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公開番号2025170868
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-20
出願番号2024075680
出願日2024-05-08
発明の名称制御装置及び制御方法
出願人シンフォニアテクノロジー株式会社
代理人個人
主分類G05B 13/02 20060101AFI20251113BHJP(制御;調整)
要約【課題】簡単な方法によって制御パラメータの値を精度良く求めることができる制御装置または制御方法を実現する。
【解決手段】制御装置1は、探索範囲設定部11と、複数の所定位置で評価関数を演算する評価関数演算部12と、前記評価関数の値が所定値以下かどうかを判定する評価関数判定部13と、前記評価関数の値が所定値以下でない場合、前記評価関数の値が最小である位置を中心とし、探索範囲と相似形状を有するとともに前記探索範囲よりも小さい範囲を新たな探索範囲とし、前記新たな探索範囲に含まれる複数の所定位置における前記評価関数を演算させ、前記評価関数の値が所定値以下になるまで、前記探索範囲の設定及び前記評価関数の演算を繰り返し実行させる一方、前記評価関数の値が所定値以下の場合、制御パラメータの値を出力する演算制御部14とを有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
制御における複数の制御パラメータの最適値を探索可能な制御装置であって、
前記複数の制御パラメータによって規定される探索範囲を設定する探索範囲設定部と、
前記探索範囲に含まれる複数の所定位置における複数の制御パラメータの値を用いて、前記複数の所定位置において前記制御の応答目標値と前記複数の制御パラメータの値を用いた前記制御の応答値との差分を示す評価関数の値を演算する評価関数演算部と、
前記評価関数演算部によって演算された前記評価関数の値が所定値以下であるかどうかを判定する評価関数判定部と、
前記評価関数判定部によって前記評価関数の値が所定値以下であると判定されなかった場合に、前記複数の所定位置のうち前記評価関数演算部によって演算された前記評価関数の値が最小である所定位置を中心とし、且つ、前記探索範囲と相似形状を有するとともに前記探索範囲よりも小さい範囲を、前記探索範囲設定部によって新たな探索範囲として設定して、前記評価関数演算部によって、前記新たな探索範囲に含まれる複数の所定位置における前記評価関数の値を演算させ、
前記評価関数判定部によって前記評価関数の値が所定値以下であると判定されるまで、前記探索範囲設定部による探索範囲の設定及び前記評価関数演算部による前記探索範囲に含まれる複数の所定位置における評価関数の値の演算を繰り返し実行させる一方、前記評価関数判定部によって前記評価関数の値が所定値以下であると判定された場合には、その評価関数の演算に用いられた制御パラメータの値を出力する演算制御部と、
を有する、
制御装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載の制御装置において、
前記制御は、Ｐ制御またはＩ制御の少なくとも一方を含む制御であり、
前記所定位置は、前記探索範囲と相似形状を有し且つ前記探索範囲を等分する仮想領域の中心位置である、
制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の制御装置において、
前記複数の所定位置は、前記探索範囲の中心位置を含み、
前記評価関数演算部は、前記探索範囲の中心位置で前記評価関数の値を演算する、
制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の制御装置において、
前記探索範囲内で格子状の各点における複数の制御パラメータの値を用いて、前記評価関数の値を求める格子状評価関数演算部をさらに有し、
前記探索範囲設定部は、前記格子状の各点のうち前記評価関数の値が最小である点を中心として、前記新たな探索範囲を設定する、
制御装置。
【請求項５】
制御における複数の制御パラメータの最適値を求めるための制御方法であって、
前記複数の制御パラメータによって規定される探索範囲を設定する探索範囲設定ステップと、
前記探索範囲に含まれる複数の所定位置における複数の制御パラメータの値を用いて、前記複数の所定位置において前記制御の応答目標値と前記複数の制御パラメータの値を用いた前記制御の応答値との差分を示す評価関数の値を演算する評価関数演算ステップと、
前記評価関数演算ステップで演算された前記評価関数の値が所定値以下であるかどうかを判定する評価関数判定ステップと、
前記評価関数判定ステップで前記評価関数の値が所定値以下であると判定されなかった場合に、前記複数の所定位置のうち前記評価関数演算ステップで演算された前記評価関数の値が最小である所定位置を中心とし、且つ、前記探索範囲と相似形状を有するとともに前記探索範囲よりも小さい範囲を、前記探索範囲設定ステップで新たな探索範囲に設定し、前記評価関数演算ステップで前記新たな探索範囲に含まれる複数の所定位置における評価関数の値を演算させ、
前記評価関数判定ステップで前記評価関数の値が所定値以下であると判定されるまで、前記探索範囲設定ステップでの探索範囲の設定及び前記評価関数演算ステップでの前記探索範囲に含まれる複数の所定位置における評価関数の値の演算を繰り返し実行させる一方、前記評価関数判定ステップで前記評価関数の値が所定値以下であると判定された場合には、その評価関数の演算に用いられたパラメータの値を出力する演算制御ステップと、
を有する、
制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の制御パラメータの最適値を探索可能な制御装置及び前記最適値を求めるための制御方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
複数の制御パラメータの最適値を探索可能な制御装置または制御方法が知られている。このような制御装置として、例えば特許文献１には、ＰＩＤ制御を行う制御器と、前記制御器の制御パラメータの探索空間において最適化アルゴリズムによりパラメータ探索することで、前記制御パラメータの値を最適化する自動調整システムとを有する制御システムが開示されている。
【０００３】
前記制御システムは、パラメータ探索空間に含まれる複数の探索点を抽出し、前記複数の探索点に対して順序を付与し、前記順序を示す値を、パラメータを探索するために操作される探索対象として、最適化アルゴリズムを実行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－１４０３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、制御パラメータの値の探索を行う方法は、上述の特許文献１の方法以外にも検討されている。例えば、制御パラメータの探索方法として、結果を見ながら試行錯誤してパラメータの値を求めるＩＦＴ（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅｆｅｅｄｂａｃｋｔｕｎｉｎｇ）、応答波形の特徴からパラメータの値を計算で求めるオートチューニング、及び、実際の応答波形と目標の応答波形との差異が最小になるパラメータの値を、最適化問題を解くことにより求めるデータ駆動制御器設計法などが知られている。
【０００６】
しかしながら、前記特許文献１に開示されている方法では、パラメータ探索空間に含まれる複数の探索点を抽出する必要があるとともに、前記複数の探索点に対して順序を付与する必要がある。また、前記ＩＦＴは、試行錯誤する作業員の経験や熟練の度合いによって作業時間や調整結果が変わるため、良好な結果が得られない場合がある。また、前記オートチューニングは、使い方が難しく、専門知識が必要であるため、用途が限定される。さらに、前記データ駆動制御器設計法は、設計の難度が高いため、ほとんど実用化されていない。
【０００７】
これに対し、簡単な方法によって制御パラメータの値を精度良く求めることができる制御装置または制御方法が求められている。
【０００８】
本発明の目的は、簡単な方法によって制御パラメータの値を精度良く求めることができる制御装置または制御方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態に係る制御装置は、制御における複数の制御パラメータの最適値を探索可能な装置である。前記制御装置は、前記複数の制御パラメータによって規定される探索範囲を設定する探索範囲設定部と、前記探索範囲に含まれる複数の所定位置における複数の制御パラメータの値を用いて、前記複数の所定位置において前記制御の応答目標値と前記複数の制御パラメータの値を用いた前記制御の応答値との差分を示す評価関数の値を演算する評価関数演算部と、前記評価関数演算部によって演算された前記評価関数の値が所定値以下であるかどうかを判定する評価関数判定部と、前記評価関数判定部によって前記評価関数の値が所定値以下であると判定されなかった場合に、前記複数の所定位置のうち前記評価関数演算部によって演算された前記評価関数の値が最小である所定位置を中心とし、且つ、前記探索範囲と相似形状を有するとともに前記探索範囲よりも小さい範囲を、前記探索範囲設定部によって新たな探索範囲として設定して、前記評価関数演算部によって、前記新たな探索範囲に含まれる複数の所定位置における前記評価関数の値を演算させ、前記評価関数判定部によって前記評価関数の値が所定値以下であると判定されるまで、前記探索範囲設定部による探索範囲の設定及び前記評価関数演算部による前記探索範囲に含まれる複数の所定位置における評価関数の値の演算を繰り返し実行させる一方、前記評価関数判定部によって前記評価関数の値が所定値以下であると判定された場合には、その評価関数の演算に用いられた制御パラメータの値を出力する演算制御部と、を有する（第１の構成）。
【００１０】
上述の構成では、探索範囲において、複数の所定位置における制御パラメータの値を用いて演算される評価関数の値が最小である所定位置を中心とし、且つ、前記探索範囲と相似形状を有するとともに前記探索範囲よりも小さい範囲を、新たな探索範囲に設定する。しかも、制御の応答目標値と複数の制御パラメータを用いた前記制御の応答値との差分を示す評価関数の値が所定値以下になるまで、探索範囲の設定と、設定後の探索範囲に含まれる複数の所定位置における複数の制御パラメータの値を用いた前記評価関数の演算とを行う。これにより、従来に比べて簡単な方法によって、制御の応答目標値に近い応答値が得られる制御パラメータの値を、迅速に且つ精度良く求めることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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