JPH0540503A - 適応制御装置とそれを用いた適応的データ処理装置 - Google Patents

適応制御装置とそれを用いた適応的データ処理装置

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JPH0540503A
JPH0540503A JP3216495A JP21649591A JPH0540503A JP H0540503 A JPH0540503 A JP H0540503A JP 3216495 A JP3216495 A JP 3216495A JP 21649591 A JP21649591 A JP 21649591A JP H0540503 A JPH0540503 A JP H0540503A
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JP
Japan
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signal
random signal
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adaptive
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JP3216495A
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Inventor
Osamu Fujita
修 藤田
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 片寄ったクローストークがなく、設計,製造
が容易な適応制御装置を提供する。 【構成】 ランダム信号発生装置2より発生させたラン
ダム信号を、パラメータ変調装置3に加えて、パラメー
タ出力をランダムに変動させるとともに、このランダム
信号と適応度評価信号との相関に比例した量だけパラメ
ータの値を修正して、パラメータ記憶装置1のパラメー
タを変更する構成となっており、クローストークが少な
く誤差が発生しないことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、与えられた入出力関係
を満たすような装置内部の可変パラメータを自動調節す
る適応制御装置において、多数のパラメータを同時に効
率よくそれぞれの最適値に設定する装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、装置内部の可変パラメータを自動
調節する適応制御装置として、学習機能を有するニュー
ラルネットが利用されている。この学習法として、バッ
クプロパゲーション法がよく用いられているが、パラメ
ータ調節のための計算が複雑なため、計算機のソフトウ
エアにより逐次計算でパラメータの変更量を数値計算し
ていた。このため、パラメータ総数が多い場合には、非
常に多大な時間を要していた。これを高速に計算するた
め、専用のハードウエアも開発されたが、回路が非常に
複雑になり、また、誤動作も多く、自動調節の効率が悪
い。
【0003】これを改善するため、変調法によるパラメ
ータの自動調節が利用されるようになった。すなわち、
パラメータを微小振幅の正弦波で変調し、目的出力に含
まれる同期周波数成分を検出して、その値に比例した量
だけパラメータを変更する。目的出力がそのパラメータ
に関して極大(または極小)になったところで同期周波
数成分の出力が0になり、そのパラメータについての最
適値において安定する。この方法を多数のパラメータの
同期調節に利用するため、各パラメータに対して異なる
周波数を割り当てる方式(MFO)が開発された(Matsu
moto,T.&Koga,M.A novel learning method for analog
neural networks.Electronics Letters,Vol.26(1990),N
o.15,pp.1136-1137)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法で
は、実際上利用周波数の割り当て数に限度があり、同時
に自動調節できるパラメータの数が制限されてしまう。
また、特定のパラメータ同士でクロストークが生じやす
く、最適値への制御が困難になる場合がある。また、異
なる周波数の発振器をたくさん作る必要があり、設計,
製造が非常に面倒になるという欠点があった。
【0005】本発明の目的は、異なる周波数の正弦波を
利用することによってもたらせる片寄ったクロストーク
や、設計,製造の面倒さなどの欠点を解決した効率のよ
い適応制御装置とそれを用いた適応的データ処理装置を
提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、パラ
メータ記憶装置と、ランダム信号発生装置と、パラメー
タ変調装置と、パラメータ修正装置とを備え、ランダム
信号発生装置より発生させたランダム信号をパラメータ
変調装置に加えてパラメータ出力をランダムに変動させ
るとともに、このランダム信号をパラメータ修正装置に
入力し、このパラメータ修正装置においてこのランダム
信号と適応度評価信号との相関に比例した量だけパラメ
ータの値を修正してパラメータ記憶装置のパラメータを
変更する構成になっている。
【0007】請求項2の発明においては、パラメータ修
正量としてランダム信号と適応度評価信号のそれぞれの
時間変化率の相関に比例した量を利用している。
【0008】請求項3の発明においては、ランダム信号
として断続的な信号を用い、パラメータ修正装置におい
て、ランダム信号が0でないときのみの相関量を求め
る。
【0009】請求項4の発明は、請求項1または2の適
応制御装置をn個(PA1,PA2,,,PAn)並列
に並べ、これらが出力するパラメータを制御入力とする
データ処理装置を有し、与えられた入力に対応するこの
データ処理装置の出力と教師信号とを比較した誤差出力
を各適応制御装置の適応度評価信号として加えた構成に
なっている。
【0010】
【作用】従来の微小正弦波を用いる構成では、周波数を
固定しているので同期検波する際、その周波数に対応し
た特定の外部雑音の影響を受けて誤差を生じる場合があ
るが、本発明ではランダム信号を用いるので、相関のあ
る信号が他に存在する可能性はほとんどなく、誤差を生
じる危険性がより小さい。また、従来構成においては、
多数のパラメータを有する装置で利用する場合、各パラ
メータ毎に異なる周波数を割り当てる必要があった。こ
のとき、異なる周波数同士のクロストークが周波数に依
存するので、特定のパラメータ同士が干渉して適応制御
が困難になることがあった。そのうえ、正弦波発振器の
内部構成が一つ一つ異なる必要があり、設計,製造が非
常に繁雑になるとともに、調節も困難であるなどの欠点
があったのに対して、ランダム信号を用いれば特定のパ
ラメータ同士で片寄ったクロストークを生じることはな
く、また、ランダム信号発生器の内部構成はまったく同
一のものを用いることができるので、設計,製造が非常
に簡単になる。また、周波数割当数の制限がないので、
いくらでもパラメータ数を増やせる。
【0011】請求項2の発明においては、この装置を多
数並列にして同時に多数のパラメータを最適化する場合
に、請求項1の発明に比べてクロストークが小さく、精
度のよい測定ができる。
【0012】請求項3の発明においては、この装置を多
数並列にして、同時に多数のパラメータを最適化する場
合に、クロストークが小さくなるように制御することが
でき、測定誤差を小さくすることができる。
【0013】請求項4の発明においては、多数のパラメ
ータを同時に効率よく最適化することができる。
【0014】
【実施例】図1は請求項1記載の発明の一実施例を示す
もので、1はパラメータ記憶装置で、複数のパラメータ
を記憶する。2はランダム信号発生装置で、ランダム信
号を発生させる。3はパラメータ変調装置で、パラメー
タ記憶装置1のパラメータ出力にランダム信号発生装置
2からのランダム信号を加えてパラメータ出力をランダ
ムに変動させる。4はパラメータ修正装置で、ランダム
信号発生装置2からのランダム信号と適応度評価信号と
の相関に比例した量だけパラメータの値を修正して、パ
ラメータ記憶装置1のパラメータを変更する。相関量は
ランダム信号と外部制御入力信号である適応度評価信号
との積をとり、その時間平均から求める。以下、図7の
適応度評価関数曲線と、図8の動作説明図とを参照して
動作を説明する。
【0015】適応度評価信号として、パラメータの最適
性を表す信号(例えば、全システムの出力誤差の2乗の
値)を入力する。図7,図8に示すように、適応度評価
信号b,dが最小になるパラメータが最適であるとす
る。パラメータの値が最適値より低いとき、ランダムな
変調信号aによりパタメータが増加したとき、適応度評
価信号bは負方向に振れ、パラメータが減少したとき適
応度評価信号bは正方向に振れる。したがって、変調信
号aと適応度評価信号bとの相関は負の値になる。パタ
メータの値が最適値より高いときは、逆に変調信号cと
適応度評価信号dとの相関量は正になる。すなわち、相
関量を求めることは適応度評価関数曲線の傾きを測定し
ていることに対応する。したがって、この相関量が負の
ときパラメータを正方向に、相関量が正のときパタメー
タを負方向に修正すれば、パラメータは最適値に収束し
ていく。パラメータが最適値に到達したところで、適応
度評価信号b,dはほぼ0になるので、パラメータは最
適値に保たれる。なお、適応度評価信号b,dが最大に
なるパラメータが最適であるとする場合は、相関量と同
じ符号の方向にパラメータを修正する。また、変調信号
微分a′,c′と適応度評価信号の微分b′,d′の関
係についても同様である。
【0016】請求項2の発明は、請求項1の発明に対し
て、パラメータ修正装置4においてランダム信号生成装
置2からのランダム信号と適応度評価信号のそれぞれの
時間変化率の相関に比例した量だけパラメータの値を修
正する点が異なる。この実施例を図2に示す。すなわ
ち、適応度評価信号とランダム信号をそれぞれ時間微分
器5と6を介してパラメータ修正装置4に加える。図7
に示すように、適応度評価信号とランダム信号のそれぞ
れの時間微分の相関を測定することで、適応度評価関数
曲線の傾きを測定できる。したがって、請求項1の発明
と同様に、この相関量に応じてパラメータを修正すれ
ば、パラメータは最適値に収束していく。時間変換率の
相関を取ることにより、傾き測定の精度が向上し、他の
パラメータとのクロストークをより小さくできるという
利点がある。
【0017】請求項2記載の発明の実施例を図3に示
す。図2の実施例に対して、ランダム信号を直接パラメ
ータ修正装置4に加え、ランダム信号を時間積分器7を
介してパラメータ変調装置3に加える点が異なる。ラン
ダム信号の特性を直接制御することで、パラメータ修正
装置4において正確な相関量を得るように調節すること
ができるという利点がある。
【0018】請求項3記載の発明は、ランダム信号とし
て断続的な信号を用い、パラメータ修正装置4において
ランダム信号が0でないときのみの相関量を求める。こ
れにより、本装置を多数並列して同時に動作させて用い
る場合に、多数のパラメータ間のクロストークを抑制す
ることができる。なぜなら、ランダム信号が断続的なの
で、同時にすべてのランダム信号が発生しているわけで
はなく、あるパラメータに対するランダム信号が0でな
いとき、他の信号が0であるものが多数あって、その分
だけ相関量測定に対してノイズとなる成分が少なく、正
確な相関量を得ることができる。
【0019】図4に請求項3記載の発明の実施例を示
す。すなわち、パラメータ修正装置4が相関量を測定す
る対象となる2種の入力信号の積を出力する乗算器8
と、この乗算器出力を入力とする時間積分器9と、時間
積分器9の出力のサンプルホールド(S/H)回路10
と、信号時間測定器11とで構成される。信号時間測定
器11はランダム信号が0でない時間を積算し、一定時
間に達したところでS/H回路10にS/H信号を出力
し、そのすぐあとに時間積分器9のリセット信号を出力
する。これにより、ランダム信号が0でないときのみの
相関量にほぼ比例する値を出力する。なお、信号時間測
定器11を省略し、そのかわりに一定時間間隔のS/H
信号、リセット信号発生器を用いても近似的にほぼ同等
の特性を得ることができる。
【0020】図5に請求項3記載の発明の実施例を示
す。すなわち、パラメータ修正装置4が相関量を測定す
る対象となる2種の入力信号の積を出力する乗算器8
と、乗算器出力を入力とする低域フィルタ12と、ラン
ダム信号からの入力信号の0レベルを検出する0レベル
検出器13とで構成される。そして、この低域フィルタ
12は0レベル検出器13の出力により、ランダム信号
からの入力信号が0レベルであるときフィルタ動作を中
断するようにしておく。具体的には、例えばスイッチド
キャパシタ低域フィルタを用いた場合、クロックを停止
することで実現できる。前記図4の実施例に比べて相関
出力が連続的になめらかとなる点が特徴である。
【0021】請求項4記載の適応的データ処理装置の発
明の実施例を図6に示す。20はデータ処理装置で、外
部入力とn個のパラメータ制御入力P1ーPnとを有
し、また、外部への出力と外部入出力関係に対応した教
師信号入力と、外部出力の教師信号入力に対する誤差に
応じた誤差出力を有する。データ処理装置20はn個の
適応制御装置(PA1,PA2,,PAn)のパラメー
タ出力に応じて出力信号を発生する。この場合、適応制
御装置(PA1,PA2,……,PAn)は図1〜図3
のいずれてもよいが、ここでは図1を示してある。さら
に、外部入出力関係に対応した教師信号入力と出力とを
比較して、その誤差の大きさに応じた誤差出力を各適応
制御装置(PA1,PA2,……,PAn)の適応度評
価信号に加える。n個の適応制御装置(PA1,PA
2,,,PAn)はそれぞれ互いに相関のないランダム
信号によりパラメータ出力を変動させている。従って、
各適応制御装置(PA1,PA2,,,PAn)は独立
に相関量を検出して各パラメータを最適化していく。
【0022】
【発明の効果】本発明は、以上詳細に説明したように、
請求項1記載の発明は、パラメータ記憶装置と、ランダ
ム信号発生装置と、このランダム信号発生装置により発
生させたランダム信号が加えられ、パラメータ記憶装置
内のパラメータをランダムに変動させ、パラメータ出力
とするパラメータ変調装置と、ランダム信号発生装置か
らのランダム信号と適応度評価信号との相関に比例した
量だけパラメータの値を修正してパラメータ記憶装置の
パラメータを変更するパラメータ修正装置とからなるの
で、従来の微小正弦波と違ってランダム信号を用いるた
めクローストークがなく、誤差を生じることを防止でき
る。
【0023】また、請求項2記載の発明は、ランダム信
号と適応評価信号とをそれぞれの時間変化率に関する相
関に比例した量だけパラメータの値を修正するので、さ
らにクローストークが小さくなり、精度を上げることが
できる。
【0024】さらに、請求項3記載の発明は、ランダム
信号が0でない時のみの相関を取るようにしたので、同
時に多数のパラメータを最適化する場合にクロストーク
が小さくなるように制御することができ、測定誤差を小
さくすることができる。
【0025】また、請求項4記載の発明は、適応制御装
置を多数並置し、これらが出力するパラメータを制御入
力とするデータ処理装置を設け、与えられた入力に対応
するこのデータ処理装置の出力と教師信号とを比較した
誤差の大きさを示す誤差出力を各適応制御装置の適応度
評価信号として加えたので、同時に各パラメータを最適
化することができるので、外部入出力関係を満たすよう
に自動調節する適応的データ処理装置やニューラルネッ
トワーク、汎用的自動制御装置として、設計,製造が容
易で効率のよいシステムが構築できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1記載の発明の一実施例の構成を示すブ
ロック図である。
【図2】請求項2記載の発明の一実施例の構成を示すブ
ロック図である。
【図3】請求項2記載の発明の他の実施例の構成を示す
ブロック図である。
【図4】請求項3記載の発明の一実施例の構成を示すブ
ロック図である。
【図5】請求項3記載の発明の他の実施例の構成を示す
ブロック図である。
【図6】請求項4記載の発明の一実施例の構成を示すブ
ロック図である。
【図7】適応度評価関数曲線の説明図である。
【図8】本発明の動作説明のための波形図である。
【符号の説明】
1 パラメータ記憶装置 2 ランダム信号発生装置 3 パラメータ変調装置 4 パラメータ修正装置 5 時間微分器 6 時間微分器 7 時間積分器 8 乗算器 9 時間積分器 10 S/H回路 11 信号時間測定器 12 低域フィルタ 13 0レベル検出器 20 データ処理装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】与えられた入力に対応して特定の出力を生
    成するため、装置内部の複数個のパラメータを自動調節
    する適応制御装置において、パラメータ記憶装置と、ラ
    ンダム信号発生装置と、このランダム信号発生装置によ
    り発生させたランダム信号が加えられ、前記パラメータ
    記憶装置内のパラメータをランダムに変動させ、パラメ
    ータ出力とするパラメータ変調装置と、前記ランダム信
    号発生装置からのランダム信号と適応度評価信号との相
    関に比例した量だけ前記パラメータの値を修正して前記
    パラメータ記憶装置のパラメータを変更するパラメータ
    修正装置とからなることを特徴とする適応制御装置。
  2. 【請求項2】パラメータ修正装置は、ランダム信号と適
    応評価信号とのそれぞれの時間変化率に関する相関に比
    例した量だけパラメータの値を修正してパラメータ記憶
    装置のパラメータを変更することを特徴とする請求項1
    に記載の適応制御装置。
  3. 【請求項3】パラメータ修正装置は、ランダム信号が0
    でないときのみの相関をとることを特徴とする請求項1
    または2に記載の適応制御装置。
  4. 【請求項4】請求項1または2に記載の適応制御装置を
    多数並置し、これらが出力するパラメータを制御入力と
    するデータ処理装置を設け、与えられた入力に対応する
    このデータ処理装置の出力と教師信号とを比較した誤差
    の大きさを示す誤差出力を各適応制御装置の適応度評価
    信号として加えたことを特徴とする適応的データ処理装
    置。
JP3216495A 1991-08-02 1991-08-02 適応制御装置とそれを用いた適応的データ処理装置 Pending JPH0540503A (ja)

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JP (1) JPH0540503A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7698051B2 (en) 2004-10-06 2010-04-13 Honda Motor Co., Ltd. Plant control system
WO2017221918A1 (ja) * 2016-06-24 2017-12-28 日本電気株式会社 無線通信機、無線通信システム、無線通信方法、および無線通信用プログラムが記憶された記憶媒体

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7698051B2 (en) 2004-10-06 2010-04-13 Honda Motor Co., Ltd. Plant control system
WO2017221918A1 (ja) * 2016-06-24 2017-12-28 日本電気株式会社 無線通信機、無線通信システム、無線通信方法、および無線通信用プログラムが記憶された記憶媒体

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