WO2020183853A1 - 制御装置 - Google Patents

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WO2020183853A1
WO2020183853A1 PCT/JP2019/050001 JP2019050001W WO2020183853A1 WO 2020183853 A1 WO2020183853 A1 WO 2020183853A1 JP 2019050001 W JP2019050001 W JP 2019050001W WO 2020183853 A1 WO2020183853 A1 WO 2020183853A1
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WO
WIPO (PCT)
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value
parameter
calculation unit
unit
control device
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/050001
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
中川　慎二
Original Assignee
株式会社日立製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社日立製作所 filed Critical 株式会社日立製作所
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators

Definitions

  • the present invention relates to a control device, and more particularly to a device that adjusts parameters of the control device.
  • a typical example of the invention disclosed in the present application is as follows. That is, the gain value adjusting unit that calculates the gain value of the PID controller so that the difference between the calculation unit that calculates the desired output value of the controlled object and the desired output value and the output value of the controlled object becomes small. When at least one of the overshoot amount and the undershoot amount of the measured value and the estimated value of the output to be controlled is not within the predetermined range, and the gain value newly calculated by the gain value adjusting unit is not within the predetermined range. , When the gain value newly calculated by the gain value adjusting unit reaches a predetermined value, when the input value to the control target is not within the predetermined range, and when the input value to the control target reaches the predetermined value. If at least one of the above is satisfied, a parameter changing unit for changing the parameter value of the calculation unit is provided.
  • Example 3 It is a figure which shows the control apparatus and the control object in Example 3.
  • FIG. It is a figure which shows the process of the PID controller gain value adjustment part in Example 3.
  • FIG. It is a figure which shows the process of the parameter change determination part in Example 3.
  • FIG. It is a figure which shows the process of the parameter change part in Example 4.
  • FIG. It is a figure which shows the processing of the desired output value calculation part in Example 4.
  • FIG. It is a figure which shows the control apparatus and the control object in Example 5.
  • FIG. It is a figure which shows the process of the parameter change determination part in Example 5.
  • Example 1 the difference between the calculation unit that calculates the desired output value of the controlled object and the desired output value (time-series signal or the like) and the output value of the controlled object (time-series signal or the like) becomes small.
  • the calculation unit when at least one of the gain value adjusting unit for calculating the gain value of the PID controller and the overshoot amount and the undershoot amount of the measured value and the estimated value of the output to be controlled are not within the predetermined range, the calculation unit.
  • a control device including a parameter changing unit for changing the parameter value of the above is shown.
  • the parameter changing unit when at least one of the overshoot amount and the undershoot amount of the measured value and the estimated value of the output to be controlled is not within the predetermined range, at least one of the overshoot amount and the undershoot amount is set.
  • the parameter value of the calculation unit is changed so as to be within a predetermined range (so that it becomes smaller).
  • the parameter changing unit changes the parameter value of the calculation unit so that the responsiveness of the calculation unit is slowed down.
  • the calculation unit is represented by a transfer function
  • the parameter change unit is the transfer function when at least one of the overshoot amount and the undershoot amount of the measured value and the estimated value of the output to be controlled is not within a predetermined range. Change the time constant of.
  • the control device is a device that controls the plant.
  • FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of the control device 1 of the first embodiment.
  • the PID controller gain value adjusting unit 2 adjusts the gain value of the PID controller 5.
  • the parameter change determination unit 3 determines whether or not the overshoot amount and undershoot amount of the output from the control target are within the predetermined range, and the gain value newly calculated by the PID controller gain value adjustment unit 2 is within the predetermined range. At least one of the determination of whether or not there is, the determination of whether or not the gain value has reached a predetermined value, and the determination of whether or not the input value to the control target is within the predetermined range is executed, and the determination result is determined. Correspondingly, the parameter of the desired output value calculation unit 4 is allowed to be changed.
  • the parameter change unit 6 calculates a desired change parameter (parameter value) of the output value calculation unit 4.
  • the desired output value calculation unit 4 calculates a desired profile of the output to be controlled based on the control target.
  • the PID controller 5 calculates an operation amount for controlling a controlled object.
  • FIG. 2 is a system configuration diagram of the control device 1.
  • the control device 1 has a storage device 11, a CPU 12, a ROM 13, a RAM 14, a data bus 15, an input circuit 16, an input / output port 17, and an output circuit 18 as hardware.
  • the input circuit 16 processes a signal input from the outside.
  • the signal input from the outside is, for example, a signal from a sensor installed or connected to the control device 1.
  • the signal input from the outside becomes an input signal via the input circuit 16 and is sent to the input / output port 17.
  • Each input information sent to the input / output port 17 is stored in the RAM 14 or the storage device 11 via the data bus 15.
  • At least one of the ROM 13 and the storage device 11 stores a program for executing a process described later, and the program is executed by the CPU 12.
  • the value stored in at least one of the RAM 14 and the storage device 11 is appropriately used to perform the calculation.
  • the information (value) to be sent to the outside among the calculation results is sent to the input / output port 17 via the data bus 15 and sent to the output circuit 18 as an output signal.
  • the output circuit 18 outputs an output signal to the outside.
  • the output signal output to the outside is an actuator drive signal or the like for causing the controlled object to move as desired.
  • a part of the processing performed by the CPU 12 by executing the program may be executed by another arithmetic unit (for example, hardware such as FPGA (Field Programmable Gate Array) or ASIC (Application Specific Integrated Circuit)).
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • FIG. 3 is a diagram showing a control device 1 and a plant 7 controlled by the control device 1.
  • the parameter change determination unit 3 executes at least one of determination of whether or not the overshoot amount of the output from the control target is within the predetermined range and determination of whether or not the undershoot amount is within the predetermined range, and determines. Depending on the result, the desired output value calculation unit 4 parameter change is permitted.
  • the PID controller 5 calculates an operation amount for controlling the temperature of the plant 7 (for example, a target valve opening degree for adjusting the steam temperature).
  • the PID controller gain value adjusting unit 2 adjusts the gain value of the PID controller 5. Specifically, as shown in FIG. 4, the adjusted PID gain provisional value is determined so that the difference between the profile of the plant temperature Tdeg and the profile of the desired plant temperature De_Tdeg is minimized.
  • the provisional values of the P gain value, the I gain value, and the D gain value of the obtained PID controller 5 are Kp_new, Ki_new, and Kd_new, respectively.
  • the L2 norm of J2
  • or J1
  • the PID gain value that minimizes J1 and J2 may be determined by data-driven control such as IFT (Iterative Feedback Tuning) and FRET (Fictitious Feedback Tuning), and the determination of the PID gain value is an optimization problem. Get back. There are various methods for optimization such as Newton's method and Gauss-Newton's method, and there are many references, so they are not described in detail here.
  • the desired output value calculation unit 4 calculates a desired profile of the output to be controlled (temperature of the plant 7) based on the control target. Specifically, the process shown in FIG. 7 is executed.
  • the profile of the desired plant temperature De_Tdeg is calculated by using, for example, a transfer function.
  • the control target includes, for example, a step signal, a lamp signal, and the like.
  • b1 which is one of the parameters of the transfer function should be variable, and the value calculated by the parameter changing unit 6 should be used.
  • the parameter b1 is one of the coefficients of the denominator polynomial of the transfer function, and the larger the value of b1, the slower the response of the transfer function.
  • the control device 1 for adjusting the gain value of the PID controller 5 has a desired output value calculation unit 4 for calculating a desired output value of the controlled object (plant 7) and a desired output value calculation.
  • PID control that adjusts the gain value of the PID controller 5 so that the difference between the desired output value (time-series signal or the like) calculated by the unit 4 and the output value (time-series signal or the like) to be controlled is small.
  • the parameter value of the desired output value calculation unit 4 is changed. It includes a parameter changing unit 6.
  • the parameter changing unit 6 when at least one of the overshoot amount and the undershoot amount of the measured value and the estimated value of the output to be controlled is not within the predetermined range, at least one of the overshoot amount and the undershoot amount is set.
  • the parameter value of the desired output value calculation unit 4 is changed so as to be within a predetermined range (so that it becomes smaller). Further, the parameter changing unit 6 changes the parameter value of the desired output value calculation unit 4 so that the responsiveness of the desired output value calculation unit 4 is slowed down.
  • the desired output value calculation unit 4 is represented by a transfer function
  • the parameter change unit 6 is when at least one of the overshoot amount and the undershoot amount of the measured value and the estimated value of the output to be controlled is not within the predetermined range.
  • the time constant of the transfer function is changed.
  • the control device 1 is a device that controls the plant 7.
  • the output value of the desired output value calculation unit 4 is theoretically determined. There is a possibility that the output value (profile) cannot be realized. That is, there is a possibility that the output value (profile) cannot be realized by the correction of the gain value by the PID controller 5. In this case, in order to suppress overshoot and undershoot, it is necessary to correct the desired output value (profile) of the controlled object to a theoretically feasible value.
  • the desired output value calculation unit 4 When the desired output value calculation unit 4 is represented by a transfer function, the larger the value corresponding to the time constant in the denominator polynomial of the transfer function, the slower the responsiveness of the transfer function. Therefore, in order to delay the responsiveness of the transfer function until at least one of the overshoot amount and the undershoot amount becomes considerably small, the value corresponding to the time constant in the denominator polynomial of the transfer function is increased. That is, a limit value may be set for the PID gain for safety or specification reasons, and the value of the parameter of the desired output value calculation unit 4 is set within the range where the PID gain value does not exceed the limit value. Since it is changed, the parameter value of the desired output value calculation unit 4 can be readjusted in consideration of the range in which the PID gain can be realized.
  • Example 2 the difference between the calculation unit that calculates the desired output value of the controlled object and the desired output value (time-series signal or the like) and the output value of the controlled object (time-series signal or the like) becomes small.
  • the gain value adjusting unit for calculating the gain value of the PID controller and the gain value newly calculated by the gain value adjusting unit are not within the predetermined range, or the newly calculated gain value is a predetermined value.
  • a control device including a parameter changing unit that changes the parameter value of the calculation unit when the value is reached will be described.
  • the parameter changing unit changes the parameter value of the calculation unit so that the gain value is within the predetermined range.
  • the parameter changing unit changes the parameter value so that the responsiveness of the calculation unit becomes slow.
  • the calculation unit is represented by a transfer function, and in the parameter change unit, when the gain value newly calculated by the gain value adjustment unit is not within the predetermined range, or the newly calculated gain value is a predetermined value. When is reached, the time constant of the transfer function is changed.
  • the control device is a device that controls the plant.
  • FIG. 1 shows the overall configuration of the control device 1 of the second embodiment, which is the same as that of the first embodiment, and is not described in detail.
  • FIG. 2 shows the system configuration of the control device 1 of the second embodiment, which is the same as that of the first embodiment, and will not be described in detail.
  • FIG. 8 is a diagram showing a control device 1 and a plant 7 controlled by the control device 1.
  • the parameter change determination unit 3 determines whether or not the gain value newly calculated by the PID controller gain value adjustment unit 2 is within the predetermined range, and whether the newly calculated gain value has reached the predetermined value. At least one of the determinations of whether or not to perform is executed, and the parameters of the desired output value calculation unit 4 are allowed to be changed according to the determination result. Other than that, it is the same as that of the first embodiment, and will not be described in detail.
  • the PID controller gain value adjusting unit 2 adjusts the gain value of the PID controller 5. Specifically, it is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 4, and will not be described in detail.
  • the parameter change unit 6 calculates a desired change parameter (parameter value) of the output value calculation unit 4 when the change is permitted by the parameter change determination unit 3. Specifically, since it is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 6, it will not be described in detail.
  • the desired output value calculation unit 4 calculates a desired profile of the output to be controlled (temperature of the plant 7) based on the control target. Specifically, since it is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 7, it will not be described in detail.
  • the control device 1 for adjusting the gain value of the PID controller 5 is calculated by a desired output value calculation unit 4 for calculating a desired output value to be controlled and a desired output value calculation unit 4.
  • PID controller gain value adjustment that adjusts the gain value of the PID controller 5 so that the difference between the desired output value (time-series signal, etc.) and the output value (time-series signal, etc.) to be controlled is small.
  • a desired output value is obtained. It includes a parameter changing unit 6 for changing the parameter value of the calculation unit 4.
  • the parameter changing unit 6 is a desired output value calculating unit so that when the gain value newly calculated by the PID controller gain value adjusting unit 2 is not within the predetermined range, the gain value is within the predetermined range. Change the parameter value of 4. Further, the parameter changing unit 6 changes the parameter value of the desired output value calculation unit 4 so that the responsiveness of the desired output value calculation unit 4 to be controlled is slowed down. Further, the desired output value calculation unit 4 is represented by a transfer function, and the parameter change unit 6 is used when the gain value newly calculated by the PID controller gain value adjustment unit 2 is not within the predetermined range, or when the gain value is newly calculated. When the calculated gain value reaches a predetermined value, the time constant of the transfer function is changed. Further, the control device is a device that controls the plant 7.
  • the output of the desired output value calculation unit 4 There is a possibility that the value is an output value (profile) that cannot be actually realized due to the specifications of the control system. That is, there is a possibility that the output value (profile) cannot be realized by the correction of the gain value by the PID controller 5. In this case, in order to optimize the gain value, it is necessary to correct the desired output value (profile) of the controlled object to a value that is actually feasible.
  • the desired output value calculation unit 4 is represented by a transfer function
  • the gain value can be optimized by readjusting the parameter value of the desired output value calculation unit 4 during normal operation without prior knowledge.
  • the PID control gain can be stably adjusted while considering the theoretical limit of the plant 7, and the operation efficiency and the production efficiency can be improved while ensuring the reliability and stability of the plant 7. ..
  • the difference between the calculation unit that calculates the desired output value of the controlled object and the desired output value (time series signal or the like) and the output value of the controlled object (time series signal or the like) becomes small.
  • the calculation unit when at least one of the gain value adjusting unit for adjusting the gain value of the PID controller and the overshoot amount and the undershoot amount of the measured value and the estimated value of the output to be controlled are not within the predetermined range, the calculation unit.
  • a control device including a parameter changing unit for changing the parameter value of the above is shown.
  • the parameter changing unit sets the desired output value and the output value of the controlled object.
  • the parameter value of the calculation unit is changed so that the difference between the two is small.
  • the parameter changing unit changes the parameter value of the calculation unit so that the responsiveness of the calculation unit is slowed down.
  • the calculation unit is represented by a transfer function
  • the parameter change unit is the transfer function when at least one of the overshoot amount and the undershoot amount of the measured value and the estimated value of the output to be controlled is not within a predetermined range. Change the time constant of.
  • the control device is a device that controls the plant.
  • FIG. 1 shows the overall configuration of the control device 1 of the third embodiment, which is the same as that of the first embodiment, and will not be described in detail.
  • FIG. 2 shows the system configuration of the control device 1 of the third embodiment, which is the same as that of the first embodiment, and is not described in detail.
  • FIG. 10 is a diagram showing a control device 1 and a plant 7 controlled by the control device 1.
  • the parameter change determination unit 3 determines whether or not the gain value newly calculated by the PID controller gain value adjustment unit 2 is within a predetermined range, and whether or not the newly calculated gain value reaches a predetermined value. At least one of the determinations and whether or not the evaluation index (value corresponding to the difference between the desired output value and the output value of the controlled object) is equal to or less than the predetermined value is executed, and the determination result is determined. Therefore, it is permitted to change the parameters of the desired output value calculation unit 4. Other than that, it is the same as that of the first embodiment, and will not be described in detail.
  • the PID controller gain value adjusting unit 2 adjusts the gain value of the PID controller 5. Specifically, as shown in FIG. 11, the adjusted PID gain provisional value is determined so that the difference between the profile of the plant temperature Tdeg and the profile of the desired plant temperature De_Tdeg is minimized.
  • the provisional values of the P gain value, the I gain value, and the D gain value of the obtained PID controller 5 are Kp_new, Ki_new, and Kd_new, respectively.
  • the L2 norm of J2
  • or J1
  • the PID gain value that minimizes J1 and J2 may be determined by data-driven control such as IFT (Iterative Feedback Tuning) and FRET (Fictitious Feedback Tuning), and the determination of the PID gain value is an optimization problem. Get back. There are various methods for optimization such as Newton's method and Gauss-Newton's method, and there are many references, so they are not described in detail here.
  • the PID controller gain value adjusting unit 2 outputs the value of the evaluation function (evaluation index of J1, J2, etc.).
  • the parameter change unit 6 calculates a desired change parameter (parameter value) of the output value calculation unit 4 when the change is permitted by the parameter change determination unit 3. Specifically, since it is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 6, it will not be described in detail.
  • the desired output value calculation unit 4 calculates a desired profile of the output to be controlled (temperature of the plant 7) based on the control target. Specifically, since it is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 7, it will not be described in detail.
  • the control device 1 for adjusting the gain value of the PID controller 5 is calculated by a desired output value calculation unit 4 for calculating a desired output value to be controlled and a desired output value calculation unit 4.
  • PID controller gain value adjustment that adjusts the gain value of the PID controller 5 so that the difference between the desired output value (time-series signal, etc.) and the output value (time-series signal, etc.) of the control target becomes small.
  • the parameter change unit 6 for changing the parameter value of the desired output value calculation unit 4 It consists of.
  • the parameter changing unit 6 sets the desired output value and the output value of the controlled object.
  • the parameter value of the desired output value calculation unit 4 is changed so that the difference between the two is small.
  • the parameter changing unit 6 changes the parameter value of the desired output value calculation unit 4 so that the responsiveness of the calculation unit is slowed down.
  • the calculation unit is represented by a transfer function, and the parameter change unit 6 performs the transfer function when at least one of the overshoot amount and the undershoot amount of the measured value and the estimated value of the output to be controlled is not within a predetermined range. Change the time constant of.
  • the control device is a device that controls the plant 7.
  • the output value of the desired output value calculation unit 4 is theoretically determined. There is a possibility that the output value (profile) cannot be realized. That is, there is a possibility that the output value (profile) cannot be realized by the correction of the gain value by the PID controller 5. In this case, in order to suppress overshoot and undershoot, it is necessary to correct the desired output value (profile) of the controlled object to a theoretically feasible value.
  • the desired output value calculation unit 4 is represented by a transfer function
  • the difference between the calculation unit that calculates the desired output value of the control target and the desired output value (time series signal or the like) and the output value of the control target (time series signal or the like) becomes small.
  • the calculation unit when at least one of the gain value adjusting unit for adjusting the gain value of the PID controller and the overshoot amount and the undershoot amount of the measured value and the estimated value of the output to be controlled are not within the predetermined range, the calculation unit.
  • a control device including a parameter changing unit for changing the parameter value of the above is shown.
  • the parameter changing unit determines at least one of the overshoot amount and the undershoot amount.
  • the parameter value of the calculation unit is changed so as to be within the range (to be smaller).
  • the parameter changing unit changes the parameter value of the calculation unit so that the responsiveness of the calculation unit is slowed down.
  • the calculation unit is represented by a transfer function
  • the parameter change unit is the transfer function when at least one of the overshoot amount and the undershoot amount of the measured value and the estimated value of the output to be controlled is not within a predetermined range. Change the order of.
  • the control device is a device that controls the plant.
  • FIG. 1 shows the overall configuration of the control device 1 of the fourth embodiment, which is the same as that of the first embodiment, and will not be described in detail.
  • FIG. 2 shows the system configuration of the control device 1 of the fourth embodiment, which is the same as that of the first embodiment, and is not described in detail.
  • FIG. 3 shows the control device 1 of the fourth embodiment and the plant 7 controlled by the control device 1, but since they are the same as those of the first embodiment, they will not be described in detail.
  • the PID controller gain value adjusting unit 2 adjusts the gain value of the PID controller 5. Specifically, it is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 4, and will not be described in detail.
  • the parameter change determination unit 3 determines whether or not the newly calculated gain value is within the predetermined range in the PID controller gain value adjustment unit 2, and the newly calculated gain value reaches the predetermined value. At least one of the determinations of whether or not is executed is executed, and the parameter of the desired output value calculation unit 4 is allowed to be changed according to the determination result. Specifically, it is the same as that of Example 1 shown in FIG. 5, and will not be described in detail.
  • the desired output value calculation unit 4 calculates a desired profile of the output to be controlled (temperature of the plant 7) based on the control target. Specifically, the process shown in FIG. 14 is executed.
  • the profile of the desired plant temperature De_Tdeg is calculated by using, for example, a transfer function.
  • the control target includes, for example, a step signal, a lamp signal, and the like.
  • the denominator order n of the transfer function which is one of the parameters of the transfer function, should be variable and the value calculated by the parameter change unit 6 should be used.
  • the parameter n is one of the degrees of the denominator polynomial of the transfer function, and the larger the value of n, the slower the response of the transfer function in general.
  • the control device 1 for adjusting the gain value of the PID controller 5 is calculated by a desired output value calculation unit 4 for calculating a desired output value to be controlled and a desired output value calculation unit 4.
  • PID controller gain value adjustment that adjusts the gain value of the PID controller 5 so that the difference between the desired output value (time-series signal, etc.) and the output value (time-series signal, etc.) of the control target becomes small.
  • the parameter change unit 6 for changing the parameter value of the desired output value calculation unit 4 It consists of.
  • the parameter changing unit 6 sets the overshoot amount and the undershoot amount within the predetermined range when at least one of the overshoot amount and the undershoot amount of the measured value and the estimated value of the output to be controlled is not within the predetermined range.
  • the parameter value of the desired output value calculation unit 4 is changed so as to be (smaller). Further, the parameter changing unit 6 changes the parameter value of the desired output value calculation unit 4 so that the responsiveness of the desired output value calculation unit 4 is slowed down.
  • the desired output value calculation unit 4 is represented by a transfer function, and the parameter change unit 6 is when at least one of the overshoot amount and the undershoot amount of the measured value and the estimated value of the output to be controlled is not within the predetermined range. , The order of the transfer function is changed. Further, the control device is a device that controls the plant 7.
  • the output value of the desired output value calculation unit 4 is theoretically obtained. There is a possibility that the output value (profile) cannot be realized. That is, there is a possibility that the output value (profile) cannot be realized by correcting the gain value of the PID controller 5. In this case, in order to suppress overshoot and undershoot, it is necessary to correct the desired output value (profile) of the controlled object to a theoretically feasible value.
  • the desired output value calculation unit 4 to be controlled is represented by a transfer function
  • the larger the value corresponding to the degree in the denominator polynomial of the transfer function the slower the responsiveness of the transfer function. Therefore, in order to delay the responsiveness of the transfer function until at least one of the overshoot amount and the undershoot amount becomes considerably small, the value corresponding to the degree in the denominator polynomial of the transfer function is increased.
  • the difference between the calculation unit that calculates the desired output value of the controlled object and the desired output value (time-series signal or the like) and the output value of the controlled object (time-series signal or the like) becomes small.
  • the gain value adjusting unit for adjusting the gain value of the PID controller and the input value to the control target are not within the predetermined range, or when the input value to the control target reaches the predetermined value, the calculation is performed.
  • a control device including a parameter changing unit for changing the parameter value of the unit is shown.
  • the parameter changing unit determines that the input value to the control target is within the predetermined range.
  • the parameter value of the calculation unit is changed so as to be.
  • the parameter changing unit changes the parameter value of the calculation unit so that the responsiveness of the calculation unit is slowed down.
  • the calculation unit is represented by a transfer function, and the parameter change unit transmits the transmission when the input value to the control target is not within a predetermined range or when the input value to the control target reaches a predetermined value. Change the time constant of a function.
  • the control device is a device that controls the plant.
  • FIG. 1 shows the overall configuration of the control device 1 of the fifth embodiment, which is the same as that of the first embodiment, and will not be described in detail.
  • FIG. 2 shows the system configuration of the control device 1 of the fifth embodiment, which is the same as that of the first embodiment, and is not described in detail.
  • FIG. 15 is a diagram showing a control device 1 and a plant 7 controlled by the control device 1.
  • the parameter change determination unit 3 determines whether or not the operation amount, which is the output (input to the control target) of the PID controller 5, is within a predetermined range, and determines whether or not the gain value has reached a predetermined value. At least one of the above is executed, and the parameter of the desired output value calculation unit 4 is allowed to be changed according to the determination result. Other than that, it is the same as that of the first embodiment, and will not be described in detail.
  • the PID controller gain value adjusting unit 2 adjusts the gain value of the PID controller 5. Specifically, it is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 4, and will not be described in detail.
  • Tg_VO target valve opening
  • the input to the control target may be not only the target valve opening degree which is the output of the PID controller 5, but also the input information to the control target such as the target fuel flow rate, the actual valve opening degree, and the fuel flow rate.
  • the parameter change unit 6 calculates a desired change parameter (parameter value) of the output value calculation unit 4 when the change is permitted by the parameter change determination unit 3. Specifically, since it is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 6, it will not be described in detail.
  • the desired output value calculation unit 4 calculates a desired profile of the output to be controlled (temperature of the plant 7) based on the control target. Specifically, since it is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 7, it will not be described in detail.
  • the control device 1 for adjusting the gain value of the PID controller 5 has a desired output value calculation unit 4 for calculating a desired output value of the controlled object (plant 7) and a desired output value calculation.
  • PID control that adjusts the gain value of the PID controller 5 so that the difference between the desired output value (time-series signal or the like) calculated by the unit 4 and the output value (time-series signal or the like) to be controlled is small.
  • the desired output value calculation unit 4 parameter value is changed. It is composed of a parameter changing unit 6 to be performed.
  • the parameter changing unit 6 when the input value to the control target is not within the predetermined range, or when the input value to the control target reaches the predetermined value, the input value to the control target is within the predetermined range.
  • the parameter value of the desired output value calculation unit 4 is changed so as to be. Further, the parameter changing unit 6 changes the parameter value of the desired output value calculation unit 4 so that the responsiveness of the desired output value calculation unit 4 is slowed down.
  • the desired output value calculation unit 4 is represented by a transfer function, and the parameter change unit 6 reaches a predetermined value when the input value to the control target is not within a predetermined range or the input value to the control target reaches a predetermined value. If so, the time constant of the transfer function is changed.
  • the control device 1 is a device that controls the plant 7.
  • the output value of the desired output value calculation unit 4 is actually obtained due to the specifications of the control system.
  • the output value (profile) cannot be realized. That is, there is a possibility that the input value to the controlled object such as the manipulated variable is an unrealizable output value (profile).
  • the desired output value (profile) of the control target it is necessary to correct the desired output value (profile) of the control target to a value that is actually feasible.
  • the desired output value calculation unit 4 When the desired output value calculation unit 4 is represented by a transfer function, the larger the value corresponding to the time constant in the denominator polynomial of the transfer function, the slower the responsiveness of the transfer function. Therefore, in order to delay the responsiveness of the transfer function until the gain value is optimized (for example, within a predetermined range), the value corresponding to the time constant in the denominator polynomial of the transfer function is increased. That is, a limit value may be set for the input value to the control target for safety or specification reasons, and a parameter of the desired output value calculation unit 4 is set within the range where the input value does not exceed the limit value. Since the value of is changed, the parameter value of the desired output value calculation unit 4 can be readjusted in consideration of the safety of the controlled object and the restrictions on the specifications in the operating environment.
  • the input value to the control target such as the operation amount can be optimized by readjusting the parameter value of the desired output value calculation unit 4 during normal operation without prior knowledge.
  • the PID control gain can be stably adjusted while considering the theoretical limit of the plant 7, and the operation efficiency and the production efficiency can be improved while ensuring the reliability and stability of the plant 7. ..
  • the difference between the calculation unit that calculates the desired output value of the controlled object and the desired output value (time series signal or the like) and the output value of the controlled object (time series signal or the like) becomes small.
  • the calculation unit when at least one of the gain value adjusting unit for adjusting the gain value of the PID controller and the overshoot amount and the undershoot amount of the measured value and the estimated value of the output to be controlled are not within the predetermined range, the calculation unit.
  • a control device including a parameter changing unit for changing the parameter value of the above is shown.
  • the parameter changing unit when at least one of the overshoot amount and the undershoot amount of the measured value and the estimated value of the output to be controlled is not within the predetermined range, at least one of the overshoot amount and the undershoot amount is set.
  • the parameter value of the calculation unit is changed so as to be within a predetermined range (so that it becomes smaller).
  • the parameter changing unit changes the parameter value of the calculation unit so that the responsiveness of the calculation unit is slowed down.
  • the calculation unit is represented by a transfer function
  • the parameter change unit is the transfer function when at least one of the overshoot amount and the undershoot amount of the measured value and the estimated value of the output to be controlled is not within a predetermined range. Change the time constant of.
  • control device is a device that controls an autonomous vehicle.
  • FIG. 1 shows the overall configuration of the control device 1 of the sixth embodiment, which is the same as that of the first embodiment, and will not be described in detail.
  • FIG. 2 shows the system configuration of the control device 1 of the sixth embodiment, which is the same as that of the first embodiment and will not be described in detail.
  • FIG. 17 is a diagram showing a control device 1 and an autonomous driving vehicle 8 controlled by the control device 1.
  • the parameter change determination unit 3 executes at least one of determination of whether or not the overshoot amount of the output from the control target is within the predetermined range and determination of whether or not the undershoot amount is within the predetermined range, and determines. Depending on the result, the desired output value calculation unit 4 parameter change is permitted.
  • the PID controller 5 calculates an operation amount (for example, a target speed and a target rotation angular velocity) for controlling the motion of the autonomous driving vehicle 8.
  • the PID controller gain value adjusting unit 2 adjusts the gain value of the PID controller 5. Specifically, as shown in FIG. 18, the adjusted PID gain provisional value is determined so that the difference between the profile of the velocity VSP and the profile of the desired velocity De_VSP is the smallest.
  • the provisional values of the P gain value, the I gain value, and the D gain value of the obtained PID controller 5 are Kp_new, Ki_new_tpm, and Kd_new, respectively.
  • the L2 norm of J2
  • or the L1 of J1
  • the PID gain value that minimizes J1 and J2 may be determined by data-driven control such as IFT (Iterative Feedback Tuning) and FRET (Fictitious Feedback Tuning), and the determination of the PID gain value is an optimization problem. Get back. There are various methods for optimization such as Newton's method and Gauss-Newton's method, and there are many references, so they are not described in detail here.
  • the parameter change unit 6 calculates a desired change parameter (parameter value) of the output value calculation unit 4 when the change is permitted by the parameter change determination unit 3. Specifically, since it is the same as Example 1 shown in FIG. 6, it will not be described in detail.
  • the desired output value calculation unit 4 calculates a desired profile of the output to be controlled (speed of the autonomous driving vehicle 8) based on the control target. Specifically, the process shown in FIG. 20 is executed.
  • the profile of the desired speed De_VSP is calculated using, for example, a transfer function.
  • the control target includes, for example, a step signal, a lamp signal, and the like.
  • b1 which is one of the parameters of the transfer function should be variable, and the value calculated by the parameter changing unit 6 should be used.
  • the parameter b1 is one of the coefficients of the denominator polynomial of the transfer function, and the larger the value of b1, the slower the response of the transfer function.
  • the control device 1 for adjusting the gain value of the PID controller 5 has a desired output value calculation unit 4 for calculating a desired output value of the controlled object (autonomous driving vehicle 8) and a desired output.
  • the gain value of the PID controller 5 is adjusted so that the difference between the desired output value (time-series signal or the like) calculated by the value calculation unit 4 and the output value (time-series signal or the like) to be controlled is small.
  • the desired parameter value of the output value calculation unit 4 is set. It includes a parameter changing unit 6 to be changed.
  • the parameter changing unit 6 when at least one of the overshoot amount and the undershoot amount of the measured value and the estimated value of the output to be controlled is not within the predetermined range, at least one of the overshoot amount and the undershoot amount is set.
  • the parameter value of the desired output value calculation unit 4 is changed so as to be within a predetermined range (so that it becomes smaller). Further, the parameter changing unit 6 changes the parameter value of the desired output value calculation unit 4 so that the responsiveness of the desired output value calculation unit 4 is slowed down.
  • the desired output value calculation unit 4 is represented by a transfer function
  • the parameter change unit 6 is when at least one of the overshoot amount and the undershoot amount of the measured value and the estimated value of the output to be controlled is not within the predetermined range.
  • the time constant of the transfer function is changed.
  • the control device is a device that controls the autonomous driving vehicle 8.
  • the output value of the desired output value calculation unit 4 is theoretically determined. There is a possibility that the output value (profile) cannot be realized. That is, there is a possibility that the output value (profile) cannot be realized by the correction of the gain value by the PID controller 5. In this case, in order to suppress overshoot and undershoot, it is necessary to correct the desired output value (profile) of the controlled object to a theoretically feasible value.
  • the desired output value calculation unit 4 is represented by a transfer function
  • the difference between the calculation unit that calculates the desired output value of the controlled object and the desired output value (time series signal or the like) and the output value of the controlled object (time series signal or the like) becomes small.
  • the calculation unit when at least one of the gain value adjusting unit for adjusting the gain value of the PID controller and the overshoot amount and the undershoot amount of the measured value and the estimated value of the output to be controlled are not within the predetermined range, the calculation unit.
  • a control device including a parameter changing unit for changing the parameter value of the above is shown.
  • the parameter changing unit determines at least one of the overshoot amount and the undershoot amount.
  • the parameter value of the calculation unit is changed so as to be within the range (to be smaller).
  • the parameter changing unit changes the parameter value of the calculation unit so that the responsiveness of the calculation unit is slowed down.
  • the calculation unit is represented by a transfer function
  • the parameter change unit is the transfer function when at least one of the overshoot amount and the undershoot amount of the measured value and the estimated value of the output to be controlled is not within a predetermined range. Change the time constant of.
  • control device is a device that controls a robot.
  • FIG. 1 shows the overall configuration of the control device 1 of the seventh embodiment, which is the same as that of the first embodiment, and is not described in detail.
  • FIG. 2 shows the system configuration of the control device 1 of the seventh embodiment, which is the same as that of the first embodiment and will not be described in detail.
  • FIG. 21 is a diagram showing a control device 1 and a robot 9 controlled by the control device 1.
  • the parameter change determination unit 3 executes at least one of determination of whether or not the overshoot amount of the output from the control target is within the predetermined range and determination of whether or not the undershoot amount is within the predetermined range, and determines. Depending on the result, the desired output value calculation unit 4 parameter change is permitted.
  • the PID controller 5 calculates the amount of operation (for example, angle, speed, torque) for controlling the movement of the robot 9.
  • the PID controller gain value adjusting unit 2 adjusts the gain value of the PID controller 5. Specifically, as shown in FIG. 22, the adjusted PID gain provisional value is determined so that the difference between the profile of the position POS and the profile of the desired position De_POS is the smallest.
  • the provisional values of the P gain value, the I gain value, and the D gain value of the obtained PID controller 5 are Kp_new, Ki_new, and Kd_new, respectively.
  • the L2 norm of J2
  • or the L1 of J1
  • the PID gain value that minimizes J1 and J2 may be determined by data-driven control such as IFT (Iterative Feedback Tuning) and FRET (Fictitious Feedback Tuning), and the determination of the PID gain value is an optimization problem. Get back. There are various methods for optimization such as Newton's method and Gauss-Newton's method, and there are many references, so they are not described in detail here.
  • the parameter change unit 6 calculates a desired change parameter (parameter value) of the output value calculation unit 4 when the change is permitted by the parameter change determination unit 3. Specifically, since it is the same as Example 1 shown in FIG. 6, it will not be described in detail.
  • the desired output value calculation unit 4 calculates a desired profile of the output (position of the robot 9) to be controlled based on the control target. Specifically, the process shown in FIG. 24 is executed.
  • the desired position De_POS is calculated by using, for example, a transfer function.
  • the control target includes, for example, a step signal, a lamp signal, and the like.
  • b1 which is one of the parameters of the transfer function should be variable, and the value calculated by the parameter changing unit 6 should be used.
  • the parameter b1 is one of the coefficients of the denominator polynomial of the transfer function, and the larger the value of b1, the slower the response of the transfer function.
  • the control device 1 for adjusting the gain value of the PID controller 5 has a desired output value calculation unit 4 for calculating a desired output value of the controlled object (robot 9) and a desired output value calculation.
  • PID control that adjusts the gain value of the PID controller 5 so that the difference between the desired output value (time-series signal or the like) calculated by the unit 4 and the output value (time-series signal or the like) to be controlled is small.
  • the parameter value of the desired output value calculation unit 4 is changed. It includes a parameter changing unit 6.
  • the parameter changing unit 6 has at least one of the overshoot amount and the undershoot amount.
  • the parameter value of the desired output value calculation unit 4 is changed so that one is within a predetermined range (so that it becomes smaller). Further, the parameter changing unit 6 changes the parameter value of the desired output value calculation unit 4 so that the responsiveness of the desired output value calculation unit 4 is slowed down.
  • the desired output value calculation unit 4 is represented by a transfer function
  • the parameter change unit 6 is when at least one of the overshoot amount and the undershoot amount of the measured value and the estimated value of the output to be controlled is not within the predetermined range.
  • the time constant of the transfer function is changed.
  • the control device is a device that controls the robot 9.
  • the output value of the desired output value calculation unit 4 is theoretically determined. There is a possibility that the output value (profile) cannot be realized. That is, there is a possibility that the output value (profile) cannot be realized by the correction of the gain value by the PID controller 5. In this case, in order to suppress overshoot and undershoot, it is necessary to correct the desired output value (profile) of the controlled object to a theoretically feasible value.
  • the desired output value calculation unit 4 is represented by a transfer function
  • Example 8 the difference between the calculation unit that calculates the desired output value of the control target and the desired output value (time series signal or the like) and the output value of the control target (time series signal or the like) becomes small.
  • the calculation unit when at least one of the gain value adjusting unit for adjusting the gain value of the PID controller and the overshoot amount and the undershoot amount of the measured value and the estimated value of the output to be controlled are not within the predetermined range, the calculation unit.
  • a control device including a parameter changing unit for changing the parameter value of the above is shown.
  • the parameter changing unit determines at least one of the overshoot amount and the undershoot amount.
  • the parameter value of the calculation unit is changed so as to be within the range (to be smaller).
  • the parameter changing unit changes the parameter value of the calculation unit so that the responsiveness of the calculation unit is slowed down.
  • the calculation unit is represented by a transfer function
  • the parameter change unit is the transfer function when at least one of the overshoot amount and the undershoot amount of the measured value and the estimated value of the output to be controlled is not within a predetermined range. Change the time constant of.
  • control device is a device that controls an air vehicle such as a drone.
  • FIG. 1 shows the overall configuration of the control device 1 of the eighth embodiment, which is the same as that of the first embodiment, and is not described in detail.
  • FIG. 2 shows the system configuration of the control device 1 of the eighth embodiment, which is the same as that of the first embodiment and will not be described in detail.
  • FIG. 25 is a diagram showing a control device 1 and a drone 10 controlled by the control device 1.
  • the parameter change determination unit 3 executes at least one of determination of whether or not the overshoot amount of the output from the control target is within the predetermined range and determination of whether or not the undershoot amount is within the predetermined range, and determines. Depending on the result, the desired output value calculation unit 4 parameter change is permitted.
  • the PID controller 5 calculates an operation amount (for example, the rotation speed of each rotor) for controlling the movement of the drone 10.
  • the PID controller gain value adjusting unit 2 adjusts the gain value of the PID controller 5. Specifically, as shown in FIG. 26, the adjusted PID gain provisional value is determined so that the difference between the profile of the flight speed FSP and the profile of the desired flight speed De_FSP is minimized.
  • the provisional values of the P gain value, the I gain value, and the D gain value of the obtained PID controller 5 are Kp_new, Ki_new, and Kd_new, respectively.
  • the L2 norm of J2
  • or the L1 of J1
  • IFT Intelligent Feedback Tuning
  • FRET Fetitious Feedback Tuning
  • Condition a) The amount of overshoot of FSP is K_FSP_O1 or more, or FSP undershoot amount is K_FSP_U1 or more
  • the parameter change unit 6 calculates a desired change parameter (parameter value) of the output value calculation unit 4 when the change is permitted by the parameter change determination unit 3. Specifically, since it is the same as Example 1 shown in FIG. 6, it will not be described in detail.
  • the desired output value calculation unit 4 calculates a desired profile of the output to be controlled (the flight speed of the drone 10) based on the control target. Specifically, the process shown in FIG. 28 is executed.
  • the desired position De_FSP is calculated by using, for example, a transfer function.
  • the control target includes, for example, a step signal, a lamp signal, and the like.
  • b1 which is one of the parameters of the transfer function should be variable, and the value calculated by the parameter changing unit 6 should be used.
  • the parameter b1 is one of the coefficients of the denominator polynomial of the transfer function, and the larger the value of b1, the slower the response of the transfer function.
  • the control device 1 for adjusting the gain value of the PID controller 5 has a desired output value calculation unit 4 for calculating a desired output value of the controlled object (robot 9) and a desired output value calculation.
  • PID control that adjusts the gain value of the PID controller 5 so that the difference between the desired output value (time-series signal or the like) calculated by the unit 4 and the output value (time-series signal or the like) to be controlled is small.
  • the parameter value of the predetermined output value calculation unit 4 is changed. It includes a parameter changing unit 6.
  • the parameter changing unit 6 has at least one of the overshoot amount and the undershoot amount.
  • the parameter value of the desired output value calculation unit 4 is changed so that one is within a predetermined range (so that it becomes smaller). Further, the parameter changing unit 6 changes the parameter value of the desired output value calculation unit 4 so that the responsiveness of the desired output value calculation unit 4 is slowed down.
  • the desired output value calculation unit 4 is represented by a transfer function
  • the parameter change unit 6 is when at least one of the overshoot amount and the undershoot amount of the measured value and the estimated value of the output to be controlled is not within the predetermined range.
  • the time constant of the transfer function is changed.
  • the control device is a device for controlling an air vehicle such as a drone 10.
  • the output value of the desired output value calculation unit 4 is theoretically determined. There is a possibility that the output value (profile) cannot be realized. That is, there is a possibility that the output value (profile) cannot be realized by the correction of the gain value by the PID controller 5. In this case, in order to suppress overshoot and undershoot, it is necessary to correct the desired output value (profile) of the controlled object to a theoretically feasible value.
  • the desired output value calculation unit 4 is represented by a transfer function
  • the control device 1 for adjusting the gain value of the PID controller 5 is a desired control target (plant 7, automatic driving vehicle 8, robot 9, drone 10, etc.).
  • the PID controller gain that calculates the gain value of the PID controller 5 so that the difference between the desired output value calculation unit 4 that calculates the output value of the above and the output value of the control target is small.
  • the value adjusting unit 2 and the parameter changing unit 6 for changing the parameter value of the desired output value calculation unit 4 are provided, and the parameter changing unit 6 overshoots and undershoots the measured value and the estimated value of the output to be controlled.
  • the gain value newly calculated by the gain value adjusting unit reaches the predetermined value. If at least one of the cases where the input value to the control target is not within the predetermined range and the input value to the control target reaches the predetermined value is satisfied, the desired output value calculation unit 4 parameter. Since the value is changed, the desired parameter value of the output value calculation unit 4 can be readjusted during normal operation without prior knowledge.
  • the parameter changing unit 6 when at least one of the overshoot amount and the undershoot amount of the measured value and the estimated value of the output to be controlled is not within the predetermined range, at least one of the overshoot amount and the undershoot amount is set. Since the parameter value of the desired output value calculation unit 4 is changed so as to be within a predetermined range, overshoot and undershoot are suppressed, and the parameter of the desired output value calculation unit 4 is suppressed during normal operation without prior knowledge. You can readjust the value.
  • the parameter changing unit 6 determines the parameter value of the desired output value calculating unit 4 so that the gain value newly calculated by the gain value adjusting unit is not within the predetermined range. Therefore, the parameter value of the desired output value calculation unit 4 can be set in consideration of the range in which the PID gain can be realized.
  • a limit value may be set for the PID gain for safety or specification reasons, and a desired output value calculation unit 4 parameter value is set within a range in which the PID gain value does not exceed the limit value.
  • the PID control gain can be adjusted stably in consideration of the safety of the controlled object and the restrictions on the specifications under the operating environment.
  • the parameter changing unit 6 changes the parameter value of the desired output value calculation unit 4 so that the difference between the output value of the desired output value calculation unit 4 and the output value of the controlled object becomes small, so that control is performed.
  • the subject can be operated under desired conditions.
  • the parameter changing unit 6 changes the parameter value of the calculation unit so as to slow down the responsiveness of the desired output value calculation unit 4, it may overshoot the measured value or the estimated value of the output to be controlled. Undershoot can be suppressed.
  • the desired output value calculation unit 4 is represented by a transfer function, it is possible to easily calculate a desired output value to be output to the controlled object. Further, the parameter value of the desired output value calculation unit 4 can be easily changed by the parameter value of the transfer function.
  • the parameter changing unit 6 changes the time constant of the transfer function as the parameter value of the desired output value calculation unit 4, the characteristics of the system can be controlled by the time until the characteristics of the controlled object rise.
  • the parameter changing unit 6 changes the order of the transfer function as the parameter value of the desired output value calculation unit 4, the characteristics of the system can be controlled by controlling the complexity of the operation of the controlled object.
  • the PID controller gain value adjusting unit 2 readjusts the PID gain value and parameters.
  • the change unit 6 is desired when at least one of the overshoot amount and the undershoot amount of the measured value and the estimated value of the output to be controlled is not within a predetermined range when controlled by using the readjusted PID gain value. Since the parameter value of the output value calculation unit 4 of the above is changed, overshoot or undershoot of the measured value or estimated value of the output to be controlled can be suppressed.
  • the parameter changing unit 6 sets the value of the parameter of the desired output value calculation unit 4 so that the input value to the control target is within the predetermined range. Since the change is made, the desired parameter value of the output value calculation unit 4 can be set in consideration of the range in which the input to the control target can be realized. In particular, a limit value may be set for the input value to the control target for safety or specification reasons, and a desired output value calculation unit 4 parameter within a range in which the input value does not exceed the limit value. By changing the value of, the PID control gain can be adjusted stably in consideration of the safety of the controlled object and the restrictions on the specifications under the operating environment.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes various modifications and equivalent configurations within the scope of the attached claims.
  • the above-described examples have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to those having all the described configurations.
  • a part of the configuration of one embodiment may be replaced with the configuration of another embodiment.
  • the configuration of another embodiment may be added to the configuration of one embodiment.
  • other configurations may be added / deleted / replaced with respect to a part of the configurations of each embodiment.
  • each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, etc. may be realized by hardware by designing a part or all of them by, for example, an integrated circuit, and the processor realizes each function. It may be realized by software by interpreting and executing the program to be executed.
  • Information such as programs, tables, and files that realize each function can be stored in a memory, a hard disk, a storage device such as an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.
  • SSD Solid State Drive
  • a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.
  • control lines and information lines indicate those that are considered necessary for explanation, and do not necessarily indicate all the control lines and information lines that are necessary for implementation. In practice, it can be considered that almost all configurations are interconnected.

Landscapes

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Abstract

制御対象の所望の出力値を演算する演算部と、前記所望の出力値と前記制御対象の出力値との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器のゲイン値を演算するゲイン値調整部と、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記ゲイン値調整部によって新たに演算されたゲイン値が所定範囲にない場合、前記ゲイン値調整部によって新たに演算されたゲイン値が所定値に達した場合、前記制御対象への入力値が所定範囲にない場合、及び、前記制御対象への入力値が所定値に達した場合、の少なくとも一つが成立すると、前記演算部のパラメータ値を変更するパラメータ変更部とを備える。

Description

制御装置 参照による取り込み
　本出願は、平成３１年（２０１９年）３月１２日に出願された日本出願である特願２０１９－４４４６６の優先権を主張し、その内容を参照することにより、本出願に取り込む。
　本発明は、制御装置に関し、特に、制御装置のパラメータを調節する装置に関する。
　本技術の背景技術として、特開２０１５－７６０２４号公報がある。この文献には、「プラントの設定値を変更したときの設定値、操作変数、制御変数を計測し、計測した信号をフィッティングして規範モデルのベース関数を定義し、ベース関数に制御応答を調整する調整パラメータを導入して規範モデルとする。設定値変更時の制御変数と操作変数の応答、または、外乱信号印加時の制御変数の応答を推定し、これらの応答データから制御特性を表す指標を抽出する。この指標を基に定義した評価関数を用いて調整パラメータの最適値を求めることにより、要求される制御特性に応じた規範モデルを決定し、制御ゲインの最適化を図る。」が記載されている（要約参照）。
　しかしながら、前述した先行技術（特開２０１５－７６０２４号公報）では、規範モデル（参照モデル）のパラメータを再調整するための運転条件を用意し、事前の知見に基づいてパラメータ調整するものであり、通常運転時に事前の知見なしにパラメータを再調整するものではない。また、ＰＩＤ制御器におけるＰＩＤゲインが実現可能な範囲を考慮した再調整方法でもない。
　本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、制御対象の所望の出力値を演算する演算部と、前記所望の出力値と前記制御対象の出力値との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器のゲイン値を演算するゲイン値調整部と、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記ゲイン値調整部によって新たに演算されたゲイン値が所定範囲にない場合、前記ゲイン値調整部によって新たに演算されたゲイン値が所定値に達した場合、前記制御対象への入力値が所定範囲にない場合、及び、前記制御対象への入力値が所定値に達した場合、の少なくとも一つが成立すると、前記演算部のパラメータ値を変更するパラメータ変更部とを備えることを特徴とする。
　本発明の一態様によれば、制御対象の信頼性や安定性を確保しつつ、運転効率や生産効率を向上できる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明によって明らかにされる。
実施例１～８における制御装置の全体の構成を示す図である。 実施例１～８における制御装置のシステム構成図である。 実施例１、４における制御装置と制御対象を示す図である。 実施例１、２、４、５におけるＰＩＤ制御器ゲイン値調整部の処理を示す図である。 実施例１、４におけるパラメータ変更判定部の処理を示す図である。 実施例１～３、５～８におけるパラメータ変更部の処理を示す図である。 実施例１～３、５における所望の出力値演算部の処理を示す図である。 実施例２における制御装置と制御対象を示す図である。 実施例２におけるパラメータ変更判定部の処理を示す図である。 実施例３における制御装置と制御対象を示す図である。 実施例３におけるＰＩＤ制御器ゲイン値調整部の処理を示す図である。 実施例３におけるパラメータ変更判定部の処理を示す図である。 実施例４におけるパラメータ変更部の処理を示す図である。 実施例４における所望の出力値演算部の処理を示す図である。 実施例５における制御装置と制御対象を示す図である。 実施例５におけるパラメータ変更判定部の処理を示す図である。 実施例６における制御装置と制御対象を示す図である。 実施例６におけるＰＩＤ制御器ゲイン値調整部の処理を示す図である。 実施例６におけるパラメータ変更判定部の処理を示す図である。 実施例６における所望の出力値演算部の処理を示す図である。 実施例７における制御装置と制御対象を示す図である。 実施例７におけるＰＩＤ制御器ゲイン値調整部の処理を示す図である。 実施例７におけるパラメータ変更判定部の処理を示す図である。 実施例７における所望の出力値演算部の処理を示す図である。 実施例８における制御装置と制御対象を示す図である。 実施例８におけるＰＩＤ制御器ゲイン値調整部の処理を示す図である。 実施例８におけるパラメータ変更判定部の処理を示す図である。 実施例８における所望の出力値演算部の処理を示す図である。
　以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
　［実施例１］
　本実施例においては、制御対象の所望の出力値を演算する演算部と、前記所望の出力値（時系列信号など）と前記制御対象の出力値（時系列信号など）との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器のゲイン値を演算するゲイン値調整部と、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記演算部のパラメータ値を変更するパラメータ変更部とを備える制御装置について示す。
　特に、前記パラメータ変更部は、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記オーバーシュート量及び前記アンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲内となるように（小さくなるように）、前記演算部のパラメータ値を変更する。
　また、前記パラメータ変更部は、前記演算部の応答性が遅くなるように、前記演算部のパラメータ値を変更する。
　また、前記演算部は伝達関数で表され、前記パラメータ変更部は、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記伝達関数の時定数を変更する。
　また、前記制御装置は、プラントを制御する装置である。
　図１は、実施例１の制御装置１の全体の構成を示す図である。
　制御装置１において、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２は、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する。パラメータ変更判定部３は、制御対象からの出力のオーバーシュート量及びアンダーシュート量が所定範囲にあるか否かの判定、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２が新たに演算したゲイン値が所定範囲にあるか否かの判定、前記ゲイン値が所定値に達したか否かの判定、及び制御対象への入力値が所定範囲にあるか否かの判定の少なくとも一つを実行し、判定結果に応じて、所望の出力値演算部４のパラメータの変更を許可する。パラメータ変更部６は、パラメータ変更判定部３が変更を許可したとき、所望の出力値演算部４の変更パラメータ（パラメータ値）を演算する。所望の出力値演算部４は、制御目標に基づいて、制御対象の出力の所望のプロフィールを演算する。ＰＩＤ制御器５は、制御対象を制御するための操作量を演算する。
　図２は、制御装置１のシステム構成図である。
　制御装置１は、ハードウェアとして、記憶装置１１、ＣＰＵ１２、ＲＯＭ１３、ＲＡＭ１４、データバス１５、入力回路１６、入出力ポート１７及び出力回路１８を有する。入力回路１６は、外部から入力された信号を処理する。外部から入力される信号は、例えば、制御装置１に設置又は接続されているセンサからの信号などである。外部から入力される信号は、入力回路１６を経て、入力信号となり入出力ポート１７へ送られる。入出力ポート１７に送られた各入力情報は、データバス１５を経て、ＲＡＭ１４又は記憶装置１１に格納される。ＲＯＭ１３及び記憶装置１１の少なくとも一方は、後述する処理を実行するためのプログラムを格納しており、該プログラムはＣＰＵ１２で実行される。その際、ＲＡＭ１４及び記憶装置１１の少なくとも一方に格納された値を、適宜、使用して演算を行う。演算結果のうち外部へ送り出す情報（値）は、データバス１５を経て入出力ポート１７に送られ、出力信号として出力回路１８に送られる。出力回路１８は、出力信号を外部に出力する。外部へ出力される出力信号は、制御対象を所望の動きをさせるためのアクチュエータ駆動信号などである。
　なお、ＣＰＵ１２がプログラムを実行して行う処理の一部を、他の演算装置（例えば、ＦＰＧＡ（Field Programable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのハードウェア）で実行してもよい。
　図３は、制御装置１と、制御装置１に制御されるプラント７とを示す図である。
　パラメータ変更判定部３は、制御対象からの出力のオーバーシュート量が所定範囲にあるか否かの判定、及びアンダーシュート量が所定範囲にあるか否かの判定の少なくとも一つを実行し、判定結果に応じて、所望の出力値演算部４のパラメータの変更を許可する。ＰＩＤ制御器５は、プラント７の温度を制御するための操作量（例えば、蒸気温度を調節するための目標バルブ開度）を演算する。
　以下、各処理の詳細を説明する。
　＜ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部（図４）＞
　ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２は、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する。具体的には、図４に示すように、プラント温度Ｔｄｅｇのプロフィールと所望のプラント温度Ｄｅ＿Ｔｄｅｇのプロフィールとの差が最も小さくなるように、調整後ＰＩＤゲイン暫定値を決める。得られたＰＩＤ制御器５のＰゲイン値、Ｉゲイン値、Ｄゲイン値の暫定値をそれぞれＫｐ＿ｎｅｗ，Ｋｉ＿ｎｅｗ，Ｋｄ＿ｎｅｗとする。
　プラント温度Ｔｄｅｇのプロフィールと所望のプラント温度Ｄｅ＿Ｔｄｅｇのプロフィールとの差を評価する評価関数としては、例えば、Ｊ２＝｜｜Ｔｄｅｇ－Ｄｅ＿Ｔｄｅｇ｜｜であるＬ２ノルム、又は、Ｊ１＝｜Ｔｄｅｇ－Ｄｅ＿Ｔｄｅｇ｜であるＬ１ノルムなどがある。Ｊ１やＪ２を最小化するＰＩＤゲイン値は、例えば、ＩＦＴ（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ　Ｆｅｅｄｂａｃｋ　Ｔｕｎｉｎｇ）、ＦＲＩＴ（Ｆｉｃｔｉｔｉｏｕｓ　Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ　Ｔｕｎｉｎｇ）などのデータ駆動制御で決定すればよく、ＰＩＤゲイン値の決定は、最適化問題に帰着する。最適化のための解法は、ニュートン法、ガウス＝ニュートン法などの様々な方法があり、多くの参考文献があるので、ここでは詳述しない。
　なお、本調整処理は、オフライン、オンラインのどちらで実行してもよい。
　＜パラメータ変更判定部（図５）＞
　パラメータ変更判定部３は、制御対象からの出力のオーバーシュート量が所定範囲にあるか否かの判定、及びアンダーシュート量が所定範囲にあるか否かの判定の少なくとも一つを実行し、判定結果に応じて、所望の出力値演算部４のパラメータの変更を許可する。具体的には、図５に示す処理を実行する。
・下記の条件ａ）が成立する場合、パラメータ変更許可フラグｆｐ＿ｒｅｆ＝１を出力する。一方、条件ａ）が成立しない場合、パラメータ変更許可フラグｆｐ＿ｒｅｆ＝０を出力する。
条件ａ）
Ｔｄｅｇのオーバーシュート量がＫ＿Ｔｄｅｇ＿Ｏ１以上、又は、
Ｔｄｅｇのアンダーシュート量がＫ＿Ｔｄｅｇ＿Ｕ１以上
　＜パラメータ変更部（図６）＞
　パラメータ変更部６は、パラメータ変更判定部３で変更が許可された場合、所望の出力値演算部４の変更パラメータ（パラメータ値）を演算する。具体的には、図６に示す処理を実行する。
・ｆｐ＿ｒｅｆ＝１の場合、所望の出力値演算部パラメータｂ１を下記のように（パラメータｂ１が大きくなるように）補正して、制御対象の出力の推定値の応答特性を低下する。
　ｂ１＝ｂ１＋ｋ１＿ｂ１
・ｆｐ＿ｒｅｆ＝０の場合、所望の出力値演算部パラメータｂ１は、現在の値を維持する。
　＜所望の出力値演算部（図７）＞
　所望の出力値演算部４は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（プラント７の温度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には、図７に示す処理を実行する。
　制御目標である目標プラント温度Ｔｇ＿Ｔｄｅｇに対して、例えば伝達関数などを用いて、所望のプラント温度Ｄｅ＿Ｔｄｅｇのプロフィールを演算する。制御目標は、例えばステップ信号、ランプ信号などがある。
　また、伝達関数のパラメータの一つであるｂ１は、可変とし、パラメータ変更部６で演算された値を用いるとよい。パラメータｂ１は、伝達関数の分母多項式の係数の一つであり、ｂ１の値が大きいほど、当該伝達関数の応答性が遅い性質がある。
　なお、パラメータ変更判定部３で、制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合は、直ちにｆｐ＿ｒｅｆ＝１とせず、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２によりＰＩＤゲイン値を再調整して、再調整されたＰＩＤゲイン値を用いて制御したとき、制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、ｆｐ＿ｒｅｆ＝１としてもよい。
　本実施例によれば、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する制御装置１は、制御対象（プラント７）の所望の出力値を演算する所望の出力値演算部４と、所望の出力値演算部４によって演算された所望の出力値（時系列信号など）と前記制御対象の出力値（時系列信号など）との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２と、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、所望の出力値演算部４のパラメータ値を変更するパラメータ変更部６とからなる。また、パラメータ変更部６は、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記オーバーシュート量及び前記アンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲内となるように（小さくなるように）、所望の出力値演算部４のパラメータ値を変更する。また、パラメータ変更部６は、所望の出力値演算部４の応答性が遅くなるように、所望の出力値演算部４のパラメータ値を変更する。また、所望の出力値演算部４は伝達関数で表され、パラメータ変更部６は、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記伝達関数の時定数を変更する。また、前記制御装置１は、プラント７を制御する装置である。
　前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが発生しているとき（所定範囲にない場合）は、所望の出力値演算部４の出力値が、理論的に実現できない出力値（プロフィール）となっている可能性がある。すなわち、ＰＩＤ制御器５によるゲイン値の補正では実現できない出力値（プロフィール）となっている可能性がある。この場合、オーバーシュート及びアンダーシュートを抑制するために、前記制御対象の所望の出力値（プロフィール）を理論的に実現可能な値に補正する必要がある。所望の出力値演算部４が伝達関数で表される場合、当該伝達関数の分母多項式における時定数相当の値が大きくなるほど、当該伝達関数の応答性が遅くなる。従って、オーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが相当程度小さくなるまで当該伝達関数の応答性を遅らせるべく、当該伝達関数の分母多項式における時定数相当の値を大きくする。つまり、ＰＩＤゲインには安全上や仕様上などの理由から限界値が設定されていることがあり、ＰＩＤゲイン値が該限界値を超えない範囲で所望の出力値演算部４のパラメータの値を変更するので、ＰＩＤゲインが実現可能な範囲を考慮して、所望の出力値演算部４のパラメータ値を再調整できる。
　これにより、事前の知見なしに、通常運転時に所望の出力値演算部４のパラメータ値を再調整することによって、前記制御対象の出力のオーバーシュート及びアンダーシュートを抑制できる。その結果、稼働環境下で、プラント７の理論的限界を考慮しつつ、ＰＩＤ制御ゲインを安定的に調整でき、プラント７の信頼性や安定性を確保しつつ、運転効率や生産効率を向上できる。
　［実施例２］
　本実施例においては、制御対象の所望の出力値を演算する演算部と、前記所望の出力値（時系列信号など）と前記制御対象の出力値（時系列信号など）との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器のゲイン値を演算するゲイン値調整部と、前記ゲイン値調整部によって新たに演算されたゲイン値が所定範囲にない場合、又は当該新たに演算されたゲイン値が所定値に達した場合、前記演算部のパラメータ値を変更するパラメータ変更部とを備える制御装置について示す。
　特に、前記パラメータ変更部は、前記ゲイン値調整部によって新たに演算されたゲイン値が所定範囲にない場合、前記ゲイン値が所定範囲内となるように、前記演算部のパラメータ値を変更する。
　また、前記パラメータ変更部は、前記演算部の応答性が遅くなるように、パラメータ値を変更する。
　また、前記演算部は伝達関数で表され、前記パラメータ変更部は、前記ゲイン値調整部によって新たに演算されたゲイン値が所定範囲にない場合、又は当該新たに演算されたゲイン値が所定値に達した場合、前記伝達関数の時定数を変更する。
　また、前記制御装置は、プラントを制御する装置である。
　図１は、実施例２の制御装置１の全体の構成を示しており、実施例１と同じであるので、詳述しない。図２は、実施例２の制御装置１のシステム構成を示しており、実施例１と同じであるので、詳述しない。
　図８は、制御装置１と、制御装置１に制御されるプラント７とを示す図である。
　パラメータ変更判定部３は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２によって新たに演算されたゲイン値が所定範囲にあるか否かの判定、及び当該新たに演算されたゲイン値が所定値に達したか否かの判定の少なくとも一つを実行し、判定結果に応じて、所望の出力値演算部４のパラメータの変更を許可する。それ以外は、実施例１と同じであるので、詳述しない。
　以下、各処理の詳細を説明する。
　＜ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部（図４）＞
　ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２は、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する。具体的には、図４に示す実施例１と同じであるので、詳述しない。
　＜パラメータ変更判定部（図９）＞
　パラメータ変更判定部３は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２によって新たに演算されたゲイン値が所定範囲にあるか否かの判定、及び当該新たに演算されたゲイン値が所定値に達したか否かの判定の少なくとも一つを実行し、判定結果に応じて、所望の出力値演算部４のパラメータの変更を許可する。具体的には、図９に示す処理を実行する。
・下記の条件ａ）が成立する場合、パラメータ変更許可フラグｆｐ＿ｒｅｆ＝１を出力する。一方、条件ａ）が成立しない場合、パラメータ変更許可フラグｆｐ＿ｒｅｆ＝０を出力する。
条件ａ）　新たに演算されたゲイン値が所定値に達したか否かを判定する場合
　Kp_new ≧ K_Kp_new_H、又は
　Ki_new ≧ K_Ki_new_H、又は
　Kd_new ≧ K_Kd_new_H
条件ａ）　新たに演算されたゲイン値が所定範囲にあるか否かを判定する場合
　K_Kp_new_L ≧ Kp_new、又は
　Kp_new ≧ K_Kp_new_H、又は
　K_Ki_new_L ≧ Ki_new、又は
　Ki_new ≧ K_Ki_new_H、又は
　K_Kd_new_L ≧ Kd_new、又は
　Kd_new ≧ K_Kd_new_H
　＜パラメータ変更部（図６）＞
　パラメータ変更部６は、パラメータ変更判定部３で変更が許可された場合、所望の出力値演算部４の変更パラメータ（パラメータ値）を演算する。具体的には、図６に示す実施例１と同じであるので、詳述しない。
　＜所望の出力値演算部（図７）＞
　所望の出力値演算部４は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（プラント７の温度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には、図７に示す実施例１と同じであるので、詳述しない。
　本実施例によれば、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する制御装置１は、制御対象の所望の出力値を演算する所望の出力値演算部４と、所望の出力値演算部４によって演算された所望の出力値（時系列信号など）と前記制御対象の出力値（時系列信号など）との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２と、前記ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２によって新たに演算されたゲイン値が所定範囲にない場合、又は、当該新たに演算されたゲイン値が所定値に達した場合、所望の出力値演算部４のパラメータ値を変更するパラメータ変更部６とからなる。また、パラメータ変更部６は、前記ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２によって新たに演算されたゲイン値が所定範囲にない場合、前記ゲイン値が所定範囲内となるように、所望の出力値演算部４のパラメータ値を変更する。また、パラメータ変更部６は、前記制御対象の所望の出力値演算部４の応答性が遅くなるように、所望の出力値演算部４のパラメータ値を変更する。また、所望の出力値演算部４は伝達関数で表され、パラメータ変更部６は、前記ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２によって新たに演算されたゲイン値が所定範囲にない場合、又は当該新たに演算されたゲイン値が所定値に達した場合、前記伝達関数の時定数を変更する。また、前記制御装置は、プラント７を制御する装置である。
　前記ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２によって新たに演算されたゲイン値が所定範囲にない場合、又は当該新たに演算されたゲイン値が所定値に達した場合、所望の出力値演算部４の出力値が、制御システムの仕様上、現実に実現できない出力値（プロフィール）となっている可能性がある。すなわち、ＰＩＤ制御器５によるゲイン値の補正では実現できない出力値（プロフィール）となっている可能性がある。この場合、前記ゲイン値を適正化するために、制御対象の所望の出力値（プロフィール）を現実に実現可能な値に補正する必要がある。所望の出力値演算部４が伝達関数で表される場合、当該伝達関数の分母多項式における時定数相当の値が大きくなるほど、当該伝達関数の応答性が遅くなる。従って、ゲイン値が適正化される（例えば所定範囲内になる）まで、当該伝達関数の応答性を遅らせるべく、当該伝達関数の分母多項式における時定数相当の値を大きくする。
　これにより、事前の知見なしに、通常運転時に所望の出力値演算部４のパラメータ値を再調整することによって、ゲイン値を適正化できる。その結果、稼働環境下で、プラント７の理論的限界を考慮しつつ、ＰＩＤ制御ゲインを安定的に調整でき、プラント７の信頼性や安定性を確保しつつ、運転効率や生産効率を向上できる。
　［実施例３］
　本実施例においては、制御対象の所望の出力値を演算する演算部と、前記所望の出力値（時系列信号など）と前記制御対象の出力値（時系列信号など）との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器のゲイン値を調整するゲイン値調整部と、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記演算部のパラメータ値を変更するパラメータ変更部とを備える制御装置について示す。
　特に、前記パラメータ変更部は、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記所望の出力値と前記制御対象の出力値との差が小さくなるように、前記演算部のパラメータ値を変更する。
　また、前記パラメータ変更部は、前記演算部の応答性が遅くなるように、前記演算部のパラメータ値を変更する。
　また、前記演算部は伝達関数で表され、前記パラメータ変更部は、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記伝達関数の時定数を変更する。
　また、前記制御装置は、プラントを制御する装置である。
　図１は、実施例３の制御装置１の全体の構成を示しており、実施例１と同じであるので、詳述しない。図２は、実施例３の制御装置１のシステム構成を示しており、実施例１と同じであるので、詳述しない。
　図１０は、制御装置１と、制御装置１に制御されるプラント７とを示す図である。
　パラメータ変更判定部３は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２によって新たに演算されたゲイン値が所定範囲にあるか否かの判定、当該新たに演算されたゲイン値が所定値に達したか否かの判定、及び評価指数（所望の出力値と制御対象の出力値との差に相当する値）が所定値以下となっているか否かの判定の少なくとも一つを実行し、判定結果に応じて、所望の出力値演算部４のパラメータの変更を許可する。それ以外は、実施例１と同じであるので、詳述しない。
　以下、各処理の詳細を説明する。
　＜ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部（図１１）＞
　ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２は、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する。具体的には、図１１に示すように、プラント温度Ｔｄｅｇのプロフィールと所望のプラント温度Ｄｅ＿Ｔｄｅｇのプロフィールとの差が最も小さくなるように、調整後ＰＩＤゲイン暫定値を決める。得られたＰＩＤ制御器５のＰゲイン値、Ｉゲイン値、Ｄゲイン値の暫定値をそれぞれＫｐ＿ｎｅｗ，Ｋｉ＿ｎｅｗ，Ｋｄ＿ｎｅｗとする。
　プラント温度Ｔｄｅｇのプロフィールと所望のプラント温度Ｄｅ＿Ｔｄｅｇのプロフィールとの差を評価する評価関数としては、例えば、Ｊ２＝｜｜Ｔｄｅｇ－Ｄｅ＿Ｔｄｅｇ｜｜であるＬ２ノルム、又は、Ｊ１＝｜Ｔｄｅｇ－Ｄｅ＿Ｔｄｅｇ｜であるＬ１ノルムなどがある。Ｊ１やＪ２を最小化するＰＩＤゲイン値は、例えば、ＩＦＴ（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ　Ｆｅｅｄｂａｃｋ　Ｔｕｎｉｎｇ）、ＦＲＩＴ（Ｆｉｃｔｉｔｉｏｕｓ　Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ　Ｔｕｎｉｎｇ）などのデータ駆動制御で決定すればよく、ＰＩＤゲイン値の決定は、最適化問題に帰着する。最適化のための解法は、ニュートン法、ガウス＝ニュートン法などの様々な方法があり、多くの参考文献があるので、ここでは詳述しない。
　また、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２は、評価関数の値（Ｊ１、Ｊ２などの評価指数）を出力する。
　なお、本調整処理は、オフライン、オンラインのどちらで実行してもよい。
　＜パラメータ変更判定部（図１２）＞
　パラメータ変更判定部３は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２によって新たに演算されたゲイン値が所定範囲にあるか否かの判定、及び当該新たに演算されたゲイン値が所定値に達したか否かの判定をの少なくとも一つ実行し、判定結果に応じて、所望の出力値演算部４のパラメータの変更を許可する。具体的には、図１２に示す処理を実行する。
・下記の条件ａ）が成立する場合、パラメータ変更許可フラグｆｐ＿ｒｅｆ＝１を出力する。一方、条件ａ）が成立しない場合、パラメータ変更許可フラグｆｐ＿ｒｅｆ＝０を出力する。
条件ａ）　新たに演算されたゲイン値が所定値に達したか否かを判定する場合
・fp_ref（前回値）= 0 の場合、
　Kp_new ≧ K_Kp_new_H、又は
　Ki_new ≧ K_Ki_new_H、又は
　Kd_new ≧ K_Kd_new_H
・fp_ref（前回値）= 1 の場合、
　J2 ≧ K_J2_H (又は、J1 ≧K_J1_H)
条件ａ）　新たに演算されたゲイン値が所定範囲にあるか否かを判定する場合
・fp_ref（前回値）= 0 の場合、
　K_Kp_new_L ≧ Kp_new、又は
　Kp_new ≧ K_Kp_new_H、又は
　K_Ki_new_L ≧ Ki_new、又は
　Ki_new ≧ K_Ki_new_H、又は
　K_Kd_new_L ≧ Kd_new、又は
　Kd_new ≧ K_Kd_new_H
・fp_ref（前回値）= 1 の場合、
　J2 ≧ K_J2_H (又は、J1 ≧ K_J1_H)
　＜パラメータ変更部（図６）＞
　パラメータ変更部６は、パラメータ変更判定部３で変更が許可された場合、所望の出力値演算部４の変更パラメータ（パラメータ値）を演算する。具体的には、図６に示す実施例１と同じであるので、詳述しない。
　＜所望の出力値演算部（図７）＞
　所望の出力値演算部４は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（プラント７の温度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には、図７に示す実施例１と同じであるので、詳述しない。
　本実施例によれば、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する制御装置１は、制御対象の所望の出力値を演算する所望の出力値演算部４と、所望の出力値演算部４によって演算された所望の出力値（時系列信号など）と前記制御対象の出力値（時系列信号など）との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２と、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、所望の出力値演算部４のパラメータ値を変更するパラメータ変更部６とからなる。また、パラメータ変更部６は、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記所望の出力値と前記制御対象の出力値との差が小さくなるように、所望の出力値演算部４のパラメータ値を変更する。また、パラメータ変更部６は、前記演算部の応答性が遅くなるように、所望の出力値演算部４のパラメータ値を変更する。また、前記演算部は伝達関数で表され、パラメータ変更部６は、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記伝達関数の時定数を変更する。また、前記制御装置は、プラント７を制御する装置である。
　前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが発生しているとき（所定範囲にない場合）は、所望の出力値演算部４の出力値が、理論的に実現できない出力値（プロフィール）となっている可能性がある。すなわち、ＰＩＤ制御器５によるゲイン値の補正では実現できない出力値（プロフィール）となっている可能性がある。この場合、オーバーシュート及びアンダーシュートを抑制するために、前記制御対象の所望の出力値（プロフィール）を理論的に実現可能な値に補正する必要がある。所望の出力値演算部４が伝達関数で表される場合、当該伝達関数の分母多項式における時定数相当の値が大きくなるほど、当該伝達関数の応答性が遅くなる。従って、前記所望の出力値と前記制御対象の出力値との差が相当程度小さくなるまで、当該伝達関数の応答性を遅らせるべく、当該伝達関数の分母多項式における時定数相当の値を大きくする。
　これにより、事前の知見なしに、通常運転時に所望の出力値演算部４のパラメータ値を再調整することによって、前記制御対象の出力のオーバーシュート及びアンダーシュートを抑制できる。その結果、稼働環境下で、プラント７の理論的限界を考慮しつつ、ＰＩＤ制御ゲインを安定的に調整でき、プラント７の信頼性や安定性を確保しつつ、運転効率や生産効率を向上できる。
　［実施例４］
　本実施例においては、制御対象の所望の出力値を演算する演算部と、前記所望の出力値（時系列信号など）と前記制御対象の出力値（時系列信号など）との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器のゲイン値を調整するゲイン値調整部と、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記演算部のパラメータ値を変更するパラメータ変更部とを備える制御装置について示す。
　また、前記パラメータ変更部は、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記オーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲内となるように（小さくなるように）、前記演算部のパラメータ値を変更する。
　また、前記パラメータ変更部は、前記演算部の応答性が遅くなるように、前記演算部のパラメータ値を変更する。
　特に、前記演算部は伝達関数で表され、前記パラメータ変更部は、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記伝達関数の次数を変更する。
　また、前記制御装置は、プラントを制御する装置である。
　図１は、実施例４の制御装置１の全体の構成を示しており、実施例１と同じであるので、詳述しない。図２は、実施例４の制御装置１のシステム構成を示しており、実施例１と同じであるので、詳述しない。図３は、実施例４の制御装置１と、制御装置１に制御されるプラント７を示しているが、実施例１と同じであるので、詳述しない。
　以下、各処理の詳細を説明する。
　＜ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部（図４）＞
　ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２は、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する。具体的には、図４に示す実施例１と同じであるので、詳述しない。
　＜パラメータ変更判定部（図５）＞
　パラメータ変更判定部３は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２において、新たに演算されたゲイン値が所定範囲にあるか否かの判定、及び当該新たに演算されたゲイン値が所定値に達したか否かの判定の少なくとも一つを実行し、判定結果に応じて、所望の出力値演算部４のパラメータの変更を許可する。具体的には、図５に示す実施例１と同じであるので、詳述しない。
　＜パラメータ変更部（図１３）＞
　パラメータ変更部６は、パラメータ変更判定部３で変更が許可された場合、所望の出力値演算部４の変更パラメータ（パラメータ値）を演算する。具体的には、図１３に示す処理を実行する。
・ｆｐ＿ｒｅｆ＝１の場合、所望の出力値演算部パラメータｎ（伝達関数の分母次数）を下記のように（伝達関数の分母次数ｎが大きくなるように）補正して、制御対象の出力の推定値の応答特性を低下する。
　ｎ＝ｎ＋１
・ｆｐ＿ｒｅｆ＝０の場合、所望の出力値演算部パラメータｎ（伝達関数の分母次数）は、現在の値を維持する。
　＜所望の出力値演算部（図１４）＞
　所望の出力値演算部４は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（プラント７の温度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には、図１４に示す処理を実行する。
　制御目標である目標プラント温度Ｔｇ＿Ｔｄｅｇに対して、例えば伝達関数などを用いて、所望のプラント温度Ｄｅ＿Ｔｄｅｇのプロフィールを演算する。制御目標は、例えばステップ信号、ランプ信号などがある。
　また、伝達関数のパラメータの一つである伝達関数の分母次数ｎは、可変とし、パラメータ変更部６で演算された値を用いるとよい。パラメータｎは、伝達関数の分母多項式の次数の一つであり、ｎの値が大きいほど、一般的に当該伝達関数の応答性が遅い性質がある。
　なお、パラメータ変更判定部３で、制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合は、直ちにｆｐ＿ｒｅｆ＝１とせず、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２によりＰＩＤゲイン値を再調整して、再調整されたＰＩＤゲイン値を用いて制御したとき、制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、ｆｐ＿ｒｅｆ＝１としてもよい。
　本実施例によれば、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する制御装置１は、制御対象の所望の出力値を演算する所望の出力値演算部４と、所望の出力値演算部４によって演算された所望の出力値（時系列信号など）と前記制御対象の出力値（時系列信号など）との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２と、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、所望の出力値演算部４のパラメータ値を変更するパラメータ変更部６とからなる。また、パラメータ変更部６は、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記オーバーシュート量及びアンダーシュート量が所定範囲内となるように（小さくなるように）、所望の出力値演算部４のパラメータ値を変更する。また、パラメータ変更部６は、所望の出力値演算部４の応答性が遅くなるように、所望の出力値演算部４のパラメータ値を変更する。また、所望の出力値演算部４は伝達関数で表され、パラメータ変更部６は、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記伝達関数の次数を変更する。また、前記制御装置は、プラント７を制御する装置である。
　前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが発生しているとき（所定範囲にない場合）、所望の出力値演算部４の出力値が理論的に実現できない出力値（プロフィール）となっている可能性がある。すなわち、ＰＩＤ制御器５のゲイン値の補正では実現できない出力値（プロフィール）となっている可能性がある。この場合、オーバーシュート及びアンダーシュートを抑制するために、前記制御対象の所望の出力値（プロフィール）を理論的に実現可能な値に補正する必要がある。制御対象の所望の出力値演算部４が伝達関数で表される場合、当該伝達関数の分母多項式における次数相当の値が大きくなるほど、当該伝達関数の応答性が遅くなる。従って、オーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが相当程度小さくなるまで当該伝達関数の応答性を遅らせるべく、当該伝達関数の分母多項式における次数相当の値を大きくする。
　これにより、事前の知見なしに、通常運転時に所望の出力値演算部４のパラメータ値を再調整することによって、前記制御対象の出力のオーバーシュート及びアンダーシュートを抑制できる。その結果、稼働環境下で、プラント７の理論的限界を考慮しつつ、ＰＩＤ制御ゲインを安定的に調整でき、プラント７の信頼性や安定性を確保しつつ、運転効率や生産効率を向上できる。
　［実施例５］
　本実施例においては、制御対象の所望の出力値を演算する演算部と、前記所望の出力値（時系列信号など）と前記制御対象の出力値（時系列信号など）との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器のゲイン値を調整するゲイン値調整部と、前記制御対象への入力値が所定範囲にない場合、又は前記制御対象への入力値が所定値に達した場合、前記演算部のパラメータ値を変更するパラメータ変更部とを備える制御装置について示す。
　特に、前記パラメータ変更部は、前記制御対象への入力値が所定範囲にない場合、又は前記制御対象への入力値が所定値に達した場合、前記制御対象への入力値が所定範囲内となるように、前記演算部のパラメータ値を変更する。
　また、前記パラメータ変更部は、前記演算部の応答性が遅くなるように、前記演算部のパラメータ値を変更する。
　また、前記演算部は伝達関数で表され、前記パラメータ変更部は、前記制御対象への入力値が所定範囲にない場合、又は前記制御対象への入力値が所定値に達した場合、前記伝達関数の時定数を変更する。
　また、前記制御装置は、プラントを制御する装置である。
　図１は、実施例５の制御装置１の全体の構成を示しており、実施例１と同じであるので、詳述しない。図２は、実施例５の制御装置１のシステム構成を示しており、実施例１と同じであるので、詳述しない。
　図１５は、制御装置１と、制御装置１に制御されるプラント７とを示す図である。
　パラメータ変更判定部３は、ＰＩＤ制御器５の出力（制御対象への入力）である操作量が所定範囲にあるか否かの判定、及び前記ゲイン値が所定値に達したか否かの判定の少なくとも一つを実行し、判定結果に応じて、所望の出力値演算部４のパラメータの変更を許可する。それ以外は、実施例１と同じであるので、詳述しない。
　以下、各処理の詳細を説明する。
　＜ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部（図４）＞
　ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２は、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する。具体的には、図４に示す実施例１と同じであるので、詳述しない。
　＜パラメータ変更判定部（図１６）＞
　パラメータ変更判定部３は、ＰＩＤ制御器５の出力（制御対象への入力）である操作量が所定範囲にあるか否かの判定、及び前記ゲイン値が所定値に達したか否かの判定の少なくとも一つを実行し、判定結果に応じて、所望の出力値演算部４のパラメータの変更を許可する。具体的には、図１６に示す処理を実行する。
・下記の条件ａ）が成立する場合、パラメータ変更許可フラグｆｐ＿ｒｅｆ＝１を出力する。一方、条件ａ）が成立しない場合、パラメータ変更許可フラグｆｐ＿ｒｅｆ＝０を出力する。
条件ａ）
　Tg_VO≧K_Tg_VO_H
　なお、ＰＩＤ制御器５の出力であるＴｇ＿ＶＯ（目標バルブ開度）ではなく、ＰＩＤ制御器５で演算されるＰ分、Ｉ分、Ｄ分のそれぞれに対して、所定範囲にあるか否かで判定してもよい。また、制御対象への入力は、ＰＩＤ制御器５の出力である目標バルブ開度だけでなく、目標燃料流量、実バルブ開度、燃料流量などの制御対象への入力情報でもよい。
　＜パラメータ変更部（図６）＞
　パラメータ変更部６は、パラメータ変更判定部３で変更が許可された場合、所望の出力値演算部４の変更パラメータ（パラメータ値）を演算する。具体的には、図６に示す実施例１と同じであるので、詳述しない。
　＜所望の出力値演算部（図７）＞
　所望の出力値演算部４は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（プラント７の温度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には、図７に示す実施例１と同じであるので、詳述しない。
　本実施例によれば、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する制御装置１は、制御対象（プラント７）の所望の出力値を演算する所望の出力値演算部４と、所望の出力値演算部４によって演算された所望の出力値（時系列信号など）と前記制御対象の出力値（時系列信号など）との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２と、前記制御対象への入力値が所定範囲にない場合、又は前記制御対象への入力値が所定値に達した場合、所望の出力値演算部４のパラメータ値を変更するパラメータ変更部６とからなる。また、パラメータ変更部６は、前記制御対象への入力値が所定範囲にない場合、又は前記制御対象への入力値が所定値に達した場合、前記制御対象への入力値が所定範囲内となるように、所望の出力値演算部４のパラメータ値を変更する。また、パラメータ変更部６は、所望の出力値演算部４の応答性が遅くなるように、所望の出力値演算部４のパラメータ値を変更する。また、所望の出力値演算部４は伝達関数で表され、パラメータ変更部６は、前記制御対象への入力値が所定範囲にない場合、又は前記制御対象への入力値が所定値に達した場合、前記伝達関数の時定数を変更する。また、前記制御装置１は、プラント７を制御する装置である。
　前記制御対象への入力値が所定範囲にない場合、又は前記制御対象への入力値が所定値に達した場合、所望の出力値演算部４の出力値が、制御システムの仕様上、現実に実現できない出力値（プロフィール）となっている可能性がある。すなわち、操作量などの制御対象への入力値が実現不可能な出力値（プロフィール）となっている可能性がある。この場合、制御対象への入力値を適正化するために、前記制御対象の所望の出力値（プロフィール）を現実に実現可能な値に補正する必要がある。所望の出力値演算部４が伝達関数で表される場合、当該伝達関数の分母多項式における時定数相当の値が大きくなるほど、当該伝達関数の応答性が遅くなる。従って、ゲイン値を適正化される（例えば所定範囲内になる）まで、当該伝達関数の応答性を遅らせるべく、当該伝達関数の分母多項式における時定数相当の値を大きくする。つまり、制御対象への入力値には安全上や仕様上などの理由から限界値が設定されていることがあり、入力値が該限界値を超えない範囲で所望の出力値演算部４のパラメータの値を変更するので、稼働環境下で制御対象の安全性や仕様上の制約を考慮して、所望の出力値演算部４のパラメータ値を再調整できる。
　これにより、事前の知見なしに、通常運転時に所望の出力値演算部４のパラメータ値を再調整することによって、操作量などの制御対象への入力値を適正化できる。その結果、稼働環境下で、プラント７の理論的限界を考慮しつつ、ＰＩＤ制御ゲインを安定的に調整でき、プラント７の信頼性や安定性を確保しつつ、運転効率や生産効率を向上できる。
　［実施例６］
　本実施例においては、制御対象の所望の出力値を演算する演算部と、前記所望の出力値（時系列信号など）と前記制御対象の出力値（時系列信号など）との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器のゲイン値を調整するゲイン値調整部と、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記演算部のパラメータ値を変更するパラメータ変更部とを備える制御装置について示す。
　また、前記パラメータ変更部は、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記オーバーシュート量及び前記アンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲内となるように（小さくなるように）、前記演算部のパラメータ値を変更する。
　また、前記パラメータ変更部は、前記演算部の応答性が遅くなるように、前記演算部のパラメータ値を変更する。
　また、前記演算部は伝達関数で表され、前記パラメータ変更部は、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記伝達関数の時定数を変更する。
　特に、前記制御装置は、自動運転車を制御する装置である。
　図１は、実施例６の制御装置１の全体の構成を示しており、実施例１と同じであるので、詳述しない。図２は、実施例６の制御装置１のシステム構成を示しており、実施例１と同じであるので詳述しない。
　図１７は、制御装置１と、制御装置１に制御される自動運転車８とを示す図である。
　パラメータ変更判定部３は、制御対象からの出力のオーバーシュート量が所定範囲にあるか否かの判定、及びアンダーシュート量が所定範囲にあるか否かの判定の少なくとも一つを実行し、判定結果に応じて、所望の出力値演算部４のパラメータの変更を許可する。ＰＩＤ制御器５は、自動運転車８の運動を制御するための操作量（例えば、目標速度、目標回転角速度）を演算する。
　以下、各処理の詳細を説明する。
　＜ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部（図１８）＞
　ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２は、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する。具体的には、図１８に示すように、速度ＶＳＰのプロフィールと所望の速度Ｄｅ＿ＶＳＰのプロフィールとの差が最も小さくなるように、調整後ＰＩＤゲイン暫定値を決める。得られたＰＩＤ制御器５のＰゲイン値、Ｉゲイン値、Ｄゲイン値の暫定値をそれぞれＫｐ＿ｎｅｗ，Ｋｉ＿ｎｅｗ＿ｔｍｐ，Ｋｄ＿ｎｅｗとする。
　速度ＶＳＰのプロフィールと所望の速度Ｄｅ＿ＶＳＰのプロフィールとの差を評価する評価関数としては、例えば、Ｊ２＝｜｜ＶＳＰ－Ｄｅ＿ＶＳＰ｜｜であるＬ２ノルム、又は、Ｊ１＝｜ＶＳＰ－Ｄｅ＿ＶＳＰ｜であるＬ１ノルムなどがある。Ｊ１やＪ２を最小化するＰＩＤゲイン値は、例えば、ＩＦＴ（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ　Ｆｅｅｄｂａｃｋ　Ｔｕｎｉｎｇ）、ＦＲＩＴ（Ｆｉｃｔｉｔｉｏｕｓ　Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ　Ｔｕｎｉｎｇ）などのデータ駆動制御で決定すればよく、ＰＩＤゲイン値の決定は、最適化問題に帰着する。最適化のための解法は、ニュートン法、ガウス＝ニュートン法などの様々な方法があり、多くの参考文献があるので、ここでは詳述しない。
　なお、本最適化処理は、オフライン、オンラインのどちらで実行してもよい。
　＜パラメータ変更判定部（図１９）＞
　パラメータ変更判定部３は、制御対象からの出力のオーバーシュート量の判定、及びアンダーシュート量が所定範囲にあるか否かの判定の少なくとも一つを実行し、判定結果に応じて、所望の出力値演算部４のパラメータの変更を許可する。具体的には、図１９に示す処理を実行する。
・下記の条件ａ）が成立する場合、パラメータ変更許可フラグｆｐ＿ｒｅｆ＝１を出力する。一方、条件ａ）が成立しない場合、パラメータ変更許可フラグｆｐ＿ｒｅｆ＝０を出力する。
条件ａ）
ＶＳＰのオーバーシュート量がＫ＿ＶＳＰ＿Ｏ１以上、又は、
ＶＳＰのアンダーシュート量がＫ＿ＶＳＰ＿Ｕ１以上
　＜パラメータ変更部（図６）＞
　パラメータ変更部６は、パラメータ変更判定部３で変更が許可された場合、所望の出力値演算部４の変更パラメータ（パラメータ値）を演算する。具体的には、図６に示す実施例１と同じであるので詳述しない。
　＜所望の出力値演算部（図２０）＞
　所望の出力値演算部４は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（自動運転車８の速度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には、図２０に示す処理を実行する。
　制御目標である目標速度Ｔｇ＿ＶＳＰに対して、例えば伝達関数などを用いて、所望の速度Ｄｅ＿ＶＳＰのプロフィールを演算する。制御目標は、例えばステップ信号、ランプ信号などがある。
　また、伝達関数のパラメータの一つであるｂ１は、可変とし、パラメータ変更部６で演算された値を用いるとよい。パラメータｂ１は、伝達関数の分母多項式の係数の一つであり、ｂ１の値が大きいほど、当該伝達関数の応答性が遅い性質がある。
　なお、パラメータ変更判定部３で、制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合は、直ちにｆｐ＿ｒｅｆ＝１とせず、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２によりＰＩＤゲイン値を再調整して、再調整されたＰＩＤゲイン値を用いて制御したとき、制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、ｆｐ＿ｒｅｆ＝１としてもよい。
　本実施例によれば、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する制御装置１は、制御対象（自動運転車８）の所望の出力値を演算する所望の出力値演算部４と、所望の出力値演算部４によって演算された所望の出力値（時系列信号など）と前記制御対象の出力値（時系列信号など）との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２と、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、所望の出力値演算部４のパラメータ値を変更するパラメータ変更部６とからなる。また、パラメータ変更部６は、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記オーバーシュート量及び前記アンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲内となるように（小さくなるように）、所望の出力値演算部４のパラメータ値を変更する。また、パラメータ変更部６は、所望の出力値演算部４の応答性が遅くなるように、所望の出力値演算部４のパラメータ値を変更する。また、所望の出力値演算部４は伝達関数で表され、パラメータ変更部６は、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記伝達関数の時定数を変更する。また、前記制御装置は、自動運転車８を制御する装置である。
　前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが発生しているとき（所定範囲にない場合）は、所望の出力値演算部４の出力値が、理論的に実現できない出力値（プロフィール）となっている可能性がある。すなわち、ＰＩＤ制御器５によるゲイン値の補正では実現できない出力値（プロフィール）となっている可能性がある。この場合、オーバーシュート及びアンダーシュートを抑制するために、前記制御対象の所望の出力値（プロフィール）を理論的に実現可能な値に補正する必要がある。所望の出力値演算部４が伝達関数で表される場合、当該伝達関数の分母多項式における時定数相当の値が大きくなるほど、当該伝達関数の応答性が遅くなる。従って、オーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが相当程度小さくなるまで当該伝達関数の応答性を遅らせるべく、当該伝達関数の分母多項式における時定数相当の値を大きくする。
　これにより、事前の知見なしに、通常運転時に所望の出力値演算部４のパラメータ値を再調整することによって、前記制御対象の出力のオーバーシュート及びアンダーシュートを抑制できる。その結果、稼働環境下で、自動運転車８の運動の理論的限界を考慮しつつ、ＰＩＤ制御ゲインを安定的に調整でき、自動運転車８の信頼性や安定性を確保しつつ、運転性やエネルギー効率を向上できる。
　［実施例７］
　本実施例においては、制御対象の所望の出力値を演算する演算部と、前記所望の出力値（時系列信号など）と前記制御対象の出力値（時系列信号など）との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器のゲイン値を調整するゲイン値調整部と、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記演算部のパラメータ値を変更するパラメータ変更部とを備える制御装置について示す。
　また、前記パラメータ変更部は、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記オーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲内となるように（小さくなるように）、前記演算部のパラメータ値を変更する。
　また、前記パラメータ変更部は、前記演算部の応答性が遅くなるように、前記演算部のパラメータ値を変更する。
　また、前記演算部は伝達関数で表され、前記パラメータ変更部は、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記伝達関数の時定数を変更する。
　特に、前記制御装置は、ロボットを制御する装置である。
　図１は、実施例７の制御装置１の全体の構成を示しており、実施例１と同じであるので、詳述しない。図２は、実施例７の制御装置１のシステム構成を示しており、実施例１と同じであるので詳述しない。
　図２１は、制御装置１と、制御装置１に制御されるロボット９とを示す図である。
　パラメータ変更判定部３は、制御対象からの出力のオーバーシュート量が所定範囲にあるか否かの判定、及びアンダーシュート量が所定範囲にあるか否かの判定の少なくとも一つを実行し、判定結果に応じて、所望の出力値演算部４のパラメータの変更を許可する。ＰＩＤ制御器５は、ロボット９の運動を制御するための操作量（例えば、角度、速度、トルク）を演算する。
　以下、各処理の詳細を説明する。
　＜ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部（図２２）＞
　ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２は、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する。具体的には、図２２に示すように、位置ＰＯＳのプロフィールと所望の位置Ｄｅ＿ＰＯＳのプロフィールとの差が最も小さくなるように、調整後ＰＩＤゲイン暫定値を決める。得られたＰＩＤ制御器５のＰゲイン値、Ｉゲイン値、Ｄゲイン値の暫定値をそれぞれＫｐ＿ｎｅｗ，Ｋｉ＿ｎｅｗ，Ｋｄ＿ｎｅｗとする。
　位置ＰＯＳのプロフィールと所望の位置Ｄｅ＿ＰＯＳのプロフィールとの差を評価する評価関数としては、例えば、Ｊ２＝｜｜ＰＯＳ－Ｄｅ＿ＰＯＳ｜｜であるＬ２ノルム、又は、Ｊ１＝｜ＰＯＳ－Ｄｅ＿ＰＯＳ｜であるＬ１ノルムなどがある。Ｊ１やＪ２を最小化するＰＩＤゲイン値は、例えば、ＩＦＴ（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ　Ｆｅｅｄｂａｃｋ　Ｔｕｎｉｎｇ）、ＦＲＩＴ（Ｆｉｃｔｉｔｉｏｕｓ　Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ　Ｔｕｎｉｎｇ）などのデータ駆動制御で決定すればよく、ＰＩＤゲイン値の決定は、最適化問題に帰着する。最適化のための解法は、ニュートン法、ガウス＝ニュートン法などの様々な方法があり、多くの参考文献があるので、ここでは詳述しない。
　なお、本最適化処理は、オフライン、オンラインのどちらで実行してもよい。
　＜パラメータ変更判定部（図２３）＞
　パラメータ変更判定部３は、制御対象からの出力のオーバーシュート量の判定、及びアンダーシュート量が所定範囲にあるか否かの判定の少なくとも一つを実行し、判定結果に応じて、所望の出力値演算部４のパラメータの変更を許可する。具体的には、図２３に示す処理を実行する。
・下記の条件ａ）が成立する場合、パラメータ変更許可フラグｆｐ＿ｒｅｆ＝１を出力する。一方、条件ａ）が成立しない場合、パラメータ変更許可フラグｆｐ＿ｒｅｆ＝０を出力する。
条件ａ）
ＰＯＳのオーバーシュート量がＫ＿ＰＯＳ＿Ｏ１以上、又は、
ＰＯＳのアンダーシュート量がＫ＿ＰＯＳ＿Ｕ１以上
　＜パラメータ変更部（図６）＞
　パラメータ変更部６は、パラメータ変更判定部３で変更が許可された場合、所望の出力値演算部４の変更パラメータ（パラメータ値）を演算する。具体的には、図６に示す実施例１と同じであるので詳述しない。
　＜所望の出力値演算部（図２４）＞
　所望の出力値演算部４は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（ロボット９の位置）の所望のプロフィールを演算する。具体的には、図２４に示す処理を実行する。
　制御目標である目標位置Ｔｇ＿ＰＯＳに対して、例えば伝達関数などを用いて、所望の位置Ｄｅ＿ＰＯＳを演算する。制御目標は、例えばステップ信号、ランプ信号などがある。
　また、伝達関数のパラメータの一つであるｂ１は、可変とし、パラメータ変更部６で演算された値を用いるとよい。パラメータｂ１は、伝達関数の分母多項式の係数の一つであり、ｂ１の値が大きいほど、当該伝達関数の応答性が遅い性質がある。
　なお、パラメータ変更判定部３で、制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合は、直ちにｆｐ＿ｒｅｆ＝１とせず、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２によりＰＩＤゲイン値を再調整して、再調整されたＰＩＤゲイン値を用いて制御したとき、制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、ｆｐ＿ｒｅｆ＝１としてもよい。
　本実施例によれば、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する制御装置１は、制御対象（ロボット９）の所望の出力値を演算する所望の出力値演算部４と、所望の出力値演算部４によって演算された所望の出力値（時系列信号など）と前記制御対象の出力値（時系列信号など）との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２と、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、所望の出力値演算部４のパラメータ値を変更するパラメータ変更部６とからなる。また、パラメータ変更部６は、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及び前記アンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記オーバーシュート量及び前記アンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲内となるように（小さくなるように）、所望の出力値演算部４のパラメータ値を変更する。また、パラメータ変更部６は、所望の出力値演算部４の応答性が遅くなるように、所望の出力値演算部４のパラメータ値を変更する。また、所望の出力値演算部４は伝達関数で表され、パラメータ変更部６は、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記伝達関数の時定数を変更する。また、前記制御装置は、ロボット９を制御する装置である。
　前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが発生しているとき（所定範囲にない場合）は、所望の出力値演算部４の出力値が、理論的に実現できない出力値（プロフィール）となっている可能性がある。すなわち、ＰＩＤ制御器５によるゲイン値の補正では実現できない出力値（プロフィール）となっている可能性がある。この場合、オーバーシュート及びアンダーシュートを抑制するために、前記制御対象の所望の出力値（プロフィール）を理論的に実現可能な値に補正する必要がある。所望の出力値演算部４が伝達関数で表される場合、当該伝達関数の分母多項式における時定数相当の値が大きくなるほど、当該伝達関数の応答性が遅くなる。従って、オーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが相当程度小さくなるまで当該伝達関数の応答性を遅らせるべく、当該伝達関数の分母多項式における時定数相当の値を大きくする。
　これにより、事前の知見なしに、通常運転時に所望の出力値演算部４のパラメータ値を再調整することによって、前記制御対象の出力のオーバーシュート及びアンダーシュートを抑制できる。その結果、稼働環境下で、ロボット９の動作の理論的限界を考慮しつつ、ＰＩＤ制御ゲインを安定的に調整でき、ロボット９の信頼性や安定性を確保しつつ、作業性やエネルギー効率を向上できる。
　［実施例８］
　本実施例においては、制御対象の所望の出力値を演算する演算部と、前記所望の出力値（時系列信号など）と前記制御対象の出力値（時系列信号など）との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器のゲイン値を調整するゲイン値調整部と、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記演算部のパラメータ値を変更するパラメータ変更部とを備える制御装置について示す。
　また、前記パラメータ変更部は、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記オーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲内となるように（小さくなるように）、前記演算部のパラメータ値を変更する。
　また、前記パラメータ変更部は、前記演算部の応答性が遅くなるように、前記演算部のパラメータ値を変更する。
　また、前記演算部は伝達関数で表され、前記パラメータ変更部は、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記伝達関数の時定数を変更する。
　特に、前記制御装置は、ドローンなどの飛行体を制御する装置である。
　図１は、実施例８の制御装置１の全体の構成を示しており、実施例１と同じであるので、詳述しない。図２は、実施例８の制御装置１のシステム構成を示しており、実施例１と同じであるので詳述しない。
　図２５は、制御装置１と、制御装置１に制御されるドローン１０とを示す図である。
　パラメータ変更判定部３は、制御対象からの出力のオーバーシュート量が所定範囲にあるか否かの判定、及びアンダーシュート量が所定範囲にあるか否かの判定の少なくとも一つを実行し、判定結果に応じて、所望の出力値演算部４のパラメータの変更を許可する。ＰＩＤ制御器５は、ドローン１０の運動を制御するための操作量（例えば、各ロータの回転速度）を演算する。
　以下、各処理の詳細を説明する。
　＜ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部（図２６）＞
　ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２は、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する。具体的には、図２６に示すように、飛行速度ＦＳＰのプロフィールと所望の飛行速度Ｄｅ＿ＦＳＰのプロフィールとの差が最も小さくなるように、調整後ＰＩＤゲイン暫定値を決める。得られたＰＩＤ制御器５のＰゲイン値、Ｉゲイン値、Ｄゲイン値の暫定値をそれぞれＫｐ＿ｎｅｗ，Ｋｉ＿ｎｅｗ，Ｋｄ＿ｎｅｗとする。
　位置ＰＯＳのプロフィールと所望の位置Ｄｅ＿ＰＯＳのプロフィールとの差を評価する評価関数としては、例えば、Ｊ２＝｜｜ＦＳＰ－Ｄｅ＿ＦＳＰ｜｜であるＬ２ノルム、又は、Ｊ１＝｜ＦＳＰ－Ｄｅ＿ＦＳＰ｜であるＬ１ノルムなどがある。Ｊ１やＪ２を最小化するＰＩＤゲイン値は、例えば、ＩＦＴ（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ　Ｆｅｅｄｂａｃｋ　Ｔｕｎｉｎｇ）、ＦＲＩＴ（Ｆｉｃｔｉｔｉｏｕｓ　Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ　Ｔｕｎｉｎｇ）などのデータ駆動制御で決定すればよく、ＰＩＤゲイン値の決定は、最適化問題に帰着する。最適化のための解法は、ニュートン法、ガウス＝ニュートン法などの様々な方法があり、多くの参考文献があるので、ここでは詳述しない。
　なお、本最適化処理は、オフライン、オンラインのどちらで実行してもよい。
　＜パラメータ変更判定部（図２７）＞
　パラメータ変更判定部３は、制御対象からの出力のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にあるか否かを判定し、判定結果に応じて、所望の出力値演算部４のパラメータの変更を許可する。具体的には、図２７に示す処理を実行する。
・下記の条件ａ）が成立する場合、パラメータ変更許可フラグｆｐ＿ｒｅｆ＝１を出力する。一方、条件ａ）が成立しない場合、パラメータ変更許可フラグｆｐ＿ｒｅｆ＝０を出力する。
条件ａ）
ＦＳＰのオーバーシュート量がＫ＿ＦＳＰ＿Ｏ１以上、又は、
ＦＳＰのアンダーシュート量がＫ＿ＦＳＰ＿Ｕ１以上
　＜パラメータ変更部（図６）＞
　パラメータ変更部６は、パラメータ変更判定部３で変更が許可された場合、所望の出力値演算部４の変更パラメータ（パラメータ値）を演算する。具体的には、図６に示す実施例１と同じであるので詳述しない。
　＜所望の出力値演算部（図２８）＞
　所望の出力値演算部４は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（ドローン１０の飛行速度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には、図２８に示す処理を実行する。
　制御目標である目標飛行速度Ｔｇ＿ＦＳＰに対して、例えば伝達関数などを用いて、所望の位置Ｄｅ＿ＦＳＰを演算する。制御目標は、例えばステップ信号、ランプ信号などがある。
　また、伝達関数のパラメータの一つであるｂ１は、可変とし、パラメータ変更部６で演算された値を用いるとよい。パラメータｂ１は、伝達関数の分母多項式の係数の一つであり、ｂ１の値が大きいほど、当該伝達関数の応答性が遅い性質がある。
　なお、パラメータ変更判定部３で、制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合は、直ちにｆｐ＿ｒｅｆ＝１とせず、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２によりＰＩＤゲイン値を再調整して、再調整されたＰＩＤゲイン値を用いて制御したとき、制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、ｆｐ＿ｒｅｆ＝１としてもよい。
　本実施例によれば、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する制御装置１は、制御対象（ロボット９）の所望の出力値を演算する所望の出力値演算部４と、所望の出力値演算部４によって演算された所望の出力値（時系列信号など）と前記制御対象の出力値（時系列信号など）との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２と、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、所定の出力値演算部４のパラメータ値を変更するパラメータ変更部６とからなる。また、パラメータ変更部６は、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及び前記アンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記オーバーシュート量及び前記アンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲内となるように（小さくなるように）、所望の出力値演算部４のパラメータ値を変更する。また、パラメータ変更部６は、所望の出力値演算部４の応答性が遅くなるように、所望の出力値演算部４のパラメータ値を変更する。また、所望の出力値演算部４は伝達関数で表され、パラメータ変更部６は、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記伝達関数の時定数を変更する。また、前記制御装置は、ドローン１０などの飛行体を制御する装置である。
　前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが発生しているとき（所定範囲にない場合）は、所望の出力値演算部４の出力値が、理論的に実現できない出力値（プロフィール）となっている可能性がある。すなわち、ＰＩＤ制御器５によるゲイン値の補正では実現できない出力値（プロフィール）となっている可能性がある。この場合、オーバーシュート及びアンダーシュートを抑制するために、前記制御対象の所望の出力値（プロフィール）を理論的に実現可能な値に補正する必要がある。所望の出力値演算部４が伝達関数で表される場合、当該伝達関数の分母多項式における時定数相当の値が大きくなるほど、当該伝達関数の応答性が遅くなる。従って、オーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが相当程度小さくなるまで当該伝達関数の応答性を遅らせるべく、当該伝達関数の分母多項式における時定数相当の値を大きくする。
　これにより、事前の知見なしに、通常運転時に所望の出力値演算部４のパラメータ値を再調整することによって、前記制御対象の出力のオーバーシュート及びアンダーシュートを抑制できる。その結果、稼働環境下で、ドローン１０の飛行運動の理論的限界を考慮しつつ、ＰＩＤ制御ゲインを安定的に調整でき、ドローン１０の信頼性や安定性を確保しつつ、運動性やエネルギー効率を向上できる。
　以上に説明したように、本発明の実施例によると、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する制御装置１は、制御対象（プラント７、自動運転車８、ロボット９、ドローン１０など）の所望の出力値を演算する所望の出力値演算部４と、前記所望の出力値と前記制御対象の出力値との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を演算するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２と、所望の出力値演算部４のパラメータ値を変更するパラメータ変更部６とを備え、パラメータ変更部６は、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記ゲイン値調整部によって新たに演算されたゲイン値が所定範囲にない場合、前記ゲイン値調整部によって新たに演算されたゲイン値が所定値に達した場合、前記制御対象への入力値が所定範囲にない場合、及び、前記制御対象への入力値が所定値に達した場合、の少なくとも一つが成立すると、所望の出力値演算部４のパラメータ値を変更するので、事前の知見なしに、通常運転時に所望の出力値演算部４のパラメータ値を再調整できる。
　また、パラメータ変更部６は、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記オーバーシュート量及び前記アンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲内となるように、所望の出力値演算部４のパラメータ値を変更するので、オーバーシュート及びアンダーシュートを抑制し、事前の知見なしに、通常運転時に所望の出力値演算部４のパラメータ値を再調整できる。
　また、パラメータ変更部６は、前記ゲイン値調整部によって新たに演算されたゲイン値が所定範囲にない場合、前記ゲイン値が所定範囲内となるように、所望の出力値演算部４のパラメータ値を変更するので、ＰＩＤゲインが実現可能な範囲を考慮して、所望の出力値演算部４のパラメータ値を設定できる。特に、ＰＩＤゲインには安全上や仕様上などの理由で限界値が設定されていることがあり、ＰＩＤゲイン値が該限界値を超えない範囲で所望の出力値演算部４のパラメータの値を変更し、稼働環境下で制御対象の安全性や仕様上の制約を考慮して、ＰＩＤ制御ゲインを安定して調整できる。
　また、パラメータ変更部６は、所望の出力値演算部４の出力値と前記制御対象の出力値との差が小さくなるように、所望の出力値演算部４のパラメータ値を変更するので、制御対象を所望の条件で運転できる。
　また、パラメータ変更部６は、所望の出力値演算部４の応答性が遅くなるように、前記演算部のパラメータ値を変更するので、前記制御対象の出力の計測値又は推定値のオーバーシュートやアンダーシュートを抑制できる。
　また、所望の出力値演算部４は、伝達関数で表されるので、制御対象に出力されるべき所望の出力値を簡単に演算できる。また、伝達関数のパラメータ値によって、所望の出力値演算部４のパラメータ値を容易に変更できる。
　また、パラメータ変更部６は、所望の出力値演算部４のパラメータ値として、前記伝達関数の時定数を変更するので、制御対象の特性が立ち上がるまでの時間によってシステムの特性を制御できる。
　また、パラメータ変更部６は、所望の出力値演算部４のパラメータ値として、前記伝達関数の次数を変更するので、制御対象の動作の複雑さを制御することによってシステムの特性を制御できる。
　また、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２は、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、ＰＩＤゲイン値を再調整し、パラメータ変更部６は、前記再調整されたＰＩＤゲイン値を用いて制御したとき、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、所望の出力値演算部４のパラメータ値を変更するので、前記制御対象の出力の計測値又は推定値のオーバーシュートやアンダーシュートを抑制できる。
　また、パラメータ変更部６は、前記制御対象への入力値が所定範囲にない場合、前記制御対象への入力値が所定範囲内となるように、所望の出力値演算部４のパラメータの値を変更するので、制御対象への入力が実現可能な範囲を考慮して、所望の出力値演算部４のパラメータ値を設定できる。特に、制御対象への入力値には安全上や仕様上などの理由で限界値が設定されていることがあり、入力値が該限界値を超えない範囲で所望の出力値演算部４のパラメータの値を変更し、稼働環境下で制御対象の安全性や仕様上の制約を考慮して、ＰＩＤ制御ゲインを安定して調整できる。
　なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲の趣旨内における様々な変形例及び同等の構成が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに本発明は限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えてもよい。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えてもよい。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をしてもよい。
　また、前述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により、ハードウェアで実現してもよく、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。
　各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置、又は、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に格納することができる。
　また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、実装上必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。

Claims (11)

  1. 　制御対象の所望の出力値を演算する演算部と、
    　前記所望の出力値と前記制御対象の出力値との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器のゲイン値を演算するゲイン値調整部と、
    　前記演算部のパラメータ値を変更するパラメータ変更部とを備え、
    　前記パラメータ変更部は、
    　前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、
    　前記ゲイン値調整部によって新たに演算されたゲイン値が所定範囲にない場合、
    　前記ゲイン値調整部によって新たに演算されたゲイン値が所定値に達した場合、
    　前記制御対象への入力値が所定範囲にない場合、及び、
    　前記制御対象への入力値が所定値に達した場合、の少なくとも一つが成立すると、前記演算部のパラメータ値を変更することを特徴とする制御装置。
  2. 　請求項１に記載の制御装置において、
    　前記パラメータ変更部は、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記オーバーシュート量及び前記アンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲内となるように、前記演算部のパラメータ値を変更することを特徴とする制御装置。
  3. 　請求項１に記載の制御装置であって、
    　前記パラメータ変更部は、前記ゲイン値調整部によって新たに演算されたゲイン値が所定範囲にない場合、前記ゲイン値が所定範囲内となるように、前記演算部のパラメータ値を変更することを特徴とする制御装置。
  4. 　請求項１に記載の制御装置であって、
    　前記パラメータ変更部は、前記所望の出力値と前記制御対象の出力値との差が小さくなるように、前記演算部のパラメータ値を変更することを特徴とする制御装置。
  5. 　請求項１に記載の制御装置であって、
    　前記パラメータ変更部は、前記演算部の応答性が遅くなるように、前記演算部のパラメータ値を変更することを特徴とする制御装置。
  6. 　請求項１に記載の制御装置であって、
    　前記演算部は、伝達関数で表されることを特徴とする制御装置。
  7. 　請求項６に記載の制御装置であって、
    　前記パラメータ変更部は、前記演算部のパラメータ値として、前記伝達関数の時定数を変更することを特徴とする制御装置。
  8. 　請求項６に記載の制御装置であって、
    　前記パラメータ変更部は、前記演算部のパラメータ値として、前記伝達関数の次数を変更することを特徴とする制御装置。
  9. 　請求項１に記載の制御装置であって、
    　前記ゲイン値調整部は、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、ＰＩＤゲイン値を再調整し、
    　前記パラメータ変更部は、前記再調整されたＰＩＤゲイン値を用いて制御したとき、前記制御対象の出力の計測値及び推定値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一つが所定範囲にない場合、前記演算部のパラメータ値を変更することを特徴とする制御装置。
  10. 　請求項１に記載の制御装置であって、
    　前記パラメータ変更部は、前記制御対象への入力値が所定範囲にない場合、前記制御対象への入力値が所定範囲内となるように、前記演算部のパラメータの値を変更することを特徴とする制御装置。
  11. 　請求項１に記載の制御装置であって、
    　少なくとも、プラントの温度を制御する装置、自動運転車を制御する装置、ロボットを制御する装置、及び飛行体を制御する装置のいずれかであることを特徴とする制御装置。
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