JPH04138502A - Manipulated variable sequential forecasting operation system and control variable sequential forecasting - Google Patents

Manipulated variable sequential forecasting operation system and control variable sequential forecasting

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JPH04138502A
JPH04138502A JP25883590A JP25883590A JPH04138502A JP H04138502 A JPH04138502 A JP H04138502A JP 25883590 A JP25883590 A JP 25883590A JP 25883590 A JP25883590 A JP 25883590A JP H04138502 A JPH04138502 A JP H04138502A
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Japan
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information
history
measurement information
shift register
neural network
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Application number
JP25883590A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaaki Tanabe
田辺 雅秋
Satoshi Kuwabara
敏 桑原
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PURPOSE:To enable an unexperienced operator also to execute proper operation by presenting operation contents to be successively executed with liklihood, also reliability to the operator based upon a result obtained by measuring the state of a target and the history of the operation contents executed by the operator. CONSTITUTION:This system is provided with a neural circuit network having learned past successful examples obtained by properly controlling an operation target or a control target, and while sequentially forecasting a manipulated variable or control variable, the recommended value of the manipulated variable is presented together with its recommended liklihood. Namely, the 1st neural circuit network 40 outputs operation contents similar to the successful examples executed by an experienced operation by means of the operation system. The 2nd neural circuit network 50 for outputting the forecasting value of measuring information uses the measuring information in the operation success example used for the learning of the network 40 as teacher's data and inputs the history of the past measuring information collected several times prior to the measuring information concerned and the history of the operation information as example learning. Consequently, an unexperienced operator also can execute proper operation.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、運転対象から得られた計測情報に基づいて該
運転対象を操作する運転システムおよび制御対象から得
られた計測情報に基づいて該制御対象を逐次的に制御す
る自動制御システムに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a driving system that operates a driving object based on measurement information obtained from the driving object, and a driving system that operates a driving object based on measurement information obtained from the controlled object. This invention relates to an automatic control system that sequentially controls a controlled object.

(従来の技術) 操作者がある目標に向って運転対象を制御していくよう
な運転システムでは、操作内容を決定することが重要な
ポイントとなる。この操作内容の決定は、操作者が対象
の状態を直接監視した結果に基づいて、あるいは何等か
の計測手段で得た運転対象の状態を示す計測結果に基づ
いてなされることが多い。操作者は、観測された運転対
象の状態が目標とする状態となるように操作内容を決定
してシステムを運転する。一方、運転対象はその置かれ
た環境から影響を受けており、運転対象の状態は操作者
か行なった操作の内容と環境からの影響の相互作用で変
化していくことになる。この環境からの影響が非常に微
弱で無視できれば、操作内容がそのまま状態の制御に反
映され、操作者によるシステムの運転は精度の高いもの
になる。
(Prior Art) In a driving system in which an operator controls a driving object toward a certain goal, determining the operation content is an important point. This determination of the operation content is often made based on the result of direct monitoring of the condition of the object by the operator, or based on the measurement result indicating the condition of the driving object obtained by some measuring means. The operator determines the content of the operation and operates the system so that the observed state of the operating target becomes the target state. On the other hand, the driving object is influenced by the environment in which it is placed, and the state of the driving object changes depending on the interaction between the contents of the operations performed by the operator and the influence from the environment. If this influence from the environment is very weak and can be ignored, the details of the operation will be directly reflected in the state control, and the system operation by the operator will be highly accurate.

しかし、環境からの影響が無視できるようなことはまれ
であり、操作者にはその影響を考慮した運転技術が要求
される。一般に、環境からの影響は操作者にとって未知
なことが多く、操作者はこの環境からの影響を推測しつ
つシステムを運転することになる。特に、環境からの影
響が固定的で変動しないものであワたり、変動傾向が一
定あるいは周期的で定常的なものであれば、その影響を
推測することが比較的容−易となるので高精度な運転が
期待できる。実際の運転システムでは、環境からの影響
は時々刻々変動しておりその変動傾向も定まらないこと
が多く、この環境からの影響を推測することはきわめて
困難となる。ここに熟練した操作者と未熟な操作者との
差異があり、熟練した操作者はこの環境からの影響を比
較的良好に推測しているともいえる。したかって、今ま
で述べてきたような運転システムでは、操作者の熟練度
か重要な要素となっており、システムの普及には熟練し
た専門操作者の育成が必須となっていた。
However, it is rare that the influence from the environment can be ignored, and the operator is required to have driving techniques that take this influence into account. Generally, the influence from the environment is often unknown to the operator, and the operator operates the system while estimating the influence from the environment. In particular, if the influence from the environment is fixed and unchanging, and if the fluctuation trend is constant or periodic and stationary, it is relatively easy to estimate the influence, so You can expect accurate driving. In an actual driving system, the influence from the environment fluctuates from moment to moment, and the tendency of the change is often not fixed, making it extremely difficult to estimate the influence from the environment. This is where the difference between a skilled operator and an inexperienced operator lies, and it can be said that a skilled operator can estimate the influence of the environment relatively well. Therefore, in the driving systems described so far, the skill level of the operator is an important factor, and the training of skilled professional operators has been essential for the widespread use of the system.

また、従来から、運転操作の支援や自動化を0指して、
熟練した操作者の専門知識を盛り込んだエキスパートシ
ステムの開発もなされているが、経験に基づく操作知識
が大半であるため体系化されておらず、知識獲得が困難
となっており必ずしも成功しているとは言い難い。
In addition, traditionally, driving operation support and automation have been referred to as zero.
Expert systems that incorporate the specialized knowledge of experienced operators have been developed, but because most of the operating knowledge is based on experience, it is not systematized, making knowledge acquisition difficult and not always successful. It's hard to say.

また、ロボット制御などにみられる自動制御システムで
も、制御対象が置かれた環境からの影響を推測すること
は重要なポイントであり、その推測の良否がシステムの
性能を左右していると考えられる。一般には、環境から
の影響も含めて制御対象をモデル化して、システムの中
に組込んでいることが多い。しかし、起こり得る全ての
状況をモデルに組込むことはほとんど不可能であり、モ
デルから逸脱した状況では、誤った制御を行なって故障
の原因となったり、制御不能に陥ることになる。このた
め、ロバスト性を保証した副溝機構などの開発が盛んで
あるが、問題を根本的に解決するには至っていない。
Furthermore, even in automatic control systems such as robot control, it is important to estimate the influence of the environment in which the controlled object is placed, and the quality of this estimate is thought to affect the performance of the system. . Generally, the controlled object is often modeled, including the influence from the environment, and incorporated into the system. However, it is almost impossible to incorporate all possible situations into the model, and situations that deviate from the model may result in incorrect control, causing failure or loss of control. For this reason, there is active development of sub-groove mechanisms that guarantee robustness, but the problem has not yet been fundamentally solved.

〔発明か解決しようとする課題〕[Invention or problem to be solved]

以上説明したように、操作者が対象の状態を観測した結
果に基づいて操作する従来の運転システムでは、操作者
かその専門家としての知識と経験により最適と考えられ
る操作量を予測決定しながら操作を行なっていたため、
経験の乏しい操作者による運転と熟練した操作者による
運転とでは、その運転精度などの品質に大きな隔たりが
生じるという欠点があった。
As explained above, in conventional driving systems in which the operator operates based on the results of observing the state of the target, the operator or his/her expert knowledge and experience predict and determine the amount of operation that is considered to be optimal. Because I was performing an operation,
There has been a drawback in that there is a large difference in quality, such as driving accuracy, between operation by an inexperienced operator and operation by a skilled operator.

また、上記から明らかなようにこのような運転システム
の操作者には、専門家としてのある程度の知識と経験が
必要となり、運転システム自体の普及には専門家養成訓
練が重要な課題となっている。
Furthermore, as is clear from the above, the operator of such a driving system requires a certain level of knowledge and experience as an expert, and training for experts is an important issue in disseminating the driving system itself. There is.

方、自動制御システムでは、制御対象が制御可能な範囲
を逸脱した状況に陥ったときに速やかに手動制御に切替
えるなどの対策をとる必要がある。したかって、制御対
象かシステムで制御可能な範囲に納まっているのか、あ
るいは制御可能な範囲を逸脱しているのかを、制御対象
の状況を観測するなどの何等かの方法により判別できる
ことが重要な課題となっている。
On the other hand, in an automatic control system, it is necessary to take measures such as quickly switching to manual control when the controlled object falls outside the controllable range. Therefore, it is important to be able to determine whether the controlled object is within the controllable range of the system, or whether it is outside the controllable range, by some method such as observing the situation of the controlled object. It has become a challenge.

本発明の第1の目的は、専門家としての知識や経験を必
要としない運転システムを提供することである。
A first object of the present invention is to provide an operating system that does not require expert knowledge or experience.

本発明の第2の目的は、制御対象かシステムで制御可能
な範囲に納まっているか否かを早期に検出できる自動制
御システムを提供することである。
A second object of the present invention is to provide an automatic control system that can detect at an early stage whether or not the object to be controlled is within the controllable range of the system.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明の運転システムは、 計測手段で得られた計測情報の履歴を順次取り込む第1
のシフトレジスタと、 操作手段でなされた操作内容である操作情報の履歴を順
次取り込む第2のシフトレジスタと、前記計測情報の履
歴と前記操作情報の履歴との関係を予め学習させてあり
、第1および第2のシフトレジスタの各段の内容を入力
とし、前記学習結果に基づいて今回の操作内容の予測値
に対応した量を出力する第1の神経回路網と、 前記計測情報の履歴と前記操作情報の履歴との関係を予
め学習させてあり1.第1のシフトレジスタの最新の計
測情報を保持している第1の段を除く各段の内容と、第
2のシフトレジスタの各段の内容とを入力とし、前記学
習結果に基づいて最新の計測情報の予測値に対応した量
を出力する第2の神経回路網と、 第2の神経回路網の出力と、前記計測手段にょ゛り計測
された最新の計測情報とを比較する比較手段と、 前記比較手段による比較結果を評価し、評価結果を第1
の神経回路網の出力である操作内容の予測値の推奨確度
を示す付加情報として出力する評価手段とを有する。
The driving system of the present invention includes a first system that sequentially captures the history of measurement information obtained by the measurement means.
a second shift register that sequentially captures a history of operation information, which is the operation content performed by the operation means; a first neural network that receives the contents of each stage of the first and second shift registers as input and outputs an amount corresponding to a predicted value of the current operation content based on the learning result; and a history of the measurement information. The relationship between the operation information and the history is learned in advance.1. The contents of each stage except the first stage that holds the latest measurement information of the first shift register and the contents of each stage of the second shift register are input, and based on the learning results, the latest measurement information is a second neural network that outputs a quantity corresponding to a predicted value of the measurement information; and a comparison means that compares the output of the second neural network with the latest measurement information measured by the measurement means. , evaluate the comparison results by the comparison means, and apply the evaluation results to the first
and evaluation means for outputting additional information indicating the recommendation accuracy of the predicted value of the operation content, which is the output of the neural network.

本発明の自動制御システムは、 計測手段で得られた計測情報の履歴を順次取り込む第1
のシフトレジスタと、 制御手段でなされた制御内容である制御情報の履歴を順
次取り込む第2のシフトレジスタと、前記計測情報の履
歴と前記制御情報の履歴との関係を予め学習させてあり
、第1および第2のシフトレジスタの各段の内容を入力
とし、前記学習結果に基づいて今回の制御内容の予測値
に対応した量を出力する第1の神経回路網と、 前記計測情報の履歴と前記制御情報の履歴との関係を予
め学習させてあり、’11のシフトレジスタの最新の計
測情報を保持している第1の段を除く各段の内容と、′
!J2のシフトレジスタの各段の内容とを入力とし、前
記学習結果に基づいて最新の計測情報の予測値に対応し
た量を出力する第2の神経回路網と、 第2の神経回路網の出力と、前記計測手段により計測さ
れた最新の計測情報とを比較する比較手段と、 前記比較手段による比較結果を評価し、評価結果を第1
の神経回路網の出力である制御内容の予測値の推奨確度
を示す付加情報として出力する評価手段とを有する。
The automatic control system of the present invention includes a first system that sequentially captures the history of measurement information obtained by the measurement means.
a second shift register that sequentially takes in the history of control information that is the control content performed by the control means; a second shift register that is made to learn in advance the relationship between the history of the measurement information and the history of the control information; a first neural network that receives the contents of each stage of the first and second shift registers as input and outputs an amount corresponding to a predicted value of the current control content based on the learning result; and a history of the measurement information. The contents of each stage except the first stage which holds the latest measurement information of the '11 shift register, whose relationship with the history of the control information has been learned in advance;
! a second neural network that receives the contents of each stage of the shift register of J2 as input and outputs an amount corresponding to a predicted value of the latest measurement information based on the learning result; and an output of the second neural network. and a comparison means for comparing the latest measurement information measured by the measurement means; and a comparison means for evaluating the comparison result by the comparison means, and
and evaluation means for outputting as additional information indicating the recommendation accuracy of the predicted value of the control content which is the output of the neural network.

〔作用〕[Effect]

本発明は、上記目的を達成するために、運転システムや
自動制御システムにおいて、操作対象や制御対象を適切
に制御した過去の成功実施例を学習した神経回路網を備
えて操作量や制御量を逐次予測し、操作量あるいは制御
量の推奨値を推奨確度付きで提示するものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a driving system or an automatic control system with a neural network that has learned past successful examples of appropriately controlling an operation target or control target to control the operation amount or control amount. It makes predictions sequentially and presents recommended values of manipulated variables or controlled variables with recommended accuracy.

操作量の推奨値を出力する第1の神経回路網は、熟練し
た操作者による運転システムの操作成功事例における操
作内容を教師データとし、その操作にかかわる対象の計
測情報と、更にその操作に先立つ過去数回分の計測情報
の履歴と、操作情報の履歴とを事例学習入力としており
、熟練した操作者がその運転システムで実施した成功事
例と同等な操作内容を出力する。また、推奨操作値の推
奨確度は、第2の神経回路網による計測情報の予測値と
実際の計測結果を比較することで対応する。計測情報の
予測値を出力する第2の神経回路網は、操作量の推奨値
を出力する第1の神経回路網の学習で使用した操作成功
事例で計測情報を教師データとし、その計測情報に先立
つ過去数回分の計測情報の履歴と操作情報の履歴とを事
例学習入力としており、いわば運転システムの対象か受
ける環境からの影響を計測情報の変動という形式でシミ
ュレートしたものとなっている。
The first neural network that outputs the recommended value of the operation amount uses the operation contents in successful cases of operation of the driving system by a skilled operator as training data, and also the measurement information of the target involved in the operation and the information prior to the operation. The history of measurement information for the past several times and the history of operation information are used as case study inputs, and the operation content equivalent to a successful example performed by a skilled operator using the driving system is output. Further, the recommended accuracy of the recommended operation value is determined by comparing the predicted value of the measurement information obtained by the second neural network with the actual measurement result. The second neural network that outputs the predicted value of the measurement information uses the measurement information as training data from the operation success case used in the learning of the first neural network that outputs the recommended value of the operation amount, and uses the measurement information as training data. The history of measurement information and the history of operation information from the past several times are used as case study inputs, and the influence of the environment on the target of the driving system is simulated in the form of fluctuations in measurement information.

自動制御システムにおいては、上記運転システムで操作
者が実施した操作内容を示す操作情報の代りに、システ
ムが行なフた制御の内容を示す制御情報を対応させて考
えればよく、自動制御システムが実施した過去の制御成
功事例と同等な制御内容を確度付きで出力する。
In an automatic control system, instead of the operation information that shows the details of the operation carried out by the operator in the above-mentioned driving system, it is sufficient to consider the corresponding control information that shows the details of the control performed by the system. Outputs control content equivalent to past control success cases with accuracy.

したがって、本発明によれば、運転システムの操作者は
、提示される推奨確度付きの推奨操作値を参考にして、
実際の操作内容を決定できるので、専門家としての高度
な知識や深い経験を必要としなくなり、また、自動制御
システムにおいては、推奨確度付きの推奨制御値とシス
テム本体が生成する制御量とを比較対象することが可能
となるので、制御可能な範囲を逸脱する傾向か早期に検
出されるようになる。
Therefore, according to the present invention, the operator of the driving system refers to the presented recommended operation value with recommended accuracy, and
Since the actual operation details can be determined, there is no need for advanced knowledge or deep experience as an expert.In addition, in automatic control systems, the recommended control value with recommended accuracy and the control amount generated by the system itself can be compared. Since it becomes possible to target the situation, trends that deviate from the controllable range can be detected at an early stage.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す操作量逐次予測運転シ
ステムのブロック図、第2図は第1図の運転システムの
動作手順を示す図である。
FIG. 1 is a block diagram of a manipulated variable sequential prediction driving system showing one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an operating procedure of the driving system of FIG. 1.

本実施例の操作量逐次予測運転システムは、計測手段(
図示せず)と、操作手段(図示せず)と、入力インタフ
ェース部11.12と、データ前処理部21.22と、
第1のシフトレジスタ31と、第2のシフトレジスタ3
2と、第1の神経回路網40と、第2の神経回路網5o
と、データ後処理部60.70と、出方インタフェース
部80.90と、データ表示装置(図示せず)で構成さ
れている。
The operational variable sequential prediction driving system of this embodiment has a measuring means (
(not shown), an operating means (not shown), an input interface section 11.12, a data preprocessing section 21.22,
The first shift register 31 and the second shift register 3
2, the first neural network 40, and the second neural network 5o
, a data post-processing section 60.70, an output interface section 80.90, and a data display device (not shown).

計測手段は運転対象(図示せず)の状態を計測する。操
作手段は運転システムの操作者が運転対象を操作するた
めのものである°。入力インクフェース部11は計測手
段で得られた、運転対象の状態を示す計測情報を受信す
る。入力インタフェース部12は運転対象を目標に向け
て運転するために操作者が行なった操作内容である操作
情報を受信する。データ前処理部21.22はそれぞれ
入力インタフェース部11.12で受信された計測情報
、操作情報を入力して正規化等の処理を施して神経回路
1111140.50が入力可能なデータ形式に変換す
る。第1のシフトレジスタ31は(n+1)膜構成であ
り、データ前処理部2!から最新計測情報である第1回
目の計測情報が入力されると、保持している情報を順次
シフトし、(n+1)段目からあふれた最も古い第(i
−n−1)回目の計測情報を廃棄し、結果として過去(
n+1)回分の計測情報を保持している。第2のシフト
レジスタ32はn段構成であり、データ前処理部22か
ら操作情報を順次入力し、シフトレジスタ31と同様の
動作で前回までの過去n回分の操作情報を保持している
。第1の神経回路網40は入力層401、中間層402
および中間層403の3層から構成され、入力層401
の各ユニット400はシフトレジスタ31および32の
各段に接続されており、計測情報の履歴と操作情報の履
歴との関係を予め学習させてあり、シフトレジスタ31
および32の各段の情報、すなわち最新の第i回目の計
測情報および第(i−1)回目から過去n回分の計測情
報と操作情報を入力し、学習結果に基づいて第i回目の
操作内容に対応した量(操作内容の予測値)を出力する
。データ後処理部60は、第1の神経回路網40の出力
結果を運転システムの本来の操作量のデータ形式に変換
する。出力インタフェース部80はデータ後処理部60
の出力を推奨操作情報として運転システムの操作者に提
示するためにデータ表示装置に表示する。第2の神経回
路網50は入力層501、中間層502および出力層5
03の3層から構成され、入力層501の各ユニット5
00はシフトレジスタ31および32の各段(ただし、
シフトレジスタ31の最新の計測情報を保持している第
1段を除く)に接続されており、計測情報の履歴と操作
情報の履歴の関係を予め学習させてあり、シフトレジス
タ31および32の各段の情報、すなわち第(i−1)
回目から過去n回分の計測情報と操作情報を入力し、学
習結果に基づいて第i回目(最新)の計測情報の予測値
に対応した量を出力する。データ後処理部70は第2の
神経回路網50の出力結果をデータ前処理部21で変換
された入力データ形式と同等のデータ形式に再変形し、
実際に得られた第i回目の計測情報との比較を可能にす
る。出力インタフェース部90は比較手段と評価手段に
対応し、データ後処理部70の出力と、シフトレジスタ
31の第1段に保持されている第i回目(最新)の計測
情報を入力して両者を比較し、その比較差分に対応した
予測確度データを変換生成し、出力インタフェース部8
0から出力される推奨操作情報の推奨確度情報として出
力し、推奨操作情報と同様に、運転システムの操作者に
提示するためにデータ表示装置に表示する。
The measuring means measures the state of the driving object (not shown). The operating means is for the operator of the driving system to operate the driving object. The input ink face section 11 receives measurement information indicating the state of the driving object obtained by the measurement means. The input interface unit 12 receives operation information that is the content of the operation performed by the operator in order to drive the driving object toward the target. The data preprocessing units 21.22 each input the measurement information and operation information received by the input interface unit 11.12, perform processing such as normalization, and convert them into a data format that can be input by the neural circuit 1111140.50. . The first shift register 31 has an (n+1) film configuration, and the data preprocessing section 2! When the first measurement information, which is the latest measurement information, is input, the stored information is sequentially shifted and the oldest (i-th
−n−1)th measurement information is discarded, and as a result, the past (
It holds measurement information for n+1) times. The second shift register 32 has an n-stage configuration, receives operation information sequentially from the data preprocessing section 22, and operates in the same manner as the shift register 31, and holds operation information for the past n operations up to the previous time. The first neural network 40 includes an input layer 401 and an intermediate layer 402.
It is composed of three layers: a middle layer 403 and an input layer 401.
Each unit 400 is connected to each stage of the shift registers 31 and 32, and is trained in advance on the relationship between the history of measurement information and the history of operation information.
and 32, that is, the latest i-th measurement information and the measurement information and operation information for the past n times from the (i-1)th time, and based on the learning results, the i-th operation content is input. Outputs the amount corresponding to (predicted value of operation content). The data post-processing unit 60 converts the output result of the first neural network 40 into a data format of the original operation amount of the driving system. The output interface unit 80 is the data post-processing unit 60
The output is displayed on a data display device to present to the operator of the driving system as recommended operation information. The second neural network 50 includes an input layer 501, a middle layer 502, and an output layer 5.
03, each unit 5 of the input layer 501
00 indicates each stage of shift registers 31 and 32 (however,
(excluding the first stage that holds the latest measurement information of the shift register 31), the relationship between the history of measurement information and the history of operation information is learned in advance, and each of the shift registers 31 and 32 The information of the stage, i.e. the (i-1)th
Measurement information and operation information from the past n times are input, and an amount corresponding to the predicted value of the i-th (latest) measurement information is output based on the learning results. The data post-processing unit 70 re-transforms the output result of the second neural network 50 into a data format equivalent to the input data format converted by the data pre-processing unit 21,
This enables comparison with the i-th measurement information actually obtained. The output interface section 90 corresponds to a comparison means and an evaluation means, and inputs the output of the data post-processing section 70 and the i-th (latest) measurement information held in the first stage of the shift register 31, and inputs both. The comparison is performed, and prediction accuracy data corresponding to the comparison difference is converted and generated, and the output interface unit 8
The recommended operation information is output as recommended accuracy information of the recommended operation information outputted from 0, and similarly to the recommended operation information, it is displayed on a data display device for presentation to the operator of the driving system.

次に、本実施例において、推奨確信度情報が付加された
推奨操作情報を操作者に提示する過程を第2図の運転シ
ステムの動作手順に基づいて説明する。
Next, in this embodiment, a process of presenting recommended operation information to which recommended reliability information is added to an operator will be explained based on the operating procedure of the driving system shown in FIG. 2.

本運転システムの動作手順は、運転対象の状態を計測す
るステップ101、計測結果を評価するステップ102
と、操作内容を決定するステップ103と、操作を実施
するステップ104との4ステツプを基本動作とし、そ
の繰返して対象を目標とする状態に運転していくもので
ある。ここで、対象はそのおかれた環境から常時影響を
受けている。
The operating procedure of this driving system is a step 101 of measuring the state of the driving object, and a step 102 of evaluating the measurement results.
The basic operation consists of four steps: step 103 for determining the content of the operation, and step 104 for implementing the operation, and these steps are repeated to drive the object to the target state. Here, the subject is constantly influenced by the environment in which it is placed.

いま、仮に、第i回目の運転システムの基本動作を実施
し始めたとする。3Ii回目の計測情報が計測手段で得
られ、入力インタフェース部11で受信された後、デー
タ前処理部21によって神経回路網40.50の入力デ
ータ形式に変形され、シフトレジスタ31に入力される
。このシフトレジスタ31は、最新計測情報であるig
i回目の計測情報が入力されると、保持している情報を
順次シフトさせ、(n+1)段目からあふれた最も古い
第(i−n−1)回目の計測情報を廃棄し、結果として
過去(n+1)回分の計測情報を順次保持することにな
る。一方、操作情報は、この時点で前回の第(i−1)
回目の基本動作で実施した操作内容を示す操作情報が、
入力インタフェース部12を介して受信されており、デ
ータ前処理部22により神経回路網40.50の入力デ
ータ形式に変形され、シフトレジスタ32に入力されて
いる。シフトレジスタ32は、シフトレジスタ31の動
作と同様にして、前回までの過去n回分の操作情報を順
次保持している。このようにして、第i回目の基本動作
の操作内容の決定にあたっ−て、神経回路網40には、
シフトレジスタ31.32の各段の情報、すなわち、最
新の第i回目の計測情報および! (i−1)回目から
過去n回分の計測情報と操作情報が入力される。神経回
路網4oでは、これらの情報を入力として、まえもって
施された学習に基づいて、’!Js回目の操作内容に対
応した量、(予測値)を出力する。この出力結果は、デ
ータ後処理部60によつて、運転システムの本来の操作
量の形式に変換され、出力インタフェース部8oを介し
て推奨操作情報として出力され、データ表示装置により
運転システムの操作者に提示される。
Assume now that the i-th basic operation of the driving system has started to be performed. After the 3Ii-th measurement information is obtained by the measurement means and received by the input interface unit 11, it is transformed by the data preprocessing unit 21 into the input data format of the neural network 40.50, and is input to the shift register 31. This shift register 31 stores the latest measurement information, i.g.
When the i-th measurement information is input, the held information is sequentially shifted, and the oldest (i-n-1)th measurement information overflowing from the (n+1)th stage is discarded, and as a result, the past Measurement information for (n+1) times is held sequentially. On the other hand, the operation information at this point is the previous (i-1)
The operation information indicating the operation content performed in the first basic operation is
The data is received via the input interface unit 12, transformed into the input data format of the neural network 40, 50 by the data preprocessing unit 22, and input to the shift register 32. The shift register 32 sequentially holds operation information for the past n operations up to the previous one in the same manner as the shift register 31 operates. In this way, when determining the operation content of the i-th basic movement, the neural network 40 has the following:
The information of each stage of the shift registers 31 and 32, that is, the latest i-th measurement information and! Measurement information and operation information for the past n times are input from the (i-1)th time. The neural network 4o inputs this information and, based on the learning performed in advance, '! The amount (predicted value) corresponding to the Js-th operation is output. This output result is converted by the data post-processing unit 60 into the format of the original operation amount of the driving system, is output as recommended operation information via the output interface unit 8o, and is displayed by the operator of the driving system on the data display device. will be presented.

方、神経回路網50には、シフトレジスタ31゜32の
各段の情報の内、最新の第i回目の計測情報を除いて、
第(i−1)回目から過去n回分の計測情報と操作情報
が入力される。神経回路網50では、これらの情報を入
力として、まえもって施された学習に基づいて、第i回
目の計測情報の予測値に対応した量を出力する。この出
力結果は、データ後処理部70によって、データ前処理
部21で変換された入力データ形式と同等のデータ形式
に再変形される。出力インタフェース部90では、これ
を実際に得られた第i回目の計測情報と比較しその比較
差分に対応した予測確度データを変換生成して、推奨確
度情報として出力する。
On the other hand, among the information in each stage of the shift registers 31 and 32, the neural network 50 stores, except for the latest i-th measurement information,
Measurement information and operation information for the past n times are input from the (i-1)th time. The neural network 50 receives this information and outputs an amount corresponding to the predicted value of the i-th measurement information based on the learning performed in advance. This output result is re-transformed by the data post-processing section 70 into a data format equivalent to the input data format converted by the data pre-processing section 21. The output interface unit 90 compares this with the actually obtained i-th measurement information, converts and generates prediction accuracy data corresponding to the comparison difference, and outputs the predicted accuracy data as recommended accuracy information.

この推奨確度情報も推奨操作情報と同様に、データ表示
装置により運転システムの操作者に提示される。運転シ
ステムの操作者は、これらの提示された推奨操作情報と
推奨確度情報を参考として、実際の操作内容を決定する
ことが可能となる。
Similar to the recommended operation information, this recommended accuracy information is also presented to the operator of the driving system by the data display device. The operator of the driving system can refer to the presented recommended operation information and recommended accuracy information to determine the actual operation content.

以上の説明において、シフトレジスタ3!32は、過去
の履歴を神経回路網40.5.0に取込むための一手法
であり、過去の操作履歴とそのリアクションを伴った計
測結果、すなわち操作情報の履歴と計測情報の履歴に反
映されている環境からの影響を神経回路網40.50に
取込むことが可能となる。シフトレジスタ31.32の
段数は、環境からの影響がどの程度長期間に渡フている
かによって決定され、積むデータの段数を多くとればそ
れだけ環境からの影響の長期の変動傾向を反映させるこ
とができる。また、神経回路網40と50とは、同一の
運転システムの操作に係わる処理を行なうのであるから
、各々の神経回路網の学習においても操作事例を用いな
ければならない。なお、ここでは3層構造の神経回路網
40.50を利用した例を示しているが、神経回路網と
しては3層構造に限定される必要はない。
In the above explanation, the shift register 3!32 is a method for importing past history into the neural network 40.5.0, and is a method for importing past history into the neural network 40.5.0, and is a measurement result including past operation history and its reaction, that is, operation information. It becomes possible to incorporate into the neural network 40.50 the influence from the environment reflected in the history of the measurement information and the history of the measurement information. The number of stages in the shift registers 31 and 32 is determined by how long the environmental influence lasts, and the more stages the data is stored, the more likely it is to reflect the long-term fluctuation trend of the environmental influence. can. Further, since the neural networks 40 and 50 perform processing related to the operation of the same driving system, operation examples must be used in learning of each neural network. Note that although an example using a three-layer neural network 40.50 is shown here, the neural network need not be limited to the three-layer structure.

以上の説明の具体例としては、例えば非開削でトンネル
を築造して管体を埋設する小口径管推進機を運転するよ
うなものがあり、上記の各ステップ101〜104は、
■小口径管推進機の先端装置の状態を示す位置や姿勢角
などを計測するステップ、■小口径管推進機を用いた管
体埋設工事の計画線を基準に計測結果を評価するステッ
プ、■具体的な操作内容である推進方向を決定するステ
ップ、■小口径管推進方向の修正操作を実施するステッ
プに対応しており、小口径管推進を実施し実際に先端装
置の状態を変化させる。環境からの影響は、土中に管体
などを推進するにあたって受ける土圧の影響に対応して
いる。
A specific example of the above explanation is, for example, operating a small diameter pipe propulsion machine that constructs a tunnel without excavation and buries a pipe body, and each of the above steps 101 to 104 is
■ Step of measuring the position and attitude angle indicating the state of the tip device of the small diameter tube propulsion device, ■ Step of evaluating the measurement results based on the planned line of pipe burial work using the small diameter tube propulsion device, ■ This corresponds to the step of determining the propulsion direction, which is the specific operation content, and the step of carrying out a correction operation of the small diameter tube propulsion direction, in which the small diameter tube propulsion is carried out and the state of the tip device is actually changed. The environmental influence corresponds to the influence of earth pressure when propelling pipes etc. into the soil.

なお、自動制御システムの場合には、操作手段の代りに
制御手段が設けられ、上記運転システムで操作者が実施
した操作内容を示す操作情報の代りに、システムが行な
った制御の内容を示す制御情報を対応させて考えればよ
く、自動制御システムが実施した過去の制御成功事例と
同等な制御内容が確度付きで出力される。
In the case of an automatic control system, a control means is provided instead of the operation means, and instead of operation information indicating the details of the operation performed by the operator in the driving system, control information indicating the details of the control performed by the system is provided. It is only necessary to consider the information in correspondence, and the control content equivalent to past control success cases implemented by the automatic control system will be output with accuracy.

・したがって、推奨確度付きの推奨制御値とシステム本
体が生成する制御量とを比較対象することが可能となる
ので、制御可能な範囲を逸脱する傾向が早期に検出され
るようになる。
- Therefore, it becomes possible to compare the recommended control value with recommended accuracy and the control amount generated by the system itself, so that a tendency to deviate from the controllable range can be detected at an early stage.

〔発明の効果) 以上説明したように本発明は、次の効果がある。〔Effect of the invention) As explained above, the present invention has the following effects.

(1)運転システムにおいては、対象の状態を計測した
結果と操作者が行なフた操作内容の履歴から、次に実施
すべき操作内容をその信頼性ともいえる確度付きで操作
者に提示することにより、これらの出力情報を参考にし
て、システムの運転を進めれば、経験の乏しい操作者で
あっても適切に操作することが可能゛となる。特に、推
奨確度情報は、推奨操作情報を参考にするにあたって有
力な付加情報となっていると考えられるので、これらの
情報を総合的に判断すれば、全く経験のない操作者であ
っても、異常な事態を発見でき、運転失敗を未然に防ぐ
ことができる。また、経験の有無にかかわらず、運転精
度などで品質の高い操作を実施できるようになるので、
経験者不足に関係なく運転システムの普及を促進するこ
とができる。
(1) In the driving system, based on the results of measuring the state of the object and the history of the operations performed by the operator, the next operation to be performed is presented to the operator with an accuracy that can be called its reliability. Therefore, even an inexperienced operator can operate the system appropriately by referring to this output information and operating the system. In particular, recommended accuracy information is considered to be useful additional information when referring to recommended operation information, so if you judge this information comprehensively, even an operator with no experience can Abnormal situations can be detected and driving failures can be prevented. In addition, regardless of experience or lack of experience, you will be able to perform operations with high quality such as driving accuracy.
It is possible to promote the spread of the driving system regardless of the lack of experienced personnel.

(2) 自動制御システムにおいでは、同様に制御対象
の状態を計測した結果とシステムが行なった制御内容の
履歴から、次の制御内容を制御可能な範囲にある信頼性
ともいえる確度付きで出力することにより、制御対象か
制御可能な範囲を逸脱する傾向を早期に検出できる。
(2) In an automatic control system, based on the results of measuring the state of the controlled object and the history of the control content performed by the system, the next control content is output with an accuracy that can be called reliability within the controllable range. By doing so, it is possible to early detect a tendency for the controlled object to deviate from the controllable range.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例の操作量逐次予測運転システ
ムのブロック図、第2図は第1図の運転システムの運転
手順を示す図である。 11.12−入力インタフェース部、 21.22−−データ航処理部、 31−第1のシフトレジスタ、 32−第2のシフトレジスタ、 4〇−第1の神経回路網、 50−・第2の神経回路網、 60.70−データ後処理部、 80.90−出力インタフェース部、 101〜104−ステップ。 特許出願人  日本電信電話株式会社
FIG. 1 is a block diagram of an operational variable sequential prediction driving system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an operating procedure of the driving system of FIG. 1. 11.12--input interface section, 21.22--data processing section, 31--first shift register, 32--second shift register, 40--first neural network, 50--second Neural network, 60.70-Data post-processing unit, 80.90-Output interface unit, 101-104-Steps. Patent applicant Nippon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、運転対象の状態を計測する計測手段と、該計測手段
により得られた計測情報をもとに前記運転対象を操作す
る操作手段を有する運転システムにおいて、 前記計測手段で得られた計測情報の履歴を順次取り込む
第1のシフトレジスタと、 前記操作手段でなされた操作内容である操作情報の履歴
を順次取り込む第2のシフトレジスタと、 前記計測情報の履歴と前記操作情報の履歴との関係を予
め学習させてあり、第1および第2のシフトレジスタの
各段の内容を入力とし、前記学習結果に基づいて今回の
操作内容の予測値に対応した量を出力する第1の神経回
路網と、 前記計測情報の履歴と前記操作情報の履歴との関係を予
め学習させてあり、第1のシフトレジスタの最新の計測
情報を保持している第1の段を除く各段の内容と、第2
のシフトレジスタの各段の内容とを入力とし、前記学習
結果に基づいて最新の計測情報の予測値に対応した量を
出力する第2の神経回路網と、 第2の神経回路網の出力と、前記計測手段により計測さ
れた最新の計測情報とを比較する比較手段と、 前記比較手段による比較結果を評価し、評価結果を第1
の神経回路網の出力である操作内容の予測値の推奨確度
を示す付加情報として出力する評価手段とを有すること
を特徴とする操作量逐次予測運転システム。 2、制御対象の状態を計測する計測手段と、該計測手段
により得られた計測情報をもとに前記制御対象を逐次的
に制御する制御手段を有する自動制御システムにおいて
、 前記計測手段で得られた計測情報の履歴を順次取り込む
第1のシフトレジスタと、 前記制御手段でなされた制御内容である制御情報の履歴
を順次取り込む第2のシフトレジスタと、 前記計測情報の履歴と前記制御情報の履歴との関係を予
め学習させてあり、第1および第2のシフトレジスタの
各段の内容を入力とし、前記学習結果に基づいて今回の
制御内容の予測値に対応した量を出力する第1の神経回
路網と、 前記計測情報の履歴と前記制御情報の履歴との関係を予
め学習させてあり、第1のシフトレジスタの最新の計測
情報を保持している第1の段を除く各段の内容と、第2
のシフトレジスタの各段の内容とを入力とし、前記学習
結果に基づいて最新の計測情報の予測値に対応した量を
出力する第2の神経回路網と、 第2の神経回路網の出力と、前記計測手段により計測さ
れた最新の計測情報とを比較する比較手段と、 前記比較手段による比較結果を評価し、評価結果を第1
の神経回路網の出力である制御内容の予測値の推奨確度
を示す付加情報として出力する評価手段とを有すること
を特徴とする制御量逐次予測自動制御システム。
[Scope of Claims] 1. A driving system comprising a measuring means for measuring the state of a driving object and an operating means for operating the driving object based on measurement information obtained by the measuring means, wherein the measuring means a first shift register that sequentially captures a history of the obtained measurement information; a second shift register that sequentially captures a history of operation information that is the operation content performed by the operation means; a history of the measurement information and the operation information. The relationship between the first and second shift registers is learned in advance, and the content of each stage of the first and second shift registers is input, and based on the learning results, an amount corresponding to the predicted value of the current operation content is output. The neural network of No. 1 is trained in advance on the relationship between the history of the measurement information and the history of the operation information, and each stage except the first shift register holds the latest measurement information of the first shift register. The contents of the column and the second
a second neural network that receives the contents of each stage of the shift register as input and outputs a quantity corresponding to a predicted value of the latest measurement information based on the learning result; and an output of the second neural network. , a comparison means for comparing the latest measurement information measured by the measurement means, and a comparison result by the comparison means, and a first
1. An evaluation means for outputting as additional information indicating the recommended accuracy of a predicted value of an operation content which is an output of a neural network. 2. In an automatic control system having a measuring means for measuring the state of a controlled object, and a control means for sequentially controlling the controlled object based on measurement information obtained by the measuring means, a first shift register that sequentially captures a history of measured information; a second shift register that sequentially captures a history of control information that is control content performed by the control means; a history of the measurement information and the control information; The first shift register has been previously trained to learn the relationship between the first and second shift registers, receives the contents of each stage of the first and second shift registers as input, and outputs an amount corresponding to the predicted value of the current control content based on the learning result. A neural network is made to learn in advance the relationship between the history of the measurement information and the history of the control information, and each stage except the first stage which holds the latest measurement information of the first shift register. The content and the second
a second neural network that receives the contents of each stage of the shift register as input and outputs a quantity corresponding to a predicted value of the latest measurement information based on the learning result; and an output of the second neural network. , a comparison means for comparing the latest measurement information measured by the measurement means, and a comparison result by the comparison means, and a first
1. An automatic control system for sequentially predicting a control amount, comprising: an evaluation means for outputting as additional information indicating the recommended accuracy of a predicted value of a control content which is an output of a neural network.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021111057A (en) * 2020-01-08 2021-08-02 株式会社日立製作所 Operation management assisting device and operation management assisting method

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