JP2021157428A - Parameter adjusting device - Google Patents

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Abstract

To quickly and accurately calculate parameters of a feedback control system including a disturbance compensator.SOLUTION: A parameter adjusting device 1 comprises: a data acquisition unit 32 for acquiring a first output data that is an output of a controller, and a second output data that is an output of a control target while a disturbance level is set to a specified value; a first parameter calculation unit 34 for calculating controller parameters, based on a third output data, which is an output of a reference model when, being estimated based on the first and second output data, an input signal to be inputted to the controller is inputted to the reference model, and based on an evaluation value of an evaluation function in relation to errors between the third output data and the second output data; and a second parameter calculation unit 36 for calculating the compensator parameters of a disturbance compensator by applying the controller parameters calculated by the first parameter calculation unit 34 to the evaluation function.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、フィードバック制御システムのパラメータを調整するパラメータ調整装置に関する。 The present invention relates to a parameter adjusting device that adjusts the parameters of a feedback control system.

制御対象を制御する制御方法として、フィードバック制御系が従来から採用されている。フィードバック制御系における制御器は、例えば、ＰＩＤ（Proportional Integral Differential）制御を行う。
ところで、制御対象を制御する際に、外乱の影響を受ける場合がある。そこで、上記のフィードバック制御系において、外乱補償器を用いて外乱を推定し、補償する方法が用いられている。 A feedback control system has been conventionally adopted as a control method for controlling a controlled object. The controller in the feedback control system performs, for example, PID (Proportional Integral Differential) control.
By the way, when controlling a controlled object, it may be affected by a disturbance. Therefore, in the above feedback control system, a method of estimating and compensating for disturbance using a disturbance compensator is used.

国際公開第２０１４／８４０９８号International Publication No. 2014/84098

上記の外乱補償器のパラメータは、試行錯誤しながら調整されており、調整に多大な作業時間や労力が必要であった。また、上記の調整では、外乱補償器のパラメータを精度良く求めることが困難であった。 The parameters of the above-mentioned disturbance compensator were adjusted by trial and error, and a large amount of work time and labor was required for the adjustment. Further, in the above adjustment, it is difficult to accurately obtain the parameters of the disturbance compensator.

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、外乱補償器を含むフィードバック制御系のパラメータを迅速かつ精度良く求めることを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to quickly and accurately obtain the parameters of the feedback control system including the disturbance compensator.

本発明の一の態様においては、制御器と、前記制御器の出力を入力とする制御対象と、前記制御対象の入力の外乱を補償するための外乱補償器と、目標値と参照応答の伝達関数である参照モデルとを備え、前記制御対象の出力が前記制御器の入力にフィードバックされる制御システムにおいて、前記制御器のパラメータである制御器パラメータと前記外乱補償器のパラメータである補償器パラメータとを求めるパラメータ調整装置であって、前記外乱の値を所定値に設定し、前記制御器の出力である第１出力データと、前記制御対象の出力である第２出力データとを取得するデータ取得部と、前記第１出力データ及び前記第２出力データに基づき推定した前記制御器に入力する入力信号を、前記参照モデルに入力した場合の前記参照モデルの出力である第３出力データと、前記第２出力データとの誤差に関する評価関数の評価値に基づいて、前記制御器パラメータを求める第１パラメータ算出部と、前記第１パラメータ算出部が求めた前記制御器パラメータを前記評価関数に適用して、前記補償器パラメータを求める第２パラメータ算出部と、を有する、パラメータ調整装置を提供する。 In one aspect of the present invention, a controller, a control target whose input is the output of the control target, a disturbance compensator for compensating for a disturbance of the input of the control target, and transmission of a target value and a reference response. In a control system including a reference model which is a function and the output of the controlled object is fed back to the input of the controller, a controller parameter which is a parameter of the controller and a compensator parameter which is a parameter of the disturbance compensator. This is a parameter adjusting device that obtains The acquisition unit, the third output data which is the output of the reference model when the input signal to be input to the controller estimated based on the first output data and the second output data is input to the reference model, and Based on the evaluation value of the evaluation function regarding the error with the second output data, the first parameter calculation unit for obtaining the control parameter and the control parameter obtained by the first parameter calculation unit are applied to the evaluation function. A parameter adjusting device including a second parameter calculating unit for obtaining the compensator parameter is provided.

また、前記外乱補償器は、前記制御対象の逆モデルを含み、前記第２パラメータ算出部は、求めた前記制御器パラメータを前記評価関数に適用して、前記補償器パラメータとして前記逆モデルのパラメータを求めることとしてもよい。 Further, the disturbance compensator includes the inverse model of the controlled object, and the second parameter calculation unit applies the obtained controller parameter to the evaluation function and uses the parameter of the inverse model as the compensator parameter. May be sought.

また、前記データ取得部は、前記外乱の値を０に設定し、前記第１出力データ及び前記第２出力データを取得することとしてもよい。前記データ取得部は、前記外乱の値を、外乱を補償した既知の値に設定し、前記第１出力データ及び前記第２出力データを取得することとしてもよい。 Further, the data acquisition unit may set the value of the disturbance to 0 and acquire the first output data and the second output data. The data acquisition unit may set the value of the disturbance to a known value that compensates for the disturbance, and acquire the first output data and the second output data.

また、前記評価関数は、前記第２出力データと前記第３出力データとの誤差の二乗和であり、前記第２パラメータ算出部は、前記評価関数の前記評価値を最小化するように、前記補償器パラメータを求めることとしてもよい。 Further, the evaluation function is the sum of squares of errors between the second output data and the third output data, and the second parameter calculation unit minimizes the evaluation value of the evaluation function. The compensator parameter may be obtained.

本発明によれば、外乱補償器を含むフィードバック制御系のパラメータを迅速かつ精度良く求められるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that the parameters of the feedback control system including the disturbance compensator can be obtained quickly and accurately.

一の実施形態に係る制御システム１００の構成を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the structure of the control system 100 which concerns on one Embodiment. 外乱補償器１０６の構成を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the structure of the disturbance compensator 106. 一の実施形態に係るパラメータ調整装置１の構成の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the structure of the parameter adjustment apparatus 1 which concerns on one Embodiment. パラメータ調整装置１が実行する処理の流れを説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the flow of the process executed by the parameter adjustment apparatus 1.

＜制御システムのパラメータの調整＞
本発明の一の実施形態に係る制御システムの構成について、図１を参照しながら説明する。 <Adjustment of control system parameters>
The configuration of the control system according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図１は、一の実施形態に係る制御システム１００の構成を説明するための模式図である。制御システム１００は、図１に示すように、制御器１０２と、制御対象１０４と、外乱補償器１０６と、参照モデル１０８とを有する。制御システム１００は、ここではフィードバック制御システムであり、制御対象１０４の出力が制御器１０２の入力にフィードバックされる。 FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the configuration of the control system 100 according to the embodiment. As shown in FIG. 1, the control system 100 has a controller 102, a controlled object 104, a disturbance compensator 106, and a reference model 108. The control system 100 is a feedback control system here, and the output of the controlled object 104 is fed back to the input of the controller 102.

制御器１０２は、制御に用いるパラメータ（以下、制御器パラメータと呼ぶ）を引数とする関数で表現される。制御器パラメータは、調整可能である。 The controller 102 is represented by a function that takes a parameter used for control (hereinafter, referred to as a controller parameter) as an argument. The controller parameters are adjustable.

制御対象１０４には、制御器１０２の出力が入力として入力される。外乱補償器１０６を有する制御システム１００においては、制御器１０２の出力と外乱補償器１０６の出力との和である入力ｕが、制御対象１０４に制御量として入力される。また、制御対象の出力は、出力ｙである。 The output of the controller 102 is input to the control target 104 as an input. In the control system 100 having the disturbance compensator 106, the input u, which is the sum of the output of the controller 102 and the output of the disturbance compensator 106, is input to the control target 104 as a control amount. The output to be controlled is the output y.

外乱補償器１０６は、制御対象１０４の入力の外乱ｄを推定し補償する。外乱補償器１０６は、外乱ｄの推定値を出力する。外乱補償器１０６は、外乱ｄの推定に用いるパラメータ（以下、補償器パラメータと呼ぶ）を引数とする関数で表現される。補償器パラメータも、調整可能である。 The disturbance compensator 106 estimates and compensates for the input disturbance d of the controlled object 104. The disturbance compensator 106 outputs an estimated value of the disturbance d. The disturbance compensator 106 is represented by a function that takes a parameter (hereinafter, referred to as a compensator parameter) used for estimating the disturbance d as an argument. Compensator parameters are also adjustable.

図２は、外乱補償器１０６の構成を説明するための模式図である。外乱補償器１０６は、逆モデル１０６ａと、フィルタ１０６ｂとを含む。逆モデル１０６ａは、制御対象１０４の逆モデルであり、ノミナルモデルである。フィルタ１０６ｂは、例えばローパスフィルタである。 FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the configuration of the disturbance compensator 106. The disturbance compensator 106 includes an inverse model 106a and a filter 106b. The inverse model 106a is an inverse model of the controlled object 104 and is a nominal model. The filter 106b is, for example, a low-pass filter.

参照モデル１０８は、目標値と参照応答の伝達関数であり、制御対象１０４に入力する入力信号が入力される。制御システム１００は、制御対象１０４の出力ｙと、参照モデル１０８の出力とを、一致させるように制御する。 The reference model 108 is a transfer function of the target value and the reference response, and an input signal to be input to the controlled object 104 is input. The control system 100 controls the output y of the controlled object 104 and the output of the reference model 108 so as to match.

制御システム１００は、データ駆動制御であるＦＲＩＴ（Fictitious Reference Iterative Tuning）を適用し、制御対象１０４の入出力データと参照モデル１０８とから、制御器パラメータ及び補償器パラメータを自動調整する。具体的には、以下のようにパラメータを調整する。 The control system 100 applies FRIT (Fictitious Reference Iterative Tuning), which is data-driven control, and automatically adjusts the controller parameter and the compensator parameter from the input / output data of the controlled object 104 and the reference model 108. Specifically, the parameters are adjusted as follows.

まず、制御対象１０４の入力ｕと出力ｙと、参照モデル１０８を用いて、制御器パラメータを求める。ここでは、外乱の値が０、又は既知であるものとする。なお、既知の値の場合には，外乱を補償する。 First, the controller parameters are obtained by using the input u and the output y of the control target 104 and the reference model 108. Here, it is assumed that the value of the disturbance is 0 or is known. If the value is known, the disturbance is compensated.

図１から、制御器１０２に入力される入力信号ｒは、下記の式（１）となる。

Figure 2021157428
式（１）において、θは、制御器パラメータである。ｋは、１以上の整数であり、ｕ又はｙのサンプリング番号を示す指標である。ｕ（ｋ）及びｙ（ｋ）は、予め計測した１組の入出力データである。 From FIG. 1, the input signal r input to the controller 102 has the following equation (1).
Figure 2021157428
In equation (1), θ is a controller parameter. k is an integer of 1 or more, and is an index indicating a sampling number of u or y. u (k) and y (k) are a set of input / output data measured in advance.

また、一般的なフィードバック制御の応答と、参照モデル１０８及び入力信号ｒから得られる目標応答との誤差に関する評価関数Ｊは、下記の式（２）となる。

Figure 2021157428
式（２）の評価関数Ｊにおいて、制御器パラメータθは、制御対象１０４の出力ｙ（ｋ）と参照モデルＴｄの出力（Ｔｄ×ｒ（θ、ｋ））との２乗誤差を最小化するものを意味し、制御器１０２の最適なパラメータである。 Further, the evaluation function J regarding the error between the general feedback control response and the target response obtained from the reference model 108 and the input signal r is given by the following equation (2).
Figure 2021157428
In the evaluation function J of the equation (2), the controller parameter θ minimizes the square error between the output y (k) of the controlled object 104 and the output (T d × r (θ, k)) of the reference model T d. It is the optimum parameter of the controller 102.

上記のように求めた制御器パラメータを評価関数に適用し、補償器パラメータを求める。具体的には、下記の式（３）を用いて、補償器パラメータとして、外乱補償器の逆モデル１０６ａのパラメータを求める。

Figure 2021157428
式（３）において、Ｐｍは、外乱補償器１０６の逆モデル１０６ａのパラメータをもつ関数である。 The control parameters obtained as described above are applied to the evaluation function to obtain the compensator parameters. Specifically, the parameter of the inverse model 106a of the disturbance compensator is obtained as the compensator parameter using the following equation (3).
Figure 2021157428
In equation (3), Pm is a function having parameters of the inverse model 106a of the disturbance compensator 106.

なお、式（３）の入力ｒは、下記の式（４）のように示される。

Figure 2021157428
式（４）において、Ｆは、フィルタ１０６ｂのパラメータをもつ関数である。 The input r of the equation (3) is expressed as the following equation (4).
Figure 2021157428
In equation (4), F is a function having the parameters of the filter 106b.

式（３）で求まる補償器パラメータ（具体的には、逆モデル１０６ａのパラメータ）も、評価関数Ｊにおいて制御対象１０４の出力と参照モデルの出力との２乗誤差を最小化するものを意味し、外乱補償器１０６の最適なパラメータである。 The compensator parameter (specifically, the parameter of the inverse model 106a) obtained by the equation (3) also means that the square error between the output of the controlled object 104 and the output of the reference model in the evaluation function J is minimized. , The optimum parameter of the disturbance compensator 106.

上述した制御システム１００は、トラック等の車両に搭載された制御対象を制御するシステムとして利用されうる。例えば、ディーゼルエンジンのブースト圧と吸入新気量を目標値に追従させるため、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）及びＶＮＴ（Variable Nozzle Turbo）の協調制御に利用されうる。また、クラッチの変速制御に利用されうる。 The control system 100 described above can be used as a system for controlling a control target mounted on a vehicle such as a truck. For example, it can be used for coordinated control of EGR (Exhaust Gas Recirculation) and VNT (Variable Nozzle Turbo) in order to make the boost pressure and intake fresh air amount of the diesel engine follow the target values. It can also be used for shift control of the clutch.

＜パラメータ調整装置の構成＞
制御システム１００の制御器１０２の制御器パラメータと、外乱補償器１０６の補償器パラメータとを調整するパラメータ調整装置の構成について、図３を参照しながら説明する。 <Configuration of parameter adjustment device>
The configuration of the parameter adjusting device for adjusting the controller parameter of the controller 102 of the control system 100 and the compensator parameter of the disturbance compensator 106 will be described with reference to FIG.

図３は、一の実施形態に係るパラメータ調整装置１の構成の一例を示す模式図である。パラメータ調整装置１は、図３に示すように、記憶部２０と、制御部３０とを有する。 FIG. 3 is a schematic view showing an example of the configuration of the parameter adjusting device 1 according to the embodiment. As shown in FIG. 3, the parameter adjusting device 1 has a storage unit 20 and a control unit 30.

記憶部２０は、コンピュータのＢＩＯＳ（Basic Input Output System）等を格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、作業領域となるＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。また、記憶部２０は、ＯＳ（Operating System）やアプリケーションプログラム、当該アプリケーションプログラムの実行時に参照される種々の情報を格納するＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等の大容量記憶装置である。 The storage unit 20 includes a ROM (Read Only Memory) for storing a computer BIOS (Basic Input Output System) and the like, and a RAM (Random Access Memory) serving as a work area. Further, the storage unit 20 is a large-capacity storage device such as an OS (Operating System), an application program, and an HDD (Hard Disk Drive) or SSD (Solid State Drive) that stores various information referred to when the application program is executed. Is.

制御部３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサである。制御部３０は、記憶部２０に記憶されたプログラムを実行することによって、データ取得部３２、第１パラメータ算出部３４、及び第２パラメータ算出部３６として機能する。 The control unit 30 is a processor such as a CPU (Central Processing Unit) or a GPU (Graphics Processing Unit). The control unit 30 functions as a data acquisition unit 32, a first parameter calculation unit 34, and a second parameter calculation unit 36 by executing the program stored in the storage unit 20.

データ取得部３２は、制御器１０２の出力である第１出力データを取得する。また、データ取得部３２は、制御対象１０４の出力である第２出力データを取得する。本実施形態では、制御器１０２の制御器パラメータを求めるために、データ取得部３２は、外乱の値を所定値に設定し、制御器１０２の第１出力データと、制御対象１０４の第２出力データとを取得する。 The data acquisition unit 32 acquires the first output data which is the output of the controller 102. Further, the data acquisition unit 32 acquires the second output data which is the output of the control target 104. In the present embodiment, in order to obtain the controller parameters of the controller 102, the data acquisition unit 32 sets the disturbance value to a predetermined value, and sets the first output data of the controller 102 and the second output of the controlled object 104. Get data and.

例えば、データ取得部３２は、外乱の値を０に設定し、第１出力データ（具体的には、入力ｕ）及び第２出力データ（具体的には、出力ｙ）を取得する。これにより、制御対象１０４が外乱の影響を受けない状態での制御器１０２の制御器パラメータを求めることができる。 For example, the data acquisition unit 32 sets the value of the disturbance to 0 and acquires the first output data (specifically, the input u) and the second output data (specifically, the output y). As a result, the controller parameters of the controller 102 in a state where the controlled object 104 is not affected by the disturbance can be obtained.

第１パラメータ算出部３４は、第１出力データ及び第２出力データに基づいて、制御器１０２の制御器パラメータを求める。第１パラメータ算出部３４は、以下の手順で説明するように、第１出力データ及び第２出力データに基づいて評価関数を求めて、制御器パラメータを求める。 The first parameter calculation unit 34 obtains the controller parameters of the controller 102 based on the first output data and the second output data. The first parameter calculation unit 34 obtains the evaluation function based on the first output data and the second output data, and obtains the control parameters, as described in the following procedure.

第１パラメータ算出部３４は、第１出力データ（入力ｕ）及び第２出力データ（出力ｙ）に基づき、制御器１０２に入力する入力信号を推定する。例えば、第１パラメータ算出部３４は、前述した式（１）で示す入力信号ｒを推定する。 The first parameter calculation unit 34 estimates the input signal to be input to the controller 102 based on the first output data (input u) and the second output data (output y). For example, the first parameter calculation unit 34 estimates the input signal r represented by the above-mentioned equation (1).

第１パラメータ算出部３４は、推定した入力信号を参照モデル１０８（図１）に入力した場合の、参照モデル１０８の出力である第３出力データを求める。そして、第１パラメータ算出部３４は、求めた第３出力データと上記の第２出力データとの誤差に関する評価関数を求める。例えば、第１パラメータ算出部３４は、前述した式（２）に示すＦＲＩＴの評価関数を求める。 The first parameter calculation unit 34 obtains the third output data which is the output of the reference model 108 when the estimated input signal is input to the reference model 108 (FIG. 1). Then, the first parameter calculation unit 34 obtains an evaluation function regarding an error between the obtained third output data and the above-mentioned second output data. For example, the first parameter calculation unit 34 obtains the evaluation function of FRIT represented by the above-mentioned equation (2).

第１パラメータ算出部３４は、求めた評価関数の評価値に基づいて、制御器１０２の制御器パラメータを求める。具体的には、第１パラメータ算出部３４は、評価関数の評価値を最小化するように、制御器１０２の制御器パラメータを求める。これにより、目標値応答特性に優れた制御器パラメータに調整できる。 The first parameter calculation unit 34 obtains the control parameter of the control 102 based on the evaluation value of the obtained evaluation function. Specifically, the first parameter calculation unit 34 obtains the controller parameter of the controller 102 so as to minimize the evaluation value of the evaluation function. As a result, it is possible to adjust the control parameters to have excellent target value response characteristics.

第２パラメータ算出部３６は、外乱補償器１０６の補償器パラメータを求める。本実施形態では、第２パラメータ算出部３６は、第１パラメータ算出部３４が求めた制御器パラメータを評価関数に適用して、補償器パラメータを求める。具体的には、第２パラメータ算出部３６は、第１パラメータ算出部３４が求めた制御器パラメータを評価関数に適用して、補償器パラメータとして、逆モデル１０６ａのパラメータを求める。評価関数は、第２出力データと第３出力データとの誤差の二乗和である。 The second parameter calculation unit 36 obtains the compensator parameter of the disturbance compensator 106. In the present embodiment, the second parameter calculation unit 36 applies the control parameter obtained by the first parameter calculation unit 34 to the evaluation function to obtain the compensator parameter. Specifically, the second parameter calculation unit 36 applies the control parameter obtained by the first parameter calculation unit 34 to the evaluation function, and obtains the parameter of the inverse model 106a as the compensator parameter. The evaluation function is the sum of squares of the errors between the second output data and the third output data.

例えば、第２パラメータ算出部３６は、前述した式（３）に示すＦＲＩＴの評価関数を用いて、補償器パラメータを求める。すなわち、第２パラメータ算出部３６は、評価関数の評価値を最小化するように、補償器パラメータを求める。これにより、外乱補償特性に優れた補償器パラメータに調整できる。 For example, the second parameter calculation unit 36 obtains the compensator parameter by using the evaluation function of FRIT shown in the above-mentioned equation (3). That is, the second parameter calculation unit 36 obtains the compensator parameter so as to minimize the evaluation value of the evaluation function. As a result, it is possible to adjust the compensator parameter to have excellent disturbance compensation characteristics.

＜パラメータ調整の流れ＞
パラメータ調整の流れについて、図４を参照しながら説明する。
図４は、パラメータ調整装置１が実行する処理の流れを説明するためのフローチャートである。 <Flow of parameter adjustment>
The flow of parameter adjustment will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a flowchart for explaining the flow of processing executed by the parameter adjusting device 1.

図４のフローチャートは、制御システム１００に目標値を入力したところから開始される。まず、制御部３０のデータ取得部３２は、制御器１０２の出力である第１出力データを取得する（ステップＳ１０２）。また、データ取得部３２は、制御対象１０４の出力である第２出力データを取得する（ステップＳ１０４）。例えば、データ取得部３２は、外乱ｄの値を０に設定した状態で、第１出力データ（入力ｕ）と第２出力データ（出力ｙ）を取得する。 The flowchart of FIG. 4 starts from the point where the target value is input to the control system 100. First, the data acquisition unit 32 of the control unit 30 acquires the first output data which is the output of the controller 102 (step S102). Further, the data acquisition unit 32 acquires the second output data which is the output of the control target 104 (step S104). For example, the data acquisition unit 32 acquires the first output data (input u) and the second output data (output y) with the value of the disturbance d set to 0.

次に、第１パラメータ算出部３４は、制御器１０２の制御器パラメータを求める（ステップＳ１０６）。例えば、第１パラメータ算出部３４は、前述した式（２）の評価関数を用いて、制御器パラメータを求める。 Next, the first parameter calculation unit 34 obtains the controller parameters of the controller 102 (step S106). For example, the first parameter calculation unit 34 obtains the controller parameters by using the evaluation function of the above-mentioned equation (2).

次に、第２パラメータ算出部３６は、外乱補償器１０６の補償器パラメータを求める（ステップＳ１０８）。第２パラメータ算出部３６は、求めた制御器パラメータを評価関数に適用して、補償器パラメータを求める。例えば、第２パラメータ算出部３６は、前述した式（３）の評価関数を用いて、補償器パラメータとして、外乱補償器１０６の逆モデル１０６ａのパラメータを求める。 Next, the second parameter calculation unit 36 obtains the compensator parameter of the disturbance compensator 106 (step S108). The second parameter calculation unit 36 applies the obtained controller parameter to the evaluation function to obtain the compensator parameter. For example, the second parameter calculation unit 36 obtains the parameter of the inverse model 106a of the disturbance compensator 106 as the compensator parameter by using the evaluation function of the above-mentioned equation (3).

次に、パラメータ調整装置１は、求めたパラメータを反映した制御器１０２及び外乱補償器１０６の性能を確認する（ステップＳ１１０）。すなわち、パラメータ調整装置１は、ステップＳ１０６及びステップＳ１０８で求めた制御器パラメータ及び補償器パラメータの制御システム１００に対して目標値及び外乱を入力した際に、制御対象１０４の出力が参照応答と一致しているかを確認する。これにより、求めた制御器パラメータ及び補償器パラメータを適用した制御器１０２及び外乱補償器１０６の性能を適切に評価できる。 Next, the parameter adjusting device 1 confirms the performance of the controller 102 and the disturbance compensator 106 reflecting the obtained parameters (step S110). That is, when the parameter adjusting device 1 inputs the target value and the disturbance to the control system 100 of the controller parameter and the compensator parameter obtained in step S106 and step S108, the output of the controlled object 104 is one with the reference response. Check if you are doing it. Thereby, the performances of the controller 102 and the disturbance compensator 106 to which the obtained controller parameters and compensator parameters are applied can be appropriately evaluated.

＜本実施形態における効果＞
上述した実施形態において、パラメータ調整装置１は、外乱補償器１０６を有する制御システム１００において、１組の入出力データと参照モデルを用いた評価関数の評価値に基づいて、制御器１０２の制御器パラメータを求める。また、パラメータ調整装置１は、求めた制御器パラメータを評価関数に適用して、外乱補償器１０６の補償器パラメータを求める。
これにより、システムを同定することなく、制御対象１０４の一組の入出力データを用いて、制御器パラメータ及び補償器パラメータを調整できる。すなわち、試行錯誤を繰り返すことなく、制御器パラメータ及び補償器パラメータを迅速かつ精度良く求めることができる。この結果、目標値応答特性及び外乱補償特性に優れた制御システム１００を設計可能となる。 <Effect in this embodiment>
In the above-described embodiment, the parameter adjusting device 1 is a controller of the controller 102 based on the evaluation value of the evaluation function using a set of input / output data and the reference model in the control system 100 having the disturbance compensator 106. Find the parameters. Further, the parameter adjusting device 1 applies the obtained controller parameter to the evaluation function to obtain the compensator parameter of the disturbance compensator 106.
This allows the control and compensator parameters to be adjusted using a set of input / output data of the controlled object 104 without identifying the system. That is, the controller parameter and the compensator parameter can be obtained quickly and accurately without repeating trial and error. As a result, it becomes possible to design the control system 100 having excellent target value response characteristics and disturbance compensation characteristics.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist thereof. be. For example, all or a part of the device can be functionally or physically distributed / integrated in any unit. Also included in the embodiments of the present invention are new embodiments resulting from any combination of the plurality of embodiments. The effect of the new embodiment produced by the combination also has the effect of the original embodiment.

１ パラメータ調整装置
３２ データ取得部
３４ 第１パラメータ算出部
３６ 第２パラメータ算出部
１００ 制御システム
１０２ 制御器
１０４ 制御対象
１０６ 外乱補償器
１０８ 参照モデル

1 Parameter adjustment device 32 Data acquisition unit 34 1st parameter calculation unit 36 2nd parameter calculation unit 100 Control system 102 Controller 104 Control target 106 Disturbance compensator 108 Reference model

Claims (5)

制御器と、前記制御器の出力を入力とする制御対象と、前記制御対象の入力の外乱を補償するための外乱補償器と、目標値と参照応答の伝達関数である参照モデルとを備え、前記制御対象の出力が前記制御器の入力にフィードバックされる制御システムにおいて、前記制御器のパラメータである制御器パラメータと前記外乱補償器のパラメータである補償器パラメータとを求めるパラメータ調整装置であって、
前記外乱の値を所定値に設定し、前記制御器の出力である第１出力データと、前記制御対象の出力である第２出力データとを取得するデータ取得部と、
前記第１出力データ及び前記第２出力データに基づき推定した前記制御器に入力する入力信号を、前記参照モデルに入力した場合の前記参照モデルの出力である第３出力データと、前記第２出力データとの誤差に関する評価関数の評価値に基づいて、前記制御器パラメータを求める第１パラメータ算出部と、
前記第１パラメータ算出部が求めた前記制御器パラメータを前記評価関数に適用して、前記補償器パラメータを求める第２パラメータ算出部と、
を有する、パラメータ調整装置。 It includes a controller, a control target whose input is the output of the control target, a disturbance compensator for compensating for disturbance of the input of the control target, and a reference model which is a transfer function of a target value and a reference response. In a control system in which the output of the controlled object is fed back to the input of the controller, it is a parameter adjusting device for obtaining a controller parameter which is a parameter of the controller and a compensator parameter which is a parameter of the disturbance compensator. ,
A data acquisition unit that sets the value of the disturbance to a predetermined value and acquires the first output data that is the output of the controller and the second output data that is the output of the control target.
The third output data, which is the output of the reference model when the input signal input to the controller estimated based on the first output data and the second output data is input to the reference model, and the second output. The first parameter calculation unit that obtains the controller parameters based on the evaluation value of the evaluation function related to the error with the data, and
A second parameter calculation unit for obtaining the compensator parameter by applying the control parameter obtained by the first parameter calculation unit to the evaluation function, and a second parameter calculation unit.
A parameter adjusting device having. 前記外乱補償器は、前記制御対象の逆モデルを含み、
前記第２パラメータ算出部は、求めた前記制御器パラメータを前記評価関数に適用して、前記補償器パラメータとして前記逆モデルのパラメータを求める、
請求項１に記載のパラメータ調整装置。 The disturbance compensator includes the inverse model of the controlled object.
The second parameter calculation unit applies the obtained controller parameter to the evaluation function to obtain the parameter of the inverse model as the compensator parameter.
The parameter adjusting device according to claim 1. 前記データ取得部は、前記外乱の値を０に設定し、前記第１出力データ及び前記第２出力データを取得する、
請求項１又は２に記載のパラメータ調整装置。 The data acquisition unit sets the value of the disturbance to 0 and acquires the first output data and the second output data.
The parameter adjusting device according to claim 1 or 2. 前記データ取得部は、前記外乱の値を、外乱を補償した既知の値に設定し、前記第１出力データ及び前記第２出力データを取得する、
請求項１又は２に記載のパラメータ調整装置。 The data acquisition unit sets the value of the disturbance to a known value that compensates for the disturbance, and acquires the first output data and the second output data.
The parameter adjusting device according to claim 1 or 2. 前記評価関数は、前記第２出力データと前記第３出力データとの誤差の二乗和であり、
前記第２パラメータ算出部は、前記評価関数の前記評価値を最小化するように、前記補償器パラメータを求める、
請求項１から４のいずれか１項に記載のパラメータ調整装置。

The evaluation function is the sum of squares of errors between the second output data and the third output data.
The second parameter calculation unit obtains the compensator parameter so as to minimize the evaluation value of the evaluation function.
The parameter adjusting device according to any one of claims 1 to 4.
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