JPH05265511A - Control system - Google Patents

Control system

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JPH05265511A
JPH05265511A JP4063138A JP6313892A JPH05265511A JP H05265511 A JPH05265511 A JP H05265511A JP 4063138 A JP4063138 A JP 4063138A JP 6313892 A JP6313892 A JP 6313892A JP H05265511 A JPH05265511 A JP H05265511A
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JP
Japan
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constant
output
control
input
signal
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Application number
JP4063138A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasunori Katayama
恭紀 片山
Takashi Okada
岡田  隆
Yasuo Morooka
泰男 諸岡
Junzo Kawakami
潤三 川上
Masaaki Nakajima
正明 中島
Satoru Hattori
哲 服部
Masakane Shigyo
正謙 執行
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPH05265511A publication Critical patent/JPH05265511A/en
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Abstract

PURPOSE:To improve processing accuracy designing a control or an information processing based on the theory of concentrated constant system and eliminating approximate operation by extracting the kinds and components of pattern signals, in a mechanism converting the distributed constant signal of a control object into a concentrated constant signal. CONSTITUTION:The information of a distributed constant system is inputted in a distribution constant-concentrated constant conversion mechanism 2 via a sensor. This distributed constant data are converted into concentrated constant by the conversion mechanism 2 and inputted to a concentrated constant type controller 3 constituted of the control theory of the concentrated constant system. The conversion mechanism 2 is composed of a device such as a neurocomputer, for instance. The function preliminarily stores the pattern to be the data of the distributed constant system as a reference waveform and extracts the amount of the reference wave system component to be included in the distributed constant patterns of the outputs of a real control object or an information processing object 2. In a hierarchical type neural net 4, an input is inputted in an input layer, the output of the input layer is inputted in an intermediate layer and the output of an output layer becomes a final output.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は制御又は情報処理対象の
分布定数系の信号を集中定数系の信号に変換し制御又は
情報処理を集中定数系の処理方法を用いて実施する制御
システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control system for converting a distributed constant type signal to be controlled or processed into a lumped constant type signal and performing control or information processing by using a lumped constant type processing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の装置は、分布定数系の制御対象や
情報処理対象に対し、実用的な分布定数系の制御理論や
情報処理理論が確立していないため、前記制御対象や情
報処理対象の分布した信号を分割し、分割した個々の信
号に対し、集中定数系の理論を適用して、近似的に集中
定数系の制御や情報処理を実施してきた。
2. Description of the Related Art Conventional devices have no established control theory or information processing theory of distributed constant systems for control objects or information processing objects of distributed constant systems. The distributed signal of is divided, and the theory of the lumped constant system is applied to each divided signal, and the control and information processing of the lumped constant system have been approximately performed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、分布
定数系を直接近似して集中定数制御系で扱っていたため
制御や情報処理上その能力に限界が生じるという問題が
あった。
In the above-mentioned prior art, the distributed constant system is directly approximated and handled by the lumped constant control system, so that there is a problem in that the capability of control and information processing is limited.

【0004】本発明は分布定数系の制御対象に対し、良
好な制御を行い得る制御システムを提供することを目的
とする。
An object of the present invention is to provide a control system capable of performing good control on a controlled object of a distributed constant system.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明ではパターン信号である制御対象の分布定数
系の信号を基準となる信号成分に分類し、該基準となる
信号の含まれる成分を抽出し、該成分に対応する処理を
集中定数系の処理に変換する構成としたものである。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a signal of a distributed constant system to be controlled which is a pattern signal is classified into a reference signal component, and the reference signal is included. A component is extracted, and the process corresponding to the component is converted into a lumped constant system process.

【0006】[0006]

【作用】制御対象の分布定数信号を集中定数信号に変換
する変換機構は、パターン信号を、信号の種類とその含
まれる成分として抽出するように動作する。それによっ
て、制御装置及び情報処理装置は集中定数の制御理論に
基づいて設計できるので、近似操作がなくなることで、
処理精度が向上できる。
The converting mechanism for converting the distributed constant signal of the controlled object into the lumped constant signal operates so as to extract the pattern signal as the type of the signal and the component contained therein. Thereby, the control device and the information processing device can be designed based on the control theory of the lumped constant, so that the approximation operation is eliminated,
The processing accuracy can be improved.

【0007】[0007]

【実施例】図1に本発明の一実施例であるシステム構成
図を示す。制御対象及び情報処理対象1の状態は多次元
の分布定数系である。その分布定数系の情報をセンサ
(図示せず)を介し、分布定数−集中定数変換機構2に
入力される。分布定数データは分布定数−集中定数変換
機構2によって集中定数に変換され、集中定数系の制御
理論によって構築される集中定数型制御装置3に入力さ
れる。集中定数型制御装置3は多変数制御理論や古典制
御理論に従って、例えば、積分器,増幅器や微分器等を
組み合わせて構成できる装置、又は、ファジィ制御等の
知識処理を適用した装置である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a system configuration diagram which is an embodiment of the present invention. The states of the control target and the information processing target 1 are multidimensional distributed constant systems. Information on the distributed constant system is input to the distributed constant-lumped constant conversion mechanism 2 via a sensor (not shown). The distributed constant data is converted into a lumped constant by the distributed constant-lumped constant conversion mechanism 2 and input to the lumped constant type controller 3 constructed by the control theory of the lumped constant system. The lumped constant control device 3 is a device that can be configured by combining, for example, an integrator, an amplifier, a differentiator, or the like according to the multivariable control theory or the classical control theory, or a device to which knowledge processing such as fuzzy control is applied.

【0008】前記、分布定数−集中定数変換機構2は、
例えば、ニューロコンピュータのような装置から構成さ
れる。その機能は、予め分布定数系のデータであるパタ
ーンを基準波形として記憶しておき、実際の制御対象、
又は、情報処理対象2の出力である分布定数パターンに
含まれる基準波形成分の量を抽出するのである。
The distribution constant-lumped constant conversion mechanism 2 is
For example, it is composed of a device such as a neuro computer. Its function is to store a pattern, which is data of a distributed constant system, as a reference waveform in advance, and
Alternatively, the amount of the reference waveform component included in the distributed constant pattern that is the output of the information processing target 2 is extracted.

【0009】例えば、前記分布定数−集中定数変換機構
2をニューロコンピュータで構成する例を示す。ニュー
ロコンピュータはニューラルネットワーク4,学習制御
機構5,学習データ記憶機構6,混合機構7から構成さ
れる。ニューラルネットワーク4は、多層又は階層型の
Rumelhart型のネットワーク構成である。
For example, an example in which the distribution constant-lumped constant conversion mechanism 2 is composed of a neuro computer will be shown. The neurocomputer is composed of a neural network 4, a learning control mechanism 5, a learning data storage mechanism 6, and a mixing mechanism 7. The neural network 4 is of a multi-layer or hierarchical type.
It is a Rumelhart type network configuration.

【0010】以下、図2,図3を用いて、ニューラルネ
ットワークについて説明する。図2に人間の神経細胞を
模擬下ニューロンモデルを示す。入力の数は複数であ
り、ここでは3入力とする。ニューロンの3入力値をそ
れぞれx1,x2,x3とする。ニューロンは重みw
1,w2,w3をそれぞれの入力値x1,x2,x3に
掛け合わせ、数1で示すようにその和Xを求める。
The neural network will be described below with reference to FIGS. FIG. 2 shows a neuron model simulating human nerve cells. The number of inputs is plural, and it is assumed here that there are three inputs. The three input values of the neuron are x1, x2, and x3, respectively. Neuron has weight w
1, w2, w3 are multiplied by the respective input values x1, x2, x3, and the sum X thereof is obtained as shown in Equation 1.

【0011】[0011]

【数1】 [Equation 1]

【0012】次に、ニューロンは次式(数2)の演算に
従い出力yを出力する。
Next, the neuron outputs the output y according to the calculation of the following equation (Equation 2).

【0013】[0013]

【数2】 [Equation 2]

【0014】ここで関数fはロジテックス関数で、例え
ば、数3で表されるシグモイド関数を用いる。
Here, the function f is a logitex function, for example, a sigmoid function expressed by the equation 3 is used.

【0015】[0015]

【数3】 [Equation 3]

【0016】このようなニューロンを組み合わせるとニ
ューロコンピュータが構成でき、図3にこのニューロコ
ンピュータの1種で中間層が1個の階層型のRumelhart
型ニューラルネットの構成を示す。入力は入力層に入力
され、入力層の出力は中間層に入力され、中間層の出力
は出力層の入力となり、出力層の出力がニューラルネッ
トの最終出力となる。
A neurocomputer can be constructed by combining such neurons, and FIG. 3 shows a hierarchical type Rumelhart having one intermediate layer in one of these neurocomputers.
The structure of a neural network is shown. The input is input to the input layer, the output of the input layer is input to the intermediate layer, the output of the intermediate layer is the input of the output layer, and the output of the output layer is the final output of the neural network.

【0017】ニューラルネットには学習能力を備えてい
ることが確かめられており、例えば、そのアルゴリズム
は中野馨監修「入門と実習ニューロコンピュータ」平成
元年9月、技術評論社刊行の38頁より、47頁に記載
されるバックプロパゲーション(逆伝搬)法がある。図
2について言えば、この逆伝搬手法によって、ニューロ
ンの重みの値w1,w2,w3が決定できる。
It has been confirmed that the neural network has a learning ability. For example, the algorithm is based on Kaoru Nakano's "Introduction and Training Neurocomputer", September 1989, page 38, published by Technical Review Company. There is a backpropagation method described on page 47. With reference to FIG. 2, neuron weight values w1, w2, and w3 can be determined by this back propagation method.

【0018】次に、図1の分布定数−集中定数変換機構
2内の学習機構5について説明する。
Next, the learning mechanism 5 in the distributed constant-lumped constant conversion mechanism 2 of FIG. 1 will be described.

【0019】図4に本発明による学習機構5を示す。前
記文献の学習アルゴリズムとの相異点は教師信号である
分布定数−集中定数変換機構2内の学習データ記憶機構
6にある複数データをある混合比で混ぜて、新しい教師
信号を作成することにある。なお、一般的なRumelhart
型のニューロコンピュータの構成を図4の破線で囲む。
FIG. 4 shows a learning mechanism 5 according to the present invention. The difference from the learning algorithm in the above document is that a plurality of data in the learning data storage mechanism 6 in the distribution constant-lumped constant conversion mechanism 2 which is a teacher signal is mixed at a certain mixing ratio to create a new teacher signal. is there. In addition, general Rumelhart
The configuration of the model neurocomputer is surrounded by the broken line in FIG.

【0020】従来の方法では、一般的なRumelhart 型の
ニューロコンピュータに学習させたい入力と出力の組み
合わせを複数組の基準波形として記憶しておく。一般的
なRumelhart 型のニューロコンピュータの学習は単純に
上記1組の基準波形の入力を一般的なRumelhart 型のニ
ューロコンピュータの入力層に入力し、その時のニュー
ラルネット4の出力と、上記基準波形の出力の差が減少
する方向に最急傾斜法でニューロンの重みの値w1,w
2,w3を変更する。
In the conventional method, a combination of inputs and outputs to be learned by a general Rumelhart-type neurocomputer is stored as a plurality of sets of reference waveforms. The learning of a general Rumelhart-type neurocomputer simply inputs the input of the above-mentioned set of reference waveforms into the input layer of a general Rumelhart-type neurocomputer, and outputs the neural net 4 at that time and the above-mentioned reference waveform. In the direction in which the output difference decreases, the steepest gradient method is used for the neuron weight values w1, w
Change 2, w3.

【0021】なお、ニューラルネットは各ニューロンモ
デルの出力が、非線形連続なシグモイド関数で表現され
ているため、基本的には閾値的な処理が強い系である。
そこで、基準波形のうち出力である教師信号は0/1の
ディジタルで与えられ、入力された信号に対し、どの基
準波形に含まれるかを分類するのに用いられてきた。即
ち、入力信号に含まれる優勢的な特徴で判断し、出力は
1か0のどちらかになるように学習される。
Since the output of each neuron model is represented by a non-linear continuous sigmoid function, the neural network is basically a system with strong threshold processing.
Therefore, the teacher signal, which is the output of the reference waveform, is given as a digital value of 0/1 and has been used to classify the input signal into which reference waveform. That is, it is judged by the dominant feature included in the input signal, and the output is learned to be either 1 or 0.

【0022】これに対して、本発明では、教師信号にア
ナログのパターンを与え、基準波形成分が入力に含まれ
る割合を抽出する成分分析を行なうものである。成分で
あるので、0か1のようなディジタル的な値でなく、連
続的なアナログの値が出力されるのが望ましいのであ
る。この機能を実現するために追加したのが、図4に示
す混合機構7である。
On the other hand, in the present invention, an analog pattern is given to the teacher signal, and the component analysis is performed to extract the ratio of the reference waveform component included in the input. Since it is a component, it is desirable that a continuous analog value is output instead of a digital value such as 0 or 1. The mixing mechanism 7 shown in FIG. 4 is added to realize this function.

【0023】図5は上記混合機構7の動作概要を示すも
のである。学習データ記憶機構6から入力教師信号8を
入力し、第1の入力信号8に係数発生機構14から発生
した係数(0より大で、1より小、但し、この場合は正
規化されたものとする。)を掛け算機構10で、係数倍
する。更に、第2の入力教師信号9に、係数発生機構1
4から発生した係数(0より大で、1より小、但し、こ
の場合は正規化されたものとする。)を掛け算機構11
で掛け合わせる。掛け算機構10,11の出力は加算機
構12で加算され、新規の入力教師信号13が生成され
る。
FIG. 5 shows an outline of the operation of the mixing mechanism 7. The input teacher signal 8 is input from the learning data storage mechanism 6, and the coefficient generated from the coefficient generation mechanism 14 is input to the first input signal 8 (greater than 0 and less than 1, but in this case, normalized). Is multiplied by a coefficient in the multiplication mechanism 10. Furthermore, the coefficient generating mechanism 1 is added to the second input teacher signal 9.
A coefficient 11 generated from 4 (greater than 0 and less than 1, but normalized in this case) 11
Multiply by. The outputs of the multiplication mechanisms 10 and 11 are added by the addition mechanism 12 to generate a new input teacher signal 13.

【0024】新規の入力教師信号13に対応する出力教
師信号15は、係数発生機構14の係数から構成され
る。即ち、入力教師信号8が100%入力されたとき
に、励起されるニューラルネットの出力に対応する出力
教師信号の値が掛け算機構10の係数値を取る。同様に
入力教師信号9で励起されるニューロコンピュータの出
力に対応する出力教師信号の値が、掛け算機構11の係
数になる。
The output teacher signal 15 corresponding to the new input teacher signal 13 is composed of the coefficient of the coefficient generating mechanism 14. That is, when 100% of the input teacher signal 8 is input, the value of the output teacher signal corresponding to the output of the excited neural network takes the coefficient value of the multiplication mechanism 10. Similarly, the value of the output teacher signal corresponding to the output of the neurocomputer excited by the input teacher signal 9 becomes the coefficient of the multiplication mechanism 11.

【0025】このような構成のニューラルネットワーク
4を用い図6に示す形状基本パターン1と、図7に示す
形状基本パターン2を用いシミュレーションを行なっ
た。ここで、パターン1は横軸方向のb点で最大値をと
り、パターン2は横軸方向のd点で最大値をとる。横軸
方向a点からe点までを36分割し、各分割点の高さを
ニューラルネットワーク4の入力とする。ニューラルネ
ットワーク4の構成としては、入力層36ニューロン,
中間層18ニューロン,出力層10ニューロンから構成
される。
A simulation was performed using the shape basic pattern 1 shown in FIG. 6 and the shape basic pattern 2 shown in FIG. Here, pattern 1 has a maximum value at point b in the horizontal axis direction, and pattern 2 has a maximum value at point d in the horizontal axis direction. The points a to e in the horizontal axis direction are divided into 36, and the height of each divided point is used as an input to the neural network 4. The structure of the neural network 4 includes 36 neurons in the input layer,
It consists of 18 neurons in the middle layer and 10 neurons in the output layer.

【0026】表1に従来構成のニューロコンピュータの
動作結果を示す。即ち、図6の基本パターン1を入力教
師信号とし、出力教師信号として、第1の出力ニューロ
ンを1、その他の出力ニューロンを0として学習する。
次に、図7の基本パターン2を入力教師信号とし、出力
教師信号として第2のニューロンを1、その他の出力ニ
ューロンを0として学習する。
Table 1 shows the operation results of the conventional neuro computer. That is, the basic pattern 1 in FIG. 6 is used as an input teacher signal, and as the output teacher signal, the first output neuron is 1 and the other output neurons are 0.
Next, the basic pattern 2 shown in FIG. 7 is used as an input teacher signal, the second neuron is used as an output teacher signal, and the other output neurons are learned as 0.

【0027】[0027]

【表1】 [Table 1]

【0028】学習終了後、例えば、表1の2項に示すよ
うに基本パターン1が含まれる割合を0.3、基本パタ
ーン2が含まれる割合を0.7で波形を合成し、ニュー
ラルネットワーク4に入力する。その結果、第1の出力
ニューロンの出力値である基本パターン1の確信度が
0.071、基本パターン2の確信度が0.996とな
り、優勢な成分を示すニューロンの方へ、区分けされ
る。表1は、基本パターン1と基本パターン2を、項番
1から項番5の割合で、混ぜ合わせた結果である。この
結果から言えることは、ニューラルネットワーク4は閾
値を越えると1に近づき、閾値以下では0に近づく。
After the learning is completed, for example, as shown in item 2 of Table 1, the waveforms are synthesized with the ratio of the basic pattern 1 being 0.3 and the ratio of the basic pattern 2 being 0.7, and the neural network 4 To enter. As a result, the certainty factor of the basic pattern 1, which is the output value of the first output neuron, is 0.071, and the certainty factor of the basic pattern 2 is 0.996, and the neurons showing the dominant component are classified. Table 1 shows the result of mixing the basic pattern 1 and the basic pattern 2 in the ratio of item number 1 to item number 5. From this result, it can be said that the neural network 4 approaches 1 when the threshold value is exceeded and approaches 0 when the threshold value is exceeded.

【0029】それに対し、本発明は、基本パターンをあ
る比率で混ぜ合わせて、学習する。例えば、表1の基準
波形である基本パターン1と基本パターン2を、(0.
0,1.0),(0.2,0.8),(0.4,0.6),
(0.6,0.4),(0.8,0.2),(1.0,0.
0)の比率でそれぞれ混ぜ合わせ6組の基準波形を合成
し、ニューラルネットワーク4に学習させる。
On the other hand, according to the present invention, the basic patterns are mixed at a certain ratio for learning. For example, the basic pattern 1 and the basic pattern 2, which are the reference waveforms in Table 1, are (0.
0, 1.0), (0.2, 0.8), (0.4, 0.6),
(0.6, 0.4), (0.8, 0.2), (1.0, 0.0).
6 sets of reference waveforms are mixed with each other at a ratio of 0), and the neural network 4 is made to learn.

【0030】学習が終了した時点で、表2の項番2に示
すように、基本パターン1が含まれる割合を0.3、基
本パターン2が含まれる割合を0.7で波形を合成し、
ニューラルネットワーク4に入力する。その結果、第1
の出力ニューロンの出力値である基本パターン1の確信
度が0.308、基本パターン2の確信度が0.692と
なる。即ち、基本パターン1と基本パターン2の成分が
抽出できるようになったのである。同様に、項番3,4
の基本パターン1,基本パターン2の組み合わせは未学
習であるが、これらのパターンに含まれる成分を忠実に
抽出できることを示している。
When the learning is completed, as shown in item 2 of Table 2, the waveforms are synthesized with the ratio of the basic pattern 1 being 0.3 and the ratio of the basic pattern 2 being 0.7.
Input to the neural network 4. As a result, the first
The output pattern of the output neuron of the basic pattern 1 has a certainty factor of 0.308, and the basic pattern 2 has a certainty factor of 0.692. That is, the components of the basic pattern 1 and the basic pattern 2 can be extracted. Similarly, item Nos. 3 and 4
Although the combination of the basic pattern 1 and the basic pattern 2 has not been learned, it shows that the components included in these patterns can be faithfully extracted.

【0031】[0031]

【表2】 [Table 2]

【0032】更に、図8に示す基本パターン3と、基本
パターン1,2の3組のパターンを組み合わせて、学習
させても同じ結果が得られる。
Further, the same result can be obtained by learning by combining the basic pattern 3 shown in FIG. 8 and three patterns of the basic patterns 1 and 2.

【0033】以上の結果を、整理して圧延機のZRミル
に適用する場合の構成図を図9に示す。ZRミル本体5
1は複数の葡萄の房状に配置された圧延ロールから構成
される。圧延ロールは減速機52を介して主電動機53
により駆動される。上下の圧延ロールの間隙に置かれた
圧延材54はペイオフリール55より供給されテンショ
ンリール56で巻き取られる。ペイオフリール55は減
速機57を介してリールを駆動する電動機53とワーク
ロールの速度差により張力が発生し、所望の板厚を得て
いる。同様に、テンションリール56は減速機58を介
してリールを駆動する電動機60とワークロールの速度
差により張力が発生し、所望の板厚を得ている。圧延材
54に接触してその圧延材の張力分布(板厚分布に換算
できる)を検出する形状検出機構62の出力は形状検出
処理機構65に入力される。これら形状検出処理機構6
5,分布定数−集中定数変換機構2及び、制御演算機構
3をあわせて制御機構64とする。制御機構64の出力
である制御指令は、ZRミルのアクチュエータであるA
S−Uロール及び、ラテラルシフトに指令を発生する。
FIG. 9 shows a configuration diagram when the above results are organized and applied to a ZR mill of a rolling mill. ZR mill body 5
Reference numeral 1 is composed of rolling rolls arranged in a tuft of grapes. The rolling roll is driven by the main motor 53 via the speed reducer 52.
Driven by. The rolled material 54 placed in the gap between the upper and lower rolling rolls is supplied from the payoff reel 55 and wound up by the tension reel 56. A tension is generated in the pay-off reel 55 due to a speed difference between the electric motor 53 that drives the reel via the reduction gear 57 and the work roll, and a desired plate thickness is obtained. Similarly, in the tension reel 56, tension is generated by the speed difference between the electric motor 60 that drives the reel and the work roll via the speed reducer 58, and a desired plate thickness is obtained. The output of the shape detection mechanism 62 that contacts the rolled material 54 and detects the tension distribution of the rolled material (which can be converted into a sheet thickness distribution) is input to the shape detection processing mechanism 65. These shape detection processing mechanism 6
5, the distributed constant-lumped constant conversion mechanism 2 and the control calculation mechanism 3 are collectively referred to as a control mechanism 64. The control command output from the control mechanism 64 is A, which is the actuator of the ZR mill.
Generates commands for S-U roll and lateral shift.

【0034】この形状検出処理機構65では、ノイズが
重畳された波形からノイズ成分を除去したり、形状検出
機構62の非線形性等を補償するのである。前記形状検
出処理機構65の出力は分布定数−集中定数変換機構2
に入力され、前記基準波形成分を抽出する。前記基準波
形成分を用いる制御演算機構3は集中定数の制御理論で
設計された制御装置である。この場合、ファジィ制御を
利用する。
The shape detection processing mechanism 65 removes a noise component from the waveform on which noise is superimposed, and compensates for the non-linearity of the shape detection mechanism 62. The output of the shape detection processing mechanism 65 is the distribution constant-lumped constant conversion mechanism 2
Is input to and the reference waveform component is extracted. The control calculation mechanism 3 using the reference waveform component is a control device designed by the lumped constant control theory. In this case, fuzzy control is used.

【0035】このような構成の圧延機形状制御システム
に図10の斜線塗りつぶした形状波形70が時間t=0
で入力されたと仮定する。この時の制御機構64の各部
の波形を図11に示す。形状検出処理機構65の出力は
図11に示す形状検出処理機構65の出力71のように
信号のレベルが高いため飽和して、ピークがカットされ
た形となっている。分布定数−集中定数変換機構2の出
力は矩形の面積でその値を示す。即ち、予め学習してあ
る基準パターン1の成分72が含まれる割合が矩形73
の中に斜線で塗潰した矩形の面積でその値を示し、その
最大値は1である。図11の場合パターン1の含まれる
確信度が0.3 、パターン7が含まれる確信度が0.7
であることがわかる。
In the rolling mill shape control system having such a configuration, the shaded shape waveform 70 in FIG.
Suppose you typed in. The waveform of each part of the control mechanism 64 at this time is shown in FIG. The output of the shape detection processing mechanism 65 is saturated because the signal level is high like the output 71 of the shape detection processing mechanism 65 shown in FIG. 11, and the peak is cut. The output of the distributed constant-lumped constant conversion mechanism 2 shows the value in the area of a rectangle. That is, the proportion of the component 72 of the reference pattern 1 that has been learned in advance is the rectangle 73
The value is shown by the area of a rectangle filled with a diagonal line inside, and the maximum value is 1. In the case of FIG. 11, the certainty factor including pattern 1 is 0.3, and the certainty factor including pattern 7 is 0.7.
It can be seen that it is.

【0036】図11に示すように、分布定数−集中定数
変換機構2の出力72を受けて、制御演算機構3は、
「パターン1ならばAS−UロールNo2を上昇方向に
動かす。パターン7ならば上の第1中間ロール(ロール
の右端部にテーパが切られている)を右側にシフト(上
ラテラルシフトと言う)する。」なるファジィ制御則に
従って制御指令74,75を生成し、アクチュエータに
指令を送る。
As shown in FIG. 11, upon receiving the output 72 of the distributed constant-lumped constant conversion mechanism 2, the control calculation mechanism 3
"If pattern 1 is used, move AS-U roll No. 2 in the upward direction. If pattern 7 is used, the upper first intermediate roll (tapered at the right end of the roll) is shifted to the right (called the upper lateral shift). The control commands 74 and 75 are generated according to the fuzzy control rule of "Yes.", And the commands are sent to the actuator.

【0037】このような、制御指令を順次アクチュエー
タに送ると、図10に示すように非圧延材の形状が変化
し、平坦になっていく様子がわかる。
It can be seen that when such control commands are sequentially sent to the actuator, the shape of the non-rolled material changes and becomes flat as shown in FIG.

【0038】次に本発明の第2の実施例を述べる。分布
定数系である波形を基準パターンに分類する方法として
図12に示す変換機構について以下述べる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The conversion mechanism shown in FIG. 12 will be described below as a method of classifying a waveform that is a distributed constant system into reference patterns.

【0039】形状検出機構63の出力波形g(x)を波
形成分ai
The output waveform g (x) of the shape detecting mechanism 63 is converted into the waveform component a i.

【0040】[0040]

【数4】 [Equation 4]

【0041】で表すとする。但し、Is represented by However,

【0042】[0042]

【数5】 [Equation 5]

【0043】はi番目の基準パターンでn(nは正数)
種類とする。
Is the i-th reference pattern and n (n is a positive number)
Let's make it a kind.

【0044】次に、数4の両辺に基準パターンを掛けて
数6を得る。
Then, the both sides of the equation 4 are multiplied by the reference pattern to obtain the equation 6.

【0045】[0045]

【数6】 [Equation 6]

【0046】ここで、数3を変形し、数7を得る。Here, the equation 3 is transformed to obtain the equation 7.

【0047】[0047]

【数7】 [Equation 7]

【0048】但し、However,

【0049】[0049]

【数8】 [Equation 8]

【0050】[0050]

【数9】 [Equation 9]

【0051】[0051]

【数10】 [Equation 10]

【0052】である。即ち、Fはn行n列の正方行列、
Aはn行1列のベクトルである。数7は連立方程式で、
iに関して解くと、fi(x)の成分が得られる。
It is That is, F is a square matrix with n rows and n columns,
A is an n-row, 1-column vector. Equation 7 is a simultaneous equation,
Solving for a i gives the components of f i (x).

【0053】[0053]

【数11】 [Equation 11]

【0054】なお、fi(x)とfj(x)が直交していると
き、fi(x)fj(x)=0(但し、i≠j)となり、
When f i (x) and f j (x) are orthogonal, f i (x) f j (x) = 0 (where i ≠ j),

【0055】[0055]

【数12】 [Equation 12]

【0056】Fは対角行列となり、解くのが容易であ
る。
F is a diagonal matrix and is easy to solve.

【0057】以上の結果を実行する機能ブロックを図1
2に示す。形状検出機構65の出力71は学習データ記
憶機構6に記憶されている基準波形100と掛け算機構
101で掛け合わされ、積分機構102に入力される。積
分機構102の出力は数8に相当する。
FIG. 1 shows a functional block for executing the above result.
2 shows. The output 71 of the shape detection mechanism 65 is a multiplication mechanism with the reference waveform 100 stored in the learning data storage mechanism 6.
It is multiplied by 101 and input to the integration mechanism 102. The output of the integration mechanism 102 corresponds to the expression (8).

【0058】連立方程式係数発生器103,連立方程式
求解器104はマイクロコンピュータ105から構成さ
れ、連立方程式係数発生器103は予め基準波形100
を数9の演算で求めた係数を用いて、連立方程式求解器
104にデータを渡す。連立方程式求解器104は積分
機構102の出力が入力されるたびに、連立方程式の係
数から生成される逆行列を掛けて、波形成分ai(i=1
〜n)106が出力される。これらの波形成分106が
制御演算機構3に入力される。この方式の効果を確かめ
るためのシミュレーションを実施し、その結果を以下に
示す。
The simultaneous equation coefficient generator 103 and the simultaneous equation solver 104 are composed of a microcomputer 105, and the simultaneous equation coefficient generator 103 has a reference waveform 100 in advance.
Data is passed to the simultaneous equation solver 104 using the coefficient obtained by the calculation of Equation 9. Each time the output of the integration mechanism 102 is input, the simultaneous equation solver 104 multiplies the inverse matrix generated from the coefficients of the simultaneous equations to generate the waveform component a i (i = 1).
~ N) 106 is output. These waveform components 106 are input to the control calculation mechanism 3. A simulation was conducted to confirm the effect of this method, and the results are shown below.

【0059】表3には本発明の他の実施例における入力
を示す。位置は図6のa点に相当する場所を0とし、e
点に相当する場所を6とし、その間を36等分するもの
である。これは、波形の形を検出する形状センサの検出
点の場所を示す。乱数はセンサにノイズが載ったと仮定
して、一様乱数を発生させたもので、その値を示す。波
形A,B,Cはそれぞれ数13,数14,数15で表さ
れる正規分布の波形を用いた。(但し、xは位置を表
す。)
Table 3 shows the inputs in another embodiment of the present invention. The position is 0 at a position corresponding to point a in FIG. 6, and e
The place corresponding to the point is 6, and the space between them is divided into 36 equal parts. This indicates the location of the detection point of the shape sensor that detects the shape of the waveform. The random number is a uniform random number generated assuming that noise is placed on the sensor, and the value is shown. As the waveforms A, B, and C, the waveforms of normal distribution represented by the equations 13, 14, and 15, respectively, were used. (However, x represents a position.)

【0060】[0060]

【表3】 [Table 3]

【0061】[0061]

【数13】 [Equation 13]

【0062】[0062]

【数14】 [Equation 14]

【0063】[0063]

【数15】 [Equation 15]

【0064】入力波形は波形成分Aを0.7、波形成分
Bを0.6、波形成分Cを0.05 、乱数成分を0.1混
ぜ合わせて生成したものである。
The input waveform is generated by mixing the waveform component A of 0.7, the waveform component B of 0.6, the waveform component C of 0.05, and the random number component of 0.1.

【0065】連立方程式求解器104で構成される方程
式は数16で表される。
The equation formed by the simultaneous equation solver 104 is expressed by equation 16.

【0066】[0066]

【数16】 [Equation 16]

【0067】連立方程式求解器104の出力で、数16
の解答は、
The output of the simultaneous equation solver 104 is
The answer is

【0068】[0068]

【数17】 [Equation 17]

【0069】となる。この時波形A,波形B,波形Cの
誤差成分はそれぞれ、11%,11%,154%とな
る。
It becomes At this time, the error components of the waveform A, the waveform B, and the waveform C are 11%, 11%, and 154%, respectively.

【0070】以上の、分布定数−集中定数変換機構2の
概念を図示したのが図13である。即ち、圧延機の板厚
分布のような複数のセンサを用いてパターンを表現する
ような物や、速度計や聴力計などを含めた異種類のセン
サ群のデータを纒めて、抽象化してスカラーデータに変
換するものである。
FIG. 13 illustrates the concept of the distributed constant-lumped constant conversion mechanism 2 described above. That is, data that represents a pattern using a plurality of sensors, such as the strip thickness distribution of a rolling mill, and data from different types of sensors including a speedometer and an audiometer are collected and abstracted. It is converted into scalar data.

【0071】図14は従来の制御系のブロックを図示し
たもので、制御対象の出力は分布したデータの分布定数
/ベクトル情報である。これらの情報をセンサで検出し
スカラ情報としてフィードバックする。この時のコント
ローラは制御理論で言われている各種のコントローラが
利用できる。
FIG. 14 shows a block of a conventional control system, and the output of the controlled object is distribution constant / vector information of distributed data. These pieces of information are detected by the sensor and fed back as scalar information. As the controller at this time, various controllers that are said in control theory can be used.

【0072】これに対して、本発明の分布定数−集中定
数変換機構2は、分布定数の情報を抽象化して、抽象的
な意味を持つ1次元のスカラー情報としてコントローラ
3に入力される。
On the other hand, the distribution constant-lumped constant conversion mechanism 2 of the present invention abstracts the information of the distribution constant and inputs it to the controller 3 as one-dimensional scalar information having an abstract meaning.

【0073】従来は近似計算で制御系を構成していたた
めに精度向上に限界があったが、このような構成にする
ことによって、精密な制御が可能となった。
Conventionally, there was a limit to the improvement of accuracy because the control system was constructed by the approximate calculation, but such a configuration enables precise control.

【0074】[0074]

【発明の効果】本発明によれば、分布定数的に分散した
データを予め記憶している基準波形に分類するととも
に、その成分量を検出できるようになり、より正確な制
御が可能となる。また、制御則も集中定数系の設計理論
に基づいて設計できるようになる。
According to the present invention, it is possible to classify data distributed in a distribution constant into a reference waveform stored in advance, and to detect the amount of the component, which enables more accurate control. Also, the control law can be designed based on the design theory of the lumped parameter system.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例であるシステム全体の構成図
である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an entire system that is an embodiment of the present invention.

【図2】図1の分布定数系−集中定数系変換機構2を構
成するニューロンモデルの説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a neuron model constituting the distributed constant system-lumped constant system conversion mechanism 2 of FIG.

【図3】階層型ニューラルネットワークの構成図であ
る。
FIG. 3 is a configuration diagram of a hierarchical neural network.

【図4】図1の分布定数系−集中定数系変換機構2の構
成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of a distributed parameter system-lumped parameter system conversion mechanism 2 of FIG.

【図5】図1の混合機構7の動作説明図である。5 is an operation explanatory view of the mixing mechanism 7 of FIG.

【図6】形状の基準パターンの一例を説明する図であ
る。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a shape reference pattern.

【図7】形状の基準パターンの他の例を説明する図であ
る。
FIG. 7 is a diagram for explaining another example of the shape reference pattern.

【図8】形状の基準パターンの他の例を説明する図であ
る。
FIG. 8 is a diagram illustrating another example of the shape reference pattern.

【図9】本発明の一実施例である制御系の構成図であ
る。
FIG. 9 is a configuration diagram of a control system that is an embodiment of the present invention.

【図10】制御系の時間変化を表すシミュレーション結
果を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a simulation result showing a time change of a control system.

【図11】シミュレーションにおける制御系各部の応答
波形を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a response waveform of each part of the control system in the simulation.

【図12】分布定数系−集中定数系変換機構2の他の構
成例を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing another configuration example of the distributed parameter system-lumped parameter system conversion mechanism 2.

【図13】分布定数系−集中定数系変換機構の概略構成
を説明する図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating a schematic configuration of a distributed constant system-lumped constant system conversion mechanism.

【図14】従来の制御系の概略構成を説明する図であ
る。
FIG. 14 is a diagram illustrating a schematic configuration of a conventional control system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…制御対象、2…分布定数系−集中定数系変換機構、
3…制御装置、51…クラスターミル、65…形状検出
機構、104…連立方程式求解器。
1 ... Control object, 2 ... Distributed constant system-lumped constant system conversion mechanism,
3 ... Control device, 51 ... Cluster mill, 65 ... Shape detection mechanism, 104 ... Simultaneous equation solver.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川上 潤三 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 中島 正明 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 服部 哲 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 執行 正謙 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 株 式会社日立製作所大みか工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Junzo Kawakami 4026 Kuji-cho, Hitachi City, Hitachi, Ibaraki Prefecture Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Masaaki Nakajima 5-2-1 Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Incorporated company Hitachi Ltd. Omika Plant (72) Inventor Satoshi Hattori 52-1 Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Incorporated Hitachi Ltd. Omika Plant (72) Executive executor Masakazu Omika-cho, Ibaraki Prefecture Hitachi City 2-1-1, Hitachi Ltd. Omika factory

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】分布定数系の制御対象と、前記制御対象の
状態を検出する検出機構と、前記検出機構の信号を用い
前記制御対象を制御する制御機構とからなるものにおい
て、前記分布定数系の状態を表す検出信号を、抽象化す
る変換機構を有することを特徴とする制御システム。
1. A distributed constant system comprising a controlled object of a distributed constant system, a detection mechanism for detecting a state of the controlled object, and a control mechanism for controlling the controlled object using a signal of the detection mechanism. A control system having a conversion mechanism for abstracting a detection signal representing the state of the.
【請求項2】請求項1において、前記変換機構は分布定
数系の信号を集中定数系の信号に変換することを特徴と
する制御システム。
2. The control system according to claim 1, wherein the conversion mechanism converts a distributed constant system signal into a lumped constant system signal.
【請求項3】請求項1において、前記変換機構は、当該
変換機構の入力である分布信号と、その分布信号に対応
した出力信号の関係を予め学習することを特徴とする制
御システム。
3. The control system according to claim 1, wherein the conversion mechanism learns in advance a relationship between a distribution signal which is an input of the conversion mechanism and an output signal corresponding to the distribution signal.
【請求項4】請求項3において、前記複数の入出力の関
係を学習させる過程において、複数の入出力の関係を線
形結合させた新たな入出力関係を生成することを特徴と
する制御システム。
4. The control system according to claim 3, wherein in the process of learning the relationship between the plurality of inputs and outputs, a new input / output relationship is generated by linearly combining the relationships between the plurality of inputs and outputs.
【請求項5】請求項1において、前記制御対象は、金属
製造プラントとすることを特徴とする制御システム。
5. The control system according to claim 1, wherein the control target is a metal manufacturing plant.
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