JP2653156B2 - コントローラの群制御システム - Google Patents

コントローラの群制御システム

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は，制御対象を制御する複数台のコントロー
ラから構成され，これらの複数台のコントローラを相互
に連携させるための群制御システムに関する。
スタンドアロン・タイプのコントローラは制御対象に
対して１台で制御を行なおうとするものである。したが
って，比較的単純で小規模な制御対象しか扱うことがで
きない。制御対象を含めた制御系が巨大で複雑な場合，
数台のコントローラを用いてそれらを連携して制御を行
なうことが必要である。
発明の概要 この発明は，複数台のコントローラを相互に連携させ
て稼動できるシステムを提供することを目的とする。
第１の発明による群制御システムは，複数台のコント
ローラと制御手段とを備えている。
各コントローラは，ディジタル・バス，アナログ・バ
ス，上記ディジタル・バスに接続されたディジタル処理
部，ならびに上記ディジタル・バスおよびアナログ・バ
スに接続されたアナログ処理部を含む。ディジタル処理
部はディジタル化されたデータまたは情報のみを処理す
る部分であり，実施例におけるディジタル・ユニット1
1,12および13に対応する。アナログ処理部はアナログ信
号の処理を行う部分であり，実施例におけるアナログ・
ユニット14,15および16を含む。
制御手段とディジタル処理部はディジタル・バスを介
して交信可能である。
制御手段は，各コントローラのディジタル処理部から
通知される各コントローラの動作状態を監視しており，
一のコントローラの動作状態が所定の条件を満足する
と，満足したその条件に応じた指令を他の上記コントロ
ーラのディジタル処理部に与える。
アナログ処理部はアナログ・バスを介して制御対象の
制御量の入力を受付け，この入力に基づいて制御対象に
与えるべき操作量を演算する。
ディジタル処理部はアナログ処理部の動作状態を制御
手段に通知するとともに，制御手段からの指令に応じて
アナログ処理部の制御パラメータを調整する。
ここで，コントローラの動作状態とは，コントローラ
の入出力状態およびコントローラの演算状態の少なくと
も一方をいう。
第１の発明によると，複数台のコントローラの動作状
態を制御手段が監視しており，一のコントローラの動作
状態に応じて他の一または複数のコントローラの制御パ
ラメータを適応的に変化させているので，巨大かつ複雑
な制御対象であっても，また制御対象が広範囲に分布し
ていても，その適切な制御が可能となる。
また，各コントローラはディジタル・バスとアナログ
・バスを有し，これらのバスには制御対象を制御するア
ナログ処理部が接続可能である。制御対象の性質，規模
またはそれらの変更に応じてアナログ処理部を増設，削
減または変更することができるとともに，増設または変
更したアナログ処理部の制御パラメータを制御手段が調
整することができるので種々な規模の制御対象に応じた
制御システムの構築が容易である。
第２の発明による群制御システムは，複数台のコント
ローラと，これらのコントローラを接続する通信線とか
ら構成される。
各コントローラは，コントローラの動作状態が所定の
条件を満足した場合に，満足したその条件に応じた指令
を他のコントローラに伝送する伝送手段，および他のコ
ントローラから伝送された指令を受けて，制御のための
パラメータを変更する変更手段を備えている。
第１の発明と同じように，コントローラの動作状態
は，コントローラの入出力状態およびコントローラの演
算状態の少なくとも一方を意味する。
第２の発明においても，一のコントローラの動作状態
に応じて他の一または複数のコントローラの制御パラメ
ータを適応的に変化させているので，巨大かつ複雑な制
御対象であっても，または制御対象が広範囲に分布して
いても，その適切な制御が可能となる。
また，第２の発明によると，複数台のコントローラの
それぞれが他のコントローラの動作状態を監視し，その
動作状態に応じて他のコントローラの制御パラメータが
変更されているので，複数台のコントローラを集中的に
制御するための中央システムが不要となる。
実施例の説明 第１図は複数台のファジィ・コントローラの群制御シ
ステムの構成例を示している。制御対象20を制御するた
めに複数台のファジィ・コントローラ10が設けられてい
る。各ファジィ・コントローラ10は制御対象で得られた
制御量を入力し，その制御量についてのメンバーシップ
関数を用い所定のルールにしたがってファジィ推論を実
行し，その推論結果により表わされる操作量を制御対象
20に与える。各ファジィ・コントローラ10に与えられる
制御量は一部重複していてもよいのはいうまでもない。
すなわち，ある種類の制御量が複数台のファジィ・コン
トローラに入力するようにしてもよい。複数台のファジ
ィ・コントローラは通信線（通信路）により上位コンピ
ュータ21と接続されている。通信路に関してはMAP,イー
サネット等の複数台のファジィ・コントローラが接続で
きる方式であれば，どのようなものでもよい。
第２図は，ファジィ・コントローラ10の構成例を示す
ために１台のコントローラのみを抽出して示すものであ
る。
ファジィ・コントローラ10は,3つのディジタル・ユニ
ット11〜13と多数のアナログ・ユニット14〜16とを備え
ている。ディジタル・ユニット11はCPUユニットであり,
CPUとROMやRAM等のメモリとを備えている。このCPUユニ
ット11はアナログ・ユニット14〜16における各種の定
数，係数等の設定とアナログ・ユニット14〜16の動作の
監視（モニタ）とを行なうものである。ディジタル・ユ
ニット12はメモリ・ユニットであり，たとえば各種デー
タを記憶するRAMを備えている。ディジタル・ユニット1
3は通信I/Fユニットであり，ユニット11のCPUが上位の
コンピュータ21と交信するのを可能とする。
アナログ・ユニット14は入出力回路ユニットであり，
制御対象20と他のアナログ・ユニット15,16とのインタ
ーフェイスとして働く。アナログ・ユニット16は入出力
回路ユニット14を介して制御対象20から与えられる制御
量入力に基づいて所定のファジィ推論演算を行なうファ
ジィ推論演算ユニットである。このファジィ推論演算ユ
ニット16は多数個設けられる。アナログ・ユニット15は
確定値演算ユニットであって，ファジィ推論演算ユニッ
ト16から得られるファジィ推論結果を総合してそれに対
応する確定値を決定する（デファジファイ）ものであ
る。この確定値出力は入出力回路ユニット14を経て制御
対象20に操作量として与えられる。これらのアナログ・
ユニット14〜16はアナログ・バス18により接続されてい
る。したがって，ファジィ推論演算ユニット16等を任意
に増減することが可能である。
また上記のアナログ・ユニット14〜16はディジタル・
バス19を介して上記のディジタル・ユニット11〜13と相
互に接続されている。これにより，アナログ・ユニット
14〜16の各種定数等がCPUユニット11のCPUによって任意
に設定可能であるとともに，アナログ・ユニット14〜16
の動作の監視が可能となる。
各ファジィ・コントローラ10のCPUユニット11は通信I
/Fユニット13を介して上位コンピュータ21および他のフ
ァジィ・コントローラと通信することが可能である。CP
Uユニット11は，入出力回路ユニット14から入出力状態
を，ファジィ推論演算ユニット16およびファジィ確定値
演算ユニット15からはファジィ演算状態をそれぞれモニ
タリングし，それぞれの状態をもとにデータを作成し
て，上位コンピュータ21または他のファジィ・コントロ
ーラ10に伝送する。各ファジィ・コントローラ10のCPU
ユニット11は他のファジィ・コントローラから得た情報
をもとに，現在のルール，メンバーシップ関数を適応的
に変更し，より制御性能を向上させるように働く。また
は上位コンピュータ21が各ファジィ・コントローラ10か
らのデータに基づいて各ファジィ・コントローラ10のル
ール，メンバーシップ関数等のパラメータを変更するよ
うそのCPUユニット11に指令する。また，複数のファジ
ィ・コントローラを協調的に制御することにより,1台の
ファジィ・コントローラがダウンしても他のファジィ・
コントローラがこれを補完するように構成することも可
能である。
このような複数台のファジィ・コントローラの群制御
例は多数あるが，説明のために単純な例として第３図に
示すような構成を考える。
２台のファジィ・コントローラ10が設けられている。
制御対象20のセンサ21からは制御量として入力A,Bが第
１のファジィ・コントローラ10（ファジィ・コントロー
ラ１とする）に与えられ，ファジィ・コントローラ１の
推論結果を表わす出力Ｘは操作量として制御対象20のア
クチュエータ22に与えられる。制御称20の他のセンサ23
からは入力C,Dが第２のファジィ・コントローラ10（フ
ァジィ・コントローラ２とする）に与えられ，ファジィ
・コントローラ２の出力は他のアクチュエータ24に与え
られる。
これらのファジィ・コントローラ10で用いられるメン
バーシップ関数の一例が第４図で示されている。ここで
Ｐは正を,Nは負を,Sは小を,Mは中,Lは大をそれぞれ表わ
している。たとえばPLは正の大きさ値を,NSは負の小さ
な値を表わす。ZRはほぼ零を表現している。
ファジィ・コントローラ１に設定されたルールがたと
えば， ルール1:If Ａ＝NL,B＝ZR then Ｘ＝ZR ルール2:…… であったとする。
またファジィ・コントローラ２のルールが次のようで
あったとする。
ルール1:If Ｃ＝PL,D＝PM then Ｙ＝NS ルール2:…… ここで，ファジィ・コントローラ１の入力Ａが非常に
大きいときにはファジィ・コントローラ２のルール１の
結論部はＹ＝NSではなくてZRにしなければならないとす
る。そこでファジィ・コントローラ１のCPUユニット11
は入力Ａをモニタしており，もしＡが非常に大きな値と
なったときにはファジィ・コントローラ２に対してルー
ル１の結論部をNSからZRに変更するように通信線を介し
て要請する。この処理が第５図ステップ31,32に示され
ている。これに応答してファジィ・コントローラ２はフ
ァジィ・コントローラ１からの要請にしたがってルール
１を変更する（第６図ステップ41,42）。
逆に入力Ａが非常に小さいときにはファジィ・コント
ローラ２のルール１の結論部をＹ＝ZRからＹ＝NSに戻さ
なければならないとした場合には，第５図ステップ33,3
4に示すように，ファジィ・コントローラ１のCPUユニッ
ト11は入力Ａをモニタし，もし入力Ａが非常に小さな値
となったときにはファジィ・コントローラ２に対してル
ールの結論部をZRからNSに戻すように通信線を介して要
請する。これに応答してファジィ・コントローラ２はフ
ァジィ・コントローラ１の要請通りにルール１の結論部
を変更する（第６図ステップ41,42）。
上記の処理は上位コンピュータ21の制御の下に行なっ
てもよい。すなわち，上位コンピュータ21はファジィ・
コンピュータ１のCPUユニット11を介してその入力Ａの
変化を監視し，入力Ａが非常に大きくなったときに，フ
ァジィ・コントローラ２のCPUユニット11に対してルー
ル１の結論部をNSからZRに変更するよう要請する。
このように通信を介して適応的にルール，メンバーシ
ップ関数等の各パラメータを変更することにより大規模
システムをきめこまかく制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図はファジィ・コントローラ群制御システム全体の
構成を示すブロック図，第２図はファジィ・コントロー
ラの構成を示すブロック図である。 第３図は制御例を説明するためのブロック図，第４図は
メンバーシップ関数の例を示すグラフである。 第５図および第６図は制御手順を示すフロー・チャート
である。 10……ファジィ・コントローラ， 11……CPUユニット， 21……上位コンピュータ。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数台のコントローラと制御手段とを備
    え， 上記の各コントローラは，ディジタル・バス，アナログ
    ・バス，上記ディジタル・バスに接続されたディジタル
    処理部，ならびに上記ディジタル・バスおよびアナログ
    ・バスに接続されたアナログ処理部を含み， 上記制御手段と上記ディジタル処理部は上記ディジタル
    ・バスを介して交信可能であり， 上記制御手段は，上記の各コントローラの上記ディジタ
    ル処理部から通知される各コントローラの動作状態を監
    視しており，一の上記コントローラの動作状態が所定の
    条件を満足すると，満足したその条件に応じた指令を他
    の上記コントローラの上記ディジタル処理部に与え， 上記アナログ処理部は上記アナログ・バスを介して制御
    対象の制御量の入力を受付け，この入力に基づいて制御
    対象に与えるべき操作量を演算し， 上記ディジタル処理部は上記アナログ処理部の動作状態
    を上記制御手段に通知するとともに，上記制御手段から
    の上記指令に応じて上記アナログ処理部の制御パラメー
    タを調整する， コントローラの群制御システム。
  2. 【請求項２】複数台のコントローラと，これらのコント
    ローラを接続する通信線とからなり， 各コントローラが， コントローラの動作状態が所定の条件を満足した場合
    に，満足したその条件に応じた指令を他のコントローラ
    に伝送する伝送手段，および 他のコントローラから伝送された指令を受けて，制御の
    ためのパラメータを変更する変更手段を備えている， コントローラの群制御システム。
  3. 【請求項３】上記の各コントローラが，ディジタル・バ
    ス，アナログ・バス，上記ディジタル・バスに接続され
    たディジタル処理部，ならびに上記ディジタル・バスお
    よびアナログ・バスに接続されたアナログ処理部を含
    み， 上記アナログ処理部は上記アナログ・バスを介して制御
    対象の制御量の入力を受付け，この入力に基づいて制御
    対象に与えるべき操作量を演算し， 上記ディジタル処理部が上記伝送手段および上記変更手
    段として働き，上記アナログ処理部の動作状態を他のコ
    ントローラに通知するとともに，他のコントローラから
    の上記指令に応じて上記アナログ処理部の制御パラメー
    タを変更する， 請求項２に記載のコントローラの群制御システム。
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