JP7066467B2 - Parameter identification device and its method and program - Google Patents
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Description
本発明は、パラメータ同定装置及びその方法並びにプログラムに関するものである。 The present invention relates to a parameter identification device, a method thereof, and a program.
例えば、フィードフォワード制御では、実際の制御対象を摸した数理モデルを予め作成し、この数理モデルを利用することによって制御系への入力指令を決定する。フィードフォワード制御の精度を向上させるためには、数理モデルの応答を実際の制御対象の応答にできるだけ近づけることが重要である。そこで、実際の制御対象の応答に基づいて数理モデルのパラメータを決定するパラメータ同定が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。
For example, in feedforward control, a mathematical model that imitates an actual control target is created in advance, and an input command to the control system is determined by using this mathematical model. In order to improve the accuracy of feedforward control, it is important to make the response of the mathematical model as close as possible to the response of the actual controlled object. Therefore, parameter identification has been proposed in which the parameters of the mathematical model are determined based on the response of the actual controlled object (see, for example,
例えば、特許文献1には、線形モデルを対象とし、最小二乗法を用いてモデルパラメータを同定する方法が開示されている。
特許文献2には、離散時間状態空間モデルのシステムにおいて、多入力多出力系の線形モデルを対象とし、マルコフパラメータを用いて離散時間状態空間モデルのモデルパラメータを同定する方法が開示されている。
For example,
Patent Document 2 discloses a method for identifying a model parameter of a discrete time-state-space model using a Markov parameter for a linear model of a multi-input multi-output system in a system of a discrete time-state space model.
数理モデルの中に非線形要素が含まれている場合、非線形モデルを線形化し、線形化したモデルを用いてパラメータを同定する手法が用いられる。これは、非線形モデルのままパラメータ同定を行うと、収束に長い時間を要する上、所望の精度を得ることが難しいからである。 When a non-linear element is included in a mathematical model, a method of linearizing the non-linear model and identifying parameters using the linearized model is used. This is because if parameter identification is performed with the nonlinear model as it is, it takes a long time to converge and it is difficult to obtain the desired accuracy.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、非線形モデルを線形化することなくパラメータの同定を行うことができるとともに、同定精度を向上させることのできるパラメータ同定装置及びその方法並びにプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and is a parameter identification device and a method thereof capable of identifying parameters without linearizing a nonlinear model and improving identification accuracy. It also aims to provide a program.
本発明の第一態様は、対象物をモデル化した対象物モデルに所定の入力信号を入力したときの応答信号をシミュレーションするシミュレーション部と、前記対象物に前記所定の入力信号を入力したときの実機応答信号に対する前記応答信号の応答誤差を算出する応答誤差算出部と、応答誤差の関数として表された複数の異なる第1評価関数に対して、前記応答誤差算出部によって演算された前記応答誤差を与えることにより、各前記第1評価関数の出力値を演算する評価値算出部と、前記第1評価関数を前記対象物モデルに含まれる各パラメータ誤差の関数として表した第2評価関数を用いて、前記第1評価関数の出力値と前記第2評価関数の出力値との差がゼロになるような各前記パラメータ誤差の値を推定するパラメータ誤差推定部と、前記パラメータ誤差推定部によって推定された各前記パラメータ誤差の値を用いて、前記対象物モデルに含まれる各パラメータの値を補正するパラメータ補正部とを具備するパラメータ同定装置である。 The first aspect of the present invention is a simulation unit that simulates a response signal when a predetermined input signal is input to an object model that models an object, and a simulation unit when the predetermined input signal is input to the object. The response error calculated by the response error calculation unit for a response error calculation unit that calculates the response error of the response signal to the actual machine response signal and a plurality of different first evaluation functions represented as functions of the response error. The evaluation value calculation unit that calculates the output value of each of the first evaluation functions and the second evaluation function that expresses the first evaluation function as a function of each parameter error included in the object model are used. Then, it is estimated by the parameter error estimation unit that estimates the value of each parameter error so that the difference between the output value of the first evaluation function and the output value of the second evaluation function becomes zero, and the parameter error estimation unit. It is a parameter identification apparatus provided with a parameter correction unit which corrects the value of each parameter included in the object model by using the value of each of the parameter errors.
上記パラメータ同定装置によれば、シミュレーション部によって対象物モデルの応答信号が得られ、応答誤差算出部によって実機の応答信号に対する対象物モデルの応答信号の誤差である応答誤差が算出される。ここで、実機と対象物モデルとの応答誤差は、対象物モデルに含まれるパラメータ誤差に起因する運動によって生じた誤差であるとみなすことができる。したがって、応答誤差の関数は、対象物モデルに含まれるパラメータ誤差の関数としても表すことができる。このような点に着目し、本発明の第一態様では、応答誤差の関数として表した第1評価関数と、第1評価関数をパラメータ誤差の関数として表した第2評価関数とを用意し、第1評価関数の出力値と第2評価関数の出力値との差がゼロとなるようなパラメータ誤差を推定することとした。そして、このパラメータ誤差を用いて対象物モデルのパラメータを補正することで、対象物モデルの各パラメータを真値に近づけることが可能となる。これにより、実機に近い応答特性を持つ対象物モデルを得ることが可能となる。
上記「前記第1評価関数の出力値と前記第2評価関数の出力値との差がゼロになるような各前記パラメータ誤差の値」とは、前記差がゼロになる場合だけでなく、前記差がゼロに近づくような値、例えば、最小二乗法等を用いて差がゼロになるような各パラメータ誤差の値を推定することも含む。
According to the parameter identification device, the response signal of the object model is obtained by the simulation unit, and the response error, which is the error of the response signal of the object model with respect to the response signal of the actual machine, is calculated by the response error calculation unit. Here, the response error between the actual machine and the object model can be regarded as an error caused by the motion caused by the parameter error included in the object model. Therefore, the function of response error can also be expressed as a function of parameter error included in the object model. Focusing on such a point, in the first aspect of the present invention, a first evaluation function represented as a function of response error and a second evaluation function represented as a function of parameter error are prepared. It was decided to estimate the parameter error such that the difference between the output value of the first evaluation function and the output value of the second evaluation function becomes zero. Then, by correcting the parameters of the object model using this parameter error, it is possible to bring each parameter of the object model closer to the true value. This makes it possible to obtain an object model with response characteristics close to those of an actual machine.
The above-mentioned "value of each parameter error such that the difference between the output value of the first evaluation function and the output value of the second evaluation function becomes zero" is not limited to the case where the difference becomes zero. It also includes estimating the value of each parameter error such that the difference approaches zero, for example, using the least squares method or the like.
上記パラメータ同定装置において、各前記第2評価関数は、各前記パラメータ誤差を微小とし、前記対象物モデルのパラメータ群周りの微小変化をテイラー展開した関数として表され、前記シミュレーション部は、前記対象物モデルの各前記パラメータを一つずつ微小変化させた複数のパラメータ変更モデルに対して、前記所定の入力信号をそれぞれ与えたときの応答信号をそれぞれ演算し、前記応答誤差算出部は、各前記パラメータ変更モデルの前記応答信号と前記実機応答信号とから各前記パラメータ変更モデルに対応する応答誤差を算出し、評価値算出部は、各前記パラメータ変更モデルの前記応答誤差を用いて、前記パラメータ変更モデル毎に各前記第1評価関数の出力値を演算し、前記パラメータ誤差推定部は、前記パラメータ変更モデル毎の前記第1評価関数の出力値と、前記対象物モデルの前記第1評価関数の出力値とを用いて、前記テイラー展開された各前記第2評価関数に含まれる各パラメータに対応する微係数を算出し、各前記パラメータ誤差を推定することとしてもよい。 In the parameter identification device, each of the second evaluation functions is represented as a function in which each of the parameter errors is made minute and minute changes around the parameter group of the object model are tailor-expanded, and the simulation unit is the object. The response signal when the predetermined input signal is given is calculated for each of the plurality of parameter change models in which each of the parameters of the model is slightly changed by one, and the response error calculation unit performs each of the parameters. The response error corresponding to each parameter change model is calculated from the response signal of the change model and the response signal of the actual machine, and the evaluation value calculation unit uses the response error of each parameter change model to obtain the parameter change model. The output value of each of the first evaluation functions is calculated for each, and the parameter error estimation unit outputs the output value of the first evaluation function for each parameter change model and the output of the first evaluation function of the object model. Using the value and the value, a minute coefficient corresponding to each parameter included in each of the Taylor-expanded second evaluation functions may be calculated, and each parameter error may be estimated.
上記パラメータ同定装置によれば、対象物モデルに含まれる複数のパラメータを一つずつ微小変化させたときの対象物モデルである複数のパラメータ変更モデルを生成し、各パラメータ変更モデルに対して入力信号を与えたときの応答信号を取得し、各応答信号と実機応答信号との応答誤差を得る。このようにすることで、各パラメータが応答信号に生じさせる応答誤差の影響を個別に捉えることが可能となる。そして、このようにして得た応答誤差を用いて、第1評価関数の出力値と第2評価関数の出力値との差がゼロとなるような各パラメータ誤差を推定する。 According to the above parameter identification device, a plurality of parameter change models, which are object models when a plurality of parameters included in the object model are slightly changed one by one, are generated, and an input signal is input to each parameter change model. The response signal when is given is acquired, and the response error between each response signal and the actual machine response signal is obtained. By doing so, it becomes possible to individually grasp the influence of the response error caused by each parameter on the response signal. Then, using the response error obtained in this way, each parameter error is estimated so that the difference between the output value of the first evaluation function and the output value of the second evaluation function becomes zero.
上記パラメータ同定装置において、各前記第2評価関数は、例えば、以下の式で表される。以下の式において、J1~Jrは複数の前記第2評価関数、δP1~δPnは各前記パラメータ誤差、行列ΔMは微係数行列である。 In the parameter identification device, each of the second evaluation functions is represented by, for example, the following equation. In the following equation, J1 to Jr are a plurality of the second evaluation functions, δP1 to δPn are the parameter errors, and the matrix ΔM is a fine coefficient matrix.
また、上記式において、行列ΔMの各要素は以下の式で表されてもよい。 Further, in the above equation, each element of the matrix ΔM may be expressed by the following equation.
上記パラメータ同定装置は、前記パラメータ補正部によって補正された各前記パラメータを用いることにより前記対象物モデルを更新するモデル更新部と、更新後の前記対象物モデルに前記所定の入力信号を与えたときの応答信号を得、前記応答信号と前記実機応答信号との応答誤差に基づく評価値が予め設定されている許容範囲内であるか否かを判定する判定部とを更に備えていても良く、前記判定部によって前記評価値が前記許容範囲内でないと判定された場合に、更新後の対象物モデルを用いた前記パラメータ誤差の算出を再度行うこととしてもよい。 When the parameter identification device gives the predetermined input signal to the model update unit that updates the object model by using each of the parameters corrected by the parameter correction unit and the updated object model. The response signal may be further provided with a determination unit for determining whether or not the evaluation value based on the response error between the response signal and the actual machine response signal is within the preset allowable range. When the determination unit determines that the evaluation value is not within the permissible range, the parameter error may be calculated again using the updated object model.
上記パラメータ同定装置によれば、実機応答信号に対する対象物モデルの応答信号の応答誤差に基づく評価値が所定の許容範囲内となるまで、パラメータ誤差の推定を繰り返し行うので、対象物モデルの応答を実機の応答により近づけることが可能となる。 According to the parameter identification device, the parameter error is estimated repeatedly until the evaluation value based on the response error of the response signal of the object model to the response signal of the actual machine is within a predetermined allowable range, so that the response of the object model can be obtained. It is possible to get closer to the response of the actual machine.
本発明の第二態様は、コンピュータが、対象物をモデル化した対象物モデルに所定の入力信号を入力したときの応答信号をシミュレーションするシミュレーション工程と、前記対象物に前記所定の入力信号を入力したときの実機応答信号に対する前記応答信号の応答誤差を算出する応答誤差算出工程と、応答誤差の関数として表された複数の異なる第1評価関数に対して、前記応答誤差算出工程において演算された前記応答誤差を与えることにより、各前記第1評価関数の出力値を演算する評価値演算工程と、前記第1評価関数を前記対象物モデルに含まれる各パラメータ誤差の関数として表した第2評価関数を用いて、前記第1評価関数の出力値と前記第2評価関数の出力値との差がゼロとなるような各前記パラメータ誤差の値を推定するパラメータ誤差推定工程と、前記パラメータ誤差推定工程において推定された各前記パラメータ誤差の値を用いて、前記対象物モデルに含まれる各パラメータの値を補正するパラメータ補正工程とを実行するパラメータ同定方法である。 The second aspect of the present invention is a simulation step of simulating a response signal when a computer inputs a predetermined input signal to an object model in which an object is modeled, and inputting the predetermined input signal to the object. In the response error calculation step, a response error calculation step of calculating the response error of the response signal with respect to the actual machine response signal and a plurality of different first evaluation functions expressed as a function of the response error were calculated. An evaluation value calculation step for calculating the output value of each of the first evaluation functions by giving the response error, and a second evaluation in which the first evaluation function is represented as a function of each parameter error included in the object model. A parameter error estimation process for estimating the value of each parameter error such that the difference between the output value of the first evaluation function and the output value of the second evaluation function becomes zero using a function, and the parameter error estimation. It is a parameter identification method which performs a parameter correction step which corrects the value of each parameter included in the object model using the value of each said parameter error estimated in the step.
本発明の第三態様は、対象物をモデル化した対象物モデルに所定の入力信号を入力したときの応答信号をシミュレーションするシミュレーション処理と、前記対象物に前記所定の入力信号を入力したときの実機応答信号に対する前記応答信号の応答誤差を算出する応答誤差算出処理と、応答誤差の関数として表された複数の異なる第1評価関数に対して、前記応答誤差算出処理において演算された前記応答誤差を与えることにより、各前記第1評価関数の出力値を演算する評価値演算処理と、前記第1評価関数を前記対象物モデルに含まれる各パラメータ誤差の関数として表した第2評価関数を用いて、前記第1評価関数の出力値と前記第2評価関数の出力値との差がゼロとなるような各前記パラメータ誤差の値を推定するパラメータ誤差推定処理と、前記パラメータ誤差推定処理において推定された各前記パラメータ誤差の値を用いて、前記対象物モデルに含まれる各パラメータの値を補正するパラメータ補正処理とをコンピュータに実行させるためのパラメータ同定プログラムである。 A third aspect of the present invention is a simulation process that simulates a response signal when a predetermined input signal is input to an object model that models an object, and a simulation process when the predetermined input signal is input to the object. The response error calculated in the response error calculation process for a response error calculation process for calculating the response error of the response signal to the actual machine response signal and a plurality of different first evaluation functions represented as functions of the response error. The evaluation value calculation process for calculating the output value of each of the first evaluation functions and the second evaluation function of expressing the first evaluation function as a function of each parameter error included in the object model are used. The parameter error estimation process for estimating the value of each parameter error such that the difference between the output value of the first evaluation function and the output value of the second evaluation function becomes zero, and the estimation in the parameter error estimation process. It is a parameter identification program for causing a computer to execute a parameter correction process for correcting the value of each parameter included in the object model by using the value of each of the parameter errors.
本発明によれば、非線形モデルを線形化することなくパラメータの同定を行うことができるとともに、同定精度を向上させることができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to identify parameters without linearizing a nonlinear model, and it is possible to improve the identification accuracy.
以下に、本発明に係るパラメータ同定装置及びその方法並びにプログラムの一実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a parameter identification apparatus according to the present invention, a method thereof, and an embodiment of a program will be described with reference to the drawings.
まず、本発明の一実施形態に関するパラメータ同定の考え方について図を参照して説明する。
まず、パラメータの同定を行いたい対象物の数理モデル(以下「対象物モデル」という。)を作成する。対象物モデルは、非線形要素を含むモデルであってもよいし、非線形要素を含まない線形要素のみのモデルであってもよい。また、対象物モデルは、例えば、制御の対象とされる制御対象のみをモデル化したものであってもよいし、制御系までも含めたモデルとされていてもよい。対象物の一例として、ロボット等の機械系や、水中航走体等の移動体が挙げられるが、本発明の適用先はこのようなものに限定されず、パラメータ同定が必要となる構造物に広く適用することが可能である。
First, the concept of parameter identification according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, a mathematical model of the object for which the parameters are to be identified (hereinafter referred to as "object model") is created. The object model may be a model including non-linear elements or a model having only linear elements not including non-linear elements. Further, the object model may be, for example, a model of only a controlled object to be controlled, or may be a model including a control system. Examples of objects include mechanical systems such as robots and moving objects such as underwater vehicles, but the application of the present invention is not limited to such objects, and structures that require parameter identification are used. It can be widely applied.
まず、図1に示すように、便宜上、対象物10の実機の特性を(1)式で示す。
First, as shown in FIG. 1, for convenience, the characteristics of the actual machine of the
dX/dt=f(X, P, U) (1) dX / dt = f (X, P, U) (1)
(1)式において、fは対象物10の関数、Xは対象物10の状態ベクトル(次元k)、Pは対象物10のパラメータ群(次元n)、Uは入力(次元q)を示している。
In the equation (1), f is a function of the
対象物10の数理モデル(対象物モデル)は、以下の(2)式で表される。 The mathematical model of the object 10 (object model) is expressed by the following equation (2).
dXm/dt=fm(Xm, Pm, Um) (2) dXm / dt = fm (Xm, Pm, Um) (2)
(2)式において、fmはモデルの関数、Xmはモデルの状態ベクトル、Pmはモデルのパラメータ群、Umはモデルの入力を示している。
ここで、対象物モデルは、式の構造は同じで、パラメータにのみ誤差があると仮定する。すなわち、本実施形態では、この条件下においてパラメータを同定する。
In equation (2), fm is a model function, Xm is a model state vector, Pm is a model parameter group, and Um is a model input.
Here, it is assumed that the object model has the same structure of the equation and has an error only in the parameters. That is, in this embodiment, the parameters are identified under this condition.
まず、対象物モデルが対象物10に対してパラメータ誤差を持つ場合、対象物10の実機に入力信号Uを与えたときの実機応答信号Xと、対象物モデルに入力信号Uを与えたときの応答信号Xmとは異なるため、その応答誤差をΔX、パラメータ誤差をΔPとすると以下(3)、(4)式のように表される。
First, when the object model has a parameter error with respect to the
ΔX=X-Xm (3)
ΔP=P-Pm (4)
ΔX = X-Xm (3)
ΔP = P-Pm (4)
次に、応答誤差に関する第1評価関数Jを定義する。応答誤差の関数として表される第1評価関数Jは、以下の(5)式で表される。 Next, the first evaluation function J regarding the response error is defined. The first evaluation function J expressed as a function of the response error is expressed by the following equation (5).
(5)式において、T1、T2は応答誤差を積分で評価する時間区間であり、任意に設定できる。また、gは第1評価関数の関数である。第1評価関数Jは、上述したパラメータ誤差がない状態ではゼロとなる。上記第1評価関数Jは、異なる関数のものを複数用意し、その数をrとする(J1、J2、J3、・・・Jr)。 In the equation (5), T1 and T2 are time intervals for evaluating the response error by integration, and can be arbitrarily set. Further, g is a function of the first evaluation function. The first evaluation function J becomes zero in the absence of the parameter error described above. As the first evaluation function J, a plurality of different functions are prepared, and the number thereof is r (J1, J2, J3, ... Jr).
一方、対象物10の実機と対象物モデルとの応答誤差ΔXは、対象物モデルに含まれるパラメータ誤差に起因する運動によって生じた誤差であると捉えることができる。そうすると、応答誤差の関数として表された第1評価関数Jは、対象物モデルのパラメータ誤差の関数としても表現することができ、以下の(6)式のように表すことができる。
On the other hand, the response error ΔX between the actual machine of the
例えば、第1評価関数J1、J2、J3、・・・Jrに上記応答誤差ΔXを代入したときの出力値は、各パラメータ誤差δP1~δPnによって生じる運動の和として表すことができる。そして、各パラメータ誤差δPi(i=1~n)を微小とし、上述した対象物モデルのパラメータ群Pm周りの微小変化をテイラー展開して1次までの式とすると、第1評価関数J1~Jrは、以下の(7)式で表すことができる。本実施形態では、以下の(7)式で示される評価関数を便宜上「第2評価関数」という。
この第2評価関数は、第1評価関数をパラメータ誤差の観点から捉えて表現したものであり、対象物モデルに含まれる各パラメータ誤差の関数として表される。
第1評価関数と、第2評価関数とは同じものを違う観点から表現したものなので、第1評価関数の出力値と第2評価関数の出力値とは等価であるとおくことができる。すなわち、第1評価関数の出力値と第2評価関数の出力値との差がゼロとなるような各パラメータ誤差の値を推定すればよい。
For example, the output value when the response error ΔX is substituted into the first evaluation functions J1, J2, J3, ... Jr can be expressed as the sum of the motions generated by each parameter error δP1 to δPn. Then, if each parameter error δPi (i = 1 to n) is set to a minute value and the minute change around the parameter group Pm of the above-mentioned object model is expanded by Taylor to obtain an equation up to the first order, the first evaluation functions J1 to Jr. Can be expressed by the following equation (7). In this embodiment, the evaluation function represented by the following equation (7) is referred to as a "second evaluation function" for convenience.
This second evaluation function is expressed by grasping the first evaluation function from the viewpoint of parameter error, and is expressed as a function of each parameter error included in the object model.
Since the first evaluation function and the second evaluation function are expressed from different viewpoints, it can be said that the output value of the first evaluation function and the output value of the second evaluation function are equivalent. That is, the value of each parameter error may be estimated so that the difference between the output value of the first evaluation function and the output value of the second evaluation function becomes zero.
(7)式において、微係数∂J/Piは、関数が未知であるからこのままでは解けないため、∂J/PiをΔJ/ΔPiに近似すると、上記(7)式は以下の(8)式に示す行列式で表すことができる。 In the equation (7), the fine coefficient ∂J / Pi cannot be solved as it is because the function is unknown. Therefore, if ∂J / Pi is approximated to ΔJ / ΔPi, the above equation (7) is the following equation (8). It can be expressed by the determinant shown in.
上記(8)式において、行列ΔMの各要素、換言すると、テイラー展開における各微係数(ΔJ1/ΔP1~ΔJr/ΔPn)は、対象物モデルのパラメータPj(j=1~n)を一つずつ微小変化(Pj+ΔPj)させたときの対象物モデルの応答信号の変化から数値的に求めることができる。
例えば、対象物モデルのパラメータを一つずつ個別に微小変化させたときの対象物モデル(以下「パラメータ変更モデル」という。)を生成し、そのパラメータ変更モデルに入力信号Uを与えたときの応答信号をそれぞれシミュレーションによって得る。そして、各パラメータ変更モデルの各応答信号と実機応答信号とから各パラメータ変更モデルに対応する応答誤差を算出し、算出した応答誤差を用いてパラメータ変更モデル毎に各第1評価関数の出力値を演算し、これらパラメータ変更モデル毎の第1評価関数の出力値と、対象物モデルの第1評価関数の出力値とを用いて、上記第2評価関数に含まれる各パラメータに対応する微係数(ΔJ1/ΔP1~ΔJr/ΔPn)を算出する。
例えば、上記(8)式における微係数は、以下の(9)式で表される。
In the above equation (8), each element of the matrix ΔM, in other words, each minute coefficient (ΔJ1 / ΔP1 to ΔJr / ΔPn) in the Taylor expansion, has one parameter Pj (j = 1 to n) of the object model. It can be obtained numerically from the change in the response signal of the object model when a small change (Pj + ΔPj) is made.
For example, a response when an object model (hereinafter referred to as "parameter change model") is generated when the parameters of the object model are individually and minutely changed, and an input signal U is given to the parameter change model. Each signal is obtained by simulation. Then, the response error corresponding to each parameter change model is calculated from each response signal of each parameter change model and the actual machine response signal, and the output value of each first evaluation function is calculated for each parameter change model using the calculated response error. Using the output value of the first evaluation function for each of these parameter change models and the output value of the first evaluation function of the object model, the minute coefficient corresponding to each parameter included in the second evaluation function ( ΔJ1 / ΔP1 to ΔJr / ΔPn) is calculated.
For example, the fine coefficient in the above equation (8) is expressed by the following equation (9).
このようにして、(8)式における各パラメータの微係数、換言すると、行列ΔMの各要素が算出されると、(8)式において未知のパラメータは、パラメータ誤差δP1~δPnのみとなる。したがって、例えば、未知のパラメータ誤差δP1~δPnは、以下の(10)式で与えられる評価関数を用いた最小二乗法によって得ることができる。 In this way, when the fine coefficients of each parameter in the equation (8), in other words, each element of the matrix ΔM is calculated, the only unknown parameter in the equation (8) is the parameter error δP1 to δPn. Therefore, for example, the unknown parameter errors δP1 to δPn can be obtained by the least squares method using the evaluation function given by the following equation (10).
δPV=(ΔMTΔM)-1JV (10)
δPV=(δP1,δP2,・・・δPn)T
JV=(J1,J2,・・・Jr)T
δPV = (ΔM T ΔM) -1 JV (10)
δPV = (δP1, δP2, ・ ・ ・ δPn) T
JV = (J1, J2, ... Jr) T
また、パラメータPmの次元nと、評価関数の数rとが同じ場合(n=r)には、正方行列となるので、最小二乗法を用いることなく、(11)式に示すように、逆行列ΔM-1を用いて未知のパラメータ誤差δP1~δPnを演算することが可能である。 Further, when the dimension n of the parameter Pm and the number r of the evaluation function are the same (n = r), a square matrix is obtained. It is possible to calculate unknown parameter errors δP1 to δPn using the matrix ΔM -1 .
δPV=ΔM-1・JV (11) δPV = ΔM -1・ JV (11)
このようにして、各パラメータについてのパラメータ誤差δP1~δPnが推定されると、推定したこれらパラメータ誤差を用いて対象物モデルに用いられている各パラメータを補正し、各パラメータを更新する。例えば、補正後のパラメータは、対象物モデルに設定されていた各パラメータの初期値から各パラメータ誤差の値を減算した値となる。なお、このとき収束性を考えて、パラメータ誤差に調整係数k(k<1)を乗じた値を各パラメータの初期値から減算することにより、各パラメータの値を更新することとしてもよい。 In this way, when the parameter errors δP1 to δPn for each parameter are estimated, each parameter used in the object model is corrected by using these estimated parameter errors, and each parameter is updated. For example, the corrected parameter is a value obtained by subtracting the value of each parameter error from the initial value of each parameter set in the object model. At this time, in consideration of convergence, the value of each parameter may be updated by subtracting the value obtained by multiplying the parameter error by the adjustment coefficient k (k <1) from the initial value of each parameter.
次に、上述した本実施形態に係るパラメータ同定を実現するための具体的な装置構成について説明する。 Next, a specific device configuration for realizing the parameter identification according to the present embodiment described above will be described.
図2は、本発明の一実施形態に係るパラメータ同定装置1のハードウェア構成の一例を示した概略構成図である。パラメータ同定装置1は、図1に示すように、コンピュータ(計算機システム)を有し、例えば、CPU11、CPU11が実行するプログラム及びこのプログラムにより参照されるデータ等を記憶するための補助記憶装置12、各プログラム実行時のワーク領域として機能する主記憶装置13、ネットワークに接続するための通信インターフェース14、キーボードやマウス等からなる入力部15、及びデータを表示する液晶表示装置等からなる表示部16等を備えている。これら各部は、例えば、バス18を介して接続されている。補助記憶装置12は、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等が一例として挙げられる。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of the hardware configuration of the
後述する各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラム(例えば、設計支援プログラム)の形式で補助記憶装置12に記憶されており、このプログラムをCPU11が主記憶装置13に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、補助記憶装置12に予めインストールされている形態や、他のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、DVD-ROM、半導体メモリ等である。
As an example, a series of processes for realizing various functions described later are stored in the
図3は、本実施形態に係るパラメータ同定装置1が有する機能の一例を示した機能ブロック図である。図3に示すように、パラメータ同定装置1は、記憶部20と、シミュレーション部21と、応答誤差算出部22と、評価値算出部23と、パラメータ誤差推定部24と、パラメータ補正部25と、モデル更新部26と、判定部27とを主な構成として備えている。
FIG. 3 is a functional block diagram showing an example of the functions of the
記憶部20には、パラメータ同定を行うのに必要となる各種演算式やデータ等が格納されている。例えば、記憶部20には、対象物をモデル化した対象物モデル、対象物モデルに含まれる各パラメータの初期値、上述した各種演算式、例えば、複数の評価関数、パラメータ誤差を推定するための各種演算式(例えば、上記(3)、(5)、(6)、(8)~(11)式等)、また、これら演算式を用いてパラメータ同定を行うために必要とされる各種データ等が格納されている。また、記憶部20は、パラメータ同定処理を実行するに当たり、処理の中で発生したデータを一時的に格納する記憶領域としても用いられる。
The
シミュレーション部21は、対象物10をモデル化した対象物モデルに所定の入力信号Uを入力したときの応答信号Xmをシミュレーションにより求める。また、シミュレーション部21は、対象物モデルの各パラメータの値を一つずつ微小変化させた複数のパラメータ変更モデルに対して、所定の入力信号Uをそれぞれ与えたときの応答信号を演算する。
The
応答誤差算出部22は、対象物10の実機に所定の入力信号Uを入力したときの応答信号である実機応答信号Xに対する対象物モデルの応答信号Xmの応答誤差ΔXを算出する。また、応答誤差算出部22は、各パラメータ変更モデルの応答信号と実機応答信号Xとから各パラメータ変更モデルに対応する応答誤差を算出する。
The response
評価値算出部23は、記憶部20に格納されている複数の異なる第1評価関数J1~Jrに応答誤差算出部22によって算出された応答誤差ΔXを代入することにより、各第1評価関数J1~Jrの出力値を得る。また、評価値算出部23は、第1評価関数J1~Jrに対して、応答誤差算出部22によって算出された各パラメータ変更モデルの応答誤差を代入することにより、パラメータ変更モデル毎に各第1評価関数J1~Jrの出力値を演算する。
The evaluation
ここで第1評価関数は上述したように応答誤差の関数として与えられている。第1評価関数の一例として、以下の(12)、(13)式が挙げられる。第1評価関数は、例えば、(12)式に示されるように、応答誤差を所定の時間区間で積分する関数として与えられる。また、第1評価関数は、例えば、(13)式に示されるように、応答誤差の二乗を所定の時間区間で積分する関数として与えられる。(12)式を用いることで、パラメータ誤差を収束させる過程で、応答誤差が増えているのか減っているのかという増減方向を把握することができ、(13)式を用いることで、応答誤差の絶対値の変動を把握することができる。 Here, the first evaluation function is given as a function of the response error as described above. As an example of the first evaluation function, the following equations (12) and (13) can be mentioned. The first evaluation function is given, for example, as a function that integrates the response error in a predetermined time interval as shown in the equation (12). Further, the first evaluation function is given as a function that integrates the square of the response error in a predetermined time interval, for example, as shown in the equation (13). By using equation (12), it is possible to grasp the increasing / decreasing direction of whether the response error is increasing or decreasing in the process of converging the parameter error, and by using equation (13), the response error can be determined. It is possible to grasp the fluctuation of the absolute value.
パラメータ誤差推定部24は、記憶部20から第2評価関数を取得し、第2評価関数の出力値と第1評価関数の出力値との差がゼロとなるような各パラメータ誤差の値を推定する。具体的には、第2評価関数にパラメータ変更モデル毎の第1評価関数の出力値と、対象物モデルの第1評価関数の出力値とを用いて、各第2評価関数に含まれる各パラメータに対応する微係数を算出し、各パラメータ誤差を推定する。
The parameter
パラメータ補正部25は、パラメータ誤差推定部24によって推定された各パラメータ誤差の値を用いて、対象物モデルに含まれる各パラメータの値を補正する。
モデル更新部26は、パラメータ補正部25によって補正された新たな各パラメータを用いることにより、対象物モデルを更新する。
判定部27は、更新後の対象物モデルに所定の入力信号を与えたときの応答信号を得、応答信号と対象物10の実機の応答である実機応答信号との応答誤差に基づく評価値が予め設定されている許容範囲内であるか否かを判定する。例えば、更新後の対象物モデルの応答信号と実機応答信号との応答誤差を用いて算出した各第1評価関数J1~Jrの出力値がそれぞれ評価関数毎に設定された所定の許容範囲内にあるか否かを判定する。
この結果、例えば、評価関数の出力値が許容範囲内にない評価関数が一つでも存在した場合には、現在のパラメータに含まれているパラメータ誤差が大きいと判断し、パラメータ同定装置1は、更新後の対象モデルを用いて再度パラメータの同定を行う。なお、この判定基準は、対象物モデルに求められる精度に応じて適宜設定することが可能である。
The
The
The
As a result, for example, if there is even one evaluation function whose output value of the evaluation function is not within the permissible range, it is determined that the parameter error included in the current parameter is large, and the
次に、本実施形態に係るパラメータ同定装置1によって実現されるパラメータ同定方法について図4~図5を参照して説明する。図4及び図5は、本実施形態に係るパラメータ同定方法の手順の一例を示したフローチャートである。後述するパラメータ同定方法は、例えば、補助記憶装置12に格納されているパラメータ同定プログラムをCPU11が主記憶装置13に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより実現される。
Next, the parameter identification method realized by the
なお、以下の説明では、説明の便宜上、対象物モデルのパラメータ群に、同定したいパラメータが2つ含まれている場合を具体例として挙げ、これら2つのパラメータPm=(P1m、P2m)を同定する場合について説明する。また、用いられる第1評価関数も上述した(13)式、(14)式で表された2つの第1評価関数J1、J2を用いるものとする。また、対象物モデルには、パラメータPmの初期値としてP1m(0)、P2m(0)が設定されているものとする。
なお、図4、図5に示したパラメータ同定方法の手順は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。また、複数の処理を平行して行うこととしてもよい。
In the following description, for convenience of explanation, a case where two parameters to be identified are included in the parameter group of the object model is given as a specific example, and these two parameters Pm = (P1m, P2m) are identified. The case will be described. Further, as the first evaluation function used, it is assumed that the two first evaluation functions J1 and J2 represented by the above-mentioned equations (13) and (14) are used. Further, it is assumed that P1m (0) and P2m (0) are set as the initial values of the parameters Pm in the object model.
The procedure of the parameter identification method shown in FIGS. 4 and 5 is an example, and unnecessary steps are deleted, new steps are added, or the processing order is changed within a range not deviating from the gist of the present invention. You may do it. Further, a plurality of processes may be performed in parallel.
まず、対象物モデルに対して所定の入力信号Uを与えることにより応答信号Xm_0(t)を得る(SA1)。
次に、対象物の実機に入力信号Uを与えたときの応答信号X_0(t)と、応答信号Xm_0(t)との差分である応答誤差ΔX_0(t)を算出する(SA2)。
続いて、応答誤差ΔX_0(t)を各第1評価関数J1、J2に与えた時の出力値J1_0、J2_0を演算する(SA3)。
上記応答誤差ΔX_0(t)、出力値J1_0、J2_0は一時的に記憶部20に格納される。
First, a response signal Xm_0 (t) is obtained by giving a predetermined input signal U to the object model (SA1).
Next, the response error ΔX_0 (t), which is the difference between the response signal X_0 (t) when the input signal U is given to the actual machine of the object and the response signal Xm_0 (t), is calculated (SA2).
Subsequently, the output values J1_0 and J2_0 when the response error ΔX_0 (t) is given to the first evaluation functions J1 and J2 are calculated (SA3).
The response error ΔX_0 (t), output values J1_0, and J2_0 are temporarily stored in the
続いて、対象モデルのパラメータP1m(0)のみを微小変化ΔP1させた対象物モデルであるパラメータ変更モデルを作成し、このパラメータ変更モデルに対して所定の入力信号Uを与えた時の応答信号Xm_1(t)をシミュレーションにより得る(SA4)。 Subsequently, a parameter change model, which is an object model in which only the parameter P1m (0) of the target model is slightly changed by ΔP1, is created, and a response signal Xm_1 when a predetermined input signal U is given to this parameter change model. (T) is obtained by simulation (SA4).
続いて、応答信号Xm_1(t)と実機応答信号Xとの応答誤差ΔX_1(t)を算出し(SA5)、更に、算出した応答誤差ΔX_1(t)を用いて各第1評価関数J1、J2の出力値J1_1、J2_1を算出する(SA6)。
上記応答誤差ΔX_1(t)、出力値J1_1、J2_1は一時的に記憶部20に格納される。
Subsequently, the response error ΔX_1 (t) between the response signal Xm_1 (t) and the actual machine response signal X is calculated (SA5), and further, the calculated response error ΔX_1 (t) is used to generate the first evaluation functions J1 and J2, respectively. Output values J1_1 and J2_1 of are calculated (SA6).
The response error ΔX_1 (t) and the output values J1_1 and J2_1 are temporarily stored in the
次に、対象モデルのパラメータP2m(0)のみを微小変化ΔP2させたパラメータ変更モデルを作成し、このパラメータ変更モデルに対して所定の入力信号Uを与えた時の応答信号Xm_2(t)をシミュレーションにより得る(SA7)。 Next, a parameter change model is created in which only the parameter P2m (0) of the target model is slightly changed by ΔP2, and the response signal Xm_2 (t) when a predetermined input signal U is given to this parameter change model is simulated. Obtained by (SA7).
続いて、応答信号Xm_2(t)と実機応答信号Xとの応答誤差ΔX_2(t)を算出し(SA8)、更に、算出した応答誤差ΔX_2(t)を用いて各第1評価関数J1、J2の出力値J1_2、J2_2を算出する(SA9)。
上記応答誤差ΔX_2(t)、出力値J1_2、J2_2は一時的に記憶部20に格納される。
Subsequently, the response error ΔX_2 (t) between the response signal Xm_2 (t) and the actual machine response signal X is calculated (SA8), and further, the calculated response error ΔX_2 (t) is used to generate the first evaluation functions J1 and J2, respectively. Output values J1_2 and J2_2 of are calculated (SA9).
The response error ΔX_2 (t), output values J1_2, and J2_2 are temporarily stored in the
続いて、記憶部20に格納された上記演算結果ΔX_0(t)、ΔX_1(t)、ΔX_2(t)、J1_0、J2_0、J1_1、J2_1、J1_2、J2_2及び微小変化量ΔP1、ΔP2を用いて、パラメータ誤差の推定を行う(SA10)。
Subsequently, using the above calculation results ΔX_0 (t), ΔX_1 (t), ΔX_2 (t), J1_0, J2_0, J1_1, J2_1, J1-2, J2_1 and minute change amounts ΔP1 and ΔP2 stored in the
具体的には、上述した(8)式の行列ΔMの各要素を算出し、その逆行列ΔM-1を用いてパラメータ誤差δP1、δP2を推定する。
ここで、行列ΔMの各要素は、以下の式によって算出される。
Specifically, each element of the matrix ΔM of the above-mentioned equation (8) is calculated, and the parameter errors δP1 and δP2 are estimated using the inverse matrix ΔM -1 .
Here, each element of the matrix ΔM is calculated by the following equation.
ΔM[1,1]=ΔJ1/ΔP1=[J1_1-J1_0]/ΔP1
ΔM[1,2]=ΔJ1/ΔP2=[J1_2-J1_0]/ΔP2
ΔM[2,1]=ΔJ2/ΔP1=[J2_1-J2_0]/ΔP1
ΔM[2,2]=ΔJ2/ΔP2=[J2_2-J2_0]/ΔP2
ΔM [1,1] = ΔJ1 / ΔP1 = [J1_1-J1_0] / ΔP1
ΔM [1,2] = ΔJ1 / ΔP2 = [J1_2-J1_0] / ΔP2
ΔM [2,1] = ΔJ2 / ΔP1 = [J2_1-J2_0] / ΔP1
ΔM [2,2] = ΔJ2 / ΔP2 = [J2_2-J2_0] / ΔP2
そして、上記行列ΔMの逆行列を用いて、以下の式から、未知のパラメータであるパラメータ誤差δP1、δP2を演算する。 Then, using the inverse matrix of the above matrix ΔM, the parameter errors δP1 and δP2, which are unknown parameters, are calculated from the following equations.
δPV=ΔM-1・JV
ここで、δPV=(δP1,δP2)T、JV=[J1_0, J2_0]である。
δPV = ΔM -1・ JV
Here, δPV = (δP1, δP2) T , JV = [J1_0, J2_0].
このようにして、パラメータ誤差δP1、δP2が算出されると、このパラメータ誤差δP1、δP2を用いて各パラメータの初期値P1m(0)、P2m(0)を補正する(図5のSA11)。補正後の各パラメータの値P1e、P2eは、以下の式で表される。ここで、kは収束性を考慮した調整係数である。 When the parameter errors δP1 and δP2 are calculated in this way, the initial values P1m (0) and P2m (0) of each parameter are corrected by using the parameter errors δP1 and δP2 (SA11 in FIG. 5). The corrected values P1e and P2e of each parameter are expressed by the following equations. Here, k is an adjustment coefficient in consideration of convergence.
P1e=P1m(0)-k・δP1
P2e=P2m(0)-k・δP2
P1e = P1m (0) -k ・ δP1
P2e = P2m (0) -k ・ δP2
続いて、補正後の各パラメータP1e、P2eを用いた対象物モデルを生成し、対象物モデルを更新する(SA12)。続いて、更新後の対象物モデルに所定の入力信号Uを与えたときの応答信号をシミュレーションによって取得する(SA13)。そして、この応答信号と実機応答信号との応答誤差を演算し(SA14)、演算した応答誤差を用いた評価関数の出力値を演算する(SA15)。
続いて、出力値が所定の許容範囲内であるか否かを判定し(SA16)、所定の許容範囲内であれば(SA16:YES)、現在の対象物モデルに用いられている各パラメータの値を確定し(SA17)、本処理を終了する。
Subsequently, an object model using the corrected parameters P1e and P2e is generated, and the object model is updated (SA12). Subsequently, a response signal when a predetermined input signal U is given to the updated object model is acquired by simulation (SA13). Then, the response error between the response signal and the actual machine response signal is calculated (SA14), and the output value of the evaluation function using the calculated response error is calculated (SA15).
Subsequently, it is determined whether or not the output value is within the predetermined allowable range (SA16), and if it is within the predetermined allowable range (SA16: YES), the parameters of each parameter used in the current object model are used. The value is fixed (SA17), and this process ends.
一方、出力値が所定の許容範囲外である場合には(SA16:NO)、更新後の対象モデル、すなわち、パラメータP1e、P2eを初期値として(SA18)、ステップSA1に戻り、更新後の対象モデルを用いてステップSA1以降の処理を行う。そして、ステップSA16において、出力値が所定の許容範囲内であると判定されるまで、上記処理が繰り返し行われることとなる。 On the other hand, when the output value is out of the predetermined allowable range (SA16: NO), the updated target model, that is, the parameters P1e and P2e as initial values (SA18), returns to step SA1 and the updated target. The processing after step SA1 is performed using the model. Then, in step SA16, the above processing is repeated until it is determined that the output value is within a predetermined allowable range.
なお、複数回にわたってステップSA1~SA18の処理を繰り返すと、対象物モデルの応答信号に感度の高いパラメータと、感度の低いパラメータとを判別することができる。例えば、感度の低いパラメータは、そのパラメータの値を微小変化させても応答信号にあまり影響がでない。このようなパラメータについては、パラメータ誤差が含まれていても、そのパラメータ誤差が応答信号に与える影響は非常に小さいものとみなせるため、そのような感度の低いパラメータ誤差をゼロとみなすこととしてもよい。このように、感度の低いパラメータを判別したときには、そのパラメータ誤差をゼロとおくことにより、未知数の数を少なくすることができる。これにより、行列のランクを少なくすることができる。この結果、パラメータ同定の演算処理負担を軽減でき、時間も短縮することが可能となる。 By repeating the processes of steps SA1 to SA18 a plurality of times, it is possible to discriminate between a parameter having a high sensitivity and a parameter having a low sensitivity to the response signal of the object model. For example, a parameter with low sensitivity does not have much effect on the response signal even if the value of the parameter is slightly changed. For such parameters, even if the parameter error is included, the influence of the parameter error on the response signal can be regarded as very small. Therefore, such a low-sensitivity parameter error may be regarded as zero. .. In this way, when a parameter with low sensitivity is discriminated, the number of unknowns can be reduced by setting the parameter error to zero. This makes it possible to reduce the rank of the matrix. As a result, the operational processing load of parameter identification can be reduced, and the time can be shortened.
以上説明したように、本実施形態に係るパラメータ同定装置1及びその方法並びにプログラムによれば、実機と対象物モデルとの応答誤差は、対象物モデルに含まれるパラメータ誤差に起因する運動によって生じた誤差であるとみなし、応答誤差の関数を対象物モデルに含まれるパラメータ誤差の関数として表現して、パラメータ誤差を推定する。そして、推定したパラメータ誤差を用いて対象物モデルのパラメータを補正することで、対象物モデルの各パラメータを真値に近づけることが可能となる。これにより、実機に近い応答特性を持つ対象物モデルを得ることが可能となる。また、本実施形態によれば、非線形モデルは非線形モデルのまま用いてパラメータ同定を行うことができる。
As described above, according to the
以上、本発明について実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更又は改良を加えることができ、該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上記実施形態を適宜組み合わせてもよい。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. Various changes or improvements can be made to the above embodiments without departing from the gist of the invention, and the modified or improved embodiments are also included in the technical scope of the present invention. Moreover, you may combine the said embodiment as appropriate.
1 :パラメータ同定装置
10 :対象物
20 :記憶部
21 :シミュレーション部
22 :応答誤差算出部
23 :評価値算出部
24 :パラメータ誤差推定部
25 :パラメータ補正部
26 :モデル更新部
27 :判定部
1: Parameter identification device 10: Object 20: Storage unit 21: Simulation unit 22: Response error calculation unit 23: Evaluation value calculation unit 24: Parameter error estimation unit 25: Parameter correction unit 26: Model update unit 27: Judgment unit
Claims (6)
前記対象物に前記所定の入力信号を入力したときの実機応答信号に対する前記応答信号の応答誤差を算出する応答誤差算出部と、
応答誤差の関数として表された複数の異なる第1評価関数に対して、前記応答誤差算出部によって演算された前記応答誤差を与えることにより、各前記第1評価関数の出力値を演算する評価値算出部と、
前記第1評価関数を前記対象物モデルに含まれる各パラメータ誤差の関数として表した第2評価関数を用いて、前記第1評価関数の出力値と前記第2評価関数の出力値との差分がゼロとなるような各前記パラメータ誤差の値を推定するパラメータ誤差推定部と、
前記パラメータ誤差推定部によって推定された各前記パラメータ誤差の値を用いて、前記対象物モデルに含まれる各パラメータの値を補正するパラメータ補正部と
を具備するパラメータ同定装置。 A simulation unit that simulates a response signal when a predetermined input signal is input to an object model that models an object, and a simulation unit.
A response error calculation unit that calculates the response error of the response signal to the actual machine response signal when the predetermined input signal is input to the object, and a response error calculation unit.
An evaluation value for calculating the output value of each of the first evaluation functions by giving the response error calculated by the response error calculation unit to a plurality of different first evaluation functions represented as functions of the response error. Calculation unit and
Using the second evaluation function that expresses the first evaluation function as a function of each parameter error included in the object model, the difference between the output value of the first evaluation function and the output value of the second evaluation function is A parameter error estimator that estimates the value of each of the parameter errors so that it becomes zero,
A parameter identification device including a parameter correction unit that corrects the value of each parameter included in the object model by using the value of each parameter error estimated by the parameter error estimation unit.
前記シミュレーション部は、前記対象物モデルの各前記パラメータを一つずつ微小変化させた複数のパラメータ変更モデルに対して、前記所定の入力信号をそれぞれ与えたときの応答信号をそれぞれ演算し、
前記応答誤差算出部は、各前記パラメータ変更モデルの前記応答信号と前記実機応答信号とから各前記パラメータ変更モデルに対応する応答誤差を算出し、
評価値算出部は、各前記パラメータ変更モデルの前記応答誤差を用いて、前記パラメータ変更モデル毎に各前記第1評価関数の出力値を演算し、
前記パラメータ誤差推定部は、前記パラメータ変更モデル毎の前記第1評価関数の出力値と、前記対象物モデルの前記第1評価関数の出力値とを用いて、前記テイラー展開された各前記第2評価関数に含まれる各パラメータに対応する微係数を算出し、各前記パラメータ誤差を推定する請求項1に記載のパラメータ同定装置。 Each of the second evaluation functions is expressed as a function in which each of the parameter errors is made minute and the minute change around the parameter group of the object model is Taylor-expanded.
The simulation unit calculates a response signal when a predetermined input signal is given to a plurality of parameter change models in which each parameter of the object model is slightly changed by one.
The response error calculation unit calculates the response error corresponding to each parameter change model from the response signal of each parameter change model and the actual machine response signal.
The evaluation value calculation unit calculates the output value of each first evaluation function for each parameter change model by using the response error of each parameter change model.
The parameter error estimation unit uses the output value of the first evaluation function for each parameter change model and the output value of the first evaluation function of the object model to each of the second Taylor-expanded units. The parameter identification device according to claim 1, wherein a minute coefficient corresponding to each parameter included in the evaluation function is calculated and each parameter error is estimated.
更新後の前記対象物モデルに前記所定の入力信号を与えたときの応答信号を得、前記応答信号と前記実機応答信号との応答誤差に基づく評価値が予め設定されている許容範囲内であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部によって前記評価値が前記許容範囲内でないと判定された場合に、更新後の対象物モデルを用いた前記パラメータ誤差の算出を再度行う請求項1から3のいずれかに記載のパラメータ同定装置。 A model update unit that updates the object model by using each of the parameters corrected by the parameter correction unit, and a model update unit.
The response signal when the predetermined input signal is given to the updated object model is obtained, and the evaluation value based on the response error between the response signal and the actual machine response signal is within a preset allowable range. A judgment unit that determines whether or not it is
The parameter identification according to any one of claims 1 to 3, wherein when the determination unit determines that the evaluation value is not within the permissible range, the parameter error is calculated again using the updated object model. Device.
対象物をモデル化した対象物モデルに所定の入力信号を入力したときの応答信号をシミュレーションするシミュレーション工程と、
前記対象物に前記所定の入力信号を入力したときの実機応答信号に対する前記応答信号の応答誤差を算出する応答誤差算出工程と、
応答誤差の関数として表された複数の異なる第1評価関数に対して、前記応答誤差算出工程において演算された前記応答誤差を与えることにより、各前記第1評価関数の出力値を演算する評価値演算工程と、
前記第1評価関数を前記対象物モデルに含まれる各パラメータ誤差の関数として表した第2評価関数を用いて、前記第1評価関数の出力値と前記第2評価関数の出力値との差分がゼロとなるような各前記パラメータ誤差の値を推定するパラメータ誤差推定工程と、
前記パラメータ誤差推定工程において推定された各前記パラメータ誤差の値を用いて、前記対象物モデルに含まれる各パラメータの値を補正するパラメータ補正工程と
を実行するパラメータ同定方法。 The computer
A simulation process that simulates a response signal when a predetermined input signal is input to an object model that models an object, and a simulation process.
A response error calculation step for calculating the response error of the response signal to the actual machine response signal when the predetermined input signal is input to the object, and a response error calculation step.
An evaluation value for calculating the output value of each of the first evaluation functions by giving the response error calculated in the response error calculation step to a plurality of different first evaluation functions represented as functions of the response error. Calculation process and
Using the second evaluation function that expresses the first evaluation function as a function of each parameter error included in the object model, the difference between the output value of the first evaluation function and the output value of the second evaluation function is A parameter error estimation process for estimating the value of each of the parameter errors so as to be zero, and
A parameter identification method for executing a parameter correction step of correcting the value of each parameter included in the object model by using the value of each parameter error estimated in the parameter error estimation step.
前記対象物に前記所定の入力信号を入力したときの実機応答信号に対する前記応答信号の応答誤差を算出する応答誤差算出処理と、
応答誤差の関数として表された複数の異なる第1評価関数に対して、前記応答誤差算出処理によって演算された前記応答誤差を与えることにより、各前記第1評価関数の出力値を演算する評価値演算処理と、
前記第1評価関数を前記対象物モデルに含まれる各パラメータ誤差の関数として表した第2評価関数を用いて、前記第1評価関数の出力値と前記第2評価関数の出力値との差がゼロとなるような各前記パラメータ誤差の値を推定するパラメータ誤差推定処理と、
前記パラメータ誤差推定処理において推定された各前記パラメータ誤差の値を用いて、前記対象物モデルに含まれる各パラメータの値を補正するパラメータ補正処理と
をコンピュータに実行させるためのパラメータ同定プログラム。
Simulation processing that simulates the response signal when a predetermined input signal is input to the object model that models the object, and
Response error calculation processing for calculating the response error of the response signal to the actual machine response signal when the predetermined input signal is input to the object, and
An evaluation value for calculating the output value of each of the first evaluation functions by giving the response error calculated by the response error calculation process to a plurality of different first evaluation functions represented as functions of the response error. Arithmetic processing and
Using the second evaluation function that expresses the first evaluation function as a function of each parameter error included in the object model, the difference between the output value of the first evaluation function and the output value of the second evaluation function is Parameter error estimation processing that estimates the value of each of the parameter errors so that it becomes zero, and
A parameter identification program for causing a computer to perform a parameter correction process for correcting the value of each parameter included in the object model by using the value of each parameter error estimated in the parameter error estimation process.
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