JPH06337853A - Signal processing method and its device - Google Patents

Signal processing method and its device

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JPH06337853A
JPH06337853A JP12964293A JP12964293A JPH06337853A JP H06337853 A JPH06337853 A JP H06337853A JP 12964293 A JP12964293 A JP 12964293A JP 12964293 A JP12964293 A JP 12964293A JP H06337853 A JPH06337853 A JP H06337853A
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JP
Japan
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optimization
output
value
parameter
data
Prior art date
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Pending
Application number
JP12964293A
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Japanese (ja)
Inventor
Riyouichi Danki
亮一 段木
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To automatize tuning work and to obtain a universal optimizing result by judging whether or not output obtained from a physical model is to be used for optimizing prior to optimizing and selecting data to be used. CONSTITUTION:In a signal processor B, a selection means 6 judges whether the output Xi of the physical model is to be used for optimizing the parameter of the physical model for making it approximate to the output Ti of a processing process. Namely, the selection means 6 calculates the function value of a probability density function which is previously defined as an evaluation function judging whether or not the output Xi from the physical model is to be used for optimizing and cimpares the function value with a prescribed threshold. An optimizing means 7 decides a contribution degree for optimizing with respect to a data group adopted in the selection means 6, calculates the update quantity of the respective parameters, updates a parameter value before update by updated quantity corrected in accordance with the calculated contribution degree and calculates the new parameter value.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、ある物理現象を数式
で表した物理モデル、例えば制御モデル、計測モデル等
のシミュレーション・モデルの最適化を必要とする分野
において、これらシミュレーション・モデルを自動的に
最適化を行う方法及びその装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention automatically applies a simulation model to a physical model expressing a certain physical phenomenon by a mathematical expression, such as a control model and a measurement model. And a device therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】ある物理現象として、例えば鉄鋼プラン
ト等を構成する大規模な各処理プロセスに対して、多品
種製品のそれぞれに対し所望の特性が得られるように各
処理条件を設定し直す場合、実際に対象となる処理プロ
セスを稼働させて得られた結果(出力情報)に基づいて
逐次最適な処理条件の設定を行うと、膨大なコストが必
要になる。
2. Description of the Related Art As a certain physical phenomenon, for example, in the case of resetting each processing condition so that desired characteristics can be obtained for each of a variety of products for a large-scale processing process constituting a steel plant or the like. If the optimum processing conditions are sequentially set based on the result (output information) obtained by actually operating the target processing process, enormous cost is required.

【0003】そこで、従来は予め上記処理プロセスを数
式で表した物理モデル(特に、プロセス特性を数式で表
した物理モデル)を用意し、この物理モデルに対して所
望の特性となる出力結果が得られるように処理条件を逐
次変更し、所望の特性が得られるようになった時点で処
理プロセスの処理条件を設定した後、実際に処理プロセ
スを稼働させるのが一般的であった。
Therefore, conventionally, a physical model (in particular, a physical model in which process characteristics are expressed by mathematical formulas) expressing the above-mentioned processing process in advance is prepared, and an output result having desired characteristics is obtained for this physical model. It is a general practice to sequentially change the treatment conditions as described above, set the treatment conditions of the treatment process when the desired characteristics are obtained, and then actually operate the treatment process.

【0004】図9は、実際に稼働している処理プロセス
1の実際の出力結果(処理済み材料の各種測定値)が所
望の特性を有するように、最適な処理条件に設定し直す
ための従来の信号処理方法を実現する信号処理装置Aの
構造を示す図である。
FIG. 9 shows a conventional method for setting the optimum processing conditions so that the actual output results of the actually operating processing process 1 (various measured values of the processed material) have desired characteristics. It is a figure which shows the structure of the signal processing apparatus A which implement | achieves the signal processing method of.

【0005】この図において、従来の信号処理装置A
は、実際の対象となる処理プロセス1を数式で近似する
ように表された物理モデル3と、この物理モデル3から
の出力(予測出力)と予め用意されている所望特性4と
を比較して誤差を算出し、さらに上記所望特性4に近似
した値を得るように、この物理モデル3に対して順次処
理条件の変更指示を行う誤差評価手段2から構成されて
いる。
In this figure, a conventional signal processing device A
Compares the physical model 3 represented so as to approximate the actual target process 1 with a mathematical expression, and the output (predicted output) from the physical model 3 and the desired characteristic 4 prepared in advance. The error evaluation means 2 is configured to sequentially instruct the physical model 3 to change the processing conditions so as to calculate an error and obtain a value approximate to the desired characteristic 4.

【0006】すなわち、従来の信号処理装置Aでは、実
際に処理プロセス1に供給される材料の情報として、セ
ンサ(図示せず)等により得られた各種測定値である複
数のパラメータZj を物理モデル3に入力し、上記処理
プロセス1の予測出力Xj として物理モデル3からその
予測値を得ている。
That is, in the conventional signal processing apparatus A, a plurality of parameters Z j , which are various measured values obtained by a sensor (not shown) or the like, are physically used as information on the material actually supplied to the processing process 1. It is input to the model 3 and its predicted value is obtained from the physical model 3 as the predicted output X j of the processing process 1.

【0007】この物理モデル3からの予測出力Xj を得
る動作と平行して誤差評価手段2では、逐次この物理モ
デル3の予測出力Xj と所望特性4の誤差を求め、この
誤差が所定範囲内にない場合、新たに物理モデル3に対
して処理条件の変更を指示し、さらに物理モデル3の予
測出力Xj が所望特性4に近づくように処理条件の設定
を行っている。
In parallel with the operation for obtaining the predicted output X j from the physical model 3, the error evaluation means 2 successively finds the error between the predicted output X j of the physical model 3 and the desired characteristic 4, and this error is within a predetermined range. If it is not within the range, the physical model 3 is newly instructed to change the processing condition, and the processing condition is set so that the predicted output X j of the physical model 3 approaches the desired characteristic 4.

【0008】そして、上記誤差評価手段2は、物理モデ
ル3の予測出力Xj と所望特性4との誤差が許容範囲内
になったと判断した場合、この物理モデル3にすでに指
示している処理条件を最適な処理条件として、上記実際
の模擬対象である処理プロセス1に対し、最適な処理条
件の設定指示を行う。
When the error evaluation means 2 determines that the error between the predicted output X j of the physical model 3 and the desired characteristic 4 is within the allowable range, the processing condition already instructed to the physical model 3 is determined. Is set as the optimum processing condition, and an instruction for setting the optimum processing condition is given to the processing process 1 which is the actual simulation target.

【0009】ところが、上述した従来の信号処理装置A
において特に問題となるのは、この信号処理装置Aで行
なうシミュレーションの精度及び信頼性が物理モデル3
の完成度に大きく依存している点である。すなわち、処
理プロセス1の動作をシミュレートする物理モデル3が
どの程度までこの処理プロセス1の特性を近似している
か(十分に近似された数式で表されているか)によっ
て、当該信号処理装置Aが行うシミュレーションの精度
及び信頼性の良否が決るということである。
However, the conventional signal processing apparatus A described above is used.
In particular, the problem is that the accuracy and reliability of the simulation performed by the signal processing apparatus A depends on the physical model 3.
It depends on the degree of perfection. That is, the signal processing apparatus A is determined by how much the physical model 3 simulating the operation of the processing process 1 approximates the characteristics of the processing process 1 (is represented by a sufficiently approximated mathematical expression). This means that the accuracy and reliability of the simulation to be performed are determined.

【0010】そこで、従来は一定期間ごとに従来の信号
処理装置Aにおける物理モデル3から得られた予測出力
j と現実の処理済み材料の各種測定値(Tj )から、
重回帰等の最適化手段5を用いて最適値を算出し、この
最適値にしたがって当該信号処理装置Aにおける物理モ
デル3を現実の処理プロセス1に近似させるチューニン
グを人手により行っていた。
Therefore, conventionally, from the predicted output X j obtained from the physical model 3 in the conventional signal processing apparatus A and the various measured values (T j ) of the actual processed material at regular intervals,
The optimum value is calculated using the optimization means 5 such as multiple regression, and the physical model 3 in the signal processing apparatus A is manually tuned according to the optimum value to approximate the actual processing process 1.

【0011】なお、上述したように最適値を得る最適化
手段5が行っている最適化手法について以下説明する。
The optimization method carried out by the optimization means 5 for obtaining the optimum value as described above will be described below.

【0012】まず、直線回帰手法は、測定量X、Yにつ
いて一次関数の関係がある場合、n組の測定値をxi
i (i=1、2、…、n)として、 y(xi )=a+b・xi とおく。上式におけるxi の分散が無視できるほど小さ
く、かつyi が正規分布に従い、分散σ2 が全て等しい
時、上記一次関数の評価関数を
First, in the linear regression method, when the measured quantities X and Y have a linear function relationship, n sets of measured values are x i ,
As y i (i = 1, 2, ..., N), y (x i ) = a + b · x i . When the variance of x i in the above equation is small enough to be ignored, and y i follows a normal distribution, and variances σ 2 are all equal, the evaluation function of the above linear function is

【0013】[0013]

【数1】 [Equation 1]

【0014】と定義し、この評価関数χ2 を最小にする
各係数a、bを求めるに当たり、
In order to obtain the coefficients a and b that minimize the evaluation function χ 2 ,

【0015】[0015]

【数2】 [Equation 2]

【0016】の連立方程式を解くことにより、最適化を
行う。したがって、この連立方程式を以下のように書き
直し、
Optimization is performed by solving the simultaneous equations of. Therefore, we rewrite this system of equations as follows,

【0017】[0017]

【数3】 [Equation 3]

【0018】正規方程式とすることで、最適解a、bを
得る。
Optimal solutions a and b are obtained by using normal equations.

【0019】[0019]

【数4】 [Equation 4]

【0020】ただし、However,

【0021】[0021]

【数5】 [Equation 5]

【0022】とする。It is assumed that

【0023】次に、曲線回帰手法について説明する。こ
の手法はn組の測定値xi 、yi (i=1、2、…、
n)が以下の2次関数の関係にある場合、 Y=a+b・X+c・X2 この関数に対して、評価関数を
Next, the curve regression method will be described. This method uses n sets of measurement values x i , y i (i = 1, 2, ...,
When n) has the following quadratic function relationship, Y = a + b · X + c · X 2

【0024】[0024]

【数6】 [Equation 6]

【0025】で定義し、この評価関数χ2 を最小にする
各係数a、b、cを求めるため、以下の偏微分方程式 ∂χ2 /∂a=0,∂χ2 /∂b=0,∂χ2 /∂c=
0 から、以下の連立方程式を得る。
[0025] defined, the coefficients a for the evaluation function chi 2 minimizes, b, for obtaining the c, following partial differential equation ∂χ 2 / ∂a = 0, ∂χ 2 / ∂b = 0, ∂χ 2 / ∂c =
From 0, the following simultaneous equations are obtained.

【0026】[0026]

【数7】 [Equation 7]

【0027】そして、この連立方程式について各係数
a、b、cを求めることにより、最適解を得る。
Then, the optimum solution is obtained by obtaining the coefficients a, b, and c for this simultaneous equation.

【0028】次に、以下の多項式について、最小2乗法
を用いて最適化を行う場合について説明する。
Next, a case will be described in which the following polynomials are optimized using the least squares method.

【0029】変数Yが変数XのP次式(下式)で表され
る場合、 Y=a+b・X+…k・XP この変数Xの分散は無視できる程小さく、かつ変数Yは
分散σ2 が一定の正規分布に従うとすると、n組の測定
値をxi ,yi (i=1、2、…、n)としたとき、各
係数a、b、…、kは、以下の正規方程式
When the variable Y is represented by the P-order equation (the following equation) of the variable X, Y = a + b.X + ... k.X P The variance of this variable X is so small that it can be ignored, and the variable Y is the variance σ 2 , Where n is a constant normal distribution, and n sets of measurement values are x i , y i (i = 1, 2, ..., N), each coefficient a, b ,.

【0030】[0030]

【数8】 [Equation 8]

【0031】の解として得られ、これら各係数が最適解
となる。
The solution is obtained, and each of these coefficients becomes the optimum solution.

【0032】次に、以下の多元1次方程式について、最
小2乗法を用いて最適化を行う場合について説明する。
Next, a case will be described in which the following multidimensional linear equation is optimized using the least squares method.

【0033】求める量をそれぞれx、y、…、tとし、
n組の測定値をqi (i=1、2、…、n)とした場
合、各係数ai 、bi 、…、ki についての多次元1次
方程式を、 ai ・x+bi ・y+…+ki ・t=qi について、以下の正規方程式から得られる各解(x、
y、…、t)を最適解として得る。
The quantities to be obtained are x, y, ..., T, respectively,
When n sets of measured values are q i (i = 1, 2, ..., N), the multidimensional linear equation for each coefficient a i , b i , ..., K i is a i · x + b i · For y + ... + k i · t = q i , each solution (x,
y, ..., t) is obtained as an optimal solution.

【0034】[0034]

【数9】 [Equation 9]

【0035】但し、wi は加重であり、各解が正規分布
のとき、この加重wi は wi =1/σi 2 となる。
However, w i is a weight, and when each solution has a normal distribution, this weight w i is w i = 1 / σ i 2 .

【0036】なお、以上の最適化手法は、例えば竹村彰
通、”現代数理統計学”、(創文社現代経済学選書)に
開示されている。
The above optimization method is disclosed in, for example, Akimichi Takemura, "Modern Mathematical Statistics," (Sobunsha Modern Economics Selection).

【0037】[0037]

【発明が解決しようとする課題】従来の信号処理方法及
びその装置は以上のように、定期的に行う当該信号処理
装置における物理モデルのチューニング(予測出力とし
て利用できる適正な出力を得るために、物理モデルを処
理プロセスに近似し直すこと)は、オフライン状態にお
いて、重回帰等の手法を用いた最適化手段により、算出
された最適解で各処理条件を設定し直すことにより行わ
れていた。
As described above, the conventional signal processing method and apparatus therefor perform the tuning of the physical model in the signal processing apparatus that is periodically performed (to obtain an appropriate output that can be used as a prediction output, (Reapproximating the physical model to the processing process) has been performed by re-setting each processing condition with the calculated optimum solution by the optimization means using a method such as multiple regression in an offline state.

【0038】したがって、以上のようなチューニング方
法では調整する人によって、あるいは同一の人であって
も別な時間に調整することによって異なる解を得ること
になり、普遍的な最適解を一意に決定することは困難で
あり、かつ得られた結果が最適な条件であることを証明
することができないという課題があった。
Therefore, in the above tuning method, different solutions are obtained depending on the person who adjusts, or even if the same person adjusts at different times, a universal optimal solution is uniquely determined. However, there is a problem that it is difficult to prove that the obtained result is the optimum condition.

【0039】また、物理モデルの最適化(物理モデルの
出力を処理プロセスの出力に近似させるために行う各パ
ラメータの最適化)を行うための最適化手段は、汎用的
な手法として広く用いられているが、従来の信号処理方
法及びその装置は、物理モデルから得られる出力を、こ
の物理モデルにおける各パラメータの最適化に用いるデ
ータであるか否かを判断することなく、すべてその最適
化に利用していた。
The optimizing means for optimizing the physical model (optimizing each parameter for approximating the output of the physical model to the output of the processing process) is widely used as a general-purpose method. However, the conventional signal processing method and its apparatus use all the outputs obtained from the physical model for the optimization without judging whether or not the data is used for the optimization of each parameter in the physical model. Was.

【0040】このため、以下に示すように (1) 何らかの原因により誤った値となったデータが
存在することにより、このデータを含むデータ群を利用
して最適化を行うと、その最適化の結果が最適化以前の
条件よりも悪くなる場合 (2) 何らかの原因により誤った値となったデータが
存在することにより、このデータを含むデータ群を利用
して最適化を行うと、最適値へ収束しないか、あるいは
収束効率が悪い等の悪影響を及ぼす場合がある。
Therefore, as shown below, (1) When there is data having an erroneous value for some reason, if optimization is performed using a data group including this data, the optimization When the result is worse than the condition before optimization (2) If there is data that has an incorrect value for some reason, if optimization is performed using the data group containing this data, the optimum value will be obtained. It may not converge, or may have an adverse effect such as poor convergence efficiency.

【0041】さらに、最適化に利用されるデータが、ど
の程度の重要性を持ってこの最適化に寄与すべきかとい
う判断基準がないことから、すべて同等の寄与度で最適
化がなされるため、上述した(1)及び(2)に示す状
況を招くほか、最適化を行う前の条件に対し、それほど
改善されない結果をもたらすことがあるなどの課題があ
った。
Further, since there is no criterion for determining how important the data used for optimization should contribute to this optimization, all optimization is performed with the same contribution. In addition to the above-mentioned situations (1) and (2), there is a problem in that the conditions before optimization are not improved so much.

【0042】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、物理現象として、例えば現実の処
理プロセスを数式で表した物理モデルの最適化につい
て、従来人手に頼っていたチューニング作業を自動化す
るとともに、普遍的な最適化結果が得られる信号処理方
法及びその装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above problems. As a physical phenomenon, for example, the optimization of a physical model in which an actual processing process is represented by a mathematical formula is conventionally relied on manually for tuning work. It is an object of the present invention to provide a signal processing method and an apparatus thereof that automates the above and obtain a universal optimization result.

【0043】[0043]

【課題を解決するための手段】この発明に係る信号処理
方法及びその装置は、模擬対象である物理現象として、
例えば現実の処理プロセスを数式で表した物理モデルの
出力を、さらにこの処理プロセスの出力に近似させるべ
く行なう該物理モデルにおける各パラメータの最適化を
行う際、この最適化に先立って物理モデルから得られる
出力が最適化に利用すべきデータか否かを判断し、最適
化に利用するデータを取捨選択することを特徴としてい
る。
The signal processing method and the apparatus therefor according to the present invention include:
For example, when the output of the physical model that represents the actual processing process by a mathematical expression is further optimized in order to approximate the output of this processing process for each parameter in the physical model, it is obtained from the physical model prior to this optimization. It is characterized by determining whether or not the output to be used is data to be used for optimization and selecting data to be used for optimization.

【0044】この発明に係る信号処理方法は、第1の工
程において、上記物理モデルからの出力に対し、該出力
が最適化に利用すべきデータか否かを判断する。これ
は、物理モデルからの出力に対し、この出力が最適化に
利用すべきデータか否かを判断する評価関数として予め
定義された確率密度関数の関数値を算出し、この関数値
と所定のしきい値とを比較することで行なうことを特徴
としている。
In the signal processing method according to the present invention, in the first step, with respect to the output from the physical model, it is determined whether or not the output is data to be used for optimization. This is a function value of a probability density function defined in advance as an evaluation function for judging whether or not the output is data to be used for optimization, with respect to the output from the physical model, and this function value and a predetermined value. The feature is that it is performed by comparing with a threshold value.

【0045】具体的には、上述した第1の工程はこの発
明に係る信号処理装置における選択手段で行われてお
り、まず、過去に入力されたデータ値をxi (i=1,2,
…,N)とし、評価関数として予め定義される確率密度関
数を
Specifically, the above-mentioned first step is performed by the selecting means in the signal processing apparatus according to the present invention. First, the data value input in the past is x i (i = 1,2,
, N), and the probability density function predefined as the evaluation function

【0046】[0046]

【数10】 [Equation 10]

【0047】とする。It is assumed that

【0048】このとき、式中xは今後入力される物理モ
デルからの出力データ、mは過去に入力されたデータ値
の平均値、σ2 はその分散であり、平均値mは例えば正
規分布の最尤推定値として
At this time, x in the equation is output data from the physical model to be input in the future, m is the average value of the data values input in the past, σ 2 is the variance thereof, and the average value m is, for example, of the normal distribution. As the maximum likelihood estimate

【0049】[0049]

【数11】 [Equation 11]

【0050】を用い、また分散σ2 は例えば正規分布の
最尤推定値として
And the variance σ 2 is, for example, the maximum likelihood estimated value of the normal distribution.

【0051】[0051]

【数12】 [Equation 12]

【0052】を用いる。Is used.

【0053】また、上記数式10で示した確率密度関数
のほか、
In addition to the probability density function shown in the above equation 10,

【0054】[0054]

【数13】 [Equation 13]

【0055】としてもよく、式中の平均値m及び分散σ
2 は、それぞれ上記数式10で定義したように最尤推定
値を用いてもよい。
The mean value m and the variance σ in the equation may be
For 2 , each may use the maximum likelihood estimated value as defined by the above-mentioned mathematical expression 10.

【0056】続いて、この選択手段では入力された物理
モデルからの出力に対し、予め定義された確立密度関数
f(x,m,σ2 )、あるいはg(x,m,σ2 )の関
数値を算出し、この値と所定のしきい値a(定数)とを
比較する。このとき、以下のように f(x,m,σ2 )<a あるいはg(x,m,σ2 )<a である場合には、新たに入力された物理モデルからの出
力データは、最適化に利用すべきデータであると判断
し、上記条件を満たさないデータについては棄却してい
る。
Subsequently, in this selecting means, with respect to the output from the input physical model, a function of a previously defined probability density function f (x, m, σ 2 ) or g (x, m, σ 2 ) A value is calculated and this value is compared with a predetermined threshold value a (constant). At this time, if f (x, m, σ 2 ) <a or g (x, m, σ 2 ) <a as follows, the output data from the newly input physical model is optimal. Data that does not meet the above conditions is rejected, and it is rejected.

【0057】次に、第2の工程において、上記第1の工
程で選択手段が最適化に利用すべきデータと判断された
データ群に対し、最適化への寄与度を決定するととも
に、前記各パラメータの更新量をそれぞれ算出し、該各
パラメータの更新前のパラメータ値を該算出された寄与
度に応じて補正した更新量だけ更新することで、物理モ
デルにおける各パラメータのパラメータ値としている。
Next, in the second step, the degree of contribution to the optimization is determined for the data group determined by the selecting means as the data to be used for the optimization in the first step, and The parameter update amount is calculated for each parameter, and the parameter value before updating each parameter is updated by the update amount corrected according to the calculated contribution degree to obtain the parameter value of each parameter in the physical model.

【0058】これは、物理モデルから得られる出力と上
記処理プロセスから得られる出力との誤差、あるいは誤
差の絶対値で与えられる差分を表した評価関数が各パラ
メータについてそれぞれ最小になる値を、各パラメータ
値の更新量としており、また各パラメータの新たなパラ
メータ値は、更新前のパラメータ値に最適化への寄与度
と更新量を乗算した値を加算してそれぞれ求めている。
This is because the error between the output obtained from the physical model and the output obtained from the above-mentioned processing process, or the evaluation function expressing the difference given by the absolute value of the error becomes the minimum value for each parameter. The update amount of the parameter value is used, and the new parameter value of each parameter is obtained by adding a value obtained by multiplying the parameter value before updating by the degree of contribution to optimization and the update amount.

【0059】具体的には、上述した第2の工程はこの発
明に係る信号処理装置における最適化手段で行われてお
り、まず、上記選択手段で得られた関数値f(x,m,
σ2)、あるいはg(x,m,σ2 )の関数として、以
下に示すように最適化への寄与度Lf 、Lg を決定する
関数Lを定義する。
Specifically, the above-mentioned second step is performed by the optimizing means in the signal processing apparatus according to the present invention. First, the function value f (x, m,
As a function of σ 2 ) or g (x, m, σ 2 ), a function L that determines contributions L f and L g to the optimization is defined as follows.

【0060】Lf =L(f(x,m,σ2 )) あるいはLg =L(g(x,m,σ2 )) 続いて、以下に示すように、物理モデルから得られる出
力と上記処理プロセスから得られる出力との誤差、ある
いは誤差の絶対値で与えられる差分を表した評価関数E
を Ej =(Xj −Tj 2 あるいは、
L f = L (f (x, m, σ 2 )) or L g = L (g (x, m, σ 2 )) Then, as shown below, the output obtained from the physical model and Evaluation function E representing an error from the output obtained from the above processing process or a difference given by the absolute value of the error
E j = (X j −T j ) 2 or

【0061】[0061]

【数14】 [Equation 14]

【0062】で定義する。なお、式中Xj は物理モデル
からの出力、Tj は処理プロセスからの出力である。
It is defined by In the formula, X j is the output from the physical model, and T j is the output from the processing process.

【0063】ここで、上記物理モデルを関数Gとし、最
適化されるべき各パラメータのパラメータ値をPi (i=
1,2,…,m)とすると、 G≡G(Pi ) で表すことができる。
Here, the above physical model is a function G, and the parameter value of each parameter to be optimized is P i (i =
1,2, ..., m), it can be expressed by G≡G (P i ).

【0064】したがって、上記最適化への寄与度Lf
るいはLg と、一般化デルタルールを用いて求めた各パ
ラメータのそれぞれの更新量から、各パラメータの新た
なパラメータ値Pi (t+Δt)は、以下に示すよう
に、寄与度に応じて補正した更新量だけ更新前のパラメ
ータ値を更新することで決定される。
Therefore, a new parameter value P i (t + Δt) of each parameter is obtained from the contribution L f or L g to the optimization and the update amount of each parameter obtained using the generalized delta rule. As shown below, it is determined by updating the parameter value before the update by the update amount corrected according to the contribution degree.

【0065】Pi (t+Δt)=Pi (t)+L* ・∂
G(Pi )/∂Pi なお、式中、L* は上記寄与度Lf あるいはLg であ
る。
P i (t + Δt) = P i (t) + L *
G (P i ) / ∂P i where L * is the contribution L f or L g .

【0066】[0066]

【作用】この発明における信号処理方法及びその装置
は、上記第1の工程を実現する選択手段において、物理
モデルにおける各パラメータの最適化に先立って、最適
化の対象となるデータの取捨選択を行っている。
In the signal processing method and the apparatus therefor according to the present invention, the selecting means for implementing the first step selects the data to be optimized prior to the optimization of each parameter in the physical model. ing.

【0067】すなわち、最適化の対象データとなる物理
モデルからの出力データの分布状況に対し、明らかに外
れているデータを区別し棄却することにより、このデー
タが最適化するために利用されるデータ群の中に存在す
ることによる最適化への影響を無くすことを可能にす
る。
That is, the data used for optimizing this data by discriminating and rejecting the data that is clearly deviated from the distribution state of the output data from the physical model which is the data to be optimized. It makes it possible to eliminate the influence on the optimization due to the presence in the group.

【0068】具体的には、例えば図10に示すように、
本来存在すべきデータ分布から外れた部分(図中、aで
示す)に該当するデータを、最適化の対象データから棄
却することにより、有意なデータだけから最適化を行う
ことを可能にする。
Specifically, for example, as shown in FIG.
By rejecting the data corresponding to the portion deviating from the data distribution that should originally exist (indicated by a in the figure) from the optimization target data, it is possible to perform optimization from only significant data.

【0069】また、この図において最適化を行うために
利用するデータ群に着目したとき、各データ値に対する
度数を最適化への寄与度とみなすことにより、多く分布
するデータを最重要視し、少ない分布データはその度数
に見合った影響度を持つものとして更新率を決定するこ
とができるため、効率的、かつ最適な最適化結果を得る
ことを可能にする。
Further, when focusing on the data group used for optimization in this figure, by considering the frequency with respect to each data value as the degree of contribution to optimization, the most distributed data is given the highest priority, The small distribution data can determine the update rate as having the degree of influence commensurate with the frequency, so that it is possible to obtain an efficient and optimum optimization result.

【0070】なお、実際には、度数から寄与度を決定す
る訳ではなく、視覚的な把握を容易にするため上述のよ
うな説明を行ったが、上記最適化手段で算出される寄与
度は、等価的に度数との相対的な一致がある。
Actually, the contribution is not determined from the frequency, and the above description has been made to facilitate visual recognition, but the contribution calculated by the optimizing means is , Equivalently there is a relative agreement with frequency.

【0071】[0071]

【実施例】以下、この発明の一実施例を図1乃至図8を
用いて説明する。なお、図中同一部分には同一符号を付
して説明を省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In the figure, the same parts are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted.

【0072】図1は、この発明に係る信号処理方法を実
現する信号処理装置Bの構成を示す図であり、図9に示
した従来の信号処理装置における最適化手段5に代わ
り、物理モデル3における各パラメータの最適化を行う
ことを特徴としている。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a signal processing apparatus B for implementing the signal processing method according to the present invention. Instead of the optimizing means 5 in the conventional signal processing apparatus shown in FIG. 9, the physical model 3 is used. It is characterized by optimizing each parameter in.

【0073】すなわち、この信号処理装置Bでは、上記
物理モデル3からの出力Xj に対し、この出力Xj が処
理プロセス1の出力Tj にさらに近似するために行なう
物理モデル3の最適化(この物理モデルにおける各パラ
メータを最適な値にチューニングすること)に利用すべ
きデータか否かを判断する選択手段6と、この選択手段
6で採用されたデータ群に対し、最適化への寄与度を決
定するとともに、各パラメータの更新量をそれぞれ算出
し、各パラメータの更新前のパラメータ値を算出された
寄与度に応じて補正した更新量だけ更新する最適化手段
7により構成されている。
[0073] That is, in the signal processing device B, the relative output X j from the physical model 3, the optimization of the physical model 3 performed for the output X j is more approximate to the output T j of processes 1 ( Selection means 6 for judging whether or not the data should be used for tuning each parameter in this physical model to an optimum value, and the degree of contribution to the optimization for the data group adopted by this selection means 6. And the update amount of each parameter is calculated, and the parameter value before updating each parameter is updated by the updated amount corrected in accordance with the calculated contribution degree.

【0074】特に、上記選択手段6では、上記物理モデ
ル3からの出力Xj が最適化に利用すべきデータか否か
を判断を、この出力Xj が最適化に利用すべきデータか
否かを判断する評価関数として予め定義された確率密度
関数の関数値を算出し、この関数値と所定のしきい値
(定数)とを比較することで行なっている。
In particular, the selecting means 6 judges whether or not the output X j from the physical model 3 is data to be used for optimization, and whether or not this output X j is data to be used for optimization. This is performed by calculating a function value of a probability density function defined in advance as an evaluation function for determining, and comparing this function value with a predetermined threshold value (constant).

【0075】また、上記最適化手段7では、上記物理モ
デル3から得られる出力Xj と上記処理プロセス1から
得られる出力Tj との誤差、あるいは誤差の絶対値で与
えられる差分を表した評価関数Eが、各パラメータにつ
いてそれぞれ最小になる値を、各パラメータ値の更新量
としており、また各パラメータの新たなパラメータ値
は、更新前のパラメータ値に最適化への寄与度と更新量
を乗算した値を加算してそれぞれ求めている。
The optimization means 7 evaluates the difference between the output X j obtained from the physical model 3 and the output T j obtained from the processing process 1 or the difference given by the absolute value of the error. The function E uses the minimum value of each parameter as the update amount of each parameter value, and the new parameter value of each parameter is obtained by multiplying the parameter value before update by the degree of contribution to optimization and the update amount. Each value is calculated by adding the values.

【0076】次に、当該信号処理装置Bの動作を、図2
及び図3のフローチャートを用いて説明する。
Next, the operation of the signal processing apparatus B will be described with reference to FIG.
3 and the flowchart of FIG.

【0077】まず、図2に示すように当該信号処理装置
Bにおける選択手段6は、物理モデル3から得られた出
力Xj を入力し(ステップST1)、この出力Xj につ
いて、 以下のように、過去に入力されたデータ値をx
i (i=1,2,…,N)とし、データの分布状況を示す確立密
度関数を予め定義しておく。
First, as shown in FIG. 2, the selecting means 6 in the signal processing apparatus B inputs the output X j obtained from the physical model 3 (step ST1), and the output X j is as follows. , The data value input in the past is x
i (i = 1,2, ..., N), and a probability density function indicating the distribution of data is defined in advance.

【0078】[0078]

【数15】 [Equation 15]

【0079】このとき、式中Xj は今後入力される物理
モデルからの第j番目の出力データ、mは過去に入力さ
れたデータ値の平均値、σ2 はその分散であり、平均値
mは例えば正規分布の最尤推定値として
At this time, X j in the equation is the j-th output data from the physical model to be input in the future, m is the average value of the data values input in the past, σ 2 is the variance thereof, and the average value m Is the maximum likelihood estimate of the normal distribution

【0080】[0080]

【数16】 [Equation 16]

【0081】を用い、また分散σ2 は例えば正規分布の
最尤推定値として
And the variance σ 2 is, for example, the maximum likelihood estimated value of the normal distribution.

【0082】[0082]

【数17】 [Equation 17]

【0083】を用いる。Is used.

【0084】また、上記数式15で示した確率密度関数
のほか、
In addition to the probability density function shown in the above equation 15,

【0085】[0085]

【数18】 [Equation 18]

【0086】としてもよく、式中の平均値m及び分散σ
2 は、それぞれ上記数式15で定義したように最尤推定
値を用いてもよい。
The mean value m and the variance σ in the equation may be
2 may use the maximum likelihood estimated value as defined by the above-mentioned mathematical expression 15.

【0087】続いて、この選択手段6では入力された物
理モデルからの出力Xj に対し、この確立密度関数f
(Xj ,m,σ2 )、あるいはg(Xj ,m,σ2 )の
関数値を算出し(ステップST2)、この値と所定のし
きい値a(定数)とを比較する(ステップST3)。
Subsequently, in the selecting means 6, with respect to the output X j from the input physical model, the probability density function f
A function value of (X j , m, σ 2 ) or g (X j , m, σ 2 ) is calculated (step ST2), and this value is compared with a predetermined threshold value a (constant) (step). ST3).

【0088】このとき、以下のような条件を満たす場
合、 f(x,m,σ2 )<a あるいはg(x,m,σ2 )<a 選択手段6は、最適化に利用すべきデータであると判断
してデータ採用するが(ステップST4)、上記条件を
満たさないデータについてはデータ棄却することで(ス
テップST5)、最適化に利用するデータの取捨選択を
行っている。
At this time, if the following conditions are satisfied, f (x, m, σ 2 ) <a or g (x, m, σ 2 ) <a The selecting means 6 selects the data to be used for optimization. However, the data that does not satisfy the above conditions is rejected (step ST5), and the data to be used for optimization is selected.

【0089】続いて、図3に示すように当該信号処理装
置Bにおける最適化手段7は、上記選択手段6で採用さ
れたデータXj とともに、関数値f(x,m,σ2 )、
あるいはg(x,m,σ2 )を入力し(ステップST
6)、以下に示すように最適化への寄与度Lf 、Lg
決定する関数Lを定義し、寄与度Lf 、Lg を算出して
いる(ステップST7)。
Then, as shown in FIG. 3, the optimizing means 7 in the signal processing apparatus B together with the data X j adopted by the selecting means 6 together with the function values f (x, m, σ 2 ),
Alternatively, input g (x, m, σ 2 ) (step ST
6) As shown below, the function L that determines the contributions L f and L g to the optimization is defined, and the contributions L f and L g are calculated (step ST7).

【0090】Lf =L(f(x,m,σ2 )) あるいはLg =L(g(x,m,σ2 )) 続いて、以下に示すように、物理モデル3から得られる
出力と上記処理プロセス1から得られる出力との誤差、
あるいは誤差の絶対値で与えられる差分を表した評価関
数Eを Ej =(Xj −Tj 2 あるいは、
L f = L (f (x, m, σ 2 )) or L g = L (g (x, m, σ 2 )) Then, the output obtained from the physical model 3 as shown below. And the error between the output obtained from the above process 1,
Alternatively, the evaluation function E expressing the difference given by the absolute value of the error is expressed as E j = (X j −T j ) 2 or

【0091】[0091]

【数19】 [Formula 19]

【0092】のように定義し、物理モデル3における各
パラメータ値の更新量を算出する(ステップST8)。
なお、式中jは第j番目のデータであることを示し、X
j は物理モデル3からの出力、Tj は処理プロセス1か
らの出力である。
By defining as described above, the update amount of each parameter value in the physical model 3 is calculated (step ST8).
In the equation, j indicates the jth data, and X
j is an output from the physical model 3, and T j is an output from the processing process 1.

【0093】ここで、上記物理モデルを関数Gとし、最
適化されるべき各パラメータのパラメータ値をPi (i=
1,2,…,m)とすると、 G≡G(Pi ) で表すことができる。
Here, the above physical model is a function G, and the parameter value of each parameter to be optimized is P i (i =
1,2, ..., m), it can be expressed by G≡G (P i ).

【0094】したがって、上記最適化への寄与度Lf
るいはLg と、一般化デルタルールを用いて求めた各パ
ラメータのそれぞれの更新量から、各パラメータの新た
なパラメータ値Pi (t+Δt)は、以下に示すよう
に、寄与度に応じて補正した更新量だけ更新前のパラメ
ータ値を更新することで決定される(ステップST
9)。
Therefore, the new parameter value P i (t + Δt) of each parameter is calculated from the contribution L f or L g to the optimization and the update amount of each parameter obtained using the generalized delta rule. , As shown below, it is determined by updating the parameter value before update by the update amount corrected according to the contribution degree (step ST
9).

【0095】Pi (t+Δt)=Pi (t)+L* ・∂
G(Pi )/∂Pi なお、式中、L* は上記寄与度Lf あるいはLg であ
る。
P i (t + Δt) = P i (t) + L * · ∂
G (P i ) / ∂P i where L * is the contribution L f or L g .

【0096】また、上記各パラメータ値の更新量を求め
る評価関数及びその更新ルールとしては、例えば高橋
等、”学習同定法における符号法の収束特性の改善”
(電子情報通信学会論文誌A、Vol.J76−A、N
o.3、pp.297−302、1993年3月)に示
すように、以下の評価関数e(t)を定義する。
Further, the evaluation function for obtaining the update amount of each parameter value and its update rule are, for example, Takahashi et al.
(IEICE Transactions A, Vol. J76-A, N
o. 3, pp. 297-302, March 1993), the following evaluation function e (t) is defined.

【0097】e(t)=r(t)−y(t) このとき、r(t)は基準信号(処理プロセス1の出力
に相当)、y(t)は適応フィルタ(物理モデル3に相
当)からの出力信号(物理モデル3からの出力に相当)
であり、この出力信号y(t)は次式で表される。
E (t) = r (t) -y (t) At this time, r (t) is a reference signal (corresponding to the output of the processing process 1) and y (t) is an adaptive filter (corresponding to the physical model 3). ) Output signal (corresponding to the output from the physical model 3)
And the output signal y (t) is expressed by the following equation.

【0098】y(t)=W(t)T ・X(t) ここで、 W(t)={w1 (t),w2 (t),…}T X(t)={x1 (t),x2 (t),…}T 式中、W(t)は適応フィルタの係数wi (t)(i=1,
2,…)を成分とする係数ベクトル、X(t)は適応フィ
ルタへの入力信号xi (t)(i=1,2,…)を成分とする
入力ベクトルであり、添字Tはベクトル転置を示してい
る。
Y (t) = W (t) T · X (t) where W (t) = {w 1 (t), w 2 (t), ...} T X (t) = {x 1 (T), x 2 (t), ...} In the T expression, W (t) is the coefficient w i (t) of the adaptive filter (i = 1,
, ...) is a coefficient vector, X (t) is an input vector x i (t) (i = 1,2, ...) Input to the adaptive filter, and the subscript T is a vector transpose. Is shown.

【0099】各係数の更新は、例えば以下に示すように
行われる。
Each coefficient is updated as follows, for example.

【0100】 W(t+1)=W(t)+2μ・e(t)・X(t) ここで、μはステップサイズといわれる定数である。な
お、入力信号の相関行列の最大固有値をλMAX とすると
き、このステップサイズμは0<μ<1/2λMAX とし
なければならない。
W (t + 1) = W (t) +2 μ · e (t) · X (t) where μ is a constant called a step size. When the maximum eigenvalue of the correlation matrix of the input signal is λ MAX , this step size μ must be 0 <μ <1 / 2λ MAX .

【0101】さらに、この文献では固定値であったステ
ップサイズμの代わりに、時間的に変化するステップサ
イズを用いるものも提案されている。この係数更新ルー
ルを以下に示す。
Further, in this document, a method of using a step size which changes with time is proposed instead of the step size μ which is a fixed value. The coefficient update rule is shown below.

【0102】[0102]

【数20】 [Equation 20]

【0103】ここで、βは入力信号に依存しないステッ
プサイズで、その値は0<β<2である。
Here, β is a step size that does not depend on the input signal, and its value is 0 <β <2.

【0104】また、係数更新のための演算量を低減する
方法として、入力信号や誤差信号の符号を利用して係数
更新を行うアルゴリズムも同時に提案されている。
As a method of reducing the amount of calculation for updating the coefficient, an algorithm for updating the coefficient using the sign of the input signal or the error signal is also proposed.

【0105】これは、係数更新方法として、 W(t+1)=W(t)+μ・sgn 〔e(t)〕・X
(t) W(t+1)=W(t)+μ・e(t)・sgn 〔X
(t)〕 W(t+1)=W(t)+μ・sgn 〔e(t)〕・sgn
〔X(t)〕 また、入力信号の符号を用いる方法として、
This is as a coefficient updating method: W (t + 1) = W (t) + μ.sgn [e (t)]. X
(T) W (t + 1) = W (t) + μ · e (t) · sgn [X
(T)] W (t + 1) = W (t) + μ · sgn [e (t)] · sgn
[X (t)] As a method of using the sign of the input signal,

【0106】[0106]

【数21】 [Equation 21]

【0107】が提案されている。ここで、sgn 〔X
(t)〕は sgn 〔X(t)〕={sgn 〔x1 (t)〕,sgn 〔x2
(t)〕,…}T Lはタッブ数である。
Has been proposed. Where sgn [X
(T)] is sgn [X (t)] = {sgn [x 1 (t)], sgn [x 2
(T)], ...} T L is the number of tabs.

【0108】次に、この発明の応用例として、現実の処
理プロセス1を鉄鋼プラントにおける圧延プロセスとし
た場合について説明する。
Next, as an application example of the present invention, a case where the actual treatment process 1 is a rolling process in a steel plant will be described.

【0109】図4は、模擬対象である圧延プロセスにお
ける圧延状況を、材料である鉄板の断面を示して説明す
るための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a rolling situation in a rolling process which is a simulation target by showing a cross section of an iron plate which is a material.

【0110】同図(a)は、板幅WIの左右方向(板の
端から中心に向かう方向)から圧延する(エッチング圧
延という)ものであり、左右から圧延されることによ
り、同図(b)に示すような断面を得る。この図より、
左右方向から圧延されるためエッジ部分が厚さHI方向
にはみ出るように潰されることになり(図中、白地の部
分がはみ出した部分)、中心に近いほど、エッチング圧
延の効果は少ないことがわかる。
FIG. 11A shows rolling (referred to as etching rolling) from the left and right direction of the plate width WI (direction from the edge of the plate to the center), and by rolling from the left and right, FIG. ) Obtain a cross section as shown in FIG. From this figure,
Since it is rolled from the left and right directions, the edge portion is crushed so as to protrude in the thickness HI direction (the portion where the white background portion protrudes in the figure), and the closer to the center, the less the effect of etching rolling. .

【0111】続いて、同図(b)のエッジング圧延され
た鉄板に対し水平方向(板の中心から端に向かう方向)
に圧延される(水平圧延という)と、同図(b)に示さ
れた厚みHI方向にはみ出した部分も水平圧延により水
平方向に厚さHOになるよう一定に圧延される(同図
(c))。
Then, in the horizontal direction (direction from the center of the plate to the edge) with respect to the edging-rolled iron plate shown in FIG.
When it is rolled (referred to as horizontal rolling), the portion protruding in the thickness HI direction shown in FIG. 7B is also horizontally rolled by the horizontal rolling so as to have a uniform thickness HO (FIG. )).

【0112】ここで、水平圧延(同図(b)から同図
(c)への処理過程)により水平方向に圧延される各部
分の寄与を考えると、水平圧延されることにより同図
(b)における白地部分(ドッグボーンという)は、同
図(c)における白地部分へ寄与し、一方、同図(b)
における斜線部分は、同図(c)における斜線部分へそ
れぞれ寄与するモデルとして考えることができる。
Here, considering the contribution of each part horizontally rolled by the horizontal rolling (the process of FIG. 2B to FIG. 2C), the horizontal rolling causes the horizontal rolling as shown in FIG. The white background portion (referred to as a dog bone) in FIG. 4) contributes to the white background portion in FIG.
The shaded portions in () can be considered as models that contribute to the shaded portions in FIG.

【0113】なお、以上の圧延プロセスをもとに、生成
されたモデル式、すなわち物理モデル3を以下に示す。
The model formula generated based on the above rolling process, that is, the physical model 3 is shown below.

【0114】WO=WH+WD+WE ここで、WO = WH + WD + WE where:

【0115】[0115]

【数22】 [Equation 22]

【0116】[0116]

【数23】 [Equation 23]

【0117】であり、式中、各パラメータは WO:物理モデル3の出力 WH:斜線部分の水平圧延による幅広がり量 WD:白地部分の水平圧延による幅広がり量 HI:入側板厚 HO:出側板厚 WE:エッジャ圧延後の板幅 LD:投影接触弧長 RR:水平ロール半径 RE:エッジャロール半径 である。In the equation, each parameter is: WO: output of the physical model 3 WH: amount of width spread of horizontal rolling in the shaded part WD: amount of width spread of horizontal rolling in the white background part HI: entrance side plate thickness HO: exit side plate Thickness WE: plate width after edger rolling LD: projected contact arc length RR: horizontal roll radius RE: edger roll radius

【0118】すなわち、最終的に圧延される板幅WO
は、エッジング圧延後の板WEは、ドッグボーン部の水
平圧延への寄与WDと、矩形断面部分の水平圧延への寄
与WHとの総和で表される。
That is, the width WO finally rolled.
The plate WE after edging rolling is represented by the sum of the contribution WD of the dog bone portion to horizontal rolling and the contribution WH of the rectangular cross-section portion to horizontal rolling.

【0119】この発明に係る信号処理方法を実現する信
号処理装置Bは、以上の圧延モデルを物理モデル3とし
て、この物理モデル3の出力を高精度に現実に圧延され
る板幅WO(処理プロセス1から得られる出力に相当)
に近似させるための自動最適化を行うことを特徴として
いる。
The signal processing apparatus B for realizing the signal processing method according to the present invention uses the above rolling model as the physical model 3 and outputs the output of the physical model 3 with high precision in a strip width WO (processing process). Equivalent to the output obtained from 1)
It is characterized by performing automatic optimization to approximate to.

【0120】上記物理モデル3には、回帰パラメータと
して9つのパラメータが存在する。具体的には、1.6
40、0.376、0.016、0.015、1.87
7、0.063、0.989、7.591である。これ
らのパラメータを最初からP1 、…、P9 とし、上記数
式22で示した物理モデル3のWH部及びWD部をそれ
ぞれ関数f及び関数gとする。
The physical model 3 has nine regression parameters. Specifically, 1.6
40, 0.376, 0.016, 0.015, 1.87
7, 0.063, 0.989, and 7.591. Let these parameters be P 1 , ..., P 9 from the beginning, and let the WH part and the WD part of the physical model 3 shown in Equation 22 be functions f and g, respectively.

【0121】これにより、上記関数fは、パラメータP
1 からP4 を引数にもつ関数として、また関数gは、パ
ラメータP5 からP9 までを引数にもつ関数であるとそ
れぞれ考えられ、以下、当該信号処理装置Bにおける選
択手段6によるデータの取捨選択がすでに終了している
ものとして、最適化手段7の動作について説明する。
As a result, the function f has the parameter P
As a function having 1 to P 4 as an argument, and the function g is considered to be a function having parameters P 5 to P 9 as arguments, respectively. The operation of the optimizing means 7 will be described assuming that the selection has already been completed.

【0122】物理モデル3がこれら2つの関数により構
成されているものとして、上述した式から得られる最終
的な板幅WO(物理モデル3の出力Xj )に対し、実際
に圧延された圧延結果をセンサ等により計測した値をW
R(処理プロセス1の出力Tj )とすると、 WO−WR が予測誤差となり、この最適化手段7では、この値を最
小とするための各パラメータP1 、…、P9 のパラメー
タ値の最適化を行う。
Assuming that the physical model 3 is composed of these two functions, the rolling result actually rolled with respect to the final strip width WO (output X j of the physical model 3) obtained from the above equation. Is the value measured by a sensor, etc.
Letting R (output T j of the processing process 1) be WO-WR as a prediction error, and the optimizing means 7 optimizes the parameter values of the respective parameters P 1 , ..., P 9 for minimizing this value. To convert.

【0123】そこで、上記予測誤差について以下のよう
に評価関数Eを定義する。
Therefore, the evaluation function E is defined as follows for the above prediction error.

【0124】Ej =(WOj −WRj 2 =(WOj (Pij)−WRj 2 ≡Ej (Pij) なお、式中jは第j番目に入力されたデータを示し、i
はパラメータ番号(i=1,…,9)を示している。
E j = (WO j -WR j ) 2 = (WO j (P ij ) -WR j ) 2 ≡E j (P ij ) In the formula, j represents the j-th input data. , I
Indicates the parameter number (i = 1, ..., 9).

【0125】次に、以下に示す一般化デルタルールによ
り dPij/dt∝dE(Pij)/dPij 各パラメータについてそれぞれ更新量を求め、新たなパ
ラメータ値Pij(t+Δt)を求める。
Next, the update amount is calculated for each of the parameters dP ij / dt∝dE (P ij ) / dP ij by the following generalized delta rule, and a new parameter value P ij (t + Δt) is calculated.

【0126】 dPij/dt=−η・dE(Pij)/dPijij(t+Δt)=Pij(t)+η・dPij/dt+ε
・d2 ij/dt2 なお、式中ηは学習係数、εは慣性係数であり、この学
習係数ηは上記評価関数Eから得られる値で更新される
ものとする。
DP ij / dt = −η · dE (P ij ) / dP ij P ij (t + Δt) = P ij (t) + η · dP ij / dt + ε
D 2 P ij / dt 2 In the formula, η is a learning coefficient, ε is an inertia coefficient, and this learning coefficient η is updated with a value obtained from the evaluation function E.

【0127】また、上記物理モデル3における各パラメ
ータP1 、…、P9 は、正・負それぞれについて最適値
を学習できることから、二倍の自由度を持つ条件の下に
最適化することが可能となる。
Further, since each of the parameters P 1 , ..., P 9 in the physical model 3 can learn the optimum value for each of positive and negative, it is possible to optimize under the condition having the double degree of freedom. Becomes

【0128】具体的には、物理モデル(Y/X)Xiにつ
いてパラメ−タxi は正・負それぞれの値を取り得るの
で、(Y/X)Xiと(Y/X)|Xi|のいずれかとなる。
ただし、このモデル(Y/X)の分子及び分母の関係が
固定である場合には、さらに((Y/X)10Xiとなる
ような操作を行ってやれば矛盾ない最適解をえることが
可能となる。
Specifically, since the parameters x i can take positive and negative values for the physical model (Y / X) Xi , the values of (Y / X) Xi and (Y / X) | Xi | It will be either.
However, if the relationship between the numerator and denominator of this model (Y / X) is fixed, further operation ((Y / X) 10 ) Xi should be performed to obtain a consistent optimal solution. Is possible.

【0129】以上のように、一般化デルタルールにより
得られた微分方程式を解いた結果を以下に示す。
The result of solving the differential equation obtained by the generalized delta rule as described above is shown below.

【0130】[0130]

【数24】 [Equation 24]

【0131】[0131]

【数25】 [Equation 25]

【0132】[0132]

【数26】 [Equation 26]

【0133】[0133]

【数27】 [Equation 27]

【0134】[0134]

【数28】 [Equation 28]

【0135】[0135]

【数29】 [Equation 29]

【0136】[0136]

【数30】 [Equation 30]

【0137】[0137]

【数31】 [Equation 31]

【0138】[0138]

【数32】 [Equation 32]

【0139】なお、式中関数f及びgは上記数式22及
び23に示した数式のうち、各パラメータを上述したよ
うにパラメータP1 、…、P9 にそれぞれ置き換えた関
数、バーPはパラメータP1 〜P4 及びP5 〜P9 を成
分とするベクトルであり、特にこれらパラメータの初期
値はそれぞれ以下のように設定される。
In the equations, the functions f and g are functions obtained by replacing the parameters in the equations 22 and 23 with the parameters P 1 , ..., P 9 respectively as described above, and the bar P is the parameter P. It is a vector having 1 to P 4 and P 5 to P 9 as components, and especially initial values of these parameters are set as follows, respectively.

【0140】 なお、この最適化手段7において行われた最適化過程を
示した図が図5であり、同図(a)では、最適化を行っ
た回数に伴い評価関数E(=(WO−WR)2)で表さ
れる誤差がどのように少なくなって行くかを示す図、同
図(b)は、同様に最適化を行った回数に対する誤差の
分散の収束過程を示す図である。
[0140] Note that FIG. 5 is a diagram showing the optimization process performed by the optimization means 7, and in FIG. 5 (a), the evaluation function E (= (WO-WR) 2 is associated with the number of optimizations. (B) is a diagram showing how the error represented by () decreases, and FIG. 8B is a diagram showing a convergence process of the variance of the error with respect to the number of optimizations performed in the same manner.

【0141】次に、図6乃至図8は、この発明の効果を
従来の信号処理装置Aにおける最適化と比較して説明す
るための図及びヒストグラムであり、特に図6は最適化
前の物理モデル3から得られる予測出力の誤差分布を示
し、図7は図9に示した従来の回帰手法により最適化を
行う最適化手段5より最適化された場合の物理モデル3
の予測出力の誤差分布を示している。さらに、図8はこ
の発明に係る信号処理方法を実現する信号処理装置Bに
より最適化した場合の物理モデル3の予測出力の誤差分
布を示しめしている。
Next, FIGS. 6 to 8 are diagrams and histograms for explaining the effect of the present invention in comparison with the optimization in the conventional signal processing apparatus A. Particularly, FIG. 6 is a physical diagram before optimization. FIG. 7 shows the error distribution of the prediction output obtained from the model 3, and FIG. 7 shows the physical model 3 when optimized by the optimizing means 5 which optimizes by the conventional regression method shown in FIG.
The error distribution of the prediction output of is shown. Further, FIG. 8 shows the error distribution of the predicted output of the physical model 3 when optimized by the signal processing apparatus B for realizing the signal processing method according to the present invention.

【0142】ここでは、最適化前の物理モデル3から得
られる予測出力の誤差分布をプロットした図6(a)に
おいて、板幅1600mm付近にあるデータのうち、極
端に離れたデータ8aと予測誤差が少ないデータ8bに
着目し、以下、この発明の効果について説明する。
Here, in FIG. 6A in which the error distribution of the prediction output obtained from the physical model 3 before optimization is plotted, the data 8a and the prediction error which are extremely distant from the data in the vicinity of the plate width 1600 mm are predicted. The effect of the present invention will be described below, focusing on the data 8b having a small number.

【0143】まず、図7(a)に示すように、従来の信
号処理装置Aにおける最適化手段5が行う最適化では、
極端に予測誤差が離れた集団8aの影響により、上記予
測誤差が少ないデータ8bが誤差を大きくする(図6
(a)における8bの部分が8cに移動する)結果を得
た。
First, as shown in FIG. 7A, in the optimization performed by the optimizing means 5 in the conventional signal processing apparatus A,
Due to the influence of the group 8a whose prediction errors are far apart, the error of the data 8b having a small prediction error is large (FIG. 6).
(The part 8b in (a) moves to 8c).

【0144】一方、この発明によると図8(a)に示す
ように、最適化に先立って予め選択手段6が極端に誤差
の大きいデータ8aをデータ棄却し、最適化に利用する
データを取捨選択しているので、最適化手段7により誤
差の少ないデータ群(図6(a)における8bの部分)
をさらに予測誤差を圧縮する最適化結果(図6(a)に
おける8bの部分が8dに移動する)を得ていることが
分かる。すなわち、この発明では母集団からかけ離れた
データ(図6(a)における8aの部分)は、何らかの
測定系からの誤った情報に基づいた予測出力であると考
えられ、これらを選択手段6により予め除外したデータ
群だけを上記物理モデル3の最適化に利用し、かつこの
最適化に利用する個別のデータがどれほどの重要性を持
つデータであるかを判断することにより最適な最適結果
が得られることを示している。
On the other hand, according to the present invention, as shown in FIG. 8 (a), the selecting means 6 rejects the data 8a having an extremely large error in advance before the optimization and selects the data to be used for the optimization. Therefore, the data group having a small error by the optimization means 7 (portion 8b in FIG. 6A)
It can be seen that an optimization result of further compressing the prediction error (the portion 8b in FIG. 6A moves to 8d) is obtained. That is, in the present invention, the data far away from the population (portion 8a in FIG. 6A) is considered to be a prediction output based on erroneous information from some measurement system, and these are output in advance by the selection means 6. An optimum optimum result can be obtained by using only the excluded data group for the optimization of the physical model 3 and determining how important the individual data used for this optimization is the data. It is shown that.

【0145】なお、これら図6乃至図8の各図(a)
は、横軸は板幅であり、各板幅に対する実績値との誤差
を縦軸に取っており、また、各図(b)のそれぞれに示
したヒストグラムは、横軸に先の予測誤差、縦軸にそれ
ぞれの予測誤差を持つデータが幾つあるかという度数を
表している(各図(a)を縦軸方向に投影したものが各
図(b)である。)
Note that each of FIGS. 6 to 8 (a).
Shows the plate width on the horizontal axis, and the error from the actual value for each plate width is taken on the vertical axis. Also, in the histograms shown in each of the diagrams (b), the horizontal axis indicates the previous prediction error, The vertical axis represents the frequency of how many data have respective prediction errors (each figure (b) is a projection of each figure (a) in the vertical axis direction).

【0146】[0146]

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、現実の
処理プロセスを数式で表した物理モデルの最適化(各パ
ラメータの最適値を決定する)を行うのに先立って、予
め最適化に利用するデータか否かを判断し、この最適化
に利用するデータのみを用いて、上記物理モデルの最適
化を行っているので、自動的にこの物理モデルの最適化
が行えるとともに、従来と比較してさらに処理プロセス
の出力に近似した物理モデルの出力が得られるという効
果がある。
As described above, according to the present invention, prior to the optimization of the physical model that expresses the actual processing process by the mathematical expression (the optimum value of each parameter is determined), the optimization is performed in advance. The physical model is optimized by determining whether or not it is the data to be used and using only the data to be used for this optimization. Further, there is an effect that the output of the physical model that is similar to the output of the processing process is obtained.

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

【図1】この発明に係る信号処理方法を実現する信号処
理装置の一実施例による構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a signal processing device for realizing a signal processing method according to the present invention.

【図2】この発明に係る信号処理方法を実現する信号処
理装置における選択手段の動作を説明するためのフロー
チャートである。
FIG. 2 is a flow chart for explaining the operation of the selecting means in the signal processing device for realizing the signal processing method according to the present invention.

【図3】この発明に係る信号処理方法を実現する信号処
理装置における最適化手段の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。
FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the optimizing means in the signal processing device for realizing the signal processing method according to the present invention.

【図4】この発明に係る信号処理方法及びその装置を鉄
鋼圧延プロセスに応用した場合の動作を説明するための
図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation when the signal processing method and apparatus according to the present invention are applied to a steel rolling process.

【図5】この発明に係る信号処理方法及びその装置によ
る最適化を行った回数に対する誤差及び誤差分散の収束
過程を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a convergence process of an error and an error variance with respect to the number of times optimization is performed by the signal processing method and the apparatus according to the present invention.

【図6】この発明に係る信号処理方法を実現する信号処
理装置及び従来の信号処理装置による最適化に利用する
データをプロットした図及びヒストグラムである。
FIG. 6 is a diagram and a histogram in which data used for optimization by a signal processing device that realizes the signal processing method according to the present invention and a conventional signal processing device are plotted.

【図7】従来の信号処理装置による最適化の効果を説明
するための図及びヒストグラムである。
FIG. 7 is a diagram and a histogram for explaining an effect of optimization by a conventional signal processing device.

【図8】この発明に係る信号処理方法及びその装置によ
る最適化の効果を説明するための図及びヒストグラムで
ある。
8A and 8B are a diagram and a histogram for explaining the effect of optimization by the signal processing method and apparatus according to the present invention.

【図9】従来の信号処理装置の構造を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a structure of a conventional signal processing device.

【図10】最適化の対象とされるデータの確率分布を示
す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a probability distribution of data to be optimized.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…処理プロセス、2…誤差評価手段、3…物理モデ
ル、4…所望特性、6…選択手段、7…最適化手段、B
…信号処理装置。
1 ... Processing process, 2 ... Error evaluation means, 3 ... Physical model, 4 ... Desired characteristic, 6 ... Selection means, 7 ... Optimization means, B
... Signal processing device.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 計算式における各パラメータの最適化に
おいて、 前記計算式からの出力に対し、該出力が最適化に利用す
べきデータか否かを判断する第1の工程と、 前記第1の工程で最適化に利用すべきデータと判断され
たデータを入力とした計算式の出力と該計算式に機能構
築すべき出力との誤差を評価することにより、該データ
の最適化に対する寄与度を考慮して各パラメータの新た
なパラメータ値を算出する第2の工程を備えたことを特
徴とする信号処理方法。
1. In the optimization of each parameter in a calculation formula, a first step of judging whether or not the output from the calculation formula is data to be used for optimization, and the first step. By evaluating the error between the output of the calculation formula in which the data determined to be the data to be used for optimization in the process is input and the output for constructing a function in the calculation formula, the contribution to the optimization of the data is calculated. A signal processing method comprising a second step of calculating a new parameter value of each parameter in consideration.
【請求項2】 前記第1の工程で行なわれる判断は、前
記計算式からの出力に対し、該出力が最適化に利用すべ
きデータか否かを判断する評価関数として予め定義され
た確率密度関数の関数値を算出し、該関数値と所定のし
きい値とを比較することで行なうことを特徴とする請求
項1記載の信号処理方法。
2. The determination performed in the first step is a probability density defined in advance as an evaluation function for determining whether or not the output from the calculation formula is data to be used for optimization. 2. The signal processing method according to claim 1, wherein the function value of the function is calculated and the function value is compared with a predetermined threshold value.
【請求項3】 前記第2の工程において決定される各パ
ラメータの新たなパラメータ値は、更新前のパラメータ
値に前記寄与度と前記誤差を評価することにより得られ
る更新量を乗算した値を加算して求めることを特徴とす
る請求項1又は2記載の信号処理方法。
3. The new parameter value of each parameter determined in the second step is added with a value obtained by multiplying the parameter value before update by the update amount obtained by evaluating the contribution and the error. The signal processing method according to claim 1 or 2, wherein
【請求項4】 模擬対象となる現実の処理プロセスを数
式で近似した物理モデルの出力をさらに該処理プロセス
の出力に近似させるべく行なう該物理モデルにおける各
パラメータの最適化において、 前記物理モデルからの出力に対して該出力が最適化に利
用すべきデータか否かを判断する評価関数として予め定
義された確率密度関数の関数値を算出し、該関数値と所
定のしきい値とを比較することで該出力が最適化に利用
すべきデータか否かを判断する第1の工程と、 前記第1の工程で最適化に利用すべきデータと判断され
たデータ群に対し、最適化への寄与度を決定するととも
に、前記各パラメータの更新量をそれぞれ算出し、該各
パラメータの更新前のパラメータ値を該算出された寄与
度に応じて補正した該更新量だけ更新する第2の工程と
を備えた信号処理方法。
4. The optimization of each parameter in the physical model, which is performed so as to further approximate the output of the physical model obtained by approximating the actual processing process to be simulated by an equation to the output of the processing process, Calculate a function value of a probability density function defined in advance as an evaluation function for determining whether the output is data to be used for optimization with respect to the output, and compare the function value with a predetermined threshold value. The first step of determining whether or not the output is data to be used for optimization, and the optimization of the data group determined to be data to be used for optimization in the first step A second process of determining the contribution degree, calculating the update amount of each parameter, and updating the parameter value of each parameter before update by the update amount corrected in accordance with the calculated contribution degree. Signal processing method comprising and.
【請求項5】 前記第2の工程において決定される各パ
ラメータの新たなパラメータ値は、更新前のパラメータ
値に前記寄与度と更新量を乗算した値を加算して求める
ことを特徴とする請求項4記載の信号処理方法。
5. The new parameter value of each parameter determined in the second step is obtained by adding a value obtained by multiplying the parameter value before update by the contribution degree and the update amount. Item 4. The signal processing method according to item 4.
【請求項6】 模擬対象となる現実の処理プロセスを数
式で近似した物理モデルの出力をさらに該処理プロセス
の出力に近似させるべく行なう該物理モデルの各パラメ
ータを最適化する信号処理装置において、 前記物理モデルからの出力に対して該出力が最適化に利
用すべきデータか否かを判断する評価関数として予め定
義された確率密度関数の関数値を算出し、該関数値と所
定のしきい値とを比較することで該出力が最適化に利用
すべきデータか否かを判断する選択手段と、 前記選択手段で採用されたデータ群に対し、最適化への
寄与度を決定するとともに、前記各パラメータの更新量
をそれぞれ算出し、該各パラメータの更新前のパラメー
タ値を該算出された寄与度に応じて補正した該更新量だ
け更新する最適化手段を備えた信号処置装置。
6. A signal processing apparatus for optimizing each parameter of a physical model, which is adapted to further approximate an output of a physical model obtained by approximating an actual processing process to be simulated by a mathematical expression, to the output of the processing process. A function value of a probability density function defined in advance as an evaluation function for determining whether or not the output from the physical model should be used for optimization is calculated, and the function value and a predetermined threshold value are calculated. Selecting means for determining whether or not the output is data to be used for optimization by comparing with, and determining the degree of contribution to optimization for the data group adopted by the selecting means, and A signal processing device provided with an optimization means for calculating the update amount of each parameter and updating the parameter value of each parameter before update by the update amount corrected according to the calculated contribution degree. .
【請求項7】 前記最適化手段は、前記各パラメータの
新たなパラメータ値を、更新前のパラメータ値に前記寄
与度と更新量を乗算した値を加算して求めることを特徴
とする請求項6記載の信号処理装置。
7. The optimization means obtains a new parameter value of each of the parameters by adding a value obtained by multiplying the parameter value before update by the contribution degree and the update amount. The signal processing device described.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998004894A1 (en) * 1996-07-29 1998-02-05 Honeywell Inc. Method and apparatus for increasing update rates in measurement instruments

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