JP3269792B2 - 非同期ネットワーク型制御システム、このシステムにおけるプロセス管理方法およびプロセス管理プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

非同期ネットワーク型制御システム、このシステムにおけるプロセス管理方法およびプロセス管理プログラムを記録した記録媒体

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非同期ネットワー
ク型制御システムに係り、特に非同期ネットワークを介
して制御対象プロセスと制御装置が接続されている場合
に制御装置が制御プロセスにおけるそれぞれの操作量を
実時間で演算して制御するようにした制御システムに関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来の制御システムでは、制御対象プロ
セスの動特性に応じた最適な操作量を演算する手段が予
め設計されて制御装置に実装された上で、プロセス量の
観測、制御演算、操作量の出力などの一連の処理を実時
間すなわち一定時刻おきに実行する必要があった。その
ために、実時間性を考慮した特殊なネットワークシステ
ム（同期型ネットワーク）を構築する必要があった。
【０００３】一方、回線コストを安価に抑えるために
は、その分の開発費用、メンテナンス費用が余計にかか
っていた。特に、制御対象プロセスと制御装置とを含む
操作ステーションを遠隔地に設置する必要がある場合、
実時間性を考慮した専用回線を用いる必要があり、高い
回線コストがかかるという問題があった。
【０００４】回線コストが安価な非同期ネットワークを
用いると、公衆回線であるため混み合う時間帯のように
ネットワークの状態により変動する伝送遅延時間が発生
してしまう。その結果、制御対象から制御装置を経て再
び制御対象に戻るまでのプロセス信号，操作信号が一巡
する経路に変動する無駄時間が生じることになり、これ
が制御性能や安定性を低下させるという問題点があっ
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、実時間性を
考慮していない非同期ネットワークでも、プロセス量の
検出時間や操作信号の制御対象側での受信時間等の時間
の管理を正確に行なうことにより変動無駄時間を正確に
制御して制御性能および安定性を向上できる非同期ネッ
トワーク型制御システムを提供することを目的としてい
る。
【０００６】また、変動無駄時間を正確に管理すること
により公衆回線やインターネットなどにより回線コスト
の安価な非同期ネットワーク型制御システムを提供する
ことをも目的としている
【０００７】
【発明を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の構成に係る非同期ネットワーク型制
御システムは、非同期ネットワークを介して制御装置か
ら送信された操作信号を制御対象側で受信し、この操作
信号に基づいて制御対象における各種のプロセスを駆動
し、そのプロセス量を検出して前記非同期ネットワーク
を介して前記制御装置側にプロセス信号を送信し、前記
制御装置が受信したプロセス信号に基づいて操作量を演
算するものにおいて、前記制御装置は、前記プロセス信
号を受信するプロセス信号受信手段と、このプロセス信
号に基づいて前記制御対象側の前記プロセスの操作量を
演算する操作量演算手段と、演算された前記操作量を含
む操作信号を前記ネットワークを介して前記制御対象に
送信する操作信号送信手段とを備え、前記制御対象は、
前記ネットワークを介して送信されてきた前記操作信号
を受信する操作信号受信手段と、前記操作信号に含まれ
る操作量に基づいて前記制御対象の各種のプロセスを駆
動する駆動手段と、駆動された前記各種プロセスのプロ
セス量を検出する検出手段と、検出された前記プロセス
量を含むプロセス信号を前記ネットワークを介して前記
制御装置に送信するプロセス信号送信手段と、前記プロ
セス量の検出時刻と前記操作信号の受信時刻を計時する
計時手段と、を備えると共に、前記プロセス信号送信手
段は、前記計時手段により計時された前記プロセス量の
検出時刻を前記プロセス信号に含ませて前記制御装置に
送信し、前記操作信号送信手段は、受信された前記プロ
セス量の検出時刻を前記操作信号に含ませて前記制御対
象に送信し、前記操作信号受信手段は、前記計時手段に
より計時された前記操作信号受信時刻と前記操作信号に
乗せられてきた前記プロセス量の検出時刻との差から伝
送遅延時間を計算すると共にこの計算された伝送遅延時
間に応じて受信した前記操作信号に含まれる操作量に加
工を施して修正された操作量を前記駆動手段に出力し、
さらに、前記操作量演算手段は複数の想定伝送遅延時間
を設定すると共にそれぞれの想定伝送遅延時間に対応す
る最適な操作量を演算し、前記操作信号送信手段はこれ
ら複数の操作量を一括して操作信号として送信し、前記
操作信号受信手段は前記操作信号に乗せられた複数の想
定伝送遅延時間に対する操作量の中から実際の伝送遅延
時間に最も近い想定伝送遅延時間に対応する操作量を選
択してこの選択された操作量を前記修正された操作量と
して前記駆動手段に出力することを特徴としているま
た、このような第１の構成に係る非同期ネットワーク型
制御システムにおいて、前記制御対象は、プロセス量検
出時刻と操作量受信時刻を測定、記憶して過去から現在
に至るまでの平均伝送遅延時間または伝送遅延時間の確
率分布関数を推定すると共にこの推定された平均伝送遅
延時間または伝送遅延時間の確率分布関数を前記操作信
号受信手段および前記プロセス信号送信手段に出力する
伝送遅延時間推定手段と、入力された平均伝送遅延時間
または伝送遅延時間の確率分布関数を用いて受信された
前記操作信号を加工する前記操作信号受信手段と、を備
えると共に、前記制御装置は、プロセス信号に乗せられ
て送信されてきた平均伝送遅延時間または伝送遅延時間
の確率分布関数に応じて操作量の演算を行なう前記操作
量演算手段を備えるようにしても良い。
【０００８】また、本発明の第２の構成に係る非同期ネ
ットワーク型制御システムは、非同期ネットワークを介
して制御装置から送信された操作信号を制御対象側で受
信し、この操作信号に基づいて制御対象における各種の
プロセスを駆動し、そのプロセス量を検出して前記非同
期ネットワークを介して前記制御装置側にプロセス信号
を送信し、前記制御装置が受信したプロセス信号に基づ
いて操作量を演算するものにおいて、前記制御装置は、
前記プロセス信号を受信するプロセス信号受信手段と、
このプロセス信号に基づいて前記制御対象側の前記プロ
セスの操作量を演算する操作量演算手段と、演算された
前記操作量を含む操作信号を前記ネットワークを介して
前記制御対象に送信する操作信号送信手段と、を備え、
前記制御対象は、前記ネットワークを介して送信されて
きた前記操作信号を受信する操作信号受信手段と、前記
操作信号に含まれる操作量に基づいて前記制御対象の各
種のプロセスを駆動する駆動手段と、駆動された前記各
種プロセスのプロセス量を検出する検出手段と、検出さ
れた前記プロセス量を含むプロセス信号を前記ネットワ
ークを介して前記制御装置に送信するプロセス信号送信
手段と、前記プロセス量の検出時刻と前記操作信号の受
信時刻を計時する計時手段と、を備えると共に、前記プ
ロセス信号送信手段は、前記計時手段により計時された
前記プロセス量の検出時刻を前記プロセス信号に含ませ
て前記制御装置に送信し、前記操作信号送信手段は、受
信された前記プロセス量の検出時刻を前記操作信号に含
ませて前記制御対象に送信し、前記操作信号受信手段
は、前記計時手段により計時された前記操作信号受信時
刻と前記操作信号に乗せられてきた前記プロセス量の検
出時刻との差から伝送遅延時間を計算すると共にこの計
算された伝送遅延時間に応じて受信した前記操作信号に
含まれる操作量に加工を施して修正された操作量を前記
駆動手段に出力し、さらに、前記操作量演算手段は現時
刻から一定時間先までの最適操作量応答軌道を演算し、
前記操作信号送信手段は前記最適操作量応答軌道を前記
操作信号に乗せて送信し、前記操作信号受信手段は受信
した操作信号に乗せられてきた前記最適操作量応答軌道
を記憶すると共に次の操作信号が受信されるまでの間に
前記計時手段の計時する時刻に従って最適操作量応答軌
道の値を前記修正された操作量として前記駆動手段に逐
次に出力することを特徴としている。
【０００９】上記第２の構成に係る非同期ネットワーク
型制御システムは、前記プロセス信号送信手段は、プロ
セス量，プロセス量検出時刻に加えて、前回の操作量，
操作信号受信時刻を合成して前記プロセス信号に乗せて
送信すると共に、前記操作量演算手段は、制御対象プロ
セスのモデルおよび伝送遅延を仮定したネットワークの
モデルを保持するモデル保持部と、プロセス量およびプ
ロセス量検出時刻の過去から現時刻の直前までの履歴デ
ータ，操作量および操作信号受信時刻の過去から前回ま
での履歴データを記憶するデータバッファと、前記モデ
ル保持手段に保持されたモデルとデータバッファに記憶
されたプロセス量，操作量の履歴データとに基づいて現
在から未来にかけてのプロセス量予測応答を算出する予
測計算部と、前記予測計算部により算出された予測応答
が予め設定された目標応答軌道に可及的に接近する最適
操作量の現在から未来にかけての応答軌道を求めると共
に新たなプロセス信号を受信する度にそのプロセスに関
連する各種の演算を繰り返し現在から一定時間先までの
最適操作量応答軌道を算出する操作量最適化部と、を備
えていても良い。
【００１０】上記第２の構成の従属構成に係る非同期ネ
ットワーク型制御システムは、１つの前記制御装置に対
して複数の前記制御対象が前記ネットワークを介してス
ター結線状に双方向に接続されると共に、前記制御装置
は、前記複数の制御対象からのプロセス信号を受信する
プロセス信号受信手段と、前記複数の制御対象に対する
操作量を含む複数の操作信号を演算する操作量演算手段
と、前記複数の操作信号を前記ネットワークを介して前
記複数の制御対象に設けられたそれぞれの操作信号受信
手段へ向けて送信する操作信号送信手段と、を備え、前
記操作量演算手段は、前記複数の制御対象プロセスのモ
デル，これらのプロセス間の相互干渉の影響を表す相互
干渉モデル，伝送遅延を仮定した複数のネットワークの
モデル、これらのモデルと過去から現在までの複数のプ
ロセス量，複数の操作量の履歴データに基づき過去から
未来までの複数のプロセス量の予測応答を算出する予測
計算部と、それぞれのプロセス量の予測応答が、それぞ
れに対応する指定された目標応答軌道に可及的に接近す
るそれぞれの最適操作量の現在から未来までの応答軌道
を求める操作量最適化部と、を有し、複数のプロセス信
号のうち、いずれか１つの新しいプロセス信号を受信す
る度にこれらの機能による演算を行ない、それぞれの操
作量に対する現在から一定時間先までの最適操作量応答
軌道を算出して、前記操作信号送信手段を介して、それ
ぞれの制御対象に向けて送信するように構成されていて
も良い。
【００１１】本発明の第３の構成に係る非同期ネットワ
ーク型制御システムにおけるプロセス管理方法は、非同
期ネットワークを介して制御装置から送信された操作信
号を制御対象側で受信し、この操作信号に基づいて制御
対象における各種のプロセスを駆動し、そのプロセス量
を検出して前記非同期ネットワークを介して前記制御装
置側にプロセス信号を送信し、前記制御装置が受信した
プロセス信号に基づいて操作量を演算することにより前
記制御対象における各種のプロセスを管理するプロセス
管理方法において、目標値と制御対象で予め検出されて
いた実際のプロセス量に応じて制御対象における各種の
プロセスを実行するための操作量を演算するステップ
と、演算された前記操作量と前記制御対象から予め送ら
れてきていたプロセス量検出時刻とを含む操作信号を生
成するステップと、前記非同期ネットワークを介して前
記操作信号を前記制御対象へ送信するステップと、前記
制御対象における前記操作信号の受信時刻を計時するス
テップと、前記操作信号受信時刻と前記プロセス量検出
時刻との差から伝送遅延時間を算出するステップと、算
出された伝送遅延時間に応じて前記操作信号に含まれて
いる前記操作量を修正するステップと、修正された操作
量に従って駆動手段を駆動させて所定のプロセスを実行
するステップと、実行されている前記所定のプロセス量
と検出すると共にこのプロセス量の検出時刻を計時する
ステップと、検出された前記プロセス量と計時されたプ
ロセス量検出時刻とを含む前記プロセス信号を生成して
前記制御装置に送信するステップと、を備え、さらに、
複数の想定伝送遅延時間を設定すると共にそれぞれの想
定伝送遅延時間に対応する複数の最適な操作量を演算す
るサブステップと、前記複数の最適な操作量を一括して
操作信号として送信するサブステップと、前記操作信号
に乗せられた複数の想定伝送遅延時間に対する操作量の
中から実際の伝送遅延時間に最も近い想定伝送遅延時間
に対応する操作量を選択するサブステップと、前記選択
された操作量を前記修正された操作量として前記制御対
象の駆動手段に出力するサブステップと、を備えること
を特徴とする。
【００１２】本発明の第４の構成に係る非同期ネットワ
ーク型制御システムにおけるプロセス管理方法は、非同
期ネットワークを介して制御装置から送信された操作信
号を制御対象側で受信し、この操作信号に基づいて制御
対象における各種のプロセスを駆動し、そのプロセス量
を検出して前記非同期ネットワークを介して前記制御装
置側にプロセス信号を送信し、前記制御装置が受信した
プロセス信号に基づいて操作量を演算することにより前
記制御対象における各種のプロセスを管理するプロセス
管理方法において、目標値と制御対象で予め検出されて
いた実際のプロセス量に応じて制御対象における各種の
プロセスを実行するための操作量を演算するステップ
と、演算された前記操作量と前記制御対象から予め送ら
れてきていたプロセス量検出時刻とを含む操作信号を生
成するステップと、前記非同期ネットワークを介して前
記操作信号を前記制御対象へ送信するステップと、前記
制御対象における前記操作信号の受信時刻を計時するス
テップと、前記操作信号受信時刻と前記プロセス量検出
時刻との差から伝送遅延時間を算出するステップと、算
出された伝送遅延時間に応じて前記操作信号に含まれて
いる前記操作量を修正するステップと、修正された操作
量に従って駆動手段を駆動させて所定のプロセスを実行
するステップと、実行されている前記所定のプロセス量
と検出すると共にこのプロセス量の検出時刻を計時する
ステップと、検出された前記プロセス量と計時された前
記プロセス量検出時刻とを含む前記プロセス信号を生成
して制御装置に送信するステップと、を備え、さらに現
時刻から一定時間先までの最適操作量応答軌道を前記操
作量として演算するサブステップと、前記操作量として
の前記最適操作量応答軌道を前記操作信号に乗せて送信
するサブステップと、受信した操作信号に乗せられてき
た前記最適操作量応答軌道を記憶すると共に次の操作信
号が受信されるまでの間に計時された時刻に従って最適
操作量応答軌道の値を前記修正された操作量として前記
制御対象の駆動手段に逐次に出力するサブステップと、
を備えることを特徴とする。
【００１３】また、本発明の第５の構成に係る非同期ネ
ットワーク型制御システムにおけるプロセス管理プログ
ラムを記録した記録媒体は、非同期ネットワークを介し
て制御装置から送信された操作信号を制御対象側で受信
し、この操作信号に基づいて制御対象における各種のプ
ロセスを駆動し、そのプロセス量を検出して前記非同期
ネットワークを介して前記制御装置側にプロセス信号を
送信し、前記制御装置が受信したプロセス信号に基づい
て操作量を演算することにより前記制御対象における各
種のプロセスを管理するプロセス管理プログラムを記録
した記録媒体において、目標値と制御対象で予め検出さ
れていた実際のプロセス量とに応じて制御対象における
各種のプロセスを実行するための操作量を演算する手順
と、演算された前記操作量と前記制御対象から予め送ら
れてきていたプロセス量検出時刻とを含む操作信号を生
成する手順と、前記非同期ネットワークを介して前記操
作信号を前記制御対象へ送信する手順と、前記制御対象
における前記操作信号の受信時刻を計時する手順と、前
記操作信号受信時刻と前記プロセス量検出時刻との差か
ら伝送遅延時間を算出する手順と、算出された伝送遅延
時間に応じて前記操作信号に含まれている前記操作量を
修正する手順と、修正された操作量に従って駆動手段を
駆動させて所定のプロセスを実行する手順と、実行され
ている前記所定のプロセス量と検出すると共にこのプロ
セス量の検出時刻を計時する手順と、検出された前記プ
ロセス量と計時された前記プロセス量検出時刻とを含む
前記プロセス信号を生成して前記制御装置に送信する手
順と、をコンピュータに実行させると共に、さらに、複
数の想定伝送遅延時間を設定すると共にそれぞれの想定
伝送遅延時間に対応する複数の最適な操作量を演算する
副手順と、前記複数の最適な操作量を一括して操作信号
として送信する副手順と、前記操作信号に乗せられた複
数の想定伝送遅延時間に対する操作量の中から実際の伝
送遅延時間に最も近い想定伝送遅延時間に対応する操作
量を選択する副手順と、前記選択された操作量を前記修
正された操作量として前記制御対象の駆動手段に出力す
る副手順と、をコンピュータに実行させるためのもので
ある。
【００１４】また、本発明の第６の構成に係る非同期ネ
ットワーク型制御システムにおけるプロセス管理プログ
ラムを記録した記録媒体は、非同期ネットワークを介し
て制御装置から送信された操作信号を制御対象側で受信
し、この操作信号に基づいて制御対象における各種のプ
ロセスを駆動し、そのプロセス量を検出して前記非同期
ネットワークを介して前記制御装置側にプロセス信号を
送信し、前記制御装置が受信したプロセス信号に基づい
て操作量を演算することにより前記制御対象における各
種のプロセスを管理するプロセス管理プログラムを記録
した記録媒体において、目標値と制御対象で予め検出さ
れていた実際のプロセス量とに応じて制御対象における
各種のプロセスを実行するための操作量を演算する手順
と、演算された前記操作量と前記制御対象から予め送ら
れてきていたプロセス量検出時刻とを含む操作信号を生
成する手順と、前記非同期ネットワークを介して前記操
作信号を前記制御対象へ送信する手順と、前記制御対象
における前記操作信号の受信時刻を計時する手順と、前
記操作信号受信時刻と前記プロセス量検出時刻との差か
ら伝送遅延時間を算出する手順と、算出された伝送遅延
時間に応じて前記操作信号に含まれている前記操作量を
修正する手順と、修正された操作量に従って駆動手段を
駆動させて所定のプロセスを実行する手順と、実行され
ている前記所定のプロセス量と検出すると共にこのプロ
セス量の検出時刻を計時する手順と、検出された前記プ
ロセス量と計時された前記プロセス量検出時刻とを含む
前記プロセス信号を生成して前記制御装置に送信する手
順と、をコンピュータに実行させると共に、さらに、現
時刻から一定時間先までの最適操作量応答軌道を前記操
作量として演算する副手順と、前記操作量としての前記
最適操作量応答軌道を前記操作信号に乗せて送信する副
手順と、受信された操作信号に乗せられてきた前記最適
操作量応答軌道を記憶すると共に次の操作信号が受信さ
れるまでの間に計時された時刻に従って最適操作量応答
軌道の値を前記修正された操作量として前記制御対象の
駆動手段に逐次に出力する副手順と、をコンピュータに
実行させるためのものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る非同期ネット
ワーク型制御システム、プロセス管理方法およびプロセ
ス管理プログラムを記録した記録媒体の好適な実施形態
について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】本発明の第１実施形態に係る非同期ネット
ワーク型制御システムについて、図１を参照しながら説
明する。図１は、第１実施形態に係る制御システムの基
本構成を示すブロック図である。図２において、制御シ
ステムは、双方向に通信可能な非同期ネットワーク１を
介して、制御装置１０と制御対象２０とが接続されてい
る。制御装置１０は、目標値に基づいて制御対象２０に
おける各種のプロセスを制御する操作量を演算する操作
量演算手段１１と、演算された操作量を操作信号として
前記ネットワーク１を介して制御対象２０に出力する操
作信号送信手段１２と、信号制御対象２０からのプロセ
ス信号を受信するプロセス信号受信手段１３とを備えて
いる。
【００１７】前記制御対象２０は、前記ネットワーク１
を介して制御装置１０の操作信号送信手段１２より送信
されてきた操作信号を受信する操作信号受信手段２１
と、受信された操作信号に応答して駆動されるアクチュ
エータ２２と、このアクチュエータ２２の駆動力により
所定の処理を行なう制御対象プロセス２３と、このプロ
セス２３におけるプロセス量を測定し検出する検出手段
としてのセンサ２４と、センサ２４により検出されたプ
ロセス量をプロセス信号としてネットワーク１を介して
制御装置１０側に送信するプロセス信号送信手段２５
と、操作信号受信手段２１が操作信号を受信した操作信
号受信時刻ｔc ，センサ２４により検出されたプロセス
量検出時刻ｔp ，プロセス信号送信手段２５がプロセス
信号を送出する時刻を計時して前記プロセス信号に乗せ
て制御装置１０側に送信させる計時手段としてのタイマ
２６と、を備えている。
【００１８】前記制御装置１０側では、操作信号送信手
段１２がプロセス信号に乗せられて制御対象２０側から
送信されてきたプロセス量検出時刻ｔp をそのまま操作
信号に乗せる機能を有している。また、制御対象２０側
では、操作信号受信手段２１がタイマ２６により計時さ
れた操作信号受信時刻ｔc と操作信号に乗せられて送信
されてきたプロセス量検出時刻ｔp との差から伝送遅延
時間Δ＝ｔc −ｔp を計算する機能を有し、また、計算
された伝送遅延時間Δに応じて、受信された操作信号に
加工を施してアクチュエータ２２に出力する機能も有し
ている。
【００１９】このような第１実施形態に係る制御システ
ムにおいては、プロセス量や操作量は１チャンネルとは
限らず、制御対象プロセスが多入力多出力系の場合は、
多チャンネルのプロセス量，操作量も有り得る。この第
１実施形態においては、図１に示すように、センサー２
４により最新のプロセス量ｙ（ｋ）が検出される度にタ
イマ２６によりプロセス量検出時刻ｔp が測定される。
プロセス信号送信手段２５では、プロセス量検出時刻ｔ
p をプロセス量ｙ（ｋ）と一緒にプロセス信号Ｓp に乗
せて送信している。
【００２０】操作信号送信手段１２では、受信されたプ
ロセス信号に含まれるプロセス量検出時刻ｔp をそのま
ま操作量ｕ（ｋ）と一緒に操作信号Ｓc に乗せ、再び制
御対象側に送信する。操作信号受信手段２１は、操作信
号受信時刻ｔc をタイマ２６で測定し、操作信号受信時
刻ｔc と操作信号Ｓc に乗せられたプロセス量検出時刻
ｔp との差を計算して、伝送遅延時間Δ＝ｔc −ｔp を
求める。計算された伝送遅延時間Δに応じて、受信した
操作信号Ｓc に含まれる操作量ｕ（ｋ）に加工を施して
アクチュエータ２２に送信する。操作量の加工方法の一
例としては、予めいくつかの伝送遅延時間Δｉに対する
修正ゲインｋi を数値テーブル ｛Δ１，ｋ１｝，｛Δ２，ｋ２｝，…，｛Δｍ，ｋｍ｝ （１） の形で有し、実際の伝送遅延時間Δに最も近いΔｉに対
する修正ゲインｋi を操作量ｕ（ｋ）に乗ずる、すなわ
ち、 ｕ（ｋ，Δ）＝ｕ（ｋ）×ｋi （２） とする方法がある。
【００２１】この第１実施形態に係る制御システムの特
徴は、制御対象２０側に設けられたタイマ２６を用いて
プロセス量検出時刻ｔp から操作信号受信時刻ｔc まで
の実際の伝送遅延時刻Δを、操作量ｕ（ｋ）を制御対象
プロセスに入力する直前に確定できる点にある。したが
って、ネットワークの負荷状況が一時的に急変した場合
でも、制御対象の操作信号入力端側で適切な処置をとる
ことができ、制御系の性能、安定性などを健全な状態に
保つことができる。
【００２２】次に、本発明に係る非同期ネットワーク型
制御システムの第２実施形態について図２を用いて説明
する。この第２実施形態に係る制御システムは、第１実
施形態の制御システムに加えて、図２に示すように、操
作量演算手段１１が、複数（ｎ種類）の伝送遅延時間Δ
１〜Δｎを想定し、それぞれの想定した伝送遅延時間Δ
i （１，…，ｎ）に対し最適な操作量ｕi （ｉ−１，
…，ｎ）を計算する機能を有すると共に、操作信号送信
手段１２では、これら複数の操作量を一括して操作信号
として発信する機能を有している。また、制御対象２０
側においても操作信号受信手段２１が、操作信号に乗せ
られた複数の想定伝送遅延時間Δi （ｉ−１，…，ｎ）
に対する複数の操作量ｕi （ｉ−１，…，ｎ）の中か
ら、実際の伝送遅延時間Δ＝ｔc −ｔp に最も近い想定
伝送遅延時間に対応する操作量ｕを選択し、それをアク
チュエータに送信する機能を有している。
【００２３】伝送遅延時間Δに応じて制御装置１０より
送信されてきた操作量を、制御対象２０側で加工する詳
細な構成を図２を参照して説明する。図２に示すよう
に、操作量演算手段１１は、第１ないし第ｎまでの複数
（ｎ種類）の伝送遅延時間Δ１〜Δｎを予め想定し、そ
れぞれの想定した伝送遅延時間Δｉ（ｉ＝１，…，ｎ）
に対し最適な操作量ｕi （ｉ＝１，…，ｎ）を毎回計算
する第１ないし第ｎの制御演算部１１ａないし１１ｎを
備えている。操作信号送信手段１２は、それらの複数の
操作量ｕi （ｉ＝１，…，ｎ）とプロセス量検出時刻ｔ
p を符号化する符号化部１２ａを備えており、この符号
化部１２ａにより符号化された操作量は、一括された後
プロセス量検出時刻ｔp と共に操作信号として送信され
る。
【００２４】制御対象２０側では、操作信号受信手段２
１に設けられた復号化部２１ａにより操作量ｕi （ｉ＝
１，…，ｎ）とプロセス量検出時刻ｔp を復号して再現
し、上記第１実施形態における操作信号受信手段２１と
同様に、減算器２１ｃにより実際の伝送遅延時間Δ＝ｔ
c −ｔp を計算し、選択部２１ｂでは複数の想定伝送遅
延時間Δｉ（ｉ＝１，…，ｎ）に対する複数の操作量ｕ
i （ｉ＝１，…，ｎ）の中から、実際の伝送遅延時間Δ
＝ｔc −ｔp に最も近い想定伝送遅延時間に対応する操
作量ｕを選択し、それを図示されないアクチュエータに
出力する。
【００２５】この第２実施形態に係る制御システムの特
徴は、遠隔地にある制御装置ではその回の最終的な伝送
遅延時間が確定していないという問題に対し、複数の伝
送遅延時間を予め計算、送信し、制御対象側の操作端で
伝送遅延時間が確定した段階で最も適切な操作量を選択
部２１ｂにおいて選択することにより解決している点で
ある。その結果、毎回伝送遅延時間が大幅に変動する不
安定なネットワークにおいても制御系の動作を健全に保
つことができる。なお、操作量演算手段１１において
は、想定した伝送遅延時間Δｉに対し、それを制御対象
プロセスに無駄時間要素として付加した動特性モデルに
対する最適な制御演算を行なう。その演算方法は、ＰＩ
Ｄ（Proportional,Integral,Differential―比例，積
分，微分―）制御演算、スミス補償制御演算、モデル予
測制御演算、最適レギュレータ制御演算、Ｈ無限大最適
制御演算など如何なる制御演算手法を選択してもよい。
【００２６】次に、本発明の第３実施形態に係る制御シ
ステムについて図３を参照しながら説明する。この第３
実施形態に係る制御システムは、上記第１または第２実
施形態の制御システムの構成に加えて、図３に示すよう
な新たな構成が付加されている。図３において、操作量
演算手段１１は、操作量演算部１１Ａの演算出力に基づ
き、演算式「ｕp ＝［ｕ（０），ｕ（１），…，ｕ（Ｎ
u ）］T 」を用いて現時刻からある一定時間先までの最
適操作量応答軌道ｕp を算出する最適操作量応答軌道算
出部１１Ｂを備え、操作信号送信手段１２は、その最適
操作量応答軌道を操作信号に乗せて発信する機能を有し
ている。
【００２７】制御対象２０側においては、操作信号受信
手段２１が、受信した操作信号に乗せられた最適操作量
応答軌道ｕp を復号化する復号化部２１ａと、復号化さ
れた最適操作量応答軌道ｕp を記憶するデータバッファ
２１ｄと、次の操作信号を受信するまでの間、タイマ２
６により計時された時刻ｔに従って最適操作量応答軌道
ｕp の対応する値を現時刻の操作量として図示されない
アクチュエータに逐次送信する読出部２１ｅを備えてい
る。その他の構成要素については、図１または図２の第
１，第２実施形態の制御システムの構成要素と同じ要素
を用いているので重複説明を省略する。
【００２８】この第３実施形態に係る制御システムは、
ネットワークの伝送遅延時間の変動に対するもう一つの
対策として有効である。従来の制御演算では、ある時刻
の操作量ｕ（ｋ）を算出すると、制御対象における操作
信号入力端には０次ホルダと呼ばれる操作量の保持機構
が設けられており、次の制御周期までは操作量を一定値
ｕ（ｋ）のまま保持して制御対象プロセスへ出力し続け
るのが一般的であった。しかし、このような従来の制御
システムでは、ネットワーク負荷が過渡的に増大し、伝
送遅延時間が一時的に長くなった場合、あるいはネット
ワーク自体が一時的にダウンした場合、操作量ｕ（ｋ）
を長時間に渡り出力し続けることになり、制御系の動作
としては必ずしも適切なものではなかった。
【００２９】そこで、第３実施形態に係る制御システム
では、図３に示すように、制御装置１０において、現時
刻から、操作量が一定値に収束すると共に、ある一定時
間先までの最適操作量応答軌道ｕp ＝［ｕ（０），ｕ
（１），…，ｕ（Ｎu ）］T を最適操作量応答軌道算出
部１１Ｂにより一度に算出し、操作信号送信手段１２に
おいては、その最適操作量応答軌道を符号化部１２ａで
符号化して一度に操作信号に乗せて発信するようにして
いる。制御対象２０側においては、操作信号受信手段２
１に設けられた復号化部２１ａが受信した操作信号を復
号して最適操作量応答軌道ｕp を再現して、データバッ
ファ２１ｄに記憶する。制御対象２０側では次の操作信
号を受信するまでの間、タイマ２６の時刻ｔに従って最
適操作量応答軌道ｕp の対応する値を読出部２１ｅによ
りデータバッファ２１ｄから逐次読み出し、図示されな
いアクチュエータに現時刻における操作量として逐次出
力している。
【００３０】この第３実施形態によれば、制御対象の入
力端に従来の０次ホルダ機能の代わりに、最適操作量応
答軌道ｕp ＝［ｕ（０），ｕ（１），…，ｕ（Ｎu ）］
T を保持する機能を持たせることにより、伝送遅延時間
の一時的な増大に対しても、制御対象側の操作端で操作
量を自立的に出力し続けることができ、制御対象プロセ
スが安定系で、受ける外乱が小さい限りは制御系を最適
な状態に準ずる状態に保つことができる。また、ネット
ワークのダウン等の最悪の事故に対しても、制御対象側
の入力端で操作量を出力し続け、最終的に一定値になっ
た後、それを保持（ホールド）することにより、ネット
ワークの復帰まで制御対象プロセスを安全な状態に保持
することができる。なお、操作量演算手段１１における
最適操作量応答軌道ｕp ＝［ｕ（０），ｕ（１），…，
ｕ（Ｎu ）］T の計算は、制御対象の予測モデルと制御
演算式を組み合わせたシミュレータを制御装置側に設け
ておくことにより、いかなる制御演算方式に対してもシ
ミュレータを実行することができる。これは、制御対象
に対して、オープンループの最適操作量を計算すること
に相当する。
【００３１】なお、第３実施形態の制御システムは前記
第２実施形態の制御システムと併用することも可能であ
る。予め想定した複数の伝送遅延時間Δ１〜Δｎを想定
し、それぞれの想定した伝送遅延時間Δｉ（ｉ＝１，
…，ｎ）に対し複数の最適操作量応答軌道ｕip＝［ｕi
（０），ｕi （１），…，ｕi （Ｎu ）］T （ｉ＝１，
…，ｎ）を毎回計算する。操作信号送信手段１２は、こ
れら複数の最適操作量応答軌道とプロセス量検出時刻ｔ
p を符号部１２ａにより符号化し、一括して操作信号と
して送信する。制御対象側の操作信号受信手段２１にお
いては、復号化部２１ａが受信した操作信号を復号して
複数の最適操作量応答軌道ｕip＝［ｕi （０），ｕi
（１），…，ｕi （Ｎu ）］T （ｉ＝１，…，ｎ）とプ
ロセス量検出時刻ｔp を再現し、図２の減算器２１ｃと
同一構成の減算器により実際の伝送遅延時間Δ＝ｔc −
ｔp を計算し、選択部２１ｂと同一構成の選択部により
複数の想定伝送遅延時間に対する複数の最適操作量応答
軌道の中から、実際の伝送遅延時間Δ＝ｔc −ｔp に最
も近い想定伝送遅延時間に対応する最適操作量応答軌道
ｕp ＝［ｕ（０），ｕ（１），…，ｕ（Ｎu ）］T を選
択し、データバッファ２１ｄに記憶する。制御対象側で
は、次の操作信号を受信するまでの間、タイマ２６の時
刻ｔに従って最適操作量応答軌道ｕp の対応する値を読
出部２１ｅによりデータバッファ２１ｅから逐次読み出
し、現時刻の操作量として図示されないアクチュエータ
に逐次出力する。このように、第２実施形態と第３実施
形態の併用により、伝送遅延時間の変動に対する制御系
の信頼性をさらに高めることができる。
【００３２】次に、本発明の第４実施形態に係る制御シ
ステムを図４を用いて説明する。この第４実施形態の制
御システムでは、前記第３実施形態の制御システムに加
えて図５に示す構成を制御装置１０側に付加している。
図４に示すように、図示されないプロセス信号送信手段
２５は、現在のプロセス量ｙ（ｋ）に、プロセス量検出
時刻ｔp ，前回の操作量ｕ（ｋ−１），操作信号受信時
刻ｔc を一緒に乗せたプロセス信号をネットワーク１を
介して送信する機能を有している。制御装置１０側にお
いては、操作量演算手段１１が、現在のプロセス量ｙ
（ｋ），プロセス量検出時刻ｔp の過去から現時刻直前
までの履歴データ、前回の操作量ｕ（ｋ−１），操作信
号受信時刻ｔc の過去から前回までの履歴データを記憶
するデータバッファ１１Ｃと、制御対象プロセスモデル
１１Ｄと、伝送遅延を仮定したネットワークモデル１１
Ｅと、これらのモデル１１Ｄおよび１１Ｅとデータバッ
ファ１１Ｃに格納されている各種のデータとに基づき現
在から未来までのプロセス量の予測応答を演算式「ｙp
＝［ｙ（０），ｙ（１），…，ｙ（Ｎp ）］T 」により
算出するプロセス量予測応答軌道算出部１１Ｇと、この
予測応答が指定された目標応答軌道「ｙ* ＝［ｙ*
（０），ｙ* （１），…，ｙ* （Ｎp ）］T 」にできる
だけ近づく最適操作量の現在から未来までの応答軌道ｕ
p ＝［ｕ（０），ｕ（１），…，ｕ（Ｎu ）］T を求め
る操作量最適化部１１Ｋと、この最適化された操作量に
基づいて最適操作量応答軌道算出部１１Ｂと、を有して
おり、プロセス信号受信手段１３が新しいプロセス信号
を受信する度に、操作量演算手段１１がこれらの操作量
の演算を行ない、現在から一定時間先までの最適操作量
応答軌道ｕp を算出するものである。
【００３３】この第４実施形態に係る制御システムにお
ける現在から一定時間先までの最適操作量応答軌道ｕp
を算出する方法は、例えば以下の手順に従う。
【００３４】制御対象プロセスのモデルを離散時間伝達
関数で、ネットワークのモデルを無駄時間で表し、それ
らをまとめて ｙ（ｋ）＝Ｇ（ｚ-1）ｕ（ｋ） ｂ1 ｚ-1＋ｂ2 ｚ-2＋…ｂm ｚ-m ＝ ｚ-dｕ（ｋ） …（３） １＋ａ1 ｚ-1＋ａ2 ｚ-2…＋ａn ｚ-n ＝−ａ1 ｙ（ｋ−１）−…−ａn ｙ（ｋ−ｎ） ＋ｂ1 ｕ（ｋ−１−ｄ）＋…＋ｂm ｕ（ｋ−ｍ−ｄ） と表す。また、（３）式の伝達関数のステップ応答｛ｇ
i ｝およびそれを並べた行列Ｇを、
【数１】 で定義する。
【００３５】まず、予測計算部１１Ｆでは、データバッ
ファ１１Ｃからプロセス量、操作量の履歴データを読み
出し、図５に示す様な履歴曲線としてプロットする。こ
の履歴曲線を再び一定周期でサンプリングすることによ
り、定周期の履歴データｙ（ｋ−Ｎo ），…，ｙ（ｋ）
およびｕ（ｋ−Ｎo ），…，ｕ（ｋ−１）を得る。これ
を予測式（３）式に逐次代入することにより、プロセス
量の予測応答ｙp ＝［ｙ（０），ｙ（１），…，ｙ（Ｎ
p ）］T を計算する。次に、操作量最適化機能３．１ｅ
では予め設定された目標応答軌道ｙ* ＝［ｙ* （０），
ｙ* （１），…，ｙ* （Ｎp ）］T とプロセス量の予測
応答ｙp から以下の計算で最適操作量応答軌道ｕp を求
める。
【００３６】 Δｕp ＝［ＧT Ｇ＋λＩ］-1ＧT （ｙ* −ｙp ） ＝［Δｕ（ｋ），Δｕ（ｋ＋１），…，Δｕ（ｋ＋Ｎｕ−１）］T ｕ（ｋ）＝ｕ（ｋ−１）＋Δｕ（ｋ） ｕ（ｋ＋１）＝ｕ（ｋ）＋Δｕ（ｋ＋１） （５） … ｕ（ｋ＋Ｎｕ−１）＝ｕ（ｋ＋Ｎｕ−２）＋Δｕ（ｋ＋Ｎｕ−１） ｕp ＝［ｕ（ｋ），ｕ（ｋ＋１），…，ｕ（ｋ＋Ｎu −１）］T ここでは、ＩはＮu ×Ｎu の単位行列である。この制御
演算は、評価関数 を最小化する最適制御則に相当する。
【００３７】この手段により、制御対象プロセスの動特
性およびネットワークの伝送遅延時間を考慮した最適な
操作量応答軌道を少ない計算量で求めることができ、前
述の第３実施形態に係る制御システムの効果を最大限に
引き出すことができる。
【００３８】次に、本発明の第５実施形態に係る制御シ
ステムについて説明する。第５実施形態は、前記第１，
第２の実施形態の構成に加えて、制御対象２０側に図６
に示すような構成を設けた点に特徴を有する。すなわ
ち、この第５実施形態に係る制御システムは、プロセス
量検出時刻ｔp と操作信号受信時刻ｔc とを測定して記
憶し、過去から現在までの平均伝送遅延時間Δａｖｅあ
るいは伝送遅延時間の確率分布関数Φ（Δ）を推定し、
推定された平均伝送遅延時間Δａｖｅあるいは伝送遅延
時間の確率分布関数Φ（Δ）を操作信号受信手段におけ
る操作量の加工に用いたり、あるいは、プロセス信号送
信手段において、制御装置１０側に送信する機能を有
し、操作量演算手段において、受信されたプロセス信号
に乗せられてきた平均伝送遅延時間Δａｖｅあるいは伝
送遅延時間の確率分布関数Φ（Δ）に応じて制御演算を
行なうものである。
【００３９】図６を参照しながら、第５実施形態に係る
制御システムの具体的な構成について説明する。図６に
おいて、制御対象２０は、ネットワーク１を介して制御
装置から送信されてきた操作信号を受信する操作信号受
信手段２１と、操作信号に乗せられて制御装置を介して
送られてきたプロセス量検出時刻に応じて伝送遅延時間
を推定する伝送遅延時間推定手段３０と、操作信号受信
手段２１の出力に応じて制御対象プロセスを駆動制御す
るアクチュエータ２２と、アクチュエータ２２の駆動力
により駆動される制御対象プロセス２３と、制御対象プ
ロセス２３のプロセス量を検出する検出手段としてのセ
ンサ２４と、センサ２４のプロセス量検出時刻を計時す
るタイマ２６と、センサ２４により検出されたプロセス
量，タイマ２６により計時された検出時刻，伝送遅延時
間推定手段３０の出力である平均値と遅延時間確率分布
を入力してプロセス信号としてネットワーク１を介して
制御装置に出力するプロセス信号送信手段２５と、を備
えている。
【００４０】伝送遅延時間推定手段３０は、操作信号の
受信時刻を計時するタイマ３１と、操作信号受信時刻か
らプロセス信号検出時刻を減算する減算器３２と、減算
器３２の出力である伝送遅延時間実測値を記憶するデー
タバッファ３３と、データバッファ３３に格納されてい
る過去から前回までの伝送時間の平均値を計算する平均
値計算部３４と、過去から現在までの遅延時間の確率分
布関数を推定する遅延時間確率分布関数計算部３５と、
を備えている。
【００４１】上記構成における伝送遅延時間推定手段３
０の動作を説明する。この推定手段３０は、タイマ２
６，３１によりそれぞれプロセス量検出時刻ｔp と操作
信号受信時刻ｔc とを測定してデータバッファ３３に記
憶し、過去から現在までの平均伝送遅延時間Δａｖｅま
たは伝送遅延時間の確率分布関数Φ（Δ）を推定する。
実際には、図２と同様の手順で、操作信号受信手段２１
が新しい操作信号を受信するタイミングで、タイマ２
６，３１にトリガ信号を送り、操作量受信時刻ｔcを測
定する。また、操作信号に乗せられた前回のプロセス信
号検出時刻ｔp を復号し減算器３２で伝送遅延時間Δ＝
ｔc −ｔp を計算する。データバッファ３３では過去か
ら前回までのＭ個の伝送遅延時間Δ（ｋ−Ｍ），Δ（ｋ
−Ｍ＋１），…，Δ（ｋ−１）を逐次記憶する。遅延時
間確率分布計算部３５では、これらのデータのヒストグ
ラム（頻度分布グラフ）を作成して、逐次更新しなが
ら、その結果を近似的な遅延時間の確率分布関数Φ
（Δ）として出力する。平均値計算部３４では、これら
のデータの加算平均値 を逐次計算して出力する。この演算結果である伝送遅延
時間の平均値Δａｖｅあるいは伝送遅延時間の確率分布
関数Φ（Δ）は、操作信号受信手段２１に送信され、こ
こで操作量の加工に用いられることが可能である。ある
いは、プロセス信号送信手段２５に送信され、プロセス
信号に乗せて制御装置側の操作量演算手段１１により利
用される。具体的には、第３実施形態の制御システムに
おいては、想定する伝送遅延時間Δ１，…，ΔＮの範囲
を確率分布関数Φ（Δ）に従い調整する。例えば電送遅
延時間Δの分布の９５％以上をカバーするように、その
範囲を定める。第４実施形態に係る制御システムにおい
て、ネットワークモデルすなわち予測式（３）の無駄時
間ステップ数ｄに反映される。
【００４２】このようにして、ネットワークの負荷変動
による伝送遅延時間の変動にある程度追従しながら、そ
の統計量を推定し、各制御演算で用いることにより、各
制御演算手段を適切に動作させることができる。
【００４３】次に、本発明の第６実施形態に係る制御シ
ステムについて図７，図８を用いて説明する。第６実施
形態に係る制御システムは、図７に示すように、複数の
例えば第１，第２，第３の制御対象２０Ａ，２０Ｂ，２
０Ｃと１つの制御装置１０とが、それぞれネットワーク
１Ａ，１Ｂ，１Ｃによりスター結線状に双方向に接続さ
れたものを想定する。ここで、制御システムの具体的な
構成は、図８に示すように、制御装置１０を中心に第１
の制御対象２０Ａ，第２の制御対象２０Ｂから第ｎの制
御対象２０Ｎまでが個別のネットワークを介して接続さ
れている。
【００４４】図８において、制御装置１０は、それぞれ
のネットワークを介して個々の制御対象から送信されて
くるプロセス信号を受信するプロセス信号受信手段１３
と、目標値と受信されたプロセス信号とに応じて制御対
象プロセスの操作量を演算する操作量演算手段４０と、
操作量演算手段４０により演算された操作量を含む操作
信号を送信する操作信号送信手段１２と、を備えてい
る。操作量演算手段４０はプロセス信号受信手段１３を
介して受信されたそれぞれの制御対象からのプロセス信
号に含まれる各種の情報を格納するデータバッファ４１
と、制御対象プロセスモデル格納部４２，ネットワーク
モデル格納部４３，制御対象プロセス間相互干渉モデル
格納部４４と、バッファ４１および各格納部４２〜４４
に格納された各種のデータと制御対象プロセスモデル，
ネットワークモデル，制御対象プロセス間相互干渉モデ
ル等に基づいて予測計算を行なう予測計算部４５と、予
測計算部４５より出力されたプロセス量予測応答軌道
（ｙ*p）４６と格納部４６からの目標応答軌道ｙ* とに
応じて操作量を最適化して最適操作量応答軌道（ｕ* ）
４９を出力する操作量最適化部４８と、を備えている。
操作量最適化部４８より出力された最適操作量応答軌道
（ｕ* ）４９は、操作信号送信手段１２によりそれぞれ
のネットワークを介してそれぞれの制御対象に操作信号
Ｓc1，Ｓc2，Ｓcnとして送信される。
【００４５】図８において、第１ないし第ｎの制御対象
２０Ａ〜２０Ｎのそれぞれは、図１に示す第１実施形態
に係る制御システムにおける制御対象２０と同一構成を
有するので、各構成要素に図１と同一符号を付すことに
より重複説明を省略する。ただし、図１の構成と異なる
点は、それぞれの制御対象プロセス２３間に相互干渉が
見られることである。
【００４６】上記構成において、操作量演算手段４０
は、上記第４実施形態の構成に加えて複数の制御対象プ
ロセスのモデル，これらのプロセス間の相互干渉の影響
を相互干渉モデル，伝送遅延を仮定した複数のネットワ
ークのモデルと、これらのモデルと過去から現在までの
複数のプロセス量ｙi ＝［ｙi （ｋ−Ｎo ），ｙi （ｋ
−Ｎo ＋１），…，ｙi （ｋ）］T 、複数の操作量ｕi
＝［ｕi （ｋ−Ｎo ），ｕi （ｋ−Ｎo ＋１），…，ｕ
i （ｋ−１）］T （ただし、ｉ＝１〜ｎ）の履歴データ
に基づき現在から未来までの複数のプロセス量の予測応
答を算出する予測計算部４５を備えている。また、操作
量演算手段４０は、それぞれのプロセス量の予測応答ｙ
ip＝［ｙi （０），ｙi （１），…，ｙi （Ｎp ）］T
（ｉ＝１，…，ｎ）が、それぞれに対応する指定された
目標応答軌道ｙi * ＝［ｙi * （０），ｙi * （１），
…，ｙi * （Ｎp ）］T （ｉ＝１，…，ｎ）にできるだ
け近づけるように、最適操作量の現在から未来までの応
答軌道ｕip＝［ｕi （０），ｕi （１），…，ｕi （Ｎ
u ）］T （ｉ＝１，…，ｎ）をそれぞれ求める操作量最
適化部４８をも有している。ここで、操作量最適化部４
８は複数のプロセス信号のうち何れか１つの新しいプロ
セス信号をプロセス信号受信手段１３が受信する度にこ
れらの制御演算を行ない、それぞれの制御対象に対する
現在から一定時間先までの最適操作量応答軌道ｕip＝
［ｕi （０），ｕi （１），…，ｕi （Ｎu ）］T （た
だし、ｉ＝１，…，ｎ）を算出しており、操作信号送信
手段１２は、それぞれの制御対象に向けて送信してい
る。
【００４７】この第６実施形態に係る制御システムをさ
らに詳細に説明すると、前記操作量演算手段４０におけ
る演算方法は、例えば以下の手順に従う。以下では表記
の便宜上、制御対象の数を上記のｎ個の代わりにｐ個で
あるとする。それぞれの制御対象に対応する操作量をｕ
i 、プロセス量をｙi とする。制御対象プロセスのモデ
ルを離散時間伝達関数で、ネットワークのモデルを無駄
時間で表し、それらをまとめて と表す。ただし、Ｇii（ｚ-1）は制御対象プロセスモデ
ル４２、その中でｚ-diiの項は伝送遅延時間を想定した
ネットワークモデル４３、Ｇij（ｚ-1）、ｉ≠ｊは制御
対象プロセス間相互干渉モデル４４に相当する。また、
上記式（８）の伝達関数のステップ応答｛ｇijｉ｝およ
びそれを並べた行列Ｇを で定義する。まず、予測計算部４５は、データバッファ
４１からプロセス量、操作量の履歴データを読み出し、
図５に示すような履歴曲線としてプロットする。これを
再び一定周期でサンプリングすることにより定周期の履
歴データｙi （ｋ−Ｎo ），…，ｙi （ｋ），（ｉ＝
１，…，ｐ）およびｕi （ｋ−Ｎo …，ｕi（ｋ−
１），（ｉ＝１，…，ｐ）を得る。これを予測式（８）
式に逐次代入することにより、それぞれのプロセス量の
予測応答ｙip＝［ｙi （０），ｙi （１），…，ｙi
（Ｎp ）］T （ｉ＝１，…，ｐ）の要素を並べ替えてま
とめたプロセス量予測応答ベクトル ｙp ＝［ｙ1 （０），…，ｙp （０），…，ｙ1 （Ｎp ）， …，ｙp （Ｎp ）］T （１０） を逐次計算する。次に、操作量最適化部４８はそれぞれ
に対応して指定された目標応答軌道ｙi * ＝［ｙi *
（０），ｙi * （１），…，ｙi * （Ｎp ）］T （ｉ＝
１，…，ｐ）の要素を並べ替えてまとめた目標応答軌道
ベクトル ｙ* ＝［ｙi * （０），…，ｙp * （１），…，ｙ1 * （Ｎp ）， …，ｙp * （Ｎp ）］T （１１） を用意する。そして、プロセス量予測応答ベクトルｙp
と目標応答軌道ベクトルｙ* から以下の計算により最適
操作量応答軌道ｕip＝［ｕi （０），ｕi （１），…，
ｕi （Ｎu ）］T （ｉ＝１，…，ｐ）を逐次計算する。
【００４８】 Δｕp ＝［ＧT Ｇ＋λＩ］-1ＧT （ｙ* −ｙp ） ＝［Δｕ1 （ｋ），…，Δｕp （ｋ），…，Δｕ1 （ｋ＋Ｎu −１） ， …，Δｕp （ｋ＋Ｎｕ−１）］T ｕi （ｋ）＝ｕi （ｋ−１）＋Δｕi （ｋ） ｕi （ｋ＋１）＝ｕi （ｋ）＋Δｕi （ｋ＋） （１２） … ｕi （ｋ＋Ｎu −１）＝ｕi （ｋ＋Ｎu −２）＋Δｕi （ｋ＋Ｎu −１） ｕip＝［ｕi （ｋ），ｕi （ｋ＋１），…，ｕi （ｋ＋Ｎu −１）］T （ｉ＝１，…，ｐ） ここでは、Ｉは（ｐ・Ｎu ）×（ｐ・Ｎu ）の単位行列
である。この制御演算は、評価関数 を最小化する最適制御則に相当する。
【００４９】以上説明した第１ないし第６実施形態によ
り、例えば電力系統システムや水道・ガス配管網のよう
に、複数の制御対象あるいはその入力端、プロセス量観
測端が遠隔地に分散し、かつ相互干渉のある場合に対し
ても、制御対象プロセス、相互干渉、ネットワークの動
特性を考慮して、最適なネットワーク型制御システムを
構成することができる。なお、上記第１ないし第６実施
形態に係る制御システムは複合的に組み合わせて実施す
ることも可能である。
【００５０】次に、本発明の第７実施形態としての非同
期ネットワーク型制御システムにおけるプロセス管理方
法について、図９を用いて説明する。この第７実施形態
に係るプロセス管理方法は、非同期ネットワークを介し
て制御装置から送信された操作信号を制御対象側で受信
し、この操作信号に基づいて制御対象における各種のプ
ロセスを駆動し、そのプロセス量を検出して前記非同期
ネットワークを介して前記制御装置側にプロセス信号を
送信し、前記制御装置が受信したプロセス信号に基づい
て操作量を演算することにより前記制御対象における各
種のプロセスを管理するものである。
【００５１】図９に示すように第７実施形態に係るプロ
セス管理方法は、ステップST１で入力された目標値と、
ステップST２で入力された実際の検出プロセス量とに基
づいて所定のプロセスの操作量がステップST３において
演算される。この際、後述する第８実施形態に係るプロ
セス管理方法のように、所定のプロセスを起動する場合
には実際のプロセス量の入力は無いので目標値が制御対
象における各種のプロセスを実行するための操作量とし
てそのまま出力される。
【００５２】次に、ステップST４で入力されたプロセス
量検出時刻を演算された前記操作量に乗せてプロセス量
検出時刻とを含む操作信号を生成する（ステップST
３）。このときも、所定のプロセスを起動する場合に
は、プロセス量の入力は無いので、プロセス量検出時刻
が付加されない操作信号が生成されることになる。この
操作信号は、非同期ネットワークを介して制御装置から
制御対象に向けて送信される（ステップST６）。制御対
象側では、非同期ネットワークを介して送信されてきた
操作信号を受信すると共にその受信時刻を計時する（ス
テップST７）。
【００５３】制御対象側においては、計時された操作信
号受信時刻と操作信号に乗せられて送信されてきたプロ
セス量検出時刻との差を求めて伝送遅延時間を算出（ス
テップST８）し、算出された伝送遅延時間に応じて操作
信号に含まれている操作量を加工することにより操作量
を修正（ステップST９）する。この修正された操作量は
駆動手段としてのアクチュエータに送られて、アクチュ
エータは修正された操作量に応じて駆動量を調整して所
定のプロセスを実行させる（ステップST10）。実行され
ている所定のプロセスのプロセス量はステップST11によ
り検出されると共に、その検出時刻もステップST12にお
いて計時される。
【００５４】ステップST11で検出されたプロセス量と、
ステップST12で計時されたプロセス量検出時刻とは合成
されて、両者を含むプロセス信号が生成され、非同期ネ
ットワークを介して制御対象から制御装置に向けて送信
される（ステップST13）。最後に、所定のプロセスを終
了するか否かが判断され（ステップST14）、所定のプロ
セスを終了してもよい場合にはプロセス管理ルーチンが
終了するが、プロセスを継続して実行する場合には、所
定時間毎にプロセス量を検出すると共にその検出時刻も
計時されて上記ステップST３以降の処理ルーチンがルー
プ状に実行される。
【００５５】なお、上記第７実施形態のプロセス管理方
法は、上述した第１実施形態に係る非同期ネットワーク
型制御システムの構成に対応するプロセス管理ルーチン
であり、第２ないし第６実施形態に係る制御システムに
ついてもそれぞれの構成に対応するように変形変更され
たプロセス管理方法の提案を妨げるものではない。ま
た、上記第７実施形態でも付言したように、所定のプロ
セスを起動するときと、一旦起動された所定のプロセス
の実行を継続する場合とで、処理ルーチンを多少変更す
ることを妨げるものでもない。
【００５６】図１０は、プロセスを起動する際とプロセ
スの実行を継続する際とを分けて説明する第８実施形態
に係る非同期ネットワーク型制御システムにおけるプロ
セス管理方法を示すフローチャートである。図１０にお
いて、第８実施形態に係るプロセス管理方法は、ステッ
プST21で入力された目標値に基づいて制御対象における
プロセス起動のための操作量を制御装置側で演算し（ス
テップST22）、この操作量を含む操作信号を非同期型ネ
ットワークを介して制御装置から制御対象に向けて送信
する。制御装置から送信されてきた操作信号は、制御対
象で受信され（ステップST23）、この操作信号に含まれ
る操作量に基づいてアクチュエータが駆動されて所定の
プロセスが起動され、実行される。
【００５７】実行された所定のプロセスのプロセス量は
検出手段としてのセンサにより検出されると共に、計時
手段としてのタイマによりその検出時刻が計時される
（ステップST25）。検出されたプロセス量およびその検
出時刻は、プロセス信号送信手段において合成されてプ
ロセス信号となり、非同期ネットワークを介して制御対
象から制御装置に向けて送信される（ステップST26）。
制御装置側で受信されたプロセス信号は、プロセス量と
プロセス量検出時刻とに分離され、受信されたプロセス
量と前記目標操作量とに応じてプロセスを継続するため
の操作量が演算される（ステップST27）。受信されたプ
ロセス信号から分離されたプロセス量検出時刻は、演算
された操作量と合成されて操作信号となり、制御装置か
ら非同期ネットワークを介して制御対象に送信される
（ステップST28）。
【００５８】制御対象では、ステップST23と同様にステ
ップST29において操作信号を受信するが、このステップ
ST29では同時に操作信号の受信時刻が計時される。計時
された受信時刻は、プロセス信号および操作信号に乗せ
られて制御対象・非同期ネットワーク・制御装置・非同
期ネットワークを介して再び制御対象に戻されたプロセ
ス量検出時刻との間の差を求め、この差より伝送遅延時
間が算出される（ステップST30）。制御対象では、算出
された伝送遅延時間に応じて制御装置から送信信号に乗
せられて送信されてきた操作量を加工して修正された操
作量を作成する（ステップST31）。駆動手段としてのア
クチュエータは、この修正された操作量に従って駆動さ
れ所定のプロセスを継続して実行する（ステップST3
2）。
【００５９】この第８実施形態に係るプロセス管理方法
では一連のプロセスが継続されて実行された後は、セン
サ等の検出手段により一定時間毎に、または所定の変化
量の範囲を外れる度毎に、プロセス量の検出が行なわれ
ると共に、タイマ等の計時手段によりプロセス量の検出
時刻が計時され、ステップST32からステップST25に戻
り、その後はステップST25ないしステップST32の処理ル
ーチンが繰り返される。所定のプロセスの処理を終了す
べき操作信号が受信されると、プロセス管理ルーチンは
終了することになる。
【００６０】最後に、第９実施形態に係る非同期ネット
ワーク型制御システムにおけるプロセス管理プログラム
を記録した記録媒体について図１１，図１２を参照しな
がら説明する。この第９実施形態に係るプロセス管理プ
ログラムを記録した記録媒体は、図１１に示すようなコ
ンピュータシステム５０に搭載された記録媒体駆動装置
により読み出されて制御システムのプロセス管理に用い
られている。コンピュータシステム５０は、図１１に示
すように、ミニータワー等の筐体に収納されたコンピュ
ータ本体５１と、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube―陰極線管
―），プラズマディスプレイ，液晶表示装置（ＬＣＤ―
Liquid Crystal Display―）等の表示装置５２と、記録
出力装置としてのプリンタ５３と、入力装置としてのキ
ーボード５４ａおよびマウス５４ｂと、フロッピーディ
スクドライブ装置５６と、ＣＤ−ＲＯＭドライブ装置５
７と、を備えている。
【００６１】これらの構成をブロック表示すると、図１
２に示すように、コンピュータ本体５１が収納された筐
体内には、ＲＡＭ（Random Access Memory）等よりなる
内部メモリ５５と、ハードディスクドライブユニット５
８等の外部メモリがさらに設けられている。本第９実施
形態に係るプロセス管理プログラムが記録されたフロッ
ピーディスク６１は、図１１に示すように、フロッピー
ディスクドライブ装置５６のスロットに挿入されて所定
のアプリケーションプログラムに基づいて読み出し可能
である。なお、プログラムを記録した記録媒体としては
フロッピーディスク６１のみに限られず、ＣＤ−ＲＯＭ
（Read Only Memory）６２であってもよい。また、記録
媒体は、図示しないＭＯ（Magneto Optical ）ディス
ク，光ディスク，ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等
であってもよい。
【００６２】第９実施形態に係る記録媒体に記録された
コンピュータ等により読み出し可能なプロセス管理プロ
グラムは、第７，第８実施形態に係るプロセス管理方法
に説明された図９，図１０のようなステップをコンピュ
ータプログラム形式により記録したものであり、ここで
は図示による重複説明を割愛してその手順のみ以下に説
明する。
【００６３】すなわち、第９実施形態に係るプロセス管
理プログラムを記録した記録媒体は非同期ネットワーク
を介して制御装置から送信された操作信号を制御対象側
で受信し、この操作信号に基づいて制御対象における各
種のプロセスを駆動し、そのプロセス量を検出して前記
非同期ネットワークを介して前記制御装置側にプロセス
信号を送信し、前記制御装置が受信したプロセス信号に
基づいて操作量を演算することにより前記制御対象にお
ける各種のプロセスを管理するものであり、そのプログ
ラムとしては、目標値と制御対象で予め検出されていた
実際のプロセス量とに応じて制御対象における各種のプ
ロセスを実行するための操作量を演算する手順と、演算
された前記操作量と前記制御対象から予め送られてきて
いたプロセス量検出時刻とを含む操作信号を生成する手
順と、前記非同期ネットワークを介して前記操作信号を
前記制御対象へ送信する手順と、前記制御対象における
前記操作信号の受信時刻を計時する手順と、前記操作信
号受信時刻と前記プロセス量検出時刻との差から伝送遅
延時間を算出する手順と、算出された伝送遅延時間に応
じて前記操作信号に含まれている前記操作量を修正する
手順と、修正された操作量に従って駆動手段を駆動させ
て所定のプロセスを実行する手順と、実行されている前
記所定のプロセス量と検出すると共にこのプロセス量の
検出時刻を計時する手順と、検出された前記プロセス量
と計時された前記プロセス量検出時刻とを含む前記プロ
セス信号を生成して前記制御装置に送信する手順と、が
記録され、このプログラムをコンピュータに実行させ
て、非同期ネットワーク型制御システムにおける制御対
象のプロセスが管理されている。
【００６４】上記手順を含むプログラムが記録された記
録媒体は、フロッピディスクドライブ装置、ＣＤ−ＲＯ
Ｍドライブ装置、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ装置等のディ
スク用スロットに挿入されて、所定の手順によりプログ
ラムがコンピュータ本体５１内にインストールされる。
コンピュータ５１にインストールされたプログラムは、
オペレータ等の所定の操作により表示装置５２にプロセ
ス管理手順の表示を行ない、キーボード５４ａおよびマ
ウス５４ｂ等の入力装置を介してオペレータとの間で対
話的に入力動作が行なわれ、プロセス管理が行なわれる
ことになる。
【００６５】
【発明の効果】本発明の個々の発明に対する作用効果と
しては、まず、ランダムに変動するネットワークの伝送
遅延時間を操作量を制御対象プロセスへ入力する直前に
正確に検知し、操作量を適切に加工することにより、伝
送遅延時間の不規則、大幅な変動に対し制御系の動作を
健全に保つことができる。
【００６６】また、ネットワーク負荷の急変等で通信が
一時的に途絶えても、操作量受信機能がそれまでの受信
情報に基づく最適な操作量応答軌道を時刻に従って出力
し続けるので、制御対象プロセスが大幅な外乱を受けな
い限りは、プロセス量を近似的に最適に制御でき、結果
としてネットワークの突発的・一時的事故に対し信頼性
の高い制御系を実現できる。
【００６７】さらに、ネットワークの各時刻での負荷状
況に応じた平均的な伝送遅延時間または、その確率分布
を推定し、制御演算や操作量の加工に用いることによ
り、それぞれの手段の動作を適切に保つことができる。
【００６８】さらに、例えば電力系統システムや水道・
ガス配管網のように、複数の制御対象あいるはその制御
入力端や、プロセス量観測端が遠隔地に分散しており、
かつ相互干渉のある場合に対しても、同様のネットワー
ク型制御システムを構成することができる。
【００６９】これらの種々の効果により、結果的に以下
の効果も得られる。 （１）安価で汎用的な非同期ネットワークを制御システ
ムに利用でき、経済性、保守性の点で優れている。 （２）現実な実時間性を確保しなくても制御システムが
正常に動作するので、ネットワークシステムのトラブル
に対し、制御系の信頼性が高まる。 （３）公衆回線やインターネットなどの遠隔型の非同期
ネットワークシステムを介して制御対象プロセスと制御
装置を結合することができるので、生産プラントや工場
と操作ステーション、オペレーションルームを別の場所
に設置することが可能になる。この結果、石油化学プラ
ントを原油生産現場や原産国に設置し、制御装置を含め
たオペレーションオフィスを都市部や別の国に設置する
ことが可能になる。また、ある工場に対する制御ステー
ションを標準時間が８時間ずつずれた３か国に設置し、
８時間おきに切り替えることで、３交代勤務なしに工場
の２４時間連続操業が可能になる。
【００７０】このように、本発明によれば、プラント運
用形態の自由度が大きくなり、全体の運用コスト低減、
運用効率化、プラント技術者、制御技術者、運転技術者
の集中配置などを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る非同期ネットワー
ク型制御システムの構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第２実施形態に係る非同期ネットワー
ク型制御システムの構成を示すブロック図。
【図３】本発明の第３実施形態に係る非同期ネットワー
ク型制御システムの構成を示すブロック図。
【図４】本発明の第４実施形態に係る最適操作量応答軌
道を用いた制御システムの構成を示すブロック図。
【図５】第４実施形態におけるプロセス量、操作量の履
歴データと予測応答軌道との関係を示す特性図。
【図６】本発明の第５実施形態に係る非同期ネットワー
ク型制御システムの構成を示すブロック図。
【図７】本発明の第６実施形態に係る複数の制御対象に
対する非同期ネットワーク型制御システムの全体構成を
示すブロック図。
【図８】第６実施形態の複数の制御対象に対するネット
ワーク型制御システムの詳細な構成を示すブロック図。
【図９】本発明の第７実施形態に係る非同期ネットワー
ク型制御システムにおけるプロセス管理方法を示すフロ
ーチャート。
【図１０】本発明の第８実施形態に係る非同期ネットワ
ーク型制御システムにおけるプロセス管理方法を示すフ
ローチャート。
【図１１】本発明の第９実施形態に係るプロセス管理プ
ログラムを記録した記録媒体からプログラムを読み出す
ためのコンピュータシステムを示す斜視図。
【図１２】第９実施形態に係る記録媒体を読み出すため
のコンピュータシステムを示すブロック図。
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 非同期ネットワーク １０ 制御装置 １１，４０ 操作量演算手段 １１Ａ 操作量演算部 １１Ｂ 最適操作量応答軌道算出部 １１Ｃ，４１ データバッファ １１Ｄ，４２ 制御対象プロセスモデル格納部 １１Ｅ，４３ ネットワークモデル格納部 １１Ｆ 予測計算部 １１Ｇ プロセス量予測応答軌道算出部 １１Ｈ 目標応答軌道算出部 １１Ｋ 操作量最適化部 １２ 操作信号送信手段 １２ａ 符号化部 １３ プロセス信号受信手段 ２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ 制御対象 ２１ａ 復号化部 ２１ｂ 選択部 ２１ｃ 減算器 ２１ｄ データバッファ ２１ｅ 読出部 ２１ 操作信号受信手段 ２２ 駆動手段（アクチュエータ） ２３ 制御対象プロセス ２４ プロセス量検出手段（センサ） ２５ プロセス信号送信機能 ２６，３１ 計時手段（タイマ） ３１ 伝送遅延時間推定機能 ３２ 減算器 ３３ データバッファ ３４ 平均値計算部 ３５ 遅延時間確率分布計算部 ４４ 制御対象プロセス間相互干渉モデル格納部 ５０ コンピュータシステム ６１ 記録媒体（フロッピーディスク） ６２ 記録媒体（ＣＤ−ＲＯＭ）
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−170201（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−30595（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−80798（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05B 11/00 - 15/02 G05B 21/00 - 21/02

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】非同期ネットワークを介して制御装置から
    送信された操作信号を制御対象側で受信し、この操作信
    号に基づいて制御対象における各種のプロセスを駆動
    し、そのプロセス量を検出して前記非同期ネットワーク
    を介して前記制御装置側にプロセス信号を送信し、前記
    制御装置が受信したプロセス信号に基づいて操作量を演
    算する非同期ネットワーク型制御システムにおいて、 前記制御装置は、前記プロセス信号を受信するプロセス
    信号受信手段と、このプロセス信号に基づいて前記制御
    対象側の前記プロセスの操作量を演算する操作量演算手
    段と、演算された前記操作量を含む操作信号を前記ネッ
    トワークを介して前記制御対象に送信する操作信号送信
    手段と、を備え、 前記制御対象は、前記ネットワークを介して送信されて
    きた前記操作信号を受信する操作信号受信手段と、前記
    操作信号に含まれる操作量に基づいて前記制御対象の各
    種のプロセスを駆動する駆動手段と、駆動された前記各
    種プロセスのプロセス量を検出する検出手段と、検出さ
    れた前記プロセス量を含むプロセス信号を前記ネットワ
    ークを介して前記制御装置に送信するプロセス信号送信
    手段と、前記プロセス量の検出時刻と前記操作信号の受
    信時刻を計時する計時手段と、を備えると共に、 前記プロセス信号送信手段は、前記計時手段により計時
    された前記プロセス量の検出時刻を前記プロセス信号に
    含ませて前記制御装置に送信し、前記操作信号送信手段
    は、受信された前記プロセス量の検出時刻を前記操作信
    号に含ませて前記制御対象に送信し、前記操作信号受信
    手段は、前記計時手段により計時された前記操作信号受
    信時刻と前記操作信号に乗せられてきた前記プロセス量
    の検出時刻との差から伝送遅延時間を計算すると共にこ
    の計算された伝送遅延時間に応じて受信した前記操作信
    号に含まれる操作量に加工を施して修正された操作量を
    前記駆動手段に出力し、さらに、 前記操作量演算手段は複数の想定伝送遅延時間を設定す
    ると共にそれぞれの想定伝送遅延時間に対応する最適な
    操作量を演算し、前記操作信号送信手段はこれら複数の
    操作量を一括して操作信号として送信し、前記操作信号
    受信手段は前記操作信号に乗せられた複数の想定伝送遅
    延時間に対する操作量の中から実際の伝送遅延時間に最
    も近い想定伝送遅延時間に対応する操作量を選択してこ
    の選択された操作量を前記修正された操作量として前記
    駆動手段に出力することを特徴とする非同期ネットワー
    ク型制御システム。
  2. 【請求項２】前記制御対象は、プロセス量検出時刻と操
    作量受信時刻を測定、記憶して過去から現在に至るまで
    の平均伝送遅延時間または伝送遅延時間の確率分布関数
    を推定すると共にこの推定された平均伝送遅延時間また
    は伝送遅延時間の確率分布関数を前記操作信号受信手段
    および前記プロセス信号送信手段に出力する伝送遅延時
    間推定手段と、入力された平均伝送遅延時間または伝送
    遅延時間の確率分布関数を用いて受信された前記操作信
    号を加工する前記操作信号受信手段と、を備えると共
    に、 前記制御装置は、プロセス信号に乗せられて送信されて
    きた平均伝送遅延時間または伝送遅延時間の確率分布関
    数に応じて操作量の演算を行なう前記操作量演算手段を
    備えることを特徴とする請求項１に記載の非同期ネット
    ワーク型制御システム。
  3. 【請求項３】非同期ネットワークを介して制御装置から
    送信された操作信号を制御対象側で受信し、この操作信
    号に基づいて制御対象における各種のプロセスを駆動
    し、そのプロセス量を検出して前記非同期ネットワーク
    を介して前記制御装置側にプロセス信号を送信し、前記
    制御装置が受信したプロセス信号に基づいて操作量を演
    算する非同期ネットワーク型制御システムにおいて、 前記制御装置は、前記プロセス信号を受信するプロセス
    信号受信手段と、このプロセス信号に基づいて前記制御
    対象側の前記プロセスの操作量を演算する操作量演算手
    段と、演算された前記操作量を含む操作信号を前記ネッ
    トワークを介して前記制御対象に送信する操作信号送信
    手段と、を備え、 前記制御対象は、前記ネットワークを介して送信されて
    きた前記操作信号を受信する操作信号受信手段と、前記
    操作信号に含まれる操作量に基づいて前記制御対象の各
    種のプロセスを駆動する駆動手段と、駆動された前記各
    種プロセスのプロセス量を検出する検出手段と、検出さ
    れた前記プロセス量を含むプロセス信号を前記ネットワ
    ークを介して前記制御装置に送信するプロセス信号送信
    手段と、前記プロセス量の検出時刻と前記操作信号の受
    信時刻を計時する計時手段と、を備えると共に、 前記プロセス信号送信手段は、前記計時手段により計時
    された前記プロセス量の検出時刻を前記プロセス信号に
    含ませて前記制御装置に送信し、前記操作信号送信手段
    は、受信された前記プロセス量の検出時刻を前記操作信
    号に含ませて前記制御対象に送信し、前記操作信号受信
    手段は、前記計時手段により計時された前記操作信号受
    信時刻と前記操作信号に乗せられてきた前記プロセス量
    の検出時刻との差から伝送遅延時間を計算すると共にこ
    の計算された伝送遅延時間に応じて受信した前記操作信
    号に含まれる操作量に加工を施して修正された操作量を
    前記駆動手段に出力し、さらに、 前記操作量演算手段は現時刻から一定時間先までの最適
    操作量応答軌道を演算し、前記操作信号送信手段は前記
    最適操作量応答軌道を前記操作信号に乗せて送信し、前
    記操作信号受信手段は受信した操作信号に乗せられてき
    た前記最適操作量応答軌道を記憶すると共に次の操作信
    号が受信されるまでの間に前記計時手段の計時する時刻
    に従って最適操作量応答軌道の値を前記修正された操作
    量として前記駆動手段に逐次に出力することを特徴とす
    る非同期ネットワーク型制御システム。
  4. 【請求項４】前記プロセス信号送信手段は、プロセス
    量，プロセス量検出時刻に加えて、前回の操作量，操作
    信号受信時刻を合成して前記プロセス信号に乗せて送信
    すると共に、 前記操作量演算手段は、制御対象プロセスのモデルおよ
    び伝送遅延を仮定したネットワークのモデルを保持する
    モデル保持部と、プロセス量およびプロセス量検出時刻
    の過去から現時刻の直前までの履歴データ，操作量およ
    び操作信号受信時刻の過去から前回までの履歴データを
    記憶するデータバッファと、前記モデル保持手段に保持
    されたモデルとデータバッファに記憶されたプロセス
    量，操作量の履歴データとに基づいて現在から未来にか
    けてのプロセス量予測応答を算出する予測計算部と、前
    記予測計算部により算出された予測応答が予め設定され
    た目標応答軌道に可及的に接近する最適操作量の現在か
    ら未来にかけての応答軌道を求めると共に新たなプロセ
    ス信号を受信する度にそのプロセスに関連する各種の演
    算を繰り返し現在から一定時間先までの最適操作量応答
    軌道を算出する操作量最適化部と、を備えることを特徴
    とする請求項３に記載の非同期ネットワーク型制御シス
    テム。
  5. 【請求項５】１つの前記制御装置に対して複数の前記制
    御対象が前記ネットワークを介してスター結線状に双方
    向に接続されると共に、 前記制御装置は、前記複数の制御対象からのプロセス信
    号を受信するプロセス信号受信手段と、前記複数の制御
    対象に対する操作量を含む複数の操作信号を演算する操
    作量演算手段と、前記複数の操作信号を前記ネットワー
    クを介して前記複数の制御対象に設けられたそれぞれの
    操作信号受信手段へ向けて送信する操作信号送信手段と
    を備え、 前記操作量演算手段は、前記複数の制御対象プロセスの
    モデル，これらのプロセス間の相互干渉の影響を表す相
    互干渉モデル，伝送遅延を仮定した複数のネットワーク
    のモデル，これらのモデルと過去から現在までの複数の
    プロセス量，複数の操作量の履歴データに基づき過去か
    ら未来までの複数のプロセス量の予測応答を算出する予
    測計算部と、それぞれのプロセス量の予測応答が、それ
    ぞれに対応する指定された目標応答軌道に可及的に接近
    するそれぞれの最適操作量の現在から未来までの応答軌
    道を求める操作量最適化部と、を有し、 複数のプロセス信号のうち、いずれか１つの新しいプロ
    セス信号を受信する度にこれらの機能による演算を行な
    い、それぞれの操作量に対する現在から一定時間先まで
    の最適操作量応答軌道を算出して、前記操作信号送信手
    段を介して、それぞれの制御対象に向けて送信すること
    を特徴とする請求項４に記載の非同期ネットワーク型制
    御システム。
  6. 【請求項６】非同期ネットワークを介して制御装置から
    送信された操作信号を制御対象側で受信し、この操作信
    号に基づいて制御対象における各種のプロセスを駆動
    し、そのプロセス量を検出して前記非同期ネットワーク
    を介して前記制御装置側にプロセス信号を送信し、前記
    制御装置が受信したプロセス信号に基づいて操作量を演
    算することにより前記制御対象における各種のプロセス
    を管理するプロセス管理方法において、 目標値と制御対象で予め検出されていた実際のプロセス
    量とに応じて制御対象における各種のプロセスを実行す
    るための操作量を演算するステップと、 演算された前記操作量と前記制御対象から予め送られて
    きていたプロセス量検出時刻とを含む操作信号を生成す
    るステップと、 前記非同期ネットワークを介して前記操作信号を前記制
    御対象へ送信するステップと、 前記制御対象における前記操作信号の受信時刻を計時す
    るステップと、 前記操作信号受信時刻と前記プロセス量検出時刻との差
    から伝送遅延時間を算出するステップと、 算出された伝送遅延時間に応じて前記操作信号に含まれ
    ている前記操作量を修正するステップと、 修正された操作量に従って駆動手段を駆動させて所定の
    プロセスを実行するステップと、 実行されている前記所定のプロセス量と検出すると共に
    このプロセス量の検出時刻を計時するステップと、 検出された前記プロセス量と計時された前記プロセス量
    検出時刻とを含む前記プロセス信号を生成して前記制御
    装置に送信するステップと、 を備え、さらに、 複数の想定伝送遅延時間を設定すると共にそれぞれの想
    定伝送遅延時間に対応する複数の最適な操作量を演算す
    るサブステップと、 前記複数の最適な操作量を一括して操作信号として送信
    するサブステップと、 前記操作信号に乗せられた複数の想定伝送遅延時間に対
    する操作量の中から実際の伝送遅延時間に最も近い想定
    伝送遅延時間に対応する操作量を選択するサブステップ
    と、 前記選択された操作量を前記修正された操作量として前
    記制御対象の駆動手段に出力するサブステップと、 を備えることを特徴とする非同期ネットワーク型制御シ
    ステムにおけるプロセス管理方法。
  7. 【請求項７】非同期ネットワークを介して制御装置から
    送信された操作信号を制御対象側で受信し、この操作信
    号に基づいて制御対象における各種のプロセスを駆動
    し、そのプロセス量を検出して前記非同期ネットワーク
    を介して前記制御装置側にプロセス信号を送信し、前記
    制御装置が受信したプロセス信号に基づいて操作量を演
    算することにより前記制御対象における各種のプロセス
    を管理するプロセス管理方法において、 目標値と制御対象で予め検出されていた実際のプロセス
    量とに応じて制御対象における各種のプロセスを実行す
    るための操作量を演算するステップと、 演算された前記操作量と前記制御対象から予め送られて
    きていたプロセス量検出時刻とを含む操作信号を生成す
    るステップと、 前記非同期ネットワークを介して前記操作信号を前記制
    御対象へ送信するステップと、 前記制御対象における前記操作信号の受信時刻を計時す
    るステップと、 前記操作信号受信時刻と前記プロセス量検出時刻との差
    から伝送遅延時間を算出するステップと、 算出された伝送遅延時間に応じて前記操作信号に含まれ
    ている前記操作量を修正するステップと、 修正された操作量に従って駆動手段を駆動させて所定の
    プロセスを実行するステップと、 実行されている前記所定のプロセス量と検出すると共に
    このプロセス量の検出時刻を計時するステップと、 検出された前記プロセス量と計時された前記プロセス量
    検出時刻とを含む前記プロセス信号を生成して前記制御
    装置に送信するステップと、 を備え、さらに、 現時刻から一定時間先までの最適操作量応答軌道を前記
    操作量として演算するサブステップと、 前記操作量としての前記最適操作量応答軌道を前記操作
    信号に乗せて送信するサブステップと、 受信された操作信号に乗せられてきた前記最適操作量応
    答軌道を記憶すると共に次の操作信号が受信されるまで
    の間に計時された時刻に従って最適操作量応答軌道の値
    を前記修正された操作量として前記制御対象の駆動手段
    に逐次に出力するサブステップと、 を備えることを特徴とする非同期ネットワーク型制御シ
    ステムにおけるプロセス管理方法。
  8. 【請求項８】非同期ネットワークを介して制御装置から
    送信された操作信号を制御対象側で受信し、この操作信
    号に基づいて制御対象における各種のプロセスを駆動
    し、そのプロセス量を検出して前記非同期ネットワーク
    を介して前記制御装置側にプロセス信号を送信し、前記
    制御装置が受信したプロセス信号に基づいて操作量を演
    算することにより前記制御対象における各種のプロセス
    を管理するプロセス管理プログラムを記録した記録媒体
    において、 目標値と制御対象で予め検出されていた実際のプロセス
    量とに応じて制御対象における各種のプロセスを実行す
    るための操作量を演算する手順と、 演算された前記操作量と前記制御対象から予め送られて
    きていたプロセス量検出時刻とを含む操作信号を生成す
    る手順と、 前記非同期ネットワークを介して前記操作信号を前記制
    御対象へ送信する手順と、 前記制御対象における前記操作信号の受信時刻を計時す
    る手順と、 前記操作信号受信時刻と前記プロセス量検出時刻との差
    から伝送遅延時間を算出する手順と、 算出された伝送遅延時間に応じて前記操作信号に含まれ
    ている前記操作量を修正する手順と、 修正された操作量に従って駆動手段を駆動させて所定の
    プロセスを実行する手順と、 実行されている前記所定のプロセス量と検出すると共に
    このプロセス量の検出時刻を計時する手順と、 検出された前記プロセス量と計時された前記プロセス量
    検出時刻とを含む前記プロセス信号を生成して前記制御
    装置に送信する手順と、 をコンピュータに実行させると共に、さらに、 複数の想定伝送遅延時間を設定すると共にそれぞれの想
    定伝送遅延時間に対応する複数の最適な操作量を演算す
    る副手順と、 前記複数の最適な操作量を一括して操作信号として送信
    する副手順と、 前記操作信号に乗せられた複数の想定伝送遅延時間に対
    する操作量の中から実際の伝送遅延時間に最も近い想定
    伝送遅延時間に対応する操作量を選択する副手順と、 前記選択された操作量を前記修正された操作量として前
    記制御対象の駆動手段に出力する副手順と、 をコンピュータに実行させるための非同期ネットワーク
    型制御システムにおけるプロセス管理プログラムを記録
    した記録媒体。
  9. 【請求項９】非同期ネットワークを介して制御装置から
    送信された操作信号を制御対象側で受信し、この操作信
    号に基づいて制御対象における各種のプロセスを駆動
    し、そのプロセス量を検出して前記非同期ネットワーク
    を介して前記制御装置側にプロセス信号を送信し、前記
    制御装置が受信したプロセス信号に基づいて操作量を演
    算することにより前記制御対象における各種のプロセス
    を管理するプロセス管理プログラムを記録した記録媒体
    において、 目標値と制御対象で予め検出されていた実際のプロセス
    量とに応じて制御対象における各種のプロセスを実行す
    るための操作量を演算する手順と、 演算された前記操作量と前記制御対象から予め送られて
    きていたプロセス量検出時刻とを含む操作信号を生成す
    る手順と、 前記非同期ネットワークを介して前記操作信号を前記制
    御対象へ送信する手順と、 前記制御対象における前記操作信号の受信時刻を計時す
    る手順と、 前記操作信号受信時刻と前記プロセス量検出時刻との差
    から伝送遅延時間を算出する手順と、 算出された伝送遅延時間に応じて前記操作信号に含まれ
    ている前記操作量を修正する手順と、 修正された操作量に従って駆動手段を駆動させて所定の
    プロセスを実行する手順と、 実行されている前記所定のプロセス量と検出すると共に
    このプロセス量の検出時刻を計時する手順と、 検出された前記プロセス量と計時された前記プロセス量
    検出時刻とを含む前記プロセス信号を生成して前記制御
    装置に送信する手順と、 をコンピュータに実行させると共に、さらに、 現時刻から一定時間先までの最適操作量応答軌道を前記
    操作量として演算する副手順と、 前記操作量としての前記最適操作量応答軌道を前記操作
    信号に乗せて送信する副手順と、 受信された操作信号に乗せられてきた前記最適操作量応
    答軌道を記憶すると共に次の操作信号が受信されるまで
    の間に計時された時刻に従って最適操作量応答軌道の値
    を前記修正された操作量として前記制御対象の駆動手段
    に逐次に出力する副手順と、 をコンピュータに実行させるための非同期ネットワーク
    型制御システムにおけるプロセス管理プログラムを記録
    した記録媒体。
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