JP2008287343A - Model parameter estimating arithmetic unit and method, model parameter estimating arithmetic processing program, and recording medium recording the same - Google Patents

Model parameter estimating arithmetic unit and method, model parameter estimating arithmetic processing program, and recording medium recording the same Download PDF

Info

Publication number
JP2008287343A
JP2008287343A JP2007129380A JP2007129380A JP2008287343A JP 2008287343 A JP2008287343 A JP 2008287343A JP 2007129380 A JP2007129380 A JP 2007129380A JP 2007129380 A JP2007129380 A JP 2007129380A JP 2008287343 A JP2008287343 A JP 2008287343A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
model parameter
input
model
output data
parameter estimation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007129380A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuyuki Tomochika
信行 友近
Makiyuki Nakayama
万希志 中山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP2007129380A priority Critical patent/JP2008287343A/en
Publication of JP2008287343A publication Critical patent/JP2008287343A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To construct a model by estimating and computing a model parameter of high accuracy and reliability even from input/output waveform data insufficient in quality and quantity in a one-input multiple-output type first-order lag system. <P>SOLUTION: This model parameter estimating arithmetic unit 10 estimating and computing a model parameter of the one-input multiple-output type first-order lag system based on input/output data, estimates and computes the model parameter considering transcendental information including at least one of a time constant and steady gain of the one-input multiple-output type first-order lag system, as at least one of a constraint condition and an evaluation function based on the input/output data, wherein the transcendental information is at least one of the upper limit values and lower limit values of the time constant and steady gain. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、動的モデルを有するシステムに対する理論的・経験的知識を活用するシステム同定法を用いて、当該動的モデルのモデルパラメータを推定演算するモデルパラメータの推定演算装置及び方法、モデルパラメータ推定演算プログラム並びに当該プログラムを記録したコンピュータにより読取可能な記録媒体に関する。   The present invention relates to a model parameter estimation calculation apparatus and method for estimating and calculating a model parameter of a dynamic model using a system identification method utilizing theoretical and empirical knowledge for a system having a dynamic model, and model parameter estimation. The present invention relates to an arithmetic program and a computer-readable recording medium that records the program.

あるシステムの制御系を設計したり、その挙動をシミュレートしたりするような場合には、システムの挙動を模擬できるモデルが必要となる。例えば、モデルベースのコントローラを設計する場合にはモデルが不可欠であるし、PID(Proportional Integral Derivative)補償器を用いる場合でも事前に制御系の挙動をシミュレートする際にモデルが必要となる。   When designing a control system of a system or simulating its behavior, a model that can simulate the behavior of the system is required. For example, when designing a model-based controller, the model is indispensable, and even when a PID (Proportional Integral Derivative) compensator is used, the model is necessary when simulating the behavior of the control system in advance.

一般に、モデルを構築する方法は、以下の2つ(ないしは3つ)に大別される。   Generally, the method of building a model is roughly divided into the following two (or three).

1つは、いわゆる第一原理に基づいたモデリング(ホワイトボックスモデリングとか、物理モデリングと呼ばれる)であり、システムを支配する物理化学的な自然法則(運動方程式、電磁界方程式、物質収支、熱収支、化学反応方程式など)に基づいてモデリングを行う方法である。大規模なシステムの場合は、サブシステムに分割してそれぞれモデリングを行い、それらを統合してシステム全体のモデルを構築するアプローチである。   One is modeling based on the so-called first principle (referred to as white box modeling or physical modeling), and the physicochemical natural laws governing the system (kinetic equation, electromagnetic field equation, material balance, heat balance, Modeling based on chemical reaction equations). In the case of a large-scale system, this is an approach in which modeling is performed by dividing the system into subsystems and integrating them to build a model of the entire system.

もう1つは、ブラックボックスモデリングと呼ばれるもので、システムに関する物理化学的な法則や先験的知識を利用しないアプローチである。システムをブラックボックスと見なして、観測された(有限個の)入出力波形データからモデルのパラメータを推定する方法であり、制御工学の分野ではシステム同定という。システムが比較的大規模あるいは複雑であり、物理化学法則のみによってその動特性が記述できないような場合に有効である。   The other is called black box modeling, an approach that does not use physicochemical laws or a priori knowledge about the system. This is a method for estimating the parameters of a model from observed (finite number) of input / output waveform data by regarding the system as a black box. In the field of control engineering, this is called system identification. This is effective when the system is relatively large or complex and its dynamics cannot be described only by the laws of physicochemistry.

さらには、(モデリング手法を3つに大別する場合には)3つ目の分類として、グレーボックスモデリングが存在する。これは、ホワイトボックスモデリングとブラックボックスモデリングの中間に位置づけられるもので、例えば、入出力波形データに加えて、物理化学的な自然法則を部分的に利用するようなモデリング手法である。   Furthermore, gray box modeling exists as the third classification (when the modeling method is roughly divided into three). This is positioned between white box modeling and black box modeling. For example, it is a modeling technique that partially uses physicochemical natural laws in addition to input / output waveform data.

さて、モデリングの対象となるシステムには、多リンク構造のロボット(マニピュレータ)のように基本的な挙動が運動方程式で表現できるものもあるが、熱や化学反応を伴うプラント(例えば、化学プラントや燃焼炉など)のように、その動特性が自然法則から導き難いものもある。この場合、入出力波形データに基づいてモデルを構築するブラックボックスモデリングを採用することになるが、システムがプロパーかつ安定で、そのステップ応答に無視できないような振動や逆応答がない場合には、モデルの構造を「むだ時間+一次遅れ系」で近似して差し支えない(制御やシミュレーションの目的に照らして考えた場合に問題とならない)ケースも多い。   Some of the systems to be modeled can express basic behaviors with equations of motion, such as robots (manipulators) with multi-link structures. However, plants with heat and chemical reactions (for example, chemical plants and Some dynamic characteristics, such as combustion furnaces, are difficult to derive from the laws of nature. In this case, black box modeling that builds a model based on input and output waveform data will be adopted, but if the system is proper and stable and there is no vibration or reverse response that can not be ignored in its step response, In many cases, the model structure can be approximated by “dead time + first-order lag system” (no problem when considered in light of the purpose of control or simulation).

例えば、非特許文献2によれば、モデルの未知パラメータは、入出力波形データから何らかの方法で推定しなければならないが、その場合、モデルを実システムに近づけようとして、モデルの次数をいたずらに増加させても、モデルの精度は向上するとは限らない。なぜなら、次数が増加することによって、推定すべきパラメータ数も多くなるため、雑音や無視した動特性・非線形特性のためにパラメータの推定精度が劣化するからである。   For example, according to Non-Patent Document 2, unknown parameters of a model must be estimated from input / output waveform data by some method. In this case, the order of the model is increased unnecessarily in an attempt to bring the model closer to the real system. Doing so does not necessarily improve the accuracy of the model. This is because the number of parameters to be estimated increases as the order increases, and the parameter estimation accuracy deteriorates due to noise and neglected dynamic characteristics / nonlinear characteristics.

モデルの構造を「むだ時間+一次遅れ系」とした場合、むだ時間の値は、ステップ応答などの入力波形に対する出力波形の遅れを観察したり、アクチュエーターの動作遅れやセンサの検出遅れ時間を足し合わせたり、入出力波形データを解析(例えば、相互相関関数など)したりすることによって見積もることができる。また、むだ時間のない、あるいは、むだ時間を無視できるシステムも多い。従って、入出力波形データ(むだ時間がある場合には、むだ時間の分だけ入力あるいは出力波形データの時間をシフトしたデータ)から一次遅れ系のモデルパラメータを高精度に推定することが重要である。   When the model structure is "dead time + first order lag system", the dead time value can be calculated by observing the output waveform delay with respect to the input waveform such as step response, adding the actuator operation delay and sensor detection delay time. It can be estimated by combining or analyzing input / output waveform data (for example, a cross-correlation function). There are also many systems that have no dead time or can ignore the dead time. Therefore, it is important to estimate the model parameter of the first-order lag system with high accuracy from the input / output waveform data (when there is a dead time, data obtained by shifting the time of the input or output waveform data by the dead time). .

ここで、一次遅れ系について説明する。一次遅れ系の伝達関数は次式で表される。   Here, the first-order lag system will be described. The transfer function of the first-order lag system is expressed by the following equation.

Figure 2008287343
Figure 2008287343

ここで、Kは定常利得であり、Tは時定数と呼ばれる。図2は従来技術に係る一次遅れ系のステップ応答波形を示す入出力波形データを示す波形図である。ここで、Y(s)、U(s)は、それぞれシステムの出力波形データy(t)、入力波形データu(t)の時系列をラプラス変換によって周波数領域で表したものである。ステップ応答波形の性質として、T秒後に出力値が定常利得の約63.2%になり、応答の立ち上がりの傾きがK/Tになることが知られている。 Here, K is a steady gain, and T is called a time constant. FIG. 2 is a waveform diagram showing input / output waveform data showing a step response waveform of a first-order lag system according to the prior art. Here, Y c (s) and U c (s) are the time series of the output waveform data y c (t) and the input waveform data u c (t) of the system, respectively, expressed in the frequency domain by Laplace transform. is there. As the nature of the step response waveform, it is known that the output value becomes about 63.2% of the steady gain after T seconds, and the rising slope of the response becomes K / T.

さて、(1)式の連続時間システムをサンプリングタイムΔt(≪T)の離散時間システムで近似すると、以下のようになる。(1)式の右辺分母を左辺に持ってくると、次式を得る。   Now, when the continuous time system of equation (1) is approximated by a discrete time system of sampling time Δt (<< T), it becomes as follows. When the denominator of the right side of equation (1) is brought to the left side, the following equation is obtained.

Figure 2008287343
Figure 2008287343

次いで、上記(2)式の微分要素sを前進差分に置き換えて近似すると次式を得る。   Next, when the differential element s in the equation (2) is replaced with a forward difference and approximated, the following equation is obtained.

Figure 2008287343
Figure 2008287343

さらに、上記(3)式を整理して、次式を得る。   Further, the above equation (3) is arranged to obtain the following equation.

Figure 2008287343
Figure 2008287343

ここで、次式のように表現する。

Figure 2008287343
Here, it is expressed as follows.
Figure 2008287343

ここで、nは整数である。そして、

Figure 2008287343
Figure 2008287343
Here, n is an integer. And
Figure 2008287343
Figure 2008287343

とおくと、上記(4)式は次式で表される。 In other words, the above equation (4) is expressed by the following equation.

Figure 2008287343
Figure 2008287343

なお、実際の入出力波形データは外乱やノイズ等の影響を受けており、モデル化誤差も存在するので、(6)式には何らかの誤差が存在する。従って、厳密には(6)式に誤差項e(k)を導入して次式を得る。   The actual input / output waveform data is affected by disturbance, noise, and the like, and there is a modeling error, so there is some error in equation (6). Therefore, strictly speaking, the error term e (k) is introduced into the equation (6) to obtain the following equation.

Figure 2008287343
Figure 2008287343

これは、ARX(Auto-Regressive model with eXogenious input)モデルとして知られるモデル形式である。なお、むだ時間がL秒(L=τΔt)ある場合には、(1)式は次式で表される。   This is a model format known as an ARX (Auto-Regressive model with eXogenious input) model. When the dead time is L seconds (L = τΔt), the expression (1) is expressed by the following expression.

Figure 2008287343
Figure 2008287343

(7)式は次式で表される。   Equation (7) is expressed by the following equation.

Figure 2008287343
Figure 2008287343

入力波形データをむだ時間の分だけシフトすれば、すなわち   If the input waveform data is shifted by the dead time, that is,

Figure 2008287343
とすれば、一般性を失うことなく(7)式で表現できるので、以降、(7)式のモデルに基づいて説明する。
Figure 2008287343
Then, since it can be expressed by Expression (7) without losing generality, the following description will be based on the model of Expression (7).

入出力波形データから(7)式のモデルパラメータa及びbを求める場合(ブラックボックスモデリング)、従来技術(非特許文献1のpp.55〜58、参考文献2のp。71〜p。77)では、最小二乗法を用いる方法が知られている。求めるべきモデルパラメータをベクトルθ   When obtaining the model parameters a and b of the equation (7) from the input / output waveform data (black box modeling), the related art (pp. 55 to 58 of Non-Patent Document 1, p. 71 to p. 77 of Reference Document 2). Then, a method using the least square method is known. The model parameter to be obtained is the vector θ

Figure 2008287343
とし、
Figure 2008287343
age,

Figure 2008287343
と定義すると、(7)式は
Figure 2008287343
(7) is defined as

Figure 2008287343
と変形できる。いま、誤差項e(k)の時系列が平均値0、有限な分散σを有する白色雑音であると仮定すると、(10)式の1段先予測値は、
Figure 2008287343
And can be transformed. Assuming that the time series of the error term e (k) is white noise having an average value of 0 and a finite variance σ 2 , the one-stage prediction value of the equation (10) is

Figure 2008287343
となることが知られており、このときの予測誤差は次式で表される。
Figure 2008287343
The prediction error at this time is expressed by the following equation.

Figure 2008287343
Figure 2008287343

入出力波形データにできるだけフィッティングするようなモデルパラメータθを求めるために、評価規範として予測誤差の二乗和を考える。すなわち、時刻0からNまでの入出力波形データが得られた場合、

Figure 2008287343
を最小化するようなモデルパラメータθを求める。同定入力が2次以上のPE性(Persistently Exciting:持続励振性)であり、システムが安定かつ可観測であれば、(13)式を最小化するモデルパラメータθは最小二乗計算によって求めることができることが知られている。 In order to obtain a model parameter θ that fits the input / output waveform data as much as possible, a sum of squares of prediction errors is considered as an evaluation criterion. That is, when input / output waveform data from time 0 to N is obtained,
Figure 2008287343
A model parameter θ that minimizes is obtained. If the identification input is second- or higher-order PE (Persistently Exciting) and the system is stable and observable, the model parameter θ that minimizes Equation (13) can be obtained by least-squares calculation. It has been known.

さて、上記のようなブラックボックスモデリングでは、モデル化誤差が白色雑音であることを仮定していたり、入力信号に対するPE性などのように満たすべき条件が存在したりする。しかし、現実のプロセスにおいては、システム同定用入出力波形データを採取する実験機会が限られていたり、印加できる同定入力の波形や大きさが限られている場合も多い。また、入出力波形データには、少なからず外乱やノイズも存在し、場合によっては、無視できないほど大きな外乱が存在する場合もある。例えば、ごみ焼却炉のように、不特定で多種多様のものを燃焼させるようなプロセスでモデルを構築する場合、ごみ供給機の速度入力に対して、実際に炉内に投入されるごみの種類や量はばらついてしまう。従って、ごみ供給機の速度を入力とし、炉内の温度を出力とするようなモデルを構築する場合、入出力波形データには大きな外乱が存在することになる。しかも、データ採取の機会も限られているため、外乱の影響を打ち消すのに十分な量のデータを取得することもできない。   In the black box modeling as described above, it is assumed that the modeling error is white noise, or there is a condition to be satisfied such as PE property for an input signal. However, in an actual process, there are often limited experimental opportunities for collecting input / output waveform data for system identification, and limited identification input waveforms and sizes. The input / output waveform data also includes disturbances and noises. In some cases, there may be disturbances that cannot be ignored. For example, when building a model with a process that burns a wide variety of unspecified items such as a waste incinerator, the type of waste that is actually put into the furnace with respect to the speed input of the waste feeder And the amount will vary. Therefore, when a model is constructed in which the speed of the waste supply machine is input and the temperature in the furnace is output, there is a large disturbance in the input / output waveform data. In addition, since the data collection opportunities are limited, it is not possible to acquire a sufficient amount of data to counteract the influence of disturbance.

このように、入出力波形データに無視できない外乱やノイズが存在し、印加できる同定入力の波形や大きさが制約を受け、入出力波形データを採取する実験機会も限られているようなプロセスでは、高精度にモデリングするのに質的・量的に十分なデータを揃えることができないため、モデリング作業は試行錯誤の繰り返しに頼らざるを得ず、モデルを構築するまでに莫大な時間を要していた。すなわち、データの取得から、データ区間の選定、サンプリングタイムの調整、データの前処理(異常値の除去、フィルタリング等を含む。)、モデル次数の選定などを何度も何度も繰り返す必要があった。また、このように入出力波形データの質と量が限られている中で、高精度で信頼性のあるモデルを得ることは非常に困難であった。   In this way, the input / output waveform data has non-negligible disturbances and noise, the waveform and size of the identification input that can be applied are limited, and the experimental opportunities to collect input / output waveform data are limited. Since it is not possible to prepare qualitatively and quantitatively sufficient data for modeling with high accuracy, modeling work has to rely on repeated trial and error, and it takes an enormous amount of time to build the model. It was. In other words, it is necessary to repeat data acquisition, data section selection, sampling time adjustment, data preprocessing (including outlier removal, filtering, etc.) and model order selection over and over again. It was. In addition, in such a limited quality and quantity of input / output waveform data, it has been very difficult to obtain a highly accurate and reliable model.

特開2004−272916号公報。Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-272916. 足立修一著,「MATLABによる制御のためのシステム同定」,東京電機大学出版局,pp.1〜5,1996年11月30日発行。Shuichi Adachi, "System identification for control by MATLAB", Tokyo Denki University Press, pp. 1-5, issued November 30, 1996. 片山徹著,「システム同定入門(システム制御情報ライブラリー9)」,朝倉書店,pp.4〜7,1994年5月25日発行。Toru Katayama, “Introduction to System Identification (System Control Information Library 9)”, Asakura Shoten, pp. 4-7, May 25, 1994. Herbert J. A. F. Tulleken, "Grey-box Modelling and Identification Using Physical Knowledge and Bayesian Techniques", Automatica, Vol. 29, No. 2, pp.285-308, 1993.Herbert J. A. F. Tulleken, "Grey-box Modeling and Identification Using Physical Knowledge and Bayesian Techniques", Automatica, Vol. 29, No. 2, pp.285-308, 1993. 久保幹雄ほか編集,「応用数理計画ハンドブック」,朝倉書店,pp.654〜663,2002年4月30日。Edited by Mikio Kubo et al., "Applied Mathematical Planning Handbook", Asakura Shoten, pp. 654-663, April 30, 2002. 玉置久,「EEText システム最適化」,オーム社,pp.2〜5,pp.73〜80,平成17年11月25日。Tamaki Hisashi, “EEExt System Optimization”, Ohmsha, pp. 2-5, pp. 73-80, November 25, 2005.

以上の問題点を解決するために、先験的知識を補うことによって、モデルを高精度化しようとしたものに以下の先行技術がある。   In order to solve the above problems, there is the following prior art as an attempt to improve the accuracy of a model by supplementing a priori knowledge.

第1の先行技術として、非特許文献3において、モデルの安定性と定常利得の符号に関する先験的知識を制約条件として考慮したモデリング技術が開示されている。このモデリング技術の問題点は以下の通りである。プロセスに対して考慮すべき先見的情報は、定常利得の符号や安定性だけではない。一次遅れ系の場合、定常利得や時定数のおよその値(取り得る値の範囲)は、理論的・経験的に既知の場合も多いが、本手法では、これらの先験的知識を考慮に入れることができない。従って、本手法では、定常利得や時定数に関する先験的知識に合致するモデルが得られるとは限らず、モデルの精度や信頼性が不十分であるという問題点があった。   As a first prior art, Non-Patent Document 3 discloses a modeling technique in which a priori knowledge regarding the stability of a model and the sign of steady gain is considered as a constraint condition. The problems of this modeling technique are as follows. The a priori information to consider for the process is not just the sign or stability of the steady gain. In the case of a first-order lag system, the steady-state gain and the approximate value of the time constant (range of possible values) are often known theoretically and empirically, but this method takes these a priori knowledge into account. I can't put it in. Therefore, in this method, a model that matches a priori knowledge about the steady-state gain and the time constant is not always obtained, and there is a problem that the accuracy and reliability of the model is insufficient.

また、第2の先行技術として、特許文献1においては以下の手法が開示されている。まず、既存のモデリング手法を使って、入出力波形データから初期モデルを求める。この初期モデルのモデルパラメータとの誤差(重みつき誤差)が小さくなるように、かつ、定常利得や安定性、システムの応答に関する制約条件を満たすようにモデルパラメータを変更し、この変更されたモデルパラメータを新たなモデルとする。しかしながら、この手法では、変更後のモデルパラメータが、初期モデルのモデルパラメータと値が近いからといって、モデルの動特性が近いとは限らない。例えば、次式の1入力1出力で次数1の状態空間モデルを用いる。   In addition, as a second prior art, Patent Document 1 discloses the following method. First, an initial model is obtained from input / output waveform data using an existing modeling method. The model parameter is changed so that the error (weighted error) with the model parameter of the initial model becomes small, and the constraint condition regarding the steady-state gain, stability, and system response is satisfied. Is a new model. However, in this method, just because the model parameter after the change is close to the model parameter of the initial model, the dynamic characteristics of the model are not always close. For example, a state space model of order 1 with 1 input and 1 output of the following equation is used.

Figure 2008287343
Figure 2008287343

ここで、出力波形データy(k)、入力波形データu(k)、状態パラメータx(k)、モデルパラメータa,b,c,d(それぞれスカラー)に対して、初期モデルが(a,b,c,d)=(0.1,1.0,1.0,0.0)だったとする。この初期モデルに対し、b,cのパラメータが異なる2つのモデル、モデル1(a,b,c,d)=(0.1,0.9,0.9,0.0)、モデル2(a,b,c,d)=(0.1,0.2,5.0,0.0)を定義する。初期モデルとパラメータ空間上で値が近いのは、モデル1の方であるが、初期モデルと動特性が近いのはモデル2の方である(この場合、初期モデルとモデル2は全く同じモデルを表している)。 Here, for the output waveform data y (k), the input waveform data u (k), the state parameter x (k), and the model parameters a 0 , b 0 , c 0 , d 0 (respectively scalars), the initial model is It is assumed that (a 0 , b 0 , c 0 , d 0 ) = (0.1, 1.0 , 1.0 , 0.0). For this initial model, two models with different parameters b 0 and c 0 , model 1 (a 0 , b 0 , c 0 , d 0 ) = (0.1, 0.9, 0.9, 0 . 0), model 2 (a 0 , b 0 , c 0 , d 0 ) = (0.1, 0.2, 5.0 , 0.0 ). The value closer to the initial model in the parameter space is the model 1, but the model 2 is closer in dynamic characteristics to the initial model (in this case, the initial model and the model 2 are identical models). Represent).

特許文献1においては、そもそも、状態空間表現の場合、モデルのパラメータは一意に決まらない(無数の値をとり得る)ので、モデルのパラメータの近さを評価関数とすることは意味がない。   In Patent Document 1, in the first place, in the case of state space expression, the model parameters are not uniquely determined (can take an infinite number of values), so it is meaningless to use the proximity of the model parameters as an evaluation function.

また、初期モデルを求めるときのみ入出力波形データを用いており、先見的情報に基づく制約条件をできるだけ満たすようにモデルパラメータを最適化計算する際には、初期モデルのみを規範としており、入出力波形データへの適合性を全く考慮していないという問題点があった。入出力波形データへの適合性は初期モデルを通して間接的に考慮されているだけであり、入出力波形データがモデリングに反映されているか否かは、初期モデルの精度に依存している。   In addition, input / output waveform data is used only when obtaining an initial model, and when performing optimization calculation of model parameters so as to satisfy the constraints based on a priori information as much as possible, only the initial model is used as a norm. There was a problem that no consideration was given to conformity to waveform data. Compatibility with input / output waveform data is only indirectly considered through the initial model, and whether the input / output waveform data is reflected in the modeling depends on the accuracy of the initial model.

本発明の目的は以上の問題点を解決し、1入力複数出力系の一次遅れシステムにおいて、質や量の不十分な入出力波形データからでも、精度と信頼性の高いモデルパラメータを推定演算してモデルを構築することができるモデルパラメータ推定演算装置及び方法、モデルパラメータ推定演算プログラム並びに当該プログラムを記録したコンピュータにより読取可能な記録媒体を提供することにある。   The object of the present invention is to solve the above problems, and to estimate and calculate model parameters with high accuracy and reliability even from input / output waveform data with insufficient quality and quantity in a first-order multiple delay system with one input and multiple outputs. Another object of the present invention is to provide a model parameter estimation calculation device and method, a model parameter estimation calculation program, and a computer-readable recording medium that records the program.

第1の発明に係るモデルパラメータ推定演算装置は、入出力データに基づいて1入力複数出力系の一次遅れシステムのモデルパラメータを推定して演算するモデルパラメータ推定演算装置において、
上記入出力データに基づいて、上記1入力複数出力系の一次遅れシステムの時定数と定常利得との少なくとも1つを含む先験的情報を、制約条件と評価関数のうちの少なくとも一方として考慮して上記モデルパラメータを推定演算する演算手段を備えたことを特徴とする。
A model parameter estimation calculation device according to a first aspect of the invention is a model parameter estimation calculation device that estimates and calculates a model parameter of a first-order lag system of a one-input multiple-output system based on input / output data.
Based on the input / output data, a priori information including at least one of a time constant and a steady-state gain of the first-order lag system of the one-input / multiple-output system is considered as at least one of the constraint condition and the evaluation function. And calculating means for estimating and calculating the model parameter.

上記モデルパラメータ推定演算装置において、上記先験的情報は、時定数と定常利得の上限値と下限値の少なくとも一方であることを特徴とする。   In the model parameter estimation calculation device, the a priori information is at least one of an upper limit value and a lower limit value of a time constant and a steady gain.

また、上記モデルパラメータ推定演算装置において、上記演算手段は、上記入出力データに基づいて、上記先験的情報を線形の制約情報として用いて、かつ上記入出力データに含まれる出力データと、モデルパラメータのモデルで推定演算したときの出力データとの誤差を示す評価関数が最小となるように、モデルパラメータを推定演算することを特徴とする。   Further, in the model parameter estimation calculation device, the calculation means uses the a priori information as linear constraint information based on the input / output data, and includes output data included in the input / output data, a model A model parameter is estimated and calculated so that an evaluation function indicating an error from output data when the parameter model is estimated and calculated is minimized.

さらに、上記モデルパラメータ推定演算装置において、上記評価関数は、上記入出力データに含まれる出力データと、モデルパラメータのモデルで推定演算したときの出力データとの二乗誤差であり、上記演算手段は、二次計画問題法を用いて、上記線形の制約条件を満たしかつ上記評価関数を最小化するモデルパラメータを推定演算することを特徴とする。   Further, in the model parameter estimation calculation device, the evaluation function is a square error between the output data included in the input / output data and the output data when the estimation calculation is performed with the model of the model parameter, and the calculation means includes: A quadratic programming problem method is used to estimate and calculate model parameters that satisfy the linear constraints and minimize the evaluation function.

第2の発明に係るモデルパラメータ推定演算方法は、入出力データに基づいて1入力複数出力系の一次遅れシステムのモデルパラメータを推定して演算するモデルパラメータ推定演算方法において、
上記入出力データに基づいて、上記1入力複数出力系の一次遅れシステムの時定数と定常利得との少なくとも1つを含む先験的情報を、制約条件と評価関数のうちの少なくとも一方として考慮して上記モデルパラメータを推定演算する演算ステップを含むことを特徴とする。
A model parameter estimation calculation method according to a second invention is a model parameter estimation calculation method for estimating and calculating a model parameter of a first order lag system of a one-input / multiple-output system based on input / output data.
Based on the input / output data, a priori information including at least one of a time constant and a steady-state gain of the first-order lag system of the one-input / multiple-output system is considered as at least one of the constraint condition and the evaluation function. And a calculation step for estimating the model parameter.

上記モデルパラメータ推定演算方法において、上記先験的情報は、時定数と定常利得の上限値と下限値の少なくとも一方であることを特徴とする。   In the model parameter estimation calculation method, the a priori information is at least one of an upper limit value and a lower limit value of a time constant and a steady gain.

また、上記モデルパラメータ推定演算方法において、上記演算ステップは、上記入出力データに基づいて、上記先験的情報を線形の制約情報として用いて、かつ上記入出力データに含まれる出力データと、モデルパラメータのモデルで推定演算したときの出力データとの誤差を示す評価関数が最小となるように、モデルパラメータを推定演算することを特徴とする。   In the model parameter estimation calculation method, the calculation step uses the a priori information as linear constraint information based on the input / output data, and includes output data included in the input / output data, a model A model parameter is estimated and calculated so that an evaluation function indicating an error from output data when the parameter model is estimated and calculated is minimized.

さらに、上記モデルパラメータ推定演算方法において、上記評価関数は、上記入出力データに含まれる出力データと、モデルパラメータのモデルで推定演算したときの出力データとの二乗誤差であり、上記演算ステップは、二次計画問題法を用いて、上記線形の制約条件を満たしかつ上記評価関数を最小化するモデルパラメータを推定演算することを特徴とする。   Further, in the model parameter estimation calculation method, the evaluation function is a square error between the output data included in the input / output data and the output data when the model parameter model is estimated and calculated, and the calculation step includes: A quadratic programming problem method is used to estimate and calculate model parameters that satisfy the linear constraints and minimize the evaluation function.

第3の発明に係るモデルパラメータ推定演算処理プログラムは、上記モデルパラメータ推定演算方法の演算ステップを含むことを特徴とする。   A model parameter estimation calculation processing program according to a third invention includes a calculation step of the model parameter estimation calculation method.

第4の発明に係るコンピュータにより読み取り可能な記録媒体は、上記モデルパラメータ推定演算処理プログラムを記録したことを特徴とする。   A computer-readable recording medium according to a fourth aspect of the present invention records the model parameter estimation calculation processing program.

従って、本発明に係るモデルパラメータ推定演算装置及び方法によれば、以下の特有の効果を有する。
(1)時定数に関する先験的情報(時定数の上下限)定常利得の少なくとも一方に関する先験的情報(定常利得の上下限)を考慮してモデリングすることにより、質が悪く量の少ない入出力波形データからでも、精度と信頼性の高いモデルを求めることができる。
(2)精度と信頼性の高いモデルを使って制御系を設計したり、シミュレーションを実施したりできるので、制御系やシミュレーションの精度・信頼性も向上する。
(3)時定数や定常利得に関する先験的情報を、制約条件と評価関数のうちの少なくとも一方として活用した場合、得られたモデルは必然的にこれらの先験的情報に合致したものとなる。従来法では、入出力波形データからモデルを求めてから、そのモデルが先験的情報に合致するか検証し、合致しない場合には、再度、モデリング工程を(最初から、あるいは、途中から)やり直す必要があった。特に、外乱やノイズの大きなプロセス、印加できる入力波形が限られたプロセス、採取できるデータ数が少ないプロセスにおいては、先験的情報に合致したモデルを構築することが困難であり、入出力波形データの採取・データ区間の選定・サンプリングタイムの調整・データの前処理などを試行錯誤しながら繰り返す必要があり、モデリング工程に多大な時間と労力を要した。先験的情報を予め考慮に入れることによって、モデリング工程における試行錯誤・やり直しの回数を大幅に減らすことが可能となり、短期間で精度と信頼性の高いモデルを構築できるようになる。その結果、制御系構築やシミュレーションによる検討のリードタイムが短縮化され、早い段階からそれらの効果を享受することができる。
Therefore, the model parameter estimation calculation apparatus and method according to the present invention have the following specific effects.
(1) A priori information on time constant (upper and lower limits of time constant) Modeling in consideration of a priori information (upper and lower limits of steady gain) on at least one of steady gains, the quality is low and the amount is low A model with high accuracy and reliability can be obtained from the output waveform data.
(2) Since a control system can be designed and a simulation can be performed using a model with high accuracy and reliability, the accuracy and reliability of the control system and simulation are also improved.
(3) When a priori information on time constants or steady gains is used as at least one of constraints and evaluation functions, the obtained model necessarily matches these a priori information. . In the conventional method, after obtaining a model from input / output waveform data, it is verified whether the model matches a priori information, and if it does not match, the modeling process is restarted (from the beginning or from the middle). There was a need. In particular, it is difficult to build models that match a priori information in processes with large disturbances and noise, processes with limited input waveforms that can be applied, and processes with a small number of data that can be collected. Sampling, data section selection, sampling time adjustment, data preprocessing, etc. must be repeated through trial and error, and the modeling process required a lot of time and effort. By taking into account a priori information in advance, the number of trial and error / redo in the modeling process can be greatly reduced, and a model with high accuracy and reliability can be constructed in a short period of time. As a result, the lead time for study by control system construction and simulation is shortened, and the effects can be enjoyed from an early stage.

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each following embodiment, the same code | symbol is attached | subjected about the same component.

図1は本発明の一実施形態に係るモデルパラメータ推定演算装置10の構成を示すブロック図である。本実施形態のモデルパラメータ推定演算装置10は、図1に示すように、ディジタル計算機を含むように構成され、例えば図2のモデルパラメータ推定演算処理を実行することにより、モデルパラメータ推定演算結果を表示して出力する。モデルパラメータ推定演算装置10は、入出力データに基づいて1入力複数出力系の一次遅れシステムのモデルパラメータを推定して演算するモデルパラメータ推定演算装置であり、
(a)当該モデルパラメータ推定演算装置10の動作及び処理を演算及び制御するコンピュータのCPU(中央演算処理装置)20と、
(b)オペレーションプログラムなどの基本プログラム及びそれを実行するために必要なデータを格納するROM(読み出し専用メモリ)21と、
(c)CPU20のワーキングメモリとして動作し、図3のモデルパラメータ推定演算処理において必要なパラメータやデータを一時的に格納するRAM(ランダムアクセスメモリ)22と、
(d)例えばハードディスクメモリで構成され、入力パラメータのデータやシミュレーション結果のデータなどのデータを格納するデータメモリ23と、
(e)例えばハードディスクメモリで構成され、CD−ROMドライブ装置45を用いて読みこんだ図3のモデルパラメータ推定演算処理プログラムを格納するプログラムメモリ24と、
(f)所定のデータや指示コマンドを入力するためのキーボード41に接続され、キーボード41から入力されたデータや指示コマンドを受信して所定の信号変換などのインターフェース処理を行ってCPU20に伝送するキーボードインターフェース31と、
(g)CRTディスプレイ43上で指示コマンドを入力するためのマウス42に接続され、マウス42から入力されたデータや指示コマンドを受信して所定の信号変換などのインターフェース処理を行ってCPU20に伝送するマウスインターフェース32と、
(h)CPU20によって処理されたデータや設定指示画面などを表示するCRTディスプレイ43に接続され、表示すべき画像データをCRTディスプレイ43用の画像信号に変換してCRTディスプレイ43に出力して表示するディスプレイインターフェース33と、
(i)CPU20によって処理されたデータ及び所定のモデルパラメータ推定演算結果などを印字するプリンタ44に接続され、印字すべき印字データの所定の信号変換などを行ってプリンタ44に出力して印字するプリンタインターフェース34と、
(j)図3のモデルパラメータ推定演算処理プログラムが記憶されたCD−ROM45aからモデルパラメータ推定演算処理プログラムのプログラムデータを読み出すCD−ROMドライブ装置45に接続され、読み出されたモデルパラメータ推定演算処理プログラムのプログラムデータを所定の信号変換などを行ってプログラムメモリ24に転送するドライブ装置インターフェース35と、
(k)入力信号発生器51からのアナログ入力信号をA/D変換するA/D変換器25aと、上記アナログ入力信号に応答してモデリング対象システム50から出力されるアナログ出力信号を検出して出力する出力信号検出器52からのアナログ出力信号をA/D変換するA/D変換器25bとを含む入力インターフェース25とを備える。
ここで、これらの回路20−25及び31−34はバス30を介して接続される。なお、A/D変換器25a,25bによりA/D変換された入力データ及び出力データはバス30を介してデータメモリ23に格納される。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a model parameter estimation calculation device 10 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the model parameter estimation calculation device 10 of this embodiment is configured to include a digital computer. For example, by executing the model parameter estimation calculation process of FIG. 2, the model parameter estimation calculation result is displayed. And output. The model parameter estimation calculation device 10 is a model parameter estimation calculation device that estimates and calculates model parameters of a first order lag system of a one-input / multiple-output system based on input / output data,
(A) a CPU (central processing unit) 20 of a computer that calculates and controls the operation and processing of the model parameter estimation calculation device 10;
(B) a ROM (read only memory) 21 for storing a basic program such as an operation program and data necessary for executing the basic program;
(C) A RAM (random access memory) 22 that operates as a working memory of the CPU 20 and temporarily stores parameters and data necessary for the model parameter estimation calculation processing of FIG.
(D) a data memory 23 configured by, for example, a hard disk memory and storing data such as input parameter data and simulation result data;
(E) a program memory 24 configured by, for example, a hard disk memory and storing the model parameter estimation calculation processing program of FIG. 3 read using the CD-ROM drive device 45;
(F) A keyboard that is connected to a keyboard 41 for inputting predetermined data and instruction commands, receives data and instruction commands input from the keyboard 41, performs predetermined signal conversion and other interface processing, and transmits the data to the CPU 20 Interface 31;
(G) Connected to a mouse 42 for inputting instruction commands on the CRT display 43, receives data and instruction commands input from the mouse 42, performs predetermined signal conversion and other interface processing, and transmits them to the CPU 20. A mouse interface 32;
(H) Connected to a CRT display 43 that displays data processed by the CPU 20, a setting instruction screen, and the like, converts image data to be displayed into an image signal for the CRT display 43, outputs it to the CRT display 43, and displays it. A display interface 33;
(I) A printer connected to a printer 44 that prints data processed by the CPU 20 and a predetermined model parameter estimation calculation result, etc., performs predetermined signal conversion of print data to be printed, and outputs it to the printer 44 for printing. An interface 34;
(J) Connected to the CD-ROM drive device 45 that reads the program data of the model parameter estimation calculation processing program from the CD-ROM 45a in which the model parameter estimation calculation processing program of FIG. A drive device interface 35 for transferring program data of the program to the program memory 24 by performing predetermined signal conversion, etc .;
(K) An A / D converter 25a for A / D converting an analog input signal from the input signal generator 51, and an analog output signal output from the modeling target system 50 in response to the analog input signal And an input interface 25 including an A / D converter 25b for A / D converting an analog output signal from the output signal detector 52 to be output.
Here, these circuits 20-25 and 31-34 are connected via the bus 30. Note that the input data and output data A / D converted by the A / D converters 25 a and 25 b are stored in the data memory 23 via the bus 30.

次いで、本実施形態に係るモデルパラメータ推定演算装置10において用いるモデルパラメータ推定演算処理の推定演算方法について以下に詳述する。   Next, an estimation calculation method of model parameter estimation calculation processing used in the model parameter estimation calculation apparatus 10 according to the present embodiment will be described in detail below.

ある入力からi番目の出力(i=1,2,…,M;ここで、自然数Mは出力の個数であり、以降各記号の添字iは、i番目の出力に関するものであることを示す。)までの
(A)モデルパラメータ:

Figure 2008287343
Figure 2008287343
Figure 2008287343
(B)入出力波形データ:
Figure 2008287343
に対して、モデリングの際に最小化すべき評価関数を次式のように表す。 I-th output from a certain input (i = 1, 2,..., M; where the natural number M is the number of outputs, and the subscript i of each symbol hereinafter refers to the i-th output. (A) Model parameters up to
Figure 2008287343
Figure 2008287343
Figure 2008287343
(B) Input / output waveform data:
Figure 2008287343
On the other hand, the evaluation function to be minimized in modeling is expressed as follows.

Figure 2008287343
Figure 2008287343

いま、先験的情報として、時定数T(>0)の上下限

Figure 2008287343
と、定常利得Kの上下限
Figure 2008287343
が与えられるとする。また、(6)式の離散システムの安定性の条件は、よく知られているように、次式で表される。 Now, as a priori information, the upper and lower limits of the time constant T i (> 0)
Figure 2008287343
When upper and lower limits of the steady gain K i
Figure 2008287343
Is given. Further, the stability condition of the discrete system of equation (6) is expressed by the following equation, as is well known.

Figure 2008287343
Figure 2008287343

(15)、(16)、(17)式の制約条件の下で、(13)式の評価関数を最小化することを考える。このままでは、モデルパラメータ

Figure 2008287343
に関して、制約条件が線形でないので、次式のようにおく。 Consider minimizing the evaluation function of equation (13) under the constraints of equations (15), (16), and (17). As it is, model parameters
Figure 2008287343
Since the constraint is not linear, the following equation is used.

Figure 2008287343
Figure 2008287343
Figure 2008287343
Figure 2008287343

このとき、(13)式は、次式で表される。   At this time, the equation (13) is expressed by the following equation.

Figure 2008287343
Figure 2008287343

ここで、

Figure 2008287343
here,
Figure 2008287343

Figure 2008287343
Figure 2008287343

ここで、

Figure 2008287343
(時定数は正のためである。)、サンプリングタイム
Figure 2008287343
であるから、(18)式を用いると(15)式の制約条件は次式で表される。 here,
Figure 2008287343
(The time constant is positive.) Sampling time
Figure 2008287343
Therefore, when the equation (18) is used, the constraint condition of the equation (15) is expressed by the following equation.

Figure 2008287343
Figure 2008287343

また、(16)式の各辺にX(>0)をかけて、(19)式を代入すると、(16)式の制約条件は次式で表される。 Further, when X i (> 0) is applied to each side of the equation (16) and the equation (19) is substituted, the constraint condition of the equation (16) is expressed by the following equation.

Figure 2008287343
Figure 2008287343

さらに、

Figure 2008287343
を(17)式の制約条件に代入して整理すると、次式を得る。 further,
Figure 2008287343
Is substituted into the constraint condition of the equation (17) and rearranged, the following equation is obtained.

Figure 2008287343
Figure 2008287343

さらに、(18)式を代入して整理すると、次式を得る。   Further, when the formula (18) is substituted and arranged, the following formula is obtained.

Figure 2008287343
Figure 2008287343

ここで、(21)式、(22)式、(24)式をまとめると、次式を得る。   Here, when the formulas (21), (22), and (24) are put together, the following formula is obtained.

Figure 2008287343
Figure 2008287343

なお、(24)式の左側の制約条件

Figure 2008287343
は、(21)式の左側の制約条件
Figure 2008287343
を満たせば自然に成り立つので、(25)式では考慮していない。パラメータ
Figure 2008287343
に対して、(25)式の線形制約条件を満たし、(20)式の評価関数を最小化するものを求める問題は、例えば非特許文献4−5にあるように、二次計画問題として広く知られ、当該二次計画問題法に係る既知の数値計算アルゴリズムを用いて、すなわち、市販の数値計算ツールを用いて、パラメータ
Figure 2008287343
を求めることができる。そして、(18)式及び(19)式から、
Figure 2008287343
Figure 2008287343
によって、モデルパラメータである時定数Tと定常利得Kの値を求めることができる。 In addition, the constraint condition on the left side of equation (24)
Figure 2008287343
Is the constraint on the left side of equation (21)
Figure 2008287343
Since it is natural if it satisfies the above, it is not considered in the equation (25). Parameters
Figure 2008287343
On the other hand, the problem of obtaining the one that satisfies the linear constraint condition of the expression (25) and minimizes the evaluation function of the expression (20) is widely used as a quadratic programming problem as described in Non-Patent Document 4-5, for example. Using known numerical algorithms related to the quadratic programming problem, i.e. using commercially available numerical tools, parameters
Figure 2008287343
Can be requested. From the equations (18) and (19),
Figure 2008287343
Figure 2008287343
Thus, the values of the time constant T i and the steady gain K i that are model parameters can be obtained.

図3は図1のモデルパラメータ推定演算装置10によって実行されるモデルパラメータ推定演算処理を示すフローチャートである。図3のフローチャートを使用して、本実施形態に係るモデルパラメータ推定演算処理プログラムのアルゴリズムについて以下に説明する。   FIG. 3 is a flowchart showing model parameter estimation calculation processing executed by the model parameter estimation calculation apparatus 10 of FIG. The algorithm of the model parameter estimation calculation processing program according to the present embodiment will be described below using the flowchart of FIG.

[ステップS1]
モデリング対象システムに対して入力信号発生器51からアナログ入力信号を印加し、これに応答してモデリング対象システム50から出力されるアナログ出力信号を出力信号検出器52により検出する。アナログ入力信号は入力インターフェース25内のA/D変換器25aに入力されてA/D変換された後、データメモリ23に格納される。また、アナログ出力信号は入力インターフェース25内のA/D変換器25bに入力されてA/D変換された後、データメモリ23に格納される。このとき、制御やシミュレーションの目的に従って、何を入力波形データとして、何を出力波形データとするか決めておく。例えば、制御系を設計する際には、何を制御するために(制御量:出力波形データ)、何を操作するか(操作入力:入力波形データ)決めておく必要がある。入出力波形データとして、複数の候補がある場合には、それらすべてのデータを採取しておいてもよい。
[Step S1]
An analog input signal is applied from the input signal generator 51 to the modeling target system, and an analog output signal output from the modeling target system 50 in response thereto is detected by the output signal detector 52. The analog input signal is input to an A / D converter 25 a in the input interface 25 and A / D converted, and then stored in the data memory 23. The analog output signal is input to the A / D converter 25b in the input interface 25 and A / D converted, and then stored in the data memory 23. At this time, what is used as input waveform data and what is used as output waveform data is determined in accordance with the purpose of control or simulation. For example, when designing a control system, it is necessary to decide what to control (control amount: output waveform data) and what to operate (operation input: input waveform data). When there are a plurality of candidates as input / output waveform data, all the data may be collected.

具体的には、例えばごみ処理プラントの制御においては、給塵装置のごみ供給速度をモデルの入力とし、炉内温度やボイラ蒸気発生量をモデルの出力とすることや、供給空気量をモデルの入力とし、砂層温度をモデルの出力とすることが考えられる。転炉の炉圧制御系においては、RSE(リング・スリット・エレメント)と呼ばれる排気系のダンパー開度をモデルの入力とし、転炉炉口部の圧力をモデルの出力とすることが考えられる。鋼板の加熱炉の温度予測シミュレーションにおいては、加熱バーナーの燃料供給量をモデル入力とし、鋼板の温度をモデル出力とすることが考えられる。   Specifically, for example, in the control of a waste treatment plant, the dust supply speed of the dust feeder is used as the model input, the furnace temperature and the boiler steam generation amount are used as the model output, and the supply air amount is used as the model output. It can be considered that the input is the sand layer temperature and the output of the model. In the converter pressure control system of the converter, it is conceivable that the damper opening of the exhaust system called RSE (ring / slit / element) is used as the model input, and the pressure at the converter furnace port is used as the model output. In the temperature prediction simulation of the steel sheet heating furnace, the fuel supply amount of the heating burner can be used as a model input, and the temperature of the steel sheet can be used as a model output.

モデリングの際、プロセスに印加する入力波形として、ステップ入力、正弦波の重ね合わせ、疑似白色2値信号(M系列など)、ランダム入力信号などが使われる。なお、印加する入力データには、理論上満たすべき条件(PE性など)が存在するので、理想的にはこれらの条件を満たしていることが望ましい。しかしながら、モデリング対象となるプロセスには、装置上や操業上、印加できる入力の大きさや波形に制約がある場合も多く、必ずしも、理想的な入力データを印加できるとは限らないのが現状である。   At the time of modeling, step input, sine wave superposition, pseudo white binary signal (M series, etc.), random input signal, etc. are used as input waveforms applied to the process. The input data to be applied has conditions (PE property, etc.) that should be theoretically satisfied, and ideally these conditions are desirably satisfied. However, the process to be modeled is often limited in the size and waveform of the input that can be applied on the device or in operation, and it is not always possible to apply ideal input data. .

[ステップS2]
データメモリ23に格納された入力データ及び出力データを含む入出力波形データの中から、モデリングに使用するデータの区間を選定する。入出力波形データには、外乱やノイズ、異常値(センサの検出誤差やデータ記録時の異常)などが含まれている場合があり、モデリングの際には、これら外乱やノイズ、異常値の影響がより小さい部分のデータを抜き出して使用した方がよい。一方で、モデリングに使用するデータの長さが短すぎても、外乱やノイズの影響を大きく受けて、モデルパラメータの推定精度が劣化することになる。モデリングに使用するデータ区間は、これらのバランスを考えて選定して、選定結果を例えばキーボード41又はマウス42を用いて入力する。
[Step S2]
A data section to be used for modeling is selected from input / output waveform data including input data and output data stored in the data memory 23. Input / output waveform data may contain disturbances, noise, and abnormal values (sensor detection errors and abnormalities during data recording), and the effects of these disturbances, noise, and abnormal values during modeling. It is better to extract and use data with a smaller part. On the other hand, even if the length of the data used for modeling is too short, the estimation accuracy of the model parameters deteriorates due to the influence of disturbance and noise. The data section used for modeling is selected in consideration of these balances, and the selection result is input using the keyboard 41 or the mouse 42, for example.

[ステップS3]
モデルのサンプリングタイムΔtを設定して例えばキーボード41又はマウス42を用いて入力する。サンプリングタイムΔtは、モデリング対象となるシステムの応答速度やモデリングしたい周波数帯域などに応じて設定する。
[Step S3]
The sampling time Δt of the model is set and input using the keyboard 41 or the mouse 42, for example. The sampling time Δt is set according to the response speed of the system to be modeled, the frequency band to be modeled, and the like.

[ステップS4]
ステップS3で設定したサンプリングタイムΔtに基づいてデシメーション(データのフィルタリングと間引き処理をいう。)したり、異常値を除去したり、外乱やノイズの影響を低減するためにフィルタリングをしたりするなど、入出力波形データの前処理を行う。
[Step S4]
Decimation (referred to as data filtering and thinning process) based on the sampling time Δt set in step S3, removing abnormal values, filtering to reduce the influence of disturbance and noise, etc. Pre-process input / output waveform data.

[ステップS5]
先験的情報(理論的・経験的検知)に基づいて、定常利得の上下限値と時定数の上下限値を設定し、例えばキーボード41又はマウス42を用いて入力する。この際、必ずしも上限値と下限値の両方を設定する必要は必ずしもなく、上限値だけ、下限値だけでもかまわない。また、定常利得のみに制約を設けても、時定数のみに制約を設けてもよい。ただし、定常利得や時定数のおよその値が分かっている場合には、それぞれに上下限値を設定した方が望ましい。これはモデルの精度・信頼性向上のためである。
[Step S5]
Based on a priori information (theoretical / empirical detection), the upper and lower limits of the steady gain and the upper and lower limits of the time constant are set and input using the keyboard 41 or the mouse 42, for example. At this time, it is not always necessary to set both the upper limit value and the lower limit value, and only the upper limit value or the lower limit value may be set. Further, a restriction may be provided only on the steady gain, or a restriction may be provided only on the time constant. However, when the steady gain and the approximate value of the time constant are known, it is desirable to set upper and lower limits for each. This is to improve the accuracy and reliability of the model.

[ステップS6]
(25)式の制約条件の下で、(20)式の評価関数を最小化する二次計画問題を解く。二次計画問題の解法は広く知られているので、これらの問題を解く際には、市販の最適化計算ツールを使用してもよいし、自分で問題を解くプログラムを構築してもよい。なお、時定数の下限値を制約として考慮しない場合には、(25)式の不等式の1行目を取り除けばよい。時定数の上限値を制約として考慮しない場合には、(25)式の2行目の右辺の

Figure 2008287343
を0と置き換えればよい。これは、(24)式の安定性の制約条件を考慮するためである。定常利得の下限値を制約として考慮しない場合には、(25)式の不等式の3行目を取り除けばよい。同様に、定常利得の上限値を制約として考慮しない場合には、(25)式の不等式の4行目を取り除けばよい。そして、 [Step S6]
Under the constraint condition of equation (25), a quadratic programming problem that minimizes the evaluation function of equation (20) is solved. Since the solving method of the quadratic programming problem is widely known, when solving these problems, a commercially available optimization calculation tool may be used, or a program for solving the problem yourself may be constructed. If the lower limit value of the time constant is not considered as a constraint, the first line of the inequality of equation (25) may be removed. When the upper limit value of the time constant is not considered as a constraint, the right side of the second line of equation (25)
Figure 2008287343
May be replaced with 0. This is to take into account the stability constraint of equation (24). If the lower limit value of the steady gain is not considered as a constraint, the third line of the inequality of equation (25) may be removed. Similarly, when the upper limit value of the steady gain is not considered as a constraint, the fourth line of the inequality (25) may be removed. And

[ステップS7]
前ステップで求めたパラメータ

Figure 2008287343
から、(26)式と(27)式によって、時定数Tと定常利得Kの値を計算する。 [Step S7]
Parameters obtained in the previous step
Figure 2008287343
Thus, the values of the time constant T and the steady gain K are calculated by the equations (26) and (27).

[ステップS8]
計算されたモデルパラメータを有するモデルが妥当であるか検証する。例えば、モデリングに用いていない部分のデータを使って、モデルを用いてシミュレートした出力波形と、実システムから採取した出力波形データを比較して検証する(クロスバリデーション)。
[Step S8]
Verify that the model with the calculated model parameters is valid. For example, using data of a portion not used for modeling, the output waveform simulated using the model is compared with the output waveform data collected from the actual system for verification (cross-validation).

[ステップS9]
前ステップS8においてモデルを検証した結果、制御やシミュレーションの目的に照らし合わせてモデリングの精度が所定のしきい値以上であって十分であるならば、そのモデルを採用する。もし、精度的に不十分であると判断されたなら、ステップS2からステップS4のいずれかに戻って、以降のステップの処理をやり直す。それでも、満足のいくモデルが求まらない場合には、ステップS1に戻って、入出力波形データを採取するところからやり直す。ここで、処理の戻り先はケースバイケースで決定してもよい。
[Step S9]
As a result of verifying the model in the previous step S8, if the accuracy of the modeling is not less than a predetermined threshold value in view of the purpose of control or simulation, the model is adopted. If it is determined that the accuracy is insufficient, the process returns from step S2 to any one of steps S4, and the process of the subsequent steps is performed again. If a satisfactory model is still not obtained, the process returns to step S1 and starts again from where the input / output waveform data is collected. Here, the return destination of the processing may be determined on a case-by-case basis.

[ステップS10]
得られたモデルパラメータを採用してデータメモリ23に格納した後、得られたモデルのボード線図(利得線図と位相線図)を自動的にプロットして例えばCRTディスプレイ43に表示出力する。ここで、周波数領域でみた場合にも妥当なモデルが得られているか、すなわち制御上やシミュレーション上で重要な周波数帯域で十分な特性が得られているかについて検討したり、得られたモデルと実際の入力波形データを使って時間応答シミュレーションを行い、実際の出力波形と比較したりする。例えば、実際の出力波形とシミュレーション波形の平均二乗誤差(Root Mean Square)が許容値より大きければステップS1〜S4のいずれかに戻ってやり直してもよいし、複数のデータでそれぞれモデルを求めておいて最も精度が良いものを最終的に採用してもよい。あるいは、モデルの残差を解析して、すなわち残差の自己相関関数を求めたり、残差と入力との相互相関関数を求めたりして、残差が白色で、かつ、入力と独立かどうか検証する。
[Step S10]
After adopting the obtained model parameters and storing them in the data memory 23, the Bode diagram (gain diagram and phase diagram) of the obtained model is automatically plotted and displayed on the CRT display 43, for example. Here, we examine whether a reasonable model is obtained even when viewed in the frequency domain, that is, whether sufficient characteristics are obtained in an important frequency band for control and simulation, and the obtained model and actual A time response simulation is performed using the input waveform data of and compared with the actual output waveform. For example, if the mean square error (Root Mean Square) between the actual output waveform and the simulation waveform is larger than the allowable value, the process may return to any of steps S1 to S4, and the model may be obtained for each of a plurality of data. The one with the highest accuracy may be finally adopted. Alternatively, analyze the residual of the model, that is, obtain the autocorrelation function of the residual, or obtain the cross-correlation function of the residual and the input, and check whether the residual is white and independent of the input Validate.

以上のステップに基づいてモデリングすることによって、時定数や定常利得に関する先験的知識を活用した高精度で信頼性の高いモデリングを実現することができる。   By modeling based on the above steps, it is possible to realize highly accurate and reliable modeling utilizing a priori knowledge about time constants and steady gains.

本実施形態に係るモデルパラメータ推定演算装置10のモデルパラメータ推定演算方法の有効性を示すために以下に実施例を示す。   In order to show the effectiveness of the model parameter estimation calculation method of the model parameter estimation calculation apparatus 10 according to the present embodiment, an example will be shown below.

図4は実施例1に係るシステムにおける入力波形データと外乱加算後の入力波形データとを示す波形図である。また、図5は実施例1に係るシステムにおける出力波形データを示す波形図である。さらに、図6は実施例1に係るシステムにおける、真のモデルの出力波形データと、本実施形態のモデルパラメータ推定演算装置10による推定演算結果である出力波形データと、従来技術に係るモデルパラメータ推定演算結果である出力波形データとを示す波形図である。   FIG. 4 is a waveform diagram showing input waveform data and input waveform data after disturbance addition in the system according to the first embodiment. FIG. 5 is a waveform diagram showing output waveform data in the system according to the first embodiment. Further, FIG. 6 illustrates output waveform data of a true model, output waveform data that is an estimation calculation result by the model parameter estimation calculation device 10 of the present embodiment, and model parameter estimation according to the prior art in the system according to the first embodiment. It is a wave form diagram which shows the output waveform data which is a calculation result.

実施例1において、真のモデリング対象は、(1)式において定常利得K=1、時定数T=1であるとする。すなわち、モデリング対象の真の伝達関数が次式で表されるとする。   In the first embodiment, the true modeling target is assumed to be the steady gain K = 1 and the time constant T = 1 in the equation (1). In other words, the true transfer function to be modeled is expressed by the following equation.

Figure 2008287343
Figure 2008287343

ここで、サンプリングタイムΔt=0.1[秒]とすると、(6)式のように離散化した真のモデルは次式で表される。   Here, assuming that the sampling time Δt = 0.1 [seconds], the true model discretized as shown in the equation (6) is expressed by the following equation.

Figure 2008287343
Figure 2008287343

いま、先験的情報として、時定数Tが

Figure 2008287343
の範囲にあり、定常利得Kが
Figure 2008287343
の範囲にあることが分かっているものとする。この場合、(25)式の制約条件は次式で表される。 Now, as a priori information, the time constant T is
Figure 2008287343
And the steady-state gain K is
Figure 2008287343
It is assumed that it is in the range of In this case, the constraint condition of the equation (25) is expressed by the following equation.

Figure 2008287343
Figure 2008287343

(29)式の特性を持つモデリング対象に対して、図4の●印で表される入力(周期1秒、振幅1の正弦波、u(0)〜u(9)、u(0)=u(5)=0)を入力波形データとして印加したとする。しかし、入力に外乱が加わった結果、実際のモデリング対象には、図4の◆印で表される入力が加わったとする。実際には、どのような外乱が入力に加わったかは測定できないものとする。なお、ここで加えた外乱は、平均値0、標準偏差1.2の正規分布に従うランダム系列を市販の演算ソフトで発生させ、そのうちの最初の10点を採用したものである。図4の◆印の入力を加えると、(29)式の特性を持つシステムは、図5のような応答波形(y(1)〜y(10))を出力する(ただし、初期値y(0)=0とする)。   For the modeling object having the characteristic of the equation (29), an input (a sine wave having a period of 1 second and an amplitude of 1, u (0) to u (9), u (0) = It is assumed that u (5) = 0) is applied as input waveform data. However, as a result of the disturbance added to the input, it is assumed that the input represented by the ♦ mark in FIG. 4 is added to the actual modeling target. Actually, it cannot be measured what disturbance is applied to the input. Note that the disturbance added here is a random sequence that follows a normal distribution with an average value of 0 and a standard deviation of 1.2, and uses the first 10 points among them. 4 is added, the system having the characteristic of equation (29) outputs response waveforms (y (1) to y (10)) as shown in FIG. 5 (however, the initial value y ( 0) = 0).

さて、実際のモデリングの際には、入力に加わった外乱は未知であるので、図4の●印で表される正弦波入力波形データと、図5の◆印の出力波形データを用いて、モデリングをすることになる。(32)式の制約条件の下で、(20)式の評価関数(N=10)を最小化するモデルパラメータ

Figure 2008287343
を二次計画問題の解法を利用して求め、(26)式と(27)式を利用して時定数と定常利得を求めると、時定数T=1.1004、定常利得K=1.2のモデルを求めることができる。これらの値は、(30)式と(31)式の制約条件を満たしていることに注意する。このモデルに対し、図4の●印の正弦波入力を加えると、シミュレーションの結果、出力波形は図6の□印となる。また、(29)式の特性を持つ真のモデル(時定数T=1、定常利得K=1)に、図4の●印の正弦波入力を加えると、その出力波形は、図6の●印となる。これらふたつの波形(図6の□印と●印)は、ほとんど一致しており、図4の◆印のような大きな入力外乱が加わったような場合でも、時定数と定常利得に関する先験的知識を活用することによって、高精度にモデリングができることが分かる。 Now, in actual modeling, since the disturbance applied to the input is unknown, using the sine wave input waveform data represented by ● in FIG. 4 and the output waveform data marked with ◆ in FIG. You will be modeling. Model parameters for minimizing the evaluation function (N = 10) of equation (20) under the constraints of equation (32)
Figure 2008287343
Is obtained using the solution of the quadratic programming problem, and the time constant and the steady gain are obtained using the equations (26) and (27), the time constant T = 1.004 and the steady gain K = 1.2. Can be obtained. Note that these values satisfy the constraints of equations (30) and (31). When a sine wave input indicated by ● in FIG. 4 is added to this model, the output waveform is indicated by □ in FIG. 6 as a result of simulation. Further, when a sine wave input indicated by ● in FIG. 4 is added to a true model (time constant T = 1, steady gain K = 1) having the characteristics of the equation (29), the output waveform is as shown in FIG. It becomes a mark. These two waveforms (□ and ● in Fig. 6) are almost the same, and even when a large input disturbance such as the ◆ in Fig. 4 is applied, a priori with respect to time constant and steady gain. It can be seen that modeling can be performed with high accuracy by utilizing knowledge.

一方、従来技術、すなわち、(30)式と(31)式のような制約条件をつけず、(13)式の評価関数のみを最小化するようにモデルパラメータを求めた場合、図4の●印の正弦波入力と図5の◆印の出力波形データからは、時定数T=−0.48239、定常利得K=−0.77388のモデルが求まってしまい、真のモデルとは、時定数と定常利得が全く異なるものになってしまう。なお、従来技術で求めたモデルに対し、図4の●印の正弦波入力を加えると、出力波形は図6の△印となり、真モデルの波形(図6の●印)とは、全く異なるものになる。なお、モデルが(23)式の安定性の条件を満たすためには、サンプリングタイムΔt=0.1なので、時定数がT≧0.05でなければならない。時定数がT=−0.48239であるということは、不安定なモデルが求まっていることを意味する。   On the other hand, when the model parameter is obtained so as to minimize only the evaluation function of the equation (13) without applying the constraints as in the equations (30) and (31), the model parameters in FIG. The model of time constant T = −0.48239 and steady gain K = −0.77388 is obtained from the input sine wave input and the output waveform data of ◆ in FIG. 5. The true model is the time constant. And the steady gain will be completely different. When a sine wave input indicated by ● in FIG. 4 is added to the model obtained by the prior art, the output waveform becomes Δ in FIG. 6 and is completely different from the true model waveform (● in FIG. 6). Become a thing. In order for the model to satisfy the stability condition of the equation (23), since the sampling time Δt = 0.1, the time constant must be T ≧ 0.05. That the time constant is T = −0.48239 means that an unstable model is obtained.

さらに、実施例1において外乱の大きさを変化させて、比較した結果を表1に示す。   Further, Table 1 shows the result of comparison in Example 1 with the magnitude of the disturbance changed.

Figure 2008287343
Figure 2008287343

ここで加えた外乱は、平均値0、標準偏差σの正規分布に従うランダム系列を市販の演算ソフトで発生させ、そのうちの最初の10点を採用したものであり、標準偏差σの値を0.0(すなわち外乱なし)〜2.0まで、0.1刻みで増加させたものである。外乱がない場合(σ=0.0)には、従来法でも真のモデルパラメータが求まるが、入力外乱の標準偏差σが0.2より大きくなると、従来法では、先験的知識に合致しない(すなわち(30)式と(31)式の制約条件を満たさない)モデルが求まってしまう。中には、時定数T<0.05であるような、不安定なモデルが求まっているケースもあり、定常利得の符号が逆になってしまっているものもある。このように、本実施形態に係るモデルパラメータ推定演算方法は、時定数と定常利得に関する先験的知識を活用することによって、高精度で信頼性の高いモデルが求まることが確認できる。   The disturbance added here is a random series that follows a normal distribution with an average value of 0 and a standard deviation σ, and uses the first 10 points, and the standard deviation σ is set to 0. From 0 (that is, no disturbance) to 2.0, it is increased in increments of 0.1. If there is no disturbance (σ = 0.0), the conventional method can also obtain true model parameters, but if the standard deviation σ of the input disturbance is greater than 0.2, the conventional method does not match a priori knowledge. In other words, a model is obtained (that is, the constraints of the expressions (30) and (31) are not satisfied). In some cases, an unstable model having a time constant T <0.05 is obtained, and in some cases, the sign of the steady-state gain is reversed. As described above, it can be confirmed that the model parameter estimation calculation method according to the present embodiment can obtain a highly accurate and highly reliable model by utilizing a priori knowledge about the time constant and the steady gain.

なお、表1の本実施形態に係るモデルパラメータ推定の結果、定常利得Kが0.8か1.2であり、時定数Tが0.8<T<1.2であるものは、先験的知識として定常利得のみを活用しても(定常利得の制約条件のみを考慮しても)同じ結果が得られたものである。裏を返せば、定常利得のみに制約条件をつけてもモデリング精度と信頼性を高める効果があった事例となっている。反対に、時定数Tが0.8か1.2であり、定常利得Kが0.8<K<1.2であるものは、先験的知識として時定数のみを活用しても(時定数の制約条件のみを考慮しても)同じ結果が得られたものである。裏を返せば、時定数のみに制約条件をつけてもモデリング精度と信頼性を高める効果があった事例となっている。   As a result of the model parameter estimation according to the present embodiment shown in Table 1, the steady gain K is 0.8 or 1.2, and the time constant T is 0.8 <T <1.2. Even if only the steady gain is used as the knowledge (even if only the constraint condition of the steady gain is considered), the same result is obtained. To put it the other way around, it is an example that has the effect of improving modeling accuracy and reliability even if constraints are imposed only on the steady gain. On the other hand, when the time constant T is 0.8 or 1.2 and the steady gain K is 0.8 <K <1.2, even if only the time constant is used as a priori knowledge (time The same result was obtained (even considering only constant constraints). To put it the other way around, it is an example that has the effect of improving modeling accuracy and reliability even if only the time constant is constrained.

図7は実施例2に係るシステムにおける入力波形データと外乱加算後の入力波形データとを示す波形図である。また、図8は実施例2に係るシステムにおける出力波形データを示す波形図である。さらに、図9は実施例2に係るシステムにおける、真のモデルの出力波形データと、本実施形態のモデルパラメータ推定演算装置10による推定演算結果である出力波形データと、従来技術に係るモデルパラメータ推定演算結果である出力波形データとを示す波形図である。   FIG. 7 is a waveform diagram showing input waveform data and input waveform data after disturbance addition in the system according to the second embodiment. FIG. 8 is a waveform diagram showing output waveform data in the system according to the second embodiment. Furthermore, FIG. 9 shows the output waveform data of the true model, the output waveform data that is the estimation calculation result by the model parameter estimation calculation device 10 of the present embodiment, and the model parameter estimation according to the prior art in the system according to the second embodiment. It is a wave form diagram which shows the output waveform data which is a calculation result.

実施例2においては、(29)式の特性を持つモデリング対象に対して、図7の●印で表される入力(周期1秒、振幅1の正弦波、u(0)〜u(9)、u(0)=u(5)=0)を入力波形データとして印加したとする。しかし、入力に外乱が加わった結果、実際のモデリング対象には、図7の◆印で表される入力が加わったとする(実際には、どのような外乱が入力に加わったかは測定できないものとする)。なお、ここで加えた外乱は、平均値0、標準偏差1.7の正規分布に従うランダム系列を市販の演算ソフトで発生させ、そのうちの最初の10点を採用したものである。図7の◆印の入力を加えると、(29)式の特性を持つシステムは、図8のような応答波形(y(1)〜y(10))を出力する(ただし、初期値y(0)=0とする)。   In the second embodiment, for the modeling target having the characteristic of the equation (29), an input (a sine wave having a period of 1 second and an amplitude of 1, u (0) to u (9) represented by the mark ● in FIG. , U (0) = u (5) = 0) is applied as input waveform data. However, as a result of disturbance added to the input, it is assumed that the input indicated by the asterisk in FIG. 7 is added to the actual modeling target (in practice, it is impossible to measure what disturbance was added to the input. To do). The disturbance added here is a random sequence that follows a normal distribution with an average value of 0 and a standard deviation of 1.7, which is generated by commercially available calculation software, and the first 10 points are adopted. 7 is added, the system having the characteristic of equation (29) outputs response waveforms (y (1) to y (10)) as shown in FIG. 8 (however, the initial value y ( 0) = 0).

さて、実際のモデリングの際には、入力に加わった外乱は未知であるので、図7の●印で表される正弦波入力波形データと、図8の◆印の出力波形データを用いて、モデリングをすることになる。(32)式の制約条件の下で、(20)式の評価関数(N=10)を最小化するモデルパラメータ

Figure 2008287343
を二次計画問題の解法を利用して求め、(26)式と(27)式を利用して時定数と定常利得を求めると、時定数T=1.2、定常利得K=0.8のモデルが求まめることができる。このモデルに対し、図7の●印の正弦波入力を加えると、シミュレーションの結果、出力波形は図9の□印となる。また、(29)式の特性を持つ真のモデル(時定数T=1、定常利得K=1)に、図7の●印の正弦波入力を加えると、その出力波形は、図9の●印となる。これらふたつの波形(図9の□印と●印)は、およそ一致しており、図7の◆印のように非常に大きな入力外乱が加わったような場合でも、時定数と定常利得に関する先験的知識を活用することによって、精度良くモデリングができることが分かる。 Now, in actual modeling, the disturbance applied to the input is unknown, so using the sine wave input waveform data represented by ● in FIG. 7 and the output waveform data marked with ◆ in FIG. You will be modeling. Model parameters for minimizing the evaluation function (N = 10) of equation (20) under the constraints of equation (32)
Figure 2008287343
Is obtained using the solution of the quadratic programming problem, and the time constant and the steady gain are obtained using the equations (26) and (27), the time constant T = 1.2 and the steady gain K = 0.8. Can be obtained. When a sine wave input indicated by ● in FIG. 7 is added to this model, the output waveform is indicated by □ in FIG. 9 as a result of simulation. Further, when a sine wave input indicated by ● in FIG. 7 is added to a true model (time constant T = 1, steady gain K = 1) having the characteristics of the equation (29), the output waveform is as shown in FIG. It becomes a mark. These two waveforms (indicated by □ and ● in FIG. 9) are approximately the same, and even when a very large input disturbance is applied as in the case of ◆ in FIG. It can be seen that modeling can be performed with high accuracy by utilizing experimental knowledge.

一方、従来技術に係る方法を用いて、すなわち、(30)式と(31)式のような制約条件をつけず、(13)式の評価関数のみを最小化するようにモデルパラメータを求めた場合、図7の●印の正弦波入力と図8の◆印の出力波形データからは、時定数T=−0.69412、定常利得K=0.15578のモデルが求まってしまい、真のモデルとは、時定数と定常利得が全く異なるものになってしまう(これを従来例という。)。   On the other hand, using the method according to the prior art, that is, the model parameters were obtained so as to minimize only the evaluation function of equation (13) without applying the constraints as in equations (30) and (31). In this case, a model with a time constant T = −0.69412 and a steady gain K = 0.155578 is obtained from the sine wave input indicated by ● in FIG. 7 and the output waveform data indicated by ♦ in FIG. Means that the time constant and the steady-state gain are completely different (this is called a conventional example).

なお、従来例で求めたモデルに対し、図7の●印の正弦波入力を加えると、出力波形は図9の△印となり、真モデルの波形(図9の●印)とは、全く異なるものになる。なお、時定数がT=−0.69412であるということは、安定性の条件、すなわち、時定数T≧0.05を満たしておらず、不安定なモデルが求まっていることを意味する。   When a sine wave input indicated by ● in FIG. 7 is added to the model obtained in the conventional example, the output waveform becomes Δ in FIG. 9, which is completely different from the true model waveform (● in FIG. 9). Become a thing. Note that the time constant T = −0.69412 means that the stability condition, that is, the time constant T ≧ 0.05 is not satisfied and an unstable model is obtained.

さらに、非特許文献3に開示された方法のように、モデルの安定性と定常利得の符号に制約を付けた場合を考える。ここでは、定常利得の符号だけでなく、(31)式のように定常利得の上下限も分かっている場合を考える(これを、変形例とする。)。定常利得の符号だけでなく、上下限値を制約として与えるということは、それだけ、モデルの精度と信頼性の向上が期待できることに注意する。変形例は、(32)式の制約条件の不等式のうち、1行目と2行目を除いたケース(時定数に関する制約を考慮しないケース)に相当する。変形例では、図7の●印の正弦波入力と図8の◆印の出力波形データからは、時定数T=35.4271、定常利得K=1.2のモデルが求まってしまい、真のモデルとは、時定数が全く異なるものになってしまう。なお、変形例で求めたモデルに対し、図7の●印の正弦波入力を加えると、出力波形は図9の◇印となり、真モデルの波形(図9の●印)とは、大きくずれたものになってしまう。このように、定常利得と安定性に関する制約条件では、モデルの精度と信頼性が失われる場合があり、時定数に関する制約条件を考慮することも重要であることが分かる。   Furthermore, as in the method disclosed in Non-Patent Document 3, consider a case where constraints are imposed on the stability of the model and the sign of the steady gain. Here, let us consider a case where not only the sign of the steady gain but also the upper and lower limits of the steady gain are known as in equation (31) (this is a modified example). Note that not only the sign of the steady gain but also the upper and lower limit values as constraints can be expected to improve the accuracy and reliability of the model. The modification corresponds to a case in which the first and second lines are excluded from the inequalities in the constraint condition of the expression (32) (a case in which restrictions on time constants are not considered). In the modified example, a model having a time constant T = 35.4271 and a steady gain K = 1.2 is obtained from the sine wave input indicated by ● in FIG. 7 and the output waveform data indicated by ◆ in FIG. The model has a completely different time constant. When the sine wave input indicated by ● in FIG. 7 is added to the model obtained in the modified example, the output waveform becomes ◇ in FIG. 9 and greatly deviates from the true model waveform (● in FIG. 9). It will become a thing. As described above, it can be understood that the constraint condition regarding the steady state gain and the stability may lose the accuracy and reliability of the model, and it is also important to consider the constraint condition regarding the time constant.

さらに、実施例2において外乱の大きさを変化させて、比較した結果を表2に示す。   Furthermore, Table 2 shows the results of comparison in Example 2 with the magnitude of the disturbance changed.

Figure 2008287343
Figure 2008287343

ここで加えた外乱は、平均値0、標準偏差σの正規分布に従うランダム系列を市販の演算ソフトで発生させ、そのうちの最初の10点を採用したものであり、標準偏差σの値を0.0(すなわち外乱なし)〜2.0まで、0.1刻みで増加させたものである。外乱がない場合(標準偏差σ=0.0)には、従来法でも真のモデルパラメータが求まるが、入力外乱の標準偏差σが大きくなると、従来技術では、先験的知識に合致しない(すなわち(30)式や(31)式の制約条件を満たさない)モデルが求まってしまう。従来例の中には、時定数T<0.05であるような、不安定なモデルが求まっているケースもあり、定常利得の符号が逆になってしまっているものもある。さらに、変形例の中には、(30)式の時定数の制約条件を満たしていないモデルが多々存在する。このように、本技術は、時定数と定常利得に関する先験的知識を活用することによって、高精度で信頼性の高いモデルが求まることが確認できる。   The disturbance added here is a random series that follows a normal distribution with an average value of 0 and a standard deviation σ, and uses the first 10 points, and the standard deviation σ is set to 0. From 0 (that is, no disturbance) to 2.0, it is increased in increments of 0.1. When there is no disturbance (standard deviation σ = 0.0), a true model parameter can be obtained even by the conventional method. However, when the standard deviation σ of the input disturbance becomes large, the conventional technique does not match a priori knowledge (that is, A model that does not satisfy the constraints of (30) and (31) is obtained. In some conventional examples, an unstable model having a time constant T <0.05 has been obtained, and the sign of the steady gain is reversed. Further, in the modified examples, there are many models that do not satisfy the constraint condition of the time constant of Expression (30). As described above, the present technology can confirm that a highly accurate and reliable model is obtained by utilizing a priori knowledge about the time constant and the steady gain.

なお、表2の本実施形態に係るモデルパラメータ推定の結果、定常利得Kが0.8か1.2であり、時定数Tが0.8<T<1.2であるものは、先験的知識として定常利得のみを活用しても(定常利得の制約条件のみを考慮しても)同じ結果が得られたものである。裏を返せば、定常利得のみに制約条件をつけてもモデリング精度と信頼性を高める効果があった事例となっている(この場合には、変形例でも同等の結果が得られる)。反対に、時定数Tが0.8か1.2であり、定常利得Kが0.8<K<1.2であるものは、先験的知識として時定数のみを活用しても(時定数の制約条件のみを考慮しても)同じ結果が得られたものである。裏を返せば、時定数のみに制約条件をつけてもモデリング精度と信頼性を高める効果があった事例となっている(時定数に関する先験的情報を活用することによって、変形例に比べて、精度と信頼性の高いモデルを求めることができることが分かる)。   As a result of model parameter estimation according to the present embodiment in Table 2, the steady gain K is 0.8 or 1.2, and the time constant T is 0.8 <T <1.2. Even if only the steady gain is used as the knowledge (even if only the constraint condition of the steady gain is considered), the same result is obtained. To put it the other way around, it is an example that has the effect of improving modeling accuracy and reliability even if only the steady gain is constrained (in this case, the same result can be obtained in the modified example). On the other hand, when the time constant T is 0.8 or 1.2 and the steady gain K is 0.8 <K <1.2, even if only the time constant is used as a priori knowledge (time The same result was obtained (even considering only constant constraints). In other words, it is an example of improving the modeling accuracy and reliability even if only the time constant is constrained (by using a priori information on the time constant, compared to the modified example) , You can find a model with high accuracy and reliability).

なお、時定数は定常利得に関する先験的情報を制約条件として考慮したが、評価関数として考慮しても同様の効果があると考えられる。例えば、時定数の上下限の平均値からの誤差を評価関数に入れてもよいし、定常利得の上下限の平均値からの誤差を評価関数に入れてもよい。評価関数として考慮する場合には,入出力データへのフィッティング度合いを評価する式(例えば(20)式)とのバランス(どの評価項目を重視するか)を調整するための重み係数を付け加えた方がよい。以下に具体例を示す。   Note that the a priori information regarding the steady gain is considered as a constraint condition for the time constant, but it can be considered that the same effect can be obtained even if it is considered as an evaluation function. For example, an error from the average value of the upper and lower limits of the time constant may be entered into the evaluation function, or an error from the average value of the upper and lower limits of the steady gain may be entered into the evaluation function. When considering as an evaluation function, a weighting factor is added to adjust the balance (which evaluation item should be emphasized) with an expression that evaluates the degree of fitting to input / output data (for example, Expression (20)) Is good. Specific examples are shown below.

Figure 2008287343
Figure 2008287343

ここで、

Figure 2008287343
又は
Figure 2008287343
又は
Figure 2008287343
here,
Figure 2008287343
Or
Figure 2008287343
Or
Figure 2008287343

Figure 2008287343
Figure 2008287343
Figure 2008287343
Figure 2008287343
Figure 2008287343
Figure 2008287343
Figure 2008287343
Figure 2008287343

ここで、wi1,wi2,wi3は重み係数である。 Here, w i1 , w i2 and w i3 are weighting factors.

さらには、先験的情報を評価関数と制約条件の両方で考慮してもよい。制約条件を付けることによって、最悪の場合でも、モデルパラメータをその範囲に納めることができるし、モデルパラメータが制約条件の境界に張り付くことを防止する効果もある。実際に、上記評価関数を用いて、表1の実施例と同じ条件(同じデータ)で計算した結果を表3に示す。   Furthermore, a priori information may be considered in both the evaluation function and the constraint condition. By attaching the constraint condition, even in the worst case, the model parameter can be accommodated in the range, and there is an effect of preventing the model parameter from sticking to the boundary of the constraint condition. Table 3 shows the results of calculation under the same conditions (same data) as in the example of Table 1 using the above evaluation function.

Figure 2008287343
Figure 2008287343

なお、上記の式において、

Figure 2008287343
を用いて、wi1=wi2=wi3=1とした。表1と表3を比較して分かるように、表3の事例では、表1の事例に比べて、時定数Tや定常利得Kが制約条件の境界(上下限値)に張り付く頻度が少なくなっていることが確認できる。モデルパラメータの真値が制約条件の境界には存在せず、真値が上下限値の中ほどに存在するような場合には、このような評価関数と制約条件を考慮することによって、より真値に近いパラメータが得られる可能性を高くすることができる。 In the above formula,
Figure 2008287343
And w i1 = w i2 = w i3 = 1. As can be seen by comparing Table 1 and Table 3, in the case of Table 3, the frequency of sticking the time constant T and steady gain K to the boundary (upper and lower limit values) of the constraint conditions is lower than in the case of Table 1. Can be confirmed. When the true value of the model parameter does not exist at the boundary of the constraint condition and the true value exists in the middle of the upper and lower limit values, it is more true by considering such an evaluation function and the constraint condition. The possibility of obtaining a parameter close to the value can be increased.

<変形例>
以上の実施形態又は実施例においては、図3のモデルパラメータ推定演算処理プログラムデータをCD−ROM45aに格納して実行するときにプログラムメモリ24にロードして実行しているが、本発明はこれに限らず、CD−R、CD−RW、DVD、MOなどの光ディスク又は光磁気ディスクの記録媒体、もしくは、フロッピーディスクなどの磁気ディスクの記録媒体など種々の記録媒体に格納してもよい。これらの記録媒体は,コンピュータで読み取り可能な記録媒体である。また、図3のモデルパラメータ推定演算処理のデータを予めプログラムメモリ24に格納して当該処理を実行してもよい。
<Modification>
In the above embodiment or example, when the model parameter estimation calculation processing program data of FIG. 3 is stored in the CD-ROM 45a and executed, it is loaded into the program memory 24 and executed. However, the recording medium may be stored in various recording media such as an optical disk such as a CD-R, a CD-RW, a DVD, or an MO, a magneto-optical disk, or a magnetic disk such as a floppy disk. These recording media are computer-readable recording media. Further, the model parameter estimation calculation process data of FIG. 3 may be stored in the program memory 24 in advance and the process may be executed.

以上詳述したように、本発明に係るモデルパラメータ推定演算装置及び方法によれば、以下の特有の効果を有する。
(1)時定数に関する先験的情報(時定数の上下限)定常利得の少なくとも一方に関する先験的情報(定常利得の上下限)を考慮してモデリングすることにより、質が悪く量の少ない入出力波形データからでも、精度と信頼性の高いモデルを求めることができる。
(2)精度と信頼性の高いモデルを使って制御系を設計したり、シミュレーションを実施したりできるので、制御系やシミュレーションの精度・信頼性も向上する。
(3)時定数や定常利得に関する先験的情報を、制約条件と評価関数のうちの少なくとも一方として活用した場合、得られたモデルは必然的にこれらの先験的情報に合致したものとなる。従来法では、入出力波形データからモデルを求めてから、そのモデルが先験的情報に合致するか検証し、合致しない場合には、再度、モデリング工程を(最初から、あるいは、途中から)やり直す必要があった。特に、外乱やノイズの大きなプロセス、印加できる入力波形が限られたプロセス、採取できるデータ数が少ないプロセスにおいては、先験的情報に合致したモデルを構築することが困難であり、入出力波形データの採取・データ区間の選定・サンプリングタイムの調整・データの前処理などを試行錯誤しながら繰り返す必要があり、モデリング工程に多大な時間と労力を要した。先験的情報を予め考慮に入れることによって、モデリング工程における試行錯誤・やり直しの回数を大幅に減らすことが可能となり、短期間で精度と信頼性の高いモデルを構築できるようになる。その結果、制御系構築やシミュレーションによる検討のリードタイムが短縮化され、早い段階からそれらの効果を享受することができる。
As described above in detail, the model parameter estimation calculation apparatus and method according to the present invention have the following specific effects.
(1) A priori information on time constant (upper and lower limits of time constant) Modeling in consideration of a priori information (upper and lower limits of steady gain) on at least one of steady gains, the quality is low and the amount is low A model with high accuracy and reliability can be obtained from the output waveform data.
(2) Since a control system can be designed and a simulation can be performed using a model with high accuracy and reliability, the accuracy and reliability of the control system and simulation are also improved.
(3) When a priori information on time constants or steady gains is used as at least one of constraints and evaluation functions, the obtained model necessarily matches these a priori information. . In the conventional method, after obtaining a model from input / output waveform data, it is verified whether the model matches a priori information, and if it does not match, the modeling process is restarted (from the beginning or from the middle). There was a need. In particular, it is difficult to build models that match a priori information in processes with large disturbances and noise, processes with limited input waveforms that can be applied, and processes with a small number of data that can be collected. Sampling, data section selection, sampling time adjustment, data preprocessing, etc. must be repeated through trial and error, and the modeling process required a lot of time and effort. By taking into account a priori information in advance, the number of trial and error / redo in the modeling process can be greatly reduced, and a model with high accuracy and reliability can be constructed in a short period of time. As a result, the lead time for study by control system construction and simulation is shortened, and the effects can be enjoyed from an early stage.

本発明の一実施形態に係るモデルパラメータ推定演算装置10の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the model parameter estimation calculating apparatus 10 which concerns on one Embodiment of this invention. 従来技術に係る一次遅れ系のステップ応答波形を示す入出力波形データを示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the input-output waveform data which shows the step response waveform of the primary delay type | system | group based on a prior art. 図1のモデルパラメータ推定演算装置10によって実行されるモデルパラメータ推定演算処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the model parameter estimation calculation process performed by the model parameter estimation calculation apparatus 10 of FIG. 実施例1に係るシステムにおける入力波形データと外乱加算後の入力波形データとを示す波形図である。It is a waveform diagram which shows the input waveform data and the input waveform data after disturbance addition in the system which concerns on Example 1. FIG. 実施例1に係るシステムにおける出力波形データを示す波形図である。6 is a waveform diagram showing output waveform data in the system according to Embodiment 1. FIG. 実施例1に係るシステムにおける、真のモデルの出力波形データと、本実施形態のモデルパラメータ推定演算装置10による推定演算結果である出力波形データと、従来技術に係るモデルパラメータ推定演算結果である出力波形データとを示す波形図である。In the system according to the first embodiment, the output waveform data of the true model, the output waveform data that is the estimation calculation result by the model parameter estimation calculation device 10 of the present embodiment, and the output that is the result of the model parameter estimation calculation according to the prior art It is a wave form diagram which shows waveform data. 実施例2に係るシステムにおける入力波形データと外乱加算後の入力波形データとを示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the input waveform data and the input waveform data after disturbance addition in the system which concerns on Example 2. FIG. 実施例2に係るシステムにおける出力波形データを示す波形図である。6 is a waveform diagram showing output waveform data in a system according to Embodiment 2. FIG. 実施例2に係るシステムにおける、真のモデルの出力波形データと、本実施形態のモデルパラメータ推定演算装置10による推定演算結果である出力波形データと、従来技術に係るモデルパラメータ推定演算結果である出力波形データとを示す波形図である。In the system according to Example 2, the output waveform data of the true model, the output waveform data that is the estimation calculation result by the model parameter estimation calculation device 10 of the present embodiment, and the output that is the result of the model parameter estimation calculation according to the prior art It is a wave form diagram which shows waveform data.

符号の説明Explanation of symbols

10…モデルパラメータ推定演算装置、
20…CPU、
21…ROM、
22…RAM、
23…データメモリ、
24…プログラムメモリ、
25…入力インターフェース、
25a,25b…A/D変換器、
30…バス、
31…キーボードインターフェース、
32…マウスインターフェース、
33…ディスプレイインターフェース、
34…プリンタインターフェース、
35…ドライブ装置インターフェース、
41…キーボード、
42…マウス、
43…CRTディスプレイ、
44…プリンタ、
45…CD−ROMドライブ装置、
45a…CD−ROM、
50…モデリング対象システム、
51…入力信号発生器、
52…出力信号検出器。
10 ... Model parameter estimation calculation device,
20 ... CPU,
21 ... ROM,
22 ... RAM,
23: Data memory,
24 ... Program memory,
25 ... Input interface,
25a, 25b ... A / D converter,
30 ... Bus
31 ... Keyboard interface,
32 ... Mouse interface,
33 ... Display interface,
34 ... Printer interface,
35 ... Drive device interface,
41 ... Keyboard,
42 ... mouse,
43 ... CRT display
44 ... Printer,
45 ... CD-ROM drive device,
45a ... CD-ROM,
50 ... modeling target system,
51 ... Input signal generator,
52. Output signal detector.

Claims (10)

入出力データに基づいて1入力複数出力系の一次遅れシステムのモデルパラメータを推定して演算するモデルパラメータ推定演算装置において、
上記入出力データに基づいて、上記1入力複数出力系の一次遅れシステムの時定数と定常利得との少なくとも1つを含む先験的情報を、制約条件と評価関数のうちの少なくとも一方として考慮して上記モデルパラメータを推定演算する演算手段を備えたことを特徴とするモデルパラメータ推定演算装置。
In a model parameter estimation calculation device that estimates and calculates a model parameter of a first order lag system of a one-input multiple-output system based on input / output data,
Based on the input / output data, a priori information including at least one of a time constant and a steady-state gain of the first-order lag system of the one-input / multiple-output system is considered as at least one of the constraint condition and the evaluation function. And a model parameter estimation / calculation device comprising a calculation means for estimating and calculating the model parameter.
上記先験的情報は、時定数と定常利得の上限値と下限値の少なくとも一方であることを特徴とする請求項1記載のモデルパラメータ推定演算装置。   2. The model parameter estimation calculation apparatus according to claim 1, wherein the a priori information is at least one of an upper limit value and a lower limit value of a time constant and a steady gain. 上記演算手段は、上記入出力データに基づいて、上記先験的情報を線形の制約情報として用いて、かつ上記入出力データに含まれる出力データと、モデルパラメータのモデルで推定演算したときの出力データとの誤差を示す評価関数が最小となるように、モデルパラメータを推定演算することを特徴とする請求項1又は2記載のモデルパラメータ推定演算装置。   The calculation means uses the a priori information as linear constraint information based on the input / output data, and outputs when the output data included in the input / output data and the model of the model parameter are estimated and calculated The model parameter estimation calculation apparatus according to claim 1, wherein the model parameter is estimated and calculated so that an evaluation function indicating an error from data is minimized. 上記評価関数は、上記入出力データに含まれる出力データと、モデルパラメータのモデルで推定演算したときの出力データとの二乗誤差であり、
上記演算手段は、二次計画問題法を用いて、上記線形の制約条件を満たしかつ上記評価関数を最小化するモデルパラメータを推定演算することを特徴とする請求項1乃至3のうちのいずれか1つに記載のモデルパラメータ推定演算装置。
The evaluation function is a square error between the output data included in the input / output data and the output data when the model parameter is estimated and calculated,
4. The calculation means according to claim 1, wherein a quadratic programming problem method is used to estimate and calculate a model parameter that satisfies the linear constraints and minimizes the evaluation function. The model parameter estimation calculation apparatus as described in one.
入出力データに基づいて1入力複数出力系の一次遅れシステムのモデルパラメータを推定して演算するモデルパラメータ推定演算方法において、
上記入出力データに基づいて、上記1入力複数出力系の一次遅れシステムの時定数と定常利得との少なくとも1つを含む先験的情報を、制約条件と評価関数のうちの少なくとも一方として考慮して上記モデルパラメータを推定演算する演算ステップを含むことを特徴とするモデルパラメータ推定演算方法。
In a model parameter estimation calculation method for estimating and calculating a model parameter of a first order lag system based on input and output data,
Based on the input / output data, a priori information including at least one of a time constant and a steady-state gain of the first-order lag system of the one-input / multiple-output system is considered as at least one of the constraint condition and the evaluation function. A model parameter estimation calculation method comprising a calculation step of estimating and calculating the model parameter.
上記先験的情報は、時定数と定常利得の上限値と下限値の少なくとも一方であることを特徴とする請求項5記載のモデルパラメータ推定演算方法。   6. The model parameter estimation calculation method according to claim 5, wherein the a priori information is at least one of an upper limit value and a lower limit value of a time constant and a steady gain. 上記演算ステップは、上記入出力データに基づいて、上記先験的情報を線形の制約情報として用いて、かつ上記入出力データに含まれる出力データと、モデルパラメータのモデルで推定演算したときの出力データとの誤差を示す評価関数が最小となるように、モデルパラメータを推定演算することを特徴とする請求項5又は6記載のモデルパラメータ推定演算方法。   The calculation step uses the a priori information as linear constraint information based on the input / output data, and outputs when the output data included in the input / output data and the model parameter model are estimated and calculated 7. The model parameter estimation calculation method according to claim 5, wherein the model parameter is estimated and calculated so that an evaluation function indicating an error from data is minimized. 上記評価関数は、上記入出力データに含まれる出力データと、モデルパラメータのモデルで推定演算したときの出力データとの二乗誤差であり、
上記演算ステップは、二次計画問題法を用いて、上記線形の制約条件を満たしかつ上記評価関数を最小化するモデルパラメータを推定演算することを特徴とする請求項5乃至7のうちのいずれか1つに記載のモデルパラメータ推定演算方法。
The evaluation function is a square error between the output data included in the input / output data and the output data when the model parameter is estimated and calculated,
8. The calculation step according to claim 5, wherein a model parameter that satisfies the linear constraint condition and minimizes the evaluation function is estimated using a quadratic programming problem method. The model parameter estimation calculation method according to one.
請求項5乃至8のうちのいずれか1つに記載のモデルパラメータ推定演算方法の演算ステップを含むことを特徴とするモデルパラメータ推定演算処理プログラム。   9. A model parameter estimation calculation processing program comprising a calculation step of the model parameter estimation calculation method according to claim 5. 請求項9記載のモデルパラメータ推定演算処理プログラムを記録したことを特徴とするコンピュータにより読取可能な記録媒体。   10. A computer-readable recording medium on which the model parameter estimation calculation processing program according to claim 9 is recorded.
JP2007129380A 2007-05-15 2007-05-15 Model parameter estimating arithmetic unit and method, model parameter estimating arithmetic processing program, and recording medium recording the same Pending JP2008287343A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007129380A JP2008287343A (en) 2007-05-15 2007-05-15 Model parameter estimating arithmetic unit and method, model parameter estimating arithmetic processing program, and recording medium recording the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007129380A JP2008287343A (en) 2007-05-15 2007-05-15 Model parameter estimating arithmetic unit and method, model parameter estimating arithmetic processing program, and recording medium recording the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008287343A true JP2008287343A (en) 2008-11-27

Family

ID=40147029

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007129380A Pending JP2008287343A (en) 2007-05-15 2007-05-15 Model parameter estimating arithmetic unit and method, model parameter estimating arithmetic processing program, and recording medium recording the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008287343A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010231707A (en) * 2009-03-30 2010-10-14 Metawater Co Ltd Data search device
JP2012190274A (en) * 2011-03-10 2012-10-04 Kobe Steel Ltd Modelling device and method for the same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0883104A (en) * 1994-09-12 1996-03-26 Toshiba Corp Plant controller
JP2000148209A (en) * 1998-11-11 2000-05-26 Hitachi Ltd Method for structuring model to be controlled, and method for displaying response range to be controlled
JP2004272916A (en) * 2003-03-11 2004-09-30 Air Products & Chemicals Inc System identification with constraint for incorporating apriori knowledge
JP2006118428A (en) * 2004-10-21 2006-05-11 Denso Corp Control device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0883104A (en) * 1994-09-12 1996-03-26 Toshiba Corp Plant controller
JP2000148209A (en) * 1998-11-11 2000-05-26 Hitachi Ltd Method for structuring model to be controlled, and method for displaying response range to be controlled
JP2004272916A (en) * 2003-03-11 2004-09-30 Air Products & Chemicals Inc System identification with constraint for incorporating apriori knowledge
JP2006118428A (en) * 2004-10-21 2006-05-11 Denso Corp Control device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010231707A (en) * 2009-03-30 2010-10-14 Metawater Co Ltd Data search device
JP2012190274A (en) * 2011-03-10 2012-10-04 Kobe Steel Ltd Modelling device and method for the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102153924B1 (en) Model parameter value estimation apparatus and estimation method, program, recording medium recording the program, model parameter value estimation system
Kruger et al. Statistical monitoring of complex multivatiate processes: with applications in industrial process control
Ratchev et al. An advanced FEA based force induced error compensation strategy in milling
Wu et al. H $ _ {\infty} $ Fuzzy Observer-Based Control for a Class of Nonlinear Distributed Parameter Systems With Control Constraints
Boyd et al. Linear controller design: limits of performance
Chen et al. Physics-informed Bayesian inference for milling stability analysis
JP4815391B2 (en) Model parameter estimation calculation apparatus and method, model parameter estimation calculation processing program, and recording medium recording the same
Azad et al. Robust MDSDO for co-design of stochastic dynamic systems
JP2010277577A (en) Real-time scheduling of linear model for control and estimation
JP6662109B2 (en) Product state prediction device, product state control device, product state prediction method and program
KR20230064212A (en) Integrated disturbance observer
JP5698572B2 (en) Modeling apparatus and method
Agarwal et al. Predictive framework for cutting force induced cylindricity error estimation in end milling of thin-walled components
Kelly et al. Data-driven approach for identifying mistuning in As-Manufactured Blisks
JP2008287343A (en) Model parameter estimating arithmetic unit and method, model parameter estimating arithmetic processing program, and recording medium recording the same
Bertino et al. Experimental and analytical delay-adaptive control of a 7-DOF robot manipulator
Costello et al. Real-time optimization when plant and model have different sets of inputs
Tomasic et al. Mixed-effect models for the analysis and optimization of sheet-metal assembly processes
Rauh et al. Sensitivity analysis for reliable feedforward and feedback control of dynamical systems with uncertainties
Doraiswami et al. Linear parameter-varying modeling and identification for condition-based monitoring of systems
Rauh et al. Linear matrix inequality techniques for the optimization of interval observers for spatially distributed heating systems
Sahyoun et al. Control and room temperature optimization of energy efficient buildings
Petersen et al. A methodology for robust fault detection in dynamic systems
Martı´ nez-Guerra et al. A new robust sliding-mode observer design for monitoring in chemical reactors
Frey et al. Manufacturing block diagrams and optimal adjustment procedures

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090929

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110113

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110125

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110705