JPH08106302A

JPH08106302A - 制御装置および制御方法

Info

Publication number: JPH08106302A
Application number: JP6244182A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Ishida; 勉石田
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1994-10-07
Filing date: 1994-10-07
Publication date: 1996-04-23
Anticipated expiration: 2017-11-25
Also published as: JP3350715B2; KR960015122A; KR0171091B1; US5708341A; CN1143208A; SG34278A1; TW321738B; CN1104670C

Abstract

(57)【要約】【目的】容易に伝達要素の決定を行なうことができる
制御装置および制御方法を提供することを目的とする。【構成】ＰＩＤコントローラ２２は本動作に先立つ数
回の試行動作を大まかに制御する。試行動作解析部２４
は、ＰＩＤコントローラ２２による試行動作を解析・学
習することにより本動作における操作量の時系列パタン
の規範となるべき規範操作パタンを作成する。本動作用
コントローラ２６は試行動作解析部２４の作成した規範
操作パタンに基づいて本動作を制御する。動作切換えス
イッチＳＷ１は、試行動作と本動作とでＰＩＤコントロ
ーラ２２と本動作用コントローラ２６とを切換える。し
たがって、制御装置自体が試行動作を学習することによ
り、本動作のための規範操作パタンを自己修得すること
ができる。このため、適切な規範操作パタンの生成を容
易に行なうことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、制御装置および制御
方法に関し、特に、伝達要素の決定の容易化に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラント等の制御装置として二自由度調
節計が用いられる。従来の二自由度調節計２の構成をラ
プラス変換による伝達関数を用いて図１８に示す。従来
の二自由度調節計２は、プラント１０に操作量Ｕ（Ｓ）
を与えることにより、プラントの状態を表わす制御量Ｙ
（Ｓ）を目標値Ｒ（Ｓ）に迅速に近づけるよう、プラン
ト１０を制御する。

【０００３】この目的を達成するため、この二自由度調
節計２は、検出要素６、フィードバック要素８の他、フ
ィードフォワード要素４を備えている。図１８におい
て、フィードフォワード要素４の伝達関数をＧＲ
（Ｓ）、検出要素６の伝達関数をＨ（Ｓ）、フィードバ
ック要素８の伝達関数をＧＣ（Ｓ）とする。また、プラ
ント１０の伝達関数をＧ（Ｓ）とする。

【０００４】フィードフォワード要素４は、外乱Ｄ
（Ｓ）、雑音Ｎ（Ｓ）がないとした場合に、目標値Ｒ
（Ｓ）を入力として、開ループでプラント１０を制御で
きると予想される操作量を出力する伝達要素である。

【０００５】検出要素６は、制御量Ｙ（Ｓ）を検出し、
検出結果をフィードバック要素８の入力側にフィードバ
ックする。フィードバック要素８は、目標値Ｒ（Ｓ）と
この検出結果との差を入力として、操作量を出力する伝
達要素である。

【０００６】このように構成すると、フィードフォワー
ド要素４は、入力である目標値Ｒ（Ｓ）に対応して、あ
らかじめ設定された最適と思われる操作量を出力するこ
とができる。このため、図１９に示すような、フィード
フォワード要素を持たないＰＩＤ調節計（比例、積分、
微分要素から構成されるフィードバック要素のみからな
る調節計）１２に比べ、プラント１０の特性に対応した
迅速な予測制御を行なうことが可能となる。

【０００７】また、検出要素６、フィードバック要素８
によりフィードバックループを形成することにより、外
乱Ｄ（Ｓ）、雑音Ｎ（Ｓ）が発生した場合であっても、
これらの影響を相殺することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の二自由度調節計２には次のような問題点があ
った。図１８に示す二自由度調節計２、プラント１０を
含む制御系全体の伝達関数は次式で表わすことができ
る。

【０００９】Ｙ（Ｓ）＝ＷＲＹ（Ｓ）・Ｒ（Ｓ）＋ＷＤＹ（Ｓ）・Ｄ（Ｓ） −ＷＮＹ（Ｓ）・Ｎ（Ｓ） ……（式ａ）ただし、ＷＲＹ（Ｓ）、ＷＤＹ（Ｓ）、ＷＮＹ（Ｓ）
は、それぞれ、目標値Ｒ（Ｓ）と制御量Ｙ（Ｓ）、外乱
Ｄ（Ｓ）と制御量Ｙ（Ｓ）、雑音Ｎ（Ｓ）と制御量Ｙ
（Ｓ）との間の合成伝達関数であり、次式で表わされ
る。

【００１０】ＷＲＹ（Ｓ）＝（ＧＣ（Ｓ）＋ＧＲ（Ｓ））・Ｇ（Ｓ）／（１＋ＧＣ（Ｓ）・Ｇ（Ｓ）・Ｈ（Ｓ））ＷＤＹ（Ｓ）＝Ｇ（Ｓ）／（１＋ＧＣ（Ｓ）・Ｇ（Ｓ）・Ｈ（Ｓ））ＷＮＹ（Ｓ）＝ＧＣ（Ｓ）・Ｇ（Ｓ）・Ｈ（Ｓ）／（１＋ＧＣ（Ｓ）・Ｇ（Ｓ）・Ｈ（Ｓ）） ……（式ｂ）一方、図１９に示すＰＩＤ調節計１２、プラント１０を
含む制御系全体の伝達関数は、次式で表わすことができ
る。

【００１１】Ｙ２（Ｓ）＝ＷＲＹ２（Ｓ）・Ｒ（Ｓ）＋ＷＤＹ２（Ｓ）・Ｄ（Ｓ） −ＷＮＹ２（Ｓ）・Ｎ（Ｓ） ……（式ｃ）ただし、ＷＲＹ２（Ｓ）、ＷＤＹ２（Ｓ）、ＷＮＹ２
（Ｓ）は、それぞれ、目標値Ｒ（Ｓ）と制御量Ｙ２
（Ｓ）、外乱Ｄ（Ｓ）と制御量Ｙ２（Ｓ）、雑音Ｎ
（Ｓ）と制御量Ｙ２（Ｓ）との間の合成伝達関数であ
り、次式で表わされる。

【００１２】ＷＲＹ２（Ｓ）＝ＧＣ（Ｓ）・Ｇ（Ｓ）／（１＋ＧＣ（Ｓ）・Ｇ（Ｓ）・Ｈ（Ｓ））ＷＤＹ２（Ｓ）＝Ｇ（Ｓ）／（１＋ＧＣ（Ｓ）・Ｇ（Ｓ）・Ｈ（Ｓ））ＷＮＹ２（Ｓ）＝ＧＣ（Ｓ）・Ｇ（Ｓ）・Ｈ（Ｓ）／（１＋ＧＣ（Ｓ）・Ｇ（Ｓ）・Ｈ（Ｓ）） ……（式ｄ）式ｄに示すＰＩＤ制御系の三つの合成伝達関数は、全て
ＧＣ（Ｓ）、Ｇ（Ｓ）、Ｈ（Ｓ）のみの関数となってい
る。ここで、Ｇ（Ｓ）およびＨ（Ｓ）を系に固有の固定
された伝達関数とすれば、三つの合成伝達関数ＷＲＹ２
（Ｓ）、ＷＤＹ２（Ｓ）、ＷＮＹ２（Ｓ）は、フィード
バック要素の伝達関数ＧＣ（Ｓ）を決定することにより
一義的に定まる。

【００１３】すなわち、フィードバック要素の伝達関数
ＧＣ（Ｓ）のみを決定することにより、図１９に示すＰ
ＩＤ調節計１２の制御特性を一義的に定めることができ
る。

【００１４】しかし、式ｂに示す二自由度調節系の三つ
の合成伝達関数のうち、ＷＤＹ（Ｓ）、ＷＮＹ（Ｓ）は
ともにＧＣ（Ｓ）、Ｇ（Ｓ）、Ｈ（Ｓ）のみの関数とな
っているが、ＷＲＹ（Ｓ）はさらにＧＲ（Ｓ）をも含
む。したがって、Ｇ（Ｓ）およびＨ（Ｓ）を系に固有の
固定された伝達関数とすれば、三つの合成伝達関数のう
ちＷＤＹ（Ｓ）、ＷＮＹ（Ｓ）は、フィードバック要素
の伝達関数ＧＣ（Ｓ）を決定することにより一義的に定
まるが、ＷＲＹ（Ｓ）を定めるためには、さらに、フィ
ードフォワード要素４の伝達関数ＧＲ（Ｓ）を決定しな
ければならない。

【００１５】すなわち、図１９に示すＰＩＤ調節計１２
の場合と異なり、図１８に示す二自由度調節計２におい
ては、フィードバック要素８の伝達関数ＧＣ（Ｓ）を決
定するとともに、フィードフォワード要素４の伝達関数
ＧＲ（Ｓ）をも決定しなければその制御特性を一義的に
定めることはできない。

【００１６】このため、フィードバック要素８およびフ
ィードフォワード要素４が、ともに比例、積分、微分の
三要素から構成されているとすれば、伝達関数ＧＣ
（Ｓ）および伝達関数ＧＲ（Ｓ）を決定するためには、
合計六つのパラメータを調整しなければならず、フィー
ドバック要素８、フィードフォワード要素４等の伝達要
素の決定作業が極めて煩雑なものとなっていた。

【００１７】この発明は、このような従来の二自由度調
節計等の制御装置の問題点を解消し、容易に伝達要素の
決定を行なうことができる制御装置および制御方法を提
供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１の制御装置は、
本動作に先立つ試行動作中の制御量の時系列パタンであ
る試行制御パタン、および試行制御パタンに対応する操
作量の時系列パタンである試行操作パタンを保持する試
行パタン保持手段、目標制御パタン、試行制御パタンま
たは試行操作パタンから、試行動作を評価するための試
行評価特性値を抽出する試行評価特性値抽出手段、試行
評価特性値に基づいて試行制御パタンを目標制御パタン
に近づけるよう試行操作パタンを修正するとともに、修
正した試行操作パタンを、本動作における操作量の時系
列パタンの規範となる規範操作パタンとして保持する規
範操作パタン生成手段、規範操作パタンを本動作におけ
る操作量として出力する規範操作パタン出力手段を備え
たことを特徴とする。

【００１９】請求項２の制御装置は、請求項１の制御装
置において、規範操作パタン生成手段を、試行評価特性
値に基づいて試行制御パタンを目標制御パタンに近づけ
るよう試行操作パタンを修正するために必要な試行修正
値をファジー推論により算出し、試行修正値に基づいて
試行操作パタンを修正するとともに、修正した試行操作
パタンを、本動作における操作量の時系列パタンの規範
となる規範操作パタンとして保持するよう構成したこと
を特徴とする。

【００２０】請求項３の制御装置は、請求項１または請
求項２の制御装置において、試行動作専用帰還回路を設
け、試行動作を行なう場合は、制御対象に対し試行動作
専用帰還回路を接続するとともに制御対象から規範操作
パタン出力手段を切り離し、本動作を行なう場合は、制
御対象に対し規範操作パタン出力手段を接続するととも
に制御対象から試行動作専用帰還回路を切り離すよう構
成したことを特徴とする。

【００２１】請求項４の制御装置は、請求項１の制御装
置において、規範操作パタンのみを、本動作における操
作量として制御対象に入力するよう構成したことを特徴
とする。

【００２２】請求項５の制御装置は、請求項１の制御装
置において、制御量に基づく帰還信号および規範操作パ
タンを、本動作における操作量として制御対象に入力す
るよう構成したことを特徴とする。

【００２３】請求項６の制御方法は、本動作に先立つ試
行動作中の制御量の時系列パタンである試行制御パタ
ン、および試行制御パタンに対応する操作量の時系列パ
タンである試行操作パタンを求め、目標制御パタン、試
行制御パタンまたは試行操作パタンから、試行動作を評
価するための試行評価特性値を抽出し、試行評価特性値
に基づいて試行制御パタンを目標制御パタンに近づける
よう試行操作パタンを修正するとともに、修正した試行
操作パタンを、本動作における操作量の時系列パタンの
規範となる規範操作パタンとして保持し、規範操作パタ
ンに基づいて操作量を出力することを特徴とする。

【００２４】ここで、第１の実施例においては、試行動
作専用帰還回路は、アルミ押出しコントローラ２０の構
成を示す図１におけるＰＩＤコントローラ２２に対応す
る。また、試行パタン保持手段は、アルミ押出しコント
ローラ２０の動作を示すフローチャートである図４、図
５におけるステップＳ４に、試行評価特性値抽出手段お
よび規範パタン生成手段は、ステップＳ６〜Ｓ１０に、
規範操作パタン出力手段は、ステップＳ１４に、それぞ
れ対応する。

【００２５】なお、試行動作専用帰還回路は、図１にお
けるＰＩＤコントローラ２２に限定されるものではな
く、比例・積分制御のみを行なうＰＩコントローラなど
他の帰還回路であってもよい。すなわち、試行動作専用
帰還回路とは、試行動作を行なう場合には制御対象に対
し接続され、本動作を行なう場合には制御対象から切り
離されるよう構成された帰還回路一般を意味する。

【００２６】また、試行パタン保持手段は、アルミ押出
しコントローラ２０の動作を示すフローチャートである
図４、図５におけるステップＳ４の処理を行なうものに
限定されるものではなく、本動作に先立つ試行動作中の
制御量の時系列パタンである試行制御パタン、および試
行制御パタンに対応する操作量の時系列パタンである試
行操作パタンを保持する手段一般を意味する。

【００２７】また、試行評価特性値抽出手段および規範
パタン生成手段は、図４、図５におけるステップＳ６〜
Ｓ１０の処理を行なうものに限定されるものではなく、
目標制御パタン、試行制御パタンまたは試行操作パタン
から、試行動作を評価するための試行評価特性値を抽出
する手段一般を意味する。

【００２８】また、規範操作パタン出力手段は、図４、
図５におけるステップＳ１４の処理を行なうものに限定
されるものではなく、規範操作パタンを本動作における
操作量として出力する手段一般を意味する。

【００２９】

【作用】請求項１の制御装置および請求項６の制御方法
は、目標制御パタン、試行制御パタンまたは試行操作パ
タンから抽出した試行評価特性値に基づいて試行操作パ
タンを修正するとともに、修正した試行操作パタンを規
範操作パタンとして保持し、規範操作パタンに基づいて
操作量を出力することを特徴とする。

【００３０】したがって、制御装置自体が試行動作を学
習することにより、規範操作パタンを自己修得すること
ができる。このため、ユーザーが規範操作パタンを作成
する必要がない。

【００３１】また、試行操作パタンとこれに対応する試
行制御パタンとの因果関係を直接知ることができる。こ
のため、制御装置自体の学習が不十分な場合であって
も、ユーザーは、試行操作パタンの修正を、これに対応
する試行制御パタンに基づいて容易に行なうことができ
る。

【００３２】また、規範操作パタンを生成するための学
習は、本動作に先立つ試行動作において行なわれる。こ
のため、本動作において学習を行なう場合と異なり、学
習結果の収束性が保証される。

【００３３】請求項２の制御装置は、請求項１の制御装
置において、試行操作パタンを修正するために必要な試
行修正値をファジー推論により算出するよう構成したこ
とを特徴とする。

【００３４】したがって、試行動作における試行操作パ
タンの修正を言語ルール化することができる。

【００３５】請求項３の制御装置は、請求項１または請
求項２の制御装置において、試行動作専用帰還回路を設
けたことを特徴とする。

【００３６】したがって、試行動作をフィードバック制
御の下で行なうことができる。このため、熟練操作者以
外の者であっても、信頼性の高い試行動作を行なうこと
ができる。

【００３７】請求項４の制御装置は、請求項１の制御装
置において、規範操作パタンのみを、本動作における操
作量として制御対象に入力するよう構成したことを特徴
とする。

【００３８】したがって、外乱を無視できるプラント等
においては、フィードフォワード要素を操作量の時系列
パタンである規範操作パタンとし、規範操作パタンのみ
でオープンループを形成することができる。このため、
規範操作パタンを学習により生成するだけで伝達要素を
設定することができる。

【００３９】請求項５の制御装置は、請求項１の制御装
置において、制御量に基づく帰還信号および規範操作パ
タンを、本動作における操作量として制御対象に入力す
るよう構成したことを特徴とする。

【００４０】したがって、外乱を無視できないプラント
等においては、フィードフォワード要素を操作量の時系
列パタンである規範操作パタンとし、規範操作パタンと
フィードバック要素とにより二自由度の制御系を形成す
ることができる。このため、規範操作パタンを、フィー
ドバック要素と独立に、学習により生成することができ
る。

【００４１】

【実施例】図１に、この発明の一実施例による制御装置
であるアルミ押出しコントローラ２０の構成を示す。ア
ルミ棒材の押出し成形加工にアルミ押出し機６０（図２
参照）が用いられる。アルミ押出し機６０は、一定長さ
のアルミ棒材を、ラム（図示せず）と呼ばれる押し子に
より、ダイス（図示せず）を通過させつつ押出すことに
より、ダイス形状に応じた所定断面の棒材を製造する機
械である。

【００４２】一定長さのアルミ棒材を供給し、ラムを往
動させることにより押出し成形を行ない、その後ラムを
復動させ元の位置に戻す。この一連の動作を１サイクル
とし、これを繰り返すことにより多数のアルミ棒材の押
出し成形を行なう。

【００４３】アルミ棒材の押出し速度は一定であること
が望ましい。この実施例におけるアルミ押出しコントロ
ーラ２０は、アルミ押出し機６０におけるアルミ棒材の
押出し速度が所望の一定値になるよう制御するためのコ
ントローラであり、大略、試行動作専用帰還回路である
ＰＩＤコントローラ２２、試行動作解析部２４、本動作
用コントローラ２６、動作切換えスイッチＳＷ１から構
成されている。

【００４４】ＰＩＤコントローラ２２は、本動作に先立
つ数回の試行動作を、大まかに制御するためのコントロ
ーラであり、フィードバックをかけつつ比例・積分・微
分制御を行なう。試行動作解析部２４は、ＰＩＤコント
ローラ２２による試行動作を解析・学習することによ
り、本動作における操作量の時系列パタンの規範となる
べき規範操作パタンを作成する。

【００４５】本動作用コントローラ２６は、試行動作解
析部２４の作成した規範操作パタンに基づいて本動作を
制御する。動作切換えスイッチＳＷ１は、試行動作と本
動作とで、ＰＩＤコントローラ２２と本動作用コントロ
ーラ２６とを切換える。

【００４６】試行動作解析部２４は、試行パタン保持手
段である試行操作パタン保持部３０および試行制御パタ
ン保持部３２、試行評価特性値抽出手段であるオーバー
シュート抽出部３４、定常偏差抽出部３６および立上が
り時間抽出部３８、規範パタン生成手段である試行操作
パタン第１修正部４０、試行操作パタン第２修正部４
２、試行操作パタン第３修正部４４、修正パタン保持部
４６、修正パタン合成部４８、規範パタン保持部５０、
ならびに、サンプル取込みスイッチＳＷ２から構成され
ている。

【００４７】試行操作パタン保持部３０は、試行動作中
のＰＩＤコントローラ２２の出力である操作量の時系列
パタンすなわち押出し動作の１サイクル分の試行操作パ
タンを保持する。本実施例においては、試行操作パタン
は、アルミ押出し機６０の油圧ポンプ６２の弁開度を指
示する押出し圧力指示（Ｕ）の時系列パタンとして表わ
される（図７参照）。

【００４８】試行制御パタン保持部３２は、試行動作中
の制御対象２８の出力である制御量の時系列パタンすな
わち押出し動作の１サイクル分の試行制御パタンを保持
する。本実施例においては、試行制御パタンは、ラムの
押出し速度を表わすラム速度（ＹＲ）の時系列パタンと
して表わされる（図７参照）。

【００４９】オーバーシュート抽出部３４は、ラム速度
（ＹＲ）が目標制御パタンである押出し目標速度（ｒ）
を上回った量であるオーバーシュート量（ＯＶ）（図７
参照）を抽出する。

【００５０】定常偏差抽出部３６は、１サイクルの５０
％経過後から８０％経過時までの平均ラム速度である定
常ラム速度（ＹＳ）と押出し目標速度（ｒ）との差であ
る定常偏差（ＥＳ）（図７参照）を抽出する。

【００５１】立上がり時間抽出部３８は、ラム速度（Ｙ
Ｒ）が押出し目標速度（ｒ）の７０％に達してから９０
％に達するまでの時間である平均立上がり時間（ＴＡ
Ｖ）（図７参照）を抽出する。

【００５２】試行操作パタン第１修正部４０は、オーバ
ーシュート抽出部３４が抽出したオーバーシュート量
（ＯＶ）に基づいて、試行操作パタン保持部３０の保持
する試行操作パタンを修正する。

【００５３】同様に、試行操作パタン第２修正部４２
は、定常偏差（ＥＳ）に基づいて試行操作パタンを、試
行操作パタン第３修正部４４は、平均立上がり時間（Ｔ
ＡＶ）に基づいて試行操作パタンを修正する。

【００５４】修正パタン保持部４６は、試行操作パタン
第１修正部４０、試行操作パタン第２修正部４２および
試行操作パタン第３修正部４４により修正された最新の
１サイクル分の修正試行操作パタンを保持する。

【００５５】修正パタン合成部４８は、修正パタン保持
部４６に保持された最新の修正試行操作パタンと、規範
パタン保持部５０に保持された前回以前の各修正試行操
作パタンを合成した規範操作パタンとを、さらに合成す
る。

【００５６】規範パタン保持部５０は、修正パタン合成
部４８で合成された修正試行パタンを規範操作パタンと
して保持する。

【００５７】本動作用コントローラ２６は、規範操作パ
タン出力手段である規範パタン出力部５２、フィードバ
ック要素５４、検出要素５６から構成されている。

【００５８】規範パタン出力部５２は、規範パタン保持
部５０に保持された規範操作パタンを本動作における操
作量の時系列パタンの規範として出力する。すなわち、
この規範操作パタンが本動作におけるフィードフォワー
ド要素に対応する。また、本動作における外乱、雑音に
対応するため検出要素５６、フィードバック要素５４に
より、フィードバックループを形成している。

【００５９】図２に、この実施例によるアルミ押出しコ
ントローラ２０をＣＰＵ６４を用いて実現した場合のハ
ードウェア構成を示す。図２において、アルミ押出しコ
ントローラ２０は、演算処理を行なうＣＰＵ６４、主記
憶装置であるメモリ６６、アルミ押出しに関するプログ
ラム等を格納した外部記憶装置６８、デジタル信号の入
力ポートであるデジタルインプット７０、デジタル信号
の出力ポートであるデジタルアウトプット７６、アナロ
グ信号入力を取込みデジタル信号に変換するＡ／Ｄコン
バータ７２、デジタル信号をアナログ信号に変換して出
力するＤ／Ａコンバータ７４、ＰＩＤコントローラ２２
および動作切換えスイッチＳＷ１から構成されている。

【００６０】ＣＰＵ６４は、図１におけるオーバーシュ
ート抽出部３４、定常偏差抽出部３６、立上がり時間抽
出部３８、試行操作パタン第１修正部４０、試行操作パ
タン第２修正部４２、試行操作パタン第３修正部４４、
修正パタン合成部４８、サンプル取込みスイッチＳＷ
２、規範パタン出力部５２、フィードバック要素５４の
役割を有する。

【００６１】メモリ６６は、試行操作パタン保持部３
０、試行制御パタン保持部３２、修正パタン保持部４
６、規範パタン保持部５０の役割を有する。

【００６２】図３に、この実施例によるアルミ押出しコ
ントローラ２０のソフトウェア構成を示す。アルミ押出
しコントローラプログラムＰ０は、ＰＩＤコントローラ
動作取得部Ｐ２、押出し圧力指示修正部Ｐ４、押出し圧
力指示部Ｐ６、自己修正部Ｐ８から構成されている。

【００６３】ＰＩＤコントローラ動作取得部Ｐ２は、Ｐ
ＩＤコントローラ２２で押出すか否かの判断、および、
ＰＩＤコントローラ２２の押出し圧力指示の保存を行な
う。押出し圧力指示修正部Ｐ４は、ＰＩＤコントローラ
２２による押出し圧力指示の評価、および、この押出し
圧力指示の修正を行なう。

【００６４】押出し圧力指示部Ｐ６は、１サンプルごと
の押出し圧力の指示、および、押出し終了判断を行な
う。自己修正部Ｐ８は、本動作における押出し圧力指示
の評価、および、この押出し圧力指示の修正を行なう。

【００６５】つぎに、このアルミ押出しコントローラ２
０の動作を説明する。図４および図５は、アルミ押出し
コントローラ２０の動作を示すフローチャートである。
図６は、試行動作および本動作における目標押出し速度
（ｒ）、押出し圧力指示（Ｕ）、ラム速度（ＹＲ）と後
述する押出しスタート信号、押出しストップ信号との関
係を示す。図２に基づいて、図４、図５および図６を参
照しながらアルミ押出しコントローラ２０の動作を説明
する。

【００６６】ＣＰＵ６４は、まずデジタルアウトプット
７６を介して動作切換えスイッチＳＷ１を作動させ図２
に示す状態（試行動作位置）にセットする。動作切換え
スイッチＳＷ１は連動する三つの接点ＳＷ１ａ、ＳＷ１
ｂ、ＳＷ１ｃを有しており、試行動作位置において、接
点ＳＷ１ａが開くとともに、接点ＳＷ１ｂ、ＳＷ１ｃが
閉じるよう構成されている。

【００６７】したがって、動作切換えスイッチＳＷ１を
試行動作位置にセットすることにより、ＰＩＤコントロ
ーラ２２とアルミ押出し機６０の間でフィードバックル
ープが形成される。すなわち、この状態でアルミ押出し
機６０を運転するとＰＩＤコントローラ２２の下で押出
し処理（試行動作）が行なわれる（図４、ステップＳ２
参照）。

【００６８】つぎにＣＰＵ６４は、アルミ押出し機６０
から発せられた押出しスタート信号をデジタルインプッ
ト７０を介して検知し、与えられた目標押出し速度
（ｒ）、ＰＩＤコントローラ２２から出力される押出し
圧力指示（Ｕ）、アルミ押出し機６０から出力されるラ
ム速度（ＹＲ）の取込みを開始する。

【００６９】その後、押出しストップ信号の検知により
これらの情報の取込みを終了する。このようにして押出
し動作の１サイクル分についての情報の取込みを行なう
（図６、（イ）参照）。これらの情報は、Ａ／Ｄコンバ
ータ７２を介して取込まれ、メモリ６６に保持される
（図４、ステップＳ４参照）。

【００７０】図７に、押出し動作の１サイクル分につい
て取込んだ各情報の時系列パタンを示す。なお、図８は
図７の立上がり部分（ＴＵ）の拡大図である。ここで、
立上がり部分（ＴＵ）とは、押出し開始から押出し圧力
指示（Ｕ）が最初に最大となるまでの区間をいう。

【００７１】つぎにＣＰＵ６４は、押出し動作の１サイ
クル分について取込んだ試行動作についての情報に基づ
き、押出し圧力指示（Ｕ）の修正を行なう（図４、ステ
ップＳ６参照）。押出し圧力指示（Ｕ）の修正は、図７
に示す立上がり部分（ＴＵ）、定常部分（ＴＳ）、接続
部分（ＴＣ）に分けて行なう。

【００７２】まず、押出し圧力指示（Ｕ）の立上がり部
分（ＴＵ）の修正について説明する。立上がり部分（Ｔ
Ｕ）の修正は、オーバーシュートのない場合（図７に示
すラム速度（ＹＲ）のオーバーシュート量（ＯＶ）が押
出し目標速度（ｒ）の２％未満である場合）と、オーバ
ーシュートのある場合（オーバーシュート量（ＯＶ）が
押出し目標速度（ｒ）の２％以上である場合）とに、場
合を分けて処理を行なう。

【００７３】オーバーシュートのある場合については、
さらに、押出し圧力指示（Ｕ）が操作量制限に掛からな
い場合と、操作量制限に掛かる場合とに分けて処理を行
なう。操作量制限とは、押出し圧力指示（Ｕ）の許容最
大値を設定し、押出し圧力指示（Ｕ）が許容最大値を越
えようとした場合は、強制的に押出し圧力指示（Ｕ）を
許容最大値に制限する処理をいう。

【００７４】オーバーシュートのない場合（図９参照）
の処理について説明する。この場合は、まず、平滑化処
理を行ない、その後、押出し圧力指示（Ｕ）の出力時刻
を前倒しする前倒し処理を行なう。

【００７５】平滑化処理は、アルミ押出し機６０の不安
定な挙動の影響を受ける立上がり部分（ＴＵ）の近傍を
平滑化することで、押出し圧力指示（Ｕ）からこのよう
な不安定要素を排除し、円滑なアルミ押出し作業を行な
うことができるよう制御することを目的として行なう処
理である。平滑化処理は次式に従って行なう。

【００７６】平滑化処理前の押出し圧力指示をＵＺ、平
滑化処理後の押出し圧力指示をＵＡ、平滑化処理に使用
するサンプル数をｎ、サンプル時刻をｋとして、

【００７７】

【数１】

【００７８】なお、この実施例においては、平滑化処理
は、図９に示す押出し圧力指示（Ｕ）の押出し開始から
縮小対象区間（ＤＲＥＤ）の終了まで行なう。ここで、
縮小対象区間（ＤＲＥＤ）とは、押出し圧力指示（Ｕ）
が、押出し圧力指示（Ｕ）の最大値の８０％以上の値を
持つ区間をいう。

【００７９】前倒し処理は、図９に示すラム速度（Ｙ
Ｒ）の平均立上がり速度に応じて、押出し圧力指示
（Ｕ）の出力時刻を前倒しする処理である。図９に示す
押出し圧力指示（Ｕ）の立上がり部分（ＴＵ）および縮
小対象区間（ＤＲＥＤ）が前倒し処理の対象となる。前
倒し量をｔｂとすれば、押出し圧力指示（Ｕ）は、次式
に従って修正される。

【００８０】修正後の押出し圧力指示Ｕ（ｔ）＝修正前の押出し圧力指示Ｕ（ｔ＋ｔｂ） ……（式２）ラム速度（ＹＲ）の平均立上がり速度が小さい場合、す
なわち、平均立上がり時間（ＴＡＶ）が大きい場合に
は、押出し圧力指示（Ｕ）の出力時刻の前倒し量を大き
くする。これにより、ラム速度（ＹＲ）の平均立上がり
速度を大きくするよう修正することができる。したがっ
て、前倒し処理を行なうことにより、アルミ押出しのサ
イクルタイムを短縮することができる。

【００８１】平均立上がり時間（ＴＡＶ）に基づいて出
力時刻の前倒し量を求めるためにファジー推論を用い
る。このファジー推論の制御ルールを示す。

【００８２】ＩＦ平均立上がり時間（ＴＡＶ）が小ＴＨＥＮ前倒し量は小ＩＦ平均立上がり時間（ＴＡＶ）が大ＴＨＥＮ前倒し量は大 ……（Ｒ１）このファジー推論のメンバシップ関数を図１０に示す。
なお、この実施例においては、平均立上がり時間（ＴＡ
Ｖ）の台集合を０．５〜４．０秒、前倒し量の台集合を
０．５〜４．０秒としている。

【００８３】このように、前倒し処理を行なうことによ
り、図９に示すラム速度（ＹＲ）の平均立上がり速度に
基づいて、試行操作パタンである押出し圧力指示（Ｕ）
の時系列パタンを修正する。

【００８４】つぎに、オーバーシュートがあり、かつ、
押出し圧力指示（Ｕ）が操作量制限に掛からない場合
（図１１参照）の処理について説明する。この場合は、
まず、押出し圧力指示（Ｕ）の最大値である押出し圧力
指示最大値（ＵＭＡＸ）を修正する押出し圧力指示最大
値修正処理を行ない、その後、平滑化処理および前倒し
処理を行なう。

【００８５】平滑化処理および前倒し処理は、上述のオ
ーバーシュートのない場合の処理と同様の方法、すなわ
ち、式１および規則Ｒ１にしたがって行なう。なお、平
滑化処理を行なう範囲は、上述の場合同様、図１１に示
す押出し圧力指示（Ｕ）の押出し開始から縮小対象区間
（ＤＲＥＤ）の終了までである。

【００８６】押出し圧力指示最大値修正処理は、図１１
に示すラム速度（ＹＲ）のオーバーシュート量（ＯＶ）
に応じて、押出し圧力指示（Ｕ）を減ずることにより、
押出し圧力指示最大値（ＵＭＡＸ）を修正する処理であ
る。図１１に示す縮小対象区間（ＤＲＥＤ）が押出し圧
力指示最大値修正処理の対象となる。

【００８７】押出し圧力指示最大値（ＵＭＡＸ）は押出
し圧力指示（Ｕ）に比例する。このため、押出し圧力指
示（Ｕ）を、次式、修正後の押出し圧力指示＝修正前の押出し圧力指示・（１−縮小率） ……（式３）に従って修正することにより、押出し圧力指示最大値
（ＵＭＡＸ）を、次式修正後の押出し圧力指示最大値＝修正前の押出し圧力指示最大値・（１−縮小率） ……（式４）のように修正することができる。

【００８８】ラム速度（ＹＲ）のオーバーシュート量
（ＯＶ）が大きい場合には、縮小率を大きくする。これ
により、押出し圧力指示最大値（ＵＭＡＸ）を小さく
し、オーバーシュート量（ＯＶ）を押えることができ
る。

【００８９】オーバーシュート量（ＯＶ）に基づいて縮
小率を求めるためにファジー推論を用いる。このファジ
ー推論の制御ルールを示す。

【００９０】ＩＦオーバーシュート（ＯＶ）が大ＴＨＥＮ縮小率は大ＩＦオーバーシュート（ＯＶ）が小ＴＨＥＮ縮小率は小 ……（Ｒ２）このファジー推論のメンバシップ関数を図１２に示す。
なお、この実施例においては、オーバーシュート（Ｏ
Ｖ）の台集合を２〜１５％、縮小率の台集合を０〜２０
％としている。

【００９１】このように、押出し圧力指示最大値修正処
理を行なうことにより、図１１に示すラム速度（ＹＲ）
のオーバーシュート量（ＯＶ）に基づいて、試行操作パ
タンである押出し圧力指示（Ｕ）の時系列パタンにおけ
る押出し圧力指示最大値（ＵＭＡＸ）を修正する。

【００９２】つぎに、オーバーシュートがあり、かつ、
押出し圧力指示（Ｕ）が操作量制限に掛かる場合（図７
参照）の処理について説明する。この場合は、まず、操
作量制限に掛かった時間である操作量制限時間（ＴＬＭ
Ｔ）を修正する操作量制限時間短縮処理を行ない、その
後、上述のオーバーシュートがあり、かつ、押出し圧力
指示（Ｕ）が操作量制限に掛からない場合の処理と同様
の処理、すなわち、押出し圧力指示最大値修正処理、平
滑化処理および前倒し処理を行なう。

【００９３】図１３に、押出し圧力指示（Ｕ）の操作量
制限に掛かる部分の拡大図を示す。操作量制限時間短縮
処理は、図７に示すラム速度（ＹＲ）のオーバーシュー
ト量（ＯＶ）に応じて、図１３に示す押出し圧力指示
（Ｕ）の操作量制限時間（ＴＬＭＴ）を減じ、押出し圧
力指示（Ｕ）のパタンを修正する処理である。まず、操
作量制限時間（ＴＬＭＴ）を減ずる処理を行なう。

【００９４】修正後の操作量制限時間＝修正前の操作量制限時間・（１−時間短縮率） ……（式５）ラム速度（ＹＲ）のオーバーシュート量（ＯＶ）が大き
い場合には、時間短縮率を大きくする。これにより、操
作量制限時間（ＴＬＭＴ）を小さくするよう修正するこ
とができる。

【００９５】オーバーシュート量（ＯＶ）に基づいて時
間短縮率を求めるためにファジー推論を用いる。このフ
ァジー推論の制御ルールを示す。

【００９６】ＩＦオーバーシュート（ＯＶ）が大ＴＨＥＮ時間短縮率は大ＩＦオーバーシュート（ＯＶ）が小ＴＨＥＮ時間短縮率は小 ……（Ｒ３）このファジー推論のメンバシップ関数を図１４に示す。
なお、この実施例においては、オーバーシュート（Ｏ
Ｖ）の台集合を２〜１５％、縮小率の台集合を０〜７０
％としている。

【００９７】このように、操作量制限時間短縮処理を行
なうことにより、図１１に示すラム速度（ＹＲ）のオー
バーシュート量（ＯＶ）に基づいて、試行操作パタンで
ある押出し圧力指示（Ｕ）の時系列パタンにおける操作
量制限時間（ＴＬＭＴ）（図１３）を修正する。

【００９８】つぎに、図１３の修正前の押出し圧力指示
（Ｕ）を表わすパタンＰ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６上で、修
正後の操作量制限時間の終了点Ｐ１と縮小対象区間（Ｄ
ＲＥＤ）の終了点Ｐ２とを直線で結び、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ
１、Ｐ２、Ｐ６を新たな押出し圧力指示（Ｕ）のパタン
とし、操作量制限時間短縮処理を終了する。

【００９９】つぎに、図７に示す押出し圧力指示（Ｕ）
の定常部分（ＴＳ）の修正について説明する。定常部分
（ＴＳ）の修正を行なう定常部分修正処理は、図７に示
すラム速度（ＹＲ）のオーバーシュート量（ＯＶ）に応
じて、押出し圧力指示（Ｕ）の定常操作量（ＵＳ）を修
正する処理である。定常部分修正処理は次式に従って行
なう。

【０１００】定常部分修正処理前の定常操作量をＵＳ、
定常ラム速度をＹＳ、押出し目標速度をｒ、定常偏差を
ＥＳ、定常部分修正処理後の定常操作量をＵＳＳとし
て、ＵＳＳ＝ＵＳ／（１−ＥＳ／ｒ） ……（式６）式６における定常偏差（ＥＳ）は、前述のように、押出
し動作の１サイクルの５０％経過後から８０％経過時ま
での平均ラム速度である定常ラム速度（ＹＳ）と押出し
目標速度（ｒ）との差である。したがって、定常部分修
正処理によって、押出し圧力指示（Ｕ）の定常部分（Ｔ
Ｓ）の平滑化処理をも行なうことができる。定常部分
（ＴＳ）の平滑化処理により、定常部分（ＴＳ）の波打
ち現象（ハンチング）を防止することができる。

【０１０１】つぎに、図７に示す押出し圧力指示（Ｕ）
の接続部分（ＴＣ）の修正である接続部分修正処理につ
いて説明する。接続部分修正処理は、前述の立上がり部
分（ＴＵ）および定常部分（ＴＳ）についての修正の結
果、立上がり部分（ＴＵ）と定常部分（ＴＳ）との間に
空隙がある場合に行なう処理である。

【０１０２】すなわち、このような空隙がある場合に
は、押出し圧力指示（Ｕ）のパタンのうち、立上がり部
分（ＴＵ）の終点Ｑ１と定常部分（ＴＳ）の始点Ｑ２と
を直線で結び、これを、押出し圧力指示（Ｕ）の接続部
分（ＴＣ）の新たなパタンとする処理を行なう。

【０１０３】このようにして、試行動作についての情報
に基づき、押出し圧力指示（Ｕ）の立上がり部分（Ｔ
Ｕ）、定常部分（ＴＳ）、接続部分（ＴＣ）（図７参
照）に関する修正が終了すると、ＣＰＵ６４は、修正結
果をメモリ６６に記憶させる（図４、ステップＳ６参
照）。

【０１０４】つぎに、ＣＰＵ６４は、上述の試行動作が
一回目であるか否かを判断する（図４、ステップＳ８参
照）。試行動作が一回目である場合は、同様の操作を再
度行なう（図６、（ロ）、図４、ステップＳ２〜Ｓ６参
照）。

【０１０５】試行動作が二回目以上である場合は、メモ
リ６６に記憶された前回以前の試行動作による押出し圧
力指示（Ｕ）の修正結果と今回の試行動作による押出し
圧力指示（Ｕ）の修正結果とを合成し、新たな修正結果
としてメモリ６６に記憶させる（図４、ステップＳ１０
参照）。

【０１０６】つぎに、ＣＰＵ６４は、試行動作が設定し
た回数行なわれたか否かを判断する（図４、ステップＳ
１２参照）。試行動作が設定回数に達していない場合
は、ステップＳ２〜Ｓ１２の操作を繰り返す。なお、こ
の実施例においては、試行動作を四回行なわせるよう設
定している。

【０１０７】試行動作が設定回数に達し、試行動作が終
了したと判断した場合、ＣＰＵ６４は、図２に示すデジ
タルアウトプット７６を介して動作切換えスイッチＳＷ
１を作動させ図２に示す状態と逆の状態（本動作位置）
にセットする。すなわち、本動作位置においては、接点
ＳＷ１ａが閉じるとともに、接点ＳＷ１ｂ、ＳＷ１ｃが
開くよう構成されている。

【０１０８】したがって、動作切換えスイッチＳＷ１を
本動作位置にセットすることにより、試行動作用のＰＩ
Ｄコントローラ２２とアルミ押出し機６０とが切り離さ
れ、以後、本動作用コントローラ２６（図１参照）の制
御の下にアルミ押出しが行なわれる（図６、（ハ）、図
５、ステップＳ１４参照）。

【０１０９】すなわち、ＣＰＵ６４は、メモリ６６に記
憶された上述の試行動作による押出し圧力指示（Ｕ）の
修正結果を規範操作パタンとして、図２に示すＤ／Ａコ
ンバータ７４を介してアルミ押出し機６０に出力する。
これにより、アルミ押出しコントローラ２０は、アルミ
押出しのフィードフォワード制御を行なう（図１参
照）。

【０１１０】つぎに、ＣＰＵ６０は、与えられた目標押
出し速度（ｒ）、Ｄ／Ａコンバータ７４から出力される
押出し圧力指示（Ｕ）、アルミ押出し機６０から出力さ
れるラム速度（ＹＲ）など本動作における押出し動作の
１サイクル分の情報を、前述の試行動作の場合同様、Ａ
／Ｄコンバータ７２を介してメモリ６６に取込む（図
５、ステップＳ１６参照）。

【０１１１】ＣＰＵ６０は、取込んだ本動作における押
出し動作の情報を評価し、図７に示すラム速度（ＹＲ）
の定常偏差（ＥＳ）が残存している場合は、前述の試行
動作の場合同様、（式６）に基づいて、規範操作パタン
である押出し圧力指示（Ｕ）の定常部分（ＴＳ）の自己
修正を行なう（図５、ステップＳ１８参照）。

【０１１２】本動作においても、押出し圧力指示（Ｕ）
の定常部分（ＴＳ）の自己修正を継続することにより、
より信頼性の高いアルミ押出し制御を実現することがで
きる。

【０１１３】ＣＰＵ６０は、アルミ押出し機６０から発
せられるダイス交換信号をデジタルインプット７０を介
して監視しており、ダイス交換信号がない場合は本動作
を繰り返す（図５、ステップＳ１４〜Ｓ２０）。

【０１１４】なお、本動作中に目標押出し速度（ｒ）が
変更された場合、ＣＰＵ６４は、目標押出し速度（ｒ）
の変更に対応して、比例的に押出し圧力指示（Ｕ）を増
減するよう構成されている（図６、（ニ）、（ホ）参
照）。

【０１１５】ダイス交換信号を受け取ると、ＣＰＵ６０
は、デジタルアウトプット７６を介して動作切換えスイ
ッチＳＷ１を作動させ、ふたたび、図２に示す状態（試
行動作位置）にセットするとともにメモリ６６の記憶内
容をリセットし、新たなダイスについて再びＰＩＤコン
トローラ２２による試行動作を開始する（図５、ステッ
プＳ２０参照）。このように、ダイス交換を行なうたび
に、それぞれのダイスに応じた最適の規範操作パタンを
試行動作により獲得する。

【０１１６】なお、試行動作と本動作とにおいて、ダイ
スは同一のままで、押出し長さすなわちアルミ棒材の長
さのみが変更になった場合には、修正後の押出し圧力指
示（Ｕ）の立上がり部分（ＴＵ）および接続部分（Ｔ
Ｃ）には変更を加えず、定常部分（ＴＳ）の定常操作量
（ＵＳ）（図７参照）の出力時間を延長または短縮する
ことにより対処するよう構成されている。

【０１１７】つぎに、図１５に、この発明の他の実施例
による制御装置であるアルミ押出しコントローラ８０の
構成を示す。このアルミ押出しコントローラ８０は、Ｐ
ＩＤコントローラ２２、試行動作解析部２４、動作切換
えスイッチＳＷ１については、上述の図１に示すアルミ
押出しコントローラ２０と同様であるが、本動作用コン
トローラ８２の内容が図１に示すアルミ押出しコントロ
ーラ２０と異なる。

【０１１８】すなわち、図１５に示すこの実施例による
アルミ押出しコントローラ８０の本動作用コントローラ
８２は、図１に示すアルミ押出しコントローラ２０の本
動作用コントローラ２６と異なり、規範パタン出力部５
２に目標値が入力されない構成となっている。

【０１１９】これは、同一のダイスを使用するときは必
ず同一の目標値を取るような場合や、押出し圧力指示
（Ｕ）が目標値の変化量に比例して変化するものでない
ため異なる目標値ごとに別個に押出し圧力指示（Ｕ）を
設定しなければならない場合に用いられる。

【０１２０】つぎに、図１６に、この発明の他の実施例
による制御装置であるアルミ押出しコントローラ９０の
構成を示す。このアルミ押出しコントローラ９０は、Ｐ
ＩＤコントローラ２２、試行動作解析部２４について
は、図１に示すアルミ押出しコントローラ２０と同様で
あるが、本動作用コントローラ９２、動作切換えスイッ
チＳＷ３の内容が図１に示すアルミ押出しコントローラ
２０と異なる。

【０１２１】すなわち、図１６に示すアルミ押出しコン
トローラ９０の本動作用コントローラ９２は、試行動作
用帰還回路であるＰＩＤコントローラ２２を本動作用帰
還回路として兼用している点で、試行動作用帰還回路で
あるＰＩＤコントローラ２２とは別に独立したフィード
バック要素５４および検出要素５６を有する図１に示す
アルミ押出しコントローラ２０の本動作用コントローラ
２６と異なる。

【０１２２】また、図１に示すアルミ押出しコントロー
ラ２０と異なり、図１６に示すアルミ押出しコントロー
ラ９０の動作切換えスイッチＳＷ３には、フィードバッ
クループを切換えるための接点ＳＷ１ｂおよびＳＷ１ｃ
が設けられていない。

【０１２３】図１６に示すアルミ押出しコントローラ９
０は、図１に示すアルミ押出しコントローラ２０におい
て、ＰＩＤコントローラ２２とフィードバック要素５４
および検出要素５６とが近似した制御特性を有する場合
に、図１に示すアルミ押出しコントローラ２０に替えて
用いられる。

【０１２４】このように、試行動作と本動作とで帰還回
路を兼用することで、回路構成を簡略化することができ
るため、アルミ押出しコントローラ９０の製造コストを
低減することができる。

【０１２５】つぎに、図１７に、この発明の他の実施例
による制御装置であるアルミ押出しコントローラ１００
の構成を示す。このアルミ押出しコントローラ１００
は、ＰＩＤコントローラ２２、試行動作解析部２４、動
作切換えスイッチＳＷ１については、図１に示すアルミ
押出しコントローラ２０と同様であるが、本動作用コン
トローラ１０２の内容が図１に示すアルミ押出しコント
ローラ２０と異なる。

【０１２６】すなわち、図１７に示すアルミ押出しコン
トローラ１００の本動作用コントローラ１０２は、規範
パタン出力部５２のみから構成され、本動作用の帰還回
路を有しない点で、本動作用の帰還回路を有する図１に
示すアルミ押出しコントローラ２０の本動作用コントロ
ーラ２６と異なる。

【０１２７】図１７に示すアルミ押出しコントローラ１
００は、図１に示すアルミ押出しコントローラ２０にお
いて、制御対象２８に対する外乱や検出要素５６に対す
る雑音がない場合に、図１に示すアルミ押出しコントロ
ーラ２０に替えて用いられる。

【０１２８】このように、本動作における帰還回路を省
略することで、回路構成を簡略化することができるた
め、アルミ押出しコントローラ１００の製造コストを低
減することができる。

【０１２９】なお、前述の各実施例においては、試行動
作を図１、図１５、図１６および図１７に示すＰＩＤコ
ントローラ２２により行なわせるよう構成したが、試行
動作を、アルミ押出し機６０の熟練操作者などによる手
動操作により行なわせるよう構成してもよい。ただし、
試行動作をＰＩＤコントローラ２２により行なわせるこ
とにより、アルミ押出し機６０の熟練操作者でない者で
あっても試行動作を行なうことができるため、好都合で
ある。

【０１３０】また、平均立上がり時間（ＴＡＶ）など試
行評価特性値に基づいて、出力時刻の前倒し量など試行
修正値を算出するためにファジー推論を用いたが、この
発明はこれに限定されるものではなく、従来の統計的推
論手法等を用いることもできる。

【０１３１】また、前述の各実施例においては、押出し
動作の１サイクルに渡り目標押出し速度（ｒ）が一定で
ある場合について説明したが、押出し動作の１サイクル
の間に目標押出し速度（ｒ）が一定のパタンにしたがっ
て変化する場合にも、この発明を適用することができ
る。

【０１３２】また、前述の各実施例においては、試行評
価特性値としてオーバーシュート量（ＯＶ）、平均立上
がり時間（ＴＡＶ）、定常偏差を（ＥＳ）などを用いた
が、試行評価特性値として他の特性値を用いてもよい。

【０１３３】また、試行修正値として前倒し量、押出し
圧力指示最大値（ＵＭＡＸ）、操作量制限時間（ＴＬＭ
Ｔ）、定常操作量（ＵＳ）などを用いたが、試行修正値
として他の値を用いてもよい。

【０１３４】また、前述の各実施例においては、オーバ
ーシュート量（ＯＶ）などに基づいて押出し圧力指示
（Ｕ）の時系列パタンを修正する際、四回の試行動作を
それぞれ独立に行ない、各試行動作により修正された圧
力指示（Ｕ）の時系列パタンを平均することにより最終
的な規範操作パタンを求めるよう構成したが、試行動作
を行なう場合、直前の試行動作により修正された圧力指
示（Ｕ）の時系列パタンを規範パタンとして次の試行動
作を行なわせるよう構成することもできる。

【０１３５】ただし、前述の各実施例のように四回の試
行動作をそれぞれ独立に行なうよう構成することによ
り、修正量の発散を防止することができ、好都合であ
る。

【０１３６】また、前述の各実施例においては、試行動
作を四回繰り返すよう構成したが、試行動作の回数はこ
れに限定されるものではなく、たとえば、試行動作を一
回のみとしてもよい。

【０１３７】なお、前述の各実施例においては、アルミ
押出しコントローラ２０等の押出し速度の制御を例に説
明したが、この発明はこれに限定されるものではなく、
例えば、合成樹脂フィルムを加熱溶着するシーラーの温
度制御などにも適用することができる。

【０１３８】また、上述の各実施例においては図２に示
すように、アルミ押出しコントローラ２０等を、ＣＰＵ
６４を用いて構成したが、ＣＰＵ６４を用いて構成した
部分の一部または全体をハードウェアロジックにより構
成してもよい。

【０１３９】

【発明の効果】請求項１の制御装置および請求項６の制
御方法は、目標制御パタン、試行制御パタンまたは試行
操作パタンから抽出した試行評価特性値に基づいて試行
操作パタンを修正するとともに、修正した試行操作パタ
ンを規範操作パタンとして保持し、規範操作パタンに基
づいて操作量を出力することを特徴とする。

【０１４０】したがって、制御装置自体が試行動作を学
習することにより、規範操作パタンを自己修得すること
ができる。このため、ユーザーが規範操作パタンを作成
する必要がない。すなわち、制御に関する専門知識を要
することなく規範操作パタンの生成を容易に行なうこと
ができる。

【０１４１】また、試行操作パタンとこれに対応する試
行制御パタンとの因果関係を直接知ることができる。こ
のため、制御装置自体の学習が不十分な場合であって
も、ユーザーは、試行操作パタンの修正を、これに対応
する試行制御パタンに基づいて容易に行なうことができ
る。すなわち、制御に関する専門知識を要することなく
規範操作パタンの生成を容易に行なうことができる。

【０１４２】また、規範操作パタンを生成するための学
習は、本動作に先立つ試行動作において行なわれる。こ
のため、本動作において学習を行なう場合と異なり、学
習結果の収束性が保証される。すなわち、学習の発振、
発散を防止しつつ、規範操作パタンの生成を容易に行な
うことができる。

【０１４３】請求項２の制御装置は、請求項１の制御装
置において、試行操作パタンを修正するために必要な試
行修正値をファジー推論により算出するよう構成したこ
とを特徴とする。

【０１４４】したがって、試行動作における試行操作パ
タンの修正を言語ルール化することができる。すなわ
ち、制御に関する専門知識を要することなく規範操作パ
タンの生成を、より容易に行なうことができる。

【０１４５】請求項３の制御装置は、請求項１または請
求項２の制御装置において、試行動作専用帰還回路を設
けたことを特徴とする。

【０１４６】したがって、試行動作をフィードバック制
御の下で行なうことができる。このため、熟練操作者以
外の者であっても、信頼性の高い試行動作を行なうこと
ができる。すなわち、制御対象の操作に関する非熟練者
であっても、規範操作パタンの生成を容易に行なうこと
ができる。

【０１４７】請求項４の制御装置は、請求項１の制御装
置において、規範操作パタンのみを、本動作における操
作量として制御対象に入力するよう構成したことを特徴
とする。

【０１４８】したがって、外乱を無視できるプラント等
においては、フィードフォワード要素を操作量の時系列
パタンである規範操作パタンとし、規範操作パタンのみ
でオープンループを形成することができる。このため、
規範操作パタンを学習により生成するだけで伝達要素を
設定することができる。すなわち、容易に伝達要素の決
定を行なうことができる。

【０１４９】請求項５の制御装置は、請求項１の制御装
置において、制御量に基づく帰還信号および規範操作パ
タンを、本動作における操作量として制御対象に入力す
るよう構成したことを特徴とする。

【０１５０】したがって、外乱を無視できないプラント
等においては、フィードフォワード要素を操作量の時系
列パタンである規範操作パタンとし、規範操作パタンと
フィードバック要素とにより二自由度の制御系を形成す
ることができる。このため、規範操作パタンを、フィー
ドバック要素と独立に、学習により生成することができ
る。すなわち、容易に伝達要素の決定を行なうことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一の実施例によるアルミ押出しコン
トローラ２０の構成を示す図面である。

【図２】ＣＰＵを用いた場合のアルミ押出しコントロー
ラ２０のハードウェア構成を示す図面である。

【図３】アルミ押出しコントローラ２０のソフトウェア
構成を示す図面である。

【図４】アルミ押出しコントローラ２０の動作を示すフ
ローチャートである。

【図５】アルミ押出しコントローラ２０の動作を示すフ
ローチャートである。

【図６】試行動作および本動作における情報の計測値を
示す図面である。

【図７】押出し動作の１サイクル分の情報の計測値を示
す図面である。

【図８】立上がり部分の拡大図を示す図面である。

【図９】オーバーシュートのない場合の情報の計測値を
示す図面である。

【図１０】前倒し処理のメンバシップ関数を示す図面で
ある。

【図１１】オーバーシュートがあり、かつ、操作量制限
に掛からない場合の情報の計測値を示す図面である。

【図１２】押出し圧力指示最大値修正処理のメンバシッ
プ関数を示す図面である。

【図１３】操作量制限に掛かる部分の拡大図である。

【図１４】操作量制限時間短縮処理のメンバシップ関数
を示す図面である。

【図１５】この発明の他の実施例によるアルミ押出しコ
ントローラ８０の構成を示す図面である。

【図１６】この発明の他の実施例によるアルミ押出しコ
ントローラ９０の構成を示す図面である。

【図１７】この発明の他の実施例によるアルミ押出しコ
ントローラ１００の構成を示す図面である。

【図１８】従来の二自由度調節計の構成を示す図面であ
る。

【図１９】ＰＩＤ調節計の構成を示す図面である。

【符号の説明】

２２・・・・・ＰＩＤコントローラ２４・・・・・試行動作解析部２６・・・・・本動作用コントローラＳＷ１・・・・動作切換えスイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】制御対象に操作量を与えることにより、制
御対象の状態を表わす制御量の時系列パタンである出力
制御パタンを、制御量の目標値の時系列パタンである目
標制御パタンに近づけるよう、制御対象を制御する制御
装置において、本動作に先立つ試行動作中の制御量の時系列パタンであ
る試行制御パタン、および試行制御パタンに対応する操
作量の時系列パタンである試行操作パタンを保持する試
行パタン保持手段、目標制御パタン、試行制御パタンまたは試行操作パタン
から、試行動作を評価するための試行評価特性値を抽出
する試行評価特性値抽出手段、試行評価特性値に基づいて試行制御パタンを目標制御パ
タンに近づけるよう試行操作パタンを修正するととも
に、修正した試行操作パタンを、本動作における操作量
の時系列パタンの規範となる規範操作パタンとして保持
する規範操作パタン生成手段、規範操作パタンを本動作における操作量として出力する
規範操作パタン出力手段、を備えたことを特徴とする制御装置。
【請求項２】請求項１の制御装置において、規範操作パタン生成手段を、試行評価特性値に基づいて
試行制御パタンを目標制御パタンに近づけるよう試行操
作パタンを修正するために必要な試行修正値をファジー
推論により算出し、試行修正値に基づいて試行操作パタ
ンを修正するとともに、修正した試行操作パタンを、本
動作における操作量の時系列パタンの規範となる規範操
作パタンとして保持するよう構成したことを特徴とする
もの。
【請求項３】請求項１または請求項２の制御装置におい
て、試行動作専用帰還回路を設け、試行動作を行なう場合は、制御対象に対し試行動作専用
帰還回路を接続するとともに制御対象から規範操作パタ
ン出力手段を切り離し、本動作を行なう場合は、制御対
象に対し規範操作パタン出力手段を接続するとともに制
御対象から試行動作専用帰還回路を切り離すよう構成し
たことを特徴とするもの。
【請求項４】請求項１の制御装置において、規範操作パタンのみを、本動作における操作量として制
御対象に入力するよう構成したことを特徴とするもの。
【請求項５】請求項１の制御装置において、前記制御量に基づく帰還信号および規範操作パタンを、
本動作における操作量として制御対象に入力するよう構
成したことを特徴とするもの。
【請求項６】制御対象に操作量を与えることにより、制
御対象の状態を表わす制御量の時系列パタンである出力
制御パタンを、制御量の目標値の時系列パタンである目
標制御パタンに近づけるよう、制御対象を制御する制御
方法において、本動作に先立つ試行動作中の制御量の時系列パタンであ
る試行制御パタン、および試行制御パタンに対応する操
作量の時系列パタンである試行操作パタンを求め、目標制御パタン、試行制御パタンまたは試行操作パタン
から、試行動作を評価するための試行評価特性値を抽出
し、試行評価特性値に基づいて試行制御パタンを目標制御パ
タンに近づけるよう試行操作パタンを修正するととも
に、修正した試行操作パタンを、本動作における操作量
の時系列パタンの規範となる規範操作パタンとして保持
し、規範操作パタンに基づいて操作量を出力すること、を特徴とする制御方法。