JP2007272543A - 状態判定装置および状態判定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】状態判定装置は、操作量を制御対象のモデルに入力して制御量の予測値を算出するモデル演算部3と、制御量の計測値と予測値との誤差を算出する誤差算出部5と、誤差に与える重みを出力する重み変更部7と、誤差に重みを乗算して、乗算結果を積算処理する加重誤差積算部8と、加重誤差積算部8の積算処理結果に基づいて制御系の状態を判定する状態判定部9とを備える。重み変更部7は、制御系の状態判定にとって着目すべき挙動が制御量の予測値に発生しているとき又は発生が予想されているときに重みが大きくなるように変更する。
【選択図】 図1
Description
以上のように、モデルを利用する従来の制御状態判定方法では、制御系の状態判定に誤判定が発生する可能性があった。
また、本発明の状態判定装置の1構成例において、前記重み変更部は、前記制御量の予測値の変化に応じて前記重みを変更するものである。
また、本発明の状態判定装置の1構成例において、前記重み変更部は、前記制御量の予測値が上昇したときの前記重みをその他のときの前記重みよりも大きくするものである。
また、本発明の状態判定装置の1構成例において、前記重み変更部は、前記制御量の予測値が下降したときの前記重みをその他のときの前記重みよりも大きくするものである。
本発明は、モデルを利用する制御状態判定において、計測値とモデルによる予測値との誤差に時系列で変化する重みを与える。本発明では、着目すべき重要な挙動を予め特定し、その挙動が発生しているときの重みを大きくして誤差を積算することにより、着目する必要のない時点で累積される誤差による影響を軽減する。あるいは、重みをゼロにする時間帯を設けることにより、着目する必要のない時点で累積される誤差による影響を軽減する。
このような積算方法として、例えば制御量PVを上昇させる方向のステップ応答時のオーバーシュートを重視する場合に、ステップ応答開始後からオーバーシュートが発生する頃までの経過時間を予め見積り、この経過時間に基づいて時系列で重みを変化させていくパターンを予め設定しておく方法がある。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施の形態に係る状態判定装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態の状態判定装置は、設定値SPと制御量PVの計測値との偏差が零になるように操作量MVを算出する制御演算部(PIDコントローラ)1と、操作量MVを制御対象に出力する操作量出力部2と、操作量MVを入力し制御量PVの予測値PVpを算出するモデル演算部3と、制御量PVの計測値PVmを入力する制御量入力部4と、制御量PVの計測値PVmと予測値PVpとの誤差Epmを算出する誤差算出部5と、特定の時点を起点として制御の経過時間を計測する経過時間計測部6と、経過時間に対応して誤差Epmに与える重みWpmを時系列で変更していく重み変更部7と、誤差Epmに重みWpmをかけて積算処理する加重誤差積算部8と、加重誤差積算部8の積算処理結果Egに基づいて制御系の状態を判定する状態判定部9とを備えている。
MV=(100/Pb){1+(1/Tis)+Tds}(SP−PVm’)
・・・(1)
Pbは比例帯、Tiは積分時間、Tdは微分時間、sはラプラス演算子である。設定値SPは例えばオペレータによって設定された値であり、計測値PVm’は後述する制御量入力部4によって1制御周期前に入力された値である。
PVp=GpMV
=Kpexp(−Lps)/{(1+Tp1s)(1+Tp2s)}MV
・・・(2)
Kp,Lp,Tp1,Tp2は制御対象のモデルパラメータであり、Kpはゲイン、Lpはむだ時間、Tp1,Tp2は2次遅れ時定数である。
誤差算出部5は、次式のように制御量PVの計測値PVmと予測値PVpとの絶対値誤差Epmを算出して加重誤差積算部8に出力する(ステップS104)。
Epm=|PVm−PVp| ・・・(3)
Eg=Σ(WpmEpm) ・・・(4)
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。図5は本発明の第2の実施の形態に係る状態判定装置の構成を示すブロック図であり、図1と同様の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態は、ヒータによる温度制御のように、制御量PVの上昇時を重視する場合に適用するのが好ましい。
モデル演算部3aは、第1の実施の形態のモデル演算部3と同様に制御量PVの予測値PVpを算出するが、この予測値PVpを誤差算出部5だけでなく、重み変更部7aにも出力する(ステップS202)。
加重誤差積算部8aは、誤差算出部5によって算出された誤差Epmに重み変更部7aから出力された重みWpmを乗算して、この乗算結果を式(4)のように積算する(ステップS205)。加重誤差積算部8aの動作は第1の実施の形態の加重誤差積算部8と同様であるが、経過時間計測部6aと重み変更部7aの動作が異なるので、第1の実施の形態との違いについて説明する。
重み変更部7aは、モデル演算部3aによって算出された制御量PVの予測値PVpの変化に応じて重みWpmを変更する。重み変更部7aには、予測値PVpの変化量あるいは変化の極性と重みWpmとの関係が例えば数式やテーブルの形式で予め登録されている。
ステップS206,S207における状態判定部9の動作は、ステップS106,S107の動作と同じである。特定の時点から予め規定された時間が経過していない場合は、ステップS200〜S206の処理が制御周期毎に繰り返し実行されることは言うまでもない。
第2の実施の形態では、ヒータによる温度制御のように制御量PVの上昇が制御系の主目的になる場合に適用することを想定していたが、例えば冷却機による温度制御のように制御量PVの下降が制御系の主目的になる場合に第2の実施の形態の状態判定装置を適用することも可能である。この場合は、制御系の状態判定にとって重要な挙動として制御量PVの下降時の挙動に着目し、制御量PVの下降時に重みWpmが大きくなるように重み変更部7aを設定すればよい。すなわち、制御量PVの予測値PVpが過去の値に比べて下降した場合は重みWpmの値がWpm_3となり、予測値PVpが過去の値に比べて上昇した場合は重みWpmの値がWpm_3よりも小さいWpm_4となり、予測値PVpが変化していない場合は重みWpmの値がWpm_3とWpm_4との平均値となるように、重みWpmを決定して重み変更部7aに登録しておけばよい。
Claims (6)
- 操作量を算出して制御対象に出力する制御演算部と前記制御対象とからなる制御系の状態を、制御量の計測値と前記制御対象のモデルによる予測値との誤差に基づいて判定する状態判定装置であって、
前記操作量を前記制御対象のモデルに入力して制御量の予測値を算出するモデル演算部と、
前記操作量の出力後に計測された制御量の計測値と前記予測値との誤差を算出する誤差算出部と、
前記誤差に与える重みを出力する重み変更部と、
前記誤差に前記重みを乗算して、この乗算結果を積算処理する加重誤差積算部と、
この加重誤差積算部の積算処理結果に基づいて前記制御系の状態を判定する状態判定部とを備え、
前記重み変更部は、前記制御系の状態判定にとって着目すべき挙動が前記制御量の予測値に発生しているとき又は発生が予想されているときに前記重みが大きくなるように変更することを特徴とする状態判定装置。 - 請求項1記載の状態判定装置において、
さらに、特定の時点を起点として制御の経過時間を計測する経過時間計測部を備え、
前記重み変更部は、前記経過時間計測部が計測した経過時間に応じて、前記着目すべき挙動が前記制御量の予測値に発生すると予想される経過時間のときの前記重みをその他の経過時間のときの前記重みよりも大きくすることを特徴とする状態判定装置。 - 請求項1記載の状態判定装置において、
前記重み変更部は、前記制御量の予測値の変化に応じて前記重みを変更することを特徴とする状態判定装置。 - 請求項3記載の状態判定装置において、
前記重み変更部は、前記制御量の予測値が上昇したときの前記重みをその他のときの前記重みよりも大きくすることを特徴とする状態判定装置。 - 請求項3記載の状態判定装置において、
前記重み変更部は、前記制御量の予測値が下降したときの前記重みをその他のときの前記重みよりも大きくすることを特徴とする状態判定装置。 - 操作量を算出して制御対象に出力する制御演算部と前記制御対象とからなる制御系の状態を、制御量の計測値と前記制御対象のモデルによる予測値との誤差に基づいて判定する状態判定方法であって、
前記操作量を前記制御対象のモデルに入力して制御量の予測値を算出するモデル演算手順と、
前記操作量の出力後に計測された制御量の計測値と前記予測値との誤差を算出する誤差算出手順と、
前記誤差に与える重みを出力する重み変更手順と、
前記誤差に前記重みを乗算して、この乗算結果を積算処理する加重誤差積算手順とを繰り返し実行し、
前記重み変更手順は、前記制御系の状態判定にとって着目すべき挙動が前記制御量の予測値に発生しているとき又は発生が予想されているときに前記重みが大きくなるように変更することを特徴とする状態判定方法。
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JP2015153031A (ja) * | 2014-02-12 | 2015-08-24 | 富士電機株式会社 | 設定支援装置、設定支援方法、プログラム、報知予測装置、報知予測方法 |
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JP2018190428A (ja) * | 2015-02-17 | 2018-11-29 | 富士通株式会社 | 判定装置、判定方法および判定プログラム |
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