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公開番号
2025104463
公報種別
公開特許公報(A)
公開日
2025-07-10
出願番号
2023222286
出願日
2023-12-28
発明の名称
制御装置及び制御方法
出願人
株式会社東芝
,
東芝デバイス&ストレージ株式会社
代理人
弁理士法人志賀国際特許事務所
主分類
G05B
13/02 20060101AFI20250703BHJP(制御;調整)
要約
【課題】MPCと比較して演算量を軽減できる制御装置を提供することである。
【解決手段】実施形態の制御装置は、制御器と、予測器と、補正器と、を持つ。制御器は、指令値と、制御対象から出力される出力値とに基づいて制御値を生成する。予測器は、制御対象に入力される入力値と、制御対象の予測モデルとに基づいて出力値を予測し、出力値の予測結果を示す予測値を生成する。補正器は、指令値、出力値及び予測値に基づいて制御値を補正する。制御対象に入力される入力値は、補正器によって補正された制御値である。
【選択図】図1
特許請求の範囲
【請求項1】
指令値と、制御対象から出力される出力値とに基づいて制御値を生成する制御器と、
前記制御対象に入力される入力値と、前記制御対象の予測モデルとに基づいて前記出力値を予測し、前記出力値の予測結果を示す予測値を生成する予測器と、
前記指令値、前記出力値及び前記予測値に基づいて前記制御値を補正する補正器と、
を備え、
前記制御対象に入力される前記入力値は、前記補正器によって補正された前記制御値である、制御装置。
続きを表示(約 1,400 文字)
【請求項2】
前記補正器は、
前記出力値が前記予測値よりも前記指令値から遠い場合に、前記出力値が前記指令値に近づくように前記制御値を補正し、
前記出力値が前記予測値よりも前記指令値に近い場合に、前記出力値が前記指令値から遠ざかるように前記制御値を補正する、請求項1に記載の制御装置。
【請求項3】
前記補正器は、
前記出力値が前記予測値よりも前記指令値から遠い場合に、正負の符号のうち前記制御値と同じ符号を有する第1補正値を生成するとともに、前記第1補正値を前記制御値に加算し、
前記出力値が前記予測値よりも前記指令値に近い場合に、前記正負の符号のうち前記制御値とは異なる符号を有する第2補正値を生成するとともに、前記第2補正値を前記制御値に加算する、請求項2に記載の制御装置。
【請求項4】
前記制御器は、前記指令値、前記出力値、及び前記補正器から入力される制御パラメータに基づいて前記制御値を生成し、
前記補正器は、
前記出力値が前記予測値よりも前記指令値から遠い場合に、前記制御値の変化量が第1の変化量から第2の変化量に向かって大きくなる第1制御パラメータを前記制御パラメータとして前記制御器に出力し、
前記出力値が前記予測値よりも前記指令値に近い場合に、前記制御値の変化量が前記第1の変化量から第3の変化量に向かって小さくなる第2制御パラメータを前記制御パラメータとして前記制御器に出力する、請求項2に記載の制御装置。
【請求項5】
前記補正器は、前記指令値、前記出力値及び前記予測値が条件式(3)を満たす場合に、前記出力値が前記予測値よりも前記指令値から遠いと判定し、
条件式(3)において、Srは前記指令値であり、Sy1は前記出力値であり、Sy2は前記予測値である、請求項2に記載の制御装置。
TIFF
2025104463000012.tif
10
170
【請求項6】
前記補正器は、前記指令値、前記出力値及び前記予測値が条件式(4)を満たす場合に、前記出力値が前記予測値よりも前記指令値に近いと判定し、
条件式(4)において、Srは前記指令値であり、Sy1は前記出力値であり、Sy2は前記予測値である、請求項2に記載の制御装置。
TIFF
2025104463000013.tif
10
170
【請求項7】
前記出力値と前記予測値との偏差に基づいて異常を検出する異常検出器をさらに備える、請求項1から6のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項8】
前記制御器は、前記指令値及び前記出力値に基づいてPID制御を行うことにより、前記制御値を生成するか、または、前記制御器は、前記指令値、前記出力値、及び機械学習によって得られた制御モデルに基づいて前記制御値を生成する、請求項1から6のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項9】
前記補正器は、前記指令値、前記出力値及び前記予測値に基づいて、前記予測モデルに含まれる外乱パラメータを補正する、請求項1から6のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項10】
前記制御対象は、モータを含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の制御装置。
(【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】
本発明の実施形態は、制御装置及び制御方法に関する。
続きを表示(約 1,500 文字)
【背景技術】
【0002】
フィードバック制御の一手法として、モデル予測制御(MPC:Model Predictive Control)が一般的に知られている。MPCでは、指令値、制御対象の出力値、及び制御対象の予測モデルに基づいて、現時刻から未来の時刻までの予測区間における制御対象の振る舞いを予測することにより、予測区間に含まれる各時刻に制御対象に入力すべき入力値を算出し、さらに予測区間において指令値と出力値との間の誤差の面積が最小となる入力値を探索する処理が行われる。このようなMPCでは、予測処理と最適化問題を解く処理とを行う必要があるため、制御装置の演算量が膨大となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2023-151895号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明が解決しようとする課題は、MPCと比較して演算量を軽減できる制御装置及び制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
実施形態の制御装置は、制御器と、予測器と、補正器と、を持つ。制御器は、指令値と、制御対象から出力される出力値とに基づいて制御値を生成する。予測器は、制御対象に入力される入力値と、制御対象の予測モデルとに基づいて出力値を予測し、出力値の予測結果を示す予測値を生成する。補正器は、指令値、出力値及び予測値に基づいて制御値を補正する。制御対象に入力される入力値は、補正器によって補正された制御値である。
【図面の簡単な説明】
【0006】
第1の実施形態の制御装置の構成を示すブロック図。
第1の実施形態の制御装置の動作を示すフローチャート。
第1の実施形態の制御装置の第1の変形例を示すブロック図。
第1の実施形態の制御装置の第2の変形例を示すブロック図。
第1の実施形態の制御装置の適用例を示すブロック図。
図5に示される適用例の変形例を示すブロック図。
第2の実施形態の制御装置の構成を示すブロック図。
第2の実施形態の制御装置の適用例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、実施形態の制御装置を、図面を参照して説明する。
【0008】
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態の制御装置10Aの構成を模式的に示すブロック図である。制御装置10Aは、制御対象20を所定の制御サイクルでフィードバック制御する装置である。後述するように、制御対象20は、例えばDCモータ等を含むが、以下では、まず、制御対象20が何であるかを特定せずに、制御装置10Aの基本的な構成について説明する。
【0009】
制御対象20は、制御対象20に入力される制御入力値Suに応答して、制御出力値Sy1を出力する。制御入力値Suは、制御装置10Aから制御対象20に出力される操作量である。制御入力値Suは、制御対象20に入力される入力値の一例である。制御出力値Sy1は、制御対象20から出力される出力値の一例である。
【0010】
制御装置10Aには、指令値Sr及び制御出力値Sy1が入力される。例えば、指令値Srは、上位制御装置(図示省略)から制御装置10Aに入力される。制御装置10Aは、制御出力値Sy1が指令値Srに近づくように制御入力値Suを制御する。制御装置10Aは、制御器11と、予測器12と、補正器13と、を備える。
(【0011】以降は省略されています)
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