JP2544355B2 - 自動制御システム - Google Patents

自動制御システム

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JP2544355B2 JP61213883A JP21388386A JP2544355B2 JP 2544355 B2 JP2544355 B2 JP 2544355B2 JP 61213883 A JP61213883 A JP 61213883A JP 21388386 A JP21388386 A JP 21388386A JP 2544355 B2 JP2544355 B2 JP 2544355B2
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安隆 岩田
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動制御システムに関し、更に詳しくは制御
対象の状態に応じて、予め定められた所定のルールに基
づいて制御指定を与えるファジー制御方式の自動制御シ
ステムに関する。
〔従来の技術〕
制御対策の状態に応じて、所定のルールに基づいて制
御指令を与える自動制御システムのうち、近年、特にフ
ァジー制御システムが注目を集めている。このファジー
制御システムに関しては、例えば日経エレクトロニク
ス、(1984年12月3日号)、第183頁から第192頁に記載
のように、現在、列車の自動運転や浄水場の制御などに
用いられている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記ファジー制御方式を、例えばコンテナ・クレーン
のようなプラントに応用した場合、自動運転といえど
も、コンテナを掴んだり離したりする動作には人手が介
在するため、運転室には常時運転員がいる。従来のシス
テムでは、自動運転中に自動制御システム実行内容や制
御の切換え等の状態変化を運転員に報告する手段がな
く、制御システムが平常時とは異なる制御動作をしつつ
ある場合でも運転員がこれに気付かず、異常動作に対し
て機敏に対処できないという問題があった。
本発明の目的は、上記のような運転員の不都合を考え
て、自動制御システムの制御状態を運転員に効果的に報
告できるようにした自動制御システムを提供することに
ある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を
採用する。複数の制御規則を有し、制御対象の状態から
前記複数の制御規則の評価値を求め、求められた評価値
に応じて前記複数の制御規則のうち少なくとも1つによ
りファジー制御を行う自動制御システムにおいて、制御
に用いている1以上の制御規則それぞれに応じて音声の
音色を決定するとともに、制御に用いている1以上の制
御規則それぞれの評価値に応じて音声の音量を決定する
制御手段と、制御手段で決定された音色および音量で音
声を出力する報告手段とを備えたことを特徴とする。
〔作用〕
本発明によれば、制御システムが現在選択している制
御規則に対応した音色が聞えるように前記報告手段(例
えば、チャイム)を動作させた場合、報告手段からは、
制御システムが行なっている自動制御シーケンスの変化
に応じたメロディが出力されることになる。従って、一
連の制御シーケンスが何回も繰り返して行なわれる自動
運転の場合、運転員は平常動作に聞き慣れた上記メロデ
ィに異常があったとき、制御システムが平常時とは異な
る特殊な動作状態にあることに気付くことができる。
また、上記報告手段に各制御規則に対応した音色を同
時に出力させるようにし、例えば、その音量を各制御規
則の評価値に応じて制御するようにした場合、制御対象
の状態変化に応じた各制御規則の評価値の変化の様子が
判るため、運転員は、制御指令が切り換えられる前に、
その切換えを予知することができ、異変状態の事前察知
が可能となる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第1図はコンテナ・クレーンに適用されるファジー方
式の自動制御システムの構成を示すブロック図である。
同図において、1は状況値入力装置、2はファジー推論
マイクロコンピュータ、3はトロリ系の規則評価テーブ
ル、4はロープ系の規則評価テーブル、5は制御出力装
置、6は制御状態出力のマイクロコンピュータ、7はブ
ザー、8はトロリー系の制御状態を報告するためのチャ
イム、9はロープ系の制御状態を報告するためのチャイ
ム、C1〜Cnはトロリー系の規則、R1〜Rnはロープ系の規
則、u1 はトロリー系に対する制御出力値、u2 はロー
プ系に対する制御出力値である。
第2図はコンテナ・クレーン・システムの概略図を示
す。このシステムは、クレーン軌道21上を横行するトロ
リ20の位置に応じて、ロープ22の高さを制御し、コンテ
ナ船10からのコンテナ11の積み下し、あるいは積み込み
を行なうものであり、同図において、H1はクレーンの高
さ、H2は障害物の高さ、Iは始動領域、IIは加速制御領
域、IIIは定速走行領域、IVは減速制御領域、Vは停止
領域、VIIは荷下ろし領域、Dは危険地域を示す。
第1図の状況値入力装置1は、コンテナクレーンのロ
ープ点、トロリ位置、コンテナ重量を計測し、ファジー
推論用マイクロコンピュータ2は、トロリ系とロープ系
それぞれに規則を設定しファジー推論を行なう。
ロープ系の制御規則としては、次の4つの規則R1〜R4
を用意する。
R1:危険地域(D)より前では、障害物を安全に越えら
れる高さを目標として巻き上げる。
R2:コンテナが危険地域(D)にある時、この障害物を
安全に越えられる高さを維持できるよう、ロープ目標速
度を操作する。
R3:危険地域(D)より後では、目標位置上の目標高さ
又は前方の障害物の高さで高い方を目標として巻き下げ
る。
R4:コンテナが目標位置上でほぼ静止している時、目標
高さへ巻き下げる。この4つを設定する。
また、トロリ系の制御規則として、判断部の規則T1
T6と実行部の規則C1〜C7を次のように用意する。
T1:始動領域(I)では、現在のロープ長とトロリ位置
で加速制御を開始した時、早く、安全に走行速度まで加
速できるならば、加速制御を開始する。
T2:加速制御が終了し横行速度に達すれば、定速走行に
移動する。
T3:定速走行領域(III)では、現在のトロリ速度、ロー
プ速度で減速制御をした時、残留振れ少なく、早く、安
全に停止目標以降に停止できるならば、減速制御に移行
する。
T4:減速制御が終了し速度0に達すれば、停止領域
(V)に移行する。
T5:停止領域(V)に入り暫くして、トロリがほぼ停止
した時に、停止精度が悪ければ、停止位置補正制御を開
始する。
T6:停止領域に入り暫くして、トロリがほぼ停止した時
に、停止精度がよければ横行を終了し荷下ろし領域(VI
I)に移動する。
C1:始動領域(I)では、目標速度を0とする。
C2:加速制御領域(II)では、この領域に移行時に決め
た加速方法(ロープ速度・トロリ速度)を実行する。
C3:定速走行領域(III)では、定速走行目標速度を指令
する。
C4:減速制御領域(IV)では、この領域に移行時に決め
た減速方法を実行する。
C5:停止領域(V)では、目標速度を0とする。
C6:停止位置補正制御領域では、トロリを低速で目標位
置の方向へ動かす。
C7:荷下ろし領域では、目標速度を0とする。この7つ
の制御規則を設定する。
上記制御規則に基づいたファンジー推論の結果によ
り、トロリ系に対する出力値u1 とロープ系に対する出
力u2 とが決定される。本発明では、これらのファンジ
ー推論状態、つまり、各制御規則の評価値をトロリ系規
則評価テーブル3とロープ系規則評価テーブル4に記憶
させ、その値を制御状態出力用マイクロコンピュータ6
で監視して、ブザー7やチャイム8,9を鳴らす。
次に、制御状態出力用マイクロコンピュータ6の動作
について第3図〜第5図を参照して説明する。
第3図はトロリ系の制御状態監視用のプログラム、フ
ローチャートを示す。このプログラムは、一定周期(例
えば100ms)で起動される。第4図は、コンテナクレー
ンの状態変化と制御規則とを対応づけて示したブロック
図、第5図は、縦軸に周波数f、横軸に時間tを取っ
て、時間にともなって変化する音声を示している。
こゝでは、トロリ系を例にとって説明する。第3図の
プログラムでは、先ず、トロリ系規則テーブル3から実
行部規則C1〜C7の評価値を読み取る(ステップ110)。
ステップ110で読み取った評価値から、その最大評価の
規則を決定し(ステップ120)、上記規則に対応したチ
ャイムを鳴らす(ステップ130)。次に,周期時間ΔT
が0秒かどうか判断し(ステップ210)、0秒であれ
ば、前回出力値u0を零クリアする(ステップ220)。Δ
Tが0秒ではない場合、あるいはステップ220を実行し
た後、トロリ系の出力値u1 を入力して、これを今回の
出力値u1に代入する(ステップ230)。この後、上記出
力値u1と前回の周期で記憶しておいた前回出力値u0とを
比較し(ステップ240)、u0とu1とが異なる値の場合に
はブザーを鳴らす(ステップ250)。u0とu1の値が等し
い場合、またステップ250でブザーを鳴らした場合、ま
たはステップ250でブザーを鳴らした後、今回出力値u1
を前回出力値u0として記憶し(ステップ260)、このプ
ログラムを終了する。
上記プログラムの実行により、例えば、トロリ系が始
動領域(I)にいる場合は、制御規則C1に対応したチャ
イムが鳴る。このチャイムは、T1の制御規則が評価さ
れ、次の制御規則C2に評価が変化するまで、所定周期Δ
Tで繰り返されるため、同じ音色が鳴り続く。規則がC2
に移行しようとすると、周波数の違ったブザーが鳴り、
チャイムはC2に対応した音色に変化する。この音色の変
化を示したのが、第5図である。このようにすれば、一
連の制御動作の間、音声の変化で制御状態の変化を報告
することができる。
同様にして、ロープ系においても、R1〜R4までの規則
に対応した音声のチャイムを一定周期で鳴らす。ただ
し、ロープ系では、状態変化時にブザーによる報告は行
なわれない。
本実施例によれば、トロリ系とロープ系のそれぞれの
制御内容をチャイムで表わし、トロリにおける制御の切
換えの都度、ブザーを鳴らすようにしているので、自動
運転の期間中、運転員は一定のメロディを耳にすること
になる。従って、突発事故、例えば、停電とか突風とか
突然の波による船の揺れなどに起因して、制御状態が平
常時とは異なる様子となった場合、メロディが常時とは
異なった変化をするため、運転員は即座にその変化を察
知し、自動運転から主導運転に切り換えるなどの措置を
とることができる。
尚、以上の実施例では、第5図に示すように、報告音
が領域Iから領域VIIまで滑らかに変化するようにチャ
イムの音色を設定したが、チャイムの音色は領域の変化
ごとに突然大きく変化するように設定しておいてもよ
い。またチャイムは、一定周期ΔT毎に1回鳴らす方式
に代えて“ピンポン”というような二音か三音をまとめ
て鳴らすようにしてもよい。
ファンジー推論では、複数の制御規則について、それ
ぞれ0から1までの範囲で評価値が求められ、そのうち
の1つの制御規則が選択される。例えば1つの制御規則
C2が選択されている状態で次にC3が選択されるような制
御シーケンスにおいては、C2の評価値が次第に小さくな
り、C3の評価が次第に大きくなって、全ての制御規則の
うちC3が最大の評価値を持っ状態に至ったとき、制御規
則C3への切り換えが起る。従って、評価された全ての規
則について、それぞれに対応したチャイムを、その評価
値に応じた強さで鳴らすようにすれば、第6図に示すよ
うに、領域の変わりめ付近では、次に採用される制御規
則の音色がだんだん大きくなり、現在採用されている規
則の音色が次第に弱くなる形でチャイム音が変化するた
め、運転員は制御規則の切り換えが生ずる前に、制御装
置が次にどのような制御を採るかを予測することができ
るため、従来システムでは不可能であった異常事態の事
前察知が可能となる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかな如く、制御内容あるいは制御
の切換に応じた音色を出力するようにしたことにより、
一連の自動運転の間、運転員はメロディの異変から制御
シーケンスの異常を察知することが可能となり、また、
制御装置が現在どの制御状態にあるかを知ることができ
るため、自動運転から手動運転への切換えを必要とする
不測の事態に対してタイミングよく対処できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による自動制御システムの構成の1例を
示すブロック図、第2図は本発明を適用するコンテナ・
クレーンの概略図、第3図は状態報告を行なうたのプロ
グラムの1実施例を示すフローチャート、第4図はコン
テナ・クレーンにおける制御シーケンスの1例を示す
図、第5図は本発明による報告出力の1例を示す図、第
6図は本発明による報告出力の他の実施例を示す図であ
る。 1……状況値入力装置、2……ファジー推論用マイクロ
コンピュータ、3……トロリ系規則評価テーブル、4…
…ロープ系規則評価テーブル、5……制御出力装置、6
……制御状態出力用マイクロコンピュータ、7……ブザ
ー、8……トロリ用チャイム、9……ロープ用チャイ
ム、C1〜Cn……トロリ系規則、R1〜Rn……ロープ系規
則、u1 ……トロリ系制御出力値、u2 ……ロープ系制
御出力値、M……制御装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川島 治仁 川崎市麻生区王禅寺1099番地 株式会社 日立製作所システム開発研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−183797(JP,A) 特開 昭61−185005(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の制御規則を有し、制御対象の状態か
    ら前記複数の制御規則の評価値を求め、求められた評価
    値に応じて前記複数の制御規則のうち少なくとも1つに
    よりファジー制御を行う自動制御システムにおいて、 制御に用いている1以上の制御規則それぞれに対応する
    音声の音色を決定するとともに、前記制御に用いている
    1以上の制御規則それぞれの評価値に応じて前記音声の
    音量を決定する制御手段と、 前記制御手段で決定された音色および音量で音声を出力
    する報告手段とを備えたことを特徴とする自動制御シス
    テム。
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