JP2011028550A - Method and device for identifying system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はM系列信号を用いたシステム同定方法及びM系列信号を用いたシステム同定装置に関する。 The present invention relates to a system identification method using an M-sequence signal and a system identification apparatus using an M-sequence signal.
工作機械、検査装置等の産業用精密機器において、これらの機器に含まれるステージなどの構成要素を高速且つ正確に駆動するために、様々な制御アルゴリズムが用いられている。 In industrial precision equipment such as machine tools and inspection devices, various control algorithms are used to drive components such as stages included in these equipment at high speed and accurately.
例えば、図1に示される制御システム1は、ステージ11と、ステージ11を制御する制御装置12とを備えている。ステージ11は、工作機械、検査装置等の産業用精密機器とともに、あるいはこれに組み込まれて、被加工物、被測定物等を適当な位置に移動させるために用いられる。また、例えばステージ11の下部には、床などの外部環境からの外乱成分(例えば振動など)からステージを遮断する除振台13が設けられていることもある。当然、除振台を有するステージと、除振台を有さないステージとでは、制御アルゴリズムを変える必要がある。このように、制御対象に含まれる構成要素を反映して、制御系の設計を行う必要がある。
For example, the
特に近年、制御対象となる構成要素の特性を数式で表現して、これを制御系の設計に積極的に反映することを意図したモデルベースの制御法が多用されている。 In particular, in recent years, model-based control methods that are intended to express the characteristics of constituent elements to be controlled by mathematical formulas and actively reflect them in the design of a control system are frequently used.
モデルベースの制御系を設計する場合には、制御対象に含まれる構成要素を精確かつ簡潔に表現したモデルを構築することが望まれる。例えば、制御対象に関する物理的考察に基づいた微分方程式をたてること、あるいは、数値計算処理を組み込んだシミュレータを用いること等によって、制御対象に適したモデルを構築することが考えられる。このようにしてモデルを構築する場合、制御系の設計者の、制御対象に対する知見をモデルに反映させることができる反面、複雑な振る舞いをする制御対象に対しては、適切なモデルを構築することが困難となる。 When designing a model-based control system, it is desirable to construct a model that accurately and concisely expresses the components included in the controlled object. For example, it is conceivable to construct a model suitable for the controlled object by building a differential equation based on physical considerations related to the controlled object or using a simulator incorporating a numerical calculation process. When building a model in this way, the knowledge of the control system designer's knowledge of the controlled object can be reflected in the model, but an appropriate model must be built for the controlled object with complex behavior. It becomes difficult.
そのため、近年では、制御対象の動特性を計測により明らかにし、その結果を制御系設計用のモデルとして用いるシステム同定法の適用が重要な技術として認識されつつある。システム同定法においては、図2に示されるように、まず、制御対象とモデルに何らかの入力uが与えられる。制御対象に入力uが入力されると制御対象から出力yが出力され、モデルに入力uが入力されるとモデルから出力Yが出力される。ここで、制御対象の出力yとモデルの出力Yとの差分εが小さくなるように、モデルの構造及び/又はパラメータが決定される。 Therefore, in recent years, the application of a system identification method in which the dynamic characteristics of a controlled object is clarified by measurement and the result is used as a model for control system design is being recognized as an important technique. In the system identification method, as shown in FIG. 2, first, some input u is given to the controlled object and the model. When the input u is input to the controlled object, the output y is output from the controlled object, and when the input u is input to the model, the output Y is output from the model. Here, the model structure and / or parameters are determined so that the difference ε between the output y to be controlled and the output Y of the model becomes small.
入力uの振幅及び周波数特性は、制御対象の特性に応じて選択されるが、一般には、白色信号、正弦波周波数掃引信号、M系列信号等が用いられる。白色信号とは、乱数を用いるなどして発生させた、時間とともに不規則に変化する信号であり、広い範囲の周波数成分をほぼ一様に含んでいる。正弦波周波数掃引信号は、正弦波の周波数を掃引(スイープ)させて形成した信号である。ここで、白色信号は全ての周波数成分を一様に含むため、制御対象の特性を推定する上で実際的には重要となる低周波数成分が、高周波数成分に比べて相対的に不十分であるという問題がしばしば発生する。また、正弦波周波数掃引信号を用いる場合には、適当な周波数掃引範囲を選択することによって、所望の周波数の信号を得ることができるが、低周波数領域における測定時間が著しく長くなってしまう。 The amplitude and frequency characteristics of the input u are selected according to the characteristics to be controlled. Generally, a white signal, a sine wave frequency sweep signal, an M-sequence signal, or the like is used. The white signal is a signal that is generated irregularly with time, for example, using a random number, and includes a wide range of frequency components almost uniformly. The sine wave frequency sweep signal is a signal formed by sweeping (sweeping) the frequency of the sine wave. Here, since the white signal includes all frequency components uniformly, the low frequency component that is practically important in estimating the characteristics of the controlled object is relatively insufficient compared to the high frequency component. The problem that often occurs. When a sine wave frequency sweep signal is used, a signal having a desired frequency can be obtained by selecting an appropriate frequency sweep range, but the measurement time in the low frequency region is significantly increased.
これに対して、M系列信号は、2値(例えば、信号振幅が1または0)のランダム信号に、一定幅の持続信号を組み合わせたものであり、幅広い周波数帯域の確保と妥当な計測時間の実現が可能である。 In contrast, an M-sequence signal is a combination of a binary signal (for example, a signal amplitude of 1 or 0) and a continuous signal of a certain width, ensuring a wide frequency band and an appropriate measurement time. Realization is possible.
特許文献1の図5には、フリップフロップ回路及びEX−OR回路等を用いたM系列信号発生回路が示されている。このM系列信号発生回路に所定のサンプリングパルス用のクロック信号を入力すると、擬似ランダム2値信号であるM系列信号が出力される。ここで、フリップフロップ回路の段数(後述するシフトレジスタ数に対応する)と、クロック信号の周期等をパラメータとして適当に設定することにより、所望のM系列信号を、比較的簡単な回路を用いて容易に発生させることができることから、システム同定分野での利用も広がっている。
FIG. 5 of
後述のように、本発明者は、制御対象の周波数特性を推定するための入力信号として適切なM系列信号を生成するための、M系列信号のパラメータの選定法について検討を行った。具体的には、種々のパラメータで生成されたM系列信号を所定の制御対象に入力し、制御対象からの出力信号を計測した。そして、各パラメータで生成されたM系列信号毎に、制御対象の周波数特性を推定した。これにより、各パラメータにおける、制御対象の周波数特性の推定結果と、実際の制御対象の周波数特性との比較検討を行ない、どのようなパラメータを選択すれば、信頼性の高い推定結果が得られるかを検討した。 As will be described later, the present inventor has studied a method for selecting parameters of an M-sequence signal for generating an appropriate M-sequence signal as an input signal for estimating a frequency characteristic to be controlled. Specifically, an M-sequence signal generated with various parameters was input to a predetermined control target, and an output signal from the control target was measured. And the frequency characteristic of a control object was estimated for every M series signal generated with each parameter. As a result, the estimation results of the frequency characteristics of the controlled object in each parameter are compared with the actual frequency characteristics of the controlled object, and what parameters can be selected to obtain a highly reliable estimation result. It was investigated.
その結果、本発明者は、制御対象に応じて、シフトレジスタ数及びサンプリング周期等のパラメータを適切に選択してM系列信号を生成し、それを入力信号として用いたとしても、得られる推定結果には、入力信号に起因した誤った推定が含まれていることを見い出し、本発明に至った。 As a result, the present inventor appropriately selects parameters such as the number of shift registers and the sampling period according to the control target, generates an M-sequence signal, and uses it as an input signal. Has been found to contain an erroneous estimation due to the input signal, leading to the present invention.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、誤った推定を与えないM系列信号を生成してシステム同定を行うシステム同定法を提供することと、そのような誤った推定を与えないM系列信号を入力信号とするシステム同定装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a system identification method for generating an M-sequence signal that does not give an erroneous estimation and performing system identification, and so on. It is an object of the present invention to provide a system identification apparatus that uses an M-sequence signal that does not give an incorrect estimation as an input signal.
本発明の第1の態様に従えば、制御対象の周波数特性を推定するシステム同定方法であって、第1のサンプリング周期T1、及び、第1のシフトレジスタ数n1で特徴付けられる第1のM系列信号と、第1のサンプリング周期T1と異なる第2のサンプリング周期T2、及び、第2のシフトレジスタ数n2で特徴付けられる第2のM系列信号とを合成して第3のM系列信号を生成することと、第3のM系列信号を前記制御対象に入力するとともに、前記制御対象からの出力信号を計測することと、前記制御対象に入力した第3のM系列信号、及び、計測された前記制御対象からの出力信号を用いて、前記制御対象の周波数特性を推定することとを備えるシステム同定方法が提供される。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a system identification method for estimating a frequency characteristic of the controlled object, the first sampling period T 1, and, first characterized by first shift register number n 1 And a second sampling period T 2 different from the first sampling period T 1 and a second M series signal characterized by the second number of shift registers n 2 are combined into a third M series signal. Generating an M-sequence signal, inputting a third M-sequence signal to the control object, measuring an output signal from the control object, and a third M-sequence signal input to the control object And a system identification method comprising: estimating a frequency characteristic of the control object using a measured output signal from the control object.
本発明の第2の態様に従えば、制御対象の周波数特性を推定するシステム同定装置であって、第1のサンプリング周期T1、及び、第1のシフトレジスタ数n1で特徴付けられる第1のM系列信号を出力する第1のM系列信号出力部と、第1のサンプリング周期T1と異なる第2のサンプリング周期T2、及び、第2のシフトレジスタ数n2で特徴付けられる第2のM系列信号を出力する第2のM系列信号出力部と、第1、第2のM系列信号出力部からそれぞれ出力された、第1、第2のM系列信号を合成して第3のM系列信号を出力する第3のM系列信号出力部と、第3のM系列信号を前記制御対象に入力することによって得られる、前記制御対象からの出力信号を計測する計測部とを備えるシステム同定装置が提供される。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a system identification device for estimating a frequency characteristic of the controlled object, the first sampling period T 1, and, first characterized by first shift register number n 1 M and the first M-sequence signal output unit for outputting the sequence signal, the first sampling period T 1 is different from the second sampling period T 2, and a second characterized by a second shift register number n 2 The first and second M-sequence signals output from the second M-sequence signal output unit that outputs the M-sequence signal and the first and second M-sequence signal output units, respectively, A system comprising: a third M-sequence signal output unit that outputs an M-sequence signal; and a measurement unit that measures an output signal from the control object, which is obtained by inputting the third M-sequence signal to the control object. An identification device is provided.
ここで、1種類のM系列信号のみを入力信号として用いた場合には、制御対象の動作周波数帯域に適合するようにサンプリング周期を選定したとしても、そのM系列信号のパワースペクトル密度関数には動作周波数帯域においてディップが発生することがあり、それに起因して誤った推定を与えることがあった。 Here, when only one type of M-sequence signal is used as an input signal, even if the sampling period is selected so as to match the operating frequency band of the control target, the power spectrum density function of that M-sequence signal is A dip may occur in the operating frequency band, resulting in an erroneous estimation.
これに対して、本発明の第1、第2の態様によれば、いずれも、異なるサンプリング周期を有する2つのM系列信号を合成して、第3のM系列信号を生成し、これを制御対象に入力する入力信号として用いている。そのため、例えば、一方のM系列信号について、制御対象の動作周波数帯域に適合するように、そのサンプリング周期を選定したとしても、第3のM系列信号のパワースペクトル密度関数の、所定の周波数帯域(例えば、動作周波数帯域)においてディップが発生しないように、他方のM系列信号のサンプリング周期などを選定することができる。これにより、所定の周波数帯域における、制御対象の周波数特性の推定精度を維持しつつ、誤った推定を避けることができる。 On the other hand, according to the first and second aspects of the present invention, both M-sequence signals having different sampling periods are combined to generate a third M-sequence signal, which is controlled. Used as an input signal to be input to the target. Therefore, for example, even if the sampling period is selected so that one of the M-sequence signals is adapted to the operating frequency band to be controlled, the predetermined frequency band ( For example, the sampling period of the other M-sequence signal can be selected so that no dip occurs in the operating frequency band. Thereby, it is possible to avoid erroneous estimation while maintaining the estimation accuracy of the frequency characteristic to be controlled in a predetermined frequency band.
本発明のシステム同定方法又はシステム同定装置を用いることにより、所定の周波数帯域(例えば、制御対象の動作周波数帯域)において、入力信号として用いるM系列信号のパワースペクトル密度関数に、ディップが発生することを避けることができ、これに起因する誤った推定がなされる虞がない。そのため、信頼性の高いシステム同定を行うことが可能となる。 By using the system identification method or system identification device of the present invention, a dip occurs in the power spectrum density function of the M-sequence signal used as the input signal in a predetermined frequency band (for example, the operating frequency band to be controlled). Can be avoided, and there is no possibility of erroneous estimation due to this. Therefore, it is possible to perform highly reliable system identification.
以下に、本発明に係るM系列信号生成方法及びそれを利用したシステム同定装置を図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, an M-sequence signal generation method and a system identification apparatus using the same according to the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
M系列信号は、例えば、式(1)に示す演算により表現することができ、図3に示されたM系列信号発生装置(M系列信号発生回路)100により生成することができる。M系列信号発生装置100は、所定のサンプリング周期を有するサンプリングクロックパルスを出力するパルス発生回路51と、n個の遅れ演算器52(図3ではD1〜Dnと表記している)と、0又は1のいずれかの値を取るn個の増幅器53(図3ではa1〜anと表記している)と、n個の排他的論理和演算器(XOR回路)54とを備える。なお、nは遅れ演算器等の個数に対応するが、一般に、nはシフトレジスタ数と呼ばれるため、本願でも以下においてnをシフトレジスタ数と呼ぶ。
The M-sequence signal can be expressed by, for example, the calculation shown in Expression (1), and can be generated by the M-sequence signal generation device (M-sequence signal generation circuit) 100 shown in FIG. The M-
図3のM系列信号発生装置100を用いて、データ数(周期ともいう)N=2n−1のM系列信号を発生させることができる。ここで、数式1で定められたM系列信号は、1周期中に一度だけn個のビットが同一の値をとる状態が発生する。言い換えると、図3に示された発生回路からは、1周期に一度だけ、サンプリング周期のn倍の長さのパルス幅をもつパルス信号が出力される。このようなnクロック分のパルス幅を有するパルス信号を最大持続パルスと呼び、そのパルス幅を最大持続時間と呼ぶ。このように、M系列信号は、周期Nの上限帯域と、nクロック分の一定値成分を併せ持つ白色信号の一種であるといえる。
Using the M-sequence
図4は図3に示されたM系列信号発生装置100から得られるM系列信号の一例として、サンプリング周期を1ミリ秒とし、シフトレジスタ数を6個としたときの、M系列信号発生装置から得られたM系列信号を示している。なお、サンプリングクロックパルスは3ミリ秒目から入力されている。図4に示されるように、3ミリ秒後から、負の値が6クロック分継続した後、正負がランダムに切り替わるランダム信号の領域に推移している。最初に現れた、6クロック分持続するパルス信号が、最大持続パルスと呼ばれる低周波成分からなる信号である。
FIG. 4 shows an example of the M-sequence signal generated from the M-
次に、M系列信号を用いて制御対象の周波数特性を推定する手順の一例を示す。ここでは、制御対象の一例として、4.5Hzの折れ点周波数を有する低域通過型のフィルタ200(図6参照)を考える。このフィルタ200は、25Hzの共振モードと、50ミリ秒のディジタル演算の遅れ成分を有する。
Next, an example of a procedure for estimating the frequency characteristics of the control target using the M-sequence signal will be shown. Here, as an example of the control target, a low-pass filter 200 (see FIG. 6) having a break frequency of 4.5 Hz is considered. This
このフィルタ200を、ラプラス演算子sを用いて数学的に表現すると、数式2のように表すことができる。ここで、xは入力を示し、yは出力を示す。
When this
このフィルタ200の周波数特性を推定するために、サンプリング周期10ミリ秒、シフトレジスタ数8個として生成したM系列信号を6回繰り返して、全体として約18秒のM系列信号を生成し、これを入力信号とした。入力信号の振幅は約±8Vである。図5は、生成したM系列信号の最初の3秒間を示している。図6に示すように、M系列信号発生装置100から出力されたM系列信号をフィルタ200に入力し、フィルタ200からの出力を所定の計測装置120に入力する。計測装置120により計測された、フィルタ200からの出力信号を図7に示す。なお、ここでは、M系列信号発生装置100及び計測装置120を組み合わせて、システム同定装置500を構成している。
In order to estimate the frequency characteristic of the
次に、数式3により、図5に示された入力信号xの自己相関関数Rxxを計算し、数式4により、図5に示された入力信号xと図7に示された出力信号yとの相互相関関数Rxyを計算する。その後、数式5および6により、パワースペクトル密度関数Pxx,Pxyをそれぞれ計算し、それらの比から、数式7により、周波数応答関数を得た。このようにして得られた、フィルタ200の周波数特性を示す周波数応答関数を図8に示す。図8によると、25Hzの共振モードと、4.5Hzの折れ点周波数については、概ね推定できていると考えられる。しかしながら、約2Hz以下の低周波数領域におけるゲインが0dBを越えていることがわかる。このことから、低周波数領域における推定の精度は十分でないことがわかった。
Next, the autocorrelation function R xx of the input signal x shown in FIG. 5 is calculated by
本願発明者の考察によれば、後述のように、低周波数領域の推定精度を上げるためには、制御対象の立ち上がり時間(時定数)よりも、最大持続時間が長くなるように、シフトレジスタ数及びサンプリング周期を調整することが望ましい。そこで、低周波数領域に焦点を当てるために、サンプリング周期を10ミリ秒から100ミリ秒に変更することにより、最大持続時間を長くした。なお、このままでは測定時間が10倍に延びることになるので、シフトレジスタ数を8個から6個に変更した。なお、繰り返し回数は6回としている。振幅は先の入力信号と同様に±8Vである。ここで、シフトレジスタ数を減らすことにより、M系列信号の周期を短くすることができるため、サンプリング周期を長く設定したことによる測定時間の増加を抑えることができる。それでもなお、このM系列信号の最大持続時間は、先のM系列信号の最大持続時間よりも長く設定されている。 According to the inventor's consideration, as will be described later, in order to increase the estimation accuracy in the low frequency region, the number of shift registers is set so that the maximum duration is longer than the rise time (time constant) of the control target. It is desirable to adjust the sampling period. Therefore, in order to focus on the low frequency region, the maximum duration was increased by changing the sampling period from 10 milliseconds to 100 milliseconds. In this case, since the measurement time is extended ten times, the number of shift registers is changed from eight to six. The number of repetitions is six. The amplitude is ± 8 V as in the previous input signal. Here, since the cycle of the M-sequence signal can be shortened by reducing the number of shift registers, it is possible to suppress an increase in measurement time due to a long sampling cycle. Nevertheless, the maximum duration of this M-sequence signal is set longer than the maximum duration of the previous M-sequence signal.
図9に、このようにして得られたM系列信号の一部分を示す。前述と同様にして、このM系列信号と、これをフィルタ200に入力して得られた出力信号とから、フィルタ200の周波数応答関数を導出し、その結果を図10に示した。これによると、図8で示された周波数応答関数と異なり、低周波数領域におけるゲインが0dBに一致していることがわかる。この点では、低周波数領域に焦点を当てるために、サンプリング周期を10倍に延ばしたことにより、低周波数領域における推定の精度を向上させることができたと考えられる。
FIG. 9 shows a part of the M-sequence signal thus obtained. In the same manner as described above, the frequency response function of the
しかしながら、図10に示された周波数応答関数においては、図8に示された周波数応答関数には見られなかった、新たな共振モードが約10Hzに発生していることがわかる。この共振モードは、数式2には含まれておらず、図8で示された周波数応答関数にも現れていなかったことから、M系列信号のパラメータの選び方によって発生したものであり、誤った推定によるものであると考えられる。
However, in the frequency response function shown in FIG. 10, it can be seen that a new resonance mode is generated at about 10 Hz, which was not found in the frequency response function shown in FIG. Since this resonance mode is not included in
そこで、図9に示されたM系列信号の特性を解析するため、数式3,5を用いて、このM系列信号のパワースペクトル密度関数を計算し、その結果を図11に示した。図11によれば、このM系列信号のパワースペクトル密度関数には、10Hzとその整数倍の周波数に、ディップ(スパイク状の鋭いくぼみ)が形成されていることがわかる。ここで、数式7によると、入力信号であるM系列信号のパワースペクトル密度関数は周波数応答関数の分母に含まれている。このことから、図11に示されたM系列信号のパワースペクトル密度関数のように、特定の周波数においてディップが形成されていると、M系列信号のパワースペクトル関数を分母に含む周波数応答関数にはピークが形成されることがわかる。
Therefore, in order to analyze the characteristics of the M-sequence signal shown in FIG. 9, the power spectrum density function of the M-sequence signal is calculated using
このように、本発明者は、たとえ制御対象にあわせてM系列信号のパラメータを適切に調整した場合であっても、これによって得られる周波数応答関数には、M系列信号のパラメータの選び方によって発生した誤った推定による共振モードのピークが現れることがあることを見いだした。 As described above, even when the parameter of the M-sequence signal is appropriately adjusted according to the control target, the present inventor generates the frequency response function obtained by this by selecting the parameter of the M-sequence signal. It has been found that the peak of the resonance mode may appear due to incorrect estimation.
本発明者は、この問題について鋭意検討を重ねた結果、入力信号として単一のM系列信号を用いるのではなく、異なるパラメータで生成された2種類以上のM系列信号を後述のように組み合わせることにより、上記問題を解決しうることを見いだした。具体的には、以下に示す2通りの方法により、複数のM系列信号を組み合わせることが考えられる。 As a result of intensive studies on this problem, the present inventor does not use a single M-sequence signal as an input signal, but combines two or more types of M-sequence signals generated with different parameters as described later. Has found that the above problem can be solved. Specifically, it is conceivable to combine a plurality of M-sequence signals by the following two methods.
第1の合成方法として、異なるパラメータで設計した2つのM系列信号x1(t)、x2(t)を、時間をずらして順次出力するにより、新たなM系列信号xA(t)を生成することが挙げられる。例えば、数式8に示すように、0秒からT1秒まではx1(t)を出力し、T1秒からT2秒まではx2(t)を出力する。
As a first synthesis method, two M-sequence signals x 1 (t) and x 2 (t) designed with different parameters are sequentially output at different times, so that a new M-sequence signal x A (t) is generated. Generation. For example, as shown in
第2の合成方法として、数式9に示すように、異なるパラメータで設計した2つのM系列信号x1(t)、x2(t)を足しあわせて、新たなM系列信号xB(t)を生成することが挙げられる。このとき、一般に、足しあわせる2つのM系列信号の周期は異なるため、周期の長いM系列信号にあわせて、周期の短いM系列信号にゼロ値の信号を追加して長さを揃えている。なお、足し合わせた信号が出力リミットを上回らないように確認する必要もある。 As a second synthesis method, as shown in Expression 9, two M-sequence signals x 1 (t) and x 2 (t) designed with different parameters are added to obtain a new M-sequence signal x B (t). Is generated. At this time, since the periods of the two M-sequence signals to be added are generally different, a zero-value signal is added to the M-sequence signal having a short period to make the lengths consistent with the M-sequence signal having a long period. It is also necessary to check that the added signal does not exceed the output limit.
次に、これらの方法により生成したM系列信号を入力信号として、上述のようにフィルタの周波数特性の推定を行った。まず、第1の合成方法により合成したM系列信号xA(t)を用いた、フィルタの周波数特性の推定について説明する。 Next, using the M-sequence signal generated by these methods as an input signal, the frequency characteristics of the filter were estimated as described above. First, the estimation of the frequency characteristics of the filter using the M-sequence signal x A (t) synthesized by the first synthesis method will be described.
第1のM系列信号x1(t)について、サンプリング周期を10ミリ秒とし、シフトレジスタ数を8個とし、繰り返し回数を6回とした。また、第2のM系列信号x2(t)について、サンプリング周期を100ミリ秒とし、シフトレジスタ数を6個とし、繰り返し回数を5回とした。第1のM系列信号x1(t)を約18秒間出力し、その約2秒後から第2のM系列信号x2(t)を約20秒間出力した。このようにして、第1の合成方法により生成したM系列信号xA(t)の波形を図12に示し、そのパワースペクトル密度関数を図13に示す。ここで、図13に示された、第1の合成方法により生成されたM系列信号xA(t)のパワースペクトル密度関数には、図11において存在した10Hzのディップがみられないことがわかる。 For the first M-sequence signal x 1 (t), the sampling period was 10 milliseconds, the number of shift registers was 8, and the number of repetitions was 6. For the second M-sequence signal x 2 (t), the sampling period was 100 milliseconds, the number of shift registers was 6, and the number of repetitions was 5. The first M series signal x 1 (t) was output for about 18 seconds, and about 2 seconds later, the second M series signal x 2 (t) was output for about 20 seconds. FIG. 12 shows the waveform of the M-sequence signal x A (t) generated by the first synthesis method in this way, and FIG. 13 shows its power spectral density function. Here, it can be seen that the 10 Hz dip present in FIG. 11 is not observed in the power spectral density function of the M-sequence signal x A (t) generated by the first synthesis method shown in FIG. .
さらに、上述の方法により、第1の合成方法で生成されたM系列信号xA(t)を入力信号として用いて、前記フィルタの周波数特性の推定を行った。図14に示されるように、ここで用いたシステム同定装置501は、第1の合成方法で合成されたM系列信号xA(t)(第3のM系列信号に相当)を出力する第1のM系列信号合成装置601と、フィルタ200からの信号が入力される計測装置120とを備える。ここで、第1のM系列信号合成装置601は、第1のM系列信号x1(t)を出力する第1のM系列信号出力部101と、第2のM系列信号x2(t)を出力する第2のM系列信号出力部102と、第1、第2のM系列信号出力部101,102の出力を一定時間で切り換えて出力する切り替え機構103とを有する。ここで、第1、第2のM系列信号出力部101,102の構成は、前述のM系列信号発生装置100と同様であるので、詳細な説明を省略する。なお、システム同定装置501においては、切り替え機構103が本願の第3のM系列信号出力部に相当する。
Furthermore, the frequency characteristics of the filter were estimated by the above-described method using the M-sequence signal x A (t) generated by the first synthesis method as an input signal. As shown in FIG. 14, the
システム同定装置501により得られた測定結果を図15に示す。図15に示されたフィルタの周波数特性をみると、25Hzの共振モードと、4.5Hzの折れ点周波数については、概ね推定できており、さらに、低周波数領域においてゲインが0dBに一致することから、十分な推定精度が確保されていると考えられる。また、図9において現れていた10Hzの誤った共振モードのピークも存在しない。以上のことから、第1の合成方法により生成したM系列信号xA(t)を入力信号として用いることにより、誤った推定を与えることなく、低周波数領域における推定精度を十分に確保できることがわかった。
The measurement results obtained by the
次に、第2の合成方法により生成したM系列信号xB(t)を用いた、フィルタの周波数特性の推定について説明する。第2の合成方法で組み合わせる、第1のM系列信号x1(t)と第2のM系列信号x2(t)は、上述の第1の合成方法におけるものと同様にした。図16に、第2の合成方法により生成したM系列信号xB(t)の波形を示し、図17にそのパワースペクトル密度関数を示す。図17に示されているように、第2の合成方法で組み合わせたM系列信号xB(t)のパワースペクトル密度関数においても、前述の第1の合成方法で組み合わせたM系列信号xA(t)のパワースペクトル密度関数と同様に、図11において存在した10Hzのディップがみられないことがわかる。 Next, estimation of the frequency characteristics of the filter using the M-sequence signal x B (t) generated by the second synthesis method will be described. The first M-sequence signal x1 (t) and the second M-sequence signal x2 (t) combined by the second synthesis method were the same as those in the first synthesis method described above. FIG. 16 shows the waveform of the M-sequence signal x B (t) generated by the second synthesis method, and FIG. 17 shows its power spectral density function. As shown in FIG. 17, even in the power spectral density function of the M-sequence signal x B (t) combined by the second combining method, the M-sequence signal x A (combined by the first combining method described above). Similar to the power spectral density function of t), it can be seen that the 10 Hz dip present in FIG. 11 is not observed.
さらに、上述の方法により、第2の合成方法で生成されたM系列信号xB(t)を入力信号として用いて、前記フィルタの周波数特性の推定を行った。図18に示されるように、ここで用いたシステム同定装置502は、第2の合成方法で合成されたM系列信号xB(t)を出力する第2のM系列信号合成装置602と、フィルタ200からの信号が入力される計測装置120とを備える。ここで、第2のM系列信号合成装置602は、第1のM系列信号x1(t)を出力する第1のM系列信号出力部101と、第2のM系列信号x2(t)を出力する第2のM系列信号出力部102と、第1、第2のM系列信号出力部101,102の出力を足し合わせる信号加算器104とを有する。なお、システム同定装置502においては、信号加算器104が本願の第3のM系列信号出力部に相当する。
Further, the frequency characteristics of the filter were estimated by the above-described method using the M-sequence signal x B (t) generated by the second synthesis method as an input signal. As shown in FIG. 18, the
システム同定装置502により得られた結果を図19に示す。図19に示されたフィルタの周波数特性をみると、25Hzの共振モードと、4.5Hzの折れ点周波数については、概ね推定できており、さらに、低周波数領域においてゲインが0dBに一致することから、十分な推定精度が確保されていると考えられる。また、図8において現れていた10Hzの誤った共振モードのピークも存在しない。以上のことから、第2の合成方法により生成したM系列信号xB(t)を入力信号として用いることにより、誤った推定を与えることなく、低周波数領域における推定精度を十分に確保できることがわかった。
The result obtained by the
このように、第1、第2の合成方法のいずれを用いた場合でも、制御対象の周波数特性に応じた所望の周波数領域における推定精度を確保しつつ、誤った推定を与えない入力信号を得ることができることがわかった。なお、上述のように、2つのM系列信号を、第1の合成方法で組み合わせた場合と、第2の合成方法で組み合わせた場合とでは、前者よりも後者の方が生成されたM系列信号の長さを短くすることができ、測定時間の増加を避けることができる。 In this way, regardless of which of the first and second synthesis methods is used, an input signal that does not give an erroneous estimation is obtained while ensuring the estimation accuracy in a desired frequency region according to the frequency characteristics of the control target. I found out that I could do it. As described above, when the two M-sequence signals are combined by the first combining method and when the two M-sequence signals are combined by the second combining method, the M-sequence signal in which the latter is generated rather than the former is generated. Can be shortened, and an increase in measurement time can be avoided.
このように、上述の第1、第2の合成方法においては、いずれも、少なくとも2つのM系列信号を組み合わせて、新たにM系列信号を生成しているところ、どのようなパラメータのM系列信号を組み合わせればよいかが問題となる。そこで、以下では、制御対象の周波数特性に応じた所望の周波数領域における推定精度を確保しつつ、誤った推定を与えない入力信号を得るための、M系列信号のパラメータの選定の仕方について、具体的には、M系列信号の振幅、シフトレジスタ数、サンプリング周期、及び繰り返し数の選定の仕方について考察する。なお、以下の説明においては、第1、第2のM系列信号X1,X2を上記2つの合成方法のいずれかで組み合わせて、新たなM系列信号Xを生成する場合について説明するが、2以上のM系列信号を組み合わせる場合にも同様の指針に従うことができる。 As described above, in each of the first and second combining methods, at least two M-sequence signals are combined to newly generate an M-sequence signal. It is a problem whether to combine them. Therefore, in the following, a method for selecting parameters of an M-sequence signal to obtain an input signal that does not give erroneous estimation while ensuring estimation accuracy in a desired frequency region according to the frequency characteristics of the control target will be described in detail. Specifically, consideration will be given to how to select the amplitude of the M-sequence signal, the number of shift registers, the sampling period, and the number of repetitions. In the following description, a case will be described in which the first and second M-sequence signals X 1 and X 2 are combined by any one of the two synthesis methods to generate a new M-sequence signal X. Similar guidelines can be followed when two or more M-sequence signals are combined.
M系列信号X1,X2の振幅は、制御対象の特性に応じて決定する。数式7に示されるように、周波数応答は入力信号に対する出力信号の比により算出されるため、制御対象の入出力の関係が線形である場合には、周波数応答の推定結果は入力の振幅によらない。これに対して、例えば、制御対象が一定レベル以下の入力に対しては応答しない場合(不感帯を有する場合)には、不感帯を十分上回るように、M系列信号X1,X2の振幅を設定する。制御対象がこのような不感帯を有する例としては、ステージの駆動部分に摩擦力が働いている場合等において、一定レベル以上の入力信号を入力しなければ、ステージを移動させることができない場合などが挙げられる。 The amplitudes of the M-sequence signals X 1 and X 2 are determined according to the characteristics of the controlled object. As shown in Equation 7, since the frequency response is calculated by the ratio of the output signal to the input signal, the estimation result of the frequency response depends on the input amplitude when the input / output relationship of the control target is linear. Absent. On the other hand, for example, when the control target does not respond to an input below a certain level (when it has a dead zone), the amplitudes of the M-sequence signals X 1 and X 2 are set so as to sufficiently exceed the dead zone. To do. An example where the control target has such a dead zone is when the stage cannot be moved unless an input signal of a certain level or more is input when a frictional force is acting on the drive part of the stage. Can be mentioned.
次に、シフトレジスタ数及びサンプリング周期について検討する。前述のように、最大持続時間は、シフトレジスタ数とサンプリング周期との積で決まる量である。ここで、制御対象の、特に低周波数領域の推定精度を確保するためには、組み合わされる2つのM系列信号X1,X2のうち、少なくとも1つのM系列信号の最大持続時間を、制御対象の立ち上がり時間τ(制御対象の時定数)と同程度に設定すること、あるいは、立ち上がり時間τよりも長く設定することが望ましい。ここで、制御対象の立ち上がり時間τとは、図20に示すように、制御対象に一定レベルの入力信号を入力した場合に、出力が10%を越えてから90%に達するまでの時間を意味している。ここで、少なくとも1つのM系列信号の最大持続時間を制御対象の立ち上がり時間τと同程度、あるいはこれよりも長く設定することにより、制御対象が入力信号に対して十分に応答した状態での、出力信号を計測することができる。これにより、特に低周波数領域における推定精度を確保することができる。 Next, the number of shift registers and the sampling period will be considered. As described above, the maximum duration is an amount determined by the product of the number of shift registers and the sampling period. Here, in order to ensure the estimation accuracy of the control target, particularly in the low frequency region, the maximum duration of at least one M-sequence signal among the two M-sequence signals X 1 and X 2 to be combined is set as the control target. It is desirable to set it to be approximately equal to the rise time τ (time constant of the control target) or longer than the rise time τ. Here, the rising time τ of the controlled object means the time from when the output exceeds 10% until it reaches 90% when an input signal of a certain level is input to the controlled object, as shown in FIG. is doing. Here, by setting the maximum duration of at least one M-sequence signal to be approximately equal to or longer than the rise time τ of the control target, the control target is sufficiently responsive to the input signal. The output signal can be measured. Thereby, it is possible to ensure the estimation accuracy particularly in the low frequency region.
ここで、最大持続時間を制御対象の立ち上がり時間にあわせて調整するためには、単に、シフトレジスタ数nを増減することも考えられる。しかしながら、前述の通り、M系列信号のデータ数Nは、N=2n−1となるため、シフトレジスタ数を大きく増やすと、M系列信号のデータ数は著しく増大し、測定時間を大幅に増加してしまう。そのため、シフトレジスタ数nは、データ数Nがあまり大きくなりすぎない程度に設定し、後述のようにサンプリング周期の長さを調整する必要がある。 Here, in order to adjust the maximum duration according to the rise time of the controlled object, it is conceivable to simply increase or decrease the number n of shift registers. However, as described above, the number N of data of the M-sequence signal is N = 2 n −1. Therefore, if the number of shift registers is greatly increased, the number of data of the M-sequence signal significantly increases and the measurement time is greatly increased. Resulting in. Therefore, it is necessary to set the number of shift registers n so that the number N of data does not become too large, and adjust the length of the sampling period as will be described later.
そこで、先ず一方のM系列信号(ここでは、第1のM系列信号X1)について、最大持続時間(サンプリング周期T1×シフトレジスタ数n1)が、制御対象の立ち上がり時間と同程度か、あるいはそれより長くなるように、シフトレジスタ数n1とサンプリング周期T1とを設定する。次に、前述のように、第1のM系列信号X1のパワースペクトル密度関数に発生するディップによる誤った推定がなされないように、第2のM系列信号X2のサンプリング周期T2を第1のM系列信号のサンプリング周期T1と異なるように設定する。ここで、第1のM系列信号X1のサンプリング周期T1は、制御対象の立ち上がり時間を考慮して設定されている。言い換えると、制御対象の低周波数領域の推定精度を確保するために、第1のM系列信号X1のサンプリング周期T1は長く設定されている。そのため、第2のM系列信号のサンプリング周期T2は、第1のM系列信号X1のサンプリング周期T1よりも短く設定することが望ましい。このように、第2のM系列信号X2のサンプリング周期T2を、第1のM系列信号X1のサンプリング周期T1よりも短く設定することにより、第1、第2のM系列信号X1,X2を上述の方法で組み合わせて生成されるM系列信号Xのパワースペクトル密度関数の、低周波領域にディップが発生することを防ぐことができる。 Therefore, first, for one M-sequence signal (here, the first M-sequence signal X 1 ), the maximum duration (sampling period T 1 × number of shift registers n 1 ) is about the same as the rise time of the control target, Alternatively, the shift register number n 1 and the sampling period T 1 are set so as to be longer. Then, as described above, as estimated erroneous by dipping generated in the first of the power spectral density function of the M series signal X 1 is not performed, the second M-sequence signal X 2 sampling period T 2 the It is set to be different from the sampling period T 1 of one M-sequence signal. Here, the first sampling period T 1 of the M series signal X 1 is set in consideration of the rise time of the controlled object. In other words, in order to ensure the estimation accuracy of the low frequency range of the controlled object, the sampling period T 1 of the first M-sequence signal X 1 is set longer. Therefore, the sampling period T 2 of the second M-sequence signal is desirably set shorter to than the sampling period T 1 of the first M-sequence signal X 1. Thus, the sampling period T 2 of the second M-sequence signal X 2, by setting shorter than the sampling period T 1 of the first M-sequence signal X 1, first, second M-sequence signal X It is possible to prevent a dip from occurring in the low frequency region of the power spectral density function of the M-sequence signal X generated by combining 1 and X 2 by the above method.
このとき、第1のM系列信号X1のシフトレジスタ数n1と、第2のM系列信号X2のシフトレジスタ数n2とを同じにした場合、第2のM系列信号X2の周期は、第1のM系列信号X1の周期よりも短くなる。そこで、第1、第2のM系列信号の周期に大きな差が生じないようにするために、第2のM系列信号X2のシフトレジスタ数n2を第1のM系列信号X1のシフトレジスタ数n1よりも大きく設定してもよい。その際、数式10に示されるように、第1のM系列信号X1の最大持続時間が第2のM系列信号X2の最大持続時間よりも短くなるように設定してもよい。つまり、第2のM系列信号X2のシフトレジスタ数n2を、数式11の範囲で設定してもよい。これにより、第1のM系列信号X1の最大持続時間が第2のM系列信号X2の最大持続時間よりも短くなるように設定しつつ、第1、第2のM系列信号の周期に大きな差が生じないようにすることができる。
At this time, the shift register number n 1 of the first M-sequence signal X 1, when the shift register number n 2 of the second M-sequence signal X 2 in the same period of the second M-sequence signal X 2 is shorter than the first period of the M series signal X 1. Therefore, in order to prevent a large difference between the periods of the first and second M-sequence signals, the shift register number n 2 of the second M-sequence signal X 2 is shifted by the shift of the first M-sequence signal X 1 . it may be set larger than the register number n 1. At this time, as shown in
あるいは、以下のように、第1、第2のM系列信号のパラメータを決定してもよい。前述のように、先ず一方のM系列信号(ここでは、第1のM系列信号X1)について、最大持続時間(サンプリング周期T1×シフトレジスタ数n1)が、制御対象の立ち上がり時間と同程度か、あるいはそれより長くなるように、シフトレジスタ数n1とサンプリング周期T1とを設定する。つぎに、第2のM系列信号のサンプリング周期T2、及びシフトレジスタ数n2を、合成後のM系列信号のパワースペクトル密度関数の、所定の周波数帯域(例えば、動作周波数帯域)においてディップが発生しないように選択する。この場合、様々なサンプリング周期T2、シフトレジスタ数n2の組み合わせについて、合成後のM系列信号のパワースペクトル密度関数を繰り返し計算し、所定の周波数帯域においてディップが発生しないような、サンプリング周期T2、シフトレジスタ数n2の組み合わせを探すことになる。 Alternatively, the parameters of the first and second M-sequence signals may be determined as follows. As described above, first, for one M-sequence signal (here, the first M-sequence signal X 1 ), the maximum duration (sampling period T 1 × number of shift registers n 1 ) is the same as the rise time of the controlled object. The number of shift registers n 1 and the sampling period T 1 are set so as to be about or longer. Next, the sampling period T 2 of the second M-sequence signal and the number of shift registers n 2 are set to dip in a predetermined frequency band (for example, operating frequency band) of the power spectral density function of the synthesized M-sequence signal. Choose not to occur. In this case, for various combinations of the sampling period T 2 and the number of shift registers n 2 , the power spectrum density function of the synthesized M-sequence signal is repeatedly calculated, and the sampling period T is such that no dip occurs in a predetermined frequency band. 2 and the combination of the number of shift registers n 2 is searched.
なお、第1、第2のM系列信号X1、X2の繰り返し数は、出力信号に含まれるノイズ(観測ノイズ)の程度に応じて決定できる。ノイズが多い場合には、繰り返し数を増加させることで、出力信号におけるノイズの影響を平均化する効果が期待できる。 Note that the number of repetitions of the first and second M-sequence signals X 1 and X 2 can be determined according to the degree of noise (observation noise) included in the output signal. When there is a lot of noise, an effect of averaging the influence of noise in the output signal can be expected by increasing the number of repetitions.
以上説明したように、サンプリング周期が互いに異なる、少なくとも2つのM系列信号を、上述の第1又は第2の合成方法により合成して新たなM系列信号を生成し、これを入力信号として制御対象の周波数特性の推定を行うことにより、入力信号に起因する誤った推定を排除することができるとともに、所望の周波数帯域における制御対象の周波数特性の推定を精度よく行うことできる。しかしながら、本願発明は、上述の実施例に限定されるものではない。上述の説明においては、第1の合成方法において、第1のM系列信号x1(t)を完全に出力した後、第2のM系列信号x2(t)を出力したが、第1、第2のM系列信号をどのような時系列で出力するかは任意に設定しうる。例えば、第1のM系列信号x1(t)の一部を一定時間出力した後、第2のM系列信号x2(t)を出力し、さらにその後、第1のM系列信号x1(t)の残りの部分を出力してもよい。 As described above, at least two M-sequence signals having different sampling periods are synthesized by the above-described first or second synthesis method to generate a new M-sequence signal, and this is used as an input signal to be controlled. Thus, it is possible to eliminate erroneous estimation caused by the input signal and to accurately estimate the frequency characteristic of the control target in a desired frequency band. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments. In the above description, in the first synthesis method, after the first M-sequence signal x 1 (t) is completely output, the second M-sequence signal x 2 (t) is output. The time series for outputting the second M-sequence signal can be arbitrarily set. For example, after a part of the first M-sequence signal x1 (t) is output for a certain time, the second M-sequence signal x 2 (t) is output, and then the first M-sequence signal x 1 (t ) May be output.
また、長さの異なる第1、第2のM系列信号x1(t)、x2(t)を第2の合成方法で合成する場合に、上記説明においては、長い方のM系列信号にあわせて、短い方のM系列信号に、ゼロ値の信号を追加していた。しかしながら、必ずしもゼロ値の信号を追加する必要はなく、例えば、長い方のM系列信号と同じ長さになるまで、短い方のM系列信号を繰り返してもよい。 Further, when the first and second M-sequence signals x 1 (t) and x 2 (t) having different lengths are synthesized by the second synthesis method, in the above description, the longer M-sequence signal is converted into the longer M-sequence signal. In addition, a zero-value signal is added to the shorter M-sequence signal. However, it is not always necessary to add a zero-value signal. For example, the shorter M-sequence signal may be repeated until the signal becomes the same length as the longer M-sequence signal.
なお、上述の第1の合成方法においては、2つのM系列信号が、時間的に重ならないようにして合成し、第2の合成方法においては、短い方のM系列信号が、時間的に、長い方のM系列信号に完全に重なるようにして合成していた。しかしながら本発明はこれには限られず、例えば、一方のM系列信号の一部と他方のM系列信号の一部とが、時間的に重なるように合成してもよい。つまり、合成されたM系列信号は、一方のM系列信号だけを出力する部分と、他方のM系列信号だけを出力する部分と、両方のM系列信号を重ね合わせた信号を出力する部分とを有してもよい。 In the first synthesis method described above, the two M-sequence signals are synthesized so that they do not overlap in time, and in the second synthesis method, the shorter M-sequence signal is temporally combined. The synthesis was performed so as to completely overlap the longer M-sequence signal. However, the present invention is not limited to this. For example, a part of one M-sequence signal and a part of the other M-sequence signal may be combined so as to overlap in time. That is, the synthesized M-sequence signal includes a portion that outputs only one M-sequence signal, a portion that outputs only the other M-sequence signal, and a portion that outputs a signal obtained by superimposing both M-sequence signals. You may have.
これまでの説明において、2以上のM系列信号を合成する際、合成されたM系列信号が所定の信号レベル以上にならないように、各M系列信号の振幅を調整してもよい。 In the above description, when two or more M-sequence signals are combined, the amplitude of each M-sequence signal may be adjusted so that the combined M-sequence signal does not exceed a predetermined signal level.
上記説明において、M系列信号を発生する機構として、M系列信号発生装置100を示したが、本願はこれには限られない。例えば、パルス発生回路はM系列信号発生装置に一体に組み込まれていてもよく、別体として形成されてもよい。また、M系列信号発生装置は上述のような遅れ演算器等により構成されるものには限られず、公知のM系列信号発生装置を使用しうる。また、制御対象は上述のフィルタには限られず、任意の制御対象について本発明を適用しうる。
In the above description, the M-
なお、上述のシステム同定装置501(502)においては、計測装置120と、M系列信号合成装置601(602)とは、独立に設けられていたが、本発明はこれに限られず、計測装置120と、M系列信号合成装置601(602)とが一体に設けられていてもよい。
In the above-described system identification device 501 (502), the
本発明のシステム同定方法、及びシステム同定装置を用いることにより、工作機械、検査装置等の産業用精密機器に含まれるステージなどの構成要素を高速且つ正確に駆動する制御系を容易に構築することができる。 By using the system identification method and the system identification device of the present invention, a control system that drives components such as stages included in industrial precision equipment such as machine tools and inspection devices at high speed and easily can be easily constructed. Can do.
51 パルス発生回路
52 遅れ演算器
54 排他的論理和演算器
100 M系列信号発生装置
101 第1のM系列信号出力部
102 第2のM系列信号出力部
103 切り替え機構
104 信号加算器
120 計測装置
200 フィルタ
500,501,502 システム同定装置
601 第1のM系列信号合成装置
602 第2のM系列信号合成装置
DESCRIPTION OF
Claims (7)
第1のサンプリング周期T1、及び、第1のシフトレジスタ数n1で特徴付けられる第1のM系列信号と、第1のサンプリング周期T1と異なる第2のサンプリング周期T2、及び、第2のシフトレジスタ数n2で特徴付けられる第2のM系列信号とを合成して第3のM系列信号を生成することと、
第3のM系列信号を前記制御対象に入力するとともに、前記制御対象からの出力信号を計測することと、
前記制御対象に入力した第3のM系列信号、及び、計測された前記制御対象からの出力信号を用いて、前記制御対象の周波数特性を推定することとを備えるシステム同定方法。 A system identification method for estimating frequency characteristics of a controlled object,
A first M-sequence signal characterized by a first sampling period T 1 and a first shift register number n 1; a second sampling period T 2 different from the first sampling period T 1 ; Combining a second M-sequence signal characterized by two shift register numbers n 2 to generate a third M-sequence signal;
Inputting a third M-sequence signal to the controlled object and measuring an output signal from the controlled object;
A system identification method comprising: estimating a frequency characteristic of the control target using a third M-sequence signal input to the control target and a measured output signal from the control target.
第2のサンプリング周期T2を、第1のサンプリング周期T1よりも短く設定する請求項1〜3のいずれか一項に記載のシステム同定方法。 A product T 1 × n 1 of the first sampling period T 1 of the first M-sequence signal and the first shift register number n 1 is set to a length equal to or longer than the rise time τ of the control target,
A second sampling period T 2, the system identification method as claimed in any one of claims 1 to 3 is set shorter than the first sampling period T 1.
n1<n2<log2{(2n1−1)×(T1/T2)+1}
を満たす範囲に設定する請求項4に記載のシステム同定方法。 The second shift register number n 2 is
n 1 <n 2 <log 2 {(2 n1 −1) × (T 1 / T 2 ) +1}
The system identification method according to claim 4, wherein the system identification range is set to a range that satisfies the above.
第2のM系列信号の第2のサンプリング周期T2と、第2のシフトレジスタ数n2とを、第3のM系列信号のパワースペクトル密度関数の所定の周波数領域にディップが発生しない値に設定する請求項1〜5のいずれか一項に記載のシステム同定方法。 A product T 1 × n 1 of the first sampling period T 1 of the first M-sequence signal and the first shift register number n 1 is set to a length equal to or longer than the rise time τ of the control target,
The second sampling period T 2 of the second M-sequence signal and the second shift register number n 2 are set to values that do not cause a dip in a predetermined frequency region of the power spectrum density function of the third M-sequence signal. The system identification method as described in any one of Claims 1-5 to set.
第1のサンプリング周期T1、及び、第1のシフトレジスタ数n1で特徴付けられる第1のM系列信号を出力する第1のM系列信号出力部と、
第1のサンプリング周期T1と異なる第2のサンプリング周期T2、及び、第2のシフトレジスタ数n2で特徴付けられる第2のM系列信号を出力する第2のM系列信号出力部と、
第1、第2のM系列信号出力部からそれぞれ出力された、第1、第2のM系列信号を合成して第3のM系列信号を出力する第3のM系列信号出力部と、
第3のM系列信号を前記制御対象に入力することによって得られる、前記制御対象からの出力信号を計測する計測部とを備えるシステム同定装置。 A system identification device for estimating frequency characteristics of a controlled object,
A first M-sequence signal output unit that outputs a first M-sequence signal characterized by a first sampling period T 1 and a first shift register number n 1 ;
A second M-sequence signal output unit that outputs a second M-sequence signal characterized by a second sampling cycle T 2 different from the first sampling cycle T 1 and a second shift register number n 2 ;
A third M-sequence signal output unit that combines the first and second M-sequence signals output from the first and second M-sequence signal output units, respectively, and outputs a third M-sequence signal;
A system identification apparatus comprising: a measurement unit that measures an output signal from the control target, which is obtained by inputting a third M-sequence signal to the control target.
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