JPH08328604A - Arma model identifying method based on step response - Google Patents

Arma model identifying method based on step response

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JPH08328604A
JPH08328604A JP13537195A JP13537195A JPH08328604A JP H08328604 A JPH08328604 A JP H08328604A JP 13537195 A JP13537195 A JP 13537195A JP 13537195 A JP13537195 A JP 13537195A JP H08328604 A JPH08328604 A JP H08328604A
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JP
Japan
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transfer function
matrix
output
controlled object
step response
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JP13537195A
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Japanese (ja)
Inventor
Manabu Kosaka
学 小坂
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Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To accurately fix the transfer function of an arbitrary degree based on a step response by performing a specified operation. CONSTITUTION: K1 B(s) and A(s) to satisfy the relation of y(s)=K B(s)/A(s)u(s)} are fixed between the step input u(s) for a controlled system and the output y(s) from the controlled system. In this case, the values from P1 to Po are obtained by fixing the degrees m and n of B(s) and A(s), setting the positive infinite matrix W of a degree q to be more than the sum of m, n and 1, setting P(s)=Pq s<q> +Pq-1 s<q-1> +...P1 s+Po to be B(s)/A(s)=1/P(s), setting Po =1, obtaining the value of K from an expression I and successively operating the recurrence formula of an expression II. Between a matrix PP=(P1 , P2 ,..., Pq-1 , Pq )T and a matrix θ=(a1 , a2 ,..., an-1 , an , b1 , b2 ,... bm-1 , bm )T, a determinant III to satisfy PP=Zθ is set and the operation of θ=(ZTWZ)<-1> (ZTWPP) is performed.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明はステップ応答に基づく
ARMAモデル同定法に関し、さらに詳細にいえば、ス
テップ応答に基づいて3次以上の制御対象の伝達関数を
同定するための新規な方法に関する。ここで、ARMA
モデル(自己回帰移動平均モデル)とはARモデル(自
己回帰モデル)とMAモデル(移動平均モデル)とを複
合させたようなモデルである。例えば、A(z)y
(t)=C(z)e(t)より、y(t)を出力、e
(t)を入力とし、δ−演算子{δ=(1−z-1)/t
s}(ただし、tsはサンプリング時間)を用いると、
ARモデルは1/A(z)=1/Ac(δ)であり、t
s→0とすれば1/Ac(s)、即ち分母のみとなる。
MAモデルは、C(z)=Cc(δ)であり、ts→0
とすればCc(s)、即ち分子のみとなる。ARMAモ
デルは、C(z)/A(z)=Cc(δ)/Ac(δ)
となり、ts→0とすればCc(s)/Ac(s)、即
ち分子と分母を含むことになる。但し、sはラプラス演
算子A、(z)=1+a1-1+…+ap -p、C(z)
=1+c1-1+cq-q、(p,q)は自己回帰移動平
均過程の次数であり、q=0のときがARモデル、p=
0のときがMAモデルである。
This invention is based on step response.
Regarding the ARMA model identification method, more specifically,
Based on the step response
It relates to a new method for identification. Where ARMA
What is a model (autoregressive moving average model)?
Auto regression model) and MA model (moving average model)
It is a model that seems to be combined. For example, A (z) y
From (t) = C (z) e (t), output y (t), e
Using (t) as input, the δ-operator {δ = (1-z-1) / T
s} (where ts is the sampling time),
The AR model is 1 / A (z) = 1 / Ac (δ), and t
If s → 0, 1 / Ac (s), that is, only the denominator.
The MA model has C (z) = Cc (δ) and ts → 0.
Then, Cc (s), that is, only the molecule. ARMA model
Dell has C (z) / A (z) = Cc (δ) / Ac (δ)
If ts → 0, Cc (s) / Ac (s), immediately
It will include the numerator and denominator. However, s is Laplace performance
Arithmetic A, (z) = 1 + a1z-1+ ... + apz -p, C (z)
= 1 + c1z-1+ Cqz-q, (P, q) are autoregressive movement flats
It is the order of the uniform process, and when q = 0, the AR model, p =
When it is 0, it is the MA model.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、制御対象の伝達関数を同定す
るための方法として、ステップ応答法、最小二乗法が提
案されている。ステップ応答法は、従来公知のように、
ステップ入力に基づいて制御対象の伝達関数を同定する
ことができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a step response method and a least squares method have been proposed as methods for identifying a transfer function of a controlled object. The step response method is, as is conventionally known,
The transfer function of the controlled object can be identified based on the step input.

【0003】最小二乗法は、従来公知のように、任意の
次数の制御対象に適用でき、任意の次数の伝達関数を同
定することができる。
As is well known in the art, the least-squares method can be applied to a controlled object of any order and can identify a transfer function of any order.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ステップ応答法は、所
定の高さのステップ入力が与えられた場合に、応答の定
常状態の高さと、変曲点の接線を求め、これらから伝達
関数を求めるのであるから、次数が2以下の制御対象に
しか適用することができず、適用可能な制御対象の範囲
が狭いという不都合がある。
In the step response method, when a step input of a predetermined height is given, the steady state height of the response and the tangent line of the inflection point are obtained, and the transfer function is obtained from these. Therefore, it can be applied only to a controlled object having an order of 2 or less, and there is an inconvenience that the applicable controlled object has a narrow range.

【0005】最小二乗法は、差の二乗の総和を最小にす
る伝達関数を得るのであるから、任意の次数の制御対象
に適用可能であるが、ステップ入力では、周波数成分の
数であるP.E.条件(n次の伝達関数の同定のために
はn+1以上の数の周波数が必要であるという条件)を
満たしにくいので、制御対象の同定精度が悪くなってし
まう。また、M系列信号(疑似白色信号)では、信号印
加時に制御対象が騒音、振動を発生し、また、信号の設
定のためのパラメータの調整が必要であり、さらに、信
号発生のためのプログラムが必要であるという不都合が
ある。
Since the least squares method obtains a transfer function that minimizes the sum of the squares of the differences, it can be applied to a controlled object of any order. E. FIG. Since it is difficult to satisfy the condition (the condition that n + 1 or more frequencies are required to identify the nth-order transfer function), the identification accuracy of the controlled object deteriorates. Further, in the M-sequence signal (pseudo white signal), the control target generates noise and vibration when the signal is applied, and it is necessary to adjust the parameters for setting the signal. There is an inconvenience that it is necessary.

【0006】したがって、ステップ応答に基づいて任意
の次数の伝達関数を精度よく同定することは到底不可能
であり、ステップ応答に基づいて任意の次数の伝達関数
を精度よく同定することができる同定方法が切望されて
いた。
Therefore, it is impossible to accurately identify a transfer function of an arbitrary order based on the step response, and an identification method capable of accurately identifying a transfer function of an arbitrary order based on the step response. Was longed for.

【0007】[0007]

【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、ステップ応答に基づいて任意の次数の伝
達関数を精度よく同定することができる新規なARMA
モデル同定法を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and a novel ARMA capable of accurately identifying a transfer function of an arbitrary order based on a step response.
It aims to provide a model identification method.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1のステップ応答
に基づくARMAモデル同定法は、制御対象に対するス
テップ入力u(s)と制御対象からの出力y(s)との
間でy(s)=K{B(s)/A(s)}u(s){た
だし、B(s)=bmpmp+bmp-1mp-1+・・・+b
1s+1、A(s)=anpnp+anp-1np-1+・・・
+a1s+1、sはラプラス演算子、A(s)は安定多
項式でnp≧mp、Kはゲイン}の関係を満足するK,
B(s),A(s)を定めることによりARMAモデル
を同定する方法であって、B(s)とA(s)との次数
m,nを定め、mとnと1との和以上の次数qの正定行
列Wを設定し、B(s)/A(s)=1/P(s)とな
るP(s)=Pqq+Pq-1q-1+・・・+P1s+P0
を設定するとともに、P0=1に設定し、数1によりK
の値を得、数2の漸下式を順次演算することによりP1
からPqまでの値を得、行列PP=(P1,P2,・・
・,Pq-1,PqTと、行列θ=(a1,a2,・・・,
n-1,an,b1,b2,・・・,bm-1,bmTとの間
でPP=Zθを満足する行列数3を設定し、θ=(ZT
WZ)-1(ZTWPP)の演算を行う方法である。
An ARMA model identification method based on a step response according to claim 1 has a y (s) between a step input u (s) for a controlled object and an output y (s) for the controlled object. = K {B (s) / A (s)} u (s) {where B (s) = b mp s mp + b mp-1 s mp-1 + ... + b
1 s + 1, A (s) = a np s np + a np-1 s np-1 + ...
+ A 1 s + 1, s is a Laplace operator, A (s) is a stable polynomial, and np ≧ mp, K is a gain}, which satisfies the relation K,
A method for identifying an ARMA model by defining B (s) and A (s), wherein the orders m and n of B (s) and A (s) are defined and the sum of m, n and 1 or more is obtained. A positive definite matrix W of degree q is set, and P (s) = P qs q + P q-1 s q-1 + ... where B (s) / A (s) = 1 / P (s). + P 1 s + P 0
And P 0 = 1 and K
P 1 by obtaining the value of
To P q , the matrix PP = (P 1 , P 2 , ...
., P q-1 , P q ) T and the matrix θ = (a 1 , a 2 , ...).
a n-1 , a n , b 1 , b 2 , ..., B m-1 , b m ) T and PP = Z θ, the number of matrices 3 is set, and θ = (Z T
WZ) −1 (Z T WPP).

【0009】[0009]

【作用】請求項1のステップ応答に基づくARMAモデ
ル同定法であれば、制御対象に対するステップ入力u
(s)と制御対象からの出力y(s)との間でy(s)
=K{B(s)/A(s)}u(s){ただし、B
(s)=bmpmp+bmp-1mp -1+・・・+b1s+
1、A(s)=anpnp+anp-1np-1+・・・+a1
s+1、sはラプラス演算子、A(s)は安定多項式で
np≧mp、Kはゲイン}の関係を満足するK,B
(s),A(s)を定めることによりARMAモデルを
同定するに当って、B(s)とA(s)との次数m,n
を定め、mとnと1との和以上の次数qの正定行列Wを
設定し、B(s)/A(s)=1/P(s)となるP
(s)=Pqq+Pq-1q-1+・・・+P1s+P0を設
定することにより、ARMAモデルを等価的にARモデ
ルとすることができる。この場合に、出力誤差の0〜q
重積分の定常値は零に収束する。そして、P0=1に設
定し、数1によりKの値を得、数2の漸下式を順次演算
することによりP1からPqまでの値を得る。ここで、
iはPi-1からP1に基づいて定まるので、ステップ応
答法と同様に、制御対象の無視した高次項の影響を受け
ない。さらに、行列PP=(P1,P2,・・・,
q-1,PqTと、行列θ=(a1,a2,・・・,
n-1,an,b1,b2,・・・,bm-1,bmTとの間
でPP=Zθを満足する行列数3を設定する。ここで、
誤差eをe=Zθ−PPとし、評価関数JをJ=eT
e,W=WT>0とすれば、Jのθに関する最小値は数
4のときに得られる。
According to the ARMA model identification method based on the step response of claim 1, the step input u to the controlled object is obtained.
Y (s) between (s) and the output y (s) from the controlled object
= K {B (s) / A (s)} u (s) {however, B
(S) = b mp s mp + b mp-1 s mp -1 + ... + b 1 s +
1, A (s) = a np s np + a np-1 s np-1 + ... + a 1
s + 1 and s are Laplace operators, A (s) is a stable polynomial, and np ≧ mp, and K is a gain.
In identifying the ARMA model by defining (s) and A (s), the orders m and n of B (s) and A (s)
And a positive definite matrix W of order q which is equal to or greater than the sum of m, n and 1 is set, and P (B (s) / A (s) = 1 / P (s)) is established.
(S) = By setting the P q s q + P q- 1 s q-1 + ··· + P 1 s + P 0, it can be equivalently AR model ARMA model. In this case, the output error 0 to q
The steady value of the multiple integral converges to zero. Then, P 0 = 1 is set, the value of K is obtained by the equation 1, and the values from P 1 to Pq are obtained by sequentially calculating the gradual expression of the equation 2. here,
Since P i is determined based on P i-1 to P 1 , it is not affected by the higher-order terms ignored by the controlled object, as in the step response method. Further, the matrix PP = (P 1 , P 2 , ...,
P q−1 , P q ) T and the matrix θ = (a 1 , a 2 , ...).
a n-1 , a n , b 1 , b 2 , ..., B m-1 , b m ) T, and the number of matrices 3 that satisfies PP = Zθ is set. here,
The error e and e = Z.theta-PP, an evaluation function J J = e T W
If e, W = W T > 0, then the minimum value of θ in J is obtained when Eq.

【0010】[0010]

【数4】 [Equation 4]

【0011】したがって、θ=(ZTWZ)-1(ZTWP
P)の演算を行うことにより、伝達関数のパラメータを
各要素とする行列θを得ることができる。換言すれば、
出力誤差の0〜q重積分の定常値を最小にするパラメー
タai,biを推定することができ、ひいては任意の次数
の伝達関数の同定を高精度に達成することができる。
Therefore, θ = (Z T WZ) −1 (Z T WP
By performing the calculation of P), the matrix θ having the parameters of the transfer function as each element can be obtained. In other words,
The parameters a i and b i that minimize the steady value of the 0-q multiple integration of the output error can be estimated, and the transfer function of an arbitrary order can be identified with high accuracy.

【0012】[0012]

【実施例】以下、実施例を示す添付図面によってこの発
明の実施例を詳細に説明する。図1はこの発明のARM
Aモデル同定法の一実施例を説明するフローチャートで
ある。制御対象に対するステップ入力u(s)と制御対
象からの出力y(s)との間でy(s)=K{B(s)
/A(s)}u(s){ただし、B(s)=bmpmp
mp-1mp-1+・・・+b1s+1、A(s)=anp
np+anp-1np-1+・・・+a1s+1、sはラプラス
演算子、A(s)は安定多項式でnp≧mp、Kはゲイ
ン}の関係を満足するK,B(s),A(s)を定める
ことによりARMAモデルを同定するに当って、 ステ
ップSP1において、B(s)とA(s)との次数m,
nを定め、mとnと1との和以上の次数qの正定行列W
を設定し、B(s)/A(s)=1/P(s)となるP
(s)=Pqq+Pq-1q-1+・・・+P1s+P0を設
定するとともに、P0=1に設定し、しかもi=0に初
期設定する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings showing embodiments. FIG. 1 shows the ARM of the present invention.
It is a flow chart explaining one example of an A model identification method. Between the step input u (s) for the controlled object and the output y (s) from the controlled object, y (s) = K {B (s)
/ A (s)} u (s) {B (s) = b mp s mp +
b mp-1 s mp-1 + ... + b 1 s + 1, A (s) = a np s
np + a np-1 s np-1 + ... + a 1 s + 1, s is a Laplace operator, A (s) is a stable polynomial, and np ≧ mp, K is a gain}, K and B (s) satisfying the relation , A (s), in order to identify the ARMA model, in step SP1, the order m of B (s) and A (s),
a positive definite matrix W of degree q which is equal to or larger than the sum of m, n and 1
Is set, and P such that B (s) / A (s) = 1 / P (s)
(S) = sets the P q s q + P q- 1 s q-1 + ··· + P 1 s + P 0, set to P 0 = 1, yet initialized to i = 0.

【0013】次いで、ステップSP2において、数1に
よりKの値を得る。 そして、ステップSP3におい
て、iの値をインクリメントし、ステップSP4におい
て、数5の漸下式を演算してPiの値を得る。その後、
ステップSP5においてiがq以上であるか否かを判定
し、iがq未満である場合には、再びステップSP3の
処理を行う。逆に、iがq以上であると判定された場合
には、ステップSP6において行列PP=(P1,P2
・・・,Pq-1,PqTと、行列θ=(a1,a2,・・
・,an-1,an,b1,b2,・・・,bm-1,bmT
の間でPP=Zθを満足する行列数3を設定し、ステッ
プSP7において、θ=(ZTWZ)-1(ZTWPP)の
演算を行うことにより伝達関数の未知のパラメータを推
定する。
Next, in step SP2, the value of K is obtained by the equation 1. Then, in step SP3, the value of i is incremented, and in step SP4, the gradual expression of Expression 5 is calculated to obtain the value of Pi. afterwards,
In step SP5, it is determined whether i is greater than or equal to q. If i is less than q, the processing in step SP3 is performed again. On the contrary, when i is determined to be equal to or greater than q, the matrix PP = (P 1 , P 2 ,
..., P q-1 , P q ) T, and the matrix θ = (a 1 , a 2 , ...
, A n-1 , a n , b 1 , b 2 , ..., B m-1 , b m ) T and the number of matrices 3 satisfying PP = Zθ is set, and in step SP7, The unknown parameter of the transfer function is estimated by performing the calculation of θ = (Z T WZ) −1 (Z T WPP).

【0014】その後は、推定されたパラメータおよびゲ
インに基づいてARMAモデルを構築し、入出力の関係
を確認する。この確認の結果、ズレが生じていなけれ
ば、推定されたパラメータおよびゲインに基づいて制御
対象の伝達関数を決定する。逆に、ズレが生じていれ
ば、A(s)、B(s)、Wの次数を変更して再び上記
の一連の処理を行う。
After that, an ARMA model is constructed based on the estimated parameters and gains, and the input / output relationship is confirmed. If there is no deviation as a result of this confirmation, the transfer function of the controlled object is determined based on the estimated parameter and gain. On the contrary, if there is a deviation, the order of A (s), B (s) and W is changed and the above series of processing is performed again.

【0015】なお、上記のフローチャートにはむだ時間
の算出には触れていないが、これはステップ入力と出力
との関係から簡単に、かつ正確に求めることができる。
It should be noted that although the above flow chart does not mention the calculation of the dead time, it can be easily and accurately obtained from the relationship between the step input and the output.

【0016】[0016]

【数5】 (Equation 5)

【0017】[0017]

【具体例1】制御対象としてポンプ圧力が70kgf/
cm2の油圧シリンダを用い、ステップ入力を与え、4
msec間隔でサンプリングを行い、入出力信号に基づ
いて伝達関数を同定して制御対象の出力を算出し、実出
力(実線参照)と比較した。この比較結果を図2から図
4に示している。ここで、伝達関数の同定法として、前
記実施例による方法、最小二乗法、ステップ応答法を採
用した。これらの方法を採用して得た出力を、それぞれ
点線、破線、一点鎖線で示している。また、前記実施例
による方法では、m=3、n=4、q=8、Wを単位行
列に設定した。最小二乗法では、従来公知のリッジ定数
を導入し、分子の次数を3次、分母の次数を4次に設定
した。ステップ応答法では、伝達関数をK/(TS+
1)に設定した。
[Specific example 1] As a control target, the pump pressure is 70 kgf /
Using a hydraulic cylinder of cm2, giving a step input, 4
Sampling was performed at msec intervals, the transfer function was identified based on the input / output signal, the output of the control target was calculated, and the output was compared with the actual output (see the solid line). The results of this comparison are shown in FIGS. Here, as the identification method of the transfer function, the method according to the above-described embodiment, the least squares method, and the step response method are adopted. The outputs obtained by adopting these methods are shown by a dotted line, a broken line, and an alternate long and short dash line, respectively. Further, in the method according to the above embodiment, m = 3, n = 4, q = 8, and W are set in the unit matrix. In the least-squares method, a conventionally known ridge constant is introduced, and the numerator order is set to the third order and the denominator order is set to the fourth order. In the step response method, the transfer function is K / (TS +
It was set to 1).

【0018】また、図2および図4は横軸が時間(秒)
であり、縦軸が制御対象の動作速度(mm/sec)で
ある。図3および図5は横軸が時間(秒)であり、縦軸
が制御対象の実際の動作速度に対する誤差(mm/se
c)である。なお、速度の誤差は位置の誤差に対応する
ので、これらの図により、位置の誤差などを確認するこ
とができる。
2 and 4, the horizontal axis represents time (seconds).
And the vertical axis is the operating speed (mm / sec) of the controlled object. 3 and 5, the horizontal axis represents time (second) and the vertical axis represents the error (mm / se) with respect to the actual operating speed of the controlled object.
c). Since the velocity error corresponds to the position error, the position error and the like can be confirmed from these figures.

【0019】これらの図から明らかなように、前記実施
例による同定法を採用した場合には、立ち上り時のみな
らず、ほぼ定常時においても高精度に実出力に近似でき
る出力が得られている。換言すれば、制御対象の伝達関
数を高精度に同定できていることが分かる。
As is clear from these figures, when the identification method according to the above-mentioned embodiment is adopted, an output which can be approximated to the actual output with high accuracy is obtained not only at the time of rising but also at the time of almost steady state. . In other words, it can be seen that the transfer function of the controlled object can be identified with high accuracy.

【0020】[0020]

【具体例2】制御対象としてポンプ圧力が20kgf/
cm2の油圧シリンダを用い、ステップ入力を与え、4
msec間隔でサンプリングを行い、入出力信号に基づ
いて伝達関数を同定して制御対象の出力を算出し、実出
力(実線参照)と比較した。この比較結果を図6および
図7に示している。ここで、伝達関数の同定法として、
前記実施例による方法、最小二乗法を採用した。これら
の方法を採用して得た出力を、図6においてそれぞれ破
線、点線で、図7においてそれぞれ実線、破線で示して
いる。また、前記実施例による方法では、m=1、n=
2、q=10、Wを対角行列{=diag(210
9,・・・,21)}に設定した。最小二乗法では、分
子の次数を1次、分母の次数を2次に設定した。
[Specific Example 2] A pump pressure of 20 kgf /
Using a hydraulic cylinder of cm2, giving a step input, 4
Sampling was performed at msec intervals, the transfer function was identified based on the input / output signal, the output of the control target was calculated, and the output was compared with the actual output (see the solid line). The results of this comparison are shown in FIGS. 6 and 7. Here, as the identification method of the transfer function,
The method according to the above-mentioned embodiment, the least squares method was adopted. Outputs obtained by adopting these methods are shown by broken lines and dotted lines in FIG. 6, respectively, and by solid lines and broken lines in FIG. 7, respectively. In the method according to the above embodiment, m = 1 and n =
2, q = 10, and W is a diagonal matrix {= diag (2 10 ,
2 9 , ..., 21 1 )}. In the least-squares method, the numerator order is set to the first order and the denominator order is set to the second order.

【0021】また、図6は横軸が時間(秒)であり、縦
軸が制御対象の動作速度(mm/sec)である。図7
は横軸が時間(秒)であり、縦軸が制御対象の実際の動
作速度に対する誤差(mm/sec)である。これらの
図から明らかなように、前記実施例による同定法を採用
した場合には、立ち上り時のみならず、ほぼ定常時にお
いても高精度に実出力に近似できる出力が得られてい
る。換言すれば、制御対象の伝達関数を高精度に同定で
きていることが分かる。
In FIG. 6, the horizontal axis represents time (seconds) and the vertical axis represents the operating speed (mm / sec) of the controlled object. Figure 7
The horizontal axis represents time (seconds) and the vertical axis represents the error (mm / sec) with respect to the actual operating speed of the controlled object. As is clear from these figures, when the identification method according to the above-described embodiment is adopted, an output that can be approximated to the actual output with high accuracy is obtained not only at the time of rising but also at the time of almost steady state. In other words, it can be seen that the transfer function of the controlled object can be identified with high accuracy.

【0022】さらに、図8から図12に、それぞれ誤差
の1〜5重積分値の時間的変化を示している。なお、実
線が前記実施例の方法による場合を示し、破線が最小二
乗法による場合を示している。これらの図から明らかな
ように、前記実施例の方法による場合には、多重積分に
なるにしたがって誤差の積分値の絶対値が小さくなって
いるのに対し、最小二乗法による場合には、局部的な近
似精度が向上している。しかし、時間の経過に伴なって
誤差の積分値の絶対値が大きくなっており、従来の最小
二乗法に多重積分を適用しても広範囲にわたる近似精度
の向上は到底達成することができない。
Further, FIGS. 8 to 12 show changes with time in the 1 to 5 multiple integral values of the errors, respectively. The solid line shows the case of the method of the above-mentioned embodiment, and the broken line shows the case of the least squares method. As is clear from these figures, in the case of the method of the above-mentioned embodiment, the absolute value of the integrated value of the error becomes smaller as the multiple integration is performed, whereas in the case of the least squares method, the local value becomes smaller. Approximate accuracy is improved. However, the absolute value of the integral value of the error increases with the passage of time, and even if the multiple integral is applied to the conventional least-squares method, the approximation accuracy cannot be improved over a wide range.

【0023】[0023]

【発明の効果】請求項1の発明は、ステップ応答に基づ
いて、任意の次数の伝達関数の同定を高精度に達成する
ことができるという特有の効果を奏する。
The invention according to claim 1 has a peculiar effect that the identification of the transfer function of an arbitrary order can be achieved with high accuracy based on the step response.

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

【図1】この発明のARMAモデル同定法の一実施例を
説明するフローチャートである。
FIG. 1 is a flowchart illustrating an embodiment of an ARMA model identification method of the present invention.

【図2】図1の方法により同定した伝達関数および従来
の方法により同定した伝達関数に基づく出力速度の時間
的変化を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a change over time in output speed based on the transfer function identified by the method of FIG. 1 and the transfer function identified by the conventional method.

【図3】図1の方法により同定した伝達関数および従来
の方法により同定した伝達関数に基づく出力速度の誤差
の時間的変化を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a temporal change of an output speed error based on a transfer function identified by the method of FIG. 1 and a transfer function identified by a conventional method.

【図4】図1の方法により同定した伝達関数および従来
の方法により同定した伝達関数に基づく出力速度の時間
的変化を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a change over time in output speed based on the transfer function identified by the method of FIG. 1 and the transfer function identified by the conventional method.

【図5】図1の方法により同定した伝達関数および従来
の方法により同定した伝達関数に基づく出力速度の誤差
の時間的変化を示す図である。
5 is a diagram showing a temporal change of an error of an output speed based on a transfer function identified by the method of FIG. 1 and a transfer function identified by a conventional method.

【図6】図1の方法により同定した伝達関数および従来
の方法により同定した伝達関数に基づく出力速度の時間
的変化を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a change over time in output speed based on the transfer function identified by the method of FIG. 1 and the transfer function identified by the conventional method.

【図7】図1の方法により同定した伝達関数および従来
の方法により同定した伝達関数に基づく出力速度の誤差
の時間的変化を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a temporal change of an output speed error based on the transfer function identified by the method of FIG. 1 and the transfer function identified by the conventional method.

【図8】誤差の1重積分値の時間的変化を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing a temporal change of a single integral value of an error.

【図9】誤差の2重積分値の時間的変化を示す図であ
る。
FIG. 9 is a diagram showing a temporal change of a double integral value of an error.

【図10】誤差の3重積分値の時間的変化を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing a change with time of a triple integral value of an error.

【図11】誤差の4重積分値の時間的変化を示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing a time change of a quadruple integral value of an error.

【図12】誤差の5重積分値の時間的変化を示す図であ
る。
FIG. 12 is a diagram showing a temporal change of a quintuple integral value of an error.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 制御対象に対するステップ入力u(s)
と制御対象からの出力y(s)との間でy(s)=K
{B(s)/A(s)}u(s){ただし、B(s)=
mpmp+bmp-1mp-1+・・・+b1s+1、A
(s)=anpnp+anp-1np-1+・・・+a1s+
1、sはラプラス演算子、A(s)は安定多項式でnp
≧mp、Kはゲイン}の関係を満足するK,B(s),
A(s)を定めることによりARMAモデルを同定する
方法であって、 B(s)とA(s)との次数m,nを定め、mとnと1
との和以上の次数qの正定行列Wを設定し、 B(s)/A(s)=1/P(s)となるP(s)=P
qq+Pq-1q-1+・・・+P1s+P0を設定するとと
もに、P0=1に設定し、 数1によりKの値を得、 数2の漸下式を順次演算することによりP1からPqま
での値を得、 行列PP=(P1,P2,・・・,Pq-1,PqTと、行
列θ=(a1,a2,・・・,an-1,an,b1,b2,・
・・,bm-1,bmTとの間でPP=Zθを満足する行
列数3を設定し、 θ=(ZTWZ)-1(ZTWPP)の演算を行うことを特
徴とするステップ応答に基づくARMAモデル同定法。 【数1】 【数2】 【数3】
1. A step input u (s) for a controlled object
And the output y (s) from the controlled object, y (s) = K
{B (s) / A (s)} u (s) {where B (s) =
b mp s mp + b mp-1 s mp-1 + ... + b 1 s + 1, A
(S) = a np s np + a np-1 s np-1 + ... + a 1 s +
1, s is a Laplace operator, A (s) is a stable polynomial, and np
≧ mp, K is a gain}, K, B (s),
A method for identifying an ARMA model by defining A (s), wherein the orders m and n of B (s) and A (s) are defined, and m, n and 1
A positive definite matrix W of degree q which is equal to or larger than the sum of and is set, and P (s) = P where B (s) / A (s) = 1 / P (s)
Set q s q + P q-1 s q-1 + ... + P 1 s + P 0 and set P 0 = 1 to obtain the value of K by the equation 1 and sequentially calculate the gradual expression of the equation 2 By obtaining the values from P1 to Pq, the matrix PP = (P 1 , P 2 , ..., P q-1 , P q ) T and the matrix θ = (a 1 , a 2 , ... , A n-1 , a n , b 1 , b 2 , ...
.., b m−1 , b m ) T and the number of matrices 3 that satisfies PP = Zθ are set, and θ = (Z T WZ) −1 (Z T WPP) is calculated. An ARMA model identification method based on the step response. [Equation 1] [Equation 2] (Equation 3)
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113204189A (en) * 2020-04-28 2021-08-03 大唐环境产业集团股份有限公司 Desulfurization system control model, establishment method thereof and desulfurization system control method

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