JP6966245B2 - Support device and support method - Google Patents

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本発明は、プロセス制御で利用される数学モデルを表示することでモデルの作成を支援する支援装置および支援方法に関するものである。 The present invention relates to a support device and a support method that support the creation of a model by displaying a mathematical model used in process control.

伝達関数モデル、状態空間表現モデルなどの数学モデルを用いて制御変数の将来の応答を予測し、予測した応答が参照軌道や目標値に漸近するような操作変数を算出するモデル制御方法がある。このような数学モデルを利用した制御手法を実施するためには、モデルを作成(推定)する必要がある。このモデル作成方法にはいくつかあるが、代表的な方法の1つとしてシステム同定と呼ばれる方法がある。システム同定では、モデリング対象の入出力時系列データを統計的に処理し、入出力を再現するようなモデルを、最小2乗法などを用いて推定することで作成する。 There is a model control method that predicts the future response of a control variable using a mathematical model such as a transfer function model or a state-space representation model, and calculates an operation variable such that the predicted response approaches a reference trajectory or a target value. In order to implement a control method using such a mathematical model, it is necessary to create (estimate) the model. There are several methods for creating this model, but one of the typical methods is a method called system identification. In system identification, input / output time series data to be modeled is statistically processed, and a model that reproduces the input / output is created by estimating using the least squares method or the like.

システム同定によるモデル作成では、一般的には、エンジニアがモデルを試行錯誤で複数作成し、作成した複数のモデルを精度などの観点で評価し、評価結果が高くかつ利用目的に対して妥当と思われるものを選択するといった手順を経ることが多い。このため、モデル作成作業を通して多くのモデルが作成される。このように、試行錯誤が必要なのは、モデル作成の作業には多くの設定条件があるからである。 In model creation by system identification, in general, an engineer creates multiple models by trial and error, evaluates the created multiple models from the viewpoint of accuracy, etc., and the evaluation result is high and it seems appropriate for the purpose of use. It often goes through a procedure such as selecting the one to be used. Therefore, many models are created through the model creation work. In this way, trial and error is necessary because there are many setting conditions in the model creation work.

設定条件の例としては、モデルの作成に使用する入出力時系列データの前処理方法(ノイズ除去やトレンド除去)、モデルの種類や次数(モデルのパラメータ数)、推定手法などが挙げられる。また、モデルの作成に利用可能な時系列データが、長い期間にわたって存在する場合、期間の選択も設定条件のひとつとなる。このようにモデル作成時の条件は、多くの設定条件の組み合わせから構成されるため、試行錯誤を繰り返すとモデルの候補数は必然的に多くなる。 Examples of setting conditions include a preprocessing method (noise removal and trend removal) of input / output time series data used to create a model, a model type and order (number of model parameters), and an estimation method. In addition, when the time series data that can be used to create the model exists for a long period of time, the selection of the period is also one of the setting conditions. In this way, the conditions at the time of model creation are composed of a combination of many setting conditions, so that the number of model candidates inevitably increases as trial and error is repeated.

Lennart Ljung , "Matlab&Simulink, System Identification Toolbox Getting Started Guide", The MathWorks, Inc. , R2015b, p. 4-15, 2015.Lennart Ljung, "Matlab & Simulink, System Identification Toolbox Getting Started Guide", The MathWorks, Inc., R2015b, p. 4-15, 2015.

前述したように、モデル制御方法に用いるモデルの作成では、試行錯誤によってモデル候補が多くなることがあり、この中から妥当なモデルを選択するのは労力のかかる作業となる。 As described above, in the creation of the model used for the model control method, the number of model candidates may increase due to trial and error, and it is a laborious task to select an appropriate model from these.

プロセス制御では、目標値が設定変更された時や外乱が入った時の過渡特性がしばしば重視される。この過渡特性を良くするためには、過渡応答の精度が高い数学モデルを用いることが重要となる。しかし、数多いモデル候補の中から過渡応答の精度が高いモデルを選択することは、後述する2つの理由により容易ではない。 In process control, transient characteristics are often emphasized when the target value is changed or when a disturbance occurs. In order to improve this transient characteristic, it is important to use a mathematical model with high accuracy of transient response. However, it is not easy to select a model with high transient response accuracy from a large number of model candidates for two reasons described later.

第1に、システム同定の分野では、評価指標を基準としてモデルを並べることが一般的ではない。例えば、非特許文献1の技術では、推定したモデル候補のステップ応答をグリッド状に並べて表示し、エンジニアが表示されているモデル候補の中から選択する画面が開示されている。しかし、この画面では、モデルは推定した順に並べられているだけである。手動で並び替えることはできるが、評価指標に従って並び替えるような機能は無い。このため、モデル候補の数が少ないうちはともかく、候補が多くなると、どのモデルの評価結果が良いかわからなくなってしまう。 First, in the field of system identification, it is not common to arrange models based on evaluation indexes. For example, in the technique of Non-Patent Document 1, a screen is disclosed in which the step responses of estimated model candidates are displayed side by side in a grid pattern, and an engineer selects from the displayed model candidates. However, on this screen, the models are only arranged in the estimated order. It can be sorted manually, but there is no function to sort according to the evaluation index. Therefore, even if the number of model candidates is small, if the number of candidates is large, it becomes difficult to know which model has a good evaluation result.

第2に、システム同定の分野で一般的に使われているRMSE(Root Mean Square Error;2乗平均誤差)や、RMSEを基に計算される適合率といった評価指標は、モデルの過渡応答の精度を反映しないことが少なくないことである。RMSEは、実際の制御対象とモデルの出力誤差から計算されるが、この誤差は入力時系列データに依存する。ところが、プロセス制御では、プロセスを大きく変動させるような操作入力は避けられることが多い。このため、RMSEも、変化・変動が少なく定常状態が長く続くような入力を与えて計算されることが多い。過渡応答は、入力に変化があった時の応答出力であるから、変化・変動が少ない時系列データから計算されたRMSEは、過渡特性をあまり反映しないものになる。 Second, evaluation indicators such as RMSE (Root Mean Square Error), which is generally used in the field of system identification, and the precision rate calculated based on RMSE, are the accuracy of the transient response of the model. Is often not reflected. RMSE is calculated from the output error of the actual control target and the model, but this error depends on the input time series data. However, in process control, operation input that greatly fluctuates the process is often avoided. For this reason, RMSE is also often calculated by giving an input such that there is little change / fluctuation and the steady state lasts for a long time. Since the transient response is the response output when there is a change in the input, the RMSE calculated from the time series data with little change / fluctuation does not reflect the transient characteristics so much.

これら2つの課題により、多くのモデル候補の中から過渡特性の精度に優れたモデル、すなわち制御系の過渡特性が良くなるモデルを選抜することが、エンジニアにとって労力のかかる作業となっている。 Due to these two issues, it is a laborious task for the engineer to select a model having excellent transient characteristic accuracy from many model candidates, that is, a model having good transient characteristic of the control system.

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、定常状態が大半を占める時系列データでモデルを評価せざるを得ない状況であっても、試作した多くのモデルの中より、過渡特性の精度が優れたモデルが効率的に選択できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and many prototype models have been prototyped even in a situation where the model must be evaluated using time-series data in which the steady state occupies most of the data. The purpose is to enable efficient selection of models with excellent transient characteristic accuracy.

本発明に係る支援装置は、制御対象の複数のモデルを記憶するモデル記憶部と、制御対象への操作入力と、操作入力により制御対象より出力された制御出力とから構成された入出力データを記憶する入出力データ記憶部と、操作入力を用いた複数のモデルの各々のモデル出力と制御出力との差に、モデル出力の過渡特性の精度を反映させて複数のモデルの各々の評価指標を計算するように構成された評価算出部と、評価指標の大小により複数のモデルの表示の順番を決定するように構成された順番決定部と、順番決定部が決定した順番により複数のモデルを並べて表示部に表示させるように構成された表示制御部とを備える。 The support device according to the present invention stores input / output data composed of a model storage unit that stores a plurality of models to be controlled, an operation input to the control target, and a control output output from the control target by the operation input. The difference between the input / output data storage unit to be stored and the model output and control output of each of the multiple models using the operation input reflects the accuracy of the transient characteristics of the model output, and the evaluation index of each of the multiple models is set. An evaluation calculation unit configured to calculate, an order determination unit configured to determine the display order of a plurality of models according to the size of the evaluation index, and a plurality of models arranged side by side in the order determined by the order determination unit. It is provided with a display control unit configured to be displayed on the display unit.

上記支援装置において、評価算出部は、操作入力を用いて複数のモデルの各々の出力であるモデル出力を求めるように構成されたモデル出力計算機能部と、制御出力およびモデル出力をフィルタに通して過渡応答を強調させた強調制御出力および強調モデル出力を求めるように構成された過渡応答強調機能部と、強調制御出力と強調モデル出力との間の誤差を元に評価指標を計算するように構成された評価指標計算機能部とを備える。 In the above support device, the evaluation calculation unit passes the model output calculation function unit, which is configured to obtain the model output which is the output of each of the plurality of models using the operation input, and the control output and the model output through a filter. The evaluation index is calculated based on the error between the emphasis control output and the emphasis model output, and the transient response emphasis function unit configured to obtain the emphasis control output and the emphasis model output that emphasize the transient response. It is equipped with an evaluation index calculation function unit.

上記支援装置において、評価算出部は、複数のモデルについて直流ゲインを同一の値に補正した複数の補正モデルを生成するように構成されたモデル補正機能部と、操作入力を用いて複数の補正モデルの各々の出力である補正モデル出力を求めるように構成されたモデル出力計算機能部と、制御出力と補正モデル出力との間の誤差を元に評価指標を計算するように構成された評価指標計算機能部とを備える。 In the above support device, the evaluation calculation unit includes a model correction function unit configured to generate a plurality of correction models in which the DC gains are corrected to the same value for the plurality of models, and a plurality of correction models using operation inputs. Evaluation index calculation configured to calculate the evaluation index based on the error between the control output and the correction model output and the model output calculation function unit configured to obtain the correction model output, which is each output of. It has a functional unit.

上記支援装置において、評価算出部は、操作入力を用いて複数のモデルの各々の出力であるモデル出力を求めるように構成されたモデル出力計算機能部と、制御出力およびモデル出力の各々より過渡応答区間を抽出して抽出制御出力および抽出モデル出力を求めるように構成された過渡状態区間抽出機能部と、抽出制御出力と抽出モデル出力との間の誤差を元に評価指標を計算するように構成された評価指標計算機能部とを備える。 In the above support device, the evaluation calculation unit is a model output calculation function unit configured to obtain a model output which is an output of each of a plurality of models using an operation input, and a transient response from each of the control output and the model output. The transient state section extraction function unit, which is configured to extract the interval and obtain the extraction control output and the extraction model output, is configured to calculate the evaluation index based on the error between the extraction control output and the extraction model output. It is equipped with an evaluation index calculation function unit.

本発明に係る支援方法は、制御対象の複数のモデルをモデル記憶部に記憶する第1ステップと、制御対象への操作入力と、操作入力により制御対象より出力された制御出力とから構成された入出力データを入出力データ記憶部に記憶する第2ステップと、操作入力を用いた複数のモデルの各々のモデル出力と制御出力との差に、モデル出力の過渡特性の精度を反映させて複数のモデルの各々の評価指標を計算する第3ステップと、評価指標の大小により複数のモデルの表示の順番を決定する第4ステップと、第3ステップで決定した順番により複数のモデルを並べて表示部に表示させる第5ステップとを備える。 The support method according to the present invention is composed of a first step of storing a plurality of models of a controlled object in a model storage unit, an operation input to the controlled object, and a control output output from the controlled object by the operation input. The second step of storing the input / output data in the input / output data storage unit and the difference between the model output and the control output of each of the multiple models using the operation input reflect the accuracy of the transient characteristics of the model output. The third step of calculating each evaluation index of each model, the fourth step of determining the display order of a plurality of models according to the size of the evaluation index, and the display unit arranging a plurality of models according to the order determined in the third step. It is provided with a fifth step of displaying on.

上記支援方法において、第3ステップは、操作入力を用いて複数のモデルの各々の出力であるモデル出力を求める第6ステップと、制御出力およびモデル出力をフィルタに通して過渡応答を強調させた強調制御出力および強調モデル出力を求める第7ステップと、強調制御出力と強調モデル出力との間の誤差を元に評価指標を計算する第8ステップとを備える。 In the above support method, the third step is the sixth step of obtaining the model output which is the output of each of the plurality of models using the operation input, and the emphasis that the control output and the model output are filtered to emphasize the transient response. It includes a seventh step of obtaining a control output and an emphasized model output, and an eighth step of calculating an evaluation index based on an error between the emphasized control output and the emphasized model output.

上記支援方法において、第3ステップは、複数のモデルについて直流ゲインを同一の値に補正した複数の補正モデルを生成する第9ステップと、操作入力を用いて複数の補正モデルの各々の出力である補正モデル出力を求める第10ステップと、制御出力と補正モデル出力との間の誤差を元に評価指標を計算する第11ステップとを備える。 In the above support method, the third step is the ninth step of generating a plurality of correction models in which the DC gains are corrected to the same value for the plurality of models, and the output of each of the plurality of correction models using the operation input. The tenth step of obtaining the correction model output and the eleventh step of calculating the evaluation index based on the error between the control output and the correction model output are provided.

上記支援方法において、第3ステップは、操作入力を用いて複数のモデルの各々の出力であるモデル出力を求める第6ステップと、制御出力およびモデル出力の各々より過渡応答区間を抽出して抽出制御出力および抽出モデル出力を求める第12ステップと、抽出制御出力と抽出モデル出力との間の誤差を元に評価指標を計算する第13ステップとを備える。 In the above support method, the third step is the sixth step of obtaining the model output which is the output of each of the plurality of models using the operation input, and the extraction control by extracting the transient response section from each of the control output and the model output. It includes a twelfth step of obtaining an output and an extraction model output, and a thirteenth step of calculating an evaluation index based on an error between the extraction control output and the extraction model output.

以上説明したことにより、本発明によれば、定常状態が大半を占める時系列データでモデルを評価せざるを得ない状況であっても、試作した多くのモデルの中より、過渡特性の精度が優れたモデルが効率的に選択できるという優れた効果が得られる。 As described above, according to the present invention, even in a situation where the model must be evaluated using time-series data in which the steady state occupies most of the data, the accuracy of the transient characteristics is higher than that of many prototype models. The excellent effect is that a good model can be selected efficiently.

図1は、本発明の実施の形態1における支援装置の構成を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a support device according to a first embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施の形態1における支援方法を説明するためのフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart for explaining the support method according to the first embodiment of the present invention. 図3は、本発明の実施の形態2における支援装置の構成を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing a configuration of a support device according to a second embodiment of the present invention. 図4は、本発明の実施の形態2における支援方法を説明するためのフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart for explaining the support method according to the second embodiment of the present invention. 図5は、実施の形態2における支援装置による表示例を示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing a display example by the support device according to the second embodiment. 図6は、従来の技術による表示例を示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram showing a display example according to the conventional technique. 図7は、ステップ状の波形の操作入力および制御出力の状態を説明するための説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the state of the operation input and the control output of the stepped waveform. 図8は、ステップ状の波形の制御出力の状態を説明するための説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the state of the control output of the stepped waveform. 図9は、実施の形態2における効果をスペクトル解析で確認した結果を示す特性図である。FIG. 9 is a characteristic diagram showing the result of confirming the effect in the second embodiment by the spectrum analysis. 図10は、本発明の実施の形態3における支援装置の構成を示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram showing a configuration of a support device according to a third embodiment of the present invention. 図11は、本発明の実施の形態3における支援方法を説明するためのフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart for explaining the support method according to the third embodiment of the present invention. 図12は、本発明の実施の形態4における支援装置の構成を示す構成図である。FIG. 12 is a configuration diagram showing a configuration of a support device according to a fourth embodiment of the present invention. 図13は、本発明の実施の形態4における支援方法を説明するためのフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart for explaining the support method according to the fourth embodiment of the present invention. 図14は、本発明の実施の形態5における支援装置の構成を示す構成図である。FIG. 14 is a configuration diagram showing a configuration of a support device according to a fifth embodiment of the present invention. 図15は、モデル記憶部101に保存されている複数のモデルを説明するための説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining a plurality of models stored in the model storage unit 101. 図16は、モデル集合をグループ毎に表示した状態を示す説明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram showing a state in which the model set is displayed for each group. 図17は、モデル集合をグループ毎に表示した状態を示す説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram showing a state in which the model set is displayed for each group. 図18は、本発明の実施の形態における支援装置のハードウエア構成を示す構成図である。FIG. 18 is a configuration diagram showing a hardware configuration of the support device according to the embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.

[実施の形態1]
はじめに、本発明の実施の形態1における支援装置について、図1を参照して説明する。この支援装置は、モデル記憶部101、入出力データ記憶部102、評価算出部103、順番決定部104、表示制御部105、表示部106、操作受付部107を備える。
[Embodiment 1]
First, the support device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This support device includes a model storage unit 101, an input / output data storage unit 102, an evaluation calculation unit 103, an order determination unit 104, a display control unit 105, a display unit 106, and an operation reception unit 107.

モデル記憶部101は、制御対象の複数のモデルを記憶する。モデル記憶部101は、例えば、伝達関数、微分方程式、ステップ応答など公知の形態でモデルを記憶する。各モデルは、システム同定などの手段によって試作することができる。 The model storage unit 101 stores a plurality of models to be controlled. The model storage unit 101 stores the model in a known form such as a transfer function, a differential equation, and a step response. Each model can be prototyped by means such as system identification.

入出力データ記憶部102は、制御対象への操作入力と、操作入力により制御対象より出力された制御出力とから構成された入出力データを記憶する。操作入力、制御出力は、時系列データである。入出力データは、実際の制御対象への操作入力と、この操作入力の結果として出力された制御出力が組になったものである。時間間隔が一定のデータであると実施が容易になるので好ましい。また、過渡特性を評価する必要があるので、データの時間間隔は、過渡応答の形状が十分細かく再現できる程度に短いことが重要となる。例えば、目標値が変更されて制御対象からの制御出力が整定するまで、データが0〜5点しか無いようなデータでは過渡特性の評価は困難である。 The input / output data storage unit 102 stores input / output data composed of an operation input to the control target and a control output output from the control target by the operation input. The operation input and control output are time series data. The input / output data is a set of an operation input to the actual control target and a control output output as a result of this operation input. It is preferable that the data has a constant time interval because it is easy to carry out. In addition, since it is necessary to evaluate the transient characteristics, it is important that the time interval of the data is short enough to reproduce the shape of the transient response in sufficient detail. For example, it is difficult to evaluate the transient characteristics with data having only 0 to 5 points until the target value is changed and the control output from the controlled object is set.

評価算出部103は、上記操作入力を用いた複数のモデルの各々のモデル出力と上記制御出力との差に、モデル出力の過渡特性の精度を反映させて複数のモデルの各々の評価指標を計算する。 The evaluation calculation unit 103 calculates the evaluation index of each of the plurality of models by reflecting the accuracy of the transient characteristics of the model output on the difference between the model output of each of the plurality of models using the operation input and the control output. do.

順番決定部104は、評価指標の大小により複数のモデルの表示の順番を決定する。表示制御部105は、順番決定部104が決定した順番により複数のモデルを並べて表示部106に表示させる。操作受付部107は、エンジニアによる操作指示を受け付ける。例えば、操作受付部107が受け付けたエンジニアによる操作指示で、モデル記憶部101に、制御対象のモデルが記憶される。 The order determination unit 104 determines the display order of the plurality of models according to the magnitude of the evaluation index. The display control unit 105 displays a plurality of models side by side on the display unit 106 in the order determined by the order determination unit 104. The operation reception unit 107 receives an operation instruction by an engineer. For example, the model to be controlled is stored in the model storage unit 101 in response to an operation instruction received by the engineer received by the operation reception unit 107.

次に、実施の形態1における支援装置の動作(支援方法)について、図2を参照して説明する。まず、ステップS101で、対象となるモデル制御に用いるためにエンジニアが試行錯誤で試作した複数のモデルを、モデル記憶部101に記憶する(第1ステップ)。次に、ステップS102で、制御対象への操作入力と、操作入力により制御対象より出力された制御出力とから構成された入出力データを、入出力データ記憶部102に記憶する(第2ステップ)。 Next, the operation (support method) of the support device according to the first embodiment will be described with reference to FIG. First, in step S101, a plurality of models prototyped by an engineer by trial and error for use in target model control are stored in the model storage unit 101 (first step). Next, in step S102, the input / output data composed of the operation input to the control target and the control output output from the control target by the operation input is stored in the input / output data storage unit 102 (second step). ..

次に、ステップS103で、評価算出部103が、モデル記憶部101に記憶されている複数のモデルの各々について、入出力データ記憶部102に記憶されている操作入力を用いた複数のモデルの各々のモデル出力と制御出力との差に、モデル出力の過渡特性の精度を反映させて評価指標を計算する(第3ステップ)。 Next, in step S103, the evaluation calculation unit 103 uses the operation input stored in the input / output data storage unit 102 for each of the plurality of models stored in the model storage unit 101. The evaluation index is calculated by reflecting the accuracy of the transient characteristics of the model output in the difference between the model output and the control output of (3rd step).

上述した評価指標の算出が、モデル記憶部101に記憶されている全てのモデルについて実施されると(ステップS104のy)、ステップS105で、順番決定部104が、評価指標の大小により複数のモデルの表示の順番を決定する(第4ステップ)。次に、ステップS106で、表示制御部105が、順番決定部104が決定した順番により複数のモデルを並べて表示部106に表示させる(第5ステップ)。 When the above-mentioned calculation of the evaluation index is performed for all the models stored in the model storage unit 101 (y in step S104), in step S105, the order determination unit 104 determines a plurality of models depending on the size of the evaluation index. The display order of is determined (4th step). Next, in step S106, the display control unit 105 displays a plurality of models side by side in the order determined by the order determination unit 104 on the display unit 106 (fifth step).

上述したように、実施の形態1によれば、評価指標として既存のRMSEなどの誤差だけではなく、この差にモデルの出力における過渡特性の精度を反映させて差を強調させた評価指標を用いる。この評価指標に従ってモデルを並べて一覧表示することで、過渡特性の精度に優れたモデルが容易に判別できるようにする。これにより、エンジニアが数多いモデル候補の中から、制御系の過渡特性が良くなるようなモデルを選択する作業の負荷が軽減されるようになる。 As described above, according to the first embodiment, not only the error of the existing RMSE or the like but also the evaluation index in which the difference is emphasized by reflecting the accuracy of the transient characteristic in the output of the model is used as the evaluation index. .. By displaying the models side by side according to this evaluation index, it is possible to easily identify the model having excellent transient characteristic accuracy. As a result, the work load of selecting a model that improves the transient characteristics of the control system from among a large number of model candidates by engineers can be reduced.

なお、2つの問題点の片方だけを解決しても課題は解決しない。例えば、RMSEが小さい順にモデルを一覧表示することは、既存技術だけで容易に実現できる。しかしながら、過渡特性の精度を反映していない指標の順にモデルを並べて表示しても、エンジニアの負担は軽減しない。また、過渡特性の精度を重視した指標を使っても、モデルを並べる順番に指標値が反映しなければ、どのモデルが優れているかがわかりやすい表示とは言えない。 It should be noted that solving only one of the two problems does not solve the problem. For example, displaying a list of models in ascending order of RMSE can be easily realized only by existing technology. However, even if the models are displayed side by side in the order of the indexes that do not reflect the accuracy of the transient characteristics, the burden on the engineer is not reduced. Moreover, even if an index that emphasizes the accuracy of transient characteristics is used, it cannot be said that it is easy to understand which model is superior unless the index value is reflected in the order in which the models are arranged.

[実施の形態2]
次に、本発明の実施の形態2における支援装置について、図3を参照して説明する。この支援装置は、モデル記憶部101、入出力データ記憶部102、評価算出部103、順番決定部104、表示制御部105、表示部106、操作受付部107を備える。
[Embodiment 2]
Next, the support device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This support device includes a model storage unit 101, an input / output data storage unit 102, an evaluation calculation unit 103, an order determination unit 104, a display control unit 105, a display unit 106, and an operation reception unit 107.

実施の形態2では、評価算出部103が、モデル出力計算機能部131、過渡応答強調機能部132、評価指標計算機能部133を備える。他の構成は、前述した実施の形態1と同様である。 In the second embodiment, the evaluation calculation unit 103 includes a model output calculation function unit 131, a transient response emphasis function unit 132, and an evaluation index calculation function unit 133. Other configurations are the same as those in the first embodiment described above.

モデル出力計算機能部131は、操作入力を用いて複数のモデルの各々の出力であるモデル出力を求める。モデル出力計算機能部131は、モデル記憶部101に記憶されている各モデルに対し、入出力データ記憶部102に記憶されている操作入力を入力し、よく知られたシミュレーションなどによって、時系列データであるモデル出力を得る。なお、平等に評価するために、各モデルに適用するデータは同じにすることが好ましく、また、一般的である。 The model output calculation function unit 131 obtains the model output, which is the output of each of the plurality of models, using the operation input. The model output calculation function unit 131 inputs the operation input stored in the input / output data storage unit 102 to each model stored in the model storage unit 101, and performs time-series data by a well-known simulation or the like. Get the model output that is. In addition, in order to evaluate equally, it is preferable that the data applied to each model is the same, and it is common.

過渡応答強調機能部132は、制御出力およびモデル出力をフィルタに通して過渡応答を強調させた強調制御出力および強調モデル出力を求める。過渡応答強調機能部132は、評価データの制御出力とモデル出力に対し、周波数フィルタを適用して過渡応答を強調したデータを求める。例えば、ハイパスフィルタに通して低周波域を濾波し、中高周波域を強調したり、バンドパスフィルタに通して中周波域を強調したりする。このようにして、定常応答をカットし、過渡応答を強調した強調制御出力および強調モデル出力を得る。 The transient response emphasis function unit 132 passes the control output and the model output through a filter to obtain the emphasis control output and the emphasis model output in which the transient response is emphasized. The transient response emphasis function unit 132 applies a frequency filter to the control output and the model output of the evaluation data to obtain the data in which the transient response is emphasized. For example, the low frequency range is filtered through a high-pass filter to emphasize the mid-high frequency range, or the mid-frequency range is emphasized through a bandpass filter. In this way, the steady-state response is cut to obtain the emphasis control output and the emphasis model output in which the transient response is emphasized.

ハイパスフィルタやバンドパスフィルタによる信号処理は、MATLAB(登録商標)Signal Processing Toolboxなどの数値計算ソフトウェアなどを使うことで容易に実施可能である。ここで、フィルタのカットオフ周波数(遮断周波数)などを決定しておく必要があるが、これにはいくつかの方法がある。 Signal processing by a high-pass filter or a band-pass filter can be easily performed by using numerical calculation software such as MATLAB (registered trademark) Signal Processing Toolbox. Here, it is necessary to determine the cutoff frequency (cutoff frequency) of the filter, and there are several methods for this.

例えば、モデリング対象の知見を利用することで、フィルタのカットオフ周波数が決定できる。例えば、反応炉の温度変化をモデリングする場合に、反応炉へ供給する加熱用の蒸気の流量を一定量増加させ、流量を維持したとき、この後で温度が落ち着くまでには30分程度の時間を要する、といった知見である。この知見に応じて30分を超える長い周期の成分(つまり低周波数成分)を減衰させるようにフィルタのカットオフ周波数を決定する。すなわち、ハイパスフィルタのカットオフ周波数は、「8.3×10-4=1/(60×30)[Hz]」と計算できる。 For example, the cutoff frequency of the filter can be determined by using the knowledge of the modeling target. For example, when modeling the temperature change of the reactor, when the flow rate of the heating steam supplied to the reactor is increased by a certain amount and the flow rate is maintained, it takes about 30 minutes for the temperature to settle after that. It is a finding that requires. Based on this finding, the cutoff frequency of the filter is determined so as to attenuate components having a long period of more than 30 minutes (that is, low frequency components). That is, the cutoff frequency of the high-pass filter can be calculated as "8.3 x 10 -4 = 1 / (60 x 30) [Hz]".

また、モデルの周波数特性を元にカットオフ周波数を決定してもよい。例えば、モデルのカットオフ周波数(ボード線図上で、ゲインが直流ゲインの半分まで減衰する周波数)を求め、この中央値の半分の周波数をフィルタのカットオフ周波数とする。モデルの周波数特性の統計値を利用すれば、モデル間の動特性の差異が残るようにフィルタのカットオフ周波数を決めることができる。 Further, the cutoff frequency may be determined based on the frequency characteristics of the model. For example, the cutoff frequency of the model (the frequency at which the gain attenuates to half of the DC gain on the Bode diagram) is obtained, and half of this median value is used as the cutoff frequency of the filter. By using the statistic of the frequency characteristics of the model, the cutoff frequency of the filter can be determined so that the difference in the dynamic characteristics between the models remains.

評価指標計算機能部133は、強調制御出力と強調モデル出力との間の誤差を元に評価指標を計算する。評価指標計算機能部133は、全てのモデルに対して評価指標を計算する。 The evaluation index calculation function unit 133 calculates the evaluation index based on the error between the emphasis control output and the emphasis model output. The evaluation index calculation function unit 133 calculates the evaluation index for all the models.

評価指標として一般的なRMSEは、制御対象(モデリング対象)が出力した制御出力と、モデル出力とを用いて、次式のように計算される。 RMSE, which is generally used as an evaluation index, is calculated by the following equation using the control output output by the control target (modeling target) and the model output.

Figure 0006966245
Figure 0006966245

これに対し、実施の形態2では、過渡応答強調機能部132が出力した強調制御出力と強調モデル出力との間の誤差を用いて、以下のような評価指標を計算する。以下、この評価指標を補正RMSEと呼ぶ。 On the other hand, in the second embodiment, the following evaluation index is calculated by using the error between the emphasis control output and the emphasis model output output by the transient response emphasis function unit 132. Hereinafter, this evaluation index is referred to as a corrected RMSE.

Figure 0006966245
Figure 0006966245

この評価指標では、強調制御出力と強調モデル出力との2つの出力時系列データの差のうち、定常応答に対応する低い周波数成分は減衰しているので、評価指標の値への影響が小さくなる。一方で、2つの出力時系列データの差のうち、過渡応答に対応した中周波数成分は、フィルタを通過するので、評価指標の値に反映されることになる。 In this evaluation index, of the difference between the two output time series data of the emphasis control output and the emphasis model output, the low frequency component corresponding to the steady response is attenuated, so that the influence on the value of the evaluation index is small. .. On the other hand, of the difference between the two output time series data, the medium frequency component corresponding to the transient response passes through the filter and is reflected in the value of the evaluation index.

実施の形態2では、上述したように各モデルに対して評価指標を求め、順番決定部104が、評価指標の大小により複数のモデルの表示の順番を決定し、表示制御部105が、決定された順番により複数のモデルを並べて表示部106に表示させる。 In the second embodiment, as described above, the evaluation index is obtained for each model, the order determination unit 104 determines the display order of the plurality of models according to the magnitude of the evaluation index, and the display control unit 105 is determined. A plurality of models are arranged side by side in the order of the above and displayed on the display unit 106.

実施の形態2における評価指標は、制御出力およびモデル出力を信号処理した上での両者の差異で、誤差を評価したものであるという性質はRMSEと変わらない。従って、誤差が小さい順番、すなわち実施の形態2における評価指標の昇順に表示すれば、過渡特性の精度が高いモデルから表示されることになる。 The evaluation index in the second embodiment is the difference between the control output and the model output after signal processing, and the property that the error is evaluated is the same as that of RMSE. Therefore, if the errors are displayed in ascending order of the evaluation index in the second embodiment, the model with the highest accuracy of the transient characteristics is displayed first.

次に、実施の形態2における支援装置の動作(支援方法)について、図4を参照して説明する。まず、ステップS101で、対象となるモデル制御に用いるためにエンジニアが試行錯誤で試作した複数のモデルを、モデル記憶部101に記憶する。次に、ステップS102で、制御対象への操作入力と、操作入力により制御対象より出力された制御出力とから構成された入出力データを、入出力データ記憶部102に記憶する。 Next, the operation (support method) of the support device according to the second embodiment will be described with reference to FIG. First, in step S101, a plurality of models prototyped by an engineer by trial and error for use in target model control are stored in the model storage unit 101. Next, in step S102, the input / output data composed of the operation input to the control target and the control output output from the control target by the operation input is stored in the input / output data storage unit 102.

次に、ステップS131で、モデル出力計算機能部131が、操作入力を用い、モデル記憶部101に記憶されているモデルについて、このモデルの出力であるモデル出力を求める(第6ステップ)。 Next, in step S131, the model output calculation function unit 131 uses the operation input to obtain the model output, which is the output of this model, for the model stored in the model storage unit 101 (sixth step).

次に、ステップS132で、過渡応答強調機能部132が、制御出力およびモデル出力をフィルタに通して過渡応答を強調させた強調制御出力および強調モデル出力を求める(第7ステップ)。 Next, in step S132, the transient response enhancement function unit 132 passes the control output and the model output through a filter to obtain the emphasis control output and the emphasis model output in which the transient response is emphasized (7th step).

次に、ステップS133で、評価指標計算機能部133が、強調制御出力と強調モデル出力との間の誤差を元に評価指標を計算する(第8ステップ)。 Next, in step S133, the evaluation index calculation function unit 133 calculates the evaluation index based on the error between the emphasis control output and the emphasis model output (8th step).

上述した評価指標の算出が、モデル記憶部101に記憶されている全てのモデルについて実施されると(ステップS104のy)、ステップS105で、順番決定部104が、評価指標の大小により複数のモデルの表示の順番を決定する。次に、ステップS106で、表示制御部105が、順番決定部104が決定した順番により複数のモデルを並べて表示部106に表示させる。 When the above-mentioned calculation of the evaluation index is performed for all the models stored in the model storage unit 101 (y in step S104), in step S105, the order determination unit 104 determines a plurality of models depending on the size of the evaluation index. Determine the display order of. Next, in step S106, the display control unit 105 causes the display unit 106 to display a plurality of models side by side in the order determined by the order determination unit 104.

各モデルの表示方法は各種あるが、プロセス制御ではステップ応答が重視されることが多い。この場合、例えば、図5に例示するように、ステップ応答と共に決定された順番で各モデルを並べて表示する。なお、この表示形態に限るものではなく、各種公知技術によりモデルの情報を表示して良い。 There are various display methods for each model, but step response is often emphasized in process control. In this case, for example, as illustrated in FIG. 5, each model is displayed side by side in the order determined together with the step response. The display form is not limited to this, and model information may be displayed by various known techniques.

ステップ応答のプロットでモデルを表す場合は、時間軸(横軸)と出力軸(縦軸)のレンジを同一にし、モデル候補間の差異があきらかになるように表示することが望ましい。例えば、一番左上が表示順1で、以降、ステップ応答に付した番号の順番のように画面へステップ応答を表示する。後述するRMSEに基づいた表示に比べ、実施の形態2による表示では、過渡特性の精度が高い順に表示されるので、エンジニアが過渡特性に優れた制御系を設計しやすくなる。 When representing a model in a step response plot, it is desirable to have the same range on the time axis (horizontal axis) and output axis (vertical axis) so that the differences between model candidates are clear. For example, the upper left corner is the display order 1, and thereafter, the step response is displayed on the screen in the order of the numbers assigned to the step response. Compared with the display based on RMSE described later, in the display according to the second embodiment, the display is performed in descending order of the accuracy of the transient characteristics, so that the engineer can easily design a control system having excellent transient characteristics.

ここで、比較のために、一般的な評価指標であるRMSEに基づいてモデル候補を表示した場合の表示例を図6に示す。図5に示す表示例と図6に示す表示例とについて、過渡特性を表すパラメータの一つである応答速度について着目する。図6の一番左の列を見ると、1,2,6のモデルが3,4,5のモデルに比べて応答が速い。このように、図6に示す例では、過渡特性が異なるモデルがバラバラに並べられて表示された状態となっている。 Here, for comparison, FIG. 6 shows a display example when model candidates are displayed based on RMSE, which is a general evaluation index. With respect to the display example shown in FIG. 5 and the display example shown in FIG. 6, attention is paid to the response speed, which is one of the parameters representing the transient characteristics. Looking at the leftmost column in FIG. 6, the models 1, 2, and 6 respond faster than the models 3, 4, and 5. As described above, in the example shown in FIG. 6, models having different transient characteristics are displayed side by side.

一方、図5に示す実施の形態2における表示例では、応答速度が速いモデル候補が先に、応答速度の遅いモデルが後に表示されている。この例では、応答速度が速いモデルの方が過渡特性が実際の制御対象に近い。実施の形態2によれば、先に並んだモデルから見て行けば過渡特性の精度が優れたモデルから検討することが可能となる。一方、図6に示すようにRMSEの順番に並べた場合は、過渡特性の精度の優劣を表示画面から判断するのは難しく、モデルを選択する作業の効率は低いままである。なお、評価指標は、RMSEの他に、FPE(Final Prediction Error),AIC(Akaike Information Criterion)などがあるが、この問題は評価指標の種類に関係無く起こりうる。 On the other hand, in the display example of the second embodiment shown in FIG. 5, the model candidate having a high response speed is displayed first, and the model having a slow response speed is displayed later. In this example, the model with a faster response speed has a transient characteristic closer to the actual control target. According to the second embodiment, it is possible to examine the model having excellent transient characteristic accuracy when viewed from the models arranged first. On the other hand, when they are arranged in the order of RMSE as shown in FIG. 6, it is difficult to judge the superiority or inferiority of the accuracy of the transient characteristics from the display screen, and the efficiency of the work of selecting the model remains low. In addition to RMSE, the evaluation index includes FPE (Final Prediction Error), AIC (Akaike Information Criterion), etc., but this problem can occur regardless of the type of evaluation index.

このように、一般的なRMSEを用いると、過渡特性の精度を評価するのは難しい。これに対し、実施の形態2によれば、過渡応答強調機能部132により強調制御出力および強調モデル出力を求めることで、過渡特性の精度が評価できるようになる。以下、この点について説明する。 As described above, it is difficult to evaluate the accuracy of transient characteristics by using general RMSE. On the other hand, according to the second embodiment, the accuracy of the transient characteristic can be evaluated by obtaining the emphasis control output and the emphasis model output by the transient response emphasis function unit 132. This point will be described below.

例えば、図7の(a)に示すようなステップ状の波形で操作入力が制御対象へ入力され、図7の(b)に実線で示すように、制御対象より制御出力が出力され、また、2つのモデルより、一点鎖線と点線で示されるモデル出力が出力される場合を考える。なお、図8の(a)に、制御出力およびモデル出力の立ち上がりステップの応答部分を拡大して示す。また、図8の(b)に、制御出力およびモデル出力の定常部分の応答を拡大して示す。 For example, the operation input is input to the control target in a step-like waveform as shown in FIG. 7 (a), and the control output is output from the control target as shown by the solid line in FIG. 7 (b). Consider the case where the model output indicated by the alternate long and short dash line and the dotted line is output from the two models. Note that FIG. 8A shows an enlarged response portion of the rise step of the control output and the model output. Further, FIG. 8B shows an enlarged response of the stationary portion of the control output and the model output.

この例では、応答が早いモデル(一点鎖線)と応答が遅いモデル(点線)とがあるが、図8の(a)に示すように、過渡応答の精度は、応答が早いモデル(一点鎖線)の方が高い。 In this example, there are a model with a fast response (dotted line) and a model with a slow response (dotted line), but as shown in FIG. 8 (a), the accuracy of the transient response is the model with a fast response (dotted line). Is higher.

従来の技術では、図6に示す全時間に対して出力誤差を形成し、この誤差からRMSEを計算する。前述したように、プロセス制御では大きな変動・変化を避けることが多いため、RMSEの計算対象の大半は、図6の(b)に示すような定常状態となる。このため、RMSEでは、この定常状態での誤差の大きさが強く影響することになる。これは、過渡応答よりも、モデルの直流ゲインや低域特性の精度がRMSEを支配することを意味する。例えば、図6の(b)に示すように、定常状態では、応答が遅いモデル(点線)の方が、速いモデル(一点鎖線)よりも直流ゲインの精度が高いため、誤差が小さくなっている。この差が、ほぼそのままRMSEの差となるため、RMSEでは応答が遅いモデルの方が評価が高くなる。 In the conventional technique, an output error is formed for the entire time shown in FIG. 6, and RMSE is calculated from this error. As described above, since large fluctuations / changes are often avoided in process control, most of the calculation targets of RMSE are in a steady state as shown in FIG. 6B. Therefore, in RMSE, the magnitude of the error in this steady state has a strong influence. This means that the accuracy of the model's DC gain and low frequency characteristics dominates the RMSE rather than the transient response. For example, as shown in FIG. 6B, in the steady state, the slow response model (dotted line) has higher DC gain accuracy than the fast response model (dotted chain line), so the error is smaller. .. Since this difference becomes the difference in RMSE almost as it is, the model with a slow response is evaluated higher in RMSE.

実施の形態2では、定常状態の差が評価指標に影響するのを抑制し、過渡状態の差を強調するため、ハイパスフィルタやバンドパスフィルタといった周波数フィルタを用い、過渡応答を強調させた強調制御出力および強調モデル出力を求めている。この効果をスペクトル解析で確認した結果を図9に示す。 In the second embodiment, in order to suppress the influence of the difference in the steady state on the evaluation index and emphasize the difference in the transient state, a frequency filter such as a high-pass filter or a bandpass filter is used to emphasize the transient response. We are looking for output and emphasized model output. The result of confirming this effect by spectrum analysis is shown in FIG.

図9の(a)は、応答の速いモデル(点線)と応答の遅いモデル(実線)の双方について、過渡応答強調機能部132を用いずに2つの出力時系列データから誤差を算出し、このスペクトル密度を計算してプロットしたものである。一方、図9の(b)は、過渡応答強調機能部132においてカットオフ周波数0.84×10-3[Hz]のハイパスフィルタを使用して強調制御出力および強調モデル出力を求め、これらの間の誤差を算出し、スペクトル密度をプロットしたものである。過渡応答強調機能部132で過渡応答を強調したデータから計算した誤差は、カットオフ周波数より低い周波数域でのパワーが減少している。この結果、定常状態の誤差は評価指標にはあまり反映されず、過渡状態の誤差が強調された評価指標となる。 In FIG. 9A, errors are calculated from two output time series data for both the fast response model (dotted line) and the slow response model (solid line) without using the transient response enhancement function unit 132. The spectral density is calculated and plotted. On the other hand, in FIG. 9B, the emphasis control output and the emphasis model output are obtained by using a high-pass filter having a cutoff frequency of 0.84 × 10 -3 [Hz] in the transient response enhancement function unit 132, and between them. The error is calculated and the spectral density is plotted. The error calculated from the data in which the transient response is emphasized by the transient response enhancement function unit 132 reduces the power in the frequency range lower than the cutoff frequency. As a result, the error in the steady state is not reflected so much in the evaluation index, and the error in the transient state is emphasized in the evaluation index.

以上に説明したように、実施の形態2では、過渡応答強調機能部により、制御出力およびモデル出力をフィルタに通して過渡応答を強調させた強調制御出力および強調モデル出力を求め、これらの間の誤差を元に評価指標を計算する。この評価指標に従ってモデルを並べて一覧表示することで、過渡特性の精度に優れたモデルが容易に判別できるようにする。この結果、実施の形態2によれば、エンジニアが数多いモデル候補の中から、制御系の過渡特性が良くなるようなモデルを選択する作業の負荷が軽減されるようになる。 As described above, in the second embodiment, the transient response enhancement function unit obtains the emphasis control output and the emphasis model output in which the transient response is emphasized by passing the control output and the model output through a filter, and between them. The evaluation index is calculated based on the error. By displaying the models side by side according to this evaluation index, it is possible to easily identify the model having excellent transient characteristic accuracy. As a result, according to the second embodiment, the work load of selecting a model in which the transient characteristics of the control system is improved from among a large number of model candidates by the engineer can be reduced.

[実施の形態3]
次に、本発明の実施の形態3における支援装置について、図10を参照して説明する。この支援装置は、モデル記憶部101、入出力データ記憶部102、評価算出部103、順番決定部104、表示制御部105、表示部106、操作受付部107を備える。
[Embodiment 3]
Next, the support device according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This support device includes a model storage unit 101, an input / output data storage unit 102, an evaluation calculation unit 103, an order determination unit 104, a display control unit 105, a display unit 106, and an operation reception unit 107.

実施の形態3では、評価算出部103が、モデル補正機能部134、モデル出力計算機能部135、評価指標計算機能部136を備える。他の構成は、前述した実施の形態1,2と同様である。 In the third embodiment, the evaluation calculation unit 103 includes a model correction function unit 134, a model output calculation function unit 135, and an evaluation index calculation function unit 136. Other configurations are the same as those of the above-described first and second embodiments.

モデル補正機能部134は、複数のモデルについて直流ゲインを同一の値に補正した複数の補正モデルを生成する。モデル補正機能部134は、モデル記憶部101に記憶されている全てのモデルの直流ゲインを同一の値へ変更(補正)して補正モデルとする。この変更は、例えば伝達関数モデルの分母多項式係数を固定した上で、全ての分子多項式係数をモデルの直流ゲインで割ってから同一の値を乗ずるという方法で実施できる。直流ゲインを変更する同一の値は、全てのモデルの直流ゲインの平均値が好ましい。または、全てのモデルの直流ゲインの中央値、最小値、最大値など、他の統計量を採用してもよい。さらに、モデリング対象の知見からおおよその直流ゲインが想定される場合には、それを同一の値としてもよい。 The model correction function unit 134 generates a plurality of correction models in which the DC gain is corrected to the same value for the plurality of models. The model correction function unit 134 changes (corrects) the DC gains of all the models stored in the model storage unit 101 to the same value to obtain a correction model. This change can be made, for example, by fixing the denominator polynomial coefficients of the transfer function model, dividing all the molecular polynomial coefficients by the DC gain of the model, and then multiplying by the same value. The same value for changing the DC gain is preferably the average value of the DC gains of all models. Alternatively, other statistics such as the median, minimum, and maximum DC gains of all models may be adopted. Further, when an approximate DC gain is assumed from the knowledge of the modeling target, it may be the same value.

モデル出力計算機能部135は、入出力データ記憶部102に記憶されている操作入力を用いて複数の補正モデルの各々の出力である補正モデル出力を求める。モデル出力計算機能部135は、モデル記憶部101に記憶されている全てのモデルについて、補正モデル出力を求める。 The model output calculation function unit 135 obtains the correction model output, which is the output of each of the plurality of correction models, using the operation input stored in the input / output data storage unit 102. The model output calculation function unit 135 obtains the correction model output for all the models stored in the model storage unit 101.

評価指標計算機能部136は、制御出力と補正モデル出力との間の誤差を元に評価指標を計算する。評価指標計算機能部136は、制御出力と各補正モデル出力との間の誤差に対して、以下の式に示すようにRMSEを計算する。式で表すと以下のようになる。 The evaluation index calculation function unit 136 calculates the evaluation index based on the error between the control output and the correction model output. The evaluation index calculation function unit 136 calculates RMSE for the error between the control output and each correction model output as shown in the following equation. The formula is as follows.

Figure 0006966245
Figure 0006966245

実施の形態3では、上述したように各モデルに対して評価指標を求め、順番決定部104が、評価指標の大小により複数のモデルの表示の順番を決定し、表示制御部105が、決定された順番により複数のモデルを並べて表示部106に表示させる。 In the third embodiment, as described above, the evaluation index is obtained for each model, the order determination unit 104 determines the display order of the plurality of models according to the size of the evaluation index, and the display control unit 105 is determined. A plurality of models are arranged side by side in the order of the above and displayed on the display unit 106.

次に、実施の形態3における支援装置の動作(支援方法)について、図11を参照して説明する。まず、ステップS101で、対象となるモデル制御に用いるためにエンジニアが試行錯誤で試作した複数のモデルを、モデル記憶部101に記憶する。次に、ステップS102で、制御対象への操作入力と、操作入力により制御対象より出力された制御出力とから構成された入出力データを、入出力データ記憶部102に記憶する。 Next, the operation (support method) of the support device according to the third embodiment will be described with reference to FIG. First, in step S101, a plurality of models prototyped by an engineer by trial and error for use in target model control are stored in the model storage unit 101. Next, in step S102, the input / output data composed of the operation input to the control target and the control output output from the control target by the operation input is stored in the input / output data storage unit 102.

次に、ステップS134で、モデル補正機能部134は、複数のモデルについて直流ゲインを同一の値に補正した複数の補正モデルを生成する(第9ステップ)。 Next, in step S134, the model correction function unit 134 generates a plurality of correction models in which the DC gains are corrected to the same value for the plurality of models (9th step).

次に、ステップS135で、モデル出力計算機能部135が、入出力データ記憶部102に記憶されている操作入力を用いて複数の補正モデルの各々の出力である補正モデル出力を求める(第10ステップ)。 Next, in step S135, the model output calculation function unit 135 obtains the correction model output, which is the output of each of the plurality of correction models, using the operation input stored in the input / output data storage unit 102 (10th step). ).

次に、ステップS136で、評価指標計算機能部136が、制御出力と補正モデル出力との間の誤差を元に評価指標を計算する(第11ステップ)。 Next, in step S136, the evaluation index calculation function unit 136 calculates the evaluation index based on the error between the control output and the correction model output (11th step).

上述した評価指標の算出が、モデル記憶部101に記憶されている全てのモデルについて実施されると(ステップS104のy)、ステップS105で、順番決定部104が、評価指標の大小により複数のモデルの表示の順番を決定する。次に、ステップS106で、表示制御部105が、順番決定部104が決定した順番により複数のモデルを並べて表示部106に表示させる。 When the above-mentioned calculation of the evaluation index is performed for all the models stored in the model storage unit 101 (y in step S104), in step S105, the order determination unit 104 determines a plurality of models depending on the size of the evaluation index. Determine the display order of. Next, in step S106, the display control unit 105 causes the display unit 106 to display a plurality of models side by side in the order determined by the order determination unit 104.

次に、実施の形態3における効果について説明する。表1に、従来の補正をしない場合の結果を示し、表2に、実施の形態3による結果を示す。本実施例による補正RMSEの効果を示すため、通常のRMSEと比較している。表1は、通常の(補正が無い)RMSEである。また、表2は、実施の形態による結果である。また、定常状態と過渡状態の寄与を調べるため、評価期間を5個のセグメントに分け、それぞれのセグメントでの積算誤差も示した。なお、このセグメント分けは、効果を説明するために行ったものである。 Next, the effect in the third embodiment will be described. Table 1 shows the results when the conventional correction is not performed, and Table 2 shows the results according to the third embodiment. In order to show the effect of the corrected RMSE according to this example, it is compared with the normal RMSE. Table 1 shows normal (no correction) RMSE. Table 2 shows the results according to the embodiment. In addition, in order to investigate the contribution of the steady state and the transient state, the evaluation period was divided into five segments, and the integration error in each segment was also shown. This segmentation was done to explain the effect.

入力時系列データは図7を用いて説明した例と同様のステップ状のものであり、セグメント1、3、4は定常状態、2と5は過渡状態である。より詳細に言えば、セグメント1は入力値0で一定、セグメント2で立ち上がり、セグメント3、4では入力値が1で一定で、セグメント5で入力値が立ち下がる。 The input time series data is a step-like data similar to the example described with reference to FIG. 7, and segments 1, 3 and 4 are in a steady state, and 2 and 5 are in a transient state. More specifically, segment 1 has a constant input value of 0 and rises in segment 2, segments 3 and 4 have a constant input value of 1, and segment 5 has a fall of input value.

Figure 0006966245
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Figure 0006966245
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表1では、定常状態(セグメント1,3,4)の誤差積算値はモデル毎にまちまちであるが、表2では、全てのモデルで同じである。一方で、表2に示す結果では、過渡状態であるセグメント2および5では、モデル間に誤差積算値の差異がある。このように、補正モデルから計算された補正RMSEは、過渡状態での差異が強調され、定常状態の差異が抑制された評価指標となる。 In Table 1, the error integration values in the steady state (segments 1, 3, and 4) are different for each model, but in Table 2, they are the same for all models. On the other hand, in the results shown in Table 2, there is a difference in the error integration value between the models in the transient states segments 2 and 5. In this way, the corrected RMSE calculated from the correction model serves as an evaluation index in which the difference in the transient state is emphasized and the difference in the steady state is suppressed.

上述した効果は、モデルの直流ゲインを同一にしたことで得られている。直流ゲインが同一ならば、定常状態での入力と出力の比率が同一になる。従ってモデルの定常状態における誤差も同一となり、モデル間で差異が出ない。この結果、実施の形態3による評価指標は、動特性の差異が強調されたものとなる。 The above-mentioned effect is obtained by making the DC gain of the model the same. If the DC gains are the same, the ratio of input and output in the steady state will be the same. Therefore, the errors in the steady state of the models are the same, and there is no difference between the models. As a result, the evaluation index according to the third embodiment emphasizes the difference in dynamic characteristics.

以上に説明したように、実施の形態3では、モデル補正機能部で、複数のモデルについて直流ゲインを同一の値に補正した複数の補正モデルを生成し、これらの間の誤差を元に評価指標を計算する。この評価指標に従ってモデルを並べて一覧表示することで、過渡特性の精度に優れたモデルが容易に判別できるようにする。この結果、実施の形態3によれば、エンジニアが数多いモデル候補の中から、制御系の過渡特性が良くなるようなモデルを選択する作業の負荷が軽減されるようになる。また、実施の形態3によれば、モデリング対象が未知で、着目したい周波数域が不明であっても実施可能であるところに特徴がある。 As described above, in the third embodiment, the model correction function unit generates a plurality of correction models in which the DC gains are corrected to the same value for the plurality of models, and the evaluation index is based on the error between them. To calculate. By displaying the models side by side according to this evaluation index, it is possible to easily identify the model having excellent transient characteristic accuracy. As a result, according to the third embodiment, the work load of selecting a model in which the transient characteristics of the control system is improved from among a large number of model candidates by the engineer can be reduced. Further, according to the third embodiment, it is possible to carry out the modeling even if the modeling target is unknown and the frequency range to be focused on is unknown.

[実施の形態4]
次に、本発明の実施の形態4における支援装置について、図12を参照して説明する。この支援装置は、モデル記憶部101、入出力データ記憶部102、評価算出部103、順番決定部104、表示制御部105、表示部106、操作受付部107を備える。
[Embodiment 4]
Next, the support device according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This support device includes a model storage unit 101, an input / output data storage unit 102, an evaluation calculation unit 103, an order determination unit 104, a display control unit 105, a display unit 106, and an operation reception unit 107.

実施の形態4では、評価算出部103が、モデル出力計算機能部131、過渡状態区間抽出機能部137、評価指標計算機能部138を備える。 In the fourth embodiment, the evaluation calculation unit 103 includes a model output calculation function unit 131, a transient state section extraction function unit 137, and an evaluation index calculation function unit 138.

モデル出力計算機能部131は、操作入力を用いて複数のモデルの各々の出力であるモデル出力を求める。モデル出力計算機能部131は、モデル記憶部101に記憶されている各モデルに対し、入出力データ記憶部102に記憶されている操作入力を入力し、よく知られたシミュレーションなどによって、時系列データであるモデル出力を得る。なお、平等に評価するために、各モデルに適用するデータは同じにすることが好ましく、また、一般的である。モデル出力計算機能部131は、実施の形態2と同様である。 The model output calculation function unit 131 obtains the model output, which is the output of each of the plurality of models, using the operation input. The model output calculation function unit 131 inputs the operation input stored in the input / output data storage unit 102 to each model stored in the model storage unit 101, and performs time-series data by a well-known simulation or the like. Get the model output that is. In addition, in order to evaluate equally, it is preferable that the data applied to each model is the same, and it is common. The model output calculation function unit 131 is the same as that of the second embodiment.

過渡状態区間抽出機能部137は、制御出力およびモデル出力の各々より過渡応答区間を抽出して抽出制御出力および抽出モデル出力を求める。過渡状態区間抽出機能部137は、入出力データ記憶部102に記憶されている時系列データの操作入力および制御出力から過渡状態にある区間を判定し、制御出力およびモデル出力の各々より過渡状態区間の時系列データのみを取り出す。 The transient state section extraction function unit 137 extracts a transient response section from each of the control output and the model output to obtain the extraction control output and the extraction model output. The transient state section extraction function unit 137 determines a section in the transient state from the operation input and control output of the time series data stored in the input / output data storage unit 102, and determines the transient state section from each of the control output and the model output. Extract only the time series data of.

過渡状態区間を判定する方法はいくつか考えられるが、一例として操作入力の時間−周波数解析を用いた方法を示す。 There are several possible methods for determining the transient state interval, but as an example, a method using time-frequency analysis of the operation input is shown.

[第1ステップ]操作入力を一定長の区間に分割する。 [First step] The operation input is divided into sections of a certain length.

[第2ステップ]分割した各区間で操作入力のパワースペクトル密度を計算する。MATLAB(登録商標)Signal Processing Toolbox,spectrogram関数などで計算可能である。 [Second step] The power spectral density of the operation input is calculated for each divided section. It can be calculated by MATLAB (registered trademark) Signal Processing Toolbox, spectrogram function, etc.

[第3ステップ]所定の周波数よりも低い周波数に対応するパワースペクトル密度を積算する。 [Third step] The power spectral density corresponding to a frequency lower than a predetermined frequency is integrated.

[第4ステップ]積算したパワースペクトル密度が所定のしきい値を超えた区間を定常区間と判定する。 [Fourth step] A section in which the integrated power spectral density exceeds a predetermined threshold value is determined as a steady section.

[第5ステップ]制御出力およびモデル出力の各々から定常区間と判定された区間のデータを取り除き抽出制御出力および抽出モデル出力とする。 [Fifth step] Data of a section determined to be a steady section is removed from each of the control output and the model output to obtain the extraction control output and the extraction model output.

上述した所定の周波数は、どの周波数までが低周波域かを決めるものなので、実施の形態2におけるカットオフ周波数と同様に決めることができる。 Since the predetermined frequency described above determines which frequency is in the low frequency range, it can be determined in the same manner as the cutoff frequency in the second embodiment.

なお、過渡状態区間を判定は、上述した方法に限らない。この他にも、短時間フーリエ変換やウェーブレット変換により時間−周波数解析を行い、低周波数成分のパワーを計算して定常区間を判定することも可能である。また、過渡状態区間の判定は制御出力よりも操作入力を用いて行う方が好ましい。 The determination of the transition state section is not limited to the method described above. In addition to this, it is also possible to perform time-frequency analysis by short-time Fourier transform or wavelet transform, calculate the power of low-frequency components, and determine the steady-state interval. Further, it is preferable to determine the transient state section using the operation input rather than the control output.

評価指標計算機能部138は、過渡状態区間抽出機能部137により求められた抽出制御出力と抽出モデル出力との間の誤差を元に評価指標を計算する。 The evaluation index calculation function unit 138 calculates the evaluation index based on the error between the extraction control output and the extraction model output obtained by the transient state interval extraction function unit 137.

実施の形態4では、上述したように各モデルに対して評価指標を求め、順番決定部104が、評価指標の大小により複数のモデルの表示の順番を決定し、表示制御部105が、決定された順番により複数のモデルを並べて表示部106に表示させる。 In the fourth embodiment, the evaluation index is obtained for each model as described above, the order determination unit 104 determines the display order of the plurality of models according to the size of the evaluation index, and the display control unit 105 is determined. A plurality of models are arranged side by side in the order of the above and displayed on the display unit 106.

次に、実施の形態4における支援装置の動作(支援方法)について、図13を参照して説明する。まず、ステップS101で、対象となるモデル制御に用いるためにエンジニアが試行錯誤で試作した複数のモデルを、モデル記憶部101に記憶する。次に、ステップS102で、制御対象への操作入力と、操作入力により制御対象より出力された制御出力とから構成された入出力データを、入出力データ記憶部102に記憶する。 Next, the operation (support method) of the support device according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. First, in step S101, a plurality of models prototyped by an engineer by trial and error for use in target model control are stored in the model storage unit 101. Next, in step S102, the input / output data composed of the operation input to the control target and the control output output from the control target by the operation input is stored in the input / output data storage unit 102.

次に、ステップS131で、モデル出力計算機能部131が、操作入力を用い、モデル記憶部101に記憶されているモデルについて、このモデルの出力であるモデル出力を求める(第6ステップ)。 Next, in step S131, the model output calculation function unit 131 uses the operation input to obtain the model output, which is the output of this model, for the model stored in the model storage unit 101 (sixth step).

次に、ステップS137で、過渡状態区間抽出機能部137が、制御出力およびモデル出力の各々より過渡応答区間を抽出して抽出制御出力および抽出モデル出力を求める(第12ステップ)。 Next, in step S137, the transient state section extraction function unit 137 extracts the transient response section from each of the control output and the model output to obtain the extraction control output and the extraction model output (12th step).

次に、ステップS138で、評価指標計算機能部138が、過渡状態区間抽出機能部137により求められた抽出制御出力と抽出モデル出力との間の誤差を元に評価指標を計算する(第13ステップ)。 Next, in step S138, the evaluation index calculation function unit 138 calculates the evaluation index based on the error between the extraction control output and the extraction model output obtained by the transient state interval extraction function unit 137 (13th step). ).

上述した評価指標の算出が、モデル記憶部101に記憶されている全てのモデルについて実施されると(ステップS104のy)、ステップS105で、順番決定部104が、評価指標の大小により複数のモデルの表示の順番を決定する。次に、ステップS106で、表示制御部105が、順番決定部104が決定した順番により複数のモデルを並べて表示部106に表示させる。 When the above-mentioned calculation of the evaluation index is performed for all the models stored in the model storage unit 101 (y in step S104), in step S105, the order determination unit 104 determines a plurality of models depending on the size of the evaluation index. Determine the display order of. Next, in step S106, the display control unit 105 causes the display unit 106 to display a plurality of models side by side in the order determined by the order determination unit 104.

以上に説明したように、実施の形態4では、過渡状態区間抽出機能部で、制御出力およびモデル出力の各々より過渡応答区間を抽出して抽出制御出力および抽出モデル出力を求め、これらの間の誤差を元に評価指標を計算する。この評価指標に従ってモデルを並べて一覧表示することで、過渡特性の精度に優れたモデルが容易に判別できるようにする。この結果、実施の形態4によれば、エンジニアが数多いモデル候補の中から、制御系の過渡特性が良くなるようなモデルを選択する作業の負荷が軽減されるようになる。また、実施の形態4においても、実施の形態3と同様に、モデリング対象が未知で、着目したい周波数域が不明であっても実施可能であるところに特徴がある。 As described above, in the fourth embodiment, the transient state section extraction function unit extracts the transient response section from each of the control output and the model output to obtain the extraction control output and the extraction model output, and between them. The evaluation index is calculated based on the error. By arranging and listing the models according to this evaluation index, it is possible to easily identify a model having excellent transient characteristic accuracy. As a result, according to the fourth embodiment, the work load of selecting a model in which the transient characteristics of the control system is improved from among a large number of model candidates by the engineer can be reduced. Further, the fourth embodiment is also characterized in that it can be carried out even if the modeling target is unknown and the frequency range to be focused on is unknown, as in the third embodiment.

なお、本発明では過渡特性の精度を重視した表示を目的としているので、求めた評価指標の順に表示することが好ましいとしたが、過渡特性と定常特性の両方の精度を考慮した表示順にするといった他の表示形態も考えられる。例えば、本発明により得られた評価指標と、一般的なRMSEの重み付き和や順位の和に基づいて表示すれば、両方の評価のバランスをとった表示が可能となる。 Since the purpose of the present invention is to display the transient characteristics with an emphasis on the accuracy, it is preferable to display them in the order of the obtained evaluation indexes. Other display forms are also conceivable. For example, if the evaluation index obtained by the present invention is displayed based on the weighted sum or the sum of ranks of general RMSE, a balanced display of both evaluations becomes possible.

[実施の形態5]
次に、本発明の実施の形態5における支援装置について、図14を参照して説明する。この支援装置は、モデル記憶部101、入出力データ記憶部102、評価算出部103、順番決定部104、表示制御部105、表示部106、操作受付部107を備える。これらは、前述した実施の形態と同様である。また、実施の形態5における支援装置は、特徴量算出部、分類部、分類表示制御部を備える。
[Embodiment 5]
Next, the support device according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This support device includes a model storage unit 101, an input / output data storage unit 102, an evaluation calculation unit 103, an order determination unit 104, a display control unit 105, a display unit 106, and an operation reception unit 107. These are the same as the above-described embodiments. Further, the support device according to the fifth embodiment includes a feature amount calculation unit, a classification unit, and a classification display control unit.

モデル記憶部101は、制御対象の複数のモデルを記憶する。モデル記憶部101は、例えば、伝達関数、微分方程式、ステップ応答など公知の形態でモデルを記憶する。入出力データ記憶部102は、制御対象への操作入力と、操作入力により制御対象より出力された制御出力とから構成された入出力データを記憶する。 The model storage unit 101 stores a plurality of models to be controlled. The model storage unit 101 stores the model in a known form such as a transfer function, a differential equation, and a step response. The input / output data storage unit 102 stores input / output data composed of an operation input to the control target and a control output output from the control target by the operation input.

評価算出部103は、上記操作入力を用いた複数のモデルの各々のモデル出力と上記制御出力との差に、モデル出力の過渡特性の精度を反映させて複数のモデルの各々の評価指標を計算する。順番決定部104は、評価指標の大小により複数のモデルの表示の順番を決定する。表示制御部105は、順番決定部104が決定した順番により複数のモデルを並べて表示部106に表示させる。操作受付部107は、エンジニアによる操作指示を受け付ける。 The evaluation calculation unit 103 calculates the evaluation index of each of the plurality of models by reflecting the accuracy of the transient characteristics of the model output in the difference between the model output of each of the plurality of models using the operation input and the control output. do. The order determination unit 104 determines the display order of the plurality of models according to the magnitude of the evaluation index. The display control unit 105 displays a plurality of models side by side on the display unit 106 in the order determined by the order determination unit 104. The operation reception unit 107 receives an operation instruction by an engineer.

特徴量算出部108は、モデル記憶部101に記憶されている複数のモデルの各々について、設定されている評価項目に該当する特徴量を算出する。特徴量とは、エンジニアが似たモデルを選別する判断材料になっているであろう数値である。評価項目は、例えば、直流ゲインとすればよい。なお、評価項目には、オーバーシュート量、アンダーシュート量、立ち上がり時間、整定時間、むだ時間、カットオフ周波数、共振周波数などもある。特徴量の評価項目は、対象となるモデル制御に最適なモデルの選択に際して適宜に設定すればよい。 The feature amount calculation unit 108 calculates the feature amount corresponding to the set evaluation item for each of the plurality of models stored in the model storage unit 101. The feature quantity is a numerical value that may be used as a judgment material for an engineer to select a similar model. The evaluation item may be, for example, a DC gain. The evaluation items include an overshoot amount, an undershoot amount, a rise time, a settling time, a waste time, a cutoff frequency, a resonance frequency, and the like. The evaluation items of the feature quantity may be appropriately set when selecting the optimum model for the target model control.

分類部109は、特徴量算出部108により算出された特徴量に応じ、例えばクラスタリング手法などにより、モデル記憶部101に記憶されている複数のモデルを複数のグループに分類する。分類されたグループでは、定常特性が近いモデルが集められたものとなる。分類表示制御部110は、複数のグループを分類部109により分類されたグループ毎に表示部106に表示させる。 The classification unit 109 classifies a plurality of models stored in the model storage unit 101 into a plurality of groups according to the feature amount calculated by the feature amount calculation unit 108, for example, by a clustering method or the like. In the classified group, models with similar steady-state characteristics are collected. The classification display control unit 110 causes the display unit 106 to display a plurality of groups for each group classified by the classification unit 109.

実施の形態5によれば、定常特性の比較は、特徴量算出部108、分類部109、分類表示制御部110で実施し、過渡特性の比較は、評価算出部103、順番決定部104、表示制御部105により実施するという役割分担ができる。なお、直流ゲインは、数学モデルから計算することが可能である。 According to the fifth embodiment, the comparison of the steady-state characteristics is performed by the feature amount calculation unit 108, the classification unit 109, and the classification display control unit 110, and the comparison of the transient characteristics is performed by the evaluation calculation unit 103, the order determination unit 104, and the display. The roles can be divided by the control unit 105. The DC gain can be calculated from a mathematical model.

例えば、図15に示す複数のモデルが得られてモデル記憶部101に保存されている場合を例に説明する。 For example, a case where a plurality of models shown in FIG. 15 are obtained and stored in the model storage unit 101 will be described as an example.

分類表示制御部110は、モデル集合を分類部109が分けたグループ毎に表示する。例えば、図16に示すように、グループに含まれるモデルの直流ゲインの代表値(平均値など)、RMSEの代表値、当該グループに含まれるモデルの個数といったグループの特徴がわかるような情報、およびこのグループに含まれるモデルのステップ応答の平均値をプロットした代表図を、グループ毎に表示する。また、グループを選択するための手段を用意する。グループを並べる順番は、RMSEが小さい順や、グループに含まれるモデルの数が多い順といった順番が好ましい。 The classification display control unit 110 displays the model set for each group divided by the classification unit 109. For example, as shown in FIG. 16, information such as a representative value (average value, etc.) of the DC gain of the models included in the group, a representative value of RMSE, the number of models included in the group, and information that can understand the characteristics of the group, and A representative diagram plotting the average value of the step response of the models included in this group is displayed for each group. Also, provide a means for selecting a group. The order in which the groups are arranged is preferably in ascending order of RMSE or in descending order of the number of models included in the group.

なお、上述したモデルの代表図はステップ応答の平均値に限るものではなく、モデルの特徴を図示したものであれば何でも良い。また、グループに含まれるモデルの数があまり多くなければ、グループに含まれるモデルのステップ応答を1枚のグラフに重ねてプロットするといった方法も可能である。 The representative diagram of the model described above is not limited to the average value of the step response, and may be any model as long as it illustrates the characteristics of the model. Further, if the number of models included in the group is not very large, a method of plotting the step response of the models included in the group on one graph is also possible.

さらに図16における表示状態の中でいずれかのグループを選択すると、表示部106には、図17に示すように、選択されたグループに含まれるモデル候補を個別に表示する。この表示順は、例えば、実施の形態3における評価指標に従って決定する。実施の形態3における評価算出部103が、指定されたグループに含まれる各モデルの評価指標を計算し、順番決定部104が各モデルのグループ内における表示順を計算した評価指標に基づいて決定し、この順番に従って表示制御部105が各モデルの情報を表示部106表示する。この評価指標は、各グループに含まれるモデルの直流ゲインを同一値にした補正モデルを生成し、この補正モデルで補正RMSEを計算することで得る。特徴量算出部108が、直流ゲインを特徴量として採用した場合は、同一値は各グループに含まれるモデルの直流ゲインの集合平均にする方が好ましい。 Further, when any group is selected from the display states in FIG. 16, the model candidates included in the selected group are individually displayed on the display unit 106 as shown in FIG. This display order is determined according to, for example, the evaluation index in the third embodiment. The evaluation calculation unit 103 in the third embodiment calculates the evaluation index of each model included in the designated group, and the order determination unit 104 determines the evaluation index based on the calculated display order in the group of each model. , The display control unit 105 displays the information of each model in the display unit 106 according to this order. This evaluation index is obtained by generating a correction model in which the DC gains of the models included in each group are the same value, and calculating the correction RMSE with this correction model. When the feature amount calculation unit 108 adopts the DC gain as the feature amount, it is preferable that the same value is the set average of the DC gains of the models included in each group.

以上のようにすることで、分類部109によって定常特性を基にモデルをグループに分け、各グループ内では過渡特性の精度順に評価することが可能となり、効率が良いモデル選択が可能となる。 By doing so, the classification unit 109 can divide the model into groups based on the steady-state characteristics and evaluate the transient characteristics in the order of accuracy within each group, so that efficient model selection becomes possible.

実施の形態5によれば、定常特性や直流ゲインの精度が悪いモデルが混入している場合や、モデル間で定常特性や直流ゲインのバラツキが大きい場合に最も効果を発揮する。前述した実施の形態3によれば、どのモデルでも直流ゲインが大体合っており、過渡特性の精度が良いモデルと悪いモデルが混在しているようなケースでは、過渡特性の差異を強調することで効果を発揮する。しかし、直流ゲインを同一値に揃えることで過渡特性の差異を強調しているため、直流ゲインの精度は比較できなくなる。そのため、前述したような場合に、実施の形態3だけを適用すると、誤って定常特性の精度が低く、整定時間や立ち上がり時間といった過渡特性の精度だけが良く合っているモデルが選択される恐れがある。 According to the fifth embodiment, it is most effective when a model having poor accuracy of steady-state characteristics and DC gain is mixed, or when there is a large variation in steady-state characteristics and DC gain between models. According to the third embodiment described above, in the case where the DC gains are roughly matched in all the models and the models with good transient characteristics and the models with poor transient characteristics are mixed, the difference in transient characteristics is emphasized. It is effective. However, since the difference in transient characteristics is emphasized by aligning the DC gains to the same value, the accuracy of the DC gains cannot be compared. Therefore, in the case described above, if only the third embodiment is applied, there is a risk that a model in which the accuracy of the steady-state characteristics is low and the accuracy of the transient characteristics such as the settling time and the rise time is well matched is selected. be.

実施の形態5によれば、定常特性を表す特徴量で分類を実施し、分類したグループ毎にモデル集合を表示し、選択したグループ内で過渡特性の精度を比較するので、定常特性、過渡特性の両方の精度が優れたモデルを選択しやすくなる。この結果、定常特性の精度が低いモデルを誤って選択する恐れを減ずることができる。 According to the fifth embodiment, classification is performed by features representing steady-state characteristics, a model set is displayed for each classified group, and the accuracy of transient characteristics is compared within the selected group. Therefore, steady-state characteristics and transient characteristics are compared. It will be easier to select a model with excellent accuracy in both. As a result, it is possible to reduce the risk of erroneously selecting a model with low accuracy of steady-state characteristics.

なお、支援装置は、図18に示すように、CPU(Central Processing Unit;中央演算処理装置)201と主記憶装置202と外部記憶装置203とネットワーク接続装置204となどを備えたコンピュータ機器であり、主記憶装置に展開されたプログラムによりCPUが動作することで、上述した各機能が実現される。ネットワーク接続装置204は、ネットワーク205に接続する。また、各機能は、複数のコンピュータ機器に分散させるようにしてもよい。 As shown in FIG. 18, the support device is a computer device including a CPU (Central Processing Unit) 201, a main storage device 202, an external storage device 203, a network connection device 204, and the like. Each of the above-mentioned functions is realized by operating the CPU by the program deployed in the main storage device. The network connection device 204 connects to the network 205. Further, each function may be distributed to a plurality of computer devices.

以上に説明したように、本発明によれば、操作入力を用いた複数のモデルの各々のモデル出力と制御出力との差に、モデル出力の過渡特性の精度を反映させて複数のモデルの各々の評価指標を計算するようにしたので、定常状態が大半を占める時系列データでモデルを評価せざるを得ない状況であっても、試作した多くのモデルの中より、過渡特性の精度が優れたモデルが効率的に選択できるようになる。 As described above, according to the present invention, the difference between the model output and the control output of each of the plurality of models using the operation input reflects the accuracy of the transient characteristics of the model output, and each of the plurality of models. Since the evaluation index of is calculated, the accuracy of transient characteristics is superior to that of many prototype models even in situations where the model must be evaluated using time-series data, which is dominated by steady state. Models can be selected efficiently.

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and many modifications and combinations can be carried out by a person having ordinary knowledge in the art within the technical idea of the present invention. That is clear.

101…モデル記憶部、102…入出力データ記憶部、103…評価算出部、104…順番決定部、105…表示制御部、106…表示部、107…操作受付部。 101 ... Model storage unit, 102 ... Input / output data storage unit, 103 ... Evaluation calculation unit, 104 ... Order determination unit, 105 ... Display control unit, 106 ... Display unit, 107 ... Operation reception unit.

Claims (2)

制御対象の複数のモデルを記憶するモデル記憶部と、
前記制御対象への操作入力と、前記操作入力により前記制御対象より出力された制御出力とから構成された入出力データを記憶する入出力データ記憶部と、
前記操作入力を用いた前記複数のモデルの各々のモデル出力と前記制御出力との差に、前記モデル出力の過渡特性の精度を反映させて前記複数のモデルの各々の評価指標を計算するように構成された評価算出部と、
前記評価指標の大小により前記複数のモデルの表示の順番を決定するように構成された順番決定部と、
前記順番決定部が決定した順番により前記複数のモデルを並べて表示部に表示させるように構成された表示制御部と
を備え
前記評価算出部は、
前記複数のモデルについて直流ゲインを同一の値に補正した複数の補正モデルを生成するように構成されたモデル補正機能部と、
前記操作入力を用いて前記複数の補正モデルの各々の出力である補正モデル出力を求めるように構成されたモデル出力計算機能部と、
前記制御出力と前記補正モデル出力との間の誤差を元に前記評価指標を計算するように構成された評価指標計算機能部と
を備えることを特徴とする支援装置。
A model storage unit that stores multiple models to be controlled,
An input / output data storage unit that stores input / output data composed of an operation input to the control target and a control output output from the control target by the operation input.
The evaluation index of each of the plurality of models is calculated by reflecting the accuracy of the transient characteristics of the model output in the difference between the model output of each of the plurality of models using the operation input and the control output. The configured evaluation calculation unit and
An order determining unit configured to determine the display order of the plurality of models according to the magnitude of the evaluation index, and
It is provided with a display control unit configured to display the plurality of models side by side on the display unit in the order determined by the order determination unit .
The evaluation calculation unit
A model correction function unit configured to generate a plurality of correction models in which the DC gain is corrected to the same value for the plurality of models.
A model output calculation function unit configured to obtain a correction model output, which is an output of each of the plurality of correction models, using the operation input.
With the evaluation index calculation function unit configured to calculate the evaluation index based on the error between the control output and the correction model output.
Support device according to claim Rukoto equipped with.
制御対象の複数のモデルをモデル記憶部に記憶する第1ステップと、
前記制御対象への操作入力と、前記操作入力により前記制御対象より出力された制御出力とから構成された入出力データを入出力データ記憶部に記憶する第2ステップと、
前記操作入力を用いた前記複数のモデルの各々のモデル出力と前記制御出力との差に、前記モデル出力の過渡特性の精度を反映させて前記複数のモデルの各々の評価指標を計算する第3ステップと、
前記評価指標の大小により前記複数のモデルの表示の順番を決定する第4ステップと、
前記第3ステップで決定した順番により前記複数のモデルを並べて表示部に表示させる第5ステップと
を備え
前記第3ステップは、
前記複数のモデルについて直流ゲインを同一の値に補正した複数の補正モデルを生成する第9ステップと、
前記操作入力を用いて前記複数の補正モデルの各々の出力である補正モデル出力を求める第10ステップと、
前記制御出力と前記補正モデル出力との間の誤差を元に前記評価指標を計算する第11ステップと
を備えることを特徴とする支援方法。
The first step of storing multiple models to be controlled in the model storage unit,
A second step of storing input / output data composed of an operation input to the control target and a control output output from the control target by the operation input in the input / output data storage unit.
The third is to calculate the evaluation index of each of the plurality of models by reflecting the accuracy of the transient characteristics of the model output in the difference between the model output of each of the plurality of models using the operation input and the control output. Steps and
The fourth step of determining the display order of the plurality of models according to the magnitude of the evaluation index, and
It is provided with a fifth step of arranging the plurality of models side by side in the order determined in the third step and displaying them on the display unit.
The third step is
The ninth step of generating a plurality of correction models in which the DC gains are corrected to the same value for the plurality of models, and
The tenth step of obtaining the correction model output which is the output of each of the plurality of correction models using the operation input, and
The eleventh step of calculating the evaluation index based on the error between the control output and the correction model output.
Support wherein the Rukoto equipped with.
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