JPH064107A - System identifying device - Google Patents
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- JPH064107A JPH064107A JP15694092A JP15694092A JPH064107A JP H064107 A JPH064107 A JP H064107A JP 15694092 A JP15694092 A JP 15694092A JP 15694092 A JP15694092 A JP 15694092A JP H064107 A JPH064107 A JP H064107A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、制御対象の動特性を調
べる装置すなわちシステム同定装置に関するものであ
り、特に多入出力制御系の同定装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for examining the dynamic characteristics of a controlled object, that is, a system identification apparatus, and more particularly to an identification apparatus for a multiple input / output control system.
【0002】[0002]
【従来の技術】システム同定とは、制御対象の入出力デ
ータよりその動特性を求めるものである。第4図は従来
の制御対象とシステム同定装置との関連を示すブロック
図である。すなわちシステム同定装置1は、制御対象2
に対して操作量を入力として与え、制御対象2の出力を
観測し、制御対象の入出力データからその制御対象の動
特性を計算して入出力関係を得るものである。システム
同定に一般に用いられている手法は、最小2乗法とよば
れる手法である。最小2乗法は算出した結果と実際の値
との誤差の2乗が最小になるように計算する手法であ
る。入出力データは計算機で処理するためにはある時間
間隔で得られる。このため、動特性もある時間間隔に対
応して表現される。この表現を離散時間表現といい、伝
達関数表現ではZ変換による表現を用いる。2. Description of the Related Art System identification is to obtain the dynamic characteristics of input / output data of a controlled object. FIG. 4 is a block diagram showing the relationship between a conventional control target and a system identification device. That is, the system identification device 1 is controlled by the control target 2
Is input as an input, the output of the controlled object 2 is observed, the dynamic characteristics of the controlled object are calculated from the input / output data of the controlled object, and the input / output relationship is obtained. A method generally used for system identification is a method called the least squares method. The least squares method is a method of calculating so that the square of the error between the calculated result and the actual value is minimized. Input / output data is obtained at certain time intervals for processing by a computer. Therefore, the dynamic characteristic is also expressed corresponding to a certain time interval. This expression is called a discrete-time expression, and the transfer function expression uses the Z-transform expression.
【0003】図5は制御対象の入出力関係を示したもの
であり、3入力3出力の場合を示している。uj(j=1,
2,3)は入力であり、yk(k=1,2,3)は出力である。相
互の伝達特性は合計9個の伝達関数で表されている。y
1への伝達関数はu1、u2、u3からの順に、G1、G2、
G3であり、y2への伝達関数はG4、G5、G6であり、
y3への伝達関数はG7、G8、G9である。FIG. 5 shows the input / output relationship of the controlled object, and shows the case of three inputs and three outputs. uj (j = 1,
2,3) is the input and yk (k = 1,2,3) is the output. Mutual transfer characteristics are represented by a total of nine transfer functions. y
The transfer function to 1 is G1, G2, in order from u1, u2, u3.
G3 and the transfer functions to y2 are G4, G5, G6,
The transfer functions to y3 are G7, G8 and G9.
【0004】入力の数をr、出力の数をmとし、各部の伝
達関数をGi(i=1,2,・・・,mr)とし、式の形を次のよう
にzー1(離散時間における一刻み遅れを表す)の n次の
式とすると、The number of inputs is r, the number of outputs is m, the transfer function of each part is Gi (i = 1,2, ..., mr), and the form of the equation is z -1 (discrete) (Expressing a step delay in time)
【0005】[0005]
【数4】 [Equation 4]
【0006】上式の、各遅れの係数gd(j)及びgn
(i,j)を以下の式を解くことにより求め、それを用い
てGiを求めることができる。Coefficients gd (j) and gn of each delay in the above equation
(I, j) can be obtained by solving the following equation, and Gi can be obtained using it.
【0007】[0007]
【数5】 [Equation 5]
【0008】[0008]
【数6】 [Equation 6]
【0009】ここで、ベクトルuiを次のように決定す
る。ベクトルの要素数は(n・r)個である。Here, the vector u i is determined as follows. The number of vector elements is (n · r).
【0010】[0010]
【数7】 [Equation 7]
【0011】以上の方法により、任意の入力端から出力
端への伝達関数Giを求めることができる。この方法
は、相良ほか「システム同定」計測自動制御学会に記載
されている方法である。By the above method, the transfer function Gi from an arbitrary input end to the output end can be obtained. This method is a method described in Sagara et al., "System Identification", Society of Instrument and Control Engineers.
【0012】そして、各入力端に加えられた操作信号
は、相互相関が低い信号を用いておけば、出力端からは
どの入力端からの影響であるかを分離することができ
る。The operation signal applied to each input end can be separated from the output end from which input end by using a signal having a low cross-correlation.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
同定装置においては、各伝達関数の分母が共通になって
いる。プロセスなどにおいては、出力は温度や圧力であ
り、応答が明らかに異なるものである。例えば圧力は温
度に比べてはるかに応答が速い。そして、伝達関数の分
母が共通であると、分母としては遅い成分と速い成分の
両方を含んでおく必要がある。しかしながら、実際に速
い出力に対して遅い成分が入っていると、速い出力を表
現するには分子によって遅い成分をキャンセルする必要
がある。このような理由により、従来のシステム同定方
法によると、伝達関数のパラメータの数、いわゆる次数
が大幅に増加してしまう。次数がいたずらに高くなる
と、係数の僅かな誤差でも応答が大きく変化してしま
い、同定精度が低下するという課題がある。However, in the conventional identification device, the denominator of each transfer function is common. In a process or the like, the output is temperature or pressure, and the response is obviously different. For example, pressure responds much faster than temperature. If the transfer function has a common denominator, the denominator must include both the slow component and the fast component. However, when a slow component is actually included in the fast output, it is necessary to cancel the slow component by the molecule in order to express the fast output. For this reason, according to the conventional system identification method, the number of parameters of the transfer function, so-called order, is significantly increased. If the order becomes unnecessarily high, there is a problem in that the response changes greatly even with a small error in the coefficient, and the identification accuracy decreases.
【0014】本発明は、従来のこのような課題を考慮
し、同定精度を向上させることができるシステム同定装
置を提供することを目的とするものである。An object of the present invention is to provide a system identification device which can improve the identification accuracy in consideration of the conventional problems as described above.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明は、多入出力制御
系の複数個の入力端にそれぞれ入力信号を入力すること
により、複数個の出力端からそれぞれ出力信号を得て、
それら入力信号及び出力信号に基づき、多入出力制御系
の入出力関係を算出するシステム同定装置において、複
数個の出力信号のうちの一つを入力する入力手段と、そ
の入力された一つの出力信号及び複数個の入力信号に基
づき、多入出力制御系の入出力関係の一部を同定計算す
る同定計算手段とを備えたシステム同定装置である。According to the present invention, an input signal is input to each of a plurality of input terminals of a multi-input / output control system to obtain an output signal from each of the plurality of output terminals.
In a system identification device for calculating an input / output relationship of a multiple input / output control system based on the input signal and the output signal, an input means for inputting one of a plurality of output signals, and an output for the input A system identification device comprising: an identification calculation means for performing identification calculation of a part of input / output relations of a multiple input / output control system based on a signal and a plurality of input signals.
【0016】[0016]
【作用】本発明は、多入出力制御系の複数個の入力端に
それぞれ入力信号を入力し、複数個の出力端からそれぞ
れ出力信号を得て、入力手段がそれら出力信号のうちの
一つを入力し、その入力された一つの出力信号及び複数
個の入力信号に基づき、同定計算手段が多入出力制御系
の入出力関係の一部を同定計算する。According to the present invention, an input signal is input to each of a plurality of input terminals of a multi-input / output control system, an output signal is obtained from each of a plurality of output terminals, and the input means outputs one of the output signals. Based on the input one output signal and the plurality of input signals, the identification calculation means identifies and calculates a part of the input / output relation of the multiple input / output control system.
【0017】[0017]
【実施例】以下に、本発明をその実施例を示す図面に基
づいて説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings showing its embodiments.
【0018】図1は、本発明にかかる一実施例のシステ
ム同定装置の略示構成図である。すなわち、システム同
定装置1の一方には、多入力・多出力の制御対象2に操
作信号7(信号の数は入力端の数だけあり、それぞれ入
力される)を与えるための操作信号出力端5が設けら
れ、他方にはその操作信号7が入力された結果制御対象
2から出力される出力信号8(信号の数は出力端の数だ
けあり、それぞれ出力される)を入力する信号入力端6
が設けられている。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a system identification device according to an embodiment of the present invention. That is, one of the system identification devices 1 is provided with an operation signal output end 5 for giving an operation signal 7 (the number of signals is the same as the number of input ends, which are respectively input) to the multi-input / multi-output controlled object 2. And a signal input terminal 6 for inputting an output signal 8 (the number of signals is equal to the number of output terminals and output respectively) output from the controlled object 2 as a result of the operation signal 7 being input to the other.
Is provided.
【0019】信号入力端6には入力された出力信号8を
順次切り換える切り換え器4が接続され、その切り換え
器4には制御対象2の各伝達関数を同定計算する同定計
算手段3が接続されている。同定計算手段3には、操作
信号出力端5から出力された操作信号7の分岐信号9が
入力され、又、切り換え器4には出力信号8を記憶する
ためのメモリ10が接続されている。A switching device 4 for sequentially switching the input output signal 8 is connected to the signal input terminal 6, and the switching device 4 is connected to an identification calculation means 3 for performing identification calculation of each transfer function of the controlled object 2. There is. The branching signal 9 of the operation signal 7 output from the operation signal output terminal 5 is input to the identification calculation means 3, and the switching device 4 is connected to the memory 10 for storing the output signal 8.
【0020】図2は、出力y1に関する同定計算を行う
場合の対応する伝達関数を示したものである。すなわ
ち、全ての入力に対して、出力y1に関するものだけを
同定していく。計算は以下の式により実行できる。FIG. 2 shows the corresponding transfer function when performing the identification calculation on the output y1. That is, for all inputs, only those related to output y1 are identified. The calculation can be performed by the following formula.
【0021】いま、入力の数をr、任意の一つの出力に
対する各部の伝達関数をGi(i=1,2,・・・,r)とし、式の
形を次のようにzー1(離散時間における一刻み遅れを表
す)のn次の式とすると、Now, let r be the number of inputs and Gi (i = 1,2, ..., r) be the transfer function of each part for any one output, and the form of the equation is z -1 ( It represents the step delay in discrete time)
【0022】[0022]
【数8】 [Equation 8]
【0023】上式の、各遅れの係数gd(j)及びgn
(i,j)を以下の式を解くことにより求め、それを用い
てGiを求めることができる。Coefficients gd (j) and gn of each delay in the above equation
(I, j) can be obtained by solving the following equation, and Gi can be obtained using it.
【0024】[0024]
【数9】 [Equation 9]
【0025】[0025]
【数10】 [Equation 10]
【0026】上記の式を用いることにより、図2の例で
は、出力y1に関する伝達関数G1、G2、G3を同定する
ことができる。次に図3に示すように出力y2に関する
同定計算を行う。これにより、伝達関数G4、G5、G6
を求めることができる。同様の方法で出力y3に関する
同定計算を行う。これにより伝達関数G7、G8、G9を
求めることができる。このようにして全ての伝達関数を
計算することができる。このとき、G1、G2、G3は分
母が共通になるが、G4、G5、G6とは共通にはならな
い。同様にG7、G8、G9とも共通にはならない。この
ため、分母の次数を高くする必要がなくなり、低次数で
各伝達関数を表現することができる。By using the above equation, the transfer functions G1, G2 and G3 relating to the output y1 can be identified in the example of FIG. Next, as shown in FIG. 3, an identification calculation regarding the output y2 is performed. Thus, the transfer functions G4, G5, G6
Can be asked. The identification calculation for the output y3 is performed by the same method. As a result, the transfer functions G7, G8 and G9 can be obtained. In this way all transfer functions can be calculated. At this time, the denominators of G1, G2, and G3 are common, but they are not common to G4, G5, and G6. Similarly, it is not common to G7, G8, and G9. Therefore, it is not necessary to increase the order of the denominator, and each transfer function can be represented by a low order.
【0027】以上説明したように、本発明は、従来の欠
点であった伝達関数の次数が高くなりすぎるという課題
を解決するものである。また、その解決のために新たな
データを必要とせず実験時間を長くするものではない。
さらに、出力数を1として同定計算するために、演算に
必要な行列のサイズも小さくなり装置の記憶容量も少な
くて済み、また、行列サイズが小さいことにより計算時
間も短くて済む。As described above, the present invention solves the problem that the order of the transfer function becomes too high, which is a drawback of the prior art. In addition, it does not require new data to solve the problem and does not extend the experiment time.
Further, since the number of outputs is set to 1 and the identification calculation is performed, the size of the matrix required for the operation is small and the storage capacity of the device is small, and the small matrix size requires a short calculation time.
【0028】なお、上記実施例では、入力手段と同定計
算手段を一組用いて、順次出力信号を切り換えて同定計
算を行ったが、これに限らず、各出力信号に対応した入
力手段と同定計算手段を複数組設けて、各出力信号に関
する伝達関数を並列に計算するように構成してもよい。In the above embodiment, one set of the input means and the identification calculation means is used to sequentially switch the output signals to perform the identification calculation. However, the present invention is not limited to this, and the input means and the identification corresponding to each output signal are used. A plurality of sets of calculating means may be provided and the transfer function for each output signal may be calculated in parallel.
【0029】また、上記実施例では、同定計算手段3及
び切り換え器4を専用のハードウェアにより構成した
が、同様の機能をコンピュータを用いてソフトウェア的
に構成してもよい。Further, in the above-mentioned embodiment, the identification calculation means 3 and the switch 4 are constructed by dedicated hardware, but the same function may be constructed by software using a computer.
【0030】[0030]
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように本
発明は、複数個の出力信号のうちの一つを入力する入力
手段と、その入力された一つの出力信号及び複数個の入
力信号に基づき、多入出力制御系の入出力関係の一部を
同定計算する同定計算手段とを備えているので、同定精
度を向上させることができるという長所を有する。As is apparent from the above description, the present invention provides the input means for inputting one of the plurality of output signals, the input one output signal and the plurality of input signals. On the basis of this, since it is provided with the identification calculation means for performing identification calculation of a part of the input / output relation of the multiple input / output control system, it has an advantage that the identification accuracy can be improved.
【図1】本発明にかかる一実施例のシステム同定装置の
略示構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a system identification device according to an embodiment of the present invention.
【図2】同実施例における動作原理を示す制御対象のブ
ロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a control target showing an operation principle in the embodiment.
【図3】同実施例における動作原理を示す制御対象のブ
ロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a control target showing an operation principle in the embodiment.
【図4】従来の制御対象とシステム同定装置との関連を
示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a relationship between a conventional control target and a system identification device.
【図5】従来の同定装置の動作を示す制御対象のブロッ
ク図である。FIG. 5 is a block diagram of a control target showing an operation of a conventional identification device.
【符号の説明】 1 システム同定装置 2 制御対象(多入出力制御系) 3 同定計算手段 4 切り換え器(入力手段)[Explanation of reference numerals] 1 system identification device 2 controlled object (multi-input / output control system) 3 identification calculation means 4 switch (input means)
Claims (4)
ぞれ入力信号を入力することにより、複数個の出力端か
らそれぞれ出力信号を得て、それら入力信号及び出力信
号に基づき、前記多入出力制御系の入出力関係を算出す
るシステム同定装置において、前記複数個の出力信号の
うちの一つを入力する入力手段と、その入力された一つ
の出力信号及び前記複数個の入力信号に基づき、前記多
入出力制御系の入出力関係の一部を同定計算する同定計
算手段とを備えたことを特徴とするシステム同定装置。1. An input signal is input to each of a plurality of input terminals of a multi-input / output control system to obtain an output signal from each of the plurality of output terminals, and based on the input signal and the output signal, In a system identification device for calculating an input / output relationship of an input / output control system, an input means for inputting one of the plurality of output signals, the input one output signal and the plurality of input signals Based on the above, there is provided an identification calculation means for identifying and calculating a part of the input / output relation of the multiple input / output control system.
号の複数個分に対応して複数組設けられていることを特
徴とする請求項1記載のシステム同定装置。2. The system identification device according to claim 1, wherein a plurality of sets of input means and identification calculation means are provided corresponding to a plurality of the output signals.
れ、前記複数個の出力信号を順次処理するものであるこ
とを特徴とする請求項1記載のシステム同定装置。3. The system identification device according to claim 1, wherein the input means and the identification calculation means are provided in one set and sequentially process the plurality of output signals.
入力端の個数をr、入力信号をuj(j=1〜r)、任
意の一つの出力信号をy、それら入力信号uj及び出力
信号y間の各伝達関数をGi(i=1〜r)として、以
下の式を解くことにより求められた各伝達関数Giから
得られることを特徴とする請求項1記載のシステム同定
装置。 【数1】 【数2】 【数3】 4. A part of the input / output relationship of the multiple input / output control system is
The number of input terminals is r, the input signal is uj (j = 1 to r), any one output signal is y, and each transfer function between the input signal uj and the output signal y is Gi (i = 1 to r). The system identification device according to claim 1, wherein the system identification device is obtained from each transfer function Gi obtained by solving the following equation. [Equation 1] [Equation 2] [Equation 3]
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15694092A JPH064107A (en) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | System identifying device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15694092A JPH064107A (en) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | System identifying device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH064107A true JPH064107A (en) | 1994-01-14 |
Family
ID=15638676
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15694092A Pending JPH064107A (en) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | System identifying device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH064107A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012211741A (en) * | 2011-03-31 | 2012-11-01 | Metawater Co Ltd | Dynamic characteristic identification method for sludge incinerator |
-
1992
- 1992-06-16 JP JP15694092A patent/JPH064107A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012211741A (en) * | 2011-03-31 | 2012-11-01 | Metawater Co Ltd | Dynamic characteristic identification method for sludge incinerator |
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