JP2001273278A - Device and method for optimization - Google Patents

Device and method for optimization

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JP2001273278A
JP2001273278A JP2001032250A JP2001032250A JP2001273278A JP 2001273278 A JP2001273278 A JP 2001273278A JP 2001032250 A JP2001032250 A JP 2001032250A JP 2001032250 A JP2001032250 A JP 2001032250A JP 2001273278 A JP2001273278 A JP 2001273278A
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aptitude
suitability
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parameters
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Masaharu Ishii
雅治 石井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a selection function included within the range of the spread of an error or the like to an entry having this spread. SOLUTION: An optimum area (area held between an upper limit function M+(x) and a lower limit function M-(x)) is set by the entry having the spread of the error or the like. An inequality is established between this optimum area and an optimum function containing a non-determined parameter. This inequality is approximated to finite determination expressions and by solving these expressions concerning the parameter, a solution area is found. By selecting one point inside this solution area, one optimum function f(x) included within the optimum area can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えばデジタルフィル
タの設計に利用可能であり、その設計に用いられる適合
性のある関数を得る方法および装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus which can be used, for example, for designing a digital filter and obtain a compatible function used for the design.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば従来のデジタルフィルタの設計で
は、フィルタの振幅特性を表す曲線を最適化法によって
近似し、その近似曲線に基づいて伝達関数を計算してい
た。最適化法の一例としては、理想特性を表す点列を用
意し、これを近似するための複数のパラメータを含む関
数を設定し、この関数と点列との距離を求め、この距離
を2乗したものの総和が極小になるようにパラメータを
決定することにより、所望の近似曲線を得る方法が知ら
れている。
2. Description of the Related Art For example, in a conventional digital filter design, a curve representing the amplitude characteristic of a filter is approximated by an optimization method, and a transfer function is calculated based on the approximated curve. As an example of the optimization method, a sequence of points representing ideal characteristics is prepared, a function including a plurality of parameters for approximating the characteristic is set, a distance between the function and the sequence of points is obtained, and this distance is squared. There is known a method of obtaining a desired approximate curve by determining a parameter so that the total sum of the calculated values is minimized.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の手法は、入力データを幅のない確定した点列
として表し、この入力データと目標関数との距離を計算
するだけであり、入力データが誤差等によりある程度広
がりをもっている場合、この広がりを扱うことができな
かった。
However, such a conventional method merely represents input data as a fixed point sequence having no width and calculates the distance between the input data and a target function. Has a certain degree of spread due to errors or the like, this spread cannot be handled.

【0004】本発明は以上の課題を解決するものであ
り、物理的システムの構造、形状、システム同定、グラ
フ表示、データ補間、信号予測モデル、パターン認識
等、産業上利用しうる種々の問題において、従来困難で
あった広がりをもった入力データ等を取扱うことができ
る適性化装置および適性化方法を提供することを目的と
している。
The present invention solves the above-mentioned problems, and addresses various industrially applicable problems such as the structure and shape of a physical system, system identification, graph display, data interpolation, signal prediction model, and pattern recognition. It is another object of the present invention to provide a suiting apparatus and a suiting method that can handle input data or the like having a spread which has been difficult in the past.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明に係る適性化装置
は、少なくとも物理的特性の許容範囲に対応した適性領
域を設定する手段と、この適性領域の範囲内に少なくと
も近似的に含まれる適性関数を連立不等式を解くことに
より求める適性関数決定手段とを備え、適性関数決定手
段は適性関数を、パラメータをもつ関数の族として設定
するとともに、このパラメータを連立不等式を解くこと
により求めることを特徴としている。また本発明に係る
適性化方法は、少なくとも物理的特性の許容範囲に対応
した適性領域を設定する第1のステップと、この適性領
域の範囲内に少なくとも近似的に含まれる適性関数を連
立不等式を解くことにより求める第2のステップとを備
え、第2のステップは適性関数を、パラメータをもつ関
数の族として設定するとともに、このパラメータを連立
不等式を解くことにより求めることを特徴としている。
According to the present invention, there is provided a suiting apparatus comprising: means for setting an appropriate area corresponding to at least an allowable range of physical characteristics; An aptitude function determining means for obtaining a function by solving simultaneous inequalities, wherein the aptitude function determining means sets the aptitude function as a family of functions having parameters and obtains the parameters by solving the simultaneous inequalities. And In addition, the suitability optimization method according to the present invention includes a first step of setting a suitability region corresponding to at least a permissible range of a physical property, and a suitability inequality at least approximately included in the suitability region within the suitability region. And a second step of determining by solving the suitability function as a family of functions having parameters, and determining the parameters by solving simultaneous inequalities.

【0006】本明細書において物理的特性とは、要求特
性、要求形状、測定値、通信信号、パターン信号等を意
味している。また本明細書において適性化方法とは、入
力の広がりに対応した範囲(以下、適性領域と呼ぶ)内
を少なくとも近似的に通る関数(以下、適性関数と呼
ぶ)、より具体的にはこの適性関数のパラメータ値を導
き出す方法をいう。
In this specification, the physical characteristics mean required characteristics, required shapes, measured values, communication signals, pattern signals, and the like. Also, in this specification, the optimization method is a function (hereinafter, referred to as an aptitude function) that at least approximately passes through a range corresponding to the spread of the input (hereinafter, referred to as an aptitude area), and more specifically, this aptitude function. A method to derive the parameter values of a function.

【0007】この適性化方法は、適性関数が単純な形で
表される場合においても膨大な量の演算を行わなければ
ならない。したがって手計算により求解することは不可
能であり、デジタルコンピュータ等を使用することによ
り初めて実施可能となる。また適性化装置とは、適性化
方法を実施するための装置をいう。すなわち、適性化方
法が実施されるデジタルコンピュータ等をいう。
[0007] This suitability optimization method requires an enormous amount of calculation even when the suitability function is expressed in a simple form. Therefore, it is impossible to obtain a solution by manual calculation, and it can be implemented only by using a digital computer or the like. The optimization device refers to a device for performing the optimization method. That is, it refers to a digital computer or the like on which the suiting method is performed.

【0008】以下、典型的な適性化方法をベクトル表記
法を用いて説明する。適性化方法の代表的な一例は、パ
ラメータを含む適当な関数をf(x) と置き、多次元空間
上の範囲D内で、 M- (x) <f(x) <M+ (x) (∀x∈D) (1) を満たすパラメータ値を求める手法で表される。(1)
式を適性化の決定式と呼び、(1)式を満たすようなf
(x) を適性関数と呼ぶ。また適性関数f(x) の上限を制
約するM+ (x) を上限関数、下限を制約するM- (x) を
下限関数、上限関数M+ (x) と下限関数M- (x) により
制約される範囲全体を適性領域T(={(x, y)|x
∈D,M- (x) <y<M+ (x) })と呼ぶ。上限関数M
+ (x) 、下限関数M- (x) はそれぞれ+∞,−∞の値を
とってもよい。
Hereinafter, a typical suiting method will be described using vector notation. A typical example of the suitability of the method, a suitable function including a parameter placed and f (x), in the range D of the multidimensional space, M - (x) <f (x) <M + (x) (∀x∈D) (1) It is represented by a method of finding a parameter value that satisfies (1). (1)
The formula is called a decision formula for suitability, and f is such that the formula (1) is satisfied.
(x) is called the aptitude function. The M + (x) the maximum function constrains the upper limit of suitability function f (x), M constrain the lower limit - (x) a lower bound function, upper bound function M + (x) and lower bound function M - by (x) The entire constrained range is represented by the appropriate region T (= {(x, y) | x
∈D, M - a (x) <y <M + (x)}) is called. Upper limit function M
+ (X), lower bound function M - (x), respectively + ∞, may take a value of -∞.

【0009】(1)式を有限個の不等式で表し、この有
限個の不等式を全て満たすようなf(x) のパラメータの
存在する範囲を解領域と呼ぶ。この解領域は適性領域が
パラメータ空間に変換されたものである。したがって解
領域内の1点は、適性領域内に値をとる1つの適性関数
に対応している。
Equation (1) is represented by a finite number of inequalities, and a range in which a parameter of f (x) that satisfies all of the finite number of inequalities is called a solution region. This solution area is obtained by transforming the appropriate area into the parameter space. Therefore, one point in the solution area corresponds to one aptitude function taking a value in the aptitude area.

【0010】なお本発明の適性化装置および適性化方法
において、適性関数f(x) は単に実数値をとる関数だけ
でなく、汎関数、作用素等であってもよく、さらに実施
例7で示すように数列の漸化式であってもよい。またD
は離散的な点集合でも連続的な範囲でもよく非連結であ
ってもよい。
In the suiting apparatus and the suiting method of the present invention, the suitability function f (x) is not limited to a function having a real value, but may be a functional, an operator, or the like. Thus, a recurrence formula of a sequence may be used. Also D
May be a discrete set of points, a continuous range, or unconnected.

【0011】またパラメータが共通のものであれば、適
性化したい関数が複数存在してもよい。この場合、それ
ぞれの適性化したい関数に対して、異なる適性領域が存
在してもよい。
If the parameters are common, there may be a plurality of functions to be optimized. In this case, a different suitability region may exist for each function desired to be suitability.

【0012】[0012]

【実施例】以下実施例により本発明を説明する。まず、
実施例1〜4により本発明の適性化装置および適性化方
法について説明し、実施例5以下により、この装置およ
び方法の技術上および産業上の様々なシステム等への応
用について説明する。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples. First,
Embodiments 1 to 4 explain the suiting apparatus and the suiting method of the present invention, and Embodiment 5 and the following describe the application of this apparatus and method to various technical and industrial systems.

【0013】〔実施例1〕ここでは適性化方法による適
性関数の求解について、次の順に説明する。 1.適性化方法問題の連立不等式への還元 2.連立不等式の求解 3.適性関数f(x) の次数決定法
[Embodiment 1] Here, the solution of the suitability function by the suitability optimization method will be described in the following order. 1. 1. Reduction of suitability method problem to simultaneous inequalities Solving simultaneous inequalities Determining the degree of the fitness function f (x)

【0014】1.適性化方法問題の連立不等式への還元 図1を用いて適性化方法を説明する。本実施例におい
て、各点列Pj =(xj, yj ) ( j = 1,2,...,n ) は
例えば入力データに基づいて生成される。適性関数を制
約するx軸上の範囲Dは{x1,x2,..., xn }とな
る。各点Pi の誤差等による広がりを考慮して、x=x
i において、この点Pi がとりうる上限値により上限関
数M+ ( xi ) が、また下限値により下限関数M- ( x
i )が定められる。このような設定が各点列Pi に対し
て行われる。すなわち、上限関数に対応する点列P+ 1
=(x1,y+ 1) ,P+ 2 =( x2,y+ 2), ..., P+
n =( xn , y+ n ) と、下限関数に対応する点列P-
1 =( x1,y- 1), P- 2 =( x2 , y- 2), ...,
- n =( xn , y- n ) が定められる。ただしy+ i
はM+ ( xi ) 、またy- i はM- ( xi ) である。こ
れらの点列全体により適性領域Tが定められる。
1. Reduction of Suitability Method Problem to Simultaneous Inequalities The suitability optimization method will be described with reference to FIG. In this embodiment
And each point sequence Pj= (Xj, yj) (j = 1,2, ..., n) is
For example, it is generated based on input data. Control aptitude function
The range D on the x-axis to be reduced is {x1, xTwo,. . . , xn
You. Each point PiConsidering the spread due to the error of
iAt this point PiThe upper limit
Number M+(xi) And the lower limit function M-(x
i) Is determined. Such a setting is used for each point sequence PiAgainst
Done. That is, the point sequence P corresponding to the upper limit function+ 1
= (X1, y+ 1), P+ Two= (XTwo, y+ Two),. . . , P+
n = (Xn , y+ n ) And the point sequence P corresponding to the lower limit function-
1= (X1, y- 1), P- Two= (XTwo, y- Two),. . . ,
P- n= (Xn, y- n) Is determined. Where y+ i 
Is M+(xi) And y- iIs M-(xi). This
An appropriate area T is determined by the entire sequence of these points.

【0015】適性関数がxに関して1次の有理関数
(2)式で表せると想定する。 f(x) =( a0 +a1 x) /( b0 +b1 x) (∀x∈D) (2) ここで、a0,a1,b0,b1 は実数のパラメータである。
(2)式を(1)式に代入するとともに、分母(b0
1 i )が正であるという条件の下で分母を払うと、
(1)式はこれと等価な連立不等式(3)、(4)、
(5)に変形される。 −a0 −a1 i +b0 + ( xi ) +b1 i + ( xi ) >0 (3) a0 +a1 i −b0 - ( xi ) −b1 i - ( xi ) >0 (4) b0 +b1 i >0 (5)
It is assumed that the aptitude function can be expressed by a first-order rational function (2) with respect to x. f (x) = (a 0 + a 1 x) / (b 0 + b 1 x) (∀x∈D) (2) where, a 0, a 1, b 0, b 1 is a real number parameters.
The equation (2) is substituted into the equation (1), and the denominator (b 0 +
Paying the denominator under the condition that b 1 x i ) is positive,
Equation (1) is equivalent to the simultaneous inequalities (3), (4),
It is transformed into (5). -A 0 -a 1 x i + b 0 M + (x i) + b 1 x i M + (x i)> 0 (3) a 0 + a 1 x i -b 0 M - (x i) -b 1 x i M - (x i)> 0 (4) b 0 + b 1 x i> 0 (5)

【0016】連立不等式(3)、(4)、(5)をベク
トルの内積として表示するために、パラメータa0,a1,
0,b1 の数に等しい次元である4次元のパラメータ空
間が設定される。このパラメータ空間内におけるベクト
ルX、η+ ( xi ),η- ( x i )およびη0(xi ) を以
下の式のように置く。 X=( a0,a1,b0,b1) (6) η+ ( xi ) =( −1, −xi , M+ ( xi ),xi + ( xi )) (7) η- ( xi ) =( 1, xi , −M- ( xi ),−xi - ( xi )) (8) η0 ( xi ) =( 0, 0, 1, xi ) (9) Xはパラメータベクトル、η+ ( xi ) (以下、上限ベ
クトルと呼ぶ)は上限関数M+ ( xi ) による制限を表
すベクトル、η- ( xi ) (以下、下限ベクトルと呼
ぶ)は下限関数M- ( xi ) による制限を表すベクト
ル、またη0 ( xi )は(2)式が発散しないために必
要な条件を表すベクトルである。
The simultaneous inequalities (3), (4) and (5) are
Parameter a to display as the dot product of0, a1,
b0, b1A four-dimensional parameter with dimensions equal to the number of
The interval is set. Vector in this parameter space
X, η+(xi), η-(x i ) And η0(xi)
Put it like the formula below. X = (a0, a1, b0, b1) (6) η+(xi) = (−1, −xi, M+(xi), xiM+(xi)) (7) η-(xi) = (1, xi, −M-(xi), − XiM-(xi)) (8) η0(xi) = (0, 0, 1, xi) (9) X is a parameter vector, η+(xi) (Hereafter, the upper limit
Is called the upper bound function M+(xi)
Vector, η-(xi) (Hereinafter called the lower limit vector
B) is the lower limit function M-(xi) Vector representing the restriction
And η0(xi) Is necessary because equation (2) does not diverge.
This is a vector representing a necessary condition.

【0017】これらの式を用いると連立不等式(3)、
(4)および(5)により表される適性化方法の決定式
は、それぞれパラメータベクトルXとの内積で表わされ
る下記の不等式(10)、(11)および(12)とな
る。 ( X,η+ ( xi ))>0 (10) ( X,η- ( xi ))>0 (11) ( X,η0 ( xi ))>0 (12)
Using these equations, simultaneous inequality (3),
The deciding formulas of the optimization method represented by (4) and (5) are the following inequalities (10), (11), and (12) represented by inner products with the parameter vector X, respectively. (X, η + (x i ))> 0 (10) (X, η - (x i))> 0 (11) (X, η 0 (x i))> 0 (12)

【0018】このように不等式(10)、(11)およ
び(12)が範囲D上の入力点列P i に対してそれぞれ
与えられているから、適性関数を求める問題が有限個の
連立不等式で表され、実際に解を求めることができる。
例えば点列Pi の数nが500である場合、不等式(1
0)、(11)および(12)の数はそれぞれ500で
ある。
Thus, the inequalities (10), (11) and
And (12) is the input point sequence P on the range D iAgainst
Given the problem, the problem of finding the suitability function is finite
It is expressed by a simultaneous inequality, and the solution can be actually obtained.
For example, point sequence PiIs 500, the inequality (1
The numbers of 0), (11) and (12) are each 500
is there.

【0019】全ての入力点列Pi に対して得られた有限
個の不等式(10)、(11)および(12)を連立さ
せてパラメータベクトルXについて解いたとき、パラメ
ータベクトルXの存在する領域が解領域Sである。この
解領域Sは一般に凸錐になり、下式(13)で表され
る。 S={s1 1 +s2 2 +・・・+sm m |s1,s2,..., sm >0} (13) X1 =( a01, a11, b01, b11),X2 =( a02,
12, b02, b12),...,Xm =( a0m, a1m, b0m,
1m) の各ベクトルは、この解領域Sの頂点を表して
いる。解領域S内部の1点XS =(a0s, a1s, b0s,
1s) により定められる適性関数f(x) は、必ず適性領
域T内に値をとる。
When a finite number of inequalities (10), (11) and (12) obtained for all input point sequences Pi are simultaneously solved for the parameter vector X, the region where the parameter vector X exists is This is the solution area S. The solution area S is generally a convex cone and is represented by the following equation (13). S = {s 1 X 1 + s 2 X 2 +... + S m X m | s 1 , s 2 ,. . . , s m > 0} (13) X 1 = (a 01 , a 11 , b 01 , b 11 ), X 2 = (a 02 ,
a 12, b 02, b 12 ) ,. . . , X m = (a 0m , a 1m , b 0m ,
Each vector of b 1m ) represents a vertex of this solution area S. One point X S = (a 0s , a 1s , b 0s ,
The suitability function f (x) defined by b 1s ) always takes a value in the suitability region T.

【0020】2.連立不等式の求解 適性関数f(x) が1つ得られればよい場合、または解領
域Sの部分解S1が求まれば充分な場合は多い。したが
って、例えば解領域Sの存在判定と部分解S1だけの求
解とを行い、演算を高速化することができる。
2. Solving Simultaneous Inequalities In many cases, it is sufficient to obtain one suitability function f (x), or it is sufficient to obtain the partial solution S1 of the solution area S. Therefore, for example, the existence of the solution area S is determined and the solution of only the partial solution S1 is determined, and the calculation can be speeded up.

【0021】図2、3を参照して線形計画法を利用した
解領域Sの存在判定と部分解S1の求解の一例を次に示
す。ここで説明を簡略化するために、上述した不等式
(10)、(11)、(12)に用いられるη+ (
i ),η- ( xi ),η0 ( xi ) の全てのベクトルに対
応するベクトルをηj ( j = 1,2,...,3n )で表す。これ
により不等式(10)、(11)、(12)は、これと
等価な下記の不等式(14)で表される。 ( X, ηj ) >0 ( j = 1,2,...,3n ) (14) ここで ηi =η+ ( xi ) ( i = 1,2,...,n ) (15) ηi+n =η- ( xi ) (16) ηi+2n=η0(xi ) (17) と置いた。またηj の成分による表示を( ηj0, ηj1,
ηj2, ηj3) とする。
Referring to FIGS. 2 and 3, an example of the determination of the existence of the solution area S using the linear programming and the solution of the partial solution S1 will be described below. Here, for the sake of simplicity, η + (used in the above inequalities (10), (11), and (12)
x i), η - represented by (x i), η 0 (the corresponding vector to all vectors of x i) η j (j = 1,2, ..., 3n). As a result, the inequalities (10), (11), and (12) are represented by the following inequality (14), which is equivalent to the inequalities (10), (11), and (12). (X, η j)> 0 (j = 1,2, ..., 3n) (14) where η i = η + (x i ) (i = 1,2, ..., n) (15 ) η i + n = η - placing a (x i) (16) η i + 2n = η 0 (x i) (17). Also, the display by the component of η j is (η j0 , η j1 ,
η j2 , η j3 ).

【0022】不等式(14)において、パラメータベク
トルXをα倍しても下記の不等式(18)が成り立つ。 ( αX, ηj ) =α( X, ηj ) >0 (18) そこでXを(1/a0)倍し、 X”=(1/a0)X=( 1, a1 /a0,b0 /a0,b1 /a0) とおいても一般性を失わない。すると4次元のベクトル
の内積で表されている上式(14)は、3次元のベクト
ルX', η' j の内積で表される下記の不等式(19)
に還元される。 0<( X”, ηj ) =ηj0+( X',η' j ) (19) ここで各X',η' j を X' =( X' (1) , X' (2) , X' (3) ) =( a1 /a0,b0 /a0,b1 /a0) η' j =( ηj1, ηj2, ηj3 ) とおいた。
In the inequality (14), the following inequality (18) holds even when the parameter vector X is multiplied by α. (αX, η j ) = α (X, η j )> 0 (18) Then, X is multiplied by (1 / a 0 ), and X ″ = (1 / a 0 ) X = (1, a 1 / a 0) , b 0 / a 0 , b 1 / a 0 ) without loss of generality. Then, the above equation (14) expressed by the inner product of the four-dimensional vector gives the three-dimensional vector X ′, η ′ The following inequality (19) expressed by the inner product of j
Is reduced to 0 <(X ″, η j ) = η j0 + (X ′, η ′ j ) (19) where X ′ and η ′ j are represented by X ′ = (X ′ (1) , X ′ (2) , X '(3)) = ( a 1 / a 0, b 0 / a 0, b 1 / a 0) η' j = (η j1, η j2, placed and eta j3).

【0023】不等式(19)の可能領域S' は下式(2
0)で表される。 S' ={s1 X'1+s2 X'2+・・・+sn X' n |s1,s2,..., sn >0、s1 +s2 +・・・+sn =1} (20) 各X' k ( k = 1,2,...,n )はそれぞれ、可能領域S'
の頂点を表す3次元のベクトルである。
The possible area S 'of the inequality (19) is given by the following equation (2)
0). S '= {s1X '1+ STwoX 'Two+ ... + snX 'n  | S1, sTwo,. . . , sn> 0, s1+ STwo+ ... + sn= 1} (20) Each X 'k(k = 1,2, ..., n) are the possible areas S ′
Is a three-dimensional vector representing the vertices of.

【0024】(19)式の制約の下で評価関数をV1
X' (1) ( =a1 /a0 )とおき、線形計画法によりま
ずV1 を最大化する。初めに実行可能解の存在判定を行
い、可能領域S' が空集合であるかどうかを決定する。
可能領域S' が空集合なら解領域Sも空集合であり、適
性関数は存在しない。可能領域S' が空集合でないと
き、以下の処理を続ける。
The evaluation function is given by V 1 =
X ′ (1) (= a 1 / a 0 ), and V 1 is first maximized by linear programming. First, the existence of a feasible solution is determined to determine whether the feasible region S 'is an empty set.
If the possible area S ′ is an empty set, the solution area S is also an empty set, and no suitability function exists. When the possible area S 'is not an empty set, the following processing is continued.

【0025】V1 が一定である等高平面は図2のH1、
H2等で表されるように、X' (1)の軸に垂直な平面で
ある。図2よりV1 を最大化する可能領域S' の点は
X'3である。同様に V2 =−X' (1) ( =−a1 /a0) V3 =X' (2) ( =b0 /a0) V4 =−X' (2) ( =−b0 /a0) V5 =X' (3) ( =b1 /a0) V6 =−X' (3) ( =−b1 /a0) とおき、それぞれを最大化する可能領域S' の頂点
X'7, X'1, X'5, X'14,X'15 が得られる。このと
き、 S' 1={( s1 X'3+s2 X'7+s3 X'1+s4 X'5+s5 X'14 +s6 X '15)|s1,s2,..., s6 >0, s1 +s2 +・・・+s6 =1} (21) とおけば、S' 1は図3に示すように、可能領域S' 内
に含まれる部分領域であることがわかる。
The contour plane where V 1 is constant is H1 in FIG.
A plane perpendicular to the axis of X ′ (1) as represented by H2 or the like. Region S that maximizes the V 1 from 2 'point of X' 3. Similarly, V 2 = −X ′ (1) (= −a 1 / a 0 ) V 3 = X ′ (2) (= b 0 / a 0 ) V 4 = −X ′ (2) (= −b 0 / A 0 ) V 5 = X ′ (3) (= b 1 / a 0 ) V 6 = −X ′ (3) (= −b 1 / a 0 ), and each possible area S ′ is maximized. X ′ 7 , X ′ 1 , X ′ 5 , X ′ 14 , X ′ 15 are obtained. In this case, S '1 = {(s 1 X' 3 + s 2 X '7 + s 3 X' 1 + s 4 X '5 + s 5 X' 14 + s 6 X '15) | s 1, s 2,. . . , s 6 > 0, s 1 + s 2 +... + s 6 = 1} (21) If S ′ 1 is a partial area included in the possible area S ′ as shown in FIG. I understand.

【0026】なお評価関数Vi ( i = 1,2,... )はこの
ような定め方に限定する必要はなく、充分多くとれば部
分領域が得られる。
It is not necessary to limit the evaluation function Vi (i = 1, 2,...) To such a method, and a sufficiently large area can be obtained.

【0027】パラメータ空間で考えると部分解S1は下
式(22)で表される。 S1={α( 1, s1 X'3+s2 X'7+s3 X'1+s4 X'5 +s5 X'14 +s6 X'15)|α>0, s1,s2,..., s6 >0, s1 +s2 +・・・+s6 =1} (22) この部分解S1内に存在するパラメータベクトルの1つ Xs1=( a0s1,a1s1,b0s1,b1s1) の各成分を(2)式に代入すると、1つの適性関数f
(x) が得られる。
Considering the parameter space, the partial solution S1 is
It is represented by equation (22). S1 = {α (1, s1X 'Three+ STwoX '7+ SThreeX '1+ SFourX 'Five  + SFiveX '14+ S6X 'Fifteen) | Α> 0, s1, sTwo,. . . , s6> 0, s1+ STwo+ ... + s6= 1} (22) One of the parameter vectors existing in this partial solution S1 Xs1= (A0s1, a1s1, b0s1, b1s1) Into equation (2), one aptitude function f
(x) is obtained.

【0028】なお解領域Sの存在判定と部分解S1の求
解はこの手法に限定されるものではなく、計算幾何学等
の手法を用いてもよい。またこの計算幾何学等の手法に
より、部分解S1でなく、解領域S全体を求めることも
可能である(文献、計算幾何学入門:F.P.プレパラ
ータ、M.I.シェーモス著、浅野孝夫、浅野哲夫訳、
1992年7月1日 総研出版社発行)。さらにペナル
ティ関数などによる解法や近似解法を用いることもでき
る。ペナルティ関数による解法とは、不等式の問題を最
適化の問題に還元する方法である。すなわちこれは、不
等式を満足しない範囲では大きな関数値をとり、かつ不
等式を満足する範囲では小さな関数値をとるペナルティ
関数を構成し、次にこのペナルティ関数を最小化するよ
うな点を求める、という手法である(文献、非線形計画
法(第II部第10章):今野浩、山下浩著、日科技連、
1978年第1刷発行、1990年第6刷発行)。
The determination of the existence of the solution area S and the solution of the partial solution S1 are not limited to this method, and a method such as computational geometry may be used. In addition, it is also possible to obtain the entire solution domain S instead of the partial solution S1 by this technique such as computational geometry (Literature, Introduction to Computational Geometry: FP Preparer, MI Schemos, Takao Asano , Translated by Tetsuo Asano,
Published by Soken Publishing Company on July 1, 1992). Further, a solution method using a penalty function or the like or an approximate solution method can be used. The solution by the penalty function is a method of reducing an inequality problem to an optimization problem. That is, this is to construct a penalty function that takes a large function value in a range that does not satisfy the inequality and a small function value in a range that satisfies the inequality, and then finds a point that minimizes this penalty function. (Literature, Nonlinear Programming (Part II, Chapter 10): Hiroshi Konno, Hiroshi Yamashita, Nisshin Giren,
The first print was issued in 1978, and the sixth print in 1990).

【0029】唯一の適性関数を求めるだけで充分な場合
は、例えば1個のスラックス変数Yを導入し、不等式
(19)を 0<(X',ηj ) + ηj0−Y とおき、Yを最大化する線形計画問題を解いてもよい。
もし、解が存在し、0<Yを満たせば、そのときのX'
は(19)式を満たすので、1つの適性関数が得られ
る。スラック変数の導入の仕方によって、線形計画法へ
還元する手法は複数存在する。
If it is sufficient to find only one suitability function, for example, one slacks variable Y is introduced, the inequality (19) is set as 0 <(X ′, η j ) + η j0 −Y, and Y May solve a linear programming problem that maximizes
If a solution exists and 0 <Y, then X 'at that time
Satisfies equation (19), so that one suitability function is obtained. There are a number of ways to reduce to linear programming depending on how slack variables are introduced.

【0030】有理関数(2)式を、n次元空間中の範囲
D上の線形独立な2つの関数の組(p0(x), p1(x),
..., pM (x)),(q0(x), q1(x), ..., q
N (x))の線形結合の比からなる次の有理関数 f(x) =( a0 0(x)+a1 1(x)+・・・+aM M (x)) /( b0 0(x)+b1 1(x)+・・・+bN N (x)) (23) に一般化した場合に対して、上記1.2.項の手法を拡
張することは容易である。ここでa0,a1,...,
M , b0,b1,..., bN は実数のパラメータ、xは
n次元のベクトル、各関数p0(x), p1(x), ..., p
M (x),q0(x), q1(x), ..., qN (x) はD上の区分
的連続関数であり、例えばxn , cos x, exおよび階
段関数等である。
The rational function (2) is defined as a set of two linearly independent functions (p 0 (x), p 1 (x),
. . . , p M (x)), (q 0 (x), q 1 (x), ..., q
N (x) the following rational function f consisting ratio of linear combinations of) (x) = (a 0 p 0 (x) + a 1 p 1 (x) + ··· + a M p M (x)) / ( b 0 q 0 (x) + b 1 q 1 (x) +... + b N q N (x)) (23) It is easy to extend the term approach. Here, a 0 , a 1 ,. . . ,
a M , b 0 , b 1 ,. . . , b N are real parameters, x is an n-dimensional vector, and each function p 0 (x), p 1 (x),. . . , p
M (x), q 0 (x), q 1 (x),. . . , Q N (x) is a piecewise continuous function of the D, for example, x n, cos x, e x and step functions and the like.

【0031】3.適性関数f(x) の次数決定法 図4は適性関数を最小の次数で求める手順の一例を示す
フローチャートである。適性関数f(x) が、分母分子が
xのN次の多項式の比で表される有理関数であると仮定
する。ステップ111では、上限関数M+ ( xi ) と下
限関数M- ( x i ) が入力される。すなわち、各点列P
i =( xi , yi ) の許容範囲を考慮して、例えば上限
関数M+ ( x1 ),M+ ( x2 ),..., M+ ( xn ) が
1.05y1,1.04y2,..., 1.06yn 、また下限関数M-
( x1 ),M- ( x2 ),..., M - ( xn ) が0.94y1,
0.97y2,..., 0.92yn と定められる。ステップ11
2では、まず次数Nの初期値を1とする。
3. Method for Determining Order of Suitability Function f (x) FIG. 4 shows an example of a procedure for obtaining the suitability function with the minimum order.
It is a flowchart. If the fitness function f (x) is
Assume that it is a rational function expressed by the ratio of N-th order polynomial of x
I do. In step 111, the upper limit function M+(xi) And below
Limit function M-(x i) Is entered. That is, each point sequence P
i= (Xi, yi), For example, the upper limit
Function M+(x1), M+(xTwo) ,. . . , M+(xn) But
1.05y1, 1.04yTwo,. . . , 1.06yn, And the lower limit function M-
(x1), M-(xTwo) ,. . . , M -(xn) Is 0.94y1,
0.97yTwo,. . . , 0.92ynIt is determined. Step 11
In 2, the initial value of the order N is set to 1.

【0032】ステップ113では、上述した手法により
不等式( X, ηj ) >0が構成される。ここでηj
(14)式において使用されているものと同様である。
ステップ114では、パラメータベクトルXの解領域S
の存在判定が行われる。
In step 113, the inequality (X, η j )> 0 is constructed by the above-described method. Here, η j is the same as that used in equation (14).
In step 114, the solution area S of the parameter vector X
Is determined.

【0033】ここで解領域Sが存在しなければ、ステッ
プ121において有理関数f(x) の分母分子の次数Nが
1つ上げられる。ステップ122では、この有理関数f
(x)の次数Nが実現可能な最大次数Nmax を越えたかど
うかが判定される。もし最大次数を越えていなければ、
ステップ113に戻る。
If the solution area S does not exist, the order N of the denominator and numerator of the rational function f (x) is increased by one in step 121. In step 122, this rational function f
It is determined whether the order N of (x) has exceeded the maximum achievable order Nmax . If the maximum order is not exceeded,
Return to step 113.

【0034】この手順を繰り返して、ステップ114に
おいて解領域Sが存在すると判定されると、ステップ1
15において解領域Sの部分解S1の求解が行われ、適
性関数f(x) の族が得られる。ステップ116では、必
要に応じて部分解S1、すなわち適性関数f(x) の族の
中から適当な適性関数f(x) が選択され、例えばディス
プレイ画面上に表示される。この後、プログラムは終了
する。
This procedure is repeated, and if it is determined in step 114 that the solution area S exists, step 1
At 15, a solution of the partial solution S1 of the solution area S is obtained, and a family of the suitability function f (x) is obtained. In step 116, if necessary, a partial solution S1, that is, an appropriate suitability function f (x) is selected from the family of suitability functions f (x), and is displayed on, for example, a display screen. Thereafter, the program ends.

【0035】ステップ122において、もし次数Nが最
大次数Nmax を越えていると判断された場合、ステップ
123において、例えばディスプレイ画面上に「Nmax
以下の次数では適性化不可能」と表示される。ステップ
124では上限関数M+ ( x i ) と下限関数M- (
i ) の設定をやり直すか否かの入力を待つ。
In step 122, if the order N is
Large order NmaxIf it is determined that
At 123, for example, “N” is displayed on the display screen.max 
The following orders are not suitable. " Steps
In 124, the upper limit function M+(x i) And the lower limit function M-(
xiWait for the input as to whether or not to redo the setting of).

【0036】最大次数Nmax 以下で近似曲線を生成した
い場合には上限関数M+ ( xi ) と下限関数M- (
i ) の設定を変更して近似精度を落とす必要がある。
この場合にはステップ111に戻って上限関数M+ ( x
i ) と下限関数M- ( xi ) の設定が変更される。例え
ば、各点列Pi =( xi , yi ) の許容範囲が約±5%
から約±10%に変更される。その後ステップ112に
おいて有理関数f(x) の次数Nが1に定められ、ステッ
プ113からステップ122までの処理が繰り返され
る。そしてステップ114において解領域Sが存在する
と判定されると、ステップ116、117が実行され、
適性関数f(x) がディスプレイ画面上に表示される。
The upper limit when it is desired to generate an approximate curve following the maximum degree N max function M + (x i) and lower bound function M - (
It is necessary to reduce the approximation accuracy by changing the setting of x i ).
In this case, returning to step 111, the upper limit function M + (x
i) a lower bound function M - setting (x i) is changed. For example, each point sequence P i = (x i, y i) tolerance of approximately ± 5%
To about ± 10%. Thereafter, in step 112, the order N of the rational function f (x) is set to 1, and the processing from step 113 to step 122 is repeated. If it is determined in step 114 that the solution area S exists, steps 116 and 117 are executed, and
The suitability function f (x) is displayed on the display screen.

【0037】一方、ステップ124において、例えばこ
れ以上適性領域Tを広げると得られる適性関数f(x) が
所望の仕様を表すことができない場合には、上限関数M
+ (x i ) と下限関数M- ( xi ) の設定が変更されるこ
となく、このプログラムは終了する。
On the other hand, in step 124, for example,
The suitability function f (x) obtained by further expanding the suitability region T is
If the desired specification cannot be expressed, the upper limit function M
+(x i) And the lower limit function M-(xi) Settings are changed
Then, this program ends.

【0038】なお、上述した手法は説明の簡略化のため
に最も単純なアルゴリズムの例を示しており、例えば公
知の2分法等のアルゴリズムを用いれば、より高速に次
数を決定することができる。また以上の探査で求まる次
数Nは、分子、分母の少なくとも一方の最少次数であ
る。そこで一方の次数をNに固定し、もう一方の次数を
Nまでの間で変化させて解領域Sの存在判定を行うこと
により、分子、分母の次数をそれぞれ最少化できる。こ
のようにすれば、分子、分母の次数の組合せ全体に対す
る2次元的探査を行うことなく、単に1次元探査を行う
だけでよく、効率が高い。
The above-described method shows an example of the simplest algorithm for simplification of the description. For example, if an algorithm such as a known bisection method is used, the order can be determined more quickly. . The order N obtained by the above search is the minimum order of at least one of the numerator and the denominator. Therefore, the order of the numerator and denominator can be minimized by fixing one order to N and changing the other order up to N to determine the existence of the solution region S. In this way, it is sufficient to simply perform a one-dimensional search without performing a two-dimensional search for the entire combination of the order of the numerator and denominator, and the efficiency is high.

【0039】以上のように本実施例の適性化方法によれ
ば、以下のような効果が得られる。すなわち入力データ
が範囲で与えられるため、従来困難であった広がりをも
った入力データを取扱うことができ、かつ適性関数が唯
一ではなく、族として求められる。したがって本実施例
の適性関数f(x) が、例えば後述するアナログシステム
の回路構成を示す伝達関数に利用される場合に、回路の
部品および部材のずれや経年変化が解領域Sの範囲に収
まるようにしておけば、得られる伝達関数はその経年変
化等によらず長期にわたって要求仕様を満たすことがで
きる。
As described above, according to the suiting method of this embodiment, the following effects can be obtained. That is, since the input data is given in a range, it is possible to handle input data having a spread which has been difficult in the past, and an aptitude function is obtained not as a unique function but as a family. Therefore, when the suitability function f (x) of the present embodiment is used, for example, as a transfer function indicating a circuit configuration of an analog system described later, deviations and aging of circuit components and members fall within the range of the solution area S. By doing so, the transfer function obtained can satisfy the required specifications for a long time regardless of its aging.

【0040】また最適化法等の従来の方法では扱うこと
が困難であった関数でも、適性関数を得ることができ
る。例えばその2乗振幅特性が有理関数の形で表される
IIR型デジタルフィルタの設計において、本実施例の
適性化方法を用いれば、所望の伝達関数を得ることがで
きる。最適化法では評価関数が非常に複雑な関数にな
り、その最適値をニュートン法等の数値解法によって得
ることは大域的な非収束性より極めて困難であった。
In addition, even if the function is difficult to handle by the conventional method such as the optimization method, an appropriate function can be obtained. For example, in the design of an IIR digital filter whose square amplitude characteristic is expressed in the form of a rational function, a desired transfer function can be obtained by using the suiting method of this embodiment. In the optimization method, the evaluation function becomes a very complicated function, and it is extremely difficult to obtain the optimum value by a numerical solution such as Newton's method due to global non-convergence.

【0041】さらに適性領域T内に値をとる適性関数f
(x) が、最小の次数で得られる。また必要に応じて上限
関数M+ ( xi ) と下限関数M- ( xi ) の設定を、例
えばディスプレイ上で対話形式で変更することにより、
現実的に仕様を満たす、すなわち実行可能な最大次数N
max の範囲内での、適性関数f(x) がその適性領域Tに
おける最小の次数で得られる。
Further, an aptitude function f taking a value in the aptitude area T
(x) is obtained with the minimum order. The upper bound function M + optionally (x i) and lower bound function M - settings (x i), for example by changing interactively on a display,
Realistically satisfies the specification, that is, the maximum feasible order N
Within max , the fitness function f (x) is obtained with the smallest order in the fitness region T.

【0042】例えば本実施例の適性化方法を補間に利用
すれば、次のような効果が得られる。 誤差や幅のある入力点列を補間できる。 設定する補間式として有理関数が扱える。 により、オーバーシュートやふくらみのないシャ
ープな適性関数が得られる。 により区分多項式を使わずに全体を1つの適性関
数で表せる。 何次式で近似すればよいかを計算できる。 補間式が範囲として得られるため、この範囲内にお
いて微調整することが可能である。 なおここでの補間式とは、システムの形状およびグラフ
表示等のデータを補間する関数を表している。
For example, if the suiting method of this embodiment is used for interpolation, the following effects can be obtained. Input point sequences with errors and widths can be interpolated. A rational function can be used as the interpolation formula to be set. As a result, a sharp suitability function without overshoot or swelling can be obtained. Can be represented by one fitness function without using piecewise polynomials. It is possible to calculate how many approximations to use. Since the interpolation formula is obtained as a range, fine adjustment can be made within this range. Here, the interpolation formula indicates a function for interpolating data such as the shape of the system and the graph display.

【0043】また本実施例の適性化方法をCADシステ
ム等に応用すれば、グラフ表示、形状表示等に利用可能
である。
If the suiting method of this embodiment is applied to a CAD system or the like, it can be used for graph display, shape display, and the like.

【0044】さらに本実施例の適性化装置および適性化
方法において、パラメータが共通のものであれば、適性
関数を複数設定してもよい。この場合、それぞれの適性
関数において、異なる適性領域が存在してもよい。例え
ば本実施例において、有理関数が発散しないために必要
な条件式(5)を g(x) =b0 +b1 x (24) と置くと、f(x) とg(x) の両者を適性化していると考
えることができる。この場合の適性化の決定式は(1)
式と、 g(x) >0 (25) により表される((5)式参照)。
Further, in the suiting apparatus and the suiting method of this embodiment, if the parameters are common, a plurality of suiting functions may be set. In this case, different suitability regions may exist in each suitability function. For example, in this embodiment, placing condition required for rational function does not diverge (5) g (x) = b 0 + b 1 x (24), both f (x) and g (x) It can be considered that it has become aptitude. The formula for determining suitability in this case is (1)
And g (x)> 0 (25) (see equation (5)).

【0045】〔実施例2〕ここでは適性関数が有理関数
以外の関数である場合について説明する。パラメータの
解領域Sが凸領域で表せるような場合、(23)式のよ
うな有理関数以外の関数を、適性関数として使用でき
る。すなわち関数の族のパラメータをX=( a0,
1,..., am ) 、上限関数をM+ (x) 、下限関数を
- (x) 、そして適性関数をf( X, x) と置くと、上
述した(1)式に対応して、 M- (x) <f( X, x) <M+ (x) ( ∀x∈D) (26) が得られる。
[Embodiment 2] Here, the case where the suitability function is a function other than the rational function will be described. When the solution area S of the parameter can be represented by a convex area, a function other than the rational function such as Expression (23) can be used as the suitability function. That is, the parameter of the family of the function is X = (a 0 ,
a 1 ,. . . , A m), + the upper bound function M (x), the lower bound function M - (x), and placing the suitability function f (X, x) and, in response to the above-described (1), M - (x) <f (X, x) <M + (x) (∀x∈D) (26)

【0046】ここで、 B1(X, x) =f( X, x) −M- (x) (27) B2(X, x) =−f( X, x) +M+ (x) (28) と置くと、決定式(26)は下記の連立不等式(2
9)、(30)により表される。 0<B1(X, x) (29) 0<B2(X, x) ( ∀x∈D) (30)
[0046] Here, B 1 (X, x) = f (X, x) -M - (x) (27) B 2 (X, x) = -f (X, x) + M + (x) ( 28), the decision equation (26) is given by the following simultaneous inequality (2)
9) and (30). 0 <B 1 (X, x) (29) 0 <B 2 (X, x) (∀x∈D) (30)

【0047】実施例1と同様に各入力点列Pi に対して
各不等式を評価すると、有限個の不等式が得られる。こ
れらの不等式を連立させて部分解を求めれば、適性関数
f(X, x) の族が求まる。このためには、例えば実施
例1で線形計画法を用いた部分を非線形計画法に置き換
えた手法が考えられる。すなわち複数の評価関数をと
り、それぞれを最大化する実行可能解を求め、それらの
凸包体をS1とすればよい。解領域Sは凸領域であると
仮定したので、このS1はSを内側から近似する凸包体
形の部分解になる。これにより有理関数で表せない物理
的システム等を表す関数に対しても適性化を行うことが
可能である。また、解領域が凸包体で表せない場合で
も、(29)および(30)式を解くことにより、1つ
の解が得られる。
When each inequality is evaluated for each input point sequence P i as in the first embodiment, a finite number of inequalities are obtained. If a partial solution is obtained by simultaneously combining these inequalities, a family of suitability functions f (X, x) is obtained. For this purpose, for example, a method in which the portion using the linear programming in the first embodiment is replaced with a nonlinear programming is conceivable. That is, a plurality of evaluation functions are obtained, a feasible solution that maximizes each of the evaluation functions is obtained, and their convex hulls are set to S1. Since it is assumed that the solution region S is a convex region, this S1 is a partial decomposition of a convex hull shape approximating S from the inside. As a result, it is possible to optimize a function that represents a physical system or the like that cannot be represented by a rational function. Even when the solution area cannot be represented by a convex hull, one solution can be obtained by solving equations (29) and (30).

【0048】〔実施例3〕実施例3では、Dが連続的な
範囲であり上限関数M+ (x) と下限関数M- (x)が区分
的連続関数である場合における適性化方法について、下
限関数M- (x) を例にとり次の順に説明する。 1.凸包体を用いた連続的適性化方法問題の連立不等式
への還元 2.生成凸包体の構成方法の例 3.その他の手法 なお本実施例において、適性関数f(x) は有理関数
(2)の形で表される。また図5に示すように、下限関
数M- (x) は図5の破線部により表されるとする。
[0048] [Example 3] In Example 3, D is a continuous range limit function M + (x) and lower bound function M - for suitability method when (x) is piecewise continuous function, lower bound function M - (x) is explained taking the following order as an example. 1. 1. Reduction of the problem of continuous suitability using convex hulls into simultaneous inequalities 2. Example of configuration method of generated convex hull Other Techniques In this embodiment, the suitability function f (x) is expressed in the form of a rational function (2). Further, as shown in FIG. 5, lower bound function M - a (x) is represented by the broken line in FIG.

【0049】1.凸包体を用いた連続的適性化方法問題
の連立不等式への還元 実施例1において(11)式を導いたのと同様な手法に
よって、下記の不等式(31)が得られる。 (X, η- (x))>0 ( ∀x∈D) (31) この下限ベクトルη- (x) は(8)式と同様下限関数M
- (x) から定義したものであり、下限関数M- (x) がパ
ラメータ空間に変換されたものである。
1. Reduction of Continuous Suitability Method Problem Using Convex Hull into Simultaneous Inequalities The following inequality (31) is obtained by the same method as that used in the first embodiment to derive expression (11). (X, η - (x) )> 0 (∀x∈D) (31) The lower limit vector eta - (x) similar to the equation (8) lower bound function M
- are as defined from (x), lower bound function M - in which (x) is converted into the parameter space.

【0050】本実施例の場合xは連続的に変化するの
で、(31)式の連立不等式は無限個存在し、デジタル
コンピュータ等の装置において扱うことができない。そ
こで次に述べる凸包体を用いた手法により(31)式を
有限個の連立不等式で近似する。
In the case of this embodiment, since x changes continuously, there are an infinite number of simultaneous inequalities of the equation (31), which cannot be handled in a device such as a digital computer. Therefore, Equation (31) is approximated by a finite number of simultaneous inequalities by a method using a convex hull described below.

【0051】区間Dを要求精度に応じた適当な大きさの
有限個の区間[ x1,x2 ] ,[x2,x 3 ] , ...,[x
n-1,xn ] に分割しておく。
The section D has an appropriate size corresponding to the required accuracy.
Finite interval [x1, xTwo], [xTwo, x Three],. . . , [x
n-1, xn].

【0052】図6においては、図5の下限関数M- (x)
および点M- ( xi ) 、M- ( xi+ 1)が、それぞれ下限
ベクトルη- (x),η- ( xi ),η- ( xi+1 ) に変換さ
れている。また区間[ xi , xi+1]上の任意の点yに対
応するM- (y) が、下限ベクトルη- (y) に対応してい
る。
[0052] In FIG. 6, the lower limit function of FIG. 5 M - (x)
And the point M - (x i), M - (x i + 1) is, the lower limit vector eta each - (x), η - ( x i), η - are converted into (x i + 1). The interval [x i, x i + 1 ] M corresponding to an arbitrary point y on the - (y) is, the lower limit vector eta - corresponds to (y).

【0053】まず図5、6を参照して、下限ベクトルη
- (y) を凸包体で近似する手法を説明する。あるパラメ
ータベクトルX0 が下限ベクトルη- ( xi ) 、η- (
i+1 ) に対し、 ( X0, η- ( xi ))>0 (32) ( X0, η- ( xi+1 ))>0 (33) を満足している場合を考える。η- ( xi ) とη- ( x
i+1)を結ぶ線分L上の任意のベクトルξに対し、線分の
公式ξ∈{s1 η- (xi ) +s2 η- (xi+1) |s1,s2 >0、s1 +s2 =1} (34) が成り立つ。したがって(X0,ξ) は (X0,ξ) =s1(X0, η- (xi ))+s2(X0, η- (xi+1)) (35) と表される。ところでs1,s2 >0であるから、(3
2)、(33)式より (X0,ξ) >0 (36) が成り立つ。しかし区間 [xi , xi+1]内の点y、すな
わち線分L上にない下限ベクトル η- (y) に関し、常
に (X0, η- (y))>0 (y∈[ xi , xi+1]) (37) が成り立つという保証はない。η- (y) は下限関数を表
しているから、図5の区間[ xi , xi+1]における有理
関数f(x) の任意の点が、下限関数M- (x) よりも上に
位置するとは限らない。
First, referring to FIGS. 5 and 6, the lower limit vector η
- the (y) described a method for approximated by the convex hull body. Certain parameter vector X 0 is a lower limit vector η - (x i), η - (
to x i + 1), (X 0, η - (x i) - assumed that satisfies the)> 0 (33))> 0 ((x i + 1 32) (X 0, η) . η - (x i) and η - (x
i + 1) for any vector ξ on a line segment L connecting the line segments of the official ξ∈ {s 1 η - (x i) + s 2 η - (x i + 1) | s 1, s 2> 0, s 1 + s 2 = 1} (34) Thus (X 0, ξ) is (X 0, ξ) = s 1 (X 0, η - (x i)) - represented as ((x i + 1) X 0, η) (35) + s 2 . By the way, since s 1 and s 2 > 0, (3
2) and (33), (X 0 , ξ)> 0 (36) holds. But the interval [x i, x i + 1 ] points in the y, i.e. the line segment L is not on the lower limit vector eta - relates (y), always (X 0, η - (y ))> 0 (y∈ [x i , x i + 1 ]) (37). eta - (y) is because they represent the lower limit function, any point of the rational function f (x) in the interval of FIG. 5 [x i, x i + 1], lower bound function M - above the (x) Is not necessarily located at

【0054】そこで常に(37)式が成り立つようにす
るため、下限ベクトルη- (y) を凸包体C- で近似す
る。ここで凸包体とは、その内部の任意の2点を結ぶ線
分が必ずその内部に含まれるような領域であると定義さ
れる。
[0054] Therefore always (37) so that equation holds, the lower limit vector eta - approximated by - a (y) convex hull C. Here, the convex hull is defined as an area in which a line segment connecting any two points inside the convex hull is always included in the inside.

【0055】凸包体C- が区間[ xi , xi+1]上の任意
の下限ベクトルη- (y) を覆うように、すなわち、 η- (y) ∈C- (38) を常に成り立たせるようにとる。これをここでは生成凸
包体と呼ぶ。このとき生成凸包体C- は、例えば下記の
(39)式の様に表現される(図6の斜線部分)。 C- ={s1 η- (xi ) +s2 η- (xi+1)+s3 η- i1+s4 η- i2 +s5 η- i3 |s1,s2,s3,s4,s5 >0, s1 +s2 +s3 +s4 +s5 =1} (39) この生成凸包体C- の定め方は後に詳述する。
Convex hull C-Is the interval [xi, xi + 1Any on
Lower limit vector η-(y), that is, η-(y) ∈C- (38) is made to always hold. Here we generate the convex
Call it a hull. At this time, the generated convex hull C-Is, for example,
Expression (39) is expressed (shaded portion in FIG. 6). C-= {S1η-(xi) + STwoη-(xi + 1) + SThreeη- i1+ SFourη- i2  + SFiveη- i3| S1, sTwo, sThree, sFour, sFive> 0, s1+ STwo+ SThree+ SFour+ SFive= 1} (39) This generated convex hull C-The method of determining will be described in detail later.

【0056】次に区間[ xi , xi+1]上で無限個の不等
式(37)を有限個の不等式で近似する手法を説明す
る。不等式(37)を次の不等式(40)に置き換え
る。 ( X, C- ) >0 (∀η- ∈C- (X, η- )>0) (40)
Next, a method of approximating an infinite number of inequalities (37) with a finite number of inequalities on the section [x i , x i + 1 ] will be described. The inequality (37) is replaced by the following inequality (40). (X, C -)> 0 (∀η - ∈C - (X, η -)> 0) (40)

【0057】凸包体の定義により、不等式(40)は、
下記の連立不等式(41)〜(45)と等価になる。 ( X, η- (xi ))>0 (41) ( X, η- (xi+1)) >0 (42) ( X, η- i1) >0 (43) ( X, η- i2) >0 (44) ( X, η- i3) >0 (45)
According to the definition of the convex hull, the inequality (40) is
This is equivalent to the following simultaneous inequalities (41) to (45). (X, η - (x i ))> 0 (41) (X, η - (x i + 1))> 0 (42) (X, η - i1)> 0 (43) (X, η - i2 )> 0 (44) (X, η - i3 )> 0 (45)

【0058】式(32)〜(36)の計算と同様な計算
により、この連立不等式の解であるパラメータベクトル
Xは、任意のC- の元η' に対し(X, η')>0を満た
す。また(38)式が成り立っているから(37)式が
成立する。これをもとのグラフで考えれば区間 [xi ,
i+1]において、このXに対応する適性関数f(x) は、
図5で常に下限関数M- ( x ) より上に位置することを
表している。
By a calculation similar to the calculations of the equations (32) to (36), the parameter vector X, which is the solution of this simultaneous inequality, is given by (X, η ′)> 0 for any element η ′ of C −. Fulfill. Since equation (38) holds, equation (37) holds. Considering this in the original graph, the interval [x i ,
x i + 1 ], the fitness function f (x) corresponding to X is
It indicates that located above (x) - always lower bound function M in FIG.

【0059】これらの不等式(41)〜(45)と同様
にして、分割された各区間毎に不等式をたてれば、実施
例1と同様の連立不等式の解法により解領域の存在判定
と求解が行われ、適性関数が求められる。
If inequalities are established for each of the divided sections in the same manner as in the inequalities (41) to (45), the existence determination of the solution area and the solution are performed by the solution of the simultaneous inequalities similar to the first embodiment. The aptitude function is required.

【0060】以上のように本実施例では、実施例1と同
様の効果が得られることに加えて、下記のような効果が
得られる。まず上限関数M+ (x) および下限関数M
- (x) が区分的連続関数で与えられた場合においても、
生成凸包体を用いて不等式(31)式を有限個の不等式
に還元したことにより、適性化の計算が可能になる。
As described above, in the present embodiment, the following effects are obtained in addition to the effects obtained in the first embodiment. First, the upper limit function M + (x) and the lower limit function M
- (x) even when the given piecewise continuous function,
By reducing the inequality (31) to a finite number of inequalities using the generated convex hull, it becomes possible to calculate the suitability.

【0061】また生成凸包体を用いたので、図5のQの
ように下限関数M- (x) より下に適性関数f(x) が飛び
出すことが防止される。これにより、適性関数が高次の
有理関数であり、変数の変化に対して関数値が激しく振
動する場合等においても、確実に連続な適性領域T内に
含まれることが保障される。
[0061] Since with generation convex hull body, the lower limit function as Q in FIG. 5 M - (x) suitability below function f (x) that pops is prevented. Thus, even when the suitability function is a high-order rational function and the function value vibrates sharply in response to a change in a variable, it is ensured that the suitability function is reliably included in the continuous suitability region T.

【0062】さらに生成凸包体は、上限関数または下限
関数の誤差、偏差等を吸収することも可能であり、この
ような機能は実施例7で利用される。
Furthermore, the generated convex hull can absorb errors, deviations, and the like of the upper limit function or the lower limit function, and such a function is used in the seventh embodiment.

【0063】なお各区間は相互にあまり重ならないよう
に定められ、異なった大きさを有していてもよい。例え
ば、関数の振動が激しい等、特に精度を要求する部分は
細かく分割した方が好ましい。また上限関数M+ ( x )
と下限関数M- ( x )を同じ区間を用いて分割する必要
はなく、それぞれの要求に応じて設定すればよい。
The sections are determined so that they do not overlap each other, and may have different sizes. For example, it is preferable to finely divide a part that requires particularly high accuracy, such as a severe vibration of the function. Also, the upper limit function M + (x)
The lower bound function M - (x) is not a need to break with the same period may be set according to the respective requirements.

【0064】2.生成凸包体の構成方法の例 図7〜図10を参照して、曲線η(x) の一部分を覆う生
成凸包体Cを構成するための幾つかのアルゴリズムを説
明する。ここでは簡略化のためにパラメータ空間が2次
元的に図示されているが、実際には適性関数f(x) のパ
ラメータの数と等しい次元の空間である。曲線η(x)
は、例えば実施例3の下限ベクトルη- (y) に相当して
いる。
2. Examples of Methods for Configuring Generated Convex Hull Referring to FIGS. 7 to 10, some algorithms for configuring a generated convex hull C that covers a part of the curve η (x) will be described. Here, the parameter space is illustrated two-dimensionally for simplicity, but is actually a space having a dimension equal to the number of parameters of the suitability function f (x). Curve η (x)
, For example the lower limit vector of Example 3 eta - corresponds to (y).

【0065】i) 手法A 図7に示すように、適当な間隔で曲線η(x) 上の点ある
いは曲線η(x) の近傍の点η12,..., ηm をと
り、これらを頂点とする凸包体C' (図7のハッチング
部分、図ではm=3とした)を生成する。図7に示すよ
うに、この凸包体C' は曲線η(x) を含むとは限らな
い。そこで図8に示すように凸包体C' の内点η0 をと
り、この内点η0 を中心に凸包体C' を膨張させる。 η' i ( αi ) =αi ( ηi −η0)+η0 (46) ただし、i=1,2,...,m α=(α12,...,αm ) ここでαi は膨張のパラメータである。このη'1(
α1), η'2( α2), ...,η' m ( αm ) を頂点とす
る凸包体をC( α )(図8のハッチング部分)とおく。
I) Method A As shown in FIG. 7, points on the curve η (x) or points η 1 , η 2 ,. . . , η m , and a convex hull C ′ (hatched portion in FIG. 7, m = 3 in FIG. 7) having these as vertexes is generated. As shown in FIG. 7, the convex hull C 'does not always include the curve η (x). Therefore, as shown in FIG. 8, the inner point η 0 of the convex hull C ′ is taken, and the convex hull C ′ is expanded around the inner point η 0 . η ′ ii ) = α ii− η 0 ) + η 0 (46) where i = 1,2, ..., m α = (α 1 , α 2 , ..., α m ) Where α i is the dilation parameter. This η ' 1 (
α 1 ), η ' 22 ),. . . , η ′ mm ) is defined as C (α) (hatched portion in FIG. 8).

【0066】各αi を徐々に増加させていき、凸包体C
( α )が曲線η(x) を全て覆うようになったらその増加
を停止させる。このときの凸包体C( α )を生成凸包体
Cとする。
Each α i is gradually increased, and the convex hull C
When (α) completely covers the curve η (x), the increase is stopped. The convex hull C (α) at this time is defined as a generated convex hull C.

【0067】なおαi を増加させるだけでなく、増加と
減少を組み合わせることにより、曲線η(x) を覆うαi
をより高速に決定することができる。例えば、各ステッ
プごとに変化させる幅を減少させながら各αi を変化さ
せ、各ステップごとに凸包体C( α )が曲線η(x) を含
むかどうかを判定し、含む場合でαが所定の精度内にあ
るなら、この変化を停止する。このときの凸包体C( α
)を生成凸包体Cとする。
In addition to increasing α i , α i covering the curve η (x) is obtained by combining increase and decrease.
Can be determined faster. For example, each α i is changed while decreasing the width to be changed for each step, and it is determined whether or not the convex hull C (α) includes the curve η (x) for each step. If within the predetermined accuracy, stop this change. The convex hull C (α
) Is a generated convex hull C.

【0068】また内点η0 は複数存在してもよい。A plurality of inner points η 0 may exist.

【0069】ii) 手法B 図9に示すように、最初の凸包体C' として曲線を含む
ことができる適当な形、例えば曲線η(x) の両端を含む
多面体、あるいはこれらを複数組み合わせたものを定め
る。手法Aと同様に凸包体C' を膨張させて曲線η(x)
を含むようにさせる。
Ii) Method B As shown in FIG. 9, as the first convex hull C ', an appropriate shape that can include a curve, for example, a polyhedron including both ends of the curve η (x), or a combination of a plurality of these is used. Determine things. The convex hull C ′ is expanded in the same manner as in the method A to obtain a curve η (x).
Is included.

【0070】iii) 手法C 図10に示すように、曲線η(x) の近傍の1点η0 をと
る。このη0 と曲線η(x) 上の各点との距離を計算し、
その最大のものをRとおく。中心η0 、半径Rの球に外
接する凸多面体Cをつくり、これを生成凸包体Cとす
る。
Iii) Method C As shown in FIG. 10, one point η 0 near the curve η (x) is taken. The distance between this η 0 and each point on the curve η (x) is calculated,
Let the largest one be R. A convex polyhedron C circumscribing a sphere having a center η 0 and a radius R is created and defined as a generated convex hull C.

【0071】なお生成凸包体を生成する手法は、上記手
法A〜Cに限定されるものではなく、計算幾何学等で従
来公知の手法を採用することができる。
The method of generating the generated convex hull is not limited to the above methods A to C, and a conventionally known method in computational geometry or the like can be adopted.

【0072】なお本構成方法は曲線を近似する凸包体に
関するものであるが、xが高次元である場合、すなわち
η(x) が曲面等を表す高次元の適性化の場合にもそのま
ま適用可能である。
The present construction method relates to a convex hull that approximates a curve. However, this method is also applicable to a case where x has a high dimension, that is, a case where η (x) represents a curved surface or the like. It is possible.

【0073】3.その他の手法 上限関数M+ (x) と下限関数M- (x) が区分的連続関数
である場合に有限個の不等式を得る手法は、上述した手
法に限定されるものではなく、例えば上限関数M+ (x)
と下限関数M- (x) を密な点列で近似する等の手法でも
よい。必要に応じて適性関数を少し修正することによ
り、はみ出しを取り除ける場合もある。例えば適性関数
f(x) がxの有理式であり、区間〔xi , xi+1 〕にお
いて上限関数M+ (x) を超えている場合、E(x)=M
+ (x) - f(x) はこの区間内に偶数個の実零点をもつ。
そこでf(x) のパラメータをE(x) の零点で表現してお
き、上記実零点を2個ずつの組に定め、それぞれの組が
複素共役な虚数零点の組になるよう位置をやや修正し、
これらからf(x) のパラメータを再構成すれば、適性関
数の形をほぼ保ったまま、はみ出しのみを除去できる。
この手法は、Dが実軸上の範囲である場合だけでなく、
例えば複素平面上の単位円周の一部といった、1次元領
域である場合にもほぼ同様に適用することができる。
3. Other approaches the upper bound function M + (x) and lower bound function M - Method (x) to obtain a finite number of inequalities in the case of piecewise continuous function is not limited to the above-described method, for example, the upper bound function M + (x)
The lower bound function M - (x) may be a method such that is approximated by a dense sequence of points. In some cases, the overhang can be removed by slightly modifying the fitness function as needed. For example, a proper function f (x) is a rational formula of x, the interval [x i, x i + 1] if it exceeds the upper bound function M + (x) in, E (x) = M
+ (x) -f (x) has an even number of real zeros in this interval.
Therefore, the parameters of f (x) are expressed by the zeros of E (x), and the real zeros are defined as two sets, and the positions are slightly corrected so that each set becomes a complex conjugate set of imaginary zeros. And
By reconstructing the parameter of f (x) from these, it is possible to remove only the protrusion while keeping the form of the suitability function substantially.
This approach is useful not only when D is on the real axis,
For example, the present invention can be applied to a one-dimensional region, such as a part of a unit circumference on a complex plane, in a similar manner.

【0074】〔実施例4〕図11は、実施例4として、
適性化方法を実施する装置の概略構成を示している。図
11を参照して本発明の適性化装置について説明する。
Embodiment 4 FIG. 11 shows Embodiment 4 of the present invention.
3 shows a schematic configuration of an apparatus for performing the suiting method. With reference to FIG. 11, the suiting apparatus of the present invention will be described.

【0075】この装置11は、例えばデジタルコンピュ
ータであり、記憶装置12、演算装置13、入力装置1
4、出力装置15および制御装置16を有しており、こ
れらはバスライン17、18によって相互に接続されて
いる。記憶装置12は、上限関数M+ (x) を記憶する領
域すなわち上限関数記憶部21と、下限関数M- (x)を
記憶する領域すなわち下限関数記憶部22と、生成凸包
体を記憶する領域すなわち生成凸包体記憶部23と、連
立不等式求解プログラムを格納する領域すなわち連立不
等式求解プログラム部24と、生成凸包体構成プログラ
ムを格納する領域すなわち生成凸包体構成プログラム部
25と、OS等の制御プログラムを格納する領域すなわ
ち制御プログラム部26とを備えている。演算装置13
はCPU等である。入力装置14は例えばキーボード、
マウス、数値ファイル、デジタイザあるいはライトペン
である。出力装置15は例えばディスプレイ、数値ファ
イル、プロッタまたはプリンタである。制御装置16は
プログラムを実行するための各装置を制御する。
The device 11 is, for example, a digital computer, and includes a storage device 12, an arithmetic device 13, and an input device 1.
4. It has an output device 15 and a control device 16, which are interconnected by bus lines 17,18. Storage device 12 includes a region or an upper limit function storage unit 21 stores the upper bound function M + a (x), lower bound function M - storing the area, that is the lower limit function storage unit 22 for storing (x), the product convex hull member A region, ie, a generated convex hull storage unit 23, a region for storing a simultaneous inequality solving program, ie, a simultaneous inequality solving program unit 24, a region for storing a generated convex hull configuration program, ie, a generated convex hull configuration program unit 25, And the like, that is, a control program section 26 for storing a control program. Arithmetic unit 13
Is a CPU or the like. The input device 14 is, for example, a keyboard,
A mouse, numerical file, digitizer or light pen. The output device 15 is, for example, a display, a numerical file, a plotter or a printer. The control device 16 controls each device for executing the program.

【0076】図12は、出力装置15のディスプレイの
画面上に表示されるデータの例を示している。入力装置
14を介して与えられた点列に基づいて、上限関数M+
(x) と下限関数M- (x) を設定する。適性化方法によっ
て求められる適性関数f(x) は、分母分子がそれぞれ4
次の多項式で表される有理関数(47)式で表される。 f( x )=( A0 +A1 x+A2 2 +A3 3 +A4 4) /( B0 +B1 x+B2 2 +B3 3 +B4 4) (47) ここでA0,A1,A2,A3,A4,B0,B1,B2,B3,B4 は、
実数のパラメータである。
FIG. 12 shows an example of data displayed on the screen of the display of the output device 15. Based on the point sequence given via the input device 14, the upper limit function M +
(x) and lower bound function M - setting a (x). The suitability function f (x) obtained by the suitability method is as follows.
It is expressed by the following rational function (47) expressed by the following polynomial. f (x) = (A 0 + A 1 x + A 2 x 2 + A 3 x 3 + A 4 x 4) / (B 0 + B 1 x + B 2 x 2 + B 3 x 3 + B 4 x 4) (47) where A 0, A 1 , A 2 , A 3 , A 4 , B 0 , B 1 , B 2 , B 3 , B 4
This is a real parameter.

【0077】この(47)式は、デジタルのバンドパス
フィルタの2乗振幅特性を示している。この2乗振幅特
性を示す(47)式からデジタルフィルタの伝達関数が
得られることは、実施例5において詳述する。
Equation (47) shows the square amplitude characteristic of a digital bandpass filter. The fact that the transfer function of the digital filter is obtained from equation (47) showing the square amplitude characteristic will be described in detail in the fifth embodiment.

【0078】以上のように実施例4の適性化装置によれ
ば、実施例3と同様の効果が得られる。また実施例4の
適性化装置では、適性領域の上限と下限をディスプレイ
の画面上に視覚的に表示するとともに、この表示された
適性領域上に適性関数f(x) を重ねて表示する構成を有
している。したがって、入力データの広がりや、その広
がりと適性化方法の処理結果との対応関係が視覚的に直
接理解できるので、適性化方法を例えは設計システムに
利用した場合、設計が容易になり、仕様変更や設計変更
が効率よく行われるという効果が得られる。
As described above, according to the suiting apparatus of the fourth embodiment, the same effect as that of the third embodiment can be obtained. In the suiting apparatus of the fourth embodiment, the upper limit and the lower limit of the suitability area are visually displayed on the screen of the display, and the suitability function f (x) is superimposed and displayed on the displayed suitability area. Have. Therefore, the spread of the input data and the correspondence between the spread of the input data and the processing results of the optimization method can be directly understood visually, so that when the optimization method is used in a design system, for example, the design becomes easy, and The effect that the change and the design change are performed efficiently can be obtained.

【0079】〔実施例5〕ここでは、本発明の適性化方
法をデジタル信号処理システムの一例としてのデジタル
フィルタの設計に適用した場合について説明する。デジ
タルフィルタはIIRフィルタとFIRフィルタとに分
類される。従来のIIRフィルタの設計は、矩形的特
性だけを扱い自在な特性を扱うのが困難、各帯域のリ
ップル特性、遅延特性を決定するための多くの計算法を
場合に応じて使い分けなくてはならない、またFIRフ
ィルタについては、窓関数による特性の劣化が起き
る、といった問題がある。さらに、両者に共通する問題
として、一般に特性が期待される範囲内に納まること
が保証されない、係数の量子化誤差による特性の劣化
を補償することができない、システムの次数が、要求
特性を実現できる最小の次数より過大になってしまう、
という問題があった。
[Embodiment 5] Here, a case will be described in which the suiting method of the present invention is applied to the design of a digital filter as an example of a digital signal processing system. Digital filters are classified into IIR filters and FIR filters. In the conventional IIR filter design, it is difficult to handle only the rectangular characteristics, and many calculation methods for determining the ripple characteristics and delay characteristics of each band must be used depending on the case. In addition, the FIR filter has a problem that the characteristic is deteriorated by the window function. Further, as a problem common to both, in general, it is not guaranteed that the characteristics fall within an expected range, it is impossible to compensate for deterioration of characteristics due to quantization errors of coefficients, and the order of the system can achieve required characteristics. It will be larger than the minimum order,
There was a problem.

【0080】本発明の適性化方法をもちいれば上記問題
を解決して、デジタルフィルタを自在の特性で、かつ、
所望の特性範囲内に納るように最小の次数で設計するこ
とができる。以下、デジタルフィルタの設計について次
の順に説明する。簡単のためサンプリング周期Tを1に
規格化しておくが他の周期に対しても容易に一般化でき
る。また位相特性や偏角arg はアンラップした表示を行
い、0〜2πの範囲を超えて連続的な多回転角を表す。 1.有理関数形の伝達関数を有するデジタルフィルタの
振幅特性設計 2.多項式形伝達関数、全極形伝達関数を有するデジタ
ルフィルタの特性設計 (1)振幅・位相の同時指定特性設計 (2)位相特性設計 (3)完全直線位相FIRフィルタの振幅特性設計 3.オールパスフィルタの設計
The above-mentioned problem can be solved by using the suitability optimization method of the present invention, and the digital filter can be freely adjusted with a desired characteristic.
It can be designed with the minimum order so as to fall within the desired characteristic range. Hereinafter, the design of the digital filter will be described in the following order. For simplicity, the sampling period T is standardized to 1, but can be easily generalized to other periods. Further, the phase characteristics and the argument arg are displayed in an unwrapped manner, and represent a continuous multiple rotation angle exceeding the range of 0 to 2π. 1. 1. Amplitude characteristic design of a digital filter having a rational function transfer function 2. Characteristic design of digital filter having polynomial transfer function and all-pole transfer function (1) Simultaneous design of amplitude and phase design (2) Phase characteristic design (3) Amplitude characteristic design of perfect linear phase FIR filter All-pass filter design

【0081】1.有理関数形の伝達関数を有するデジタ
ルフィルタの振幅特性設計 まず伝達関数が有理関数の形で表わされるデジタルフィ
ルタについて、位相特性は無視して振幅特性のみを指定
して設計する。特性を要求する範囲Do を Do ={0≦ω≦π} (48) とおく。伝達関数の次数は任意に設定できるが、以下分
子、分母とも4次式の場合について説明する。
1. Design of amplitude characteristics of digital filter having transfer function of rational function form First, a digital filter whose transfer function is expressed in the form of a rational function is designed by ignoring phase characteristics and designating only amplitude characteristics. The range Do requiring the characteristic is set as Do = {0 ≦ ω ≦ π} (48). Although the order of the transfer function can be set arbitrarily, the case where the numerator and denominator are each a quartic equation will be described.

【0082】伝達関数H(z) を H(z) =( ao + a1 -1+ a2 -2+ a3 -3+ a4 -4) /( bo + b1 -1+ b2 -2+ b3 -3+ b4 -4) =P(z) /Q(z) (49) とし、上記のように分子、分母をそれぞれP(z) 、Q
(z) とおく。(49)式はIIRフィルタの伝達関数を
示しているが、FIRフィルタの場合はQ(z) =b o
おけばよい。
The transfer function H (z) is expressed as H (z) = (ao+ a1z-1+ aTwoz-2+ aThreez-3+ aFourz-Four) / (Bo+ b1z-1+ bTwoz-2+ bThreez-3+ bFourz-Four) = P (z) / Q (z) (49), and the numerator and denominator are P (z) and Q, respectively, as described above.
(z). Equation (49) represents the transfer function of the IIR filter.
However, in the case of the FIR filter, Q (z) = b oWhen
It is good.

【0083】計算の便宜上振幅特性を2乗振幅特性で示
すことにする。フィルタの2乗振幅特性は、H(z) 式に
z=ejwを代入して、次式のようにH( ejw) H* ( e
jw)で定義される( * は複素共役を表わす) 。 H( ejw) H* ( ejw )=H( ejw) H( e-jw ) =( Ao + A1cosω+ A2cos2 ω+ A3cos3 ω+ A4cos4 ω) /( Bo + B1cosω+ B2cos2 ω+ B3cos3 ω+ B4cos4 ω) (50) 2乗振幅特性は上式のようにcos ωの関数として表わさ
れる。この分子、分母をそれぞれp(cosω),q(cosω)
、またf(cosω) =p(cosω) /q(cosω) とおく。
o , A1 , A2 , A3 , A4 はそれぞれao , a1 ,
2 , a3 , a4 の2次多項式として表わされ、Bo ,
1 , B2 , B3 , B4 はそれぞれbo , b 1,b2 , b
3 , b4 の2次多項式として表わされる。なお、ここで
は cosk ωを基底関数として説明するが、基底関数はこ
のとり方に限定されるわけではなく、例えば cos kω
( k = 0,1,...,4 )を基底関数としてD0 上での適性化
を行うこともできる。
For convenience of calculation, the amplitude characteristic is shown as a squared amplitude characteristic.
I will decide. The squared amplitude characteristic of the filter is expressed by H (z)
z = ejwAnd substitute H (ejw) H*(e
jw)*Represents a complex conjugate). H (ejw) H*(ejw ) = H (ejw) H (e-jw) = (Ao+ A1cosω + ATwocosTwoω + AThreecosThreeω + AFourcosFourω) / (Bo+ B1cosω + BTwocosTwoω + BThreecosThreeω + BFourcosFourω) (50) The squared amplitude characteristic is expressed as a function of cos ω as in the above equation.
It is. The numerator and denominator are p (cosω) and q (cosω), respectively.
 And f (cosω) = p (cosω) / q (cosω).
Ao, A1, ATwo, AThree, AFourIs ao, a1,
aTwo, aThree, aFourOf the second order, Bo,
B1, BTwo, BThree, BFourIs bo, b 1, bTwo, b
Three, bFourAs a second order polynomial. Here,
Is coskω is described as a basis function.
It is not limited to taking, for example, cos kω
(k = 0,1, ..., 4) as the basis function0Suitability on
Can also be performed.

【0084】範囲Do 上で2乗振幅特性の要求範囲を表
わす上限関数M+ (cosω) 、下限関数M- (cosω) を与
える。Do 上でcos ωは1から−1の値をとるから、x
=cos ω、D={−1≦x ≦1}とおいて、次の決定式
によって適性化を行う。 M+ (x) <f(x) =p(x) /q(x) <M- (x) (x∈D) (51) 0<q(x) (x∈D) (52) ここでq(x) が正という条件はフィルタが安定するため
に必要な条件である。上式から、既に説明した適性化の
手法によって、f(x) のパラメータAo , A1 ,A2 ,
3 , A4 およびBo , B1 , B2 , B3 , B4 を求め
る。こうして得られた2乗振幅特性p(x) /q(x) から
対応する伝達関数P(z) /Q(z) を以下のように求め
る。
[0084] range D limit function representing a requested range of o on the square amplitude characteristic M + (cosω), lower bound function M - give (cos .omega). Since cos omega on D o takes a value from 1 to -1, x
= Cos ω, D = {− 1 ≦ x ≦ 1}, and the suitability is determined by the following decision formula. M + (x) <f ( x) = p (x) / q (x) <M - (x) (x∈D) (51) 0 <q (x) (x∈D) (52) where The condition that q (x) is positive is a condition necessary for the filter to be stable. From the above equation, the parameters A o , A 1 , A 2 ,
A 3 , A 4 and B o , B 1 , B 2 , B 3 , B 4 are determined. From the square amplitude characteristic p (x) / q (x) thus obtained, a corresponding transfer function P (z) / Q (z) is obtained as follows.

【0085】まず分母q(x) から伝達関数の分母Q(z)
への変換については次のように行う。q(x) を高次代数
方程式の数値解法等により実数の範囲で因数分解し、1
次因子qi (x) =αi + βi xと2次因子qj (x) =α
j + βj x+ γj 2(1≦i<j≦4) の積によって q(x) =q1 2 ・・・qm (m≦4) (53) と表わす。ここで各qk はD上で正になるようにとる。
2乗振幅特性がqi (cosω) になる1次の伝達関数をQ
i 、2乗振幅特性がqj (cosω) になる2次の伝達関数
をQj とする。これらは連立2次代数方程式を解くこと
により容易に得られる。このとき、 Q(z) =Q1(z)Q2(z)・・・Qm (m≦4) (54) が求める伝達関数の分母である。P(z) も同様に求ま
る。それぞれのqk 、pに対応するQk 、Pk ( k =
1,2,...m )は複数あって、その中からフィルタの安定
条件( H(z) が単位円の内側に極をもつこと) を満足す
るようにQk を選択する。この選択は0<q(x) という
条件を課したことにより常に可能である。選択する
k 、Pk が異なれば位相特性が異なってくるが、逆に
k 、Pk を適当に選ぶことにより希望に近い位相特性
を実現することができる。以上の方法はより高次のフィ
ルタにも適用できることはもちろんである。また、上記
のようにq( x) を因数分解してQ( z )に変換する手
法は伝達関数を求める方法の一例に過ぎず、計算を簡単
にするためのものであって、他の方法で求めてもよい。
たとえば、適当な高次元の代数方程式の数値解法により
o ,..., B4 から直接bo ,..., b4 を求めることも
できる。
First, the denominator Q (z) of the transfer function is calculated from the denominator q (x).
The conversion to is performed as follows. q (x) is factored in the range of real numbers by numerical solution of a higher-order algebraic equation, and
Quadratic factor q i (x) = α i + β ix and quadratic factor q j (x) = α
j + β j x + γ j x 2 (1 ≦ i <j ≦ 4) q (x) by the product of = q 1 q 2 ··· q m (m ≦ 4) expressed as (53). Here, each q k is set to be positive on D.
Let Q be the first-order transfer function whose square amplitude characteristic is q i (cosω)
i , and a second-order transfer function having a square amplitude characteristic of q j (cos ω) is Q j . These are easily obtained by solving simultaneous quadratic algebraic equations. At this time, Q (z) = Q 1 (z) Q 2 (z)... Q m (m ≦ 4) (54) is the denominator of the transfer function to be obtained. P (z) is similarly obtained. Each q k, Q corresponds to p k, P k (k =
1, 2,... M), and Q k is selected from among them, so as to satisfy the filter stability condition (H (z) has a pole inside the unit circle). This choice is always possible by imposing the condition 0 <q (x). If the selected Q k and P k are different, the phase characteristics will be different. Conversely, by appropriately selecting Q k and P k , a desired phase characteristic can be realized. It goes without saying that the above method can be applied to higher-order filters. Further, the method of factorizing q (x) and converting it to Q (z) as described above is merely an example of a method for obtaining a transfer function, and is for simplifying the calculation. You may ask for it.
For example, b o ,..., B 4 can be directly obtained from B o ,..., B 4 by a numerical solution of an appropriate high-dimensional algebraic equation.

【0086】2.多項式形伝達関数、全極形伝達関数を
有するデジタルフィルタの特性設計 ここでは伝達関数H(z) がz-1の多項式であるFIRフ
ィルタ、およびH-1(z) がz-1の多項式である全極形フ
ィルタの設計について説明する。 (1)振幅・位相の同時指定特性設計 まず振幅と位相の両方を指定した設計について説明す
る。適性化の範囲を(48)式のD0 とする。FIRフ
ィルタの伝達関数を、 H(z) =ao + a1 -1+ a2 -2+ ・・・+ an -n (55) として、振幅、位相の上限下限関数をそれぞれM+ ( ω
)、M- ( ω )、θ+ (ω) 、θ- ( ω )とおく。これ
らの具体的な入力は、たとえばCRT画面上でマウスや
キーボードを使用してグラフを描いて入力できるように
したり、あるいは数式を直接入力できるようにしてもよ
い。もちろんファイル入力でもよい。さらに、 Mc(ω) =( M+ ( ω )+M- ( ω )) /2 (振幅の上限下限の中間値) (56) θc(ω) =( θ+ ( ω ) +θ- ( ω )) /2 (位相の上限下限の中間値) (57) ΔM (ω) =( M+ ( ω )−M- ( ω))/2 (振幅許容幅の1/2値) (58) Δθ (ω) =( θ+ ( ω )−θ- ( ω )) /2 (位相許容幅の1/2値) (59) IH ( ω )=Im( H( ejw )) (伝達関数の虚部) (60) RH ( ω )=Re( H( ejw )) (伝達関数の実部) (61) とおく。この場合の適性領域は図13の上の斜線部分で
あり、Δθがあまり大きくなければ適性領域は図13の
点c1,c2,c3,c4 を頂点とする長方形領域で近似でき
る。この近似は長方形に限らず多角形、円でもよい。Δ
θが大きいときや近似精度を上げたいときにはもっと多
くの頂点をもつ凸包体を使えばよい。この適性領域をC
( ω )とすると、適性化の決定式は H( ejw) ∈C( ω ) (62) である。すなわち、H( ejw )がC( ω )内にあればよ
い。
2. Characteristic design of a digital filter having a polynomial transfer function and an all-pole transfer function Here, an FIR filter in which the transfer function H (z) is a polynomial of z −1, and a polynomial of H −1 (z) that is z −1 A design of a certain all-pole filter will be described. (1) Design of Simultaneous Designation of Amplitude and Phase First, a design in which both amplitude and phase are designated will be described. The range of optimization is defined as D 0 in equation (48). Let the transfer function of the FIR filter be H (z) = a o + a 1 z -1 + a 2 z -2 +... + An z -n (55). M +
), M - (ω), θ + (ω), θ - put the (ω). These specific inputs may be made by drawing a graph using a mouse or a keyboard on a CRT screen, for example, or by directly inputting mathematical expressions. Of course, file input may be used. Furthermore, Mc (ω) = (M + (ω) + M - (ω)) / 2 ( intermediate value of the amplitude of the upper and lower limits) (56) θc (ω) = (θ + (ω) + θ - (ω) ) / 2 (intermediate value the upper and lower limits of the phase) (57) ΔM (ω) = (M + (ω) -M - (ω)) / 2 (1/2 of the amplitude tolerance) (58) [Delta] [theta] ( ω) = (θ + (ω ) -θ - (ω)) / 2 (1/2 value of the phase tolerance) (59) I H (ω ) = Im (H (e jw)) ( imaginary transfer function (60) R H (ω) = Re (H ( ejw )) (real part of transfer function) (61) The appropriate area in this case is the shaded area in FIG. 13, and if Δθ is not too large, the appropriate area can be approximated by a rectangular area having vertices at points c 1 , c 2 , c 3 , and c 4 in FIG. This approximation is not limited to a rectangle, but may be a polygon or a circle. Δ
When θ is large or when it is desired to increase the approximation accuracy, a convex hull having more vertices may be used. This aptitude area is C
Assuming that (ω), the formula for determining the suitability is H ( ejw ) ∈C (ω) (62). That is, it is sufficient that H (e jw ) is within C (ω).

【0087】いま計算の便宜上適性領域C( ω )を図1
4に示すように−θc だけ回転させて実軸上に移動さ
せ、H( ejw )の決定式を実部と虚部に分けて実数で表
現すると、 b( Mc(ω) −ΔM( ω )) <RH ( ω )cos θc(ω)+IH ( ω)sinθc(ω) <b( Mc(ω)+ΔM( ω )) (63) −b( Mc(ω)sinΔθ (ω)) <−RH ( ω)sinθc(ω)+IH ( ω)cosθc(ω) <b( Mc(ω)sinΔθ( ω)) (64) となる。bは式の形を整えるためのパラメータで、適性
関数を求めた後で1とおく。さらに、 X=( ao , a1,..., an , b) (65) ξc(ω) =( 1,cos ω,...,cos(n−1) ω,cos nω,0) (66) ξs(ω) =( 0,−sin ω,...,−sin(n−1) ω,−sin nω,0) (67) とおけば、 IH ( ω )=( X,ξs(ω)) (68) RH ( ω )=( X,ξc(ω)) (69) と表現できる。したがって決定式は、 b( Mc(ω) −ΔM( ω)) <( X,cos θc(ω) ξc(ω)+sin θc(ω) ξs(ω)) <b( Mc(ω)+ΔM( ω)) (70) −b( Mc(ω)sinΔθ( ω)) <( X,−sin θc(ω) ξc(ω)+cos θc(ω) ξs(ω) <b( Mc(ω)sinΔθ( ω)) (71) となる。en+2 =( 0,0,...,0,1) とおき、 η+ ( ω )= (Mc(ω)+ΔM( ω))en+2 −(cosθc(ω) ξc(ω)+sin θc(ω) ξs(ω)) (72) η- ( ω )=−( Mc(ω) −ΔM( ω))en+2 + cos θc(ω) ξc(ω)+sin θc(ω) ξs(ω) (73) φ+ ( ω )=Mc(ω)sinΔθ( ω )en+2 −( −sin θc(ω) ξc(ω) +cos θc(ω) ξs(ω)) (74) φ- ( ω )=Mc(ω)sinΔθ( ω )en+2 +(−sin θc(ω) ξc(ω)+cos θc(ω) ξs(ω)) (75) とすれば、結局、決定式は、 0<( X,η+ ( ω)) (76) 0<( X,η- ( ω)) (77) 0<( X,φ+ ( ω)) (78) 0<( X,φ- ( ω)) (79) となる。以後はD0 を分割し、生成凸包体を作り適性化
を行なえば、解領域の点Xはそのまま伝達関数(55)
式のパラメータであるから振幅特性および位相特性とも
に指定した範囲内に納まるFIRフィルタが得られる。
For convenience of calculation, the appropriate area C (ω) is now shown in FIG.
As shown in Fig. 4, it is rotated by -θc and moved on the real axis.
, H (ejw ) Is divided into a real part and an imaginary part and expressed as a real number.
That is, b (Mc (ω) −ΔM (ω)) <RH(ω) cos θc (ω) + IH(ω) sinθc (ω) <b (Mc (ω) + ΔM (ω)) (63) −b (Mc (ω) sinΔθ (ω)) <− RH(ω) sinθc (ω) + IH(ω) cosθc (ω) <b (Mc (ω) sinΔθ (ω)) (64) b is a parameter for adjusting the shape of the equation.
After calculating the function, it is set to 1. Further, X = (ao, a1,. . . , an, b) (65) ξc (ω) = (1, cos ω,..., cos (n−1) ω, cos nω, 0) (66) ξs (ω) = (0, −sin ω,. ..., -sin (n-1) ω, -sin nω, 0) (67)H(ω) = (X, ξs (ω)) (68) RH(ω) = (X, ξc (ω)) (69) Therefore, the decision formula is b (Mc (ω) -ΔM (ω)) <(X, cos θc (ω)) c (ω) + sin θc (ω) ξs (ω)) <b (Mc (ω) + ΔM (ω)) (70) −b (Mc (ω) sinΔθ (ω)) <(X, −sin θc (ω) ξc (ω) + cos θc (ω) ξs (ω) <b (Mc (ω) sinΔθ (ω)) (71) en + 2 = (0,0, ..., 0,1) and η+(ω) = (Mc (ω) + ΔM (ω)) en + 2  − (Cosθc (ω) ξc (ω) + sin θc (ω) ξs (ω)) (72) η-(ω) = − (Mc (ω) −ΔM (ω)) en + 2  + cos θc (ω) ξc (ω) + sin θc (ω) ξs (ω) (73) φ+(ω) = Mc (ω) sinΔθ (ω) en + 2  − (−sin θc (ω) ξc (ω) + cos θc (ω) ξs (ω)) (74) φ-(ω) = Mc (ω) sinΔθ (ω) en + 2  + (− Sin θc (ω) ξc (ω) + cos θc (ω) ξs (ω)) (75) As a result, the decision expression is eventually 0 <(X, η+(ω)) (76) 0 <(X, η-(ω)) (77) 0 <(X, φ+(ω)) (78) 0 <(X, φ-(ω)) (79). After that, D0And create a generated convex hull to optimize
Is performed, the point X in the solution area is directly used as the transfer function (55).
Since these are parameters of the equation, both the amplitude and phase characteristics
An FIR filter that falls within the range specified in (1) is obtained.

【0088】上記実施例において、上限関数、下限関数
によって適正領域C( ω )を(63)、(64)式のよ
うに設定したが、それに限らず、たとえば最初から図1
3にC´( ω )で示すように、直接凸包体で与えるよう
にしてもよい。(請求項4に対応)
In the above embodiment, the appropriate area C (ω) is set by the upper limit function and the lower limit function as shown in equations (63) and (64). However, the present invention is not limited to this.
As shown by C ′ (ω) in FIG. 3, a direct convex hull may be used. (Corresponding to claim 4)

【0089】全極形フィルタに関しては上述した適性領
域C( ω )の点の逆数を新たな適性領域とみなしてH-1
(z) をFIRと同様に適性化すればよい。具体的には、
例えば点1/c1,1/c2,1/c3,1/c4 を頂点とす
る領域を含む凸包体を新たな適性領域とすればよい。但
しこの場合H(z) が安定になるためにはH-1(z) の零点
がすべて単位円の内に存在することが必要になるから、
ω→2πのとき、θC( ω )−θC (0) =0という制約
を満たさなくてはならない(偏角の原理)。
For an all-pole filter, the reciprocal of the point in the above-described suitability area C (ω) is regarded as a new suitability area and H −1
(z) may be optimized as in the case of FIR. In particular,
For example, a convex hull including regions having vertices at points 1 / c 1 , 1 / c 2 , 1 / c 3 , and 1 / c 4 may be set as a new appropriate region. However, in this case, in order for H (z) to be stable, it is necessary that all zeros of H −1 (z) exist within the unit circle.
When ω → 2π, the constraint that θ C (ω) −θ C (0) = 0 must be satisfied (principle of declination).

【0090】なお本設計法では簡単のため周波数が1次
元であるFIRフィルタの設計を例示したが、本設計法
を多次元FIRフィルタに対して拡張することは極めて
容易である。
Although the present design method exemplifies the design of a one-dimensional FIR filter for simplicity, it is extremely easy to extend the present design method to a multidimensional FIR filter.

【0091】(2)位相特性設計 ここでは振幅特性を無視する。位相のみであるから、図
13において、M- =0、M+ =+∞とおき、C( ω )
を錐体にとれば、前項の場合と考え方は基本的には同じ
である。前項と同様にH( ejw )を−θc だけ回転させ
て図15のように実軸上に移動させると、H( ejw )の
位相の決定式は、− tanΔθ( ω )< Im(exp( -jθc(ω))H( ejw))/Re(exp( -jθc(ω))H( ejw)) < tanΔθ( ω) (80) 0<Re(exp( -jθc(ω))H( ejw)) (81) となる(但しΔθ<π/2とする)。ここで Re(exp( -jθc(ω))H( ejw)) =( X,cos θc(ω) ξc(ω)+sin θc(ω) ξs(ω)) (82) Im(exp( -jθc(ω))H( ejw)) =( X,-sinθc(ω) ξc(ω)+cos θc(ω) ξs(ω)) (83) である(X、ξc(ω) 、ξs(ω) については(65)、
(66)、(67)式参照)。次に、 η+ ( ω) =(cosθc(ω)tanΔθ (ω)+ sinθc(ω))ξc(ω) + (sinθc(ω)tanΔθ (ω) − cosθc(ω))ξs(ω) (84) η- ( ω) =(cosθc(ω)tanΔθ (ω) − sinθc(ω))ξc(ω) + (sinθc(ω)tanΔθ (ω)+ cosθc(ω))ξs(ω) (85) η0(ω) = cosθc(ω) ξc(ω)+ sinθc(ω) ξs(ω) (86) とおけば、決定式は、 0<( X, η+ ( ω)) (87) 0<( X, η- ( ω)) (88) 0<( X, η0(ω)) (89) と表わすことができる。以下は前項と同様に本発明によ
る適性化方法を用いてXを求めることができる。
(2) Phase Characteristics Design Here, the amplitude characteristics are ignored. Since only the phase is set, in FIG. 13, M = 0 and M + = + ∞,
Is basically the same as in the previous section. When rotated by -θc the H (e jw) similarly to the previous section are moved on the real axis as shown in FIG. 15, the phase determination formula of H (e jw) is, - tanΔθ (ω) <Im (exp (-jθc (ω)) H (e jw )) / Re (exp (-jθc (ω)) H (e jw )) <tanΔθ (ω) (80) 0 <Re (exp (-jθc (ω)) H (e jw )) (81) (provided that Δθ <π / 2). Here Re (exp (-jθc (ω) ) H (e jw)) = (X, cos θc (ω) ξc (ω) + sin θc (ω) ξs (ω)) (82) Im (exp (- jθc (ω)) H (e jw )) = (X, −sinθc (ω) ξc (ω) + cos θc (ω) ξs (ω)) (83) (X, ξc (ω), ξs ( ω) (65),
(See equations (66) and (67)). Next, η + (ω) = (cosθc (ω) tanΔθ (ω) + sinθc (ω)) ξc (ω) + (sinθc (ω) tanΔθ (ω) −cosθc (ω)) ξs (ω) (84 ) - (Ω) = (cosθc (ω) tanΔθ (ω)-sinθc (ω)) ξc (ω) + (sinθc (ω) tanΔθ (ω) + cosθc (ω)) ξs (ω) (85) η 0 (ω) = cosθc (ω) ξc (ω) + sinθc (ω) (s (ω) (86) The decision formula is as follows: 0 <(X, η + (ω)) (87) 0 <( X, η - (ω)) (88) 0 <(X, η 0 (ω)) ( can be expressed as 89). In the following, X can be determined using the suiting method according to the present invention in the same manner as in the preceding section.

【0092】全極形フィルタについても同様に位相特性
を適性化することができるが、フィルタの安定性を満足
させるために前項と同様の制約条件を満たさなくてはな
らない。
The phase characteristics of the all-pole type filter can be similarly optimized, but the same constraint as in the preceding paragraph must be satisfied in order to satisfy the stability of the filter.

【0093】(3)完全直線位相FIRフィルタの振幅
設計 完全直線FIRフィルタの偶数次の伝達関数は次式の通
りである(奇数次の場合もわずかの修正で適用可能であ
る)。 H(z) =ao + a1 -1+ ・・・+ an -n + an+1-(n+1)+ an -(n+2)+ ・・・+ ao -2n (9 0) この場合、(60)、(61)式に従い、 RH ( ω )= ao ( 1 + cos 2nω)+ a1(cosω+cos(2n-1)ω) + ・・・+an+1cos(n+1) ω (91) IH ( ω )=-ao ( 0 + sin 2nω)- a1(sinω+sin(2n-1)ω) - ・・・ - an+1sin (n+1)ω (92) とおけるから、 X=(ao , a1,..., an+1,b ) (93) ξc(ω) =(1+cos2nω, cos ω+cos(2n-1)ω, ..., cos(n+1)ω, 0) (94) ξs(ω) =( -sin2nω,-sinω-sin(2n-1)ω, ...,-sin(n+1)ω, 0) (95) とおけば、 RH ( ω )=( X,ξc(ω)) (96) IH ( ω )=( X,ξs(ω)) (97) と表わせる。その後は(1)振幅・位相の同時指定設計
の項で述べたと同様にしてXを求めて伝達関数を決定す
ることができる((70)式〜(79)式参照)。但
し、この場合、位相特性は完全に直線であるから、位相
の上限関数θ+ ( ω) 、下限関数θ- ( ω )は、あまり
大きくない正数Δ( ω )をとって、 θ+ ( ω )=−nω+Δ( ω ) (98) θ- ( ω )=−nω−Δ( ω ) (99) として与えておく。あるいはθC =−nωとおき、(7
8)、(79)式の条件をとり除き適性化を行ってもよ
い。また、単にθ+ 、θ- を(98)、(99)式のよ
うに置き、Δを十分小さく取っただけでも、「(1)振
幅・位相の同時指定設計」の項に記載した方法により直
線位相のFIRフィルタを得ることができる。なお、伝
達関数の振幅項を予め計算しておき、その項に対して適
性化を行ってもよい。
(3) Amplitude of perfect linear phase FIR filter
Design The transfer function of even order of the perfect linear FIR filter is
(Odd order cases can be applied with slight modifications.
). H (z) = ao+ a1z-1+ ・ ・ ・ + Anz-n  +an + 1 z-(n + 1)+ anz-(n + 2)+ ・ ・ ・ + Aoz-2n(90) In this case, according to equations (60) and (61), RH(ω) = ao(1 + cos 2nω) + a1(cosω + cos (2n-1) ω) + ・ ・ ・ + an + 1cos (n + 1) ω (91) IH(ω) =-ao(0 + sin 2nω)-a1(sinω + sin (2n-1) ω)-・ ・ ・-an + 1sin (n + 1) ω (92), X = (ao, a1,. . . , an + 1, b) (93) ξc (ω) = (1 + cos2nω, cos ω + cos (2n-1) ω,..., cos (n + 1) ω, 0) (94) ξs (ω) = ( -sin2nω, -sinω-sin (2n-1) ω, ..., -sin (n + 1) ω, 0) (95)H(ω) = (X, ξc (ω)) (96) IH(ω) = (X, ξs (ω)) (97) After that, (1) simultaneous design of amplitude and phase
Find X and determine transfer function in the same way as described in section
(See equations (70) to (79)). However
In this case, the phase characteristic is completely linear,
Upper limit function θ+(ω), lower limit function θ-(ω) is too much
Take a non-negative positive number Δ (ω)+(ω) = − nω + Δ (ω) (98) θ-(ω) = − nω−Δ (ω) (99) Or θC= −nω and (7
8), the condition of formula (79) may be removed and optimization may be performed.
No. Also, simply θ+, Θ-From (98) and (99)
Even if Δ is small enough, “(1) Shake
Design by specifying width and phase simultaneously ''
A linear phase FIR filter can be obtained. In addition,
The amplitude term of the transfer function is calculated in advance, and the
You may perform sexualization.

【0094】3.オールパスフィルタの設計 FIRフィルタの位相特性の設計について「(2)位相
特性設計」の項で説明したが、これを応用してオールパ
スフィルタを設計することができる。n次オールパスフ
ィルタの伝達関数をH( z )は、 P( z )=ao + a1 -1+ ・・・+ an -n (100) とおくと、 H( z )=z-nP( z-1) /P( z ) (101) であり、その位相特性は、 arg H( ejw )=−nω−2arg P( ejw ) (102) である。位相特性の上限関数、下限関数をそれぞれθ+
( ω )、θ- ( ω )とすると決定式は、 θ- ( ω )<−nω−2 argP( ejw )<θ+ ( ω ) (103) となるから、 φ+ ( ω )=( −nω−θ- ( ω))/2 (104) φ- ( ω )=( −nω−θ+ ( ω))/2 (105) とおけば、φ+ ( ω )、φ- ( ω )を argP( ejw )の
上限関数、下限関数として、「(2)位相特性設計」の
項の手法により適性化すればよい。ここで、フィルタの
安定条件として、φ+ ( ω )、φ- ( ω )は、P( z )
の零点が全て単位円に存在するように決定する必要があ
るから、φC =( φ+ + φ- ) /2と置くと、ω→ 2π
のとき、φC ( ω )−φC ( 0 )=−2πnという条件
を満たさなければならない。この条件があることによ
り、フィルタの次数nが特性の大まかな形状を決めてし
まう。しかし直線位相との差のみを特性の設計目標とす
れば、この条件下でもフィルタの次数を選ぶことができ
る。
3. Design of All-Pass Filter The design of the phase characteristic of the FIR filter has been described in the section “(2) Design of phase characteristic”, but the design can be applied to design an all-pass filter. n the transfer function of the following all-pass filter H (z), when put between P (z) = a o + a 1 z -1 + ··· + a n z -n (100), H (z) = z −n P (z −1 ) / P (z) (101), and its phase characteristic is arg H (e jw ) = − nω−2 arg P (e jw ) (102). The upper and lower limit functions of the phase characteristic are θ +
(Ω), θ - determined equation and (omega) is, θ - (ω) <- nω-2 argP (e jw) <θ + because becomes (ω) (103), φ + (ω) = ( -nω-θ - (ω)) / 2 - if put a (104) φ (ω) = (-nω-θ + (ω)) / 2 (105), φ + (ω), φ - (ω) As the upper limit function and the lower limit function of argP (e jw ) may be optimized by the method described in “(2) Phase characteristic design”. Here, as a stability condition of the filter, φ + (ω), φ - (ω) is, P (z)
It is necessary to determine as the zero point is present in all the unit circle, φ C = (φ + + φ -) / 2 and putting, omega → 2 [pi
In this case, the condition φ C (ω) −φ C (0) = − 2πn must be satisfied. With this condition, the order n of the filter determines the rough shape of the characteristic. However, if only the difference from the linear phase is set as the design target of the characteristic, the order of the filter can be selected even under this condition.

【0095】このようにして設計されたオールパスフィ
ルタと、振幅特性のみを指定して設計したIIRフィル
タとを合成することにより、振幅特性と位相特性の両方
を指定したIIRフィルタを構成することができる。振
幅特性のみを満たすフィルタの位相特性を指定された位
相特性から差引いてオールパスフィルタの位相特性とす
ればよい。
By combining the all-pass filter designed in this way and the IIR filter designed by designating only the amplitude characteristic, an IIR filter designating both the amplitude characteristic and the phase characteristic can be constructed. . The phase characteristic of the filter that satisfies only the amplitude characteristic may be subtracted from the designated phase characteristic to obtain the phase characteristic of the all-pass filter.

【0096】以上のように、本発明の適性化方法をデジ
タルフィルタの設計に適用することにより以下の効果が
得られる。すなわち、振幅及び位相の特性を自在に、か
つ容易に設計することができる。また特性を要求範囲内
に収めることができ、かつそれを実現できる最小の次数
を厳密に計算できて、素子数を最小にすることができ
る。振幅特性の設計については、FIR、IIRのどち
らのフィルタにも適用でき、また常にフィルタの安定条
件を満足できるように容易に設計できる。窓関数の媒介
なしに直接FIRフィルタを設計できるから、それによ
る特性劣化が発生しない。また解領域が広がりをもつか
ら量子化誤差等各種の偏差に対して安定的であるととも
に、解領域の広がりを利用して他の設計条件に対しても
最適化および適性化できる。
As described above, the following effects can be obtained by applying the suitability optimization method of the present invention to the design of a digital filter. That is, the amplitude and phase characteristics can be designed freely and easily. In addition, the characteristics can be kept within the required range, and the minimum order that can realize the characteristics can be strictly calculated, so that the number of elements can be minimized. The amplitude characteristic can be designed for both FIR and IIR filters, and can be easily designed to always satisfy the stability condition of the filter. Since the FIR filter can be designed directly without the intervention of a window function, the characteristics do not deteriorate. Further, since the solution region has a wide range, the solution region is stable against various deviations such as a quantization error, and can be optimized and optimized for other design conditions by utilizing the spread of the solution region.

【0097】また、今までの説明は、要求する特性を与
えてこれを達成できるデジタルフィルタ等のデジタル信
号処理システムを求める、というものであった。この考
え方を逆にすれば、上記要求特性の代りに、実際のシス
テムの特性を与えて、このシステムを同定することがで
きる。例えば、あるデジタル信号処理システムの周波数
特性を測定し、その測定結果に所定の測定誤差を付与し
て所定の特性領域を設定する。この設定は、測定誤差の
範囲が知られていれば予め自動的に設定することもでき
る。次に前記特性領域内に入るように上記実施例と同様
の適性化を行うことによって対象システム(伝達関数な
ど)を同定することができる。このような方法または装
置は、たとえばデジタル信号処理システムの構造解析な
どに利用することができる。
In the description so far, a digital signal processing system such as a digital filter capable of achieving the required characteristics by providing the required characteristics has been demanded. By reversing this concept, this system can be identified by giving the characteristics of the actual system instead of the required characteristics. For example, a frequency characteristic of a certain digital signal processing system is measured, and a predetermined measurement error is added to the measurement result to set a predetermined characteristic region. This setting can be automatically set in advance if the range of the measurement error is known. Next, the target system (such as a transfer function) can be identified by performing the same suitability as in the above embodiment so as to fall within the characteristic region. Such a method or apparatus can be used, for example, for structural analysis of a digital signal processing system.

【0098】なお、上記実施例において、フィルタの振
幅特性、位相特性の下限関数および上限関数を設定する
手法や適性化された振幅特性、位相特性から伝達関数を
求める手法は一例に過ぎず、例えば次のようにしてII
Rフィルタの周波数特性を設計することもできる。本実
施例第1.項のIIRフィルタを例にとると、要求周波
数特性を目標関数g (ω) 、システムの許容誤差範囲M
(ω) 、複素数zのノルムを‖z‖=max(Imz,
Rez)で定義した時、‖P(ejw) −g (ω)Q(ejw)
‖<b0 M (ω) を決定式とし、パラメータベクトルを
X=(b0,b1,.., b4,a0,..,a4 )として適性化
を行えばよい。この場合フィルタを安定にするために
は、本実施例第2.項(2)等の手法によりQに対しあ
る程度の位相に関する条件式を前記決定式に付加する必
要がある。
In the above embodiment, the method of setting the lower limit function and the upper limit function of the amplitude characteristic and the phase characteristic of the filter and the method of obtaining the transfer function from the optimized amplitude characteristic and the phase characteristic are merely examples. II as follows
The frequency characteristics of the R filter can also be designed. Embodiment 1 Taking the IIR filter of the term as an example, the required frequency characteristic is represented by a target function g (ω), and the system error tolerance M
(ω), the norm of the complex number z is defined as {z} = max (Imz,
Rez), ‖P (e jw ) −g (ω) Q (e jw )
‖ <B 0 M (ω) to the determined type, the parameter vector X = (b 0, b 1 , .., b 4, a 0, .., a 4) may be performed suitability as. In this case, in order to stabilize the filter, the second embodiment should be used. It is necessary to add a conditional expression relating to Q to some extent to the above-mentioned determination expression by the method of the term (2) or the like.

【0099】〔実施例6〕次に、本発明の適性化方法
を、線形のアナログシステム(たとえばアナログフィル
タ、増幅回路、ロボット等を制御するための制御装置
等)の周波数領域での設計に適用した例を示す。従来の
アナログシステムの設計法は、主に矩形的周波数特性
が前提になっていて設計法が非常に複雑である、自在
な特性を設計することは困難である、必要な特性を得
るために過剰な部品点数を必要とする、特性が期待す
る範囲内に納る保証はない、各種の偏差、誤差による
特性劣化を補償できない、といった問題があった。
Embodiment 6 Next, the suiting method of the present invention is applied to the design in the frequency domain of a linear analog system (for example, an analog filter, an amplifier circuit, a control device for controlling a robot, etc.). An example is shown below. Conventional analog system design methods are mainly based on rectangular frequency characteristics and the design method is very complicated.It is difficult to design flexible characteristics. However, there are problems that a large number of parts are required, that there is no guarantee that the characteristics are within the expected range, and that characteristic deterioration due to various deviations and errors cannot be compensated.

【0100】本発明の適性化方法を用いれば上記問題を
すべて解決することができる。以下、デジタルフィルタ
の場合と同様に次の順に説明する。 1.有理関数形の伝達関数を有するアナログシステムの
振幅特性設計 2.多項式形伝達関数、全極形伝達関数を有するアナロ
グシステムの特性設計 (1)振幅・位相の同時指定特性設計 (2)位相特性設計 3.位相補正システム
The use of the suiting method of the present invention can solve all of the above problems. Hereinafter, the description will be made in the following order as in the case of the digital filter. 1. 1. Amplitude characteristics design of analog system having rational transfer function 2. Characteristic design of an analog system having a polynomial transfer function and an all-pole transfer function Phase correction system

【0101】1.有理関数形の伝達関数を有するアナロ
グシステムの振幅特性の設計 まず伝達関数が有理関数の形で表わされるアナログシス
テムについて、位相特性は無視して振幅特性のみを指定
して設計する。伝達関数の次数は任意に設定できるが、
以下4次式の場合について説明する。伝達関数H( s )
を H( s )=( ao + a1 s+ a2 2+a3 3+a4 4) /( bo + b1 s+ b2 2+b3 3+b4 4) =P( s )/Q( s ) (106) とし、上記のように分子、分母をそれぞれP( s )、Q
( s )とおく。多項式の伝達関数の場合はQ( s )=b
o とおけばよい。
1. Design of Amplitude Characteristics of Analog System Having Transfer Function of Rational Function Type First, an analog system whose transfer function is expressed in the form of a rational function is designed by ignoring phase characteristics and designating only amplitude characteristics. The order of the transfer function can be set arbitrarily,
Hereinafter, the case of the quartic equation will be described. Transfer function H (s)
Is given by H (s) = (a o + a 1 s + a 2 s 2 + a 3 s 3 + a 4 s 4 ) / ( bo + b 1 s + b 2 s 2 + b 3 s 3 + b 4 s 4 ) = P (s) / Q (s) (106), and the numerator and denominator are P (s) and Q, respectively, as described above.
(s). Q (s) = b for a polynomial transfer function
o

【0102】計算の便宜上振幅特性を2乗振幅特性で示
すことにする。システムの2乗振幅特性は、H( s )に
s=j ωを代入して、次式のようにH(jω) H* (jω)
で定義される( * は複素共役を表わす) 。 H(jω) H* (jω) =H(jω) H( −j ω) =( Ao + A1 ω2+A2 ω4+A3 ω6+A4 ω8) /( Bo + B1 ω2+B2 ω4+B3 ω6+B4 ω8) (107) 2乗振幅特性は上式のようにω2 の関数として表わされ
る。この分子、分母をそれぞれp( ω2 ) 、q( ω2 )
とおいてf( ω2)=p( ω2 ) /q( ω2 ) とおく。A
o , A1 , A2 , A3 , A4 はそれぞれao , a1 , a
2 , a3 , a4 の2次多項式として表わされ、Bo , B
1 , B2 , B3 , B4 はそれぞれbo , b 1 , b2 , b
3 , b4 の2次多項式として表わされる。
For convenience of calculation, the amplitude characteristic is shown as a squared amplitude characteristic.
I will decide. The squared amplitude characteristic of the system is H (s)
Substituting s = jω, H (jω) H*(jω)
Defined by (*Represents a complex conjugate). H (jω) H*(jω) = H (jω) H (−jω) = (Ao+ A1ωTwo+ ATwoωFour+ AThreeω6+ AFourω8) / (Bo+ B1ωTwo+ BTwoωFour+ BThreeω6+ BFourω8) (107) The squared amplitude characteristic is ωTwoExpressed as a function of
You. This numerator and denominator are p (ωTwo), Q (ωTwo)
And f (ωTwo) = P (ωTwo) / Q (ωTwo) far. A
o, A1, ATwo, AThree, AFourIs ao, a1, a
Two, aThree, aFourOf the second order, Bo, B
1, BTwo, BThree, BFourIs bo, b 1, bTwo, b
Three, bFourAs a second order polynomial.

【0103】2乗振幅特性の要求範囲を表わす上限関数
+ ( ω2)、下限関数M- ( ω2 )を与え、x=ω2
おき次式によって適性化を行う。 M+ ( x )<f( x )=p( x )/q( x )<M- ( x ) ( 0≦x<+∞) (108) 0<q( x ) (0≦x<+∞) (109) 上式において、q( x )が正という条件はシステムが安
定するために必要な条件である。実用上は適当に広い範
囲のxについて適性化を行っておけばよいが、次のよう
にすれば伝達関数の無限遠での挙動も制御できる。すな
わち、s'= 1/sとおいて無限遠点s' = 0 を導入し、
(106)式をs ' を用いて表現する。そしてx' = 1/
ω2 とおいて、(108)、(109)式と同様な決定
式をたてる。これらについては(0≦x' <1+ε)の
範囲で、また(108)、(109)式については(0
≦x<1+ε)の範囲で、全体を同時に適性化する。こ
こで、εは小さい正の数とする。このようにすれば、半
直線という無限領域がリーマン球面上の半円周という有
限領域に還元でき、有限領域上での適性化を行えばよい
ことになる。上式から、既に説明した適性化の手法によ
って、f( x )のパラメータAo , A1 , A2 , A3 ,
4 およびBo , B1 , B2 , B3 , B4 を求める。こ
うして得られた2乗振幅特性p( ω2 ) /q( ω2 ) か
ら伝達関数P( s)/Q( s )を既に説明したデジタル
フィルタの場合と同様に求めることができる。またシス
テムの安定条件としてH( s )の極の実部が負になるよ
うにQ( s)を選択する必要がある。
[0103] upper bound function representing the request area of the square amplitude characteristic M +2), lower bound function M - give (omega 2), performs suitability by x = omega 2 Distant following equation. M + (x) <f ( x) = p (x) / q (x) <M - (x) (0 ≦ x <+ ∞) (108) 0 <q (x) (0 ≦ x <+ ∞ (109) In the above equation, the condition that q (x) is positive is a condition necessary for the system to be stable. In practice, it is only necessary to make the aptitude appropriate for a wide range of x. However, the behavior of the transfer function at infinity can be controlled as follows. That is, at s '= 1 / s, the point at infinity s' = 0 is introduced,
Expression (106) is expressed using s ′. And x '= 1 /
At ω 2 , a decision formula similar to the formulas (108) and (109) is made. These are in the range of (0 ≦ x ′ <1 + ε), and the expressions (108) and (109) are (0
Within the range of ≦ x <1 + ε), the entire composition is simultaneously optimized. Here, ε is a small positive number. In this way, the infinite region of the half line can be reduced to the finite region of the semicircle on the Riemann sphere, and the suitability on the finite region can be achieved. From the above formula, the parameters A o , A 1 , A 2 , A 3 ,
A 4 and B o , B 1 , B 2 , B 3 , B 4 are determined. From the square amplitude characteristic p (ω 2 ) / q (ω 2 ) thus obtained, the transfer function P (s) / Q (s) can be obtained in the same manner as in the case of the digital filter described above. It is necessary to select Q (s) such that the real part of the pole of H (s) becomes negative as a stability condition of the system.

【0104】2.多項式形伝達関数、全極形伝達関数を
有するアナログシステムの特性設計 ここでは伝達関数H( s )がsの多項式である場合およ
びH-1( s )がsの多項式である場合の特性設計につい
て説明する。まず振幅と位相の両方を指定した設計につ
いて説明し、次に位相特性のみの設計について説明す
る。 (1)振幅・位相の同時指定設計 この設計はデジタルフィルタの場合とほとんど同じであ
り、異なる点は、伝達関数の虚部、実部の周波数特性I
H ( ω )=Im(H(jω)),RH ( ω )=Re(H(jω))だ
けである((60),(61)式参照)。これらにはn
を4で割った余りにより少し変化するが、僅かの修正で
どの場合も表わせるからnが4の倍数であるときについ
て説明すると、伝達関数H( s )は H( s )=ao + a1 s+ ・・・ +an n (110) であり、 X=( ao ,a1 ,...an ,b) (111) ξc(ω) =( 1,0,−ω2 ,0,...,ωn ,0) (112) ξs(ω) =( 0,ω,0,−ω3 ,...,0,0) (113) とおけば、 IH ( ω )=( X,ξs(ω)) (114) RH ( ω )=( X,ξc(ω)) (115) と表現できる。以下はデジタルフィルタの「(1)振幅
・位相の同時指定設計」と全く同じようにして伝達関数
を求めることができる。
2. Polynomial type transfer function, the characteristic design of the case when, where characteristic design of analog systems having a total-pole transfer function is a polynomial of the transfer function H (s) is s and H -1 (s) is a polynomial of s explain. First, a design in which both the amplitude and the phase are designated will be described, and then a design of only the phase characteristics will be described. (1) Design for Simultaneous Designation of Amplitude and Phase This design is almost the same as that of the digital filter.
H (ω) = Im (H (jω)) and R H (ω) = Re (H (jω)) only (see equations (60) and (61)). These include n
When the is slightly changed by the modulo 4, n from expressed even if any a slight modification will be described when it is a multiple of 4, the transfer function H (s) H (s) = a o + a is a 1 s + ··· + a n s n (110), X = (a o, a 1, ... a n, b) (111) ξc (ω) = (1,0, -ω 2 , 0, ..., ω n, 0) (112) ξs (ω) = (0, ω, 0, -ω 3, ..., if put and 0,0) (113), I H (ω ) = (X, ξs (ω)) (114) R H (ω) = (X, ξc (ω)) (115) The transfer function can be obtained in exactly the same manner as in “(1) Simultaneous design of amplitude and phase of digital filter”.

【0105】H-1( s )がsの多項式である全極形の場
合も上記と同様に求めることができる。もちろんH( s
)を安定にするためH-1( s )の零点の実部がすべて負
になるように位相特性を与えるようにする。すなわち、
ω→+∞のとき、θ( ω )−θ( −ω )=πn でなけれ
ばならない。
In the case of an all-pole type in which H −1 (s) is a polynomial of s, it can be obtained in the same manner as described above. Of course H (s
) Is stabilized so that the real part of the zero of H -1 (s) becomes all negative. That is,
When ω → + ∞, θ (ω) −θ (−ω) = πn must be satisfied.

【0106】(2)位相特性設計 (111)〜(115)式と(84)〜(89)式を用
いればデジタルフィルタの「(2)位相特性設計」の項
と同様の方法によってアナログシステムの位相特性の設
計ができる。
(2) Phase Characteristic Design Using the equations (111) to (115) and the equations (84) to (89), the analog filter can be designed in the same manner as in “(2) Phase characteristic design” of the digital filter. Phase characteristics can be designed.

【0107】3.位相補正システム 位相補正システムは、振幅特性が周波数に関係なく一定
で位相のみを補正するアナログシステムである。これは
デジタルフィルタにおけるオールパスフィルタに相当す
る。n次位相補正システムの伝達関数をH( s )は、 P( s )=ao + a1 s +a2 2 ・・・+ an n (116) とおくと、 H( s )=P( −s) /P( s ) (117) であり、その位相特性は、 arg H(jω) =arg(P2(-jω) /( P(jω) P( −j ω)) ) =−2 argP(jω) (118) である。位相特性の上限関数、下限関数をそれぞれθ+
( ω )、θ- ( ω )とすると決定式は、 θ- ( ω )<−2 argP(jω) <θ+ ( ω ) (119) となるから、 φ+ ( ω )=−θ- ( ω )/2 (120) φ- ( ω )=−θ+ ( ω )/2 (121) とおき、φ+ ( ω )、φ- ( ω )を argP(jω) の上限
関数、下限関数として、「(2)位相特性設計」の項の
手法により適性化すればよい。ここで、フィルタの安定
条件として、φ+ ( ω )、φ- ( ω )は、P( s )の零
点に関する制約を満足する必要がある。デジタルフィル
タと同様に、振幅特性のみを指定して設計したシステム
と位相補正システムとを合成することにより、振幅と位
相の両方を指定した有理関数形の伝達関数を有するアナ
ログシステムを構成することができる。
3. Phase Correction System The phase correction system is an analog system in which the amplitude characteristic is constant regardless of the frequency and only the phase is corrected. This corresponds to an all-pass filter in a digital filter. The transfer function of order n phase correction system H (s), when put between P (s) = a o + a 1 s + a 2 s 2 ··· + a n s n (116), H (s) = P (−s) / P (s) (117), and its phase characteristic is arg H (jω) = arg (P 2 (−jω) / (P (jω) P (−jω))) = −2 argP (jω) (118) The upper and lower limit functions of the phase characteristic are θ +
(Ω), θ - (ω ) and a decision equation, θ - (ω) <- because comprising 2 argP (jω) <θ + (ω) (119), φ + (ω) = - θ - ( ω) / 2 (120) φ - (ω) = - θ + (ω) / 2 (121) Distant, φ + (ω), φ - (ω) limit function of argP (j [omega]), as a lower bound function The suitability may be determined by the method described in “(2) Phase characteristic design”. Here, as a stability condition of the filter, φ + (ω), φ - (ω) is required to satisfy the constraints on the zeros of P (s). Similarly to the digital filter, by combining a system designed by designating only the amplitude characteristic and a phase correction system, it is possible to configure an analog system having a rational function type transfer function designating both the amplitude and the phase. it can.

【0108】以上のようにすれば、アナログシステムの
設計においても、デジタルフィルタの設計において得ら
れた効果と同様の効果が得られる。さらに上記方法は、
デジタル信号処理システムの場合と同じように、要求特
性の代りに実際のアナログシステムの特性を与えてこの
システムを同定するために使用することができる。
As described above, the same effects as those obtained in the design of the digital filter can be obtained in the design of the analog system. Furthermore, the above method
As in the case of digital signal processing systems, the required characteristics can be substituted for the characteristics of the actual analog system and used to identify this system.

【0109】上記実施例6において説明した手法は、時
不変線形システムで表現できる対象の全てに対して適用
可能である。物理的システム以外の一例として化学プラ
ントの制御を挙げる。化学プラント制御では、たとえば
反応槽内の圧力、温度または単位時間当りの原料投入量
に対する生成物質濃度を線形システムとして表わしてお
き、これをラプラス変換して伝達関数を求めておけばよ
い。以下上記実施例6に従い人為的に設定可能な加熱
量、加圧量等システムの諸係数を決定すること、すなわ
ちプラント制御システムの設計が可能になる。
The method described in the sixth embodiment can be applied to all objects that can be represented by a time-invariant linear system. Control of a chemical plant is given as an example other than the physical system. In chemical plant control, for example, the pressure, temperature, or the concentration of the produced substance with respect to the amount of raw material input per unit time in the reaction tank may be expressed as a linear system, and this may be Laplace transformed to obtain a transfer function. Hereinafter, according to the sixth embodiment, it is possible to determine various coefficients of the system such as the heating amount and the pressurizing amount which can be set artificially, that is, to design a plant control system.

【0110】〔実施例7〕次に本発明の適性化方法を利
用して物理的、化学的システムの同定を行う同定装置に
ついて説明する。この同定装置は、たとえば音声や画像
のパターン認識、振動解析、線形予測器による情報圧縮
などに利用できるものである。システム同定については
上記実施例5および6においても述べたが、上記例では
周波数特性に基づいてシステムの構造を同定するもので
あった。ここでは、離散系列信号、例えばインパルス応
答特性などの時系列信号、に対する同定法を扱う。
[Embodiment 7] Next, an identification apparatus for identifying a physical or chemical system using the suiting method of the present invention will be described. This identification device can be used, for example, for voice and image pattern recognition, vibration analysis, and information compression by a linear predictor. Although the system identification has been described in the fifth and sixth embodiments, in the above-described embodiment, the system structure is identified based on the frequency characteristics. Here, an identification method for a discrete series signal, for example, a time series signal such as an impulse response characteristic is dealt with.

【0111】システムの同定は、一般に、図16に示す
ように、信号源101からの信号xを受けて対象システ
ム102からyが出力されたとき、このx,yを受けて
同定装置103が対象システム102のモデルを決定す
るものである。x,yは連続的または離散的信号である
が、連続信号の場合はしばしばこれをサンプリングして
離散化しておき、n回目にサンプリングされた対象シス
テム102からの出力をyn 、対象システム102への
入力をxn としたとき、システムを yn =Σai f i ( yn-1,yn-2,..., yn-M , xn , xn-1,..., xn-N ) (122) という形で同定しパラメータa0,a1,..., aL を決
定する。(122)式のΣはiについて0からLまでの
和を表わす。またM,Nはシステムの次数で信号yn-M
はn回目からMだけ遡った信号、xn-N はn回目からN
だけ遡った信号を表わす。信号源101からの信号xを
使用せずに対象システム102からの出力yのみに基づ
いてシステムを同定する同定装置もあり、その場合は
(122)式はxi を含まない式になる。
In general, as shown in FIG. 16, when a signal x from a signal source 101 is received and a target system 102 outputs y, as shown in FIG. A model of the system 102 is determined. x and y are continuous or discrete signals. In the case of a continuous signal, the signal is often sampled and discretized, and the output from the target system 102 sampled at the nth time is supplied to y n and the target system 102. input when was the x n of the system y n = Σa i f i ( y n-1, y n-2, ..., y nM, x n, x n-1, ..., x nN ) (122) and the parameters a 0 , a 1 ,. . . , a L is determined. Σ in the equation (122) represents the sum of 0 to L for i. M and N are the order of the system and the signal y nM
Is a signal that is traced back by M from the nth time, and x nN is N
Represents a signal that goes back only by There is also an identification device that identifies a system based on only the output y from the target system 102 without using the signal x from the signal source 101. In this case, Expression (122) becomes an expression that does not include x i .

【0112】従来の同定法は、 V=Σ( yn −Σai f i ( yn-1,..., yn-M , xn , ...,xn-N ))2 (123) とおくなどして、Vが最小となるようにパラメータを決
定していた。(123)式のΣはnについて0からkま
での和、iについて0からLまでの和を表わす。しかし
この手法は、対象とする系が取り扱いに都合のよい統計
的性質を満足することを前提としている上に、この手法
では、同定誤差の2乗和Vを最小にするだけであって、
求めたモデルと真のシステムとの応答特性間に瞬間的に
は大きな誤差があることもあり、したがって同定の精度
について不明であるという問題があった。本発明の適性
化方法を利用すれば同定誤差を各瞬間ごとに系統的に評
価できるので、同定の誤差に配慮した適正な同定装置を
得ることができる。以下本発明による適性化方法を利用
した同定装置について 1.離散線形系の同定 2.あるクラスの非線形系の同定 3.線形アナログシステムの同定 の順に説明する。
[0112] Conventional identification methods, V = Σ (y n -Σa i f i (y n-1, ..., y nM, x n, ..., x nN)) is denoted by 2 (123) Thus, the parameters are determined so that V is minimized. In Equation (123), Σ represents the sum of 0 to k for n and the sum of 0 to L for i. However, this method is based on the premise that the target system satisfies statistical properties that are convenient to handle, and this method only minimizes the sum of squares V of the identification error,
There may be a momentary large error between the obtained model and the response characteristics of the true system, and there is a problem that the accuracy of identification is unknown. By using the suitability optimization method of the present invention, the identification error can be systematically evaluated at each moment, so that an appropriate identification device that takes account of the identification error can be obtained. Hereinafter, an identification apparatus using the suitability optimization method according to the present invention will be described. 1. Identification of discrete linear system 2. Identification of a class of nonlinear systems A description will be given in the order of identification of linear analog systems.

【0113】1.離散線形系の同定 対象系の形を Sy = b0 n + b1 n-1+・・・+ bM n-M +(a0,xn )+( a1,xn-1)+ ・・・+(aN , xn-N )+c (124) と想定する。ここでak , xk はL次元のベクトルで、
それぞれのカッコ付上添字はそれぞれのベクトルの各成
分を表すものとする。b0 は式の形を整えるためのパラ
メータで後で1とおく。Sy は線形な場合において(1
22)式の右辺を左辺へ移行した形を示しており、理想
的には0になるもので、予測残差と呼ばれるものであ
る。測定された応答を ηn =(1, yn , yn-1,..., yn-M , xn (1) , xn (2) , ..., xn (L) , xn-1 (1) , ..., xn-N (L) ) (125) とおく。応答は誤差やゆらぎを持つが、これをΔηn
したとき、 ηn +Δηn ∈Cn が常に成り立つように生成凸包体Cn を構成し、それを Cn ={s1 ηn (1) + s2 ηn (2) + ・・・+ sK ηn (K) | 0 <sk , s1+s2+・・・+ sK =1} (126) と表しておく。ここでηn (1) , ηn (2) , ..., η
n (K) は生成凸包体Cnの頂点である。また X=(c, b0,b1,..., bM , a0 (1) , a0 (2) , ..., a0 (L) , a1 (1) , ..., aN (L) ) (127) とおく。許容可能な同定誤差(許容誤差範囲)を上限関
数M+ (n),下限関数M-( n) であらわすと、決定式
は、 b0 - (n) <Sy ( Cn ) <b0 + (n) ( n = 0,1,2, ..., nmax ) (128) すなわち b0 - (n) <( X, ηn (k) ) <b0 + (n) ( k = 1,2,...,K、n = 0,1,2,..., nmax ) (129) である。yn がインパルス応答特性である場合にはn
max として|yn |がある程度0に近づくときのnを選
ぶ必要があるが、小さくなれば誤差として生成凸包体C
n に吸収させることもできる。この後は既に説明した手
法で適性化を行い解領域Sを求める。このCn は実施例
3の生成凸包体とはやや異なる。しかしe0=(0,
1,0,0,..,0)とおき、 C+ n =−Cn +e0 + (n) (130) C- n = Cn −e0 - (n) (131) とおけば(129)式は 0<( X,C+ n ) (132) 0<( X,C- n ) (133) となり、実施例3と同じ形式の生成凸包体および決定式
で表現できる。解領域Sはそのまま適性な同定パラメー
タの集合になる。同定システムへの入力に誤差やゆらぎ
があっても、それらが生成凸包体Cn に含まれている限
りシステムの同定誤差は許容誤差範囲に含まれるという
強いロバスト性が得られることになる。
1. Identification of discrete linear systemy= b0yn+ b1yn-1+ ・ ・ ・ + BMynM  + (a0, xn) + (a1, xn-1) + ・ ・ ・ + (AN, xnN) + c (124). Where ak, xkIs an L-dimensional vector,
Each parenthesized superscript is a component of each vector.
Minute. b0 is a parameter for shaping the expression
Set 1 later on the meter. SyIs linear (1
22) shows a form in which the right side of equation (22) is shifted to the left side.
Is typically 0 and is called the prediction residual.
You. Let η be the measured responsen= (1, yn, yn-1,. . . , ynM, xn (1), xn (2),. . . , xn (L), xn-1 (1),. . . , xnN (L)) (125). The response has errors and fluctuations,nWhen
Then, ηn+ Δηn∈Cn  Is constructed such that always holds, and it is expressed as Cn= {S1ηn (1)+ sTwoηn (2)+ ... + sKηn (K)│ 0 <sk, s1+ sTwo+ ・ ・ ・ + SK= 1} (126). Where ηn (1), ηn (2),. . . , η
n (K)Is the generated convex hull CnIs the vertex of Also, X = (c, b0, b1,. . . , bM, a0 (1), a0 (2),. . . , a0 (L), a1 (1),. . . , aN (L)) (127). The allowable identification error (allowable error range)
Number M+(n), lower limit function M-(n), the decision formula
Is b0M-(n) <Sy(Cn) <B0M+(n) (n = 0,1,2, ..., nmax) (128) That is, b0M-(n) <(X, ηn (k)) <B0M+(n) (k = 1,2, ..., K, n = 0,1,2, ..., nmax) (129). ynN is the impulse response characteristic,
maxAs | yn| When n approaches 0 to some extent
However, if it becomes smaller, an error will be generated as the convex hull C
nCan also be absorbed. After this, the hands already explained
The solution area S is obtained by performing optimization by the method. This CnIs an example
3 is slightly different from the generated convex hull. But e0= (0,
1,0,0,. . , 0) and C+ n= -Cn+ E0M+(n) (130) C- n= Cn-E0M-(n) (131) If equation (129) is given, 0 <(X, C+ n) (132) 0 <(X, C- n(133) and the generated convex hull and the decision formula in the same format as in the third embodiment.
Can be expressed by The solution area S remains the proper identification parameter.
Data set. Errors and fluctuations in the input to the identification system
, Even if there arenAs long as it is included in
System identification error is within the tolerance
Strong robustness can be obtained.

【0114】この場合の実際の生成凸包体の構成は、た
とえば測定を多数回繰り返した結果をηn (1) , ηn
(2) , ..., ηn (k) としたとき、これらすべてを含
むやや大き目の凸包体をCn とおくことで可能になる。
大きくする程度は系の非線形性、経年変化、負荷変動等
の偏差を生じる要因を考えて決定する。統計的手法を取
り入れてもよい。誤差が事前にわかっているときはその
誤差に応じて自動的に生成凸包体を構成することも可能
である。また異なる入力信号に対する応答の測定値の組
それぞれに対する生成凸包体を構成し、その全体に対し
て適性化することもできる。
In this case, the actual configuration of the generated convex hull is, for example, η n (1) , η n
(2) ,. . . , η n (k) , this can be achieved by setting a slightly larger convex hull including all of them as C n .
The degree of increase is determined in consideration of factors that cause deviations such as system nonlinearity, aging, and load fluctuation. Statistical techniques may be employed. When the error is known in advance, the generated convex hull can be automatically configured according to the error. It is also possible to construct a generated convex hull for each set of measured values of the response to different input signals, and to optimize the entire convex hull.

【0115】なお上記例では入力データを生成凸包体C
n の形で表したが、必ずしも凸包体を生成する必要はな
い。すなわち、誤差を無視してCn ={ηn }とおきシ
ステムの同定を行うこともできる。
In the above example, the input data is generated by the convex hull C
Although expressed in the form of n , it is not always necessary to generate a convex hull. That is, the system can be identified by setting C n = {η n } ignoring the error.

【0116】図17は上記同定法を用いた同定装置のブ
ロック図であり、同定装置104は、対象システム10
2からの信号x,yに適性化に必要な領域を与える領域
決定手段105と、前記領域内に入るようにシステムの
特性を決定する特性決定手段手段106とを備えてい
る。領域決定手段105は入力信号に上限、下限関数お
よび(126)式のように生成凸包体を与え、特性決定
手段106は(129)式に基づいてシステムのパラメ
ータを計算する。
FIG. 17 is a block diagram of an identification device using the above-described identification method.
The system is provided with a region determining means 105 for providing a region required for aptitude to the signals x and y from the second device, and a characteristic determining unit 106 for determining characteristics of the system so as to fall within the region. The area determining means 105 gives the input signal an upper and lower limit function and a generated convex hull as in equation (126), and the characteristic determining means 106 calculates the system parameters based on equation (129).

【0117】2.あるクラスの非線形系の同定 対象系の形は、予めfi を選び Sy =Σai i ( yn ',xn ' ) (134) と想定できるものとする。Σはiについて0からNまで
の和を表す。ここでxnはベクトルであって、カッコ付
の上添字はそれぞれのベクトルの各成分を表すものと
し、 yn ' =( yn , yn-1,..., yn-M ) xn ' =( xn (1) , xn (2) , ..., xn (L) , xn-1 (1) , ..., xn-N (L) ) (135) とし、f0,..., fN は線形独立な関数の組である。
なおfi ( y',x')は引数x',y' に関して非線形であ
ってもよい。 ηn =( f1(yn ',xn ' ),f2(yn ',xn '), ..., fn ( yn ',xn ' )) (136) とおきηn を測定データとみなし、また X=( a0,a1,..., aN ) (137) とすれば、後は前項の手法をほぼそのまま適用できる。
[0117] 2. Form to be identified based nonlinear system of a class in advance select f i S y = Σa i f i (y n ', x n') shall be assumed (134). Σ represents the sum of 0 to N for i. Here xn is a vector, subscript on dated parentheses shall representing each component of the respective vector, y n '= (y n , y n-1, ..., y nM) x n' = (x n (1), x n (2), ..., x n (L), x n-1 (1), ..., x nN (L)) and (135), f 0,. . . , f N are a set of linearly independent functions.
Note that f i (y ′, x ′) may be non-linear with respect to the arguments x ′, y ′. η n = (f 1 (y n ', x n'), f 2 (y n ', x n'), ..., f n (y n ', x n')) (136) Distant eta If n is regarded as measured data and X = (a 0 , a 1 ,..., a N ) (137), the method of the preceding section can be applied almost as it is.

【0118】3.線形アナログシステムの同定 連続系の場合には、離散化の際に生じる誤差を凸包体C
n や許容誤差に吸収させるようにする。これを簡単なア
ナログ系で説明する。 Sy =byn +a0(dx/dt)+a1(d2x/dt2) (138) として想定し、a0,a1 を決定することを考える。微分
を離散化して、 dx/dt =( xn −xn-1)/Δt+Δ1 (139) d2x/dt2 =( xn −2xn-1 +xn-2)/Δt2 +Δ2 ( 140) とする。Δtはサンプリング間隔、Δ12 は離散化誤
差である。精度が必要な場合はΔ12 が十分小さくな
るまで高次の離散化を行う。 xn ' =( xn −xn-1)/Δt (141) xn " =( xn −2xn-1 +xn-2)/Δt2 (142) とおくと、 Sy =byn +a0(xn ' +Δ1)+a1(xn " +Δ2) (143) となる。ここでは離散化の誤差だけしか生じないと仮定
する。この場合Δ12の取り得る最大値、最小値を入
力データxn ',xn " の誤差範囲とみて生成凸包体Cn
を構成すればよい。後は前項で説明した適性化を行う。
Δ12 が大きいなどのために解領域Sが空集合になる
場合は離散化の精度をある程度上げるか、想定するシス
テムの次数を上げるようにすればよい。また上記手法は
積分等の時間遅れを含む系にも適用できる。
3. Identification of a linear analog system In the case of a continuous system, the error generated at the time of discretization is represented by a convex hull C
Absorb n and tolerance. This will be described with a simple analog system. S y = by n + a 0 (dx / dt) + a 1 (d 2 x / dt 2 ) (138) Assuming that a 0 and a 1 are determined. By discretizing the differential, dx / dt = (x n -x n-1) / Δt + Δ 1 (139) d 2 x / dt 2 = (x n -2x n-1 + x n-2) / Δt 2 + Δ 2 (140). Δt is a sampling interval, and Δ 1 and Δ 2 are discretization errors. If accuracy is required, higher order discretization is performed until Δ 1 and Δ 2 become sufficiently small. x n '= (x n -x n-1) / Δt (141) x n "= (x n -2x n-1 + x n-2) / Δt 2 Putting the (142), S y = by n + a 0 (x n '+ Δ 1) + a 1 (x n "+ Δ 2) to become (143). Here, it is assumed that no only error discretization. In this case, the maximum value and the minimum value that can be taken by Δ 1 and Δ 2 are regarded as the error range of the input data x n ′, x n ”and the generated convex hull C n
May be configured. After that, the suitability described in the previous section is performed.
When the solution area S becomes an empty set due to large Δ 1 and Δ 2 , the accuracy of discretization may be increased to some extent, or the order of the assumed system may be increased. Further, the above method can be applied to a system including a time delay such as integration.

【0119】あるいはまず入力信号を連続なまま η- (t) =(−M- (t), dx(t)/dt, d2x(t)/dt2) (144) η+ (t) =(M+ (t),−(dx(t)/dt), −(d2x(t)/dt2)) (145) とおきX=(b, a0,a1)として、連続的な決定式 0<( X, η- (t)) (146) 0<( X, η+ (t)) (147) をたて、次に実施例3の手法によって適性領域が連続な
場合の適性化を行ってもよい。
[0119] Alternatively, the input signal remains continuous first η - (t) = (- M - (t), dx (t) / dt, d 2 x (t) / dt 2) (144) η + (t) = (M + (t), − (dx (t) / dt), − (d 2 x (t) / dt 2 )) (145) and X = (b, a 0 , a 1 ) decision equation 0 <(X, η - ( t)) (146) 0 <(X, η + (t)) (147) vertical and then if proper space is continuous by the procedure of example 3 May be performed.

【0120】こうして得られたシステムSy は離散化に
よる特性劣化を生じないことは明らかである。つまり連
続入力x( t ), y( t )に対して常に bM- ( t ) <Sy ( x( t ), y( t )) <bM+ ( t ) (148) が成立する。
[0120] The system S y thus obtained it is clear that no characteristic deterioration due to discretization. That continuous input x (t), always bM respect y (t) - (t) <S y (x (t), y (t)) <bM + (t) (148) is established.

【0121】なお、上記同定法はシステムのインパルス
応答設計等にも利用することができる。すなわち、上記
同定法における対象系の測定値の代りに、時系列の要求
特性を与え、同定誤差の代わりに設計許容範囲を許容誤
差範囲として与えればシステム設計ができる。ここで設
計許容範囲はSy の範囲((128)、(148)式)
またはηn の範囲Cn ((126)式)の形で与えるこ
とができる。
The above-mentioned identification method can be used for the impulse response design of the system. In other words, a system design can be performed by giving a required characteristic of a time series instead of the measured value of the target system in the above-mentioned identification method, and giving a design allowable range as an allowable error range instead of the identification error. Here the design tolerance range S y ((128), ( 148) type)
Alternatively, it can be given in the form of a range C n (equation (126)) of η n .

【0122】デジタルフィルタの場合は実施例7の
「1.離散線形系の同定」の項の方法がそのまま適用で
きる。Sy は、M=0のときはFIRフィルタとなり、
M≧1のときはIIRフィルタを表わすので、どちらの
フィルタにも利用できる。要求特性をηn で表現し量子
化誤差等を考えて凸包体Cn を構成する。単に Cn ={ηn } (149) とすることもできる。こうして適性化により求まる解領
域Sが適性パラメータつまりフィルタの係数となる。
In the case of a digital filter, the method described in the section “1. Identification of discrete linear system” in the seventh embodiment can be applied as it is. S y becomes an FIR filter when M = 0,
When M ≧ 1, it represents an IIR filter, and can be used for either filter. The required characteristics are expressed by η n and the convex hull C n is formed in consideration of the quantization error and the like. It is also possible to simply set C n = {η n } (149). Thus, the solution area S obtained by the optimization becomes the appropriateness parameter, that is, the coefficient of the filter.

【0123】アナログシステムの場合は、実施例7の
「3.線形アナログシステムの同定」の方法を適用すれ
ば、線形のアナログシステム(たとえばアナログフィル
タ、増幅回路、ロボット等を制御するための制御装置
等)の時間領域におけるシステム設計ができる。要求特
性の入力に対し離散化誤差が不可避に加わってしまう点
がデジタルフィルタの場合とは異なる。
In the case of an analog system, if the method of “3. Identification of linear analog system” of the seventh embodiment is applied, a linear analog system (for example, a control device for controlling an analog filter, an amplifier circuit, a robot, etc.) Etc.) in the time domain. The difference from the digital filter is that a discretization error is inevitably added to the input of the required characteristic.

【0124】以上説明した同定装置によれば、許容可能
な同定誤差の範囲を与えて、その範囲内で同定するの
で、同定誤差を評価でき、したがって同定の誤差を考慮
した適性な同定装置を得ることができるとともに、さら
に、以下の効果が得られる。すなわち、連続系の離散
化誤差を吸収できる、対象系の変動、雑音等に対して
ロバスト安定な同定ができる、IIR系のインパルス
応答を有限列で近似することによる誤差に対しても安定
な同定ができる、図4のフローチャートと同様にモデ
ルシステムの次数を変えながら解領域Sの存在を判定す
ることにより対象システムの次数を推定することができ
る、解領域Sの広がりを利用して他の条件(たとえば
消費電力)に対しても最適化できる。
According to the identification device described above, an allowable identification error range is given and identification is performed within the range, so that the identification error can be evaluated, and an appropriate identification device considering the identification error can be obtained. And the following effects can be obtained. That is, the discretization error of the continuous system can be absorbed, the robust identification can be performed robustly against the fluctuation of the target system, noise, and the like. It is possible to estimate the order of the target system by determining the existence of the solution region S while changing the order of the model system in the same manner as in the flowchart of FIG. 4. Other conditions using the spread of the solution region S (For example, power consumption).

【0125】なお本実施例は入力の離散系列が1つの添
字nで表されるシステムに関するものであるが、多数の
添字で表されている入力離散系列をもつ多次元システム
に対して適用できるように本実施例を拡張することは極
めて容易である。
Although the present embodiment relates to a system in which an input discrete sequence is represented by one subscript n, it can be applied to a multidimensional system having an input discrete sequence represented by many subscripts. It is very easy to extend the present embodiment.

【0126】〔実施例8〕次に本発明の適性化方法を利
用した別の実施例について説明する。アナログシステ
ム、A/D変換器またはD/A変換器などが混在するシ
ステムにおいては、前記アナログシステムや信号変換器
によって振幅、位相特性が様々な影響を受ける(アパー
チャ効果、群遅延歪など)。これらをデジタルフィルタ
により補正して希望する特性を実現したい。しかし従来
の最適化法等による手法ではこのような場合自在な特性
が実現できないか、仮に実現できたとしても高次のデジ
タルフィルタが必要であった。そのため、一般的には、
フィルタのマルチレート化やアナログシステム部の工夫
など装置の基本構造とは別に補正のための機構を追加す
る対策が講じられてきた。本発明の適性化方法を用いれ
ば、デジタルフィルタを自在な特性で且つ少ない次数で
設計することができ、これによりアナログシステムなど
の介在によって歪んだ特性を等価化することができる。
[Embodiment 8] Next, another embodiment using the suiting method of the present invention will be described. In a system in which an analog system, an A / D converter, a D / A converter, and the like coexist, amplitude and phase characteristics are variously affected by the analog system and the signal converter (aperture effect, group delay distortion, and the like). I would like to correct these with a digital filter to achieve the desired characteristics. However, in such a case, a conventional optimization method or the like cannot realize a flexible characteristic, or even if it can, a high-order digital filter is required. So, in general,
Measures have been taken to add a mechanism for correction separately from the basic structure of the device, such as multi-rate filters and a device for the analog system. By using the suiting method of the present invention, it is possible to design a digital filter with a flexible characteristic and a small order, thereby making it possible to equalize a characteristic distorted by the intervention of an analog system or the like.

【0127】図18はアナログシステムに本発明の特性
補正装置を接続した例を示したもので、アナログシステ
ム201からの信号はA/D変換器202によってデジ
タル信号に変換されて、特性補正装置203へ送られ
る。特性補正装置203は実施例5、7において説明し
たデジタルフィルタにより構成されている。特性補正は
以下のとおり行われる。 (1)まず補正装置203を信号を単に通過させる状態
に設定する。 (2)アナログシステム201に基準信号を送りそれに
対する出力からアナログシステム201およびA/D変
化器202の特性を計測する。このとき補正装置203
を同定装置として使用して特性計測を行ってもよい。 (3)補正前の特性と希望する特性との開きの分をデジ
タルフィルタ203の特性として設定する。時間領域に
おけるフィルタの特性設計は実施例7の「1.離散線形
の同定」の項において説明した手法により行うことがで
きる。 (4)周波数領域におけるフィルタの特性設計について
は、補正の対象が振幅特性と位相特性のうち一方なのか
両方なのかによってデジタルフィルタの構成を決定す
る。振幅特性のみであればIIR,FIRのうちいずれ
のフィルタでも使用できる。位相特性のみの場合は、オ
ールパスフィルタまたはFIRフィルタを用いる。また
振幅、位相ともに補正するときは、IIRとオールパ
スフィルタ、FIRとオールパスフィルタ、FIR
だけ、という選択肢がある。
FIG. 18 shows an example in which the characteristic correction device of the present invention is connected to an analog system. The signal from the analog system 201 is converted into a digital signal by an A / D converter 202, and the characteristic correction device 203 Sent to The characteristic correction device 203 includes the digital filter described in the fifth and seventh embodiments. The characteristic correction is performed as follows. (1) First, the correction device 203 is set to a state of simply passing a signal. (2) A reference signal is sent to the analog system 201, and the characteristics of the analog system 201 and the A / D converter 202 are measured from the output corresponding to the reference signal. At this time, the correction device 203
May be used as an identification device to perform characteristic measurement. (3) The difference between the characteristic before correction and the desired characteristic is set as the characteristic of the digital filter 203. The characteristic design of the filter in the time domain can be performed by the method described in the section of “1. (4) Regarding the characteristic design of the filter in the frequency domain, the configuration of the digital filter is determined depending on whether the correction target is one of the amplitude characteristic and the phase characteristic, or both. If only the amplitude characteristic is used, any of IIR and FIR filters can be used. When only the phase characteristic is used, an all-pass filter or an FIR filter is used. When both amplitude and phase are corrected, IIR and all-pass filter, FIR and all-pass filter, FIR
There is only an option.

【0128】上記例は特性補正装置203をアナログシ
ステム201の後段に接続したが、特性補正装置はアナ
ログシステムの前段に配置して補正するようにしてもよ
い。すなわち、デジタル入力→特性補正装置→D/A変
換器→アナログシステム→アナログ出力、という具合で
ある。またデジタルシステムとアナログシステムが混在
する場合にシステム全体の真ん中に補正装置を接続して
もよい。たとえば、アナログ入力→アナログシステム1
→A/D変換器→特性補正装置→D/A変換器→アナロ
グシステム2→アナログ出力、という具合である。つま
り、システム全体の伝達関数は各構成要素の伝達関数の
積で表わされるから、補正装置はシステムの前段、後
段、中段のどこに配置してもよい。
In the above example, the characteristic correction device 203 is connected to the subsequent stage of the analog system 201. However, the characteristic correction device may be arranged before the analog system to perform correction. That is, digital input → characteristic correction device → D / A converter → analog system → analog output. When a digital system and an analog system are mixed, a correction device may be connected in the middle of the entire system. For example, analog input → analog system 1
→ A / D converter → characteristic correction device → D / A converter → analog system 2 → analog output. That is, since the transfer function of the entire system is represented by the product of the transfer functions of the components, the correction device may be arranged at any of the front, rear, and middle stages of the system.

【0129】以上のような特性補正を行えば、アナログ
システム設計の自由度が大幅に増大する。また場合によ
ってはアナログシステムの構成をかなり簡単にすること
もできるようになる。さらにマイクロプロセッサ等を利
用して、上記の補正を自動的に行うこともできる。
By performing the characteristic correction as described above, the degree of freedom in designing an analog system is greatly increased. In some cases, the configuration of the analog system can be considerably simplified. Further, the above correction can be automatically performed using a microprocessor or the like.

【0130】〔実施例9〕次に、適性領域をパラメータ
空間で意図的に縮小した状態で適性化を行う実施例につ
いて説明する。これは、例えば電子回路等において部品
が経時的あるいは温度的変化を生じたとしても、常に要
求仕様を満足することができるように、その回路を設計
する場合に効果的である。また、この実施例はデジタル
コンピュータにおいて、数値計算における桁落ち等の誤
差に対しても有効である。
[Embodiment 9] Next, a description will be given of an embodiment in which the suiting is performed while the suiting area is intentionally reduced in the parameter space. This is effective, for example, when designing a circuit so that a required specification can always be satisfied even if a component of the electronic circuit or the like changes with time or temperature. This embodiment is also effective in digital computers for errors such as loss of digits in numerical calculations.

【0131】もとの適性化法の問題が 0<(X, ηi ) ( i =1,2,...,m ) (150) X=(a1,a2,..., an , b) ηi =( ηi1, ηi2, ..., ηin, ηin+1) と表されているものとする。ηi は上限関数、下限関数
等を表すベクトルであり、適性領域はパラメータ空間に
おいてηi として表現されている。bは式の形を整える
ためのパラメータであり、後で1に定められる。
The problem of the original optimization method is as follows: 0 <(X, η i ) (i = 1, 2,..., M) (150) X = (a 1 , a 2 ,. n , b) Let η i = (η i1 , η i2 ,..., η in , η in + 1 ). η i is a vector representing an upper limit function, a lower limit function, and the like, and the appropriate region is expressed as η i in the parameter space. b is a parameter for adjusting the form of the equation, and is set to 1 later.

【0132】Xの変化δ(∈Rn+1 )は常に凸包体Δに
含まれる。すなわち、 X+δ∈X+bΔ (151) とする。ここでΔは、 Δ={s1 Δ1 + s2 Δ2 + ・・・+ sL ΔL | s1 + ・・・+ sL =1,Δj ∈Rn+1 } と表現できるから、もし 0<(X+bΔj , ηi ) ( j = 1,2, ...,L, i = 1,2,...,m ) (152) が成り立てば、(151)式を満たす任意のX+δにつ
いて(150)式が成り立つ。(152)式は、 (X, ηi )+ b(Δj , ηi ) (153) と変形できるので、 ηj ' = ( ηi1, ηi2, ..., ηin, ηin+1 + min( Δj , ηi )) ( i = 1,2,...,m ) (1≦j≦L) とおくと、(152)式は 0<(X, ηi ' ) ( i = 1,2,...m ) (154) と等価になる。これは唯一の定式化ではなく、Xの変化
分をηi のどの成分に寄せるか等により色々な定式化が
可能である。
The change δ (∈R n + 1 ) of X is always included in the convex hull Δ. That is, X + δ∈X + bΔ (151) Here delta is, delta = | can be expressed as {s 1 Δ 1 + s 2 Δ 2 + ··· + s L Δ L s 1 + ··· + s L = 1, Δ j ∈R n + 1} Therefore, if 0 <(X + bΔ j , η i ) (j = 1, 2,..., L, i = 1, 2,..., M) (152), then equation (151) is satisfied. Equation (150) holds for any X + δ. Equation (152) can be transformed into (X, η i ) + b (Δ j , η i ) (153), so that η j ′ = (η i1 , η i2 , ..., η in , η in + 1 + min (Δ j , η i )) (i = 1, 2,..., M) (1 ≦ j ≦ L), Equation (152) gives 0 <(X, η i ′) ( i = 1,2, ... m) (154). This is not the only formulation, but various formulations are possible depending on which component of η i the change of X is to be brought.

【0133】こうして(154)式を適性化法の問題と
考えれば、(154)式の解領域の元Xs の全てはもと
の問題において、 0<(Xs +δ, ηi ) ( i = 1,2,...,m ) を満たし、ロバスト安定であることがわかる。もとの問
題が多項式的適性関数を対象にしている場合には、ηi
からηi ' への修正はちょうど上限関数をmin(Δ j , η
i ) ( ただし1≦j≦L)程度小さくし、下限関数をこ
れと同程度大きくすること、すなわちもとの問題の適性
領域を直接縮小することに対応している。一般の場合で
も、この修正により適性領域を表現する凸包体が小さく
なる。
In this way, the equation (154) can be expressed as the problem of the optimization method.
Considering all of the elements Xs in the solution domain of equation (154),
0 <(Xs + δ, ηi) (I = 1,2, ..., m), and it can be seen that it is robustly stable. Original question
If the title is for a polynomial suitability function, then ηi
From ηi'To just modify the upper bound function to min (Δ j, η
i) (Where 1 ≦ j ≦ L).
To be as large as it is, that is, the suitability of the original problem
It corresponds to directly reducing the area. In the general case
However, this modification reduces the convex hull representing the appropriate area.
Become.

【0134】なお、本発明の適性化装置および適性化方
法において取り扱われる特性は、物理的特性に限定され
るものではなく、情報圧縮等の情報処理技術または化学
的特性等でもよい。
The properties handled in the suiting apparatus and the suiting method of the present invention are not limited to physical properties, but may be information processing techniques such as information compression or chemical properties.

【0135】[0135]

【発明の効果】以上のように本発明の適正化装置および
適正化方法によれば、物理的システムの構造、形状、シ
ステム同定、グラフ表示、データ補間、信号予測モデ
ル、パターン認識等、産業上利用しうる種々の問題にお
いて、従来困難であった広がりをもった入力等を取扱う
ことができるという効果が得られる。
As described above, according to the optimizing apparatus and the optimizing method of the present invention, the physical system structure, shape, system identification, graph display, data interpolation, signal prediction model, pattern recognition, etc., can be used in industry. With respect to various problems that can be used, it is possible to obtain an effect that it is possible to handle an input or the like having a spread which has been difficult in the past.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1の上限関数、下限関数および
適性関数を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an upper limit function, a lower limit function, and an aptitude function according to the first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例1の可能領域S' の概略図であ
る。
FIG. 2 is a schematic view of a possible area S ′ according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例1の可能領域S' の部分領域
S' 1の概略図である。
FIG. 3 is a schematic view of a partial area S′1 of a possible area S ′ according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例1のフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例3の下限関数近傍を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram illustrating the vicinity of a lower limit function according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例3の下限関数M- (x) を包む生
成凸包体C- を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a generated convex hull C wrapping a lower limit function M (x) according to the third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例3の手法Aにより生成凸包体を
構成する過程の初期状態を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an initial state of a process of forming a generated convex hull by the method A according to the third embodiment of the present invention.

【図8】手法Aにより生成凸包体を構成する過程の終了
状態を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an end state of a process of forming a generated convex hull by the method A.

【図9】手法Bにより生成凸包体を構成する過程を示す
図である。
FIG. 9 is a diagram showing a process of forming a generated convex hull by a method B.

【図10】手法Cにより生成凸包体を構成する過程を示
す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a process of configuring a generated convex hull by a method C.

【図11】本発明の実施例4の適性化方法を実施するた
めの装置を示す概略図である。
FIG. 11 is a schematic diagram showing an apparatus for performing the suiting method according to the fourth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施例4において得られる2乗振幅
特性の図である。
FIG. 12 is a diagram of a square amplitude characteristic obtained in Embodiment 4 of the present invention.

【図13】本発明の実施例5における振幅特性と位相特
性を同時指定するデジタルフィルタの設計についてを説
明する図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating a design of a digital filter that simultaneously specifies an amplitude characteristic and a phase characteristic according to a fifth embodiment of the present invention.

【図14】図13の適正領域C( ω )を実軸上に移動さ
せた図である。
14 is a diagram in which an appropriate area C (ω) in FIG. 13 is moved on a real axis.

【図15】位相特性のみを指定したデジタルフィルタの
設計についてを説明する図である。
FIG. 15 is a diagram illustrating a design of a digital filter in which only a phase characteristic is designated.

【図16】従来の同定装置のブロック図である。FIG. 16 is a block diagram of a conventional identification device.

【図17】本発明の実施例7の同定装置のブロック図で
ある。
FIG. 17 is a block diagram of an identification device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図18】本発明の実施例8の特性補正装置のブロック
図である。
FIG. 18 is a block diagram of a characteristic correction device according to an eighth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

T 適正領域 f(x) 適性関数 P+ 1,P+ 2,..., P+ n 下限関数の点 P- 1,P- 2,..., P- n 上限関数の点 D 範囲T proper area f (x) suitability function P + 1 , P + 2 ,. . . , P + n lower limit function points P - 1 , P - 2 ,. . . , P - n upper limit function point D range

Claims (27)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力手段、記憶手段及び演算手段から成
るコンピュータシステムによって物理特性を持つシステ
ムのパラメータを決定する適性化方法であって、 前記入力手段によって前記物理特性のデータを入力し、
この物理特性の許容範囲に対応する適性領域を前記記憶
手段に設定する第1のステップと、前記演算手段を用い
て、前記適性領域の範囲内に少なくとも近似的に含まれ
る適性関数を、連立不等式を解くことにより求める第2
のステップとを備え、前記第2のステップは、前記適性
関数を、前記システムのパラメータに対応したパラメー
タを有する関数の族として設定するステップと、前記適
性関数が前記適性領域に含まれるという条件を、前記適
性関数のパラメータについての連立不等式で設定するス
テップと、前記連立不等式を解いて前記適性関数のパラ
メータの解領域を求めるステップと、前記システムに偏
差がある場合にも、前記適性関数のパラメータが前記解
領域の範囲に収まるように解を選択するステップとを含
むことを特徴とする適性化方法。
1. An optimization method for determining a parameter of a system having physical characteristics by a computer system comprising an input unit, a storage unit, and an arithmetic unit, wherein the data of the physical characteristics is input by the input unit,
A first step of setting an appropriate area corresponding to the permissible range of the physical characteristic in the storage means, and using the arithmetic means, an appropriate function included at least approximately within the appropriate area is calculated by the simultaneous inequality Second obtained by solving
Wherein the second step sets the suitability function as a family of functions having parameters corresponding to the parameters of the system, and a condition that the suitability function is included in the suitability region. Setting a simultaneous function inequality for the parameters of the suitability function, solving the simultaneous inequalities to find a solution area of the parameters of the suitability function, even if there is a deviation in the system, the parameters of the suitability function And selecting a solution such that is within the range of the solution region.
【請求項2】 前記適性領域が、適性領域の上限を制限
する上限関数と、適性領域の下限を制限する下限関数と
により定義されることを特徴とする請求項1に記載の適
性化方法。
2. The suiting method according to claim 1, wherein the suitability region is defined by an upper limit function for limiting an upper limit of the suitability region and a lower limit function for limiting a lower limit of the suitability region.
【請求項3】 前記適性領域が目標関数と許容誤差範囲
により定義されることを特徴とする請求項1に記載の適
性化方法。
3. The suiting method according to claim 1, wherein the suitability area is defined by an objective function and an allowable error range.
【請求項4】 前記適性領域が少なくとも1つの凸包体
により定義されることを特徴とする請求項1に記載の適
性化方法。
4. The method according to claim 1, wherein the appropriate area is defined by at least one convex hull.
【請求項5】 前記適性領域が点列上の下限値または上
限値により定義されることを特徴とする請求項1に記載
の適性化方法。
5. The suiting method according to claim 1, wherein the suitability area is defined by a lower limit or an upper limit on a point sequence.
【請求項6】 前記適性関数がデータを補間する関数を
表すことを特徴とする請求項1に記載の適性化方法。
6. The method according to claim 1, wherein the suitability function represents a function for interpolating data.
【請求項7】 前記適性関数がデジタル信号処理システ
ムの応答特性を表すことを特徴とする請求項1に記載の
適性化方法。
7. The method of claim 1, wherein the suitability function represents a response characteristic of a digital signal processing system.
【請求項8】 前記適性関数がアナログシステムの応答
特性を表すことを特徴とする請求項1に記載の適性化方
法。
8. The method of claim 1, wherein said suitability function represents a response characteristic of an analog system.
【請求項9】 アナログシステムと、A/D変換器およ
びD/A変換器のうち少なくとも1つとを有するシステ
ムの特性を計測し、計測した特性と希望する特性との開
きの分を求め、前記開きの分をデジタル信号処理システ
ムによって補正する特性補正方法であって、入力手段、
記憶手段、演算手段を備えたコンピュータを使用して前
記デジタル信号処理システムのパラメータを、 前記入力手段をよって前記開きの分を物理特性として入
力し、この物理特性の許容範囲に対応する適性領域を前
記記憶手段に設定するステップと、前記演算手段を用い
て、連立不等式を解くことにより前記適性領域に少なく
とも近似的に含まれる適性関数を求める適性関数決定ス
テップとにより設計し、前記適性関数決定ステップは、
前記適性関数を、前記デジタル信号処理システムのパラ
メータに対応したパラメータを有する関数の族として設
定するステップと、前記適性関数が前記適性領域に含ま
れるという条件を、前記適性関数のパラメータについて
の連立不等式で設定するステップと、前記連立不等式を
解いて前記適性関数のパラメータの解領域を求めるステ
ップと、前記いずれかのシステムに偏差がある場合に
も、前記適性関数のパラメータが前記解領域の範囲に収
まるように解を選択するステップとを含むことを特徴と
する特性補正方法。
9. A method for measuring a characteristic of a system having an analog system and at least one of an A / D converter and a D / A converter, and obtaining a difference between the measured characteristic and a desired characteristic. A characteristic correction method for correcting the difference by a digital signal processing system, wherein input means,
The parameters of the digital signal processing system are stored using a computer having a storage unit and a calculation unit.The opening is input as physical characteristics by the input unit, and an appropriate area corresponding to an allowable range of the physical characteristics is input. Setting in the storage means, and using the arithmetic means, by solving a simultaneous inequality, an aptitude function determination step of obtaining an aptitude function at least approximately included in the aptitude area, designing the aptitude function determination step Is
Setting the aptitude function as a family of functions having parameters corresponding to the parameters of the digital signal processing system, and setting a condition that the aptitude function is included in the aptitude region as a simultaneous inequality for the parameters of the aptitude function. And setting a solution area of the parameters of the suitability function by solving the simultaneous inequalities, even if there is a deviation in any of the systems, the parameters of the suitability function is in the range of the solution area Selecting a solution to fit.
【請求項10】 アナログシステムと、A/D変換器お
よびD/A変換器のうち少なくとも1つとを有するシス
テムに接続され、前記システムの特性の計測結果を受
け、前記システムの特性と希望する特性との開きの分を
デジタル信号処理システムによって補正する特性補正装
置であって、前記特性補正装置はコンピュータを使用し
て構成され、 前記開きの分を物理特性として入力し、この物理特性の
許容範囲に対応する適性領域をメモリ上に設定する手段
と、連立不等式を解くことにより前記適性領域に少なく
とも近似的に含まれる適性関数を求める適性関数決定手
段とを備え、前記適性関数決定手段は、前記適性関数
を、前記デジタル信号処理システムのパラメータに対応
したパラメータを有する関数の族として設定する第1の
手段と、前記適性関数が前記適性領域に含まれるという
条件を、前記適性関数のパラメータについての連立不等
式で設定する第2の手段と、前記連立不等式を解いて前
記適性関数のパラメータの解領域を求める第3の手段
と、前記いずれかのシステムに偏差がある場合にも、前
記適性関数のパラメータが前記解領域の範囲に収まるよ
うに解を選択する第4の手段とを含むことを特徴とする
特性補正装置。
10. A system which is connected to a system having an analog system and at least one of an A / D converter and a D / A converter, receives a measurement result of the characteristics of the system, and receives the characteristics of the system and the desired characteristics. A characteristic correction device for correcting the difference between the two by a digital signal processing system, wherein the characteristic correction device is configured using a computer, and the difference is input as a physical characteristic, and an allowable range of the physical characteristic is input. Means for setting a suitable area on the memory corresponding to, and suitable function determining means for obtaining a suitable function included at least approximately in the suitable area by solving simultaneous inequalities, the suitable function determining means, First means for setting an aptitude function as a family of functions having parameters corresponding to the parameters of the digital signal processing system; A second means for setting the condition that the suitability function is included in the suitability region by a simultaneous inequality for the parameters of the suitability function, and a third means for solving the simultaneous inequality to obtain a solution region for the parameters of the suitability function And a fourth means for selecting a solution such that the parameters of the suitability function fall within the range of the solution area even when there is a deviation in any one of the systems. apparatus.
【請求項11】 前記物理特性が、離散系列信号である
請求項1に記載の適性化方法。
11. The suiting method according to claim 1, wherein the physical property is a discrete sequence signal.
【請求項12】 前記適性関数が離散システムまたはア
ナログシステムを表すことを特徴とする請求項11に記
載の適性化方法。
12. The method according to claim 11, wherein said suitability function represents a discrete system or an analog system.
【請求項13】 入力手段、記憶手段及び演算手段から
成るコンピュータシステムによって物理特性を持つシス
テムのパラメータを決定する適性化方法であって、 離散系列信号である物理特性を入力し、この物理特性の
許容範囲に対応する適性領域をメモリ上に設定するステ
ップと、連立不等式を解くことにより前記適性領域に少
なくとも近似的に含まれる適性関数を求める適性関数決
定ステップとを備え、前記適性関数決定ステップは、前
記適性関数が前記適性領域に含まれるという制約を生成
凸包体で近似し、前記システムのパラメータに対応した
パラメータを有する関数の族として設定するものであ
り、 前記適性領域による制限を前記適性関数のパラメータ
空間において表すベクトルが含まれるように、前記生成
凸包体を構成するステップと、 前記適性関数が前記適性領域に含まれるという制約
を、前記生成凸包体の頂点を制約とする連立不等式で設
定するステップと、 前記連立不等式を解いて前記適性関数のパラメータの
解領域を求めるステップと を含むことを特徴とする適性化方法。
13. An optimization method for determining parameters of a system having physical characteristics by a computer system comprising input means, storage means, and arithmetic means, comprising the steps of: inputting physical characteristics which are discrete sequence signals; Setting an aptitude area corresponding to the allowable range on a memory, and an aptitude function determination step of finding an aptitude function at least approximately included in the aptitude area by solving simultaneous inequalities, the aptitude function determination step , Approximating the constraint that the aptitude function is included in the aptitude area by a generated convex hull, and setting it as a family of functions having parameters corresponding to the parameters of the system. Steps constituting the generated convex hull so as to include a vector represented in the parameter space of the function. Setting a constraint that the aptitude function is included in the aptitude area by a simultaneous inequality with a vertex of the generated convex hull as a constraint; and solving the simultaneous inequality and solving the parameter of the aptitude function. Optimizing method.
【請求項14】 物理特性を持つシステムのパラメータ
を決定するコンピュータシステムであって、 前記物理特性のデータを入力し、この物理特性の許容範
囲を点列上の上限値または下限値で近似する適性領域を
メモリ上に設定する手段と、この適性領域の範囲内に少
なくとも近似的に含まれる適性関数を、パラメータをも
つ関数の族として設定するとともに、このパラメータを
連立不等式を解くことにより求める適性関数決定手段と
を備え、 前記適性関数決定手段は、前記適性関数を、前記システ
ムのパラメータに対応したパラメータを有する関数の族
として設定する第1の手段と、前記適性関数が前記適性
領域に含まれるという条件を、前記適性関数のパラメー
タについての連立不等式で設定する第2の手段と、前記
連立不等式を解いて前記適性関数のパラメータの解領域
を求める第3の手段と、前記システムに偏差がある場合
にも、前記適性関数のパラメータが前記解領域の範囲に
収まるように解を選択する第4の手段とを含むととも
に、前記適性領域を視覚的に表示する適性領域表示手段
と、この適性領域表示手段によって表示された適性領域
上に前記適性関数を重ねて表示する適性関数表示手段と
を備え、前記適性関数表示手段が、一旦得られた前記適
性関数を前記適性関数表示手段によって表示したまま、
または適性関数の非存在を表示して、適性領域を構成す
る点列とこの点列の上限値または下限値の一部または全
部の変更を対話的に受け付けることを特徴とするコンピ
ュータシステム。
14. A computer system for determining a parameter of a system having physical characteristics, wherein the data of the physical characteristics is inputted, and an allowable range of the physical characteristics is approximated by an upper limit or a lower limit on a point sequence. Means for setting an area on a memory, and an aptitude function obtained by solving a simultaneous inequality equation while setting an aptitude function at least approximately included in the range of the aptitude area as a family of functions having parameters. Determining means, wherein the suitability function determining means sets the suitability function as a family of functions having parameters corresponding to the parameters of the system, and the suitability function is included in the suitability region. A second means for setting the condition as a simultaneous inequality for the parameters of the suitability function, and solving the simultaneous inequality Third means for obtaining a solution area of a parameter of the suitability function, and fourth means for selecting a solution such that the parameter of the suitability function falls within the range of the solution area even when the system has a deviation. And an aptitude area display means for visually displaying the aptitude area, and an aptitude function display means for displaying the aptitude function superimposed on the aptitude area displayed by the aptitude area display means, Function display means, while the suitability function obtained once is displayed by the suitability function display means,
Alternatively, a computer system which displays the absence of an aptitude function and interactively accepts a point sequence forming an aptitude area and a change in part or all of an upper limit value or a lower limit value of the point sequence.
【請求項15】 入力手段、記憶手段、演算手段及び表
示手段から成るコンピュータシステムによって物理特性
を持つシステムのパラメータを決定して表示する適性化
方法であって、 前記入力手段をよって前記物理特性のデータを入力し、
この物理特性の許容範囲を点列上の上限値または下限値
で近似する適性領域をメモリ上に設定するステップと、
前記演算手段を用いて、適性領域の範囲内に少なくとも
近似的に含まれる適性関数を、パラメータをもつ関数の
族として設定するとともに、このパラメータを連立不等
式を解くことにより求める適性関数決定ステップとを備
え、前記適性関数決定ステップは、前記適性関数を、前
記システムのパラメータに対応したパラメータを有する
関数の族として設定するステップと、前記適性関数が前
記適性領域に含まれるという条件を、前記適性関数のパ
ラメータについての連立不等式で設定するステップと、
前記連立不等式を解いて前記適性関数のパラメータの解
領域を求めるステップと、前記システムに偏差がある場
合にも、前記適性関数のパラメータが前記解領域の範囲
に収まるように解を選択するステップとを含むととも
に、前記適性領域を視覚的に表示する適性領域表示ステ
ップと、この適性領域表示ステップによって表示された
適性領域上に前記適性関数を重ねて表示する適性関数表
示ステップとを備え、前記適性関数表示ステップが、一
旦得られた前記適性関数を表示したまま、または適性関
数の非存在を表示して、適性領域を構成する点列とこの
点列の上限値または下限値の一部または全部の変更を対
話的に受け付けることを特徴とする適性化方法。
15. An aptitude optimizing method for determining and displaying parameters of a system having physical characteristics by a computer system comprising input means, storage means, arithmetic means and display means, the input means comprising: Enter the data,
Setting an appropriate area on the memory that approximates the allowable range of the physical property with an upper limit or a lower limit on a point sequence;
An aptitude function that is at least approximately included within the range of the aptitude area using the arithmetic means, is set as a family of functions having parameters, and an aptitude function determination step of determining the parameters by solving simultaneous inequalities. The suitability function determining step includes: setting the suitability function as a family of functions having parameters corresponding to the parameters of the system; and a condition that the suitability function is included in the suitability region, Setting with simultaneous inequalities for the parameters of
Solving the simultaneous inequalities to find a solution area of the parameters of the suitability function, and, even when there is a deviation in the system, selecting a solution so that the parameters of the suitability function fall within the range of the solution area. Including an aptitude area display step of visually displaying the aptitude area, and an aptitude function display step of superimposing and displaying the aptitude function on the aptitude area displayed by the aptitude area display step, The function display step displays the suitability function once obtained, or displays the absence of the suitability function, and shows a sequence of points constituting the suitability region and a part or all of the upper limit value or lower limit value of the sequence of points. A method for optimizing, characterized by interactively accepting a change of a character.
【請求項16】 物理特性のデータを入力し、この物理
特性の許容範囲を点列上の上限値または下限値で近似す
る適性領域をメモリ上に設定するステップと、この適性
領域の範囲内に少なくとも近似的に含まれる適性関数
を、パラメータをもつ関数の族として設定するととも
に、このパラメータを連立不等式を解くことにより求め
る適性関数決定ステップと、前記適性領域を視覚的に表
示する適性領域表示ステップと、この適性領域表示ステ
ップによって表示された適性領域上に前記適性関数を重
ねて表示する適性関数表示ステップとを実行するための
プログラムが格納され、 前記適性関数決定ステップは、前記適性関数を、前記シ
ステムのパラメータに対応したパラメータを有する関数
の族として設定するステップと、前記適性関数が前記適
性領域に含まれるという条件を、前記適性関数のパラメ
ータについての連立不等式で設定するステップと、前記
連立不等式を解いて前記適性関数のパラメータの解領域
を求めるステップと、前記システムに偏差がある場合に
も、前記適性関数のパラメータが前記解領域の範囲に収
まるように解を選択するステップとを含むとともに、前
記適性関数表示ステップが、一旦得られた前記適性関数
を表示したまま、または適性関数の非存在を表示して、
適性領域を構成する点列とこの点列の上限値または下限
値の一部または全部の変更を対話的に受け付けることを
特徴とする記憶装置。
16. A step of inputting data of physical characteristics, setting an appropriate area in the memory in which an allowable range of the physical properties is approximated by an upper limit or a lower limit on a point sequence, and setting the appropriate area within the appropriate area. An aptitude function included at least approximately, as a family of functions having parameters, an aptitude function determination step of obtaining the parameters by solving simultaneous inequalities, and an aptitude area display step of visually displaying the aptitude area And a program for executing an aptitude function display step of superimposing and displaying the aptitude function on the aptitude area displayed by the aptitude area display step, wherein the aptitude function determination step includes: Setting as a family of functions having parameters corresponding to the parameters of the system; and Setting the condition of being included in the aptitude region by simultaneous inequalities for the parameters of the aptitude function, solving the simultaneous inequalities to obtain a solution area of the parameters of the aptitude function, and when the system has a deviation. And selecting a solution so that the parameters of the suitability function fall within the range of the solution area, and the suitability function displaying step includes displaying the suitability function once obtained, or To show the absence of
A storage device characterized by interactively accepting a point sequence forming an appropriate area and a change in part or all of an upper limit value or a lower limit value of the point sequence.
【請求項17】 物理特性を持つシステムのパラメータ
を決定するコンピュータシステムであって、 前記物理特性のデータを入力し、この物理特性の許容範
囲に対応する適性領域をメモリに設定する手段と、連立
不等式を解くことにより前記適性領域に少なくとも近似
的に含まれる適性関数を求める適性関数決定手段とを備
え、 前記適性関数決定手段は、前記適性関数を、前記システ
ムのパラメータに対応したパラメータを有する関数の族
として設定する第1の手段と、前記適性関数が前記適性
領域に含まれるという条件を、前記適性関数のパラメー
タについての連立不等式で設定する第2の手段と、前記
連立不等式を解いて前記適性関数のパラメータの解領域
を求める第3の手段とを含むとともに、前記適性関数が
前記適性領域からはみ出した場合に、そのはみ出し部分
近傍の適性領域の境界と得られた適性関数との差の関数
の零点の位置を修正することにより、前記適性関数を修
正してはみ出しを除去する手段とを設けたことを特徴と
するコンピュータシステム。
17. A computer system for determining parameters of a system having physical characteristics, comprising: means for inputting data of the physical characteristics and setting an appropriate area corresponding to an allowable range of the physical characteristics in a memory; An aptitude function determining means for obtaining an aptitude function at least approximately included in the aptitude area by solving an inequality, wherein the aptitude function determining means converts the aptitude function into a function having a parameter corresponding to a parameter of the system. A first means for setting the family as a family, a second means for setting the condition that the aptitude function is included in the aptitude area by a simultaneous inequality for the parameters of the aptitude function, and solving the simultaneous inequality And third means for obtaining a solution area of a parameter of the suitability function, wherein the suitability function protrudes from the suitability area. In this case, means for correcting the aptitude function by correcting the position of the zero point of the function of the difference between the boundary of the appropriate area near the protruding portion and the obtained aptitude function to remove the overhang is provided. A computer system characterized by the above-mentioned.
【請求項18】 入力手段、記憶手段及び演算手段から
成るコンピュータシステムによって物理特性を持つシス
テムのパラメータを決定する適性化方法であって、 前記入力手段をよって前記物理特性のデータを入力し、
この物理特性の許容範囲に対応する適性領域をメモリに
設定するステップと、前記演算手段を用いて、連立不等
式を解くことにより前記適性領域に少なくとも近似的に
含まれる適性関数を求める適性関数決定ステップとを備
え、前記適性関数決定ステップは、前記適性関数を、前
記システムのパラメータに対応したパラメータを有する
関数の族として設定するステップと、前記適性関数が前
記適性領域に含まれるという条件を、前記適性関数のパ
ラメータについての連立不等式で設定するステップと、
前記連立不等式を解いて前記適性関数のパラメータの解
領域を求めるステップとを含むとともに、前記演算手段
を用いて、前記適性関数が前記適性領域からはみ出した
場合に、そのはみ出し部分近傍の適性領域の境界と得ら
れた適性関数との差の関数の零点の位置を修正すること
により、この適性関数を修正してはみ出しを除去するス
テップを設けたことを特徴とする適性化方法。
18. An optimization method for determining a parameter of a system having physical characteristics by a computer system including an input unit, a storage unit, and an arithmetic unit, wherein the data of the physical characteristics is input by the input unit;
Setting an appropriate area in the memory corresponding to the permissible range of the physical characteristics, and an appropriate function determining step of obtaining an appropriate function at least approximately included in the appropriate area by solving simultaneous inequalities using the arithmetic means. The suitability function determining step, setting the suitability function as a family of functions having parameters corresponding to the parameters of the system, and a condition that the suitability function is included in the suitability region, Setting a simultaneous inequality for the parameters of the fitness function;
Solving the simultaneous inequalities to obtain a solution area of the parameters of the suitability function, and using the arithmetic means, when the suitability function protrudes from the suitability area, the appropriate area of the suitability area near the protruding part is included. A method for optimizing, comprising a step of correcting the aptitude function by removing a protrusion by correcting a position of a zero point of a function of a difference between the boundary and the obtained aptitude function.
【請求項19】 物理特性のデータを入力し、この物理
特性の許容範囲に対応する適性領域をメモリに設定する
ステップと、連立不等式を解くことにより前記適性領域
に少なくとも近似的に含まれる適性関数を求める適性関
数決定ステップとを実行するためのプログラムが格納さ
れた記憶装置であって、 前記適性関数決定ステップは、前記適性関数を、前記シ
ステムのパラメータに対応したパラメータを有する関数
の族として設定するステップと、前記適性関数が前記適
性領域に含まれるという条件を、前記適性関数のパラメ
ータについての連立不等式で設定するステップと、前記
連立不等式を解いて前記適性関数のパラメータの解領域
を求めるステップとを含むとともに、前記適性関数が前
記適性領域からはみ出した場合に、そのはみ出し部分近
傍の適性領域の境界と得られた適性関数との差の関数の
零点の位置を修正することにより、この適性関数を修正
してはみ出しを除去するステップを実行するためのプロ
グラムが格納された記憶装置。
19. A step of inputting data of physical characteristics, setting an appropriate area corresponding to an allowable range of the physical properties in a memory, and solving an simultaneous inequality to an appropriate function included at least approximately in the appropriate area. A program for executing a fitness function determining step for determining the fitness function, wherein the fitness function determining step sets the fitness function as a family of functions having parameters corresponding to the parameters of the system. And setting the condition that the aptitude function is included in the aptitude area by simultaneous inequalities for the parameters of the aptitude function, and obtaining the solution area of the parameters of the aptitude function by solving the simultaneous inequalities And, when the fitness function is out of the fitness area, the A program for executing a step of correcting the aptitude function and removing the overflow by correcting the position of the zero point of the function of the difference between the boundary of the aptitude region near the minute and the obtained aptitude function is stored. Storage device.
【請求項20】 物理特性を持つシステムのパラメータ
を決定するコンピュータシステムであって、 前記物理特性のデータを入力し、この物理特性の許容範
囲に対応する適性領域をメモリに設定する手段と、連立
不等式を解くことにより前記適性領域に近似的に含まれ
る適性関数を求める適性関数決定手段とを備え、前記適
性関数決定手段は、前記適性関数が前記適性領域に含ま
れるという制約を生成凸包体で近似し、かつ前記適性関
数を、前記システムのパラメータに対応したパラメータ
によって定められる関数の族として設定するものであ
り、 前記物理特性の定義域を、所望の精度に応じた大きさ
の区間に分割する手段と、 前記各区間上で、前記適性領域の制限を前記適性関数
のパラメータ空間において表すベクトルが含まれるよう
に前記生成凸包体を構成する手段と、 前記適性関数が前記適性領域に含まれるという制約
を、前記生成凸包体の頂点を制約とする連立不等式で設
定する手段と、 前記連立不等式を解いて前記適性関数のパラメータの
解領域を求める手段とを含むことを特徴とするコンピュ
ータシステム。
20. A computer system for determining parameters of a system having physical characteristics, comprising: means for inputting data of the physical characteristics and setting an appropriate area corresponding to an allowable range of the physical characteristics in a memory; An aptitude function determining means for obtaining an aptitude function approximately included in the aptitude area by solving an inequality, wherein the aptitude function determination means generates a constraint that the aptitude function is included in the aptitude area. , And the suitability function is set as a family of functions determined by parameters corresponding to the parameters of the system, and the domain of the physical property is set to a section having a size corresponding to a desired accuracy. Means for dividing, so that a vector representing the restriction of the suitability area in the parameter space of the suitability function is included on each section. Means for configuring the generated convex hull, means for setting a constraint that the aptitude function is included in the aptitude area by a simultaneous inequality with a vertex of the generated convex hull as a constraint, and solving the simultaneous inequality Means for obtaining a solution area of the parameter of the suitability function.
【請求項21】 入力手段、記憶手段及び演算手段から
成るコンピュータシステムによって物理特性を持つシス
テムのパラメータを決定する適性化方法であって、 物理特性のデータを入力し、この物理特性の許容範囲に
対応する適性領域をメモリに設定するステップと、連立
不等式を解くことにより前記適性領域に近似的に含まれ
る適性関数を求める適性関数決定ステップとを備え、前
記適性関数決定ステップは、前記適性関数が前記適性領
域に含まれるという制約を生成凸包体で近似し、かつ前
記適性関数を、パラメータによって定められる関数の族
として設定するものであり、 前記物理特性の定義域を、所望の精度に応じた大きさ
の区間に分割するステップと、 前記各区間上で、前記適性領域の制限を前記適性関数
のパラメータ空間において表すベクトルが含まれるよう
に前記生成凸包体を構成するステップと、 前記適性関数が前記適性領域に含まれるという制約
を、前記生成凸包体の頂点を制約とする連立不等式で設
定するステップと、 前記連立不等式を解いて前記適性関数のパラメータの
解領域を求めるステップと を含むことを特徴とする適性化方法。
21. An optimizing method for determining a parameter of a system having physical characteristics by a computer system comprising input means, storage means, and arithmetic means, wherein data of the physical characteristics is input, and the data is set to an allowable range of the physical characteristics. Setting a corresponding aptitude area in a memory, and an aptitude function determination step of finding an aptitude function approximately included in the aptitude area by solving a simultaneous inequality, wherein the aptitude function determination step is such that the aptitude function is Approximating the constraint of being included in the suitability region by a generated convex hull, and setting the suitability function as a family of functions determined by parameters, and defining the physical property domain according to desired accuracy. Dividing the appropriate area into a section having an appropriate size in the parameter space of the appropriate function. Configuring the generated convex hull so as to include a vector represented by the following equation; and setting a constraint that the aptitude function is included in the aptitude region by a simultaneous inequality using the vertex of the generated convex hull as a constraint. And a step of solving the simultaneous inequalities to obtain a solution area of the parameters of the suitability function.
【請求項22】 物理特性のデータを入力し、この物理
特性の許容範囲に対応する適性領域をメモリに設定する
ステップと、連立不等式を解くことにより前記適性領域
に近似的に含まれる適性関数を求める適性関数決定ステ
ップとを実行するためのプログラムが格納された記憶装
置であって、前記適性関数決定ステップが、前記適性関
数が前記適性領域に含まれるという制約を生成凸包体で
近似し、かつ前記適性関数を、パラメータによって定め
られる関数の族として設定するものであり、 前記物理特性の定義域を、所望の精度に応じた大きさ
の区間に分割するステップと、 前記各区間上で、前記適性領域の制限を前記適性関数
のパラメータ空間において表すベクトルが含まれるよう
に前記生成凸包体を構成するステップと、 前記適性関数が前記適性領域に含まれるという制約
を、前記生成凸包体の頂点を制約とする連立不等式で設
定するステップと、 前記連立不等式を解いて前記適性関数のパラメータの
解領域を求めるステップと を含むことを特徴とする記憶装置。
22. A step of inputting data of physical characteristics, setting an appropriate area corresponding to an allowable range of the physical properties in a memory, and solving an simultaneous inequality to obtain an appropriate function included approximately in the appropriate area. A fitness function determining step to determine and a storage device for executing a program for executing, the fitness function determining step approximates a constraint that the fitness function is included in the fitness area with a generated convex hull, And setting the suitability function as a family of functions determined by parameters, dividing the domain of the physical property into sections of a size corresponding to a desired accuracy, and on each section, Configuring the generated convex hull so as to include a vector representing the restriction of the suitability region in the parameter space of the suitability function; and Setting a constraint of being included in the suitability region by a simultaneous inequality with the vertex of the generated convex hull as a constraint; and solving the simultaneous inequality to obtain a solution region of a parameter of the suitability function. A storage device characterized by the above-mentioned.
【請求項23】 物理特性を持つシステムのパラメータ
を決定するコンピュータシステムであって、 前記物理特性のデータを入力し、この物理特性の許容範
囲に対応する適性領域をメモリに設定する手段と、連立
不等式を解くことにより前記適性領域に少なくとも近似
的に含まれる適性関数を求める適性関数決定手段とを備
え、前記適性関数決定手段は、前記適性関数を、前記シ
ステムのパラメータに対応したパラメータを有する関数
の族として設定する第1の手段と、前記適性関数が前記
適性領域に含まれるという条件を、前記適性関数のパラ
メータについての連立不等式で設定する第2の手段と、
前記連立不等式を解いて前記適性関数のパラメータの解
領域を求める第3の手段とを有するとともに、 前記適性関数のパラメータの所定の変化量をパラメータ
空間での適性領域の変化量に換算し、この適性領域の変
化量に応じた分だけ適性領域を、前記パラメータ空間で
縮小する適性領域縮小手段を設けたことを特徴とするコ
ンピュータシステム。
23. A computer system for determining parameters of a system having physical characteristics, comprising: means for inputting data of the physical characteristics and setting an appropriate area corresponding to an allowable range of the physical characteristics in a memory; An aptitude function determining means for obtaining an aptitude function at least approximately included in the aptitude area by solving an inequality, wherein the aptitude function determining means converts the aptitude function to a function having a parameter corresponding to a parameter of the system. A first means for setting as a family of; a second means for setting a condition that the suitability function is included in the suitability region by a simultaneous inequality for a parameter of the suitability function;
Third means for solving the simultaneous inequality to obtain a solution area of the parameter of the suitability function, and converting a predetermined change amount of the parameter of the suitability function into a change amount of the suitability area in the parameter space, A computer system comprising an appropriate area reducing unit for reducing an appropriate area in the parameter space by an amount corresponding to a change amount of the appropriate area.
【請求項24】 入力手段、記憶手段及び演算手段から
成るコンピュータシステムによって物理特性を持つシス
テムのパラメータを決定する適性化方法であって、 前記入力手段によって前記物理特性のデータを入力し、
この物理特性の許容範囲に対応する適性領域をメモリに
設定するステップと、前記演算手段を用いて、連立不等
式を解くことにより前記適性領域に少なくとも近似的に
含まれる適性関数を求める適性関数決定ステップとを備
え、 前記適性関数決定ステップは、前記適性関数を、前記シ
ステムのパラメータに対応したパラメータを有する関数
の族として設定するステップと、前記適性関数が前記適
性領域に含まれるという条件を、前記適性関数のパラメ
ータについての連立不等式で設定するステップと、前記
連立不等式を解いて前記適性関数のパラメータの解領域
を求めるステップとを有し、前記適性関数のパラメータ
の所定の変化量をパラメータ空間での適性領域の変化量
に換算し、この適性領域の変化量に応じた分だけ適性領
域を、前記パラメータ空間で縮小するステップを設けた
ことを特徴とする適性化方法。
24. An optimization method for determining a parameter of a system having physical characteristics by a computer system comprising an input unit, a storage unit, and an arithmetic unit, wherein the input unit inputs the data of the physical characteristics,
Setting an appropriate area in the memory corresponding to the permissible range of the physical characteristics, and an appropriate function determining step of obtaining an appropriate function at least approximately included in the appropriate area by solving simultaneous inequalities using the arithmetic means. The suitability function determining step, the step of setting the suitability function as a family of functions having parameters corresponding to the parameters of the system, and a condition that the suitability function is included in the suitability region, Setting a simultaneous function inequality for the parameters of the suitability function, and solving the simultaneous inequality to obtain a solution area of the parameters of the suitability function, and a predetermined change amount of the parameters of the suitability function in a parameter space. The suitable area is converted into the appropriate area by the amount corresponding to the change in the appropriate area. A method for optimizing, comprising a step of reducing in a parameter space.
【請求項25】 物理特性のデータを入力し、この物理
特性の許容範囲に対応する適性領域をメモリに設定する
ステップと、連立不等式を解くことにより前記適性領域
に少なくとも近似的に含まれる適性関数を求める適性関
数決定ステップとを実行するためのプログラムが格納さ
れ、 前記適性関数決定ステップが、前記適性関数を、システ
ムのパラメータに対応したパラメータを有する関数の族
として設定するステップと、前記適性関数が前記適性領
域に含まれるという条件を、前記適性関数のパラメータ
についての連立不等式で設定するステップと、前記連立
不等式を解いて前記適性関数のパラメータの解領域を求
めるステップとを備えるとともに、 前記適性関数のパラメータの所定の変化量をパラメータ
空間での適性領域の変化量に換算し、この適性領域の変
化量に応じた分だけ適性領域を、前記パラメータ空間で
縮小するステップを実行するためのプログラムが格納さ
れたことを特徴とする記憶装置。
25. A step of inputting data of physical characteristics, setting an appropriate area corresponding to an allowable range of the physical properties in a memory, and solving an simultaneous inequality to an appropriate function included at least approximately in the appropriate area. A program for executing a fitness function determining step of determining the fitness function, wherein the fitness function determining step sets the fitness function as a family of functions having parameters corresponding to system parameters; and Setting the condition that is included in the aptitude region by a simultaneous inequality for the parameters of the aptitude function, and solving the simultaneous inequality to obtain a solution area of the parameters of the aptitude function, Converts a specified change in function parameters into a change in the appropriate area in the parameter space , Memory device by the amount suitability area corresponding to the variation of the suitability region, characterized in that the program for performing the steps of reducing in the parameter space is stored.
【請求項26】 物理特性を持つシステムのパラメータ
を決定するコンピュータシステムであって、 前記物理特性のデータを入力し、この物理特性の許容範
囲に対応する適性領域をメモリに設定する手段と、連立
不等式を解くことにより前記適性領域に少なくとも近似
的に含まれる適性関数を求める適性関数決定手段とを備
え、前記適性関数決定手段は、前記適性関数を、前記シ
ステムのパラメータに対応したパラメータを有する関数
の族として設定する第1の手段と、前記適性関数が前記
適性領域に含まれるという条件を、前記適性関数のパラ
メータについての連立不等式で設定する第2の手段と、
前記連立不等式を解いて前記適性関数のパラメータの解
領域を求める第3の手段と、前記システムに偏差がある
場合にも、前記適性関数のパラメータが前記解領域の範
囲に収まるように解を選択する第4の手段とを含むこと
を特徴とするコンピュータシステム。
26. A computer system for determining parameters of a system having physical characteristics, comprising: means for inputting data of the physical characteristics and setting an appropriate area corresponding to an allowable range of the physical characteristics in a memory; An aptitude function determining means for obtaining an aptitude function at least approximately included in the aptitude area by solving an inequality, wherein the aptitude function determining means converts the aptitude function to a function having a parameter corresponding to a parameter of the system. A first means for setting as a family of; a second means for setting a condition that the suitability function is included in the suitability region by a simultaneous inequality for a parameter of the suitability function;
Third means for solving the simultaneous inequalities to find a solution area of the parameters of the suitability function, and selecting a solution so that the parameters of the suitability function fall within the range of the solution area even when the system has a deviation. Computer system comprising:
【請求項27】 物理特性のデータを入力し、この物理
特性の許容範囲に対応する適性領域をメモリに設定する
第1のステップと、前記適性領域の範囲内に近似的に含
まれる適性関数を連立不等式を解くことによって決定す
るためにプロセッサを使用する第2のステップを実行す
るためのプログラムが格納された記憶装置あって、 前記第2のステップが、前記適性関数を、システムのパ
ラメータに対応したパラメータを有する関数の族として
設定するステップと、前記適性関数が前記適性領域に含
まれるという条件を、前記適性関数のパラメータ連立不
等式で設定するステップと、前記連立不等式を解いて前
記適性関数のパラメータの解領域を求めるステップと、
前記システムに偏差がある場合にも、前記適性関数のパ
ラメータが前記解領域の範囲に収まるように解を選択す
るステップとを含むことを特徴とする記憶装置。
27. A first step of inputting data of physical characteristics and setting an appropriate area corresponding to an allowable range of the physical properties in a memory, and an aptitude function approximately included in the appropriate area. A storage device storing a program for performing a second step of using a processor to determine by solving a system of inequalities, said second step corresponding to said fitness function corresponding to a system parameter Setting the family as a family of functions having the parameters described above, setting the condition that the suitability function is included in the suitability region by a parameter simultaneous inequality of the suitability function, and solving the simultaneous inequality to solve the suitability function. Determining a solution region of the parameter;
Selecting a solution such that the parameters of the suitability function fall within the range of the solution area even when the system has a deviation.
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