JP4301049B2 - Optimization method, optimization device, and optimization program - Google Patents
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Description
本発明は最適化方法、最適化装置および最適化プログラムに関し、特に、目的関数を目標に適合させるための最適化方法に適用して好適なものである。 The present invention relates to an optimization method, an optimization apparatus, and an optimization program, and is particularly suitable for application to an optimization method for adapting an objective function to a target.
従来の電動機を含む機械システムでは、サーボ系の制御ゲインを最適化するために、例えば、特許文献1、2に開示されているように、機械システムの近似モデルを同定するための同定装置を用いる方法がある。
図3は、従来の機械システムの同定装置の構成を示すブロック図である。
図3において、機械システムの同定装置は、第1前処理器19と、第2前処理器20と、実応答保存器21と、模擬回路22と、評価関数器23と、トータル調整装置24とから構成され、実観測器16と、指令発生器17と、実制御器18とにより制御される機械システム15の近似モデルを同定する。
In a mechanical system including a conventional electric motor, an identification device for identifying an approximate model of the mechanical system is used, for example, as disclosed in
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a conventional mechanical system identification apparatus.
In FIG. 3, the mechanical system identification device includes a
また、機械システム15は、負荷機械11と、動力を伝達する伝達機構12と、伝達機構12を介して負荷機械11を駆動する電動機13と、実トルク信号τM(t)に基づいて電動機13に電気信号を提供する動力変換装置14とから構成されている。
実観測器16は、機械システム15の状態量の少なくとも一部を観測し、実応答信号θM(t)を生成する。指令発生器17は、実指令信号θref(t)を生成する。実制御器18は、指令発生器17からの実指令信号θref(t)と、実観測器16からの実応答信号θM(t)とに基づいて、実トルク信号τM(t)を動力変換装置14に提供する。
The
The
第1前処理器19は、連続信号である実トルク信号τM(t)を一定のサンプル間隔Tごとに離散信号である実トルク信号Tm(k)に変換し、この離散信号の実トルク信号Tm(k)をデータ行列として実応答保存器21に保存する。
第2前処理器20は、連続信号である実応答信号θM(t)を一定のサンプル間隔Tごとに離散信号である実応答信号θm(k)に変換し、ωm(k)を算出する。そして、θm(k)とωm(k)とを2つのデータ行列として実応答保存器21に保存する。
The
The
模擬回路22は、実応答保存器21から実トルク信号Tm(k)を読み込み、模擬パラメータPiに基づいて模擬位置応答信号θm^(k)と模擬速度応答信号ωm^(k)とを生成する。
評価関数器23は、θm^(k)とωm^(k)とを模擬回路22から読み込むとともに、θm(k)とωm(k)とを実応答保存器21から読み込むことで、評価値Jiを計算し、トータル調整装置24に提供する。
The
The evaluation function unit 23 reads θm ^ (k) and ωm ^ (k) from the
トータル調整装置24は、遺伝的アルゴリズムを用いた調整方法により、評価値Jiが最適化されるように、模擬パラメータPiを調整する。すなわち、遺伝的アルゴリズムを用いた調整方法において、最適化判定条件が満たされた時、トータル調整装置24から出力されている模擬パラメータPiは、機械システム15の近似モデルを同定するための最適模擬パラメータとなる。
The
図4は、図3の模擬回路22の構成を示すブロック図である。
図4において、模擬回路22は、係数器22b、22f、22gと、積分器22c、22d、22h、22iと、比較器22a、22eと、模擬観測器22jとから構成されている。そして、模擬回路22は、与えられた模擬パラメータPiを用いることで、係数器22b、22f、22gの係数Jmi、JLi、Kciを更新し、実応答保存器21に保存されたτM(k)のデータに対してθm^(k)とωm^(k)とを計算し、評価関数器23に提供する。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the
In FIG. 4, the
そして、トータル調整装置24は、遺伝的アルゴリズムを用いた調整方法により、評価値Jiを最適化し、その最適化判定条件が満たされた時、模擬パラメータPi(Jmi、JLi、Kciを含む)は、同定された最適模擬パラメータ行列となる。
しかしながら、従来の機械システムの同定装置では、機械システムの数学モデルの構造が既知であることが条件とされている。このため、従来の機械システムの同定装置では、最適化される目的関数の構造が固定され、数学モデルの構造が未知の機械システムは同定することができないという問題があった。
そこで、本発明の目的は、制御対象の数学モデルの構造が未知であっても、制御対象の同定に適用することが可能な最適化方法、最適化装置および最適化プログラムを提供することである。
However, the conventional machine system identification apparatus is required to have a known structure of a mathematical model of the machine system. For this reason, the conventional machine system identification apparatus has a problem that the structure of the objective function to be optimized is fixed, and a machine system whose mathematical model structure is unknown cannot be identified.
Accordingly, an object of the present invention is to provide an optimization method, an optimization device, and an optimization program that can be applied to identification of a control target even when the structure of a mathematical model of the control target is unknown. .
上述した課題を解決するために、請求項1記載の最適化方法によれば、制御対象を模擬した分数多項式で表現された伝達関数で表される目的関数を設定するステップと、前記伝達関数の変数の全ての組み合わせについて評価するステップと、前記評価結果に基づいて、前記目的関数の複数の探索点における最良値及び集団の最良値を用いて当該探索点を変更する処理を繰り返して得られる集団の最良値を前記目的関数の最適化結果とするステップとを備えることを特徴とする。
これにより、伝達関数で表される目的関数が最適化されるように、制御対象のシステムモデルを構築することが可能となり、制御対象のシステムモデルの構造が未知であっても、最適制御を行うことが可能となる。
また、次のステップにおける探索点を計算する段階で各探索点を最良評価の探索点に近づける計算を行う際に、目的関数を最良評価の探索点に近づけることが可能となる。
In order to solve the above-described problem, according to the optimization method of
This makes it possible to construct a system model to be controlled so that the objective function represented by the transfer function is optimized, and performs optimal control even if the structure of the system model to be controlled is unknown. It becomes possible.
In addition, when calculating each search point close to the best evaluation search point in the step of calculating the search point in the next step, the objective function can be brought close to the best evaluation search point.
また、請求項2記載の最適化方法によれば、制御対象を模擬した分数多項式で表現された伝達関数で表される目的関数を設定するステップと、
前記伝達関数の変数の全ての組み合わせをパーティクル・スウォーム・オプティマイゼーションのエージェントとして評価することにより、前記目的関数の構造を最適化するステップとを備えることを特徴とする。
これにより、概念が簡単なアルゴリズムを用いることで、次のステップにおける探索点を計算する段階で各探索点を最良評価の探索点に近づける計算を行う際に、目的関数を最良評価の構造に近づけることが可能となる。
このため、無駄な探索の削減を可能としつつ、連続型の変数のままで目的関数の構造の最適化を図ることが可能となり、目的関数が可変かつ連続的な空間をとる場合においても、制御対象を高速かつ安定して制御することが可能となる。
According to the optimization method of
By evaluating all combinations of variables of the transfer function as an agent of the particle swarm Optimization, characterized in that it comprises a step of optimizing the structure of the objective function.
As a result, by using an algorithm with a simple concept, the objective function is brought closer to the structure of the best evaluation when calculating each search point close to the search point of the best evaluation at the stage of calculating the search point in the next step. It becomes possible.
For this reason, it is possible to optimize the structure of the objective function while maintaining a continuous variable, while reducing wasteful search, and even when the objective function takes a variable and continuous space, control is possible. It becomes possible to control the target at high speed and stably.
また、請求項3記載の最適化方法によれば、前記制御対象が電動機機械システムであることを特徴とする。
これにより、電動機機械システムの数学モデルの構造が未知であっても、電動機機械システムの最適制御を行うことが可能となる。
According to the optimization method of the third aspect, the control object is an electric machine system.
Thereby, even if the structure of the mathematical model of the motor machine system is unknown, it is possible to perform optimal control of the motor machine system.
また、請求項4記載の最適化装置によれば、制御対象システムの指令信号に基づく実状態量を少なくとも1つ観測する状態観測手段と、前記制御対象システムを模擬した分数多項式で表現された伝達関数で表される目的関数を設定し、前記指令信号に基づく模擬状態量を出力するシステムモデルと、前記実状態量および前記模擬状態量に基づいて、前記指令信号に対する前記システムモデルの応答を評価する評価手段と、前記評価手段による評価結果に基づいて、前記システムモデルに設定された目的関数の複数の探索点における最良値及び集団の最良値を用いて当該探索点を変更する処理を繰り返して得られる集団の最良値を前記目的関数の最適化結果とする最適化手段とを備えることを特徴とする。
これにより、伝達関数で表される目的関数の探索点を変化させながら、目的関数について評価することが可能となる。このため、目的関数が最適化されるように、制御対象システムのシステムモデルを構築することが可能となり、制御対象のシステムモデルの構造が未知であっても、最適制御を行うことが可能となる。
また、次のステップにおける探索点を計算する段階で各探索点を最良評価の探索点に近づける計算を行う際に、目的関数を最良評価の探索点に近づけることが可能となる。
Further, according to the optimization apparatus of claim 4 wherein at least one observation to the state observer means the actual state quantity based on the command signal of the control object system, expressed as a fraction polynomial simulating the control object system set the desired function represented by a transfer function, and the system model that outputs simulated state quantity based on the command signal, on the basis of the actual state amount and the simulated state variable, the response of the system model with respect to the command signal Based on the evaluation means to be evaluated and the evaluation result by the evaluation means, the process of changing the search point using the best value at the plurality of search points of the objective function set in the system model and the best value of the group is repeated. And optimizing means for using the best value of the group obtained as an optimization result of the objective function.
This makes it possible to evaluate the objective function while changing the search point of the objective function represented by the transfer function. For this reason, it is possible to construct a system model of the controlled system so that the objective function is optimized, and it is possible to perform optimal control even if the structure of the controlled system model is unknown. .
In addition, in the calculation of the search point in the next step, the calculation of bringing each search point close to the best evaluation search point makes it possible to bring the objective function close to the best evaluation search point.
また、請求項5記載の最適化装置によれば、前記制御対象が電動機機械システムであることを特徴とする。
これにより、電動機機械システムのシステムモデルの構造が未知であっても、電動機機械システムの最適制御を行うことが可能となる。
According to the optimization apparatus of the fifth aspect, the control object is an electric machine system.
As a result, even if the structure of the system model of the motor machine system is unknown, it is possible to perform optimal control of the motor machine system.
また、請求項6記載の最適化プログラムによれば、制御対象を模擬した分数多項式で表現された伝達関数で表される目的関数を設定するステップと、前記伝達関数の変数の全ての組み合わせについて評価するステップと、前記評価結果に基づいて、前記目的関数の複数の探索点における最良値及び集団の最良値を用いて当該探索点を変更する処理を繰り返して得られる集団の最良値を前記目的関数の最適化結果とするステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
これにより、コンピュータに処理を行わせることで、伝達関数で表される目的関数が最適化されるように、制御対象のシステムモデルを構築することが可能となり、制御対象のシステムモデルの構造が未知であっても、最適制御を行うことが可能となる。
また、次のステップにおける探索点を計算する段階で各探索点を最良評価の探索点に近づける計算を行う際に、目的関数を最良評価の探索点に近づけることが可能となる。
According to the optimization program of
This makes it possible to construct a system model to be controlled so that the objective function represented by the transfer function is optimized by causing the computer to perform processing, and the structure of the system model to be controlled is unknown. Even so, optimal control can be performed.
In addition, when calculating each search point close to the best evaluation search point in the step of calculating the search point in the next step, the objective function can be brought close to the best evaluation search point.
以上説明したように、本発明によれば、伝達関数で表される目的関数の探索点を変化させながら、目的関数について評価することが可能となり、目的関数が最適化されるように、制御対象の数値モデルを構築することを可能として、制御対象の数学モデルの構造が未知であっても、最適制御を行うことが可能となる。
As described above, according to the present invention, while changing the search point of the objective function represented by a transfer function, it is possible to evaluate with the objective function, as objective function is optimized Therefore, it is possible to construct a numerical model of the control target, and it is possible to perform optimal control even if the structure of the mathematical model of the control target is unknown.
以下、本発明の実施形態に係る繰り返し最適化を機械システムの同定に適用した場合について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る制御システムの概略構成を示すブロック図である。
図1において、制御システムには、機械システム1、状態観測部2および最適化システム6が設けられ、最適化システム6には、機械システムモデル3、評価部4および最適化部5が設けられている。
ここで、機械システム1には、機械システム1に所定の動作を指示する指令信号が入力され、機械システム1が電動機機械システムの場合、例えば、電動機と、電動機へ電力を供給し、電動機のトルクを制御する電力変換器と、電動機により駆動される機械とで構成することができる。
Hereinafter, a case where iterative optimization according to an embodiment of the present invention is applied to identification of a mechanical system will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a control system according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, the control system includes a
Here, a command signal instructing the
状態観測部2は、機械システム1の状態量を少なくとも1つ推定または観測するもので、機械システム1の状態量としては、機械システム1の速度あるいは位置などを挙げることができる。
機械システムモデル3は、機械システム1の特性を数値モデル化することにより、機械システム1を模擬し、指令信号に対する応答として模擬状態量を評価部4に出力する。
ここで、機械システム1の特性を数値モデル化する場合、可変構造を有する目的関数で表現することができ、可変構造を有する目的関数としては、以下の式で示す分数多項式で表現された伝達関数を用いることができる。
The
The
Here, when the characteristic of the
評価部4は、機械システム1から出力される実状態量および機械システムモデル3から出力される模擬状態量に基づいて、指令信号に対する機械システムモデル3の応答を評価する。
最適化部5は、評価部4による評価結果に基づいて、機械システムモデル3に設定された目的関数の構造を最適化する。
ここで、最適化システム6は、(1)式の伝達関数の変数の全ての組み合わせについて、指令信号に対する機械システムモデル3の応答を評価し、その評価結果の中から最適な評価結果となる変数の組み合わせを抽出することができる。すなわち、(1)式のK、L、anおよびbnを同定することにより、目的関数の構造を可変とすることができる。そして、最適化されるanおよびbnの個数は、Lによって決定することができ、(1)式の分母および分子の次数を決定することができる。
The evaluation unit 4 evaluates the response of the
The
Here, the
これにより、目的関数の構造を変化させながら、目的関数の構造について評価することが可能となり、目的関数の構造が設定された範囲で未知な場合においても、目的関数が持つ全ての構造について評価することが可能とる。このため、目的関数の構造が最適化されるように、機械システムモデル3を構築することが可能となり、機械システムモデル3の構造が未知であっても、最適制御を行うことが可能となる。
This makes it possible to evaluate the structure of the objective function while changing the structure of the objective function, and to evaluate all structures of the objective function even when the structure of the objective function is unknown within the set range. Take possible. Therefore, it is possible to construct the
ここで、最適化システム6にて行われる動作は、多変数による探索空間を持つ繰り返し探索のアルゴリズムを用いて実行することができ、繰り返し探索のアルゴリズムとしては、例えば、パーティクル・スウォーム・オプティマイゼーションを用いることができる。
パーティクル・スウォーム・オプティマイゼーションは、簡単化した社会モデルのシミュレーションを通して開発されたモダンヒューリスティック(Modern Heuristic:MH)手法の1つであり、鳥の群れの動きを連続変数の2次元空間で表現することを通して開発された。
Here, the operation performed in the
Particle swarm optimization is a modern heuristic (MH) method developed through simulation of a simplified social model, and represents the movement of a flock of birds in a two-dimensional space of continuous variables. Developed through.
なお、パーティクル・スウォーム・オプティマイゼーションについては、J.Kennedy and R.Eberhartによる“Particle Swarm Optimization”(Proc. of IEEE International Conference on Neural Networks,Vol.IV,pp.1942−1948,Perth,Australia,1995.)や、吉田・福山他による「電圧信頼度を考慮したParticle Swarm Optimizationによる電圧無効電力制御方式の検討」(電気学会論文誌B,119巻12号,1999年12月)、特開2000−116003「電圧無効電力制御方法」、特開2002−51464「配電系統における状態推定法」などに記載されている。 For particle swarm optimization, see J.A. Kennedy and R.K. “Particle Swarm Optimization” by Eberhart (Proc. Of IEEE International Conference on Neural Networks, Vol. IV, pp. 1942–1948, Perth, Australia, et al. "Study of Voltage Reactive Power Control Method by Swarm Optimization" (The Institute of Electrical Engineers of Japan B, Vol.119, No.12, December 1999), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-11603 “Voltage Reactive Power Control Method” It is described in the “state estimation method”.
図2は、パーティクル・スウォーム・オプティマイゼーションを適用した場合の図1の制御システムの最適化動作を示すフローチャートである。
図2において、パーティクル・スウォーム・オプティマイゼーションにおける各エージェント(探索点)iの状態変数siおよび速度viの初期値をセットする(ステップS1)。なお、各エージェントiの状態変数siおよび速度viは、設定された範囲でランダムに初期値を決定することができる。また、エージェントiの状態変数siは、機械システムモデル3の目的関数として(1)式の伝達関数を用いた場合、以下の(2)式のように設定することができる。
FIG. 2 is a flowchart showing an optimization operation of the control system of FIG. 1 when the particle swarm optimization is applied.
In FIG. 2, the initial values of the state variable s i and the velocity v i of each agent (search point) i in the particle swarm optimization are set (step S1). Note that the initial values of the state variable s i and the speed v i of each agent i can be determined randomly within a set range. The state variable s i of node i, when using a transfer function (1) as an objective function of the
なお、(1)式の変数anおよびbnは、予め与えられるLの探索範囲の最大値Lmaxだけ必要となる。
次に、エージェントiの状態変数siの値を(1)式に代入し、(1)式の全ての変数の組み合わせについて指令信号に対する機械システムモデル3の応答を求める。そして、評価部4にて、機械システムモデル3の模擬状態量と機械システム1の実状態量とを比較することにより、機械システムモデル3の評価を行う(ステップS2)。
なお、エージェントiの変数anおよびbnは、Lが最大値でない限り、分子、分母を考慮し、(Lmax・CL)2個の組み合わせを持つことができる。また、機械システムモデル3の評価を行う評価式としては、以下の(3)式に示すように、機械システム1の実状態量と機械システムモデル3の模擬状態量との差分の平方和とすることができる。
Note that (1) the variable a n and b n of formula is required by the maximum value L max of the search range L previously given.
Next, the value of the state variable s i of the agent i is substituted into the expression (1), and the response of the
Incidentally, the variable a n and b n of agent i, unless L is not the maximum value, considering molecules, the denominator may have (L max · C L) 2 or a combination. The evaluation formula for evaluating the
ただし、
Xr(n):状態観測部2で観測された機械システム1の実状態量データ
Xe(n):機械システムモデル3の模擬状態量データ
W(n) :データ点に対する重み関数
F :評価結果
である。
次に、全ての変数の組み合わせについてのエージェントiの状態変数siの評価結果のうち、最も評価の良い組み合わせを抽出行列hiとする(ステップS3)。
例えば、Lmax=2とした場合、エージェントiの変数の組み合わせは、以下の(4)式で示すことができる。
However,
Xr (n): actual state quantity data Xe (n) of the
Next, among the evaluation results of the state variable s i of the agent i for all combinations of variables, the combination with the best evaluation is set as the extraction matrix h i (step S3).
For example, when L max = 2, the combination of variables of agent i can be expressed by the following equation (4).
ここで、L=1、最も評価の良い変数の組み合わせがa1、b2の場合、抽出行列hは、以下の(5)式で示すことができる。 Here, when L = 1 and the combination of variables having the best evaluation is a 1 and b 2 , the extraction matrix h can be expressed by the following equation (5).
次に、次のステップでの各エージェントiの変数を求めるために、以下の(6)式により、各エージェントiの速度vi k+1を求める(ステップS4)。
vi m+1=w×vi m+c1×rand()×kpi(pbesti−si m)
+c2×rand()×kg(gbest−si m) ・・・(6)
ただし、
vi m :エージェントiの速度
rand() :0〜1までの一様乱数
si mは :エージェントiの探索m回目の位置(探索点)
pbesti :エージェントiの探索における目的関数のそれまでの最も良い評価の変数
gbest :pbestiのうち集団の中で最良のもの
w :エージェント速度に対する重み関数
c1、c2 :各項に対する重み係数
kpi :pbestiの抽出行列h
kg :gbestの抽出行列h
である。
Next, in order to obtain the variable of each agent i in the next step, the speed v i k + 1 of each agent i is obtained by the following equation (6) (step S4).
v i m + 1 = w × v i m + c 1 × rand () × k pi (pbest i −s i m )
+ C 2 × rand () × kg (gbest−s i m ) (6)
However,
v i m : velocity of agent i rand (): uniform
pbest i : variable of the best evaluation of the objective function so far in search of agent i gbest: the best of the group among pbest i w: weight function for agent speed c 1 , c 2 : weight coefficient for each term k pi : extraction matrix h of pbest i
k g : gbest's extraction matrix h
It is.
ここで、次のステップで求められる新しいエージェントiの値は、pbestiおよびgbestに引き寄せられるが、(6)式で抽出行列hを用いることにより、ステップS2の評価で有効であった変数のみを引き寄せることが可能となる。
そして、(6)式によりエージェントiの速度vi m+1が求まると、次のステップのための新しいエージェントiの状態変数si m+1を以下の(7)式により求める(ステップS5)。
si m+1=si m+vi m+1 ・・・(7)
Here, the value of the new agent i obtained in the next step is drawn to pbest i and gbest, but by using the extraction matrix h in equation (6), only the variables that were valid in the evaluation of step S2 are obtained. It can be drawn.
When the velocity v i m + 1 of the agent i is obtained by the equation (6), the state variable s i m + 1 of the new agent i for the next step is obtained by the following equation (7) (step S5). .
s i m + 1 = s i m + v i m + 1 (7)
そして、ステップS2〜S5の処理が所定の繰り返し数だけ行われると(ステップS6)、gbestの値を目的関数の最適化結果とすることができる(ステップS7)。
これにより、概念が簡単なアルゴリズムを用いることで、次のステップにおける探索点を計算する段階で各探索点を最良評価の探索点に近づける計算を行う際に、目的関数を最良評価の構造に近づけることが可能となる。
このため、無駄な探索の削減を可能としつつ、連続型の変数のままで目的関数の構造の最適化を図ることが可能となり、機械システムモデル3の目的関数が可変かつ連続的な空間をとる場合においても、機械システム1を高速かつ安定して制御することが可能となる。
Then, when the processes of steps S2 to S5 are performed for a predetermined number of repetitions (step S6), the value of gbest can be set as the optimization result of the objective function (step S7).
As a result, by using an algorithm with a simple concept, the objective function is brought closer to the structure of the best evaluation when calculating each search point close to the search point of the best evaluation at the stage of calculating the search point in the next step. It becomes possible.
For this reason, it becomes possible to optimize the structure of the objective function while maintaining the continuous variable while reducing the useless search, and the objective function of the
また、パーティクル・スウォーム・オプティマイゼーションでは、遺伝的アルゴリズムと同様に複数の探索点を持った多点探索で、各探索点の最良値pbestおよび集団の最良値gbestを用いて各探索点を確率的に変更していくことにより、大域最適解(最良解)を得ることができる。
また、パーティクル・スウォーム・オプティマイゼーションでは、これまでの速度を維持しようとする大域探索((2)式の右辺第1項)と、最良値pbest、gbestとを用いてこれらに近づこうとする局所探索((2)式の右辺第2、3項)とをバランスよく行うことができる。
In addition, particle swarm optimization is a multipoint search having a plurality of search points as in the genetic algorithm, and each search point is probabilistic using the best value pbest of each search point and the best value gbest of the group By changing to, a global optimum solution (best solution) can be obtained.
In addition, in particle swarm optimization, a global search (first term on the right side of equation (2)) that tries to maintain the current speed and a local search that tries to approach these using the best values pbest and gbest. (The second and third terms on the right side of equation (2)) can be performed in a well-balanced manner.
さらに、パーティクル・スウォーム・オプティマイゼーションでは、各ステップで目的関数を評価する必要があるが、評価回数は問題の規模によらず、エージェント数のみでよいため、大規模問題への適用を容易に行うことができる。
また、上述した実施形態において、エージェントを評価する(3)式は、目的に応じて自由に設定することができ、例えば、理想的な応答に対する偏差を評価するようにしてもよい。
Furthermore, in particle swarm optimization, it is necessary to evaluate the objective function at each step, but since the number of evaluations is only the number of agents regardless of the scale of the problem, it can be easily applied to large-scale problems. be able to.
In the above-described embodiment, the expression (3) for evaluating the agent can be freely set according to the purpose. For example, a deviation from an ideal response may be evaluated.
また、機械システムモデル3、評価部4および最適化部5は全て計算機内で処理することができるため、状態観測部2模や指令信号などの情報をメモリに格納することにより、機械システムモデル3、評価部4および最適化部5をハード的に切り離すようにしてもよい。
また、上述した実施形態において、機械システムモデル3、評価部4および最適化部5は、複数のコンピュータと通信手段で実現してもよく、例えば、ネットワークに接続されたコンピュータ間でデータの送受信を行ないながら、機械システムモデル3、評価部4および最適化部5の動作を実現するようにしてもよい。
Further, since the
In the above-described embodiment, the
また、上述した実施形態では、パーティクル・スウォーム・オプティマイゼーションを適用した最適化アルゴリズムを用いることにより、機械システムモデル3、評価部4および最適化部5を動作させる方法について説明したが、遺伝的アルゴリズムなどの繰り返し探索アルゴリズムを用いるようにしてもよい。例えば、パーティクル・スウォーム・オプティマイゼーション以外にも、多変数による探索空間を持つアルゴリズムを用いて目的関数の全ての変数の組み合わせを評価することにより、目的関数の構造を最適化するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the method of operating the
1 機械システム
2 状態観測部
3 機械システムモデル
4 評価部
5 最適化部
6 最適化システム
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記伝達関数の変数の全ての組み合わせについて評価するステップと、
前記評価結果に基づいて、前記目的関数の複数の探索点における最良値及び集団の最良値を用いて当該探索点を変更する処理を繰り返して得られる集団の最良値を前記目的関数の最適化結果とするステップとを備えることを特徴とする最適化方法。 Setting an objective function represented by a transfer function expressed by a fractional polynomial that simulates a controlled object;
Evaluating all combinations of variables of the transfer function;
Based on the evaluation results, the optimum of the objective function the best value before Symbol the objective function optimum value and population obtained by repeating the process of changing the search point with the best value of a population at a plurality of search points An optimization method comprising: a step of generating a conversion result.
前記伝達関数の変数の全ての組み合わせをパーティクル・スウォーム・オプティマイゼーションのエージェントとして評価することにより、前記目的関数の構造を最適化するステップとを備えることを特徴とする最適化方法。 Setting an objective function represented by a transfer function expressed by a fractional polynomial that simulates a controlled object ;
By evaluating all combinations of variables of the transfer function as an agent of the particle swarm Optimization, optimization how to characterized in that it comprises a step of optimizing the structure of the objective function.
前記制御対象システムを模擬した分数多項式で表現された伝達関数で表される目的関数を設定し、前記伝達関数の変数の全ての組み合わせについて、前記指令信号に基づく模擬状態量を出力するシステムモデルと、
前記実状態量および前記模擬状態量に基づいて、前記指令信号に対する前記システムモデルの応答を評価する評価手段と、
前記評価手段による評価結果に基づいて、前記システムモデルに設定された目的関数の複数の探索点における最良値及び集団の最良値を用いて当該探索点を変更する処理を繰り返して得られる集団の最良値を前記目的関数の最適化結果とする最適化手段とを備えることを特徴とする最適化装置。 State observing means for observing at least one actual state quantity based on the command signal of the controlled system ;
A system model that sets an objective function represented by a transfer function expressed by a fractional polynomial that simulates the system to be controlled, and outputs simulated state quantities based on the command signal for all combinations of variables of the transfer function When,
On the basis of the actual state amount and the simulated state variable, and evaluating means for evaluating the response of the system model with respect to the command signal,
Based on the evaluation result by the evaluation means, the best of the group obtained by repeating the process of changing the search point using the best value of the plurality of search points of the objective function set in the system model and the best value of the group An optimization device comprising: optimization means for setting a value as an optimization result of the objective function.
前記伝達関数の変数の全ての組み合わせについて評価するステップと、
前記評価結果に基づいて、前記目的関数の複数の探索点における最良値及び集団の最良値を用いて当該探索点を変更する処理を繰り返して得られる集団の最良値を前記目的関数の最適化結果とするステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする最適化プログラム。 Setting an objective function represented by a transfer function expressed by a fractional polynomial that simulates a controlled object;
Evaluating all combinations of variables of the transfer function;
Based on the evaluation results, the optimum of the objective function the best value before Symbol the objective function optimum value and population obtained by repeating the process of changing the search point with the best value of a population at a plurality of search points An optimization program characterized by causing a computer to execute a step as a result of optimization.
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