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公開番号2024000992
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-01-09
出願番号2023100585
出願日2023-06-20
発明の名称制御装置、制御方法及びプログラム
出願人国立大学法人広島大学
代理人個人
主分類G05B 13/02 20060101AFI20231226BHJP(制御;調整)
要約【課題】極値の探索に要する時間を短縮することができる制御装置、制御方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】制御装置1は、制御対象であるシステム21の出力yに基づいて、システム21の評価指標νの極値を演算して、システム21の入力変数θを調整する制御部12と、出力y、システム21の状態を表す状態変数x及び評価指標νに影響を与える環境変数zのうち少なくとも環境変数zを含む情報ベクトルφと、評価指標νの勾配情報ξと、入力変数θとを含む複数のデータセットΦを格納するデータベース14と、勾配情報ξに基づいてシステム21の特性が変動したか否かを判定する特性変動判定部13と、入力変数θの演算条件を修正する更新パラメータを演算する更新パラメータ演算部15と、を備える。システム21の特性が変動した場合、制御部12は、データベース14に基づいて演算された更新パラメータに基づいて入力変数θを調整する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
制御対象であるシステムの出力に基づいて、前記システムの特性を表す評価指標の極値を演算して、前記システムの入力変数を調整する制御部と、
前記出力、前記システムの状態を表す状態変数及び前記評価指標に影響を与える環境変数のうち少なくとも前記環境変数を含む情報ベクトルと、前記評価指標の勾配情報と、前記入力変数とを含む複数のデータセットを格納するデータベースと、
前記勾配情報に基づいて、前記システムの特性が変動したか否かを判定する特性変動判定部と、
前記入力変数の演算条件を修正する更新パラメータを演算する更新パラメータ演算部と、を備え、
前記特性変動判定部において前記システムの特性が変動したと判定された場合、
前記更新パラメータ演算部は、前記データベースに基づいて前記更新パラメータを演算し、
前記制御部は、前記更新パラメータに基づいて前記入力変数を調整する、
ことを特徴とする制御装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記制御部は、
前記更新パラメータに基づいて、前時刻ステップの前記入力変数を更新し、更新された前記前時刻ステップの前記入力変数に基づいて現在時刻ステップの前記入力変数を演算する、
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記更新パラメータ演算部は、
前記データベースに格納されている前記データセットの前記情報ベクトルと、現在時刻ステップの前記情報ベクトルとの距離に基づいて近傍データセットを選択し、前記近傍データセットに基づいて前記更新パラメータを演算する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記更新パラメータ演算部は、
前記データベースに記憶されている前記データセットを、前記勾配情報が小さい順にソートして、
前記近傍データセットを選択する、
ことを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記勾配情報が所定の閾値以上であった場合、現在時刻ステップの前記データセットを前記データベースに格納する、
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記入力変数に入力される摂動信号の振幅を調整する振幅調整手段を備え、
前記振幅調整手段は、前記勾配情報の大きさと正の相関を有するように、前記摂動信号の振幅の大きさを調整する、
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項７】
制御対象であるシステムの出力に基づいて、前記システムの特性を表す評価指標の極値を演算して、前記システムの入力変数を調整する制御方法において、
前記評価指標の勾配情報に基づいて、前記システムの特性が変動したか否かを判定し、
前記システムの特性が変動したと判定された場合、前記出力、前記システムの状態を表す状態変数及び前記評価指標に影響を与える環境変数のうち少なくとも前記環境変数を含む情報ベクトルと、前記勾配情報と、前記入力変数とを含む複数のデータセットを格納するデータベースに基づいて、前記入力変数の演算条件を修正する更新パラメータを演算し、演算された前記更新パラメータに基づいて前記入力変数を演算する、
ことを特徴とする制御方法。
【請求項８】
コンピュータを、
制御対象であるシステムの出力、前記システムの状態を表す状態変数及び前記システムの特性を表す評価指標に影響を与える環境変数のうち少なくとも前記環境変数を含む情報ベクトルと、前記評価指標の勾配情報と、前記システムの入力変数とを含む複数のデータセットを格納するデータベース、
前記出力に基づいて前記評価指標の極値を演算して、前記入力変数を調整する制御部、
前記制御部で演算された前記評価指標の勾配情報に基づいて、前記システムの特性が変動したか否かを判定する特性変動判定部、
前記特性変動判定部において前記システムの特性が変動したと判定された場合、前記データベースに基づいて、前記制御部における前記入力変数の演算条件を修正する更新パラメータを演算する更新パラメータ演算部、
として動作させるプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、データベースを用いた極値探索制御法による制御装置、制御方法及びプログラムに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、極値制御を用いた制御装置、制御方法が種々開発されている。極値制御は、制御対象のモデルを用いることなく、制御対象とするシステムの評価関数の値を最大又は最小に維持することにより制御を行うため、システムが未知のパラメータを含む場合であっても制御を行うことが可能である。
【０００３】
また、制御対象となるシステムの多くは非線形性や時変性を有しており、最適点が時間や動作条件によって変動する可能性がある。このようなシステムに対して評価関数を最大化するような目標値を探索する手法として、摂動法による極値探索制御法がある。摂動法では、評価関数の導関数を直接的に用いる必要がなく、システムへの入力信号に摂動信号を加えることで極値探索を行う。したがって、導関数を求めることが困難な非線形システムに対しても適用できる。例えば、特許文献１では、極値制御を用いた最大電力追従制御装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１５－１０２８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
極値制御では、一般的に勾配法によって逐次的に評価関数の極値探索が行われており、極値探索の精度、効率等が制御性能に大きな影響を与える。特許文献１では、評価関数の傾きに基づいて摂動信号を切り替えることにより、極値探索の精度を高めることとしている。
【０００６】
しかしながら、勾配法による逐次的な極値探索では、極値の探索に時間がかかり、探索中の非最適運転による損失が大きくなってしまう。
【０００７】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、極値の探索に要する時間を短縮することができる制御装置、制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、この発明の第１の観点に係る制御装置は、
制御対象であるシステムの出力に基づいて、前記システムの特性を表す評価指標の極値を演算して、前記システムの入力変数を調整する制御部と、
前記出力、前記システムの状態を表す状態変数及び前記評価指標に影響を与える環境変数のうち少なくとも前記環境変数を含む情報ベクトルと、前記評価指標の勾配情報と、前記入力変数とを含む複数のデータセットを格納するデータベースと、
前記勾配情報に基づいて、前記システムの特性が変動したか否かを判定する特性変動判定部と、
前記入力変数の演算条件を修正する更新パラメータを演算する更新パラメータ演算部と、を備え、
前記特性変動判定部において前記システムの特性が変動したと判定された場合、
前記更新パラメータ演算部は、前記データベースに基づいて前記更新パラメータを演算し、
前記制御部は、前記更新パラメータに基づいて前記入力変数を調整する。
【０００９】
また、前記制御部は、
前記更新パラメータに基づいて、前時刻ステップの前記入力変数を更新し、更新された前記前時刻ステップの前記入力変数に基づいて現在時刻ステップの前記入力変数を演算する、
こととしてもよい。
【００１０】
また、前記更新パラメータ演算部は、
前記データベースに格納されている前記データセットの前記情報ベクトルと、現在時刻ステップの前記情報ベクトルとの距離に基づいて近傍データセットを選択し、前記近傍データセットに基づいて前記更新パラメータを演算する、
こととしてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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