JP4851396B2 - Parameter identification apparatus and program thereof - Google Patents

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Description

本発明は、非線形な物理モデルを用いてシミュレーションを行い、その出力と最適化対象の出力を比較し、その比較結果に基づき物理モデルのパラメータを繰り返し修正することにより、各パラメータを真値に漸近させていくパラメータの同定に関する。   The present invention performs a simulation using a nonlinear physical model, compares the output with the output to be optimized, and repeatedly corrects the parameters of the physical model based on the comparison result, thereby asymptotically bringing each parameter to a true value. It relates to the identification of parameters to be performed.

従来より、モデルを用いたシミュレーションなどが行われており、このためには実態に則したモデルが必要となる。このため、モデルの諸元を決定する必要があり、モデルの諸元を実験データから同定することが行われており、この場合は同定が精度良く行えたかを判定するプロセスが必要である。   Conventionally, simulation using a model has been performed, and for this purpose, a model in accordance with the actual situation is required. For this reason, it is necessary to determine the specifications of the model, and the specifications of the model are identified from experimental data. In this case, a process for determining whether the identification has been performed with high accuracy is required.

統計の分野において、入出力の関係を近時的に一次関数で同定する時に、精度良く計数の同定ができない場合として、“多重共線性”の問題が知られている。これは、例えば式(1)の係数(a1,a2)を同定するために、時系列データ(y,u1,u2)を用いる場合において、もし時系列データ(u1,u2)の間に強い相関があると、係数(a1,a2)は正しく同定できない、というものである。
y=a1・u1+a2・u2
In the field of statistics, the problem of “multicollinearity” is known as a case where counting cannot be accurately identified when the input / output relationship is recently identified by a linear function. This is because, for example, when the time series data (y, u1, u2) is used to identify the coefficients (a1, a2) of the formula (1), the strong correlation between the time series data (u1, u2). If there is, the coefficient (a1, a2) cannot be correctly identified.
y = a 1 · u 1 + a 2 · u 2

ここで、相関の強さは、相関係数を用いて調べることができ、相関係数は、1もしくは−1に近いほど相関が強いことを示す。なお、このような点については、非特許文献1に記載がある。   Here, the strength of the correlation can be examined using the correlation coefficient, and the correlation coefficient indicates that the correlation is stronger as the correlation coefficient is closer to 1 or -1. Such a point is described in Non-Patent Document 1.

また、特許文献1には、対象設備や製品プロセスの異常状態を診断し、異常状態の改善のための方法が提案されている。ここでは、異常状態は、対象設備の状態(=説明変数、式(1)のu1,u2に対応する)と異常状態(=目的変数、式(1)のyに対応する)の関係を同定することにより診断するが、この場合不要説明変数を含めて同定すると同定精度が悪化する問題がある。そこで、特許文献1では、目的変数に対する説明変数の影響を要因分析(F値あるいはt値を計算)し、不要説明変数を破棄する。   Patent Document 1 proposes a method for diagnosing an abnormal state of a target facility or product process and improving the abnormal state. Here, the abnormal state identifies the relationship between the state of the target facility (= explanatory variable, corresponding to u1 and u2 in equation (1)) and the abnormal state (= target variable, corresponding to y in equation (1)). In this case, there is a problem that the identification accuracy deteriorates if identification including unnecessary explanatory variables is performed. Therefore, in Patent Document 1, factor analysis (calculation of F value or t value) of the influence of the explanatory variable on the objective variable is performed, and the unnecessary explanatory variable is discarded.

特開2000−315111号公報JP 2000-315111 A 田中豊,脇本和昌(1985):多変量統計解析法,現代数学社Tanaka Yutaka, Wakimoto Kazumasa (1985): Multivariate Statistical Analysis, Modern Mathematics Company

ここで、非特許文献1は、線形のモデルを対象として、複数の入力時系列データ(u1,u2)が存在することを前提として、同定が行えるかを判定している。そこで、非線形のモデルについて、複数の時系列データが存在しない場合には適用できない。   Here, Non-Patent Document 1 determines whether identification can be performed on the premise that a plurality of input time-series data (u1, u2) exist for a linear model. Therefore, the nonlinear model cannot be applied when a plurality of time series data does not exist.

また、特許文献1も非特許文献1と同様に、多入力の説明変数(u1,u2,…)から同定精度の良い説明変数を選択することを課題としており、このような前提が当てはまらないものには適用することができない。   In addition, as in Non-Patent Document 1, Patent Document 1 has a problem of selecting an explanatory variable with high identification accuracy from multi-input explanatory variables (u1, u2,...), And such a premise does not apply. It cannot be applied to.

本発明は、非線形な物理モデルを用いてシミュレーションを行い、その出力と最適化対象の出力を比較し、その比較結果に基づき物理モデルのパラメータを繰り返し修正することにより、各パラメータを真値に漸近させていくパラメータの同定装置であって、パラメータを変化させた時の出力評価関数値の変化量について、比較して強い相関の組み合わせがあるかを全てのパラメータ同士の出力評価関数値の変化量について判定し、強く相関の組み合わせがある場合に物理モデルまたは最適化対象の出力が物理パラメータを真値に漸近させるための十分な情報を含んでいないと、判断することを特徴とする。   The present invention performs a simulation using a nonlinear physical model, compares the output with the output to be optimized, and repeatedly corrects the parameters of the physical model based on the comparison result, thereby asymptotically bringing each parameter to a true value. This is a parameter identification device to be used, and the amount of change in the output evaluation function value between all parameters is compared with the amount of change in the output evaluation function value when the parameter is changed. When there is a strong correlation combination, it is determined that the output of the physical model or the optimization target does not contain sufficient information for asymptotically bringing the physical parameter to the true value.

また、前記出力評価関数の変化量は、前記物理モデルの出力と最適化対象の出力の誤差についてのパラメータ変化の影響であることが好適である。   Further, it is preferable that the change amount of the output evaluation function is an influence of a parameter change on an error between the output of the physical model and the output to be optimized.

また、前記出力評価関数の変化量は、前記物理モデルの出力と最適化対象の出力の誤差の二乗和についての各パラメータ変化に対する勾配ベクトルであり、各パラメータの勾配ベクトル間の相関係数を求めることが好適である。   The change amount of the output evaluation function is a gradient vector for each parameter change with respect to a sum of squares of errors between the output of the physical model and the output to be optimized, and a correlation coefficient between the gradient vectors of the parameters is obtained. Is preferred.

また、十分でないと判断された場合に、同定する物理パラメータを変更するか、パラメータの数を減らすか、同定に用いる最適化対象の出力データを変更することが好適である。   In addition, when it is determined that it is not sufficient, it is preferable to change the physical parameters to be identified, reduce the number of parameters, or change the output data to be optimized used for identification.

さらに、本発明は、上記装置において実行されることで、上記処理をコンピュータの行わせるプログラムに関する。   Furthermore, the present invention relates to a program that causes a computer to execute the above processing by being executed in the above apparatus.

このように、本発明によれば、出力の状態からパラメータが真値に収束可能か判断できる。また、その判定の際にどのパラメータの組かを特定することができる。   Thus, according to the present invention, it can be determined from the output state whether the parameter can converge to the true value. In addition, it is possible to specify which parameter set is used in the determination.

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図2には、本実施形態において、同定の対象となる油圧系の概略構成を示す。エンジンには、自動変速機が接続されており、この自動変速機によりエンジン出力軸の回転が変更されてタイヤに伝達される。自動変速機は、油圧の供給を受け、変速動作を行う。例えば、車両の走行状態に応じて変速タイミングとなった場合には、ECU(電子制御ユニット)がこれを検出し、変速指令に応じた電流を油圧制御回路に供給し、油圧制御回路自動変速機内のクラッチパックへの油圧を制御して変速動作が行われる。   FIG. 2 shows a schematic configuration of a hydraulic system to be identified in the present embodiment. An automatic transmission is connected to the engine, and the rotation of the engine output shaft is changed by this automatic transmission and transmitted to the tire. The automatic transmission receives a hydraulic pressure and performs a shift operation. For example, when the shift timing comes according to the running state of the vehicle, an ECU (electronic control unit) detects this, supplies a current according to the shift command to the hydraulic control circuit, and in the hydraulic control circuit automatic transmission The shift operation is performed by controlling the hydraulic pressure to the clutch pack.

ここで、この自動変速機の油圧系は、エンジンで駆動される油圧ポンプを有し、この油圧ポンプからのオイルが油圧ラインに供給される。この油圧ラインの油圧ポンプの近くには油圧調整弁が設けられており、これによって油圧ラインにおけるライン圧(元圧)が所定値に制御される。油圧ラインには、リニアソレノイド弁が設けられており、油圧ラインのライン圧のクラッチパックへの供給を制御している。なお、リニアソレノイド弁からクラッチパックへ至る流路には、オリフィスが設けられ、クラッチパックへの油圧の供給を制限している。また、クラッチパックは、油圧によってピストンをばね圧に抗して移動させることで、入力側のディスクと出力側のディスクの係合・解放を制御するものである。例えば、1速から2速への変速であれば、元々入力側のディスクと係合している1速の出力ディスクを解放し、2速の出力ディスクを係合させる。   Here, the hydraulic system of the automatic transmission has a hydraulic pump driven by an engine, and oil from the hydraulic pump is supplied to the hydraulic line. A hydraulic pressure adjusting valve is provided near the hydraulic pump in the hydraulic line, and thereby the line pressure (original pressure) in the hydraulic line is controlled to a predetermined value. A linear solenoid valve is provided in the hydraulic line, and the supply of the line pressure of the hydraulic line to the clutch pack is controlled. Note that an orifice is provided in the flow path from the linear solenoid valve to the clutch pack to limit the supply of hydraulic pressure to the clutch pack. The clutch pack controls the engagement / release of the input side disk and the output side disk by moving the piston against the spring pressure by hydraulic pressure. For example, when shifting from the first speed to the second speed, the first-speed output disk originally engaged with the input-side disk is released, and the second-speed output disk is engaged.

このような制御対象となる油圧系を考えると、入力は油圧指令値であり、出力はクラッチパックへの供給油圧になる。   Considering such a hydraulic system to be controlled, the input is a hydraulic pressure command value, and the output is the hydraulic pressure supplied to the clutch pack.

図3には、本実施形態の同定方法の概要を示してある。実機の油圧系出力とモデル出力との誤差を基に、油圧詳細モデル内の(i)〜(iv)のパラメータを同定することを示している。この例では、パラメータ(i)油圧系の時定数、(ii)クラッチパックの詰まり位置、(iii)クラッチ作動荷重、(iv)油圧不感帯幅である。油圧指令値は、油圧詳細モデルに供給される。この油圧詳細モデルは、設計条件モデルと、特性変動モデルからなっている。そして、油圧指令値を入力することによって、油圧詳細モデルからは、クラッチパックに供給される油圧が出力される。また、実機の油圧系にも油圧指令値を供給し実際に出力される油圧を計測する。この実機の出力が最適化対象の出力となる。そして、両者の誤差が算出され、これが同定(最適化)手法に供給される。同定手法では、油圧詳細モデルの中の特性変動モデルの特性パラメータを誤差に応じて変更し、パラメータ(i)〜(iv)について新しいパラメータを特性変動モデルに設定する。これによって、次の油圧詳細モデルが設定されて、この出力を得るという動作が繰り返される。   In FIG. 3, the outline | summary of the identification method of this embodiment is shown. It shows that the parameters (i) to (iv) in the detailed hydraulic model are identified based on the error between the hydraulic system output of the actual machine and the model output. In this example, the parameters are (i) the time constant of the hydraulic system, (ii) the position where the clutch pack is clogged, (iii) the clutch operating load, and (iv) the hydraulic dead zone width. The oil pressure command value is supplied to the oil pressure detailed model. This hydraulic detail model is composed of a design condition model and a characteristic variation model. Then, by inputting the hydraulic pressure command value, the hydraulic pressure supplied to the clutch pack is output from the detailed hydraulic model. The hydraulic pressure command value is also supplied to the actual hydraulic system to measure the hydraulic pressure that is actually output. The output of this actual machine is the output to be optimized. Then, the error between the two is calculated and supplied to the identification (optimization) method. In the identification method, the characteristic parameter of the characteristic variation model in the hydraulic detail model is changed according to the error, and new parameters for parameters (i) to (iv) are set in the characteristic variation model. As a result, the next hydraulic detail model is set and the operation of obtaining this output is repeated.

また、図4Aには、油圧系のブロック図が示されている。まず、変速指令がECUに供給される。ECUは、変速指令に応じてリニアソレノイド弁にこれが動作するための信号を供給する。なお、実際には、解放側の油圧ラインのリニアソレノイド弁に対する解放用の信号と、係合側の油圧ラインのリニアソレノイド弁に対する係合用の信号の両方である。これによって、オリフィス流路にリニアソレノイド弁の動作に伴うオイルがクラッチパックに供給され、クラッチ圧が決定される。なお、オリフィス流路の流量:qとし、クラッチパックにおけるクラッチピストンストローク:xc、クラッチ面積Ac、クラッチ圧Pcとする。   FIG. 4A shows a block diagram of the hydraulic system. First, a shift command is supplied to the ECU. The ECU supplies a signal for operating the linear solenoid valve in response to the shift command. Actually, both a release signal for the linear solenoid valve of the release hydraulic line and an engagement signal for the linear solenoid valve of the engagement hydraulic line are both used. As a result, the oil accompanying the operation of the linear solenoid valve is supplied to the orifice flow path to the clutch pack, and the clutch pressure is determined. Note that the flow rate of the orifice channel is q, the clutch piston stroke in the clutch pack is xc, the clutch area Ac, and the clutch pressure Pc.

図4Bには、同定する油圧系の諸元について示してある。変速指令が入力されるとECUでは、この指令に対する遅れが発生する。この例では、遅れは1/(T・s+1)で表され、Tが時定数であり、これがパラメータ(i)になる。また、リニアソレノイド弁には、動作開始までの不感帯があり、これがパラメータ(iv)となる。   FIG. 4B shows the specifications of the hydraulic system to be identified. When a shift command is input, the ECU generates a delay with respect to this command. In this example, the delay is expressed by 1 / (T · s + 1), where T is a time constant, which is the parameter (i). Further, the linear solenoid valve has a dead zone until the operation starts, and this is the parameter (iv).

オリフィスは、その流量qcが、qc=C0・Ac√{2(Pl−Pc)/ρ}によって決定される。ここで、Plはオリフィスの上流側圧力、Pcはクラッチパック側圧力、ρはオイルの密度、C0はオイルの粘度(開口比、レイノルズ数)に関する定数である。 Orifice, the flow rate qc is determined by qc = C 0 · Ac√ {2 (Pl-Pc) / ρ}. Here, Pl is the upstream pressure of the orifice, Pc is the clutch pack side pressure, ρ is the density of the oil, and C 0 is a constant relating to the viscosity (opening ratio, Reynolds number) of the oil.

そして、クラッチパックにおいては、そのクラッチピストンストロークxc及びクラッチ圧PCは、xc=∫qcdt/Ac,Pc=Kc・xc/Acで表される。Kcは定数である。さらに、クラッチパックの動作は、パック詰まりによって大きく影響を受ける。そこで、パック詰まり位置をxc_maxとして、その位置でのクラッチ圧をPc_maxとする。従って、パック詰まり位置において、xc=xc_max,Pc=Kc・xc_max/Ac=PC_maxとなる。   In the clutch pack, the clutch piston stroke xc and the clutch pressure PC are expressed as xc = ∫qcdt / Ac, Pc = Kc · xc / Ac. Kc is a constant. Furthermore, the operation of the clutch pack is greatly affected by the clogging of the pack. Therefore, the pack clogging position is set to xc_max, and the clutch pressure at that position is set to Pc_max. Therefore, at the pack clogging position, xc = xc_max, Pc = Kc · xc_max / Ac = PC_max.

次に、本実施形態におけるパラメータの同定について、図1A、図1Bのフローチャートに従って説明する。なお、説明では、実機の出力データの代わりに、パラメータ(i)〜(iv)の値を適当に変動させた油圧詳細モデルの出力を用いる。   Next, parameter identification in the present embodiment will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 1A and 1B. In the description, the output of the hydraulic detail model in which the values of the parameters (i) to (iv) are appropriately changed is used instead of the output data of the actual machine.

まず、ステップ1では、同定(最適化)するモデルパラメータの初期(ノミナル)値[a(1) b(1) c(1) d(1)]を決定する。このノミナル値は、通常考えられる正しいそうな値とすることが好ましい。なお、この例において、同定の対象とする油圧系諸元を図4Bに破線の丸印で示してある。   First, in step 1, initial (nominal) values [a (1) b (1) c (1) d (1)] of model parameters to be identified (optimized) are determined. This nominal value is preferably set to a value that is normally considered to be correct. In this example, the hydraulic system specifications to be identified are indicated by broken-line circles in FIG. 4B.

ステップ2、3では、モデルのシミュレーションを行い、図5のようにモデル出力と実機の出力との誤差を得る。本実施形態では、この誤差の二乗和を評価値としており、これを式(1)または式(2)により計算する。式(1)はアナログデータの連続系の場合であり、式(2)はサンプリングデータによる離散系の場合である。連続系の場合、時間t=0〜tfまで、出力油圧Pcの誤差の二乗を積分した値であり、離散系の場合、N個のサンプルの誤差の二乗和のN分の1となっている。   In steps 2 and 3, the model is simulated, and an error between the model output and the actual machine output is obtained as shown in FIG. In the present embodiment, the sum of squares of this error is used as an evaluation value, and this is calculated according to formula (1) or formula (2). Expression (1) is a case of a continuous system of analog data, and Expression (2) is a case of a discrete system using sampling data. In the case of a continuous system, it is a value obtained by integrating the square of the error of the output hydraulic pressure Pc from time t = 0 to tf, and in the case of a discrete system, it is 1 / N of the square sum of the errors of N samples. .

続いてステップ4において、式(1)または式(2)の誤差(評価値:誤差の二乗和)が閾値以内なら、目標とする出力が得られているため同定のステップは終了する。   Subsequently, in step 4, if the error (evaluation value: sum of squares of error) in equation (1) or equation (2) is within a threshold, the target output is obtained and the identification step is terminated.

ステップ4においてNO、すなわち誤差(評価値)が閾値より大きい場合には、ステップ5に進み、モデルパラメータの初期値を適当にずらしたものを新たなパラメータに設定する(式(3))。
[a(1) b(1) c(1) ...]=[a(1)+δ1 b(1)+δ2 c(1)+δ3 ...] (3)
If NO in step 4, that is, if the error (evaluation value) is larger than the threshold value, the process proceeds to step 5 to set a new parameter obtained by appropriately shifting the initial value of the model parameter (formula (3)).
[a (1) b (1) c (1) ...] = [a (1) + δ 1 b (1) + δ 2 c (1) + δ 3 ...] (3)

ステップ6では、式(3)のパラメータにより、ステップ2と同様にモデルシミュレーションを行い、ステップ7で式(1)または式(2)により再度誤差(評価値)を計算して、ステップ8で誤差(評価値)が閾値以内か判定する。ステップ8の判定で閾値以内なら、同定のステップは終了する。一方、ステップ8の判定で、誤差(評価値)が閾値より大きい場合には、ステップ9へ進む。   In step 6, model simulation is performed in the same manner as in step 2 using the parameters of equation (3). In step 7, an error (evaluation value) is calculated again using equation (1) or equation (2). It is determined whether (evaluation value) is within a threshold value. If the determination in step 8 is within the threshold value, the identification step ends. On the other hand, if it is determined in step 8 that the error (evaluation value) is larger than the threshold value, the process proceeds to step 9.

ステップ9では、各パラメータの要因効果から勾配ベクトルを計算する。このために、まず図3、図4Bに示した4つのパラメータ(i)〜(iv)に対して、表1に示すように2水準(1つのパラメータについて2つの値)のパラメータの組合せ、計16通り用意し、各組合せごとに誤差の二乗和J1〜J16を計算する。   In step 9, a gradient vector is calculated from the factor effect of each parameter. For this purpose, first, with respect to the four parameters (i) to (iv) shown in FIGS. 3 and 4B, combinations of two levels (two values for one parameter) as shown in Table 1, Sixteen patterns are prepared, and error sums of squares J1 to J16 are calculated for each combination.

求めた誤差から、表2に示すように、各パラメータの水準(2水準)ごとに、要因効果(水準ごとの平均値)を計算する。   As shown in Table 2, the factor effect (average value for each level) is calculated for each parameter level (2 levels) from the obtained error.

すなわち、Ja(1)は、パラメータ(油圧系時定数)がa(1)(水準1)である時の誤差の二乗和の平均値(評価値)、Ja(2)は、パラメータ(油圧系時定数)がa(2)(水準2)である時の誤差の二乗和の平均値である。Jb(1),Jb(2),Jc(1),Jc(2),Jd(1),Jd(2)も同様に各パラメータについての水準1、2の際の評価値の平均値である。従って、この表2から各パラメータについて水準1,2の変化に対する効果がわかる。 That is, J a (1) is the average value (evaluation value) of the square sum of errors when the parameter (hydraulic system time constant) is a (1) (level 1), and J a (2) is the parameter ( This is an average value of the sum of squares of errors when the hydraulic system time constant) is a (2) (level 2). Similarly, Jb (1), Jb (2), Jc (1), Jc (2), Jd (1), Jd (2) are average values of the evaluation values at the levels 1 and 2 for each parameter. . Therefore, Table 2 shows the effect of each parameter on the level 1 and 2 changes.

このような表2の要因効果から、式(4)で定義するパラメータ全体の勾配ベクトル[Sa(1) Sb(1) Sc(1) Sd(1)]が求められる。すなわち、上記勾配ベクトルの1つ1つの要素が1つのパラメータの水準1,2に対する出力の勾配である。   From the factor effects in Table 2, the gradient vector [Sa (1) Sb (1) Sc (1) Sd (1)] of the entire parameter defined by Expression (4) is obtained. That is, each element of the gradient vector is an output gradient with respect to levels 1 and 2 of one parameter.

ステップ10では、勾配ベクトルS(i)に基づき、パラメータの修正量を計算する。ここで、iは何回目の計算かを示しており、上記水準1,2は1回目、2回目の計算に用いたものを表しており、3回目の計算ではi=3であり、水準1がi=2、水準2がi=3となる。   In step 10, the parameter correction amount is calculated based on the gradient vector S (i). Here, i indicates the number of calculations, and the above levels 1 and 2 represent those used for the first and second calculations, i = 3 in the third calculation, and level 1 I = 2 and level 2 is i = 3.

次のモデルパラメータは、スカラ値kを用いて式(5)により計算する。   The next model parameter is calculated by equation (5) using the scalar value k.

このようにして、各パラメータについて、評価値に応じた修正量を加算して、次のパラメータが決定される。そして、次のパラメータが決定された場合には、ステップ6に戻って、誤差が閾値以下になるまで同じステップを繰り返す。   In this way, the next parameter is determined by adding the correction amount corresponding to the evaluation value for each parameter. When the next parameter is determined, the process returns to step 6 and the same steps are repeated until the error becomes equal to or less than the threshold value.

このようにして、誤差が所定値以下となるパラメータ(=油圧諸元)を同定することができる。   In this way, it is possible to identify a parameter (= hydraulic specification) whose error is equal to or less than a predetermined value.

「物理パラメータのチェック」
次に、このような油圧諸元の同定について、対象とする物理パラメータが適切かどうかを判定する処理について図1Bに基づいて説明する。
"Check Physical Parameters"
Next, a process for determining whether or not the target physical parameter is appropriate for the identification of such hydraulic parameters will be described with reference to FIG. 1B.

上述した図1Aの処理により物理パラメータの繰り返し同定を実施する。まず、繰り返し回数nが予め設定した所定回数n_min以上かを判定する(ステップ11)。この判定結果においてNOであれば処理を終了する(適切かどうかを判定する処理はしない)。   The physical parameter is repeatedly identified by the process of FIG. 1A described above. First, it is determined whether the number of repetitions n is equal to or greater than a predetermined number of times n_min (step 11). If this determination result is NO, the process ends (no process for determining whether it is appropriate).

そして、ステップ11の判定においてYesとなった場合には、各勾配ベクトル間の相関係数γを演算する(ステップ12)。   If the determination in step 11 is Yes, the correlation coefficient γ between the gradient vectors is calculated (step 12).

すなわち、各パラメータを変化させた時の出力評価関数値(例えば誤差の二乗和)の変化量として、式(4)の勾配ベクトル[Sa(1) Sb(1) Sc(1) Sd(1)]に着目し、各勾配ベクトル間の相関係数を図1B中mp式(6)のように求める。なお、式(6)においては、2つのパラメータ間の相関係数について示したが、図1Bに示すように、全てのパラメータ間の相関係数を演算算出する。   That is, the gradient vector [Sa (1) Sb (1) Sc (1) Sd (1) in the equation (4) is used as the amount of change in the output evaluation function value (for example, the sum of squared errors) when each parameter is changed. ], The correlation coefficient between the gradient vectors is obtained as in mp expression (6) in FIG. 1B. Note that, in Equation (6), the correlation coefficient between the two parameters is shown. However, as shown in FIG. 1B, the correlation coefficients between all the parameters are calculated and calculated.

次に、全相関係数γi,jの値がγのしきい値(例えば、それ以上では強い相関と考えられるしきい値0.9)と比較する(ステップ13)。この判定で、NOであれば、問題となるパラメータは存在せず、処理を終了する。 Next, the value of the total correlation coefficient γ i, j is compared with a threshold value of γ (for example, a threshold value 0.9 which is considered to be a strong correlation above it) (step 13). If this determination is NO, there is no problem parameter, and the process ends.

一方、ステップ13の判定でYesであれば、同定精度が悪いと判定する(ステップ14)。そして、この場合には、(i)同定パラメータの変更、(ii)同定パラメータの数の削減、(iii)同定に用いる実機出力データの変更、のいずれかを行う。なお、この(i)〜(iii)の対処は、相関があるとされたパラメータを考慮して行う。例えば、(i)(ii)であれば、相関が高かった2つのパラメータの一方を変更または削除する。また、(iii)の場合は、相関の高かった2つのパラメータの特性を考慮して、これらが独立して作用するように実機出力データを変更する。   On the other hand, if the determination in step 13 is Yes, it is determined that the identification accuracy is poor (step 14). In this case, either (i) change of identification parameters, (ii) reduction of the number of identification parameters, or (iii) change of actual machine output data used for identification is performed. The countermeasures (i) to (iii) are performed in consideration of parameters that are considered to be correlated. For example, if (i) (ii), one of the two parameters having a high correlation is changed or deleted. In the case of (iii), the actual machine output data is changed so that the two parameters having a high correlation take into account the characteristics of the two parameters.

「同定がうまくいく具体例」
まず、油圧系の諸元値が精度良く同定できる場合を示す。図6に同定前・後におけるモデルと実機の時間応答波形の比較を、図7に同定パラメータと誤差の二乗和の探索履歴を示す。モデルと実機はほぼ一致し、約15回の探索の後、同定パラメータは真値に収束していることがわかる。
"Specific examples of successful identification"
First, the case where the specification value of the hydraulic system can be identified with high accuracy is shown. FIG. 6 shows a comparison of the time response waveforms of the model and the actual machine before and after the identification, and FIG. 7 shows a search history of the sum of squares of the identification parameter and the error. It can be seen that the model and the actual machine almost coincide, and the identification parameter converges to a true value after about 15 searches.

この時、各パラメータを変化させた時の出力評価関数値(例えば誤差の二乗和)の変化量として、式(4)の勾配ベクトル[Sa(1) Sb(1) Sc(1) Sd(1)]に着目し、各勾配ベクトル間の相関係数を上述の式(6)のように求める。   At this time, the gradient vector [Sa (1) Sb (1) Sc (1) Sd (1) in Expression (4) is used as the amount of change in the output evaluation function value (for example, the sum of squares of errors) when each parameter is changed. )], The correlation coefficient between the gradient vectors is obtained as in the above-described equation (6).

このようにして求めた各パラメータについての相関係数を表3に示す。   Table 3 shows the correlation coefficients for the parameters thus obtained.

どの勾配ベクトル間の相関係数も1または−1に近くはない(相関係数の絶対値が約0.9より小さい値)ので、精度良く同定ができていると判定できる。なお、図7では、検証のために真値がわかっているモデルを対象に同定しているので真値に収束したか判定できるが、実際には当然わからない。   Since the correlation coefficient between any gradient vectors is not close to 1 or −1 (the absolute value of the correlation coefficient is less than about 0.9), it can be determined that the identification has been performed with high accuracy. In FIG. 7, since a model whose true value is known for verification is identified as a target, it can be determined whether or not it has converged to the true value.

次に同定がうまくいかない場合の例を2つ示す。   Next, two examples of cases where identification is not successful are shown.

「同定がうまくいかない場合1」
この例では、図3および図4Bにおいて、4つの同定パラメータのうち“油圧の不感帯の幅”を、“油圧応答のむだ時間”に変更する。
“If identification does not work, 1”
In this example, in FIG. 3 and FIG. 4B, “hydraulic dead zone width” among the four identification parameters is changed to “hydraulic response dead time”.

図8に同定前・後におけるモデルと実機の時間応答波形の比較を、図9に同定パラメータと誤差の二乗和の探索履歴を示す。図8からわかるように、モデルと実機の油圧出力は系はほぼ一致している。ところが、図9からわかるように、同定パラメータは真値に収束していない。   FIG. 8 shows a comparison of the time response waveforms of the model and the actual machine before and after identification, and FIG. As can be seen from FIG. 8, the hydraulic output of the model and the actual machine are almost the same. However, as can be seen from FIG. 9, the identification parameter does not converge to the true value.

この時、式(4)の各勾配ベクトル間の相関係数を、式(6)により求めた結果を表4に示す。   At this time, Table 4 shows the result of the correlation coefficient between the gradient vectors of Equation (4) obtained by Equation (6).

勾配ベクトル(油圧系時定数)と(無駄時間)間の相関係数が0.97と1に近いので、2つのパラメータは誤差の二乗和(評価関数)に対して同じ効果をもっていることがわかり、よって精度良く同定ができていないと判定できる。   Since the correlation coefficient between the gradient vector (hydraulic system time constant) and (dead time) is close to 0.97 and 1, it can be seen that the two parameters have the same effect on the sum of squares of error (evaluation function) Therefore, it can be determined that the identification has not been performed with high accuracy.

「同定がうまくいかない場合2」
この例では、図3および図4Bにおいて、4つの同定パラメータに加え、パラメータ“オリフィスの流量係数”も同時に同定する場合を考える。
"If the identification is not successful 2"
In this example, the case where the parameter “orifice flow coefficient” is simultaneously identified in addition to the four identification parameters in FIGS. 3 and 4B will be considered.

図10に同定前・後におけるモデルと実機の時間応答波形の比較を、図11に同定パラメータと誤差の二乗和の探索履歴を示す。この例においても、モデルと実機の出力波形はほぼ一致しているにもかかわらず、同定パラメータは真値に収束していない。   FIG. 10 shows a comparison of the time response waveforms of the model and the actual machine before and after identification, and FIG. 11 shows a search history of the sum of squares of the identification parameter and error. In this example, the identification parameter does not converge to the true value even though the output waveforms of the model and the actual machine are almost the same.

この時の、式(4)の各勾配ベクトル間の相関係数を、式(6)により求めた結果を表5に示す。   Table 5 shows the result of the correlation coefficient between the gradient vectors of equation (4) obtained by equation (6) at this time.

勾配ベクトル(パック詰り位置)と(オリフィスの流量係数)間の相関係数が−0.99と−1に近い。このため、2つのパラメータは誤差の二乗和(評価関数)に対して同じ効果をもっていることがわかり、よって精度良く同定ができていないと判定できる。   The correlation coefficient between the gradient vector (pack clogging position) and (orifice flow coefficient) is close to -0.99 and -1. Therefore, it can be seen that the two parameters have the same effect on the sum of squared errors (evaluation function), and therefore it can be determined that the identification has not been performed with high accuracy.

「同定パラメータが真値に収束しないことの問題点」
最後に、同定パラメータが真値に収束していない場合に、どのような問題が生じるかについて説明する。
"Problem of identification parameter not converging to true value"
Finally, what kind of problem occurs when the identification parameter does not converge to the true value will be described.

表6は、図10、11と同じ問題設定で、パラメータを同定した結果の一例である。   Table 6 is an example of the result of identifying the parameters with the same problem setting as in FIGS.

表6の同定パラメータを適用し、同定したのと同一の電流指令を用いてシミュレーションした結果を図12に示す。同定したパラメータ値は真値とは異なっているにもかかわらず、油圧の時系列波形は、実機相当とモデルでほぼ一致している。   FIG. 12 shows the result of simulation using the same current command as identified by applying the identification parameters shown in Table 6. Although the identified parameter value is different from the true value, the time series waveform of the hydraulic pressure is almost the same in the model as the actual machine.

しかし、同定した時と別の電流指令を用いてシミュレーションした場合には、図13に示すようにモデルの時系列波形が、実機相当の波形とずれてしまう。このように、同定パラメータが真値に収束しない場合には、パラメータの適切な設定が行われておらず、特定の条件のシミュレーションにしか対応できないという問題があることがわかる。   However, when a simulation is performed using a current command different from that at the time of identification, the time series waveform of the model deviates from the waveform corresponding to the actual machine as shown in FIG. As described above, when the identification parameter does not converge to the true value, it can be seen that there is a problem that the parameter is not properly set, and only a simulation under a specific condition can be handled.

「本実施形態の作用効果」
このように、本実施形態では、同定精度悪化の原因である各パラメータ間の相関の強さを定量的に評価するため、各同定パラメータを変化させた時の出力の評価関数値(例えば誤差の二乗和)の変化量に着目した。そして、この変化量が各パラメータで同じ傾向を持つ(相関が大きい)場合に、同定が適切に行えないと判断する。これは、各パラメータで同じ傾向を持つ(相関が大きい)ほど(相関が強くなるほど)、両者を区別して同定ができなくなり、同定精度が悪化すると考えられるためである。
"Effects of this embodiment"
As described above, in this embodiment, in order to quantitatively evaluate the strength of correlation between parameters, which is the cause of deterioration of identification accuracy, an evaluation function value (for example, error) of the output when each identification parameter is changed. We focused on the amount of change in the sum of squares). When this change amount has the same tendency in each parameter (high correlation), it is determined that identification cannot be performed properly. This is because it is considered that the identification tendency becomes worse as the parameters tend to have the same tendency (the correlation is larger) (the correlation is stronger) and the two cannot be distinguished and identified.

従って、本実施形態によれば、同定パラメータが真値に収束可能か判断できる。また、どの同定パラメータの組が、相関が大きいかに基づき、真値に収束しない原因かがわかる。すなわち,あるパラメータの組が評価関数値(例えば誤差の二乗和)に対して同じ効果を持つと同定パラメータは真値に収束できないが、この原因となるパラメータの組を特定できる。そこで、判定結果に応じて同定パラメータを変更したり、その数を減らすことで適切な同定作業を行うことが可能となる。   Therefore, according to this embodiment, it can be determined whether the identification parameter can converge to a true value. Further, it can be understood why the set of identification parameters does not converge to the true value based on which correlation is large. That is, if a set of parameters has the same effect on the evaluation function value (for example, the sum of squares of errors), the identification parameter cannot converge to a true value, but the set of parameters that cause this can be specified. Therefore, it is possible to perform appropriate identification work by changing the identification parameters according to the determination result or reducing the number of identification parameters.

パラメータ同定の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of parameter identification. パラメータチェックの処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of a parameter check. 油圧制御系の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of a hydraulic control system. パラメータの同定方法の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the identification method of a parameter. 油圧系のブロック線図である。It is a block diagram of a hydraulic system. 同定する油圧系の諸元を示す図である。It is a figure which shows the item of the hydraulic system to identify. モデルのシミュレーション結果の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the simulation result of a model. 同定結果1:時系列波形を示す図である。Identification result 1: It is a figure which shows a time series waveform. 同定結果2:パラメータ値と誤差の二乗和を示す図である。Identification result 2: It is a figure which shows the square sum of a parameter value and an error. 同定結果1:時系列波形を示す図である。Identification result 1: It is a figure which shows a time series waveform. 同定結果2:パラメータ値と誤差の二乗和を示す図である。Identification result 2: It is a figure which shows the square sum of a parameter value and an error. 同定結果1:時系列波形を示す図である。Identification result 1: It is a figure which shows a time series waveform. 同定結果2:パラメータ値と誤差の二乗和を示す図である。Identification result 2: It is a figure which shows the square sum of a parameter value and an error. 同定したときと同じ電流指令パターンを用いた場合の結果を示す図である。It is a figure which shows the result at the time of using the same current command pattern as the time of identification. 同定したときと等しい電流指令パターンを用いた場合の結果を示す図である。It is a figure which shows the result at the time of using the electric current command pattern equal to the time of identification.

Claims (5)

非線形な物理モデルを用いてシミュレーションを行い、その出力と最適化対象の出力を比較し、その比較結果に基づき物理モデルのパラメータを繰り返し修正することにより、各パラメータを真値に漸近させていくパラメータの同定装置であって、
パラメータを変化させた時の出力評価関数値の変化量について、比較して強い相関の組み合わせがあるかを全てのパラメータ同士の出力評価関数値の変化量について判定し、
強く相関の組み合わせがある場合に物理モデルまたは最適化対象の出力が物理パラメータを真値に漸近させるための十分な情報を含んでいないと、判断することを特徴とするパラメータの同定装置。
A parameter that makes each parameter asymptotic to a true value by performing a simulation using a nonlinear physical model, comparing the output with the output of the optimization target, and repeatedly correcting the parameters of the physical model based on the comparison result The identification device of
Regarding the amount of change in the output evaluation function value when the parameter is changed, determine whether there is a combination of strong correlations for the amount of change in the output evaluation function value between all parameters,
An apparatus for identifying a parameter, characterized in that when there is a strong correlation combination, it is determined that the physical model or the output of the optimization target does not contain sufficient information to make the physical parameter asymptotic to a true value.
請求項1に記載のパラメータの同定装置において、
前記出力評価関数の変化量は、前記物理モデルの出力と最適化対象の出力の誤差についてのパラメータ変化の影響であることを特徴とするパラメータの同定装置。
The parameter identification device according to claim 1,
The parameter identification apparatus characterized in that the change amount of the output evaluation function is an influence of a parameter change on an error between the output of the physical model and the output of the optimization target.
請求項2に記載のパラメータの同定装置において、
前記出力評価関数の変化量は、前記物理モデルの出力と最適化対象の出力の誤差の二乗和についての各パラメータ変化に対する勾配ベクトルであり、各パラメータの勾配ベクトル間の相関係数を求めることを特徴とするパラメータの同定装置。
The parameter identification device according to claim 2,
The amount of change in the output evaluation function is a gradient vector for each parameter change with respect to the sum of squares of the error between the output of the physical model and the output to be optimized, and the correlation coefficient between the gradient vectors of the parameters is obtained. Feature identification device.
請求項1〜3のいずれか1つに記載のパラメータの同定装置において、
十分でないと判断された場合に、同定する物理パラメータを変更するか、パラメータの数を減らすか、同定に用いる最適化対象の出力データを変更することを特徴とするパラメータの同定装置。
In the parameter identification device according to any one of claims 1 to 3,
An apparatus for identifying a parameter, characterized in that when it is determined that the physical parameter to be identified is changed, the number of parameters is reduced, or output data to be optimized used for identification is changed.
非線形な物理モデルを用いてシミュレーションを行い、その出力と最適化対象の出力を比較し、その比較結果に基づき物理モデルのパラメータを繰り返し修正することにより、各パラメータを真値に漸近させていくパラメータの同定処理をコンピュータに実行させるパラメータの同定プログラムであって、
各パラメータを変化させた時の出力評価関数値の変化量について、各パラメータの変化量の同士を比較して両者に強い相関の組み合わせがあるかを全てのパラメータ同士について判定する工程と、
強く相関の組み合わせがある場合に物理モデルまたは最適化対象の出力が物理パラメータを真値に漸近させるための十分な情報を含んでいないと、判断する工程と、
をコンピュータに実行させることを特徴とするパラメータの同定プログラム。
A parameter that makes each parameter asymptotic to a true value by performing a simulation using a nonlinear physical model, comparing the output with the output of the optimization target, and repeatedly correcting the parameters of the physical model based on the comparison result A parameter identification program for causing a computer to execute the identification process of
For the amount of change in the output evaluation function value when each parameter is changed, comparing the amount of change in each parameter to determine whether there is a strong correlation combination between both parameters,
Determining that the output of the physical model or optimization target does not contain sufficient information to make the physical parameter asymptotic to a true value when there is a strong correlation combination;
Is a parameter identification program characterized by causing a computer to execute.
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