JP3040783B2 - 自己同調型確率論的制御及び重量及びアクチュエータ測定値を用いる秤量供給システム - Google Patents

自己同調型確率論的制御及び重量及びアクチュエータ測定値を用いる秤量供給システム

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JP3040783B2
JP3040783B2 JP1199161A JP19916189A JP3040783B2 JP 3040783 B2 JP3040783 B2 JP 3040783B2 JP 1199161 A JP1199161 A JP 1199161A JP 19916189 A JP19916189 A JP 19916189A JP 3040783 B2 JP3040783 B2 JP 3040783B2
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アール．カラタ ポール
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ケー‐トロン インターナシヨナル、インコーポレイテツド
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G11/00—Apparatus for weighing a continuous stream of material during flow; Conveyor belt weighers
    • G01G11/08—Apparatus for weighing a continuous stream of material during flow; Conveyor belt weighers having means for controlling the rate of feed or discharge

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  • Weight Measurement For Supplying Or Discharging Of Specified Amounts Of Material (AREA)
  • Flow Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この特許明細書の開示内容の一部には、著作権により
保護される題材が含まれている。著作権者は、特許商標
庁の特許ファイル又は記録に記載されている形での該特
許明細書又は特許開示の何人による複写にも異義を唱え
ないが、それ以外にはあらゆる著作権を留保する。
（産業上の利用分野） 本発明は、秤量供給システムに関する。
（発明の概要） 本発明は、カルマン・フィルタリング・プロセスを使
って実際の重量状態と質量流量状態とのフィルタリング
された推定量を得る。これらのフィルタリングされた推
定量を、重量測定値に影響を与えるプラント及び測定ノ
イズ・プロセスのモデリング及び分類と組み合わせて使
用して、実際の質量流量状態を制御する。ノイズの階級
を判定し、各階級について確率論的モデルを作る。測定
された重量とシステムに影響を与える個々のノイズ・プ
ロセスの確率論的モデルとに基づいて推定質量流量信号
を生成する。ノイズ・プロセス・モデルは、その効果の
大きさと、発生の確率とに従って修正される。
推定質量流量状態信号は所望質量流量設定点と比較さ
れ、その結果としてのエラー信号は、所望の質量流量を
作る排出アクチュエータを制御するために使われる。
本発明は、カルマン・フィルター（状態を推定する手
段）により推定された状態値を調整して、秤量供給装置
内の変化を補償するために、重量測定に影響するノイズ
プロセスに付随するパラメータの自己同調と、制御パラ
メータの自己同調とをも採用する。このノイズ・モデル
同調及び制御モデル同調により、カルマン・フィルター
は最適に作用することが可能となる。また、フィードバ
ック制御同調を採用して設定点エラーを監視し、滑らか
な安定状態設定点制御を維持しながら迅速な応答を達成
する適応性ダイナミックスを生成する。
（実施例） 本発明の秤量供給システムにおいては、ホッパその他
の容器に格納された固形又は液状の材料がスクリューフ
ィーダー、コンベヤ、ポンプ、バルブ等の、従来からあ
る排出アクチュエータにより排出される。この排出アク
チュエータは、電動モーターにより駆動される。該シス
テムは更に、ホッパ内の材料又は排出される材料の重量
を感知して、その感知された重量状態を示す信号を生成
する秤等の重量感知装置と、排出アクチュエータの位置
状態を感知するモーターシャフト位置エンコーダ等の排
出アクチュエータ位置センサーとをも包含する。重量感
知装置及び排出アクチュエータ位置センサーとにより生
成された信号は、それぞれの信号処理装置に供給され、
該信号処理装置は信号を生成し、それらは組み合わせら
れて、排出される材料の重量流量状態又は質量流量状態
の推定値を提供する。次に、質量流量状態の推定値は、
モーターを制御して、推定された質量流量状態を所望の
設定点質量流量とするためにフィードバックループにお
いて使用される。確率論的制御による他の秤量供給シス
テムは、米国特許第４、775、944号（1986年６月27日出
願の第879、430号）と、米国特許第４、893、262号（19
88年３月29日出願の第174、976号の継続出願である1989
年４月28日出願の第344、458号）のみに開示されてい
る。これらの先の出願の各々は本発明者により発明され
たものであり、各々が本出願のそれと同じ譲受人に譲渡
されている。
本明細書の全体を通じて、色々な物理量及び計算され
た量を表わす色々な記号が使われる。表Ｉにおいて、左
側の欄にそれらの記号が、その意味が中央の欄に、明細
書の末尾に列記されたソースコードプログラムにおいて
使われている対応する変数名が右側の欄に列記されてい
る。記号「nip」（not in the program）は、その記
号がこの明細書においては使用されているが、プログラ
ムのリストでは使われていないことを意味する。
第１図に本発明の秤量供給システムが示されている。
ホッパ10に格納された材料は、フィードスクリューモー
ター12に駆動されるフィードスクリュー11により排出さ
れる。秤13は、ホッパ10（材料を含む）と、フィードス
クリュー11とモーター12との組み合わせ重量を測定し
て、測定重量信号Zwを生成する。コンベヤ質量計量供給
器においては、秤13は、コンベヤの全長の少なくとも１
部分で、排出される材料の重量を感知する。信号Zwはコ
ンピューター15の重量信号処理装置14に供給され、それ
は測定重量Zwに基づいて材料の質量流量状態の推定値
ｗを生成する。また、モーター位置センサー16は、フィ
ードスクリュー11に接続されたモーターのシャフト位置
を測定して、測定モーター信号Zmを生成する。好適な実
施例においては、センサー16は、フィードスクリュー11
を駆動するモーターシャフトと共に回転するギヤの歯の
通過を感知して可変周波数のパルス列を生成するピック
アップコイルを有し、このパルスを数え、処理してフィ
ードスクリュー11の回転速度を判定することが出来る。
センサー16は、どの様な種類のものであってもよく、実
際の質量流量と相関する信号を生成する限りは、モータ
ーと直接又は間接に接続されることが出来る。例えば、
センサー16は、回転原動機の場合には光学センサー又は
Hallセンサーであることが出来、或は、振動型原動機の
場合には近接センサーであることが出来る。また、排出
アクチュエータの位置を感知する代わりに、センサー16
は、該アクチュエータの速度を測定するタコメータ等で
あってもよい。信号Zmは、コンピューター15のモーター
信号処理装置17に供給され、該処理装置は、測定モータ
ー信号Zmに基づいてアクチュエータ速度の推定値ｍを
生成する。
相関係数Ac、組み合わせ係数Ｃ、及び加算接続部18を
使って質量流量推定ｗ及びｍを組み合わせて、組み
合わせ質量流量推定値Ｔを生成する。オペレーター
は、制御パネル19を通して所望の質量流量設定点Vdを入
力する。推定質量流量状態Ｔは、加算接続部20により
所望の質量流量Vdと比較され、エラー信号状態ｄが生
成される。モーターコントローラ21は、エラー信号状態
を使ってモーター制御信号IMを計算し、この信号はモー
ター駆動装置22に供給される。推定質量流量状態
Ｔと、実際の質量流量とは、この様にして所望の設定点
vdへ近づけられる。
重量センサー13及びモーターセンサー16は、無秩序な
及び系統的な機器エラー及び現象エラーを被る。これら
センサーは、内部電子ノイズのみならず、該センサーの
物理的慣性及び外部電子ノイズの効果に起因して誤った
結果を生成する。
また、材料ホッパ、フィードスクリュー及びモーター
を含む現実のプラントは、擾乱の影響を受け易い。その
プラント擾乱プロセスには、フィードスクリュー又はホ
ッパ内の材料ミキサーの機械的運動に起因する振動ノイ
ズ；材料が塊だらけであること又はスクリューによる排
出が不均一であることに起因する出力供給量の変動又は
不均一；ホッパへの材料の再充填の時機と再充填速度と
が不確定であること；スクリューフィーダーへの衝撃
や、工具等の外部の重量物の落下又は持ち上げ等の、偶
発的に断続し重なり合うホッパ擾乱；及び風、付近の機
械、又は通過する乗り物等の環境効果に起因するホッパ
の周期的及び非周期的な擾乱が含まれる。
一般に、重量測定から生じるのは重量消失型供給シス
テムの挙動に関する生の情報であり、その情報自体は、
システムの状態を評価して最終的に質量流量を制御する
には、特に作動設定点変更の際には、不十分である。従
って、質量流量状態に関する追加の情報が、アクチュエ
ータの回転位置を測定するモーター／アクチュエータに
取り付けられた第２のセンサーから得られる。感知重量
信号に使われるプロセスと同様のプロセスを使って感知
モーター位置信号を処理することによってモーター速度
推定値を生成するが、これは重量流量と相関していて、
且つ、感知重量信号から導出される重量流量とは無関係
である。本発明に従って、この二つの重量流量推定値を
組み合わせることによって、実際の重量流量のより良い
推定値が得られる。
重量処理装置14及びモーター処理装置17が使う色々な
作動パラメータの計算を容易にするために、自己同調を
利用して供給プロセスを制御してデータを生成し、この
データから上記の色々な作動パラメータを計算すること
が出来る様にする。本発明の一般的自己同調プロセスに
おいては、秤量供給機械が最初に始動される時、又は作
動条件の極端な変更が行なわれる時（例えば、供給する
材料の種類の変更）、該供給機械は、スイッチ23によっ
て略図示されている様に較正モード又は同調モードにセ
ットされる。較正モードにおいては、システム較正処理
装置・制御生成器24は、制御信号ｕ（ｋ）のシーケンス
を非容量供給に加えさせ、該秤量供給はそのシーケンス
ｕ（ｋ）に反応する。重量センサー13は、対応するモー
ター測定シーケンスZw（Ｋ）を生成し、モーターセンサ
ー16は、対応する重量測定シーケンスZm（Ｋ）を生成す
る。次に、システム較正処理装置・制御生成器24は入力
信号／出力信号ｕ（Ｋ）/Zw（Ｋ）及びｕ（Ｋ）/Zm
（Ｋ）を使って、例えば、ノイズ及び制御パラメータを
推定する。次に、その推定されたパラメータが信号処理
装置14及び17に送られ、較正モードから出て（スイッチ
23を同調から走行へ動かすことで略図示されている様
に）閉ループ制御が始まる。
第２図に、信号処理装置14及び17（第１図）が実行す
るプロセスステップが示されている。このプロセスステ
ップは第3A−3F図及び第４−７図のフローチャートに一
層詳しく示されている。
該プロセスが開始した後、名目上のパラメータ値及び
名目上の変数値はブロック26において、例えば、オペレ
ーターの入力又はメモリーからの検索によって初期化さ
れる。次に制御権は判定ブロック27に移り、ここで秤量
供給装置を較正するべきか否か判定される。若し較正が
不要であれば、例えば、若しブロック26において入力さ
れ又はメモリーから検索されたパラメータが精密である
ことが分かれば、制御権はブロック27からブロック28へ
移る。しかし、較正が必要であれば、制御権はブロック
29に移り、ここでパラメータの較正が行なわれる。ブロ
ック28において、カルマン・フィルター（第１の信号処
理装置14及び17）が初期化され、次に制御権はブロック
30に移り、ここで測定値Zw（Ｋ）及びZm（Ｋ）がセンサ
ー13及び16から取り出される。次に制御権は順にブロッ
ク31及び32を通過し、そこでノイズ共分散行列Qm及びQw
が計算される。次に、ブロック33において、速度推定値
Vm及びVwが得られる。次に制御権はブロック34に移り、
ここで組み合わせ係数Ｃが計算され、総重量速度推定値
Ｔも計算される。次に制御権はブロック35に移り、こ
こで相関係数Acが更新される。次にブロック36におい
て、供給される材料にブリッジが形成されたか否か判定
される。最後に、ブロック37において、モーター制御信
号Ｉ（ｋ）が計算されて、モーター／アクチュエータの
速度を制御するために出力される。その後、制御権は新
しい測定値のためにブロック30に戻され、その後、制御
は周期的に続く。
ここで第3A−3F図の詳細なフローチャートを参照する
と、このプロセスが始まった後、下記のパラメータがス
テップ38で初期化される。
Vd −所望の質量流量設定点、 Ｔ −Zw、Zmについてのセンサーのサンプリング周
期、 Gc −モーターコントローラーの利得定数 rm −モーター測定ノイズ分散の初期値、 rw −重量測定ノイズ分散の初期値、 q2、ｍ−モータープラントノイズ分散の初期値、 q2、ｗ−重量プラントノイズ分散の初期値、 FF −スクリューモーターの送り係数。
図示されてはいないが、ブロック38において色々なフ
ラグ及びカウンターが適当な初期値にセットされる。
次に、制御権はブロック27に移り、ここでブロック38
で入力されたパラメータを較正するべきか否か判定され
る。若しそうならば、制御権はブロック39、40及び41に
移り、ここでそれぞれ第５図、第６図及び第７図に示さ
れている較正手順が行なわれる。較正終了後、又は較正
が不要である場合、制御権はブロック42に移り、ここで
下記のシステム変数が初期化される。
u1、m,u2、ｍ−それぞれ、モーターセンサーから計算
された重量流質量流をもたらすモーター制御変数、 u1、w,u2、ｗ−それぞれ、重量センサーから計算され
た、重量流及び質量流をもたらすモーター制御変数。
ステップ42においても、フィードスクリューモーター
信号IMが所望のレベルに初期化されるので、モーターは
最初は所望の速度で動く。別の実施例では、モーターが
最初は動かない様に信号IMを０に初期化することも出来
る。
ステップ43において、カウンターｋは０にセットさ
れ、制御権はステップ44に渡され、ここで第１サンプル
Zm（１）及びZw（１）が取られる。次に制御権は判定ブ
ロック45に渡され、ここで、若しｋ＋１が２より大きく
て、フィルターが既に初期化されたことを示していれ
ば、制御権は第3B図のプロセスステップに渡される。さ
もなければ、制御権は判定ブロック46に渡され、ここ
で、若しｋ＋１が２に等しくなければ、制御権はブロッ
ク47に渡され、カウンターｋはインクリメントされる。
その後、追加のサンプルがブロック44で取られる。若し
判定ブロック46においてｋ＋１が２に等しいと判定され
たならば、制御権はブロック48に渡され、ここでフィル
ターの初期化が始まる。
ブロック48において、重量測定値に基づく初期重量状
態推定値は時刻ｋ＝２の測定重量Zw（２）にセットされ
る。また、モーター測定値に基づく初期モーター状態推
定値は時刻ｋ＝２の測定モーター位置Zm（２）にセット
される。また、重量測定値Ｗに基づく初期モーター速
度状態推定値は、サンプリング周期Ｔで除した２個の第
１重量測定値の差にセットされ、モーター測定値ｍに
基づく初期質量流推定値は、サンプリング周期Ｔで除し
た２個の第１モーター測定値の差にセットされる。
この様にして、測定された重量並びに測定されたモー
ター位置に基づく、重量流状態及び質量流状態並びにモ
ーター位置及びモーター速度の初期推定値は、最後の重
量信号及びモーター信号並びにそれらの単純時間微分を
使って見出される。また、ブロック48において、時刻ｋ
＝３での重量状態の予測値は時刻ｋ＝２での推定重量状
態と、Ｔにｋ＝２での推定質量流状態を乗じた値との和
にセットされる。同様に、時刻ｋ＝３でのモーター位置
の予測値は、時刻ｋ＝２での推定モーター位置と、Ｔに
時刻ｋ＝２での推定モーター速度を乗じた値との和にセ
ットされる。また、時刻ｋ＝３での重量測定値及びモー
ター測定値にそれぞれ基づく、質量流状態の予測値及び
モーター速度の予測値は、時刻ｋ＝２での推定質量流及
びモーター速度にセットされる。
状態の推定値及び予測値がブロック48で初期化された
後、制御権はブロック49に渡され、ここでエラー共分散
行列Pm及びPwの項が初期化される。
エラー共分散行列Pm及びPwは次の形である： ここで、 σ、w2は、重量測定値に基づく重量エラーの分散で
あり、 σ、w2は、重量測定値に基づく重量速度エラーの分
散であり、 σ、ｗ、、w2は、重量流エラー及び質量流エラー
の共分散であり、 σ、m2は、モーター位置測定値に基づくモーター位
置エラーの分散であり、 σ、m2は、モーター位置測定値に基づくモーター速
度のエラー分散であり、 σ、ｍ、、m2モーター位置エラー及びモーター速
度エラーの共分散である。
エラー共分散行列Pw及びPmがブロック49で初期化され
た後、制御権はブロック47に渡され、ここでカウンター
ｋがインクリメントされ、次のサンプルがブロック44で
取られる。フィルターが初期化されると、ｋ＋１は２よ
り大きくなっており、判定ブロック45は制御権を第3B図
のブロック51に渡す。
ブロック51において、モータープラントノイズ共分散
行列Qm（ｋ）がQo、ｍに等しくセットされ、ここで である。その後、制御権はブロック52に渡され、ここで
モーター測定値残差ｍが方程式： ｍ（Ｋ＋1/K）＝Zm（Ｋ＋１）−ｍ（Ｋ＋1/K） を使って計算され、ここで ｍ（Ｋ＋1/K）は、時刻ｋ以前のモーター測定値を
与えられた時刻ｋ＋１でのモーター測定値残差であり、 Zm（Ｋ＋１）は、時刻ｋ＋１でのモーター位置測定値
であり、 ｍ（Ｋ＋1/K）は、時刻ｋ以前の測定値を与えられ
た時刻ｋ＋１での推定モーター位置である。
その後、制御権はブロック53に移り、ここで行列方程
式： Pm（Ｋ＋1/K）＝F Pm（K/K）Ｆ′＋Qm（Ｋ） を使ってモーターエラー共分散行列Pmが更新され、ここ
で Ｆ′は、Ｆの転置行列であり、Qm（ｋ）は、時刻ｋでの
モータープラントノイズ共分散行列である。
その後、制御権はブロック54に渡され、ここで行列方
程式： σ、m2＝H Pm H′＋rm を使ってモーター測定置残差分散が計算され、ここで Ｈ＝［ １ ０ ］であり、 Ｈ′は、Ｈの転置行列であり、 Pmは、ブロック53で計算され、 rmは、モーター測定値ノイズ分散である。
その後、制御権は判定ブロック56に移り、ここで、ブ
ロック52で計算されたモーター測定値残差の平方が、ブ
ロック54で計算されたモーター測定値残差分散の９倍と
比較される。若し、モーター測定値残差の平方がモータ
ー測定値残差分散の９倍より大きければ、制御権がブロ
ック57に移り、ここでq1、ｍは、ブロック52で計算され
た測定値残差分散の平方の４倍を12で除した値に等しく
セットされる。q1,mはQm行列の11項、即ち である。
ブロック57から制御権はブロック53に戻され、ここで
モーターエラー共分散行列Pmが、Qmの新しい値を使って
再計算される。また、ブロック54を通る２回目の制御権
移転でも、モーター測定値残差分散が再計算される。
判定ブロツク56を２回目に通過する時、測定値残差分
散は、制御権が第3C図においてブロツク56からブロツク
58へ渡る様に充分に大きくなつているべきである。
そこで、モータ測定値残差の大きさがモーター測定値
残差の分散から計算された量と比較され、若しモータ測
定値残差が充分に大きければ、モータープラントノイズ
共分散行列Qmが、より大きなモーター測定値残差を反映
する様に変更される。この調整は、モーター測定値に影
響する大きな摂動の調節に役立つ。
第3C図を参照する。同様のプロセスが重量プラントノ
イズ共分散行列Qwと重量エラー共分散行列Pwとに関して
実行される。詳しく言えば、ブロツク58において、モー
タープラントノイズ共分散行列Qw（ｋ）はQo、ｗに等し
くセツトされ、ここで： 次に、ブロック59において、方程式： ｗ（Ｋ＋1/K）＝Zw（Ｋ＋１）−ｗ（Ｋ＋1/K） を使って重量測定残差Zwが計算され、ここで、 ｗ（Ｋ＋1/K）は、時刻ｋ以前の測定値を与えられ
た時刻ｋ＋１での重量測定値残差であり、 Zw（Ｋ＋１）は、時刻ｋ＋１での重量測定値であり、 ｗ（Ｋ＋1/K）は、時刻ｋ以前の測定値を与えられ
た時刻ｋ＋１での推定重量である。
次に制御権はブロック61に移り、ここで図示の方程式
を使って重量エラー共分散Pwが更新されるが、この方程
式はブロック53に関して上記した方程式と同様である。
次に制御権はブロック62に移り、ここで図示の方程式、
即ちブロック54に関して上記した方程式と同様の方程
式、すなわち、σw2＝HPwH'＋rw等を使って、重量測
定値残差分散が計算される。
次に制御権は判定ブロック63に移り、ここで、ブロッ
ク59で計算された重量測定値残差の平方が、ブロック62
が計算された重量測定値残差分散の９倍と比較される。
若し測定値残差の平方が測定値残差分散の９倍より大き
ければ、制御権はブロック64に移り、ここでフラグZthf
％,perf％，及びZperf％は全て１に等しくセットされ
る。次に制御権は判定ブロック66に移る。若し判定ブロ
ック63における比較が満たされなければ、制御権は判定
ブロック66に直接渡される。
判定ブロック66において、フラグzthf％,perf％及びZ
perf％の状態がチェックされる。若し全てのフラグがブ
ロック66に示されている様に指示された状態と一致すれ
ば、制御権は判定ブロック67に移り、ここでフラグzthf
％の状態が０と比較され、若し０ならば、制御権はブロ
ック66に移り、ここでフラグZperf％は０にリセットさ
れ、制御権は第3D図のブロック76、即ち入り口点「Ｄ」
に移される。
もしフラグZthf％が判定ブロック67によって０にセッ
トされるべきでないと判定されれば、制御権はブロック
69に移り、ここでQw行列のq1、ｗ項は、ブロック59で計
算された重量測定値残差の平方の４倍を12で除した値に
等しくセットされる、即ち： 制御権はブロック70に移り、ここでフラグzthf％がリセ
ットされる。また、ブロック70においてはカウンターCa
lpertがインクリメントされ、量Ａ、ｗ及びZB、Ｗが
０に等しくセットされる。カウンターCalpert及び量
Ａ、Ｗ及びZB、Ｗはシステムのノイズパラメータの同調
の際に使われるが、それについては第６図を参照して一
層詳しく後述する。
ブロック70から、制御権はブロック61に戻り、ここで
Qwの調整された値を使って重量エラー共分散行列Pwが再
び計算される。次に重量測定値残差分散がブロック62に
おいて再計算されるが、これにより判定ブロック63から
制御権がブロック64を迂回してブロック66へ直接に渡る
べきである。ブロック66において、フラグZperf％は先
のブロック64経由の制御権移転でセットされてあったの
で、制御権はブロック67へ移る。フラグZthf％はブロッ
ク70でリセットされてあったので、ブロック67は制御権
をブロック68に移転させ、ブロック68はフラグZperf％
をリセットし、制御権を第3D図のブロック76、即ち入り
口点「Ｄ」、へ移転させる。
第3C図に示されているプログラムの部分を次に通る際
に、若し判定ブロック63が、重量測定値残差の平方がモ
ーター測定値残差分散の９倍より小さいと判定すれば、
判定ブロック66は（perf％＝１であるので）制御権をブ
ロック71へ移転させ、ここでフラグZperf％がセットさ
れる。次に制御権はブロック72及び73に移り、ここでカ
ウンターCalpertがインクリメントされ、変数Ａ、Ｗ
及びＢ、Ｗが０にセットされる。次に、ブロック74B
において、現在の時間サイクルｋのq1、ｗは、先の時間
サイクルｋ−１において（ブロック69において）計算さ
れたq1、ｗに等しくセットされる。また、フラグperf％
はブロック74Aにおいて０にリセットされる。
次に制御権はブロック61、62、63、66、67、68を通
り、結局第3D図のブロック76に移転する。
斯くして、第3C図に示されているプログラムは、重量
測定値残差の大きさに基づいて重量プラントノイズ共分
散行列Qwを再計算する外、現実のあらゆる摂動に続けて
第２の人工的摂動を強制する。この第２の強制摂動は、
ブロック71−74から成るループで表わされている。この
第２摂動を強制することは、秤量供給システムの、再充
填などによる段階的測定値摂動に対する応答を改善する
ために必要である。
ここで第3D図を参照する。ブロック76において、モー
ター・カルマン利得Km及び重量カルマン利得Kwが下記の
方程式を使って計算される： Km（Ｋ＋１）＝Pm（Ｋ＋1/K）Ｈ′［H Pm（Ｋ＋1/K）Ｈ′＋rm］-1 Kw（Ｋ＋１）＝Pw（Ｋ＋1/K）Ｈ′［H Pw（Ｋ＋1/K）Ｈ′＋rw］-1 ここで であり、 K1、ｍ（ｋ＋１）は、時刻ｋ＋１でのモーター位置カル
マン利得であり、 K2、ｍ（ｋ＋１）は、時刻ｋ＋１でのモーター速度カル
マン利得であり、 K1、ｗ（ｋ＋１）は、時刻ｋ＋１での重量カルマン利得
であり、 K2、ｗ（ｋ＋１）は、時刻ｋ＋１での重量速度カルマン
利得であり、 他の全ての変数は先に定義又は計算された。
次に、推定モーター位置及びモーター速度並びに重量
及び重量速度は、これらの変数について先に計算されて
あった値を使い、図示の方程式を使って、ブロック76で
計算されたカルマン利得並びにブロック52及び59でそれ
ぞれ計算されたモーター及び重量測定値残差を使って更
新される。次に、制御権はブロック78に移り、ここでエ
ラー共分散行列Pm及びPwを図示の方程式を使って更新す
るが、ここでＩは単位行列に等しく、他の全ての変数は
先に定義又は計算されてある。制御権はブロック79に渡
り、ここで下記の方程式を使ってモーター位置ｍ、モ
ーター速度ｍ、重量ｗ、及び重量速度ｗの新しい
予測値を計算する： ｍ（Ｋ＋2/K＋１）＝ｍ（Ｋ＋1/K＋１） ＋T ｍ（Ｋ＋1/K＋１）＋u1、ｍ（Ｋ＋１） ｍ（Ｋ＋2/K＋１）＝ｍ（Ｋ＋1/K＋１） ＋u2、ｍ（Ｋ＋１） ｗ（Ｋ＋2/K＋１）＝ｗ（Ｋ＋1/K＋１）T ｗ （Ｋ＋1/K＋１）＋u1、ｗ（Ｋ＋１）２ （Ｋ＋2/K＋１）＝ｗ（Ｋ＋1/K＋１） ＋u2、ｗ（Ｋ＋１） ここで、 u1、ｍ（ｋ＋１）は、時刻ｋ＋２でのモーター位置に影
響する様に予測された時刻ｋ＋１で適用されるモーター
制御の値であり、 u2、ｍ（ｋ＋１）は、時刻ｋ＋２でのモーター速度に影
響する様に予測された時刻ｋ＋１で適用されるモーター
制御の値であり、 u1、ｗ（ｋ＋１）は、時刻ｋ＋２での重量に影響する様
に予測された時刻ｋ＋１で適用されるモーター制御の値
であり、 u2、ｗ（ｋ＋１）は、時刻ｋ＋２での重量速度に影響す
る様に予測された時刻ｋ＋１で適用されるモーター制御
の値であり、 他の全ての変数は先に定義又は計算されてある。
次に制御権はブロック81に移転され、ここで下記の方
程式を使って組み合わせ係数Ｃを計算する： Ｃ＝（AC 2 σ、m2＋σnc 2）／（σ、w2＋AC 2 σm2＋σnC 2） ここで、 Acは、モーター速度を重量速度に相関させる係数（相関
係数）であり、 σ、m2は、Pm行列の22項であり、 σ、w2は、Pw行列の22項であり、 σnC 2は、相関ノイズの分散（第６図の同調手続きにお
いてセットされる）である。
次に制御権はブロック82に渡り、ここで、図示の方程
式を使い、相関係数AC及び組み合わせ係数Ｃを使って、
ブロック79で計算されたモーター速度予測値及び重量速
度予測値を組み合わせて、総重量速度推定値Ｔに到達
する。
次に、制御権は第3E図のブロック83、即ち入り口点
「Ｅ」に渡る。第3E図のプロセスにおいて、相関係数AC
は、NC（例えばNC＝10）測定サイクル毎に更新される。
詳しく言えば、ブロック83において、重量速度エラーVe
は、ブロック79で計算された重量速度と、ブロック79で
計算されたモーター速度に相関係数ACを乗じた積との差
に等しくセットされる。次に、制御権はブロック８に渡
り、ここでブロック83で計算された重量速度エラーが変
数Ve、sumに累積される。
次に、制御権はブロック85に渡り、ここでカウンター
Vecがインクリメントされ、次に判定ブロック86におい
てチェックされる。若しNAサイクルが未だ終っていなけ
れば、制御権は次に第3F図のブロック90に渡される。し
かし、若し判定ブロック86においてNAサイクルが過ぎた
と判定されると（即ち、VeのNA回の計算がVe、sumに累
積されたと判定されると）、制御権はブロック87に渡
り、ここでVe、ave（Nc重量速度エラーの平均値）が計
算される。次に、ブロック88において、相関係数ACが、
下記の方程式を使って更新される： Ac＝Ac＋Kg Ve、ave/ｍ ここで、 Acは相関係数であり、 KgはAc更新利得であり、例えばKg＝0.1であり、 Ve、aveは、ブロック83で計算された差のNAサイクルの
平均値であり、 Vmは、ブロック79で計算されたモーター速度である。
累積された和Ve、sum及びVecは各々ブロック89で０に
セットされ、制御権は第3F図のブロック91、即ち入り口
「Ｆ」に渡る。
斯くして、Ncサイクル毎に、重量測定値ｗに基づく
重量速度の推定値と、モーター測定値Ac ｍに基づく
重量速度の推定値との差に基づいて相関係数Acが再計算
される。
今、第3F図を参照して、本発明の材料ブリッジ検出プ
ロセスを説明する。ブロック91から始まって、速度変数
Zv、ｍ（ｋ）が、現在のサイクルZw（ｋ）で取られた重
量測定値から、先のサイクルZw（ｋ−１）で取られた重
量測定値を引いた値をサンプリング周期Ｔで除した単純
な時間微分として計算される。
次に、制御権は判定ブロック92に渡り、ここで３状態
フラグＢ％の状態がチェックされる。若しＢ％が０であ
れば、第3F図のブリッジ・チェックルーチンは飛ばさ
れ、制御権は直ちに第４図に示されているモーター制御
プロセスに渡る。この様な場合は、例えば始動時に起こ
る。若し材料ブリッジチェックを実行しなければならな
いならば、フラグＢ％は１に等しくセットされ、判定ブ
ロック92は制御権を判定ブロック93に渡し、ここでカウ
ンターBcがチェックされる。後述する様に、カウンター
Bcは各々の制御権移転毎にインクリメントされる。最初
の制御権移転時に、カウンターBcは１に等しくなり、制
御権はブロック94に渡り、ここで変数wrがブロック91
で計算されたZv、ｗに等しくセツトされる。２回目及び
その後の制御権移転で、判定ブロック93はカウンターBc
が１より大きいことを判定して制御権をブロック96に移
転させ、ここで変数wrが方程式： wr＝ wr＋K ri（BC）（Z v、ｗ−wr） を使って計算され、ここで wrは急速推定重量速度であり、 Kriは、第７図のブロック147−151で計算される急速識
別利得であり、 Bcはブリッジカウンターであり、 Zv、ｗは測定重量速度である。
制御権はブロック97に移り、ここでブリッジカウンタ
ーBcはインクリメントされる。次に、判定ブロック98に
おいて、ブリッジカウンターBcはフラグBcFlagと比較さ
れるが、これは、好適な実施例では13に等しい。また、
判定ブロック98は、ブロック96において増分的に計算さ
れた変数を、ブロック82で前述の如くに計算された総重
量速度推定値Ｔの、好ましくは二分の一と、比較す
る。若し判定ブロック98によりチェックされた両方の条
件が満たされれば、それは初期ブリッジ検出が生じたこ
とを意味しており、制御権はブロック99に移って、ここ
でフラグＢ％が２に等しくセットされる。ブロック99へ
の制御権の移転は、材料ブリッジの検出を示すが、精密
な材料ブリッジ検出を補正するために、第２材料ブリッ
ジ試験（以下に説明する）を行なう。
若し判定ブロック98によりチェックされる条件のいず
れかが満たされなければ、制御権は判定ブロック101に
渡り、ここでカウンターBcがBcFlagに等しいか否か判定
される。若しそうならば、制御権はブロック102に渡
り、制御権が第４図に示されているプロセスに渡される
前に、カウンターBcが１にリセットされる。さもなけれ
ば、制御権は判定ブロック101から第４図の手順へ直接
渡される。
その後の制御権移転で、若し判定ブロック92において
フラグＢ％が２にセットされてあると判定されれば、制
御権は判定ブロック103に移る。判定ブロック103及びブ
ロック104、106、107及び108は、判定ブロック93及びブ
ロック94、96、97及び98の機能と同一の機能を遂行す
る。ブロック103、104、106、107及び108は、共同し
て、第２の材料ブリッジ検出手段を構成する。若しブロ
ック108によりチェックされる二つの条件が満たされれ
ば、制御権はブロック109に渡されるが、そのことは、
材料ブリッジの存在が確認されたことを示す。ブロック
109において、例えば警告音を発し且つ／又は秤量供給
システムを停止させるなどの適切なステップが行なわ
れ、フラグＢ％がφにセットされる。次に制御権はブロ
ック111に移る。若し判定ブロック108により試験される
両条件が満たされると、制御権は判定ブロック111に直
接移り、ここでカウンターBcが限界BcFlagと比較され、
変数wrが、ブロック98の同様に、総重量速度推定値
Ｔの二分の一と比較される。若し判定ブロック111によ
り試験される両条件が満たされると、制御権はブロック
112及び113に渡り、ここでフラグＢ％及びカウンターBc
が共に１にリセットされる。さもなければ、判定ブロッ
ク111は制御権を第４図のプロセスに直接に移転する。
判定ブロック111からブロック112及び113への制御権の
移転は、（ブロック98により試験された二つの材料ブリ
ッジが満たされたことにより）材料ブリッジが検出され
たが判定ブロック108によってブリッジが確認され得な
かったので、材料ブリッジは存在せず、従って補正処置
を取る必要が無いことを示す。
今、第４図を参照して、モーター制御手順を説明す
る。最初に、ブロック114において、第3D図の判定ブロ
ック82で計算された総推定重量速度Ｔを所望の設定点
Vdから差し引くことにより、設定点エラーを計算する。
次に、判定ブロック116は、設定点エラーを、所望の設
定点の好ましくは75％と比較して、制御権をブロック11
7又は118のいずれかに適宜移転して制御利得Ｇを調節す
る。ブロック117において、他の値は受け入れることが
出来るが、Gcは0.9より小さく、好ましくは0.1である。
勿論、任意の個数のステップを使ってこの比例制御を達
成することが出来ることを当業者は理解するであろう。
次に、制御権はブロック119に渡り、ここでモーター
制御変数Imが設定点エラーｃ、制御利得Ｇ、及び送り
係数FFから積分的に計算される。次に、制御権はブロッ
ク121に渡り、ここで第3B図のブロック79で新しい予測
値を計算するために使われる制御効果が、方程式： u1、ｗ（Ｋ）＝b1、w ｃ（Ｋ−１） u2、ｍ（Ｋ）＝b2、w ｃ（Ｋ−１） u1、ｍ（Ｋ）＝b1、m ｃ（Ｋ−１） u2、ｍ（Ｋ）＝b2、m ｃ（Ｋ−１） を使って更新され、ここで b1、ｗは、重量の位置補正係数であり、 b2、ｗは、重量の小信号速度利得であり、 b1、ｍは、モーターの位置補正係数であり、 b2、ｍは、モーターの小信号速度利得であり、 ｃ（ｋ−１）は、制御利得Ｇと、先のサイクルでブ
ロック119において計算された設定点エラーｄとの積
である。
ブロック121で使われる位置補正係数及び小信号速度
利得は、システム較正中に、第５図の手順を使って較正
されることに注意するべきである。また、量ｃ（Ｋ−
１）は、好適な実施例の制御システムにおける時間遅れ
を補正するために制御効果u1及びu2を計算するのに使わ
れることに注意するべきである。本発明の範囲から逸脱
せずに多少とも時間遅れを使用することが出来ることを
当業者は理解するであろう。
次に、制御権はブロック122に移り、ここでモーター
信号IMがモーターを制御するために出力される。次に、
制御権は第４図から第3A図のブロック47に戻り、ここで
ｋでインクリメントされ、制御ループ全体が再びたどら
れる。
ここで、第５図、第６図及び第７図に示されている較
正ルーチンを考察する。初めに、第５図の制御パラメー
タ較正ルーチンを考察すると、秤量供給システムのステ
ップ応答を使用して確率論的コントローラの制御モデル
を較正することが出来ることが分かる。詳しく言えば、
一連のステップ関数（即ち、サンプリング間隔Ｔより長
い周期を持った方形波）を制御信号としてパラメータ較
正・制御生成器24（第１図）により加え、補正されてい
ない秤量供給機械を測定し、２系列の測定残差を計算す
ることが出来、その一方は重量測定値、他方はモーター
測定値についてのものである。次に、これらの測定値残
差の系列から、重量及びモーター補正係数b1、ｗ及び
b1、ｍ並びに小信号重量及びモーター速度利得b2、ｗ及
びb2、ｍが計算され、且つ適当なカルマンフィルター
（第１図の14又は17）に出力されて、秤量供給システム
の制御に使用される。
第５図のフローチャートを参照して詳しく言えば、ブ
ロック123において、０から所望の設定点だけオフセッ
トした方形波信号が制御信号ｕ（ｋ）又はVc（ｋ）と同
等に生成され、秤量供給機械に加えられる。該方形波
は、2Aのピーク間信号振幅及び20Tの信号周期を有し、
ここでＴはサンプリング周期である。
この加えられた方形波は、大きさIhighの高い値のモ
ーター信号を発生させ、これは時間10Tの間持続し、こ
れに大きさIlowの低い値のモーター信号が続き、これも
時間10Tの間持続する。IhighとIlowとの差は2A/FFであ
り、Ａは、所望の作動点（即ち、方形波のオフセット）
の付近でのシステムの動作の判定を可能にする様に選ば
れる。好ましくは、Ａは所望の設定点の約25％である。
方形波が加えられている時、制御権はブロック124に
あり、ここで平均高質量流量推定値ｗ、Ｈと平均高モ
ーター速度ｍ、Ｈとが、各々該方形波の直前に判定さ
れた一連の推定値から計算され、ｕ（ｋ）の高から低へ
の遷移、即ち方形波ｕ（ｋ）の高レベル部分の持続時間
10Tの、フィルターが安定した終了時点での遷移が行な
われる。また、ブロック97において、平均低質量流量推
定値Vw、Ｌと平均低モーター速度Vm、Ｌとが、該方形波
の直前に各々判定された一連の推定値から判定され、ｕ
（ｋ）の低から高への遷移、即ち方形波Ｕ（ｋ）の低レ
ベルの持続時間10Tの、フィルターが安定した終了時点
での遷移が行なわれる。
次に、制御権はブロック126に移り、ここで測定値残
差の和が計算される。残差ｗ及びｍは、実際の重量
測定値Σｗ及びΣｍと、補正無しでフィルターによ
り予測された重量予測位置及びモーター予測位置との差
により生成されるが、そこでは、測定される応答は初め
は方形波ｕ（ｋ）の階段状の変化に起因して観察され
る。和Zw及びZmを生成する際に、方形波の各々の高レベ
ル部分について計算された残差には１が乗じられ、方形
波の各々の低レベル部分について計算された残差には−
１が乗じられる。
次に、制御権はブロック128に渡り、ここで次の方程
式： b2、ｗ＝（ｗ、Ｈ−ｗ、Ｌ）/2A b2、ｍ＝（ｍ、Ｈ−ｍ、Ｌ）/2A を使って小信号利得b2、ｗ及びb2、ｍが計算される。
換言すれば、それぞれの小信号利得は、高推定値及び
低推定値の差をピーク間入力振幅2Aで除した商に等し
い。
次に、ブロック129において、重量組成係数b1、ｗ及
びb1、ｍが方程式： b1、ｗ＝Σw/2N A B1、ｍ＝Σm/2N A を使って計算され、ここで、 Σｗは、ブロック127で計算された重量測定値残差
の和であり、 Σｍは、ブロック127で計算されたモーター測定値
残差の和であり、 Ｎ及びＡは、それぞれ、加えられた方形波のサイクル
数及び振幅である。換言すれば、重量補正係数は、振幅
Ａで正規化された、それぞれの測定残差の平均値であ
る。
次に、ブロック131において、重量補正係数b1、ｗ及
びb1、ｎ、及び小信号利得b2、ｗ及びb2、ｍがカルマン
フィルターに送られる（そして、特に第４図のブロック
121で使われる）。
ここで、ノイズパラメータrm,rw,qm及びqw,及び相関
ノイズσnc2の分散を考察する。実際のプラント分散及
び測定値分散の推定値を計算するために、予測測定値残
差分散に対するプラントノイズ分散と測定値ノイズ分散
との間に存在する既知の線形関係を利用する。詳しく言
えば、秤量供給システムはパラメータ較正・制御生成器
24により制御されて一定速度で作動する（即ち、制御ベ
クトルｕ（ｋ）の各値は同じであり、測定値の二つの対
応する系列Zw（ｋ）及びZm（ｋ）が取られて、それぞ
れ、２対の一定利得フィルターAw及びBw及び、及びAm及
びBmに供給されるが、その各々は固定した既知の利得の
異なる組を持っている。好適な実施例では、フィルター
Amは利得K1A、ｍ＝0.8及びK2A、ｍ＝0.4を有し、フィル
ターBmは利得K1B、ｍ＝0.4及びK2B、ｍ＝0.2を有し、フ
ィルターAwは利得K1A、ｗ＝0.8及びK2A、ｗ＝0.4を有
し、フィルターBwは利得K1B、ｗ＝0.4及びK2Bw＝0.2を
有する。該フィルターの各々から、対応する測定値残差
分散が計算され、これらから、測定値ノイズ分散rm、rw
及びプラントノイズ分散qm、qwが計算される。
更に、規則的制御ループの２個のカルマンフィルター
もこの一定速度開ループ較正期間に作動させられ、一連
の質量流量推定値及びモーター速度推定値が生成され
る。この一連の質量流量推定値及びモーター速度推定値
から、重量測定値に基づく推定質量流量速度と、モータ
ー速度推定値に名目上の相関係数Ac、nomを乗じた積に
基づく推定質量流量速度との差から一連の残差が計算さ
れる。この一連の残差から、相関ノイズ分散σnc2が計
算される。この相関ノイズ分散は、相関係数Ｃの周期的
計算（第3D図のブロック81を見よ）に使われる。
第６図のフローチャートに、本発明のノイズ較正アル
ゴリズムが示されている。このアルゴリズムを始動させ
るため、秤量供給システムをブロック132から一定速度
で走らせる。判定ブロック133は、２個の連続する無摂
動測定値が取られたか否か判定する。若しそうならば、
ステップ134において、全てのフィルターAw、Bw、Am及
びBmについてフィルターの始動（第3A図に示されてい
て、明細書を支持するフィルター始動と同様）がなされ
る。次に、フィルターAw、Bw、Am及びBmの出力が落ち着
くのを可能にするために、ループ化した判定ブロック13
6を使って好ましくは35回の測定サイクルが続けて行な
われる。次に、好ましくは100回の測定サイクルが行な
われ、残差Ａ、ｍ、Ｂ、ｍ、Ａ、wi、Ｂ、wi及
びw/nがブロック137及び138において計算される。次
にブロック139において、残差の和ΣＡ、ｍ、Σ
Ｂ、ｍ等が、残差の平方ΣA 2、ｍ、ΣB 2、ｍ、Σ
A 2、ｗ、ΣB 2、Ｗ及びΣw2、ｍと共にブロック13
9で計算される。判定ブロック141は100回の測定サイク
ルを可能にする。
上記した様に、規則的なカルマンフィルターはこの10
0回の測定サイクル中も作動させられる。これにより、
重量測定についてデータ編集が可能となる。特に、第3C
図を再び参照すると、若し重量測定値摂動が検出される
と、カウンターCalpertはインクリメントされ、残差
ZA、ｗ及びZB、ｗはブロック70及びブロック72及び73に
おいて各々０にセットされる。このプロセスにおいて、
重量測定値摂動は、同調処理中は無視することが出来
る。
第６図の判定ブロック141により試験される条件が満
たされた後、制御権はブロック142に渡り、ここで量Nc
は100からカウンターCalpertを引いた値にセットされ
る。次に、制御権はブロック143に渡り、ここで４個の
フィルターAm、Bm、Aw及びBwの各々について測定値残差
分散が、ノイズ相関分散σnc2と同様に、図示の方程式
を使って計算される。次に制御権はブロック144に渡
り、ここで測定値ノイズ分散rm及びプラントノイズ分散
qwが、米国特許第４、893、262号（1989年４月28日出願
の出願第344、458号）に詳しく記載されている様に、フ
ィルターAw及びBwにより作られた分散から計算される。
ブロック146において、測定値ノイズ分散、プラントノ
イズ分散及び相関ノイズ分散は確率論的コントローラの
適当なカルマンフィルターに送られる。
本発明は、質量モードでノイズ較正する規程を有す
る。質量モードで較正をするために、重量補正係数b1、
ｗ及びb1、ｍ及び第５図で計算される小信号利得b2、ｗ
及びb2、ｍが最初に較正され４個のフィルターAm、Bm、
Aw及びBwに包含される。次に制御変数ｕ（ｋ）の変動
が、前述の設定点制御の方法と同様に可能とされる。第
６図ノイズ較正処理が次に続く。質量モードでのノイズ
較正は、本発明の汎用性を向上させるのに役立つ、且
つ、質量モード制御中のノイズ較正又は再較正を考慮す
るものである。
第７図のフローチャートを参照して、相関係数Ａの同
調について説明する。第６図に関して上記した様に、制
御に使われるカルマンフィルターは100サイクルの作動
を許されるが、その作動には100回の重量測定及び200回
のモーター測定を行なう必要がある。これら２系列の10
0回の測定は、第７図の急速識別プロセスで使われる。
詳しく言えば、ブロック147−151から成る第１ループ
において、急速識別利得Kriについて長さ100のベクトル
が得られる。ブロック147において、ブロック150で使わ
れる急速識別方程式のためのシードが入力され、ブロッ
ク149及び151の支援を受けて、ブロック150の方程式は
周期的に実行されて100個の要素を持った急速識別利得
ベクトルKriを生成する。
勿論、急速識別ベクトルKriの個々の項はブロック147
に入力されるシードが決定された後に決定されるので、
ブロック147−151により実行される急速識別利得計算ル
ーチンの結果は常に急速識別利得ベクトルKriについて
同じシーケンスとなる。そこで、ベクトルKriを再計算
せずに、相関係数Acが計算される毎に、急速識別ベクト
ルKriを予め格納することが出来る。
急速識別ベクトルKriの計算後、カウンターＩはブロ
ック152においてリセットされ、ブロック153−158から
成るループの処理が、カルマンフィルターにより作られ
た２系列の100個の測定値Aw及びAmを使って繰り返し行
なわれる。
より詳しく言えば、ブロック153において、隣接する
測定値の単純な時間微分を取ることによって、重量速度
Zv、ｗ及びモーター速度Zv、ｍについての単純な推定値
が決定される。次に、ブロック156において、急速識別
利得Kriを含む図示の方程式を使って、量ｗ及びｍ
が累算される。ブロック156を通るサイクルが100回行な
われた後、判定ブロック157は制御権をブロック159に移
転し、ここで相関係数Acがｗをｍで除したものとし
て計算され、各々ブロック156通る100サイクル後に決定
される。
次に、自己同調較正及び重量及びモーター測定値を含
む好適な実施例のコンピューター15のためのソースコー
ドプログラムの注釈付きソースコードリストを記載す
る。表IIに詳しく記載されている様に、このプログラム
は第3A−3F図及び第４−７図のフローチャートに示され
ているステップを含んでいる。
以上、本発明を、その特別の実施例を参照して説明し
たが、当業者は、本発明の範囲を逸脱することなく色々
な変更及び修正に想到することが出来よう。例えば、重
量測定値及びモーター測定値を調整するために２個のカ
ルマンフィルターを使わずに、単一のカルマンフィルタ
ーを採用することが出来る。１個のフィルターを使用す
ることの背景にある主な思想は、重量速度Vw及びモータ
ー速度Vmとの間の物理的関係： Vw＝AcVm＋nc に基づいており、ここでAcは結合係数であり、ncは付随
するノイズプロセスである。
公式の組み合わせた形において、システムのダイナミ
ックスを方程式： Xw（Ｋ＋１）＝Xw（Ｋ）＋T Ac Vm（Ｋ）＋w1（Ｋ） Xw（Ｋ＝１）＝Xw（Ｋ）＋T Vm （Ｋ）＋w2（Ｋ） Vm（Ｋ＝１）＝Vm（Ｋ）＋W3（Ｋ） で表わすことが出来、ここでw1、w2及びw3は状態ノイズ
である。重量速度は明示的には与えられていないが、上
記の積Ac Vmに対する物理的関係から暗示的に与えられ
る。当業者は、拡張したカルマンフィルターを較正して
状態Xw、Xm、Vm及びパラメータAcを推定し得ることを理
解するであろう。第８図は、重量測定値ＺW及びモータ
ー測定値Vmを効率的に処理するのに必要なステップのシ
ーケンスが示されている。
補正パラメータ及び同調パラメータは、上記の方法又
は当業者に周知された対応する技術を使って得ることが
出来る。重量及び／又はモーター測定値を変動させるノ
イズ及び異常な影響は、上記の技術で処理することが出
来る。モーター制御のために、暗示的重量速度推定値
ｗ＝Acｍは、Ｔが以上に示されたのと同様にして積
分制御プロセスで使われる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の重量消失型供給システムを示す。 第２図は、本発明の制御の全体の流れを示すフローチャ
ートである。 第3A〜3F図は、本発明の重量信号処理装置及びモーター
信号処理装置により行なわれる計算ステップのフローチ
ャートである。 第４図は、本発明のモーターコントローラにより行なわ
れる計算ステップのフローチャートである。 第５図は、制御パラメータを較正するために本発明によ
り行なわれる計算ステップのフローチャートである。 第６図は、本発明によりデータ編集と共に行なわれるノ
イズパラメータの較正の計算ステップのフローチャート
である。 第７図は、相関係数を決定するために本発明により行な
われる計算ステップのフローチャートである。 第８図は、感知したモーター位置を推定プロセスに統合
する本発明の第２の方法を示すフローチャートである。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05D 7/00

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】或る量の材料を格納する手段と、 材料排出アクチュエータを含む、前記格納手段から材料
    を排出する手段と、 前記の量の材料の重量又は排出される材料の重量を感知
    する手段と、 前記材料排出アクチュエータの位置又は速度を検出する
    手段と、 感知された重量に応じて排出される材料の第１の排出速
    度を推定する手段と、 検出されたアクチュエータ位置又は速度に応じて排出さ
    れる材料の第２の排出速度を推定する手段と、 推定総排出速度を生成するための式に前記第１及び第２
    の排出速度を代入して、排出される材料の推定総排出速
    度を生成する手段と、 排出される材料の前記推定総排出速度に応じて前記材料
    排出アクチュエータを制御し、前記格納手段から所望の
    材料排出速度で材料を排出させる手段と、から成ること
    を特徴とする秤量供給装置。
  2. 【請求項２】或る量の材料を格納する手段と、 材料排出アクチュエータを含む、前記格納手段から材料
    を排出する手段と、 前記の量の材料の重量又は排出される材料の重量を感知
    する手段と、 前記の感知された重量を、格納されている材料の実際の
    重量又は排出される材料の実際の重量と異ならせる少な
    くとも一つのノイズプロセスのモデルを含み、前記の感
    知された重量に応じて排出される材料の第１の排出速度
    を推定する手段と、前記の検出された位置又は速度を、
    前記材料排出アクチュエータの実際の位置又は速度と異
    ならせる少なくとも一つのノイズプロセスのモデルを包
    含し、前記材料排出アクチュエータの前記の検出された
    位置又は速度に応じて、排出される材料の第２の排出速
    度を推定する手段と、 推定総排出速度を生成するための式に前記第１及び第２
    の排出速度を代入して、排出される材料の推定総排出速
    度を生成する手段と、 排出される材料の前記の推定総排出速度に応じて前記排
    出アクチュエータを制御する手段と、から成ることを特
    徴とする秤量供給装置。
  3. 【請求項３】或る量の材料を格納する手段と、 材料排出アクチュエータを含む、材料を排出する手段
    と、 前記の量の材料の重量又は排出される前記材料の重量を
    感知する手段と、 前記材料排出アクチュエータの位置又は速度を測定する
    手段と、 第１カルマンフィルターを含む、前記の感知された重量
    に応じて排出される材料の第１の排出速度を推定する手
    段と、 第２カルマンフィルターを含み、前記材料排出アクチュ
    エータの前記の測定された位置又は速度に応じて、排出
    される材料の第２の排出速度を推定する手段と、 推定総排出速度を生成するための式に前記第１及び第２
    の排出速度を代入して、排出される材料の推定総排出速
    度を生成する手段と、 排出される材料の前記の推定総排出速度に応じて前記排
    出アクチュエータを制御して、前記格納手段から所望の
    材料排出速度で材料を排出させる手段とから成ることを
    特徴とする秤量供給装置。
  4. 【請求項４】前記の感知された重量を前記の実際の重量
    と異ならせる前記の少なくとも一つのノイズプロセスの
    前記モデルを調整する手段と、 前記材料排出アクチュエータの前記の感知された位置又
    は速度を前記材料排出アクチュエータの実際の位置又は
    速度と異ならせる前記の少なくとも一つのノイズプロセ
    スを調整する手段とを更に備えていることを特徴とする
    請求項２に記載の秤量供給装置。
  5. 【請求項５】前記推定総排出速度を生成する手段は、組
    み合わせ係数に従って前記の第１及び第２の排出速度に
    重み付けをする手段を含むことを特徴とする請求項１乃
    至請求項３の何れか１項に記載の秤量供給システム。
  6. 【請求項６】前記組み合わせ係数は、前記第１及び第２
    の排出速度の、実際の材料排出速度に対する相対精度に
    応じて可変であることを特徴とする請求項５に記載の秤
    量供給システム。
  7. 【請求項７】排出される材料の前記第２の排出速度を推
    定する前記手段は、前記材料排出アクチュエータの前記
    の感知された位置又は速度に基づいて実際の速度を推定
    する手段と、前記推定アクチュエータ速度に相関係数を
    乗じることにより前記第２速度を生成する手段とを含む
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に
    記載の秤量供給システム。
  8. 【請求項８】前記相関係数は、前記第１及び第２の排出
    速度の、前記の実際の材料排出速度に対する相対精度に
    応じて可変であることを特徴とする請求項７に記載の秤
    量供給システム。
  9. 【請求項９】前記第１及び第２の排出速度を監視する手
    段を含む、前記格納手段内の材料のブリッジを検出する
    手段を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項
    ３の何れか１項に記載の秤量供給装置。
  10. 【請求項１０】或る量の材料を格納する手段と、 材料排出アクチュエータを含む、前記格納手段から材料
    を排出する手段と、 前記の量の材料の重量又は排出される材料の重量を感知
    する手段と、 前記材料排出アクチュエータの位置又は速度を検出する
    手段と、 感知された重量及び検出されたアクチュエータ位置又は
    速度に応じてアクチュエータ位置及び速度を推定する手
    段と、 感知された重量と検出されたアクチュエータ位置又は速
    度に応じて、排出される材料の速度とアクチュエータ速
    度との相関を推定する手段と、 感知された重量と検出されたアクチュエータ位置及び速
    度とに応じて重量を推定する手段と、 推定された相関係数と推定されたアクチュエータ速度と
    に基づいて重量速度を推定する手段と、 排出される材料の前記の推定された総速度に応じて前記
    材料排出アクチュエータを制御して、前記格納手段から
    所望の材料排出速度で材料を排出させる手段と、から成
    ることを特徴とする秤量供給装置。
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