JPS62241002A - Auto-tuning controller - Google Patents

Auto-tuning controller

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Publication number
JPS62241002A
JPS62241002A JP8471486A JP8471486A JPS62241002A JP S62241002 A JPS62241002 A JP S62241002A JP 8471486 A JP8471486 A JP 8471486A JP 8471486 A JP8471486 A JP 8471486A JP S62241002 A JPS62241002 A JP S62241002A
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JP
Japan
Prior art keywords
controller
inference
controlled
auto
inference rule
Prior art date
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Pending
Application number
JP8471486A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kohei Nomoto
弘平 野本
Tetsuo Kirimoto
哲郎 桐本
Tomomasa Kondo
近藤 倫正
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
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Priority to EP87303089A priority patent/EP0241286B2/en
Priority to DE8787303089T priority patent/DE3772812D1/en
Priority to US07/037,383 priority patent/US4864490A/en
Publication of JPS62241002A publication Critical patent/JPS62241002A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To attain an automatic control of various controlled system without identifying the controlled systems, by storing previously the human experience or perception as an inference rule and inferring optimum parameters from the feature value of waveforms like the controlled variable, etc. based on said inference rule. CONSTITUTION:A position type fuzzy inference unit 10 receives a feature value Si from a feature value extractor 8 and then outputs an optimum parameter through fuzzy inference to a PID controller 4 according to the inference rule Rj obtained from the human experience or perception stored in an inference rule storage device 9. The controller 4 receives a deviation e(k) between a target value signal r(k) and a controlled variable y(k) and then outputs a manipulated variable u(k) to a controlled system 3 based on the set control parameters, i.e., the gain KC, the integration action time TI and the derivative action time TD. The system 3 feeds the value y(k) back to the controller 4. Thus the controller 4 controls continuously the system 3 under an optimum condition.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えばプロセス制御などに用いられるコン
トローラにおいて、その制御パラメータを制御対象の特
性に応じて自動調整する機能を具備したオート・チュー
ニング・コントローラ、特にその制御パラメータの自動
調整に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention is directed to an auto-tuning controller used for example in process control, which is equipped with a function to automatically adjust control parameters according to the characteristics of a controlled object. The present invention relates to controllers, and in particular to automatic adjustment of their control parameters.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、オート・チューニング・コントローラとして、例
えば第5図のようなものが提案されている。これは、A
、B、コリビオ、P、M、  トンブキンズ“インダス
トリアル アプリケージ日ンオブ ア セルフチューニ
ング フィードバックコントロール アルゴリズム”、
l5A)ランザクシッンズ vol、20.1981.
第3〜10 頁 (A、B、Corripio+  P
、M、Tompkins、   ”  rndustr
ial Application of a Self
−Tuning FeedbackControl A
lgorithm” + ISA Transacti
ons、 vol。
Conventionally, an auto-tuning controller as shown in FIG. 5, for example, has been proposed. This is A
, B., Colivio, P., M., Tombkins “Industrial Application Day of a Self-Tuning Feedback Control Algorithm”,
l5A) Ranzakshins vol, 20.1981.
Pages 3 to 10 (A, B, Corripio+P
, M. Tompkins, “rndustr.
ial Application of a Self
-Tuning Feedback Control A
lgorithm” + ISA Transacti
ons, vol.

20、 No、 2. 1981. pp、 3−10
)に掲載されたものである。図において、1は目標信号
発主装置、2はオート・チューニング・コントローラ、
3は制御対象、4はPIDコントローラ、5は数学モデ
ル演算器、6は同定器、7は調整演算器である。
20, No, 2. 1981. pp, 3-10
). In the figure, 1 is a target signal generator, 2 is an auto-tuning controller,
3 is a controlled object, 4 is a PID controller, 5 is a mathematical model calculator, 6 is an identifier, and 7 is an adjustment calculator.

上記のように構成された従来のオート・チューニング・
コントローラの動作について説明する。
Conventional auto-tuning configured as above
The operation of the controller will be explained.

オート・チューニング・コントローラ2は、目標値信号
発生装置1から与えられる目標値信号r伽)と、制御対
象3の出力である制御量Y (k)とを入力し、制御対
象3の入力となる操作量u(k)を出力する。ここで、
カッコ内の値は、サンプリング間隔T毎の離散化された
時刻を表す。
The auto-tuning controller 2 inputs the target value signal (r) given from the target value signal generator 1 and the control amount Y (k) which is the output of the controlled object 3, and serves as an input to the controlled object 3. Output the manipulated variable u(k). here,
Values in parentheses represent discretized times at each sampling interval T.

このとき、オート・チューニング・コントローラ2の内
部では、以下のような動作が行われている。
At this time, the following operations are performed inside the auto-tuning controller 2.

まず、上記目標値信号r (klと上記制御量y(k)
とから、偏差e(k)が計算される。
First, the target value signal r (kl and the control amount y(k)
From this, the deviation e(k) is calculated.

e (k) = r Ocl −y (k)     
   ・・・(1)PIDコントローラ4は、上記偏差
e (k)を入力し、設定されている制御パラメータに
従って、操作量u (k)を計算し、出力する。制御パ
ラメータは、PIDコントローラ4では、ゲインKc、
積分時間’r+、m分時間T、であり、このパラメータ
に従って、上記操作量u(k)は次のように計算される
e (k) = r Ocl −y (k)
(1) The PID controller 4 inputs the deviation e (k), calculates and outputs the manipulated variable u (k) according to the set control parameters. In the PID controller 4, the control parameters are gain Kc,
Integral time 'r+, m minute time T, and according to these parameters, the manipulated variable u(k) is calculated as follows.

′l゛ 上記操作量u (k)は、制御対象3の入力となると同
時に数学モデル演算器5と同定器6の入力にもなる。
'l゛The above-mentioned manipulated variable u (k) becomes an input to the controlled object 3 and also becomes an input to the mathematical model calculator 5 and the identifier 6.

上記数学モデル演算器5は、上記操作量u (k)を入
力すると、出力v(k)を例えば次式のような数学モデ
ルにより計算する。
When the mathematical model calculator 5 receives the manipulated variable u (k), it calculates the output v(k) using a mathematical model such as the following formula.

v(k)ma、 v(k−1) +at v(k−2)
+ b r  u (k−s−1)  + b t  
u (k−m−2)  ・・・(3)ここで、mは0以
上の整数であり、制御対象3の無駄時間を意味する。
v(k)ma, v(k-1) +at v(k-2)
+ b r u (k-s-1) + b t
u (km-2) (3) Here, m is an integer greater than or equal to 0, and means the dead time of the controlled object 3.

同定器6は、上記制御対象3と上記数学モデル演算器5
の入出力関係が等価になるように、すなわち、両者の出
力y(k)とVat)が等しくなるように、第(3)式
の係数a1 m !! +  bl +  blを求め
る。
The identifier 6 includes the controlled object 3 and the mathematical model calculator 5.
The coefficients a1 m ! ! + bl + bl is determined.

このために、同定器6は、上記操作量u(k)、および
上記制御量y(k)、上記数学モデルの出力v(k)を
入力する。
For this purpose, the identifier 6 inputs the manipulated variable u(k), the controlled variable y(k), and the output v(k) of the mathematical model.

同定器6の動作を説明するために、ここで次のベクトル
x(k)、  z(k)、  φ(ト))を定義する。
In order to explain the operation of the identifier 6, the following vectors x(k), z(k), φ(t)) are defined here.

Xテ (k−1)  =  (y(k−1)  、  
y(k−2)  、  u(k−gg−1)  。
Xte (k-1) = (y(k-1),
y(k-2), u(k-gg-1).

u (k−一−2)  )             
  ・・・(az” (k−1) = (v(k−1)
 、 v(k−2) 、  u(k−s−1) 。
u (k-1-2))
...(az" (k-1) = (v(k-1)
, v(k-2), u(ks-1).

u(k−m−2) )        ・−(5)φ(
k)= (at +  as #  bt +  bt
)    ”・(6)ここに、ベクトルの右肩の添字T
は、ベクトルの転置を意味する。
u(k-m-2) ) ・-(5)φ(
k) = (at + as # bt + bt
) ”・(6) Here, the subscript T on the right shoulder of the vector
means transpose of a vector.

同定器(6)は次のアルゴリズムを実行する。The identifier (6) executes the following algorithm.

G(k)= (1+ z” (k)P(k)x(k))
 −’、z’ (k)P(k)  =(7)φ(kl1
)−φ伽)+ (y(kl1)−φ(k)x(k)) 
G(k)=(8)P(kl1) −P(k)−P(k)
x(k)G(k)        =(9)このアルゴ
リズムにより、ベクトルφ伽)、すなわち数学モデル第
(j式の係数”1 +  at 1 1)I +b、は
逐次的に求められる。
G(k)=(1+z”(k)P(k)x(k))
-', z' (k)P(k) = (7)φ(kl1
)−φ伽)+(y(kl1)−φ(k)x(k))
G(k)=(8)P(kl1) −P(k)−P(k)
x(k)G(k) = (9) By this algorithm, the vector φ), that is, the coefficient of the mathematical model (j equation "1 + at 1 1) I + b" is sequentially obtained.

以上のようにして求められる上記ベクトルφ(klは、
上記同定器6から出力され、上記数学モデル演算器5に
送られて数学モデルを修正するために使われるとともに
、調整演算器7へ送られて制御パラメータ、すなわちゲ
インに6.積分時間Ti+微分時間T、を求められるた
めに用いられる。これらの制御パラメータを求めるため
に、上記調整演算器7は次の演算を実行する。
The vector φ (kl) obtained in the above manner is
The output from the identifier 6 is sent to the mathematical model calculator 5 for use in modifying the mathematical model, and is also sent to the adjustment calculator 7 to determine the control parameter, that is, the gain. It is used to obtain the integral time Ti+differential time T. In order to obtain these control parameters, the adjustment calculator 7 executes the following calculations.

Kc ” (at + 2 am ) Q/ tz  
   ””(ulここで、第(至)式と第(2)式に現
れるQはQm l −e−””           
  ・・・Qllで定義される。ここにBは調整パラメ
ータであり、閉グループにおける所望の時定数である。
Kc ” (at + 2 am) Q/ tz
""(ulHere, Q appearing in the equation (to) and equation (2) is Qm l -e-""
...defined in Qll. where B is an adjustment parameter and is the desired time constant in the closed group.

以上のようにして求められたゲインKen積分時間T、
l微分時間T0は、前記PIDコントロ−ラ4に送られ
て、前記偏差e (k)から第(2)式により、再び前
記操作量u(klを計算するために用いられる。
Gain Ken integral time T obtained as above,
The l differential time T0 is sent to the PID controller 4 and used to calculate the manipulated variable u(kl) again from the deviation e(k) using equation (2).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

従来のオート・チューニング・コントローラは以上のよ
うに構成されているので、制御対象を同定しなければな
らなかった。ところがこの同定には次のような問題があ
る。
Since the conventional auto-tuning controller is configured as described above, it was necessary to identify the object to be controlled. However, this identification has the following problems.

(1)計算が複雑である。(1) Calculations are complicated.

(2)計算量が多い。(2) The amount of calculation is large.

(3)収束に時間がかかる。(3) It takes time to converge.

(4)制御対象が持つ非線型性を扱うことができない。(4) Nonlinearity of the controlled object cannot be handled.

(5)数学モデルの型を例えば第(3)式のように限定
してしまっているので、それ以外の型の制御対象の同定
には不適切となる。
(5) Since the type of the mathematical model is limited to, for example, equation (3), it is inappropriate for identifying other types of controlled objects.

(6)前記Kp 、TI 、Tt+の3つの制御パラメ
ータを得るために、前記a、 +  at +  I)
l *  b2の4つの係数を同定するから無駄がある
(6) In order to obtain the three control parameters of Kp, TI, Tt+, a, + at + I)
There is no use in identifying four coefficients of l*b2.

そして以上のような同定の問題点は、従来のオート・チ
ューニング・コントローラでは、そのままそれ自体の問
題となっていた。
The above-mentioned identification problem has become a problem of its own in conventional auto-tuning controllers.

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、制御対象の同定を行わずに、人間の経験則や
勘を推論ルールとして記憶しておき、これを使って制御
量とテスト信号との偏差。
This invention was made to solve the above-mentioned problems. Instead of identifying the controlled object, human experience and intuition are memorized as inference rules, and these are used to calculate the control amount. Deviation from test signal.

あるいは制御量、テスト信号などから、制御対象に最適
な制御パラメータを推論することができるオート・チュ
ーニング・コントローラを得ることを目的とする。
Another purpose is to obtain an auto-tuning controller that can infer optimal control parameters for a controlled object from control variables, test signals, and the like.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係るオート・チューニング・コントローラは
、数学モデル演算器、同定器、調整演算器を具備する代
わりに、偏差あるいは目標値信号。
The auto-tuning controller according to the present invention uses a deviation or target value signal instead of having a mathematical model calculator, an identifier, and an adjustment calculator.

制御量などを入力し制御特性を示す特徴量を出力する特
徴量抽出器と、該特徴量から最適な制御パラメータを推
論するための推論ルールを記憶する推論ルール記憶器と
、上記特徴量を入力し上記推定ルールに従って最適な制
御パラメータを推論してPfDコントローラに出力する
位置型ファジィ推論器とを設けたものである。
a feature extractor that inputs a control amount, etc. and outputs a feature indicating a control characteristic; an inference rule memory that stores an inference rule for inferring an optimal control parameter from the feature; and an inference rule memory that inputs the feature. and a position-type fuzzy inference device that infers optimal control parameters according to the above estimation rules and outputs them to the PfD controller.

〔作用〕[Effect]

この発明のオート・チューニング・コントローラにおい
ては、人間の経験や間を推論ルールとし。
The auto-tuning controller of this invention uses human experience and time as an inference rule.

て記憶しておき、これに従って、偏差あるいは目標値信
号、制御量などの波形の特徴量から現象論的に、最適な
制御パラメータを推論し、自動調整を行う。
According to this, optimal control parameters are phenomenologically inferred from waveform features such as deviations, target value signals, and control amounts, and automatic adjustment is performed.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例によるオート・チューニング
・コントローラを示すブロック図である。
The following is a block diagram showing an auto-tuning controller according to an embodiment of the present invention.

第1図において、1は目標値信号発生器であり、目標値
信号r(k)を発生させる。2はオート・チューニング
・コントローラであり、上記目標値信号r (k)と制
御対象3の出力である制御量y(k)を入力して操作量
u(k)を出力する。3は制御対象であり、上記操作量
u(k)を入力して上記制御量7 (k)を出力する。
In FIG. 1, 1 is a target value signal generator, which generates a target value signal r(k). Reference numeral 2 denotes an auto-tuning controller, which inputs the target value signal r (k) and the controlled variable y(k) which is the output of the controlled object 3, and outputs the manipulated variable u(k). 3 is a controlled object, which inputs the manipulated variable u(k) and outputs the controlled variable 7 (k).

上記のように、この制御量Y (k)は、上記オート・
チューニング・コントローラ2にフィードバックされる
As mentioned above, this control amount Y (k) is
It is fed back to the tuning controller 2.

次に上記オート・チューニング・コントローラの内部構
成を説明する。4はコントローラであって、この実施例
ではPIDコントローラが使われている。このPIDコ
ントローラ4は、上記目標値信号r(ト))と上記制御
量y(ト))との偏差e(k)を入力し、設定されてい
る制御パラメータ、すなわちゲインKCI積分時間T1
1微分時間TI、に従って操作量u(k)を出力する。
Next, the internal configuration of the above auto-tuning controller will be explained. 4 is a controller, and in this embodiment a PID controller is used. This PID controller 4 inputs the deviation e(k) between the target value signal r(g)) and the control amount y(g)), and inputs the set control parameters, that is, the gain KCI integral time T1
The manipulated variable u(k) is output according to one differential time TI.

8は特徴量抽出器であり、上記偏差e al) * あ
るいは上記目標値信号r(k)、上記操作量7(k)な
どを入力し、制御系の特性を示す特徴量Si  ; l
−1,2,・・・、nを出力する。9は推論ルール記憶
器であり、上記特徴量Slから最適な制御パラメータを
推論するための推論ルールR。
Reference numeral 8 denotes a feature quantity extractor, which inputs the above-mentioned deviation e al) * or the above-mentioned target value signal r(k), the above-mentioned operation amount 7 (k), etc., and extracts a feature quantity Si;
-1, 2, ..., n are output. Reference numeral 9 denotes an inference rule storage device, in which inference rules R are used to infer optimal control parameters from the feature amount Sl.

5j−1,2,・・・、−が記憶されている。10は位
置型ファジィ推論器であり、上記特徴量S1を入力して
上記推論ルールR,に従って、最適な制御パラメータ、
すなわちゲインKc、積分時間T+、微分時間T、を推
論し、出力する。上記Kc 、TI 。
5j-1, 2, . . . , - are stored. Reference numeral 10 denotes a positional fuzzy inference device, which inputs the feature amount S1 and calculates optimal control parameters according to the inference rule R,
That is, the gain Kc, integral time T+, and differential time T are inferred and output. Above Kc, TI.

TI、は上記PIDコントローラ4に与えられ、再び上
記操作量u(k)を計算するために用いられる。
TI is given to the PID controller 4 and used again to calculate the manipulated variable u(k).

第2図は、上記オート・チューニング・コントローラの
動作を示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the auto-tuning controller.

まず、ステップ11でKの値をOとする。First, in step 11, the value of K is set to O.

次に、ステップ12で、制御パラメータを初期化する。Next, in step 12, control parameters are initialized.

その値は次のとおりである。ゲインKCは小さめの値に
、。にとる、積分時間T1と微分時間T0は、それぞれ
無限大と零にとるか、もしくは、それぞれ、最大値、最
小値に設定する。ステップ13〜16で、PIDコント
ローラ4は、上記初期パラメータで第(2)式を計算し
、制御対象3を制御する。この際に、偏差eIlあるい
は目標値信号ro<)+制御fly(k)などを記録し
ておく。
Its value is as follows. Set the gain KC to a smaller value. In this case, the integral time T1 and the differential time T0 are set to infinity and zero, respectively, or are set to the maximum value and the minimum value, respectively. In steps 13 to 16, the PID controller 4 calculates equation (2) using the above initial parameters and controls the controlled object 3. At this time, the deviation eIl or the target value signal ro<)+control fly(k), etc. are recorded.

これらのデータをNサンプルにわたり集めたら、ステッ
プ17で、特徴量抽出器8はこれらのデiりから特徴量
S4  ; i−1+2+・・・、iを計算する。上記
特徴量とは、例えば次のようなものである。
After collecting these data for N samples, in step 17, the feature extractor 8 calculates the feature S4; i-1+2+..., i from these data i. The above-mentioned feature amount is, for example, as follows.

52=(誤差の平均変化率) ステップ18では、位置型ファジィ推論器1゜は、上記
特徴量Stを入力し、推論ルール記憶器9に記憶された
推論ルールRt  : J−1,2,・・・1mに従っ
て、最適な制御パラメータをファジィ推論して出力し、
PIDコントローラ4に与える。
52 = (average rate of change of error) In step 18, the positional fuzzy inference device 1° inputs the feature amount St, and infers the inference rules Rt stored in the inference rule storage device 9: J-1, 2, .・According to 1m, fuzzy inference and output the optimal control parameters,
It is given to the PID controller 4.

それ以後、ステップ19〜21では、PIDコントロー
ラ4は上記の与えられた制御パラメータにより、第(2
)式を計算し、制御対象3を制御しつづける。
Thereafter, in steps 19 to 21, the PID controller 4 performs the (second
) formula and continues to control the controlled object 3.

さて、以下、上記推論ルール記憶器9に記憶されている
推論ルールR,と、上記位置型ファジィ推論器10の動
作について説明する。
Now, the inference rules R stored in the inference rule storage 9 and the operation of the positional fuzzy inference device 10 will be explained below.

まず、上記推論ルールRjは、人間が制御パラメータの
調整を行うときに使っている経験則や勘をルール化した
ものであり、例えば次のようなものである。
First, the above-mentioned inference rule Rj is a rule based on the empirical rules and intuition that humans use when adjusting control parameters, and is, for example, as follows.

Rt:rもし、S、が大きく、誤差の平均変化率S8が
大きければ、ゲインKcを中くらいに設定せよ、」 Rt: 「もし、平均誤差SIが大きく、誤差の平均変
化率S2が小さければ、ゲインKcを大きく設定せよ。
Rt: rIf S is large and the average rate of change of error S8 is large, set the gain Kc to a medium value.'' Rt: ``If the average error SI is large and the average rate of change of error S2 is small. , set the gain Kc large.

」 このように、推論ルールR,は、「もし〜であれば、〜
廿よ」の形をしている。このうち「もし〜であれば」の
部分を前件部命題といい、「〜せよ」の部分を後件部命
題という。
” In this way, the inference rule R, is ``If... then...
It has the shape of 廿YO. The part that says "if..." is called the antecedent proposition, and the part that says "do..." is called the consequent proposition.

この後件部命題の形が例えば上記推論ルールR1゜Rt
のように、「〜にとれ」、または「〜に設定せよ」と、
値そのものを指示している場合、このファジィ推論を特
に位置型ファジィ推論という。
The form of this consequent proposition is, for example, the above inference rule R1゜Rt
As in, "Take it to..." or "Set it to..."
When the value itself is specified, this fuzzy inference is particularly called positional fuzzy inference.

これに対し、後件部命題の形が「〜だけ大きくせよ」ま
たは「〜だけ長くせよ」と、値の変化分を指示している
場合、そのファジィ推論を特に速度型ファジィ推論とい
う。
On the other hand, when the form of the consequent proposition instructs the amount of change in value, such as "make it larger by..." or "make it longer by...", the fuzzy inference is particularly called speed-type fuzzy inference.

この発明では、位置型ファジィ推論を実行する位置型フ
ァジィ推論器10が備えられている。その動作について
説明する。
The present invention includes a positional fuzzy inference device 10 that executes positional fuzzy inference. Its operation will be explained.

ファジィ推論では、まず、現在の状態が前件部命題の条
件をどの程度溝たしているが、メンバーシップ関数を用
いて評価し、Oから1の間の数値で表わす。
In fuzzy inference, first, the extent to which the current state satisfies the conditions of the antecedent proposition is evaluated using a membership function and expressed as a numerical value between 0 and 1.

第3図は、メンバーシップ関数による評価の例を示して
いる。ここでは、「平均誤差S、は大きい」という命題
を挙げた。実際に特徴量抽出器8が算出した平均誤差は
3 + −3+ ”であったとする、このとき、第3図
に示されるように、上記前件部命題が成立する度合は0
.75と評価される。
FIG. 3 shows an example of evaluation using membership functions. Here, we have proposed the proposition that "the average error S is large." Assume that the average error actually calculated by the feature extractor 8 is 3 + -3+''.In this case, as shown in Figure 3, the degree to which the antecedent proposition holds true is 0.
.. Rated 75.

第4図は、位置型ファジィ推論器10が行う推論のしく
みを示している。ここでは、特徴量としてSlとS!が
選ばれ、推論ルールとしてR3とR1が用いられている
場合を示している。また、ここではゲインの調整のみを
説明するが、積分時間、微分時間の調整についても同様
である。
FIG. 4 shows the inference mechanism performed by the positional fuzzy inference device 10. Here, Sl and S! are used as features. is selected and R3 and R1 are used as inference rules. Further, although only gain adjustment will be explained here, the same applies to integration time and differentiation time adjustment.

まず、前記のようにして、ファジィ推論ルールR+、R
tの前件部命題が成立する度合を評価する。ここで、R
,、Rtのように、前件部命題が複数項から成り立ち、
「もし、〜であり、〜であれば」という形をしている場
合には、各項の成立度の一番低いものをもって、前件部
命題全体の成立度とする。第4図の例では、実際の平均
誤差Slと誤差の平均変化率S2の値は、それぞれ5I
=s、”、s、=s!”である、このとき、ルールR+
の「もし、平均誤差S1が大きく」が成立する度合は0
.75であり、「誤差の平均変化率Sつが大きければ」
が成立する度合は0.2である。よって、前件命題全体
の成立する度合は0.2となる。−後件部命題も、第4
図に示されているようにメンバーシップ関数で表される
。いま、ルールRIの前件部命題の満たされる度合は0
.2であったから、後件部命題のメンバーシップ関数は
0.2倍に縮小される。
First, as described above, the fuzzy inference rules R+, R
Evaluate the degree to which the antecedent proposition of t holds true. Here, R
,, Rt, the antecedent proposition consists of multiple terms,
If it is in the form "If, then, and then", the lowest probability of each term is taken as the probability of the entire antecedent proposition. In the example of FIG. 4, the values of the actual average error Sl and the average change rate of error S2 are 5I, respectively.
=s,”,s,=s!”, then the rule R+
The degree to which “if the average error S1 is large” holds true is 0.
.. 75, and “if the average rate of change of error S is large”
The degree to which is true is 0.2. Therefore, the degree to which the entire antecedent proposition holds true is 0.2. -The consequent proposition is also the fourth
It is represented by a membership function as shown in the figure. Now, the degree to which the antecedent proposition of rule RI is satisfied is 0.
.. 2, the membership function of the consequent proposition is reduced by a factor of 0.2.

同様にして、ルールR1についても計算が行われ、後件
部命題は0.75倍に縮小される。
Similarly, calculation is performed for rule R1, and the consequent proposition is reduced by 0.75 times.

最後に、各ルールの縮小された後件部命題のメンバーシ
ップ関数は重ねられ、その重心が求められる。この重心
をもって、最適なゲインとする。
Finally, the membership functions of the reduced consequent propositions of each rule are superimposed and their centroids are determined. This center of gravity is used to obtain the optimum gain.

同様にして、最適な積分時間1適な微分時間も推論され
る。
In the same way, the optimal integration time and suitable differentiation time are also deduced.

以上のようにして、位1型ファジィ推論器1゜は、最適
な制御パラメータを推論する。
In the manner described above, the rank 1 type fuzzy inference device 1° infers optimal control parameters.

なお、上記実施例は、コントローラとしてPIDコント
ローラを使用し、そのゲイン、積分時間。
In addition, in the above embodiment, a PID controller is used as the controller, and its gain and integration time are determined.

微分時間を自動調整するオート・チューニング・コント
ローラについて述べたが、この発明はさらに他の型のオ
ート・チューニング・コントローラにも適用できる0例
えば、コントローラとして0N−OFFと不感帯を組み
合わせたコントローラを使用し、その不感帯の幅を自動
調整するオート・チューニング・コントローラに適用し
ても有効であるし、コントローラとして近代制御理論に
基づく最適制御コントローラを使用し、その評価関数ノ
ハラメータを自動調整するオート・チューニング・コン
トローラに適用しても有効である。
Although the auto-tuning controller that automatically adjusts the differential time has been described, the present invention can also be applied to other types of auto-tuning controllers. It is also effective to apply it to an auto-tuning controller that automatically adjusts the width of the dead zone, and an auto-tuning controller that uses an optimal controller based on modern control theory as the controller and automatically adjusts its evaluation function noharameter. It is also effective when applied to a controller.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明によれば、人間の経験や間を推
論ルールとして記憶しておき、これに従って、偏差ある
いは目標値信号、制御量などの波形の特徴量から制御パ
ラメータをファジィ推論するようにしたので、複雑で、
制御対象の型を限定してしまう同定を行わずにすみ、単
純なメンバーシップ関数の演算により、人間の経験や勘
に基づく自動調整ができるようになり、軽い演算負荷。
As described above, according to the present invention, human experience and intervals are memorized as inference rules, and control parameters are fuzzy inferred from waveform features such as deviations, target value signals, and control amounts in accordance with the inference rules. It's complicated,
There is no need to perform identification that would limit the type of control target, and automatic adjustment based on human experience and intuition can be performed through simple membership function calculations, resulting in a light calculation load.

短時間での自動調整1幅広い型の制御対象の自動調整が
可能となる効果がある。
Automatic adjustment in a short time 1 This has the effect of enabling automatic adjustment of a wide variety of control objects.

【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の一実施例によるオート・チューニン
グ・コントローラを示すブロック・線図、第2図はその
動作を示すフローチャート図、第3図はメンバーシップ
関数による評価の例を示す図、第4図はファジィ推論の
しくみを示す図、第5図は従来のオート・チューニング
・コントローラの一例を示す図である。 図において、1は目標値信号発生装置、2はオート・チ
ューニング・コントローラ、3は制御対象、4はコント
ローラであり、ここではその−例としてPIDコントロ
ーラ、8は特徴量抽出器、9は推論ルール記憶器、10
は位置型ファジィ推論器である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
[Brief Description of the Drawings] Fig. 1 is a block diagram showing an auto-tuning controller according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a flowchart showing its operation, and Fig. 3 is an evaluation using a membership function. FIG. 4 is a diagram showing a mechanism of fuzzy inference, and FIG. 5 is a diagram showing an example of a conventional auto-tuning controller. In the figure, 1 is a target value signal generator, 2 is an auto-tuning controller, 3 is a controlled object, and 4 is a controller; here, as an example, a PID controller, 8 is a feature extractor, and 9 is an inference rule. Memory device, 10
is a positional fuzzy reasoner. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)目標値信号発生装置が出力する目標値信号と制御
対象の出力である制御量との偏差を入力し、制御対象の
入力である操作量を出力するコントローラと、 上記偏差あるいは上記目標値信号あるいは上記制御量を
入力し、制御系の状態を示す特徴量を出力する特徴量抽
出器と、 上記コントローラの最適な制御パラメータを推論するた
めの推論ルールを記憶する推論ルール記憶器と、 上記特徴量を入力し、上記推論ルールに従って最適な制
御パラメータを推論し、上記コントローラに与える位置
型ファジィ推論器とを備えたことを特徴とするオート・
チューニング・コントローラ。
(1) A controller that inputs the deviation between the target value signal output by the target value signal generator and the controlled variable that is the output of the controlled object, and outputs the manipulated variable that is the input of the controlled object; a feature extractor that inputs the signal or the control amount and outputs a feature indicating the state of the control system; an inference rule storage that stores an inference rule for inferring optimal control parameters of the controller; The automatic system is characterized by comprising a position-type fuzzy inference device that inputs feature quantities, infers optimal control parameters according to the above-mentioned inference rules, and provides them to the above-mentioned controller.
tuning controller.
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US07/037,383 US4864490A (en) 1986-04-11 1987-04-10 Auto-tuning controller using fuzzy reasoning to obtain optimum control parameters

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