CN110017217B - 设备控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及设备控制装置。在通过参考调节器进行目标函数的最小值搜索的情况下，减少参考调节器的运算负荷。设备控制装置具备：反馈控制器(5)，以使设备(6)的一个控制输出接近目标值的方式决定设备的控制输入；临时目标值算出部(2)，基于设备的预定参数算出临时目标值；以及参考调节器(3)，根据临时目标值，通过利用修正目标值的更新来进行目标函数的最小值搜索，导出目标值。参考调节器仅在r‑0.5Rr与r之间进行修正目标值的更新，Rr是修正目标值w为临时目标值r时的目标函数关于修正目标值w的偏微分的值。

Description

设备控制装置
技术领域
本发明涉及设备控制装置。
背景技术
在作为控制对象的设备(plant)中，以使控制输出接近目标值的方式进行反馈控制。然而，在实际的控制中，很多时候会因硬件上或控制上的约束而在控制输出的值上存在约束。若忽视该约束来进行控制系统的设计，则可能会产生过度响应的恶化和/或控制的不稳定化。
作为用于改善约束满足性的手段，已知有参考调节器(reference governor)(例如，专利文献1、2)。参考调节器考虑约束满足性，对基于设备的预定参数算出的临时目标值进行修正而导出控制输出的目标值。具体而言，参考调节器通过进行预定目标函数的最小值搜索来导出目标值。
在专利文献1中记载了通过参考调节器对柴油发动机中的增压压力及EGR率的临时目标值进行修正。具体而言，通过以使目标函数的值变小的方式利用梯度法对修正目标值进行更新来修正临时目标值。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-101627号公报
专利文献2：日本特开2016-061188号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在基于梯度法的目标函数的最小值搜索中，由于搜索范围是实数整体，所以会进行没有效率的搜索。其结果，参考调节器的运算负荷变高。
另外，在被设定目标值的参数是一个(例如，增压压力及EGR率中的某一方)的情况下，目标函数J(w)如图26所示那样成为向下凸出的函数。在梯度法中，在修正目标值w更新时，使修正目标值w移动对所算出的目标函数J(w)的斜率乘以预定常数而得到的量。
然而，难以根据控制模型来设定合适的常数。在常数大的情况下，如图26所示，在修正目标值w每次更新时修正目标值w的移动方向会发生变化。因而，为使修正目标值w接近最佳的目标值wop所需的修正目标值w的更新次数变多，参考调节器的运算负荷变高。另一方面，在常数小的情况下，如图27所示，在更新修正目标值w时的修正目标值w的移动量小。因而，为使修正目标值w接近最佳的目标值wop所需的修正目标值w的更新次数变多，参考调节器的运算负荷变高。
于是，鉴于上述课题，本发明的目的在于，在通过参考调节器进行目标函数的最小值搜索的情况下，减少参考调节器的运算负荷。
用于解决课题的技术方案
本公开的主旨如下。
(1)一种设备控制装置，具备：反馈控制器，以使设备的一个控制输出接近目标值的方式决定该设备的控制输入；临时目标值算出部，基于所述设备的预定参数算出临时目标值；以及参考调节器，根据所述临时目标值，通过利用修正目标值的更新来进行目标函数的最小值搜索，导出所述目标值，
所述目标函数由下述式(1)或式(2)进行定义，
Figure BDA0001870069500000021
Figure BDA0001870069500000022
其中，r是所述临时目标值，w是所述修正目标值，ρ是加权系数，k是时间步，yk是该时间步k的所述控制输出的将来预测值，yup是所述控制输出的上限值，ylow是所述控制输出的下限值，N是预测步数，
在所述设备控制装置中，
所述参考调节器通过下述式(3)算出所述控制输出的将来预测值，
yk+1＝Ayk+Bw…(3)
其中，A及B是预定常数，
所述参考调节器仅在r-0.5Rr与r之间进行所述修正目标值的更新，Rr是所述修正目标值w为所述临时目标值r时的所述目标函数关于所述修正目标值w的偏微分的值。
(2)根据上述(1)所述的设备控制装置，所述参考调节器通过二分搜索法进行所述修正目标值的更新。
(3)根据上述(1)所述的设备控制装置，所述参考调节器将所述修正目标值的初始值w0设定为r-0.5Rr。
(4)根据上述(3)所述的设备控制装置，所述参考调节器，在所述修正目标值w为所述初始值w0时的所述偏微分的值Rw0为负的情况下，通过下述式(4)算出第i个修正目标值wi，
wi＝(Rwi-1r-Rrwi-1)/(Rwi-1-Rr)…(4)
其中，Rwi-1是所述修正目标值w为第i-1个修正目标值wi-1时的所述偏微分的值，i是1以上的整数。
(5)根据上述(3)所述的设备控制装置，所述参考调节器，在所述修正目标值w为所述初始值w0时的所述偏微分的值Rw0为正的情况下，将第1个修正目标值w1设定为w0-0.5Rw0，通过下述式(5)算出第i个修正目标值wi，
wi＝(Rwi-1w0-Rw0wi-1)/(Rwi-1-Rw0)…(5)
其中，Rwi-1是所述修正目标值w为第i-1个修正目标值wi-1时的所述偏微分的值，i是2以上的整数。
(6)根据上述(1)所述的设备控制装置，所述参考调节器将所述修正目标值的初始值w0设定为r-0.5Rr与r之间的预定值。
(7)根据上述(6)所述的设备控制装置，所述参考调节器，在所述修正目标值w为所述临时目标值r时的所述偏微分的值Rr为正且所述修正目标值w为所述初始值w0时的所述偏微分的值Rw0为负的情况下，通过下述式(4)算出第i个修正目标值wi，
wi＝(Rwi-1r-Rrwi-1)/(Rwi-1-Rr)…(4)
其中，Rwi-1是所述修正目标值w为第i-1个修正目标值wi-1时的所述偏微分的值，i是1以上的整数。
(8)根据上述(6)所述的设备控制装置，所述参考调节器，在所述修正目标值w为所述临时目标值r时的所述偏微分的值Rr为正且所述修正目标值w为所述初始值w0时的所述偏微分的值Rw0为正的情况下，将第1个修正目标值w1设定为w0-0.5Rw0，通过下述式(4)算出第i个修正目标值wi，
wi＝(Rwi-1r-Rrwi-1)/(Rwi-1-Rr)…(4)
其中，Rwi-1是所述修正目标值w为第i-1个修正目标值wi-1时的所述偏微分的值，i是2以上的整数。
(9)根据上述(6)所述的设备控制装置，所述参考调节器，在所述修正目标值w为所述临时目标值r时的所述偏微分的值Rr为负且所述修正目标值w为所述初始值w0时的所述偏微分的值Rw0为负的情况下，通过下述式(6)算出第i个修正目标值wi，
wi＝(Rwi-1wup-Rwupwi-1)/(Rwi-1-Rwup)…(6)
其中，搜索范围的上限值wup是r-0.5Rr，Rwup是所述修正目标值w为该上限值wup时的所述偏微分的值，Rwi-1是所述修正目标值w为第i-1个修正目标值wi-1时的所述偏微分的值，i是1以上的整数。
(10)根据上述(6)所述的设备控制装置，所述参考调节器，在所述修正目标值w为所述临时目标值r时的所述偏微分的值Rr为负且所述修正目标值w为所述初始值w0时的所述偏微分的值Rw0为正的情况下，将第1个修正目标值w1设定为w0-0.5Rw0，通过下述式(6)算出第i个修正目标值wi，
wi＝(Rwi-1wup-Rwupwi-1)/(Rwi-1-Rwup)…(6)
其中，搜索范围的上限值wup是r-0.5Rr，Rwup是所述修正目标值w为该上限值wup时的所述偏微分的值，Rwi-1是所述修正目标值w为第i-1个修正目标值wi-1时的所述偏微分的值，i是2以上的整数。
发明效果
根据本发明，在通过参考调节器进行目标函数的最小值搜索的情况下，能够减少参考调节器的运算负荷。
附图说明
图1是示出第一实施方式涉及的设备控制装置的目标值跟踪控制构造的图。
图2示出通过对图1的目标值跟踪控制构造进行等效变形而得到的前馈控制构造。
图3是概略地示出目标函数的曲线图。
图4是示出第一函数的曲线图。
图5是示出第一函数关于控制输出的将来预测值的偏微分的曲线图。
图6是用于使用表示目标函数关于修正目标值的偏微分的曲线图来说明第一实施方式中的修正目标值的更新方法的图。
图7是用于使用表示目标函数关于修正目标值的偏微分的曲线图来说明第一实施方式中的修正目标值的更新方法的图。
图8是示出第一实施方式中的目标值导出处理的控制例程的流程图。
图9是用于使用表示目标函数关于修正目标值的偏微分的曲线图来说明第二实施方式中的修正目标值的更新方法的图。
图10是用于使用表示目标函数关于修正目标值的偏微分的曲线图来说明第二实施方式中的修正目标值的更新方法的图。
图11是表示为了修正目标值的更新而利用的三角形的相似性的图。
图12是表示第二实施方式中的目标值导出处理的控制例程的流程图。
图13是表示第二实施方式中的目标值导出处理的控制例程的流程图。
图14是表示第二实施方式中的目标值导出处理的控制例程的流程图。
图15是用于使用表示目标函数关于修正目标值的偏微分的曲线图来说明第三实施方式中的修正目标值的更新方法的图。
图16是用于使用表示目标函数关于修正目标值的偏微分的曲线图来说明第三实施方式中的修正目标值的更新方法的图。
图17是用于使用表示目标函数关于修正目标值的偏微分的曲线图来说明第三实施方式中的修正目标值的更新方法的图。
图18是用于使用表示目标函数关于修正目标值的偏微分的曲线图来说明第三实施方式中的修正目标值的更新方法的图。
图19是示出第三实施方式中的目标值导出处理的控制例程的流程图。
图20是示出第三实施方式中的目标值导出处理的控制例程的流程图。
图21是示出第三实施方式中的目标值导出处理的控制例程的流程图。
图22是示出第二函数的曲线图。
图23是示出第二函数关于控制输出的将来预测值的偏微分的曲线图。
图24是用于使用示出目标函数关于修正目标值的偏微分的曲线图来说明第二实施方式中的修正目标值的更新方法的图。
图25是示出为了修正目标值的更新而利用的三角形的相似性的图。
图26是示出现有技术中的目标函数的最小值搜索的图。
图27是示出现有技术中的目标函数的最小值搜索的图。
标号说明
2 临时目标值算出部
3 参考调节器
5 反馈控制器
6 设备
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。此外，在以下的说明中，对同样的构成要素标注同一附图标记。
<第一实施方式>
首先，参照图1～图8对本发明的第一实施方式进行说明。
<设备控制装置>
图1是示出第一实施方式涉及的设备控制装置的目标值跟踪控制构造的图。设备控制装置具备临时目标值算出部2、参考调节器(RG)3、比较部4及反馈控制器5。例如，电子控制单元(ECU)这样的微机作为设备控制装置发挥功能。
在图1中由虚线包围的部分作为以使控制输出y接近目标值wf的方式进行反馈控制的闭环系统10发挥功能。在闭环系统10设计完的情况下，通过对图1的目标值跟踪控制构造进行等效变形而得到图2的前馈控制构造。此外，虽然也能够通过闭环系统10同时控制设备6的多个状态变量，但在本实施方式中，由闭环系统10控制的设备的状态变量是一个，控制输出y及目标值wf也是一个。
比较部4从目标值wf减去控制输出y而算出偏差e(＝wf-y)，并将偏差e向反馈控制器5输入。目标值wf由参考调节器3向比较部4输入，控制输出y从被输入了控制输入u及外生输入(日文：外生入力)d的设备6输出。外生输入d是设备6的预定参数。
反馈控制器5以使控制输出y接近目标值wf的方式决定控制输入u。即，反馈控制器5以使偏差e接近零的方式决定控制输入u。在反馈控制器5中，使用PI控制、PID控制等公知的控制。反馈控制器5将控制输入u向设备6输入。另外，控制输出y作为状态反馈而向反馈控制器5输入。此外，控制输出y向反馈控制器5的输入也可以省略。另外，比较部4也可以内置于反馈控制器5。
如上所述，在闭环系统10中，以使控制输出y接近目标值wf的方式进行反馈控制。然而，在实际的控制中，很多时候会因硬件上或控制上的约束而在控制输出y的值上存在约束。因而，若将不考虑约束而算出的目标值向闭环系统10输入，则控制输出y会与约束抵触，可能会产生过度响应的恶化和/或控制的不稳定化。
于是，在本实施方式中，使用临时目标值算出部2及参考调节器3来算出控制输出y的目标值wf。当外生输入d被输入至临时目标值算出部2时，临时目标值算出部2基于外生输入d来算出临时目标值r，并将临时目标值r向参考调节器3输出。临时目标值算出部2例如是示出外生输入d与临时目标值r的关系的目标值映射。
参考调节器3以使与控制输出y相关的约束条件的满足度提高的方式修正临时目标值r，导出目标值wf。具体而言，参考调节器3根据临时目标值r，通过利用修正目标值w的更新来进行目标函数的最小值搜索，导出目标值wf。
目标函数考虑与控制输出y相关的约束条件的满足度来确定。在本实施方式中，控制输出y具有上限值yup。在该情况下，目标函数J(w)由下述式(1)定义。
Figure BDA0001870069500000081
其中，k是时间步(time step)，yk是时间步k的控制输出y的将来预测值，ρ是加权系数，N是预测步数(预测域：predictive horizon)。此外，加权系数ρ是预先确定的正值。
目标函数J(w)包括表示目标值的修正量的修正项(式(1)的右边第一项)和表示与控制输出y相关的约束条件的满足度的惩罚函数(penaltyfunction)(式(1)的右边第二项)。修正项是临时目标值r与修正目标值w之差的平方。因而，临时目标值r与修正目标值w之差越小、即目标值的修正量越小，则目标函数J(w)的值越小。另外，惩罚函数构成为在控制输出y的将来预测值yk超过了上限值yup的情况下将将来预测值yk与上限值yup之差作为惩罚(penalty)而与目标函数J(w)相加。因而，控制输出y的将来预测值yk超过上限值yup的量越小，则目标函数J(w)的值越小。
参考调节器3使用设备6的模型，通过下述式(3)算出控制输出y的将来预测值yk。
yk+1＝Ayk+Bw…(3)
其中，A及B是预定常数。
首先，使用算出将来预测值时的控制输出y0，通过下述式(7)算出从算出时间点起1步后的控制输出y的将来预测值y1。算出时的控制输出y0由传感器等检测器检测或使用计算式等来推定。接着，使用将来预测值y1，通过下述式(8)算出从算出时间点起2步后的控制输出y的将来预测值y2，使用将来预测值y2，通过下述式(9)算出从算出时间点起3步后的控制输出y的将来预测值y3。之后，通过下述式(10)依次算出控制输出y的将来预测值yk，直到算出从算出时间点起N步后的控制输出y的将来预测值yN为止。其结果，算出合计N个控制输出y的将来预测值。此外，对相当于1步的时间乘以预测步数N而得到的值成为预测区间。
y1＝Ay0+Bw…(7)
y2＝Ay1+Bw＝A2y0+(A+1)Bw…(8)
y3＝Ay2+Bw＝A3y0+(A2+A+1)Bw…(9)
yk＝Aky0+(Ak-1+Ak-2+…+1)Bw…(10)
图3是概略地示出目标函数J(w)的曲线图。在图3的曲线图中，x轴表示修正目标值w，y轴表示目标函数J(w)。目标函数J(w)是向下凸出的函数(凸函数)。因而，在目标函数J(w)的斜率(梯度)成为零的点处，目标函数J(w)成为最小。目标函数J(w)成为最小时的修正目标值w是最佳的目标值wop。因此，通过搜索目标函数J(w)的斜率成为零的点，能够搜索目标函数J(w)的最小值。
在此，若设为max{yk-yup,0}＝f1(yk)，则上述式(1)成为下述式(11)。
Figure BDA0001870069500000091
目标函数J(w)的斜率作为目标函数J(w)关于修正目标值w的偏微分，通过下述式(12)得到。
Figure BDA0001870069500000101
图4是示出第一函数f1(yk)的曲线图。在图4的曲线图中，x轴表示控制输出y的将来预测值yk，y轴表示第一函数f1(yk)。图5是示出第一函数f1(yk)关于将来预测值yk的偏微分的曲线图。在图5的曲线图中，x轴表示控制输出y的将来预测值yk，y轴表示第一函数f1(yk)关于将来预测值yk的偏微分。
如图5所示，第一函数f1(yk)关于将来预测值yk的偏微分成为不连续的阶梯函数(step function)。在此，将该阶梯函数如下述式(13)那样以连续函数进行近似。
Figure BDA0001870069500000102
由上述式(13)表示的曲线在图5中由单点划线表示。
另外，从上述式(10)明确可知，将来预测值yk关于修正目标值w的偏微分成为下述式(14)。
Figure BDA0001870069500000103
若设为(Ak-1+Ak-2+…+1)B＝Pk，Aky0-yup＝qk，则得到下述式(15)。
yk-yup＝(Aky0-yup)+Pkw＝qk+Pkw…(15)
从上述式(12)、(13)、(14)、(15)得到下述式(16)。
Figure BDA0001870069500000104
若能够求出目标函数J(w)关于修正目标值w的偏微分(以下，简称为“目标函数的偏微分”)的值成为零的修正目标值w，则能够得到最佳的目标值。然而，无法根据上述式(16)直接求出目标函数的偏微分的值成为零的修正目标值w。
另一方面，目标函数J(w)关于修正目标值w的二阶偏微分(以下，简称为“目标函数的二阶偏微分”)通过利用下述式(17)而成为下述式(18)。
Figure BDA0001870069500000111
Figure BDA0001870069500000112
上述式(18)的右边第二项始终为零以上。因而，目标函数的二阶偏微分的值始终为2以上。因此，目标函数的偏微分以2以上的斜率单调增加。
图6及图7是用于使用示出目标函数的偏微分的曲线图来说明第一实施方式中的修正目标值的更新方法的图。在图6及图7的曲线图中，x轴表示修正目标值w，y轴表示目标函数的偏微分。在图6及图7中，实际的目标函数的偏微分由单点划线表示。目标函数的偏微分成为零时的修正目标值w是最佳的目标值wop。
如上所述，参考调节器3根据临时目标值r，通过利用修正目标值w的更新来进行目标函数的最小值搜索，导出目标值wf。当临时目标值r向参考调节器3输入后，参考调节器3算出修正目标值w为临时目标值r时的目标函数的偏微分的值Rr。Rr通过向上述式(16)的右边的w代入r而得到。此外，此时，上述式(16)的右边的第一项成为零。在图6的例子中，Rr为正，在图7的例子中，Rr为负。
首先，对Rr为正的图6的例子进行说明。如上所述，目标函数的偏微分的斜率为2以上。因而，目标函数的偏微分通过点Rr，且以斜率为2以上单调增加。在Rr为正的情况下，通过点Rr的斜率为2的直线与x轴的交点(r-0.5Rr)成为可能存在目标函数的偏微分的值为零的修正目标值wop的范围的下限值。另一方面，r成为可能存在目标函数的偏微分的值为零的修正目标值wop的范围的上限值。因此，最佳的修正目标值wop存在于r-0.5Rr与r之间，在修正目标值wop处目标函数成为最小。
基于上述见解，参考调节器3仅在r-0.5Rr与r之间进行修正目标值w的更新。由此，能够将搜索范围限定为窄范围，容易使修正目标值w接近最佳的修正目标值wop。其结果，能够减少参考调节器3的运算负荷。
目标函数的偏微分的值随着修正目标值w变大而变大。因而，例如，参考调节器3在上述搜索范围内通过二分搜索法来进行修正目标值w的更新。由此，能够有效地使修正目标值w接近最佳的修正目标值wop，能够进一步减少参考调节器3的运算负荷。
在二分搜索法中，将修正目标值w的初始值w0设定为上限值r与下限值r-0.5Rr的中点((2r-0.5Rr)/2)。修正目标值w为初始值w0时的目标函数的偏微分的值Rw0通过向上述式(16)的右边的w代入w0而得到。在图6的例子中，Rw0为负。因而，以使修正目标值w变大的方式更新修正目标值w。具体而言，将第1个修正目标值w1设定为上限值r与初始值w0的中点(w1＝(w0+r)/2)。
修正目标值w为第1个修正目标值w1时的目标函数的偏微分的值Rw1通过向上述式(16)的右边的w代入w1而得到。在图6的例子中，Rw1为正。因而，以使修正目标值w变小的方式更新修正目标值w。具体而言，将第2个修正目标值w2设定为第1个修正目标值w1与初始值w0的中点(w2＝(w0+w1)/2)。之后，同样地依次设定第i个修正目标值wi。此外，i是更新次数，第i个修正目标值wi意味着更新i次后的修正目标值。
参考调节器3在与修正目标值w对应的目标函数的偏微分的值成为了零时或修正目标值w的更新次数达到了预定值时结束修正目标值w的更新，将最终的修正目标值wi设定为目标值wf。
接着，对Rr为负的图7的例子进行说明。如上所述，目标函数的偏微分通过点Rr，且以斜率为2以上单调增加。在Rr为负的情况下，通过点Rr的斜率为2的直线与x轴的交点(r-0.5Rr)成为可能存在目标函数的偏微分的值成为零的修正目标值wop的范围的上限值。另一方面，r成为可能存在目标函数的偏微分的值成为零的修正目标值wop的范围的下限值。因此，与图6的例子同样，最佳的修正目标值wop存在于r-0.5Rr与r之间，在修正目标值wop处目标函数成为最小。
在图7的例子中，也与图6的例子同样，参考调节器3能够在上述搜索范围内通过二分搜索法来进行修正目标值w的更新。在图7中，为了参考而示出通过二分搜索法设定的修正目标值w的初始值w0、第1个修正目标值w1及第2个修正目标值w2。
<目标值导出处理>
以下，参照图8的流程图对用于导出目标值wf的控制进行详细说明。图8是示出第一实施方式中的目标值导出处理的控制例程的流程图。本控制例程由设备控制装置执行。
首先，在步骤S101中，基于外生输入d算出临时目标值r。接着，在步骤S102中，算出修正目标值w为临时目标值r时的目标函数的偏微分的值Rr。接着，在步骤S103中，将修正目标值w的初始值w0设定为(2r-0.5Rr)/2。
接着，在步骤S104中，算出修正目标值w为初始值w0时的目标函数的偏微分的值Rw0。接着，在步骤S105中，判定偏微分的值Rw0是否为零。在判定为偏微分的值Rw0不为零的情况下，本控制例程进入步骤S106。
在步骤S106中，通过二分搜索法来设定第i个修正目标值wi。更新编号i的初始值是1。接着，在步骤S107中，算出修正目标值w为第i个修正目标值wi时的目标函数的偏微分的值Rwi。接着，在步骤S108中，判定偏微分的值Rwi是否为零。在判定为偏微分的值Rwi不为零的情况下，本控制例程进入步骤S109。
在步骤S109中，判定更新次数i是否为预定值n。预定值n是2以上的整数。在判定为更新次数i不为预定值n的情况下，本控制例程进入步骤S110。在步骤S110中，对更新次数i加上1。在步骤S110之后，本控制例程返回步骤S106。
另一方面，在步骤S105中判定为偏微分的值Rw0为零的情况下、在步骤S108中判定为偏微分的值Rwi为零的情况下或者在步骤S109中判定为更新次数i为预定值n的情况下，本控制例程进入步骤S111。在步骤S111中，将目标值wf设定为最终的修正目标值wi，将更新次数i重置成1。在步骤S111之后，本控制例程结束。
此外，参考调节器3也可以不使用二分搜索法而将修正目标值w的初始值w0设定为r-0.5Rr与r之间的预定值。在该情况下，在修正目标值w为初始值w0时的目标函数的偏微分的值Rw0为负时，将修正目标值w增大预定量，在修正目标值w为初始值w0时的目标函数的偏微分的值Rw0为正时，将修正目标值w减小预定量。之后，同样地更新修正目标值w。在该情况下，参考调节器3也在与修正目标值w对应的目标函数的偏微分的值成为了零时或修正目标值w的更新次数达到了预定值时结束目标函数的最小值搜索，将最终的修正目标值wi设定为目标值wf。
<第二实施方式>
第二实施方式中的设备控制装置的结构及控制除了以下说明的点之外，基本上与第一实施方式中的设备控制装置是同样的。因而，以下，以与第一实施方式不同的部分为中心来对本发明的第二实施方式进行说明。
在第二实施方式中，参考调节器3将修正目标值w的初始值w0设定为r-0.5Rr。r是临时目标值，Rr是修正目标值w为临时目标值r时的目标函数的偏微分的值。Rr通过向上述式(16)的右边的w代入r而得到。
图9及图10是用于使用示出目标函数的偏微分的曲线图来说明第二实施方式中的修正目标值的更新方法的图。在图9及图10的曲线图中，x轴表示修正目标值w，y轴表示目标函数的偏微分。在图9及图10中，实际的目标函数的偏微分由单点划线表示。目标函数的偏微分成为零时的修正目标值w是最佳的目标值wop。
首先，对图9的例子进行说明。在图9的例子中，修正目标值w为临时目标值r时的目标函数的偏微分的值Rr为正。另外，修正目标值w为初始值w0时的目标函数的偏微分的值Rw0为负。由于目标函数的偏微分单调增加，所以最佳的目标值wop成为比初始值w0大的值。
在图9的例子中，参考调节器3通过直线近似来进行修正目标值w的更新。具体而言，参考调节器3将通过点Rr及点Rw0的直线与x轴的交点设定为第1个修正目标值w1。
第1个修正目标值w1利用如图11所示的三角形的相似性而根据下述式(19)作为下述式(20)算出。
(w1-w0):(r-w1)＝-Rw0:Rr…(19)
w1＝(Rw0r-Rrw0)/(Rw0-Rr)…(20)
接着，参考调节器3将通过点Rr及点Rw1的直线与x轴的交点设定为第2个修正目标值w2。第2个修正目标值w2利用三角形的相似性而根据下述式(21)作为下述式(22)算出。此外，Rw1通过向上述式(13)的右边的w代入w1而得到。
(w2-w1):(r-w2)＝-Rw1:Rr…(21)
w2＝(Rw1r-Rrw1)/(Rw1-Rr)…(22)
第3个以后的修正目标值也同样地算出。因此，参考调节器3在修正目标值w为初始值w0时的目标函数的偏微分的值Rw0为负的情况下，通过下述式(4)算出第i个修正目标值wi。
wi＝(Rwi-1r-Rrwi-1)/(Rwi-1-Rr)…(4)
其中，Rwi-1是修正目标值w为第i-1个修正目标值wi-1时的目标函数的偏微分的值，更新次数i是1以上的整数。Rwi-1通过向上述式(16)的右边的w代入wi-1而得到。
接着，对图10的例子进行说明。在图10的例中，修正目标值w为临时目标值r时的目标函数的偏微分的值Rr为负。另外，修正目标值w为初始值w0时的目标函数的偏微分的值Rw0为正。
在该情况下，参考调节器3将第1个修正目标值w1设定为通过点Rr的斜率为2的直线与x轴的交点(w0-0.5Rw0)。其结果，修正目标值w为第1个修正目标值w1时的目标函数的偏微分的值Rw1成为负。由于目标函数的偏微分单调增加，所以最佳的目标值wop成为比第1个修正目标值w1大的值。此外，Rw1通过向上述式(16)的右边的w代入w1而得到。
之后，参考调节器3通过直线近似来进行修正目标值w的更新。具体而言，参考调节器3将通过点Rw0及点Rw1的直线与x轴的交点设定为第2个修正目标值w2。第2个修正目标值w2利用三角形的相似性而根据下述式(23)作为下述式(24)算出。
(w2-w1):(w0-w2)＝-Rw1:Rw0…(23)
w2＝(Rw1w0-Rw0w1)/(Rw1-Rw0)…(24)
第3个以后的修正目标值也同样地算出。因此，参考调节器3在修正目标值w为初始值w0时的目标函数的偏微分的值Rw0为正的情况下，将第1个修正目标值w1设定为w0-0.5Rw0，通过下述式(5)算出第i个修正目标值wi。在该情况下，更新次数i是2以上的整数。
wi＝(Rwi-1w0-Rw0wi-1)/(Rwi-1-Rw0)…(5)
另外，与第一实施方式同样，参考调节器3在与修正目标值w对应的目标函数的偏微分的值成为了零时或修正目标值w的更新次数达到了预定值时结束修正目标值w的更新，将最终的修正目标值wi设定为目标值wf。
通过利用如上所述的直线近似来进行修正目标值w的更新，能够使修正目标值w有效地接近最佳的修正目标值wop。因此，能够进一步减少参考调节器3的运算负荷。
<目标值导出处理>
图12～图14是示出第二实施方式中的目标值导出处理的控制例程的流程图。本控制例程由设备控制装置执行。
首先，在步骤S201中，基于外生输入d算出临时目标值r。接着，在步骤S202中，算出修正目标值w为临时目标值r时的目标函数的偏微分的值Rr。接着，在步骤S203中，将修正目标值w的初始值w0设定为r-0.5Rr。
接着，在步骤S204中，算出修正目标值w为初始值w0时的目标函数的偏微分的值Rw0。接着，在步骤S205中，判定偏微分的值Rw0是否为负。在判定为偏微分的值Rw0为负的情况下，本控制例程进入步骤S206。
在步骤S206中，将更新编号i设定为1。接着，在步骤S207中，利用上述式(4)算出第i个修正目标值wi。
接着，在步骤S208中，算出修正目标值w为第i个修正目标值wi时的目标函数的偏微分的值Rwi。接着，在步骤S209中，判定偏微分的值Rwi是否为零。在判定为偏微分的值Rwi不为零的情况下，本控制例程进入步骤S210。
在步骤S210中，判定更新次数i是否为预定值n。预定值n是2以上的整数。在判定为更新次数i不为预定值n的情况下，本控制例程进入步骤S211。在步骤S211中，对更新次数i加上1。在步骤S211之后，本控制例程返回步骤S207。
另一方面，在步骤S209中判定为偏微分的值Rwi为零的情况下或者在步骤S210中判定为更新次数i为预定值n的情况下，本控制例程进入步骤S212。在步骤S212中，将目标值wf设定为最终的修正目标值wi。在步骤S212之后，本控制例程结束。
另外，在步骤S205中判定为偏微分的值Rw0为正的情况下，本控制例程进入步骤S213。在步骤S213中，将第1个修正目标值w1设定为w0-0.5Rw0。
接着，在步骤S214中，将更新编号i设定为2。接着，在步骤S215中，通过上述式(5)算出第i个修正目标值wi。之后，与图13的步骤S208～步骤S212同样地执行步骤S216～步骤S220。此外，步骤S218中的预定值n也可以与步骤S210中的预定值n不同。
<第三实施方式>
第三实施方式中的设备控制装置的结构及控制除了以下说明的点之外，基本上与第一实施方式中的设备控制装置是同样的。因而，以下，以与第一实施方式不同的部分为中心对本发明的第三实施方式进行说明。
在第三实施方式中，参考调节器3将修正目标值w的初始值w0设定为r-0.5Rr与r之间的预定值。r是临时目标值，Rr是修正目标值w为临时目标值r时的目标函数的偏微分的值。Rr通过向上述式(16)的右边的w代入r而得到。
图15～图18是用于使用示出目标函数的偏微分的曲线图来说明第三实施方式中的修正目标值的更新方法的图。在图15～图18的曲线图中，x轴表示修正目标值w，y轴表示目标函数的偏微分。在图15～图18中，实际的目标函数的偏微分由单点划线表示。目标函数的偏微分成为零时的修正目标值w是最佳的目标值wop。
首先，对图15的例子进行说明。在图15的例子中，修正目标值w为临时目标值r时的目标函数的偏微分的值Rr为正。另外，修正目标值w的初始值w0是r-0.5Rr与r之间的值，修正目标值w为初始值w0时的目标函数的偏微分的值Rw0为负。由于目标函数的偏微分单调增加，所以最佳的目标值wop成为比初始值w0大的值。此外，Rw0通过向上述式(16)的右边的w代入w0而得到。
在图15的例子中，参考调节器3通过直线近似来进行修正目标值w的更新。具体而言，参考调节器3将通过点Rr及点Rw0的直线与x轴的交点设定为第1个修正目标值w1。
第1个修正目标值w1利用三角形的相似性而根据下述式(19)作为下述式(20)算出。
(w1-w0):(r-w1)＝-Rw0:Rr…(19)
w1＝(Rw0r-Rrw0)/(Rw0-Rr)…(20)
第2个以后的修正目标值也同样地算出。因此，参考调节器3在修正目标值w为临时目标值r时的目标函数的偏微分的值Rr为正且修正目标值w为初始值w0时的目标函数的偏微分的值Rw0为负的情况下，通过下述式(4)算出第i个修正目标值wi。
wi＝(Rwi-1r-Rrwi-1)/(Rwi-1-Rr)…(4)
其中，Rwi-1是修正目标值w为第i-1个修正目标值wi-1时的目标函数的偏微分的值，更新次数i是1以上的整数。Rwi-1通过向上述式(16)的右边的w代入wi-1而得到。
接着，对图16的例子进行说明。在图16的例子中，修正目标值w为临时目标值r时的目标函数的偏微分的值Rr为正。另外，修正目标值w的初始值w0是r-0.5Rr与r之间的值，修正目标值w为初始值w0时的目标函数的偏微分的值Rw0为正。
在该情况下，参考调节器3将第1个修正目标值w1设定为通过点Rw0的斜率为2的直线与x轴的交点(w0-0.5Rw0)。其结果，修正目标值w为第1个修正目标值w1时的目标函数的偏微分的值Rw1成为负。由于目标函数的偏微分单调增加，所以最佳的目标值wop成为比第1个修正目标值w1大的值。此外，Rw1通过向上述式(16)的右边的w代入w1而得到。
之后，参考调节器3通过直线近似来进行修正目标值w的更新。具体而言，参考调节器3将第2个修正目标值w2设定为通过点Rr及点Rw1的直线与x轴的交点。第2个修正目标值w2利用三角形的相似性而根据上述式(21)作为上述式(22)算出。
(w2-w1):(r-w2)＝-Rw1:Rr…(21)
w2＝(Rw1r-Rrw1)/(Rw1-Rr)…(22)
第3个以后的修正目标值也同样地算出。因此，参考调节器3在修正目标值w为临时目标值r时的目标函数的偏微分的值Rr为正且修正目标值w为初始值w0时的目标函数的偏微分的值Rw0为正的情况下，将第1个修正目标值w1设定为w0-0.5Rw0，通过上述式(4)算出第i个修正目标值wi。在该情况下，更新次数i是2以上的整数。
接着，对图17的例子进行说明。在图17的例子中，修正目标值w为临时目标值r时的目标函数的偏微分的值Rr为负。另外，修正目标值w的初始值w0是r-0.5Rr与r之间的值，修正目标值w为初始值w0时的目标函数的偏微分的值Rw0为负。由于目标函数的偏微分单调增加，所以最佳的目标值wop成为比初始值w0大的值。
在图17的例子中，参考调节器3通过直线近似来进行修正目标值w的更新。具体而言，参考调节器3将通过点Rup及点Rw0的直线与x轴的交点设定为第1个修正目标值w1。搜索范围的上限值wup是r-0.5Rr，Rwup是修正目标值w为上限值wup时的目标函数的偏微分的值。
第1个修正目标值w1利用三角形的相似性而根据下述式(25)作为下述式(26)算出。
(w1-w0):(wup-w1)＝-Rw0:Rwup…(25)
w1＝(Rw0wup-Rwupw0)/(Rw0-Rwup)…(26)
第2个以后的修正目标值也同样地算出。因此，参考调节器3在修正目标值w为临时目标值r时的目标函数的偏微分的值Rr为负且修正目标值w为初始值w0时的目标函数的偏微分的值Rw0为负的情况下，通过下述式(6)算出第i个修正目标值wi。
wi＝(Rwi-1wup-Rwupwi-1)/(Rwi-1-Rwup)…(6)
其中，Rwi-1是修正目标值w为第i-1个修正目标值wi-1时的目标函数的偏微分的值，更新次数i是1以上的整数。Rwi-1通过向上述式(16)的右边的w代入wi-1而得到。
接着，对图18的例子进行说明。在图18的例子中，修正目标值w为临时目标值r时的目标函数的偏微分的值Rr为负。另外，修正目标值w的初始值w0是r-0.5Rr与r之间的值，修正目标值w为初始值w0时的目标函数的偏微分的值Rw0为正。
在该情况下，参考调节器3将第1个修正目标值w1设定为通过点Rw0的斜率为2的直线与x轴的交点(w0-0.5Rw0)。其结果，修正目标值w为第1个修正目标值w1时的目标函数的偏微分的值Rw1成为负。由于目标函数的偏微分单调增加，所以最佳的目标值wop成为比第1个修正目标值w1大的值。此外，Rw1通过向上述式(16)的右边的w代入w1而得到。
之后，参考调节器3通过直线近似来进行修正目标值w的更新。具体而言，参考调节器3将第2个修正目标值w2设定为通过点Rwup及点Rw1的直线与x轴的交点。第2个修正目标值w2利用三角形的相似性而根据下述式(27)作为下述式(28)算出。
(w2-w1):(wup-w2)＝-Rw1:Rwup…(27)
w2＝(Rw1wup-Rwupw1)/(Rw1-Rwup)…(28)
第3个以后的修正目标值也同样地算出。因此，参考调节器3在修正目标值w为临时目标值r时的目标函数的偏微分的值Rr为负且修正目标值w为初始值w0时的目标函数的偏微分的值Rw0为正的情况下，将第1个修正目标值w1设定为w0-0.5Rw0，通过上述式(6)算出第i个修正目标值wi。在该情况下，更新次数i是2以上的整数。
另外，与第一实施方式同样，参考调节器3在与修正目标值w对应的目标函数的偏微分的值成为了零时或修正目标值w的更新次数达到了预定值时结束修正目标值w的更新，将最终的修正目标值wi设定为目标值wf。
通过利用如上所述的直线近似进行修正目标值w的更新，能够使修正目标值w有效地接近最佳的修正目标值wop。因此，能够进一步减少参考调节器3的运算负荷。
<目标值导出处理>
图19～图21是示出第三实施方式中的目标值导出处理的控制例程的流程图。本控制例程由设备控制装置执行。
首先，在步骤S301中，基于外生输入d算出临时目标值r。接着，在步骤S302中，算出修正目标值w为临时目标值r时的目标函数的偏微分的值Rr。
接着，在步骤S303中，将修正目标值w的初始值w0设定为r-0.5Rr与r之间的预定值。例如，在偏微分的值Rr为正的情况下，将修正目标值w的初始值w0设定为r-0.5Rr+0.5RrC，在偏微分的值Rr为负的情况下，将修正目标值w的初始值w0设定为r-0.5RrD。r-0.5Rr是偏微分的值Rr为正时的搜索范围的下限值，0.5Rr是偏微分的值Rr为正时的搜索范围的长度。r是偏微分的值Rr为负时的搜索范围的下限值，-0.5Rr是偏微分的值Rr为负时的搜索范围的长度。C、D预先确定，是0与1之间的数。
接着，在步骤S304中，算出修正目标值w为初始值w0时的目标函数的偏微分的值Rw0。接着，在步骤S305中，判定偏微分的值Rw0是否为零。在判定为偏微分的值Rw0为零的情况下，本控制例程进入步骤S306。在步骤S306中，将目标值wf设定为初始值w0。在步骤S306之后，本控制例程结束。
另一方面，在步骤S305中判定为偏微分的值Rw0不为零的情况下，本控制例程进入步骤S307。在步骤S307中，判定偏微分的值Rw0是否为负。在判定为偏微分的值Rw0为负的情况下，本控制例程进入步骤S308。
在步骤S308中，将更新编号i设定为1。接着，在步骤S309中，判定偏微分的值Rr是否为正。在判定为偏微分的值Rr为正的情况下，本控制例程进入步骤S310。在步骤S310中，通过上述式(4)算出第i个修正目标值wi。
另一方面，在步骤S309中判定为偏微分的值Rr为负的情况下，本控制例程进入步骤S311。在步骤S311中，通过上述式(6)算出第i个修正目标值wi。
在步骤S310或步骤S311之后，本控制例程进入步骤S312。在步骤S312中，算出修正目标值w为第i个修正目标值wi时的目标函数的偏微分的值Rwi。接着，在步骤S313中，判定偏微分的值Rwi是否为零。在判定为偏微分的值Rwi不为零的情况下，本控制例程进入步骤S314。
在步骤S314中，判定更新次数i是否为预定值n。预定值n是2以上的整数。在判定为更新次数i不为预定值n的情况下，本控制例程进入步骤S315。在步骤S315中，对更新次数i加上1。在步骤S315之后，本控制例程返回步骤S309。
另一方面，在步骤S313中判定为偏微分的值Rwi为零的情况下或者在步骤S314中判定为更新次数i为预定值n的情况下，本控制例程进入步骤S316。在步骤S316中，将目标值wf设定为最终的修正目标值wi。在步骤S316之后，本控制例程结束。
另外，在步骤S307中判定为偏微分的值Rw0为正的情况下，本控制例程进入步骤S317。在步骤S317中，将第1个修正目标值w1设定为w0-0.5Rw0。
接着，在步骤S318中，将更新编号i设定为2。接着，在步骤S319中，判定偏微分的值Rr是否为正。在判定为偏微分的值Rr为正的情况下，本控制例程进入步骤S320。在步骤S320中，通过上述式(4)算出第i个修正目标值wi。
另一方面，在步骤S319中判定为偏微分的值Rr为负的情况下，本控制例程进入步骤S321。在步骤S321中，通过上述式(6)算出第i个修正目标值wi。
在步骤S320或步骤S321之后，本控制例程进入步骤S322。之后，与图20的步骤S312～步骤S316同样地执行步骤S322～步骤S326。此外，步骤S324中的预定值n也可以与步骤S314中的预定值n不同。
<其他实施方式>
以上，虽然说明了本发明的优选的实施方式，但本发明不限于这些实施方式，能够在权利要求范围的记载内实施各种各样的修正及变更。
例如，在控制输出y具有下限值ylow的情况下，目标函数J(w)由下述式(2)定义。
Figure BDA0001870069500000231
在该情况下，表示与控制输出y相关的约束条件的满足度的惩罚函数(式(2)的右边第二项)构成为在控制输出y的将来预测值yk低于下限值ylow的情况下将下限值ylow与将来预测值yk之差作为惩罚而与目标函数J(w)相加。因而，控制输出y的将来预测值yk低于下限值ylow的量越小，则目标函数J(w)的值越小。
另外，若设为max{ylow-yk,0}＝f2(yk)，则上述式(2)成为下述式(29)。
Figure BDA0001870069500000232
另外，目标函数J(w)的斜率作为目标函数J(w)关于修正目标值w的偏微分而由下述式(30)表示。
Figure BDA0001870069500000233
图22是示出第二函数f2(yk)的曲线图。在图22的曲线图中，x轴表示控制输出y的将来预测值yk，y轴表示第二函数f2(yk)。图23是示出第二函数f2(yk)关于将来预测值yk的偏微分的曲线图。在图23的曲线图中，x轴表示控制输出y的将来预测值yk，y轴表示第二函数f2(yk)关于将来预测值yk的偏微分。
如图23所示，第二函数f2(yk)关于将来预测值yk的偏微分成为不连续的阶梯函数。其中，将该阶梯函数如下述式(31)那样用连续函数进行近似。
Figure BDA0001870069500000241
由上述式(31)表示的曲线在图23中由单点划线表示。
另外，将来预测值yk关于修正目标值w的偏微分成为下述式(14)。
Figure BDA0001870069500000242
若设为(Ak-1+Ak-2+…+1)B＝Pk，Aky0-ylow＝sk，则得到下述式(32)。
yk-ylow＝(Aky0-ylow)+Pkw＝sk+Pkw…(32)
从上述式(30)、(31)、(14)、(32)得到下述式(33)。
Figure BDA0001870069500000243
目标函数的二阶偏微分通过利用下述式(17)而成为下述式(34)。
Figure BDA0001870069500000244
Figure BDA0001870069500000251
上述式(34)的右边第二项始终为零以上。因而，目标函数的二阶偏微分的值始终为2以上。
因此，目标函数的偏微分以2以上的斜率单调增加。因而，在目标函数J(w)由上述式(2)定义的情况下，也能够通过与目标函数J(w)由上述式(1)定义的情况同样的方法来进行目标函数的最小值搜索。
另外，在通过直线近似进行修正目标值w的更新的情况下，与更新后的修正目标值w对应的目标函数的偏微分的值可能成为正的值。例如，在如第二实施方式那样将修正目标值w的初始值w0设定为r-0.5Rr的情况下，与通过直线近似而算出的第1个修正目标值w1对应的目标函数的偏微分的值Rw1有时会成为正的值。
图24是用于使用示出目标函数的关于修正目标值的偏微分的曲线图来说明第二实施方式中的修正目标值的更新方法的图。在图24的曲线图中，x轴表示修正目标值w，y轴表示目标函数的偏微分。在图24中，实际的目标函数的偏微分由单点划线表示。目标函数的偏微分成为零时的修正目标值w是最佳的目标值wop。在图24的例子中，目标函数的偏微分的轨迹与图9的例子不同。
在图24的例子中，与通过点Rr及点Rw0的直线和x轴的交点即第1个修正目标值w1对应的目标函数的偏微分的值Rw1是正的值。在该情况下，也与图9的例子同样，参考调节器3将通过点Rr及点Rw1的直线与x轴的交点设定为第2个修正目标值w2。第2个修正目标值w2利用如图25所示那样的三角形的相似性而根据下述式(35)作为下述式(36)算出。
(w1-w2):(r-w2)＝Rw1:Rr…(35)
w2＝(Rw1r-Rrw1)/(Rw1-Rr)…(36)
上述式(36)和与图9的例子相关的上述式(22)相同。因此，在无论目标函数的偏微分的轨迹如何都通过直线近似来更新修正目标值w的情况下，能够通过上述式(4)算出第i个修正目标值wi。
另外，本实施方式中的设备控制装置能够应用于能够推定具有约束条件的一个控制输出的将来预测值的所有设备。例如，设备是柴油发动机的进排气系统，控制输出是增压压力。在该情况下，外生输入d是发动机转速及燃料喷射量，控制输入u是在涡轮增压器的涡轮机设置的可变喷嘴的开度。
另外，也可以是，设备是柴油发动机的EGR系统，控制输出是EGR率。另外，还可以是，设备是致动器(例如，可变喷嘴、EGR阀、节气门等)，控制输出是致动器的开度。另外，还可以是，设备是共轨系统，控制输出是轨压。另外，设备也可以是汽油发动机这样的柴油发动机以外的内燃机、车辆、机床等系统或致动器。

Claims (10)

1.一种设备控制装置，具备：
反馈控制器，以使设备的一个控制输出接近目标值的方式决定该设备的控制输入；
临时目标值算出部，基于所述设备的预定参数算出临时目标值；以及
参考调节器，根据所述临时目标值，通过利用修正目标值的更新来进行目标函数的最小值搜索，导出所述目标值，
所述目标函数由下述式(1)或式(2)进行定义，
Figure FDA0003080283640000011
Figure FDA0003080283640000012
其中，r是所述临时目标值，w是所述修正目标值，ρ是加权系数，k是时间步，yk是该时间步k的所述控制输出的将来预测值，yup是所述控制输出的上限值，ylow是所述控制输出的下限值，N是预测步数，
在所述设备控制装置中，
所述参考调节器通过下述式(3)算出所述控制输出的将来预测值，
yk+1＝Ayk+Bw…(3)
其中，A及B是预定常数，
所述参考调节器仅在r-0.5Rr与r之间进行所述修正目标值的更新，Rr是所述修正目标值w为所述临时目标值r时的所述目标函数关于所述修正目标值w的偏微分的值。
2.根据权利要求1所述的设备控制装置，
所述参考调节器通过二分搜索法进行所述修正目标值的更新。
3.根据权利要求1所述的设备控制装置，
所述参考调节器将所述修正目标值的初始值w0设定为r-0.5Rr。
4.根据权利要求3所述的设备控制装置，
所述参考调节器，在所述修正目标值w为所述初始值w0时的所述偏微分的值Rw0为负的情况下，通过下述式(4)算出第i个修正目标值wi，
wi＝(Rwi-1r-Rrwi-1)/(Rwi-1-Rr)…(4)
其中，Rwi-1是所述修正目标值w为第i-1个修正目标值wi-1时的所述偏微分的值，i是1以上的整数。
5.根据权利要求3所述的设备控制装置，
所述参考调节器，在所述修正目标值w为所述初始值w0时的所述偏微分的值Rw0为正的情况下，将第1个修正目标值w1设定为w0-0.5Rw0，通过下述式(5)算出第i个修正目标值wi，
wi＝(Rwi-1w0-Rw0wi-1)/(Rwi-1-Rw0)…(5)
其中，Rwi-1是所述修正目标值w为第i-1个修正目标值wi-1时的所述偏微分的值，i是2以上的整数。
6.根据权利要求1所述的设备控制装置，
所述参考调节器将所述修正目标值的初始值w0设定为大于r-0.5Rr且r以下的预定值。
7.根据权利要求6所述的设备控制装置，
所述参考调节器，在所述修正目标值w为所述临时目标值r时的所述偏微分的值Rr为正且所述修正目标值w为所述初始值w0时的所述偏微分的值Rw0为负的情况下，通过下述式(4)算出第i个修正目标值wi，
wi＝(Rwi-1r-Rrwi-1)/(Rwi-1-Rr)…(4)
其中，Rwi-1是所述修正目标值w为第i-1个修正目标值wi-1时的所述偏微分的值，i是1以上的整数。
8.根据权利要求6所述的设备控制装置，
所述参考调节器，在所述修正目标值w为所述临时目标值r时的所述偏微分的值Rr为正且所述修正目标值w为所述初始值w0时的所述偏微分的值Rw0为正的情况下，将第1个修正目标值w1设定为w0-0.5Rw0，通过下述式(4)算出第i个修正目标值wi，
wi＝(Rwi-1r-Rrwi-1)/(Rwi-1-Rr)…(4)
其中，Rwi-1是所述修正目标值w为第i-1个修正目标值wi-1时的所述偏微分的值，i是2以上的整数。
9.根据权利要求6所述的设备控制装置，
所述参考调节器，在所述修正目标值w为所述临时目标值r时的所述偏微分的值Rr为负且所述修正目标值w为所述初始值w0时的所述偏微分的值Rw0为负的情况下，通过下述式(6)算出第i个修正目标值wi，
wi＝(Rwi-1wup-Rwupwi-1)/(Rwi-1-Rwup)…(6)
其中，搜索范围的上限值wup是r-0.5Rr，Rwup是所述修正目标值w为该上限值wup时的所述偏微分的值，Rwi-1是所述修正目标值w为第i-1个修正目标值wi-1时的所述偏微分的值，i是1以上的整数。
10.根据权利要求6所述的设备控制装置，
所述参考调节器，在所述修正目标值w为所述临时目标值r时的所述偏微分的值Rr为负且所述修正目标值w为所述初始值w0时的所述偏微分的值Rw0为正的情况下，将第1个修正目标值w1设定为w0-0.5Rw0，通过下述式(6)算出第i个修正目标值wi，
wi＝(Rwi-1wup-Rwupwi-1)/(Rwi-1-Rwup)…(6)
其中，搜索范围的上限值wup是r-0.5Rr，Rwup是所述修正目标值w为该上限值wup时的所述偏微分的值，Rwi-1是所述修正目标值w为第i-1个修正目标值wi-1时的所述偏微分的值，i是2以上的整数。
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