JP7190947B2 - 油圧制御システムにおけるパラメータ同定を行う装置と方法、油圧制御システム、および状態検知方法 - Google Patents

Description

本発明は、油圧制御システムの実機に対して、油圧制御システムを示す動的モデルのパラメータを精度良く同定させることができる装置と方法、油圧制御システム、および状態検知方法に関する。

油圧アクチュエータ等を備えた油圧機構が、油圧機構の位置、速度、あるいは荷重を制御する制御装置と共に、種々の対象物に荷重を印加する用途等に利用されている。制御装置は、位置や速度等の目標値に対する偏差に応じてサーボ弁に開度指令を与える。
こうした油圧機構および制御装置を含む油圧制御システムは、例えば建造物等に荷重を加えた際の位置や速度等の応答に基づいて建造物等の健全性を評価する用途にも利用されている。

特許文献１では、作業機を制御する位置フィードバック制御系における偏差と偏差の微分値とから、作業機の動作中に亘り位相面軌道を求め、予め設定した位相面上の禁止領域に軌道が入ったことを確認することによって異常の検出を行っている。特許文献１によれば、フィードバックループの断線等によって生じる制御系の異常を適確に検出することができるとされている。

特開昭５８－５２７０６号公報

油圧制御システムのサーボ弁やピストン・シリンダ等には、異物の混入等に起因する動作不良や、摩耗等による経時的な特性変化等を想定することができる。そういった異常を検知するため、例えば、シリンダ速度応答等の物理量の時間的変化に対して閾値を適用すること等が考えられる。特許文献１に記載された異常検出の方法も、位相面軌道に閾値としての禁止領域を適用している。

油圧制御システムにおける特性変化の検知精度向上等の観点から、検知対象である油圧制御システムの実機に対して、油圧制御システムを示す動的モデルのパラメータを精度良く同定したい。従来は、実機とシミュレーションとの時間応答の誤差に基づいて、パラメータ同定に用いる指標としての評価関数を設定しているが、時間軸上の物理量変化が僅かであり、また、誤差の平均化処理により、誤差に対する評価関数の感度が小さいため、パラメータの同定精度には改善の余地がある。

本発明は、油圧制御システムにおけるパラメータ同定を精度良く行うことを目的とする。

本発明は、油圧機構を制御する油圧制御システムにおけるパラメータ同定を行う装置であって、油圧制御システムの実測された物理的状態量の応答データが、２つの物理的状態量からなる位相面データに変換されることで、実測位相面データを取得する実測位相面データ取得部と、油圧制御システムの解析に基づく物理的状態量の応答データが、２つの物理的状態量からなる位相面データに変換されることで、解析位相面データを取得する解析位相面データ取得部と、実測位相面データの軌道と解析位相面データの軌道との形状の相違を利用して評価関数を設定する評価関数設定部と、油圧制御システムを示すモデルのパラメータを更新しつつ、評価関数を最小化するパラメータ同定部と、を備えることを特徴とする。

本発明のパラメータ同定装置において、評価関数は、実測位相面データの軌道と解析位相面データの軌道との所定位置における差分に相当することが好ましい。

本発明のパラメータ同定装置において、評価関数は、実測位相面データの極座標表現による軌道と解析位相面データの極座標表現による軌道との所定位置における差分に相当することが好ましい。

本発明のパラメータ同定装置において、評価関数は、実測位相面データの軌道と解析位相面データの軌道との誤差の面積に相当することが好ましい。

本発明のパラメータ同定装置において、評価関数設定部は、上述した各評価関数、および、解析に基づく物理的状態量の時間応答、のいずれか２以上を成分として含む評価関数ベクトルを設定することが好ましい。

本発明のパラメータ同定装置において、位相面データに係る２つの物理的状態量は、油圧制御システムを構成するサーボ弁の弁開度またはサーボ弁に与えられる弁開度指令、および、油圧機構の速度応答であることが好ましい。

本発明の油圧制御システムは、上述したパラメータ同定装置と、油圧機構と、を含むことを特徴とする。

また、本発明は、油圧機構を制御する油圧制御システムにおけるパラメータ同定を行う方法であって、油圧制御システムの実測された物理的状態量の応答データから、２つの物理的状態量からなる位相面データに変換することで、実測位相面データを取得するステップと、油圧制御システムの解析に基づく物理的状態量の応答データから、２つの物理的状態量からなる位相面データに変換することで、解析位相面データを取得するステップと、実測位相面データの軌道と解析位相面データの軌道との形状の相違を利用して評価関数を設定するステップと、油圧制御システムを示すモデルのパラメータを更新しつつ、評価関数を最小化するステップと、を備えることを特徴とする。

本発明のパラメータ同定方法において、油圧制御システムは、位置および速度のうち少なくとも位置を制御する位置制御系を備え、位相面データの位相面をなす２つの物理的状態量は、油圧制御システムを構成するサーボ弁の弁開度またはサーボ弁に与えられる弁開度指令、および、油圧機構の速度応答であることが好ましい。

さらに、本発明は、油圧機構を制御する油圧制御システムにおける物理的状態を検知する方法であって、上述したパラメータ同定方法の処理により油圧制御システムの実機に対して同定させたパラメータに基づいて物理的状態を検知することを特徴とする。

本発明によれば、実測位相面データの軌道と解析位相面データの軌道との形状の相違を反映した評価関数を使用することにより、油圧制御システムにおけるパラメータ同定を精度良く行うことができる。

第１実施形態に係る油圧制御システムの概略構成を示すブロック図である。 図１に示すパラメータ同定装置の構成要素に係るブロック図である。 図１の油圧制御システムに対応する数式モデル（非線形制御モデル）を示す図である。 位相面データの一例を示す図である。 油圧制御システムにおけるパラメータ同定を行うための手順を示す図である。 実測位相面データの軌道と解析位相面データの軌道とを示す図である。これらの軌道の形状の相違を利用して評価関数を設定する。 シミュレーションおよび評価関数の計算を行いつつ、パラメータ誤差を収束させる処理の手順を示す図である。 第２実施形態に採用した評価関数を説明するための図である。 第３実施形態に採用した評価関数を説明するための図である。 第４実施形態に採用した評価関数ベクトルの成分としての時間応答を示す図である。 本発明の変形例として、図４とは異なる物理的状態量の位相面データを示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、解析結果に基づく時間軸上の物理的状態変化の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
（油圧制御システムの構成）
図１に示す油圧制御システム１は、油圧機構４を含み、油圧機構４を制御するフィードバック位置制御系をなしている。この油圧制御システム１は、例えば、油圧機構４により荷重が印加される図示しない建造物等の健全性の測定、評価が可能である。
油圧制御システム１は、制御部２と、サーボ弁３と、油圧機構４と、位置センサ５とを備えている。
なお、油圧制御システム１は、位置および速度のフィードバック制御系であってもよい。

油圧機構４は、ピストンおよびシリンダ等を含む油圧アクチュエータ４１と、油圧アクチュエータ４１に結合した制御対象４２とを含んでいる。
制御部２は、位置センサ５により検出された制御対象４２の位置と、目標値との偏差に応じた弁開度指令をサーボ弁３に与える。弁開度指令に応じて動作するサーボ弁３の開度に応じて作動油の流量や流れの向き等が調整されることで油圧機構４が動作する。

（パラメータ同定装置の構成）
パラメータ同定装置２０は、油圧制御システム１におけるパラメータ同定を行う。本実施形態では、パラメータ同定装置２０を用いたパラメータ同定を経て、油圧制御システム１を構成する要素の物理的状態を検知する方法についても後述する。

「パラメータ同定」は、現象を最適にするような未知の係数（パラメータ）を決定する逆解析をいう。パラメータ同定の処理としては、未知のパラメータを決定するために設定される評価関数（performance function）を最小化するように、パラメータの調整が行われる。
本実施形態におけるパラメータ同定は、油圧制御システム１の実機と、油圧制御システム１を示す動的な数式モデルＭ１（例えば図３）とにおいて、同一の制御により同一の応答が得られるように、評価関数を使用し、実機に対して数式モデルＭ１の各パラメータを同定する。

こうしたパラメータ同定は、油圧制御システム１に備わる要素の物理的状態の検知や、油圧制御システム１による建造物の健全性の診断等を精度良く行うために重要である。

パラメータ同定装置２０は、演算部および記憶部を備えて情報処理が可能なコンピュータ装置から構成することができる。パラメータ同定装置２０が、制御部２の一部に組み込まれていてもよい。

パラメータ同定装置２０は、図２に示すように、解析位相面データ取得部２１と、実測位相面データ取得部２２と、評価関数設定部２３と、パラメータ同定部２４とを備えている。
解析位相面データ取得部２１、実測位相面データ取得部２２、評価関数設定部２３、およびパラメータ同定部２４は、コンピュータ装置により実行可能なプログラムのモジュールとして構成することができる。

解析位相面データ取得部２１は、油圧制御システム１を示す数式モデルＭ１（図３）の解析結果から、油圧制御システム１の解析位相面データＤａを取得する。
実測位相面データ取得部２２は、油圧制御システム１を実際に動作させた際の応答データから実測位相面データＤｂを取得する。

評価関数設定部２３は、数式モデルＭ１の未知のパラメータを決定するために使用される評価関数を設定する。
パラメータ同定部２４は、評価関数を最小化するように、パラメータの調整を行う。

本実施形態に限らず、パラメータ同定装置２０が、油圧制御システム１とは別の装置として構成されていてもよい。その場合は、既存の油圧制御システムに、パラメータ同定装置２０を容易に導入することができる。

パラメータ同定装置２０は、油圧制御システム１の数式モデルＭ１を使用した解析（シミュレーション）と、油圧制御システム１の実機の応答の実測とを行い、位相面において、実機に対する数式モデルＭ１のパラメータ（例えば、図３に記号や模式的イメージにより示すＰ_１～Ｐ_４）の僅かな誤差を位相面データの形状の相違として顕在化させる。そして、位相面データの形状の相違に基づいて設定される評価関数を利用してパラメータ同定を行う。
なお、パラメータＰ_１はサーボ弁３の不感帯特性を示し、パラメータＰ_２はサーボ弁３のオフセットを示し、パラメータＰ_３は油圧機構４の摺動部の摩擦特性を示し、パラメータＰ_４はサーボ弁３の流量特性を示している。

（位相面データの取得）
図４を参照し、パラメータ同定に用いる位相面データの取得について説明する。
解析位相面データ取得部２１は、数式モデルＭ１を使用して解析を実施することで、解析位相面データＤａ（図４）を取得する。このとき、解析位相面データ取得部２１は、解析の実施により得られた時系列の位置や速度等の応答データから２つの変数を選んで位相面データＤａに変換する。

図４に示す例では、位相面をなす２つの変数は、サーボ弁３に与えられる弁開度指令と、油圧機構４の速度応答である。なお、弁開度指令の代わりに、サーボ弁３から検知される弁開度であってもよい。
油圧機構４の速度応答は、制御対象４２から制御部２にフィードバックされる位置の微分値である。パラメータ同定装置２０には、制御部２から、少なくとも、弁開度指令および速度が入力される。

解析の条件としては、例えば正弦波の波形をなす可変の位置指令を目標値として制御部２に与えるものとする。位置指令の周波数としては、制御系に慣性力が殆ど作用しない低い周波数を選定するものとする。

実測位相面データ取得部２２は、解析時と同様の例えば正弦波の位置指令を与えて実際に油圧制御システム１を動作させた際に実測された物理的状態量としての弁開度指令および速度応答の時系列の応答データを位相面に変換することで、実測位相面データＤｂを取得する。
実測位相面データＤｂに係る２変数と、解析位相面データＤａに係る２変数とは、同一の組み合わせである。

（位相面データの形状）
図４に、解析位相面データＤａと、実測位相面データＤｂ（Ｄｂ１～Ｄｂ４）の一例を示す。図４には、実測位相面データ取得部２２により、実機について取得された実測位相面データＤｂ１～Ｄｂ４を重畳して示している。
解析上の位相面データＤａは、弁開度指令が０Ｖのとき速度応答も０ｍｍ／ｓであり、位相面上に線形の軌道を描く。解析位相面データＤａは、弁開度指令および速度応答のそれぞれの正負両側に亘り対称である。なお、厳密には、正常な状態であっても、弁開度指令「０」の近傍に速度応答が０であるサーボ弁３の不感帯が存在する。
各実測位相面データＤｂ１～Ｄｂ４の軌道は、解析位相面データＤａの軌道とは形状が異なり、かつ、実測位相面データＤｂ１～Ｄｂ４のそれぞれの軌道形状に一見して違いを認めることができる。

実機の応答と解析の応答との誤差を、仮に、時間軸上の変化により表すとする。その場合は、例えば図１２（ａ）および（ｂ）に、解析による応答データと、実測による応答データとを重畳して示すように、各データの波形の形状がいずれも正弦波状であって、値の差も僅かであるため、時間軸上に表された各データの形状に違いを見出せない。
図４に示すような位相面表現によれば、解析位相面データＤａに対する実測位相面データＤｂ１～Ｄｂ４の形状の相違に基づいて、実機の応答と解析の応答との誤差が拡大されているため、実機の応答と解析の応答との誤差を形状の変化として把握することができる。

（パラメータ同定の手順）
図５～図７を参照し、パラメータ同定方法を説明する。
まず、パラメータが同定された数式モデルＭ１を得ることを目的として、数式モデルＭ１の運動方程式、推定したいパラメータ、実機における油圧機構４の位置応答データ、評価関数について、例えば下記の表１に示すように定義するものとする（数式モデル等定義ステップＳ１１）。なお、運動方程式のＵは、モデルＭ１への入力信号（図３における目標値Ａsin（ωｔ））である。

モデルの運動方程式や、推定したいパラメータは、解析を行うシミュレータに設定することができる。
なお、Ｐ，Ｊ，Ｘ，Ｕは上記の通りベクトルまたは行列であるが、本明細書には太字で表記できないため、以下、通常の表記とする。後述するヤコビ行列Ａも同様である。

まず、評価関数Ｊを作成するため、解析位相面データの取得（ステップＳ１２）と、実測位相面データの取得（ステップＳ１３）とを実施する。
解析位相面データ取得ステップＳ１２では、シミュレータにより解析を実施し、解析結果から解析位相面データ取得部２１により解析位相面データＤａ（図４）を取得する。
さらに、実測位相面データ取得ステップＳ１３では、解析時と同様の例えば正弦波の位置指令を与えて実際に油圧制御システム１を動作させ、実測位相面データ取得部２２により実測位相面データＤｂを取得する。
なお、ステップＳ１２およびステップＳ１３のいずれが先に行われてもよい。

解析位相面データＤａおよび実測位相面データＤｂが得られたならば、評価関数設定部２３により、実測位相面データＤｂの軌道と解析位相面データＤａの軌道との形状の相違を利用して、例えば後述する手法により複数の評価関数Ｊ_１～Ｊ_ｍを設定する（評価関数設定ステップＳ１４）。ｍ個の評価関数Ｊ_１～Ｊ_ｍのことをベクトルＪで表す。

（評価関数の設定）
図６に、解析位相面データＤａおよび実測位相面データＤｂの一例と、複数の評価関数（Ｊ_１～Ｊ_８）の一例を示している。評価関数Ｊ_１～Ｊ_８のいずれも、同一の変数の組み合わせによる位相面において解析位相面データＤａと実測位相面データＤｂとの形状の相違が表れた範囲の値の演算処理等により、位相面データＤａ，Ｄｂの軌道の幾何学的情報に基づいて設定されている。数式モデルＭ１のパラメータＰの誤差は位相面データＤａ，Ｄｂの軌道の形状の相違として表れる。そのため、位相面データＤａ，Ｄｂの形状の相違から、数式モデルＭ１のパラメータＰと密接な関係のある幾何学的情報を抽出し、幾何学的情報に基づいて、未知のパラメータを決定するための任意の数の評価関数Ｊ_１～Ｊ_８を適切に設定することができる。

評価関数Ｊ_１，Ｊ_３～Ｊ_８はいずれも、破線で示す解析位相面データＤａの軌道と、実線で示す実測位相面データＤｂの軌道との所定位置における差分（誤差）に相当するものである。
例えば、評価関数Ｊ_１は、位相面データＤａ，Ｄｂの軌道のそれぞれの弁開度指令の最大値付近における差分Ｘ_２１－Ｘ_１１（距離）に相当する。
評価関数Ｊ_２は、弁開度指令値「０」の位置から解析位相面データＤａに対して正負両側に存在する速度応答「０」の区間の距離（Ｘ_２２－Ｘ_１２）に相当する。

また、評価関数Ｊ_４は、位相面データＤａ，Ｄｂの軌道の最小値付近における速度応答の差分Ｙ_２４－Ｙ_１４（距離）に相当する。
評価関数Ｊ_６は、第１象限において位相面データＤａ，Ｄｂの軌道がＸ軸に対してなす角度の差分（θ_２６－θ_１６）に相当する。同様に、評価関数Ｊ_５，Ｊ_７，Ｊ_８も、位相面データＤａの軌道と位相面データＤｂの軌道との所定位置における角度の差分に相当する。

（パラメータ同定）
以上により評価関数Ｊが設定されたならば、パラメータ同定部２４により、数式モデルＭ１のパラメータＰ（例えば、図３に示すパラメータＰ_１～Ｐ_４を成分とするもの）を更新しつつ、評価関数Ｊを最小化することでパラメータ同定を行う（パラメータ同定ステップＳ１５）。

図７を参照し、パラメータ同定ステップＳ１５（図５）の詳細を説明する。以下では、パラメータ同定部２４により、パラメータＰに変動を与えた際の評価関数Ｊの変動を計算し、パラメータＰの変動および評価関数Ｊの変動に関係するヤコビ行列Ａの逆行列Ａ^－１（または疑似逆行列）を用いることで得られるパラメータの誤差δＰを収束させることで、評価関数Ｊを最小化する。

具体的には、図７に示すように、パラメータＰのｎ個の成分（Ｐ_１，Ｐ_２，・・・Ｐ_ｎ）の値を個別に変動幅δＰで更新しつつ（ステップＳ１５０）、パラメータＰの成分毎に、パラメータ変動に対応する時間応答（Ｘ（ｔ））をシミュレーションの実施により取得する（ステップＳ１５１）。
なお、Ｐに付された＾（ハット）は、収束計算の過程におけるシミュレーション内での一時的なパラメータであることを意味する。
さらに、シミュレーションに基づく時間的応答データを、規定の物理的状態量（例えば、弁開度指令および速度応答）からなる位相面に変換することで解析位相面データＤａ０～Ｄａｎを取得する（ステップＳ１５２）。

変動するパラメータの成分毎にシミュレーションが行われるため、図７において、パラメータＰのいずれの成分も変動させない時の時間応答がＸ_０（ｔ）、パラメータＰの第１成分Ｐ_１が変動した時の時間応答がＸ_１（ｔ）、パラメータＰの第２成分Ｐ_２が変動した時の時間応答がＸ_２（ｔ）、・・・というように、Ｘ_０からＸ_ｎまで、Ｘ（ｔ）に添え字を与えている。時間応答データから変換された解析位相面データＤａや、パラメータ成分の変動により値が変動する評価関数Ｊ（Ｊ_１～Ｊ_ｍ）にも同様に添え字を与えている。

ステップＳ１５０では、予め定められた規定の変動幅δＰにてパラメータＰの各成分を更新するものとする。

ステップＳ１５２により解析位相面データＤａを取得したならば、その解析位相面データＤａと実測位相面データＤｂとに評価関数Ｊ（Ｊ_１～Ｊ_ｍ）を適用し、Ｊ_１～Ｊ_ｍのそれぞれの値を算出する（ステップＳ１５３）。パラメータＰの成分が変動すると、変動の幅が微小であっても、解析位相面データＤａの軌道の形状が変化し、解析位相面データＤａと実測位相面データＤｂとの差分に相当するＪ_１～Ｊ_ｍの値も変化する。
このステップＳ１５３により、パラメータＰの変動する成分（Ｐ_１，Ｐ_２，・・・Ｐ_ｎ）毎に、かつ評価関数（Ｊ_１～Ｊ_ｍ）毎に、評価関数の値（Ｊ_０＝（Ｊ_０１～Ｊ_０ｍ），Ｊ_１＝（Ｊ_１１～Ｊ_１ｍ），・・・・，Ｊ_ｎ＝（Ｊ_ｎ１～Ｊ_ｎｍ））が算出される。

図７において、パラメータの各成分の変動に対応した個別のシミュレーションにより時間応答Ｘ_０（ｔ）～Ｘ_ｎ（ｔ）を得る複数のステップを便宜上ステップＳ１５１と呼び、ステップＳ１５２，Ｓ１５３についても、便宜上、添え字の異なる複数のステップをステップＳ１５２，Ｓ１５３と呼んでいる。
但し、ステップＳ１５１の全体を終えてから次のステップＳ１５２に移行し、ステップＳ１５２の全体を終えてから次のステップＳ１５３に移行する必要は必ずしもない。パラメータＰの同一成分に着目した際に、シミュレーションによる時間応答取得、解析位相面データ取得、および評価関数の値の算出の順序で処理が行われる限り、必ずしも、添え字の順序で処理を実施する必要はなく、添え字の順序とは異なるランダムな順序で処理を実施することも可能である。
但し、パラメータＰの変動する成分毎かつ評価関数毎に得られる評価関数の値（Ｊ_０＝（Ｊ_０１～Ｊ_０ｍ），Ｊ_１＝（Ｊ_１１～Ｊ_１ｍ），・・・・，Ｊ_ｎ＝（Ｊ_ｎ１～Ｊ_ｎｍ））を集約的に参照するヤコビ行列によりパラメータ誤差δＰを求めるステップＳ１５４の開始時までに、ステップＳ１５１，１５２，１５３の全体に亘り処理を終えている必要がある。

次に、パラメータＰの成分毎の変動に対応する評価関数Ｊ（Ｊ_１～Ｊ_ｍ）の値の変動量δＪからなるヤコビ行列Ａを用いて、未知のパラメータ誤差δＰを推定する。

上記の式は、次式を意味している。

ヤコビ行列Ａの各成分を計算すると、

これより、Ａの逆行列（または疑似逆行列）を用いてパラメータ誤差δＰを算出できる。δＰに付された~（チルダ）は、推定値の意味で用いている。

パラメータ誤差δＰが得られたならば、そのパラメータ誤差δＰが十分に小さいかどうか、つまり、必要な同定精度に対して許容される誤差の大きさであるかどうかを例えば閾値等を使用することで判定する（ステップＳ１５５）。
ステップＳ１５５でＮｏの場合は、パラメータ同定処理を続行する。この場合、ステップＳ１５０において、パラメータＰの成分毎の誤差を示すパラメータ誤差δＰを用いて、パラメータＰの各成分を更新することができる。例えば、下記に示すように、δＰに所定の係数ηを掛けて、パラメータＰを更新することができる。

パラメータ同定のステップＳ１５０～Ｓ１５５を繰り返すことで、パラメータの誤差δＰが収束するのに伴い、評価関数Ｊが最小化される。

ステップＳ１５５でＹｅｓの場合は、パラメータ同定の処理が完了する。つまり、現在のパラメータＰの値が、実機に対して同定されている。

以上で説明した本実施形態によれば、解析位相面データＤａの軌道と実機の実測位相面データＤｂの軌道との形状の相違を利用して設定される評価関数Ｊ（Ｊ_１～Ｊ_ｍ）を使用しており、かかる評価関数は、シミュレーションの応答と実機の応答との誤差への感度が高いため、時間応答の誤差に基づいてパラメータ同定を行う場合と比べて、油圧制御システム１におけるパラメータ同定の精度を向上させることができる。

以上で述べたパラメータ同定の処理により、油圧制御システム１の実機に対して同定させたパラメータＰ（例えばＰ_１～Ｐ_４）を把握できる。このパラメータＰを使用して、実機に発生した物理的状態の変化、例えば、異物の混入や経年変化によるサーボ弁３のオフセット特性や不感帯特性、流量特性の変化、あるいは油圧機構４の摺動部の摩擦変化等の状態変化をそれらの事象の特定を含めて、精度良く検知することができる。例えば、パラメータＰ_１～Ｐ_４毎に閾値を設定し、閾値を超えたら警告の表示や音により報知することができ、僅かな状態変化を捉えて異常の予兆を検知することも可能となる。

〔第２実施形態〕
図８を参照し、本発明の第２実施形態を説明する。第２、第３、第４実施形態では、油圧制御システム１におけるパラメータ同定に採用可能な評価関数Ｊの他の例を説明する。
第２～第４実施形態によれば、第１実施形態（図６）とは異なる観点により評価関数Ｊを設定することができる。本明細書に開示する評価関数Ｊのうち、解析位相面データＤａと実測位相面データＤｂとの誤差をより適切に把握可能な評価関数Ｊを選択することができる。

第２実施形態では、図８に示すように、解析位相面データＤａの軌道と、実測位相面データＤｂの軌道との間の斜線で示す領域の面積（誤差の面積）を評価関数Ｊに使用する。
斜線で示す領域全体の面積を評価関数Ｊに用いることもできるが、図８に示す例では、第１象限の領域Ｒ１において算出した面積を評価関数Ｊ_１として使用し、また、第３象限の領域Ｒ２において算出した面積を評価関数Ｊ_２として使用する。さらに、Ｊ_１およびＪ_２の和に相当する評価関数Ｊ_３と、Ｊ_１およびＪ_２の差に相当する評価関数Ｊ_４も使用することができる。

〔第３実施形態〕
あるいは、図９に示す第３実施形態のように、極座標表現による位相面データＤａ，Ｄｂの誤差を評価関数Ｊに用いることもできる。
図９に示す例では、解析位相面データＤａと実測位相面データＤｂとの動径ｒの誤差に相当する評価関数Ｊ_１～Ｊ_４が、第１～第４象限毎に誤差が大きい角度θ_１～θ_４を選んで設定されている。
なお、ある角度における誤差の他、誤差の微分値や積分等を用いてもよい。
また、第２実施形態と同様に、極座標表現による位相面データＤａ，Ｄｂの誤差面積を評価関数に使用することもできる。

上述した評価関数を組み合わせて用いることもできる。例えば、図６に示す評価関数と、図８に示す誤差面積による評価関数と、図９に示す極座標表現における評価関数との２種以上から評価関数ベクトルを設定することにより、パラメータＰの変動に対して高い感度の評価関数を設定可能となるので、パラメータ同定精度を高めることができる。

〔第４実施形態〕
上述した評価関数に対して、図１０に示すように、位置や速度等の時間応答から算出した評価関数を組み合わせることもできる。時間応答ｙ_１は、シミュレーションによる応答データであり、時間応答ｙ_２は、実測による応答データである。
図６に示す評価関数と、図８に示す誤差面積による評価関数と、図９に示す極座標表現における評価関数と、図１０に示す評価関数の２種以上から評価関数ベクトルを設定することができる。
図１０には、時間応答から算出可能な評価関数の一例として、評価関数Ｊ_１～Ｊ_３を示している。
時間応答から算出した評価関数によれば、実機に対する数式モデルＭ１の誤差を把握することができる。

〔本発明の変形例〕
図１１は、上記の各実施形態における位相面とは変数の組み合わせが異なり、弁開度と、油圧機構４のシリンダの位置応答とからなる位相面を示している。図１１に、解析位相面データＤａと、実測位相面データＤｂ（Ｄｂ１～Ｄｂ４）とを重畳して示しているように、各実測位相面データＤｂ１～Ｄｂ４の軌道は、解析位相面データＤａの軌道とは形状が異なり、かつ、各実測位相面データＤｂ１～Ｄｂ４のそれぞれの軌道形状に一見して違いを認めることができる。
したがって、解析位相面データＤａと実測位相面データＤｂとの誤差による評価関数（例えばＪ_１，Ｊ_２）を用いることにより、パラメータ同定を精度よく行うことができる。

さらには、図４に示す位相面データから算出した評価関数と、図１１に示す位相面データから算出した評価関数との双方を用いることにより、パラメータ同定を精度よく行うことも可能である。

上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
本発明は、使用する位相面および評価関数の変更により、荷重制御系にも適用することができる。
また、本発明は、油圧制御システムに限らず、他の制御システムにおけるパラメータ同定にも利用することができる。

１ 油圧制御システム
２ 制御部
３ サーボ弁
４ 油圧機構
５ 位置センサ
２０ パラメータ同定装置
２１ 解析位相面データ取得部
２２ 実測位相面データ取得部
２３ 評価関数設定部
２４ パラメータ同定部
４１ 油圧アクチュエータ
４２ 制御対象
Ｄａ 解析位相面データ
Ｄｂ，Ｄｂ１～Ｄｂ４ 実測位相面データ
Ｊ，Ｊ_１～Ｊ_ｍ 評価関数
Ｍ１ 数式モデル
Ｐ，Ｐ_１～Ｐ_ｎ パラメータ
Ｒ１，Ｒ２ 領域

Claims (14)

1. 油圧機構を制御する油圧制御システムにおけるパラメータ同定を行う装置であって、
   前記油圧制御システムの実測された物理的状態量の応答データが、２つの前記物理的状態量からなる位相面データに変換されることで、実測位相面データを取得する実測位相面データ取得部と、
   前記油圧制御システムの解析に基づく前記物理的状態量の応答データが、前記２つの前記物理的状態量からなる位相面データに変換されることで、解析位相面データを取得する解析位相面データ取得部と、
   前記実測位相面データの軌道と前記解析位相面データの軌道との形状の相違を利用して評価関数を設定する評価関数設定部と、
   前記油圧制御システムを示すモデルのパラメータを更新しつつ、前記評価関数を最小化するパラメータ同定部と、を備える、
   ことを特徴とするパラメータ同定装置。
2. 前記評価関数は、
   前記実測位相面データの軌道と前記解析位相面データの軌道との所定位置における差分に相当する、
   請求項１に記載のパラメータ同定装置。
3. 前記評価関数は、
   前記実測位相面データの極座標表現による軌道と前記解析位相面データの極座標表現による軌道との所定位置における差分に相当する、
   請求項１に記載のパラメータ同定装置。
4. 前記評価関数は、
   前記実測位相面データの軌道と前記解析位相面データの軌道との誤差の面積に相当する、
   請求項２または３に記載のパラメータ同定装置。
5. 前記評価関数設定部は、
   請求項２に記載の前記評価関数、
   請求項３に記載の前記評価関数、
   請求項４に記載の前記評価関数、および、
   解析に基づく前記物理的状態量の時間応答、のいずれか２以上を成分として含む評価関数ベクトルを設定する、
   請求項１に記載のパラメータ同定装置。
6. 前記位相面データに係る２つの前記物理的状態量は、
   前記油圧制御システムを構成するサーボ弁の弁開度または前記サーボ弁に与えられる弁開度指令、
   および、前記油圧機構の速度応答である、
   請求項１から５のいずれか一項に記載のパラメータ同定装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のパラメータ同定装置と、
   前記油圧機構と、を含む、
   ことを特徴とする油圧制御システム。
8. 油圧機構を制御する油圧制御システムにおけるパラメータ同定を行う方法であって、
   前記油圧制御システムの実測された物理的状態量の応答データから、２つの前記物理的状態量からなる位相面データに変換することで、実測位相面データを取得するステップと、
   前記油圧制御システムの解析に基づく前記物理的状態量の応答データから、前記２つの前記物理的状態量からなる位相面データに変換することで、解析位相面データを取得するステップと、
   前記実測位相面データの軌道と前記解析位相面データの軌道との形状の相違を利用して評価関数を設定するステップと、
   前記油圧制御システムを示すモデルのパラメータを更新しつつ、前記評価関数を最小化するステップと、を備える、
   ことを特徴とするパラメータ同定方法。
9. 前記評価関数は、
   前記実測位相面データの軌道と前記解析位相面データの軌道との所定位置における差分に相当する、
   請求項８に記載のパラメータ同定方法。
10. 前記評価関数は、
    前記実測位相面データの極座標表現による軌道と前記解析位相面データの極座標表現による軌道との所定位置における差分に相当する、
    請求項８に記載のパラメータ同定方法。
11. 前記評価関数は、
    前記実測位相面データの軌道と前記解析位相面データの軌道との誤差の面積に相当する、
    請求項９または１０に記載のパラメータ同定方法。
12. 前記評価関数を設定する前記ステップは、
    請求項９に記載の前記評価関数、
    請求項１０に記載の前記評価関数、
    請求項１１に記載の前記評価関数、および、
    解析に基づく前記物理的状態量の時間応答、のいずれか２以上を成分として含む評価関数ベクトルを設定する、
    請求項８に記載のパラメータ同定方法。
13. 前記油圧制御システムは、
    位置および速度のうち少なくとも位置を制御する位置制御系を備え、
    前記位相面データの位相面をなす２つの物理的状態量は、
    前記油圧制御システムを構成するサーボ弁の弁開度または前記サーボ弁に与えられる弁開度指令、
    および、前記油圧機構の速度応答である、
    請求項８から１２のいずれか一項に記載のパラメータ同定方法。
14. 油圧機構を制御する油圧制御システムにおける物理的状態を検知する方法であって、
    請求項８から１３のいずれか一項に記載のパラメータ同定方法の処理により前記油圧制御システムの実機に対して同定させた前記パラメータに基づいて前記物理的状態を検知する、
    ことを特徴とする状態検知方法。

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