JP2008033505A - Method and device for retrieving data, and controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、データベースのデータを高速に検索するのに好適なデータ検索方法、検索装置およびそれを用いた制御装置に関する。 The present invention relates to a data search method, a search device, and a control device using the same, which are suitable for searching database data at high speed.
従来の制御装置、例えば、PID制御装置では、ステップ応答法やリミットサイクル法などを用いてオートチューニングを行って、PID制御パラメータを調整して制御を行っており、システムの変動に対しては、システムを同定し、その同定結果に応じてPID制御パラメータを変更することにより対応している。 In a conventional control device, for example, a PID control device, auto-tuning is performed using a step response method or a limit cycle method, and control is performed by adjusting a PID control parameter. The system is identified and the PID control parameter is changed according to the identification result.
しかしながら、このような従来例では、特に、非線形性の強いシステムでは、その同定の信頼性が十分でなく、所望の制御特性が得られない場合があるという課題がある。 However, in such a conventional example, particularly in a system with strong nonlinearity, there is a problem that reliability of identification is not sufficient and desired control characteristics may not be obtained.
そこで、本件出願人は、システムに応じてより精度の高い制御特性が得られるようにした制御装置を既に提案している(特許文献1参照)。
提案している上記制御装置では、制御系の特徴量および制御パラメータを、情報ベクトルとしてデータベースに蓄積し、新たな要求点が与えられると、該要求点に近い情報ベクトルを、前記データベースから検索し、検索した情報ベクトルに基づいて、前記要求点に対応する制御パラメータを生成する、いわゆる、Just‐In‐Time(JIT)法あるいはModel‐on‐Demand(MOD)法に基づくものである。 In the proposed control device, the control system feature quantity and control parameters are stored in the database as information vectors, and when a new request point is given, an information vector close to the request point is searched from the database. Based on the retrieved information vector, a control parameter corresponding to the request point is generated, which is based on the so-called Just-In-Time (JIT) method or Model-on-Demand (MOD) method.
要求点に近い情報ベクトルの検索は、データベースの全ての情報ベクトルと要求点との距離、例えば、重み付き距離あるいはマハラノビス距離を計算し、所定の距離以内の情報ベクトルを選択することにより行なわれ、このため、データベースの規模に応じて計算量が増大し、処理時間が長くなるという課題がある。 The search for the information vector close to the request point is performed by calculating the distance between all the information vectors in the database and the request point, for example, the weighted distance or the Mahalanobis distance, and selecting the information vector within a predetermined distance, For this reason, there is a problem that the amount of calculation increases according to the scale of the database and the processing time becomes long.
本発明は、上述の課題に鑑みて為されたものであって、データの検索の高速化を図ったデータ検索方法、データ検索装置およびそれを用いた制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a data search method, a data search device, and a control device using the same, which are designed to speed up data search.
(1)本発明のデータ検索方法は、状態ベクトルのデータが蓄積されたデータベースから或る状態ベクトルの近傍のデータを検索するデータ検索方法であって、前記状態ベクトルを構成する要素毎に、データを絞り込む第1のステップと、絞り込んだデータの中から前記近傍のデータを検索する第2のステップとを含むものである。 (1) The data retrieval method of the present invention is a data retrieval method for retrieving data in the vicinity of a certain state vector from a database in which state vector data is stored, and for each element constituting the state vector, data And a second step of searching for the neighboring data from the narrowed-down data.
ここで、状態ベクトルとは、特徴量をベクトルで表現するものをいい、情報ベクトルあるいは特徴ベクトルと称することもできる。 Here, the state vector refers to a feature amount represented by a vector, and can also be referred to as an information vector or a feature vector.
絞り込むとは、検索するデータの範囲をせばめることをいう。 To narrow down means to narrow the range of data to be searched.
要素毎に、データを絞り込むとは、例えば、第1の要素で絞り込み、この第1の要素で絞り込まれたデータについて、更に第2の要素で絞り込み、この第2の要素で絞り込まれたデータについて、更に第3の要素で絞り込むといったように、絞り込まれたデータについて、更に絞り込みを行なうものであってもよいし、あるいは、データベースの全データについて、各要素毎に個別に絞込みを行なうものであってもよい。 To narrow down the data for each element, for example, narrow down the data by the first element, narrow down the data by the first element, further narrow the data by the second element, and narrow the data by the second element. Further, the narrowed-down data may be further narrowed down, such as narrowing down by the third element, or all data in the database may be narrowed down individually for each element. May be.
状態ベクトルを構成する全て要素の少なくとも一つの要素に基づいて絞り込みを行なえばよい。 The narrowing may be performed based on at least one element of all elements constituting the state vector.
本発明のデータ検索方法によると、状態ベクトルを構成する要素毎に、データベースのデータを絞り込み、絞り込んだデータの中から近傍のデータを検索するので、データベースの全データの中から近傍のデータを検索する場合に比べて、検索に要する時間を短縮することができる。 According to the data search method of the present invention, the data in the database is narrowed down for each element constituting the state vector, and the nearby data is searched from the narrowed-down data, so the nearby data is searched from all the data in the database. Compared to the case, the time required for the search can be shortened.
(2)本発明のデータ検索方法の一つの実施形態においては、前記第1のステップでは、前記或る状態ベクトルの要素と前記データベースに蓄積されている状態ベクトルの要素との差を演算し、演算した差が所定範囲内に在る状態ベクトルを抽出してデータを絞り込み、前記第2のステップでは、前記或る状態ベクトルと、抽出した状態ベクトルとの距離を演算して近傍のデータを検索するようにしてもよい。 (2) In one embodiment of the data search method of the present invention, in the first step, a difference between an element of the certain state vector and an element of the state vector stored in the database is calculated, Narrow down the data by extracting the state vector whose calculated difference is within the predetermined range, and in the second step, calculate the distance between the certain state vector and the extracted state vector to search for the nearby data You may make it do.
距離とは、ベクトルの距離をいい、例えば、重み付き距離やマハラノビス距離などが好ましい。 The distance refers to a vector distance. For example, a weighted distance or a Mahalanobis distance is preferable.
この実施形態によると、或る状態ベクトルの要素とデータベースの状態ベクトルの要素との差が、所定範囲内に在るデータを抽出してデータを絞込み、この絞り込んだデータの中から前記或る状態ベクトルの近傍のデータを検索するので、検索に要する時間を短縮することができる。 According to this embodiment, the difference between the element of a certain state vector and the element of the state vector of the database is extracted by extracting data within a predetermined range, and the certain state is selected from the narrowed data. Since data in the vicinity of the vector is searched, the time required for the search can be shortened.
(3)上記(2)の実施形態においては、前記第1のステップは、前記所定範囲を決定する決定ステップを含み、前記決定ステップは、前記データベースに蓄積されている状態ベクトルの要素の最大値および最小値を探索し、前記所定範囲を、探索した前記最大値と最小値との差よりも狭い範囲に決定するようにしてもよい。 (3) In the embodiment of the above (2), the first step includes a determination step for determining the predetermined range, and the determination step includes a maximum value of the elements of the state vector stored in the database. The minimum value may be searched for, and the predetermined range may be determined to be a range narrower than the difference between the searched maximum value and minimum value.
前記狭い範囲は、要素の最大値と最小値との差である要素の範囲に対して、一定の比率で規定される範囲であるのが好ましいが、前記比率は、データベースに蓄積されているデータ量などに応じて、可変としてもよい。また、前記比率は、各要素について、同じ比率としてもよいし、異なる比率としてもよい。 The narrow range is preferably a range defined by a certain ratio with respect to the element range which is the difference between the maximum value and the minimum value of the element, but the ratio is the data stored in the database. It may be variable depending on the amount. The ratio may be the same ratio or a different ratio for each element.
この実施形態によると、データベースの状態ベクトルの要素の最大値と最小値との差よりも狭い範囲を所定範囲とし、或る状態ベクトルの要素とデータベースの状態ベクトルの要素との差が、前記所定範囲内に在るか否かによって、データの抽出の可否を決定することができる。 According to this embodiment, the range narrower than the difference between the maximum value and the minimum value of the state vector elements of the database is set as the predetermined range, and the difference between an element of a certain state vector and the element of the database state vector is the predetermined range. Whether or not data can be extracted can be determined depending on whether or not it is within the range.
(4)上記(2)の実施形態においては、前記第1のステップは、前記所定範囲を決定する決定ステップを含み、前記決定ステップは、前記データベースに蓄積されている状態ベクトルの要素について、予め記憶した最大値および最小値を更新し、前記所定範囲を、更新した前記最大値と最小値との差よりも狭い範囲に決定するようにしてもよい。 (4) In the embodiment of the above (2), the first step includes a determination step for determining the predetermined range, and the determination step is performed in advance with respect to the elements of the state vector stored in the database. The stored maximum value and minimum value may be updated, and the predetermined range may be determined to be a range narrower than the difference between the updated maximum value and minimum value.
この実施形態によると、予め記憶した最大値および最小値を更新し、更新した最大値と最小値との差に基づいて、所定範囲を決定するので、データベースに蓄積されている状態ベクトルの要素の最大値および最小値を探索する構成に比べて、検索に要する時間を短縮することができる。 According to this embodiment, the maximum value and the minimum value stored in advance are updated, and the predetermined range is determined based on the difference between the updated maximum value and the minimum value, so that the state vector elements stored in the database are Compared with the configuration for searching for the maximum value and the minimum value, the time required for the search can be shortened.
(5)上記(2)の実施形態においては、前記所定範囲を、前記或る状態ベクトルの前記要素を中心とした範囲としてもよい。 (5) In the embodiment of (2), the predetermined range may be a range centered on the element of the certain state vector.
この実施形態によると、或る状態ベクトルの要素とデータベースに蓄積されている状態ベクトルの要素との差が、前記或る状態ベクトルの要素を中心として規定される所定範囲内に在るか否かによって状態ベクトルの抽出の可否を決定することができる。 According to this embodiment, whether or not a difference between an element of a certain state vector and an element of the state vector stored in the database is within a predetermined range defined around the element of the certain state vector. Whether to extract the state vector can be determined.
(6)本発明のデータ検索方法の好ましい実施形態においては、前記第1のステップでは、状態ベクトルを構成する複数の要素の内の最初の要素に基づいてデータを絞り込み、絞り込んだデータについて、次の要素に基づいてデータを絞り込み、同様に、絞り込んだデータについて、更に次の要素に基づいてデータを順次絞り込むようにしてもよい。 (6) In a preferred embodiment of the data search method of the present invention, in the first step, the data is narrowed down based on the first element among a plurality of elements constituting the state vector. The data may be narrowed down based on the element, and similarly, the narrowed data may be further narrowed down sequentially based on the next element.
この実施形態によると、或る要素で絞り込まれたデータについて、更に次の要素で絞り込みを行なうので、データベースに蓄積されている全データについて、各要素毎に個別に絞り込みを行なう構成に比べて、検索処理を高速に行なうことができる。 According to this embodiment, since the data narrowed down by a certain element is further narrowed down by the next element, all the data accumulated in the database are narrowed down individually for each element. Search processing can be performed at high speed.
(7)本発明のデータ検索装置は、状態ベクトルのデータが蓄積されたデータベースから或る状態ベクトルの近傍のデータを検索するデータ検索装置であって、前記状態ベクトルを構成する要素毎に、データを絞り込む手段と、絞り込んだデータの中から前記近傍のデータを検索する手段とを含むものである。 (7) A data search device according to the present invention is a data search device for searching data in the vicinity of a certain state vector from a database in which state vector data is stored, and for each element constituting the state vector, data And means for searching for the neighboring data from the narrowed-down data.
本発明のデータ検索装置によると、状態ベクトルを構成する要素毎に、データベースのデータを絞り込み、絞り込んだデータの中から近傍のデータを検索するので、データベースの全データの中から近傍のデータを検索する場合に比べて、検索に要する時間を短縮することができる。 According to the data search device of the present invention, the data in the database is narrowed down for each element constituting the state vector, and the nearby data is searched from the narrowed-down data, so the nearby data is searched from all the data in the database. Compared to the case, the time required for the search can be shortened.
(8)本発明の制御装置は、制御パラメータに従って制御対象を制御する制御手段と、制御系の特徴量を含むベクトルが状態ベクトルとして蓄積されるとともに、前記制御パラメータを含む制御系の特性パラメータが蓄積されるデータベースのデータに基づいて、前記制御手段の制御パラメータを調整する調整手段とを備え、前記調整手段は、新たな状態ベクトルが与えられることにより、該新たな状態ベクトルの近傍の状態ベクトルを前記データベースから検索するデータ検索部と、検索された状態ベクトルに基づいて、前記新たな状態ベクトルに対応する特性パラメータを生成する特性パラメータ生成部とを含み、前記特性パラメータ生成部で生成した特性パラメータを、前記データベースに蓄積するものであって、前記データ検索部は、状態ベクトルを構成する要素毎に、前記新たな状態ベクトルの要素と前記データベースに蓄積されている状態ベクトルの要素との差を演算し、演算した差が所定範囲内に在る状態ベクトルを抽出し、抽出した状態ベクトルと前記新たな状態ベクトルとの距離を演算して近傍の状態ベクトルを検索するものである。 (8) In the control device of the present invention, a control unit that controls a control target according to a control parameter, a vector that includes a control system feature value is accumulated as a state vector, and a control system characteristic parameter that includes the control parameter is Adjusting means for adjusting a control parameter of the control means based on data stored in the database, and the adjusting means is provided with a new state vector, whereby a state vector in the vicinity of the new state vector is provided. A data search unit that searches the database from the database, and a characteristic parameter generation unit that generates a characteristic parameter corresponding to the new state vector based on the searched state vector, and the characteristic generated by the characteristic parameter generation unit The parameter is stored in the database, and the data search unit For each element constituting the state vector, the difference between the new state vector element and the state vector element stored in the database is calculated, and a state vector in which the calculated difference is within a predetermined range is extracted. The distance between the extracted state vector and the new state vector is calculated to search for nearby state vectors.
ここで、制御系の特徴量とは、制御系の特徴を表す量をいい、制御対象、制御装置および環境で構成される制御系において、制御対象、制御装置または環境の特徴を表す量をいい、例えば、制御量、操作量、制御誤差、周囲温度、外乱の大きさなどをいう。 Here, the characteristic amount of the control system refers to an amount representing the characteristic of the control system, and refers to an amount representing the characteristic of the control target, the control device, or the environment in the control system including the control target, the control device, and the environment. For example, the control amount, the operation amount, the control error, the ambient temperature, the magnitude of the disturbance, and the like.
この特徴量として、少なくとも制御量の時系列データを含むのが好ましく、あるいは、操作量の時系列データおよび設定値の少なくともいずれか一方を含むのが好ましい。 The feature amount preferably includes at least one of the control amount time-series data, or preferably includes at least one of the operation amount time-series data and the set value.
さらに、前記設定値が、参照モデルの出力であるのが好ましい。ここで、参照モデルは、所望の応答特性を示すモデルをいい、例えば、1次遅れや2次遅れの伝達関数の特性を有するモデルをいう。 Furthermore, it is preferable that the set value is an output of a reference model. Here, the reference model refers to a model showing desired response characteristics, for example, a model having characteristics of a transfer function of a first-order lag or a second-order lag.
また、制御系の特性パラメータとは、制御系の特性を表すパラメータをいい、制御対象、制御装置および環境で構成される制御系において、制御対象、制御装置または環境の特性を表すパラメータをいい、例えば、制御対象の伝達関数の係数、制御対象の時定数、むだ時間、定常ゲイン、あるいは、制御パラメータなどをいう。 Further, the characteristic parameter of the control system refers to a parameter that represents the characteristic of the control system, and in the control system configured by the control target, the control device, and the environment, refers to a parameter that represents the characteristic of the control target, the control device, or the environment. For example, it refers to a coefficient of a transfer function to be controlled, a time constant of the control target, a dead time, a steady gain, or a control parameter.
この制御系の特性パラメータには、制御手段の制御パラメータ、例えば、PID制御パラメータを含んでいる。 The characteristic parameters of the control system include control parameters of the control means, for example, PID control parameters.
制御系の特徴量と制御系の特性パラメータとは、対応させてデータベースに蓄積するのが好ましい。 It is preferable that the control system characteristic amount and the control system characteristic parameter are stored in the database in association with each other.
特性パラメータ生成部は、データベースの状態ベクトルに基づいて、重み付き線形平均法または重み付き局所回帰法を用いて特性パラメータを、局所モデルとして構成するのが好ましい。 Preferably, the characteristic parameter generation unit configures the characteristic parameter as a local model using a weighted linear average method or a weighted local regression method based on the state vector of the database.
前記調整手段は、要求点である新たな状態ベクトルが与えられることにより、この新たな状態ベクトルの近傍の状態ベクトルをデータベースから検索し、検索した状態ベクトルに基づいて、前記新たな状態ベクトルに対応する特性パラメータを生成するものである。 The adjustment means searches for a state vector in the vicinity of the new state vector from the database when a new state vector as a request point is given, and responds to the new state vector based on the searched state vector. The characteristic parameter to be generated is generated.
新たな状態ベクトルの近傍の状態ベクトルとは、新たな状態ベクトルとのベクトルの距離が近い状態ベクトル、あるいは、新たな状態ベクトルに類似した状態ベクトルをいう。この距離は、重み付き距離またはマハラノビス距離であるのが好ましい。 The state vector in the vicinity of the new state vector refers to a state vector whose vector is close to the new state vector, or a state vector similar to the new state vector. This distance is preferably a weighted distance or a Mahalanobis distance.
本発明の制御装置によると、制御系の特徴量および特性パラメータを、データベースに蓄積し、新たな状態ベクトルが与えられると、蓄積されたデータベースの状態ベクトルに基づいて、局所モデルとして新たな状態ベクトルに対応する特性パラメータを生成する、いわゆる、Just‐In‐Time(JIT)法あるいはModel‐on‐Demand(MOD)法に基づいて、制御パラメータを調整するので、非線形性の強いシステムであっても、精度の高い制御特性が得られる。 According to the control device of the present invention, the feature quantity and characteristic parameter of the control system are accumulated in the database, and when a new state vector is given, a new state vector is generated as a local model based on the accumulated state vector of the database. Control parameters are adjusted based on the so-called Just-In-Time (JIT) method or Model-on-Demand (MOD) method, which generates characteristic parameters corresponding to Highly accurate control characteristics can be obtained.
しかも、データ検索部は、状態ベクトルを構成する要素毎に、前記新たな状態ベクトルの要素と前記データベースに蓄積されている状態ベクトルの要素との差を演算し、演算した差が所定範囲内に在る状態ベクトルを抽出し、抽出した状態ベクトルと前記新たな状態ベクトルとの距離を演算して近傍の状態ベクトルを検索するので、データベースに蓄積されている全ての状態ベクトルと新たな状態ベクトルとの距離を演算して近傍の状態ベクトルを検索する構成に比べて、検索処理の高速化を図ることができ、これによって、高精度の制御が可能となる。 In addition, the data search unit calculates a difference between the new state vector element and the state vector element stored in the database for each element constituting the state vector, and the calculated difference falls within a predetermined range. Since an existing state vector is extracted and a distance between the extracted state vector and the new state vector is calculated to search for nearby state vectors, all the state vectors stored in the database and the new state vector Compared to the configuration in which the distance is calculated and the nearby state vector is searched, the search process can be speeded up, and this enables high-precision control.
(9)本発明の制御装置の一つの実施形態では、前記データ検索部は、新たな状態ベクトルが与えられる度に、前記データベースに蓄積されている状態ベクトルの要素の最大値および最小値を探索し、前記所定範囲を、探索した前記最大値と最小値との差よりも狭い範囲に決定するようにしてもよい。 (9) In one embodiment of the control device of the present invention, the data search unit searches for the maximum value and the minimum value of the elements of the state vector stored in the database every time a new state vector is given. The predetermined range may be determined to be narrower than a difference between the searched maximum value and minimum value.
この実施形態によると、データベースの状態ベクトルの要素の最大値と最小値との差よりも狭い範囲を所定範囲とし、新たな状態ベクトルの要素とデータベースの状態ベクトルの要素との差が、前記所定範囲内に在るか否かによって、データの抽出の可否を決定することができる。 According to this embodiment, a range narrower than the difference between the maximum value and the minimum value of the state vector elements of the database is set as the predetermined range, and the difference between the new state vector element and the database state vector element is the predetermined range. Whether or not data can be extracted can be determined depending on whether or not it is within the range.
(10)本発明の制御装置の他の実施形態では、前記データ検索部は、新たな状態ベクトルが与えられる度に、前記データベースに蓄積されている状態ベクトルの要素について、予め記憶した最大値および最小値を更新し、前記所定範囲を、更新した前記最大値と最小値との差よりも狭い範囲に決定するものである。 (10) In another embodiment of the control device of the present invention, each time a new state vector is given, the data search unit stores a maximum value stored in advance for the elements of the state vector stored in the database, and The minimum value is updated, and the predetermined range is determined to be a range narrower than the difference between the updated maximum value and minimum value.
この実施形態によると、新たな状態ベクトルが与えられる度に、予め記憶した最大値および最小値を更新し、更新した最大値と最小値との差に基づいて、所定範囲を決定するので、新たな状態ベクトルが与えられる度に、データベースに蓄積されている状態ベクトルの要素の最大値および最小値を探索する必要がなく、検索に要する時間を短縮することができる。 According to this embodiment, every time a new state vector is given, the maximum value and minimum value stored in advance are updated, and the predetermined range is determined based on the difference between the updated maximum value and minimum value. Each time a state vector is given, it is not necessary to search for the maximum value and the minimum value of the elements of the state vector stored in the database, and the time required for the search can be shortened.
(11)上記(9),(10)の実施形態では、前記データ検索部は、前記所定範囲を、前記最大値と最小値との差に、設定値を乗じた範囲としてもよい。 (11) In the embodiments of (9) and (10), the data search unit may set the predetermined range as a range obtained by multiplying a difference between the maximum value and the minimum value by a set value.
この設定値は、当該制御装置の設定部を操作して設定できるようにしてもよいし、外部から通信によって設定できるようにしてもよい。 This set value may be set by operating a setting unit of the control device, or may be set by communication from the outside.
設定値は、要素の最大値と最小値との差に対する比率であるのが好ましい。 The set value is preferably a ratio to the difference between the maximum value and the minimum value of the elements.
この実施形態によると、データベースの状態ベクトルの要素の最大値と最小値との差よりも狭い範囲を所定範囲とし、新たな状態ベクトルの要素とデータベースの状態ベクトルの要素との差が、前記所定範囲内に在るか否かによって、データの抽出の可否を決定することができる。 According to this embodiment, a range narrower than the difference between the maximum value and the minimum value of the state vector elements of the database is set as the predetermined range, and the difference between the new state vector element and the database state vector element is the predetermined range. Whether or not data can be extracted can be determined depending on whether or not it is within the range.
(12)本発明の制御装置の他の実施形態では、前記所定範囲を、前記新たな状態ベクトルの前記要素を中心とした範囲としてもよい。 (12) In another embodiment of the control device of the present invention, the predetermined range may be a range centered on the element of the new state vector.
この実施形態によると、新たな状態ベクトルの要素とデータベースに蓄積されている状態ベクトルの要素との差が、前記新たな状態ベクトルの要素を中心として規定される所定範囲内に在るか否かによって状態ベクトルの抽出の可否が決定される。 According to this embodiment, whether or not the difference between the element of the new state vector and the element of the state vector stored in the database is within a predetermined range defined around the element of the new state vector Whether to extract the state vector is determined.
(13)本発明の制御装置の好ましい実施形態においては、前記データ検索部は、状態ベクトルを構成する複数の要素の内の最初の要素に基づいて状態ベクトルを抽出し、抽出した状態ベクトルについて、次の要素に基づいて状態ベクトルを抽出し、同様に、抽出した状態ベクトルについて、更に次の要素に基づいて状態ベクトルを順次抽出するようにしてもよい。 (13) In a preferred embodiment of the control device of the present invention, the data search unit extracts a state vector based on a first element among a plurality of elements constituting the state vector, and for the extracted state vector, The state vector may be extracted based on the next element, and similarly, the extracted state vector may be sequentially extracted based on the next element.
この実施形態によると、或る要素で絞り込まれたデータについて、更に次の要素で絞込みを行なうので、データベースに蓄積されている全データについて、各要素毎に個別に絞込みを行なう構成に比べて、検索処理が高速となる。 According to this embodiment, since the data narrowed down by a certain element is further narrowed down by the next element, all the data stored in the database is narrowed down individually for each element. The search process becomes faster.
本発明によれば、状態ベクトルを構成する要素毎に、データベースのデータを絞り込み、絞り込んだデータの中から近傍のデータを検索するので、データベースの全データの中から近傍のデータを検索する場合に比べて、検索に要する時間を短縮することができる。 According to the present invention, the data in the database is narrowed down for each element constituting the state vector, and nearby data is searched from the narrowed-down data. Therefore, when searching for nearby data from all the data in the database, In comparison, the time required for the search can be shortened.
また、制御系の特徴量を含む状態ベクトルおよび特性パラメータを、データベースに蓄積し、新たな状態ベクトルが与えられると、蓄積されたデータベースから近傍の状態ベクトルを検索し、検索した状態ベクトルに基づいて、局所モデルとして新たな状態ベクトルに対応する特性パラメータを生成する、いわゆる、Just‐In‐Time(JIT)法あるいはModel‐on‐Demand(MOD)法に基づいて、制御パラメータを調整するので、非線形性の強いシステムであっても、精度の高い制御特性が得られる。 Also, state vectors and characteristic parameters including control system features are stored in the database. When a new state vector is given, a nearby state vector is searched from the stored database, and based on the searched state vector Since a characteristic parameter corresponding to a new state vector is generated as a local model, control parameters are adjusted based on the so-called Just-In-Time (JIT) method or Model-on-Demand (MOD) method. Even in a highly reliable system, highly accurate control characteristics can be obtained.
しかも、近傍の状態ベクトルの検索は、状態ベクトルを構成する要素毎に、データベースに蓄積されている状態ベクトルを絞込み、絞り込んだ状態ベクトルについて、新たな状態ベクトルとの距離を演算して行なうので、データベースに蓄積されている全ての状態ベクトルと新たな状態ベクトルとの距離を演算する従来例に比べて、検索処理の高速化を図ることができ、これによって、高精度の制御が可能となる。 Moreover, the search for nearby state vectors is performed by narrowing down the state vectors stored in the database for each element constituting the state vector and calculating the distance from the new state vector for the narrowed state vector. Compared to the conventional example in which the distances between all the state vectors stored in the database and the new state vector are calculated, it is possible to increase the speed of the search process, thereby enabling highly accurate control.
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一つの実施の形態に係る制御装置としての温度調節器の要部のブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram of a main part of a temperature regulator as a control device according to one embodiment of the present invention.
この実施の形態の温度調節器1は、熱処理装置などの制御対象2の温度制御を行うものであり、図示しない上位機器や設定部から設定された設定温度rと、制御対象2に配設された図示しない温度センサからの検出温度yとの偏差eに基づいて、操作量uを演算算出する制御手段としてのPID制御器3を備えるとともに、このPID制御器3におけるPID制御パラメータを調整する調整手段4を備えている。
The
この実施の形態の温度調節器1では、精度の高い制御特性が得られるようにするために、次のようにしている。
In the
すなわち、新しいデータが得られる度に、データベース6に保存し、必要性が生じた場合には、過去に蓄積された大量のデータベース6から要求点に類似したものを近傍として取り出し、局所モデルを作る方法、いわゆる、Just‐In‐Time(JIT)法に基づいて、PID制御器3のPID制御パラメータを調整するものである。
That is, each time new data is obtained, it is stored in the
ここで、先ず、JITモデリング法について説明する。 First, the JIT modeling method will be described.
今、次式で表される離散時間非線形システムを考える。 Consider a discrete-time nonlinear system expressed by the following equation.
この実施の形態では、以上のようなJIT法に基づいて、図1のブロック図におけるPID制御器3のPID制御パラメータを調整するものである。
In this embodiment, the PID control parameter of the
ここでは、次式のような速度型I‐PD制御則を適用する。 Here, a speed type I-PD control law as shown below is applied.
本手法の基本的な考え方は、JIT法により、次式のような逆モデルとしてPID制御パラメータを得ることである。 The basic idea of this method is to obtain PID control parameters as an inverse model such as the following equation by the JIT method.
以下に、JIT‐PIDコントローラのアルゴリズムを示す。
[STEP1] 初期データベースの作成
JIT法では、過去の蓄積データがない場合、原理的に同定が行えないため、本手法においては、ある平衡点周りでCHR(Chien,Hrones&Reswick)法を用いて初期データベースを作成する。
[STEP2] 距離の計算、近傍の選択
時刻tにおけるPIDパラメータK(t)の予測値を得るために必要な状態ベクトルを要求点qと呼ぶ。その要求点qとデータベースに蓄えられている状態ベクトルとの距離を、次式の重みつきL1ノルムにより求める。
The JIT-PID controller algorithm is shown below.
[STEP 1] Creation of initial database In the JIT method, if there is no past accumulated data, it is impossible to identify in principle. Create
[STEP 2] Distance calculation, neighborhood selection A state vector necessary for obtaining a predicted value of the PID parameter K (t) at time t is called a request point q. The distance between the request point q and the state vector stored in the database is obtained by the weighted L1 norm of the following equation.
[STEP3] 局所モデルの構成
続いて、STEP2において選択された近傍に対して、以下で示される、重みつき局所線形平均法(LWA)により局所モデルを構成する。
[STEP 3] Configuration of Local Model Next, a local model is configured for the neighborhood selected in
STEP3において、局所モデルとして得られるPID制御パラメータKoldは、制御誤差(ε:=yr−y)を考慮していないため、STEP2、STEP3を繰り返し行い、PID制御パラメータを逐次抽出したとしても、システムの状態に応じてPID制御パラメータが適切に調整されない恐れがある。そこで、STEP2で得られたPID制御パラメータKoldに対して制御誤差εにより修正を行ない、その修正されたデータKnewをデータベースに蓄えるものとする。
その修正方法は、次式のように与える。 The correction method is given by the following equation.
この実施の形態では、データベース6には、図2に示されるように、制御系の特徴量を含むベクトルである状態ベクトルと、この状態ベクトルに対応するPID制御パラメータとからなるデータが、蓄積される。すなわち、1組の状態ベクトルに、1組のPID制御パラメータが対応している。
In this embodiment, as shown in FIG. 2, the
この実施の形態では、状態ベクトルは、図3に示されるように、参照モデル5の出力yrと、制御量である制御対象2の検出温度yの時系列データとからなり、PID制御パラメータは、上述のKp=kc、KI=kcTs/TI、KD=kcTD/Tsからなる。
In this embodiment, as shown in FIG. 3, the state vector is composed of the output yr of the
この図3に示される、yr(t+1)、y(t)、y(t−1)、…y(t−n)が、状態ベクトルを構成する各要素である。例えば、データ番号1の状態ベクトルでは、100、98、96、…90が、状態ベクトルを構成する各要素となる。
Yr (t + 1), y (t), y (t−1),... Y (t−n) shown in FIG. 3 are each element constituting the state vector. For example, in the state vector of
この実施の形態のPIDチューニング部7は、図4の機能ブロック図に示されるように、近傍のデータを検索するデータ検索部8と、PID制御パラメータ生成部としての局所モデル生成部9と、データ修正部10とを備えている。
As shown in the functional block diagram of FIG. 4, the
データ検索部8では、上述の要求点が与えられる度に、すなわち、最新の時刻tにおける状態ベクトルが与えられる度に、この状態ベクトルと、後述のようにして絞り込んだデータベース6に蓄積されている状態ベクトルとの距離を、上述の(10)式の重みつきL1ノルムにより求め、この距離の小さいものからk個の状態ベクトルを近傍として選択する。
In the
局所モデル生成部9では、選択された近傍の状態ベクトルに対して、重みつき局所線形平均法により、PID制御パラメータKoldを求める。すなわち、選択された近傍のk個の状態ベクトルを用いて上述の(12)式に従って重みを決定し、この重みを、上述の(11)式に従って前記k個の状態ベクトルに対応するPID制御パラメータに乗じて(加重平均して) PID制御パラメータKoldを求めるのである。
The local
この局所モデル生成部9で生成されたPID制御パラメータKoldを、PID制御器3に設定するものである。
The PID control parameter K old generated by the local
データ修正部10では、局所モデル生成部9で生成されたPID制御パラメータKoldに対して、上述の(13)〜(17)式に示されるように、制御誤差が小さくなる方向に修正を行い、この修正したPID制御パラメータKnewを、状態ベクトルに対応させてデータベース6に蓄積するものである。
The
このデータ修正部10では、制御誤差に基づいて修正するために、参照モデル5の出力yrおよび制御量である検出温度yが与えられている。
In this
この実施の形態では、PID制御器3および調整手段4は、例えば、マイクロコンピュータによって構成され、このマイクロコンピュータのROMに格納されているプログラムを実行することにより、JIT法に基づいてPID制御パラメータの調整を行うものであり、上述のデータベース6は、例えば、マイクロコンピュータのRAM上に構成される。
In this embodiment, the
この実施の形態では、データベース6に蓄積できるデータ量に限りがあり、また、制御対象2が経時変化する場合には、古いデータは削除した方が好ましいことから、既定のデータ量に達した後には、古いデータから削除するようにしている。
In this embodiment, the amount of data that can be stored in the
以上のようにJIT法に基づいて、PID制御器3のPID制御パラメータを調整する温度調節器1の有効性を評価するために数値例を以下に示す。
As described above, numerical examples are shown below to evaluate the effectiveness of the
ここでは、制御対象として、ポリスチレン重合反応器を考える。その反応器におけるジャケットの温度u(t)と反応温度y(t)との間の関係式は、次式で与えられる(中西,花熊:プロセス制御の基礎と実践,朝倉出版,(1992))。 Here, a polystyrene polymerization reactor is considered as a control target. The relational expression between the jacket temperature u (t) and the reaction temperature y (t) in the reactor is given by the following equation (Nakanishi, Hanakuma: Process Control Basics and Practice, Asakura Publishing, (1992) ).
このシステムに対して、JIT法に基づくPID制御パラメータの調整の手法を適用する。 A PID control parameter adjustment method based on the JIT method is applied to this system.
ここで、参照モデルに含まれている設計多項式T(z−1)を以下のように設計する。 Here, the design polynomial T (z −1 ) included in the reference model is designed as follows.
このときの制御結果を、図5に、また、PID制御パラメータの時間的変化を、図6に示す。 FIG. 5 shows the control result at this time, and FIG. 6 shows the temporal change of the PID control parameter.
これらの図に示されるように、システムの非線形性に応じて、PID制御パラメータが適切にオンライン調整されており、良好な制御結果が得られていることが分かる。 As shown in these figures, it can be seen that the PID control parameters are appropriately adjusted online according to the nonlinearity of the system, and a good control result is obtained.
従来では、要求点が与えられる度に、すなわち、最新の時刻tにおける状態ベクトルが与えられる度に、この状態ベクトルと、データベース6に蓄積されている全ての状態ベクトルとの距離を、上述の(10)式の重みつきL1ノルムにより求め、この距離の小さいものからk個の状態ベクトルを近傍として選択していた。
Conventionally, every time a request point is given, that is, every time a state vector at the latest time t is given, the distance between this state vector and all the state vectors stored in the
図7は、この従来の近傍選択の手順を示すフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart showing the conventional neighborhood selection procedure.
先ず、データベース6の全データについて、要求点である新たな状態ベクトルとの距離を算出して記憶する(ステップn1)。
First, for all data in the
具体的には、状態ベクトルを構成する要素について、先ず、要素I=1とし(ステップn1−1)、データベース6の全データ(全ての状態ベクトル)について、要素Iの最大値と最小値とを検索し、maxφ(m)I,minφ(m)lとして記憶し(ステップn1−2)、Iが全要素数に達したか否かを判断し(ステップn1−3)、達していないときには、次の要素I+1について(ステップn1−4)、同様の処理を行なう(ステップn1−2)。このステップn1−2における各要素についての最大値と最小値との検索は、上述の(10)式による距離の算出に用いるためである。
Specifically, for the elements constituting the state vector, first, the element I = 1 is set (step n1-1), and the maximum value and the minimum value of the element I are set for all data (all state vectors) in the
全要素について、最大値と最小値との検索が終了したときには、ステップn1−5に移り、データj=1とし、要求点とデータjとの距離を、上述の(10)式によって算出してd(q,φ(j))として記憶し(ステップn1−6)、全データについて距離の算出および記憶が終了したか否かを判断し(ステップn1−7)、終了したときには、ステップn2に移る。 When the search for the maximum value and the minimum value is completed for all the elements, the process proceeds to step n1-5, where the data j = 1 is set, and the distance between the request point and the data j is calculated by the above equation (10). d (q, φ (j)) is stored (step n1-6), and it is determined whether or not the distance calculation and storage have been completed for all data (step n1-7). Move.
ステップn2では、データベース6の全データについて、要求点との距離が近い順にソートし、要求点との距離が最も近いものからk個を近傍として選択する(ステップn3)。
In step n2, all the data in the
このように近傍の選択は、データベース6の全てのデータと要求点との距離を計算するために、計算量が増大し、処理時間が長くなるという課題がある。
As described above, the selection of the neighborhood has a problem that the calculation amount increases and the processing time becomes long in order to calculate the distance between all the data in the
図8および図9は、この従来の近傍選択を説明するための図であり、簡略化のために、状態ベクトルが、要素1および要素2の二つの要素で構成される例を示している。これらの図では、要求点として、要素1の値が「0.45」、要素2の値が「0.55」の例を示している。
FIGS. 8 and 9 are diagrams for explaining this conventional neighborhood selection, and show an example in which the state vector is composed of two elements,
要求点が与えられると、その要求点とデータベース6の全データの距離、例えば、図8の矢符で代表的に示される距離がそれぞれ計算され、図9に示されるように要求点に近い状態ベクトルの数点が選択されることになる。
When a request point is given, a distance between the request point and all data in the
これに対して、この実施形態のデータ検索方法では、データベース6の全データについて要求点との距離を計算するのではなく、状態ベクトルの要素毎にデータを絞り込み、絞り込んだデータについて要求点との距離を計算することにより、処理の高速化を図るものである。
On the other hand, in the data search method of this embodiment, instead of calculating the distance to the requested point for all data in the
図10〜図12は、この実施形態の近傍選択を説明するための図8および図9に対応する図であり、従来例と同様に、状態ベクトルが、要素1および要素2の二つの要素で構成され、要求点P1として、要素1の値が「0.45」、要素2の値が「0.55」の例を示している。
FIGS. 10 to 12 are diagrams corresponding to FIGS. 8 and 9 for explaining the neighborhood selection of this embodiment, and the state vector is composed of two elements,
この実施形態では、要素毎にデータを絞り込むものであり、要求点P1が与えられると、図10に示すように、先ず、要素1に基づいて、要求点P1を中心として、要求点P1の要素1との差が所定範囲内に在る矩形で囲まれた領域S1のデータに絞り込むものである。この例では、所定の範囲として、絞込み前のデータについて、要素の最小値と最大値との差に対して、要求点を中心とした±0.15の幅の範囲としている。このように要求点P1の要素との差が所定範囲内、すなわち、要求点P1の要素に近似した要素のデータに絞り込まれることになる。
In this embodiment, the data is narrowed down for each element. When the request point P1 is given, as shown in FIG. 10, first, based on the
次に、この絞り込まれたデータについて、更に、図11に示すように、要素2に基づいて、要素1と同様に、要求点P1を中心として、要求点P2の要素2との差が所定範囲内に在る矩形で囲まれた領域S2のデータに絞り込むものであり、したがって、要素1に基づく矩形の領域S1および要素2に基づく矩形の領域S2が重なる矩形の領域S3のデータに絞り込まれることになる。
Next, with respect to the narrowed-down data, as shown in FIG. 11, the difference between the request point P2 and the
このようにして絞り込まれたデータについて、図11の矢符で代表的に示すように、要求点P1との距離が計算され、図12に示すように、要求点P1に近い状態ベクトルの数点が選択されることになる。 With respect to the data thus narrowed down, the distance from the request point P1 is calculated as shown by the arrow in FIG. 11, and as shown in FIG. 12, several points of the state vector close to the request point P1 are calculated. Will be selected.
図13は、この要素が二つである場合のデータの絞り込みのシミュレーションの数値例の一部を示す図である。 FIG. 13 is a diagram illustrating a part of a numerical example of a data narrowing simulation when the number of elements is two.
同図においては、要求点は、要素1の値が「0.45」、要素2の値が「0.55」であり、各データ毎の要素1,要素2の各値、各データ毎の要素1と要求点の要素1との差、この要素1の差に基づくデータの抽出の可否、各データ毎の要素2と要求点の要素2との差、この要素2の差に基づくデータの抽出の可否、抽出されたデータについての要求点との距離(L1ノルム)の値をそれぞれ示しており、抽出の可否については、抽出されるデータを「1」、抽出されないデータを「0」で示している。
In the figure, the required points are the value of
各データについて、各データの要素1と要求点の要素1との差が算出され、その差の絶対値が、要求点の要素1の値「0.45」を中心とした、例えば、±0.15の幅の所定範囲内に在るか否かに応じて抽出の可否が判断され、データが絞り込まれる。
For each data, the difference between
この絞り込まれたデータについて、各データの要素2と要求点の要素2との差が算出され、その差の絶対値が、要求点の要素2の値「0.55」を中心とした、例えば、±0.15の幅(抽出幅)の所定範囲内に在るか否かに応じて抽出の可否が判断され、データが絞り込まれる。
For this narrowed-down data, the difference between the
この絞り込まれたデータについて、要求点との距離(L1ノルム)が計算されることになる。 The distance (L1 norm) from the request point is calculated for the narrowed data.
なお、この図13では、要素1に基づくデータの抽出の可否に拘らず、全てのデータについて、要素2についての差およびその差に基づく抽出の可否を示している。
Note that FIG. 13 shows the difference for
また、図14には、図13に対応する従来例を示している。この図14に示すように、従来例では、全てのデータについて、距離(L1ノルム)が算出される。なお、この図14では、要素1の差および要素2の差を併せて示している。
FIG. 14 shows a conventional example corresponding to FIG. As shown in FIG. 14, in the conventional example, the distance (L1 norm) is calculated for all data. In FIG. 14, the difference between the
この従来例によって、検索されたk個のデータの内、要求点と最も近い距離(最短距離)、次に近い距離(2位)、更に次に近い距離(3位)は、図13 に示される実施形態による検索結果とよく一致している。 FIG. 13 shows the nearest distance (shortest distance), the next closest distance (second place), and the next closest distance (third place) among the k pieces of data retrieved by this conventional example. The search results according to the preferred embodiment are in good agreement.
図15は、この実施形態の近傍選択の手順を示すフローチャートである。 FIG. 15 is a flowchart showing the neighborhood selection procedure of this embodiment.
先ず、要素を絞り込む比率である絞込み率p(0<p<1)を設定する(ステップn1)。この絞込み率pは、要求点を中心とした所定範囲を規定するためのものであり、絞込み前の全データについて、要素の最小値と最大値との差、すなわち、最大幅に対する比率であり、上述のように要求点を中心とした±0.15の幅を所定範囲する場合には、この絞込み率は、0.3となる。 First, a narrowing ratio p (0 <p <1), which is a ratio for narrowing elements, is set (step n1). This narrowing rate p is for defining a predetermined range centered on the request point, and is the difference between the minimum value and the maximum value of the elements for all data before narrowing down, that is, the ratio to the maximum width, As described above, when the width of ± 0.15 centered on the required point is within a predetermined range, this narrowing rate is 0.3.
次に、最低抽出データ数kminを設定する(ステップn2)。この最低抽出データ数kminは、
k≦kmin<データベースのデータ数
となるように設定される。
Next, the minimum number of extracted data kmin is set (step n2). This minimum number of extracted data kmin is:
It is set so that k ≦ kmin <the number of data in the database.
次に、要素I=1とし(ステップn3)、要素Iについてデータの範囲を絞り込む(ステップn4)。 Next, the element I is set to 1 (step n3), and the data range for the element I is narrowed down (step n4).
具体的には、絞り込み前の全データについて、要素Iの最大値と最小値とを検索し、それぞれmaxφ(m)I,minφ(m)Iとして記憶する(ステップn4−1)。次に、絞込み後の全データについて、絞り込みをしていない初回の要素の場合には、データベースの全データについて、要求点の要素を中心として或る幅、すなわち、絞込み率p*(maxφ(m)I−minφ(m)l)の所定範囲内に在るデータを抽出して絞り込む(ステップn4−2)。これによって、一つの要素に基づくデータの絞り込みが終了する。 Specifically, the maximum value and the minimum value of element I are searched for all the data before narrowing down and stored as maxφ (m) I and minφ (m) I, respectively (step n4-1). Next, with respect to all the data after narrowing down, in the case of the first element that has not been narrowed down, with respect to all data in the database, a certain width around the requested point element, that is, the narrowing rate p * (maxφ (m ) Extract and narrow down data within a predetermined range of I-minφ (m) l) (step n4-2). Thus, the data narrowing based on one element is completed.
次に、ステップn5に移り、抽出後のデータ数が、最低抽出データ数kmin以下になったか否かを判断し、最低抽出データ数kmin未満になったときには、ステップn6に移り、最低抽出データ数kmin未満になっていないときには、要素Iが、全要素数に達したか否か判断し(ステップn9)、全要素数になったときには、ステップn6に移り、全要素数に達していないときには、次の要素I+1について(ステップn10)、同様の絞込み行なう(ステップn4)。 Next, the process proceeds to step n5, where it is determined whether or not the number of extracted data is less than or equal to the minimum extracted data number kmin. When the number is less than the minimum extracted data number kmin, the process proceeds to step n6 and the minimum extracted data number is reached. When it is not less than kmin, it is determined whether or not the element I has reached the total number of elements (step n9). When the total number of elements has been reached, the process proceeds to step n6, and when the total number of elements has not been reached, The same narrowing is performed for the next element I + 1 (step n10) (step n4).
ステップn6では、絞り込まれたデータについて、すなわち、抽出されたデータについて、要求点との距離を算出して記憶する。具体的には、抽出したデータj=1とし(ステップn6−1)、要求点と抽出したデータjとの距離を、上述の(10)式によって算出してd(q,φ(j))として記憶し(ステップn6−2)、抽出した全データについて距離の算出および記憶が終了したか否かを判断し(ステップn6−3)、終了したときには、ステップn7に移り、終了していないときには、ステップn6−2に戻り、次のデータj+1について、要求点との距離を算出して記憶する。
In step n6, the distance to the request point is calculated and stored for the narrowed data, that is, for the extracted data. Specifically, the extracted data j = 1 is set (step n6-1), and the distance between the requested point and the extracted data j is calculated by the above-described equation (10) and d (q, φ (j)) (Step n6-2), and it is determined whether or not the calculation and storage of the distance have been completed for all the extracted data (step n6-3). When completed, the process proceeds to step n7, and when not completed Returning to step n6-2, the distance to the requested point is calculated and stored for the next
ステップn7では、抽出した全データについて、要求点との距離が近い順にソートし、要求点との距離が最も近いものからk個を近傍として選択する(ステップn8)。 In step n7, all the extracted data are sorted in the order of the distance from the request point, and k pieces are selected as the neighborhood from the closest distance to the request point (step n8).
このように近傍の検索は、従来のように、データベースの全データについて距離を算出するのではなく、状態ベクトルの要素毎に絞り込んだデータについて行なうので、計算量を削減して処理の高速化を図ることができる。 In this way, the neighborhood search is not performed by calculating the distance for all data in the database as in the conventional case, but is performed on the data narrowed down for each element of the state vector, so that the calculation amount is reduced and the processing speed is increased. Can be planned.
図16は、実施形態に係る実施例1と従来例との処理時間の比較結果を示す数値例であり、この図16においては、共通条件として、データ数10000個、状態ベクトルを構成する要素数を4、加減算時間を1.00×10−6秒/回、除算時間を2.00×10−6秒/回、乗算時間を1.00×10−6秒/回、比較演算時間を1.00×10−6秒/回としており、各処理に必要な各演算の回数、それに要する時間、および、合計の計算時間を示している。また、実施例1では、絞込み率を0.3としている。 FIG. 16 is a numerical example showing a comparison result of the processing time between Example 1 according to the embodiment and the conventional example. In FIG. 16, as the common condition, the number of data is 10,000 and the number of elements constituting the state vector. 4, addition / subtraction time is 1.00 × 10 −6 seconds / time, division time is 2.00 × 10 −6 seconds / time, multiplication time is 1.00 × 10 −6 seconds / time, comparison operation time is 1 0.000 × 10 −6 seconds / time, which indicates the number of operations required for each process, the time required for the operation, and the total calculation time. In the first embodiment, the narrowing rate is set to 0.3.
図16(a)に示される従来例では、距離の算出に用いる最大値、最小値の探索、距離の算出式における分子、分母の演算、算出した距離に基づくソートのための比較演算等が必要であり、合計計算時間は、2.73×10−1秒となる。 In the conventional example shown in FIG. 16A, searching for the maximum value and minimum value used for calculating the distance, calculating the numerator and denominator in the distance calculation formula, and performing a comparison operation for sorting based on the calculated distance are required. And the total calculation time is 2.73 × 10 −1 seconds.
これに対して、図16(b)に示される実施例1は、先ず、要素1について、距離の算出および絞込み率に基づく所定範囲の設定に用いる最大値、最小値の探索、要素1に基づくデータの絞込みのための演算が必要であり、絞り込んだデータについて、要素2、要素3および要素4に基づく絞込みを順次行なうための演算が必要である。
On the other hand, in the first embodiment shown in FIG. 16B, first, for the
実施例1は、要素毎に、データが順次絞り込まれるので、要素2、要素3、要素4と演算が進むにつれて、演算に要する時間が短くなっていることが分かる。
In the first embodiment, since the data is sequentially narrowed down for each element, it can be seen that the time required for the calculation becomes shorter as the calculation proceeds with the
各要素について演算が終了してデータが絞り込まれた後は、従来と同様に、距離の算出式における分子、分母の演算、算出した距離に基づくソートのための比較演算等を行なう。 After the calculation for each element is completed and the data is narrowed down, the numerator and denominator calculation in the distance calculation formula, the comparison calculation for sorting based on the calculated distance, and the like are performed as in the conventional case.
この実施例1の合計計算時間は、5.88×10−2秒であり、従来例の22%の計算時間で済むことが分かる。 The total calculation time of Example 1 is 5.88 × 10 −2 seconds, and it can be understood that the calculation time is 22% of the conventional example.
上述の実施形態では、要求点が与えられる度に、各要素について、最大値および最小値の探索を行なったけれども、本発明の他の実施形態として、初期処理として、予め各要素についての最大値と最小値とを記憶しておき、データが、追加、更新、あるいは、削除される時、例えば、要求点が与えられるときに、その要求点の要素と、対応する要素の最大値と最小値とをそれぞれ比較し、最大値と最小値とを逐次更新するようにし、これによって、最大値と最小値の探索を省略するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the maximum value and the minimum value are searched for each element every time a request point is given. However, as another embodiment of the present invention, as an initial process, the maximum value for each element is previously stored. When the data is added, updated, or deleted, for example, when a request point is given, the element of the request point and the maximum value and minimum value of the corresponding element are stored. And the maximum value and the minimum value may be sequentially updated so that the search for the maximum value and the minimum value may be omitted.
図17は、このように最大値および最小値を予め記憶して更新することにより、要求点が与えられる度に行なわれる最大値と最小値との探索を省略した実施例2の計算時間を示す図16(b)に対応する図であり、合計計算時間は、3.05×10−2秒となり、図16(a)の従来例の11%の計算時間で済むことになり、更に高速化を図ることができる。 FIG. 17 shows the calculation time of the second embodiment in which the search for the maximum value and the minimum value performed each time a request point is given is omitted by previously storing and updating the maximum value and the minimum value. FIG. 16B is a diagram corresponding to FIG. 16B, and the total calculation time is 3.05 × 10 −2 seconds, which means that the calculation time of 11% of the conventional example of FIG. Can be achieved.
(その他の実施の形態)
本発明の他の実施形態として、参照モデルを省略し、状態ベクトルとして、参照モデル5の出力に代えて設定値rを用いてもよい。
(Other embodiments)
As another embodiment of the present invention, the reference model may be omitted, and the set value r may be used as the state vector instead of the output of the
上述の各実施の形態では、PID制御に適用して説明したけれども、本発明は、PID制御に限らず、例えば、GPC(一般化予測制御)などの他の制御パラメータの調整に適用できるのは勿論である。 In each of the above-described embodiments, description has been made by applying to PID control. However, the present invention is not limited to PID control, but can be applied to adjustment of other control parameters such as GPC (Generalized Predictive Control), for example. Of course.
上述の実施の形態では、温度制御を行う温度調節器に適用して説明したけれども、本発明は、温度調節器に限るものではなく、制御対象の圧力、流量、速度あるいは液位などの様々な物理状態を制御する制御装置に適用できるものである。 In the above-described embodiment, the present invention has been described by applying to a temperature controller that performs temperature control. However, the present invention is not limited to a temperature controller, and various pressures, flow rates, speeds, liquid levels, and the like to be controlled The present invention can be applied to a control device that controls a physical state.
本発明のデータ検索方法あるいはデータ検索装置は、上述の実施形態のような制御装置に限るものではなく、例えば、画像データの検索、顧客の要求仕様に近い各種物件のデータの検索、その他の一般のデータベースのデータの検索に適用できるものである。 The data search method or data search apparatus of the present invention is not limited to the control device as in the above-described embodiment. For example, the search of image data, the search of data of various properties close to the customer's required specifications, and other general It can be applied to the search of database data.
本発明は、データベースのデータ検索などに有用である。 The present invention is useful for database data retrieval and the like.
1 温度調節器 2 制御対象
3 PID制御器 4 調整手段
6 データベース 8 データ検索部
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記状態ベクトルを構成する要素毎に、データを絞り込む第1のステップと、
絞り込んだデータの中から前記近傍のデータを検索する第2のステップと、
を含むことを特徴とするデータ検索方法。 A data search method for searching data in the vicinity of a certain state vector from a database in which state vector data is accumulated,
A first step of narrowing down data for each element constituting the state vector;
A second step of searching for the neighboring data from the narrowed-down data;
A data search method comprising:
前記第2のステップでは、前記或る状態ベクトルと、抽出した状態ベクトルとの距離を演算して近傍のデータを検索する請求項1に記載のデータ検索方法。 In the first step, a difference between the element of the certain state vector and an element of the state vector stored in the database is calculated, and a state vector in which the calculated difference is within a predetermined range is extracted to obtain data Refine
The data search method according to claim 1, wherein in the second step, a nearby data is searched by calculating a distance between the certain state vector and the extracted state vector.
前記状態ベクトルを構成する要素毎に、データを絞り込む手段と、
絞り込んだデータの中から前記近傍のデータを検索する手段と、
を含むことを特徴とするデータ検索装置。 A data search device for searching data in the vicinity of a certain state vector from a database in which state vector data is accumulated,
Means for narrowing the data for each element constituting the state vector;
Means for searching for data in the vicinity from the narrowed-down data;
A data search apparatus comprising:
前記調整手段は、新たな状態ベクトルが与えられることにより、該新たな状態ベクトルの近傍の状態ベクトルを前記データベースから検索するデータ検索部と、検索された状態ベクトルに基づいて、前記新たな状態ベクトルに対応する特性パラメータを生成する特性パラメータ生成部とを含み、前記特性パラメータ生成部で生成した特性パラメータを、前記データベースに蓄積するものであって、
前記データ検索部は、状態ベクトルを構成する要素毎に、前記新たな状態ベクトルの要素と前記データベースに蓄積されている状態ベクトルの要素との差を演算し、演算した差が所定範囲内に在る状態ベクトルを抽出し、抽出した状態ベクトルと前記新たな状態ベクトルとの距離を演算して近傍の状態ベクトルを検索することを特徴とする制御装置。 Based on the data of the database in which the control means for controlling the controlled object according to the control parameter and the vector including the control system characteristic amount are accumulated as the state vector, and the control system characteristic parameter including the control parameter is accumulated, Adjusting means for adjusting a control parameter of the control means,
The adjusting means is provided with a new state vector, whereby a data search unit for searching a state vector in the vicinity of the new state vector from the database, and the new state vector based on the searched state vector A characteristic parameter generating unit that generates a characteristic parameter corresponding to the characteristic parameter, and storing the characteristic parameter generated by the characteristic parameter generating unit in the database,
The data search unit calculates a difference between the element of the new state vector and the element of the state vector stored in the database for each element constituting the state vector, and the calculated difference is within a predetermined range. A control device, wherein a state vector is extracted, a distance between the extracted state vector and the new state vector is calculated, and a nearby state vector is searched.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006204488A JP2008033505A (en) | 2006-07-27 | 2006-07-27 | Method and device for retrieving data, and controller |
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Family Applications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP7483827B1 (en) | 2022-10-27 | 2024-05-15 | エヌ・ティ・ティ・コミュニケーションズ株式会社 | Learning device, learning method, and learning program |
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2006
- 2006-07-27 JP JP2006204488A patent/JP2008033505A/en active Pending
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