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公開番号2025064520
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-17
出願番号2023174352
出願日2023-10-06
発明の名称装置、方法、コントローラ、細胞培養システム、およびプログラム
出願人横河電機株式会社
代理人弁理士法人RYUKA国際特許事務所
主分類G05B 13/02 20060101AFI20250410BHJP(制御;調整)
要約【課題】本発明は、装置、方法、コントローラ、細胞培養システム、およびプログラムに関する。
【解決手段】コントローラにより制御されるプロセスにおける制御対象の制御変数および制御目標を取得する取得部と、プロセスにおける制御変数の挙動を表す制御変数モデルと、コントローラの制御に用いられる制御関数とに基づいて、動作点近傍の閉ループ伝達関数を導出する導出部と、閉ループ伝達関数が制御目標から導出される制御目標関数に適合するように、コントローラの制御に用いる設定パラメータを生成する設定パラメータ生成部と、を備える装置が提供される。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
コントローラにより制御されるプロセスにおける制御対象の制御変数および制御目標を取得する取得部と、
前記プロセスにおける前記制御変数の挙動を表す制御変数モデルと、前記コントローラの制御に用いられる制御関数とに基づいて、前記プロセスの動作点近傍の閉ループ伝達関数を導出する導出部と、
前記閉ループ伝達関数が前記制御目標から設定される制御目標関数に適合するように、前記コントローラの制御に用いる設定パラメータを生成する設定パラメータ生成部と、を備える
装置。
続きを表示（約 890 文字）【請求項２】
前記制御変数モデルを、前記プロセスの動作点近傍で線形に近似した近似制御変数モデルに変換する近似変換部を更に備え、
前記導出部は、前記近似制御変数モデルと前記制御関数とに基づいて、前記動作点近傍の閉ループ伝達関数を導出する
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記制御変数モデルに、前記プロセスにおける少なくとも１つの変数を相殺するフィードフォワード調整量を設定する調整部を更に備える
請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記制御関数は、ＰＩＤ制御方式に対応する関数である
請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記設定パラメータを、前記プロセスの動作条件に基づいて更新する更新部を更に備える
請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記設定パラメータ生成部は、前記閉ループ伝達関数が前記制御目標関数に適合するように、部分的モデルマッチング法を用いて前記設定パラメータを生成する
請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記制御目標関数を、前記制御目標に基づいて設定する制御目標関数設定部を更に備える
請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記制御目標関数設定部は、二項係数標準形、バターワース標準形、またはＩＴＡＥ（ＩｎｔｅｇｒａｌｏｆＴｉｍｅｍｕｌｔｉｐｌｉｅｄｂｙＡｂｓｏｌｕｔｅＥｒｒｏｒ）最小標準形の前記制御目標関数を設定する
請求項７に記載の装置。
【請求項９】
コントローラが、請求項１に記載の装置によって生成された設定パラメータを用いて、細胞培養プロセスのプロセス値のうちの少なくとも１つを制御する
方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置によって生成された設定パラメータによって細胞培養プロセスのプロセス値のうちの少なくとも１つをフィードバック制御する
コントローラ。
（【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】
本発明は、装置、方法、コントローラ、細胞培養システム、およびプログラムに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１～１２および非特許文献１～２には、「細胞培養プロセスの培養データからリアクタシステムにおける細胞培養プロセスのための最適化された細胞培養プロセス仕様を提供する方法であって、・前記細胞培養プロセスの培養データを取得するステップ；・請求項１から６のいずれか１項記載の方法により得られるデジタルツインを適用することにより、取得した培養データから少なくとも１つの最適化された細胞培養プロセス仕様を調整または生成するステップ；を有する方法」（特許文献４の請求項７）等と記載されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
特許文献１国際公開第２０２０／２５２４４２号
特許文献２米国特許出願公開第２０１９／１５３３８１号明細書
特許文献３国際公開第２０２０／２３８９１８号
特許文献４特表２０２２－５３７７９９号公報
特許文献５特開２０１９－０４１６５６号公報
特許文献６国際公開第２０２０／０３９６８３号
特許文献７国際公開第２０２１／１６６８２４号
特許文献８特開２００７－２０２５００号公報
特許文献９特開２０１８－１１７５６７号公報
特許文献１０特表２００９－５１０６０６号公報
特許文献１１特開昭５９－０４５８７２号公報
特許文献１２特開２０１２－１４１７９１号公報
［非特許文献］
非特許文献１村上聖、「分科会2、培養工程連続化の現状と課題」、生物工学会誌、第９７巻、第６号
非特許文献２ Kano, M., Tasaka, K., Ogawa, M., Takinami, A., Takahashi, S., & Yoshii, S. (2011). Extended fictitious reference iterative tuning and its application to chemical processes. Proceedings of the 2011 4th International Symposium on Advanced Control of Industrial Processes, 379-384
【発明の概要】
【０００３】
本発明の第１の態様においては、コントローラにより制御されるプロセスにおける制御対象の制御変数および制御目標を取得する取得部と、プロセスにおける制御変数の挙動を表す制御変数モデルと、コントローラの制御に用いられる制御関数とに基づいて、動作点近傍の閉ループ伝達関数を導出する導出部と、閉ループ伝達関数が制御目標から導出される制御目標関数に適合するように、コントローラの制御に用いる設定パラメータを生成する設定パラメータ生成部と、を備える装置が提供される。
【０００４】
上記の装置においては、制御変数モデルを、プロセスの動作点近傍で線形に近似した近似制御変数モデルに変換する近似変換部を更に備え、導出部は、近似制御変数モデルと制御関数とに基づいて、動作点近傍の閉ループ伝達関数を導出してよい。
【０００５】
上記何れかの装置においては、制御変数モデルに、プロセスにおける少なくとも１つの変数を相殺するフィードフォワード調整量を設定する調整部を更に備えてよい。
【０００６】
上記何れかの装置においては、制御関数は、ＰＩＤ制御方式に対応する関数であってよい。
【０００７】
上記何れかの装置においては、設定パラメータを、プロセスの動作条件に基づいて更新する更新部を更に備えてよい。
【０００８】
上記何れかの装置においては、設定パラメータ生成部は、閉ループ伝達関数が制御目標関数に適合するように、部分的モデルマッチング法を用いて設定パラメータを生成してよい。
【０００９】
上記何れかの装置においては、制御目標関数を、制御目標に基づいて設定する制御目標関数設定部を更に備えてよい。
【００１０】
上記の装置においては、制御目標関数設定部は、二項係数標準形、バターワース標準形、またはＩＴＡＥ（ＩｎｔｅｇｒａｌｏｆＴｉｍｅｍｕｌｔｉｐｌｉｅｄｂｙＡｂｓｏｌｕｔｅＥｒｒｏｒ）最小標準形の制御目標関数を設定してよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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