JP2002341901A

JP2002341901A - 信号処理装置

Info

Publication number: JP2002341901A
Application number: JP2001151659A
Authority: JP
Inventors: Masanori Ito; 誠規伊藤; Shigeki Wakamatsu; 繁樹若松
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2002-11-29
Anticipated expiration: 2021-05-21
Also published as: JP3814162B2

Abstract

(57)【要約】【課題】入力信号に異常が生じても、その異常が生じな
かった場合に近い信号処理結果を得ることができ、しか
も信号の急激な変化を防止する機構を挿入しなくても、
入力点を除外する処理の前後で信号が突変しない信号処
理を行い得る信頼性の高い信号処理装置を提供する。【解決手段】複数の入力信号の異常の発生をそれぞれ検
出する複数の入口変換機構３０_１〜３０_ｎと、複数の入
力信号の全体に共通的な入力変化の現在値を、複数の入
口変換機構からの複数の信号に基づいて算出する基準信
号演算機構４０と、複数の入力信号のうちの異常の生じ
た入力信号を仮想的に復元する複数の信号補償機構６０
_１〜６０_ｎと、数の信号補償機構からの信号から所定条
件に合致する単一の信号を選択する信号選択機構５０と
を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、同一内容の信号を
複数入力する入力冗長化のための信号処理、バラツキの
ある多数の類似の入力信号から目的の信号を演算出力す
る多入力信号処理等に適用される信号処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の多入力信号処理に使用される信号
処理装置は、図１５に示すように、複数の入口変換機構
（ＳＣ）３０_１〜３０_ｎ（ｎは２以上の整数、以下本明
細書において同じ）と、信号選択機構（ＡＵＣ）５０と
から構成されている。この信号処理装置では、入力点信
号ＩＮ_ｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｎ、以下本明細書にお
いて同じ）が異常になった場合に、入口変換機構３０
は、後段の信号選択機構５０で無効信号として取り扱わ
れるように、異常となった入力点の値を例えば「０」に
リセットし、以て異常になった入力信号（以下では、単
に「入力点」と呼ぶ場合もある）を除外する手法が採ら
れている。

【０００３】このため、異常になった入力点が有してい
た、類似の入力点の中における傾向も失われ、信号選択
機構５０から正しい結果が得られない場合がある。例え
ば、異常を生じた入力点の持つ傾向が類似の入力点の中
における最大値であった場合には、最大値を選択する方
式が採用された信号選択機構５０では、２番目に高い入
力点の値が選択されてしまい、実際には入力の最大値は
変化していないにも拘わらず２番目に低い値に突然切り
替わる突変が起こる。その結果、例えば信号処理装置の
出力が連続温度制御などに使用されている場合には、温
度が低下したと誤った判断がなされて温度が過剰に上げ
られ、制御対象である機械が損傷する事態が発生するこ
とが考えられる。

【０００４】また、このような信号の突変が後段の処理
で問題となる場合には、信号の急激な変化を防止する防
止機構を挿入する必要があるが、この防止機構を実現す
るための処理によって信号の遅れが生じるという問題も
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な問題を解消するためになされたもので、その目的は、
入力信号に異常が生じても、その異常が生じなかった場
合に近い信号処理結果を得ることができ、しかも信号の
急激な変化を防止する機構を挿入しなくても、入力点を
除外する処理の前後で信号が突変しない信号処理を行い
得る信頼性の高い信号処理装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の態様に係る信号処理装置は、複数の
入力信号の異常の発生をそれぞれ検出する複数の入口変
換機構と、前記複数の入力信号の全体に共通的な入力変
化の現在値を、前記複数の入口変換機構からの複数の信
号に基づいて算出する基準信号演算機構と、前記複数の
入力信号のうちの異常の生じた入力信号を仮想的に復元
する複数の信号補償機構と、前記複数の信号補償機構か
らの信号から所定条件に合致する単一の信号を選択する
信号選択機構、とを備えている。

【０００７】この信号処理装置において、前記複数の信
号補償機構の各々は、前記複数の入力信号を記憶する記
憶機構を備え、前記入口変換機構で異常の発生が検出さ
れた場合に、前記記憶機構に記憶されている、異常が検
出される直前の入力信号の持つ傾向値と、前記基準信号
演算機構からの入力変化の現在値とを用いて異常が発生
した入力信号を復元するように構成できる。

【０００８】また、前記信号選択機構は、指定条件とし
て、前記複数の信号補償機構からの信号の中から最大、
最小又は中間の値を有する単一の信号を選択し、又は前
記複数の信号補償機構からの信号の平均の値を有する単
一の信号を算出して出力するように構成できる。

【０００９】また、本発明の第１の態様に係る信号処理
装置における前記基準信号演算機構は、前記複数の入口
変換機構からの複数の信号の平均値を演算することによ
り前記入力変化の現在値を求めるように構成できる。

【００１０】この場合、前記複数の信号補償機構の各々
は、前記基準信号演算機構で得られた平均値と前記複数
の入口変換機構からの信号との偏差を求める偏差抽出機
構と、前記偏差抽出機構で求められた偏差を入力信号の
持つ傾向値として記憶し、且つ異常が検出されない場合
に前記偏差抽出機構で求められた偏差を出力し、異常が
検出された場合に、既に記憶されている偏差を出力する
偏差記憶機構と、前記偏差記憶機構からの偏差と前記基
準信号演算機構からの平均値とに基づき入力信号を仮想
的に復元する信号復元機構と、異常が検出されない場合
に入力信号を出力し、異常が検出された場合に、前記信
号復元機構で仮想的に復元された信号を出力する仮想信
号切替機構、とから構成できる。

【００１１】また、この信号処理装置は、前記信号補償
機構は、固定偏差値を発生する固定偏差発生機構を備
え、前記信号復元機構は、前記固定偏差値発生機構で発
生された固定値を用いて平均値との偏差を算出するよう
に構成できる。この場合、前記複数の信号補償機構の各
々は、入力信号とは別の第２の信号による関数値を発生
する偏差補償値発生機構と、前記偏差補償値発生機構か
らの関数値と前記基準信号演算機構からの平均値とに基
づき入力信号を仮想的に復元する信号復元機構と、異常
が検出されない場合に入力信号を出力し、異常が検出さ
れた場合に、前記信号復元機構で仮想的に復元された信
号を出力する仮想信号切替機構、とから構成できる。

【００１２】また、本発明の第２の態様に係る信号処理
装置は、複数の入力信号の異常の発生をそれぞれ検出す
る複数の入口変換機構と、前記複数の入力信号の全体に
共通的な入力変化の現在値を、第３の信号を用いて、目
的とする現在値との理論的又は実験式による相関関係式
から模擬的に求める模擬基準信号演算機構と、前記複数
の入力信号のうちの異常の生じた入力信号を仮想的に復
元する複数の信号補償機構と、前記複数の信号補償機構
からの信号から所定条件に合致する単一の信号を選択す
る信号選択機構、とを備えている。

【００１３】この信号処理装置における前記複数の信号
補償機構の各々は、前記複数の入力信号を記憶する記憶
機構を備え、前記入口変換機構で異常の発生が検出され
た場合に、前記記憶機構に記憶されている、異常が検出
される直前の入力信号の持つ傾向値と、前記模擬基準信
号演算機構で得られる第３の信号からの関数値から成る
模擬基準値とを用いて異常が発生した入力信号を復元す
るように構成できる。

【００１４】また、前記信号選択機構は、指定条件とし
て、前記複数の信号補償機構からの信号の中から最大、
最小又は中間の値を有する単一の信号を選択し、又は前
記複数の信号補償機構からの信号の平均の値を有する単
一の信号を算出して出力するように構成できる。

【００１５】また、本発明の第２の態様に係る信号処理
装置における前記複数の信号補償機構の各々は、前記模
擬基準信号演算機構で得られた模擬基準値と前記複数の
入口変換機構からの信号との偏差を求める偏差抽出機構
と、前記偏差抽出機構で求められた偏差を入力信号の持
つ傾向値として記憶し、且つ異常が検出されない場合に
前記偏差抽出機構で求められた偏差を出力し、異常が検
出された場合に、既に記憶されている偏差を出力する偏
差記憶機構と、前記偏差記憶機構からの偏差と前記擬基
準信号演算機構からの模擬基準値とに基づき入力信号を
仮想的に復元する信号復元機構と、異常が検出されない
場合に入力信号を出力し、異常が検出された場合に、前
記信号復元機構で仮想的に復元された信号を出力する仮
想信号切替機構、とから構成できる。

【００１６】この場合、前記信号補償機構は、固定偏差
値を発生する固定偏差発生機構を備え、前記信号復元機
構は、前記固定偏差値発生機構で発生された固定値を用
いて前記擬基準信号演算機構からの模擬基準値との偏差
を算出するように構成できる。

【００１７】また、前記複数の信号補償機構の各々は、
入力信号とは別の第２の信号による関数値を発生する偏
差補償値発生機構と、前記偏差補償値発生機構からの関
数値と前記擬基準信号演算機構からの模擬基準値とに基
づき入力信号を仮想的に復元する信号復元機構と、異常
が検出されない場合に入力信号を出力し、異常が検出さ
れた場合に、前記信号復元機構で仮想的に復元された信
号を出力する仮想信号切替機構、とから構成できる。

【００１８】以上のように、本発明によれば、異常入力
点を除外した時にも該当入力点の持っていた傾向を引き
継いだ最も正しいと考えられる信号選択処理結果の値
を、且つ意図しない突変を生じることなく、更に応答遅
れを招くこともない信頼性の高い信号処理装置を提供で
きる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら詳細に説明する。

【００２０】（実施の形態１）本発明の実施の形態１に
係る信号処理装置は、異常な入力値を排除するために、
異常の生じた入力点の値を仮想的に復元した値と入替え
る信号補償機構（詳細後述）を備えている点に特徴があ
る。

【００２１】本発明の実施の形態１に係る信号処理装置
は、図１に示すように、入口変換機構（ＳＣ）３０_１〜
３０_ｎ、基準信号演算機構（ＢＡＳ）４０、信号補償機
構（ＣＯＭ）６０_１〜６０_ｎ及び信号選択機構（ＡＵ
Ｃ）５０から構成されている。以下、上記信号処理装置
を構成する各要素の詳細を図面を参照しながら説明す
る。

【００２２】先ず、入口変換機構３０_１〜３０_ｎの構成
及び動作を説明する。入口変換機構３０_１〜３０_ｎは、
入力点信号ＩＮ_１〜ＩＮ_ｎをそれぞれ整形し、信号Ｘ_１
〜Ｘ _ｎとして信号補償機構６０_１〜６０_ｎにそれぞれ送
ると共に、信号Ｘ_１〜Ｘ_ｎは、基準信号演算機構４０に
送る。

【００２３】入口変換機構３０_１〜３０_ｎの各々は同一
の構成であるので、以下では、その中の１回路である入
口変換機構３０_ｉ（１≦ｉ≦ｎ）を、図２に示したブロ
ック図を参照しながら説明する。入口変換機構３０
_ｉは、信号整形機構３１、信号異常検出機構３２、保持
機構３３及び切替機構３４から構成されている。

【００２４】信号整形機構３１は、後段の処理機構が取
扱い可能なように、入力点信号ＩＮ _ｉの形態、レンジ等
を整形する。この信号整形機構３１で整形された信号は
信号異常検出機構３２及び切替機構３４に供給される。

【００２５】信号異常検出機構３２は、信号整形機構３
１からの信号に基づいて入力点信号ＩＮ_ｉが正常である
かどうかを判定し、入力点信号ＩＮ_ｉが異常であること
を判定した場合は入力状態信号Ｂ_ｉの値を「０」に変更
して切替機構３４に供給すると共に外部に送出する。な
お、入力状態信号Ｂ_ｉの値が「１」であれば入力点信号
ＩＮ_ｉが正常であることを表す。

【００２６】切替機構３４は、受け取った入力状態信号
Ｂ_ｉの値が「０」であれば、入力点信号ＩＮ_ｉが異常で
ある旨を判定し、接点を信号整形機構３１側から保持機
構３３側に切り換える。保持機構３３は、入力信号が異
常時に出力すべき値を保持している。この値としては、
例えば、「０」を用いることができる。従って、入力点
信号ＩＮ_ｉが異常であるときは、切替機構３４は、例え
ば「０」を出力する。これにより、後段の信号選択機構
５０で異常な入力信号の値が無効になるように設定され
る。

【００２７】次に、基準信号演算機構４０の構成及び動
作を、図３に示したブロック図を参照しながら説明す
る。基準信号演算機構４０は、信号Ｘ_１〜Ｘ_ｎの平均値
Ａを算出し、信号補償機構６０_１〜６０_ｎに送る。この
基準信号演算機構４０は、この実施の形態１では、平均
演算機構（ＡＶＥ）から構成されている。

【００２８】この基準信号演算機構４０は、入口変換機
構３０_１〜３０_ｎからの信号Ｘ_１〜Ｘ_ｎを入力し、その
平均演算を行った結果を平均値Ａとして出力する。な
お、平均演算の方法は、以下に示す以外にも可能であ
り、次の平均演算式に示される処理結果が得られれば何
れの方法であってもよい。Ａ＝（Ｘ_１＋Ｘ_２＋・・・＋Ｘ_ｎ）／ｍここで、Ａは平均値、Ｘ_ｉは各入力点信号の値、ｍは正
常な入力点信号の数を示す。

【００２９】この基準信号演算機構４０は、第１加算機
構４１、第２加算機構４２及び除算機構４３から構成さ
れている。第１加算機構４１は、信号Ｘ_１〜Ｘ_ｎの各々
を加算して合計を算出し、除算機構４３に供給する。こ
の際、上述したように、異常の発生により入力点信号が
「０」に変更されていれば、第１加算機構４１における
合計処理では、異常な入力点信号の値は加算結果には影
響せず実質的に除外される。

【００３０】第２加算機構４２では、入力点信号ＩＮ_ｉ
に対応する入力状態信号Ｂ_ｉの値の合計を出力する。入
力状態信号Ｂ_ｉは、正常な場合にＢ_ｉ＝１に設定される
ので、入力状態信号Ｂ_ｉの合計は入力点信号ＩＮ_１〜Ｉ
Ｎ_ｎの中の正常な入力点信号の数と等しくなる。即ち、
この第２加算機構４２の出力ｍは正常な入力点信号ＩＮ
_１〜ＩＮ_ｎの数である。除算機構４３は、第１加算機構
４１の出力を第２加算機構４２からの出力ｍで除算す
る。これにより、上述した平均演算式に示す処理を行う
ことが出来る。

【００３１】以上により、基準信号演算機構４０では、
異常な入力点を除いた正常な入力点の信号のみを用いた
平均値Ａが得られる。

【００３２】次に、信号選択機構５０の構成及び動作
を、図４に示したブロック図を参照しながら説明する。
この信号選択機構５０は、信号補償機構６０_１〜６０_ｎ
から出力される信号Ｙ_１〜Ｙ_ｎの中から所定の条件に従
って１つを選択し、出力ＯＵＴとして送出する。この信
号選択機構５０では、指定条件として、多点入力のうち
から最大、最小又は中間の値をとる単一の出力信号を選
択するか、又は平均の値をとる単一の出力信号を演算で
求める。

【００３３】図４は、最大値又は最小値をとる構成例を
示している。前段からの信号Ｙ_１〜Ｙ_ｎのうちの最大値
又は最小値を選択し、出力ＯＵＴとして外部に送出す
る。なお、条件として中間値を選択する場合には、信号
Ｙ_１〜Ｙ_ｎの中から値の大きい方から数えてｐ番目で且
つ小さい方から数えてもｐ番目に位置する信号を出力Ｏ
ＵＴとして送出する。入力点数が偶数の場合にはｐ番目
では一つに定まらないので、小さい方から数えてｐ＋１
番目又はｐ−１番目のどちらかの信号を出力ＯＵＴとし
て送出する。

【００３４】次に、本発明の特徴である信号補償機構６
０_１〜６０_ｎの構成及び動作を説明する。信号補償機構
６０_１〜６０_ｎは、異常が生じた入力点信号ＩＮ_１〜Ｉ
Ｎ_ｎに対応する信号Ｘ_１〜Ｘ_ｎを復元し、信号Ｙ_１〜Ｙ
_ｎとして信号選択機構５０に送る。信号補償機構６０_１
〜６０_ｎの各々は同一の構成であるので、以下では、そ
の中の１回路である信号補償機構６０_ｉを、図５に示す
ブロック図を参照しながら説明する。

【００３５】この信号補償機構６０では、異常の生じた
入力点信号の復元に、異常が生じる直前の状態で記憶さ
れている当該入力点の持つ傾向値と、類似の多点入力信
号全体に対して共通的な入力変化の現在値とを用いて信
号補償が行われる。そして入力点の持つ傾向値として
は、多点入力信号全体に対して共通的な入力変化の現在
値と、各入力点信号との偏差が用いられる。また、補正
の基準値となる多点入力信号全体に対して共通的な入力
変化の現在値には、現在入力されている複数の入力点信
号の平均値が用いられる。

【００３６】この信号補償機構６０は、偏差抽出機構６
１、偏差記憶機構６２、信号復元機構６３及び仮想信号
切替機構６４から構成されている。

【００３７】偏差抽出機構６１は、前段の入口変換機構
３０_ｉで処理された信号Ｘ_ｉと、基準信号演算機構４０
からの平均値Ａとの偏差演算を行って偏差値ＯＦ_ｉ算出
し、偏差記憶機構６２に供給する。

【００３８】偏差記憶機構６２は、対応する入力点の入
力状態信号Ｂ_ｉが正常（Ｂ_ｉ＝１）である場合は、偏差
値ＯＦ_ｉを記憶すると同時に、出力ＯＦ_i[old]として送
出する。入力状態信号Ｂ_ｉが異常（Ｂ_ｉ＝０）である場
合は、入力された偏差値ＯＦ _ｉを記憶せず、その時点で
記憶されている以前の偏差値ＯＦ_ｉを出力ＯＦ_i[old]と
して送出する。

【００３９】信号復元機構６３は、偏差記憶機構６２か
らの偏差値ＯＦ_i[old]に再び基準信号演算機構４０から
の平均値Ａを加算することにより、異常が生じた入力点
の信号を用いずに偏差記憶機構６２内に記憶されている
異常が生じる前の偏差値ＦＯ _ｉを用いて仮想的に信号Ｘ
_ｉを復元させる。偏差値ＯＦ_ｉは入力点Ｘ_ｉと平均値Ａ
との偏差であるから、偏差記憶機構６２に記憶されてい
る偏差値ＯＦ_i[old]に再びその時の平均値Ａを加算すれ
ば入力点信号ＩＮ_ｉの値を再現できる。

【００４０】しかし、現実には各入力点の値にはバラツ
キが有るので、異常が生じて除外した入力点のバラツキ
分だけ平均値自体が変動してしまう。従って異常発生後
の平均値をａとすれば、異常発生前の平均値Ａは、平均
値の変動分ΔＡ＝Ａ−ａだけ補正を加えなければ正しい
入力値は復元されない。

【００４１】この関係を入力点数＝５として、そのうち
の入力点１が異常を生じた場合を例にあげて、図６示し
た概念図を参照しながら説明をする。図６において、Ｘ
_ｉは各入力点、１、２、３、４及び５の信号の値、Ａは
入力点１〜５の平均値、ａは異常が発生した入力点を除
く入力点２〜５の平均値、Ｘ_1[com]は復元すべき入力点
１の値（仮想値）、ＯＦ_１は入力点１の値Ｘ_１と平均値
との偏差、ＯＦ_ｃは値Ｘ_1[com]と平均値ａとの偏差、Ｏ
Ｆ_１[old]は入力点１に異常が発生する直前に記憶され
た偏差ＯＦ_１、ΔＡは入力点１に異常が発生する前後で
の平均値の変動分である。

【００４２】入力点１に異常が発生するまでは、５点の
各入力点の信号の値Ｘ_１〜Ｘ₅は少しずつ増加してい
る。今、入力点１の値Ｘ_１が５点の内で最大の傾向を示
しており、５点の平均値Ａとの間にＯＦ_１なる偏差があ
るとする。次に、入力点１に異常が生じて入力点１の信
号値Ｘ_１が無効となると、残りの入力点２から入力点５
までの４点の平均値ａは、例えば図６に示されるよう
に、僅かではあるがΔＡ＝Ａ−ａだけ変動する。従っ
て、異常となっている復元すべき入力点１の信号値Ｘ
_1[com]は、新たな平均値Ａに更に異常発生前後で変動し
た平均値の変動分ΔＡ＝Ａ−ａだけ補正を加え、その
後、記憶されている偏差値ＯＦ_1[old]を加算する必要が
ある。

【００４３】以上のことを式を示して説明する。図６で
使用した記号を用いると、Ｘ_１＝Ａ＋ＯＦ_１…式（１）Ｘ_1[com]＝ａ＋ＯＦ_ｃ…式（２）ＯＦ_ｃ＝ΔＡ＋ＯＦ_1[old]…式（３） ΔＡ＝Ａ−ａ…式（４）となり、異常発生後の復元すべき仮想的な入力点１の値
Ｘ_1[com]は、上記式（２）、（３）及び（４）から、Ｘ_1[com]＝ａ＋ΔＡ＋ＯＦ_1[old] ＝ａ＋（Ａ−ａ）＋ＯＦ_1[old] ＝Ａ＋ＯＦ_1[old]…式（５）となり、異常発生前の入力点１の値Ｘ_１を示す式（１）
と同じ形態となる。

【００４４】従って、異常発生の直前で記憶されたＯＦ
_1[old]は異常発生直前のＯＦ_１であることから、異常発
生と同時に入力点１の値Ｘ_１を復元した仮想的な入力点
１の値Ｘ_1[com]に切替ても、変動を生じることなく切替
が可能であることが判る。

【００４５】次に異常発生による平均値の変動につい
て、図６で使用した記号を用いて説明する。

【００４６】全入力点の数をｍ（ｍ＝５）、入力点の異
常となる直前の値をＸａとすれば、平均値Ａ及びａはそ
れぞれ次のように表される。なお、ここの説明において
は入力点１を異常とするので、異常発生直前はＸ_１＝Ｘ
ａであり異常発生後にＸ_１＝０となる。

【００４７】 ΔＡ＝Ａ−ａ…式（４）Ａ＝（Ｘ_１＋Ｘ_２＋・・・＋Ｘ_５）／ｍ…式（６）ａ＝（０＋Ｘ_２＋・・・＋Ｘ_５）／（ｍ−１）＝（Ｘ_１＋Ｘ_２＋・・・＋Ｘ_５−Ｘａ）／（ｍ−１）…式（７）

【００４８】ところで式（１）から、Ｘ_ｉ＝Ａ＋ＯＦ_ｉ
…式（８）であることから式（４）は、式（６）、
（７）及び（８）から次のように変形される。 ΔＡ＝Ａ−ａ＝［（Ａ＊ｍ＋ΣＯＦ_ｉ）／ｍ］−［｛（Ａ＊（ｍ−１）＋ΣＯＦ_ｉ−ＯＦ_ａ｝／（ｍ−１）］＝［Ａ＋ΣＯＦ_ｉ／ｍ］−［Ａ＋｛ΣＯＦ_ｉ−ＯＦ_ａ｝／（ｍ−１）］＝［ΣＯＦ_ｉ／ｍ］−［｛ΣＯＦ_ｉ−ＯＦ_ａ｝／（ｍ−１）］…式（９）

【００４９】ところで、式（６）と（８）式を見直す
と、Ａ＝（Ｘ_１＋Ｘ_２＋・・・＋Ｘ_５）／ｍ＝（Ａ＊ｍ＋ΣＯＦ_ｉ）／ｍ＝Ａ＋ΣＯＦ_ｉ／ｍ…式（１０）の関係にあるので、 ΣＯＦ_ｉ＝０…式（１１）である。従って、先の式（９）は、 ΔＡ＝Ａ−ａ＝ＯＦ_ａ／（ｍ−１）…式（１２）だけ異常の前後で平均値が変動することがわかる。

【００５０】従って、先に説明した復元すべき仮想的な
入力点１の値Ｘ_1[com]を厳密に求める場合には、式
（３）のΔＡに式（１２）の補正値を代入すればよい。
即ち、Ｘ_1[com]＝ａ＋ＯＦ_ｃ…式（２）ＯＦ_ｃ＝ΔＡ＋ＯＦ_1[old]…式（３）であるから、Ｘ_1[com]＝ａ＋ＯＦ_ｃ＝ａ＋ΔＡ＋ＯＦ_1[old] ＝ａ＋ＯＦ_ａ／（ｍ−１）＋ＯＦ_1[old]…式（１３）この式（１３）に説明される厳密な補正を行った信号復
元機構６３の構成が、図５に示されている。

【００５１】この図５では、信号復元機構６３内の式
（１３）に対応する厳密な補正に使用する入力点数ｍと
して正常入力点数ｍ−１などを用いる構成を示してい
る。用途によってはこれを常に全入力点数ｍに固定して
構成を簡素化することも可能である。この場合、先の説
明で使用した全入力点数ｍ＝５の例では、１つの入力点
が異常となった場合に、厳密にはＯＦ_a/4とすべきをＯ
Ｆ_a/5となり、ＯＦ_a/20だけ補正量が不足することにな
るが、この影響は補正量のわずか５％である。この程度
が問題にならない用途では、常に全入力点数ｍに固定し
て構成を簡素化することも可能である。

【００５２】更に、この異常発生前後での平均値の変動
量ΔＡも無視して、Ｘ_1[com]＝ａ＋ＯＦ_ｃ＝ａ＋ＯＦ_1[old]…式（１４）とすれば、更に構成を簡素化できる。

【００５３】各入力点の偏差が小さい場合にはΔＡも十
分小さくなるので、省略することが可能な用途もある。
この場合の構成を図７に示す。

【００５４】仮想信号切替機構６４は、該当入力点の入
力状態信号Ｂ_ｉが正常（Ｂ_ｉ＝１）である場合は、上述
した信号復元機構６３をバイパスして入口変換機構３０
_ｉで処理された信号Ｘ_ｉをそのまま後段の信号選択機構
５０に出力する。

【００５５】従来の信号処理装置では、図１５に示すよ
うに、このような信号補償機構６０を備えていないの
で、異常となった入力点を除外する処置を行うと、その
入力点が持っていた傾向も失われてしまい、信号選択機
構５０は正しい結果を受けることができなくなる。

【００５６】これに対し、本発明の実施の形態１に係る
信号処理装置によれば、従来は不可能であった、入力点
の持つ傾向を出来るだけ保持した信号選択処理が可能と
なる。例えば、信号選択処理が最大値を選択する方式で
あって異常となった入力点の持つ傾向が最大値であった
場合に、誤って突然２番目の値に切替わってしまうこと
を防止できる。

【００５７】以上説明したように、本発明の実施の形態
１に係る信号処理装置は、信号補償機構６０を備えるこ
とにより信号選択機構５０は、入力異常が生じた場合に
も入力点の持つ傾向を失うことなく、真実に近い信号を
受けることが出来る。

【００５８】（実施の形態２）本発明の実施の形態２に
係る信号処理装置は、上述した実施の形態１に係る信号
処理装置において、信号補償機構６０における補正の精
度を更に高めるために、異常の生じた入力点の値を仮想
的に復元する方法として、平均値との偏差値を記憶した
後に入力点信号とは別の第２の信号Ｚを用いてそれを補
正するようにしたものである。

【００５９】この実施の形態２に係る信号処理装置の信
号補償機構は、図８に示すように、偏差記憶機構６２と
信号復元機構６３との間に新たに偏差補償機構６６が追
加されて構成されている。

【００６０】偏差補償機構６６は、偏差記憶機構６２か
らの出力ＯＦ_i[old]に別の第２の信号Ｚに基づく更なる
補正を加えて出力ＯＦ_i[com]として送出する。この出力
ＯＦ _i[com]は、信号復元機構６３での当該入力点の持つ
傾向値として用いられる。

【００６１】偏差補償機構６６は、第２の信号Ｚと偏差
値ＯＦ_ｉとの関係が理論式又は実験等によって既知の場
合に、その相関関係式に従って偏差記憶機構６２からの
ＯＦ _i[old]に基づいて補正演算を行う。

【００６２】一例として、多点入力信号が対応する多穴
ノズルから噴射される燃料による過熱温度である加熱装
置を例に挙げて説明する。多穴ノズルの穴径のバラツキ
によって噴射される燃料量にもバラツキが生じることと
なり計測される過熱温度もそれに対応してバラツキが生
じる。噴射される総燃料量が増加すればそれに比例して
各ノズル穴から噴射される燃料量のバラツキも増加する
こととなり、計測温度のバラツキは総燃料量に比例して
変化する。従って、第２の信号Ｚとして総燃料量を用い
れば、信号異常が発生した後に加熱装置の総然料量を変
化させた運転状態においても偏差値を実態により近く復
元させることが可能となり、より高精度で異常信号を復
元できる。

【００６３】（実施の形態３）本発明の実施の形態３に
係る信号処理装置は、上述した実施の形態１に係る信号
処理装置の信号補償機構６０における処理を簡素化した
ものである。即ち、異常の生じた入力点の値を仮想的に
復元する方法として、平均値との偏差を類似の多点入力
信号から求める代わりに、固定値ＯＦ_[fix]を用いるこ
とにより処理を簡素化したものである。

【００６４】この信号処理装置の信号補償機構は、図９
に示すように、固定偏差発生機構６７、信号復元機構６
３及び仮想信号切替機構６４から構成されている。信号
復元機構６３は、先に説明した式（１４）と類似の式で
ある下式（１５）の処理を行って異常となった入力信号
を復元する。

【００６５】Ｘ_1[com]＝ａ＋ＯＦ_ｃ＝ａ＋ＯＦ_1[old]…式（１４）Ｘ_i[com]＝ａ＋ＯＦ_ｃ＝ａ＋ＯＦ_i[fix]‥…式（１５）ここで、固定値ＯＦ_i[fix]は予め設定されている固定偏
差発生機構６７からの出力である。

【００６６】以上のように構成される信号処理装置は、
例えば次のような装置に適用できる。同一雰囲気の温度
を計測している同一仕様の複数のセンサからの入力信号
である場合に、各センサが持っている固有のバラツキ特
性によって各入力信号間に偏差が生じているならば、こ
の偏差値は予め既定の値となる。従って、その偏差値を
固定偏差発生機構６７の固定値ＯＦ_[fix]として設定し
ておけばよい。

【００６７】（実施の形態４）本発明の実施の形態４に
係る信号処理装置は、上述した実施の形態１に係る信号
処理装置において、信号補償機構６０の構成を変形した
ものである。

【００６８】この実施の形態４に係る信号処理装置の信
号補償機構６０は、図１０に示すように、偏差補償値発
生機構６８、信号復元機構６３及び仮想信号切替機構６
４から構成されている。

【００６９】この信号処理装置では、上述した図９に示
した構成とは異なり、信号補償機構６０で異常の生じた
入力点の値を仮想的に復元する方法として、平均値との
偏差を類似の多点入力信号から求める代わりに、入力信
号とは別の第２の信号Ｚを用いる。信号復元機構６３は
式（１６）の処理を行って異常となった入力信号の復元
をする。Ｘ_i[com]＝ａ＋ＯＦ_ｃ＝ａ＋ＯＦ_[exp]‥…式（１６）ここで、ＯＦ_[exp]は偏差補償値発生機構６８で第２の
信号Ｚを用いて生成される可変量の出力である。このＯ
Ｆ_[exp]は、第２の信号Ｚと偏差値ＯＦ_ｉとの関係が理
論式又は実験等によって既知の場合に、その相関関係式
に従って生成する。

【００７０】以上のように構成される信号処理装置は、
例えば次のような装置に適用できる。先の説明と同様に
同一雰囲気の温度を計測している同一仕様の複数のセン
サからの入力信号である場合に、各センサが持っている
固有のバラツキ特性によって各入力信号間に偏差が生じ
ているならば、この偏差値は予め既定の値となる。但
し、その特性が受信計器室温度によって非直線の関係と
なっている場合には固定値では不十分であり、受信計器
室温度を第２の信号Ｚとした非直線の補正関係式から発
生させる可変値とする必要がある。偏差補償値発生機構
６８の出力ＯＦ_[e _xp]は、この様な第２の信号Ｚの関数
設定された出力とする。

【００７１】（実施の形態５）この実施の形態５に係る
信号処理装置は、実施の形態１に係る信号処理装置の基
準信号演算機構の代わりに、第３の信号を用いる模擬基
準信号演算機構（ＳＩＭ）が用いられている。

【００７２】この実施の形態５に係る信号処理装置で
は、類似の多点入力信号全体に対して共通的な入力変化
の現在値を、多点入力信号を用いることなく別の第３の
信号Ｗを用いて、目的とする現在値との理論的又は実験
式による相関関係式から演算で模擬的に求める。異常の
生じた入力点信号の復元には、異常が生じる直前の状態
で記憶されている当該入力点の持つ傾向値と、この模擬
基準信号演算機構８０で現在値として得られる第３の信
号からの関数値とが用いられる。

【００７３】この信号処理装置は、図１１に示すよう
に、入口変換機構（ＳＣ）３０_１〜３０_ｎ、模擬基準信
号演算機構（ＳＩＭ）８０、信号補償機構（ＣＯＭ）７
０_１〜７０_ｎ及び信号選択機構（ＡＵＣ）５０から構成
されている。

【００７４】この信号処理装置の信号補償機溝７０は、
図１２に示すように、異常の生じた入力点の値を仮想的
に復元する方法として、模擬基準信号演算機構８０から
の模擬基準値と当該入力点信号との偏差を当該入力点の
持つ傾向値とし、異常が生じると直前の状態で当該入力
点の偏差値の記憶を固定し、その後に変化して行く現在
値として模擬基準信号演算機構８０からの模擬基準値と
合成して当核入力点の信号を仮想的に復元する。

【００７５】信号補償機構７０は、偏差抽出機構７１、
偏差記憶機構７２、信号復元機構７３及び仮想信号切替
機構７４から構成されている。この信号補償機構７０
は、図１に示した信号補償機構６０と類似しているが、
現在値に平均値Ａを用いる代わりに。模擬基準信号演算
機構８０からの別の第３の信号Ｗを用いて模擬的に求め
られた模擬基準値Ｃを用いる点が異なっている。従って
式（２）の関係が下式（１７）のように変わる。Ｘ_1[com]＝ａ＋ＯＦ_ｃ…式（２）ＯＦ_ｃ＝ΔＡ＋ＯＦ_1[old]…式（３）Ｘ_i[com]＝Ｃ＋ＯＦ_i[old]…式（１７）

【００７６】模擬基準信号演算機構８０では、第３の信
号Ｗと多点入力信号Ｉｘとの間の相関関係が理論式によ
って既知の場合にはそれに従って、又は実験等で得られ
た相関関係式に従って演算して生成する。なお、この第
３の信号Ｗは単数とは限らず、必要な目的精度を得るの
に必要な複数の異なる種類の信号を用いる。

【００７７】一例として、先の説明にも用いた多穴ノズ
ルから噴射される燃料による過熱温度である加熱装置を
例として説明を行う。多穴ノズルから噴射される総燃料
量によって全体としての加熱温度が定まり、従って多点
入力信号として計測される過熱温度の基準量は総燃料量
と関係することが容易に判る。従って、第３の信号とし
て、燃料噴射量と燃焼用空気の温度、及び燃焼用空気量
や更に必要な精度によって燃料の発熱量などを別の第３
の信号として用いて燃暁による加熱量の計算を行うこと
で、模擬基準信号Ｃとしての基準加熱温度を求められ
る。

【００７８】（実施の形態６）本発明の実施の形態６に
係る信号処理装置は、上述した実施の形態５に係る信号
処理装置の信号補償機構６０における処理を簡素化した
ものである。即ち、異常の生じた入力点の値を仮想的に
復元する方法として、平均値との偏差を類似の多点入力
信号から求める代わりに、固定値ＯＦ_[fix]を用いるこ
とにより処理を簡素化したものである。

【００７９】本発明の実施の形態６に係る信号処理装置
を説明する。この信号処理装置で使用される信号補償機
構６０は、図１３に示すように、固定偏差発生機構７
７、信号復元機構７３及び仮想信号切替機構から構成さ
れている。

【００８０】この信号補償機構６０では、異常の生じた
入力点の値を仮想的に復元する方法として、模擬基準値
との偏差を類似の多点入力信号から求める代わりに、固
定値ＯＦ_[fix]を用いることにより処理を簡素化する。
信号復元機構７３は先に説明の（１７）式と類似の（１
８）式の処理を行って異常となった入力信号の復元をす
る。Ｘ_i[com]＝Ｃ＋ＯＦ_i[old]…式（１７）Ｘ_i[com]＝Ｃ＋ＯＦ_[fix]…式（１８）ここで、固定値ＯＦ_[fix]は予め設定されている固定偏
差発生機構７７からの出力である。

【００８１】以上のように構成される信号処理装置は、
実施の形態３と同様の装置に適用できる。

【００８２】（実施の形態７）本発明の実施の形態７に
係る信号処理装置は、上述した実施の形態６に係る信号
処理装置において、信号補償機構６０の構成を変形した
ものである。

【００８３】この信号処理装置で使用される信号補償機
構６０の構成を図１４に示す。この信号処理装置では、
先に図１３を参照して説明した場合とは異なり、信号補
償機構６０で異常の生じた入力点の値を仮想的に復元す
る方法として、模擬基準値との偏差を類似の多点入力信
号から求める代わりに入力信号とは別の第２の信号Ｚを
用いる。信号復元機構７３は式（１９）の処理を行って
異常となった入力信号の復元をする。Ｘ_i[COM]＝Ｃ＋ＯＦ_[exp]…式（１９）ここで、ＯＦ_[exp]は偏差補償値発生機構７８で第２の
信号Ｚを用いて生成される可変量の出力である。

【００８４】以上のように構成される信号処理装置は、
実施の形態４と同様の装置に適用できる。

【００８５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、入
力信号に異常が生じても、その異常が生じなかった場合
に近い信号処理結果を得ることができ、しかも信号の急
激な変化を防止する機構を挿入しなくても、入力点を除
外する処理の前後で信号が突変しない信号処理を行い得
る信頼性の高い信号処理装置を提供できる。

【００８６】即ち、信号処理の対象となる多数の入力信
号源のいずれかの入力点信号に異常が生じたとき、その
入力点の持つ傾向をできるだけ保持した信号の復元が可
能となり、真実に近い信号選択処理の結果が得られる。

【００８７】また、急激な変化を防止する機構などの挿
入によって処理が遅れてしまうことなく、異常発生で入
力点の除外前後で信号選択処理の結果が突変しない信号
処理が得られ、信頼性の向上と処理性能の向上が出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る信号処理装置の構
成を示すブロック図である。

【図２】図１に示した入口変換機構の一構成例を示すブ
ロック図である。

【図３】図１に示した基準信号演算機構（平均演算機
構）の一構成例を示すブロック図である。

【図４】図１に示した信号選択機構の一構成例を示すブ
ロック図である。

【図５】図１に示した信号補償機構の一構成例を示すブ
ロック図である。

【図６】本発明の実施の形態に係る信号処理装置の信号
補償機構において、入力点１が異常を生じた場合の信号
の変動状況を概念的に示す説明図である。

【図７】本発明の実施の形態１に係る信号処理装置の信
号補償機構を簡素化した構成を示すブロック図である。

【図８】本発明の実施の形態２に係る信号処理装置の信
号補償機構の構成を示すブロック図である。

【図９】本発明の実施の形態３に係る信号処理装置の信
号補償機構の構成を示すブロック図である。

【図１０】本発明の実施の形態４に係る信号処理装置の
信号補償機構の構成を示すブロック図である。

【図１１】本発明の実施の形態５に係る信号処理装置の
構成を示すブロック図である。

【図１２】本発明の実施の形態５に係る信号処理装置の
信号補償機構の構成を示すブロック図である。

【図１３】本発明の実施の形態６に係る信号処理装置の
信号補償機構の構成を示すブロック図である。

【図１４】本発明の実施の形態７に係る信号処理装置の
信号補償機構の構成を示すブロック図である。

【図１５】従来の信号処理装置を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

３０_１〜３０_ｎ入口変換機構３１信号整形機構３２信号異常検出機構３３保持機構３４切替機構４０基準信号演算機構４１第１加算機構４２第２加算機構４２４３除算機構５０信号選択機構６７、７７固定偏差発生機構６０_１〜６０_ｎ、７０_１〜７０_ｎ信号補償機構６１、７１偏差抽出機構６２偏差記憶機構６３、７３信号復元機構６４、７４仮想信号切替機構６６偏差補償機構７２偏差記憶機構６８、７８偏差補償値発生機構８０模擬基準信号演算機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3L061 BA03 BA07 5H209 AA06 BB02 DD02 GG04 SS02 TT02 TT03 TT04 5K014 AA01 FA06 FA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の入力信号の異常の発生をそれぞれ
検出する複数の入口変換機構と、前記複数の入力信号の全体に共通的な入力変化の現在値
を、前記複数の入口変換機構からの複数の信号に基づい
て算出する基準信号演算機構と、前記複数の入力信号のうちの異常の生じた入力信号を仮
想的に復元する複数の信号補償機構と、前記複数の信号補償機構からの信号から所定条件に合致
する単一の信号を選択する信号選択機構、とを備えた信
号処理装置。
【請求項２】前記複数の信号補償機構の各々は、前記複数の入力信号を記憶する記憶機構を備え、前記入口変換機構で異常の発生が検出された場合に、前
記記憶機構に記憶されている、異常が検出される直前の
入力信号の持つ傾向値と、前記基準信号演算機構からの
入力変化の現在値とを用いて異常が発生した入力信号を
復元する請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】前記信号選択機構は、指定条件として、
前記複数の信号補償機構からの信号の中から最大、最小
又は中間の値を有する単一の信号を選択し、又は前記複
数の信号補償機構からの信号の平均の値を有する単一の
信号を算出して出力する、請求項２に記載の信号処理装
置。
【請求項４】前記基準信号演算機構は、前記複数の入
口変換機構からの複数の信号の平均値を演算することに
より前記入力変化の現在値を求める、請求項１に記載の
信号処理装置。
【請求項５】前記複数の信号補償機構の各々は、前記基準信号演算機構で得られた平均値と前記複数の入
口変換機構からの信号との偏差を求める偏差抽出機構
と、前記偏差抽出機構で求められた偏差を入力信号の持つ傾
向値として記憶し、且つ異常が検出されない場合に前記
偏差抽出機構で求められた偏差を出力し、異常が検出さ
れた場合に、既に記憶されている偏差を出力する偏差記
憶機構と、前記偏差記憶機構からの偏差と前記基準信号演算機構か
らの平均値とに基づき入力信号を仮想的に復元する信号
復元機構と、異常が検出されない場合に入力信号を出力し、異常が検
出された場合に、前記信号復元機構で仮想的に復元され
た信号を出力する仮想信号切替機構、とを備えた請求項
４に記載の信号処理装置。
【請求項６】前記複数の信号補償機構の各々は、偏差
補償機構を更に備え、前記偏差補償機構は、前記偏差記憶機構からの偏差を、
入力信号とは別の第２の信号を用いて補正する請求項５
に記載の信号処理装置。
【請求項７】前記信号補償機構は、固定偏差値を発生
する固定偏差発生機構を備え、前記信号復元機構は、前記固定偏差値発生機構で発生さ
れた固定値を用いて平均値との偏差を算出する、請求項
６に記載の信号処理装置。
【請求項８】前記複数の信号補償機構の各々は、入力信号とは別の第２の信号による関数値を発生する偏
差補償値発生機構と、前記偏差補償値発生機構からの関数値と前記基準信号演
算機構からの平均値とに基づき入力信号を仮想的に復元
する信号復元機構と、異常が検出されない場合に入力信号を出力し、異常が検
出された場合に、前記信号復元機構で仮想的に復元され
た信号を出力する仮想信号切替機構、とを備えた請求項
４に記載の信号処理装置。
【請求項９】複数の入力信号の異常の発生をそれぞれ
検出する複数の入口変換機構と、前記複数の入力信号の全体に共通的な入力変化の現在値
を、第３の信号を用いて、目的とする現在値との理論的
又は実験式による相関関係式から模擬的に求める模擬基
準信号演算機構と、前記複数の入力信号のうちの異常の生じた入力信号を仮
想的に復元する複数の信号補償機構と、前記複数の信号補償機構からの信号から所定条件に合致
する単一の信号を選択する信号選択機構、とを備えた信
号処理装置。
【請求項１０】前記複数の信号補償機構の各々は、前記複数の入力信号を記憶する記憶機構を備え、前記入口変換機構で異常の発生が検出された場合に、前
記記憶機構に記憶されている、異常が検出される直前の
入力信号の持つ傾向値と、前記模擬基準信号演算機構で
得られる第３の信号からの関数値から成る模擬基準値と
を用いて異常が発生した入力信号を復元する、請求項９
に記載の信号処理装置。
【請求項１１】前記信号選択機構は、指定条件とし
て、前記複数の信号補償機構からの信号の中から最大、
最小又は中間の値を有する単一の信号を選択し、又は前
記複数の信号補償機構からの信号の平均の値を有する単
一の信号を算出して出力する、請求項１０に記載の信号
処理装置。
【請求項１２】前記複数の信号補償機構の各々は、前記模擬基準信号演算機構で得られた模擬基準値と前記
複数の入口変換機構からの信号との偏差を求める偏差抽
出機構と、前記偏差抽出機構で求められた偏差を入力信号の持つ傾
向値として記憶し、且つ異常が検出されない場合に前記
偏差抽出機構で求められた偏差を出力し、異常が検出さ
れた場合に、既に記憶されている偏差を出力する偏差記
憶機構と、前記偏差記憶機構からの偏差と前記擬基準信号演算機構
からの模擬基準値とに基づき入力信号を仮想的に復元す
る信号復元機構と、異常が検出されない場合に入力信号を出力し、異常が検
出された場合に、前記信号復元機構で仮想的に復元され
た信号を出力する仮想信号切替機構、とを備えた請求項
１１に記載の信号処理装置。
【請求項１３】前記信号補償機構は、固定偏差値を発
生する固定偏差発生機構を備え、前記信号復元機構は、前記固定偏差値発生機構で発生さ
れた固定値を用いて前記擬基準信号演算機構からの模擬
基準値との偏差を算出する、請求項１２に記載の信号処
理装置。
【請求項１４】前記複数の信号補償機構の各々は、入力信号とは別の第２の信号による関数値を発生する偏
差補償値発生機構と、前記偏差補償値発生機構からの関数値と前記擬基準信号
演算機構からの模擬基準値とに基づき入力信号を仮想的
に復元する信号復元機構と、異常が検出されない場合に入力信号を出力し、異常が検
出された場合に、前記信号復元機構で仮想的に復元され
た信号を出力する仮想信号切替機構、とを備えた請求項
１３に記載の信号処理装置。