特許ウォッチ

公開番号2024176613
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-19
出願番号2023095313
出願日2023-06-09
発明の名称最適化装置、最適化方法および最適化プログラム
出願人三菱電機株式会社
代理人個人
主分類G05B 13/02 20060101AFI20241212BHJP(制御;調整)
要約【課題】外乱の存在する制御対象の制御に用いる制御パラメータを求めるための計算時間を低減することが可能な最適化装置を得ること。
【解決手段】制御対象2の制御に用いる制御パラメータの値を求める最適化装置1であって、制御対象2に対する外乱の大きさを示す外乱情報を取得する外乱情報取得部である情報取得部11と、外乱情報に基づいて、制御パラメータの値に応じて値が変化する変数のうち目的関数に設定されたものを最適化する最適化処理を行って制御パラメータの最適解を求める最適化部12と、を備え、最適化部12は、外乱情報が示す外乱のピークまでの期間である第1の期間において、外乱のピーク以降の期間である第2の期間よりも最適化処理に使用する目的関数の数を制限することを特徴とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
制御対象の制御に用いる制御パラメータの値を求める最適化装置であって、
前記制御対象に対する外乱の大きさを示す外乱情報を取得する外乱情報取得部と、
前記外乱情報に基づいて、前記制御パラメータの値に応じて値が変化する変数のうち目的関数に設定されたものを最適化する最適化処理を行って前記制御パラメータの最適解を求める最適化部と、
を備え、
前記最適化部は、前記外乱情報が示す前記外乱のピークまでの期間である第１の期間において、前記外乱のピーク以降の期間である第２の期間よりも前記最適化処理に使用する前記目的関数の数を制限することを特徴とする最適化装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記最適化部は、前記第１の期間において１つの前記目的関数を使用する単目的最適化処理を行い、前記第２の期間において複数の前記目的関数を使用する多目的最適化処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の最適化装置。
【請求項３】
前記最適化部は、前記第２の期間において前記目的関数に設定された変数のうちの一部を、前記第１の期間において前記目的関数に設定する変数から除外し、除外した前記変数を用いた制約条件の下で前記制御パラメータの前記最適解を求めることを特徴とする請求項１に記載の最適化装置。
【請求項４】
前記最適化部が前記第１の期間において使用する前記目的関数は、前記制御対象の消費エネルギーを示す前記目的関数を含むことを特徴とする請求項１に記載の最適化装置。
【請求項５】
前記制御対象の前記消費エネルギーを示す前記目的関数は、前記制御対象の消費電力を少なくとも含むことを特徴とする請求項４に記載の最適化装置。
【請求項６】
前記制御対象は、下水処理システムであり、
前記制御パラメータは、前記下水処理システムが有する揚水ポンプの揚水量であり、
前記外乱は、前記下水処理システムへの下水の流入量であることを特徴とする請求項１に記載の最適化装置。
【請求項７】
前記最適化部は、前記第２の期間において、前記下水処理システムの消費電力と、前記下水処理システムに貯めた処理前の前記下水の水位と、前記下水処理システムから放流する処理水の水質とを前記目的関数とする多目的最適化を実行することによって、前記揚水量の前記最適解を求めることを特徴とする請求項６に記載の最適化装置。
【請求項８】
前記最適化部は、前記第１の期間において、前記下水処理システムの消費電力を最小化する単目的最適化を実行することによって、前記揚水量の前記最適解を求めることを特徴とする請求項６または７に記載の最適化装置。
【請求項９】
前記最適化部は、前記外乱情報に基づいて前記目的関数の数を制限するか否かを判断し、前記目的関数の数を制限しないと判断した場合、前記第１の期間において前記第２の期間と同数の前記目的関数を使用することを特徴とする請求項１に記載の最適化装置。
【請求項１０】
前記外乱情報取得部は、前記外乱の大きさの予測値を前記外乱情報として取得することを特徴とする請求項１に記載の最適化装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、制御対象の制御に用いる制御パラメータの値を最適化処理によって求める最適化装置、最適化方法および最適化プログラムに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
制御対象の制御に用いる制御パラメータの値を求める際に、制御パラメータの値に応じて値が変化する変数のうち目的関数として設定されたものの値が最適化されるような制御パラメータの値を探索する最適化処理が用いられることがある。１つの目的関数を使用するものを単目的最適化処理と呼び、複数の目的関数を使用するものを多目的最適化処理と呼ぶ。
【０００３】
例えば、特許文献１では、多目的最適化処理によって、制御対象の制御パラメータの値を最適化する最適化装置において、制御対象が積分系を持つ場合に、目標値へ向かって制御する途中の状態の過渡状態区間と、定常状態区間とで、制御パラメータの値を個別に最適化対象とする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１７－１００７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、多目的最適化処理では、目的関数の数が増えるほど制御パラメータの値に関係する多くの要因を考慮することが可能であるが、最適化処理にかかる計算時間が増大するという問題があった。特に、制御対象に対して外乱が存在する場合、外乱による影響が支配的となる期間では、多くの目的関数を考慮した多目的最適化処理を実行しても現実的な解を得ることができないにも関わらず、計算時間が増大してしまっていた。
【０００６】
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、外乱の存在する制御対象の制御に用いる制御パラメータを求めるための計算時間を低減することが可能な最適化装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る最適化装置は、制御対象の制御に用いる制御パラメータの値を求める最適化装置であって、制御対象に対する外乱の大きさを示す外乱情報を取得する外乱情報取得部と、外乱情報に基づいて、制御パラメータの値に応じて値が変化する変数のうち目的関数に設定されたものを最適化する最適化処理を行って制御パラメータの最適解を求める最適化部と、を備え、最適化部は、外乱情報が示す外乱のピークまでの期間である第１の期間において、外乱のピーク以降の期間である第２の期間よりも最適化処理に使用する目的関数の数を制限することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、外乱の存在する制御対象の制御に用いる制御パラメータを求めるための計算時間を低減することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施の形態１にかかる最適化装置の構成例を示す図
最適化部の動作についての説明図
制御対象が下水処理システムである場合の適用例を示す図
最適化装置が出力する表示画面の一例を示す図
実施の形態１にかかる最適化装置の動作の第１の例を説明するためのフローチャート
実施の形態１にかかる最適化装置の動作の第２の例を説明するためのフローチャート
制御対象が空気調和システムである場合の適用例を示す図
実施の形態２にかかる最適化装置の動作例を説明するためのフローチャート
最適化装置を実現するコンピュータシステムの構成例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本開示の実施の形態に係る最適化装置、最適化方法および最適化プログラムを図面に基づいて詳細に説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許