JP7177975B2 - 温度推定装置、温度推定方法 - Google Patents
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Description
測定点の温度から、推定点の温度を算出する温度推定部を備え、
前記温度推定部が、前記測定点の温度の移動平均に基づく第1の数式と、今回算出した前記測定点の温度の移動平均と前回算出した前記測定点の温度の移動平均との差分に基づく第2の数式と、を組合せた温度推定モデルに基づき前記推定点の温度を算出することを特徴とする温度推定装置。
前記第1の数式が前記測定点の温度の移動平均と、サンプリング周期と、に基づき、
前記第2の数式が今回算出した前記測定点の温度の移動平均と前回算出した前記測定点の温度の移動平均と、前記サンプリング周期と、に基づくことを特徴とする構成1に記載の温度推定装置。
測定点の温度を測定する測定ステップと、
温度推定部が、前記測定点の温度から推定点の温度を算出する温度推定ステップと、を備え、
前記温度推定部が前記測定点の温度の移動平均に基づく第1の数式と、今回算出した前記測定点の温度の移動平均と前回算出した前記測定点の温度の移動平均との差分に基づく第2の数式と、を組合せた温度推定モデルに基づき前記推定点の温度を算出することを特徴とする温度推定方法。
図1はこの発明の実施形態による温度調節計の本発明に関する部分を示す概略構成図である。
温度推定装置100は、測温センサ(不図示)からの入力に基づき温度推定対象の推定温度を出力する装置であり、後述する温度推定モデルが格納された温度推定部110を備える。本実施形態においては温度推定装置100及び温度推定部110はマイコンにより構成されている。そのため、種々の機器に組み込むことが可能である。
本実施形態においては、熱伝導における高次遅れと無駄時間を考慮した、第1の数式(以下数式Aとする)と第2の数式(以下数式B)との組み合わせにより生成した温度推定モデルを用いて推定対象の温度を推定する。
本実施形態における温度推定モデルは、上記の数式Aで始まり、数式Aと数式Bの組み合わせで構成される。
例えば、数式の組み合わせの最小単位(A1-B2)にはじまり、数式(A1-A2-B3-A4)、数式(A1-B2-A3-A4-A5)、数式(A1-B2-A3-A4-A5-B6-A7-A8-A9-A10)などがあり、組み合わせ最後の数式の演算結果を温度推定モデルによる温度推定値Te’nとする。
なお、AやBの後の数字は、推定モデル中の数式の組み合わせの段数(順番)を示しており、温度の推定精度とモデル生成工程を行う外部PC等の機器が許容する計算量などに応じて、段数の上限を事前に設定するものとする。
本実施形態においては、温度推定モデルの数式の合計段数の上限を6としている。
図2上段は、本実施形態で温度推定モデルを導出する際に用いたデータを示しており、実際に測定して得られた温度測定値Tsn及び温度推定点における実際の温度値Tenである。また、サンプルnの範囲は0から30である。
本実施形態においては、数式の組み合わせの最小単位(A1-B2)を発端に、段数6を上限とする全ての数式について、それぞれの組み合わせごとに、パラメータαを0から500の範囲で変化させ、更にNを0から500の範囲で変化させながら、推定点の実際の温度値Tenと温度推定モデルによる温度推定値Te’nの最小自乗誤差が小さくなる数式の組み合わせと、その時のパラメータα及びNを探索する。
以下の数3に、本実施形態で求めた温度推定モデルの例を示す。数式の組み合わせは(A1-B2-A3-A4-A5-A6)、パラメータはα2=10.4、N1=18.0、N3=N4=N5=N6=2.6である。
この温度推定モデルの唯一の入力値は温度測定値Tsnであり、温度推定モデルによる演算結果が温度推定値Te’nである。
図2の下段のグラフは、上記温度推定モデルによる演算結果Te’nと温度推定点における実際の温度値Tenを、サンプルnが0から30の範囲で重ね合わせたグラフであり、良く一致していることが分かる。
なお、ここでは計算簡略化のためN3~N5についてはN3と同様の値を入力している。このように、温度推定モデルの後段のNの値については、他と同様の値を用いても良好な結果が得られることがあり、パラメータを簡略化することができる。
式中Sは、サンプリング周期[秒]である。
次に、図4を参照しつつ、本実施形態の温度推定装置100の本発明に関する処理動作について説明する。
外部機器においてモデルに使用する数式の段数の上限値が入力され、更に、実際に測定して得られた温度測定値Tsn及び温度推定点における実際の温度値Tenが入力される。そして上記の通り、全ての数式の組み合わせ及びパラメータの範囲について温度推定演算を実施し、最も推定結果がよくなる組み合わせ及びパラメータが算出される。そして、算出された推定モデルを温度推定部110に格納される。これにより推定点の温度が推定可能となる。さらに、別の位置にある推定点の温度を推定したいとなった場合は、S400の動作を推定点毎に行う。
以上のように、本実施形態の温度推定装置100によれば、平易な四則演算のみで記述されたモデルによって推定点の温度を推定することが可能となるため、少ない計算量にて推定点の温度を推定することができる。
また、温度推定モデルの数式ABを上記の数4のようにすることで、サンプリング周期を変更した場合にも温度推定モデルのパラメータを変更することなく温度推定が可能となる。
本実施形態においては、推定点は1つであるものとして説明したが、複数の推定点の温度を推定可能に構成されていてもよい。その場合は、温度推定装置100は推定点毎に複数の推定モデルを備えるように構成されていてもよい。
また、上記数式A、Bのパラメータα及びNを変化させる範囲はセンサの設置環境や材質によっても変わるため、本実施形態のように0から500に限られるものではない。よって、分解能を荒くしておおよその値を求めた後に、さらに細かい分解能で解を求めても良い。
また、Tsn及びTenについては、実際の温度データの代わりに、熱解析シミュレーションなどにより求めた値を用いてもよい。
また、TenとTe’nの一致が確認できる方法であれば、最小自乗誤差を用いる方法でなくてもよい。
また、本実施形態においてはPC等の外部機器にて推定モデルを生成するように構成されていたが、温度推定装置100の処理能力が十分確保できる場合は温度推定装置100において推定モデルの生成を実施するように構成されていてもよい。
110…温度推定部
Claims (3)
- 測定点の温度から、推定点の温度を算出する温度推定部を備え、
前記温度推定部が、前記測定点の温度の移動平均に基づく第1の数式と、今回算出した前記測定点の温度の移動平均と前回算出した前記測定点の温度の移動平均との差分に基づく第2の数式と、を組合せた温度推定モデルに基づき前記推定点の温度を算出することを特徴とし、
前記温度推定モデルが、事前に設定された数の前記第1の数式と、前記第2の数式の多段組み合わせにより構成されており、
前記温度推定モデルが、ある段における前記第1の数式又は前記第2の数式の出力が、次の段の前記第1の数式又は前記第2の数式の入力となるように構成されており、
前記事前に設定された数は3以上である、温度推定装置。 - 前記第1の数式が前記測定点の温度の移動平均と、サンプリング周期と、に基づき、
前記第2の数式が今回算出した前記測定点の温度の移動平均と前回算出した前記測定点の温度の移動平均と、前記サンプリング周期と、に基づくことを特徴とする請求項1に記載の温度推定装置。 - 測定点の温度を測定する測定ステップと、
温度推定部が前記測定点の温度から推定点の温度を算出する温度推定ステップと、を備え、
前記温度推定部が、前記測定点の温度の移動平均に基づく第1の数式と、今回算出した前記測定点の温度の移動平均と前回算出した前記測定点の温度の移動平均との差分に基づく第2の数式と、を組合せた温度推定モデルに基づき前記推定点の温度を算出することを特徴とし、
前記温度推定モデルが、事前に設定された数の前記第1の数式と、前記第2の数式の多段組み合わせにより構成されており、
前記温度推定モデルが、ある段における前記第1の数式又は前記第2の数式の出力が、次の段の前記第1の数式又は前記第2の数式の入力となるように構成されており、
前記事前に設定された数は3以上である、温度推定方法。
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JP2010146059A (ja) | 2008-12-16 | 2010-07-01 | Yamatake Corp | 推定用多項式生成装置、入力パラメータ極性通知装置、推定装置および方法 |
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- 2019-06-27 JP JP2021528789A patent/JP7177975B2/ja active Active
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Patent Citations (3)
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WO2020261492A1 (ja) | 2020-12-30 |
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