JP5769363B2

JP5769363B2 - パラメータ決定装置及び方法並びにプログラム

Info

Publication number: JP5769363B2
Application number: JP2009044902A
Authority: JP
Inventors: 岩崎　聡; 聡岩崎; 絹子近野; 三千雄小野塚
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2009-02-26
Filing date: 2009-02-26
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2029-02-26
Also published as: JP2010198508A

Description

本発明は、パラメータ決定装置及び方法並びにプログラムに関するものである。

従来、例えば、潜水艇のような航走体では、ピッチ制御及び深度制御等の複数の制御器を備えており、これらの制御器を切替ながら航走を行うことが知られている。制御器を切替える場合、切替後の制御器に所定の初期値を与えることが必要となる。従来、初期値は各制御器が予め保有している演算式を用いて算出していた。

特開２００３−１２１３０６号公報

従来、上記初期値を求めるための演算式として、主として２つの演算式が知られている。一の演算式を用いて初期値を設定した場合には、切替動作をスムーズに行うことができるが、追従性に劣るということが知られており、他の演算式を用いて初期値を設定した場合には、追従性は向上するが、切替動作がスムーズに行えないということが知られている。
従来、制御器は、いずれか一方の演算式を保有しており、この演算式を用いて制御切替時における初期値を設定していたため、切替動作の円滑性と、制御の追従性とを同時に満足するような初期値を与えることができないという問題があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、制御器の切替時において、切替後の制御の特徴を調整することのできるパラメータ決定装置及び方法並びにプログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。

本発明は、複数の制御器を備えるシステムにおいて、処理を行う制御器を切り替える場合に、切替後の前記制御器で用いる状態変数の初期値を決定するパラメータ決定装置であって、切替動作の円滑性及び制御の追従性を相反する特徴とし、前記相反する特徴を有する複数の演算式の組み合わせからなるとともに、該相反する特徴の重み付けを変更可能とするパラメータ算出演算式を備え、前記パラメータ算出演算式は、切替後の前記制御器に対する前記相反する特徴の利き方が、前記相反する特徴の前記重み付けがユーザによって設定されることで状況に応じて調整されるものであり、前記パラメータ算出演算式を用いることにより、切替後の前記制御器において使用される前記初期値を決定することを特徴とするパラメータ決定装置を提供する。

このような構成によれば、パラメータ算出演算式は、相反する特徴を有する複数の演算式が組み合わせられ、かつ、相反する特徴の重みづけを変更可能にされている。このパラメータ算出演算式を用いて切替後の制御器において使用されるパラメータ（例えば、初期値）が決定される。このように、相反する特徴を有する複数の演算式を組み合わせてパラメータ算出演算式が構成されているので、様々な特徴を併せ持つパラメータ（例えば、初期値）を設定することが可能となる。更に、パラメータ算出演算式を構成する各演算式の重み付けを調整することにより、各特徴の利き方を調整することができ、状況に応じたパラメータ（例えば、初期値）を決定することが可能となる。
また、相反する特徴を有する複数の演算式を組み合わせることにより、より広範な特徴を持たせることができる。

このように、相反する特徴を有する複数の演算式を組み合わせることにより、より広範な特徴を持たせることができる。

上記パラメータ決定装置における前記パラメータ算出演算式は、前記相反する特徴を有する複数の演算式をそれぞれ多項式で表し、該相反する特徴を有する複数の演算式を線形結合し、該多項式のそれぞれの項に変更可能な係数を設けた演算式であることを特徴とすることとしてもよい。

このように、多項式のそれぞれの項に設定された係数を変更することで、特徴の重みづけを容易に変更できる。

本発明は、複数の制御器を備えるシステムにおいて、処理を行う制御器を切り替える場合に、切替後の前記制御器で用いる状態変数の初期値を決定するパラメータ決定方法であって、切替動作の円滑性及び制御の追従性を相反する特徴とし、前記相反する特徴を有する複数の演算式の組み合わせからなり、該相反する特徴の重み付けを変更可能とするパラメータ算出演算式を備え、前記パラメータ算出演算式は、切替後の前記制御器に対する前記相反する特徴の利き方が、前記相反する特徴の前記重み付けがユーザによって設定されることで状況に応じて調整されるものであり、前記パラメータ算出演算式を用いることにより、切替後の前記制御器において使用される前記初期値を決定するパラメータ決定方法を提供する。

本発明は、複数の制御器を備えるシステムにおいて、処理を行う制御器を切り替える場合に、切替後の前記制御器で用いる状態変数の初期値を決定するパラメータ決定プログラムであって、切替動作の円滑性及び制御の追従性を相反する特徴とし、前記相反する特徴を有する複数の演算式の組み合わせからなり、該相反する特徴の重み付けを変更可能とするパラメータ算出演算式を備え、前記パラメータ算出演算式は、切替後の前記制御器に対する前記相反する特徴の利き方が、前記相反する特徴の前記重み付けがユーザによって設定されることで状況に応じて調整されるものであり、前記パラメータ算出演算式を用いることにより、切替後の前記制御器において使用される前記初期値を決定することをコンピュータに実行させるパラメータ決定プログラムを提供する。

本発明によれば、制御器の切替時において、切替後の制御の特徴を調整することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る制御器切替システムの機能を示した一例のブロック図である。指令値算出部の一例を示したブロック図である。方式１と方式２とを使用して初期値を設定した場合の切り替え方法の特徴を示した図である。本発明の一実施形態に係る制御器切替システムの動作フローを示した図である。本発明の一実施形態に係る制御器切替システムの動作フローを示した図である。

以下に、本発明に係るパラメータ決定装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態においては、３つの制御器の切替を制御する制御器切替システムに適用されるパラメータ決定装置を例に挙げて説明する。また、本実施形態において制御器切替システムの制御対象となる制御器は３つであるが、制御器の個数は特に限定されない。また、本実施形態においては、潜水艇のような航走体に備えられた制御器を例に挙げて説明するが、これに限定されない。例えば、自動車等の車両に設けられることとしてもよい。

図１は、本実施形態に係る複数の制御器の切替を制御する制御器切替システム１の概略構成を示したブロック図である。
制御器切替システム１は、３台の制御器Ａ、Ｂ、Ｃの切替を制御するシステムであって、初期パラメータ設定部１０、データ読込部１１、制御器判定部１２、パラメータ設定装置１３、指令値算出部１４、第１前回値設定部１５、第２前回値設定部１６、および演算継続判定部１７を備えている。

初期パラメータ設定部１０は、制御器が切り替えられる前に使用されていた制御器（以下「切替前の制御器」という。）を示す切替前フラグCflag_oldを設定する。例えば、制御器切替システム１が初期起動の場合は、制御器の切り替えが行われておらず、切替前の制御器はないので、切替前フラグCflag_oldには初期起動であることを示す「０」が設定される。また、初期起動の場合には、制御器Ａ、Ｂ、およびＣの制御量は起動時の制御量を設定し、ｙ_ａｏｌｄ＝ｙ_ａ、ｙ_ｂｏｌｄ＝ｙ_ｂ、ｙ_ｃｏｌｄ＝ｙ_ｃとする。

初期パラメータ設定部１０は、Cflag_old、ｙ_ａｏｌｄ、ｙ_ｂｏｌｄ、およびｙ_ｃｏｌｄをデータ読込部１１に出力する。

データ読込部１１は、切替前の制御器におけるパラメータ（以下「切替前パラメータ」という。）を読み込む。この切替前パラメータは、切替後の制御器に対する指令値を算出するのに必要とされる。また、切替後の制御器として選択された制御器の情報を読み取り、切替後の制御器を示すフラグCflagに設定する。なお、データ読込部１１が取得する切替前パラメータは、初期パラメータ設定部１０または継続判定部１７から入力されるデータである。

具体的には、指令値を算出するのに必要とされる切替前パラメータは、例えば、Cflag_old、切替後の制御器として選択された制御器における操作量を検知するセンサの値ｕ_ｓ、制御量の目標である目標値ｒ_ａ、制御器Ａ、ＢおよびＣのそれぞれの制御量ｙ_ａｏｌｄ、ｙ_ｂｏｌｄ、ｙ_ｃｏｌｄ等である。また、データ読込部１１において、切替後の制御器として選択された制御器を示すフラグCflagは、例えば、制御器Ａである場合には１、制御器Ｂである場合は２、制御器Ｃである場合には３とのように、数値で設定される。

このようにデータ読込部１１に読み込まれた制御器の切替前パラメータ、および制御器のフラグCflagは、制御器判定部１２に出力される。

制御器判定部１２は、制御器フラグCflagに基づいて、切替後の制御器として選択された制御器を識別する。また、データ読込部１１から取得した切替前フラグCflag_oldと、選択された制御器フラグCflagとを比較し、Cflag_old＝Cflagが成立するか否かを判定する。成立する場合には、制御器の切り替えが行われていないので、データ読込部１１から取得した切替前パラメータをそのまま指令値算出部１４に出力する。また、成立しない場合には、制御器の切り替えが行われているため、データ読込部１１から取得した切替前パラメータと該成立しない旨を指令値算出部１４とパラメータ設定装置１３とに出力する。

例えば、初期起動であることからCflag_old＝０であり、選択された制御器が制御器Ａである場合にCflag＝１とすると、Cflag_old≠Cflagとなる。これにより、制御器判定部１２は、制御器の切り替えが行われたと判定し、指令値算出部１４とパラメータ設定装置１３とに対しCflag_old＝０およびCflag＝１であること、および切替前パラメータを出力する。

パラメータ決定装置１３は、制御器判定部１２からCflag_old＝０およびCflag＝１である旨を取得すると、指令値算出部１４において算出される制御器Ａ（例えば、Cflag＝１に基づいて制御器Ａである。）の指令値に用いられる初期値を算出する。具体的には、パラメータ決定装置１３は、異なる特徴を有する複数の演算式の組み合わせからなり、異なる特徴の重みづけを変更可能とするパラメータ算出演算式を備えており、該パラメータ算出演算式を用いることにより、切替後の制御器において使用される初期値を決定する。

なお、パラメータ算出演算式は、相反する特徴を有する複数の演算式の組み合わせからなる。例えば、パラメータ算出演算式は、異なる特徴を有する複数の演算式をそれぞれ多項式で表し、この異なる特徴を有する複数の演算式を線形結合し、多項式のそれぞれの項に変更可能な係数を設けた演算式である。本実施形態においては、相反する特徴を有する複数の演算式とは方式１および方式２の２つの演算式が与えられているものとする。

以下に、パラメータ決定装置１３が備える方式１および方式２のそれぞれの多項式と特徴とを説明する。
切替後の制御器の指令値を算出する指令値算出部１４（詳細は後述する。）において用いられる初期値をｘ_ａｏｌｄとすると、方式１に基づいて算出される初期値ｘ_ａｏｌｄは（１）式のように示される。ここで、（１）式において、ｕ_ｓは切替後の制御器として選択された制御器におけるセンサの操作量、ｒ_ａは目標値、ｙ_ａは制御量、ｅ_ａは目標値ｒ_ａと制御量ｙ_ａとの偏差、Ｋ_ａｐ１およびＫ_ａｐ２は比例ゲイン、Ｋ_ａｄ１およびＫ_ａｄ２は微分ゲインとする。

このように、方式１に基づいて算出される初期値ｘ_ａｏｌｄは、目標値ｒ_ａと制御量ｙ_ａとの偏差ｅ_ａに基づいて算出されるので、偏差ｅ_ａを考慮した制御が行われる。つまり、後段の指令値算出部１４において、（１）式のｘ_ａｏｌｄに基づいて切替後の制御器の指令値を算出すると、この指令値によって切り替えた場合に、偏差を考慮した制御が行われる。具体的には、切り替えがスムーズに行われるが、追従性が悪くなるという切替動作が行われる。

一方、方式２に基づいて算出される初期値をｘａｏｌｄとすると、ｘａｏｌｄは（５）
式のように示される。

上記（５）式である方式２に基づいて算出される初期値ｘ_ａｏｌｄを用いて、後段の指令値算出部１４において切替後の制御器の指令値を算出する。これにより、この指令値に基づいて制御器を切り替えた場合に、切替の追従性がよくなるがスムーズでない切替動作となる。

続いて、パラメータ決定装置１３は、前述した方式１の多項式と方式２の多項式とを線形結合し、多項式のそれぞれの項に変更可能な係数を設ける。具体的には、上記（１）式と上記（５）式とを線形結合し、各項に係数を設け、以下の（６）式とする。ここで、ｘ_ａｏｌｄは初期値、ｕ_ｓは切替後の制御器として選択された制御器におけるセンサの操作量、Ｋ_ａｐ１およびＫ_ａｐ２は比例ゲイン、Ｋ_ａｄ１およびＫ_ａｄ２は微分ゲインとする。

また、多項式のそれぞれの項に設けられる変更可能な係数は、Ｋ_{ａｐ１ｉｎｉ}、Ｋ_{ａｄ１ｉｎｉ}、Ｋ_{ａｐ２ｉｎｉ}、Ｋ_{ａｄ２ｉｎｉ}とする。なお、本実施形態においては、それぞれの係数は０以上１以下で設定し、整数でない値としてもよい。また、それぞれの係数は、全て同じ値としても良いし、それぞれ異なる値としてもよい。

ここで、ｒ_ａは目標値、ｙ_ａは制御量、ｅ_ａは目標値と制御量との偏差、ｅ_ａｏｌｄは制御器が制御器Ａに切り替えられる前の制御器Ａの制御量の偏差、ＤＴはサンプリング周期、Ｋ_ａｐ１、Ｋ_ａｐ２は比例ゲイン、Ｋ_ａｄ１、Ｋ_ａｄ２は微分ゲインである。

また、多項式の各項に設けられた係数Ｋ_{ａｐ１ｉｎｉ}、Ｋ_{ａｄ１ｉｎｉ}、Ｋ_{ａｐ２ｉｎｉ}、Ｋ_{ａｄ２ｉｎｉ}は、例えば、外部から入力装置を介してユーザによってそれぞれ設定される。これらの係数は、それぞれの重み付けを変更すると、（６）式により算出されるｘ_ａｏｌｄから得られる指令値ｕの特徴の利き方が変更されることとなる。例えば、４つの係数Ｋ_{ａｐ１ｉｎｉ}、Ｋ_{ａｄ１ｉｎｉ}、Ｋ_{ａｐ２ｉｎｉ}、Ｋ_{ａｄ２ｉｎｉ}を全て１に設定すれば、方式１によって算出されるｘ_ａｏｌｄと等しいｘ_ａｏｌｄ（換言すると、このｘ_ａｏｌｄに基づいて行われる切り替えは、スムーズであるが、追従性が悪くなる）が得られる。

なお、Ｋ_{ａｐ１ｉｎｉ}、Ｋ_{ａｄ１ｉｎｉ}を０に設定し、Ｋ_{ａｐ２ｉｎｉ}、Ｋ_{ａｄ２ｉｎｉ}を１に設定すると、方式２によって算出されるｘ_ａｏｌｄと等しいｘ_ａｏｌｄ（換言すると、このｘ_ａｏｌｄに基づいて行われる切り替えは、追従性が良くなるが、スムーズでない）が得られる。また、各係数を０以上１以下の整数でない値（例えば、４つ全ての係数を０．５とする）に設定した場合には、方式１と方式２との特徴を混合した特徴（つまり、ある程度スムーズであり、ある程度追従性が良い）となる。このように、上記（６）式に与えられた係数Ｋ_{ａｐ１ｉｎｉ}、Ｋ_{ａｄ１ｉｎｉ}、Ｋ_{ａｐ２ｉｎｉ}、Ｋ_{ａｄ２ｉｎｉ}の重み付けを調整することにより、制御器を切り替える場合の特徴の利き方を調整することができる。

なお、本実施形態に係るパラメータ決定装置１３が備える複数の特徴を持つ演算式を線形結合し、この線形結合された演算式の各項に設けられる係数は、それぞれユーザによって設定されることとしていたが、これに限定されない。例えば、各項に設けられる係数は、所定の指標の大小により設定されることとしてもよい。

このようにパラメータ決定装置１３は初期値ｘ_ａｏｌｄを算出すると、指令値算出部１４に出力する。

指令値算出部１４は、切替後の制御器に対する指令値ｕを算出する。例えば、図２に示されるように指令値の演算はブロック図で示され、ＩＰ−ＰＤ制御に基づいて目標値ｒ_ａと制御量ｙ_ａとから指令値ｕが算出される。

図２に示されるように、目標値ｒ_ａと制御量ｙ_ａとの差分ｅ_ａは、ＰＩＤ制御部によって積分され、比例ゲインを与えられ、および微分ゲインを与えて微分され、それぞれ加算される。また、この結果から、制御量ｙ_ａに比例ゲインを与えられた値と制御量ｙ_ａに微分ゲインを与えて微分された値とを減算した結果を指令値ｕとする。

より具体的には、指令値算出部１４による指令値ｕは、下記（１１）〜（１４）式に基づいて、（１５）式により算出される。

上記（１５）式において、前述した（６）式に基づいて算出された初期値ｘ_ａｏｌｄが用いられる。このように、指令値算出部１４において指令値ｕを算出し、切替後の制御器Ａに指令値ｕを出力する。また、この算出結果を第１前回値設定部１５に出力する。

次に、本実施形態に係る制御器切替システムについて、より具体的に説明する。ここでは、潜水艇等の操縦における制御をピッチ角制御（例えば、ピッチ角制御をする制御器Ｂ。）から深度制御（例えば、深度制御をする制御器Ａ。）に切り替える場合について、図３を用いて説明する。例えば、ピッチ角を−１０度の角度に制御を行っている状態から、図３（ｄ）に示されるタイミングでピッチ角制御器から深度制御器に切り替える場合について説明する。

制御器の切り替えを行う場合には切替後の制御器である深度制御（制御器Ａ）の初期値ｘ_ａｏｌｄを上記（６）式により演算する。例えば、図３には、（６）式の各係数Ｋ_{ａｐ１ｉｎｉ}、Ｋ_{ａｄ１ｉｎｉ}、Ｋ_{ａｐ２ｉｎｉ}、Ｋ_{ａｄ２ｉｎｉ}を全て「１」に設定して演算された初期値ｘ_ａｏｌｄに基づいて制御器の切り替えを行った場合と、（６）式の係数であるＫ_{ａｐ１ｉｎｉ}、Ｋ_{ａｄ１ｉｎｉ}に「０」を設定し、係数Ｋ_{ａｐ２ｉｎｉ}、Ｋ_{ａｄ２ｉｎｉ}を「１」に設定して演算された初期値ｘ_ａｏｌｄに基づいて制御器の切り替えを行った場合について示す。

（６）式の各係数に全て「１」を設定した場合は、上記（１）式と同じ演算式となるので、図３のグラフには方式１ラインとして示す。また、係数Ｋ_{ａｐ１ｉｎｉ}、Ｋ_{ａｄ１ｉｎｉ}に「０」を設定し、係数Ｋ_{ａｐ２ｉｎｉ}、Ｋ_{ａｄ２ｉｎｉ}に「１」を設定した場合は、上記（５）式と同じ演算式となるので、図３のグラフには方式２ラインとして示す。

図３（ａ）は、方式１と方式２とから算出される初期値に基づく制御による深度変化を示している。図３（ｂ）は、方式１と方式２とから算出される初期値に基づく制御によるピッチ角の変化を示している。図３（ｃ）は、方式１と方式２とから算出される初期値に基づく制御による舵角変化を示している。

図３（ａ）および（ｃ）に示されるように、方式１ラインと比較して方式２ラインは、追従性が良いが水平舵角の変動が大きく、切り替えが円滑でない。また、図３（ｅ）は、方式１ラインと方式２ラインとの深度の偏差の大きさを時系列に示した図である。図３（ｅ）に示されるように、方式２は、方式１と比較して、速く目標値に追従している。このように、係数の重み付けを変更することにより、初期値ｘ_ａｏｌｄを調整することができるので、各方式の特徴の利き方を状況に応じて簡便に調整することが可能となる。また、図３においては係数に０か１かの整数を与えていたが、０以上１以下の数値を設定することにより、特徴の利き具合を調整できるので、方式１と方式２との特徴を少しずつ混合した切り替えを行うことができる。

第１前回値設定部１５は、選択された制御器において次回演算を行う場合の前回値（切替前パラメータ）の設定として、偏差ｅ_ａｏｌｄと偏差ｅ_ａｏｌｄの積分値であるｘ_ａｏｌｄを第２前回値設定部１６に出力する。例えば、切替後の制御器が制御器Ａである場合には、次回演算を行うために制御器Ａの切替前の偏差であるｅ_ａｏｌｄはｅ_ａを設定し、偏差ｅ_ａの積分ｘ_ａの切替前の値としてｘ_ａｏｌｄ＝ｘ_ａを設定し、第２前回値設定部１６に出力する。

第２前回値設定部１６は、選択された制御器に関わらず次回演算を行う場合の制御量と、切替前フラグCflag_old、および切替前指令値ｕ_ｏｌｄを設定する。具体的には、第２前回値設定部１６は、ｙ_ａｏｌｄ＝ｙ_ａ、ｙ_ｂｏｌｄ＝ｙ_ｂ、ｙ_ｃｏｌｄ＝ｙ_ｃ、Cflag_old＝Cflag、およびｕ_ｏｌｄ＝ｕに設定し、これらの切替前パラメータを演算継続判定部１７に出力する。

演算継続判定部１７は、演算を継続するか否かを判定し、継続する場合には第１前回値設定部１５と第２前回値設定部１６とから出力された情報をデータ読込部１１に出力する。また、演算を継続しない場合には、処理を終了する。

次に、本実施形態に係る制御器切替システム１の作用について図４を用いて説明する。
まず、制御器切替システム１が初期起動してから、制御器Ａが選択される場合について説明する。
制御器切替システム１が起動されると、制御器切替システム１が有する制御器Ａ、制御器Ｂ、制御器Ｃが起動され、初期パラメータ設定部１０において、切替前フラグCflag_oldが「０」に設定される。また、切替前の制御器Ａの制御量ｙ_ａｏｌｄ＝ｙ_ａに設定され、制御器Ｂおよび制御器Ｃも同様にｙ_ｂｏｌｄ＝ｙ_ｂ、ｙ_ｃｏｌｄ＝ｙ_ｃが設定される（ステップＳＡ１）。このように設定されたCflag_old＝０、ｙ_ａｏｌｄ＝ｙ_ａ、ｙ_ｂｏｌｄ＝ｙ_ｂ、ｙ_ｃｏｌｄ＝ｙ_ｃは、データ読込部１１に出力される。データ読込部１１において、Cflag_old＝０、ｙ_ａｏｌｄ、ｙ_ｂｏｌｄ、およびｙ_ｃｏｌｄが取得されるとともに、選択された制御器Ａが識別され、制御器フラグCflagがCflag＝１に設定される。Cflag_old＝０、ｙ_ａｏｌｄ、ｙ_ｂｏｌｄ、ｙ_ｃｏｌｄ、およびCflag＝１の切替前パラメータは、制御器判定部１２に出力される（ステップＳＡ２）。

制御器判定部１２において、Cflag＝１であることに基づいて選択された制御器が制御器Ａであると識別され（ステップＳＡ３）、Cflag_old≠Cflagである場合には以前と異なる制御器が選択されたことと判定される（ステップＳＡ４）。異なる制御器が選択されたと判定された場合には、制御器判定部１２に備えられているパラメータ算出演算式において、制御器Ａに切り替えられる以前の制御器Ａの前回値を用い、制御器Ａの指令値に使用される初期値ｘ_ａが決定される。また、ここで算出された初期値ｘ_ａは、指令値算出部１４に出力される（ステップＳＡ５）。

指令値算出部１４において、所定のパラメータ算出演算式に基づいて初期値ｘ_ａを用い指令値ｕが算出され、指令値ｕは、切替後の制御器Ａに出力される（ステップＳＡ６）。第１前回値設定部１５において、制御器Ａが選択されている場合には、目標値ｒ_ａと制御量ｙ_ａとの偏差ｅ_ａは、次回の演算のためにｅ_ａｏｌｄと設定され、ｘ_ａは、次回の演算のためにｘ_ａｏｌｄと設定される（ステップＳＡ７）。第２前回値設定部１６において、各制御器における制御量が次回の演算のために設定され、ｙ_ａｏｌｄ＝ｙ_ａ、ｙ_ｂｏｌｄ＝ｙ_ｂ、ｙ_ｃｏｌｄ＝ｙ_ｃ、Cflagold＝Cflag、ｕ_ｏｌｄ＝ｕと設定される（ステップＳＡ８）。

このような演算が一通り終了すると、演算を継続するか否かが判定され、継続する場合には第１前回値設定部１５および第２前回値設定部１６で設定された前回値（切替前）である前回値をデータ読込部１１に出力する。また、演算を中止する場合には、本処理を終了する（ステップＳＡ９）。なお、制御器判定部１２において、以前と異なる制御器でないと判定された場合には、初期値ｘ_ａの算出は行わず、指令値算出部１４に進み、指令値算出部１４以降の処理を行う。

続いて、制御器が制御器Ａから制御器Ｂに切り替えられる場合について図４および図５を用いて説明する。
データ読込部１１において、制御器Ａから制御器Ｂに切り替えられる前のパラメータであるCflag_old＝１、ｙ_ａｏｌｄ＝ｙ_ａ、ｙ_ｂｏｌｄ＝ｙ_ｂ、ｙ_ｃｏｌｄ＝ｙ_ｃを取得する。また、制御器Ｂに切り替えが行われた場合には、制御器フラグCflag＝２が識別される（図４のステップＳＡ２）。選択された制御器が制御器Ｂである場合には、制御器判定部１２において、切替前の制御器が制御器Ｂか否かが判定される（図４のステップＳＡ３、図５のステップＳＡ１０）。前回と同じ制御器か否かが判定され、Cflag_old＝１およびCflag＝２であるため、Cflag_old≠Cflagとなる（図５のステップＳＡ１１）。

切替前の制御器が異なる制御器である場合には、パラメータ決定装置１３において、切替後の制御器である制御器Ｂにおいて使用される初期値ｘ_ｂが算出される（図５のステップＳＡ１２）。算出された初期値ｘ_ｂを用いて、指令値算出部１４において制御器Ｂの指令値ｕが算出され、切替後の制御器Ｂに指令値ｕが出力される（図５のステップＳＡ１３）。第１前回値設定部１５において、ｅ_ｂｏｌｄ＝ｅ_ｂおよびｘ_ａｏｌｄ＝ｘ_ａが設定され、第２前回値設定部１６に出力される（図５のステップＳＡ１４）。第２前回値設定部１６において、ｙ_ａｏｌｄ＝ｙ_ａ、ｙ_ｂｏｌｄ＝ｙ_ｂ、ｙ_ｃｏｌｄ＝ｙ_ｃCflagold＝Cflag＝２、ｕ_ｏｌｄ＝ｕと設定される（図４のステップＳＡ８）。演算継続判定部１７によって演算を継続するか否かが判定され、継続する場合には第１前回値設定部１５と第２前回値設定部１６とから出力された前回値はデータ読込部１１に入力され、本処理が継続される。また、継続しない場合には本処理を終了する（図４のステップＳＡ９）。

また、制御器が制御器Ａから制御器Ｃに切り替えられる場合については、上記ステップＳＡ１０からステップＳＡ１４の処理を、ステップＳＡ１５からステップＳＡ１９の処理に置き換え、同様の処理とする。なお、ステップＳＡ１５は、制御器Ｃを使用しているか否かを判定していない。これは制御器が制御器Ａ、Ｂ、Ｃの３つである場合を例に挙げており、ステップＳＡ３において制御器Ａでなく、かつ、ステップＳＡ１０において制御器Ｂでないことから、制御器Ｃと判断されるためである。

以上説明してきたように、本実施形態に係る制御器切替システムにおけるパラメータ決定装置が有するパラメータ算出演算式は、異なる特徴を有する複数の多項式の演算式が組み合わせられ、パラメータ算出演算式の各項に備えられた係数が変更されることにより、制御器を切り替える場合の切替後の制御器の初期値ｘ_ｉ（ｉは制御器を示す符号）が設定される。このように、係数を調整することにより算出される制御器の初期値が変更されるので、制御器を切り替える場合に得られる切り替え時の特徴を、ユーザにより簡便に調整することができ、様々な特徴を併せ持つ切り替え方式を設定することが可能となる。

これにより、例えば、従来は、動作をスムーズに行うことを優先させる切替方法を選択した場合には応答性が悪くなり、逆に応答性を優先させる切替方法を選択すると動作がスムーズに行えないといった異なる特徴を有する切替方法があった場合に、いずれか一つを選択する必要があった。本実施形態に係る制御器切替システムにおけるパラメータ決定装置では、このように複数の特徴を持つ切替方法を含み、係数の持たせ方に応じて重み付けを設定することができるので、状況に応じた切り替え方法の調整が可能となる。また、従来のように、いずれか一つの特徴を持つ切り替え方法だけを選択するのでなく、複数の特徴をブレンドさせた切り替えを行うことも可能となる。

また、上述した実施形態では、制御器切替システムに適用されるパラメータ決定装置としてハードウェアによる処理を前提としていたが、このような構成に限定される必要はない。例えば、別途ソフトウェアにて処理する構成も可能である。この場合、パラメータ決定装置は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等の主記憶装置、上記処理の全て或いは一部を実現させるためのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、ＣＰＵが上記記憶媒体に記録されているプログラムを読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、上述のパラメータ決定装置と同様の処理を実現させる。
ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

なお、本実施形態にかかるパラメータ算出演算式は、複数の演算式は２つの方式であり、それぞれの方式が相反する特徴であるものを使用していたが、これに限定されない。例えば、複数の演算式は式の個数は特に限定されないし、それぞれの方式の特徴は相反していなくても、それぞれ異なる特徴を有していればよいこととする。

また、本実施形態に係るパラメータ決定装置１３が備える複数の方式の演算式を線形結合した演算式の各項のそれぞれの係数は、０以上１以下で設定することとしていたが、これに限定されない。例えば、１より大きな値とすることとしてもよい。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

１制御器切替システム
１０初期パラメータ設定部
１１データ読込部
１２制御器判定部
１３パラメータ設定装置
１４指令値算出部

Claims

複数の制御器を備えるシステムにおいて、処理を行う制御器を切り替える場合に、切替後の前記制御器で用いる状態変数の初期値を決定するパラメータ決定装置であって、
切替動作の円滑性及び制御の追従性を相反する特徴とし、前記相反する特徴を有する複数の演算式の組み合わせからなるとともに、該相反する特徴の重み付けを変更可能とするパラメータ算出演算式を備え、
前記パラメータ算出演算式は、切替後の前記制御器に対する前記相反する特徴の利き方が、前記相反する特徴の前記重み付けがユーザによって設定されることで状況に応じて調整されるものであり、
前記パラメータ算出演算式を用いることにより、切替後の前記制御器において使用される前記初期値を決定することを特徴とするパラメータ決定装置。
前記パラメータ算出演算式は、前記相反する特徴を有する複数の演算式をそれぞれ多項式で表し、該相反する特徴を有する複数の演算式を線形結合し、該多項式のそれぞれの項に変更可能な係数を設けた演算式であることを特徴とする請求項１に記載のパラメータ決定装置。
複数の制御器を備えるシステムにおいて、処理を行う制御器を切り替える場合に、切替後の前記制御器で用いる状態変数の初期値を決定するパラメータ決定方法であって、
切替動作の円滑性及び制御の追従性を相反する特徴とし、前記相反する特徴を有する複数の演算式の組み合わせからなり、該相反する特徴の重み付けを変更可能とするパラメータ算出演算式を備え、
前記パラメータ算出演算式は、切替後の前記制御器に対する前記相反する特徴の利き方が、前記相反する特徴の前記重み付けがユーザによって設定されることで状況に応じて調整されるものであり、
前記パラメータ算出演算式を用いることにより、切替後の前記制御器において使用される前記初期値を決定するパラメータ決定方法。
複数の制御器を備えるシステムにおいて、処理を行う制御器を切り替える場合に、切替後の前記制御器で用いる状態変数の初期値を決定するパラメータ決定プログラムであって、
切替動作の円滑性及び制御の追従性を相反する特徴とし、前記相反する特徴を有する複数の演算式の組み合わせからなり、該相反する特徴の重み付けを変更可能とするパラメータ算出演算式を備え、
前記パラメータ算出演算式は、切替後の前記制御器に対する前記相反する特徴の利き方が、前記相反する特徴の前記重み付けがユーザによって設定されることで状況に応じて調整されるものであり、
前記パラメータ算出演算式を用いることにより、切替後の前記制御器において使用される前記初期値を決定することをコンピュータに実行させるパラメータ決定プログラム。