している場合には、制御部16から出力されるデジタル信号をI/O回路14を介して制御対象システム3に供給することが出来、又、制御対象システム3に設置されたセンサがデジタル出力機能を有している場合には、そのセンサの出力をI/O回路14を介して計測制御システム1に入力することが出来る。   For example, when the control target system 3 has a digital input unit, a digital signal output from the control unit 16 can be supplied to the control target system 3 via the I / O circuit 14, When the sensor installed in the control target system 3 has a digital output function, the output of the sensor can be input to the measurement control system 1 via the I / O circuit 14.

又、I/O回路14は、任意の入力信号を変調出力する機能を有していてもよいし、制御部16からの命令に応じて信号の入出力方向を転換する機能を有していてもよい。   The I / O circuit 14 may have a function of modulating and outputting an arbitrary input signal, or a function of changing the input / output direction of a signal in accordance with a command from the control unit 16. Also good.

シミュレーション部25は、後述するシミュレーション用コード発生器22で発生したシミュレーション用コードに基づいて、モデル作成部20で作成された理論動作モデルのシミュレーション(模擬実験)を実行する手段である。   The simulation unit 25 is means for executing a simulation (simulation experiment) of a theoretical behavior model created by the model creation unit 20 based on a simulation code generated by a simulation code generator 22 described later.

制御部16は、後述する制御用コード発生器23で発生した制御用コードに基づいて、計測部11、演算処理部18の制御を行い、制御対象システム3の実動作や、モデル作成部20で作成された制御動作モデルについて実計測信号に基づいたシミュレーションを実行する手段である。   The control unit 16 controls the measurement unit 11 and the arithmetic processing unit 18 based on the control code generated by the control code generator 23 described later, and the actual operation of the control target system 3 and the model creation unit 20 It is means for executing a simulation based on an actual measurement signal for the created control action model.

具体的に制御部16は、計測部11に対しては、制御対象システム3から得られる任意の信号を、任意のタイミング、期間、分解能、サンプリング間隔等で入力するよう命令したり、AD変換器12、DA変換器13、I/O回路14のうちどの手段のどのチャンネルを選択するか、入力感度、増幅率等のパラメータ設定はどうするか等の命令を行う。   Specifically, the control unit 16 instructs the measurement unit 11 to input an arbitrary signal obtained from the control target system 3 at an arbitrary timing, period, resolution, sampling interval, or the like, or an AD converter 12, the DA converter 13, the I / O circuit 14, which channel of which means is selected, and how to set parameters such as input sensitivity and amplification factor.

又、制御部16は、制御対象システム3に対して制御信号を出力するための制御回路(例えば、温度PID制御回路)を備えており、計測部11に対して制御信号の出力を命令する。   Further, the control unit 16 includes a control circuit (for example, a temperature PID control circuit) for outputting a control signal to the controlled system 3, and instructs the measurement unit 11 to output the control signal.

又、制御部16は、演算処理部18に対しては、メモリ15に保存された任意のデータを選択して、制御回路の動作に必要な演算処理を行うよう命令する。   In addition, the control unit 16 instructs the arithmetic processing unit 18 to select arbitrary data stored in the memory 15 and perform arithmetic processing necessary for the operation of the control circuit.

尚、PID制御とは、設定値と制御量との間の偏差に比例して操作量を増減させる比例動作(P)、偏差の継続時間に応じて操作量を増減させる積分動作(I)、偏差の変化具合に応じて操作量を増減させる微分動作(D)の、3つの動作を組合わせた制御であり、温度制御等の自動制御分野では最も多用される制御方式である。   The PID control is a proportional operation (P) that increases or decreases an operation amount in proportion to a deviation between a set value and a control amount, an integration operation (I) that increases or decreases an operation amount in accordance with the duration of the deviation, This control is a combination of three operations, ie, a differential operation (D) that increases or decreases an operation amount in accordance with a change in deviation, and is the most frequently used control method in the field of automatic control such as temperature control.

解析部17は、メモリ15に一時保存された任意の2信号又はリアルタイムで計測部11に入力された任意の2信号について、相関関係等の所定関係の有無や程度を解析する手段である。   The analysis unit 17 is a means for analyzing the presence or degree of a predetermined relationship such as a correlation for any two signals temporarily stored in the memory 15 or any two signals input to the measurement unit 11 in real time.

解析部17での解析結果は、後述するモデル作成部20での動作モデル作成の前段階に実行され、特に現象が複雑な動作モデル中のパラメータ決定要因となったり、又は、シミュレーション部25でのシミュレーション実行中や制御部16の制御実行中における問題点の解決に利用される。解析部17での解析結果はメモリ15に保存される。   The analysis result in the analysis unit 17 is executed before the operation model creation in the model creation unit 20 to be described later, and becomes a parameter determining factor in the operation model where the phenomenon is particularly complicated, or in the simulation unit 25 This is used for solving problems during simulation execution or during control execution of the control unit 16. The analysis result in the analysis unit 17 is stored in the memory 15.

演算処理部18は、後述するシミュレーション用コード発生器22で発生したシミュレーション用コードや、制御用コード発生器23で発生した制御用コードに基づいて演算処理を行う手段である。又、演算処理部18は、解析部17での解析に必要な演算処理も行う。   The arithmetic processing unit 18 is means for performing arithmetic processing based on a simulation code generated by a simulation code generator 22 described later and a control code generated by a control code generator 23. The arithmetic processing unit 18 also performs arithmetic processing necessary for analysis by the analysis unit 17.

演算処理には、例えば、四則演算(加減乗除)、増幅演算(定倍)、論理演算(AND、OR、NOT、フリップフロップ、カウンタ等)、関数演算(平均値演算、微積分演算、相関関数演算等)といった基本演算の他、これらの基本演算を組合わせて行われる最大最小ピーク値等の探索、フィルタリング処理、遅延時間演算、ノーマライズ(相互に時間軸や振幅を統一して規格化すること)演算、重み付け係数演算、周期演算、FFT(高速フーリエ変換)演算等が含まれる。   The arithmetic processing includes, for example, four arithmetic operations (addition / subtraction / division), amplification operation (fixed multiplication), logical operation (AND, OR, NOT, flip-flop, counter, etc.), function operation (average value operation, calculus operation, correlation function operation) Etc.), search for maximum / minimum peak values, etc., combined with these basic operations, filtering processing, delay time calculation, normalize (standardize the time axis and amplitude mutually) Calculation, weighting coefficient calculation, period calculation, FFT (Fast Fourier Transform) calculation and the like are included.

尚、これら演算処理は、個々の1信号に対して行われるもの(微積分演算等)と、2以上の信号間又は、1信号(例えば時系列信号)中の複数の要素間で行われるもの(相関関数演算、ノーマライズ演算等)とにおよそ分かれる。   These calculation processes are performed on one individual signal (calculus calculation, etc.) and between two or more signals or between a plurality of elements in one signal (for example, a time series signal) ( Correlation function calculation, normalization calculation, etc.).

又、これら演算処理は、個々の機能として、後述するモデル構成要素になる。   Further, these arithmetic processes become model components described later as individual functions.

表示器19は、演算処理部18での演算処理結果を数値やグラフ等で表示する手段である。ここでの演算処理結果には、シミュレーション部25でのシミュレーション実行結果、制御部16での制御実行結果、解析部17での解析実行結果が含まれる。   The display 19 is a means for displaying the calculation processing result in the calculation processing unit 18 as a numerical value or a graph. The calculation processing result here includes a simulation execution result in the simulation unit 25, a control execution result in the control unit 16, and an analysis execution result in the analysis unit 17.

又、表示器19は、制御部16での制御状態(例えば、現在どのAD変換器12が選択されどのような信号が入力されているか、パラメータはどうなっているか、どのような制御信号が出力されているか等)や、後述するモデル作成部20での動作モデル作成に必要なGUIや作成された動作モデルを表示することも出来る。   Further, the display 19 is controlled by the control unit 16 (for example, which AD converter 12 is currently selected and what signal is input, what the parameters are, and what control signal is output). It is also possible to display a GUI necessary for creating an action model in the model creation unit 20 described later and the created action model.

モデル作成部20は、制御対象システム3の動作モデルを作成する手段である。ここで、作成される動作モデルには、シミュレーション部25が実行する理論動作モデルと、制御部16が実計測信号に基づいて実行する制御動作モデルとがある。   The model creation unit 20 is a means for creating an operation model of the control target system 3. Here, the created behavior model includes a theoretical behavior model executed by the simulation unit 25 and a control behavior model executed by the control unit 16 based on an actual measurement signal.

理論動作モデル作成の一般的手順は、(1)制御対象システム3に発生する物理化学現象の把握→(2)物理化学現象を数式化→(3)数式をモデル構成要素に置換、となる。   The general procedure for creating a theoretical behavior model is as follows: (1) grasping the physicochemical phenomenon occurring in the controlled system 3 → (2) formulating the physicochemical phenomenon → (3) replacing the formula with a model component.

一方、制御動作モデルは、理論動作モデルのシミュレーション結果に基づいて理論動作モデルと等価関係等の所定関係になるように作成され、シミュレーション部25が実行する理論動作モデルのうち、制御対象システム3そのものの動作(物理化学現象)を表す部分を制御対象システム3そのものに置換し、更に、計測部11の信号入出力機能を制御部16の制御回路に置換して得られるものである。   On the other hand, the control behavior model is created so as to have a predetermined relationship such as an equivalent relationship with the theoretical behavior model based on the simulation result of the theoretical behavior model, and among the theoretical behavior models executed by the simulation unit 25, the controlled system 3 itself. The part representing the operation (physicochemical phenomenon) is replaced with the control target system 3 itself, and the signal input / output function of the measuring unit 11 is further replaced with the control circuit of the control unit 16.

従って、制御動作モデル作成のためには、理論動作モデル作成後、(4)計測部11の信号入出力機能を制御部16の制御回路に置換する手順が必要となる。   Therefore, in order to create a control operation model, after creating a theoretical operation model, (4) a procedure for replacing the signal input / output function of the measurement unit 11 with the control circuit of the control unit 16 is required.

(1)で物理化学現象を把握する過程では、計測制御システム1と制御対象システム3とを接続する入出力信号を決定する必要があるが、特に、制御対象システム3の現象が複雑で、入力信号候補が多数あるような場合には、動作モデル作成前に、計測部11を介して入力した信号について、解析部17で解析を行い、入力信号間の相関度合い等に基づき、多数の入力信号の中から動作モデルの動作に必要な入力信号を決定したり、解析結果に基づいて、必要なパラメータの具体的数値を決定することが出来る。   In the process of grasping the physicochemical phenomenon in (1), it is necessary to determine an input / output signal for connecting the measurement control system 1 and the control target system 3, but the phenomenon of the control target system 3 is particularly complicated and the input When there are a large number of signal candidates, the signal input via the measurement unit 11 is analyzed by the analysis unit 17 before the operation model is created, and a large number of input signals are determined based on the degree of correlation between the input signals. The input signal necessary for the operation of the motion model can be determined from among the above, and the specific numerical values of the necessary parameters can be determined based on the analysis results.

尚、モデル作成部20では、制御対象システム3自体の動作モデルを作成する前に、入出力信号やパラメータを決定するための動作モデルが作成されてもよい。又、ここで作成された入出力信号やパラメータを決定するための動作モデルは、独立して実行可能であってもよいし、制御対象システム3の動作モデルのサブルーチンモデル(サブモデル)であってもよい。この場合、制御対象システム3の動作モデルは階層構造となる。   Note that the model creation unit 20 may create an operation model for determining input / output signals and parameters before creating an operation model of the control target system 3 itself. Further, the operation model for determining the input / output signals and parameters created here may be executable independently, or is a subroutine model (sub model) of the operation model of the controlled system 3. Also good. In this case, the operation model of the control target system 3 has a hierarchical structure.

(3)で数式をモデル構成要素に置換する過程では、表示器19上で操作入力部24の操作により、モデル構成要素格納部21に格納されているモデル構成要素から、任意のモデル構成要素を選択し、モデル構成要素間の接続、入出力信号の仕様や各種パラメータの決定を行う。   In the process of replacing the mathematical expression with the model component in (3), an arbitrary model component is selected from the model components stored in the model component storage unit 21 by operating the operation input unit 24 on the display 19. Select and determine the connections between model components, input / output signal specifications and various parameters.

モデル構成要素とは、演算処理部18で行われる個々の演算処理(例えば、微分、積分、加算等)や、シミュレーションや制御に必要な個々の機能(例えば、スイッチ、表示等)を表すブロックであり、(2)で作成された数式に基づいて、モデル構成要素への分解が可能である。   A model component is a block representing individual arithmetic processing (for example, differentiation, integration, addition, etc.) performed by the arithmetic processing unit 18 and individual functions (for example, switches, display, etc.) necessary for simulation and control. Yes, it can be decomposed into model components based on the formula created in (2).

(4)で計測部11の信号入出力機能を制御部16の制御回路に置換する過程では、(3)同様、モデル構成要素格納部21に格納されているモデル構成要素から任意のモデル構成要素を選択するが、制御動作モデルを構成するモデル構成要素は基本的には、制御対象システム3そのものと接続される。   In the process of replacing the signal input / output function of the measurement unit 11 with the control circuit of the control unit 16 in (4), any model component from the model components stored in the model component storage unit 21 is the same as (3). However, the model components constituting the control operation model are basically connected to the controlled system 3 itself.

制御動作モデルを構成するモデル構成要素には、例えば、計測部11から制御信号を出力するために必要なON/OFF制御回路、PID制御回路と、計測部11のAD変換器12やDA変換器13の制御回路がある。   The model constituent elements constituting the control operation model include, for example, an ON / OFF control circuit and a PID control circuit necessary for outputting a control signal from the measurement unit 11, and the AD converter 12 and the DA converter of the measurement unit 11. There are 13 control circuits.

これらの制御回路が使用するパラメータを決定するために、計測部11から信号が入力され、演算処理部18で演算処理を行うモデル構成要素が制御回路に接続されてもよい。   In order to determine parameters used by these control circuits, a model component that receives a signal from the measurement unit 11 and performs arithmetic processing in the arithmetic processing unit 18 may be connected to the control circuit.

モデル構成要素は、その機能が分かるような状態で視覚化されている(例えば、加算機能を有するモデル構成要素は「+」で表される)ため、表示器19上で容易にモデル作成を行うことが出来る。   Since the model component is visualized so that its function can be understood (for example, a model component having an addition function is represented by “+”), the model is easily created on the display 19. I can do it.

シミュレーション用コード発生器22は、モデル作成部20で作成された理論動作モデルに基づいて、モデル構成要素の個々の機能を、シミュレーション部25及び演算処理部18で実行するためのシミュレーション用コードを発生する手段である。   The simulation code generator 22 generates a simulation code for executing the individual functions of the model components by the simulation unit 25 and the arithmetic processing unit 18 based on the theoretical behavior model created by the model creation unit 20. It is means to do.

シミュレーション用コードは、シミュレーション部25に入力され、シミュレーション部25が動作可能なコードであればよいが、バイナリーコードで構成されれば、一般的なパーソナルコンピュータ上でも動作可能である。シミュレーション用コードは、計測部11や制御部16を介すことなく、シミュレーション部25でのシミュレーション動作に用いられる。   The simulation code may be any code that can be input to the simulation unit 25 and operable by the simulation unit 25. However, if the simulation code is configured by a binary code, the simulation code can also be operated on a general personal computer. The simulation code is used for a simulation operation in the simulation unit 25 without going through the measurement unit 11 or the control unit 16.

これに対し、制御用コード発生器23は、モデル作成部20で作成された制御動作モデルに基づいて、モデル構成要素の個々の機能を、制御部16が実行するための制御用コードを発生する手段である。制御用コードは制御部16に入力される。   On the other hand, the control code generator 23 generates control codes for the control unit 16 to execute the individual functions of the model components based on the control operation model created by the model creation unit 20. Means. The control code is input to the control unit 16.

制御用コードは、制御部16に入力され、制御部16が動作可能なコードであればよいが、汎用プログラミングコード(例えば、C++)で構成されれば、一般的な、又は従来使用されていた制御装置上でも動作可能である。   The control code may be any code that can be input to the control unit 16 and can be operated by the control unit 16. However, if the control code is configured by a general-purpose programming code (for example, C ++), the control code is generally used or conventionally used. It can also operate on the control device.

制御部16は、制御用コードに基づいて、計測部11の制御(入出力に関する設定、制御信号の出力等)や演算処理部18の制御を行う。これにより、制御対象システム3の実動作のみならず、制御部16の制御動作確認のためのシミュレーションや、実計測信号に基づいた実動作に限りなく近いシミュレーションの実行が行われる。   The control unit 16 controls the measurement unit 11 (settings related to input / output, output of control signals, etc.) and the arithmetic processing unit 18 based on the control code. As a result, not only the actual operation of the controlled system 3 but also the simulation for checking the control operation of the control unit 16 and the simulation close to the actual operation based on the actual measurement signal are executed.

尚、制御部16が演算処理部18での演算処理を必要とする場合には、制御部16が解析部17に命令して解析部17から演算処理部18の演算処理結果をもらってもよいし、シミュレーション用コードに基づいた演算処理結果が制御用コードに反映されてもよいし、制御用コードが直接演算処理部18に入力されてもよい。尚、制御用コードが演算処理部18に入力される場合には、演算処理部18は制御用コードを解読可能である必要がある。   If the control unit 16 requires arithmetic processing in the arithmetic processing unit 18, the control unit 16 may instruct the analysis unit 17 to receive the arithmetic processing result of the arithmetic processing unit 18 from the analysis unit 17. The calculation processing result based on the simulation code may be reflected in the control code, or the control code may be directly input to the calculation processing unit 18. When the control code is input to the arithmetic processing unit 18, the arithmetic processing unit 18 needs to be able to decode the control code.

又、入力信号やパラメータを決定するための動作モデルを動作させた時に、演算処理部18で演算処理された結果が制御用コード発生器23に反映され、制御用コードとなってもよい。   Further, when an operation model for determining input signals and parameters is operated, the result of the arithmetic processing performed by the arithmetic processing unit 18 may be reflected in the control code generator 23 to be a control code.

従来はシミュレーションや制御を実行する場合、シミュレーション用コードや制御用コードをプログラミングにより一から作成する必要があった。   Conventionally, when executing simulation and control, it has been necessary to create a simulation code and a control code from scratch by programming.

しかし本発明では、モデル作成部20で、表示器20上のGUIにより、モデル構成要素を選択し、モデル構成要素同士を接続すれば、モデル構成要素の各機能に対応したシミュレーション用コード及び制御用コードが発生するので、プログラミングの必要はなく、モデル作成にかかる作業時間を大幅に短縮することが出来る。   However, in the present invention, if the model creation unit 20 selects a model component using the GUI on the display 20 and connects the model components, the simulation code and control code corresponding to each function of the model component are provided. Since code is generated, there is no need for programming and the time required for model creation can be greatly reduced.

又従来でも、理論動作モデルを作成する場合には、制御対象システム3の物理化学現象を数式化する必要があったが、その数式が微分方程式のような複雑な式である場合、その数式の解を求めるためには、ラプラス変換等の演算処理を行う必要があり、その演算処理のために別途プログラミングを行わなければならず、数式の解を求めるのに時間がかかっていた。   In the past, when creating a theoretical behavior model, it was necessary to formulate the physicochemical phenomenon of the controlled system 3, but if the formula is a complex formula such as a differential equation, In order to obtain the solution, it is necessary to perform arithmetic processing such as Laplace transform, and it is necessary to perform programming separately for the arithmetic processing, and it takes time to obtain the solution of the mathematical expression.

しかし本発明では、微分、積分等の演算処理機能が、既にモデル構成要素として用意されており、モデル作成部20でモデル構成要素同士を接続して数式を表示器19上で成立させることで、数式の解を求めるためのプログラミングコード(シミュレーション用コード又は制御用コード)が発生するので、事前かつ別途のプログラミングを必要としない。   However, in the present invention, calculation processing functions such as differentiation and integration are already prepared as model components, and the model creation unit 20 connects the model components to each other to establish a mathematical expression on the display 19. Since a programming code (simulation code or control code) for obtaining a mathematical expression solution is generated, no prior programming is required.

ここで、モデル作成部20で作成された動作モデルからシミュレーション用コードと制御用コードが発生するまでの一例を簡単な動作モデルに基づいて説明する。   Here, an example from the behavior model created by the model creation unit 20 to the generation of the simulation code and the control code will be described based on a simple behavior model.

図2は、モデル作成部20で作成された制御対象システム3aの動作モデルの一例である。図2の制御対象システム3aは、ヒータ43による加熱に応じて水槽45内の水温を一定に維持するシステムであり、水温を一定にすることが制御対象システム3aの要求性能であるものとする。   FIG. 2 is an example of an operation model of the control target system 3 a created by the model creation unit 20. The control target system 3a in FIG. 2 is a system that keeps the water temperature in the water tank 45 constant according to the heating by the heater 43, and it is assumed that the required performance of the control target system 3a is to keep the water temperature constant.

又、この制御対象システム3aは、入力信号x(例えば、ヒータ容量)に応じて出力信号y(例えば、水槽内温度)が変化し、y=Ax(A:定数)という比例関係に従って動作するものとする。   The system 3a to be controlled operates in accordance with a proportional relationship of y = Ax (A: constant), with the output signal y (for example, the temperature in the aquarium) changing according to the input signal x (for example, heater capacity). And

この場合、モデル作成部20で作成される理論動作モデルCは、入力信号xと定数Aの乗算(又は定倍増幅)を行い出力信号yを出力する乗算ブロックをモデル構成要素として構成される。このモデル構成要素は、モデル構成要素格納部21から選択される。   In this case, the theoretical operation model C created by the model creation unit 20 includes a multiplication block that performs multiplication (or constant multiplication) of the input signal x and the constant A and outputs the output signal y as a model component. This model component is selected from the model component storage unit 21.

シミュレーション用コード発生器22は、ここで作成された理論動作モデルCのシミュレーション用コードを発生する。ここでは、定数Aと変数xの乗算を行いyを出力するような演算処理を演算処理部18で実行することが可能なプログラムコードが発生する。   The simulation code generator 22 generates a simulation code for the theoretical behavior model C created here. In this case, a program code is generated that allows the arithmetic processing unit 18 to execute arithmetic processing that multiplies the constant A and the variable x and outputs y.

シミュレーション部25では、このシミュレーション用コードに基づき、演算処理部18に演算処理を行わせ、所定の入力xと定数Aの乗算結果を表示器19に出力する。ここで入力xをどのように変化させるかは自由に決めることが出来、ここでのxの入力方法は、制御動作モデルの作成に反映される。   Based on the simulation code, the simulation unit 25 causes the arithmetic processing unit 18 to perform arithmetic processing, and outputs a multiplication result of a predetermined input x and a constant A to the display 19. Here, how to change the input x can be freely determined, and the input method of x here is reflected in the creation of the control operation model.

表示器19には乗算結果であるyが表示される。ここで、yが要求性能(一定値であること)を満足していれば、モデル作成部20で作成された理論動作モデルCは妥当であることが分かる。   The display 19 displays y as a multiplication result. Here, if y satisfies the required performance (having a constant value), it can be seen that the theoretical behavior model C created by the model creation unit 20 is valid.

次に、モデル作成部20は制御動作モデルを作成する。制御動作モデルは、制御部16がx(ヒータ容量)を制御することにより、最終的に理論動作モデルCの動作(y(水温)が一定になること)と一致するように作成される。   Next, the model creation unit 20 creates a control operation model. The control operation model is created so as to finally match the operation of the theoretical operation model C (y (water temperature) becomes constant) by the control unit 16 controlling x (heater capacity).

ここで、xの制御方法は、シミュレーション部25でのシミュレーション結果により明らかとなっており、例えば、ヒータ43の定格出力が80%に維持されるようにヒータ43を制御すれば、yが一定になるというシミュレーション結果が得られたとする。   Here, the control method of x is clarified by the simulation result in the simulation unit 25. For example, if the heater 43 is controlled so that the rated output of the heater 43 is maintained at 80%, y is constant. Suppose that a simulation result is obtained.

その場合、制御動作モデルは、作成された理論動作モデルCのうち、計測部11の信号入出力機能を制御部16の制御回路に置換して得られる。例えば、図2に示すように、定格出力が80%に維持されるような制御信号を出力し、DA変換器13を介してヒータ43に入力するような制御回路が制御動作モデルを構成する。   In this case, the control operation model is obtained by replacing the signal input / output function of the measurement unit 11 with the control circuit of the control unit 16 in the created theoretical operation model C. For example, as shown in FIG. 2, a control circuit that outputs a control signal such that the rated output is maintained at 80% and inputs the control signal to the heater 43 via the DA converter 13 constitutes a control operation model.

又、図2の制御動作モデルには、温度センサ41から検出された信号をAD変換器12に入力し、表示器19上に表示するためのスイッチ26もモデル構成要素の1つとして制御動作モデルに含まれる。   Further, in the control operation model of FIG. 2, a switch 26 for inputting a signal detected from the temperature sensor 41 to the AD converter 12 and displaying it on the display 19 is also a control operation model. include.

制御回路には、制御信号を出力する機能だけでなく、AD変換器12やDA変換器13の制御を行う機能も含まれる。又、AD変換器12から入力された出力信号yの値に基づいて、ヒータ43への制御信号を調整して出力するような制御回路が含まれてもよい。   The control circuit includes not only a function of outputting a control signal but also a function of controlling the AD converter 12 and the DA converter 13. Further, a control circuit that adjusts and outputs a control signal to the heater 43 based on the value of the output signal y input from the AD converter 12 may be included.

制御用コード発生器23は、モデル作成部20で作成された制御動作モデルの実行を制御部16が行うための制御用コードを発生させる。   The control code generator 23 generates a control code for the control unit 16 to execute the control operation model created by the model creation unit 20.

これより、制御用コードは、制御部16からヒータ43が定格出力の80%となるような制御信号を計測部11のDA変換器13を介して出力するプログラムコードとして発生し、更には温度センサ41から検出されたy(水温)を計測部11のAD変換器12を介して入力し、スイッチ26を介して表示器19に表示させるとともに、制御動作モデルと理論動作モデルの動作が一致することを制御部16が確認するようなプログラムコードとなる。つまり、制御動作モデルは、理論動作モデルと等価関係等の所定関係にあることになる。   Thus, the control code is generated as a program code for outputting a control signal from the control unit 16 through the DA converter 13 of the measurement unit 11 so that the heater 43 becomes 80% of the rated output, and further the temperature sensor. Y (water temperature) detected from 41 is input via the AD converter 12 of the measuring unit 11 and displayed on the display 19 via the switch 26, and the operation of the control operation model and the theoretical operation model match. The program code is such that the control unit 16 confirms the above. That is, the control operation model has a predetermined relationship such as an equivalent relationship with the theoretical operation model.

更に、制御部用コードは、計測部11のAD変換器12の制御を行うため、図3のパラメータ設定画面Dに示されているようなパラメータを含み、このパラメータに基づいてAD変換器12が制御される。   Further, the control unit code includes a parameter as shown in the parameter setting screen D of FIG. 3 in order to control the AD converter 12 of the measuring unit 11, and the AD converter 12 is based on this parameter. Be controlled.

尚、図3のようなパラメータ設定画面Dは、モデル作成部20での制御動作モデル作成時に、表示器19上に表示され、操作入力部24から設定される。ここでは、AD変換器12のパラメータとして、例えば、システム構成(使用するAD変換器12の品番(AD7102))、AD変換器12が挿入されるスロット位置(スロットNo([1]))、サンプリングタイプ(サンプリング用途(音、振動解析))、サンプリング間隔(サンプリング周波数の逆数(1/10000秒))等が設定されているのが分かる。   Note that the parameter setting screen D as shown in FIG. 3 is displayed on the display 19 and is set from the operation input unit 24 when the model creation unit 20 creates the control action model. Here, as the parameters of the AD converter 12, for example, the system configuration (part number of the AD converter 12 to be used (AD7102)), the slot position where the AD converter 12 is inserted (slot No ([1])), sampling It can be seen that the type (sampling application (sound, vibration analysis)), sampling interval (reciprocal of sampling frequency (1/10000 seconds)), etc. are set.

理論動作モデルと制御動作モデルは、図2に示されるように併存可能であり、スイッチ26の切替えによって、シミュレーション用コードと、制御用コードの発生が切替えられることになる。又、シミュレーション部25でのシミュレーション動作と、制御部16を介した実計測信号に基づく制御動作とが同時に行われてもよい。   The theoretical operation model and the control operation model can coexist as shown in FIG. 2, and the generation of the simulation code and the control code is switched by switching the switch 26. Moreover, the simulation operation in the simulation unit 25 and the control operation based on the actual measurement signal via the control unit 16 may be performed simultaneously.

最終的には、理論動作モデルと制御動作モデルの実行結果が一致することが確認された上で、制御動作モデルの制御用コードが制御対象システム3の実動作に使用されることになる。   Finally, after it is confirmed that the execution results of the theoretical operation model and the control operation model match, the control code of the control operation model is used for the actual operation of the controlled system 3.

ここで、両モデルの動作が一致しない場合には、動作モデルの作成が正しくなかったことになるが、動作モデルの調整は、モデル構成要素の再選択やパラメータの再入力により簡単に行われる。   Here, when the behaviors of both models do not match, the creation of the behavior model is not correct. However, adjustment of the behavior model is easily performed by reselecting model components and re-inputting parameters.

又、一度制御に必要な信号を計測部11が計測しておけば、その信号を用いて短時間にシミュレーションを行うことが出来るので、短時間で動作モデルの妥当性を向上させることが出来る。   In addition, once the measurement unit 11 measures a signal necessary for control, the simulation can be performed in a short time using the signal, so that the validity of the operation model can be improved in a short time.

従来は、自動制御システムを構築するのに必要な計測装置、解析装置、シミュレーション装置、制御装置は別個独立に構成されており、シミュレーション装置上で作成された動作モデルはシミュレーション用途にしか用いることが出来ず、動作モデルを制御装置に組み込むためには、別途動作モデルのプログラミング作業が必要であり、又、計測装置(本発明での計測部11に相当)の制御に必要なプログラミング等もしなければならなかった。   Conventionally, the measurement device, analysis device, simulation device, and control device required to construct an automatic control system are configured separately and the operation model created on the simulation device can only be used for simulation purposes. In order to incorporate the operation model into the control device, it is necessary to separately program the operation model and to perform programming necessary for controlling the measurement device (corresponding to the measurement unit 11 in the present invention). did not become.

更に、制御対象システム3の動作が複雑な場合、その動作モデルを作成するためには、シミュレーション装置と全く互換性のない解析装置の解析結果を反映させる必要があり、その手順は煩雑であった。   Furthermore, when the operation of the control target system 3 is complicated, in order to create an operation model, it is necessary to reflect the analysis result of an analysis device that is completely incompatible with the simulation device, and the procedure is complicated. .

しかし、以上説明したように構成された本発明の計測制御システム1では、計測装置に相当する計測部11、制御装置に相当する制御部16、解析装置に相当する解析部17、シミュレーション装置に相当するシミュレーション部25が、一体化されている。   However, in the measurement control system 1 of the present invention configured as described above, the measurement unit 11 corresponding to the measurement device, the control unit 16 corresponding to the control device, the analysis unit 17 corresponding to the analysis device, and the simulation device are equivalent. A simulation unit 25 is integrated.

更に、モデル作成部20で作成された動作モデルは、シミュレーション部25での単なる理論上のシミュレーションのみならず、制御部16の制御動作確認を含めたシミュレーションや、実計測信号に基づいたシミュレーションの実行に用いることが出来、シミュレーションからシステムの実動作への移行にかかる手間(センサ配置等のシステム構築、制御対象システム3への制御装置組み込み、制御装置用のプログラミング作業、実動作確認等)がかからない。   Furthermore, the behavior model created by the model creation unit 20 is not only a mere theoretical simulation in the simulation unit 25 but also a simulation including a control operation confirmation of the control unit 16 or a simulation based on an actual measurement signal. It does not take the time and effort required for the transition from simulation to actual system operation (system construction such as sensor placement, incorporation of the control device into the control target system 3, programming work for the control device, confirmation of actual operation, etc.) .

従って、本発明の計測制御システム1では、上述したような従来の問題が起こらず、制御対象システム3の動作把握、動作モデル作成、動作モデルによるシミュレーション、制御対象システム3の実動作までの一連のフローを、短期間かつ同一場所で完了させることが可能となり、開発現場に於いては開発コスト削減、製造現場に於いては製造コスト削減に貢献する。   Therefore, in the measurement control system 1 of the present invention, the conventional problems as described above do not occur, and a series of processes from grasping the operation of the control target system 3, creating an operation model, simulating the operation model, and actual operation of the control target system 3 are performed. The flow can be completed in the same place in a short period of time, contributing to a reduction in development cost at the development site and a reduction in production cost at the production site.

又、制御用コードは、別の計測制御システム1内の制御部16に入力されて、制御対象システム3を制御することも可能である。制御用コード発生器23で発生した制御用コードを別の計測制御システム1の制御部16で動作させるためには、制御対象システム3とのインターフェース(例えば、2つのAD変換器と1つのDA変換器が必要)が揃ってさえいえればよい。   The control code can also be input to the control unit 16 in another measurement control system 1 to control the control target system 3. In order for the control code generated by the control code generator 23 to be operated by the control unit 16 of another measurement control system 1, an interface with the control target system 3 (for example, two AD converters and one DA conversion). All you need to know is that you need them.

これにより、必ずしも、制御対象システム3と計測制御システム1が1対1に対応している必要がなくなる。モデル作成部20で作成された動作モデルをメモリ15に保存しておけば、制御用コード発生器23が制御用コードを発生するので、制御対象システム3毎に計測装置や制御装置を組み込む必要がない。又、複数の制御対象システム3が、1台の計測制御システムを共有することが可能となるため、資源節約や省スペース化も図られる。
Thereby, it is not always necessary for the control target system 3 and the measurement control system 1 to correspond to each other. If the operation model created by the model creation unit 20 is stored in the memory 15, the control code generator 23 generates the control code, so that it is necessary to incorporate a measuring device and a control device for each controlled system 3. Absent. In addition, since a plurality of control target systems 3 can share one measurement control system, resource saving and space saving can be achieved.

以下、本発明の詳細な実施例について説明する。図6は、計測制御システム1bにより制御される制御対象システム3であるところの金属製物体3bの構成図及び、計測制御システム1bと金属製物体3bとの接続概要を示している。尚、図6の計測制御システム1bは、図1の計測制御システム1の中から、実施例の説明に必要な主要構成手段のみを抽出して構成したものである。   Hereinafter, detailed examples of the present invention will be described. FIG. 6 shows a configuration diagram of the metal object 3b that is the control target system 3 controlled by the measurement control system 1b and an outline of the connection between the measurement control system 1b and the metal object 3b. Note that the measurement control system 1b in FIG. 6 is configured by extracting only main components necessary for the description of the embodiment from the measurement control system 1 in FIG.

円柱状の金属製物体3bは中心部が空洞となっており、この空洞部分にはヒータ47が埋め込まれている。金属製物体3bの要求性能は、ヒータ47の加熱により、金属製物体3b全体の温度を一定に維持することである。   The center of the cylindrical metal object 3b is hollow, and a heater 47 is embedded in this hollow portion. The required performance of the metal object 3 b is to keep the temperature of the entire metal object 3 b constant by heating the heater 47.

以下、計測制御システム1bが実際に金属製物体3bの温度制御を行うようになるまでの過程を図4のフローチャートに基づき説明する。   Hereinafter, the process until the measurement control system 1b actually controls the temperature of the metal object 3b will be described based on the flowchart of FIG.

モデル作成部20は、2種類の動作モデル(理論動作モデルと制御動作モデル)を作成する(S410)。   The model creation unit 20 creates two types of behavior models (theoretical behavior model and control behavior model) (S410).

動作モデルを作成するためには、金属製物体3bの動作及び動作要因となっている信号の把握、制御信号の決定が必要となる。本実施例では、金属製物体3bの動作概要は上述した通りであり、ヒータ47を制御することで金属製物体3bの要求性能(金属製物体3bの温度を一定に維持すること)が満足されるが、現時点では、金属製物体3bから大気への放熱特性(熱伝達特性)が不明である。   In order to create the motion model, it is necessary to grasp the motion of the metal object 3b, the signal that is the motion factor, and determine the control signal. In this embodiment, the outline of the operation of the metal object 3b is as described above, and the required performance of the metal object 3b (maintaining the temperature of the metal object 3b constant) is satisfied by controlling the heater 47. However, at present, the heat dissipation characteristic (heat transfer characteristic) from the metal object 3b to the atmosphere is unknown.

まず、理論動作モデルの作成については、金属製物体3bに発生する物理化学現象を数式化する必要があり、以下の通り数式化が行われる。   First, regarding the creation of the theoretical behavior model, it is necessary to formulate the physicochemical phenomenon occurring in the metal object 3b, and the formula is performed as follows.

(1)100V、450Wのヒータ47から発生する熱量Q=0.45 [kW,kJ/sec]は、全て温度上昇の熱源となる。ここで、微小時間△t[sec]での熱量Qは、Q=Ri△t[kJ]・・・(数1)である。 (1) The amount of heat Q S = 0.45 [kW, kJ / sec] generated from the 100V, 450W heater 47 is a heat source for increasing the temperature. Here, the heat quantity Q S in the minute time Δt [sec] is Q S = Ri 2 Δt [kJ] (Equation 1).

(2)ヒータ47の温度上昇に伴って微小時間△t[sec]に増加する金属製物体3bの温度を△T(t)[K]とすると、金属製物体3bの温度上昇熱量Qは、Q=mc△T(t)=ρVc△T(t)[kJ](m:ヒータ重量[kg]、c:比熱[kJ/(kg*℃)]、ρ:ヒータ密度、V:ヒータ容積[m])・・・(数2)である。 (2) Assuming that the temperature of the metal object 3b that increases in a minute time Δt [sec] as the temperature of the heater 47 increases is ΔT (t) [K], the temperature rise heat quantity Q A of the metal object 3b is Q A = mcΔT (t) = ρ 0 VcΔT (t) [kJ] (m: heater weight [kg], c: specific heat [kJ / (kg * ° C.)], ρ 0 : heater density, V: heater volume [m 3 ]) (Expression 2).

(3)金属製物体3bの温度と大気温度との差で放熱するヒータ放散熱量Qは、Q=hS△T(t)=hS(T(t)−T)(h:金属から大気への熱伝達係数[kW/m*K]、S:ヒータ表面積[m]、T:大気温度[K])・・・(数3)である。 (3) heater dissipating heat Q O to dissipate the difference between the temperature and the atmospheric temperature of the metal object. 3b, Q O = hS △ T ( t) = hS (T (t) -T R) (h: a metal Heat transfer coefficient to the atmosphere [kW / m 2 * K], S: heater surface area [m 2 ], T R : air temperature [K]) (Equation 3).

(1)から(3)の各式を、熱平衡式:ヒータ47の発生熱量(Q)=金属製物体3bの温度上昇熱量(Q)+金属製物体3bから大気への放熱熱量(Q)に当てはめると、Ri△t=ρVc△T(t)+hS(T(t)−T)△t・・・(数4)となる。 Each equation of (1) to (3) is expressed as a thermal equilibrium formula: heat generated by the heater 47 (Q S ) = temperature rising heat of the metal object 3b (Q A ) + heat radiation heat from the metal object 3b to the atmosphere (Q O 2 ), Ri 2 Δt = ρ 0 VcΔT (t) + hS (T (t) −T R ) Δt (Equation 4).

上式について移項し、両辺を△tで除し、T(t)の微分方程式の形にすると、ρVc△T(t)/dt+hST(t)=Ri+hST・・・(数5)となる。 When the above equation is shifted and both sides are divided by Δt to form a differential equation of T (t), ρ 0 VcΔT (t) / dt + hST (t) = Ri 2 + hST R (Equation 5) )

更に、上式を変形し、ラプラス関数の形に直すと、△T(t)/dt=sとして、T(t)={Ri−hS((T(t)−T))/(ρVcs)・・・(数6)となる。 Furthermore, when the above equation is transformed into a Laplace function, ΔT (t) / dt = s and T (t) = {Ri 2 −hS ((T (t) −T R )) / ( ρ 0 Vcs) (Expression 6)

尚、従来は、ラプラス関数の形に直すのではなく、上式の一次微分方程式の解を求める必要があり、その中でラプラス変換等を行う必要があった(解は、T(t)={Ri−hST }/(hS)*[1−e(−(hS))t/(ρVc)]となる)が、本実施例では、微分方程式の解まで求める必要はない。 Conventionally, it is necessary to obtain a solution of the first-order differential equation of the above equation instead of correcting it to the Laplace function, and it is necessary to perform a Laplace transform or the like (the solution is T (t) = {Ri 2 −hST R } / (hS) * [1-e (− (hS)) t / (ρ 0 Vc)]), but in this embodiment, it is not necessary to obtain the solution of the differential equation.

ラプラス関数の形に直された上式(数6)を演算処理やシミュレーション機能の各モデル構成要素に分割し、分割したモデル構成要素をモデル構成要素格納部21から抽出して、操作入力部24により選択し、操作入力部24によりモデル構成要素同士を接続し、表示器19上でモデル作成部20により作成された理論動作モデルEの一例が図7の上段である。   The above formula (formula 6) corrected to the Laplace function is divided into each model component of the arithmetic processing and simulation function, the divided model component is extracted from the model component storage unit 21, and the operation input unit 24. An example of the theoretical operation model E selected by the operation input unit 24 and connected to each other by the operation input unit 24 and created by the model creation unit 20 on the display 19 is shown in the upper part of FIG.

図7の下段は、図7の上段の理論動作モデルEのうち、既知の定数(表面面積、容積、密度、比熱、大気温度等)や、解析部17での解析結果に基づいて得られたパラメータ等の具体的数値を入力し、更に、シミュレーション結果であるT(t)の数値を表示器19上に表示するような表示機能(図中の「Display」)をモデル構成要素として選択した状態の理論動作モデルFである。   The lower part of FIG. 7 is obtained based on the known constants (surface area, volume, density, specific heat, atmospheric temperature, etc.) in the theoretical operation model E of the upper part of FIG. A state where a specific numerical value such as a parameter is input and a display function (“Display” in the figure) for displaying the numerical value of T (t) as a simulation result on the display 19 is selected as a model component This is the theoretical operation model F.

尚、図7中、ヒータはHeaterに、大気温度はRoom Tempに、表面面積はHeter Areaに、熱伝達係数はCond Coeffに、容積はHeater Volumeに、密度はMitudoに、比熱はhinetuにそれぞれ対応している。   In FIG. 7, the heater corresponds to Heater, the atmospheric temperature corresponds to Room Temp, the surface area corresponds to Heter Area, the heat transfer coefficient corresponds to Cond Coeff, the volume corresponds to Heater Volume, the density corresponds to Mituto, and the specific heat corresponds to Hinetu. doing.

又、パラメータが確定していない時には、後述のシミュレーション過程でマニュアル操作により変更可能なようにしてもよい。図7の下段の理論動作モデルFでは、熱伝達係数(Cond Coeff)が不明であるため、適当な数値(0.016)が入力されている。   Further, when the parameter is not fixed, it may be changed by a manual operation in a simulation process described later. In the theoretical operation model F in the lower part of FIG. 7, since the heat transfer coefficient (Cond Coeff) is unknown, an appropriate numerical value (0.016) is input.

図7のように、モデル構成要素は視覚化されているので、ユーザは言語プログラミングの必要なく、容易に理論動作モデル作成を行うことが出来る。   Since the model components are visualized as shown in FIG. 7, the user can easily create a theoretical behavior model without the need for language programming.

更に、モデル作成部20は、制御動作モデルを作成する(S410)。尚、制御動作モデルの作成は、理論動作モデルの作成と同時である必要はなく、理論動作モデルのシミュレーション実行後に制御動作モデルが作成されてもよい。   Further, the model creation unit 20 creates a control operation model (S410). The creation of the control behavior model does not have to be performed at the same time as the creation of the theoretical behavior model, and the control behavior model may be created after executing the simulation of the theoretical behavior model.

制御動作モデルは、理論動作モデルと等価関係等の所定関係にあり、かつ、理論動作モデルのうち、計測部11の信号入出力機能を、制御部16が行う制御動作に置換したモデルである。図8は、金属製物体3bと動作モデルの接続概念図であり、先に作成された理論動作モデルEと、制御動作モデルGが併存して表示されている例である。   The control operation model is a model that has a predetermined relationship such as an equivalent relationship with the theoretical operation model, and in the theoretical operation model, the signal input / output function of the measurement unit 11 is replaced with a control operation performed by the control unit 16. FIG. 8 is a connection conceptual diagram of the metal object 3b and the operation model, and is an example in which the theoretical operation model E and the control operation model G created earlier are displayed together.

図8で、制御動作モデルGのモデル構成要素に相当する部分は、ヒータ制御回路27と、AD変換器制御回路28と、比較器29である。   In FIG. 8, portions corresponding to model components of the control operation model G are a heater control circuit 27, an AD converter control circuit 28, and a comparator 29.

ヒータ制御回路27は制御信号を出力し、制御信号はヒータ駆動回路49に入力されてヒータ47を動作させる。   The heater control circuit 27 outputs a control signal, and the control signal is input to the heater drive circuit 49 to operate the heater 47.

AD変換器制御回路28は、AD変換器12を制御して温度センサ41から検出された金属製物体3bの温度をメモリ15に保存する。   The AD converter control circuit 28 controls the AD converter 12 to store the temperature of the metal object 3 b detected from the temperature sensor 41 in the memory 15.

比較器29は、AD変換器12を介して入力された信号と、理論動作モデルEのシミュレーション結果得られた信号との比較を行い、表示器19にその比較結果を表示する。   The comparator 29 compares the signal input via the AD converter 12 with the signal obtained as a result of the simulation of the theoretical operation model E, and displays the comparison result on the display 19.

理論動作モデルEは、制御対象システム3である金属製物体3bの動作を置換したものであり、本来的には金属製物体3bの動作と、理論動作モデルEの動作は一致するものである。従って、モデル作成者は、以下のような手順で理論動作モデルEの確定を行い、次に、金属製物体3bの動作が理論動作モデルEに一致するように、つまり、理論動作モデルEと等価関係等の所定関係が得られるように制御動作モデルGを確定し、最終的に両モデルの動作が一致するように各モデルの調整を行う。   The theoretical motion model E is obtained by replacing the operation of the metal object 3b which is the control target system 3, and the operation of the metal object 3b and the operation of the theoretical operation model E are essentially the same. Therefore, the model creator determines the theoretical motion model E in the following procedure, and then makes the motion of the metal object 3b coincide with the theoretical motion model E, that is, equivalent to the theoretical motion model E. The control operation model G is determined so that a predetermined relationship such as a relationship is obtained, and each model is adjusted so that the operations of both models finally match.

シミュレーション用コード発生器22は、作成された理論動作モデルEに基づいて、モデル構成要素の個々の機能をシミュレーション部25で実行するためのシミュレーション用コードを発生させる(S420)。   Based on the generated theoretical behavior model E, the simulation code generator 22 generates a simulation code for executing the individual functions of the model components in the simulation unit 25 (S420).

尚、シミュレーション用コードは、モデル構成要素毎に用意されており、モデル作成さえ行えば、微分や積分等の演算処理機能を実現するシミュレーション用コードがあるので、先に示したような微分方程式を解くためのラプラス変換を行う必要がなく、微分方程式を解くことが出来る。   The simulation code is prepared for each model component, and as long as the model is created, there is a simulation code that realizes arithmetic processing functions such as differentiation and integration. It is not necessary to perform Laplace transform for solving, and the differential equation can be solved.

シミュレーション部25は、シミュレーション用コードに基づいて、計測部11や制御部16を介すことなく金属製物体3bの動作シミュレーションを実行する(S430)。つまり、シミュレーション用コードは、計測部11や制御部16とのインターフェース用コードを有しておらず、この時のシミュレーション段階では、制御部16や計測部11は動作しない。   Based on the simulation code, the simulation unit 25 executes an operation simulation of the metal object 3b without using the measurement unit 11 or the control unit 16 (S430). That is, the simulation code does not have a code for interface with the measurement unit 11 and the control unit 16, and the control unit 16 and the measurement unit 11 do not operate at this simulation stage.

シミュレーション結果は、表示器19に表示される。これにより、金属製物体3b(制御対象システム)の要求性能が満足されているかどうかが判断される(S440)。   The simulation result is displayed on the display 19. Thereby, it is determined whether or not the required performance of the metal object 3b (control target system) is satisfied (S440).

シミュレーション結果の一例を図9に示す。図9は、図7の理論動作モデルFに含まれるモデル構成要素である波形表示(Scope)機能に基づいて、経過時間(横軸)と金属製物体3bの温度(縦軸)が表示器19に表示された結果である。   An example of the simulation result is shown in FIG. FIG. 9 shows the display 19 of the elapsed time (horizontal axis) and the temperature (vertical axis) of the metal object 3b based on the waveform display (Scope) function, which is a model component included in the theoretical behavior model F of FIG. Is the result displayed in

本実施例での要求性能は、金属製物体3bの温度が一定に制御されることであり、図9からは、約4000秒経過後、温度が約420℃に一定に維持されていることが分かる。   The required performance in the present embodiment is that the temperature of the metal object 3b is controlled to be constant. From FIG. 9, it is understood that the temperature is maintained constant at about 420 ° C. after about 4000 seconds. I understand.

システムの要求性能が満足されていれば、モデル作成部20で作成された理論動作モデルEは妥当であることが分かる。要求性能が満足されていなければ、作成された動作モデルの入出力信号の見直しや、モデル構成要素やパラメータの微調整を行い、要求性能が満足されるまで、S410からS430までの手順(動作モデル作成からシミュレーション実行まで)を繰り返す。   If the required performance of the system is satisfied, it can be seen that the theoretical operation model E created by the model creation unit 20 is appropriate. If the required performance is not satisfied, review the input / output signals of the created behavior model and fine-tune model components and parameters, and follow the procedure from S410 to S430 (operation model until the required performance is satisfied. Repeat from creation to simulation.

制御用コード発生器23は、先のシミュレーションにより理論動作モデルEの妥当性が確認されたら、制御動作モデルGの制御用コードを発生する(S450)。   When the validity of the theoretical operation model E is confirmed by the previous simulation, the control code generator 23 generates a control code for the control operation model G (S450).

制御用コードは、制御動作モデルGを制御部16が実行するためのコードであり、先の理論動作モデルEのシミュレーション結果に基づいて得られる。例えば、先のシミュレーション部25でのシミュレーションで、ヒータ47を5秒間隔でON/OFFするようにしていた場合は、同様にヒータ47に5秒間隔で制御信号を出力するためのプログラミングコードが発生する。   The control code is a code for the control unit 16 to execute the control operation model G, and is obtained based on the simulation result of the previous theoretical operation model E. For example, if the heater 47 is turned on / off at intervals of 5 seconds in the simulation performed by the simulation unit 25, a programming code for outputting a control signal to the heater 47 at intervals of 5 seconds is generated. To do.

尚、制御用コードには、計測部11に入力された任意の信号を解析部17で解析し、演算処理部18で演算した結果を制御部16に入力するためのプログラムが含まれていてもよい。これにより制御部16は、温度センサ41から得られた出力信号(例えば、金属製物体3bの温度T(t))に基づいて制御信号を出力するようなフィードバック制御を行うことも可能である。   The control code may include a program for analyzing an arbitrary signal input to the measurement unit 11 by the analysis unit 17 and inputting a result calculated by the calculation processing unit 18 to the control unit 16. Good. Thereby, the control unit 16 can also perform feedback control such that the control signal is output based on the output signal obtained from the temperature sensor 41 (for example, the temperature T (t) of the metal object 3b).

制御用コード発生器23は、この制御動作(制御信号出力、AD変換器12を介して入力信号取込み等)を実行するための制御用コードを発生して制御部16に入力する。   The control code generator 23 generates a control code for executing this control operation (control signal output, input signal acquisition via the AD converter 12, etc.) and inputs it to the controller 16.

制御部16は、制御用コードに基づいて、計測部11を制御して、金属製物体3bの動作シミュレーションを実行する(S460)。   Based on the control code, the control unit 16 controls the measurement unit 11 to execute an operation simulation of the metal object 3b (S460).

S460のシミュレーションでは、制御部16を介して計測部11のDA変換器13(図示せず)から出力された制御信号がヒータ駆動回路49に入力され、ヒータ47を動作させ、金属製物体3bを加熱し、金属製物体3bに設置された温度センサ41からの信号が、計測部11のAD変換器12に入力される。   In the simulation of S460, a control signal output from the DA converter 13 (not shown) of the measurement unit 11 via the control unit 16 is input to the heater drive circuit 49, the heater 47 is operated, and the metal object 3b is moved. A signal from the temperature sensor 41 that is heated and installed on the metal object 3 b is input to the AD converter 12 of the measuring unit 11.

実計測信号に基づくシミュレーション結果は表示器19に表示される。これにより、金属製物体3bの要求性能が満足されているかどうかが判断される(S470)。ここで、金属製物体3bの要求性能が満足されていれば、モデル作成部20で作成された理論動作モデルE、制御動作モデルGともに妥当であることが分かる。金属製物体3bの要求性能が満足されていない場合には、S410の動作モデル作成に戻って、理論動作モデルE又は制御動作モデルGの再調整を行う。   A simulation result based on the actual measurement signal is displayed on the display 19. Thereby, it is determined whether or not the required performance of the metal object 3b is satisfied (S470). Here, if the required performance of the metal object 3b is satisfied, it can be seen that both the theoretical motion model E and the control motion model G created by the model creation unit 20 are valid. When the required performance of the metal object 3b is not satisfied, the process returns to the creation of the operation model in S410, and the theoretical operation model E or the control operation model G is readjusted.

制御部16を介した制御動作モデルGのシミュレーション結果Aと、先のシミュレーション部25でのシミュレーション結果Bとを合わせて表示した一例を図10(a)に示す。図10(a)の両シミュレーション結果AとBは一致しておらず、理論動作モデルE又は制御動作モデルGのいずれかが正しくないことが分かる。   An example in which the simulation result A of the control behavior model G via the control unit 16 and the simulation result B of the previous simulation unit 25 are displayed together is shown in FIG. Both simulation results A and B in FIG. 10A do not match, indicating that either the theoretical behavior model E or the control behavior model G is incorrect.

両モデルのシミュレーション結果が一致しない原因を追求すると、そもそも熱伝達係数hが不明であり、理論動作モデル作成当初、入力された熱伝達係数(Cond Coeff)hの値(0.016)が適切ではないという仮説が生まれる。   In pursuit of the reason why the simulation results of both models do not match, the heat transfer coefficient h is unknown in the first place, and the value (0.016) of the input heat transfer coefficient (Cond Coeff) h is appropriate at the beginning of the theoretical operation model creation. The hypothesis that there is no is born.

そこで、モデル作成部20は、図7の下段のように作成された理論動作モデルFの熱伝達係数hの入力値を初期値の0.016から0.018に変更した上で、再度、シミュレーション部25にシミュレーションを実行させる。   Therefore, the model creation unit 20 changes the input value of the heat transfer coefficient h of the theoretical operation model F created as shown in the lower part of FIG. 7 from the initial value of 0.016 to 0.018, and then performs simulation again. The unit 25 is caused to execute a simulation.

その結果を図10(b)に示す。図10(a)の理論動作モデルEのシミュレーション結果Bは、理論動作モデルEの熱伝達係数hの値を変更したことによって、図9と比較して修正され、シミュレーション結果B’となり、先に行われた制御動作モデルGのシミュレーション結果Aに近い結果となった。これにより、真の熱伝達係数hは0.018であることが分かる。   The result is shown in FIG. The simulation result B of the theoretical behavior model E in FIG. 10A is modified as compared with FIG. 9 by changing the value of the heat transfer coefficient h of the theoretical behavior model E, and becomes the simulation result B ′. The result was close to the simulation result A of the control operation model G performed. Thereby, it can be seen that the true heat transfer coefficient h is 0.018.

このように、理論動作モデルと制御動作モデルを作成して、両モデルのシミュレーションを行い、一致するかどうかの比較を行うことにより、センサ等で実計測することが不可能な未知のパラメータの値を推定することも可能となる。   In this way, by creating a theoretical behavior model and a control behavior model, simulating both models, and comparing whether they match, the value of an unknown parameter that cannot be actually measured by a sensor etc. Can also be estimated.

最終的に、金属製物体3bの実動作に使用する制御動作モデルGが確定した場合には、その制御動作モデルGに基づいた制御用コードを制御部16に入力して、制御対象システムの実動作を開始する(S480)。
Finally, when the control operation model G to be used for the actual operation of the metal object 3b is determined, a control code based on the control operation model G is input to the control unit 16, and the actual control target system is executed. The operation is started (S480).

次に、本発明の別の実施例について説明する。本実施例における制御対象システム3は、2槽型油循環恒温槽3cである。   Next, another embodiment of the present invention will be described. The control target system 3 in the present embodiment is a two-tank oil circulation thermostat 3c.

2槽型油循環恒温槽3cは、主に、自動車部品(ポンプ、圧縮機、軸受け、ブレーキ、ピストン等)と潤滑油との間に発生する摩擦係数を下げる目的で、部品及び潤滑油の最適化設計(部品については材料、表面加工方法、コーディング材の選択、潤滑油については油、添加剤の選択)を行う際に用いられる。   The 2-tank oil circulation thermostatic chamber 3c is mainly used to reduce the coefficient of friction generated between automobile parts (pumps, compressors, bearings, brakes, pistons, etc.) and lubricating oil. It is used when making a design (selecting material, surface processing method, coding material for parts, selecting oil and additives for lubricating oil).

このような最適化設計の際には、恒温槽の中で被試験物(部品)を回転又は摺動させて試験を行うため、被試験物のみならず油自体が発熱して高温となり、恒温槽内の温度が変化しやすい。   In such an optimized design, the test object (parts) is rotated or slid in the thermostatic chamber and the test is performed. Therefore, not only the test object but also the oil itself generates heat and becomes high temperature. The temperature in the tank is likely to change.

しかし、油温の急激かつ大きな変化は被試験物の摩擦特性の計測に影響し、正しい試験結果を得ることが出来ないため、恒温槽の油温が一定に維持されることが要求される。   However, a rapid and large change in the oil temperature affects the measurement of the frictional characteristics of the test object, and correct test results cannot be obtained. Therefore, it is required that the oil temperature in the thermostatic bath be maintained constant.

更に本実施例では、油自体も部品と同様、被試験物とされるため、油の容量や材料が試験方法に規定されており、油温一定化のために油自体の仕様を変えることは出来ない。   Further, in this embodiment, since the oil itself is the DUT as well as the part, the capacity and material of the oil are specified in the test method, and it is not possible to change the specifications of the oil itself to keep the oil temperature constant. I can't.

従って、通常、このような最適化設計の際には、油の容量や材料が決められている内油槽と、設計自由度がある外油槽の2槽構成とし、内油槽の油温を外油槽から間接的に制御することで、内油槽の内部発熱も含めた急激な温度変化を抑えることが出来る。   Therefore, normally, in such an optimization design, the internal oil tank in which the oil capacity and material are determined and the outer oil tank with a degree of design freedom are configured as two tanks, and the oil temperature of the inner oil tank is set to the outer oil tank. By controlling indirectly from the above, rapid temperature change including internal heat generation in the inner oil tank can be suppressed.

このような2槽型油循環恒温槽3cは、図11、図12に示されるように、内油槽31、外油槽32の他、内油槽油源33、外油槽油源35、ヒータ34,36、ポンプ37,38、パイプ39,40とを備えている。   As shown in FIGS. 11 and 12, the two-tank oil circulation and thermostat 3 c includes an inner oil tank 31, an outer oil tank 32, an inner oil tank oil source 33, an outer oil tank oil source 35, and heaters 34 and 36. , Pumps 37 and 38 and pipes 39 and 40.

以下、2槽型油循環恒温槽3cの動作概要を説明する。内油槽31の油は、内油槽油源33の油をヒータ34で加熱し、パイプ39を介してポンプ37で循環させたものである。外油槽32内の油についても、同様に、外油槽油源35の油をヒータ36で加熱し、パイプ40を介してポンプ38で循環させたものである。   Hereinafter, an outline of the operation of the two-tank oil circulation thermostat 3c will be described. The oil in the inner oil tank 31 is obtained by heating the oil in the inner oil tank oil source 33 with the heater 34 and circulating it with the pump 37 through the pipe 39. Similarly, the oil in the outer oil tank 32 is also obtained by heating the oil in the outer oil tank oil source 35 with the heater 36 and circulating it with the pump 38 through the pipe 40.

このように、2槽型油循環恒温槽3cは、2つの油循環経路を有しており、外油槽32の油温が内油槽31に熱伝達されることで、内油槽31の油温が一定に維持される。しかも、油槽内の油を直接加熱せずに循環させることで、急激な温度変化を抑えることが出来る。尚、油温を低下させる場合には、ヒータ34,36の加熱を停止するか、水道水で油源を冷却させる。   Thus, the two-tank oil circulation thermostat 3c has two oil circulation paths, and the oil temperature in the outer oil tank 32 is transferred to the inner oil tank 31 so that the oil temperature in the inner oil tank 31 is reduced. Maintained constant. Moreover, rapid temperature changes can be suppressed by circulating the oil in the oil tank without directly heating it. When the oil temperature is lowered, heating of the heaters 34 and 36 is stopped or the oil source is cooled with tap water.

本実施例に於いて、図11、図12に示された計測制御システム1cは、この2槽型油循環恒温槽3cを制御対象システム3として、容積50リットルの内油槽31の油温を40℃から300℃の範囲で設定された温度に変更可能とし、かつ、設定後は±1℃以内の偏差に収まるよう制御する。   In this embodiment, the measurement control system 1c shown in FIGS. 11 and 12 uses the two-tank oil circulation thermostat 3c as the control target system 3, and sets the oil temperature of the internal oil tank 31 having a capacity of 50 liters to 40. Control can be made so that the temperature can be changed to a temperature set in the range of from 300 ° C. to 300 ° C., and within the range of ± 1 ° C. after setting.

以下、計測制御システム1cが実際に2槽型油循環恒温槽3cの内油槽31の油温制御を行うようになるまでの過程を図11、図12のシステム構成図と、図4、図5のフローチャートに基づき説明する。尚、図11、図12の計測制御システム1cは、図1の計測制御システム1の中から、実施例の説明に必要な主要構成手段のみを抽出して構成したものである。   Hereinafter, the process until the measurement control system 1c actually controls the oil temperature of the inner oil tank 31 of the two-tank oil circulation thermostat 3c is shown in FIG. 11 and FIG. 12, and FIG. 4 and FIG. It demonstrates based on the flowchart of these. Note that the measurement control system 1c shown in FIGS. 11 and 12 is configured by extracting only main components necessary for the description of the embodiment from the measurement control system 1 shown in FIG.

モデル作成部20は、2槽型油循環恒温槽3cの動作モデルを作成する(S410)。   The model creation unit 20 creates an operation model of the two-tank oil circulation thermostat 3c (S410).

動作モデルを作成するためには、2槽型油循環恒温槽3cの動作及び動作要因となっている信号の把握、制御信号の決定が必要となる。本実施例では、2槽型油循環恒温槽3cの動作概要は上述した通りであり、ヒータ34,36の電流、ポンプ37,38の圧力等を制御することで2槽型油循環恒温槽3cの要求性能(内油槽31の油温を一定に維持すること)が満足される。   In order to create an operation model, it is necessary to understand the operation of the two-tank oil circulation thermostatic chamber 3c, the signal that is the operation factor, and the determination of the control signal. In this embodiment, the outline of the operation of the two-tank oil circulation thermostat 3c is as described above, and the two-tank oil circulation thermostat 3c is controlled by controlling the current of the heaters 34, 36, the pressure of the pumps 37, 38, and the like. The required performance (maintaining the oil temperature of the inner oil tank 31 constant) is satisfied.

動作要因となっている信号は、本実施例では当然の如く、内油槽31の油温決定要素となりうる信号を指すが、本実施例のような2槽型油循環恒温槽3cの油温決定には、内油槽油源温度、外油槽温度、外油槽油源温度、大気温度のみならず、油の性質(量、比熱、密度、熱伝達率等)、水道水の性質、ポンプ容量、ヒータ容量、パイプ容量等、多数の要素が複雑に絡んでくる。   As a matter of course, the signal that is an operating factor indicates a signal that can be an oil temperature determining factor of the inner oil tank 31, but the oil temperature of the two-tank oil circulation thermostat 3c as in this embodiment is determined. In addition to the oil source temperature in the inner oil tank, the outer oil tank temperature, the outer oil tank oil source temperature, the atmospheric temperature, the oil properties (quantity, specific heat, density, heat transfer rate, etc.), tap water properties, pump capacity, heater Many factors such as capacity and pipe capacity are involved.

従って、単に2槽型油循環恒温槽3cの動作を把握しただけでは、動作要因となっている信号の特定が困難であり、仮に特定したとしてもそれが多数の信号から構成されるような場合には、動作モデルの作成や動作が複雑になるから、計測制御システム1cの実動作には適さないため、有効な要因となり得る信号を絞り込む必要がある。又、動作モデル作成に際しては、制御に必要なパラメータの決定も必要となる。   Therefore, it is difficult to specify the signal that is the operating factor simply by grasping the operation of the two-tank oil circulation thermostat 3c, and even if it is specified, it is composed of a large number of signals. In this case, since the creation and operation of an operation model becomes complicated, it is not suitable for the actual operation of the measurement control system 1c. In creating an operation model, it is necessary to determine parameters necessary for control.

そこで、計測制御システム1cは、S410でモデル作成部20で動作モデルを作成する前に、図5の手順に従い、信号解析を行った上で、動作要因となっている信号の特定や、制御信号の決定や、パラメータの決定を行う。   Therefore, the measurement control system 1c performs signal analysis according to the procedure of FIG. 5 before creating an operation model in the model creation unit 20 in S410, and identifies a signal that is an operation factor, And parameters are determined.

まず、計測部11は、2槽型油循環恒温槽3cから取得可能な信号を計測する(S510)。ここでは、各部に設置された温度センサ41から内油槽温度、内油槽油源温度、外油槽温度、外油槽油源温度、大気温度を検出して、計測部11のAD変換器12に入力する。又、冷却用の水量についても、計測部11のAD変換器12に入力する。   First, the measurement part 11 measures the signal acquirable from the 2 tank type oil circulation thermostat 3c (S510). Here, the internal oil tank temperature, the internal oil tank oil source temperature, the external oil tank temperature, the external oil tank oil source temperature, and the atmospheric temperature are detected from the temperature sensor 41 installed in each part and input to the AD converter 12 of the measuring unit 11. . The cooling water amount is also input to the AD converter 12 of the measuring unit 11.

解析部17は、計測部11で計測された信号の解析を行う(S520)。本実施例では多数の温度センサ41からの温度が入力されていることから、内油槽温度と、その他の各温度との間の相関係数を演算処理部18で求め、油温決定要因として最も内油槽温度との関連性が高く有効な信号成分を分析する等の解析を行う。この解析結果に応じて、モデル作成部20は制御信号やパラメータを決定する(S530)。   The analysis unit 17 analyzes the signal measured by the measurement unit 11 (S520). In this embodiment, since temperatures from a large number of temperature sensors 41 are input, the correlation coefficient between the inner oil tank temperature and each of the other temperatures is obtained by the arithmetic processing unit 18 and is the most important factor for determining the oil temperature. Analyzes such as analysis of effective signal components that are highly relevant to the internal oil bath temperature. In accordance with the analysis result, the model creation unit 20 determines a control signal and parameters (S530).

解析部17での相関係数演算の結果、例えば、外油槽温度が最も内油槽31の油温決定要素として関連性が高いことが分かった場合、モデル作成部20は、動作モデル作成時に、外油槽温度の数値が最優先して油温制御に使用されるように、重み付け係数(パラメータの一態様)を与える等する。   As a result of the correlation coefficient calculation in the analysis unit 17, for example, when it is found that the outer oil tank temperature has the highest relevance as the oil temperature determining element of the inner oil tank 31, the model creation unit 20 A weighting coefficient (one aspect of parameters) is given so that the numerical value of the oil tank temperature is used for oil temperature control with the highest priority.

尚、制御対象システム3の動作が単純で、動作モデル作成が容易である場合や、制御信号やパラメータを容易に決定出来る場合には、図5の手順や、解析部17での解析は不要である。   If the operation of the controlled system 3 is simple and it is easy to create an operation model, or if control signals and parameters can be easily determined, the procedure of FIG. 5 and the analysis by the analysis unit 17 are not necessary. is there.

モデル作成部20は、必要に応じて上述したような解析を行った上で、まず、2槽型油循環恒温槽3cの理論動作モデルを作成する。理論動作モデルは、本実施例のように制御対象システム3の動作が複雑である場合には複数のサブモデルで構成され、サブモデル同士が接続されて最終的に内油槽31の油温が出力結果として求められるが、ここでは、内油槽31の油循環動作を熱収支で表すサブモデルを作成する場合について説明する。   The model creation unit 20 creates the theoretical operation model of the two-tank oil circulation thermostat 3c after performing the analysis as described above as necessary. The theoretical operation model is composed of a plurality of submodels when the operation of the control target system 3 is complicated as in this embodiment, and the submodels are connected to each other, and the oil temperature of the inner oil tank 31 is finally output. Although calculated | required as a result, the case where the submodel which represents the oil circulation operation | movement of the inner oil tank 31 by a heat balance is produced is demonstrated here.

内油槽31の油循環に関する熱収支計算を行うと以下の通りとなる。   When the heat balance calculation regarding the oil circulation of the inner oil tank 31 is performed, it is as follows.

(1)ヒータ34に電流を供給してヒータ34を加熱すると、油に熱量を与えるための熱量(ヒータ熱量)ΦS2Hが発生する。この時のΦS2Hは、ΦS2H Ri△t[kW又はkJ/sec](R:ヒータ抵抗 [Ω]、i:ヒータ電流 [A])・・・(数7)である。 (1) When an electric current is supplied to the heater 34 to heat the heater 34, a heat amount (heater heat amount) Φ S2H for giving a heat amount to the oil is generated. Φ S2H at this time is Φ S2H = Ri 2 Δt [kW or kJ / sec] (R: heater resistance [Ω], i: heater current [A]) (Expression 7).

(2)内油槽油源33の油温Tが上昇する。この時に発生する熱量(油源熱量)ΦS2は、ΦS2=mc△T(t)=ρVc△T(t)[kJ]、△T(t)=T−T(m:油容量 [kg]、c:油比熱 [kJ/(kg×℃)、]、ρ:油密度 [kg/m]、V:内油槽容積 [m]、T:内油槽油源33の戻り油温[℃])・・・(数8)である。 (2) The oil temperature T of the inner oil tank oil source 33 rises. The amount of heat (oil source heat amount) Φ S2 generated at this time is Φ S2 = mc 0 ΔT (t) = ρ 0 Vc 0 ΔT (t) [kJ], ΔT (t) = T−T B (m : oil capacity [kg], c 0: oil specific heat [kJ / (kg × ℃) ,], ρ 0: oil density [kg / m 3], V : the internal oil tank volume [m 3], T B: inner oil vessel The return oil temperature [° C.] of the oil source 33) (Equation 8).

(3)内油槽油源33の油温を水道水で低下させる時に発生する熱量(水道水冷却放出熱量)ΦS2Wは、ΦS2W=S△T=ρ△T[kJ/sec]、△T=T−T(S:水道断面積 [m]、v:水道水流速 [m/sec]、c:水道比熱 [kJ/(kg×℃)]、ρ:水密度[kg/m]、q=水道水流量[m/sec]、T:水道水温度[℃])・・・(数9)である。 (3) the amount of heat (tap water cooling release heat) [Phi S2W generated when the oil temperature of the oil bath fluid source 33 decreases with tap water, Φ S2W = S W v W c W △ T = ρ W q W c W ΔT [kJ / sec], ΔT = T−T W (S W : sectional area of water [m 2 ], v W : tap water flow velocity [m / sec], c W : specific heat of water [kJ / (kg × ° C)], ρ W : water density [kg / m 3 ], q W = tap water flow rate [m 3 / sec], T W : tap water temperature [° C.]) (Equation 9).

(4)内油槽油源33の周囲からの熱放散により発生する熱量(油源放散熱量)Φは、Φ=hAS2△T、△T=T−T[kJ/sec]( h:熱伝達係数[kW/(m×K×sec)]、AS2:内油槽油源表面積[m]、T:大気温度 [℃])・・・(数10)である。 (4) The amount of heat (oil source dissipated heat amount) Φ S generated by heat dissipation from around the inner oil tank oil source 33 is Φ S = hA S2 ΔT, ΔT = T−T R [kJ / sec] (h : Heat transfer coefficient [kW / (m 2 × K × sec)], A S2 : inner oil tank oil source surface area [m 2 ], T R : atmospheric temperature [° C.]) (Equation 10).

(5)熱された油が内油槽油源33からパイプ39を介して流れ出す時に発生する熱量(油循環放出熱量)ΦSOは、ΦSO=A△t△T、△T=T−T(A:パイプ断面積[m]、v(又はq):熱油流速[m/sec]、c:熱油比熱[kJ/(kg×℃)])・・・(数11)である。 (5) The amount of heat (oil circulation discharge heat amount) Φ SO generated when heated oil flows out from the inner oil tank oil source 33 through the pipe 39 is Φ SO = A p v 0 c 0 ΔtΔT, ΔT = T-T B (A p : pipe cross-sectional area [m 2 ], v 0 (or q 0 ): hot oil flow velocity [m 3 / sec], c 0 : hot oil specific heat [kJ / (kg × ° C.)] ) (Equation 11).

これら(1)〜(5)の熱量の収支式は、単位を[kJ]に合わせれば、ΦS2H△t=ΦS2+ΦS2W△t+Φ△t+ΦSO△t[kJ]・・・(数12)となる。 These heat balance equations (1) to (5) are expressed as follows : Φ S2H Δt = Φ S2 + Φ S2W Δt + Φ S Δt + Φ SO Δt [kJ] (equation 12) )

数12を、実施例1で行ったのと同様に変形し、△T(t)/dt=sとして、T(t)に関する式を求めると、{ρVcs+(ρ+ρ+hAS2)}T(t)=Ri+ρ+ρ+hAS2・・・(数13)となる。 Equation 12 is transformed in the same manner as in the first embodiment, and ΔT (t) / dt = s, and an expression relating to T (t) is obtained, {ρ 0 Vc 0 s + (ρ W q W c W + ρ 0 q 0 c 0 + hA S2)} becomes T (t) = Ri 2 + ρ W q W c W T W + ρ 0 q 0 c 0 T B + hA S2 T R ··· ( number 13).

上式(数13)を各モデル構成要素に分割し、実際に表示器19上でモデル作成部20により作成された理論動作モデルHの一例が図13である。   FIG. 13 shows an example of the theoretical behavior model H that is obtained by dividing the above equation (Equation 13) into each model component and actually created by the model creation unit 20 on the display 19.

図13の理論動作モデルHは、実施例1同様、個々に分割されたモデル構成要素をモデル構成要素格納部21から抽出して操作入力部24により選択し、操作入力部24によりモデル構成要素同士を接続して作成されたものである。   The theoretical behavior model H in FIG. 13 is extracted from the model component storage unit 21 and selected by the operation input unit 24, and the model input components 24 are selected by the operation input unit 24, as in the first embodiment. It is created by connecting.

更に、図13の理論動作モデルHに、既知の定数又は解析結果に基づく定数等のパラメータを入力した理論動作モデルを作成することも出来る。尚、パラメータが確定していない時には、後述のシミュレーション過程でマニュアル操作によりパラメータを変更可能なように、理論動作モデルを作成してもよい。   Furthermore, a theoretical operation model in which parameters such as a known constant or a constant based on an analysis result are input to the theoretical operation model H of FIG. 13 can be created. When the parameters are not fixed, a theoretical operation model may be created so that the parameters can be changed by manual operation in the simulation process described later.

シミュレーション用コード発生器22は、作成された理論動作モデルHに基づいて、モデル構成要素の個々の演算処理機能を演算処理部18で行うためのシミュレーション用コードを発生させる(S420)。   Based on the created theoretical behavior model H, the simulation code generator 22 generates a simulation code for performing the individual arithmetic processing functions of the model components in the arithmetic processing unit 18 (S420).

例えば、図13の理論動作モデルHから作成されるシミュレーション用コードは、サブモデル内の数式(個々のモデル構成要素の集合)の演算処理を実行することにより出力信号(数13の解であるT(t))を出力するように構成される。   For example, the simulation code created from the theoretical behavior model H in FIG. 13 performs an output process (T which is the solution of Equation 13) by executing arithmetic processing of mathematical expressions (sets of individual model components) in the submodel. (T)) is output.

シミュレーション部25は、シミュレーション用コードに基づいて、計測部11や制御部16を介すことなく2槽型油循環恒温槽3cの動作シミュレーションを実行する(S430)。つまり、シミュレーション用コードは、計測部11や制御部16とのインターフェース用コードを有しておらず、この時のシミュレーション段階では、制御部16や計測部11は動作しない。   Based on the simulation code, the simulation unit 25 executes an operation simulation of the two-tank oil circulation thermostat 3c without using the measurement unit 11 and the control unit 16 (S430). That is, the simulation code does not have a code for interface with the measurement unit 11 and the control unit 16, and the control unit 16 and the measurement unit 11 do not operate at this simulation stage.

シミュレーション結果は、表示器19に表示される。これにより、2槽型油循環恒温槽3c(制御対象システム)の要求性能が満足されているかどうかが判断される(S440)。尚、本実施例での要求性能は、内油槽31の油温が一定に制御されることである。   The simulation result is displayed on the display 19. Thus, it is determined whether or not the required performance of the two-tank oil circulation thermostat 3c (control target system) is satisfied (S440). The required performance in the present embodiment is that the oil temperature in the inner oil tank 31 is controlled to be constant.

システムの要求性能が満足されていれば、モデル作成部20で作成された理論動作モデルは妥当であることが分かる。要求性能が満足されていなければ、作成された動作モデルの入出力信号の見直しや、モデル構成要素やパラメータの微調整を行い、要求性能が満足されるまで、S410からS430までの手順(動作モデル作成からシミュレーション実行まで)を繰り返す。   If the required performance of the system is satisfied, it can be seen that the theoretical operation model created by the model creation unit 20 is valid. If the required performance is not satisfied, review the input / output signals of the created behavior model and fine-tune model components and parameters, and follow the procedure from S410 to S430 (operation model until the required performance is satisfied. Repeat from creation to simulation.

尚、本実施例での要求性能は、内油槽31の油温が一定に制御されることであるが、実際には、この他、油温一定化にかかる時間(応答性)や、初期の過渡状態も動作モデルの良否を検討する際の項目となる。   The required performance in the present embodiment is that the oil temperature of the inner oil tank 31 is controlled to be constant, but actually, in addition to this, the time required for the oil temperature to be constant (responsiveness) and the initial The transient state is also an item when examining the quality of the motion model.

ここで、図14から図16までは、2槽型油循環恒温槽3cについて作成された3パターンの理論動作モデルに基づいて、シミュレーション用コード発生器22からシミュレーション用コードを発生させ、シミュレーションを行った時の結果が表示器19に表示されたものである。尚、ここでの要求性能は、内油槽31の油温が200℃±1℃に制御されることである。   Here, in FIG. 14 to FIG. 16, simulation code is generated from the simulation code generator 22 based on the three patterns of theoretical operation models created for the two-tank oil circulation thermostat 3c, and the simulation is performed. The result is displayed on the display 19. The required performance here is that the oil temperature of the inner oil tank 31 is controlled to 200 ° C. ± 1 ° C.

図14のシミュレーション結果の元となった理論動作モデルは、内油槽31の油循環ルートと外油槽32の油循環ルートについて独立に、それぞれの油槽の油温が200℃となるようなPID制御を、内油槽油源33のヒータ34及び外油槽油源35のヒータ36に対して行ったものである。   The theoretical operation model that is the basis of the simulation result of FIG. 14 is that PID control is performed so that the oil circulation route of the inner oil tank 31 and the oil circulation route of the outer oil tank 32 are independently 200 ° C. This is performed for the heater 34 of the inner oil tank oil source 33 and the heater 36 of the outer oil tank oil source 35.

図15のシミュレーション結果の元となった理論動作モデルは、内油槽31の油循環を行わず、外油槽油源35のヒータ36のみを加熱して油を循環させ、外油槽32の油温が200℃となるようなPID制御を外油槽油源35のヒータ36に対して行ったものである。   The theoretical operation model that is the basis of the simulation result of FIG. 15 does not circulate the oil in the inner oil tank 31, but only heats the heater 36 of the outer oil tank oil source 35 to circulate the oil. The PID control to be 200 ° C. is performed on the heater 36 of the outer oil tank oil source 35.

図16のシミュレーション結果の元となった理論動作モデルは、外油槽油源35のヒータ36を加熱して油を循環させ、内油槽31の油温が200℃となるようなPID制御を外油槽油源35のヒータ36に対して行ったものである。   The theoretical operation model that is the basis of the simulation result of FIG. 16 is that the heater 36 of the outer oil tank oil source 35 is heated to circulate the oil, and PID control is performed so that the oil temperature of the inner oil tank 31 becomes 200 ° C. This is performed for the heater 36 of the oil source 35.

図14から図16までの各図の(a)は外油槽32及び外油槽油源35の油温の時系列変化を表し、(b)は内油槽31及び内油槽油源33の油温の時系列変化を表し、(c)は(b)の内油槽31及び内油槽油源33の油温の時系列変化の一部を拡大したものであり、(d)は外油槽32から内油槽31への熱伝達量の時系列変化を表す。又、図14及び図16の(e)は外油槽油源35に対して行ったPID制御波形の時系列変化を表し、図14の(f)は内油槽油源33に対して行ったPID制御波形の時系列変化を表す。   (A) of each figure from FIG. 14 to FIG. 16 represents the time series change of the oil temperature of the outer oil tank 32 and the outer oil tank oil source 35, and (b) shows the oil temperature of the inner oil tank 31 and the inner oil tank oil source 33. (C) is an enlarged view of part of the time-series change in the oil temperature of the inner oil tank 31 and the inner oil tank oil source 33 in (b), and (d) shows the change from the outer oil tank 32 to the inner oil tank. 31 represents a time-series change in the amount of heat transfer to 31. 14 and 16 (e) show the time series change of the PID control waveform performed on the outer oil tank oil source 35, and FIG. 14 (f) shows the PID performed on the inner oil tank oil source 33. It represents the time series change of the control waveform.

又、(d)のグラフは、(a)、(b)のグラフ及び予め設定されたパラメータに基づいて、演算処理部18で演算された推定熱伝達量であり、実測値ではない。   The graph (d) is an estimated heat transfer amount calculated by the calculation processing unit 18 based on the graphs (a) and (b) and preset parameters, and is not an actual measurement value.

図14のシミュレーション結果から分かることは、図14(d)に示されているように過渡状態の外油槽32から内油槽31への熱伝達が150W程度あるが、定常状態ではほとんど熱伝達がないことから、外油槽32と内油槽31の制御ループが相互に及ぼす影響は少なく、図14で作成された動作モデルにより比較的簡単に温度制御を行うことが可能であるということである。   As can be seen from the simulation results of FIG. 14, there is about 150 W of heat transfer from the outer oil tank 32 to the inner oil tank 31 in the transient state as shown in FIG. 14 (d), but there is almost no heat transfer in the steady state. Therefore, the control loops of the outer oil tank 32 and the inner oil tank 31 have little influence on each other, and the temperature control can be performed relatively easily by the operation model created in FIG.

図15のシミュレーション結果から分かることは、外油槽32の油温が200℃となるよう制御したため、図15(b)に示されているように、内油槽31の油温は約188℃で一定となり、外油槽32の油温制御のみでは、要求性能を満足することが出来ないということである。尚、図15(d)から、外油槽32から内油槽31への熱伝達はおよそ40W程度であることが分かる。   It can be seen from the simulation results in FIG. 15 that the oil temperature in the outer oil tank 32 is controlled to be 200 ° C., so that the oil temperature in the inner oil tank 31 is constant at about 188 ° C. as shown in FIG. Thus, the required performance cannot be satisfied only by controlling the oil temperature of the outer oil tank 32. In addition, from FIG.15 (d), it turns out that the heat transfer from the outer oil tank 32 to the inner oil tank 31 is about 40W.

図16のシミュレーション結果から分かることは、内油槽31の油温が200℃となるよう制御したため、内油槽31の油温は200℃で一定であるものの、図16(c)の拡大図から分かるように、油温が不安定であるということである。但し、不安定ではあるもののその偏差は±0.2℃となっており、図16で作成された動作モデルは一応、要求性能を満足していることになる。   It can be understood from the simulation result of FIG. 16 that the oil temperature of the inner oil tank 31 is controlled to be 200 ° C., so that the oil temperature of the inner oil tank 31 is constant at 200 ° C., but can be understood from the enlarged view of FIG. As such, the oil temperature is unstable. However, although it is unstable, the deviation is ± 0.2 ° C., and the operation model created in FIG. 16 satisfies the required performance for the time being.

以上の全てのシミュレーション結果を総合すると、図14及び図16で作成された理論動作モデルでは、2槽型油循環恒温槽3bの要求性能を満足することが確認されたことになる。   Summing up all the above simulation results, it was confirmed that the theoretical operation model created in FIGS. 14 and 16 satisfies the required performance of the two-tank oil circulation thermostat 3b.

又、更に要求性能を確実かつ精巧に満足させるためには、外油槽32から内油槽31への熱伝達特性のセンサ等による実測や、冷却水用水道水の流量制御や、ヒータ34,36の容量の最適化が必要である。   Further, in order to satisfy the required performance with certainty and precision, actual measurement using a sensor or the like of heat transfer characteristics from the outer oil tank 32 to the inner oil tank 31, control of the flow rate of tap water for cooling water, Capacity optimization is required.

尚、本実施例のように熱伝達特性の実測が出来ない場合には、理論動作モデルと制御動作モデルを作成し、両モデルのシミュレーション結果が一致するようにモデルの調整を行うことによって、実施例1同様、真の熱伝達特性を推定することも可能である。   If heat transfer characteristics cannot be measured as in this example, a theoretical operation model and a control operation model are created, and the model is adjusted so that the simulation results of both models match. As in Example 1, it is possible to estimate true heat transfer characteristics.

シミュレーション部25でのシミュレーションにより、理論動作モデルの妥当性が確認された後のフローチャートの説明は、図12のシステム構成図を参照して行う。ここでは、図14に示されたシミュレーション結果の元になった理論動作モデルが採用されたものとする。   The description of the flowchart after the validity of the theoretical operation model is confirmed by the simulation in the simulation unit 25 will be described with reference to the system configuration diagram of FIG. Here, it is assumed that the theoretical behavior model that is the basis of the simulation result shown in FIG. 14 is adopted.

図12の計測制御システム1cの制御用コード発生器23は、先のシミュレーションにより妥当性が確認された動作モデルの制御用コードを発生する(S450)。   The control code generator 23 of the measurement control system 1c of FIG. 12 generates a control code for the operation model whose validity has been confirmed by the previous simulation (S450).

制御用コードは、先の理論動作モデルのシミュレーション結果に基づいて得られる制御動作モデルを制御部16が実行するためのコードであり、制御動作モデルは、理論動作モデルのうち、2槽型油循環恒温槽3cと信号の入出力を行う部分を計測部11の制御回路に置換して得られる。   The control code is a code for the control unit 16 to execute a control operation model obtained based on the simulation result of the previous theoretical operation model. The control operation model is a two-tank oil circulation circuit among the theoretical operation models. It is obtained by substituting the control circuit of the measuring unit 11 for the part that inputs and outputs signals with the thermostat 3c.

本実施例では、計測部11を介して制御信号を出力するための温度制御回路(ヒータ34,36のON/OFF回路、PID制御回路、パラメータ演算回路、アラーム回路等)や、計測部制御回路(AD変換器12の入力信号やDA変換器13の出力信号の設定回路)で構成される制御用コードが発生する。この制御用コードの元となる制御動作モデルは、スイッチによりシミュレーション部25と制御部16の動作が切替えられるように、理論動作モデルと併存して配置される。   In the present embodiment, a temperature control circuit (ON / OFF circuit for the heaters 34 and 36, a PID control circuit, a parameter calculation circuit, an alarm circuit, etc.) for outputting a control signal via the measurement unit 11, a measurement unit control circuit A control code composed of (a setting circuit for the input signal of the AD converter 12 and the output signal of the DA converter 13) is generated. The control operation model that is the basis of this control code is arranged along with the theoretical operation model so that the operations of the simulation unit 25 and the control unit 16 are switched by a switch.

尚、制御用コードには、計測部11に入力された任意の信号を解析部17で解析し、演算処理部18で演算した結果を制御部16に入力するためのプログラムが含まれていてもよい。   The control code may include a program for analyzing an arbitrary signal input to the measurement unit 11 by the analysis unit 17 and inputting a result calculated by the calculation processing unit 18 to the control unit 16. Good.

制御用コード発生器23は、この制御動作を実行するための制御用コードを発生して制御部16に入力する。   The control code generator 23 generates a control code for executing this control operation and inputs it to the control unit 16.

制御部16は、制御用コードに基づいて、計測部11を制御して、2槽型油循環恒温槽3cの動作シミュレーションを実行する(S460)。   Based on the control code, the control unit 16 controls the measurement unit 11 to execute an operation simulation of the two-tank oil circulation thermostat 3c (S460).

S460のシミュレーションでは、2槽型油循環恒温槽3cの各部に設置された温度センサ41からの信号が、計測部11のAD変換器12に入力される。更に、これら入力された信号が制御部16を介して演算処理部18で演算処理された結果が制御信号として、計測部11のDA変換器13から内油槽油源33のヒータ34及び外油槽油源35のヒータ36に供給される。   In the simulation of S460, a signal from the temperature sensor 41 installed in each part of the two-tank oil circulation thermostat 3c is input to the AD converter 12 of the measurement unit 11. Further, the result of arithmetic processing of these input signals by the arithmetic processing unit 18 via the control unit 16 is used as a control signal, from the DA converter 13 of the measuring unit 11 to the heater 34 of the inner oil tank oil source 33 and the outer oil tank oil. It is supplied to the heater 36 of the source 35.

そこで、ヒータ34,36は、PID制御により入力された制御信号に基づき、ヒータ電流の増減及びヒータ34,36のON/OFF等を行い、最終的に内油槽31の油温を一定に制御する。   Therefore, the heaters 34 and 36 increase / decrease the heater current and turn on / off the heaters 34 and 36 based on the control signal input by the PID control, and finally control the oil temperature of the inner oil tank 31 to be constant. .

尚、制御部16は、必要に応じてS460の前に、計測部11のAD変換器12から必要な信号やその信号の解析結果を保存しておき、2槽型油循環恒温槽3cの制御に用いてもよい。   In addition, the control part 16 preserve | saves the required signal from the AD converter 12 of the measurement part 11, and the analysis result of the signal before S460 as needed, and controls 2 tank type oil circulation thermostat 3c. You may use for.

シミュレーション結果は表示器19に表示される。これにより、2槽型油循環恒温槽3cの要求性能が満足されているかどうかが判断される(S470)。ここで、2槽型油循環恒温槽3cの要求性能が満足されていれば、モデル作成部20で作成された動作モデルは、最終的に妥当であることが分かる。2槽型油循環恒温槽3cの要求性能が満足されていない場合には、S410の動作モデル作成に戻って、動作モデルの再調整を行う。   The simulation result is displayed on the display 19. Thereby, it is determined whether or not the required performance of the two-tank oil circulation thermostat 3c is satisfied (S470). Here, if the required performance of the two-tank oil circulation thermostat 3c is satisfied, it can be seen that the operation model created by the model creation unit 20 is finally valid. If the required performance of the two-tank oil circulation thermostat 3c is not satisfied, the operation model is readjusted and the operation model is readjusted.

尚、S460でのシミュレーションは、制御部16が計測部11を制御して実際に信号の入出力を行いながらのシミュレーションとなるため、S430でシミュレーション部25により行われるシミュレーションよりも、実動作に限りなく近い状態で行われる。   Note that the simulation in S460 is a simulation in which the control unit 16 controls the measurement unit 11 and actually inputs and outputs signals. Therefore, the simulation is limited to the actual operation rather than the simulation performed by the simulation unit 25 in S430. It is done in a close state.

又、シミュレーション前に、解析等のため、予め計測部11が信号を計測していた場合には、その信号を用いてシミュレーションを行うことが出来るので、実際にシステムを動作させて行うよりも短時間でシミュレーション結果が表示器19に表示される。   In addition, if the measurement unit 11 has measured a signal in advance for analysis or the like before the simulation, the simulation can be performed using the signal, which is shorter than the actual operation of the system. The simulation result is displayed on the display 19 with time.

従来は、シミュレーション装置と制御装置とが別々であったため、シミュレーション装置でのシミュレーション用プログラムと、制御装置の制御用プログラムは別々に作成しなければならなかった。又、シミュレーションによる動作確認がされても、制御装置で制御対象システムを動作させる時は、実動作させなければ制御用プログラムが妥当かどうかの確認が出来ないため、実験に時間を要していた。   Conventionally, since the simulation apparatus and the control apparatus are separate, the simulation program for the simulation apparatus and the control program for the control apparatus must be created separately. Even if the operation is confirmed by simulation, when the control target system is operated by the control device, it is necessary to perform the experiment because the control program cannot be confirmed unless it is actually operated. .

特に、油量が多い恒温槽の場合は、1回の温度平衡測定に1時間以上もかかってしまい、しかも制御動作の確認のために繰り返し実験を必要とするため、1日がかりとなってしまう、という問題があった。   In particular, in the case of a constant temperature bath with a large amount of oil, it takes 1 hour or more for one temperature equilibrium measurement, and it requires a repeated experiment to confirm the control operation, and it takes one day. There was a problem.

しかし、本実施例では、制御対象システムの実動作にも用いられる制御部16の動作をシミュレーションにより確認出来るので、一度、計測部11から必要な信号のデータを取り込んでしまえば、そのデータを用いての繰り返し実験が可能となり、しかも、シミュレーションなので時間軸を早めることが出来、従来のように実験に時間がかかることがない。   However, in this embodiment, since the operation of the control unit 16 that is also used for the actual operation of the controlled system can be confirmed by simulation, once the necessary signal data is fetched from the measurement unit 11, the data is used. In addition, since it is a simulation, the time axis can be advanced and the experiment does not take much time as in the past.

又、シミュレーションの実行結果、作成された動作モデルが妥当でないことが分かっても、表示器19上のGUIを用いて容易に動作モデルの微調整を行うことが出来、すぐにシミュレーションを再開することが出来る。   Even if the simulation result shows that the created operation model is not valid, the operation model can be easily fine-tuned using the GUI on the display 19, and the simulation can be resumed immediately. I can do it.

更に、作成された動作モデルに問題がある場合、制御部16は、その動作モデルでの制御動作を実行させながら、同時に、要因となりうる信号の計測を計測部11で行い、解析部17で解析することが出来るので、制御ループを遮断させることなく、要因分析を行うことが可能である。尚、シミュレーション部25によりシミュレーションの実行中であっても、計測部11からの信号を入力することも可能である。   Further, when there is a problem with the created operation model, the control unit 16 performs a control operation with the operation model and simultaneously measures a signal that can be a factor in the measurement unit 11 and analyzes it in the analysis unit 17. It is possible to perform factor analysis without interrupting the control loop. Even if the simulation unit 25 is executing a simulation, a signal from the measurement unit 11 can be input.

最終的に、2槽型油循環恒温槽3bの実動作に使用する動作モデルが確定した場合には、その動作モデルに基づいた制御用コードを制御部16に入力して、制御対象システムの実動作を開始する(S480)。
Finally, when the operation model to be used for the actual operation of the two-tank oil circulation thermostat 3b is determined, a control code based on the operation model is input to the control unit 16 to execute the actual control target system. The operation is started (S480).

以上のように、開発当初は動作モデルが1つに絞り込めない場合でも、複数の想定される動作モデルを作成し、それぞれについてシミュレーション部25又は制御部16でシミュレーションを行えば、短時間に動作モデルの妥当性検討や比較検討を行うことが出来る。しかも、一度計測部11から必要な信号を取り込めば、その信号のデータをどの動作モデルも共通して制御部16の制御動作確認に使用可能であるので、各動作モデルについて長時間に及ぶ実験を行う必要はない。   As described above, even when the behavior model cannot be narrowed down to one at the beginning of development, if a plurality of assumed behavior models are created and simulation is performed for each by the simulation unit 25 or the control unit 16, the operation can be performed in a short time. Validity and comparison of models can be performed. In addition, once the necessary signal is captured from the measurement unit 11, the data of the signal can be used for checking the control operation of the control unit 16 in common with any operation model. There is no need to do it.

このように、本発明の計測制御システム1を用いて、開発当初は、理論上の動作モデルを用いてシミュレーションし、次に、実計測信号のデータを使用して計測部11を介した実動作に近い状態で制御動作モデルのシミュレーションを行い、動作モデルの微調整を行い、最後に、制御対象システム3を実動作させて動作確認を行うことにより、動作モデルの正確さを順次、容易に向上させていくことが出来る、という自動制御システムの新たな開発手法が提供される。   In this way, using the measurement control system 1 of the present invention, at the beginning of development, simulation is performed using a theoretical operation model, and then actual operation via the measurement unit 11 is performed using data of actual measurement signals. The simulation of the control operation model is performed in a state close to, the operation model is finely adjusted, and finally the operation target system 3 is actually operated to check the operation, thereby improving the accuracy of the operation model sequentially and easily. A new method for developing an automatic control system is provided.

従来は、シミュレーション装置と制御装置とが別に用意されていたため、作成される理論動作モデルと制御動作モデルとの間には等価関係等の所定関係が存在せず、特にトラブルが発生した時には、急ぐあまりか、制御装置の制御動作モデルを外見上変更するだけで対処する傾向があり、理論動作モデルの妥当性確認等、トラブルの根本的な原因追求は行われていなかった。   Conventionally, since a simulation device and a control device have been prepared separately, there is no predetermined relationship such as an equivalence relationship between the created theoretical behavior model and the control behavior model, especially when trouble occurs. Somehow, there was a tendency to deal with the problem by simply changing the control operation model of the control device, and the root cause of the trouble was not pursued, such as checking the validity of the theoretical operation model.

しかし、この開発手法により正しい理論動作モデルと、この理論動作モデルと等価関係等の所定関係にある制御動作モデルとが確定されていれば、後で制御対象システム3に仕様変更やトラブルが発生した時でも、モデルのどの部分が変更されたのか、どの部分にトラブルの原因があるのかを追求することが容易となり、根本的な解決が導かれる。   However, if a correct theoretical behavior model and a control behavior model having a predetermined relationship such as an equivalent relationship with this theoretical behavior model are determined by this development method, specification change or trouble occurred in the controlled system 3 later. Even at times, it becomes easier to pursue which part of the model has changed and which part is causing the trouble, leading to a fundamental solution.

又、モデルの変更は表示器19上で容易に行え、シミュレーションを行いながら、信号の計測を行うことも可能であるので、仕様変更やトラブルに迅速に対応することが可能となる。
Further, the model can be easily changed on the display 19 and the signal can be measured while performing the simulation, so that it is possible to quickly cope with the specification change and trouble.

以上説明した実施例の他、本発明の計測制御システム1は、自動制御の技術分野のみならず、製品(制御機器である必要はない)の開発過程や学校教育用途にも、シミュレーション機能と実動作確認機能とを併せ持った実験機器として利用可能である。   In addition to the embodiments described above, the measurement control system 1 according to the present invention is not limited to the technical field of automatic control, but also has a simulation function and a practical application not only for the development process of products (not necessarily control devices) but also for school education. It can be used as an experimental device with an operation confirmation function.

例えば、高専、大学、大学院等の電気・機械の制御系科目の授業の際、計測制御システム1が1人又は1グループにつき1台あれば、制御対象システム3についての理論学習(物理化学現象の把握、動作モデル作成、シミュレーション)と、制御部16を動作させて実際に信号計測を行うことによる制御動作確認を一度に行うことが出来る。   For example, in the course of electrical / mechanical control subjects such as technical colleges, universities, graduate schools, etc., if there is one measurement control system 1 per person or group, theoretical learning about the control target system 3 (physical chemistry phenomena) Grasping, operation model creation, simulation) and control operation confirmation by operating the control unit 16 and actually performing signal measurement can be performed at a time.

これにより、従来のように講義と実験が別々に行われることがなくなり、講義と実験を同じ場所で短時間で行うことも可能となる。学生は、講義と実験の結びつきの重要性を体感することが出来る。   As a result, the lecture and the experiment are not performed separately as in the conventional case, and the lecture and the experiment can be performed in the same place in a short time. Students can experience the importance of linking lectures and experiments.

しかも、学生がシミュレーション用プログラムと実験での制御用プログラムとを別々にコーディングする必要がなくなり、学生はわざわざ制御系科目の習得のために言語プログラミング(シミュレーション用言語と制御用言語が異なれば2種類の言語プログラミング)を習得する必要がなくなるので、制御系科目についての有意義な講義及び実験の場が学生に提供される。   Moreover, it is no longer necessary for students to code a simulation program and a control program for experiments separately, and students can bother language programming (two types of simulation and control languages if different) Students will be provided with a meaningful lecture and experimental field on control subjects.

更に、計測制御システム1は、現場にある制御対象システムとも容易に接続可能であり、表示器19上に、容易に計測、動作モデル作成、解析、シミュレーションの結果を表示することが出来るから、制御対象システムのトラブル早期解決、動作モニタリングにも利用可能である。
Furthermore, the measurement control system 1 can be easily connected to a control target system in the field, and can easily display the results of measurement, operation model creation, analysis, and simulation on the display 19. It can also be used for early troubleshooting of target systems and operation monitoring.

本発明にかかる計測制御システムの構成図である。It is a block diagram of the measurement control system concerning this invention. 動作モデルの一例である。It is an example of an operation model. 動作モデルのパラメータ設定画面の一例である。It is an example of an operation model parameter setting screen. 計測制御システムによる動作モデル作成から制御対象システムの実動作までの手順を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the procedure from the operation | movement model creation by a measurement control system to the actual operation | movement of a control object system. 図4のフローチャート図で動作モデル作成時に行われる計測対象、パラメータ決定の手順を示すフローチャート図である。FIG. 5 is a flowchart showing a procedure for determining a measurement target and parameters performed when creating an action model in the flowchart of FIG. 4. 本発明にかかる計測制御システムと金属製物体の接続概要図である。It is a connection outline figure of a measurement control system concerning the present invention, and a metal object. 金属製物体の動作モデルの一例である。It is an example of the operation | movement model of metal objects. 金属製物体と動作モデルの関係を表す概念図である。It is a conceptual diagram showing the relationship between a metal object and an action model. 金属製物体の動作モデルのシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result of the motion model of metal objects. 金属製物体の動作モデルのシミュレーション結果を示す他のグラフである。It is another graph which shows the simulation result of the motion model of metal objects. 本発明にかかる計測制御システムと2槽型油循環恒温槽の構成図である。It is a block diagram of the measurement control system concerning this invention, and a 2 tank type oil circulation thermostat. 本発明にかかる計測制御システムと2槽型油循環恒温槽の他の構成図である。It is another block diagram of the measurement control system concerning this invention, and a 2 tank type oil circulation thermostat. 2槽型油循環恒温槽の動作モデルの一例である。It is an example of the operation | movement model of a 2 tank type oil circulation thermostat. 2槽型油循環恒温槽の動作モデルのシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result of the operation model of a 2 tank type oil circulation thermostat. 2槽型油循環恒温槽の動作モデルのシミュレーション結果を示す他のグラフである。It is another graph which shows the simulation result of the operation | movement model of a 2 tank type oil circulation thermostat. 2槽型油循環恒温槽の動作モデルのシミュレーション結果を示す他のグラフである。It is another graph which shows the simulation result of the operation | movement model of a 2 tank type oil circulation thermostat.

符号の説明Explanation of symbols

1:計測制御システム
11:計測部
12:AD変換器
13:DA変換器
14:I/O回路
15:メモリ
16:制御部
17:解析部
18:演算処理部
19:表示器
20:モデル作成部
21:モデル構成要素格納部
22:シミュレーション用コード発生器
23:制御用コード発生器
24:操作入力部
25:シミュレーション部
26:スイッチ
27:ヒータ制御回路
28:AD変換器制御回路
29:比較器
3:制御対象システム
31:内油槽
32:外油槽
33:内油槽油源
34、36、43、47:ヒータ
35:外油槽油源
37、38:ポンプ
39、40:パイプ
41:温度センサ
45:水槽
49:ヒータ駆動回路
1: Measurement control system 11: Measurement unit 12: AD converter 13: DA converter 14: I / O circuit 15: Memory 16: Control unit 17: Analysis unit 18: Arithmetic processing unit 19: Display unit 20: Model creation unit 21: Model component storage unit 22: Simulation code generator 23: Control code generator 24: Operation input unit 25: Simulation unit 26: Switch 27: Heater control circuit 28: AD converter control circuit 29: Comparator 3 : Control target system 31: Inner oil tank 32: Outer oil tank 33: Inner oil tank oil source 34, 36, 43, 47: Heater 35: Outer oil tank oil source 37, 38: Pump 39, 40: Pipe 41: Temperature sensor 45: Water tank 49: Heater drive circuit

Claims (5)

制御対象に関する理論動作モデルと制御動作モデルとを作成するモデル作成部と、前記制御対象に関して有効な要因を入力信号として取得する機能と前記入力信号に対応して前記制御対象に制御信号を出力する機能とを有する計測部と、前記理論動作モデルの模擬実験を行うシミュレーション部と、前記計測部の制御を行う制御部とを有する計測制御システムであって、
前記理論動作モデルは、前記制御対象に発生する物理化学現象を数式で表し、前記数式に含まれる個々の演算処理を個々のモデル構成要素に置換して得られるものであり、
前記制御動作モデルは、前記理論動作モデルの模擬実験結果に基づいて前記理論動作モデルと等価関係等の所定関係になるように作成され、前記理論動作モデルのうち、前記計測部の機能を前記制御部の制御動作に置換して得られるものである
ことを特徴とする計測制御システム。
A model creation unit that creates a theoretical behavior model and a control behavior model related to the controlled object, a function that acquires an effective factor related to the controlled object as an input signal, and outputs a control signal to the controlled object corresponding to the input signal A measurement control system including a measurement unit having a function, a simulation unit that performs a simulation experiment of the theoretical behavior model, and a control unit that controls the measurement unit,
The theoretical behavior model is obtained by expressing a physicochemical phenomenon that occurs in the controlled object by a mathematical formula, and replacing individual arithmetic processing included in the mathematical formula with individual model components,
The control behavior model is created so as to have a predetermined relationship such as an equivalent relationship with the theoretical behavior model based on a simulation experiment result of the theoretical behavior model, and the function of the measurement unit is controlled in the theoretical behavior model. A measurement control system characterized by being obtained by substituting for a control operation of a part.
前記計測制御システムは、
作成された理論動作モデルに基づいて、前記シミュレーション部が模擬実験を行うためのシミュレーション用コードを発生させるシミュレーション用コード発生器と、
作成された制御動作モデルに基づいて、前記制御部が前記計測部の制御を行うための制御用コードを発生させる制御用コード発生器と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の計測制御システム。
The measurement control system includes:
A simulation code generator for generating a simulation code for the simulation unit to perform a simulation based on the created theoretical behavior model;
A control code generator for generating a control code for the control unit to control the measurement unit based on the created control operation model;
The measurement control system according to claim 1, comprising:
前記計測制御システムは、
前記計測部に入力された複数の信号の中から任意の2信号を選択して、前記2信号の相関関係等の所定関係の有無や程度を解析する解析部を有し、
前記モデル作成部は、前記解析部の解析結果を、前記動作モデルの作成に反映する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の計測制御システム。
The measurement control system includes:
An analysis unit that selects any two signals from a plurality of signals input to the measurement unit and analyzes the presence or absence of a predetermined relationship such as a correlation between the two signals;
The measurement control system according to claim 1, wherein the model creation unit reflects the analysis result of the analysis unit in the creation of the motion model.
前記モデル作成部は、
前記解析部の解析結果を、前記入出力信号の決定又は、前記モデル構成要素のパラメータの決定に反映する
ことを特徴とする請求項3に記載の計測制御システム。
The model creation unit
The measurement control system according to claim 3, wherein an analysis result of the analysis unit is reflected in determination of the input / output signal or determination of a parameter of the model component.
前記計測制御システムは、
前記モデル作成部で作成される動作モデル、前記シミュレーション部の模擬実験結果、前記制御部の制御結果、前記解析部の解析結果のいずれかを表示する表示器を
有することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の計測制御システム。
The measurement control system includes:
The display device displays any one of an operation model created by the model creation unit, a simulation experiment result of the simulation unit, a control result of the control unit, and an analysis result of the analysis unit. The measurement control system according to claim 4.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010537164A (en) * 2007-08-16 2010-12-02 ルノー・トラックス System and method for adjusting control parameters of in-vehicle control device of automobile

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01109401A (en) * 1987-10-22 1989-04-26 Konica Corp Process control method using plant model
JPH05197401A (en) * 1992-01-20 1993-08-06 Hitachi Ltd Control method and its device
JPH08137508A (en) * 1994-09-14 1996-05-31 Toshiba Corp Modeling device and controller
JP2001001238A (en) * 1999-06-22 2001-01-09 Nec Corp Production control system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01109401A (en) * 1987-10-22 1989-04-26 Konica Corp Process control method using plant model
JPH05197401A (en) * 1992-01-20 1993-08-06 Hitachi Ltd Control method and its device
JPH08137508A (en) * 1994-09-14 1996-05-31 Toshiba Corp Modeling device and controller
JP2001001238A (en) * 1999-06-22 2001-01-09 Nec Corp Production control system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010537164A (en) * 2007-08-16 2010-12-02 ルノー・トラックス System and method for adjusting control parameters of in-vehicle control device of automobile

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