JP4774020B2 - Ｐｉｄパラメータの調整支援装置および調整支援方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＰＩＤパラメータを調整する技術に係り、特に制御対象のモデルを利用したシミュレーションによりＰＩＤパラメータの調整を支援する調整支援装置および調整支援方法に関するものである。

特許文献１に、制御量ＰＶの時系列データと操作量ＭＶの時系列データにより制御対象のモデリングを行ない、得られたモデルを利用したシミュレーションにより、適切なＰＩＤパラメータ値の調整を支援する制御パラメータ調整方法および制御パラメータ調整プログラムが開示されている。また、特許文献１に開示された技術を利用したシミュレーションソフトウェアが、温調計のＰＩＤパラメータ調整機能として実用化されている。

このシミュレーションソフトウェアを用いると、ＰＩＤパラメータをオペレータが変更すると即座に制御応答のシミュレーション結果が表示されるので、オペレータは表示されたシミュレーション結果を見ながら試行錯誤で効率よく短時間で適切なＰＩＤパラメータ値を求めることが可能になる。

なお、特許文献２には、試行錯誤によらずにＰＩＤパラメータを自動で求めるパラメータ調整装置が開示されているが、ＰＩＤパラメータを調整する技能を伝承するためにも、ＰＩＤの調整感覚を体験し習得できる手法として、シミュレーション結果を見ながら試行錯誤で調整する方法が必要とされている。また、自動調整する場合に比べて、制御対象の特性に適した制御応答をオペレータが自由に選べるという点でも、ＰＩＤパラメータを試行錯誤で調整する方法が重視されている。

特開２００４−３８４２８号公報 特開２００５−７０９４０号公報

前述したように、特許文献１に開示された技術を利用したシミュレーションソフトウェアでは、このソフトウェアが実用化される以前のＰＩＤパラメータ調整法に比べれば格段の効率化が達成されている。さらに、このシミュレーションソフトウェアでは、特定のシミュレーション結果を記憶しておくための「メモ機能」が付加されている。これは、実際の使用時においては、特に重要なシミュレーション結果を記憶しておいて、別のシミュレーション結果と比較するという操作が行なえることが好ましいからである。

ところで、前記シミュレーションソフトウェアを温調計のＰＩＤパラメータ調整に用いる場合、通常は温調計と携帯型のコンピュータとを専用のケーブルでつないで温度（制御量ＰＶ）の時系列データとヒータ等のアクチュエータへの操作量ＭＶの時系列データとを収集し、その場でＰＩＤパラメータ調整を実施することになる。つまり、このような作業は、いわゆるオフィス環境ではなく、色々な制約がある現場で行われることになる。また、この作業を実施するのは、制御に関する知識が豊富な専門家ではなく、いわゆる現場の一般作業員である。したがって、前記シミュレーションソフトウェア以外の多くのＰＩＤパラメータ調整支援ツールが備えるような専門家向けの分析機能やそのためのユーザインタフェースなどは実用的ではなく、特定のＰＩＤパラメータ値における制御応答のシミュレーション結果が、単純に表示される程度のものであることが好ましい。

前記シミュレーションソフトウェアを用いて温調計のＰＩＤパラメータ調整を実施しているときに、例えば５個以上の多くの異なるシミュレーション結果を記憶させておき、これらの結果の中から最適な制御応答のシミュレーション結果を選択してＰＩＤパラメータ値を決定しようすると、作業員が多数の制御応答のシミュレーション結果を目視で比較しながら迅速に判断することになる。したがって、例えば目視での見誤りなどがあると、本来選択されるべき適切なＰＩＤパラメータ値とは異なるＰＩＤパラメータ値を選択してしまう可能性があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、シミュレーションによりＰＩＤパラメータの調整を支援する調整支援装置および調整支援方法において、実用上必要な機能として付加されているメモ機能を用いてＰＩＤパラメータ値を選択する際に、選択ミスの発生を軽減することを目的とする。

本発明は、制御対象のモデルを利用したシミュレーションによりＰＩＤパラメータの調整を支援する調整支援装置であって、数式モデルによって表される制御対象とコントローラアルゴリズムによって表されるＰＩＤコントローラとからなる制御系についてその制御応答を模擬するシミュレーションを行うシミュレーション演算実行部と、前記シミュレーションの結果を記憶するシミュレーション結果記憶部と、前記シミュレーション結果記憶部に記憶されているシミュレーション結果を、それぞれのシミュレーション結果が示す制御応答の良否の順に従って並べ替えるソート実行部と、前記シミュレーション結果記憶部に記憶されたシミュレーション結果の中から１つを選択するシミュレーション結果選択部と、前記選択されたシミュレーション結果を表示するシミュレーション結果表示部とを備えるものである。
また、本発明のＰＩＤパラメータの調整支援装置の１構成例は、さらに、予め設定された制御応答の評価項目を記憶する評価項目記憶部と、前記シミュレーション結果記憶部に記憶されているシミュレーション結果毎に前記評価項目の値である評価値を算出する評価値算出部とを備え、前記ソート実行部は、前記シミュレーション結果記憶部に記憶されているシミュレーション結果を、前記評価値に基づいて並べ替えることを特徴とするものである。

また、本発明のＰＩＤパラメータの調整支援装置は、数式モデルによって表される制御対象とコントローラアルゴリズムによって表されるＰＩＤコントローラとからなる制御系についてその制御応答を模擬するシミュレーションを行うシミュレーション演算実行部と、前記シミュレーションの結果を記憶するシミュレーション結果記憶部と、前記シミュレーション結果記憶部から制御応答が最も良いシミュレーション結果をベスト応答として選択するベスト応答選択部と、前記シミュレーション結果記憶部に記憶されたシミュレーション結果の中から１つを選択するシミュレーション結果選択部と、前記シミュレーション演算実行部の最新のシミュレーション結果あるいは前記シミュレーション結果選択部が選択したシミュレーション結果と、前記ベスト応答として選択されたシミュレーション結果とを重ねて表示するシミュレーション結果表示部とを備えるものである。
また、本発明のＰＩＤパラメータの調整支援装置の１構成例は、さらに、予め設定された制御応答の評価項目を記憶する評価項目記憶部と、前記シミュレーション結果記憶部に記憶されているシミュレーション結果毎に前記評価項目の値である評価値を算出する評価値算出部とを備え、前記ベスト応答選択部は、前記シミュレーション結果記憶部から前記評価値が最も良いシミュレーション結果をベスト応答として選択することを特徴とするものである。
また、本発明のＰＩＤパラメータの調整支援装置の１構成例において、前記評価項目は、オーバーシュート量、設定値到達時間、設定値と制御量とで囲まれた領域の面積のいずれかである。

また、本発明のＰＩＤパラメータの調整支援方法は、数式モデルによって表される制御対象とコントローラアルゴリズムによって表されるＰＩＤコントローラとからなる制御系についてその制御応答を模擬するシミュレーションを行うシミュレーション演算実行手順と、前記シミュレーションの結果を記憶するシミュレーション結果記憶手順と、前記記憶されたシミュレーション結果を、それぞれのシミュレーション結果が示す制御応答の良否の順に従って並べ替えるソート実行手順と、このソート実行手順で並べ替えられたシミュレーション結果の中から１つを選択するシミュレーション結果選択手順と、前記選択されたシミュレーション結果を表示するシミュレーション結果表示手順とを備えるものである。
また、本発明のＰＩＤパラメータの調整支援方法の１構成例は、さらに、予め設定された制御応答の評価項目に従って、前記記憶されたシミュレーション結果毎に前記評価項目の値である評価値を算出する評価値算出手順を備え、前記ソート実行手順は、前記記憶されたシミュレーション結果を、前記評価値に基づいて並べ替えるようにしたものである。

また、本発明のＰＩＤパラメータの調整支援方法は、数式モデルによって表される制御対象とコントローラアルゴリズムによって表されるＰＩＤコントローラとからなる制御系についてその制御応答を模擬するシミュレーションを行うシミュレーション演算実行手順と、前記シミュレーションの結果を記憶するシミュレーション結果記憶手順と、前記記憶されたシミュレーション結果の中から制御応答が最も良いシミュレーション結果をベスト応答として選択するベスト応答選択手順と、前記記憶されたシミュレーション結果の中から１つを選択するシミュレーション結果選択手順と、前記シミュレーション演算実行手順の最新のシミュレーション結果あるいは前記シミュレーション結果選択手順で選択されたシミュレーション結果と、前記ベスト応答として選択されたシミュレーション結果とを重ねて表示するシミュレーション結果表示手順とを備えるものである。
また、本発明のＰＩＤパラメータの調整支援方法の１構成例は、さらに、予め設定された制御応答の評価項目に従って、前記記憶されたシミュレーション結果毎に前記評価項目の値である評価値を算出する評価値算出手順を備え、前記ベスト応答選択手順は、前記記憶されたシミュレーション結果の中から前記評価値が最も良いシミュレーション結果をベスト応答として選択するようにしたものである。

本発明によれば、シミュレーション結果記憶部に記憶されているシミュレーション結果を、それぞれのシミュレーション結果が示す制御応答の良否の順に従って並べ替えるようにしている。これにより、オペレータは、保存したシミュレーション結果を比較してＰＩＤパラメータを決定する際に、オペレータが着目する評価項目に関して規則性を持って並べられたシミュレーション結果を検索して、適切なＰＩＤパラメータを選択することができるので、ＰＩＤパラメータの選択ミスの発生を軽減することができる。また、本発明では、シミュレーション結果記憶部に記憶されたシミュレーション結果が評価項目に関して規則性を持って並ぶことになるので、適切なＰＩＤパラメータの選択を容易に行うことができる。また、本発明によれば、シミュレーション結果が単純に表示される程度の簡単なユーザインタフェースであることが好ましい温調計のためのシミュレーションツールに容易に適用することができる。

また、本発明では、シミュレーション結果記憶部から制御応答が最も良いシミュレーション結果をベスト応答として選択して、このシミュレーション結果を、シミュレーション演算実行部の最新のシミュレーション結果あるいはシミュレーション結果選択部が選択したシミュレーション結果と重ねて表示するようにしている。これにより、オペレータは、保存したシミュレーション結果を比較してＰＩＤパラメータを決定する際に、他のシミュレーション結果の中で制御応答が最も良いシミュレーション結果のみと比較して、適切なＰＩＤパラメータを選択することができるので、ＰＩＤパラメータの選択ミスの発生を軽減することができる。また、本発明によれば、シミュレーション結果が単純に表示される程度の簡単なユーザインタフェースであることが好ましい温調計のためのシミュレーションツールに容易に適用することができる。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明の発明者は、制御応答のシミュレーション結果を記憶するメモ機能を用いてＰＩＤパラメータ値を選択する際に、選択ミスが発生しやすくなる原因として、まず以下の点に着眼した。

特許文献１に開示された技術を利用したシミュレーションソフトウェアでは、試行錯誤でシミュレーションを実施し、ＰＩＤパラメータ値と制御応答との関係を確認していくので、特に重要なシミュレーション結果として特定されるシミュレーション結果は任意の順序で得られることになる。このとき、オペレータは言うまでもなくシミュレーション結果を予め把握して操作を行なうわけではないので、複数のシミュレーション結果を得られた順に保存していくと、特に規則性のない順序でメモ機能に複数のシミュレーション結果が並ぶことになる。これは、前述したようなシミュレーションソフトウェアに特有の性質である。この通常の操作に関連することが第１の着眼点である。

次に、発明者は以下の点に着眼した。仮にオペレータがＰＩＤパラメータ値に意図的に規則性を与えてシミュレーションを実施しようとした場合を考える。このような場合の実施手順としては、例えばＰＩＤパラメータの比例帯Ｐと積分時間Ｉと微分時間Ｄの値を考えられる範囲の最小の値に設定し、比例帯Ｐの値から少しずつ大きくしていくというような手順が考えられる。しかしながら、適正な制御応答は比例帯Ｐと積分時間Ｉと微分時間Ｄの組合せによって得られるものであり、前記した実施手順で規則性を与えてシミュレーションを実施したとしても、特に重要なシミュレーション結果が比較しやすく順序よく得られるというわけではない。この規則的な実施手順とシミュレーション結果との非連動性は、ＰＩＤ制御などに特有の性質である。このような制御の性質に関連することが第２の着眼点である。

さらに発明者は以下の点に着眼した。多数の制御応答のシミュレーション結果を比較する場合に、オペレータが着目するのは、制御応答に関する情報のうち、例えば制御量ＰＶのオーバーシュート量や制御量ＰＶの設定値ＳＰへの到達時間であり、数値として定量的に測定され得る結果である。すなわち、適切なＰＩＤパラメータ値を判断するための評価項目は、数値化が可能な測定結果である。これは、制御特性の評価という作業に特有の性質である。この制御の評価に関連することが第３の着眼点である。

以上の３つの重要な着眼点に基づき、本発明の発明者は、メモ機能に記憶されている複数のシミュレーション結果を、例えばオーバーシュート量の大きい順や設定値ＳＰへの到達時間の短い順に並び替えるソート機能を備えることにより、選択ミスの発生を軽減することが可能であることに想到した。すなわち、前述したようなシミュレーションソフトウェアによりＰＩＤパラメータの調整を実施する場合、オペレータが着目する評価項目に関して規則性をもって複数のシミュレーション結果が記憶されないことが選択ミスの重大な原因であり、前述したようなソート機能を備えることにより、温調計への適用に特有の制約を解消しながら、目視での見誤りなどは発生し難くできる。

図１は本発明の第１の実施の形態に係るＰＩＤパラメータの調整支援装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態のＰＩＤパラメータの調整支援装置は、制御応答のシミュレーションを実行するシミュレーション機能部１と、シミュレーション結果を記憶するメモ機能部２と、メモ機能部２に記憶されているシミュレーション結果を、それぞれのシミュレーション結果が示す制御応答の良否の順に従って並べ替えるソート機能部３とを有する。

シミュレーション機能部１は、シミュレーション演算実行部１０と、シミュレーション結果表示部１１とから構成される。
メモ機能部２は、シミュレーション結果登録部２０と、シミュレーション結果記憶部２１と、シミュレーション結果選択部２２とから構成される。
ソート機能部３は、評価値算出部３０と、ソート実行部３１と、評価項目設定部３２と、評価項目記憶部３３とから構成される。

次に、本実施の形態のＰＩＤパラメータの調整支援装置の動作を説明する。図２はＰＩＤパラメータの調整支援装置の動作を示すフローチャートである。
まず、シミュレーション演算実行部１０は、制御対象とＰＩＤコントローラとからなる制御系についてその制御応答を模擬するシミュレーション演算を実行する（ステップＳ１００）。このシミュレーション演算については、特許文献１に開示されているので、ここでは簡単に説明する。

シミュレーション演算実行部１０には、実際の制御対象から収集した制御量ＰＶの時系列データと操作量ＭＶの時系列データに基づいて周知の最適化手法を用いたモデリング手法により求められた制御対象の数式モデルが予め登録され、さらにＰＩＤコントローラのアルゴリズム、すなわちシミュレーション演算実行部１０にＰＩＤコントローラを実現させるプログラムが予め登録されている。

シミュレーション演算実行部１０は、オペレータによって設定されたＰＩＤパラメータ（比例帯Ｐ、積分時間Ｉ、微分時間Ｄ）をＰＩＤコントローラのアルゴリズムに設定する。続いて、シミュレーション演算実行部１０は、このアルゴリズムとオペレータによって設定された設定値ＳＰとから操作量ＭＶを算出し、この操作量ＭＶを制御対象の数式モデルに与えることにより、制御量ＰＶを算出する。次の時刻においては、シミュレーション演算実行部１０は、直前の時刻で算出した制御量ＰＶとコントローラアルゴリズムと設定値ＳＰとから操作量ＭＶを算出し、上記と同様に制御量ＰＶを算出する。以下、同様にこのような制御量ＰＶの算出を一定時間毎に繰り返し行い、制御応答のシミュレーション結果を得る。

シミュレーション結果表示部１１は、シミュレーション演算実行部１０が算出した操作量ＭＶの時系列データのグラフと制御量ＰＶの時系列データのグラフと設定値ＳＰとＰＩＤパラメータとをシミュレーション結果として表示する（ステップＳ１０１）。
ここで、オペレータがシミュレーション結果の登録を指示すると（ステップＳ１０２においてＹＥＳ）、シミュレーション結果登録部２０は、シミュレーション結果を記憶するようにシミュレーション結果記憶部２１に対して指示し、この指示に応じてシミュレーション結果記憶部２１は、操作量ＭＶの時系列データと制御量ＰＶの時系列データと設定値ＳＰとＰＩＤパラメータとからなるシミュレーション結果を記憶する（ステップＳ１０３）。

次に、評価値算出部３０は、シミュレーション結果記憶部２１にシミュレーション結果が記憶されているかどうかを判定し（ステップＳ１０４）、シミュレーション結果記憶部２１にシミュレーション結果が記憶されている場合には、制御応答の評価項目を評価項目記憶部３３から取得する（ステップＳ１０５）。

評価項目記憶部３３は、制御応答の評価項目を記憶している。この評価項目は、例えばオペレータによって評価項目設定部３２を通じて予め設定される。評価項目としては、図３（Ａ）に示すオーバーシュート量ＯＳや、シミュレーションの開始時刻から制御量ＰＶが設定値ＳＰに到達するまでの時間である設定値到達時間ＴＲ（図３（Ｂ））、設定値ＳＰと制御量ＰＶとで囲まれた領域の面積Ａ（図３（Ｃ））などがある。

評価値算出部３０は、シミュレーション結果記憶部２１に記憶されているシミュレーション結果の各々について評価項目の値である評価値を算出し、算出した評価値をソート実行部３１に渡す（ステップＳ１０６）。

ソート実行部３１は、シミュレーション結果記憶部２１に記憶されているシミュレーション結果を、評価値算出部３０が算出した評価値に基づいて並べ替えるソートを行う（ステップＳ１０７）。ソート実行部３１は、評価項目がオーバーシュート量であれば、例えばオーバーシュート量が大きい順にシミュレーション結果を並べ替え、評価項目が設定値到達時間であれば、例えば設定値到達時間が短い順にシミュレーション結果を並べ替え、評価項目が設定値ＳＰと制御量ＰＶとで囲まれた領域の面積であれば、例えば面積が小さい順にシミュレーション結果を並べ替える。
以上でシミュレーション結果を記憶するメモ機能とシミュレーション結果を並べ替えるソート機能の動作が終了する。

次に、ＰＩＤパラメータを調整するためのシミュレーション結果の選択動作について説明する。シミュレーション結果記憶部２１に記憶されているシミュレーション結果を記憶されている順に選択する操作をオペレータが行ったときに（ステップＳ１０８においてＹＥＳ）、シミュレーション結果選択部２２は、選択されたシミュレーション結果を表示するようにシミュレーション結果記憶部２１に指示を出し、シミュレーション結果記憶部２１は、選択されたシミュレーション結果をシミュレーション結果表示部１１に出力する。これにより、シミュレーション結果表示部１１は、シミュレーション結果を表示する（ステップＳ１０９）。こうして、オペレータは、メモ機能部２に保存したシミュレーション結果を比較しながら、最適な制御応答のシミュレーション結果を選択してＰＩＤパラメータ値を決定する。

以上のように、本実施の形態では、予め設定された制御応答の評価項目に従って、シミュレーション結果記憶部２１に記憶されたシミュレーション結果毎に評価値を算出し、シミュレーション結果を評価値に基づいて並べ替えるようにしている。これにより、オペレータは、メモ機能部２に保存したシミュレーション結果を比較してＰＩＤパラメータを決定する際に、オペレータが着目する評価項目に関して規則性を持って並べられたシミュレーション結果を検索して、適切なＰＩＤパラメータを選択することができるので、ＰＩＤパラメータの選択ミスの発生を軽減することができる。また、本実施の形態では、シミュレーション結果記憶部２１に記憶されたシミュレーション結果が評価項目に関して規則性を持って並ぶことになるので、例えば先頭あるいは最後尾のシミュレーション結果を選択すればよく、適切なＰＩＤパラメータの選択を容易に行うことができる。

また、シミュレーションソフトウェアを温調計に適用する場合には、特定のＰＩＤパラメータ値における制御応答のシミュレーション結果が、単純に表示されている程度のものであることが好ましく、通常は１画面に１個の制御応答の変化と操作量の変化が表示されている程度のものであることが好ましい。本実施の形態では、このような簡単なユーザインタフェースがあればよく、温調計に容易に適用することができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本発明の発明者は、制御応答のシミュレーション結果を記憶するメモ機能を用いてＰＩＤパラメータ値を選択する際に、選択ミスが発生しやすくなる原因として、以下の点に着眼した。

まず、第１、第２の着眼点は、第１の実施の形態で説明した第２、第３の着眼点と同じである。
さらに発明者は以下の点に着眼した。ほとんどの場合においてオペレータが着目するのは、それまでに得られている制御応答の中の最も良好なものとの比較に限られている。これは、迅速に判断しなければならないという作業に特有の性質であり、この制御の判断に関連することが第３の着眼点である。

以上の３つの重要な着眼点に基づき、本発明の発明者は、メモ機能に記憶されている複数のシミュレーション結果のうち、例えばオーバーシュート量や設定値ＳＰへの到達時間のような数値化できる評価指標に基づき制御応答が最も良好と判定されるシミュレーション結果を、シミュレーション実行中の制御応答に重ねて表示して、これらを比較できるようにすることに想到した。これにより、メモ機能に記憶されている他の制御応答の中で最も良好な制御応答波形のみと比較できるので、温調計への適用に特有の制約をクリアしながら、目視での見誤りなどは発生し難くできる。

図４は本発明の第２の実施の形態に係るＰＩＤパラメータの調整支援装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態のＰＩＤパラメータの調整支援装置は、制御応答のシミュレーションを実行するシミュレーション機能部１１と、シミュレーション結果を記憶するメモ機能部１２と、メモ機能部１２に記憶されたシミュレーション結果の中から制御応答が最も良いシミュレーション結果をベスト応答として選択するベスト応答出力機能部１３とを有する。

シミュレーション機能部１１は、シミュレーション演算実行部１１０と、シミュレーション結果表示部１１１とから構成される。
メモ機能部１２は、シミュレーション結果登録部１２０と、シミュレーション結果記憶部１２１と、シミュレーション結果選択部１２２とから構成される。
ベスト応答出力機能部１３は、ベスト応答選択部１３０と、ベスト応答出力部１３１と、評価項目設定部１３２と、評価項目記憶部１３３とから構成される。ベスト応答選択部１３０は、シミュレーション結果記憶部１２１に記憶されたシミュレーション結果毎に評価値を算出する評価値算出部（不図示）を内部に備えている。

次に、本実施の形態のＰＩＤパラメータの調整支援装置の動作を説明する。図５はＰＩＤパラメータの調整支援装置の動作を示すフローチャートである。シミュレーション演算実行部１１０によるシミュレーション演算（ステップＳ２００）と、シミュレーション結果表示部１１１によるシミュレーション結果の表示（ステップＳ２０１）は、それぞれ図２のステップＳ１００，Ｓ１０１の処理と同じであるので、説明は省略する。
また、シミュレーション結果登録部１２０によるシミュレーション結果の登録指示（ステップＳ２０２）と、シミュレーション結果記憶部１２１によるシミュレーション結果の記憶（ステップＳ２０３）は、それぞれ図２のステップＳ１０２，Ｓ１０３の処理と同じであるので、説明は省略する。

ベスト応答選択部１３０は、シミュレーション結果記憶部１２１にシミュレーション結果が記憶されているかどうかを判定し（ステップＳ２０４）、シミュレーション結果記憶部１２１にシミュレーション結果が記憶されている場合には、制御応答の評価項目を評価項目記憶部１３３から取得する（ステップＳ２０５）。
第１の実施の形態の評価項目記憶部３３と同様に、評価項目記憶部１３３は、制御応答の評価項目を記憶している。この評価項目は、例えばオペレータによって評価項目設定部１３２を通じて予め設定される。第１の実施の形態と同様に、評価項目としてはオーバーシュート量ＯＳや設定値到達時間ＴＲ、設定値ＳＰと制御量ＰＶとで囲まれた領域の面積Ａなどがある。

ベスト応答選択部１３０は、シミュレーション結果記憶部１２１に記憶されているシミュレーション結果の各々について評価項目の値である評価値を算出する（ステップＳ２０６）。そして、ベスト応答選択部１３０は、シミュレーション結果記憶部１２１に記憶されているシミュレーション結果のうち、ステップＳ２０６で算出した評価値が最も良いシミュレーション結果をベスト応答として選択して、この選択したシミュレーション結果をベスト応答出力部１３１に渡す（ステップＳ２０７）。

このとき、ベスト応答選択部１３０は、評価項目がオーバーシュート量であれば、例えばオーバーシュート量が最も小さいシミュレーション結果をベスト応答として選択し、評価項目が設定値到達時間であれば、例えば設定値到達時間が最も短いシミュレーション結果をベスト応答として選択し、評価項目が設定値ＳＰと制御量ＰＶとで囲まれた領域の面積であれば、例えば面積が最も小さいシミュレーション結果をベスト応答として選択する。

ベスト応答出力部１３１は、ベスト応答選択部１３０が選択したシミュレーション結果をシミュレーション結果表示部１１１に表示させる（ステップＳ２０８）。このとき、シミュレーション結果表示部１１１は、ベスト応答選択部１３０が選択したシミュレーション結果を、ステップＳ２０１で表示したシミュレーション結果に重ねて表示する。

図６はシミュレーション結果の表示例を示す図である。図６において、ＰＶ１はステップＳ２０１で表示された最新のシミュレーション結果、ＰＶ２はベスト応答選択部１３０がベスト応答として選択したシミュレーション結果である。図６の例では、オーバーシュート量が最も小さいシミュレーション結果をベスト応答として選択している。

次に、ＰＩＤパラメータを調整するためのシミュレーション結果の選択動作について説明する。シミュレーション結果記憶部１２１に記憶されているシミュレーション結果を記憶されている順に選択する操作をオペレータが行ったときに（ステップＳ２０９においてＹＥＳ）、シミュレーション結果選択部１２２は、選択されたシミュレーション結果を表示するようにシミュレーション結果記憶部１２１に指示を出し、シミュレーション結果記憶部１２１は、選択されたシミュレーション結果をシミュレーション結果表示部１１１に出力する。これにより、シミュレーション結果表示部１１１は、シミュレーション結果を表示する（ステップＳ２１０）。

このような動作により選択されたシミュレーション結果に表示が切り替わる際には、ステップＳ２０５〜Ｓ２０８の処理が再度実行され、Ｓ２０８で表示されたベスト応答のシミュレーション結果は、ステップＳ２１０で新たに表示されるシミュレーション結果と重ねて表示される。

なお、図６の例では、シミュレーション結果表示部１１１が表示するシミュレーション結果のうち、制御量ＰＶの時系列データのグラフのみを重ねて表示しているが、操作量ＭＶの時系列データのグラフについても、最新のシミュレーション結果の時系列データあるいはステップＳ２０９，Ｓ２１０で選択されたシミュレーション結果の時系列データと、ベスト応答として選択されたシミュレーション結果の時系列データとを重ねて表示するようにしてもよい。

以上のように、本実施の形態では、予め設定された制御応答の評価項目に従って、シミュレーション結果記憶部１２１に記憶されたシミュレーション結果毎に評価値を算出し、評価値が最も良いシミュレーション結果をベスト応答として選択して、このシミュレーション結果を、シミュレーション演算実行部１１０の最新のシミュレーション結果あるいはシミュレーション結果選択部１２２が選択したシミュレーション結果と重ねて表示するようにしている。これにより、オペレータは、メモ機能部１２に保存したシミュレーション結果を比較してＰＩＤパラメータを決定する際に、他のシミュレーション結果の中で制御応答が最も良いシミュレーション結果のみと比較して、適切なＰＩＤパラメータを選択することができるので、ＰＩＤパラメータの選択ミスの発生を軽減することができる。また、本実施の形態によれば、シミュレーション結果が単純に表示される程度の簡単なユーザインタフェースであることが好ましい温調計のためのシミュレーションツールに容易に適用することができる。

第１、第２の実施の形態におけるＰＩＤパラメータの調整支援装置は、例えばＣＰＵ、記憶装置およびインタフェースを備えたコンピュータとこれらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。このようなコンピュータを動作させるためのプログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録された状態で提供される。ＣＰＵは、読み込んだプログラムを記憶装置に書き込み、このプログラムに従って第１、第２の実施の形態で説明した処理を実行する。

本発明は、ＰＩＤパラメータを調整する技術に適用することができる。

本発明の第１の実施の形態に係るＰＩＤパラメータの調整支援装置の構成を示すブロック図である。 図１のＰＩＤパラメータの調整支援装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態における制御応答の評価項目の例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係るＰＩＤパラメータの調整支援装置の構成を示すブロック図である。 図４のＰＩＤパラメータの調整支援装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態におけるシミュレーション結果の表示例を示す図である。

符号の説明

１，１１…シミュレーション機能部、２，１２…メモ機能部、３…ソート機能部、１０…シミュレーション演算実行部、１１…シミュレーション結果表示部、１３…ベスト応答出力機能部、２０…シミュレーション結果登録部、２１…シミュレーション結果記憶部、２２…シミュレーション結果選択部、３０…評価値算出部、３１…ソート実行部、３２…評価項目設定部、３３…評価項目記憶部、１１０…シミュレーション演算実行部、１１１…シミュレーション結果表示部、１２０…シミュレーション結果登録部、１２１…シミュレーション結果記憶部、１２２…シミュレーション結果選択部、１３０…ベスト応答選択部、１３１…ベスト応答出力部、１３２…評価項目設定部、１３３…評価項目記憶部。

Claims (10)

1. 制御対象のモデルを利用したシミュレーションによりＰＩＤパラメータの調整を支援する調整支援装置であって、
   数式モデルによって表される制御対象とコントローラアルゴリズムによって表されるＰＩＤコントローラとからなる制御系についてその制御応答を模擬するシミュレーションを行うシミュレーション演算実行部と、
   前記シミュレーションの結果を記憶するシミュレーション結果記憶部と、
   前記シミュレーション結果記憶部に記憶されているシミュレーション結果を、それぞれのシミュレーション結果が示す制御応答の良否の順に従って並べ替えるソート実行部と、
   前記シミュレーション結果記憶部に記憶されたシミュレーション結果の中から１つを選択するシミュレーション結果選択部と、
   前記選択されたシミュレーション結果を表示するシミュレーション結果表示部とを備えることを特徴とするＰＩＤパラメータの調整支援装置。
2. 請求項１記載のＰＩＤパラメータの調整支援装置において、
   さらに、予め設定された制御応答の評価項目を記憶する評価項目記憶部と、
   前記シミュレーション結果記憶部に記憶されているシミュレーション結果毎に前記評価項目の値である評価値を算出する評価値算出部とを備え、
   前記ソート実行部は、前記シミュレーション結果記憶部に記憶されているシミュレーション結果を、前記評価値に基づいて並べ替えることを特徴とするＰＩＤパラメータの調整支援装置。
3. 制御対象のモデルを利用したシミュレーションによりＰＩＤパラメータの調整を支援する調整支援装置であって、
   数式モデルによって表される制御対象とコントローラアルゴリズムによって表されるＰＩＤコントローラとからなる制御系についてその制御応答を模擬するシミュレーションを行うシミュレーション演算実行部と、
   前記シミュレーションの結果を記憶するシミュレーション結果記憶部と、
   前記シミュレーション結果記憶部から制御応答が最も良いシミュレーション結果をベスト応答として選択するベスト応答選択部と、
   前記シミュレーション結果記憶部に記憶されたシミュレーション結果の中から１つを選択するシミュレーション結果選択部と、
   前記シミュレーション演算実行部の最新のシミュレーション結果あるいは前記シミュレーション結果選択部が選択したシミュレーション結果と、前記ベスト応答として選択されたシミュレーション結果とを重ねて表示するシミュレーション結果表示部とを備えることを特徴とするＰＩＤパラメータの調整支援装置。
4. 請求項３記載のＰＩＤパラメータの調整支援装置において、
   さらに、予め設定された制御応答の評価項目を記憶する評価項目記憶部と、
   前記シミュレーション結果記憶部に記憶されているシミュレーション結果毎に前記評価項目の値である評価値を算出する評価値算出部とを備え、
   前記ベスト応答選択部は、前記シミュレーション結果記憶部から前記評価値が最も良いシミュレーション結果をベスト応答として選択することを特徴とするＰＩＤパラメータの調整支援装置。
5. 請求項２又は４記載のＰＩＤパラメータの調整支援装置において、
   前記評価項目は、オーバーシュート量、設定値到達時間、設定値と制御量とで囲まれた領域の面積のいずれかであることを特徴とするＰＩＤパラメータの調整支援装置。
6. 制御対象のモデルを利用したシミュレーションによりＰＩＤパラメータの調整を支援する調整支援方法であって、
   数式モデルによって表される制御対象とコントローラアルゴリズムによって表されるＰＩＤコントローラとからなる制御系についてその制御応答を模擬するシミュレーションを行うシミュレーション演算実行手順と、
   前記シミュレーションの結果を記憶するシミュレーション結果記憶手順と、
   前記記憶されたシミュレーション結果を、それぞれのシミュレーション結果が示す制御応答の良否の順に従って並べ替えるソート実行手順と、
   このソート実行手順で並べ替えられたシミュレーション結果の中から１つを選択するシミュレーション結果選択手順と、
   前記選択されたシミュレーション結果を表示するシミュレーション結果表示手順とを備えることを特徴とするＰＩＤパラメータの調整支援方法。
7. 請求項６記載のＰＩＤパラメータの調整支援方法において、
   さらに、予め設定された制御応答の評価項目に従って、前記記憶されたシミュレーション結果毎に前記評価項目の値である評価値を算出する評価値算出手順を備え、
   前記ソート実行手順は、前記記憶されたシミュレーション結果を、前記評価値に基づいて並べ替えることを特徴とするＰＩＤパラメータの調整支援方法。
8. 制御対象のモデルを利用したシミュレーションによりＰＩＤパラメータの調整を支援する調整支援方法であって、
   数式モデルによって表される制御対象とコントローラアルゴリズムによって表されるＰＩＤコントローラとからなる制御系についてその制御応答を模擬するシミュレーションを行うシミュレーション演算実行手順と、
   前記シミュレーションの結果を記憶するシミュレーション結果記憶手順と、
   前記記憶されたシミュレーション結果の中から制御応答が最も良いシミュレーション結果をベスト応答として選択するベスト応答選択手順と、
   前記記憶されたシミュレーション結果の中から１つを選択するシミュレーション結果選択手順と、
   前記シミュレーション演算実行手順の最新のシミュレーション結果あるいは前記シミュレーション結果選択手順で選択されたシミュレーション結果と、前記ベスト応答として選択されたシミュレーション結果とを重ねて表示するシミュレーション結果表示手順とを備えることを特徴とするＰＩＤパラメータの調整支援方法。
9. 請求項８記載のＰＩＤパラメータの調整支援方法において、
   さらに、予め設定された制御応答の評価項目に従って、前記記憶されたシミュレーション結果毎に前記評価項目の値である評価値を算出する評価値算出手順を備え、
   前記ベスト応答選択手順は、前記記憶されたシミュレーション結果の中から前記評価値が最も良いシミュレーション結果をベスト応答として選択することを特徴とするＰＩＤパラメータの調整支援方法。
10. 請求項７又は９記載のＰＩＤパラメータの調整支援方法において、
    前記評価項目は、オーバーシュート量、設定値到達時間、設定値と制御量とで囲まれた領域の面積のいずれかであることを特徴とするＰＩＤパラメータの調整支援方法。

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