JPH09114503A - Controller - Google Patents

Controller

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JPH09114503A
JPH09114503A JP7265086A JP26508695A JPH09114503A JP H09114503 A JPH09114503 A JP H09114503A JP 7265086 A JP7265086 A JP 7265086A JP 26508695 A JP26508695 A JP 26508695A JP H09114503 A JPH09114503 A JP H09114503A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
unit
control
amount
control amount
operation amount
Prior art date
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Pending
Application number
JP7265086A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Makoto Kano
誠 加納
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Priority to US08/732,966 priority patent/US5852817A/en
Publication of JPH09114503A publication Critical patent/JPH09114503A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform accurate control in consideration of a temporal factor present in a loop for feedback control. SOLUTION: According to the response time pΔt from when a manipulated variable is inputted to a controlled system 1 until when the influence of the manipulated variable appears in a controlled variable, and observation data which is stored in an observation data storage part and consists of a controlled variable measured in past one-unit time and the manipulated variable inputted to the controlled system 1, a learning part 4 regulates the parameter W of a regulation part 2 by learning and outputs it to the regulation part 2.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば下水処理施
設の曝気槽内の溶存酸素濃度を一定値に制御する制御装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a controller for controlling the dissolved oxygen concentration in an aeration tank of a sewage treatment facility to a constant value.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種のシステムを制御する制御装置
は、制御対象の緩やかな特性変化に適応すると共に、制
御量に影響を与える制御対象の状態の急激な変化に対応
できることが望まれる。しかし、下水処理施設の曝気槽
内の溶存酸素濃度制御は、観測された下水中の溶存酸素
濃度と目標溶存酸素濃度との誤差から曝気風量を決定す
るフィードバック制御を行っているが、降雨などにより
下水流入量が急激に変化すると、フィードバック制御で
は正確な制御ができなくなり、監視員が手作業で曝気風
量を調節しなければならない。また、下水流入量の変化
などによる溶存酸素濃度の急激な変化だけでなく、季節
によって下水処理プロセスの特性が大きく変化するた
め、フィードバック制御のゲイン定数を調整しなければ
ならないのが現状である。
2. Description of the Related Art It is desirable that a control device for controlling a system of this type adapts to a gradual change in the characteristics of a controlled object and can cope with a sudden change in the state of the controlled object that affects the controlled variable. However, the dissolved oxygen concentration control in the aeration tank of the sewage treatment facility uses feedback control that determines the aeration air volume from the error between the observed dissolved oxygen concentration in the sewage and the target dissolved oxygen concentration. If the sewage inflow rate changes abruptly, feedback control will not be able to perform accurate control, and a monitor must manually adjust the aeration air volume. In addition, not only abrupt changes in dissolved oxygen concentration due to changes in sewage inflow, but also characteristics of the sewage treatment process change significantly depending on the season, so the current situation is that the feedback control gain constant must be adjusted.

【0003】そこで、観測データを利用した学習により
調節部を調整することにより、制御対象の緩やかな特性
変化に適応させると共に、調節部において制御対象の制
御量の予測と操作量の修正とを繰り返すループを持つこ
とで、制御量に影響を与える制御対象の状態の急激な変
化に対応させることが考えられる。
Therefore, the adjustment unit is adjusted by learning using the observation data to adapt to the gradual characteristic change of the control target, and the control unit repeats the prediction of the control amount of the control target and the correction of the operation amount. By having a loop, it is possible to deal with a sudden change in the state of the controlled object that affects the controlled variable.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな対策を講じたとしても、現実のシステムにおいては
フィードバック制御のループの中は様々な時間的な要因
が存在するため、正確な制御が行えない。すなわち、例
えば制御対象に操作量を与えた時刻と操作量による影響
が制御量に現れるまでの時刻とは実際には時間的な開き
がある。また、調節部で調節量が決定する時刻とこの調
節量に基づき操作部から制御対象に操作量が与えれる時
刻とは時間的な開きがある。さらに、制御対象で計測さ
れた制御量の計測値が調節部に伝送されるのに時間遅れ
がある。
However, even if such measures are taken, accurate control cannot be performed in an actual system because various time factors exist in the feedback control loop. . That is, for example, there is actually a time difference between the time when the operation amount is given to the controlled object and the time when the influence of the operation amount appears in the control amount. Further, there is a temporal difference between the time when the adjustment amount is determined by the adjustment unit and the time when the operation amount is applied to the controlled object from the operation unit based on the adjustment amount. Furthermore, there is a time delay before the measured value of the controlled variable measured by the controlled object is transmitted to the adjustment unit.

【0005】本発明は、かかる事情に基づき成されたも
ので、フィードバック制御のループの中に存在する時間
的な要因を考慮してより正確な制御を行うことができる
制御装置を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a control device capable of performing more accurate control in consideration of a time factor existing in a feedback control loop. Has an aim.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、制御対象に入力される操作
量を変化させることで制御対象の制御量を制御する制御
装置において、前記制御対象で計測された制御量及び目
標制御量に基づき、調節信号を算出する調節部と、前記
調節部で算出された調節信号に基づき、前記制御対象に
操作量を出力する操作部と、過去に観測された制御量及
び操作量を有する観測データを記憶する観測データ記憶
部と、前記操作部から前記制御対象へ操作量を入力して
から当該操作量による影響が制御量に現れるまでの制御
対象の応答時間と前記観測データ記憶部に記憶された観
測データとに基づいて、前記調節部を学習する学習部と
を具備する。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a control device for controlling the controlled variable of a controlled object by changing the manipulated variable input to the controlled object. An adjusting unit that calculates an adjustment signal based on the control amount and the target control amount measured by the control target, and an operation unit that outputs the operation amount to the control target based on the adjustment signal calculated by the adjusting unit, and the past. An observation data storage unit that stores observation data having a control amount and an operation amount that are observed in, and control from input of the operation amount from the operation unit to the control target until the influence of the operation amount appears in the control amount. A learning unit that learns the adjustment unit based on the response time of the target and the observation data stored in the observation data storage unit.

【0007】請求項2記載の発明は、制御対象に入力さ
れる操作量を変化させることで制御対象の制御量を制御
する制御装置において、前記制御対象で計測された制御
量及び目標制御量に基づき、調節信号を算出する調節部
と、前記調節部で算出された調節信号に基づき、前記制
御対象に操作量を出力する操作部と、過去に観測された
制御量及び操作量を有する観測データを記憶する観測デ
ータ記憶部と、前記操作部から出力された操作量と前記
制御対象で計測された制御量に基づき、前記操作部から
前記制御対象へ操作量を入力してから当該操作量による
影響が制御量に現れるまでの制御対象の応答時間を算出
する応答時間算出部と、前記応答時間算出部により算出
された応答時間と前記観測データ記憶部に記憶された観
測データとに基づいて、前記調節部を学習する学習部と
を具備する。
According to a second aspect of the present invention, in a control device for controlling a control amount of a control target by changing an operation amount input to the control target, the control amount and the target control amount measured by the control target are set. Based on the adjustment signal calculated by the adjustment unit, based on the adjustment signal calculated by the adjustment unit, the operation unit for outputting the operation amount to the control target, the observation data having the control amount and the operation amount observed in the past Based on the operation amount output from the operation unit and the control amount measured by the control target, the observation data storage unit that stores the Based on the response time calculation unit that calculates the response time of the controlled object until the influence appears in the control amount, the response time calculated by the response time calculation unit, and the observation data stored in the observation data storage unit. Te comprises a learning unit for learning the adjustment portion.

【0008】請求項3記載の発明は、請求項1または請
求項2記載の制御装置において、調節部が、前記制御対
象で計測された制御量及び目標制御量に基づき、仮想操
作量を算出する仮想操作量算出部と、前記制御対象で計
測された制御量及び仮想操作量に基づき、前記応答時間
後の制御量を予測する制御量予測部と、前記制御量予測
部により予測された応答時間後の予測制御量及び目標制
御量に基づき、仮想操作量を修正する操作量修正部と、
前記制御量予測部による制御量の予測と前記操作量修正
部による仮想操作量の修正を少なくとも1回行って得ら
れた仮想操作量を調節信号として前記操作部に入力する
手段とを具備する。
According to a third aspect of the present invention, in the control device according to the first or second aspect, the adjusting section calculates the virtual operation amount based on the control amount and the target control amount measured by the controlled object. A virtual operation amount calculation unit, a control amount prediction unit that predicts a control amount after the response time based on the control amount and the virtual operation amount measured in the control target, and a response time predicted by the control amount prediction unit An operation amount correction unit that corrects the virtual operation amount based on the subsequent predicted control amount and the target control amount,
The control amount predicting unit predicts the control amount and the operation amount correcting unit corrects the virtual operation amount at least once, and inputs the virtual operation amount obtained as an adjustment signal to the operation unit.

【0009】請求項4記載の発明は、請求項3記載の制
御装置において、前記制御量予測部が神経回路モデルか
ら構成され、前記操作量修正部の計算が神経回路モデル
の誤差逆伝播計算により実現され、前記学習部は、前記
応答時間と前記観測データ記憶部に記憶された観測デー
タとに基づいて、学習データを作成し、前記制御量予測
部を構成する神経回路モデルの学習を行う。
According to a fourth aspect of the present invention, in the control device according to the third aspect, the control amount predicting unit is composed of a neural circuit model, and the calculation of the manipulated variable correcting unit is performed by an error back propagation calculation of the neural circuit model. Realized, the learning unit creates learning data based on the response time and the observation data stored in the observation data storage unit, and learns the neural circuit model that constitutes the control amount prediction unit.

【0010】請求項5記載の発明は、請求項4記載の制
御装置において、前記学習部は、前記観測データ記憶部
に記憶された観測データに基づいて、学習データを作成
する際に、同じ時刻の制御量と操作量とを有する観測デ
ータを入力信号とし、前記応答時間後の制御量を教師信
号にして学習を行う。
According to a fifth aspect of the present invention, in the control device according to the fourth aspect, the learning unit creates the learning data based on the observation data stored in the observation data storage unit at the same time. The observation data having the controlled variable and the manipulated variable of is used as an input signal, and the controlled variable after the response time is used as a teacher signal for learning.

【0011】請求項6記載の発明は、制御対象に入力さ
れる操作量を変化させることで制御対象の制御量を制御
する制御装置において、前記制御対象で計測された制御
量及び目標制御量に基づき、調節信号を算出する調節部
と、前記調節部で算出された調節信号に基づき、前記制
御対象に操作量を出力する操作部と、過去に観測された
制御量及び操作量を有する観測データを記憶する観測デ
ータ記憶部と、前記操作部から前記制御対象へ操作量を
入力してから当該操作量による影響が制御量に現れるま
での制御対象の応答時間と前記調節部で算出された調節
信号が当該操作部を通して操作量として実現されるまで
の操作遅れ時間と前記観測データ記憶部に記憶された観
測データとに基づいて、前記調節部を学習する学習部と
を具備する。
According to a sixth aspect of the present invention, in a control device for controlling the control amount of the control target by changing the operation amount input to the control target, the control amount and the target control amount measured by the control target are set. Based on the adjustment signal calculated by the adjustment unit, based on the adjustment signal calculated by the adjustment unit, the operation unit for outputting the operation amount to the control target, the observation data having the control amount and the operation amount observed in the past An observation data storage unit that stores the response time of the control target from the time when the operation amount is input from the operation unit to the control target until the influence of the operation amount appears on the control amount, and the adjustment calculated by the adjustment unit. The learning unit learns the adjustment unit based on the operation delay time until the signal is realized as an operation amount through the operation unit and the observation data stored in the observation data storage unit.

【0012】請求項7記載の発明は、制御対象に入力さ
れる操作量を変化させることで制御対象の制御量を制御
する制御装置において、前記制御対象で計測された制御
量及び目標制御量に基づき、調節信号を算出する調節部
と、前記調節部で算出された調節信号に基づき、前記制
御対象に操作量を出力する操作部と、過去に観測された
制御量及び操作量を有する観測データを記憶する観測デ
ータ記憶部と、前記調節部で算出された調節信号と前記
操作部で出力された操作量に基づき、前記調節部で算出
された調節信号が当該操作部を通して操作量として実現
されるまでの操作遅れ時間を計測する操作遅れ時間計測
部と、前記操作遅れ時間計測部により計測された操作送
れ時間と前記操作部から前記制御対象へ操作量を入力し
てから当該操作量による影響が制御量に現れるまでの制
御対象の応答時間と前記観測データ記憶部に記憶された
観測データとに基づいて、前記調節部を学習する学習部
とを具備する。
According to a seventh aspect of the present invention, in a control device for controlling the controlled variable of the controlled object by changing the manipulated variable input to the controlled object, the controlled variable and the target controlled variable measured by the controlled object are used. Based on the adjustment signal calculated by the adjustment unit, based on the adjustment signal calculated by the adjustment unit, the operation unit for outputting the operation amount to the control target, the observation data having the control amount and the operation amount observed in the past Based on the observation data storage unit that stores the adjustment signal calculated by the adjustment unit and the operation amount output by the operation unit, the adjustment signal calculated by the adjustment unit is realized as the operation amount through the operation unit. The operation delay time measuring unit that measures the operation delay time until the operation, the operation sending time measured by the operation delay time measuring unit, and the operation amount after the operation amount is input from the operation unit to the control target. According influence based on the stored observation data in the observation data memory unit and the response time of the control object to appear in the controlled variable comprises a learning unit for learning the adjustment portion.

【0013】請求項8記載の発明は、請求項6または請
求項7記載の制御装置において、調節部が、前記制御対
象で計測された制御量及び目標制御量に基づき、仮想操
作量を算出する仮想操作量算出部と、前記制御対象で計
測された制御量及び仮想操作量に基づき、前記応答時間
後の制御量を予測する制御量予測部と、前記制御量予測
部により予測された応答時間後の予測制御量及び目標制
御量に基づき、仮想操作量を修正する操作量修正部と、
前記制御量予測部による制御量の予測と前記操作量修正
部による仮想操作量の修正を少なくとも1回行って得ら
れた仮想操作量を調節信号として前記操作部に入力する
手段とを具備する。
According to an eighth aspect of the present invention, in the control device according to the sixth or seventh aspect, the adjusting section calculates the virtual operation amount based on the control amount measured by the control target and the target control amount. A virtual operation amount calculation unit, a control amount prediction unit that predicts a control amount after the response time based on the control amount and the virtual operation amount measured in the control target, and a response time predicted by the control amount prediction unit An operation amount correction unit that corrects the virtual operation amount based on the subsequent predicted control amount and the target control amount,
The control amount predicting unit predicts the control amount and the operation amount correcting unit corrects the virtual operation amount at least once, and inputs the virtual operation amount obtained as an adjustment signal to the operation unit.

【0014】請求項9記載の発明は、請求項8記載の制
御装置において、前記制御量予測部が神経回路モデルか
ら構成され、前記操作量修正部の計算が神経回路モデル
の誤差逆伝播計算により実現され、前記学習部は、前記
応答時間と前記操作遅れ時間と前記観測データ記憶部に
記憶された観測データとに基づいて、学習データを作成
し、前記制御量予測部を構成する神経回路モデルの学習
を行う。
According to a ninth aspect of the present invention, in the control device according to the eighth aspect, the control amount predicting unit is composed of a neural circuit model, and the calculation of the manipulated variable correcting unit is performed by an error back propagation calculation of the neural circuit model. Realized, the learning unit creates learning data based on the response time, the operation delay time, and the observation data stored in the observation data storage unit, and forms a neural circuit model that constitutes the control amount prediction unit. Learn.

【0015】請求項10記載の発明は、請求項9記載の
制御装置において、前記学習部は、前記観測データ記憶
部に記憶された観測データに基づいて、学習データを作
成する際に、当該時刻の制御量と当該時刻より操作遅れ
時間後の操作量とを有する観測データを入力信号とし、
前記応答時間後の制御量を教師信号にして学習を行う。
請求項11記載の発明は、制御対象に入力される操作
量を変化させることで制御対象の制御量を制御する制御
装置において、前記制御対象で計測された制御量及び目
標制御量に基づき、調節信号を算出する調節部と、前記
調節部で算出された調節信号に基づき、前記制御対象に
操作量を出力する操作部と、過去に観測された制御量及
び操作量を有する観測データを記憶する観測データ記憶
部と、前記操作部から前記制御対象へ操作量を入力して
から当該操作量による影響が制御量に現れるまでの制御
対象の応答時間と前記制御対象で計測された制御量が前
記伝送部を通して調節部に入力されるまでの伝送むだ時
間と前記観測データ記憶部に記憶された観測データとに
基づいて、前記調節部を学習する学習部とを具備する。
請求項12記載の発明は、制御対象に入力される操作
量を変化させることで制御対象の制御量を制御する制御
装置において、前記制御対象で計測された制御量及び目
標制御量に基づき、調節信号を算出する調節部と、前記
調節部で算出された調節信号に基づき、前記制御対象に
操作量を出力する操作部と、過去に観測された制御量及
び操作量を有する観測データを記憶する観測データ記憶
部と、前記制御対象で計測された制御量と前記伝送部を
通して調節部に入力された制御量とに基づき、前記伝送
部による伝送むだ時間を計測する伝送むだ時間計測部
と、前記伝送むだ時間計測部により計測された伝送むだ
時間と前記操作部から前記制御対象へ操作量を入力して
から当該操作量による影響が制御量に現れるまでの制御
対象の応答時間と前記観測データ記憶部に記憶された観
測データとに基づいて、前記調節部を学習する学習部と
を具備する。
According to a tenth aspect of the present invention, in the control device according to the ninth aspect, when the learning unit creates learning data based on the observation data stored in the observation data storage unit, the time of day As the input signal, the observation data having the control amount of and the operation amount after the operation delay time from the time,
Learning is performed by using the control amount after the response time as a teacher signal.
According to an eleventh aspect of the present invention, in a control device that controls a controlled variable of a controlled object by changing an operation amount input to the controlled object, adjustment is made based on the controlled variable and the target controlled variable measured by the controlled object. An adjustment unit that calculates a signal, an operation unit that outputs an operation amount to the controlled object based on the adjustment signal calculated by the adjustment unit, and an observation data that has a control amount and an operation amount that have been observed in the past are stored. The observation data storage unit, the response time of the control target from the input of the operation amount from the operation unit to the control target until the influence of the operation amount appears in the control amount and the control amount measured by the control target are The learning unit learns the adjustment unit based on the transmission time delay until the data is input to the adjustment unit via the transmission unit and the observation data stored in the observation data storage unit.
According to a twelfth aspect of the present invention, in a control device for controlling the controlled variable of the controlled object by changing the manipulated variable input to the controlled object, adjustment is made based on the controlled variable and the target controlled variable measured by the controlled object. An adjustment unit that calculates a signal, an operation unit that outputs an operation amount to the controlled object based on the adjustment signal calculated by the adjustment unit, and an observation data that has a control amount and an operation amount that have been observed in the past are stored. An observation data storage unit, a transmission dead time measuring unit that measures a transmission dead time by the transmission unit based on a control amount measured by the control target and a control amount input to the adjustment unit through the transmission unit, and The transmission dead time measured by the transmission dead time measuring unit and the response time of the control object from the time when the operation amount is input from the operation unit to the control target until the influence of the operation amount appears in the control amount, and Based on the stored observation data in the measurement data storage unit comprises a learning unit for learning the adjustment portion.

【0016】請求項13記載の発明は、請求項11また
は請求項12記載の制御装置において、調節部が、前記
制御対象で計測された制御量及び目標制御量に基づき、
仮想操作量を算出する仮想操作量算出部と、前記制御対
象で計測された制御量及び仮想操作量に基づき、前記応
答時間後の制御量を予測する制御量予測部と、前記制御
量予測部により予測された応答時間後の予測制御量及び
目標制御量に基づき、仮想操作量を修正する操作量修正
部と、前記制御量予測部による制御量の予測と前記操作
量修正部による仮想操作量の修正を少なくとも1回行っ
て得られた仮想操作量を調節信号として前記操作部に入
力する手段とを具備する。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the control device according to the eleventh aspect or the twelfth aspect, the adjusting unit is based on the control amount and the target control amount measured by the control target,
A virtual operation amount calculation unit that calculates a virtual operation amount, a control amount prediction unit that predicts the control amount after the response time based on the control amount and the virtual operation amount measured in the control target, and the control amount prediction unit Based on the predicted control amount and the target control amount after the response time predicted by the operation amount correction unit that corrects the virtual operation amount, the control amount prediction by the control amount prediction unit, and the virtual operation amount by the operation amount correction unit. Of the virtual operation amount obtained by performing the correction of 1. at least once, and inputting the virtual operation amount to the operation unit as an adjustment signal.

【0017】請求項14記載の発明は、請求項13記載
の制御装置において、前記制御量予測部が神経回路モデ
ルから構成され、前記操作量修正部の計算が神経回路モ
デルの誤差逆伝播計算により実現され、前記学習部は、
前記応答時間と前記伝送むだ時間と前記観測データ記憶
部に記憶された観測データとに基づいて、学習データを
作成し、前記制御量予測部を構成する神経回路モデルの
学習を行う。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the control device according to the thirteenth aspect, the control amount predicting unit is composed of a neural circuit model, and the calculation of the manipulated variable correcting unit is performed by an error back propagation calculation of the neural circuit model. Realized, the learning unit
Learning data is created based on the response time, the transmission dead time, and the observation data stored in the observation data storage unit, and the neural circuit model that constitutes the control amount prediction unit is learned.

【0018】請求項15記載の発明は、請求項14記載
の制御装置において、前記学習部は、前記観測データ記
憶部に記憶された観測データに基づいて、学習データを
作成する際に、前記伝送むだ時間前の制御量と当該時刻
の操作量とを有する観測データを入力信号とし、前記応
答時間後の制御量を教師信号にして学習を行う。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the control device according to the fourteenth aspect, when the learning section creates the learning data based on the observation data stored in the observation data storage section, the transmission is performed. Learning is performed by using the observation data having the control amount before the dead time and the operation amount at the time as the input signal and the control amount after the response time as the teacher signal.

【0019】請求項16記載の発明は、制御対象に入力
される操作量を変化させることで制御対象の制御量を制
御する制御装置において、前記制御対象で計測された制
御量及び目標制御量に基づき、調節信号を算出する調節
部と、前記調節部で算出された調節信号に基づき、前記
制御対象に操作量を出力する操作部と、過去に観測され
た制御量及び操作量を有する観測データを記憶する観測
データ記憶部と、前記操作部から前記制御対象へ操作量
を入力してから当該操作量による影響が制御量に現れる
までの制御対象の応答時間と前記制御対象で計測された
制御量が前記伝送部を通して調節部に入力されるまでの
伝送むだ時間と前記調節部で算出された調節信号が当該
操作部を通して操作量として実現されるまでの操作遅れ
時間と前記観測データ記憶部に記憶された観測データと
に基づいて、前記調節部を学習する学習部とを具備す
る。
According to a sixteenth aspect of the present invention, in a control device for controlling the controlled variable of the controlled object by changing the manipulated variable input to the controlled object, the controlled variable and the target controlled variable measured by the controlled object are controlled. Based on the adjustment signal calculated by the adjustment unit, based on the adjustment signal calculated by the adjustment unit, the operation unit for outputting the operation amount to the control target, the observation data having the control amount and the operation amount observed in the past And an observation data storage unit that stores the response time of the control target from the input of the operation amount from the operation unit to the control target until the influence of the operation amount appears on the control amount and the control measured by the control target. Transmission delay time until the amount is input to the adjustment unit through the transmission unit, the operation delay time until the adjustment signal calculated by the adjustment unit is realized as the operation amount through the operation unit, and the observation data Based on the stored observation data in the data storage unit comprises a learning unit for learning the adjustment portion.

【0020】請求項17記載の発明は、制御対象に入力
される操作量を変化させることで制御対象の制御量を制
御する制御装置において、前記制御対象で計測された制
御量及び目標制御量に基づき、調節信号を算出する調節
部と、前記調節部で算出された調節信号に基づき、前記
制御対象に操作量を出力する操作部と、過去に観測され
た制御量及び操作量を有する観測データを記憶する観測
データ記憶部と、前記調節部で算出された調節信号と前
記操作部で出力された操作量に基づき、前記調節部で算
出された調節信号が当該操作部を通して操作量として実
現されるまでの操作遅れ時間を計測する操作遅れ時間計
測部と、前記制御対象で計測された制御量と前記伝送部
を通して調節部に入力された制御量とに基づき、前記伝
送部による伝送むだ時間を計測する伝送むだ時間計測部
と、前記操作遅れ時間計測部により計測された操作送れ
時間と前記伝送むだ時間計測部により計測された伝送む
だ時間と前記操作部から前記制御対象へ操作量を入力し
てから当該操作量による影響が制御量に現れるまでの制
御対象の応答時間と前記観測データ記憶部に記憶された
観測データとに基づいて、前記調節部を学習する学習部
とを具備する。
According to a seventeenth aspect of the present invention, in a control device for controlling the controlled variable of the controlled object by changing the manipulated variable input to the controlled object, the controlled variable and the target controlled variable measured by the controlled object are set. Based on the adjustment signal calculated by the adjustment unit, based on the adjustment signal calculated by the adjustment unit, the operation unit for outputting the operation amount to the control target, the observation data having the control amount and the operation amount observed in the past Based on the observation data storage unit that stores the adjustment signal calculated by the adjustment unit and the operation amount output by the operation unit, the adjustment signal calculated by the adjustment unit is realized as the operation amount through the operation unit. Based on the control delay measured by the control target measured by the control target and the control delay measured by the control unit, the transmission delay by the transmission unit. A transmission dead time measuring unit that measures time, an operation delay time measured by the operation delay time measuring unit, a transmission dead time measured by the transmission dead time measuring unit, and an operation amount from the operation unit to the controlled object. A learning unit that learns the adjustment unit based on the response time of the controlled object from the input to the influence of the operation amount on the control amount and the observation data stored in the observation data storage unit. .

【0021】請求項18記載の発明は、請求項16また
は請求項17記載の制御装置において、調節部が、前記
制御対象で計測された制御量及び目標制御量に基づき、
仮想操作量を算出する仮想操作量算出部と、前記制御対
象で計測された制御量及び仮想操作量に基づき、前記応
答時間後の制御量を予測する制御量予測部と、前記制御
量予測部により予測された応答時間後の予測制御量及び
目標制御量に基づき、仮想操作量を修正する操作量修正
部と、前記制御量予測部による制御量の予測と前記操作
量修正部による仮想操作量の修正を少なくとも1回行っ
て得られた仮想操作量を調節信号として前記操作部に入
力する手段とを具備する。
According to an eighteenth aspect of the present invention, in the control device according to the sixteenth aspect or the seventeenth aspect, the adjusting unit is based on the control amount and the target control amount measured by the control target,
A virtual operation amount calculation unit that calculates a virtual operation amount, a control amount prediction unit that predicts the control amount after the response time based on the control amount and the virtual operation amount measured in the control target, and the control amount prediction unit Based on the predicted control amount and the target control amount after the response time predicted by the operation amount correction unit that corrects the virtual operation amount, the control amount prediction by the control amount prediction unit, and the virtual operation amount by the operation amount correction unit. Of the virtual operation amount obtained by performing the correction of 1. at least once, and inputting the virtual operation amount to the operation unit as an adjustment signal.

【0022】請求項19記載の発明は、請求項18記載
の制御装置において、前記制御量予測部が神経回路モデ
ルから構成され、前記操作量修正部の計算が神経回路モ
デルの誤差逆伝播計算により実現され、前記学習部は、
前記応答時間と前記操作遅れ時間と前記伝送むだ時間と
前記観測データ記憶部に記憶された観測データとに基づ
いて、学習データを作成し、前記制御量予測部を構成す
る神経回路モデルの学習を行う。
According to a nineteenth aspect of the present invention, in the control device according to the eighteenth aspect, the control amount predicting unit is composed of a neural circuit model, and the calculation of the operation amount correcting unit is performed by an error back propagation calculation of the neural circuit model. Realized, the learning unit
Based on the response time, the operation delay time, the transmission dead time, and the observation data stored in the observation data storage unit, learning data is created to learn the neural circuit model that constitutes the control amount prediction unit. To do.

【0023】請求項20記載の発明は、請求項19記載
の制御装置において、前記学習部は、前記観測データ記
憶部に記憶された観測データに基づいて、学習データを
作成する際に、前記伝送むだ時間前の制御量と前記操作
遅れ時間後の操作量とを有する観測データを入力信号と
し、前記応答時間後の制御量を教師信号にして学習を行
う。
According to a twentieth aspect of the present invention, in the control device according to the nineteenth aspect, the learning section transmits the learning data based on the observation data stored in the observation data storage section. Learning is performed by using the observation data having the control amount before the dead time and the operation amount after the operation delay time as an input signal and the control amount after the response time as a teacher signal.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】図1は本発明の原理を説明するた
めのブロック図であり、時刻nΔtの信号の流れを表し
たものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a block diagram for explaining the principle of the present invention and shows a signal flow at time nΔt.

【0025】この制御装置は、図1の太線で示すように
制御対象1と調節部2と操作部3とでフィードバック制
御のループを構成する。また、学習部4と観測データ記
憶部5は、調節部2のパラメータを学習によって調節す
る。
In this control device, as shown by the thick line in FIG. 1, the controlled object 1, the adjusting section 2 and the operating section 3 constitute a feedback control loop. The learning unit 4 and the observation data storage unit 5 adjust the parameters of the adjustment unit 2 by learning.

【0026】制御対象1には単位時間Δt毎に操作量が
入力され、制御量が計測される。制御対象1で計測され
た制御量Xは調節部2に入力される。調節部2は制御
対象1で計測された制御量Χと予め設定された目標制
御量Χに基づき、調節信号Cを算出する。操作部3
では調節部2で算出された調節信号Cに基づき操作量
が出力される。制御対象1には操作部3が出力した
操作量Uが入力され、その操作量Uが変化すること
で制御される。記号の添字のnは時刻を示し、例えばX
は時刻(n−1)ΔtからnΔtの間に計測された制
御量を意味するが、この説明では簡単に時刻nΔtの制
御量ということにする。以後も同様の意味で添字を使用
する。
A manipulated variable is input to the controlled object 1 every unit time Δt, and the controlled variable is measured. The controlled variable X n measured by the controlled object 1 is input to the adjustment unit 2. The adjusting unit 2 calculates the adjusting signal C n based on the control amount Χ n measured for the controlled object 1 and the preset target control amount Χ d . Operation part 3
Then, the manipulated variable U n is output based on the adjustment signal C n calculated by the adjustment unit 2. The operation amount U n output by the operation unit 3 is input to the controlled object 1 and is controlled by changing the operation amount U n . The subscript n of the symbol indicates the time, for example, X
n means the control amount measured from the time (n-1) [Delta] t to n [Delta] t, but in this description, it is simply referred to as the control amount at the time n [Delta] t. Hereinafter, the subscript will be used with the same meaning.

【0027】学習部4は制御対象1に操作量が入力され
てからその操作量による影響が制御量に現れるまでの応
答時間pΔtと、観測データ記憶部5に記憶された過去
l単位時間に計測された制御量(Xn-l ,Xn-l+1 ,・
・・,Xn-1 )と制御対象1に入力された操作量(U
n-l ,Un-l+1 ,・・・,Un-1 )(lは正の整数)か
らなる観測データに基づいて、調節部2のパラメータW
を学習によって調節し、調節部2へ出力する。これによ
り、本発明では、制御量に影響を与える制御対象1の特
性パラメータの緩やかな変化に対して、調節部2が適応
できる。上記応答時間pΔtは、制御対象1に操作量が
入力されてからその操作量による影響が制御量に現れる
までの時間を予め計測あるいは算出して設定しておいて
もよいし、後述するように制御対象1の変動に応じて動
的に設定するようにしてもよい。
The learning unit 4 measures the response time pΔt from the input of the operation amount to the controlled object 1 to the influence of the operation amount on the control amount, and the last 1 unit time stored in the observation data storage unit 5. The controlled variable (X nl , X n-l + 1 , ...
.., X n-1 ) and the manipulated variable (U
nl , U n-l + 1 , ..., U n-1 ) (l is a positive integer) based on the observation data, the parameter W of the adjusting unit 2
Is adjusted by learning and output to the adjusting unit 2. As a result, in the present invention, the adjusting unit 2 can adapt to a gradual change in the characteristic parameter of the controlled object 1 that affects the controlled variable. The response time pΔt may be set by previously measuring or calculating the time from the input of the operation amount to the controlled object 1 until the influence of the operation amount appears in the control amount, as will be described later. You may make it set dynamically according to the change of the controlled object 1.

【0028】図2は調節部2の構成の一例を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the adjusting section 2.

【0029】図2に示すように、仮想操作量算出部6は
制御対象1で計測された制御量X及び目標制御量X
に基づき、仮想操作量U(^)を算出する。制御量予
測部7は仮想操作量U(^)と制御対象1で計測され
た制御量Χに基づき、仮想操作量U(^)が調節信
号として出力された場合のpΔt時間後の予測制御量X
(〜)n+p を算出する。pΔtは制御対象1の応答時間
である。操作量修正部8は、制御量予測部7で予測され
たpΔt時間後の予測制御量X(〜)n+p 及び目標制御
量Xに基づき、予測制御量X(〜)n+p が目標制御量
に近付くように仮想操作量U(^)を修正する。
第1スイッチ9は制御対象1で制御量が計測されると下
側に閉じ、仮想操作量算出部6で算出された仮想操作量
U(^)を制御量予測部7に入力し、その後、第1ス
イッチ9は次の計測時まで上側に閉じて、操作量修正部
8で修正された仮想操作量U(^)を制御量予測部7
の入力にし、所定の回数、あるいは予測制御量X(〜)
n+p と目標制御量Χの差が所定の値以下になるまで、
制御量予測部7による制御量の予測と操作量修正部8に
よる操作量の修正が繰り返される。制御量予測部7によ
る制御量の予測と操作量修正部8による操作量の修正が
所定の回数まで、あるいは予測制御量X(〜)n+p と目
標制御量Xの差が所定の値以下になるまで繰り返され
ると、第2スイッチ10が閉じ、仮想操作量U(^)
が調節信号Cとして操作部3へ出力される。これによ
り、本発明では、制御量Xに影響を与える制御対象1
の状態が急激に変化しても、操作量Uを正確に修正
し、制御量Xを目標制御量Xの近くに制御すること
ができる。
As shown in FIG. 2, the virtual manipulated variable calculator 6 controls the controlled variable X n and the target controlled variable X d for the controlled object 1.
The virtual operation amount U (^) n is calculated based on Based on the virtual operation amount U (^) n and the control amount Χ n measured by the controlled object 1, the control amount predicting unit 7 outputs pΔt time after the virtual operation amount U (^) n is output as the adjustment signal. Predicted controlled variable X
(~) Calculate n + p . pΔt is the response time of the controlled object 1. Manipulated variable correcting section 8, based on the control amount predicting control amount X of pΔt time after that is predicted by the prediction unit 7 (~) n + p and the target control amount X d, the predicted controlled variable X (~) n + p The virtual manipulated variable U (^) n is corrected so as to approach the target controlled variable X d .
The first switch 9 closes downward when the controlled variable is measured by the controlled object 1, inputs the virtual manipulated variable U (^) n calculated by the virtual manipulated variable calculating unit 6 into the controlled variable predicting unit 7, and thereafter. , The first switch 9 is closed to the upper side until the next measurement, and the virtual operation amount U (^) n corrected by the operation amount correction unit 8 is set to the control amount prediction unit 7
For a predetermined number of times or the predicted controlled variable X (~)
until the difference n + p and the target control amount chi d is below the predetermined value,
Prediction of the control amount by the control amount prediction unit 7 and correction of the operation amount by the operation amount correction unit 8 are repeated. The control amount prediction unit 7 predicts the control amount and the operation amount correction unit 8 corrects the operation amount up to a predetermined number of times, or the difference between the predicted control amount X (-) n + p and the target control amount Xd is a predetermined value. When it is repeated until the following, the second switch 10 is closed and the virtual operation amount U (^) n
Is output to the operation unit 3 as the adjustment signal C n . Accordingly, in the present invention, the controlled object 1 that affects the controlled variable X n
Even if the state of is suddenly changed, the manipulated variable U n can be corrected accurately and the controlled variable X n can be controlled to be close to the target controlled variable X d .

【0030】図3は制御量予測部7の構成の一例を示す
図である。ここでは、制御量予測部7は神経回路モデル
から構成されている。図3は時刻nΔtの仮想操作量U
(^)=(U(^)1,U(^)2,・・・,U
(^)g(gは操作量の次元数を表す)と制御量
Χ=(Χ1,Χ2,・・・,Χh(hは制
御量の次元数を表す)が入力されると、pΔt時間後の
予測制御量X(〜)n+ p =(X(〜)1n+p ,X(〜)
n+p ,・・・,Χ(〜)hn+p が出力される神経
回路モデル11の制御時の予測計算の信号の流れを示し
ている。この入力信号から出力信号を求めるのは神経回
路モデル11の前向き計算によって行われる。神経回路
モデル11の前向き計算については後で説明する。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the control amount predicting section 7. Here, the control amount prediction unit 7 is composed of a neural circuit model. FIG. 3 shows a virtual operation amount U at time nΔt
(^) N = (U (^) 1 n , U (^) 2 n , ..., U
(^) G n ) T (g represents the number of dimensions of the manipulated variable) and the controlled variable Χ n = (Χ 1 n , Χ 2 n , ..., Χ h n ) T (h represents the number of dimensions of the controlled variable) Is input, the predicted control amount X (-) n + p = (X (-) 1n + p , X (-) after p [ Delta] t time has elapsed.
2 n + p , ..., Χ (∼) h n + p ) T is shown, showing the signal flow of the prediction calculation when the neural circuit model 11 is controlled. The output signal is obtained from the input signal by the forward calculation of the neural circuit model 11. The forward calculation of the neural network model 11 will be described later.

【0031】制御量予測部7が神経回路モデル11から
構成される場合には、操作量修正部8は神経回路モデル
11の誤差逆伝播計算によって仮想操作量U(^)
修正量を求め、仮想操作量を修正する。神経回路モデル
11の誤差逆伝播計算については前向き計算とともに後
で説明する。
When the control amount predicting unit 7 is composed of the neural circuit model 11, the operation amount correcting unit 8 obtains the correction amount of the virtual operation amount U (^) n by the error back propagation calculation of the neural circuit model 11. , Correct the virtual operation amount. The error back propagation calculation of the neural network model 11 will be described later together with the forward calculation.

【0032】ここで、制御量予測部7が神経回路モデル
11から構成される場合には、学習部4は以下のように
構成される。
Here, when the control amount predicting unit 7 is composed of the neural circuit model 11, the learning unit 4 is structured as follows.

【0033】すなわち、学習部4は、制御対象1に対す
る操作量の影響が制御量に現れるまでの応答時間pΔt
と、観測データ記憶部5に記憶された過去の制御量及び
操作量からなる観測データとに基づいて学習データを作
成し、制御量予測部7を構成する神経回路モデル11の
学習を行う。神経回路モデル11が図3に示したように
現時刻の制御量と仮想操作量を入力すると応答時間pΔ
t後の制御量を出力する構成の場合、入力信号(U
)、教師信号(Xs+p )(s=n−l,n−l+
1,・・・,n−p−1)の学習データにより学習を行
う。
That is, the learning section 4 has a response time pΔt until the influence of the manipulated variable on the controlled object 1 appears in the controlled variable.
And learning data are created based on the observation data including the past control amount and the manipulated variable stored in the observation data storage unit 5, and the neural circuit model 11 that constitutes the control amount prediction unit 7 is learned. When the neural network model 11 inputs the control amount and the virtual operation amount at the current time as shown in FIG. 3, the response time pΔ
In the case of the configuration that outputs the controlled variable after t, the input signal (U s ,
X s), a teacher signal (X s + p) (s = n-l, n-l +
, ..., Np-1) learning data.

【0034】次に、神経回路モデルの前向き計算、誤差
逆伝播計算、学習計算について説明する。
Next, the forward calculation, the back propagation calculation, and the learning calculation of the neural network model will be described.

【0035】前向き計算とは神経回路モデルに入力信号
が与えられた時に、出力信号を求める計算である。ここ
では図3に示した3層型神経回路モデルに基づいて前向
き計算を説明する。図中の円がユニットと呼ばれる神経
細胞モデルで、ユニット間を結び付けている線分はユニ
ット間の信号を伝達する結合である。ユニットは左から
入力層、中間層、出力層の3層に分かれて並べられてい
る。入力層のユニットと中間層のユニットの間、中間層
のユニットと出力層のユニットの間に結合が張られてい
る。ユニット間の結合は信号伝達に方向性を持ち、前向
き計算では入力層ユニットから中間層ユニットヘ、中間
層ユニットから出力層ユニットへの一方向にだけ信号は
伝達される。
The forward calculation is a calculation for obtaining an output signal when an input signal is given to the neural network model. Here, the forward calculation will be described based on the three-layer neural circuit model shown in FIG. The circles in the figure are nerve cell models called units, and the line segments that connect the units are the connections that transmit signals between the units. The units are arranged in three layers, from the left, an input layer, an intermediate layer, and an output layer. Couplings are provided between the units of the input layer and the units of the intermediate layer, and between the units of the intermediate layer and the units of the output layer. The coupling between the units has a directivity in signal transmission, and in the forward calculation, the signal is transmitted only in one direction from the input layer unit to the intermediate layer unit and from the intermediate layer unit to the output layer unit.

【0036】入力層のユニットには、外部からの入力信
号が1ユニットに1信号ずつ入力される。図3では、仮
想操作量U(^)=(U(^)1,U(^)2
…,U(^)g、制御量X=(X1,X
,…,Xhが1ユニットに1信号ずつ入力さ
れている。xiを入力層第i番ユニットの入力値とす
ると、
Input signals from the outside are input to the input layer units one by one. In FIG. 3, the virtual operation amount U (^) n = (U (^) 1 n , U (^) 2 n ,
, U (^) g n ) T , controlled variable X n = (X1 n , X
2 n , ..., Xh n ) T are input to each unit, one signal at a time. If xi i is the input value of the input layer i-th unit,

【数1】 入力層ユニットの入出力関数は恒等関数とする。入力層
ユニットの出力値yi(i=1,2,…,Νi)は次
のように表される。
(Equation 1) The input / output function of the input layer unit is the identity function. The output value yi i (i = 1, 2, ..., Νi) of the input layer unit is expressed as follows.

【0037】[0037]

【数2】 Νiは入力層ユニット数である(Νi=g+h)。(Equation 2) Νi is the number of input layer units (Νi = g + h).

【0038】次に、中間層ユニットの入力値は入力層ユ
ニットの出力値を入力層一中間層間の結合荷重値で重み
付けした合計から中間層ユニットの閾値を引いた値にな
る。
Next, the input value of the intermediate layer unit is a value obtained by subtracting the threshold value of the intermediate layer unit from the sum of the output value of the input layer unit weighted by the coupling weight value between the input layer and the intermediate layer.

【数3】 xhは中間層第j番ユニットの入力値、w1j,i は入
力層第i番ユニット−中間層第j番ユニット間の結合荷
重値、thhは中間層第j番ユニットの閾値、Nhは
中間層のユニット数を表す。
(Equation 3) xh j is the input value of the middle layer jth unit, w1 j, i is the combined load value between the input layer ith unit and the middle layer jth unit, thh j is the threshold value of the middle layer jth unit, Nh Represents the number of units in the intermediate layer.

【0039】中間層ユニットの入出力関数をシグモイド
型関数
The input / output function of the middle layer unit is a sigmoid type function.

【数4】 とすると、中間層第j番ユニットの出力値yhは入力
値xh,を使い、
(Equation 4) Then, the output value yh j of the j-th unit in the middle layer uses the input value xh j ,

【数5】 と表せる。(Equation 5) Can be expressed as

【0040】出力層ユニットの入力値は中間層ユニット
の出力値を中間層一出力層間の結合荷重値で重み付けし
た合計から出力層ユニットの閾値を引いた値になる。
The input value of the output layer unit is a value obtained by subtracting the threshold value of the output layer unit from the sum of the output value of the intermediate layer unit weighted by the coupling weight value between the intermediate layer and the output layer.

【0041】[0041]

【数6】 xoは出力層第k番ユニットの入力値、w2k,j は中
間層第j番ユニット−出力層第k番ユニット間の結合荷
重値、thoは出力層第k番ユニットの閾値、Noは
出力層のユニット数を表す。出力層ユニットの入出力関
数は恒等関数とする。
(Equation 6) xo k input value of the k-th unit output layer, w2 k, j intermediate layer j-th unit - bond load value between the output layer the k-th unit, tho k is a threshold of the k-th unit output layer, No Represents the number of units in the output layer. The input / output function of the output layer unit is an identity function.

【0042】[0042]

【数7】 この出力層ユニットの出力信号が外部に出力される。図
3では時刻(n+p)Δtの制御量の予測値X(〜)
n+p =(X1(〜)n+p ,X(〜)2n+p …,X(〜)
n+p になる。
(Equation 7) The output signal of this output layer unit is output to the outside. In FIG. 3, the predicted value X (-) of the control amount at time (n + p) Δt
n + p = (X1 (~) n + p , X (~) 2n + p ..., X (~)
h n + p ) T.

【0043】[0043]

【数8】 以上が神経回路モデル11の前向き計算の計算式であ
る。
(Equation 8) The above is the calculation formula for the forward calculation of the neural circuit model 11.

【0044】次に、神経回路モデルの誤差逆伝播計算に
ついて説明する。
Next, the error back propagation calculation of the neural network model will be described.

【0045】制御量予測部7によって予測された制御量
X(〜)n+p と、目標制御量Xが操作量修正部8に入
力されると、操作量修正部8では、仮想操作量U(^)
の修正量が計算され、仮想操作量U(^)が修正さ
れる。制御量予測部7が神経回路モデル11から構成さ
れる場合には、仮想操作量U(^)の修正量は神経回
路モデル11の誤差逆伝播計算によって計算できる。
When the control amount X (-) n + p predicted by the control amount predicting unit 7 and the target control amount Xd are input to the operation amount correcting unit 8, the operation amount correcting unit 8 calculates the virtual operation amount. U (^)
The correction amount of n is calculated, and the virtual operation amount U (^) n is corrected. When the control amount prediction unit 7 is composed of the neural circuit model 11, the correction amount of the virtual operation amount U (^) n can be calculated by the error back propagation calculation of the neural circuit model 11.

【0046】神経回路モデルの出力信号と望ましい出力
信号から誤差関数を定義する。図3の場合には、制御量
予測部7の神経回路モデル11の前向き計算によって計
算された予測制御量X(〜)n+p と、目標制御量X
(〜)=(Xl,X2,…,Xhとの誤差
から誤差関数Eを次のように定義する。
An error function is defined from the output signal of the neural network model and the desired output signal. In the case of FIG. 3, the predicted control amount X (-) n + p calculated by the forward calculation of the neural circuit model 11 of the control amount prediction unit 7 and the target control amount X
(~) D = (Xl d , X2 d, ..., Xh d) define the error between T error function E as follows.

【0047】[0047]

【数9】 次に、この誤差関数を減少させるユニット出力値の修正
量を、出力層から入力層へ層毎に順に求めていき、最終
的には入力信号の修正量を求める。まず、出力層ユニッ
トの出力値の修正量は、正の定数ηを使って
(Equation 9) Next, the correction amount of the unit output value that reduces this error function is sequentially obtained for each layer from the output layer to the input layer, and finally the correction amount of the input signal is obtained. First, the correction amount of the output value of the output layer unit is calculated by using the positive constant η.

【数10】 と計算される。(Equation 10) Is calculated.

【0048】次に、中間層ユニットの出力値の修正量
は、出力層ユニットの修正量を使って次のように表され
る。
Next, the correction amount of the output value of the intermediate layer unit is expressed as follows using the correction amount of the output layer unit.

【0049】[0049]

【数11】 同様に入力層ユニットの出力値の修正量は、中間層ユニ
ットの修正量を使って、
[Equation 11] Similarly, the correction amount of the output value of the input layer unit, using the correction amount of the middle layer unit,

【数12】 と表される。f′(x)はシグモイド関数f(x)の導
関数を表していて、具体的には、
(Equation 12) It is expressed as f ′ (x) represents the derivative of the sigmoid function f (x), and specifically,

【数13】 と表せる。入力層ユニットの入出力関数は恒等関数であ
るから、出力値の修正量はそのまま入力信号の修正量に
なる。
(Equation 13) Can be expressed as Since the input / output function of the input layer unit is the identity function, the correction amount of the output value becomes the correction amount of the input signal as it is.

【0050】神経回路モデルが図3の場合には、入力信
号である仮想操作量U(^)の修正量ΔUは、
When the neural circuit model is as shown in FIG. 3, the correction amount ΔU n of the virtual operation amount U (^) n which is the input signal is

【数14】 と表現される。この修正量が仮想操作量U(^)に加
算される。
[Equation 14] Is expressed as This correction amount is added to the virtual operation amount U (^) n .

【0051】以上が誤差逆伝播計算と、この計算によっ
て実現される仮想操作量の修正である。
The above is the error backpropagation calculation and the correction of the virtual operation amount realized by this calculation.

【0052】次に、神経回路モデルの学習計算について
図4を基に説明する。
Next, the learning calculation of the neural circuit model will be described with reference to FIG.

【0053】図4において、5は観測データ記憶部、1
1は神経回路モデル、12は減算器、13は誤差逆伝播
学習器、14は神経回路モデル11の入力層ユニットの
出力が誤差逆伝播学習器13に入力されることを示す矢
印、15は神経回路モデル11の中間層ユニットの出力
が誤差逆伝播学習器13に入力されることを示す矢印、
16は神経回路モデル11の中間層一出力層間の結合荷
重値が誤差逆伝播学習器13に入力されることを示す矢
印、17は誤差逆伝播学習器13で計算された入力層一
中間層間の結合荷重値と中間層ユニットの閾値の修正量
を各結合荷重、中間層ユニットに出力し、各結合荷重値
と閾値の修正を行うことを示す矢印、18は誤差逆伝播
学習器13で計算された中間層一出力層間の結合荷重値
と出力層ユニットの閾値の修正量を各結合荷重、出力層
ユニットに出力し、各結合荷重値と閾値の修正を行うこ
とを示す矢印を表す。
In FIG. 4, 5 is an observation data storage unit, 1
1 is a neural network model, 12 is a subtractor, 13 is an error backpropagation learning device, 14 is an arrow indicating that the output of the input layer unit of the neural circuit model 11 is input to the error backpropagation learning device 13, and 15 is a neural network. An arrow indicating that the output of the intermediate layer unit of the circuit model 11 is input to the error backpropagation learning device 13,
Reference numeral 16 denotes an arrow indicating that the coupling weight value between the intermediate layer and the output layer of the neural network model 11 is input to the error backpropagation learning device 13, and 17 indicates between the input layer and the intermediate layer calculated by the error backpropagation learning device 13. An arrow indicating that the combined weight value and the correction amount of the threshold value of the intermediate layer unit are output to each combined load and intermediate layer unit and the combined load value and the threshold value are corrected, 18 is calculated by the error backpropagation learning device 13. An arrow indicating that the combined weight value between the intermediate layer and the output layer and the correction amount of the threshold value of the output layer unit are output to each combined load and output layer unit, and each combined weight value and the threshold value are corrected is shown.

【0054】過去の時刻sΔt(s=n−l,n−l+
1,…,n−p−1)について、時刻sΔtの操作量U
と制御量Xが入力信号として、観測データ記憶部5
から神経回路モデル11に出力される。神経回路モデル
11では時刻sΔtの操作量Uと制御量Xを入力信
号として前向き計算を行い、出力信号X(〜)s+p を出
力する。減算器12では観測データ記憶部5から教師信
号として出力された応答時間後の制御量Χs+p と神経回
路モデル11の出力信号X(〜)s+p との差分Xs+p
Χ(〜)s+p が計算され、誤差逆伝播学習器13に入力
される。誤差逆伝播学習器13には差分の他に、神経回
路モデルの入力層ユニットの各出力値、中間層ユニット
の各出力値、中間層一出力層間の各結合荷重値が入力さ
れ、結合荷重値、閾値の修正量が計算される。
Past time sΔt (s = n−1, n−1 +
1, ..., Np-1), the manipulated variable U at time sΔt
s and the controlled variable X s as input signals, the observation data storage unit 5
Is output to the neural circuit model 11. In the neural circuit model 11, forward calculation is performed using the manipulated variable U s and the controlled variable X s at time sΔt as input signals, and the output signal X (-) s + p is output. In the subtractor 12, the difference X s + p − between the control amount Χ s + p after the response time output as the teacher signal from the observation data storage unit 5 and the output signal X (-) s + p of the neural circuit model 11
Χ (∼) s + p is calculated and input to the error backpropagation learning device 13. In addition to the difference, each output value of the input layer unit of the neural network model, each output value of the intermediate layer unit, and each coupling weight value between the intermediate layer and one output layer are input to the error back-propagation learning device 13, and the coupling weight value is input. , The threshold modification amount is calculated.

【0055】誤差逆伝播学習器13では、教師信号X
s+p と神経回路モデル11の出力信号Xs+p との差分か
ら誤差関数Eが次のように定義される。
In the error backpropagation learning device 13, the teacher signal X
The error function E is defined as follows from the difference between s + p and the output signal X s + p of the neural circuit model 11.

【0056】[0056]

【数15】 誤差逆伝播学習法に従つて、神経回路モデル11の結合
荷重値、閾値の修正量は次のように計算される。
(Equation 15) According to the error backpropagation learning method, the connection weight value of the neural network model 11 and the correction amount of the threshold value are calculated as follows.

【0057】[0057]

【数16】 Δw2k,j は中間層第j番ユニット−出力層第k番ユニ
ット間の結合荷重値w2k,j の修正量、Δthoは出
力層第k番ユニットの閾値thoの修正量、Δw1
j,i は入力層第i番ユニット−中間層第j番ユニット間
の結合荷重値w1j,i の修正量、Δthhは中間層第
j番ユニットの閾値thhの修正量、εは学習定数で
ある。yo 時刻sΔtのデータが入力された時の出
力層第k番ユニットの出力値、xo 時刻sΔtのデ
ータが入力された時の出力層第k番ユニットの入力値、
yh は時刻sΔtのデータが入力された時の中間層
第j番ユニットの出力値、xh は時刻sΔtのデー
タが入力された時の中間層第j番ユニットの入力値、y
は時刻sΔtのデータが入力された時の中間層第
i番ユニットの出力値である。これらの修正量を基に、
結合荷重値、閾値が修正される。
(Equation 16) Derutadaburyu2 k, j is the intermediate layer j-th unit - correction amount of the coupling weight value w2 k, j between the output layer the k-th unit, Derutatho k is the correction amount of the threshold tho k of the k-th unit output layer, .DELTA.W1
j, i is the correction amount of the coupling load value w1 j, i between the input layer i-th unit and the intermediate layer j-th unit, Δthh j is the correction amount of the threshold thh j of the intermediate layer j-th unit, and ε is the learning value. It is a constant. yo s k time output layer output values of the k-th unit when data is input in Esuderutati, the input values of the output layer the k th unit when data xo s k time Esuderutati is input,
yh s j is the output value of the middle-layer j-th unit when the data at time sΔt is input, and xh s k is the input value of the middle-layer j-th unit when the data at time sΔt is input, y
i s i is the output value of the i-th unit in the middle layer when the data at time sΔt is input. Based on these corrections
The connection weight value and the threshold value are modified.

【0058】次に、本発明の他の実施の形態を図5に基
づき説明する。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0059】図5に示す制御装置では、図1に示した制
御装置に応答時間算出部19が付加されている。応答時
間算出部19は、制御対象1の応答時間を算出する。応
答時間算出部19は過去m単位時間に制御対象1に入力
された操作量の時系列U=(Un-m ,Un-m+1 ,…,U
n-1 )と制御対象1で計測された制御量の時系列X=
(Xn-m ,Xn-m+1 ,…,Xn-1 )に基づき、制御対象
1に入力された操作量による影響が制御量に現れるまで
の制御対象1の応答時間を計算し、学習部4に出力する
(mは正の整数である)。
In the control device shown in FIG. 5, a response time calculating section 19 is added to the control device shown in FIG. The response time calculation unit 19 calculates the response time of the controlled object 1. The response time calculation unit 19 is a time series U = (U nm , U n-m + 1 , ..., U of the manipulated variables input to the controlled object 1 in the past m unit time.
n-1 ) and the time series of the controlled variable X =
Based on (X nm , X n-m + 1 , ..., X n-1 ), the response time of the controlled object 1 until the influence of the manipulated variable input to the controlled object 1 appears in the controlled variable is calculated and learned. Output to the unit 4 (m is a positive integer).

【0060】次に、本発明の他の実施の形態を図6に基
づき説明する。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0061】図6に示す制御装置では、操作部2が時間
遅れを持つことを考慮したものである。同図に示すよう
に、制御対象1で計測された制御量Xは調節部2に入
力される。調節部2は制御対象1で計測された制御量Χ
と目標制御量Xに基づき、調節信号Cを算出す
る。操作部3では調節部2で算出された調節信号C
基づき操作量Uが出力されるが、操作部3は操作遅れ
時間を持ち、入力された調節信号は操作遅れ時間遅れて
操作量として出力される。制御対象1には操作部3が出
力した操作量Uが入力され、その操作量Uが変化す
ることで制御される。 学習部4は制御対象1に操作量
が入力されてからその操作量による影響が制御量に現れ
るまでの応答時間pΔtと、調節部2で算出された調節
信号が操作部3を通して操作量として実現されるまでの
操作遅れ時間qΔtと、観測データ記憶部5に記憶され
た過去l単位時間に計測された制御量(Xn-l ,X
n-l+1 ,…,Xn-1 )と制御対象1に入力された操作量
(Un-l ,Un-l+1 ,…,Un-1)(lは正の整数)か
らなる観測データに基づいて、調節部2のパラメータW
を学習によって調節し、調節部2へ出力する。上記操作
遅れ時間qΔtは、応答時間pΔtと同様に、調節部2
で算出された調節信号が操作部3を通して操作量として
実現されるまでの時間を予め計測あるいは算出して設定
しておいてもよいし、後述するように調節部2の変動に
応じて動的に設定するようにしてもよい。
The control device shown in FIG. 6 takes into consideration that the operating section 2 has a time delay. As shown in the figure, the controlled variable X n measured by the controlled object 1 is input to the adjustment unit 2. The adjusting unit 2 controls the controlled variable Χ measured by the controlled object 1.
The adjustment signal C n is calculated based on n and the target control amount X d . The operation unit 3 outputs the operation amount U n based on the adjustment signal C n calculated by the adjustment unit 2. However, the operation unit 3 has an operation delay time, and the input adjustment signal delays the operation delay time and the operation amount is delayed. Is output as. The operation amount U n output by the operation unit 3 is input to the controlled object 1 and is controlled by changing the operation amount U n . The learning unit 4 realizes the response time pΔt from when the operation amount is input to the controlled object 1 until the influence of the operation amount appears in the control amount and the adjustment signal calculated by the adjustment unit 2 as the operation amount through the operation unit 3. Operation delay time qΔt until the operation is performed, and the control amount (X nl , X) measured in the past 1 unit time stored in the observation data storage unit 5.
n-l + 1 , ..., X n-1 ) and the manipulated variables (U nl , U n-l + 1 , ..., U n-1 ) input to the controlled object 1 (l is a positive integer) Based on the observation data, the parameter W of the adjusting unit 2
Is adjusted by learning and output to the adjusting unit 2. The operation delay time qΔt is the same as the response time pΔt.
The time until the adjustment signal calculated in step 3 is realized as an operation amount through the operation unit 3 may be measured or calculated in advance, and may be set in accordance with a change in the adjustment unit 2 as described later. It may be set to.

【0062】図7は図6に示した調節部2の構成の一例
を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of the adjusting section 2 shown in FIG.

【0063】図7に示すように、仮想操作量算出部6は
制御対象1で計測された制御量X及び目標制御量X
に基づき、仮想操作量U(^)を算出する。制御量予
測部7は仮想操作量U(^)と制御対象1で計測され
た制御量Xに基づき、仮想操作量U(^)が調節信
号として出力された場合のpΔt時間後の予測制御量Χ
(〜)n+p を算出する。pΔtは制御対象1の応答時間
である。操作量修正部8は、制御量予測部7で予測され
たpΔt時間後の制御量Xn+p 及び目標制御量Xに基
づき、予測制御量X(〜)n+p が目標制御量Xに近付
くように仮想操作量U(^)を修正する。第1スイッ
チ9は制御対象1で制御量が計測されると下側に閉じ、
仮想操作量算出部6で算出された仮想操作量U(^)
を制御量予測部7に入力し、その後、第1スイッチ9は
次の計測時まで上側に閉じて、操作量修正部8で修正さ
れた仮想操作量U(^)を制御量予測部7の入力に
し、所定の回数、あるいは予測制御量X(〜)n+p と目
標制御量Xの差が所定の値以下になるまで、制御量予
測部7による制御量の予測と操作量修正部8による操作
量の修正が繰り返される。制御量予測部7による制御量
の予測と操作量修正部8による操作量の修正が所定の回
数まで、あるいは予測制御量Χ(〜)n+p と目標制御量
の差が所定の値以下になるまで繰り返されると、第
2スイッチ10が閉じ、仮想操作量U(^)が調節信
号Cとして操作部3へ出力される。
As shown in FIG. 7, the virtual manipulated variable calculator 6 controls the controlled variable X n and the target controlled variable X d measured for the controlled object 1.
The virtual operation amount U (^) n is calculated based on Based on the virtual operation amount U (^) n and the control amount X n measured by the controlled object 1, the control amount predicting unit 7 calculates the virtual operation amount U (^) n as an adjustment signal after pΔt time. Predicted controlled variable Χ
(~) Calculate n + p . pΔt is the response time of the controlled object 1. Manipulated variable correcting section 8, based on the control amount X n + p and the target control amount X d after predicted pΔt time by the control amount prediction unit 7, the predicted controlled variable X (~) n + p is the target control amount X The virtual manipulated variable U (^) n is modified so as to approach d . The first switch 9 closes downward when the controlled variable is measured by the controlled object 1,
Virtual operation amount U (^) n calculated by the virtual operation amount calculation unit 6
Is input to the control amount predicting unit 7, and then the first switch 9 is closed upward until the next measurement, and the virtual operation amount U (^) n corrected by the operation amount correcting unit 8 is input to the control amount predicting unit 7 Input, and until the predetermined number of times, or until the difference between the predicted control amount X (-) n + p and the target control amount Xd becomes a predetermined value or less, the control amount prediction unit 7 predicts the control amount and corrects the manipulated variable. The correction of the operation amount by the unit 8 is repeated. The control amount prediction unit 7 predicts the control amount and the operation amount correcting unit 8 corrects the operation amount up to a predetermined number of times, or the difference between the predicted control amount Χ (~) n + p and the target control amount X d is a predetermined value. When it is repeated until the following, the second switch 10 is closed and the virtual operation amount U (^) n is output to the operation unit 3 as the adjustment signal C n .

【0064】図8は図7に示した制御量予測部7の構成
の一例を示す図である。ここでも、制御量予測部7は神
経回路モデルから構成されている。図8では時刻nΔt
の仮想操作量U(^)=(U(^)1,U(^)2
,…,U(^)g(gは操作量の次元数を表
す)と制御量Χ=(Χ1,Χ2,…,Χh
(hは制御量の次元数を表す)が入力されると、応答時
間pΔt後の予測制御量X(〜)n+p =(X(〜)1
n+p ,Χ(〜)2n+p ,…,Χ(〜)hn+p が出力
される神経回路モデル11の制御時の予測計算の信号の
流れを示している。この入力信号から出力信号を求める
のは先に示した神経回路モデル11の前向き計算によっ
て行われる。
FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of the control amount predicting section 7 shown in FIG. In this case as well, the control amount prediction unit 7 is composed of a neural circuit model. In FIG. 8, time nΔt
Virtual operation amount U (^) n = (U (^) 1n , U (^) 2 of
n , ..., U (^) g n ) T (g represents the number of dimensions of the manipulated variable) and the controlled variable Χ n = (Χ 1 n , Χ 2 n , ..., Χ h n ) T
When (h represents the number of dimensions of the controlled variable) is input, the predicted controlled variable X (~) n + p = (X (~) 1 after the response time pΔt is reached.
n + p , Χ (-) 2n + p , ..., Χ (-) h n + p ) T is output, showing the signal flow of the prediction calculation during control of the neural circuit model 11. The output signal is obtained from the input signal by the forward calculation of the neural circuit model 11 described above.

【0065】制御量予測部7が神経回路モデル11から
構成される場合には、操作量修正部8は先に示した神経
回路モデル11の誤差逆伝播計算によって仮想操作量U
(^)の修正量を求め、仮想操作量が修正される。
When the control amount predicting unit 7 is composed of the neural circuit model 11, the operation amount correcting unit 8 calculates the virtual operation amount U by the error backpropagation calculation of the neural circuit model 11 described above.
(^) The virtual operation amount is corrected by obtaining the correction amount of n .

【0066】ここで、制御量予測部7が神経回路モデル
11から構成される場合には、学習部4は以下のように
構成される。
Here, when the control amount predicting unit 7 is composed of the neural circuit model 11, the learning unit 4 is structured as follows.

【0067】すなわち、学習部4は、制御対象1の応答
時間pΔtと、操作遅れ時間qΔtと、観測データ記憶
部5に記憶された過去の制御量と操作量からなる観測デ
ータに基づいて学習データを作成し、制御量予測部7を
構成する神経回路モデル11の学習を行う。
That is, the learning unit 4 learns data based on the response time pΔt of the controlled object 1, the operation delay time qΔt, and the observation data that is stored in the observation data storage unit 5 and includes the past control amount and operation amount. Is created, and the neural circuit model 11 that constitutes the control amount prediction unit 7 is learned.

【0068】観測データの時刻sΔtの操作量Uと制
御量Χは時刻sΔtに制御対象1に入力された操作量
と時刻sΔtに制御対象1で計測された制御量である。
従って、操作部3が時間遅れを持つ場合に、入力信号
(U,X)、教師信号(Xs+p )(s=n−l,n
−l+1,…,n−p−1)を学習データとして学習を
行うと、神経回路モデル11は時刻sΔtに計測された
制御量Xと時刻sΔtに制御対象1に入力された操作
量UからpΔt時間後の制御量Xs+p を出力するよう
になる。この神経回路モデル11を制御量予測部7とし
て制御を行うと、調節部2では予測制御量X(〜)n+p
が目標制御量Xに近付くための操作量Uの値が求め
られてしまい、実際にその値が制御対象1に入力される
のは操作遅れ時間qΔt後になるので、正確な制御がで
きなくなる。
[0068] an operation amount U s and the controlled variable chi s operation amount input to the time sΔt to the controlled object 1 and the time control amount measured by the control target 1 to sΔt time sΔt observation data.
Therefore, when the operation unit 3 has a time delay, the input signal (U s , X s ) and the teacher signal (X s + p ) (s = n-1, n)
When learning is performed using −l + 1, ..., Np−1) as learning data, the neural circuit model 11 causes the controlled variable X s measured at time sΔt and the manipulated variable U s input to the controlled object 1 at time sΔt. Then, the control amount X s + p after pΔt time is output. When this neural circuit model 11 is controlled as the control amount predictor 7, the controller 2 causes the predictive control amount X (-) n + p
There will be a demand value of the operating amount U n for approaching the target control amount X d, since the actual value is input to the control object 1 is after the operation delay time Qderutati, can not be accurately controlled .

【0069】そこで、本発明では、神経回路モデル11
に、制御対象1で計測された制御量Xと調節信号C
を入力すると、pΔt時間後の予測制御量X(〜)n+p
が出力されるように、神経回路モデル11の学習を行う
ために、図9に示すように、制御量Xs=(X1,X
,…,Xh)と操作遅れ時間qΔt後に制御対象
1に入力される操作量Us+q =(U1s+q ,U2s+q
…,Ugs+q )を入力信号、応答時間pΔt後の制御量
Χs+p =(Χ1s+p ,Χ2s+p ,…Xhs+p )を教師信
号にした学習データを作成する(s=n−l,n−l+
1,…,n−p−1)。この学習データで学習ができれ
ば、制御時に調節部2で求められた調節信号Cは、操
作遅れ時間qΔt後に制御対象1に入力された時に応答
時間pΔt後の制御量Xn+p が目標制御量Xに近付く
操作量なので、正確な制御ができる。
Therefore, in the present invention, the neural circuit model 11
In addition, the controlled variable X n and the adjustment signal C n measured in the controlled object 1
, The predicted controlled variable X (~) n + p after pΔt time
In order to perform the learning of the neural circuit model 11 so as to output the control amount Xs = (X1 s , X
2 s , ..., Xh s ) and the manipulated variable U s + q = (U1 s + q , U2 s + q , which is input to the controlled object 1 after the operation delay time qΔt.
,, Ug s + q ) as the input signal, and the control amount after the response time pΔt Χ s + p = (Χ 1 s + p , Χ 2 s + p ,… Xh s + p ) is used as the teacher signal to create learning data. (S = n-1, n-1 +
1, ..., Np-1). If learning can be performed with this learning data, the control signal C n obtained by the adjusting unit 2 during control is the target control amount X n + p after the response time pΔt when input to the control target 1 after the operation delay time qΔt. Since the operation amount approaches the amount Xd , accurate control can be performed.

【0070】次に、本発明の他の実施の形態を図10に
基づき説明する。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0071】図10に示す制御装置では、図6に示した
制御装置に操作遅れ時間計測部20が付加されている。
操作遅れ時間計測部20は過去m単位時間に調節部2で
算出された調節信号の時系列C=(Cn-m ,Cn-m+1
…,Cn-1 )と、操作部3から出力された操作量の時系
列U=(Un-m ,Un-m+1 ,…,Un-1 )に基づき、調
節信号が操作部3に入力されて操作量として出力される
までの操作遅れ時間qΔtを計算し、学習部4に出力す
る。mは正の整数である。操作遅れ時間計測部20が付
加されることにより、操作部3の特性変化によって操作
遅れ時間qΔtが変化する場合でも、操作遅れ時間計測
部20によって変化後の操作遅れ時間qΔtが計算さ
れ、学習部4に出力される。学習部4では操作遅れ時間
計測部20から入力された操作遅れ時間qΔtに従い、
学習データを作成し、学習を行うので、操作遅れ時間が
変化する場合でも正しく制御し続けることができる。
In the control device shown in FIG. 10, an operation delay time measuring section 20 is added to the control device shown in FIG.
The operation delay time measuring unit 20 has a time series C = (C nm , C n-m + 1 , of the adjustment signal calculated by the adjusting unit 2 in the past m unit time,
, C n-1 ) and the time series U = (U nm , U n-m + 1 , ..., U n-1 ) of the manipulated variables output from the operating unit 3, the adjustment signal The operation delay time qΔt from the input to the output to the output as the operation amount is calculated and output to the learning unit 4. m is a positive integer. By adding the operation delay time measuring unit 20, even if the operation delay time qΔt changes due to the characteristic change of the operation unit 3, the operation delay time measuring unit 20 calculates the changed operation delay time qΔt, and the learning unit 4 is output. In the learning unit 4, according to the operation delay time qΔt input from the operation delay time measuring unit 20,
Since learning data is created and learning is performed, correct control can be continued even if the operation delay time changes.

【0072】次に、本発明の他の実施の形態を図11に
基づき説明する。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0073】図11に示す制御装置では、制御対象1で
計測された制御量を調節部2に伝送するのに、むだ時間
を持つ伝送部が存在することを考慮したものである。
The control device shown in FIG. 11 takes into consideration that there is a transmission section having a dead time for transmitting the control amount measured by the controlled object 1 to the adjustment section 2.

【0074】同図に示すように、時刻nΔtに制御対象
1で計測された制御量Χは、伝送部21を通して調節
部2に入力されるが、伝送部21は伝送むだ時間を持
ち、制御対象1で計測された制御量Χは伝送むだ時間
遅れて調節部2に入力される。時刻nΔtに調節部2に
入力される制御量をX′と表す。調節部2は制御量
X′と目標制御量Xに基づき、調節信号Cを算出
する。操作部3では調節部2で算出された調節信号C
に基づき操作量Uが出力される。制御対象1には操作
部3が出力した操作量Uが入力され、その操作量U
が変化することで制御される。
As shown in the figure, the control amount n measured at the controlled object 1 at the time nΔt is input to the adjustment unit 2 through the transmission unit 21, but the transmission unit 21 has a transmission dead time and control is performed. control amount chi n measured by the subject 1 is input to the modulating portion 2 delayed transmission dead time. The control amount input to the adjusting unit 2 at time nΔt is represented by X ′ n . The adjustment unit 2 calculates the adjustment signal C n based on the control amount X ′ n and the target control amount X d . In the operation unit 3, the adjustment signal C n calculated by the adjustment unit 2
The manipulated variable U n is output based on The controlled object 1 is input operating amount U n of the operation unit 3 and output, the operation amount U n
Is controlled by changing.

【0075】学習部4は制御対象1に操作量が入力され
てからその操作量による影響が制御量に現れるまでの応
答時間pΔtと、制御対象1で計測された制御量X
伝送部21を通して調節部2に入力されるまでの伝送む
だ時間rΔtと、観測データ記憶部5に記憶された過去
l単位時間に計測された制御量(Χn-l ,Xn-l+1
…,Xn-1 )と制御対象1に入力された操作量
(Un-l ,Un-l+1 ,…,Un-1)からなる観測データ
に基づいて、調節部2のパラメータWを学習によって調
節し、調節部2へ出力する。上記伝送むだ時間は、操作
遅れ時間qΔtや応答時間pΔtと同様に、制御対象1
で計測された制御量Xが伝送部21を通して調節部2
に入力されるまでの時間を予め計測あるいは算出して設
定しておいてもよいし、後述するように伝送部21の変
動に応じて動的に設定するようにしてもよい。
The learning unit 4 receives the response time pΔt from the input of the manipulated variable to the controlled object 1 until the influence of the manipulated variable appears in the controlled variable, and the controlled variable X n measured by the controlled object 1 as the transmission unit 21. Transmission delay time rΔt until it is input to the adjustment unit 2 through the control data and the control amount (Χ nl , X n-l + 1 ,
, X n-1 ) and the manipulated variables (U nl , U n-l + 1 , ..., U n-1 ) input to the controlled object 1, based on the observation data, the parameter W of the adjusting unit 2 is set. It is adjusted by learning and output to the adjusting unit 2. The transmission dead time is the same as the operation delay time qΔt and the response time pΔt.
The control amount X n measured by the controller 2 is transmitted through the transmitter 21.
The time until it is input may be measured or calculated and set in advance, or may be dynamically set according to the variation of the transmission unit 21 as described later.

【0076】図12は図11に示した調節部2の構成の
一例を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing an example of the configuration of the adjusting section 2 shown in FIG.

【0077】図12に示す調節部2が図7に示した調節
部2と異なるのは調節部2に入力される制御量X´
制御対象1で計測された制御量Xに対して伝送むだ時
間rΔt遅れていることである。仮想操作量算出部6は
伝送部21を通して入力された制御量X′及び目標制
御量Xに基づき、仮想操作量U(^)を算出する。
制御量予測部7は仮想操作量U(^)と制御量Χ´
に基づき、仮想操作量U(^)が調節信号として出力
された場合のpΔt時間後の予測制御量X(〜)n+p
算出する。pΔtは制御対象1の応答時間である。操作
量修正部8は、制御量予測部7で予測されたpΔt時間
後の制御量Xn+p 及び目標制御量Xに基づき、予測制
御量X(〜)n+p が目標制御量Xに近付くように仮想
操作量U(^)を修正する。第1スイッチ9は制御対
象1で制御量が計測されると下側に閉じ、仮想操作量算
出部6で算出された仮想操作量U(^)を制御量予測
部7に入力し、その後、第1スイッチ9は次の計測時ま
で上側に閉じて、操作量修正部8で修正された仮想操作
量U(^)を制御量予測部7の入力にし、所定の回
数、あるいは予測制御量Χ(〜)n+p と目標制御量Χ
の差が所定の値以下になるまで、制御量予測部7による
制御量の予測と操作量修正部8による操作量の修正が繰
り返される。制御量予測部7による制御量の予測と操作
量修正部8による操作量の修正が所定の回数まで、ある
いは予測制御量Χ(〜)n+p と目標制御量Xの差が所
定の値以下になるまで繰り返されると第2スイッチ10
が閉じ、仮想操作量U(^)が調節信号Cとして操
作部3へ出力される。
[0077] adjusting section 2 shown in FIG. 12 relative to adjustment portion 2 differs from the control amount control amount X'n inputted to modulating section 2 is measured by the control target 1 is X n shown in FIG. 7 That is, the transmission dead time rΔt is delayed. The virtual operation amount calculation unit 6 calculates the virtual operation amount U (^) n based on the control amount X'n and the target control amount Xd input through the transmission unit 21.
The control amount predicting unit 7 calculates the virtual operation amount U (^) n and the control amount Χ ' n.
Based on, the predicted control amount X (-) n + p after pΔt time when the virtual operation amount U (^) n is output as the adjustment signal is calculated. pΔt is the response time of the controlled object 1. Manipulated variable correcting section 8, based on the control amount X n + p and the target control amount X d after predicted pΔt time by the control amount prediction unit 7, the predicted controlled variable X (~) n + p is the target control amount X The virtual manipulated variable U (^) n is modified so as to approach d . The first switch 9 closes downward when the controlled variable is measured by the controlled object 1, inputs the virtual manipulated variable U (^) n calculated by the virtual manipulated variable calculating unit 6 into the controlled variable predicting unit 7, and thereafter. , The first switch 9 is closed to the upper side until the next measurement, and the virtual operation amount U (^) n corrected by the operation amount correction unit 8 is input to the control amount prediction unit 7, and the predetermined number of times or the prediction control is performed. Quantity Χ (~) n + p and target control quantity Χ d
The control amount prediction by the control amount prediction unit 7 and the correction of the operation amount by the operation amount correction unit 8 are repeated until the difference is less than or equal to a predetermined value. The control amount prediction unit 7 predicts the control amount and the operation amount correcting unit 8 corrects the operation amount up to a predetermined number of times, or the difference between the predicted control amount Χ (~) n + p and the target control amount X d is a predetermined value. When repeated until the second switch 10
Is closed, and the virtual operation amount U (^) n is output to the operation unit 3 as the adjustment signal C n .

【0078】図13は図12に示した制御量予測部7の
構成の一例を示す図である。ここでも、制御量予測部7
は神経回路モデルから構成されている。図13では時刻
nΔtの仮想操作量U(^)=(U(^)1,U
(^)2,…,U(^)g(gは操作量の次元
数を表す)と制御量Χ´(X1′,X2′,…,
Χh′(hは制御量の次元数を表す)が入力され
ると、応答時間pΔt後の予測制御量X(〜)n+p
(X1n+p ,X2n+p ,…,Xhn+p が出力される
神経回路モデル11の制御時の予測計算の信号の流れを
示している。この入力信号から出力信号を求めるのは先
に示した神経回路モデル11の前向き計算によって行わ
れる。
FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of the control amount predicting section 7 shown in FIG. Again, the control amount predicting unit 7
Is composed of a neural circuit model. In FIG. 13, the virtual manipulated variable U (^) n = (U (^) 1 n , U at time nΔt
(^) 2 n, ..., U (^) g n) T (g represents the number of dimensions of the operation amount) and the controlled variable Χ'n (X1 'n, X2 ' n, ...,
When Χh ′ n ) T (h represents the number of dimensions of the controlled variable) is input, the predicted controlled variable X (∼) n + p = after the response time pΔt
(X1 n + p , X2 n + p , ..., Xh n + p ) T shows the signal flow of the prediction calculation during control of the neural circuit model 11. The output signal is obtained from the input signal by the forward calculation of the neural circuit model 11 described above.

【0079】制御量予測部7が神経回路モデル11から
構成される場合には、操作量修正部8は先に示した神経
回路モデル11の誤差逆伝播計算によって仮想操作量U
(^)の修正量を求め、仮想操作量を修正する。
When the control amount predicting unit 7 is composed of the neural circuit model 11, the operation amount correcting unit 8 calculates the virtual operation amount U by the error back propagation calculation of the neural circuit model 11 described above.
(^) Obtain the correction amount of n and correct the virtual operation amount.

【0080】ここで、制御量予測部7が神経回路モデル
11から構成される場合には、学習部4は以下のように
構成される。
Here, when the control amount predicting unit 7 is composed of the neural circuit model 11, the learning unit 4 is structured as follows.

【0081】すなわち、学習部4は、制御対象1の応答
時間pΔtと、伝送むだ時間rΔtと、観測データ記憶
部5に記憶された過去の制御量と操作量からなる観測デ
ータに基づいて学習データを作成し、制御量予測部7を
構成する神経回路モデル11の学習を行う。伝送部21
に伝送むだ時間がある場合に、入力信号(U
)、教師信号(Xs+p )(s=n−l,n−l+
1,…,n−p−1)を学習データとして学習を行う
と、神経回路モデル11は時刻sΔtに計測された制御
量Xと時刻sΔtに制御対象1に入力された操作量U
から応答時間pΔt後の制御量Χs+p を出力するよう
になる。この神経回路モデル11を制御量予測部7とし
て制御を行うと、制御量予測部7では伝送むだ時間rΔ
t前に計測された制御量を現在の制御量としてpΔt時
間後の予測制御量X(〜)n+p を出力するため、正確な
制御ができなくなる。
That is, the learning unit 4 learns data based on the response time pΔt of the controlled object 1, the transmission dead time rΔt, and the observation data including the past control amount and operation amount stored in the observation data storage unit 5. Is created, and the neural circuit model 11 that constitutes the control amount prediction unit 7 is learned. Transmission unit 21
If there is a dead time in transmission, the input signal (U s ,
X s), a teacher signal (X s + p) (s = n-l, n-l +
1, ..., Np-1) is used as learning data, the neural circuit model 11 controls the controlled variable X s measured at time sΔt and the manipulated variable U input to the controlled object 1 at time sΔt.
From s, the control amount Χ s + p after the response time pΔt is output. When this neural circuit model 11 is controlled by the control amount predicting unit 7, the control amount predicting unit 7 transmits the transmission dead time rΔ.
Since the control amount measured before t is used as the current control amount and the predicted control amount X (~) n + p after p [ Delta] t time is output, accurate control cannot be performed.

【0082】そこで、本発明では、時刻nΔtに調節部
2に入力される制御量X′と調節信号Cを神経回路
モデル11に入力すると、pΔt時間後の予測制御量Χ
(〜)n+p を出力するように、神経回路モデル11の学
習を行うために、図14に示すように、伝送むだ時間前
に制御対象1で計測された制御量Xs-r =(X1s-r
X2s-r ,…,Xhs-r )と操作量U=(U1,U
,…,Ug)を入力信号、応答時間pΔt後の制
御量Χs+p =(Χ1s+p ,Χ2+p ,…,Xhs+ p )を教
師信号にする(s=n−l+r,n−l+r+1,…,
n−p−1)。この学習データで学習ができれば、制御
時に調節部2で求められた調節信号Cは、伝送むだ時
間rΔt前に制御対象1で計測された制御量X´と調
節信号Cから予測される応答時間pΔt後の制御量Χ
n+p が目標制御量Χに近付く調節信号なので、正確な
制御ができる。
[0082] In the present invention, when the control amount X 'n and the adjustment signal C n inputted to modulating section 2 at time nΔt input to the neural network model 11, the prediction control amount after pΔt time Χ
In order to perform learning of the neural circuit model 11 so that (~) n + p is output, as shown in FIG. 14, the controlled variable X sr = (X1 sr measured by the controlled object 1 before the dead time of the transmission. ,
X2 sr , ..., Xh sr ) and the manipulated variable U s = (U1 s , U)
2 s , ..., Ug s ) as an input signal, and a control amount Χ s + p = (Χ 1 s + p , Χ 2 + p , ..., Xh s + p ) after the response time pΔt is used as a teacher signal (s = n -L + r, n-l + r + 1, ...,
n-p-1). If learning can be performed with this learning data, the adjustment signal C n obtained by the adjustment unit 2 at the time of control is predicted from the control amount X ′ n and the adjustment signal C n measured by the controlled object 1 before the transmission dead time rΔt. Control amount Χ after response time pΔt
Since n + p is adjustment signal approaches the target control amount chi d, it can be accurately controlled.

【0083】次に、本発明の他の実施の形態を図15に
基づき説明する。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0084】図15に示す制御装置では、図11に示し
た制御装置に伝送むだ時間計測部22が付加されてい
る。伝送むだ時間計測部22は、過去m単位時間に制御
対象1で計測された制御量の時系列X=(Xn-m ,X
n-m+1 ,…,Χn-1 )と、調節部2に入力された制御量
の時系列X′=(Xn-m ,Χ´n-m+1 ,…,Χ´n-1
に基づき、制御対象1で計測された制御量が調節部2に
入力されるまでの伝送むだ時間rΔtを計算し、学習部
4に出力する。mは正の整数である。伝送むだ時間計測
部22が付加されることにより、伝送部21の特性変化
によって伝送むだ時間が変化する場合でも、伝送むだ時
間計測部22によって変化後の伝送むだ時間rΔtが計
算され、学習部4に出力される。学習部4では伝送むだ
時間計測部22から入力された伝送むだ時間rΔtに従
い、学習データを作成し、学習を行うので、伝送むだ時
間が変化する場合でも正しく制御し続けることができ
る。
In the control device shown in FIG. 15, a transmission dead time measuring section 22 is added to the control device shown in FIG. The transmission dead time measuring unit 22 determines the time series X = (X nm , X of the controlled variable measured by the controlled object 1 in the past m unit time.
n-m + 1 , ..., Χ n-1 ) and the time series of control quantities input to the adjusting unit 2 X '= (X nm , Χ' n-m + 1 , ..., Χ ' n-1 ).
Based on, the transmission dead time rΔt until the controlled variable measured by the controlled object 1 is input to the adjusting unit 2 is calculated and output to the learning unit 4. m is a positive integer. By adding the transmission dead time measuring unit 22, even if the transmission dead time changes due to the characteristic change of the transmission unit 21, the transmission dead time measuring unit 22 calculates the changed transmission dead time rΔt, and the learning unit 4 Is output to. The learning unit 4 creates learning data according to the transmission dead time rΔt input from the transmission dead time measuring unit 22 and performs learning, so that correct control can be continued even when the transmission dead time changes.

【0085】次に、本発明の他の実施の形態を図16に
基づき説明する。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0086】図16に示す制御装置は、操作部3に調節
部2で算出された調節信号が操作量として制御対象1に
入力されるまでにむだ時間を持つこと、伝送部21に制
御対象1で計測された制御量を調節部2に伝送するのに
むだ時間を持つことを考慮したものである。同図に示す
ように、時刻nΔtに制御対象1で計測された制御量X
は、伝送部21を通して調節部2に入力されるが、伝
送部21は伝送むだ時間rΔtを持ち、制御対象1で計
測された制御量Xは伝送むだ時間rΔt遅れて調節部
2に入力される。時刻nΔtに調節部2に入力される制
御量をX′と表す。調節部2は制御量X′と目標制
御量Xに基づき、調節信号Cを算出する。操作部3
では調節部2で算出された調節信号Cに基づき操作量
が出力されるが、操作部3は時間遅れを持ち、入力
された調節信号Cは操作遅れ時間qΔt遅れて操作量
として出力される。制御対象1には操作部3が出力した
操作量Uが入力され、その操作量Uが変化すること
で制御される。
In the control device shown in FIG. 16, the operation unit 3 has a dead time until the adjustment signal calculated by the adjustment unit 2 is input to the control target 1 as an operation amount, and the transmission unit 21 controls the control target 1 This is because it takes a dead time to transmit the control amount measured in step 2 to the adjustment part 2. As shown in the figure, the controlled variable X measured by the controlled object 1 at time nΔt
n is input to the adjusting unit 2 through the transmitting unit 21, and the transmitting unit 21 has a transmission dead time rΔt, and the control amount X n measured by the controlled object 1 is input to the adjusting unit 2 with a delay of the transmission dead time rΔt. To be done. The control amount input to the adjusting unit 2 at time nΔt is represented by X ′ n . The adjustment unit 2 calculates the adjustment signal C n based on the control amount X ′ n and the target control amount X d . Operation part 3
Then, the operation amount U n is output based on the adjustment signal C n calculated by the adjustment unit 2, but the operation unit 3 has a time delay, and the input adjustment signal C n is delayed as the operation delay time qΔt to be an operation amount. Is output. The operation amount U n output by the operation unit 3 is input to the controlled object 1 and is controlled by changing the operation amount U n .

【0087】学習部4には制御対象1に操作量が入力さ
れてからその操作量による影響が制御量に現れるまでの
応答時間pΔtと、調節部2で算出された調節信号が操
作部3を通して操作量として実現されるまでの操作遅れ
時間qΔtと、制御対象1で計測された制御量が伝送部
21を通して調節部2に入力されるまでの伝送むだ時間
rΔtと、観測データ記憶部5に記憶された過去l単位
時間に計測された制御量(Xn-l ,Xn-l+1 ,…,X
n-1 )と制御対象1に入力された操作量(Un-l,U
n-l+1 ,…,Un-1 )からなる観測データに基づいて、
調節部2のパラメータWを学習によって調節し、調節部
2へ出力する。
In the learning unit 4, the response time pΔt from the input of the operation amount to the controlled object 1 until the influence of the operation amount appears in the control amount and the adjustment signal calculated by the adjusting unit 2 are transmitted through the operating unit 3. The operation delay time qΔt until it is realized as an operation amount, the transmission dead time rΔt until the control amount measured by the controlled object 1 is input to the adjustment unit 2 through the transmission unit 21, and stored in the observation data storage unit 5. Control amount (X nl , X n-l + 1 , ..., X
n-1 ) and the manipulated variables (U nl , U input to the controlled object 1 )
n-l + 1 , ..., U n-1 )
The parameter W of the adjusting unit 2 is adjusted by learning and output to the adjusting unit 2.

【0088】図17は図16に示した調節部2の構成の
一例を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing an example of the configuration of the adjusting section 2 shown in FIG.

【0089】図17に示すように、仮想操作量算出部6
は伝送部21を通して入力された制御量X′及び目標
制御量Xに基づき、仮想操作量U(^)を算出す
る。制御量予測部7は仮想操作量U(^)と制御量
X′に基づき、仮想操作量U(^)が調節信号とし
て出力された場合のpΔt時間後の予測制御量X(〜)
n+p を算出する。pΔtは制御対象1の応答時間であ
る。操作量修正部8は、制御量予測部7で予測されたp
Δt時間後の制御量Xn+p 及び目標制御量Xに基づ
き、予測制御量X(〜)n+p が目標制御量Xに近付く
ように仮想操作量U(^)を修正する。第1スイッチ
9は制御対象1で制御量が計測されると下側に閉じ、仮
想操作量算出部6で算出された仮想操作量U(^)
制御量予測部7に入力し、その後、第1スイッチ9は次
の計測時まで上側に閉じて、操作量修正部8で修正され
た仮想操作量U(^)を制御量予測部7の入力にし、
所定の回数、あるいは予測制御量X(〜)n+p と目標制
御量Xの差が所定の値以下になるまで、制御量予測部
7による制御量の予測と操作量修正部8による操作量の
修正が繰り返される。制御量予測部7による制御量の予
測と操作量修正部8による操作量の修正が所定の回数ま
で、あるいは予測制御量X(〜)n+p と目標制御量Χ
の差が所定の値以下になるまで繰り返されると、第2ス
イッチ10が閉じ、仮想操作量U(^)が調節信号C
として操作部3へ出力される。
As shown in FIG. 17, the virtual operation amount calculator 6
Calculates a virtual manipulated variable U (^) n based on the controlled variable X'n and the target controlled variable Xd input through the transmission unit 21. Control amount prediction unit 7 based on the virtual operation amount U (^) n and the controlled variable X 'n, the virtual operating amount U (^) predicted controlled amount after pΔt time when n is outputted as the adjustment signal X (~ )
Calculate n + p . pΔt is the response time of the controlled object 1. The manipulated variable correcting unit 8 calculates p calculated by the control amount predicting unit 7.
Based on the Δt time control amount after X n + p and the target control amount X d, modify the virtual operation amount U (^) n, as predicted controlled variable X (~) n + p approaches the target control amount X d . The first switch 9 closes downward when the controlled variable is measured by the controlled object 1, inputs the virtual manipulated variable U (^) n calculated by the virtual manipulated variable calculating unit 6 into the controlled variable predicting unit 7, and thereafter. , The first switch 9 is closed upward until the next measurement, and the virtual manipulated variable U (^) n corrected by the manipulated variable correcting unit 8 is input to the control amount predicting unit 7,
Prediction of the control amount by the control amount predicting unit 7 and operation by the operation amount correcting unit 8 until a predetermined number of times or a difference between the predicted control amount X (-) n + p and the target control amount Xd becomes a predetermined value or less The amount modification is repeated. The control amount prediction unit 7 predicts the control amount and the operation amount correction unit 8 corrects the operation amount up to a predetermined number of times, or the predicted control amount X (-) n + p and the target control amount Χ d
Is repeated until the difference becomes less than or equal to a predetermined value, the second switch 10 is closed, and the virtual manipulated variable U (^) n becomes the adjustment signal C.
It is output to the operation unit 3 as n .

【0090】図18は図17に示した制御量予測部7の
構成の一例を示す図である。ここでも、制御量予測部7
は神経回路モデルから構成されている。図18では時刻
nΔtの仮想操作量U(^)=(U(^)1,U
(^)2,…,U(^)g(gは操作量の次元
数を表す)と制御量X´=(X1′,Χ2´
…,Xh´(hは制御量の次元数を表す)を入力
すると、pΔt時間後の予測制御量X(〜)n+p =(X
(〜)1n+p ,X(〜)2n+p ,…,X(〜)hn+ p
を出力する神経回路モデル11の制御時の予測計算の
信号の流れを示している。この入力信号から出力信号を
求めるのは前述した神経回路モデル11の前向き計算に
よって行われる。
FIG. 18 is a diagram showing an example of the configuration of the control amount predicting section 7 shown in FIG. Again, the control amount predicting unit 7
Is composed of a neural circuit model. In FIG. 18, the virtual operation amount U (^) n = (U (^) 1 n , U at time nΔt
(^) 2 n, ..., U (^) g n) T (g represents the number of dimensions of the operation amount) and the controlled variable X'n = (X1 'n, Χ2' n,
, Xh ' n ) T (where h represents the number of dimensions of the controlled variable), the predicted controlled variable X (~) n + p = (X
(~) 1 n + p , X (~) 2 n + p , ..., X (~) h n + p )
The signal flow of the prediction calculation at the time of control of the neural circuit model 11 which outputs T is shown. The output signal is obtained from this input signal by the forward calculation of the neural circuit model 11 described above.

【0091】制御量予測部7が神経回路モデル11から
構成される場合には、操作量修正部8は前述した神経回
路モデル11の誤差逆伝播計算によって仮想操作量U
(^)の修正量を求め、仮想操作量を修正する。
When the control amount predicting unit 7 is composed of the neural circuit model 11, the operation amount correcting unit 8 calculates the virtual operation amount U by the error backpropagation calculation of the neural circuit model 11 described above.
(^) Obtain the correction amount of n and correct the virtual operation amount.

【0092】ここで、制御量予測部7が神経回路モデル
11から構成される場合には、学習部4は以下のように
構成される。
Here, when the control amount predicting section 7 is composed of the neural circuit model 11, the learning section 4 is structured as follows.

【0093】学習部4は制御対象1の応答時間pΔt
と、操作遅れ時間qΔtと、伝送むだ時間rΔtと、観
測データ記憶部5に記憶された過去の制御量と操作量か
らなる観測データに基づいて学習データを作成し、制御
量予測部7を構成する神経回路モデル11の学習を行
う。操作部3に操作遅れ時間があり、伝送部21に伝送
むだ時間がある場合に、入力信号(U,Χ)、出力
信号(Xs+p )(s=n−l,n−l+1,…,n−p
−1)を学習データとして学習を行うと、神経回路モデ
ル11は時刻sΔtに計測された制御量Xと時刻sΔ
tに制御対象1に入力された操作量UからpΔt時間
後の制御量Χs+p を出力するようになる。この神経回路
モデル11を制御量予測部7に用いて制御を行うと、調
節部2では伝送むだ時間rΔt前に観測された制御量X
n-r を現在の制御量Xとみなし、また予測制御量Χ
(〜)n+p が目標制御量Χに近付くための操作量U
の値が求められてしまい、実際にその値が制御対象1に
入力されるのは操作遅れ時間qΔt後になるので、正確
な制御ができなくなる。
The learning section 4 determines the response time pΔt of the controlled object 1.
The learning amount is created based on the operation delay time qΔt, the transmission dead time rΔt, and the observation data including the past control amount and the operation amount stored in the observation data storage unit 5, and the control amount prediction unit 7 is configured. Learning of the neural circuit model 11 is performed. When the operation unit 3 has an operation delay time and the transmission unit 21 has a transmission dead time, an input signal (U s , Χ s ) and an output signal (X s + p ) (s = n−1, n−1 + 1) , ..., np
When learning is performed using -1) as learning data, the neural network model 11 causes the controlled variable X s measured at the time sΔt and the time sΔ.
The control amount Χ s + p after pΔt time is output from the operation amount U s input to the controlled object 1 at t. When control is performed using this neural circuit model 11 in the control amount predicting unit 7, the control unit 2 controls the control amount X observed before the transmission dead time rΔt.
nr is regarded as the current controlled variable X n, and the predicted controlled variable Χ
(-) N + p is the manipulated variable U n for approaching the target controlled variable Χ d
Since the value of is calculated and the value is actually input to the controlled object 1 after the operation delay time qΔt, accurate control cannot be performed.

【0094】そこで、本発明では、神経回路モデル11
が、時刻nΔtに調節部2に入力される制御量X´
と、時刻nΔtに出力する調節信号Cを入力する
と、pΔt時間後の予測制御量Χ(〜)n+p を出力する
ように神経回路モデル11の学習を行うため、図19に
示すように、伝送むだ時間rΔt前に制御対象1で計測
された制御量Χs-r =(Χ1s-r ,X2s-r ,…,Xh
s-r )と操作遅れ時間qΔt後に制御対象1に入力され
る操作量Us+q =(U1s+q ,U2s+q ,…,U
s+ q )を入力信号、pΔt時間後の制御量Χs+p
(Χ1s+p ,Χ2s+p ,…,Χhs+p )を教師信号にし
た学習データを作成する(s=n−l+r,n−l+r
+1,…,n−p−1)。この学習データで学習ができ
れぱ、制御時に調節部2で求められた調節信号Cは、
操作遅れ時間qΔt後に制御対象1に入力された時にp
Δt時間後の制御量Χn+p が目標制御量Xに近付く操
作量なので、正確な制御ができる。
Therefore, in the present invention, the neural circuit model 11
Is the control amount X ′ input to the adjustment unit 2 at time nΔt
When n and the control signal C n output at time nΔt are input, the neural circuit model 11 is trained so as to output the predicted control amount Χ (∼) n + p after pΔt time. , And the controlled variable Χ sr = (Χ1 sr , X2 sr , ..., Xh measured by the controlled object 1 before the transmission dead time rΔt.
sr ) and the manipulated variable U s + q = (U1 s + q , U2 s + q , ..., U input to the controlled object 1 after the operation delay time qΔt.
g s + q ) is the input signal, and the controlled variable after pΔt time Χ s + p =
Create learning data using (Χ1 s + p , Χ2 s + p , ..., Χ s + p ) as a teacher signal (s = n−1 + r, n−1 + r).
+1, ..., Np-1). If learning can be performed with this learning data, the adjustment signal C n obtained by the adjustment unit 2 during control is
When the input is made to the controlled object 1 after the operation delay time qΔt, p
Since the control amount An + p after Δt time is the operation amount approaching the target control amount Xd , accurate control can be performed.

【0095】次に、本発明の他の実施の形態を図20に
基づき説明する。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0096】図20に示す制御装置では、図16に示し
た制御装置に操作遅れ時間計測部20、伝送むだ時間計
測部22が付加されている。操作遅れ時間計測部20は
過去m単位時間に調節部2で算出された調節信号の時系
列C=(Cn-m ,Cn-m+1 ,…,Cn-1 )と、操作部3
から出力された操作量の時系列U=(Un-m
n-m+ 1 ,…,Un-1 )に基づき、調節信号が操作部3
に入力されて操作量として出力されるまでの操作遅れ時
間qΔtを計算し、学習部4に出力する。また、伝送む
だ時間計測部22は過去m単位時間に制御対象1で計測
された制御量の時系列X=(Χn-m ,Xn-m+1 ,…,Χ
n-1 )と、調節部2に入力された制御量の時系列Χ´=
(Χ´n-m ,X´n-m+1 ,…,Χ´n-1 )に基づき、制
御対象1で計測された制御量が調節部2に入力されるま
での伝送むだ時間rΔtを計算し、学習部4に出力す
る。mは正の整数である。操作遅れ時間計測部20が付
加されることにより、操作部3の特性変化によって操作
遅れ時間が変化する場合でも、操作遅れ時間計測部20
によって変化後の操作遅れ時間qΔtが計算され、学習
部4に出力される。学習部4では操作遅れ時間計測部2
0から入力された操作遅れ時間qΔtに従い、学習デー
タを作成し、学習を行うので、操作遅れ時間が変化する
場合でも正しく制御し続けることができる。また、伝送
むだ時間計測部22が付加されることにより、伝送部2
1の特性変化によって伝送むだ時間が変化する場合で
も、伝送むだ時間計測部22によって変化後の伝送むだ
時間rΔtが計算され、学習部4に出力される。学習部
4では伝送むだ時間計測部22から入力された伝送むだ
時間rΔtに従い、学習データを作成し、学習を行うの
で、伝送むだ時間が変化する場合でも正しく制御し続け
ることができる。
In the control device shown in FIG. 20, an operation delay time measuring unit 20 and a transmission dead time measuring unit 22 are added to the control device shown in FIG. The operation delay time measuring unit 20 uses the time series C = (C nm , C n-m + 1 , ..., C n-1 ) of the adjustment signal calculated by the adjusting unit 2 in the past m unit time, and the operation unit 3
Of the manipulated variable output from U = (U nm ,
U n-m + 1 , ..., U n-1 ) based on the adjustment signal
The operation delay time qΔt from the input to the output to the output as the operation amount is calculated and output to the learning unit 4. Further, the transmission dead time measurement unit 22 has a time series X = (Χ nm , X n-m + 1 , ..., Χ) of the controlled variable measured by the controlled object 1 in the past m unit time.
n-1 ) and the time series of the control amount input to the adjusting unit 2 Χ '=
Based on (Χ ' nm , X'n -m + 1 , ..., Χ'n -1 ), the transmission dead time rΔt until the controlled variable measured by the controlled object 1 is input to the adjusting unit 2 is calculated. , To the learning unit 4. m is a positive integer. By adding the operation delay time measuring unit 20, even when the operation delay time changes due to the characteristic change of the operation unit 3, the operation delay time measuring unit 20
The operation delay time qΔt after change is calculated by and is output to the learning unit 4. In the learning unit 4, the operation delay time measuring unit 2
Since learning data is created and learning is performed according to the operation delay time qΔt input from 0, correct control can be continued even when the operation delay time changes. Further, by adding the transmission dead time measurement unit 22, the transmission unit 2
Even if the transmission dead time changes due to the characteristic change of 1, the transmission dead time measuring unit 22 calculates the changed transmission dead time rΔt and outputs it to the learning unit 4. The learning unit 4 creates learning data according to the transmission dead time rΔt input from the transmission dead time measuring unit 22 and performs learning, so that correct control can be continued even when the transmission dead time changes.

【0097】[0097]

【実施例】本発明を下水処理プロセスの溶存酸素濃度を
制御する下水処理プロセスにおける溶存酸素濃度の制御
装置に適用した実施例を説明する。
EXAMPLE An example in which the present invention is applied to a device for controlling the dissolved oxygen concentration in a sewage treatment process for controlling the dissolved oxygen concentration in the sewage treatment process will be described.

【0098】図21は本発明の一実施例の制御装置の構
成を示すブロック図である。
FIG. 21 is a block diagram showing the configuration of the control device according to an embodiment of the present invention.

【0099】同図に示すように、下水処理プロセス23
では単位時間Δt毎に制御量である溶存酸素濃度と下水
流入量が計測され、操作量である曝気風量が入力され
る。時刻nΔtに計測された溶存酸素濃度DO、下水
流入量Qinfと単位時間前に下水処理プロセス23
に入力された曝気風量Qaern-1 が伝送部24を通し
て調節部25に入力されるが、伝送部24は伝送むだ時
間を持つため、伝送むだ時間遅れて調節部25に入力さ
れる。時刻nΔtに調節部25に入力される曝気風量を
Qaer´、溶存酸素濃度をDO´、下水流入量を
Qinf´n-1 と表す。調節部25は目標溶存酸素濃度
DO、曝気風量Qaer´n-1 、溶存酸素濃度DO´
、下水流入量Qinf´に基づき、調節信号C
算出する。ブロア26では調節部25で算出された調節
信号Cが曝気風量Qaerに変換され、下水処理プ
ロセス23に出力される。下水処理プロセス23にはブ
ロア26が出力した曝気風量Qaerが入力される。
As shown in the figure, the sewage treatment process 23
Then, the dissolved oxygen concentration which is the control amount and the sewage inflow amount are measured for each unit time Δt, and the aeration air amount which is the operation amount is input. Dissolved oxygen concentration DO n , sewage inflow amount Qinf n measured at time nΔt and sewage treatment process 23 before unit time
The aeration air amount Qaer n-1 input to the control unit 25 is input to the adjustment unit 25 through the transmission unit 24. However, since the transmission unit 24 has a transmission dead time, it is input to the adjustment unit 25 with a delay in the transmission dead time. The aeration air volume input to the control unit 25 at time nΔt is represented by Qaer ′ n , the dissolved oxygen concentration is represented by DO ′ n , and the sewage inflow volume is represented by Qinf ′ n−1 . The control unit 25 controls the target dissolved oxygen concentration DO d , the aeration air amount Qaer ′ n−1 , and the dissolved oxygen concentration DO ′.
The control signal C n is calculated based on n and the sewage inflow amount Qinf ′ n . In the blower 26, the control signal C n calculated by the control unit 25 is converted into the aeration air amount Qaer n and output to the sewage treatment process 23. Aeration amount QAER n the blower 26 has output is input to the wastewater treatment process 23.

【0100】操作遅れ時間計測部27は、過去m単位時
間に調節部25で算出された調節信号の時系列C=(C
n-m ,Cn-m+1 ,…,Cn-1 )と、ブロア26から出力
された曝気風量の時系列Qaer=(Qaern-m ,Q
aern-m-1 ,…,Qaern-1 )に基づき、調節信号
が曝気風量として実現されるまでの操作遅れ時間qΔt
を算出する。mは正の整数である。
The operation delay time measuring unit 27 uses the time series C = (C of the adjustment signal calculated by the adjusting unit 25 in the past m unit time.
nm , C n-m + 1 , ..., C n-1 ) and the time series Qaer = (Qaer nm , Q) of the aeration air volume output from the blower 26.
based on aer nm-1 , ..., Qaer n-1 ), the operation delay time qΔt until the control signal is realized as the aeration air volume.
Is calculated. m is a positive integer.

【0101】伝送むだ時間計測部28は過去m単位時間
に下水処理プロセス23で観測された溶存酸素濃度の時
系列DO=(DΟ,DΟ,…,DOn-1 )と、調節
部25に入力された溶存酸素濃度の時系列DO´=(D
O´,DO´,…,DO´n-1 )に基づき、下水処
理プロセス23で溶存酸素濃度が観測されてから調節部
25に入力されるまでの伝送むだ時間rΔtを算出す
る。
The transmission dead time measuring unit 28 uses the time series DO = (D Ο 1 , D Ο 2 , ..., DO n-1 ) of the dissolved oxygen concentration observed in the sewage treatment process 23 in the past m unit time, and the adjusting unit 25. Time series of dissolved oxygen concentration DO '= (D
Based on O ′ 1 , DO ′ 2 , ..., DO ′ n−1 ), the transmission dead time rΔt from when the dissolved oxygen concentration is observed in the sewage treatment process 23 to when it is input to the adjusting unit 25 is calculated.

【0102】学習部29は下水処理プロセス23に曝気
風量が入力されてからその曝気風量による影響が溶存酸
素濃度に現れるまでの応答時間pΔtと、操作遅れ時間
計測部27によって算出された操作遅れ時間qΔtと、
伝送むだ時間計測部28によって算出された伝送むだ時
間rΔtと、観測データ記憶部30に記憶された過去の
曝気風量(Qaern-l ,Qaern-l+1 ,…,Qae
n-1 )と溶存酸素濃度(DOn-l ,DOn-l+1 ,…,
DOn-1 )と流入量(Qinfn-l ,Qinfn-l+1
…,Qinfn-1 )からなる観測データに基づいて、調
節部25のパラメータWを学習によって調節し、調節部
25へ出力する。
The learning unit 29 receives the response time pΔt from the input of the aeration air volume to the sewage treatment process 23 until the influence of the aeration air volume appears in the dissolved oxygen concentration, and the operation delay time calculated by the operation delay time measurement unit 27. qΔt,
The transmission dead time rΔt calculated by the transmission dead time measuring unit 28 and the past aeration air amount (Qaer nl , Qaer n-l + 1 , ..., Qae) stored in the observation data storage unit 30.
r n-1 ) and the dissolved oxygen concentration (DO nl , DO n-l + 1 , ...,
DO n-1 ) and the inflow amount (Qinf nl , Qinf n-l + 1 ,
, Qinf n-1 ) based on the observed data, the parameter W of the adjusting unit 25 is adjusted by learning and output to the adjusting unit 25.

【0103】次に、調節部25が仮想曝気風量算出部、
溶存酸素濃度予測部、曝気風量修正部から構成される場
合について図22を基に説明する。仮想曝気風量算出部
31は単位時間前の曝気風量Qaer´n-1 、下水処理
プロセス23で計測された溶存酸素濃度DO´及び目
標溶存酸素濃度DOに基づき、仮想曝気風量Qaer
(^)を算出する。この算出の具体的な方法は、例え
ばKを正の定数として、
Next, the adjusting unit 25 is a virtual aeration air volume calculating unit,
The case of being composed of the dissolved oxygen concentration prediction unit and the aeration air volume correction unit will be described with reference to FIG. The virtual aeration air flow rate calculation unit 31 calculates the virtual aeration air flow rate Qaer based on the aeration air flow rate Qaer ′ n−1 before the unit time, the dissolved oxygen concentration DO ′ n and the target dissolved oxygen concentration DO d measured in the sewage treatment process 23.
(^) Calculate n . A specific method of this calculation is, for example, when K is a positive constant,

【数17】 のように計算してもよいし、または、[Equation 17] May be calculated as

【数18】 のように単位時間前の曝気風量をそのまま仮想曝気風量
としても良い。
(Equation 18) As described above, the amount of aeration air before a unit time may be used as it is as the virtual amount of aeration air.

【0104】溶存酸素濃度予測部32は仮想曝気風量Q
aer(^)と単位時間前の曝気風量Qaer
´n-1 、下水処理プロセス23で計測された溶存酸素濃
度DO´、下水流入流量Qinf´に基づき、仮想
曝気風量Qaer(^)が調節信号Cとして出力さ
れた場合のpΔt時間後の予測溶存酸素濃度DO(−)
n+pを算出する。pは下水処理プロセス23の応答時間
である。
The dissolved oxygen concentration predicting unit 32 uses the virtual aeration air quantity Q.
aer (^) n and aeration amount Qaer before unit time
'N-1, the dissolved oxygen concentration DO' n measured in sewage treatment process 23, based on the sewage inlet flow Qinf' n, pΔt time when the virtual aeration amount Qaer (^) n is outputted as the adjustment signal C n Predicted dissolved oxygen concentration after DO (-)
Calculate n + p . p is the response time of the sewage treatment process 23.

【0105】曝気風量修正部33は、溶存酸素濃度予測
部32で予測された溶存酸素濃度DO(−)n+p 及び目
標溶存酸素濃度DOに基づき、予測溶存酸素濃度DO
(−)n+p が目標溶存酸素濃度DOに近付くように仮
想曝気風量Qaer(^)を修正する。
The aeration air flow rate correction unit 33 calculates the predicted dissolved oxygen concentration DO based on the dissolved oxygen concentration DO (−) n + p and the target dissolved oxygen concentration DO d predicted by the dissolved oxygen concentration prediction unit 32.
(-) n + p to modify the virtual aeration air quantity Qaer (^) n so as to approach the target dissolved oxygen concentration DO d.

【0106】第1スイッチ34は下水処理プロセス23
で溶存酸素濃度が計測されると下側に閉じ、仮想曝気風
量算出部31で算出された仮想曝気風量Qaer(^)
を溶存酸素濃度予測部32に入力し、その後、第1ス
イッチ34は次の計測時まで上側に閉じて、曝気風量修
正部33で修正された仮想曝気風量Qaer(^)
溶存酸素濃度予測部32の入力にし、所定の回数、ある
いは予測溶存酸素濃度DO(−)n+p と目標溶存酸素濃
度DOの差が所定の値以下になるまで、溶存酸素濃度
予測部32による溶存酸素濃度の予測と曝気風量修正部
33による曝気風量の修正が繰り返される。溶存酸素濃
度予測部32による溶存酸素濃度の予測と曝気風量修正
部33による曝気風量の修正が所定の回数まで、あるい
は予測溶存酸素濃度DO(−)n+p と目標溶存酸素濃度
DOの差が所定の値以下になるまで繰り返されると、
第2スイッチ35が閉じ、仮想曝気風量Qaer(^)
が調節信号Cとしてブロア26へ出力される。
The first switch 34 is for the sewage treatment process 23.
When the dissolved oxygen concentration is measured at, it closes to the lower side, and the virtual aeration air volume Qaer (^) calculated by the virtual aeration air volume calculation unit 31.
n is input to the dissolved oxygen concentration predicting unit 32, and then the first switch 34 is closed upward until the next measurement, and the virtual aeration air amount Qaer (^) n corrected by the aeration air amount correction unit 33 is used as the dissolved oxygen concentration. Dissolved oxygen by the dissolved oxygen concentration predicting unit 32 is input to the predicting unit 32 until a predetermined number of times or until the difference between the predicted dissolved oxygen concentration DO (−) n + p and the target dissolved oxygen concentration DO d becomes a predetermined value or less. The prediction of the concentration and the correction of the aeration air volume by the aeration air volume correction unit 33 are repeated. The dissolved oxygen concentration prediction unit 32 predicts the dissolved oxygen concentration and the aeration air amount correction unit 33 corrects the aeration air amount up to a predetermined number of times, or the difference between the predicted dissolved oxygen concentration DO (−) n + p and the target dissolved oxygen concentration DO d . Is repeated until the value becomes less than or equal to a predetermined value,
The second switch 35 is closed, and the virtual aeration air amount Qaer (^)
n is output to the blower 26 as a control signal C n .

【0107】次に、溶存酸素濃度予測部32が多層神経
回路モデルから構成される場合について説明する。図2
3は溶存酸素濃度予測部32の一例の説明図である。溶
存酸素濃度予測部32には仮想曝気風量Qaer(^)
、溶存酸素濃度DO´、下水流入量Qinf´
単位時間前の曝気風量Qaer´n-1 が入力される。多
段に組まれた遅れ時間要素37によって時間遅れが生
じ、時刻(n−maer +1)Δtから時刻(n−1)Δ
tまでの曝気風量(Qaer´n-maer+1 ,Qaer´
n-maer+2 ,…,Qaer´n-1 )、時刻(n−mdo
1)Δtから時刻nΔtまでの溶存酸素濃度(DO´
n-mdo+1,DO´n-mdo+2,…,DO´)、時刻(n
−minf +1)Δtから時刻nΔtまでの下水流入量
(Qinf´n- minf+1 ,Qinf´n-minf+2 ,…,
Qinf´)、仮想曝気風量Qaer(^)が神経
回路モデル36に入力される。maer ,mdo、minf
正の整数である。神経回路モデル36はこれらの入力信
号から前向き計算によって時刻(n+p)Δtの予測溶
存酸素濃度DO(−)n+p を算出する。
Next, the case where the dissolved oxygen concentration predicting unit 32 is composed of a multi-layer neural circuit model will be described. FIG.
3 is an explanatory diagram of an example of the dissolved oxygen concentration predicting unit 32. The dissolved oxygen concentration predicting unit 32 has a virtual aeration air amount Qaer (^).
n , dissolved oxygen concentration DO ′ n , sewage inflow amount Qinf ′ n ,
The aeration air amount Qaer ' n-1 before the unit time is input. A time delay occurs due to the delay time elements 37 arranged in multiple stages , and the time (n− maer + 1) Δt to the time (n−1) Δ.
Aeration amount up to t (Qaer ' n-maer + 1 , Qaer'
n-maer + 2 , ..., Qaer ' n-1 ), time (n-m do +
1) Dissolved oxygen concentration (DO ′) from Δt to time nΔt
n-mdo + 1 , DO ' n-mdo + 2 , ..., DO' n ), time (n
−m inf +1) Δt to time nΔt sewage inflow (Qinf ′ n- minf + 1 , Qinf ′ n-minf + 2 , ...,
Qinf ′ n ) and the virtual aeration amount Qaer (^) n are input to the neural circuit model 36. m aer , m do , and m inf are positive integers. The neural circuit model 36 calculates the predicted dissolved oxygen concentration DO (-) n + p at time (n + p) [Delta] t from these input signals by forward calculation.

【0108】溶存酸素濃度予測部32の構造は他にも考
えられる。例えば、図24のように、時刻(n+p)Δ
tの予測溶存酸素濃度DO(−)n+p の時刻nΔtの溶
存酸素濃度DO´からの変化量ΔDO(−)n+p を神
経回路モデルで算出し、その算出された変化量と時刻n
Δtの溶存酸素濃度DΟ´が加算され、時刻(n+
p)Δtの予測溶存酸素濃度DO(−)n+p として出力
されるものでもよい。
Other structures of the dissolved oxygen concentration predicting section 32 are possible. For example, as shown in FIG. 24, time (n + p) Δ
t prediction dissolved oxygen concentration DO (-) n + p of the time variation of the dissolved oxygen concentration DO' n of n.DELTA.t Delta] DO (-) of n + p is calculated by the neural network model, the calculated amount of change and time n
Dissolved oxygen concentration Diomikuron' n of Δt is added, the time (n +
p) The predicted dissolved oxygen concentration DO (−) n + p of Δt may be output.

【0109】曝気風量修正部33は、溶存酸素濃度予測
部32で算出された予測溶存酸素濃度DO(−)n+p
目標溶存酸素濃度DOに基づき、予測溶存酸素濃度D
O(−)n+p が目標溶存酸素濃度DOに近付くように
仮想曝気風量Qaer(^)を修正する。溶存酸素濃
度予測部32が神経回路モデル36から構成される場合
には、曝気風量修正部33は溶存酸素濃度予測部32の
神経回路モデル36と同一の構成を持ち、神経回路モデ
ル36の誤差逆伝播計算によって仮想曝気風量Qaer
(^)の修正量を求め、修正を行う。
The aeration air flow rate correction unit 33 calculates the predicted dissolved oxygen concentration D based on the predicted dissolved oxygen concentration DO (-) n + p calculated by the dissolved oxygen concentration prediction unit 32 and the target dissolved oxygen concentration DO d.
O (-) n + p modifies the virtual aeration amount Qaer (^) n to approach the target dissolved oxygen concentration DO d. When the dissolved oxygen concentration prediction unit 32 is composed of the neural circuit model 36, the aeration air volume correction unit 33 has the same configuration as the neural circuit model 36 of the dissolved oxygen concentration prediction unit 32, and the error inverse of the neural circuit model 36 is reversed. Virtual aeration air volume Qaer by propagation calculation
(^) Obtain the correction amount of n and make corrections.

【0110】次に、学習部29の説明をする。溶存酸素
濃度予測部32が神経回路モデル36から構成される場
合に、学習部29は下水処理プロセス23の応答時間p
Δtと、操作遅れ時間計測部27によって計測された操
作遅れ時間qΔtと、伝送むだ時間計測部28によって
計測された伝送むだ時間rΔtと、観測データ記憶部3
0に記憶された過去の溶存酸素濃度、下水流入量、曝気
風量からなる観測データに基づいて学習データを作成
し、溶存酸素濃度予測部32を構成する神経回路モデル
36の学習を行う。
Next, the learning section 29 will be described. When the dissolved oxygen concentration predicting unit 32 is composed of the neural circuit model 36, the learning unit 29 causes the response time p of the sewage treatment process 23.
Δt, the operation delay time qΔt measured by the operation delay time measuring unit 27, the transmission dead time rΔt measured by the transmission dead time measuring unit 28, and the observation data storage unit 3
Learning data is created on the basis of the observation data composed of the past dissolved oxygen concentration, the sewage inflow amount, and the aeration air amount stored in 0, and the neural network model 36 constituting the dissolved oxygen concentration prediction unit 32 is learned.

【0111】観測データ記憶部30に記憶された観測デ
ータは過去に下水処理プロセス23に入力された曝気風
量と下水処理プロセス23で計測された溶存酸素濃度、
下水流入量から構成される。神経回路モデル36の学習
に観測データを使い、入力信号(Qaer,Qaer
s-1 ,…,Qaers-maer+1 ,DO,DOs-1
…,DOs-mdo+1,Qinf,Qinfs-1 ,…,Q
infs-minf+1 )、出力信号DOs+p (S=n−l+
max ,n−l+mmax +1,…,n−p−1)(m
max はmaer ,mdo,minf の最大値)を学習データと
して学習を行うと、制御時に、溶存酸素濃度予測部32
では伝送むだ時間rΔt前に観測された溶存酸素濃度、
下水流入量、曝気風量を現在観測された値として、応答
時間pΔt後の溶存酸素濃度を予測してしまい、さら
に、この予測溶存酸素濃度DOn+p が目標溶存酸素濃度
DOに近付くように求められた曝気風量Qaer
時刻nΔtに下水処理プロセス23に入力される曝気風
量であるが、実際に下水処理プロセス23に入力される
のは操作遅れ時間qΔt後になるので、正確な制御がで
きない。
The observation data stored in the observation data storage unit 30 are the aeration air volume input to the sewage treatment process 23 in the past and the dissolved oxygen concentration measured in the sewage treatment process 23.
It is composed of sewage inflow. Use the observation data to the learning of the neural circuit model 36, the input signal (Qaer s, Qaer
s-1 , ..., Qaer s-maer + 1 , DO s , DO s-1 ,
…, DO s-mdo + 1 , Qinf s , Qinf s-1 ,…, Q
inf s-m inf + 1 ), output signal DO s + p (S = n-1 +
m max , n-l + m max +1, ..., n-p-1) (m
If max is the maximum value of m aer , m do , and m inf ) and the learning data is used as the learning data, the dissolved oxygen concentration predicting unit 32 is controlled.
Then, the dissolved oxygen concentration observed before the transmission dead time rΔt,
The dissolved oxygen concentration after the response time pΔt is predicted by using the sewage inflow and the aeration air flow as the currently observed values, and further, the predicted dissolved oxygen concentration DO n + p approaches the target dissolved oxygen concentration DO d. Although aeration amount QAER n obtained is aeration amount input at time nΔt sewage treatment process 23, since the inputted actual sewage treatment process 23 is after the operation delay time Qderutati, it can not be accurately controlled .

【0112】本発明では、時刻nΔtに調節部25に入
力される溶存酸素濃度DO´、下水流入量Qinf´
と曝気風量Qaer´n-1 と、調節部25から出力さ
れる調節信号Cを溶存酸素濃度予測部32に入力する
と、下水処理プロセス23の応答時間pΔt後の予測溶
存酸素濃度DOn+p を出力するように神経回路モデル3
6を学習するため、操作遅れ時間計測部27によって操
作遅れ時間qΔtを算出し、伝送むだ時間計測部28に
よって伝送むだ時間rΔtを算出し、操作遅れ時間qΔ
t後に下水処理プロセス23に入力される曝気風量Qa
ers+q と(r+1)Δt前から(r+maer −1)Δ
t前まで下水処理プロセス23に入力された曝気風量
(Qaers-r-1 ,Qaers-r-2 ,…,Qaer
s-r-maer +1)とrΔt前から(r+mdo−1)Δt
前まで下水処理プロセス23で計測された溶存酸素濃度
(DOs-r ,DOs-r-1 ,…,DΟs-r-mdo+1)と下水
流入量(Qinfs-r ,Qinfs-r-1 ,…,Qinf
s-r-minf+1 )を入力信号、応答時間pΔt後の溶存酸
素濃度DOs+p を出力信号にした学習データを作成する
(s=n−l+r+maer ,…n−p−1)。この学習
データで学習ができれば、制御時に調節部25で求めら
れた調節信号Cは、ブロア26による操作遅れ時間後
に下水処理プロセス23に入力された時に溶存酸素濃度
が目標溶存酸素濃度に近付く曝気風量なので、正確な制
御ができる。
In the present invention, the dissolved oxygen concentration DO ′ n and the sewage inflow amount Qinf ′ input to the control unit 25 at time nΔt.
When n , the aeration air amount Qaer ′ n−1, and the control signal C n output from the control unit 25 are input to the dissolved oxygen concentration prediction unit 32, the predicted dissolved oxygen concentration DO n + after the response time pΔt of the sewage treatment process 23 is input. Neural circuit model 3 to output p
6, the operation delay time measuring unit 27 calculates the operation delay time qΔt, the transmission dead time measuring unit 28 calculates the transmission dead time rΔt, and the operation delay time qΔ is calculated.
Aeration air volume Qa input to the sewage treatment process 23 after t
er s + q and (r + 1) Δt before (r + maer −1) Δ
The amount of aeration air (Qaer sr-1 , Qaer sr-2 , ..., Qaer input to the sewage treatment process 23 until t before
sr-maer +1) and rΔt before (r + m do -1) Δt
Dissolved oxygen concentration (DO sr , DO sr-1 , ..., D sr-mdo + 1 ) and sewage inflow (Qinf sr , Qinf sr-1 , ..., Qinf) measured in the sewage treatment process 23 until before.
sr-minf + 1 ) is used as an input signal, and learning data using the dissolved oxygen concentration DO s + p after the response time pΔt as an output signal is created (s = n−1 + r + maer , ... Np −1). If learning can be performed with this learning data, the control signal C n obtained by the control unit 25 at the time of control is such that the dissolved oxygen concentration approaches the target dissolved oxygen concentration when input to the sewage treatment process 23 after the operation delay time by the blower 26. Because of the air volume, accurate control is possible.

【0113】次に、制御装置全体の計算手順を図25に
示す流れ図を参照して説明する。図25の流れ図では、
時刻0から時刻ΝΔtまで制御するように書いている
が、この計算手順は単位時間Δt毎に同じ手続きが繰り
返されるので、ここでは時刻nΔtにおける曝気風量を
求める手続きを示す。
Next, the calculation procedure of the entire control device will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In the flow chart of FIG. 25,
Although written so as to control from time 0 to time ΔΔt, this calculation procedure repeats the same procedure every unit time Δt, and therefore the procedure for obtaining the aeration air amount at time nΔt is shown here.

【0114】(a)前もって設定された目標溶存酸素濃
度DOと観測された溶存酸素濃度DO´,、単位時
間前の曝気風量Qaer´n-1 が仮想曝気風量算出部3
1に入力され、仮想曝気風量Qaer(^)が出力さ
れる。
(A) The target dissolved oxygen concentration DO d set in advance, the observed dissolved oxygen concentration DO ' n , and the aeration air amount Qaer' n-1 before the unit time are the virtual aeration air amount calculation unit 3
1 and the virtual aeration air amount Qaer (^) n is output.

【0115】(b)第1スイッチ34が下側に閉じ、
(a)で求められた仮想曝気風量Qaer(^)と、
単位時間前の曝気風量Qaer´n-1 、溶存酸素濃度D
O´、下水流入量Qinf´が溶存酸素濃度予測部
32に入力され、神経回路モデル36の前向き計算によ
って、応答時間pΔt後の予測溶存酸素濃度DO(−)
n+ p が出力される。
(B) The first switch 34 is closed downward,
The virtual aeration air amount Qaer (^) n obtained in (a),
Aeration amount Qaer ' n-1 before unit time, dissolved oxygen concentration D
O ′ n and the sewage inflow amount Qinf ′ n are input to the dissolved oxygen concentration prediction unit 32, and the predicted dissolved oxygen concentration DO (−) after the response time pΔt is calculated by the forward calculation of the neural circuit model 36.
n + p is output.

【0116】(c)(b)で求められた予測溶存酸素濃
度DO(−)n+p と目標溶存酸素濃度DOが曝気風量
修正部33に入力され、神経回路モデル36の誤差逆伝
播計算によって仮想曝気風量の修正量が求められ、修正
された仮想曝気風量Qaer(^)が出力される。
The predicted dissolved oxygen concentration DO (−) n + p and the target dissolved oxygen concentration DO d obtained in (c) and (b) are input to the aeration air volume correction unit 33, and the error back propagation calculation of the neural circuit model 36 is performed. The correction amount of the virtual aeration air amount is obtained by the above, and the corrected virtual aeration air amount Qaer (^) n is output.

【0117】(d)所定の回数、または目標溶存酸素濃
度DOと予測溶存酸素濃度DO(−)n+p との差が所
定の範囲内になるまで、第1スイッチ34が上側に閉
じ、修正された仮想曝気風量Qaerが再び溶存酸素
濃度予測部に入力され、(b)(c)の手続きが繰り返
される。
(D) The first switch 34 is closed to the upper side for a predetermined number of times or until the difference between the target dissolved oxygen concentration DO d and the predicted dissolved oxygen concentration DO (-) n + p is within a predetermined range, Fixed virtual aeration amount QAER n is input to the dissolved oxygen concentration predicting section again are repeated procedures (b) (c).

【0118】(e)(d)の条件が満たされると第2ス
イッチ35が閉じ、仮想曝気風量Qaer(^)が調
節信号Cとしてブロア26に入力され、ブロア26か
ら下水処理プロセス23に曝気風量Qaerが入力さ
れる。
When the conditions (e) and (d) are satisfied, the second switch 35 is closed, and the virtual aeration air amount Qaer (^) n is input to the blower 26 as the control signal C n , and the blower 26 informs the sewage treatment process 23. aeration air quantity Qaer n is input.

【0119】この(a)から(e)までの手続きが単位
時間Δt毎に繰り返される。
The procedure from (a) to (e) is repeated every unit time Δt.

【0120】次に神経回路モデル36の前向き計算、誤
差逆伝播計算、学習計算について説明する。溶存酸素濃
度予測部32が多層神経回路モデルから構成される場
合、溶存酸素濃度の予測値は多層神経回路モデルの前向
き計算で求められ、曝気風量の修正量は多層神経回路モ
デルの誤差逆伝播計算で求められる。
Next, the forward calculation, the error backpropagation calculation, and the learning calculation of the neural network model 36 will be described. When the dissolved oxygen concentration predictor 32 is composed of a multilayer neural network model, the predicted value of the dissolved oxygen concentration is obtained by the forward calculation of the multilayer neural network model, and the correction amount of the aeration air volume is the error back propagation calculation of the multilayer neural network model. Required by.

【0121】では、まず前向き計算について説明する。
ここでは図23に基づいて前向き計算を説明する。
First, the forward calculation will be described.
Here, the forward calculation will be described with reference to FIG.

【0122】入力層のユニットには仮想曝気風量Qae
r(^)、時刻(n−1)Δtから時刻(n−maer
+1)Δtまでの曝気風量(Qaer´n-1 ,Qaer
´n- 2 ,…,Qaer´n-maer+1 )、時刻nΔtから
時刻(n−mdo+1)Δtまでの溶存酸素濃度(DO´
,DO´n-1 ,…,DO´n-mdo+1)、時刻nΔtか
ら時刻(n−minf +1)Δtまでの下水流入量(Qi
nf´,Qinf´n-1 ,…,Qinf´
n −minf +1 )が1ユニットに1信号ずつ入力され、
時刻(n+p)Δtの溶存酸素濃度の予測値DOn+p
出力される。mdo,minf,maer は各々正の整数を表
す。この入力信号から出力信号を計算する前向き計算を
式に示す。
The unit of the input layer has a virtual aeration air quantity Qae.
r (^) n , from time (n-1) [Delta] t to time (n- maer)
Aeration volume up to +1) Δt (Qaer ' n-1 , Qaer
'N- 2, ..., Qaer' n -maer + 1), dissolved oxygen concentration from time nΔt time (n-m do +1) to Δt (DO'
n , DO ' n-1 , ..., DO' n-mdo + 1 ), from the time nΔt to the time (n-m inf +1) Δt, the sewage inflow (Qi
nf ' n , Qinf' n-1 , ..., Qinf '
n −minf +1 ) is input to one unit one signal at a time,
The predicted value DO n + p of the dissolved oxygen concentration at time (n + p) Δt is output. m do , m inf and m aer each represent a positive integer. The formula shows the forward calculation for calculating the output signal from this input signal.

【0123】xiを入力層の第i番目のユニットの入
力値とすると、
If xi i is an input value of the i-th unit of the input layer,

【数19】 入力層ユニットの入出力関数は恒等関数とする。入力層
ユニットの出力yi(i=1,…,Νi)は次のよう
に表される。
[Equation 19] The input / output function of the input layer unit is the identity function. The output yi i (i = 1, ..., N i) of the input layer unit is expressed as follows.

【0124】[0124]

【数20】 Νiは入力層ユニット数である(Ni=mdo+maer
inf )。次に、中間層の第j番ユニットの入力値xh
は入力層ユニットの出力値を入力層一中間層間の結合
荷重値で重み付けした合計から中間層ユニットの閾値t
hhを引いた値になる。
(Equation 20) Νi is the number of input layer units (Ni = m do + m aer +
m inf ). Next, the input value xh of the j-th unit in the middle layer
j is the threshold value t of the intermediate layer unit from the sum of the output value of the input layer unit weighted by the coupling weight value between the input layer and the intermediate layer
It is a value obtained by subtracting hh j .

【0125】[0125]

【数21】 w1j,i は入力層第i番ユニット中間層第j番ユニット
間の結合荷重値、thhは中間層第j番ユニットの閾
値、Νhは中間層のユニット数を表す。
(Equation 21) w1 j, i is the coupling load value between the input layer i-th unit and the intermediate layer j-th unit, thh j is the threshold value of the intermediate layer j-th unit, and Νh is the number of units of the intermediate layer.

【0126】中間層ユニットの入出力関数をシグモイド
型関数
The input / output function of the intermediate layer unit is a sigmoid type function.

【数22】 とすると、中間層ユニットの出力力値yhは入力値x
を使い、
(Equation 22) Then, the output force value yh j of the intermediate layer unit is the input value x
use h j ,

【数23】 と表せる。yhは中間層第j番ユニットの出力値であ
る。出力層の第k番ユニットの入力値xo(k=1)
は中間層ユニットの出力値を中間層一出力層間の結合荷
重値で重み付けした合計から出力層ユニットの閾値を引
いた値になる。
(Equation 23) Can be expressed as yh j is the output value of the j-th unit in the middle layer. Input value xo k (k = 1) of the kth unit in the output layer
Is the value obtained by subtracting the threshold value of the output layer unit from the sum of the output value of the intermediate layer unit weighted by the coupling weight value between the intermediate layer and the output layer.

【0127】[0127]

【数24】 w2k,j は中間層第j番ユニット−出力層第k番ユニッ
ト間の結合荷重値、thoは出力層第k番ユニットの
閾値である。出力層ユニットの入出力関数は恒等関数と
する。
(Equation 24) w2 k, j is the intermediate layer j-th unit - bond load value between the output layer the k-th unit, tho k is the threshold of the k-th unit output layer. The input / output function of the output layer unit is an identity function.

【0128】[0128]

【数25】 この出力層ユニットの出力値が予測溶存酸素濃度DO
(−)n+p である。
(Equation 25) The output value of this output layer unit is the predicted dissolved oxygen concentration DO
(−) N + p .

【0129】[0129]

【数26】 以上が3層型神経回路モデルの前向き計算の計算式であ
る。
(Equation 26) The above is the calculation formula for the forward calculation of the three-layer neural circuit model.

【0130】次に、誤差逆伝播計算について説明する。
溶存酸素濃度予測部32によって予測された溶存酸素濃
度DO(−)n+p と、目標溶存酸素濃度DOが曝気風
量修正部33に入力されると、曝気風量修正部33で
は、仮想曝気風量の修正量を計算し、修正する。溶存酸
素濃度予測部32が神経回路モデル36から構成される
場合には、仮想曝気風量の修正量は神経回路モデル36
の誤差逆伝播計算によって計算できる。この曝気風量修
正部33の計算式を示す。
Next, the error back propagation calculation will be described.
When the dissolved oxygen concentration DO (−) n + p predicted by the dissolved oxygen concentration prediction unit 32 and the target dissolved oxygen concentration DO d are input to the aeration air amount correction unit 33, the aeration air amount correction unit 33 causes the virtual aeration air amount. Calculate the correction amount of and correct it. When the dissolved oxygen concentration predicting unit 32 is composed of the neural circuit model 36, the correction amount of the virtual aeration volume is the neural circuit model 36.
It can be calculated by the error back-propagation calculation. The calculation formula of the aeration air volume correction unit 33 is shown below.

【0131】まず、溶存酸素濃度予測部32によって予
測された溶存酸素濃度DO(−)n+ p と、目標溶存酸素
濃度DOとの誤差から誤差関数Eを次のように定義す
る。
[0131] First, the dissolved oxygen concentration predicting section 32 by the predicted dissolved oxygen concentration DO (-) and n + p, the error function E from the error between the target dissolved oxygen concentration DO d is defined as follows.

【0132】[0132]

【数27】 次に、この誤差関数を減少させるユニット出力値の修正
量を、出力層から入力層へと層毎に順に求めていき、最
終的には入力信号の修正量を求める。まず、出力層ユニ
ットの出力値の修正量は、正の定数ηを使って
[Equation 27] Next, the correction amount of the unit output value that reduces this error function is sequentially obtained for each layer from the output layer to the input layer, and finally the correction amount of the input signal is obtained. First, the correction amount of the output value of the output layer unit is calculated by using the positive constant η.

【数28】 と計算される。次に中間層ユニットの出力値の修正量
は、出力層ユニットの修正量を使って次のように表され
る。
[Equation 28] Is calculated. Next, the correction amount of the output value of the intermediate layer unit is expressed as follows using the correction amount of the output layer unit.

【0133】[0133]

【数29】 同様に入力層ユニットの出力値の修正量は、中間層ユニ
ットの修正量を使って、
(Equation 29) Similarly, the correction amount of the output value of the input layer unit, using the correction amount of the middle layer unit,

【数30】 と表される。f´(x)はシグモイド関数f(x)の導
関数を表していて、具体的には、
[Equation 30] It is expressed as f ′ (x) represents the derivative of the sigmoid function f (x), and specifically,

【数31】 と表せる。入力層ユニットの入出力関数は恒等関数であ
るから、出力値の修正量はそのまま入力値の修正量にな
り、仮想曝気風量Qaer(^)の修正量ΔQae
r,は、
(Equation 31) Can be expressed as Since the input / output function of the input layer unit is the identity function, the correction amount of the output value becomes the correction amount of the input value as it is, and the correction amount ΔQae of the virtual aeration air amount Qaer (^) n.
r and n are

【数32】 と表現される。この修正量が仮想曝気風量Qaer
(^)に加算される。以上が誤差逆伝播計算と、その
計算によって実現される仮想曝気風量の修止である。
(Equation 32) Is expressed as This correction amount is the virtual aeration air amount Qaer
(^) It is added to n . The above is the error backpropagation calculation and the virtual aeration air volume stop achieved by the calculation.

【0134】次に、多層神経回路モデルの学習について
図26をもとに説明する。学習は下水処理プロセスの緩
やかな特性変化に対し、溶存酸素濃度予測部32が適応
するために行われる。
Next, learning of the multilayer neural network model will be described with reference to FIG. The learning is performed because the dissolved oxygen concentration prediction unit 32 adapts to the gradual change in characteristics of the sewage treatment process.

【0135】図26において、30は観測データ記憶
部、38は減算器、39は誤差逆伝播学習器、40は神
経回路モデル36の入力層ユニットの出力値が誤差逆伝
播学習器39に入力されることを示す矢印、41は神経
回路モデル36の中間層ユニットの出力値が誤差逆伝播
学習器39に入力されることを示す矢印、42は神経回
路モデル36の中間層一出力層間の結合荷重値が誤差逆
伝播学習器39に入力されることを示す矢印、43は誤
差逆伝播学習器39で計算された入力層一中間層間の結
合荷重値と中間層ユニットの閾値の修正量を各結合荷
重、中間層ユニットに出力し、各結合荷重値と閾値の修
正を行うことを示す矢印、44は誤差逆伝播学習器39
で計算された中間層一出力層間の結合荷重値と出力層ユ
ニットの閾値の修正量を各結合荷重、出力層ユニットに
出力し、各結合荷重値と閾値の修正を行うことを示す矢
印を表す。
In FIG. 26, 30 is an observation data storage unit, 38 is a subtractor, 39 is an error backpropagation learning device, and 40 is an output value of the input layer unit of the neural network model 36, which is input to the error backpropagation learning device 39. Arrow 41 indicating that the output value of the intermediate layer unit of the neural network model 36 is input to the error backpropagation learning device 39, and 42 is the coupling load between the intermediate layer and the output layer of the neural circuit model 36. An arrow indicates that the value is input to the error backpropagation learning device 39, and 43 is a connection weight value between the input layer and the intermediate layer calculated by the error backpropagation learning device 39 and a correction amount of the threshold value of the intermediate layer unit, which are combined. The weights are output to the intermediate layer unit, and the arrows indicate that the weight values and threshold values are corrected, and 44 is the error backpropagation learning device 39.
Outputs the combined load value between the middle layer and the output layer and the correction amount of the threshold value of the output layer unit, which are calculated in, to each combined load and output layer unit, and represents an arrow indicating that each combined load value and the threshold value are corrected. .

【0136】過去の時刻sΔt(s=n−l+maex
…,n−p−1)について、時刻(s+q)Δtの曝気
風量Qaers+q と時刻(s−r−maer +1)Δtか
ら時刻(s−r−1)Δtまでの曝気風量(Qaer
s-r-maer+1 ,Qaers-r- maer+2 ,…,Qaer
s-r-1 )、時刻(s−r−mdo+1)Δtから時刻(s
−r)Δtまでの溶存酸素濃度(DΟs-r-mdo+1,DO
s-r-mdo+2,…,DOs- r )時刻(s−r−minf
1)Δtから時刻(s−r)Δtまでの下水流入量(Q
infs-r-minf+1 ,Qinfs-r-minf+2 ,…,Qi
nfs-r )が入力信号として、観測データ記憶部30か
ら神経回路モデル36に出力される。神経回路モデル3
6では上記入力信号に対し、前向き計算を行い、出力信
号DO(−)s+p を出力する。減算器38では観測デー
タ記憶部30から教師信号として出力された応答時間後
の溶存酸素濃度DOs+p と神経回路モデル36の出力信
号DO(−)s+p との差分DOs+p −DΟ(−)s+p
計算され、誤差逆伝播学習器39に入力される。誤差逆
伝播学習器39には差分の他に、神経回路モデル36の
入力層ユニットの各出力値、中間層ユニットの各出力
値、中間層一出力層間の各結合荷重値が入力され、結合
荷重値、閾値の修正量が計算される。
Past time sΔt (s = n-1 + maex ,
..., for the n-p-1), time (s + q) aeration amount of Δt Qaer s + q and time (s-r-m aer +1 ) time from Δt (s-r-1) aeration air flow rate of up to Δt (Qaer
sr-maer + 1, Qaer sr- maer + 2, ..., Qaer
sr-1 ), time (s-r-m do +1) Δt to time (s
-R) Dissolved oxygen concentration up to Δt (D sr-mdo + 1 , DO
sr-mdo + 2 , ..., DO s- r ) Time (s-r-m inf +
1) Sewage inflow (Q) from Δt to time (s−r) Δt
inf sr-minf + 1, Qinf sr-minf + 2 , ..., Qi
nf sr ) is output from the observation data storage unit 30 to the neural circuit model 36 as an input signal. Neural circuit model 3
At 6, the forward calculation is performed on the input signal, and the output signal DO (-) s + p is output. In the subtractor 38, the difference DO s + p − between the dissolved oxygen concentration DO s + p after the response time output from the observation data storage unit 30 as a teacher signal and the output signal DO (−) s + p of the neural circuit model 36. DΟ (−) s + p is calculated and input to the error backpropagation learning device 39. In addition to the difference, the output value of the input layer unit of the neural network model 36, each output value of the intermediate layer unit, and each coupling weight value between the intermediate layer and one output layer are input to the error backpropagation learning unit 39, and the coupling weight is input. The value and the correction amount of the threshold value are calculated.

【0137】減算器38では教師信号DOs+p と神経回
路モデル36の出力信号DO(−)s+p との差分から誤
差関数Eが次のように定義される。
In the subtractor 38, the error function E is defined as follows from the difference between the teacher signal DO s + p and the output signal DO (−) s + p of the neural circuit model 36.

【0138】[0138]

【数33】 誤差逆伝播学習法に従って、神経回路モデル36の結合
荷重値、閾値の修正量は次のように計算される。
[Equation 33] According to the error backpropagation learning method, the connection weight value of the neural network model 36 and the correction amount of the threshold value are calculated as follows.

【0139】[0139]

【数34】 Δw2k,j は中間層第j番ユニット−出力層第k番ユニ
ット間の結合荷重値w2k,j の修正量、Δthoは出
力層第k番ユニットの閾値thoの修正量、Δw1
j,i は入力層第i番ユニット−中間層第j番ユニット間
の結合荷重値w1j,i の修正量、Δthhは中間層第
j番ユニットの閾値thhの修正量、εは学習定数で
ある。yo は時刻sΔtのデータが入力された時の
出力層第k番ユニットの出力値、xo 時刻sΔtの
データが入力された時の出力層第k番ユニットの入力
値、yh は時刻sΔtのデータが入力された時の中
間層第j番ユニットの出力値、xh は時刻sΔtの
データが入力された時の中間層第j番ユニットの入力
値、yi は時刻sΔtのデータが入力された時の中
間層第i番ユニットの出力値である。これらの修正量を
基に、結合荷重値、閾値が修正される。
(Equation 34) Derutadaburyu2 k, j is the intermediate layer j-th unit - correction amount of the coupling weight value w2 k, j between the output layer the k-th unit, Derutatho k is the correction amount of the threshold tho k of the k-th unit output layer, .DELTA.W1
j, i is the correction amount of the coupling load value w1 j, i between the input layer i-th unit and the intermediate layer j-th unit, Δthh j is the correction amount of the threshold thh j of the intermediate layer j-th unit, and ε is the learning value. It is a constant. yo s k is the output value of the output layer the k th unit when the data in time sΔt is input, the input value of the output layer the k th unit when data xo s k time sΔt is input, yh s j output values of the intermediate layer j-th unit of time in which data of time sΔt is input, the input value of the intermediate layer j-th unit when xh s k is the data of the time sΔt is input, yi s i at time It is the output value of the i-th unit in the middle layer when the data of sΔt is input. The coupling load value and the threshold value are corrected based on these correction amounts.

【0140】なお、本発明は前記実施例に限定されるこ
となく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能
であることは勿論である。例えば、前記実施例では、予
測モデルとして3層型神経回路モデルを例に挙げたが、
多層の神経回路モデルで同様に適用可能であり、更に
は、学習機能を持つ関数近似モデルであれば、同様に適
用できる。また、溶存酸素濃度予測部の入出力信号につ
いても、実施例では、過去と現在に計測された溶存酸素
濃度、下水流入量、曝気風量からpΔt時間後の溶存酸
素濃度を予測しているが、予測が可能な範囲であれぱ、
入力信号を減らすことや別の観測データを入力すること
も考えられる。また出力信号についても、pΔt時間後
の溶存酸素濃度を予測するだけでなく、複数時刻の溶存
酸素濃度を予測し、それらの予測溶存酸素濃度と目標溶
存酸素濃度との誤差から仮想曝気風量の修正量を求める
こともできる。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the above-mentioned embodiment, the three-layer type neural circuit model is given as an example of the prediction model.
It can be similarly applied to a multilayered neural circuit model, and can be similarly applied to a function approximation model having a learning function. Regarding the input / output signal of the dissolved oxygen concentration predicting unit, in the embodiment, the dissolved oxygen concentration after pΔt time is predicted from the dissolved oxygen concentration, the sewage inflow amount, and the aeration air amount measured in the past and the present, Within the predictable range,
It is also possible to reduce the input signal or input another observation data. As for the output signal, not only the dissolved oxygen concentration after pΔt time is predicted, but also the dissolved oxygen concentration at multiple times are predicted, and the virtual aeration volume is corrected from the error between the predicted dissolved oxygen concentration and the target dissolved oxygen concentration. You can also find the quantity.

【0141】[0141]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フィードバック制御のループの中に存在する時間的な要
因を考慮しているので、より正確な制御を行うことがで
きる。つまり、学習部は制御対象に操作量が入力されて
からその操作量による影響が制御量に現れるまでの応答
時間を考慮して学習を行っているので、より正確な制御
を行うことができる。
As described above, according to the present invention,
Since the time factor existing in the feedback control loop is taken into consideration, more accurate control can be performed. That is, the learning unit performs learning in consideration of the response time from the input of the operation amount to the control target until the influence of the operation amount appears in the control amount, so that more accurate control can be performed.

【0142】また、操作部に操作遅れ時間があり、観測
データには調節信号が含まれず、制御対象に入力される
操作量、制御対象で計測される制御量が含まれる場合、
操作部の操作遅れ時間を計測し、この操作遅れ時間後に
制御対象に入力される操作量を学習データの操作量の入
力信号に利用することにより、制御量予測部は入力され
た操作量が操作遅れ時間後に制御対象に入力された場合
の制御量を予測するようになるので、制御時に操作部に
よる遅れ時間の影響を受けずに正確に制御することがで
きる。
When the operation section has an operation delay time, the observation data does not include the adjustment signal, and the operation amount input to the control target and the control amount measured by the control target are included,
By measuring the operation delay time of the operation unit and using the operation amount input to the control target after this operation delay time as the input signal of the operation amount of the learning data, the control amount prediction unit operates the input operation amount. Since the control amount when it is input to the controlled object after the delay time is predicted, it is possible to perform accurate control without being affected by the delay time by the operation unit during control.

【0143】さらに、制御対象で計測された計測値が調
節部に伝送されるのに時間遅れがある場合には、この伝
送に伴う伝送むだ時間を計測し、この伝送むだ時間前に
計測された制御量を学習データの制御量の入力信号に利
用することにより、制御量予測部は、伝送むだ時間前に
計測され、伝送に伴う遅れ時間後に制御量予測部に入力
された制御量、操作量から制御量を予測するようになる
ので、制御時に伝送に伴う伝送時間遅れの影響を受けず
に正確に制御することができる。
Further, when there is a time delay in transmitting the measured value measured by the controlled object to the adjusting section, the transmission dead time associated with this transmission is measured and measured before this transmission dead time. By using the control amount as the input signal of the control amount of the learning data, the control amount prediction unit measures the control amount and the operation amount measured before the transmission dead time and input to the control amount prediction unit after the delay time accompanying the transmission. Since the control amount is predicted from this, accurate control can be performed without being affected by the transmission time delay associated with transmission during control.

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

【図1】本発明の原理を説明するためのブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram for explaining the principle of the present invention.

【図2】図1における調節部の一構成例を詳細に表した
図である。
FIG. 2 is a diagram showing in detail one configuration example of an adjusting unit in FIG.

【図3】図2における制御量予測部が神経回路モデルか
ら構成される場合の一構成例を表した図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example in which a controlled variable predicting unit in FIG. 2 is composed of a neural circuit model.

【図4】神経回路モデルの学習を説明するための図であ
る。
FIG. 4 is a diagram for explaining learning of a neural circuit model.

【図5】制御対象の応答時間を算出する応答時間算出部
を装備した場合のブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram of a case where a response time calculation unit that calculates a response time of a controlled object is provided.

【図6】操作部の操作遅れを考慮した場合の本発明の原
理を説明するためのブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram for explaining the principle of the present invention when the operation delay of the operation unit is considered.

【図7】図6における調節部の一構成例を詳細に表した
図である。
FIG. 7 is a diagram showing in detail one configuration example of an adjusting unit in FIG.

【図8】図7における制御量予測部が神経回路モデルか
ら構成される場合の一構成例を表した図である。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration example in the case where the control amount prediction unit in FIG. 7 is composed of a neural circuit model.

【図9】図8の神経回路モデルの学習を説明するための
図である。
9 is a diagram for explaining learning of the neural circuit model of FIG.

【図10】操作部の操作遅れ時間を計測する操作遅れ時
間計測部を装備している場合の本発明の原理を説明する
ためのブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram for explaining the principle of the present invention when the operation delay time measuring unit for measuring the operation delay time of the operation unit is equipped.

【図11】伝送部の伝送時間遅れを考慮した場合の本発
明の原理を説明するためのブロック図である。
FIG. 11 is a block diagram for explaining the principle of the present invention in consideration of a transmission time delay of a transmission unit.

【図12】図11における調節部の一構成例を詳細に表
した図である。
FIG. 12 is a diagram showing in detail one configuration example of an adjusting unit in FIG.

【図13】図12における制御量予測部が神経回路モデ
ルから構成される場合の一構成例を表した図である。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration example in the case where the control amount prediction unit in FIG. 12 is composed of a neural circuit model.

【図14】図13の神経回路モデルの学習を説明するた
めの図である。
FIG. 14 is a diagram for explaining learning of the neural circuit model of FIG.

【図15】伝送部の伝送むだ時間を計測する伝送むだ時
間計測部を装備している場合の本発明の原理を説明する
ためのブロック図である。
FIG. 15 is a block diagram for explaining the principle of the present invention when the transmission dead time measuring unit for measuring the transmission dead time of the transmission unit is installed.

【図16】操作部の操作遅れ時間と伝送部の伝送むだ時
間を考慮した場合の本発明の原理を説明するためのブロ
ック図である。
FIG. 16 is a block diagram for explaining the principle of the present invention in consideration of the operation delay time of the operation unit and the transmission dead time of the transmission unit.

【図17】図16における調節部の一構成例を詳細に表
した図である。
FIG. 17 is a diagram showing in detail one configuration example of an adjusting unit in FIG.

【図18】図17における制御量予測部が神経回路モデ
ルから構成される場合の一構成例を表した図である。
FIG. 18 is a diagram showing a configuration example in the case where the control amount prediction unit in FIG. 17 is composed of a neural circuit model.

【図19】図18の神経回路モデルの学習を説明するた
めの図である。
19 is a diagram for explaining learning of the neural circuit model of FIG.

【図20】操作部の操作遅れ時間を計測する操作遅れ時
間計測部と、伝送部の伝送むだ時間を計測する伝送むだ
時間計測部を装備している場合の本発明の原理を説明す
るためのブロック図である。
FIG. 20 is a view for explaining the principle of the present invention when the operation delay time measuring unit for measuring the operation delay time of the operation unit and the transmission dead time measuring unit for measuring the transmission dead time of the transmission unit are provided. It is a block diagram.

【図21】本発明を下水処理プロセスの溶存酸素濃度制
御に適用した一実施例のブロック図である。
FIG. 21 is a block diagram of an example in which the present invention is applied to control of dissolved oxygen concentration in a sewage treatment process.

【図22】図21における調節部の一構成例を詳細に表
した図である。
22 is a diagram showing in detail an example of the configuration of the adjusting section in FIG. 21. FIG.

【図23】図22における制御量予測部が神経回路モデ
ルから構成される場合の一構成例を表した図である。
23 is a diagram showing a configuration example in the case where the control amount prediction unit in FIG. 22 is composed of a neural circuit model.

【図24】図22における制御量予測部が神経回路モデ
ルから構成される場合の一構成例を表した図である。
FIG. 24 is a diagram showing a configuration example in the case where the control amount prediction unit in FIG. 22 is composed of a neural circuit model.

【図25】図25は制御装置の計算手順を説明するため
の流れ図である。
FIG. 25 is a flow chart for explaining a calculation procedure of the control device.

【図26】図26は図23の神経回路モデルの学習を説
明するための図である。
FIG. 26 is a diagram for explaining learning of the neural circuit model of FIG. 23.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1……制御対象 2……調節部 3……操作部 4……学習部 5……観測データ記憶部 6……仮想操作量算出部 7……制御量予測部 8……操作量修正部 9……第1スイッチ 10……第2スイッチ 12……減算器 13……誤差逆伝播学習器 19……応答時間算出部 20……操作遅れ時間計測部 21……伝送部 22……伝送むだ時間計測部 1 ... Control target 2 ... Adjusting unit 3 ... Operating unit 4 ... Learning unit 5 ... Observation data storage unit 6 ... Virtual operation amount calculation unit 7 ... Control amount prediction unit 8 ... Operation amount correction unit 9 ...... First switch 10 ...... Second switch 12 ...... Subtractor 13 ...... Error back propagation learning device 19 ...... Response time calculation unit 20 ...... Operation delay time measurement unit 21 ...... Transmission unit 22 ...... Transmission dead time Measuring unit

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 制御対象に入力される操作量を変化させ
ることで制御対象の制御量を制御する制御装置におい
て、 前記制御対象で計測された制御量及び目標制御量に基づ
き、調節信号を算出する調節部と、 前記調節部で算出された調節信号に基づき、前記制御対
象に操作量を出力する操作部と、 過去に観測された制御量及び操作量を有する観測データ
を記憶する観測データ記憶部と、 前記操作部から前記制御対象へ操作量を入力してから当
該操作量による影響が制御量に現れるまでの制御対象の
応答時間と前記観測データ記憶部に記憶された観測デー
タとに基づいて、前記調節部を学習する学習部とを具備
することを特徴とする制御装置。
1. A control device for controlling a controlled variable of a controlled object by changing an operation amount input to the controlled object, wherein an adjustment signal is calculated based on a controlled variable and a target controlled variable measured by the controlled object. And an operation unit that outputs an operation amount to the controlled object based on an adjustment signal calculated by the adjustment unit, and an observation data storage that stores observation data having a control amount and an operation amount observed in the past. Section, based on the observation time stored in the observation data storage unit and the response time of the control object from the input of the operation amount from the operation unit to the control object until the influence of the operation amount appears in the control amount And a learning unit that learns the adjusting unit.
【請求項2】 制御対象に入力される操作量を変化させ
ることで制御対象の制御量を制御する制御装置におい
て、 前記制御対象で計測された制御量及び目標制御量に基づ
き、調節信号を算出する調節部と、 前記調節部で算出された調節信号に基づき、前記制御対
象に操作量を出力する操作部と、 過去に観測された制御量及び操作量を有する観測データ
を記憶する観測データ記憶部と、 前記操作部から出力された操作量と前記制御対象で計測
された制御量に基づき、前記操作部から前記制御対象へ
操作量を入力してから当該操作量による影響が制御量に
現れるまでの制御対象の応答時間を算出する応答時間算
出部と、 前記応答時間算出部により算出された応答時間と前記観
測データ記憶部に記憶された観測データとに基づいて、
前記調節部を学習する学習部とを具備することを特徴と
する制御装置。
2. A control device for controlling a controlled variable of a controlled object by changing an operation amount input to the controlled object, wherein an adjustment signal is calculated based on the controlled variable and the target controlled variable measured by the controlled object. And an operation unit that outputs an operation amount to the controlled object based on an adjustment signal calculated by the adjustment unit, and an observation data storage that stores observation data having a control amount and an operation amount observed in the past. Section, based on the operation amount output from the operation unit and the control amount measured by the control target, after the operation amount is input from the operation unit to the control target, the influence of the operation amount appears in the control amount. Up to the response time calculation unit for calculating the response time of the controlled object, based on the response time calculated by the response time calculation unit and the observation data stored in the observation data storage unit,
A control unit comprising: a learning unit that learns the adjustment unit.
【請求項3】 請求項1または請求項2記載の制御装置
において、 調節部が、 前記制御対象で計測された制御量及び目標制御量に基づ
き、仮想操作量を算出する仮想操作量算出部と、 前記制御対象で計測された制御量及び仮想操作量に基づ
き、前記応答時間後の制御量を予測する制御量予測部
と、 前記制御量予測部により予測された応答時間後の予測制
御量及び目標制御量に基づき、仮想操作量を修正する操
作量修正部と、 前記制御量予測部による制御量の予測と前記操作量修正
部による仮想操作量の修正を少なくとも1回行って得ら
れた仮想操作量を調節信号として前記操作部に入力する
手段とを具備することを特徴とする制御装置。
3. The control device according to claim 1, wherein the adjustment unit calculates a virtual operation amount based on the control amount and the target control amount measured by the control target, and a virtual operation amount calculation unit. A control amount prediction unit that predicts a control amount after the response time based on a control amount and a virtual operation amount measured by the control target; and a predicted control amount after a response time predicted by the control amount prediction unit and An operation amount correction unit that corrects the virtual operation amount based on the target control amount, a control amount prediction performed by the control amount prediction unit, and a virtual operation amount correction performed by the operation amount correction unit at least once. A control device, comprising means for inputting an operation amount as an adjustment signal to the operation unit.
【請求項4】 請求項3記載の制御装置において、 前記制御量予測部が神経回路モデルから構成され、 前記操作量修正部の計算が神経回路モデルの誤差逆伝播
計算により実現され、 前記学習部は、前記応答時間と前記観測データ記憶部に
記憶された観測データとに基づいて、学習データを作成
し、前記制御量予測部を構成する神経回路モデルの学習
を行うことを特徴とする制御装置。
4. The control device according to claim 3, wherein the control amount predicting unit is composed of a neural circuit model, and the calculation of the operation amount correcting unit is realized by an error backpropagation calculation of the neural circuit model, the learning unit. Is a learning device that creates learning data based on the response time and the observation data stored in the observation data storage unit, and learns a neural circuit model that constitutes the control amount prediction unit. .
【請求項5】 請求項4記載の制御装置において、 前記学習部は、前記観測データ記憶部に記憶された観測
データに基づいて、学習データを作成する際に、同じ時
刻の制御量と操作量とを有する観測データを入力信号と
し、前記応答時間後の制御量を教師信号にして学習を行
うことを特徴とする制御装置。
5. The control device according to claim 4, wherein, when the learning unit creates learning data based on the observation data stored in the observation data storage unit, the control amount and the operation amount at the same time. The control device is characterized in that learning is performed by using observation data having the following as an input signal and using a control amount after the response time as a teacher signal.
【請求項6】 制御対象に入力される操作量を変化させ
ることで制御対象の制御量を制御する制御装置におい
て、 前記制御対象で計測された制御量及び目標制御量に基づ
き、調節信号を算出する調節部と、 前記調節部で算出された調節信号に基づき、前記制御対
象に操作量を出力する操作部と、 過去に観測された制御量及び操作量を有する観測データ
を記憶する観測データ記憶部と、 前記操作部から前記制御対象へ操作量を入力してから当
該操作量による影響が制御量に現れるまでの制御対象の
応答時間と前記調節部で算出された調節信号が当該操作
部を通して操作量として実現されるまでの操作遅れ時間
と前記観測データ記憶部に記憶された観測データとに基
づいて、前記調節部を学習する学習部とを具備すること
を特徴とする制御装置。
6. A control device for controlling a control amount of a control target by changing an operation amount input to the control target, wherein an adjustment signal is calculated based on a control amount and a target control amount measured by the control target. And an operation unit that outputs an operation amount to the controlled object based on an adjustment signal calculated by the adjustment unit, and an observation data storage that stores observation data having a control amount and an operation amount observed in the past. Section, the response time of the control target from the input of the operation amount from the operation unit to the control target until the influence of the operation amount appears in the control amount, and the adjustment signal calculated by the adjustment unit through the operation unit. A control device comprising: a learning unit that learns the adjustment unit based on an operation delay time until it is realized as an operation amount and the observation data stored in the observation data storage unit.
【請求項7】 制御対象に入力される操作量を変化させ
ることで制御対象の制御量を制御する制御装置におい
て、 前記制御対象で計測された制御量及び目標制御量に基づ
き、調節信号を算出する調節部と、 前記調節部で算出された調節信号に基づき、前記制御対
象に操作量を出力する操作部と、 過去に観測された制御量及び操作量を有する観測データ
を記憶する観測データ記憶部と、 前記調節部で算出された調節信号と前記操作部で出力さ
れた操作量に基づき、前記調節部で算出された調節信号
が当該操作部を通して操作量として実現されるまでの操
作遅れ時間を計測する操作遅れ時間計測部と、 前記操作遅れ時間計測部により計測された操作送れ時間
と前記操作部から前記制御対象へ操作量を入力してから
当該操作量による影響が制御量に現れるまでの制御対象
の応答時間と前記観測データ記憶部に記憶された観測デ
ータとに基づいて、前記調節部を学習する学習部とを具
備することを特徴とする制御装置。
7. A control device for controlling a control amount of a control target by changing an operation amount input to the control target, wherein an adjustment signal is calculated based on the control amount and the target control amount measured by the control target. And an operation unit that outputs an operation amount to the controlled object based on an adjustment signal calculated by the adjustment unit, and an observation data storage that stores observation data having a control amount and an operation amount observed in the past. Unit, the operation delay time until the adjustment signal calculated by the adjusting unit is realized as the operation amount through the operating unit, based on the adjusting signal calculated by the adjusting unit and the operation amount output by the operating unit. The operation delay time measuring unit for measuring the operation delay time, the operation sending time measured by the operation delay time measuring unit, and the operation amount input to the control target from the operation unit, and then the influence of the operation amount is the control amount. Based on the stored observation data in the observation data memory unit and the response time of the control object to appear, the control apparatus characterized by comprising a learning section for learning the adjustment portion.
【請求項8】 請求項6または請求項7記載の制御装置
において、 調節部が、 前記制御対象で計測された制御量及び目標制御量に基づ
き、仮想操作量を算出する仮想操作量算出部と、 前記制御対象で計測された制御量及び仮想操作量に基づ
き、前記応答時間後の制御量を予測する制御量予測部
と、 前記制御量予測部により予測された応答時間後の予測制
御量及び目標制御量に基づき、仮想操作量を修正する操
作量修正部と、 前記制御量予測部による制御量の予測と前記操作量修正
部による仮想操作量の修正を少なくとも1回行って得ら
れた仮想操作量を調節信号として前記操作部に入力する
手段とを具備することを特徴とする制御装置。
8. The control device according to claim 6, wherein the adjustment unit calculates a virtual operation amount based on a control amount and a target control amount measured by the control target, and a virtual operation amount calculation unit. A control amount prediction unit that predicts a control amount after the response time based on a control amount and a virtual operation amount measured by the control target; and a predicted control amount after a response time predicted by the control amount prediction unit and An operation amount correction unit that corrects the virtual operation amount based on the target control amount, a control amount prediction performed by the control amount prediction unit, and a virtual operation amount correction performed by the operation amount correction unit at least once. A control device, comprising means for inputting an operation amount as an adjustment signal to the operation unit.
【請求項9】 請求項8記載の制御装置において、 前記制御量予測部が神経回路モデルから構成され、 前記操作量修正部の計算が神経回路モデルの誤差逆伝播
計算により実現され、 前記学習部は、前記応答時間と前記操作遅れ時間と前記
観測データ記憶部に記憶された観測データとに基づい
て、学習データを作成し、前記制御量予測部を構成する
神経回路モデルの学習を行うことを特徴とする制御装
置。
9. The control device according to claim 8, wherein the control amount prediction unit is composed of a neural circuit model, and the calculation of the operation amount correction unit is realized by an error backpropagation calculation of the neural circuit model, the learning unit. Based on the response time, the operation delay time, and the observation data stored in the observation data storage unit to create learning data and perform learning of the neural circuit model that constitutes the control amount prediction unit. Characteristic control device.
【請求項10】 請求項9記載の制御装置において、 前記学習部は、前記観測データ記憶部に記憶された観測
データに基づいて、学習データを作成する際に、当該時
刻の制御量と当該時刻より操作遅れ時間後の操作量とを
有する観測データを入力信号とし、前記応答時間後の制
御量を教師信号にして学習を行うことを特徴とする制御
装置。
10. The control device according to claim 9, wherein, when the learning unit creates learning data based on the observation data stored in the observation data storage unit, the control amount at the time and the time A control device for performing learning by using as input signals observation data having an operation amount after an operation delay time and using a control amount after the response time as a teacher signal.
【請求項11】 制御対象に入力される操作量を変化さ
せることで制御対象の制御量を制御する制御装置におい
て、 前記制御対象で計測された制御量及び目標制御量に基づ
き、調節信号を算出する調節部と、 前記調節部で算出された調節信号に基づき、前記制御対
象に操作量を出力する操作部と、 過去に観測された制御量及び操作量を有する観測データ
を記憶する観測データ記憶部と、 前記操作部から前記制御対象へ操作量を入力してから当
該操作量による影響が制御量に現れるまでの制御対象の
応答時間と前記制御対象で計測された制御量が前記伝送
部を通して調節部に入力されるまでの伝送むだ時間と前
記観測データ記憶部に記憶された観測データとに基づい
て、前記調節部を学習する学習部とを具備することを特
徴とする制御装置。
11. A control device for controlling a control amount of a control target by changing an operation amount input to the control target, wherein an adjustment signal is calculated based on the control amount and the target control amount measured by the control target. And an operation unit that outputs an operation amount to the controlled object based on an adjustment signal calculated by the adjustment unit, and an observation data storage that stores observation data having a control amount and an operation amount observed in the past. Section, the response time of the control target from the input of the operation amount from the operation unit to the control target until the influence of the operation amount appears in the control amount and the control amount measured by the control target are transmitted through the transmission unit. A control device comprising: a learning unit that learns the adjustment unit based on a transmission dead time until input to the adjustment unit and the observation data stored in the observation data storage unit.
【請求項12】 制御対象に入力される操作量を変化さ
せることで制御対象の制御量を制御する制御装置におい
て、 前記制御対象で計測された制御量及び目標制御量に基づ
き、調節信号を算出する調節部と、 前記調節部で算出された調節信号に基づき、前記制御対
象に操作量を出力する操作部と、 過去に観測された制御量及び操作量を有する観測データ
を記憶する観測データ記憶部と、 前記制御対象で計測された制御量と前記伝送部を通して
調節部に入力された制御量とに基づき、前記伝送部によ
る伝送むだ時間を計測する伝送むだ時間計測部と、 前記伝送むだ時間計測部により計測された伝送むだ時間
と前記操作部から前記制御対象へ操作量を入力してから
当該操作量による影響が制御量に現れるまでの制御対象
の応答時間と前記観測データ記憶部に記憶された観測デ
ータとに基づいて、前記調節部を学習する学習部とを具
備することを特徴とする制御装置。
12. A control device for controlling a controlled variable of a controlled object by changing an operation amount input to the controlled object, wherein an adjustment signal is calculated based on the controlled variable and the target controlled variable measured by the controlled object. And an operation unit that outputs an operation amount to the controlled object based on an adjustment signal calculated by the adjustment unit, and an observation data storage that stores observation data having a control amount and an operation amount observed in the past. Unit, a transmission dead time measuring unit that measures a transmission dead time by the transmission unit based on a control amount measured by the control target and a control amount input to the adjustment unit through the transmission unit, and the transmission dead time The transmission dead time measured by the measuring unit, the response time of the controlled object from the input of the manipulated variable from the operation unit to the controlled object until the influence of the manipulated variable appears on the controlled variable, and the observation data Based on the stored observation data in the data storage unit, the control apparatus characterized by comprising a learning section for learning the adjustment portion.
【請求項13】 請求項11または請求項12記載の制
御装置において、 調節部が、 前記制御対象で計測された制御量及び目標制御量に基づ
き、仮想操作量を算出する仮想操作量算出部と、 前記制御対象で計測された制御量及び仮想操作量に基づ
き、前記応答時間後の制御量を予測する制御量予測部
と、 前記制御量予測部により予測された応答時間後の予測制
御量及び目標制御量に基づき、仮想操作量を修正する操
作量修正部と、 前記制御量予測部による制御量の予測と前記操作量修正
部による仮想操作量の修正を少なくとも1回行って得ら
れた仮想操作量を調節信号として前記操作部に入力する
手段とを具備することを特徴とする制御装置。
13. The control device according to claim 11 or 12, wherein the adjusting unit calculates a virtual operation amount based on the control amount and the target control amount measured by the control target. A control amount prediction unit that predicts a control amount after the response time based on a control amount and a virtual operation amount measured by the control target; and a predicted control amount after a response time predicted by the control amount prediction unit and An operation amount correction unit that corrects the virtual operation amount based on the target control amount, a control amount prediction performed by the control amount prediction unit, and a virtual operation amount correction performed by the operation amount correction unit at least once. A control device, comprising means for inputting an operation amount as an adjustment signal to the operation unit.
【請求項14】 請求項13記載の制御装置において、 前記制御量予測部が神経回路モデルから構成され、 前記操作量修正部の計算が神経回路モデルの誤差逆伝播
計算により実現され、 前記学習部は、前記応答時間と前記伝送むだ時間と前記
観測データ記憶部に記憶された観測データとに基づい
て、学習データを作成し、前記制御量予測部を構成する
神経回路モデルの学習を行うことを特徴とする制御装
置。
14. The control device according to claim 13, wherein the control amount predicting unit is composed of a neural circuit model, the calculation of the operation amount correcting unit is realized by an error backpropagation calculation of the neural circuit model, and the learning unit. Based on the response time, the transmission time delay, and the observation data stored in the observation data storage unit to create learning data and perform learning of the neural circuit model that constitutes the control amount prediction unit. Characteristic control device.
【請求項15】 請求項14記載の制御装置において、 前記学習部は、前記観測データ記憶部に記憶された観測
データに基づいて、学習データを作成する際に、前記伝
送むだ時間前の制御量と当該時刻の操作量とを有する観
測データを入力信号とし、前記応答時間後の制御量を教
師信号にして学習を行うことを特徴とする制御装置。
15. The control device according to claim 14, wherein when the learning unit creates learning data based on the observation data stored in the observation data storage unit, the control amount before the transmission dead time is set. A control device which performs learning by using as input signals observation data having an operation amount at the time and a control amount after the response time as a teacher signal.
【請求項16】 制御対象に入力される操作量を変化さ
せることで制御対象の制御量を制御する制御装置におい
て、 前記制御対象で計測された制御量及び目標制御量に基づ
き、調節信号を算出する調節部と、 前記調節部で算出された調節信号に基づき、前記制御対
象に操作量を出力する操作部と、 過去に観測された制御量及び操作量を有する観測データ
を記憶する観測データ記憶部と、 前記操作部から前記制御対象へ操作量を入力してから当
該操作量による影響が制御量に現れるまでの制御対象の
応答時間と前記制御対象で計測された制御量が前記伝送
部を通して調節部に入力されるまでの伝送むだ時間と前
記調節部で算出された調節信号が当該操作部を通して操
作量として実現されるまでの操作遅れ時間と前記観測デ
ータ記憶部に記憶された観測データとに基づいて、前記
調節部を学習する学習部とを具備することを特徴とする
制御装置。
16. A control device for controlling a controlled variable of a controlled object by changing an operation amount input to the controlled object, wherein an adjustment signal is calculated based on the controlled variable and the target controlled variable measured by the controlled object. And an operation unit that outputs an operation amount to the controlled object based on an adjustment signal calculated by the adjustment unit, and an observation data storage that stores observation data having a control amount and an operation amount observed in the past. Section, the response time of the control target from the input of the operation amount from the operation unit to the control target until the influence of the operation amount appears in the control amount and the control amount measured by the control target are transmitted through the transmission unit. It is stored in the observation data storage unit and the operation delay time until the control signal calculated by the control unit is realized as a manipulated variable through the operation unit. Observation data and on the basis the control apparatus characterized by comprising a learning section for learning the adjustment portion.
【請求項17】 制御対象に入力される操作量を変化さ
せることで制御対象の制御量を制御する制御装置におい
て、 前記制御対象で計測された制御量及び目標制御量に基づ
き、調節信号を算出する調節部と、 前記調節部で算出された調節信号に基づき、前記制御対
象に操作量を出力する操作部と、 過去に観測された制御量及び操作量を有する観測データ
を記憶する観測データ記憶部と、 前記調節部で算出された調節信号と前記操作部で出力さ
れた操作量に基づき、前記調節部で算出された調節信号
が当該操作部を通して操作量として実現されるまでの操
作遅れ時間を計測する操作遅れ時間計測部と、 前記制御対象で計測された制御量と前記伝送部を通して
調節部に入力された制御量とに基づき、前記伝送部によ
る伝送むだ時間を計測する伝送むだ時間計測部と、 前記操作遅れ時間計測部により計測された操作送れ時間
と前記伝送むだ時間計測部により計測された伝送むだ時
間と前記操作部から前記制御対象へ操作量を入力してか
ら当該操作量による影響が制御量に現れるまでの制御対
象の応答時間と前記観測データ記憶部に記憶された観測
データとに基づいて、前記調節部を学習する学習部とを
具備することを特徴とする制御装置。
17. A control device for controlling a control amount of a control target by changing an operation amount input to the control target, wherein an adjustment signal is calculated based on the control amount and the target control amount measured by the control target. And an operation unit that outputs an operation amount to the controlled object based on an adjustment signal calculated by the adjustment unit, and an observation data storage that stores observation data having a control amount and an operation amount observed in the past. Unit, the operation delay time until the adjustment signal calculated by the adjusting unit is realized as the operation amount through the operating unit, based on the adjusting signal calculated by the adjusting unit and the operation amount output by the operating unit. And an operation delay time measuring unit for measuring the transmission delay time by the transmission unit based on the control amount measured by the controlled object and the control amount input to the adjustment unit through the transmission unit. A dead time measuring unit, an operation delay time measured by the operation delay time measuring unit, a transmission dead time measured by the transmission dead time measuring unit, and an operation amount input from the operation unit to the control target A learning unit for learning the adjusting unit based on the response time of the controlled object until the influence of the operation amount appears in the control amount and the observation data stored in the observation data storage unit. Control device.
【請求項18】 請求項16または請求項17記載の制
御装置において、 調節部が、 前記制御対象で計測された制御量及び目標制御量に基づ
き、仮想操作量を算出する仮想操作量算出部と、 前記制御対象で計測された制御量及び仮想操作量に基づ
き、前記応答時間後の制御量を予測する制御量予測部
と、 前記制御量予測部により予測された応答時間後の予測制
御量及び目標制御量に基づき、仮想操作量を修正する操
作量修正部と、 前記制御量予測部による制御量の予測と前記操作量修正
部による仮想操作量の修正を少なくとも1回行って得ら
れた仮想操作量を調節信号として前記操作部に入力する
手段とを具備することを特徴とする制御装置。
18. The control device according to claim 16 or 17, wherein the adjusting unit calculates a virtual operation amount based on the control amount and the target control amount measured by the control target, and A control amount prediction unit that predicts a control amount after the response time based on a control amount and a virtual operation amount measured by the control target; and a predicted control amount after a response time predicted by the control amount prediction unit and An operation amount correction unit that corrects the virtual operation amount based on the target control amount, a control amount prediction performed by the control amount prediction unit, and a virtual operation amount correction performed by the operation amount correction unit at least once. A control device, comprising means for inputting an operation amount as an adjustment signal to the operation unit.
【請求項19】 請求項18記載の制御装置において、 前記制御量予測部が神経回路モデルから構成され、 前記操作量修正部の計算が神経回路モデルの誤差逆伝播
計算により実現され、 前記学習部は、前記応答時間と前記操作遅れ時間と前記
伝送むだ時間と前記観測データ記憶部に記憶された観測
データとに基づいて、学習データを作成し、前記制御量
予測部を構成する神経回路モデルの学習を行うことを特
徴とする制御装置。
19. The control device according to claim 18, wherein the control amount predicting unit is composed of a neural circuit model, the calculation of the operation amount correcting unit is realized by an error backpropagation calculation of the neural circuit model, and the learning unit. Is based on the response time, the operation delay time, the transmission dead time, and the observation data stored in the observation data storage unit, creates learning data, and the neural network model that constitutes the control amount prediction unit. A control device characterized by performing learning.
【請求項20】 請求項19記載の制御装置において、 前記学習部は、前記観測データ記憶部に記憶された観測
データに基づいて、学習データを作成する際に、前記伝
送むだ時間前の制御量と前記操作遅れ時間後の操作量と
を有する観測データを入力信号とし、前記応答時間後の
制御量を教師信号にして学習を行うことを特徴とする制
御装置。
20. The control device according to claim 19, wherein when the learning unit creates learning data based on the observation data stored in the observation data storage unit, the control amount before the transmission dead time is set. And a control amount after the operation delay time as an input signal, and a control amount after the response time as a teacher signal to perform learning.
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