JP2018036726A - Data analysis device, control device, control method and control program of data analysis device, and recording medium - Google Patents

Data analysis device, control device, control method and control program of data analysis device, and recording medium Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a desired analysis result.SOLUTION: A data analysis device comprises: a data input unit (40) for obtaining time-series data; a cluster processing unit (11) for, by using the similarity between intermediate clusters, which are obtained by dividing the time-series data along a time series, found by a determination value calculated from a plurality of kinds of indexes indicating characteristics of the intermediate clusters, integrating the intermediate clusters and thereby dividing the time-series data into a predetermined number of final clusters; and an output unit (50) for outputting a result of division.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、時系列データを時系列に沿って複数のクラスタに分割するデータ解析装置等に関する。   The present invention relates to a data analysis apparatus that divides time-series data into a plurality of clusters along a time series.

従来から、プラントやごみ焼却施設等における処理状況を確認するために、施設等に備え付けられているセンサから取り出した時系列データを解析することが行われている。   Conventionally, in order to confirm the processing status in a plant, a waste incineration facility, or the like, time-series data taken out from a sensor provided in the facility or the like has been analyzed.

例えば、ごみ焼却施設では、ごみを燃やして出た廃熱から蒸気がつくられ、この蒸気を蒸気タービン発電機に送ることにより、電気を作り出している。これらの電気は安定した出力で供給し続けることが望ましいが、実際にはごみの燃焼ムラなどにより熱量・蒸気量が変動するため、そのままでは、安定して出力することが難しい。そこで、ごみの燃焼を適切に制御することが重要となる。   For example, in a waste incineration facility, steam is produced from waste heat generated by burning garbage, and electricity is produced by sending this steam to a steam turbine generator. Although it is desirable to continue supplying these electricity at a stable output, in reality, since the amount of heat and the amount of steam fluctuate due to uneven combustion of dust, it is difficult to output stably as it is. Therefore, it is important to appropriately control the combustion of garbage.

現在、ごみの燃焼制御は自動燃焼制御(ACC)により行っているが、運転員が蒸気量などを目視で確認し、必要に応じて給じん量(炉内へのごみ供給量)、燃焼空気量などを手動で操作している。また、自動燃焼制御では、給じん量や燃焼空気量の数値の上限下限の閾値を設け、異常時には目標値に回復する制御を行っている。   Currently, the combustion control of waste is performed by automatic combustion control (ACC), but the operator visually checks the amount of steam, etc., and if necessary, the amount of dust supplied (the amount of dust supplied to the furnace), combustion air The amount is manually operated. In the automatic combustion control, threshold values for upper and lower limits of numerical values of the dust supply amount and the combustion air amount are provided, and control is performed to recover the target value in the event of an abnormality.

しかし、運転員による操作は運転員のスキルにより制御にばらつきが生じ、閾値を一律に決めた制御では、きめ細やかな制御ができない。   However, the operation by the operator varies depending on the skill of the operator, and fine control cannot be performed by the control with the threshold value uniformly determined.

そこで、きめ細やかな制御を実現するためにも、検出した蒸気量の時系列データを適切に解析することが必要となる。   Therefore, in order to realize fine control, it is necessary to appropriately analyze the time series data of the detected steam amount.

時系列データの解析方法としては、例えば、特許文献1、2に記載された技術がある。特許文献1には、時系列データを正規化し、正規化されたデータに対して主成分分析、主成分回帰等の解析を行う診断装置が記載されている。   As a method for analyzing time series data, for example, there are techniques described in Patent Documents 1 and 2. Patent Document 1 describes a diagnostic apparatus that normalizes time-series data and performs analysis such as principal component analysis and principal component regression on the normalized data.

また、特許文献2には、トレンドグラフの表示において、データ毎に任意のオフセット値を加算して表示する方法が開示されている。   Patent Document 2 discloses a method of displaying a trend graph by adding an arbitrary offset value for each data in displaying a trend graph.

特開2012−141712号公報(2012年7月28日公開)JP 2012-141712 A (published July 28, 2012) 特開2005−351832号公報(2005年12月22日公開)Japanese Patent Laying-Open No. 2005-351832 (released on December 22, 2005)

馬野元秀、岩浅貴大、高橋勝稔,「全体的傾向と局所的特徴に基づく時系列データの言葉による表現―データの傾向に基づく期間のファジィ集合の決定―」,第30回ファジィシステムシンポジウム,講演論文集pp808-813,2014.9.1Motohide Uno, Takahiro Iwasa, Katsumi Takahashi, “Expression of Time-Series Data Based on Words Based on Global Trends and Local Features—Determining Fuzzy Sets of Periods Based on Data Trends”, 30th Fuzzy System Symposium, Lecture Proceedings pp808-813, 2014.9.1 馬野元秀、瀬田和久、高橋勝稔,「全体的傾向と局所的特徴に基づく時系列データの言葉による表現―期間のファジィ集合の決定―」,第25回ファジィシステムシンポジウム,講演論文集,2009.7.14Motohide Uno, Kazuhisa Seta, Katsumi Takahashi, “Expression of Time Series Data Based on Words Based on Global Tendency and Local Features: Determination of Fuzzy Sets of Periods”, 25th Fuzzy System Symposium, Proceedings, 2009.7. 14 馬野元秀、高橋勝稔、瀬田和久,「全体的傾向と局所的特徴に基づく時系列データの言葉による表現―期間のファジィ集合の決定―」,第25回ファジィシステムシンポジウム,講演論文集,2009.7.14Motohide Uno, Katsumi Takahashi, Kazuhisa Seta, “Expression of Time Series Data Based on Words Based on Global Tendency and Local Features-Determination of Fuzzy Sets of Periods”, 25th Fuzzy System Symposium, Proceedings, 2009.7. 14 馬野元秀、岡村光洋、瀬田和久,「全体的傾向と局所的特徴に基づく時系列データの言葉による表現―増減回数の拡張による振動の表現―」,第24回ファジィシステムシンポジウム,講演論文集pp774-779,2008.9.3Motohide Uno, Mitsuhiro Okamura, Kazuhisa Seta, "Expression of time-series data in words based on global trends and local features-Representation of vibrations by expanding the number of changes", 24th Fuzzy System Symposium, Proceedings pp774 -779, 2008.9.3

しかしながら、主成分分析、主成分回帰等の従来の解析方法は、一般的に静的な現象を前提にしており、時間的要素を考慮する複雑なデータに対しては向いていない。また、時間的要素を考慮した時系列解析でも、時間の経過とともにモデルに合わなくなる可能性があり、ユーザ所望の解析結果にならなくなる可能性がある。   However, conventional analysis methods such as principal component analysis and principal component regression are generally premised on static phenomena and are not suitable for complex data that considers temporal factors. Further, even in time series analysis considering time factors, there is a possibility that the model will not fit with the passage of time, and the analysis result desired by the user may not be obtained.

特許文献1に記載されたデータの解析方法は、上述した従来の解析方法と同様のものであり、上述した課題を解決することはできない。また、特許文献2に記載された技術は、トレンドグラフの表示方法であり、データの解析方法については言及していない。   The data analysis method described in Patent Document 1 is the same as the conventional analysis method described above, and cannot solve the above-described problems. The technique described in Patent Document 2 is a trend graph display method, and does not mention a data analysis method.

本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ユーザ所望の解析結果を得ることができるデータ解析装置等を実現することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to realize a data analysis apparatus and the like that can obtain an analysis result desired by a user.

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るデータ解析装置は、プロセス制御に用いられる時系列データを解析するデータ解析装置であって、前記時系列データを取得するデータ取得部と、前記時系列データを時系列に沿って分割した中間クラスタの特徴を示す複数種類の指標から算出した判定値から求めた前記中間クラスタ同士の類似度を用いて前記中間クラスタを統合することにより、前記時系列データを所定数の最終クラスタに分割するクラスタ分割部と、分割した結果を出力する出力部と、を備えている構成である。   In order to solve the above problems, a data analysis apparatus according to an aspect of the present invention is a data analysis apparatus that analyzes time-series data used for process control, and a data acquisition unit that acquires the time-series data; , By integrating the intermediate clusters using the similarity between the intermediate clusters obtained from the determination values calculated from a plurality of types of indicators indicating the characteristics of the intermediate cluster obtained by dividing the time series data along the time series, A cluster dividing unit that divides the time-series data into a predetermined number of final clusters and an output unit that outputs a result of the division are provided.

前記の構成によれば、中間クラスタの特徴を示す複数種類の指標を用いて判定値を算出する。よって、中間クラスタの特徴に応じて類似度を判定し、中間クラスタ同士を統合することができる。これにより、類似した中間クラスタ同士を統合して、時系列データ最終クラスタに分割することができる。   According to the above configuration, the determination value is calculated using a plurality of types of indexes indicating the characteristics of the intermediate cluster. Therefore, the similarity can be determined according to the characteristics of the intermediate clusters, and the intermediate clusters can be integrated. Thereby, similar intermediate clusters can be integrated and divided into time-series data final clusters.

また、類似した中間クラスタ同士が統合されているので、人間の感覚に近いクラスタリングを実現できる。   Moreover, since similar intermediate clusters are integrated, clustering close to human sense can be realized.

さらに、判定値を用いてクラスタリングを行うことができるので、人間がクラスタリングする場合と比較して安定したクラスタリングを実現できる。   Further, since clustering can be performed using the determination value, stable clustering can be realized as compared with the case where human clustering is performed.

本発明の一態様に係るデータ解析装置では、前記クラスタ分割部は、前記複数種類の指標を重み付けして前記判定値を算出するものであってもよい。   In the data analysis apparatus according to an aspect of the present invention, the cluster dividing unit may calculate the determination value by weighting the plurality of types of indices.

前記の構成によれば、複数種類の指標を重み付けして判定値を算出するので、重み付けを人間の感覚に近づけることにより、中間クラスタの類似度の判定をより人間の感覚に近付けることができる。   According to the above-described configuration, the determination value is calculated by weighting a plurality of types of indices, so that the determination of the similarity of the intermediate cluster can be made closer to the human sense by bringing the weight closer to the human sense.

本発明の一態様に係るデータ解析装置では、前記クラスタ分割部は、前記重み付けの割合を前記中間クラスタの時系列方向の長さに応じて異ならせて前記判定値を算出するものであってもよい。   In the data analysis device according to one aspect of the present invention, the cluster dividing unit may calculate the determination value by changing the weighting ratio according to the length of the intermediate cluster in the time series direction. Good.

人間がクラスタ同士が類似していると判断するとき、当該クラスタの長さによって重要視しているものが異なる。そして、前記の構成によれば、中間クラスタの時系列方向の長さによって複数種類の指標の重み付けを異ならせる。よって、人間の感覚により近づけて中間クラスタ同士の類似度を判定することができる。   When a human determines that clusters are similar, what is considered important differs depending on the length of the cluster. And according to the said structure, the weighting of several types of parameter | index is varied with the length of the time series direction of an intermediate cluster. Therefore, it is possible to determine the similarity between the intermediate clusters closer to a human sense.

本発明の一態様に係るデータ解析装置では、前記指標は、前記中間クラスタにおける前記時系列データの代表値、前記中間クラスタにおける前記時系列データの変化の傾向を示す変化状態指標、および前記中間クラスタにおける前記時系列データの振動の傾向を示す振動状態指標の少なくとも何れかであってもよい。   In the data analysis device according to one aspect of the present invention, the index includes a representative value of the time series data in the intermediate cluster, a change state index indicating a change tendency of the time series data in the intermediate cluster, and the intermediate cluster. May be at least one of vibration state indicators indicating the vibration tendency of the time-series data.

前記の構成によれば、中間クラスタにおけるデータの代表値、中間クラスタにおける時系列データの変化の傾向を示す変化状態指標、および中間クラスタにおける時系列データの振動の傾向を示す振動状態指標の少なくとも何れかを用いて判定値を算出する。これにより、中間クラスタの特徴を適切に反映した判定値を算出することができる。   According to the above configuration, at least one of a representative value of data in the intermediate cluster, a change state index indicating a change tendency of time series data in the intermediate cluster, and a vibration state index indicating a tendency of vibration of the time series data in the intermediate cluster The determination value is calculated using Thereby, it is possible to calculate a determination value that appropriately reflects the characteristics of the intermediate cluster.

なお、代表値の例としては、当該中間クラスタに含まれる時系列データの平均値が挙げられる。また、変化状態指標としては、中間クラスタにおける時系列方向の最初と最後のデータを結んだ線分の時系列方向に対する傾きが挙げられる。また、振動状態指標としては、当該中間クラスタに含まれる時系列データの標準偏差が挙げられる。   An example of the representative value is an average value of time series data included in the intermediate cluster. In addition, as the change state index, there is an inclination with respect to the time series direction of the line segment connecting the first and last data in the time series direction in the intermediate cluster. The vibration state index includes a standard deviation of time series data included in the intermediate cluster.

本発明の一態様に係るデータ解析装置では、前記クラスタ分割部は、前記中間クラスタの時系列方向の長さが所定の長さよりも長い場合、前記指標のうち前記変化状態指標の重みを前記代表値の重みよりも大きくして前記判定値を算出し、前記中間クラスタの時系列方向の長さが所定の長さよりも短い場合、前記指標のうち前記代表値の重みを前記変化状態指標の重みより大きくして前記判定値を算出するものであってもよい。   In the data analysis device according to one aspect of the present invention, the cluster dividing unit may assign the weight of the change state index to the representative among the indices when the length of the intermediate cluster in the time series direction is longer than a predetermined length. When the determination value is calculated to be larger than a value weight, and the length of the intermediate cluster in the time series direction is shorter than a predetermined length, the weight of the representative value among the indices is the weight of the change state index The determination value may be calculated with a larger value.

人間の感覚は、時系列方向に長いデータの場合、全体的な傾きが類似しているか否かかという点から類似性を認識しやすく、時系列方向に短いデータの場合、値が類似しているか否かという点から類似性を認識しやすい。前記の構成によれば、判定値を算出するための指標の重み付けにおいて、中間クラスタの時系列方向の長さが所定の長さよりも長い場合、変化状態指標の重みを代表値の重みよりも大きくし、中間クラスタの時系列方向の長さが所定の長さよりも短い場合、代表値の重みを変化状態指標の重みより大きくする。よって、判定値を用いた類似度を人間の感覚により近いものとすることができる。   The human sense is that it is easy to recognize similarity in the case of data that is long in the time series direction, whether the overall slope is similar or not, and in the case of data that is short in the time series direction, the value is similar. It is easy to recognize similarity from the point of whether or not. According to the above configuration, in the weighting of the index for calculating the determination value, when the length of the intermediate cluster in the time series direction is longer than the predetermined length, the weight of the change state index is larger than the weight of the representative value. When the length of the intermediate cluster in the time series direction is shorter than the predetermined length, the weight of the representative value is set larger than the weight of the change state index. Therefore, the similarity using the determination value can be made closer to a human sense.

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る制御は、外部装置から収集された時系列データに基づいて制御対象を制御する制御装置であって、前記時系列データを前記データ解析装置に送信する送信部と、前記データ解析装置から出力された前記時系列データの分割結果である前記最終クラスタにおける前記時系列データの形状の特徴を用いて、フィードバック制御を行うフィードバック制御部と、を備えていることを特徴としている。   In order to solve the above-described problem, the control according to an aspect of the present invention is a control device that controls a control target based on time-series data collected from an external device, and the time-series data is subjected to the data analysis. A transmission unit that transmits to a device; a feedback control unit that performs feedback control using the characteristics of the shape of the time-series data in the final cluster that is a result of division of the time-series data output from the data analysis device; It is characterized by having.

前記の構成によれば、前述したデータ解析装置によって分割された最終クラスタにおける時系列データの形状の特徴を用いてフィードバック制御を行うことができる。   According to the above configuration, it is possible to perform feedback control using the characteristics of the shape of the time-series data in the final cluster divided by the data analysis device described above.

また、最終クラスタの時系列データが言語化されていれば、当該言語を用いてフィードバック制御を行うことができる。   Further, if the time series data of the final cluster is languageized, feedback control can be performed using the language.

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るデータ解析装置の制御方法は、プロセス制御に用いられる時系列データを解析するデータ解析装置の制御方法であって、前記時系列データを取得するデータ取得ステップと、前記時系列データを時系列に沿って分割した中間クラスタの特徴を示す複数種類の指標から算出した判定値から求めた前記中間クラスタ同士の類似度を用いて前記中間クラスタを統合することにより、前記時系列データを所定数の最終クラスタに分割するクラスタ分割ステップと、分割した結果を出力する出力ステップと、を含むことを特徴としている。   In order to solve the above-described problem, a control method for a data analysis apparatus according to an aspect of the present invention is a control method for a data analysis apparatus that analyzes time-series data used for process control, the time-series data being The intermediate cluster using the similarity between the intermediate clusters obtained from the data acquisition step to be acquired, and determination values calculated from a plurality of types of indices indicating the characteristics of the intermediate cluster obtained by dividing the time series data along the time series By integrating the time series data into a predetermined number of final clusters, and an output step for outputting the result of the division.

前記の方法によれば、前述した効果と同様の効果を奏する。   According to the above method, the same effect as described above can be obtained.

本発明の各態様に係るデータ解析装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを前記データ解析装置が備える各部(ソフトウェア要素)として動作させることにより前記データ解析装置をコンピュータにて実現させるデータ解析装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。   The data analysis apparatus according to each aspect of the present invention may be realized by a computer. In this case, the data analysis apparatus is operated on each computer by causing the computer to operate as each unit (software element) included in the data analysis apparatus. The control program for the data analysis apparatus realized by the above and the computer-readable recording medium on which the control program is recorded fall within the scope of the present invention.

本発明の一態様によれば、中間クラスタの特徴を示す複数種類の指標を用いて判定値を算出する。よって、中間クラスタの特徴に応じて類似度を判定し、中間クラスタ同士を統合することができる。これにより、類似した中間クラスタ同士を統合して、時系列データ最終クラスタに分割することができるという効果を奏する。また、類似した中間クラスタ同士が統合されているので、人間の感覚に近いクラスタリングを実現できるという効果を奏する。さらに、判定値を用いてクラスタリングを行うことができるので、人間がクラスタリングする場合と比較して安定したクラスタリングを実現できるという効果を奏する。   According to one aspect of the present invention, the determination value is calculated using a plurality of types of indices indicating the characteristics of the intermediate cluster. Therefore, the similarity can be determined according to the characteristics of the intermediate clusters, and the intermediate clusters can be integrated. As a result, similar intermediate clusters can be integrated and divided into time-series data final clusters. Moreover, since similar intermediate clusters are integrated, there is an effect that clustering close to a human sense can be realized. Furthermore, since clustering can be performed using the determination value, there is an effect that stable clustering can be realized as compared with the case where human clustering is performed.

本実施形態に係る解析装置の要部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the principal part structure of the analyzer which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るPID制御装置の要部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the principal part structure of the PID control apparatus which concerns on this embodiment. 上記解析装置における処理の流れを示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the flow of the process in the said analysis apparatus. 上記PID制御装置による制御の流れを示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the flow of control by the said PID control apparatus. 判定値を算出する方法を説明するための図であり、(a)はクラスタの値を説明するための図であり、(b)はクラスタの変化量を説明するための図であり、(c)はクラスタの振動具合を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of calculating a judgment value, (a) is a figure for demonstrating the value of a cluster, (b) is a figure for demonstrating the variation | change_quantity of a cluster, (c ) Is a diagram for explaining how the cluster vibrates. 重み付けの割合を変更する方法を説明するための図であり、(a)はクラスタ幅が大きい場合を説明するための図であり、(b)、(c)はクラスタ幅が小さい場合を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method to change the ratio of weighting, (a) is a figure for demonstrating the case where a cluster width is large, (b), (c) demonstrates the case where a cluster width is small. FIG. クラスタ幅の小さいクラスタの例を示す図である。It is a figure which shows the example of a cluster with a small cluster width. クラスタ例を示す図である。It is a figure which shows a cluster example. クラスタ化の問題点を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the problem of clustering. 本実施形態に係るクラスタ化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the clustering which concerns on this embodiment. PID制御装置に用いた例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example used for the PID control apparatus. オフセットが発生する例を示す図である。It is a figure which shows the example which offset generate | occur | produces. (a)〜(c)は、上述したクラスタ化した時系列データの言語化の結果とPIDの比率とが対応付けられた例を示す図である。(A)-(c) is a figure which shows the example with which the result of the verbalization of the clustered time series data mentioned above and the ratio of PID were matched. (a)、(b)は、他の制御例を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the other example of control. (a)、(b)は、本実施形態を適用したクラスタ化された時系列データの例、および言語化の結果の例を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the example of the clustered time series data to which this embodiment is applied, and the example of the result of verbalization.

以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。本実施形態に係る解析装置(データ解析装置)1は、プロセス制御に用いられる時系列データであって、入力された時系列データを時系列方向に沿って複数のクラスタに分割するものである。本実施形態1に係る解析装置1は、時系列データを出力する様々な装置に適用できる。例えば、ごみ焼却施設に備え付けられたセンサから取り出した時系列データの解析に用いることができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. An analysis apparatus (data analysis apparatus) 1 according to the present embodiment is time-series data used for process control, and divides input time-series data into a plurality of clusters along the time-series direction. The analysis device 1 according to the first embodiment can be applied to various devices that output time-series data. For example, it can be used for analysis of time-series data taken out from a sensor provided in a garbage incineration facility.

なお、本実施形態では、時系列データを最初に分割したクラスタを初期クラスタ、最終的に分割結果として特徴が出力されるクラスタを最終クラスタ、初期クラスタを統合したクラスタであって最終クラスタになるまでのクラスタを中間クラスタと呼ぶ。   In the present embodiment, the initial cluster is obtained by dividing the time series data first, the final cluster is a cluster whose features are output as a result of the division, and the initial cluster is integrated into the final cluster. These clusters are called intermediate clusters.

〔解析装置の構成〕
図1を参照して解析装置1について説明する。図1は、解析装置1の要部構成を示すブロック図である。図1に示すように、本実施形態に係る解析装置1は、制御部10、記憶部20、言語化パラメータ設定部30、データ入力部(データ取得部)40、および出力部50を含む。
[Configuration of analysis equipment]
The analysis device 1 will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of the analysis apparatus 1. As shown in FIG. 1, the analysis apparatus 1 according to the present embodiment includes a control unit 10, a storage unit 20, a verbalization parameter setting unit 30, a data input unit (data acquisition unit) 40, and an output unit 50.

制御部10は、解析装置1における各種処理を実行するとともに、時系列データのクラスタ化、クラスタ化した時系列データの言語化を行うものであり、クラスタ処理部(クラスタ分割部)11、特徴抽出部12、および特徴表現部13を含む。   The control unit 10 executes various processes in the analysis apparatus 1 and performs clustering of time-series data and verbalization of clustered time-series data. A cluster processing unit (cluster dividing unit) 11, feature extraction Part 12 and feature expression part 13.

クラスタ処理部11は、時系列データのクラスタ化を実行するものであり、初期クラスタ作成部113、クラスタ値算出部114、重み付け部115、類似度判定部116、クラスタ統合部117、およびクラスタ数判定部118を含む。   The cluster processing unit 11 performs clustering of time-series data. The initial cluster creation unit 113, the cluster value calculation unit 114, the weighting unit 115, the similarity determination unit 116, the cluster integration unit 117, and the cluster number determination Part 118.

初期クラスタ作成部113は、データ入力部40を介して入力された時系列データを分割して初期クラスタを作成する。初期クラスタとは、時系列データをデータ毎に分割したクラスタである。   The initial cluster creation unit 113 creates an initial cluster by dividing the time series data input via the data input unit 40. The initial cluster is a cluster obtained by dividing time series data for each data.

クラスタ値算出部114は、初期クラスタ作成部113が作成した初期クラスタのクラスタ値(判定値)を算出する。また、クラスタ値算出部114は、後述するクラスタ統合部117がクラスタを統合することにより作成した中間クラスタのクラスタ値を算出する。中間クラスタとは、初期クラスタが統合されて作成されたクラスタ、中間クラスタが統合された作成されたクラスタであって最終クラスタとなっていないものである。また、クラスタ値とは、クラスタの特徴を示す値であり、当該クラスタのデータ値の平均値(代表値)、当該クラスタにおける時系列方向の最初と最後のデータを結んだ線分の時系列方向に対する傾き(変化状態指標)、および当該クラスタにおけるデータ値の散らばり具合(振動状態指標)であるクラスタの特徴を示す指標から算出される。具体的な算出方法については後述する。   The cluster value calculation unit 114 calculates the cluster value (judgment value) of the initial cluster created by the initial cluster creation unit 113. Further, the cluster value calculation unit 114 calculates the cluster value of the intermediate cluster created by the cluster integration unit 117 described later integrating the clusters. The intermediate cluster is a cluster created by integrating the initial cluster, a cluster created by integrating the intermediate cluster, and not the final cluster. The cluster value is a value indicating the characteristics of the cluster, the average value (representative value) of the data value of the cluster, and the time series direction of the line segment connecting the first and last data in the time series direction of the cluster It is calculated from the index indicating the characteristics of the cluster, which is the inclination (change state index) with respect to and the degree of dispersion of data values (vibration state index) in the cluster. A specific calculation method will be described later.

重み付け部115は、クラスタ値算出部114がクラスタ値を算出するときに用いる3つの値を重み付けするものである。具体的な重み付け方法は後述する。3つの値とは、当該クラスタのデータ値の平均値、当該クラスタにおける時系列方向の最初と最後のデータを結んだ線分の時系列方向に対する傾き、および当該クラスタにおけるデータ値の散らばり具合である。   The weighting unit 115 weights three values used when the cluster value calculation unit 114 calculates a cluster value. A specific weighting method will be described later. The three values are the average value of the data values of the cluster, the slope of the segment connecting the first and last data in the time series direction with respect to the time series direction, and the degree of dispersion of the data values in the cluster. .

類似度判定部116は、クラスタ値算出部114が算出したクラスタ値を用いてクラスタ同士の類似度を判定する。   The similarity determination unit 116 determines the similarity between clusters using the cluster value calculated by the cluster value calculation unit 114.

クラスタ統合部117は、類似度判定部116が判定した類似度を用いて、クラスタ同士の統合を行う。   The cluster integration unit 117 integrates clusters using the similarity determined by the similarity determination unit 116.

クラスタ数判定部118は、クラスタ統合部117がクラスタ統合した結果のクラスタ数が指定されたクラスタ数以下であるか否かを判定する。指定されたクラスタ数は、ユーザによって指定された数であってもよいし、解析時間÷60で求められる数であってもよい。   The cluster number determination unit 118 determines whether or not the number of clusters as a result of cluster integration by the cluster integration unit 117 is equal to or less than the designated number of clusters. The designated number of clusters may be a number designated by the user, or may be a number obtained by analysis time ÷ 60.

特徴抽出部12は、クラスタ処理部11でクラスタ化された時系列データ(最終クラスタ)の特徴の抽出を行う。特徴とは、最終クラスタの全体的傾向、局所時刻、局所値、位置、振動前期、振動中期、振動後期等である。特徴の詳細については後述する。   The feature extraction unit 12 extracts features of the time series data (final cluster) clustered by the cluster processing unit 11. Features include the overall trend of the final cluster, local time, local value, position, early vibration, middle vibration, late vibration, and the like. Details of the features will be described later.

特徴表現部13は、クラスタ化された時系列データ(最終クラスタ)を、特徴抽出部12で抽出された特徴、および後述する言語化データ21を用いて言語化する言語化部である。言語化する処理は公知の技術で可能であるので、その説明は省略する。   The feature expression unit 13 is a verbalization unit that verbalizes clustered time-series data (final cluster) using the features extracted by the feature extraction unit 12 and verbalization data 21 described later. Since the verbalization process can be performed by a known technique, the description thereof is omitted.

記憶部20は、解析装置1の処理に用いる各種データを格納する記憶部であり、言語化データ21を含む。言語化データ21は、特徴表現部13において言語化する処理を実行するために用いられるものである。   The storage unit 20 is a storage unit that stores various data used for processing of the analysis apparatus 1, and includes verbalized data 21. The verbalized data 21 is used to execute a verbalization process in the feature expression unit 13.

言語化パラメータ設定部30は、言語化に用いる各種パラメータを設定する。   The verbalization parameter setting unit 30 sets various parameters used for verbalization.

データ入力部40は、解析装置1で解析する時系列データの入力を受け付け、クラスタ処理部11に送信する。   The data input unit 40 receives input of time series data to be analyzed by the analysis device 1 and transmits it to the cluster processing unit 11.

出力部50は、クラスタ処理部11によるクラスタ化の結果、特徴抽出部12によって抽出された特徴、および特徴表現部13による言語化の結果を出力する。   The output unit 50 outputs the result of clustering by the cluster processing unit 11, the features extracted by the feature extraction unit 12, and the result of verbalization by the feature expression unit 13.

〔PID制御装置の構成〕
本実施形態に係る解析装置1の出力結果は、フィードバック制御に用いることができる。そこで、解析装置1の出力結果をPID(Proportional-Integral-Differential)制御に用いた場合の例を図2に示す。図2は、PID制御装置(制御装置)100の要部構成を示すブロック図である。PID制御装置100は、解析装置1の出力結果を用いて、PIDパラメータを変更することによってPID制御を行い、制御結果を制御対象に出力する装置である。
[Configuration of PID control device]
The output result of the analysis apparatus 1 according to the present embodiment can be used for feedback control. An example in which the output result of the analysis apparatus 1 is used for PID (Proportional-Integral-Differential) control is shown in FIG. FIG. 2 is a block diagram showing a main configuration of the PID control device (control device) 100. The PID control device 100 is a device that performs PID control by changing a PID parameter using the output result of the analysis device 1 and outputs the control result to a control target.

図2に示すように、PID制御装置100は、解析装置1、データ取得部(送信部)110、記憶部120、およびPIDパラメータ変更部(フィードバック制御部)130を含む。なお、解析装置1は、必ずしもPID制御装置100の内部に含まれている必要は無く、PID制御装置100の外部に設けられていてもよい。   As shown in FIG. 2, the PID control device 100 includes an analysis device 1, a data acquisition unit (transmission unit) 110, a storage unit 120, and a PID parameter change unit (feedback control unit) 130. The analysis device 1 is not necessarily included in the PID control device 100, and may be provided outside the PID control device 100.

データ取得部110は、外部装置から時系列データを取得して解析装置1に送信する。   The data acquisition unit 110 acquires time-series data from an external device and transmits it to the analysis device 1.

記憶部120は、PID制御装置100における処理に用いる各種データを格納する記憶部であり、調整データ121を含む。調整データ121は、解析装置1による時系列データ解析結果からPIDパラメータを変更するために用いられる。   The storage unit 120 is a storage unit that stores various data used for processing in the PID control device 100, and includes adjustment data 121. The adjustment data 121 is used to change the PID parameter from the time series data analysis result by the analysis apparatus 1.

PIDパラメータ変更部130は、解析装置1による時系列データの解析結果から、調整データ121を用いて、PIDパラメータを変更する。   The PID parameter changing unit 130 changes the PID parameter using the adjustment data 121 from the analysis result of the time series data by the analysis device 1.

本実施形態では、時系列データの傾向(トレンド)を言語化することにより、例えば、時系列データが傾斜している場合、その程度を複数の段階に分けて制御することができる。言語化した場合、例えば「大きく増加」、「少し増加」などとなる。そして、複数の段階分けに応じてPID制御値を予め定めておくことにより、各段階に該当する割合に応じて、PID制御値を求めることができる。   In the present embodiment, by converting the trend of the time series data into a language, for example, when the time series data is inclined, the degree can be controlled in a plurality of stages. In the case of verbalization, for example, “large increase”, “slight increase”, etc. Then, by predetermining the PID control value according to a plurality of stages, the PID control value can be obtained according to the ratio corresponding to each stage.

〔解析装置における処理の流れ〕
次に、図3を参照して、解析装置1における処理の流れを説明する。図3は、解析装置1における処理の流れを示すフローチャート図である。
[Processing flow in the analyzer]
Next, with reference to FIG. 3, the flow of processing in the analysis apparatus 1 will be described. FIG. 3 is a flowchart showing the flow of processing in the analysis apparatus 1.

図3に示すように、解析装置1では、まず、時系列データをクラスタ化するために用いる各種パラメータが格納されたパラメータファイルを読み込む(S101)。パラメータファイルの読み込みに成功すると、時系列データを読み込む(S102、データ取得ステップ)。時系列データの読み込みに成功すると、初期クラスタ作成部113は、時系列データを分割して初期クラスタを作成する(S103)。   As shown in FIG. 3, the analysis apparatus 1 first reads a parameter file storing various parameters used for clustering time-series data (S101). When the parameter file is successfully read, time-series data is read (S102, data acquisition step). When the time series data is successfully read, the initial cluster creation unit 113 creates the initial cluster by dividing the time series data (S103).

次に、クラスタ数判定部118は、現在のクラスタ数が指定されたクラスタ数より多いか否か(現在のクラスタ数≧指定クラスタ数)を判定する(S104)。また、クラスタの時系列方向の長さ(以降、クラスタ幅とも呼ぶ)が基準値より短いものがあるか判定する(S104)。そして、現在のクラスタ数が指定されたクラスタ数より多い場合、またはクラスタ幅が基準値より短いものがある場合(S104でYES)、類似度判定部116は、時系列方向に隣接するクラスタ間の類似度を算出する(S105)。次に、類似度判定部116は、クラスタと時系列方向に隣接するクラスタにさらに隣接するクラスタとの類似度を算出する(S106)。換言すれば、時系列方向に1つ飛ばしたクラスタ間の類似度を算出する。   Next, the cluster number determination unit 118 determines whether or not the current number of clusters is larger than the specified number of clusters (current number of clusters ≧ specified number of clusters) (S104). Further, it is determined whether there is a cluster whose length in the time series direction (hereinafter also referred to as cluster width) is shorter than a reference value (S104). If the current number of clusters is greater than the specified number of clusters, or if the cluster width is shorter than the reference value (YES in S104), the similarity determination unit 116 determines whether the clusters between adjacent clusters in the time series direction. The similarity is calculated (S105). Next, the similarity determination unit 116 calculates the similarity between the cluster and the cluster further adjacent to the cluster adjacent in the time series direction (S106). In other words, the similarity between clusters skipped by one in the time series direction is calculated.

次に、クラスタ統合部117は、ステップS105、ステップS106で算出した類似度中で最も類似度が高かったクラスタ同士を統合する(S107)。また、ステップS106で算出した類似度が最も高かった場合は、類似度を判定したクラスタ同士に加え、当該クラスタ間に挟まれたクラスタも統合する。なお、ステップS103〜S107がクラスタ分割ステップとなる。   Next, the cluster integration unit 117 integrates the clusters having the highest similarity among the similarities calculated in steps S105 and S106 (S107). If the similarity calculated in step S106 is the highest, in addition to the clusters for which the similarity is determined, the clusters sandwiched between the clusters are also integrated. Steps S103 to S107 are cluster division steps.

その後、ステップS104に戻り、統合後のクラスタ数が指定されたクラスタ数より多いか否かを判定する(S104)。また、クラスタ幅が基準値より短いものがあるか判定する(S104)。   Then, it returns to step S104 and it is determined whether the number of clusters after integration is larger than the designated number of clusters (S104). Further, it is determined whether there is a cluster width shorter than the reference value (S104).

ステップS104にて、統合後のクラスタ数が指定されたクラスタ数以下であり、かつクラスタ幅が基準値より短いものがない場合(S104でNO)、特徴抽出部12は、統合後のクラスタである最終クラスタの時系列データの特徴の抽出し、特徴表現部13は、抽出された特徴の言語化を行う(S108)。   In step S104, if the number of clusters after integration is equal to or less than the specified number of clusters and no cluster width is shorter than the reference value (NO in S104), the feature extraction unit 12 is the cluster after integration. The feature of the time-series data of the final cluster is extracted, and the feature expression unit 13 verbalizes the extracted feature (S108).

その後、解析装置1は、解析結果である最終クラスタの特徴、言語化結果を出力部50から出力する(S109、出力ステップ)。出力は、グラフ等の表示であってもよいし、文字による出力であってもよい。グラフ等の表示は例えば、GIF(Graphic Interchange Format)形式のデータで行うことができる。また、文字による出力は例えば、CSV(Comma Separated Value)形式のデータにより行うことができる。   Thereafter, the analysis apparatus 1 outputs the characteristics of the final cluster, which are analysis results, and the verbalization results from the output unit 50 (S109, output step). The output may be a graph display or a character output. A graph or the like can be displayed, for example, with GIF (Graphic Interchange Format) data. Moreover, the output by a character can be performed by the data of CSV (Comma Separated Value) format, for example.

なお、上述したPID制御装置100による制御を行う場合は、ステップS108における最終クラスタの特徴の抽出、言語化の結果をPID制御装置100に出力すればよい(図3の(A)参照)。   When the above-described control by the PID control device 100 is performed, the final cluster feature extraction and verbalization results in step S108 may be output to the PID control device 100 (see FIG. 3A).

〔PID制御装置における処理の流れ〕
図4を参照して、PID制御装置100による制御の流れを説明する。図4は、PID制御装置100による制御の流れを示すフローチャート図である。
[Process flow in PID control device]
With reference to FIG. 4, the flow of control by the PID control device 100 will be described. FIG. 4 is a flowchart showing a flow of control by the PID control device 100.

図4に示すように、PID制御装置100は、図3のステップS108において処理された最終クラスタの時系列データ特徴、言語化の結果、および時系列データを取得する。PIDパラメータ変更部130は、取得した時系列データから傾向の変更があったか否かを判定する(S201)。そして、傾向の変更があったと判定した場合(S201でYES)、PIDパラメータ変更部130は、傾向変更後の時系列データの特徴、言語化の結果から調整データ121を用いてPIDパラメータを調整する(S202)。PIDパラメータの調整例としてはPID比率を変更することが挙げられる。   As illustrated in FIG. 4, the PID control apparatus 100 acquires the time-series data characteristics, verbalization results, and time-series data of the final cluster processed in step S <b> 108 of FIG. 3. The PID parameter changing unit 130 determines whether or not there is a change in tendency from the acquired time series data (S201). If it is determined that the trend has changed (YES in S201), the PID parameter changing unit 130 adjusts the PID parameter using the adjustment data 121 from the characteristics of the time-series data after the trend change and the result of verbalization. (S202). An example of adjusting the PID parameter is to change the PID ratio.

〔クラスタ処理部の詳細〕
次に、図5〜10を参照して、クラスタ処理部11における処理の詳細について説明する。まず、図5を参照して、クラスタ間の類似度を判定するための判定値を算出する方法について説明する。判定値は、クラスタの値、クラスタの変化量、およびクラスタの振動具合の3つの要素を用いて算出する。図5は、判定値を算出する方法を説明するための図であり、(a)はクラスタの値を説明するための図であり、(b)はクラスタの変化量を説明するための図であり、(c)はクラスタの振動具合を説明するための図である。
[Details of cluster processing section]
Next, details of the processing in the cluster processing unit 11 will be described with reference to FIGS. First, a method for calculating a determination value for determining the similarity between clusters will be described with reference to FIG. The determination value is calculated using three elements: a cluster value, a cluster change amount, and a cluster vibration level. FIG. 5 is a diagram for explaining a method for calculating a determination value, (a) is a diagram for explaining a cluster value, and (b) is a diagram for explaining a change amount of the cluster. And (c) is a diagram for explaining the vibration state of the cluster.

〔クラスタの値〕
図5の(a)に示すように、時系列データが、中間クラスタC501、C502、およびC503に分割されている場合を考える。中間クラスタC501における時系列データの値が(60,61,53,70)となっている場合、平均値は(60+61+53+70)/4=61となる。本実施形態では、この場合の中間クラスタC501の値を平均値である「61」とする。同様に算出することにより、中間クラスタC502の値が「80」、中間クラスタC503の値が「72」となる。
[Cluster value]
As shown in FIG. 5A, consider a case where time-series data is divided into intermediate clusters C501, C502, and C503. When the value of the time series data in the intermediate cluster C501 is (60, 61, 53, 70), the average value is (60 + 61 + 53 + 70) / 4 = 61. In this embodiment, the value of the intermediate cluster C501 in this case is “61”, which is an average value. By calculating in the same manner, the value of the intermediate cluster C502 becomes “80” and the value of the intermediate cluster C503 becomes “72”.

ここで、中間クラスタの値のみを用いてクラスタ間の類似性を判定する場合、中間クラスタC501、C502、C503それぞれの値の差に注目する。中間クラスタC501とC502との値の差は、|80−61|=19となる。また、中間クラスタC502とC503との値の差は、|71−80|=9となる。よって、中間クラスタC501とC502よりも、中間クラスタC502とC503の方が類似しているということになる。   Here, when the similarity between clusters is determined using only the value of the intermediate cluster, attention is paid to the difference between the values of the intermediate clusters C501, C502, and C503. The difference between the values of the intermediate clusters C501 and C502 is | 80−61 | = 19. Further, the difference between the values of the intermediate clusters C502 and C503 is | 71-80 | = 9. Therefore, the intermediate clusters C502 and C503 are more similar than the intermediate clusters C501 and C502.

〔クラスタの変化量〕
クラスタの変化量は、クラスタ内の時系列データの傾きθ(c)から算出する。具体的には、クラスタ内の時系列方向で最初の値を(t,x(t))、最後の値を(t,x(t))としたとき、以下の計算式(1)で求める。
θ(c)=arctan((x(t)−x(t))/(t−t))…(1)
具体的に、中間クラスタC501、C502、およびC503に当てはめると、変化量はそれぞれ、「52」、「−20」、「−14」となる(図5の(b))。
[Change in cluster]
The change amount of the cluster is calculated from the inclination θ (c) of the time series data in the cluster. Specifically, when the first value in the time series direction in the cluster is (t i , x (t i )) and the last value is (t k , x (t k )), the following formula ( Obtained in 1).
θ (c) = arctan ((x (t k ) −x (t i )) / (t k −t i )) (1)
Specifically, when applied to the intermediate clusters C501, C502, and C503, the change amounts are “52”, “−20”, and “−14”, respectively ((b) of FIG. 5).

ここで、中間クラスタの変化量みを用いて類似性を判定する場合、中間クラスタC501、C502、C503それぞれの変化量の差に注目する。中間クラスタC501とC502との変化量の差は、|52−(−20)|=72となる。また、中間クラスタC502とC503との変化量の差は、|(−20)−(−14)|=6となる。よって、中間クラスタC501とC502よりも、中間クラスタC502とC503の方が類似しているということになる。   Here, when similarity is determined using the amount of change in the intermediate cluster, attention is paid to the difference in the amount of change between the intermediate clusters C501, C502, and C503. The difference in the change amount between the intermediate clusters C501 and C502 is | 52 − (− 20) | = 72. Further, the difference in change amount between the intermediate clusters C502 and C503 is | (−20) − (− 14) | = 6. Therefore, the intermediate clusters C502 and C503 are more similar than the intermediate clusters C501 and C502.

〔クラスタの振動具合〕
クラスタの振動具合とは、クラスタ内における時系列データの値の散らばり具合である。具体的には、以下のように算出する。以下の計算式は、値の標準偏差を用いて計算している。
[How the cluster vibrates]
The state of vibration of the cluster is the degree of dispersion of time-series data values in the cluster. Specifically, the calculation is performed as follows. The following formula is calculated using the standard deviation of values.

まず、クラスタ内に存在する時系列データが2つであり、それぞれの値がx、xi+1の場合、当該クラスタの振動具合σ(c)は、以下の計算式(2)で求める。 First, when there are two pieces of time-series data existing in a cluster and the respective values are x i and x i + 1 , the vibration condition σ (c) of the cluster is obtained by the following calculation formula (2).

Figure 2018036726
Figure 2018036726

ここで、m=(x+xi+1)/2である。 Here, m = (x i + x i + 1 ) / 2.

また、クラスタ内に存在する時系列データが3個以上であり、時系列方向の最初の値がx、最後の値がxi+kの場合、当該クラスタの振動具合σ(c)は、以下の計算式(3)で求める。 Further, when there are three or more time-series data existing in the cluster, the first value in the time-series direction is x i , and the last value is x i + k , the vibration condition σ (c) of the cluster is Obtained by calculation formula (3).

Figure 2018036726
Figure 2018036726

ここで、 here,

Figure 2018036726
Figure 2018036726

である。 It is.

そして、中間クラスタcとc’とのクラスタ間の類似度dσ(c,c’)は以下の計算式で求める。
σ(c,c’)=|σ(c)−σ(c’)|
これは、上述したクラスタの値、およびクラスタの変化量からクラスタ間の類似度を算出した方法と同様に、クラスタそれぞれの振動具合の差の絶対値を用いて類似度を算出していることになる。
Then, the similarity d σ (c, c ′) between the clusters of the intermediate clusters c and c ′ is obtained by the following calculation formula.
d σ (c, c ′) = | σ (c) −σ (c ′) |
This is because the degree of similarity is calculated using the absolute value of the difference in the degree of vibration of each cluster in the same manner as the method for calculating the degree of similarity between the clusters from the cluster value and the amount of change in the cluster. Become.

なお、上述した算出方法は、標準偏差を用いていたが、標準偏差を用いず、振動の中心との差分の和を用いてクラスタの振動具合を算出してもよい。   Note that the standard deviation is used in the calculation method described above, but the standard condition may not be used, and the vibration state of the cluster may be calculated using the sum of differences from the center of vibration.

具体的に図5の(c)を参照して説明する。図5の(c)において、振動具合を算出する対象を中間クラスタCtとする。中間クラスタCtには、時系列データとして7個の値が含まれている。   This will be specifically described with reference to FIG. In FIG. 5C, an object whose vibration condition is calculated is an intermediate cluster Ct. The intermediate cluster Ct includes seven values as time series data.

振動の中心との差分を求める対象の時系列データをP511とすると、まず、P511における振動の中心の値を求める(図5の(c)のAV511)。そして、この振動の中心の値AV511と時系列データP511の値との差分d511を求める。同様の計算を中間クラスタCtに含まれる時系列データ全てについて行い、差分dの和を当該中間クラスタCtの振動具合とする。なお、図5の(c)では、振動の中心の値を結んだ線分を破線で示している。   When the time series data for which the difference from the center of vibration is to be obtained is P511, first, the value of the center of vibration in P511 is obtained (AV511 in FIG. 5C). Then, a difference d511 between the center value AV511 of the vibration and the value of the time series data P511 is obtained. The same calculation is performed for all the time-series data included in the intermediate cluster Ct, and the sum of the differences d is used as the vibration condition of the intermediate cluster Ct. In FIG. 5C, a line segment connecting the center values of vibrations is indicated by a broken line.

なお、振動具合の算出を、増減回数を用いて行ってもよい。具体的には、「増加から増加」、および「減少から減少」は0回、「増加から減少」、および「減少から増加」は1回、「増加または減少から一定」、および「一定から増加または減少」は0.5回とし、あてはまる回数の和を求め、この値を振動具合としてもよい。さらに、単に和を求めるのではなく、隣接する時系列データがなす角度によって回数を補正して和を求めてもよい。   In addition, you may perform the calculation of a vibration condition using the increase / decrease frequency. Specifically, “Increase from increase” and “Decrease from decrease” are 0 times, “Increase from decrease”, and “Increase from decrease” are once, “Increase from decrease or constant”, and “Increase from constant” Or “decrease” may be 0.5 times, and the sum of the number of times may be obtained, and this value may be used as a vibration condition. Further, instead of simply obtaining the sum, the sum may be obtained by correcting the number of times according to the angle formed by the adjacent time-series data.

〔重み付け方法〕
次に、クラスタ間の値の差、変化量の差、および振動具合の差に重み付けを行い、判定値を求める方法について説明する。本実施形態では、重みW、W、Wを用いて、以下の計算式を用いて判定値を求める。なお、W+W+W=1である。
判定値=W×値の差+W×変化量の差+W×振動具合の差
そして、判定値の値が小さいほど、類似度判定部116は、当該クラスタ間の類似度は高いと判定する。
[Weighting method]
Next, a method for obtaining a determination value by weighting a difference in values between clusters, a difference in change amount, and a difference in vibration level will be described. In the present embodiment, the determination value is obtained using the following formula using the weights W 1 , W 2 , and W 3 . Note that W 1 + W 2 + W 3 = 1.
Determination value = W 1 × value difference + W 2 × change amount difference + W 3 × vibration difference The smaller the determination value, the higher the similarity determination unit 116 determines that the similarity between the clusters is higher. To do.

また、重み付け部15は、クラスタの時系列方向の長さ(クラスタ幅)に応じて、重みW、W、Wの割合を変更する。クラスタ幅が小さい場合と大きい場合とで、「値の差」、および「変化量の差」の重要度が変わるためである。 Further, the weighting unit 15 changes the ratio of the weights W 1 , W 2 , and W 3 according to the length of the cluster in the time series direction (cluster width). This is because the importance of “value difference” and “difference in change” varies depending on whether the cluster width is small or large.

図6を参照して、重み付けの割合を変更する方法について説明する。図6は、重み付けの割合を変更する方法を説明するための図であり、(a)はクラスタ幅が大きい場合を説明するための図であり、(b)、(c)はクラスタ幅が小さい場合を説明するための図である。   A method for changing the weighting ratio will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram for explaining a method of changing the weighting ratio, (a) is a diagram for explaining a case where the cluster width is large, and (b) and (c) are small cluster widths. It is a figure for demonstrating a case.

図6の(a)に示すように、クラスタ幅が大きい場合、クラスタの値よりも変化量を重視するように重み付けを行う。   As shown in FIG. 6A, when the cluster width is large, weighting is performed so that the change amount is more important than the cluster value.

また、隣り合うクラスタ間で変化量差が互いに近い値である場合、減少傾向か増加傾向にある場合が多いので、隣り合うクラスタ間で値が異なることが多い。よって、この場合は、値の差の重みを小さくする。   In addition, when the difference in the amount of change between adjacent clusters is close to each other, the value tends to be different between adjacent clusters because there are many cases of decreasing or increasing. Therefore, in this case, the weight of the value difference is reduced.

一方、図6の(b)に示すように、クラスタ幅が小さい場合、変化量よりも値を重視した重みづけを行う。ただし、図6の(c)に示すような例の場合、次のような問題が発生する。   On the other hand, as shown in FIG. 6B, when the cluster width is small, weighting is performed with more emphasis on the value than the amount of change. However, in the example shown in FIG. 6C, the following problem occurs.

図6の(c)のt=5からt=10の振動している部分は、上述の通り、クラスタの値を重視した重み付けにより類似性を高めて統合することができる。しかし、上述の方法では、t=0からt=5のようにクラスタの変化量の差が大きく、値の差が小さい場合にクラスタを統合することができない。   The portion that vibrates from t = 5 to t = 10 in (c) of FIG. 6 can be integrated by increasing the similarity by weighting the cluster value as described above. However, in the above-described method, the clusters cannot be integrated when the difference in the amount of change in the clusters is large and the difference in the values is small, such as t = 0 to t = 5.

そこで、図6の(c)に示すような時系列データの例で、t=0からt=5と、t=5からt=10との両方を、それぞれ統合できるように, クラスタの値の差と変化量の差のうち、小さい方を重視した重み付けにする。なお、同じ場合は値の差を重視する重み付けにする。すなわち、順序つき加重平均(OWA: orderd weighted average)により重み付けを行う。   Therefore, in the example of time-series data as shown in FIG. 6C, the cluster values are set so that both t = 0 to t = 5 and t = 5 to t = 10 can be integrated. Of the differences and the difference between the change amounts, the smaller one is weighted. In the case of the same, weighting is made with emphasis on the value difference. That is, weighting is performed by an ordered weighted average (OWA).

〔クラスタ幅が小さいクラスタの処理〕
上述した方法で、クラスタの統合を進めていくと、図7に示すようなクラスタ幅の小さいクラスタが作成されてしまう可能性がある。本実施形態では、クラスタ幅の小さいクラスタを統合しやすくするため、以下の計算式(4)により判定値を修正する。
ALL(c,ci+1)=dall(c,ci+1)×(1+k×l/(t―t))…(4)
ここで、kはパラメータであり、正の値である。 また、t−tは時系列データの全期間の長さである。また、lは、クラスタcの幅l(c)とクラスタci+1の幅l(ci+1)のうち小さい方の幅である。なお、lの代わりに、大きい方の幅Lを用いてもよい。
[Processing a cluster with a small cluster width]
When cluster integration is advanced by the above-described method, a cluster having a small cluster width as shown in FIG. 7 may be created. In the present embodiment, in order to facilitate integration of clusters having a small cluster width, the determination value is corrected by the following calculation formula (4).
d ALL (c i , c i + 1 ) = d all (c i , c i + 1 ) × (1 + k × l / (t n −t 1 )) (4)
Here, k is a parameter and is a positive value. T n -t 1 is the length of the entire period of the time series data. Further, l is the width of the smaller of the cluster c i width l (c i) and the cluster c i + 1 of the width l of (c i + 1). Note that the larger width L may be used instead of l.

上記の計算式(4)によれば、クラスタ幅が0のとき(l=0)、
All(c,ci+1)=dall(c,ci+1
となる。
According to the above formula (4), when the cluster width is 0 (l = 0),
d All (c i , c i + 1 ) = d all (c i , c i + 1 )
It becomes.

また、 クラスタ幅が最も大きいとき(l=t−t)、
All(c,ci+1)=dall(c,ci+1)×(1+k)
となる。これにより、クラスタ幅が大きいクラスタは、小さいクラスタより修正判定値dAllの値が大きくなるので、クラスタ幅の小さいクラスタがまとまりやすくなる。なお、kの値を大きくすると、クラスタは幅の小さいクラスタがよりまとまりやすくなる。kの例としては、k=5が挙げられる。
When the cluster width is the largest (l = t n −t 1 ),
d All (c i , c i + 1 ) = d all (c i , c i + 1 ) × (1 + k)
It becomes. As a result, a cluster with a large cluster width has a larger correction determination value d All than a cluster with a small cluster, and therefore, a cluster with a small cluster width is easily grouped. When the value of k is increased, clusters having a small width are more easily collected. An example of k is k = 5.

〔隣接しないクラスタの処理〕
また、クラスタの統合と進めていくと、図8に示すようなクラスタが作成されることがある。図8は、クラスタ例を示す図である。図8に示すクラスタでは、隣接するクラスタC801とクラスタC802とは類似していないが、クラスタC802を挟んだクラスタC801とクラスタC803とは類似している。このような場合、クラスタC801からクラスタC803までを1つのクラスタとして統合したい。
[Processing non-adjacent clusters]
Further, as the cluster integration proceeds, a cluster as shown in FIG. 8 may be created. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a cluster. In the cluster shown in FIG. 8, the adjacent cluster C801 and the cluster C802 are not similar, but the cluster C801 and the cluster C803 sandwiching the cluster C802 are similar. In such a case, it is desired to integrate the cluster C801 to the cluster C803 as one cluster.

そこで、本実施形態では、隣接するクラスタを1つ越えたクラスタ間の類似度も判定する。具体的には、以下の計算式(5)により判定値を算出する。
ALL(c, ci+2)=dALL(c,ci+2)×(1+l(ci+1)/min(l(c),l(ci+2)))…(5)
なお、挟まれたクラスタci+1がクラスタcおよびクラスタcと比較して小さい場合に、3つのクラスタを統合すべきであるので、上記の計算式(5)では、クラスタci+1の幅l(ci+1)を用いて補正を行っている。
Therefore, in this embodiment, the similarity between clusters that exceed one adjacent cluster is also determined. Specifically, the determination value is calculated by the following calculation formula (5).
d ALL (c i , c i + 2 ) = d ALL (c i , c i + 2 ) × (1 + l (c i + 1 ) / min (l (c i ), l (c i + 2 ))) (5)
Note that when the cluster c i + 1 sandwiched is small compared to the cluster c i and the cluster c i, so should integrate three clusters, in the equation (5), the cluster c i + 1 of the width l Correction is performed using (c i + 1 ).

また、上記の計算式(5)におけるmin(最小値)は、max(最大値)でもave(平均値)でもよい。クラスタci+1の幅がクラスタcの幅とクラスタcの幅の間であればよい。 Further, min (minimum value) in the above calculation formula (5) may be max (maximum value) or ave (average value). The width of the cluster c i + 1 may be anywhere between width of the cluster c i of the cluster c i.

〔言語化・正規化〕
上述した方法でクラスタ化された時系列データは、特徴表現部13で言語化される。本実施形態において言語化される、クラスタ化された時系列データは、縦横比がクラスタ化された状態のままである。この点について、図9、10を参照して説明する。図9は、クラスタ化の問題点を説明するための図である。図10は、本実施形態に係るクラスタ化を説明するための図である。
[Verbalization / normalization]
The time series data clustered by the above-described method is verbalized by the feature expression unit 13. The clustered time-series data that is verbalized in this embodiment remains in a clustered aspect ratio. This point will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a diagram for explaining a problem of clustering. FIG. 10 is a diagram for explaining clustering according to the present embodiment.

時系列データをクラスタ化すると、クラスタ幅が様々なクラスタが生成される。これらのクラスタの時系列データをグラフの縦横比に対応させると、所望の形状とは異なる形状の時系列データが作成されてしまう可能性がある。   When time-series data is clustered, clusters with various cluster widths are generated. If the time-series data of these clusters is made to correspond to the aspect ratio of the graph, there is a possibility that time-series data having a shape different from the desired shape will be created.

図9に示す時系列データにおいて、クラスタC901部分の時系列データを抽出し、縦横比をグラフの縦横比と対応させた場合、すなわち、縦:横=a:Aにした場合、横に引き伸ばされた時系列データが作成されてしまう。このような時系列データでは、形状が所望のものと異なっているため、適切な言語化を行うことができない。特に、クラスタ化した時系列データを人間が判断するような傾向で言語化するためには、時系列データの見え方を十分に考える必要がある。   In the time-series data shown in FIG. 9, when the time-series data of the cluster C901 portion is extracted and the aspect ratio is made to correspond to the aspect ratio of the graph, that is, when vertical: horizontal = a: A, it is stretched horizontally. Time series data will be created. In such time-series data, since the shape is different from the desired one, appropriate verbalization cannot be performed. In particular, in order to verbalize clustered time-series data with a tendency for human judgment, it is necessary to fully consider how the time-series data looks.

本実施形態では、図10に示すように、クラスタ化した時系列データをクラスタ化したままの縦横比で言語化する。すなわち、クラスタC1001の時系列データの縦横比はb:a、クラスタC10021の時系列データの縦横比はc:a、クラスタC1003の時系列データの縦横比はd:a、…以下同様、となるように時系列データをクラスタ化する。これにより、クラスタ化された時系列データを適切に言語化することができる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 10, the clustered time-series data is verbalized with the aspect ratio being clustered. That is, the aspect ratio of the time series data of the cluster C1001 is b: a, the aspect ratio of the time series data of the cluster C10021 is c: a, the aspect ratio of the time series data of the cluster C1003 is d: a, and so on. Cluster time-series data as follows. Thereby, the clustered time-series data can be appropriately verbalized.

具体的には、本実施形態では、横軸の幅の絶対値をX、横軸の目盛幅(例えば、s:秒)をX’、縦軸の幅の絶対値をY、目盛幅(例えば、cm)をY’とする。また、時系列データと縦軸とが為す角度をA’時系列データの傾きをAとし、以下の計算式(6)を使用して傾きAを計算する。
A=((Y/Y’)/(X/X’))×A’…(6)
例えば、図10に示す時系列データの例で言えば、時系列データのクラスタC1001における傾きAb、クラスタC1002の傾きAc、以下同様に、Ad〜Ahを計算する。そして、傾きAb〜Ahから横軸と縦軸との比を計算することにより、時系列データの縦横比を維持して言語化を行う。
Specifically, in the present embodiment, the absolute value of the horizontal axis width is X, the horizontal axis scale width (for example, s: second) is X ′, the vertical axis width absolute value is Y, and the scale width (for example, , Cm) is Y ′. Also, the angle between the time series data and the vertical axis is A ′, and the slope of A ′ time series data is A, and the slope A is calculated using the following calculation formula (6).
A = ((Y / Y ′) / (X / X ′)) × A ′ (6)
For example, in the example of the time series data shown in FIG. 10, the slope Ab of the time series data in the cluster C1001, the slope Ac of the cluster C1002, and so on are similarly calculated. Then, by calculating the ratio between the horizontal axis and the vertical axis from the slopes Ab to Ah, verbalization is performed while maintaining the aspect ratio of the time series data.

〔PID制御への適用〕
次に、図11〜14を参照して、解析装置1の解析結果をPID制御装置100に用いる例について説明する。PID制御では、クラスタ化された時系列データの特徴を用いて制御すべき時点(傾向変更点)を発見する。そして、pv(Process Variable)値(測定値)の傾向が変わったと判断したときに、あらかじめ設定していたPID制御の調整を行う。なお、クラスタ化された時系列データを言語化した結果を用いて傾向を判断し、PID制御の調整を行ってもよい。
[Application to PID control]
Next, an example in which the analysis result of the analysis device 1 is used in the PID control device 100 will be described with reference to FIGS. In PID control, a time point (trend change point) to be controlled is found using the characteristics of clustered time-series data. Then, when it is determined that the tendency of the pv (Process Variable) value (measured value) has changed, the preset PID control is adjusted. Note that the tendency may be determined using the result of verbalizing the clustered time-series data, and the PID control may be adjusted.

図11は、PID制御装置に用いた例を説明するための図である。図11に示す例では、pv値、sv(Set Variable)値(目標値)、mv(Manipulative Variable)値(操作量)が示されている。   FIG. 11 is a diagram for explaining an example used in the PID control device. In the example shown in FIG. 11, pv value, sv (Set Variable) value (target value), and mv (Manipulative Variable) value (operation amount) are shown.

従来のPID制御では、pv値のグラフとx軸対称の形になるようにPIDの出力が調整される。具体的には、sv値とpv値との差分が小さくなるような方向でPID制御が行われる。この場合、例えば、図11の(a)に示すようにpv値がsv値よりも一定の傾きで下がっていくとき、上述のような従来の調整を行うと、pv値の行き過ぎ(図11の(a)の1101部分の直後におけるpv値のオーバーシュート)が起きてしまう。   In the conventional PID control, the output of the PID is adjusted so as to be symmetrical with the graph of the pv value and the x axis. Specifically, PID control is performed in such a direction that the difference between the sv value and the pv value becomes smaller. In this case, for example, as shown in FIG. 11A, when the pv value decreases with a constant slope from the sv value, if the conventional adjustment as described above is performed, the pv value is excessive (see FIG. 11). (A) overshoot of the pv value immediately after the 1101 portion) occurs.

そこで、例えば、PID制御をごみ焼却施設におけるごみ焼却炉の燃焼制御に用いる場合、例えば、ごみを燃やして出た廃熱蒸気(蒸気タービンにより発電を行う)の蒸発量pv値が蒸発量sv値に対して減少してきたところで燃焼制御を行う。具体的には、制御装置において、炉内カメラにより、ごみの燃え切り点が炉内前方に来ていることを確認できた場合は、給じん装置のスピードを下げる。また、ごみがないことを確認できた場合は給じん装置のスピードを速める。このような制御を行うことにより、蒸発量(ごみの燃焼)を安定させることができる。   Therefore, for example, when PID control is used for combustion control of a waste incinerator in a waste incineration facility, for example, an evaporation amount pv value of waste heat steam (generated by a steam turbine) generated by burning the waste is an evaporation amount sv value. Combustion control is performed when it has decreased. Specifically, in the control device, when it is confirmed by the in-furnace camera that the burnout point of the garbage is in front of the inside of the furnace, the speed of the dust supply device is reduced. In addition, when it is confirmed that there is no dust, the speed of the dust feeder is increased. By performing such control, the evaporation amount (dust combustion) can be stabilized.

すなわち、上記の構成によれば、蒸気量のクラスタ化された時系列データの特徴によりリアルタイムに的確に時系列データの傾向(トレンド)を把握し、上記のような適切な制御を実行することができる。これにより、人手を介することなく、きめ細やかな制御を行うことが可能となる。   That is, according to the above configuration, it is possible to accurately grasp the trend of the time series data in real time by the feature of the clustered time series data of the steam amount, and execute the appropriate control as described above. it can. As a result, fine control can be performed without human intervention.

また、図11の(b)に示す例のように時系列データとしてのmv値が発散している場合、従来のPID制御では、振動を打ち消すような調整を行っていた。しかし、このような従来の方法で調整を行った場合、位相のずれが発生し、適切に調整できなくなる可能性がある。さらに、ずれがさらなるずれを呼んでしまい、より激しい振動となってしまう可能性もある。PID制御は、制御の遅れが生ずるというデメリットがあるためである。   Further, when the mv value as time series data is diverging as in the example shown in FIG. 11B, the conventional PID control has been adjusted so as to cancel the vibration. However, when adjustment is performed by such a conventional method, there is a possibility that a phase shift occurs and adjustment cannot be performed properly. Furthermore, the deviation may call for further deviation, resulting in more intense vibration. This is because PID control has a demerit that control delay occurs.

本実施形態のように、クラスタ化された時系列データを用いて、調整を行うことにより、上述した不具合を防止することができる。例えば、時系列データの過去の波形の形状を記憶させておき、計測データで類似の形状の波形を検索して、調整を開始することにより、遅れが生じない制御が可能となる。よって、操作量が必要以上に発散するような不適切な制御が行われることを抑制することができる。   As described in the present embodiment, the above-described problems can be prevented by performing adjustment using clustered time-series data. For example, by storing the past waveform shapes of the time-series data, searching for waveforms having similar shapes in the measurement data, and starting adjustment, control without delay can be performed. Therefore, it is possible to suppress inappropriate control that causes the operation amount to diverge more than necessary.

また、PID制御を行った場合、図12に示すようなオフセットが生じてしまうことがある。この場合、従来では「標準偏差大」等の警報を出力し、作業員に知らせ、手動で調整していた。   Further, when PID control is performed, an offset as shown in FIG. 12 may occur. In this case, conventionally, an alarm such as “large standard deviation” is output to notify the worker and adjust manually.

本実施形態のように、クラスタ化された時系列データを用いて、調整を行うことにより、上述した不具合を防止することができる。例えば、オフセットの形状を記憶させておき、計測データで類似した形状を検索し、調整する(積分ゲイン(I)を増幅させる)ことによりオフセットを解消することができる。   As described in the present embodiment, the above-described problems can be prevented by performing adjustment using clustered time-series data. For example, the offset shape can be stored by searching for a similar shape in the measurement data and adjusting (amplifying the integral gain (I)).

また、本実施形態によれば、「オフセットではない」と判断することも可能となる。予め、基準を設定しておくとこにより、自動調整も可能である。   Further, according to the present embodiment, it is possible to determine “not offset”. Automatic adjustment is possible by setting a reference in advance.

一般的に、オフセットが生じた場合、積分ゲイン(I)を大きくすることにより対応する。しかし、大きくし過ぎた場合、振動が発生する恐れがある。従来の技術は、オフセットを発見しても、積分ゲイン(I)の調整は手動で行っている。また、調整した結果の確認も人間が行っている。   Generally, when an offset occurs, it is dealt with by increasing the integral gain (I). However, if it is too large, vibration may occur. In the conventional technique, even if the offset is found, the integral gain (I) is adjusted manually. In addition, humans also check the adjustment results.

本実施形態によれば、予め設定していた積分ゲイン(I)の調整値に不具合があったとしても、自動調整を行うことにより、最適な出力とすることができる。   According to the present embodiment, even if there is a problem with the adjustment value of the integral gain (I) that has been set in advance, it is possible to obtain an optimum output by performing automatic adjustment.

〔PID制御の自動調整〕
図13は、上述したクラスタ化した時系列データの言語化の結果とPIDの比率とが対応付けられた例を示す図である。このように、予め言語化の結果と調整内容としてのPIDの比率とを対応付けたテーブルを用意することにより、PID制御の自動調整が可能となる。なお、以下においてP比、I比、D比とはPID制御における比例動作(P)、積分動作(I)、および微分動作(D)の割合である。
[Automatic adjustment of PID control]
FIG. 13 is a diagram illustrating an example in which the verbalization result of the clustered time-series data described above is associated with the PID ratio. In this way, automatic adjustment of PID control is possible by preparing a table in which the verbalization result and the ratio of PID as adjustment contents are associated in advance. In the following, P ratio, I ratio, and D ratio are ratios of proportional operation (P), integration operation (I), and differentiation operation (D) in PID control.

図13の(a)では、言語化された傾きとPIDの比率との関係の例を示している。例えば、言語化の結果、「少し減少」60%、「中ぐらい減少」が40%であれば、PIDのP比をA×60%+D×40%とし、I比をB×60%+E×40%とし、D比をC×60%+F×40%として、出力する。   FIG. 13A shows an example of the relationship between the verbalized slope and the PID ratio. For example, if the result of verbalization is “slight decrease” 60% and “medium decrease” 40%, the P ratio of PID is A × 60% + D × 40%, and the I ratio is B × 60% + E × 40%, and D ratio is C × 60% + F × 40%.

図13の(b)では、言語化された傾きとPIDの比率との関係に加えて、操作量との関係も含めた例を示している。例えば、言語化の結果、「少し減少」が60%、「中ぐらい減少」が40%であれば操作量I’を60%、II’を40%にした操作量とする。   FIG. 13B shows an example including the relationship with the operation amount in addition to the relationship between the verbalized inclination and the ratio of the PID. For example, as a result of verbalization, if “slight decrease” is 60% and “medium decrease” is 40%, the operation amount I ′ is 60% and II ′ is 40%.

すなわち、本実施形態では、ある時系列データに関して、言語化の各分類に対する類似度合いを算出して、換言すれば、複数の分類(言語)に対してそれぞれメンバシップ値(寄与度合い)を算出して、言語化の出力値としている。   That is, in this embodiment, the degree of similarity with respect to each classification of verbalization is calculated for certain time-series data, in other words, membership values (contribution degrees) are calculated for a plurality of classifications (languages). This is the verbalized output value.

なお、蒸発量pv値がsv値から離れてきたということをpv値とsv値とを比較して判断してもよいし、pv値単体で時系列データをクラスタ化して判断してもよい。また、pv値の形状だけではなく、炉内カメラを見る等、複数の判断基準を用いることにより調整の精度を上げることができる。図13の(c)に、pv値の形状(傾き)と炉内画像と操作内容(分類内容)とを対応付けた例を示す。図13の(c)に示す例では、pv値の形状が「中ぐらい減少80%、ほぼ一定20%」で、炉内画像が「燃え切り点が手前」の場合、「給じん装置の速度PVをa下げる」調整を行う。   Note that it may be determined by comparing the pv value with the sv value that the evaporation amount pv value has deviated from the sv value, or the time series data may be clustered with the pv value alone. Further, not only the shape of the pv value but also the accuracy of adjustment can be improved by using a plurality of judgment criteria such as looking at the in-furnace camera. FIG. 13C shows an example in which the shape (inclination) of the pv value, the in-furnace image, and the operation content (classification content) are associated with each other. In the example shown in (c) of FIG. 13, when the shape of the pv value is “medium decrease 80%, almost constant 20%” and the in-furnace image is “the burning point is near”, “the speed of the dust supply device” Adjust “lower PV”.

また、以下のような調節方法も考えらえる。図14の(a)に示すように制御調整前において、時系列データの振幅が所定値を超えた場合、自動調整を行い、PIDパラメータまたは操作量を変更する。これを繰り返すことにより、常に、適切なPIDパラメータまたは操作量とすることができる。   The following adjustment methods can also be considered. As shown in FIG. 14A, before the control adjustment, when the amplitude of the time series data exceeds a predetermined value, automatic adjustment is performed to change the PID parameter or the operation amount. By repeating this, it is possible to always set an appropriate PID parameter or operation amount.

さらに、図14の(b)に示すように、波長が長くなっている場合、自動調整を行い、PIDパラメータまたは操作量を変更して波長を短くすることもできる。   Furthermore, as shown in FIG. 14B, when the wavelength is long, automatic adjustment is performed, and the wavelength can be shortened by changing the PID parameter or the operation amount.

自動で調整を行い、自動で評価を行ってもよい。評価の方法は、制御後に計測した時系列データが設定値よりもどれだけ離れているか(もしくは操作量がどれだけ収束するか)で行う。計測値が設定値よりも離れていた場合(これもファジィ的に判断してよい)、PID比率が適切でなかったと判断し、以降、同様の場合に当該PID制御が実行されないようにしてもよい。   Adjustment may be performed automatically and evaluation may be performed automatically. The evaluation method is performed based on how far the time series data measured after the control is from the set value (or how much the operation amount converges). If the measured value is farther than the set value (this may also be determined fuzzically), it is determined that the PID ratio is not appropriate, and thereafter the PID control may not be executed in the same case. .

また、学習処理を行う構成であってもよい。すなわち、制御の結果が適切と判断された場合は、そのデータを蓄積し、制御結果が不適切と判断された場合は、その制御内容を消去するものであってもよい。   Moreover, the structure which performs a learning process may be sufficient. That is, when the control result is determined to be appropriate, the data may be accumulated, and when the control result is determined to be inappropriate, the control content may be deleted.

〔パラメータの設定例〕
パラメータは、ユーザが指定、設定することができる。例えば、ユーザは、パラメータとして次のような値を設定することができる。
グラフの縦軸の最大値= 50.0
グラフの縦軸の最小値= 0.0
graoph_r:時系列データを表示する際の縦横比
グラフの縦横比率(固定)= 4.89361702
クラスタの大きさを表すファジィ集合のパラメータa= 0.1
クラスタの大きさを表すファジィ集合のパラメータb= 0.2
クラスタの大きさで補正をかけるパラメータk= 100.0
w1(平均が似ていてクラスタが小さいとき)= 1.00 w1(平均が似ていてクラスタが大きいとき)= 0.2
w2(平均が似ていてクラスタが小さいとき)= 0.00 w2(平均が似ていてクラスタが大きいとき)= 0.5
w3(平均が似ていてクラスタが小さいとき)= 0.00 w3(平均が似ていてクラスタが大きいとき)= 0.3
w1(角度が似ていてクラスタが小さいとき)= 0.00 w1(角度が似ていてクラスタが大きいとき)= 0.2
w2(角度が似ていてクラスタが小さいとき)= 1.00 w2(角度が似ていてクラスタが大きいとき)= 0.5
w3(角度が似ていてクラスタが小さいとき)= 0.00 w3(角度が似ていてクラスタが大きいとき)= 0.3
最終的なクラスタの幅の最小値=60
〔適用例〕
図15は、本実施形態を適用したクラスタ化された時系列データの例、および言語化の結果の例を示す図である。
[Parameter setting example]
The parameter can be specified and set by the user. For example, the user can set the following values as parameters.
Maximum value of the vertical axis of the graph = 50.0
Minimum value on the vertical axis of the graph = 0.0
graoph_r: Aspect ratio of aspect ratio graph when displaying time series data (fixed) = 4.89361702
Fuzzy set parameter representing cluster size a = 0.1
Fuzzy set parameter b = 0.2 representing cluster size
Parameter to apply correction with cluster size k = 100.0
w1 (when the average is similar and the cluster is small) = 1.00 w1 (when the average is similar and the cluster is large) = 0.2
w2 (when the average is similar and the cluster is small) = 0.00 w2 (when the average is similar and the cluster is large) = 0.5
w3 (when the average is similar and the cluster is small) = 0.00 w3 (when the average is similar and the cluster is large) = 0.3
w1 (when the angle is similar and the cluster is small) = 0.00 w1 (when the angle is similar and the cluster is large) = 0.2
w2 (when the angle is similar and the cluster is small) = 1.00 w2 (when the angle is similar and the cluster is large) = 0.5
w3 (when the angle is similar and the cluster is small) = 0.00 w3 (when the angle is similar and the cluster is large) = 0.3
Final minimum cluster width = 60
[Application example]
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of clustered time-series data to which the present embodiment is applied and an example of verbalization results.

図15の(a)に示すように、本実施形態では、時系列データを、傾向が似ている部分で自動的にクラスタ化する。図15の(a)に示す例では、クラスタC001、クラスタC002、クラスタC003、クラスタC004の4個にクラスタ化されている。   As shown in FIG. 15A, in this embodiment, time-series data is automatically clustered at portions having similar trends. In the example shown in FIG. 15A, the cluster is formed into four clusters, that is, cluster C001, cluster C002, cluster C003, and cluster C004.

図15の(b)には、クラスタ化された時系列データの言語化の結果、および抽出された特徴の結果が示されている。なお、図15の(b)に示す各用語の意味は以下の通りである。
全体的傾向:クラスタ化した区間の時系列データ(グラフ)の全体的な傾向。
局所時刻:各クラスタ間をファジィ的に三分割して、全体的な傾向のグラフから最も離れている点が区間のどの位置にあるかを示す。
局所値:局所時刻にある値に関して、全体的に見てどのような傾向であるかを示す。
位置:表示されているグラフがどの位置にあるかを示す。
振動前期:区間を単純に三分割し、前期部分でどれだけ振動しているかを示す。
振動中期:区間を単純に三分割し、中期部分でどれだけ振動しているかを示す。
振動後期:区間を単純に三分割し、後期部分でどれだけ振動しているかを示す。
FIG. 15B shows the result of verbalization of clustered time-series data and the result of extracted features. In addition, the meaning of each term shown in (b) of FIG. 15 is as follows.
Overall trend: The overall trend of time-series data (graphs) of clustered sections.
Local time: Each cluster is divided into three in a fuzzy manner to indicate the position in the section where the point is farthest from the overall trend graph.
Local value: Shows the overall trend of the value at the local time.
Position: Indicates where the displayed graph is located.
First period of vibration: The section is simply divided into three parts to indicate how much vibration is generated in the first part.
Middle period of vibration: The section is simply divided into three parts to show how much the medium part vibrates.
Late vibration: The section is simply divided into three parts to indicate how much vibration is occurring in the latter part.

ここでは、例えば、クラスタC001について、全体的傾向が「ほぼ一定」(0.873)、「少減少(少し減少)」(0.127)、局所時刻が、「前期」(0.884)、「中期」(0.116)、局所値が、「少減少(少し減少)」(0.698)、「中減少(中くらい減少)」(0.302)、位置が、「少高(少し高い)」(0.993)、「少低(少し低い)」(0.007)、振動前期が、「小で少(標準偏差が小さく、振動回数が少ない)」(0.654)、「小でなし(標準偏差が小さく、振動していない)」(0.188)、「なしで少(標準偏差がなく、振動回数が少ない)」(0.123)、「なしでなし(標準偏差がなく、振動していない)」(0.035)、振動中期が、「なしで少(標準偏差がなく、振動回数が少ない)」(0.692)、「小で少(標準偏差が小さく、振動回数が少ない)」(0.303)、「なしでなし(標準偏差がなく、振動していない)」(0.003)、「小でなし(標準偏差が小さく、振動していない)」(0.002)、振動後期が、「なしで少(標準偏差がなく、振動回数が少ない)」(0.447)、「なしでなし(標準偏差がなく、振動していない)」(0.138)、「小でなし(標準偏差が小さく、振動していない)」(0.098)となっている。なお、括弧内の数字は割合を示す。以下、他のクラスタについても同様である。   Here, for example, for the cluster C001, the overall trend is “almost constant” (0.873), “small decrease (slight decrease)” (0.127), and the local time is “previous period” (0.884). “Medium period” (0.116), local value is “small decrease (small decrease)” (0.698), “medium decrease (medium decrease)” (0.302), (High) ”(0.993),“ low (slightly low) ”(0.007), the first half of vibration is“ small and low (standard deviation is small, the number of vibrations is small) ”(0.654),“ No small (standard deviation is small, no vibration) "(0.188)," None is small (no standard deviation, few vibrations) "(0.123)," None without (standard deviation) No vibration (no vibration) ”(0.035) ”(0.692)”, “small and small (small standard deviation, few vibrations)” (0.303), “none without (no standard deviation, no vibration)” (0 0.003), “Nothing small (standard deviation is small, not oscillating)” (0.002), Late vibration is “Non-small (no standard deviation, few vibrations)” (0.447) ), “None without (no standard deviation and no vibration)” (0.138), “None without (standard deviation is small and no vibration)” (0.098). The numbers in parentheses indicate ratios. Hereinafter, the same applies to other clusters.

以上のように、本実施形態によれば、時系列データを傾向の類似性から複数のクラスタに分け、クラスタごとの全体的な傾向、局所的な特徴、振動、グラフの位置等が言語化されて出力される。   As described above, according to the present embodiment, time series data is divided into a plurality of clusters based on the similarity of trends, and the overall tendency, local characteristics, vibration, graph position, etc. for each cluster are verbalized. Is output.

〔本実施形態による具体的な効果〕
ごみ焼却施設等のセンサから得られた時系列データはとても複雑であるため、現状、時系列データの分析は目視で行っていることが多い。しかし、目視では時系列データの表現や、傾向が変わったところを判断する基準が、確認するたびに変わってしまう可能性がある。人間は基準を維持することが難しく、また、正しい判断基準も誤った判断基準も忘却してしまう可能性があるためである。
[Specific Effects According to this Embodiment]
Since time series data obtained from sensors such as garbage incineration facilities is very complex, at present, time series data is often analyzed visually. However, there is a possibility that the visual expression of time series data and the criteria for judging where the tendency has changed will change every time it is confirmed. This is because it is difficult for humans to maintain the standards, and there is a possibility that both correct judgment standards and wrong judgment standards may be forgotten.

本実施形態によれば、時系列データを定められた基準によりクラスタ化するため、同じ時系列データは、必ず同じようにクラスタ化され、同じように言語化される。また、現在、人が目視で行っている作業を自動化することが可能なので、処理時間の短縮、人件費の抑制に繋げることができる。   According to the present embodiment, time series data is clustered according to a predetermined standard, so that the same time series data is always clustered in the same way and verbalized in the same way. Moreover, since it is possible to automate the work currently performed by human eyes, it is possible to reduce processing time and labor cost.

また、従来、PID制御の設定値は、測定値が沿うような値を使用していた。したがって、測定値が設定値から大きく離れた場合、適切に調整することができず、人が手動で介入し調整していた。   Conventionally, as the set value for PID control, a value along which the measured value is aligned has been used. Therefore, when the measured value deviates greatly from the set value, it cannot be adjusted properly, and human intervention and adjustment are performed manually.

本実施形態によれば、時系列データの傾向(トレンド)を把握することが可能なので、
時系列データの傾向が変わった部分を判定し、PID制御に用いることができる。これにより、傾向が変わった部分以降について、適切にPID制御により調整することができる。
According to this embodiment, since it is possible to grasp the trend (trend) of time series data,
The part where the tendency of the time-series data has changed can be determined and used for PID control. Thereby, it can adjust appropriately by PID control after the part from which the tendency changed.

また、詳細な制御が必要な場合、測定値および設定値の時系列データを数式で表現し、条件を付してDCS(Distributed Control System :分散制御システム)に組み込むことになる。しかし、この方法は多種多様な時系列データに対して、計算式を正確に導出する必要があり容易ではない。さらに、この方法は閾値による判断を行うため柔軟に対応することが難しい。   Further, when detailed control is necessary, time series data of measured values and set values is expressed by mathematical formulas, and conditions are added to DCS (Distributed Control System). However, this method is not easy because it is necessary to accurately derive calculation formulas for various time series data. Furthermore, since this method makes judgments based on threshold values, it is difficult to respond flexibly.

本実施形態によれば、時系列データの傾向を言語化するため人間の感覚と同様に制御することができる。よって、計算式を正確に導出する必要がない。また、時系列データの形状そのものを識別するため、過去の類似パターンを検索して、現在の時系列データの状態を把握することが可能となる。   According to this embodiment, since the tendency of the time series data is verbalized, it can be controlled in the same way as a human sense. Therefore, it is not necessary to accurately derive the calculation formula. Further, since the shape of the time series data itself is identified, it is possible to search for past similar patterns and grasp the current state of the time series data.

また、従来の技術では、特徴が似ている部分で区切ったクラスタの時系列データを、グラフの縦横比のまま言語化していた。よって、クラスタ化された時系列データの形状が人間の感覚と一致するとは限らず、人間の感覚に適した言語化をすることが出来ないことがあった。また、データを正規化するという方法は存在する(例えば、カーネル法など)が、クラスタ化された時系列データを正規化する方法は存在していない。   Further, in the conventional technique, the time series data of clusters divided by parts having similar features is languageized with the aspect ratio of the graph. Therefore, the shape of the clustered time-series data does not always coincide with human senses, and it may not be possible to make a language suitable for human senses. Further, there is a method for normalizing data (for example, kernel method), but there is no method for normalizing clustered time-series data.

本実施形態では、クラスタ化された時系列データを正規化することで、クラスタ化した時系列データの縦横比を維持することができ、人間の感覚に合った言語化をすることができる。   In this embodiment, by normalizing the clustered time-series data, the aspect ratio of the clustered time-series data can be maintained, and languageization suitable for human senses can be performed.

また、画像処理でよく使用されている技術の1つにパターンマッチングがある。この技術は、各点の座標の差の絶対値の和もしくは二乗を計算し、これらの差が大きいほど似ていないと判断する。パターンマッチングの短所として、振動や振幅のずれ(形状が同じで波長であっても位相がずれているような場合)は判断できないことが挙げられる。時系列データは対象データによっては時間幅がずれることがあり、パターンマッチングでは時系列データを適切に解析することが難しい。   One of the techniques often used in image processing is pattern matching. This technique calculates the sum or square of the absolute value of the difference between the coordinates of each point, and determines that the larger the difference, the less similar. The disadvantage of pattern matching is that vibration and amplitude shift (when the shape is the same and the phase is shifted even at the wavelength) cannot be determined. Depending on the target data, the time width of the time series data may be shifted, and it is difficult to properly analyze the time series data by pattern matching.

本実施形態によれば、時系列データの傾向を判断するので、振動や振幅の周期がずれたとしても、適切に判断することができる。   According to the present embodiment, since the tendency of the time series data is determined, it can be appropriately determined even if the period of vibration or amplitude is shifted.

また、一般的な自動制御調節(オートチューニング)に、「ステップ応答法」や「限界感度法」がある。これらの方法は、実際にデータを入力しその出力を見て、PIDパラメータを調節する。したがって、実際に動作させなければ、調節することができないという短所がある。また、エアコンの温度調整のような単純な調整であれば、オートチューニングは適切であるが、複雑なデータの場合、常にPIDパラメータが調整されてしまい、制御が不安定になる可能性がある。特に、ごみ焼却施設では、常に燃料の質が変化するため、時系列データが複雑なものになりやすい。   Further, there are “step response method” and “limit sensitivity method” in general automatic control adjustment (auto tuning). These methods actually input data and look at the output to adjust the PID parameters. Therefore, there is a disadvantage in that adjustment cannot be performed unless it is actually operated. In addition, auto-tuning is appropriate for simple adjustment such as temperature adjustment of an air conditioner. However, in the case of complicated data, the PID parameter is always adjusted, and control may become unstable. In particular, in a waste incineration facility, the quality of fuel is constantly changing, so time-series data tends to be complicated.

本実施形態では、予め、時系列データの傾向と制御ルール(PIDパラメータ、操作量)とを対応付けて記憶させているので、時系列データの傾向から、PIDパラメータおよび操作量を調整することができる。
また、測定値が設定値から一定以上離れた場合にのみ制御調整を行うことにより、制御が不安定になる恐れがなくなる。さらに、複雑な時系列データでも、時系列データの形状の傾向と制御ルールとを対応付けて記憶させているため、人間が考える制御に近づけて制御することが期待できる。
In this embodiment, since the tendency of the time series data and the control rule (PID parameter, operation amount) are stored in advance, the PID parameter and the operation amount can be adjusted from the tendency of the time series data. it can.
Further, by performing the control adjustment only when the measured value is more than a certain distance from the set value, there is no possibility that the control becomes unstable. Furthermore, even complex time-series data can be expected to be controlled close to the control considered by humans because the shape tendency of the time-series data and the control rules are stored in association with each other.

また、従来の自動制御調節(オートチューニング)では、人間が時系列データのパターンが変わったと判断して、オートチューニングを行わなければならなかった。   Further, in the conventional automatic control adjustment (auto tuning), it is necessary for a human to perform auto tuning by determining that the pattern of time series data has changed.

本実施形態では、装置により、時系列データの傾向が変わったと判断することできるので、自動的に適切な調整を行うことができる。   In this embodiment, since it can be determined that the tendency of the time-series data has been changed by the apparatus, appropriate adjustment can be automatically performed.

本発明の一態様は以下のように表現することもできる。   One embodiment of the present invention can also be expressed as follows.

本発明の一態様に係るデータ解析装置では、前記クラスタ分割部は、時系列方向に隣接した前記中間クラスタ同士の類似度を用いて前記統合を行うものであってもよい。   In the data analysis device according to an aspect of the present invention, the cluster dividing unit may perform the integration by using a similarity between the intermediate clusters adjacent in the time series direction.

前記の構成によれば、隣接する中間クラスタ同士を統合することができる。   According to the above configuration, adjacent intermediate clusters can be integrated.

本発明の一態様に係るデータ解析装置では、前記クラスタ分割部は、対象となる前記中間クラスタと時系列方向に隣接する前記中間クラスタにさらに隣接する前記中間クラスタとの類似度を用いて、当該3つの前記中間クラスタの統合を行うものであってもよい。   In the data analysis device according to one aspect of the present invention, the cluster dividing unit uses the similarity between the target intermediate cluster and the intermediate cluster further adjacent to the intermediate cluster adjacent in the time series direction, and The three intermediate clusters may be integrated.

前記の構成によれば、中間クラスタを間に挟んだ中間クラスタ同士を、間に挟まれた中間クラスタも含めて統合することができる。これにより、隣接していないが類似している中間クラスタ同士を適切に統合することができる。   According to the above configuration, it is possible to integrate the intermediate clusters having the intermediate clusters sandwiched therebetween, including the intermediate clusters sandwiched therebetween. Thereby, intermediate clusters that are not adjacent but are similar can be appropriately integrated.

本発明の一態様に係るデータ解析装置では、前記クラスタ分割部は、前記中間クラスタの時系列方向の長さに応じた前記類似度を用いて前記中間クラスタを統合するものであってもよい。   In the data analysis device according to an aspect of the present invention, the cluster dividing unit may integrate the intermediate clusters using the similarity according to the length of the intermediate clusters in the time series direction.

前記の構成によれば、時系列方向の長さに応じた類似度となる。これにより、時系列方向の長さが短い中間クラスタを統合させやすくすることができる。   According to the above configuration, the degree of similarity is in accordance with the length in the time series direction. Thereby, it is possible to easily integrate intermediate clusters having a short length in the time series direction.

本発明の一態様に係るデータ解析装置では、分割時の縦横比を維持したままの、前記最終クラスタにおける前記時系列データの形状に、当該形状の特徴を示す分類内容を当てはめる特徴表現部を備えていてもよい。   The data analysis apparatus according to an aspect of the present invention includes a feature expression unit that applies the classification content indicating the feature of the shape to the shape of the time-series data in the final cluster while maintaining the aspect ratio at the time of division. It may be.

前記の構成によれば、分割時の縦横比を維持したままの最終クラスタにおける時系列データの形状の特徴を示す分類内容が当てはめられるので、従来のように、時系列データを示すグラフの縦横比における形状の特徴を示す分類内容を当てはめる場合と比較して、形状の特徴をより適切に示す内容にあてはめることができる。   According to the above configuration, since the classification content indicating the characteristics of the shape of the time series data in the final cluster while maintaining the aspect ratio at the time of division is applied, the aspect ratio of the graph showing the time series data as in the past Compared with the case where the classification content indicating the feature of the shape is applied, it can be applied to the content indicating the feature of the shape more appropriately.

本発明の一態様に係るデータ解析装置では、前記特徴表現部は、前記時系列データの形状を、複数の前記分類内容に当てはめるとともに、各分類内容に対する寄与度合いを算出するものであってもよい。   In the data analysis device according to one aspect of the present invention, the feature expression unit may apply the shape of the time series data to the plurality of classification contents and calculate a contribution degree to each classification content. .

前記の構成によれば、時系列データの形状から寄与度合い(メンバシップ値)を算出することができる。   According to the above configuration, the contribution degree (membership value) can be calculated from the shape of the time series data.

本発明の一態様に係るデータ解析装置では、前記特徴表現部は、前記時系列データの形状に、当該形状の特徴を示す言語を当てはめて言語化するものであってもよい。   In the data analysis apparatus according to an aspect of the present invention, the feature expression unit may be a language that applies a language indicating the feature of the shape to the shape of the time-series data.

前記の構成によれば、時系列データの形状を言語化することができる。   According to the above configuration, the shape of the time series data can be verbalized.

本発明の一態様に係る制御装置では、前記制御装置は、PID(Proportional-Integral-Differential)制御を実行するものであり、前記フィードバック制御部は、PID制御における比例動作(P)、積分動作(I)、および微分動作(D)の比率、および操作量を制御するものであってもよい。   In the control device according to one aspect of the present invention, the control device performs PID (Proportional-Integral-Differential) control, and the feedback control unit includes a proportional operation (P) and an integral operation (PID control). I), the ratio of the differential operation (D), and the operation amount may be controlled.

前記の構成によれば、前述したデータ解析装置によって分割された最終クラスタにおける時系列データの形状の特徴を用いてPID制御における比例動作(P)、積分動作(I)、および微分動作(D)の比率、および操作量を制御することができる。   According to the above configuration, the proportional operation (P), integration operation (I), and differentiation operation (D) in the PID control using the characteristics of the shape of the time-series data in the final cluster divided by the data analysis device described above. The ratio and the operation amount can be controlled.

〔ソフトウェアによる実現例〕
解析装置1およびPID制御装置100の制御ブロック(特にクラスタ処理部11(初期クラスタ作成部113、クラスタ値算出部114、重み付け部115、類似度判定部116、クラスタ統合部117、クラスタ数判定部118)、特徴抽出部12、特徴表現部13、およびPIDパラメータ変更部130)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、CPU(Central Processing Unit)を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
[Example of software implementation]
Control blocks of the analysis apparatus 1 and the PID control apparatus 100 (particularly the cluster processing unit 11 (initial cluster creation unit 113, cluster value calculation unit 114, weighting unit 115, similarity determination unit 116, cluster integration unit 117, cluster number determination unit 118) ), The feature extraction unit 12, the feature expression unit 13, and the PID parameter change unit 130) may be realized by a logic circuit (hardware) formed in an integrated circuit (IC chip) or the like, or a CPU (Central Processing). Unit) and may be realized by software.

後者の場合、解析装置1およびPID制御装置100は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するCPU、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ(またはCPU)で読み取り可能に記録されたROM(Read Only Memory)または記憶装置(これらを「記録媒体」と称する)、上記プログラムを展開するRAM(Random Access Memory)などを備えている。そして、コンピュータ(またはCPU)が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体(通信ネットワークや放送波等)を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。   In the latter case, the analysis apparatus 1 and the PID control apparatus 100 include a CPU that executes instructions of a program that is software that realizes each function, and a ROM (in which the program and various data are recorded so as to be readable by a computer (or CPU)). A Read Only Memory) or a storage device (these are referred to as “recording media”), a RAM (Random Access Memory) for expanding the program, and the like are provided. And the objective of this invention is achieved when a computer (or CPU) reads the said program from the said recording medium and runs it. As the recording medium, a “non-temporary tangible medium” such as a tape, a disk, a card, a semiconductor memory, a programmable logic circuit, or the like can be used. The program may be supplied to the computer via an arbitrary transmission medium (such as a communication network or a broadcast wave) that can transmit the program. The present invention can also be realized in the form of a data signal embedded in a carrier wave in which the program is embodied by electronic transmission.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

1 解析装置(データ解析装置)
10 制御部
11 クラスタ処理部(クラスタ分割部)
12 特徴抽出部
13 特徴表現部
20、120 記憶部
21 言語化データ
30 言語化パラメータ設定部
40 データ入力部(データ取得部)
50 出力部
100 PID制御装置(制御装置)
110 データ取得部(送信部)
113 初期クラスタ作成部
114 クラスタ値算出部
116 類似度判定部
117 クラスタ統合部
118 クラスタ数判定部
130 PIDパラメータ変更部(フィードバック制御部)
1 Analysis device (data analysis device)
10 control unit 11 cluster processing unit (cluster division unit)
12 feature extraction unit 13 feature expression unit 20, 120 storage unit 21 verbalized data 30 verbalization parameter setting unit 40 data input unit (data acquisition unit)
50 output unit 100 PID control device (control device)
110 Data acquisition unit (transmission unit)
113 Initial cluster creation unit 114 Cluster value calculation unit 116 Similarity determination unit 117 Cluster integration unit 118 Cluster number determination unit 130 PID parameter change unit (feedback control unit)

Claims (9)

プロセス制御に用いられる時系列データを解析するデータ解析装置であって、
前記時系列データを取得するデータ取得部と、
前記時系列データを時系列に沿って分割した中間クラスタの特徴を示す複数種類の指標から算出した判定値から求めた前記中間クラスタ同士の類似度を用いて前記中間クラスタを統合することにより、前記時系列データを所定数の最終クラスタに分割するクラスタ分割部と、
分割した結果を出力する出力部と、を備えていることを特徴とするデータ解析装置。
A data analysis device for analyzing time series data used for process control,
A data acquisition unit for acquiring the time series data;
By integrating the intermediate clusters by using the similarity between the intermediate clusters obtained from the determination values calculated from a plurality of types of indicators indicating the characteristics of the intermediate clusters divided along the time series of the time series data, A cluster divider for dividing the time series data into a predetermined number of final clusters;
And an output unit that outputs a result of the division.
前記クラスタ分割部は、前記複数種類の指標を重み付けして前記判定値を算出することを特徴とする請求項1に記載のデータ解析装置。   The data analysis apparatus according to claim 1, wherein the cluster dividing unit calculates the determination value by weighting the plurality of types of indices. 前記クラスタ分割部は、前記重み付けの割合を前記中間クラスタの時系列方向の長さに応じて異ならせて前記判定値を算出することを特徴とする請求項2に記載のデータ解析装置。   The data analysis apparatus according to claim 2, wherein the cluster dividing unit calculates the determination value by changing the weighting ratio according to the length of the intermediate cluster in the time series direction. 前記指標は、前記中間クラスタにおける前記時系列データの代表値、前記中間クラスタにおける前記時系列データの変化の傾向を示す変化状態指標、および前記中間クラスタにおける前記時系列データの振動の傾向を示す振動状態指標の少なくとも何れかであることを特徴とする請求項1に記載のデータ解析装置。   The index includes a representative value of the time series data in the intermediate cluster, a change state index indicating a change tendency of the time series data in the intermediate cluster, and a vibration indicating a vibration tendency of the time series data in the intermediate cluster. The data analysis apparatus according to claim 1, wherein the data analysis apparatus is at least one of status indicators. 前記クラスタ分割部は、
前記中間クラスタの時系列方向の長さが所定の長さよりも長い場合、前記指標のうち前記変化状態指標の重みを前記代表値の重みよりも大きくして前記判定値を算出し、
前記中間クラスタの時系列方向の長さが所定の長さよりも短い場合、前記指標のうち前記代表値の重みを前記変化状態指標の重みより大きくして前記判定値を算出することを特徴とする請求項4に記載のデータ解析装置。
The cluster dividing unit includes:
When the length of the intermediate cluster in the time series direction is longer than a predetermined length, the determination value is calculated by setting the weight of the change state index among the indices to be larger than the weight of the representative value,
When the length of the intermediate cluster in the time series direction is shorter than a predetermined length, the determination value is calculated by making the weight of the representative value out of the indices larger than the weight of the change state index. The data analysis apparatus according to claim 4.
外部装置から収集された時系列データに基づいて制御対象を制御する制御装置であって、
前記時系列データを請求項1〜5のいずれか1項に記載されたデータ解析装置に送信する送信部と、
前記データ解析装置から出力された前記時系列データの分割結果である前記最終クラスタにおける前記時系列データの形状の特徴を用いて、フィードバック制御を行うフィードバック制御部と、を備えていることを特徴とする制御装置。
A control device that controls a control object based on time-series data collected from an external device,
A transmission unit that transmits the time-series data to the data analysis device according to any one of claims 1 to 5;
A feedback control unit that performs feedback control using a feature of the shape of the time-series data in the final cluster that is a result of division of the time-series data output from the data analysis device; Control device.
プロセス制御に用いられる時系列データを解析するデータ解析装置の制御方法であって、
前記時系列データを取得するデータ取得ステップと、
前記時系列データを時系列に沿って分割した中間クラスタの特徴を示す複数種類の指標から算出した判定値から求めた前記中間クラスタ同士の類似度を用いて前記中間クラスタを統合することにより、前記時系列データを所定数の最終クラスタに分割するクラスタ分割ステップと、
分割した結果を出力する出力ステップと、を含むことを特徴とするデータ解析装置の制御方法。
A method for controlling a data analysis device for analyzing time series data used for process control,
A data acquisition step of acquiring the time series data;
By integrating the intermediate clusters by using the similarity between the intermediate clusters obtained from the determination values calculated from a plurality of types of indicators indicating the characteristics of the intermediate clusters divided along the time series of the time series data, A cluster dividing step of dividing the time series data into a predetermined number of final clusters;
An output step for outputting the divided result; and a control method for the data analysis apparatus.
請求項1に記載のデータ解析装置としてコンピュータを機能させるための制御プログラムであって、上記クラスタ分割部としてコンピュータを機能させるための制御プログラム。   A control program for causing a computer to function as the data analysis apparatus according to claim 1, wherein the control program causes the computer to function as the cluster dividing unit. 請求項8に記載の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。   A computer-readable recording medium on which the control program according to claim 8 is recorded.
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