JPH04142605A - 浮遊物質の位置制御方法 - Google Patents
浮遊物質の位置制御方法Info
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- JPH04142605A JPH04142605A JP26582590A JP26582590A JPH04142605A JP H04142605 A JPH04142605 A JP H04142605A JP 26582590 A JP26582590 A JP 26582590A JP 26582590 A JP26582590 A JP 26582590A JP H04142605 A JPH04142605 A JP H04142605A
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 13
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 4
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 abstract 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 101100256746 Mus musculus Setdb1 gene Proteins 0.000 description 1
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
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Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、微小重力環境下及び任意の重力環境下で浮
遊物質の位置を制御する方法に関するものである。
遊物質の位置を制御する方法に関するものである。
従来の浮遊制御方法は２位置検出器より得られた浮遊物
質の位置情報を基にして比例制御動作。
質の位置情報を基にして比例制御動作。
積分制御動作、微分制御動作を行ういわゆるＰＩＤ制ｗ
器において浮遊物質を目標位置に保持するものであった
。
器において浮遊物質を目標位置に保持するものであった
。
例えば第８図は、静電場を用いた浮遊制御装置のブロッ
ク図である。第８図において、（１）は帯電した浮遊物
質、（２）は浮遊物質（１）の上下方向の位置を得る位
置検出器、（３）は位置検出器（２）で得られた位置を
基にして制御量を求める位置制御方法２（４）は位置制
押装Ｍ（３）で求めた制御量を出力して浮遊物質（１）
の上下方向に対する位置を制御可能な制御器である。
ク図である。第８図において、（１）は帯電した浮遊物
質、（２）は浮遊物質（１）の上下方向の位置を得る位
置検出器、（３）は位置検出器（２）で得られた位置を
基にして制御量を求める位置制御方法２（４）は位置制
押装Ｍ（３）で求めた制御量を出力して浮遊物質（１）
の上下方向に対する位置を制御可能な制御器である。
従来の制御方法を以下に述べろ。
まず電界中の帯電した浮遊物質（１）の運動方程式％式
％ と表現できる。ここで浮遊物質（１）の質量を釦２位置
をＸ、帯電電荷量をｑ、制御Ｍ（４）で発生する電場を
Ｅ２重力による加速度をｇとする。
％ と表現できる。ここで浮遊物質（１）の質量を釦２位置
をＸ、帯電電荷量をｑ、制御Ｍ（４）で発生する電場を
Ｅ２重力による加速度をｇとする。
上式について、微小変位Ｘ、を考えて線形化すると次の
線形化方程式が得られる。
線形化方程式が得られる。
ｍ−ｄ”ｘ０／ ｄ ｔ”＝ｑ Ｅに
の式の電場の変化分Ｅ０は２次式によって表現できる。
Ｅｏ ＝Ｐ−ｘ６＋Ｉ ・Ｊｏ”ｘｏｄ ｔ 十Ｄ−ｄ
ｘ＠／ｄｔ よって比例項係数ｐ、積分項係数Ｉ、微分項係数りを設
定することによりＥｏをＰＩＤ制御する。
ｘ＠／ｄｔ よって比例項係数ｐ、積分項係数Ｉ、微分項係数りを設
定することによりＥｏをＰＩＤ制御する。
従来の浮遊制御装置は、上記のような浮遊物質の位置を
制御していたので、浮遊物質の質量２体積、性質の違い
によって制御係数を変化させる必要があり、またある制
御量を出力した際に浮遊物質の位置によっては浮遊物質
が受ける制御力が異なる。つまり制御の正確さを期そう
とするとＩ！ＩＩ！ｊ系の変数と係数の数が膨大なもの
となり、系の全体像が見えず制御方法として適さないも
のになってしまう。加えて浮遊物質に係る重力変動や装
置自身の任意の振動による不確かな計測情報や浮遊物質
の性質に関する不確かな知識など制御系の挙動について
正確でかつ意義のある記述は不可能に近いと言える。そ
こで上述した問題点を解決することが現時点での課題で
あった。
制御していたので、浮遊物質の質量２体積、性質の違い
によって制御係数を変化させる必要があり、またある制
御量を出力した際に浮遊物質の位置によっては浮遊物質
が受ける制御力が異なる。つまり制御の正確さを期そう
とするとＩ！ＩＩ！ｊ系の変数と係数の数が膨大なもの
となり、系の全体像が見えず制御方法として適さないも
のになってしまう。加えて浮遊物質に係る重力変動や装
置自身の任意の振動による不確かな計測情報や浮遊物質
の性質に関する不確かな知識など制御系の挙動について
正確でかつ意義のある記述は不可能に近いと言える。そ
こで上述した問題点を解決することが現時点での課題で
あった。
この発明は上記のような課題点を解消するためになされ
たもので、ファジィ理論を用いて制御系の変数や係数の
量的関係を削減したことにより人間が制御量を設定する
際の推論と同等な定性的制御方法を得ると同時に、不確
かな計測情報や不確かな知識に対して、計測情櫂や制御
量をこれらの不確かさにふされしいあいまいな形で記述
し人間ととって見通しのよい位置制御方法を得ることを
目的とする。
たもので、ファジィ理論を用いて制御系の変数や係数の
量的関係を削減したことにより人間が制御量を設定する
際の推論と同等な定性的制御方法を得ると同時に、不確
かな計測情報や不確かな知識に対して、計測情櫂や制御
量をこれらの不確かさにふされしいあいまいな形で記述
し人間ととって見通しのよい位置制御方法を得ることを
目的とする。
帽Ｉを解決するための手段〕
この発明に係る位置制御方法は、浮遊物質の取り得る位
置及び速度に対して各々複数の集合を設定し、また制御
器の取り得る出力変化量に対しても複数の集合を設定す
るとともにある時点での浮遊物質の位置及び速度に適し
た出力変化量を推論するために必要な適合条件を設定し
たものである。
置及び速度に対して各々複数の集合を設定し、また制御
器の取り得る出力変化量に対しても複数の集合を設定す
るとともにある時点での浮遊物質の位置及び速度に適し
た出力変化量を推論するために必要な適合条件を設定し
たものである。
この発明における出力変化量の推論処理は、設定した適
合条件により浮遊物質の位置情報及び速度情報に適した
位置集合や速度集合からその状態に適した出力変化分の
集合が各々選ばれ、この選ばれた各集合の和集合を推論
結果とする。
合条件により浮遊物質の位置情報及び速度情報に適した
位置集合や速度集合からその状態に適した出力変化分の
集合が各々選ばれ、この選ばれた各集合の和集合を推論
結果とする。
以下、この発明の一実施例を説明する。
従来装置を示す第８図のブロック図と同等な構成におい
て、浮遊物質の制御方法を以下に述べる。
て、浮遊物質の制御方法を以下に述べる。
浮遊物質（１）の取り得る位置ｘ１以上Ｘ、以下を第１
図の横軸上に示し、目標位置０に対して大体大きいＰＰ
と大体小さいＰＮという二つの集合に範囲分けする。第
１図の縦軸には各集合について位ＭＸが該当する集合に
どの程度適しているのかを表す適合度を示し、この適合
度を導く為の重み付関数ＰＰ（ｘ）とＰＮ（ｘ）を設定
する。
図の横軸上に示し、目標位置０に対して大体大きいＰＰ
と大体小さいＰＮという二つの集合に範囲分けする。第
１図の縦軸には各集合について位ＭＸが該当する集合に
どの程度適しているのかを表す適合度を示し、この適合
度を導く為の重み付関数ＰＰ（ｘ）とＰＮ（ｘ）を設定
する。
同様にして浮遊物質（１）の取り得る速度ｙ１以上ｙｐ
Ｄ下を第２図の横軸上に示し、速度Ｏに対して位置を大
きくする向きに大体大きいＤＰと位置を小さくする向き
に大体大きいＤＮという二つの集合に範囲分けする。第
２図の対軸には各集合について速度ｙが該当する集合に
どの程度適しているのかを表す適合度を示し、この適合
度を導く為の重み付関数ＤＰ（ｙ）とＤＮ（ｙ）ｅ設定
する。
Ｄ下を第２図の横軸上に示し、速度Ｏに対して位置を大
きくする向きに大体大きいＤＰと位置を小さくする向き
に大体大きいＤＮという二つの集合に範囲分けする。第
２図の対軸には各集合について速度ｙが該当する集合に
どの程度適しているのかを表す適合度を示し、この適合
度を導く為の重み付関数ＤＰ（ｙ）とＤＮ（ｙ）ｅ設定
する。
また制御量が出力変化可能な出力変化量２゜以上ＺｐＵ
下を第３図の横軸上に示し、出力変化量Ｏに対して大体
大きいＯＰと大体小さいＯＮという二つの集合に範囲分
けする。第３図の縦軸には各集合について出力変化量Ｚ
が該当する出力変化量集合にどの程度適しているのかを
表す適合度を示し、この適合度を導く為の重み付関数０
Ｐ（ｚ）と０Ｎ（Ｚ）を設定する。
下を第３図の横軸上に示し、出力変化量Ｏに対して大体
大きいＯＰと大体小さいＯＮという二つの集合に範囲分
けする。第３図の縦軸には各集合について出力変化量Ｚ
が該当する出力変化量集合にどの程度適しているのかを
表す適合度を示し、この適合度を導く為の重み付関数０
Ｐ（ｚ）と０Ｎ（Ｚ）を設定する。
第１図〜第３図の各集合に対する重み付関数を以下に記
す。
す。
ＰＰ（ｘ）＝（ｘ−ｘｎ）／ （Ｘ、−Ｘ−）ＰＮ（ｘ
）−（ｘ＋ｘｐ）／ （Ｘｐ ＸｊＤＰ（ｙ）−（ｙ
−ｙｎ）／ （ｙｐ−ｙａ）ＤＮ（ｙ）＝（−ｙ十ｙｐ
）／（ｙｐ−ｙＪＯＰ（ｚ）−（ｚ、 ｚ−）／ （
ｚｐ ｚ−）ＯＮ（ｚ）＝（−ｚ十ｚｐ）／ （Ｚ
ｐ ｚｌｌ）浮遊物質（１）の位置と速度の各集合と
出力変化量の各集合との適合条件を。
）−（ｘ＋ｘｐ）／ （Ｘｐ ＸｊＤＰ（ｙ）−（ｙ
−ｙｎ）／ （ｙｐ−ｙａ）ＤＮ（ｙ）＝（−ｙ十ｙｐ
）／（ｙｐ−ｙＪＯＰ（ｚ）−（ｚ、 ｚ−）／ （
ｚｐ ｚ−）ＯＮ（ｚ）＝（−ｚ十ｚｐ）／ （Ｚ
ｐ ｚｌｌ）浮遊物質（１）の位置と速度の各集合と
出力変化量の各集合との適合条件を。
もし位置がＰＰでありかつ速度がＤＰであるのならば出
力変化量はＯＮとする。
力変化量はＯＮとする。
もし位置がＰＮでありかつ速度がＤＮであるのならば出
力変化量はＯＰとする。
力変化量はＯＰとする。
のように設定し適合条件にそぐわない際には出力変化量
をＯとする。これを第４図に示す。
をＯとする。これを第４図に示す。
次に上記の適合条件を基にして時刻１の浮遊物質ｔｌ）
の位置をｘｌ、速度はＹ＋−（Ｘ＋ Ｘ＋−Ｉ）／ｌ
ｓとして出力変化量の適合度を計算する。ただしｔｓは
位置検出の周期を示す。
の位置をｘｌ、速度はＹ＋−（Ｘ＋ Ｘ＋−Ｉ）／ｌ
ｓとして出力変化量の適合度を計算する。ただしｔｓは
位置検出の周期を示す。
まず第５図に示すように位ＮＸＩの集合ＰＰに対する適
合度ＰＰ（ｘ＋）と２位置Ｘｌの集合ＰＮに対する適合
度Ｐ Ｎ （ｘ 、）を求める。
合度ＰＰ（ｘ＋）と２位置Ｘｌの集合ＰＮに対する適合
度Ｐ Ｎ （ｘ 、）を求める。
次に第６図に示すように位置ｙｌの集合ＤＰに対する適
合度Ｄ Ｐ （ｙ ＋）と２位置ｙ、の集合ＤＮに対す
る適合度Ｄ Ｎ （ｙ ＋）を求める。
合度Ｄ Ｐ （ｙ ＋）と２位置ｙ、の集合ＤＮに対す
る適合度Ｄ Ｎ （ｙ ＋）を求める。
そして、出力変化量集合ＯＰ、ＯＮそれぞれに対応する
適合度をＷｏ ｐ （ｘ ｌｙ ｙ ｔｉｐ Ｗｏ ｎ
（ｘ Ｉｙ＋）とすると。
適合度をＷｏ ｐ （ｘ ｌｙ ｙ ｔｉｐ Ｗｏ ｎ
（ｘ Ｉｙ＋）とすると。
Ｗｏｎ（ｘ＋、 ｙ＋）＝ＰＰ（ｘ １） ・
ＤＰ（ｙ＋）Ｗｏ ｎ （ｘ Ｉｔ ｙ １）＝Ｐ Ｎ
（ｘ ＋） ・Ｄ Ｎ （ｙ ＋）となり、出力変化
量の推論結果である集合Ｏは第７図の斜線で示すように
。
ＤＰ（ｙ＋）Ｗｏ ｎ （ｘ Ｉｔ ｙ １）＝Ｐ Ｎ
（ｘ ＋） ・Ｄ Ｎ （ｙ ＋）となり、出力変化
量の推論結果である集合Ｏは第７図の斜線で示すように
。
０＝ＯＰ−Ｗｏ ｎ （ｘ＋ｐ ｙ＋） Ｕ ＯＮ
・Ｗｏｎ（ｘ＋ ｙ＋） と表すことができる。ここでＵは和集合を得るための演
算を示している。
・Ｗｏｎ（ｘ＋ ｙ＋） と表すことができる。ここでＵは和集合を得るための演
算を示している。
最後に推論結果Ｏの重心値を計算することにより時刻ｉ
の出力変化量Ｚｌを求める。ただし０（Ｚ）は、上記の
集合Ｏの適合度を示す重み付関数である。
の出力変化量Ｚｌを求める。ただし０（Ｚ）は、上記の
集合Ｏの適合度を示す重み付関数である。
ｚ、＝ （０（ｚ）・ ｚ）ｄｚ／、、／’０（ｚ
）−ｄｚしたがって制ｔＭＪ器（４）より出力する制御
量Ｑ＋は。
）−ｄｚしたがって制ｔＭＪ器（４）より出力する制御
量Ｑ＋は。
Ｑ ＋＝ Ｑ Ｉ−ｓ ＋ｚ ＋
となる。
なお２以上は浮遊物質の一方向線上の位置を制御する実
施例について述べたが、複数方向線上の位置を検出する
複数の位置検出器と複数方向線上の位置を割部可能な複
数の制御器とを備えた位置制御方法においても、複数方
向者々に対して前記同様の推論を行うことによって浮遊
物質の位置が制細可能である。
施例について述べたが、複数方向線上の位置を検出する
複数の位置検出器と複数方向線上の位置を割部可能な複
数の制御器とを備えた位置制御方法においても、複数方
向者々に対して前記同様の推論を行うことによって浮遊
物質の位置が制細可能である。
以上のようにこの方法によれば、制御系の変数や量的関
係を削減したので人間が制御量を設定する際の推論と同
等な定性的制御方法を得ると同時に、不確かな計測情報
や不確かな知識に対して計測情報や制御量をこれらの不
確かさにふされしいあいまいな形で記述し異なる浮遊物
質や開目系の変更に対して既存の設定値を変化させる際
に人間とって見通しのよい位置制御方法を得ることが可
能になる。
係を削減したので人間が制御量を設定する際の推論と同
等な定性的制御方法を得ると同時に、不確かな計測情報
や不確かな知識に対して計測情報や制御量をこれらの不
確かさにふされしいあいまいな形で記述し異なる浮遊物
質や開目系の変更に対して既存の設定値を変化させる際
に人間とって見通しのよい位置制御方法を得ることが可
能になる。
第１図〜第７図はこの発明の一実施例を示す図であり、
第１図は位Ｍ集合を示す図、第２図は速度集合を示す図
、第３図は出力変化量集合を示す図、第４図は適合条件
を示す図、第５図は位置度を基にして推論結果を得る方
法を示す図、第８図は浮遊物質の位置制御装置を示す構
成図である。 図中（１）は浮遊物質、（２）は位置検出部、（３１は
位置制御装置である。 図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
第１図は位Ｍ集合を示す図、第２図は速度集合を示す図
、第３図は出力変化量集合を示す図、第４図は適合条件
を示す図、第５図は位置度を基にして推論結果を得る方
法を示す図、第８図は浮遊物質の位置制御装置を示す構
成図である。 図中（１）は浮遊物質、（２）は位置検出部、（３１は
位置制御装置である。 図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 任意の空間に浮遊する物質と前記物質の１方向線上の位
置を検出する位置検出器と前記物質の１方向線上の位置
を制御可能な制御器とを有し、前記物質の位置を基に前
記制御器の出力変化量を求め制御量を出力する位置制御
方法において、前記位置検出器より位置を入力して前記
位置を基に速度を算出する過程、 前記位置のとり得る位置について複数の位置集合を設定
する過程、 各々の前記位置集合に前記位置が前記位置集合に対して
適合する度合いを示す位置重み付関数を設定する過程、 前記速度のとり得る速度について複数の速度集合を設定
する過程、 各々の前記速度集合に前記速度が前記速度集合に対して
適合する度合いを示す速度重み付関数を設定する過程、 制御量として出力可能な出力変化量について複数の出力
変化集合を設定する過程、 各々の前記出力変化量集合に前記出力変化量が前記出力
変化量集合に対して適合する度合いを示す出力変化量重
み付関数を設定する過程、 前記位置がある位置集合に属しており前記速度が或る速
度集合に属しているならばある出力変化量集合を選択す
るという推論を行うため複数の適合条件を設定する過程
、 各々の前記出力変化量集合に対して前記適合条件より適
する位置集合の位置重み付関数と速度集合の速度重み付
関数との積を求め適合度とする過程、 前記適合度と相対する出力変化量集合の重み付関数との
積から得られた第二の出力変化量集合の和集合を推論結
果とする過程を含み、 前記推論結果の重心値を求め出力変化量の値とする事を
特徴とする浮遊物質の位置制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26582590A JPH04142605A (ja) | 1990-10-03 | 1990-10-03 | 浮遊物質の位置制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26582590A JPH04142605A (ja) | 1990-10-03 | 1990-10-03 | 浮遊物質の位置制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04142605A true JPH04142605A (ja) | 1992-05-15 |
Family
ID=17422581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26582590A Pending JPH04142605A (ja) | 1990-10-03 | 1990-10-03 | 浮遊物質の位置制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04142605A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0291522A (ja) * | 1988-09-29 | 1990-03-30 | Meidensha Corp | 自動天秤 |
| JPH02222004A (ja) * | 1989-02-23 | 1990-09-04 | Idemitsu Petrochem Co Ltd | プロセスのファジィ制御方法 |
-
1990
- 1990-10-03 JP JP26582590A patent/JPH04142605A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0291522A (ja) * | 1988-09-29 | 1990-03-30 | Meidensha Corp | 自動天秤 |
| JPH02222004A (ja) * | 1989-02-23 | 1990-09-04 | Idemitsu Petrochem Co Ltd | プロセスのファジィ制御方法 |
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