ＰＩＤパラメータ調整支援装置および方法
【課題】ユーザがＰＩＤパラメータ調整の行き詰まりに至る確率を低減する。
【解決手段】ＰＩＤパラメータ調整支援装置は、知識型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する知識型調整部２０と、分析型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する分析型調整部２１と、知識型調整部２０と分析型調整部２１とによるＰＩＤパラメータの推奨値を提示する調整情報提示部３とを備える。
【解決手段】ＰＩＤパラメータ調整支援装置は、知識型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する知識型調整部２０と、分析型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する分析型調整部２１と、知識型調整部２０と分析型調整部２１とによるＰＩＤパラメータの推奨値を提示する調整情報提示部３とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＩＤコントローラのＰＩＤパラメータの調整を支援するＰＩＤパラメータ調整支援装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＰＩＤパラメータ調整支援ツールを利用してＰＩＤコントローラのＰＩＤパラメータを調整する場合、単一の調整手法あるいは単一の調整理論背景に基づく調整バリエーションに基づいて推奨ＰＩＤパラメータがセットで求められ、表示される（特許文献１参照）。
このようなＰＩＤパラメータ調整支援ツールでは、予め定められた単一の調整手法、あるいは調整支援ツールやユーザによって選択された単一の調整手法に基づいてＰＩＤパラメータがセットで求められる。調整手法としては、Ｚｉｅｇｌｅｒ−Ｎｉｃｈｏｌｓ法やＣＨＲ（Chien,Hrones,Reswick）法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１１６５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＰＩＤパラメータ調整支援ツールなどで利用されているパラメータ算出機能では、多くの場合にＺＮ法やＣＨＲ法のような知識型の調整手法が採用され、これら調整手法のバリエーションの中でＰＩＤパラメータを選択できるようになっている。
【０００５】
しかしながら、これらの調整手法のバリエーションは、オーバーシュート量の規定などの違いに対応するバリエーションに過ぎず、理論的な背景は類似しているもの、すなわち単一の調整理論背景に基づくものなので、制御対象の特性の都合が原因で想定通りのパラメータ調整ができなかった場合には、あらゆる選択肢について想定通りの調整ができないという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ユーザがＰＩＤパラメータ調整の行き詰まりに至る確率を低減することができるＰＩＤパラメータ調整支援装置および方法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】
【０００７】
本発明のＰＩＤパラメータ調整支援装置は、知識型の調整手法、分析型の調整手法、経験則型の再調整手法のうち少なくとも２種類のタイプの調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する調整手段と、前記ＰＩＤパラメータの推奨値を提示する情報提示手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明のＰＩＤパラメータ調整支援装置は、ＰＩＤパラメータの探索に必要な情報を獲得する入力情報処理手段と、知識型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する知識型調整手段と、分析型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する分析型調整手段と、経験則型の再調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する経験則型調整手段と、前記知識型調整手段、前記分析型調整手段、前記経験則型調整手段のうち少なくとも１つに処理を実行させる調整手順制御手段と、前記知識型調整手段、前記分析型調整手段、前記経験則型調整手段のいずれかによる処理を実行する度に、この処理で得られたＰＩＤパラメータの推奨値を提示する情報提示手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明のＰＩＤパラメータ調整支援装置は、ＰＩＤパラメータの探索に必要な情報を獲得する入力情報処理手段と、知識型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する知識型調整手段と、分析型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する分析型調整手段と、経験則型の再調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する経験則型調整手段と、前記知識型調整手段、前記分析型調整手段、前記経験則型調整手段のうち少なくとも１つに処理を実行させる調整手順制御手段と、前記知識型調整手段、前記分析型調整手段、前記経験則型調整手段のいずれかによる処理を実行する度に、この処理で得られたＰＩＤパラメータの推奨値を提示する情報提示手段と、前記知識型調整手段、前記分析型調整手段、前記経験則型調整手段による探索を継続するか否かを判断する継続判断手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明のＰＩＤパラメータ調整支援装置の１構成例において、前記情報提示手段は、さらに、前記ＰＩＤパラメータの推奨値を設定したＰＩＤコントローラにより制御対象を制御するシミュレーションを実行し、このシミュレーションの結果得られた制御応答を提示することを特徴とするものである。
また、本発明のＰＩＤパラメータ調整支援装置の１構成例において、前記情報提示手段は、さらに、各調整手法のタイプの解説を提示することを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明のＰＩＤパラメータ調整支援装置の１構成例において、前記入力情報処理手段は、前記知識型調整手段が利用する制御対象のモデルを簡易モデリング手法を用いて生成する簡易モデリング手段と、前記分析型調整手段が利用する制御対象のモデルを前記知識型調整手段の調整に基づく制御結果から生成する制御動作ベースモデリング手段と、前記経験則型調整手段が利用する制御課題を入力する制御課題情報入力手段とを有し、前記調整手順制御手段は、ユーザの指示に応じて前記知識型調整手段、前記分析型調整手段、前記経験則型調整手段の順に少なくとも１つの手段に処理を実行させることを特徴とするものである。
また、本発明のＰＩＤパラメータ調整支援装置の１構成例において、前記入力情報処理手段は、前記知識型調整手段が利用する制御対象のモデルを簡易モデリング手法を用いて生成する簡易モデリング手段と、前記分析型調整手段が利用する制御対象のモデルを前記知識型調整手段の調整に基づく制御結果から生成する制御動作ベースモデリング手段と、前記経験則型調整手段が利用する制御課題をユーザから受ける制御課題情報入力手段とを有し、前記継続判断手段は、前記ＰＩＤパラメータの推奨値を設定したＰＩＤコントローラにより制御対象を制御した結果から得られた特徴値とユーザが設定した制御目標とを比較することにより、前記ＰＩＤパラメータの推奨値の探索を継続するか否かを、前記知識型調整手段、前記分析型調整手段の各処理が終了する度に判断し、前記調整手順制御手段は、前記継続判断手段の判断に応じて前記知識型調整手段、前記分析型調整手段、前記経験則型調整手段の順に少なくとも１つの手段に処理を実行させることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明のＰＩＤパラメータ調整支援装置の１構成例において、前記知識型の調整手法は、Ｚｉｅｇｌｅｒ−Ｎｉｃｈｏｌｓ法、ＣＨＲ法、ＩＭＣ法、Ｃｏｈｅｎ Ｃｏｏｎ法のいずれかにより前記ＰＩＤパラメータの推奨値を探索するものであり、前記分析型の調整手法は、シミュレーションで得られた制御応答と予め定められた理想の制御応答特性との近さを示す評価関数値を演算し、ＰＩＤパラメータを逐次変更しながらシミュレーションを繰り返し実行して、評価関数値が最適値となるＰＩＤパラメータの推奨値を探索するものであり、前記経験則型の再調整手法は、シミュレーションで得られた制御応答に生じた制御課題をユーザに選択させ、選択された制御課題に応じて予め設定されている再調整規則に基づいて前記ＰＩＤパラメータの推奨値を探索するものであることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明のＰＩＤパラメータ調整支援方法は、知識型の調整手法、分析型の調整手法、経験則型の再調整手法のうち少なくとも２種類のタイプの調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する調整ステップと、前記ＰＩＤパラメータの推奨値を提示する情報提示ステップとを備えることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明のＰＩＤパラメータ調整支援方法は、ＰＩＤパラメータの探索に必要な情報を獲得する入力情報処理ステップと、知識型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する知識型調整ステップ、分析型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する分析型調整ステップ、経験則型の再調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する経験則型調整ステップのうち少なくとも１つを実行させる調整手順制御ステップと、前記知識型調整ステップ、前記分析型調整ステップ、前記経験則型調整ステップのいずれかによる処理を実行する度に、この処理で得られたＰＩＤパラメータの推奨値を提示する情報提示ステップとを備えることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明のＰＩＤパラメータ調整支援方法は、ＰＩＤパラメータの探索に必要な情報を獲得する入力情報処理ステップと、知識型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する知識型調整ステップ、分析型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する分析型調整ステップ、経験則型の再調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する経験則型調整ステップのうち少なくとも１つを実行させる調整手順制御ステップと、前記知識型調整ステップ、前記分析型調整ステップ、前記経験則型調整ステップのいずれかによる処理を実行する度に、この処理で得られたＰＩＤパラメータの推奨値を提示する情報提示ステップと、前記知識型調整ステップ、前記分析型調整ステップ、前記経験則型調整ステップによる探索を継続するか否かを判断する継続判断ステップとを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、知識型の調整手法、分析型の調整手法、経験則型の再調整手法の全ての手法あるいは少なくとも２種類の手法によるＰＩＤパラメータの推奨値を提示することで、ユーザが認識するモデリングの精度や、初期調整あるいは再調整といったＰＩＤパラメータ調整の場面に合わせて、妥当なＰＩＤパラメータ推奨値をユーザが適宜選択できるようになる。その結果、本発明では、ユーザがＰＩＤパラメータ調整の行き詰まりに至る確率を低減することができる。
【００１７】
また、本発明では、知識型の調整手法、分析型の調整手法、経験則型の再調整手法のいずれかによる処理を実行する度に、この処理で得られたＰＩＤパラメータの推奨値を提示するので、ＰＩＤパラメータの推奨値の探索を継続するか否かをユーザに判断させることができ、ユーザがＰＩＤパラメータ調整の行き詰まりに至る確率を更に低減することができる。
【００１８】
また、本発明では、知識型調整手段、分析型調整手段、経験則型調整手段による探索を継続するか否かを判断する継続判断手段を設けることにより、ユーザの入力作業を軽減することができる。
【００１９】
また、本発明では、ＰＩＤパラメータの推奨値を設定したＰＩＤコントローラにより制御対象を制御するシミュレーションを実行し、このシミュレーションの結果得られた制御応答を提示することにより、知識型の調整手法、分析型の調整手法、経験則型の再調整手法の各調整手法によるＰＩＤパラメータで予測される制御応答を制御動作実行前にユーザに確認させることができる。
【００２０】
また、本発明では、各調整手法のタイプの解説を提示することにより、各調整手法の特徴をユーザに認識させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＰＩＤパラメータ調整支援方法の処理の流れを示すフローチャートである。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るＰＩＤパラメータ調整支援装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における調整情報提示画面の１例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るＰＩＤパラメータ調整支援方法の処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るＰＩＤパラメータ調整支援装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態における知識型調整手法選択画面の１例を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態における調整情報提示画面の１例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態における調整情報提示画面の１例を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係るＰＩＤパラメータ調整支援方法の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係るＰＩＤパラメータ調整支援装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態における制御目標設定画面の１例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［発明の原理１］
特開２０００−１４８２０４号公報に開示されているユーザインタフェースを備えた経験則型の再調整手法や、特開２００５−０７０９４０号公報に開示されている分析型の調整手法のようなタイプの異なる調整手法をバックアップ的に備え、これらの手法をユーザが活用できるように誘導する機能を付加することで、ＰＩＤパラメータ調整の行き詰まり状態に至る確率が低減できることに着眼した。そして、下記のような使い分けを誘導することに想到した。
【００２３】
例えば、知識型の調整手法、経験則型の再調整手法、分析型の調整手法の全ての手法あるいはいずれか２つの手法によるＰＩＤパラメータの推奨値を提示することで、ユーザが認識するモデリングの精度や、初期調整あるいは再調整といったＰＩＤパラメータ調整の場面に合わせて、妥当なＰＩＤパラメータ推奨値をユーザが適宜選択できるようになる。各調整手法のタイプの解説も合わせて提示するのが、より好適である。ユーザが認識するモデリングの精度としては、例えば操作量ＭＶステップ入力程度の１次遅れ近似のモデリング、設定値ＳＰ変更による制御動作の操作量ＭＶを活用した時系列データマッチングという比較的高精度のモデリングなどがある。
【００２４】
［発明の原理２］
下記のような使い分けを誘導することで、さらに課題解決が進むことに想到した。
（Ａ）例えば、制御の安全面を優先するならば、操作量ＭＶのステップ入力による単純で確実に安全な応答波形を取得し、制御対象を１次遅れ近似して一般的な知識型のＰＩＤパラメータ調整をまずユーザに実施させる。操作量ＭＶのステップ入力による応答波形は、ＰＩＤ制御を実施する場合の動作とは異なり、操作量ＭＶや制御量ＰＶの変動幅および変動の継続時間が想定外に大きくなることはあり得ない応答波形である。そして、知識型のＰＩＤパラメータ調整をした後のＰＩＤ制御による応答をユーザに確認させる。
【００２５】
このＰＩＤ制御による応答波形が不適切であっても、通常は安全な範囲の応答になる。つまり、Ｐ，Ｉ，Ｄのバランスが常識的なものとして確定している範囲にあるので、分析に利用できないほどの異常なＰＩＤ制御動作は発生しない程度の応答波形になる。したがって、このときのＰＩＤ制御による応答波形のデータは分析型のＰＩＤパラメータ調整を実施するのに有用なデータになるので、引き続き、分析型のＰＩＤパラメータ調整をユーザに実施させる。そして、分析型のＰＩＤパラメータ調整をした後のＰＩＤ制御による応答をユーザに確認させる。
【００２６】
このＰＩＤ制御による応答波形が不適切であっても、通常はオーバーシュートやハンチングなどの限られた範囲の不具合に収束してくる。したがって、引き続き、経験則型のＰＩＤパラメータ再調整を実施させる。
【００２７】
（Ｂ）一方、上記のように制御の安全面を優先するのではなく、例えば調整の手間の削減を優先するならば、ＰＩＤ制御を実際に実行して制御応答から制御量ＰＶの特徴点のみを確認する手法、例えば特開２００６−１２７０７９号公報に開示された簡易モデリング手法により、制御対象を１次遅れ近似して一般的な知識型のＰＩＤパラメータ調整をまずユーザに実施させる。そして、知識型のＰＩＤパラメータ調整をした後のＰＩＤ制御による応答をユーザに確認させる。この調整で良好な制御結果が得られれば、最低限の手間で済む。
【００２８】
ＰＩＤ制御による応答波形が不適切であっても、通常は安全な範囲の応答になる。したがって、このときのＰＩＤ制御による応答波形のデータは分析型のＰＩＤパラメータ調整を実施するのに有用なデータになるので、引き続き、分析型のＰＩＤパラメータ調整をユーザに実施させる。そして、分析型のＰＩＤパラメータ調整をした後のＰＩＤ制御による応答をユーザに確認させる。
【００２９】
このＰＩＤ制御による応答波形が不適切であっても、通常はオーバーシュートやハンチングなどの限られた範囲の不具合に収束してくる。したがって、引き続き、経験則型のＰＩＤパラメータ再調整を実施させる。
【００３０】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施の形態は、上記発明の原理１に対応するものである。図１は本発明の第１の実施の形態に係るＰＩＤパラメータ調整支援方法の処理の流れを示すフローチャート、図２は本発明の第１の実施の形態に係るＰＩＤパラメータ調整支援装置の構成を示すブロック図である。
【００３１】
ＰＩＤパラメータ調整支援装置は、ＰＩＤパラメータの探索に必要な情報を獲得する入力情報処理部１と、ＰＩＤパラメータを探索する制御パラメータ調整部２と、制御パラメータ調整部２が探索したＰＩＤパラメータの推奨値を提示する調整情報提示部３とから構成される。
【００３２】
入力情報処理部１は、制御対象のモデルを簡易モデリング手法を用いて生成するモデリング部１０を有する。制御パラメータ調整部２は、知識型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する知識型調整部２０と、分析型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する分析型調整部２１とを有する。
【００３３】
以下、本実施の形態のＰＩＤパラメータ調整支援装置の動作を図１を用いて説明する。まず、モデリング部１０は、制御対象のモデルを生成する（図１ステップＳ１−１）。ここでは、モデリング部１０が用いるモデリング手法として、特開２００６−１２７０７９号公報に開示された簡易モデリング手法を用いる。
【００３４】
特開２００６−１２７０７９号公報に開示された簡易モデリング手法は、制御対象の数式モデルが持つ制御対象モデルパラメータの値を探索することにより制御対象モデルを生成するものであり、ＰＩＤコントローラを仮想的に生成するためのコントローラアルゴリズムと制御対象の数式モデルとを組み合わせて制御系モデルを仮想的に生成し、この制御系について制御応答を模擬するシミュレーションを実行して制御系モデルのモデル制御特徴量（例えば目標値到達時間、オーバーシュート量、ハンチング周期など）を算出し、実際の制御対象の制御結果から得られた既知の実制御特徴量とこれに対応するモデル制御特徴量との近さを示す評価関数値を演算し、制御対象のモデルに設定する制御対象モデルパラメータの値を逐次変更しながら前記シミュレーションを繰り返し実行して、評価関数値が最適値（０もしくは０に近い最小値）となる制御対象モデルパラメータの値をモデルパラメータ探索結果として確定するようにしたものである。
【００３５】
制御対象モデルパラメータの値としては、例えばゲインＫｐ、むだ時間Ｌｐ、時定数Ｔ１がある。なお、特開２００６−１２７０７９号公報では、制御対象を、１次遅れとむだ時間の要素を有するものとして１次遅れの伝達関数で表現しているが、制御対象は１次遅れには限定されない。
【００３６】
次に、制御パラメータ調整部２の知識型調整部２０は、モデリング部１０が生成した制御対象モデルを対象として、特開２００９−１１６５１５号公報に開示された知識型の調整手法によりＰＩＤパラメータを探索し、調整情報提示部３は、知識型調整部２０が探索したＰＩＤパラメータをユーザに対して提示する（図１ステップＳ１−２）。このとき、調整情報提示部３は、知識型の調整手法によって得られたＰＩＤパラメータであることがユーザに伝わるように提示する。知識型の調整手法としては、Ｚｉｅｇｌｅｒ−Ｎｉｃｈｏｌｓ法、ＣＨＲ法、ＩＭＣ（Internal Model Control）法、Ｃｏｈｅｎ Ｃｏｏｎ法などがある。なお、周知のとおり、ＰＩＤパラメータは、比例帯Ｐｂ、積分時間Ｔｉ、微分時間Ｔｄの組からなる。
【００３７】
続いて、制御パラメータ調整部２の分析型調整部２１は、モデリング部１０が生成した制御対象モデルを対象として、特開２００５−０７０９４０号公報に開示された分析型の調整手法によりＰＩＤパラメータを探索し、調整情報提示部３は、分析型調整部２１が探索したＰＩＤパラメータをユーザに対して提示する（図１ステップＳ１−３）。このとき、調整情報提示部３は、分析型の調整手法によって得られたＰＩＤパラメータであることがユーザに伝わるように提示する。また、情報提示を行う画面は、ステップＳ１−２の情報が提示されている画面と同一であることが好ましい。
【００３８】
特開２００５−０７０９４０号公報に開示された分析型の調整手法は、ＰＩＤコントローラを仮想的に生成するためのコントローラアルゴリズムとモデリング部１０が生成した制御対象モデルとを組み合わせて制御系モデルを仮想的に生成し、この制御系について制御応答を模擬するシミュレーションを、コントローラの動作上の制約条件（例えば操作量上下限値）に基づいて実行し、シミュレーションで得られた制御応答と予め定められた理想の制御応答特性との近さを示す評価関数値を演算し、コントローラアルゴリズムのＰＩＤパラメータを逐次変更しながら前記シミュレーションを繰り返し実行して、評価関数値が最適値（０もしくは０に近い最小値）となるＰＩＤパラメータをＰＩＤパラメータ探索結果として確定するようにしたものである。
【００３９】
なお、本実施の形態では、知識型の調整手法と分析型の調整手法の組み合わせを例に挙げて説明したが、これに限るものではなく、分析型の調整手法と特開２０００−１４８２０４号公報に開示された経験則型の再調整手法を組み合わせてもよいし、知識型の調整手法と経験則型の再調整手法を組み合わせてもよいし、知識型の調整手法と分析型の調整手法と経験則型の再調整手法を組み合わせてもよい。
【００４０】
経験則型の再調整手法を用いる場合には、制御パラメータ調整部２に経験則型調整部を設ける。経験則型調整部は、特開２０００−１４８２０４号公報に開示された経験則型の再調整手法によりＰＩＤパラメータを探索し、調整情報提示部３は、経験則型調整部が探索したＰＩＤパラメータをユーザに対して提示する。
【００４１】
特開２０００−１４８２０４号公報に開示された経験則型の再調整手法は、実際の制御応答で生じたトラブルパターン（例えばハンチングが発生している状況、応答が遅すぎる状況など）を、予め用意された代表的なトラブルパターンの中からユーザに選択させ、選択されたトラブルパターンに応じて経験則から予め設定されているＰＩＤパラメータの再調整規則に基づいて、コントローラアルゴリズムのＰＩＤパラメータの再調整値を算出するものである。
【００４２】
本実施の形態では、ＰＩＤパラメータ調整に関する情報として、各調整手法のタイプの解説も合わせて提示するのが、より好適である。具体的には、知識型の調整手法については、「知識型の特徴：制御対象の簡易的な特性把握に基づく、標準的な初期調整に特に推奨する」といった情報を提示する。分析型の調整手法については、「分析型の特徴：制御対象の精密な特性把握に基づく、制御対象固有の調整に特に推奨する」といった情報を提示する。経験則型の再調整手法については、「経験則型の特徴：制御動作の不具合改善を目的とする、再調整に特に推奨する」といった情報を提示する。
【００４３】
図３に調整情報提示部３が情報提示を行う調整情報提示画面の例を示す。図３に示す調整情報提示画面３００には、知識型調整部２０による調整結果（ＰＩＤパラメータ調整値）３０１と、分析型調整部２１による調整結果３０２とが提示されている。調整結果３０１と共に知識型の調整手法の解説３０３が提示され、調整結果３０２と共に分析型の調整手法の解説３０４が提示されている。
【００４４】
また、調整情報提示画面３００には、モデル情報として、モデリング部１０のモデリング手法の解説３０５が提示され、さらにモデリング部１０が生成した制御対象モデルの伝達関数式の情報３０６が提示されている。さらに、調整情報提示画面３００には、知識型調整部２０による知識型のＰＩＤパラメータ調整をしたＰＩＤコントローラによりモデリング部１０が生成した制御対象モデルを制御するシミュレーションを実行した結果得られた制御応答である知識型調整予測応答と、分析型調整部２１による分析型のＰＩＤパラメータ調整をしたＰＩＤコントローラにより制御対象モデルを制御するシミュレーションを実行した結果得られた制御応答である分析型調整予測応答と、調整前の実際の制御動作を再現したモデル応答とを表す調整結果グラフ３０７が提示されている。知識型調整予測応答と分析型調整予測応答とモデル応答の演算は、調整情報提示部３で行われる。
【００４５】
以上のように、本実施の形態では、知識型の調整手法、分析型の調整手法、経験則型の再調整手法の全ての手法あるいは少なくとも２種類の手法によるＰＩＤパラメータの推奨値を提示することで、ユーザが認識するモデリングの精度や、初期調整あるいは再調整といったＰＩＤパラメータ調整の場面に合わせて、妥当なＰＩＤパラメータ推奨値をユーザが適宜選択できるようになる。その結果、本実施の形態では、ユーザがＰＩＤパラメータ調整の行き詰まりに至る確率を低減することができる。
【００４６】
なお、モデリング部１０が用いるモデリング手法として、特開２００４−３８４２８号公報に開示されたモデリング手法を用いてもよい。特開２００４−３８４２８号公報に開示されたモデリング手法は、制御対象の数式モデルに操作量ＭＶの時系列データを与え、この操作量ＭＶに応じてモデルから出力される制御量ＰＶの時系列データを取得し、実際の制御対象から収集された制御量ＰＶの時系列データと前記モデルから出力される制御量ＰＶの時系列データとを使って、Ｐｏｗｅｌｌ法などの最適化手法を用いて、制御対象の数式モデルが持つ制御対象モデルパラメータの値を確定するようにしたものである。
【００４７】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、上記発明の原理２に対応するものである。図４は本発明の第２の実施の形態に係るＰＩＤパラメータ調整支援方法の処理の流れを示すフローチャート、図５は本発明の第２の実施の形態に係るＰＩＤパラメータ調整支援装置の構成を示すブロック図である。
【００４８】
本実施の形態のＰＩＤパラメータ調整支援装置は、入力情報処理部１ａと、制御パラメータ調整部２ａと、調整情報提示部３ａと、後述する知識型調整部、分析型調整部、経験則型調整部のうち少なくとも１つに処理を実行させる調整手順制御部４とから構成される。
【００４９】
入力情報処理部１ａは、後述する知識型調整部が利用する制御対象のモデルを簡易モデリング手法を用いて生成する簡易モデリング部１１と、後述する分析型調整部が利用する制御対象のモデルを知識型調整部の調整に基づく制御結果から生成する制御動作ベースモデリング部１２と、後述する経験則型調整部が利用する制御課題を入力する制御課題情報入力部１３とを有する。制御パラメータ調整部２ａは、知識型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する知識型調整部２０ａと、分析型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する分析型調整部２１ａと、経験則型の再調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する経験則型調整部２２とを有する。
【００５０】
以下、本実施の形態のＰＩＤパラメータ調整支援装置の動作を図４を用いて説明する。まず、調整手順制御部４は、簡易モデリング部１１にモデリングを実施させる。簡易モデリング部１１は、特開２００６−１２７０７９号公報に開示された簡易モデリング手法により、制御対象のモデルを生成する（図４ステップＳ４−１）。なお、特開２００６−１２７０７９号公報では、制御対象を、１次遅れとむだ時間の要素を有するものとして１次遅れの伝達関数で表現しているが、制御対象は１次遅れには限定されない。
【００５１】
続いて、調整手順制御部４は、モデリングのためのデータ収集プロセスが簡易であることを前提として、ＰＩＤパラメータのセットが特殊にならない（Ｐ，Ｉ，Ｄの比率が過去の専門知識から固定的な）知識型の調整手法を、まずユーザに選択させる（図４ステップＳ４−２）。図６に、調整手順制御部４がユーザに知識型調整手法の選択肢を提示する知識型調整手法選択画面６００の例を示す。図６に示すように、知識型調整手法の選択肢としては、Ｚｉｅｇｌｅｒ−Ｎｉｃｈｏｌｓ法、ＣＨＲ法、ＩＭＣ法、Ｃｏｈｅｎ Ｃｏｏｎ法がある。
【００５２】
モデリングのためのデータ収集プロセスが簡易ということは、比較的限られた情報のみでのモデリングになるということであり、プロセスゲイン、プロセス時定数、プロセスむだ時間の特定が暫定的なレベルに留まらざるを得ないということである。ただし、知識型の調整手法で良好な結果が得られれば、最低限の手間で済む。
【００５３】
制御パラメータ調整部２ａの知識型調整部２０ａは、簡易モデリング部１１が生成した制御対象モデルを対象として、ステップＳ４−２でユーザが選択した知識型の調整手法によりＰＩＤパラメータを探索し、調整情報提示部３ａは、知識型調整部２０ａが探索したＰＩＤパラメータをユーザに対して提示する（図４ステップＳ４−３）。知識型調整部２０ａの動作は、第１の実施の形態の知識型調整部２０と同様なので、詳細な説明は省略する。
【００５４】
図７に調整情報提示部３ａがステップＳ４−３で情報提示を行う調整情報提示画面の例を示す。図７に示す調整情報提示画面７００には、知識型調整部２０ａによる調整結果（ＰＩＤパラメータ調整値）７０１が提示されている。また、調整情報提示画面７００には、モデル情報として、簡易モデリング部１１のモデリング手法の解説７０２が提示され、さらに簡易モデリング部１１が生成した制御対象モデルの伝達関数式の情報７０３が提示されている。
【００５５】
また、調整情報提示画面７００には、知識型調整部２０ａによる知識型のＰＩＤパラメータ調整をしたＰＩＤコントローラにより簡易モデリング部１１が生成した制御対象モデルを制御するシミュレーションを実行した結果得られた制御応答である知識型調整予測応答と、知識型調整手法による調整前の実際の制御動作を再現したモデル応答とを表す調整結果グラフ７０４が提示されている。知識型調整予測応答とモデル応答の演算は、調整情報提示部３ａで行われる。
【００５６】
さらに、調整情報提示画面７００には、調整完了を選択するための調整完了選択ボタン７０５と、知識型の調整手法で良好な制御結果が得られなかった場合に分析型の調整手法を選択するための分析型調整手法選択ボタン７０６とが表示される。
【００５７】
ユーザは、調整情報提示画面７００に提示された調整結果グラフ７０４を見て、知識型の調整手法によるＰＩＤパラメータで予測される制御応答を確認し、調整結果であるＰＩＤパラメータを実際のコントローラに設定して制御動作を実行する。この制御動作で良好な制御結果が得られていると判断すれば、調整完了選択ボタン７０５を選択して、調整を終える（図４ステップＳ４−４においてＮＯ）。また、ユーザは、知識型の調整手法で良好な制御結果が得られなかったと判断した場合、分析型調整手法選択ボタン７０６を選択して、分析型の調整に進む（ステップＳ４−４においてＹＥＳ）。
【００５８】
調整手順制御部４は、分析型の調整手法が選択された場合、制御動作ベースモデリング部１２にモデリングを実施させる。制御動作ベースモデリング部１２は、特開２００４−３８４２８号公報に開示されたモデリング手法に基づくものであり、知識型の調整に基づく実際の制御対象の制御結果から操作量ＭＶと制御量ＰＶの時系列データを収集して、リアルな制御動作に基づくモデリングを行ない、制御対象モデルを生成する（図４ステップＳ４−５）。この制御動作ベースモデリング部１２によるモデリングは、制御対象の特性を暫定的なレベルでも把握した上で、かつ標準的で無難な知識型の調整を施した制御動作に基づくモデリングなので、分析型の調整に有効なデータが収集される確率が高くなる。
【００５９】
制御パラメータ調整部２ａの分析型調整部２１ａは、制御動作ベースモデリング部１２が生成した制御対象モデルを対象として、特開２００５−０７０９４０号公報に開示された分析型の調整手法によりＰＩＤパラメータを探索し、調整情報提示部３ａは、分析型調整部２１ａが探索したＰＩＤパラメータをユーザに対して提示する（図４ステップＳ４−６）。分析型調整部２１ａの動作は、第１の実施の形態の分析型調整部２１と同様なので、詳細な説明は省略する。
【００６０】
図８に調整情報提示部３ａがステップＳ４−６で情報提示を行う調整情報提示画面の例を示す。図８に示す調整情報提示画面８００には、分析型調整部２１ａによる調整結果（ＰＩＤパラメータ調整値）８０１が提示されている。また、調整情報提示画面８００には、モデル情報として、制御動作ベースモデリング部１２のモデリング手法の解説８０２が提示され、さらに制御動作ベースモデリング部１２が生成した制御対象モデルの伝達関数式の情報８０３が提示されている。
【００６１】
また、調整情報提示画面８００には、分析型調整部２１ａによる分析型のＰＩＤパラメータ調整をしたＰＩＤコントローラにより制御動作ベースモデリング部１２が生成した制御対象モデルを制御するシミュレーションを実行した結果得られた制御応答である分析型調整予測応答と、分析型調整手法による調整前の実際の制御動作を再現したモデル応答とを表す調整結果グラフ８０４が提示されている。分析型調整予測応答とモデル応答の演算は、調整情報提示部３ａで行われる。
【００６２】
さらに、調整情報提示画面８００には、調整完了を選択するための調整完了選択ボタン８０５と、分析型の調整手法で良好な制御結果が得られなかった場合に経験則型の調整手法を選択するための経験則型調整手法選択ボタン８０６とが表示される。
【００６３】
ユーザは、調整情報提示画面８００に提示された調整結果グラフ８０４を見て、分析型の調整手法によるＰＩＤパラメータで予測される制御応答を確認し、調整結果であるＰＩＤパラメータを実際のコントローラに設定して制御動作を実行する。この制御動作で良好な制御結果が得られていると判断すれば、調整完了選択ボタン８０５を選択して、調整を終える（図４ステップＳ４−７においてＮＯ）。また、ユーザは、分析型の調整手法で良好な制御結果が得られなかったと判断した場合、経験則型調整手法選択ボタン８０６を選択して、経験則型の調整に進む（ステップＳ４−７においてＹＥＳ）。
【００６４】
調整手順制御部４は、経験則型の調整手法が選択された場合、制御課題情報入力部１３に制御課題（トラブルパターン）を収集させる。ユーザは、分析型の調整に基づく実際の制御対象の制御結果から、制御課題（例えばハンチングの発生や、応答の遅れなど）を入力する。制御課題情報入力部１３は、ユーザから入力された制御課題を制御パラメータ調整部２ａの経験則型調整部２２に渡す。
【００６５】
経験則型調整部２２は、ユーザが選択した制御課題（トラブルパターン）に応じて予め設定されているＰＩＤパラメータの再調整規則に基づいて、ＰＩＤパラメータの再調整値を算出し、調整情報提示部３ａは、経験則型調整部２２が算出したＰＩＤパラメータをユーザに対して提示する（図４ステップＳ４−８）。経験則型調整部２２が実施する経験則型の再調整については、特開２０００−１４８２０４号公報に開示されているので、詳細な説明は省略する。
【００６６】
このような経験則型の再調整手法が必要になる理由は、制御対象の不可避的な非線形性などにより完全なモデリングは不可能であることから、分析誤差分の制御不具合を最終調整することにある。経験則型の再調整は、経験則ゆえに対応できる制御状態の範囲は限られている。予め用意されている代表的なトラブルパターンのいずれかに当てはまるところまで、ＰＩＤパラメータが分析型の調整手法によって事前に調整されていなければならない。
【００６７】
以上のように、本実施の形態では、知識型の調整手法、分析型の調整手法、経験則型の再調整手法のいずれかによる処理を実行する度に、この処理で得られたＰＩＤパラメータの推奨値を提示するので、ＰＩＤパラメータの推奨値の探索を継続するか否かをユーザに判断させることができ、ユーザがＰＩＤパラメータ調整の行き詰まりに至る確率を更に低減することができる。
【００６８】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、上記発明の原理２に対応するものである。第２の実施の形態において、調整作業を終了するための判断基準となる制御目標をユーザが予め登録しておき、実際の制御結果において制御目標を満たさない場合に調整作業を継続するという継続判断ステップを追加した例を第３の実施の形態として示す。ここで、制御目標とは、例えば、オーバーシュート量や立ち上がり時間、ハンチングの振幅など、制御動作中の制御量ＰＶおよび操作量ＭＶの時系列データ（以下、制御データとする）から算出できる制御結果の特徴値とする。
【００６９】
説明を簡単にするために、本実施の形態では、ＰＩＤパラメータ調整支援装置に制御データを自動で収集するロギング機能部を設け、ロギング機能部により収集した制御データからユーザが制御目標を設定した項目に対応する特徴値を取得し、この特徴値をユーザが設定した制御目標の設定値と比較することで調整作業の継続判断を行なうこととする。これにより、本実施の形態では、第２の実施の形態と比較してユーザの入力作業を軽減することができる。
【００７０】
なお、前記ロギング機能部は説明を簡単にするためのものであり、調整の継続判断に利用する制御データがＰＩＤパラメータ調整支援装置に入力されればよいのであって、装置外部で収集した制御データをユーザが入力してももちろん構わない。すなわち、ロギング機能部をＰＩＤパラメータ調整支援装置内に設けることは必須の構成要件ではない。いずれにしろ、調整の継続判断に関わるユーザの入力作業は軽減される。
【００７１】
図９は本発明の第３の実施の形態に係るＰＩＤパラメータ調整支援方法の処理の流れを示すフローチャート、図１０は本発明の第３の実施の形態に係るＰＩＤパラメータ調整支援装置の構成を示すブロック図である。
本実施の形態のＰＩＤパラメータ調整支援装置は、入力情報処理部１ａと、制御パラメータ調整部２ａと、調整情報提示部３ａと、調整手順制御部４と、後述する知識型調整部、分析型調整部、経験則型調整部による探索を継続するか否かを判断する調整継続判断部５とから構成される。
【００７２】
入力情報処理部１ａは、簡易モデリング部１１と、制御動作ベースモデリング部１２と、制御課題情報入力部１３とを有する。制御パラメータ調整部２ａは、知識型調整部２０ａと、分析型調整部２１ａと、経験則型調整部２２とを有する。
【００７３】
以下、本実施の形態のＰＩＤパラメータ調整支援装置の動作を図９を用いて説明する。まず、調整継続判断部５は、制御目標を設定するようユーザに要求する。図１１に、調整継続判断部５がユーザに制御目標の設定を要求する制御目標設定画面１１００の例を示す。ユーザは、例えばオーバーシュート量の目標値として１℃、立ち上がり時間の目標値として１８０秒を設定する。ここで、調整継続判断部５が制御目標として提示する項目は、制御データから算出可能な特徴値の項目であればよく、オーバーシュート量や立ち上がり時間に限定されない。また、ユーザは最低１種類以上の項目に対して目標値の設定を行なえばよいのであって、例えば図１１の例では、立ち上がり時間のみを設定しても構わない。
【００７４】
図９のステップＳ１０−２，Ｓ１０−３，Ｓ１０−４の処理は、それぞれ図４のステップＳ４−１，Ｓ４−２，Ｓ４−３と同様であるので、説明は省略する。ただし、本実施の形態では、調整継続判断部５が分析型の調整に進むかどうかを判断するので、調整情報提示部３ａは、第２の実施の形態で説明した調整情報提示画面７００のうち、調整完了選択ボタン７０５と分析型調整手法選択ボタン７０６とは表示しない。
【００７５】
ユーザは、知識型の調整結果であるＰＩＤパラメータをＰＩＤコントローラに設定し、制御対象の制御を実施する。調整継続判断部５は、ロギング機能部（不図示）によって収集された、制御動作中の制御データ（操作量ＭＶと制御量ＰＶ）を受け取り（図９ステップＳ１０−５）、この制御データからユーザが制御目標を設定した項目に対応する特徴値（以下、実測特徴値）を取得し、この実測特徴値をユーザが設定した制御目標の設定値と比較して、制御目標を満足しているか否かを判定する（図９ステップＳ１０−６）。
【００７６】
調整継続判断部５は、実測特徴値が制御目標を基準とする所定の範囲内に入っていれば、制御目標を満足していると判断し（図９ステップＳ１０−６においてＹＥＳ）、実測特徴値と制御目標とを提示して調整を終了する（図９ステップＳ１０−１３）。例えば、制御データから取得したオーバーシュート量の実測特徴値が制御目標１℃以内であれば、制御目標を満足しているとし、立ち上がり時間の実測特徴値が制御目標１８０秒以下であれば制御目標を満足しているとする。この場合、例えば、オーバーシュート量の実測特徴値が０．５℃で、立ち上がり時間の実測特徴値が１７５秒であれば、制御目標を満足していると判断してステップＳ１０−１３に進むことになる。
【００７７】
一方、調整継続判断部５は、実測特徴値が制御目標を基準とする所定の範囲内に入っていない場合、制御目標を満足していないと判断し（図９ステップＳ１０−６においてＮＯ）、調整手順制御部４に対して分析型の調整を指示する。
【００７８】
図９のステップＳ１０−７，Ｓ１０−８の処理は、それぞれ図４のステップＳ４−５，Ｓ４−６と同様であるので、詳細な説明は省略する。ただし、本実施の形態では、調整継続判断部５が経験則型の調整に進むかどうかを判断するので、調整情報提示部３ａは、第２の実施の形態で説明した調整情報提示画面８００のうち、調整完了選択ボタン８０５と経験則型調整手法選択ボタン８０６とは表示しない。なお、図９のステップＳ１０−７のモデリングの入力データとしては、図９のステップＳ１０−５で収集した制御データを利用する。
【００７９】
ユーザは、分析型の調整結果であるＰＩＤパラメータをＰＩＤコントローラに設定し、制御対象の制御を実施する。調整継続判断部５は、ロギング機能部によって収集された、制御動作中の制御データを受け取り（図９ステップＳ１０−９）、この制御データから実測特徴値を取得し、この実測特徴値をユーザが設定した制御目標の設定値と比較して、制御目標を満足しているか否かを判定する（図９ステップＳ１０−１０）。
【００８０】
調整継続判断部５は、実測特徴値が制御目標を基準とする所定の範囲内に入っていれば、制御目標を満足していると判断し（図９ステップＳ１０−１０においてＹＥＳ）、実測特徴値と制御目標とを提示して調整を終了する（図９ステップＳ１０−１３）。また、調整継続判断部５は、実測特徴値が制御目標を基準とする所定の範囲内に入っていない場合、制御目標を満足していないと判断し（図９ステップＳ１０−１０においてＮＯ）、調整手順制御部４に対して経験則型の調整を指示する。
【００８１】
図９のステップＳ１０−１１の処理は、図４のステップＳ４−８と同様であるので、説明は省略する。
ユーザは、経験則型の調整結果であるＰＩＤパラメータをＰＩＤコントローラに設定し、制御対象の制御を実施する。調整継続判断部５は、ロギング機能部によって収集された、制御動作中の制御データを受け取り（図９ステップＳ１０−１２）、この制御データから実測特徴値を取得し、この実測特徴値と制御目標とを提示して調整を終了する（図９ステップＳ１０−１３）。
【００８２】
なお、図９のステップＳ１０−１３の制御目標達成状況の提示では、実測特徴値と制御目標値の提示に加え、制御目標が達成されたか否かの判断結果や、直前に実施した調整タイプおよび調整手法に関する情報を同時に提示するのが好ましい。
以上のように、本実施の形態では、調整作業を継続するか否かを自動的に判断するようにしたので、第２の実施の形態と比較してユーザの入力作業を軽減することができる。
【００８３】
第１〜第３の実施の形態におけるＰＩＤパラメータ調整支援装置は、例えばＣＰＵ、メモリおよびインタフェースを備えたコンピュータとこれらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、メモリに格納されたプログラムに従って第１〜第３の実施の形態で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、ＰＩＤコントローラのＰＩＤパラメータの調整を支援する技術に適用することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１，１ａ…入力情報処理部、２，２ａ…制御パラメータ調整部、３，３ａ…調整情報提示部、４…調整手順制御部、５…調整継続判断部、１０…モデリング部、１１…簡易モデリング部、１２…制御動作ベースモデリング部、１３…制御課題情報入力部、２０，２０ａ…知識型調整部、２１，２１ａ…分析型調整部、２２…経験則型調整部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＩＤコントローラのＰＩＤパラメータの調整を支援するＰＩＤパラメータ調整支援装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＰＩＤパラメータ調整支援ツールを利用してＰＩＤコントローラのＰＩＤパラメータを調整する場合、単一の調整手法あるいは単一の調整理論背景に基づく調整バリエーションに基づいて推奨ＰＩＤパラメータがセットで求められ、表示される（特許文献１参照）。
このようなＰＩＤパラメータ調整支援ツールでは、予め定められた単一の調整手法、あるいは調整支援ツールやユーザによって選択された単一の調整手法に基づいてＰＩＤパラメータがセットで求められる。調整手法としては、Ｚｉｅｇｌｅｒ−Ｎｉｃｈｏｌｓ法やＣＨＲ（Chien,Hrones,Reswick）法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１１６５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＰＩＤパラメータ調整支援ツールなどで利用されているパラメータ算出機能では、多くの場合にＺＮ法やＣＨＲ法のような知識型の調整手法が採用され、これら調整手法のバリエーションの中でＰＩＤパラメータを選択できるようになっている。
【０００５】
しかしながら、これらの調整手法のバリエーションは、オーバーシュート量の規定などの違いに対応するバリエーションに過ぎず、理論的な背景は類似しているもの、すなわち単一の調整理論背景に基づくものなので、制御対象の特性の都合が原因で想定通りのパラメータ調整ができなかった場合には、あらゆる選択肢について想定通りの調整ができないという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ユーザがＰＩＤパラメータ調整の行き詰まりに至る確率を低減することができるＰＩＤパラメータ調整支援装置および方法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】
【０００７】
本発明のＰＩＤパラメータ調整支援装置は、知識型の調整手法、分析型の調整手法、経験則型の再調整手法のうち少なくとも２種類のタイプの調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する調整手段と、前記ＰＩＤパラメータの推奨値を提示する情報提示手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明のＰＩＤパラメータ調整支援装置は、ＰＩＤパラメータの探索に必要な情報を獲得する入力情報処理手段と、知識型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する知識型調整手段と、分析型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する分析型調整手段と、経験則型の再調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する経験則型調整手段と、前記知識型調整手段、前記分析型調整手段、前記経験則型調整手段のうち少なくとも１つに処理を実行させる調整手順制御手段と、前記知識型調整手段、前記分析型調整手段、前記経験則型調整手段のいずれかによる処理を実行する度に、この処理で得られたＰＩＤパラメータの推奨値を提示する情報提示手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明のＰＩＤパラメータ調整支援装置は、ＰＩＤパラメータの探索に必要な情報を獲得する入力情報処理手段と、知識型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する知識型調整手段と、分析型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する分析型調整手段と、経験則型の再調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する経験則型調整手段と、前記知識型調整手段、前記分析型調整手段、前記経験則型調整手段のうち少なくとも１つに処理を実行させる調整手順制御手段と、前記知識型調整手段、前記分析型調整手段、前記経験則型調整手段のいずれかによる処理を実行する度に、この処理で得られたＰＩＤパラメータの推奨値を提示する情報提示手段と、前記知識型調整手段、前記分析型調整手段、前記経験則型調整手段による探索を継続するか否かを判断する継続判断手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明のＰＩＤパラメータ調整支援装置の１構成例において、前記情報提示手段は、さらに、前記ＰＩＤパラメータの推奨値を設定したＰＩＤコントローラにより制御対象を制御するシミュレーションを実行し、このシミュレーションの結果得られた制御応答を提示することを特徴とするものである。
また、本発明のＰＩＤパラメータ調整支援装置の１構成例において、前記情報提示手段は、さらに、各調整手法のタイプの解説を提示することを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明のＰＩＤパラメータ調整支援装置の１構成例において、前記入力情報処理手段は、前記知識型調整手段が利用する制御対象のモデルを簡易モデリング手法を用いて生成する簡易モデリング手段と、前記分析型調整手段が利用する制御対象のモデルを前記知識型調整手段の調整に基づく制御結果から生成する制御動作ベースモデリング手段と、前記経験則型調整手段が利用する制御課題を入力する制御課題情報入力手段とを有し、前記調整手順制御手段は、ユーザの指示に応じて前記知識型調整手段、前記分析型調整手段、前記経験則型調整手段の順に少なくとも１つの手段に処理を実行させることを特徴とするものである。
また、本発明のＰＩＤパラメータ調整支援装置の１構成例において、前記入力情報処理手段は、前記知識型調整手段が利用する制御対象のモデルを簡易モデリング手法を用いて生成する簡易モデリング手段と、前記分析型調整手段が利用する制御対象のモデルを前記知識型調整手段の調整に基づく制御結果から生成する制御動作ベースモデリング手段と、前記経験則型調整手段が利用する制御課題をユーザから受ける制御課題情報入力手段とを有し、前記継続判断手段は、前記ＰＩＤパラメータの推奨値を設定したＰＩＤコントローラにより制御対象を制御した結果から得られた特徴値とユーザが設定した制御目標とを比較することにより、前記ＰＩＤパラメータの推奨値の探索を継続するか否かを、前記知識型調整手段、前記分析型調整手段の各処理が終了する度に判断し、前記調整手順制御手段は、前記継続判断手段の判断に応じて前記知識型調整手段、前記分析型調整手段、前記経験則型調整手段の順に少なくとも１つの手段に処理を実行させることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明のＰＩＤパラメータ調整支援装置の１構成例において、前記知識型の調整手法は、Ｚｉｅｇｌｅｒ−Ｎｉｃｈｏｌｓ法、ＣＨＲ法、ＩＭＣ法、Ｃｏｈｅｎ Ｃｏｏｎ法のいずれかにより前記ＰＩＤパラメータの推奨値を探索するものであり、前記分析型の調整手法は、シミュレーションで得られた制御応答と予め定められた理想の制御応答特性との近さを示す評価関数値を演算し、ＰＩＤパラメータを逐次変更しながらシミュレーションを繰り返し実行して、評価関数値が最適値となるＰＩＤパラメータの推奨値を探索するものであり、前記経験則型の再調整手法は、シミュレーションで得られた制御応答に生じた制御課題をユーザに選択させ、選択された制御課題に応じて予め設定されている再調整規則に基づいて前記ＰＩＤパラメータの推奨値を探索するものであることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明のＰＩＤパラメータ調整支援方法は、知識型の調整手法、分析型の調整手法、経験則型の再調整手法のうち少なくとも２種類のタイプの調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する調整ステップと、前記ＰＩＤパラメータの推奨値を提示する情報提示ステップとを備えることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明のＰＩＤパラメータ調整支援方法は、ＰＩＤパラメータの探索に必要な情報を獲得する入力情報処理ステップと、知識型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する知識型調整ステップ、分析型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する分析型調整ステップ、経験則型の再調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する経験則型調整ステップのうち少なくとも１つを実行させる調整手順制御ステップと、前記知識型調整ステップ、前記分析型調整ステップ、前記経験則型調整ステップのいずれかによる処理を実行する度に、この処理で得られたＰＩＤパラメータの推奨値を提示する情報提示ステップとを備えることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明のＰＩＤパラメータ調整支援方法は、ＰＩＤパラメータの探索に必要な情報を獲得する入力情報処理ステップと、知識型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する知識型調整ステップ、分析型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する分析型調整ステップ、経験則型の再調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する経験則型調整ステップのうち少なくとも１つを実行させる調整手順制御ステップと、前記知識型調整ステップ、前記分析型調整ステップ、前記経験則型調整ステップのいずれかによる処理を実行する度に、この処理で得られたＰＩＤパラメータの推奨値を提示する情報提示ステップと、前記知識型調整ステップ、前記分析型調整ステップ、前記経験則型調整ステップによる探索を継続するか否かを判断する継続判断ステップとを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、知識型の調整手法、分析型の調整手法、経験則型の再調整手法の全ての手法あるいは少なくとも２種類の手法によるＰＩＤパラメータの推奨値を提示することで、ユーザが認識するモデリングの精度や、初期調整あるいは再調整といったＰＩＤパラメータ調整の場面に合わせて、妥当なＰＩＤパラメータ推奨値をユーザが適宜選択できるようになる。その結果、本発明では、ユーザがＰＩＤパラメータ調整の行き詰まりに至る確率を低減することができる。
【００１７】
また、本発明では、知識型の調整手法、分析型の調整手法、経験則型の再調整手法のいずれかによる処理を実行する度に、この処理で得られたＰＩＤパラメータの推奨値を提示するので、ＰＩＤパラメータの推奨値の探索を継続するか否かをユーザに判断させることができ、ユーザがＰＩＤパラメータ調整の行き詰まりに至る確率を更に低減することができる。
【００１８】
また、本発明では、知識型調整手段、分析型調整手段、経験則型調整手段による探索を継続するか否かを判断する継続判断手段を設けることにより、ユーザの入力作業を軽減することができる。
【００１９】
また、本発明では、ＰＩＤパラメータの推奨値を設定したＰＩＤコントローラにより制御対象を制御するシミュレーションを実行し、このシミュレーションの結果得られた制御応答を提示することにより、知識型の調整手法、分析型の調整手法、経験則型の再調整手法の各調整手法によるＰＩＤパラメータで予測される制御応答を制御動作実行前にユーザに確認させることができる。
【００２０】
また、本発明では、各調整手法のタイプの解説を提示することにより、各調整手法の特徴をユーザに認識させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＰＩＤパラメータ調整支援方法の処理の流れを示すフローチャートである。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るＰＩＤパラメータ調整支援装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における調整情報提示画面の１例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るＰＩＤパラメータ調整支援方法の処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るＰＩＤパラメータ調整支援装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態における知識型調整手法選択画面の１例を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態における調整情報提示画面の１例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態における調整情報提示画面の１例を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係るＰＩＤパラメータ調整支援方法の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係るＰＩＤパラメータ調整支援装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態における制御目標設定画面の１例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［発明の原理１］
特開２０００−１４８２０４号公報に開示されているユーザインタフェースを備えた経験則型の再調整手法や、特開２００５−０７０９４０号公報に開示されている分析型の調整手法のようなタイプの異なる調整手法をバックアップ的に備え、これらの手法をユーザが活用できるように誘導する機能を付加することで、ＰＩＤパラメータ調整の行き詰まり状態に至る確率が低減できることに着眼した。そして、下記のような使い分けを誘導することに想到した。
【００２３】
例えば、知識型の調整手法、経験則型の再調整手法、分析型の調整手法の全ての手法あるいはいずれか２つの手法によるＰＩＤパラメータの推奨値を提示することで、ユーザが認識するモデリングの精度や、初期調整あるいは再調整といったＰＩＤパラメータ調整の場面に合わせて、妥当なＰＩＤパラメータ推奨値をユーザが適宜選択できるようになる。各調整手法のタイプの解説も合わせて提示するのが、より好適である。ユーザが認識するモデリングの精度としては、例えば操作量ＭＶステップ入力程度の１次遅れ近似のモデリング、設定値ＳＰ変更による制御動作の操作量ＭＶを活用した時系列データマッチングという比較的高精度のモデリングなどがある。
【００２４】
［発明の原理２］
下記のような使い分けを誘導することで、さらに課題解決が進むことに想到した。
（Ａ）例えば、制御の安全面を優先するならば、操作量ＭＶのステップ入力による単純で確実に安全な応答波形を取得し、制御対象を１次遅れ近似して一般的な知識型のＰＩＤパラメータ調整をまずユーザに実施させる。操作量ＭＶのステップ入力による応答波形は、ＰＩＤ制御を実施する場合の動作とは異なり、操作量ＭＶや制御量ＰＶの変動幅および変動の継続時間が想定外に大きくなることはあり得ない応答波形である。そして、知識型のＰＩＤパラメータ調整をした後のＰＩＤ制御による応答をユーザに確認させる。
【００２５】
このＰＩＤ制御による応答波形が不適切であっても、通常は安全な範囲の応答になる。つまり、Ｐ，Ｉ，Ｄのバランスが常識的なものとして確定している範囲にあるので、分析に利用できないほどの異常なＰＩＤ制御動作は発生しない程度の応答波形になる。したがって、このときのＰＩＤ制御による応答波形のデータは分析型のＰＩＤパラメータ調整を実施するのに有用なデータになるので、引き続き、分析型のＰＩＤパラメータ調整をユーザに実施させる。そして、分析型のＰＩＤパラメータ調整をした後のＰＩＤ制御による応答をユーザに確認させる。
【００２６】
このＰＩＤ制御による応答波形が不適切であっても、通常はオーバーシュートやハンチングなどの限られた範囲の不具合に収束してくる。したがって、引き続き、経験則型のＰＩＤパラメータ再調整を実施させる。
【００２７】
（Ｂ）一方、上記のように制御の安全面を優先するのではなく、例えば調整の手間の削減を優先するならば、ＰＩＤ制御を実際に実行して制御応答から制御量ＰＶの特徴点のみを確認する手法、例えば特開２００６−１２７０７９号公報に開示された簡易モデリング手法により、制御対象を１次遅れ近似して一般的な知識型のＰＩＤパラメータ調整をまずユーザに実施させる。そして、知識型のＰＩＤパラメータ調整をした後のＰＩＤ制御による応答をユーザに確認させる。この調整で良好な制御結果が得られれば、最低限の手間で済む。
【００２８】
ＰＩＤ制御による応答波形が不適切であっても、通常は安全な範囲の応答になる。したがって、このときのＰＩＤ制御による応答波形のデータは分析型のＰＩＤパラメータ調整を実施するのに有用なデータになるので、引き続き、分析型のＰＩＤパラメータ調整をユーザに実施させる。そして、分析型のＰＩＤパラメータ調整をした後のＰＩＤ制御による応答をユーザに確認させる。
【００２９】
このＰＩＤ制御による応答波形が不適切であっても、通常はオーバーシュートやハンチングなどの限られた範囲の不具合に収束してくる。したがって、引き続き、経験則型のＰＩＤパラメータ再調整を実施させる。
【００３０】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施の形態は、上記発明の原理１に対応するものである。図１は本発明の第１の実施の形態に係るＰＩＤパラメータ調整支援方法の処理の流れを示すフローチャート、図２は本発明の第１の実施の形態に係るＰＩＤパラメータ調整支援装置の構成を示すブロック図である。
【００３１】
ＰＩＤパラメータ調整支援装置は、ＰＩＤパラメータの探索に必要な情報を獲得する入力情報処理部１と、ＰＩＤパラメータを探索する制御パラメータ調整部２と、制御パラメータ調整部２が探索したＰＩＤパラメータの推奨値を提示する調整情報提示部３とから構成される。
【００３２】
入力情報処理部１は、制御対象のモデルを簡易モデリング手法を用いて生成するモデリング部１０を有する。制御パラメータ調整部２は、知識型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する知識型調整部２０と、分析型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する分析型調整部２１とを有する。
【００３３】
以下、本実施の形態のＰＩＤパラメータ調整支援装置の動作を図１を用いて説明する。まず、モデリング部１０は、制御対象のモデルを生成する（図１ステップＳ１−１）。ここでは、モデリング部１０が用いるモデリング手法として、特開２００６−１２７０７９号公報に開示された簡易モデリング手法を用いる。
【００３４】
特開２００６−１２７０７９号公報に開示された簡易モデリング手法は、制御対象の数式モデルが持つ制御対象モデルパラメータの値を探索することにより制御対象モデルを生成するものであり、ＰＩＤコントローラを仮想的に生成するためのコントローラアルゴリズムと制御対象の数式モデルとを組み合わせて制御系モデルを仮想的に生成し、この制御系について制御応答を模擬するシミュレーションを実行して制御系モデルのモデル制御特徴量（例えば目標値到達時間、オーバーシュート量、ハンチング周期など）を算出し、実際の制御対象の制御結果から得られた既知の実制御特徴量とこれに対応するモデル制御特徴量との近さを示す評価関数値を演算し、制御対象のモデルに設定する制御対象モデルパラメータの値を逐次変更しながら前記シミュレーションを繰り返し実行して、評価関数値が最適値（０もしくは０に近い最小値）となる制御対象モデルパラメータの値をモデルパラメータ探索結果として確定するようにしたものである。
【００３５】
制御対象モデルパラメータの値としては、例えばゲインＫｐ、むだ時間Ｌｐ、時定数Ｔ１がある。なお、特開２００６−１２７０７９号公報では、制御対象を、１次遅れとむだ時間の要素を有するものとして１次遅れの伝達関数で表現しているが、制御対象は１次遅れには限定されない。
【００３６】
次に、制御パラメータ調整部２の知識型調整部２０は、モデリング部１０が生成した制御対象モデルを対象として、特開２００９−１１６５１５号公報に開示された知識型の調整手法によりＰＩＤパラメータを探索し、調整情報提示部３は、知識型調整部２０が探索したＰＩＤパラメータをユーザに対して提示する（図１ステップＳ１−２）。このとき、調整情報提示部３は、知識型の調整手法によって得られたＰＩＤパラメータであることがユーザに伝わるように提示する。知識型の調整手法としては、Ｚｉｅｇｌｅｒ−Ｎｉｃｈｏｌｓ法、ＣＨＲ法、ＩＭＣ（Internal Model Control）法、Ｃｏｈｅｎ Ｃｏｏｎ法などがある。なお、周知のとおり、ＰＩＤパラメータは、比例帯Ｐｂ、積分時間Ｔｉ、微分時間Ｔｄの組からなる。
【００３７】
続いて、制御パラメータ調整部２の分析型調整部２１は、モデリング部１０が生成した制御対象モデルを対象として、特開２００５−０７０９４０号公報に開示された分析型の調整手法によりＰＩＤパラメータを探索し、調整情報提示部３は、分析型調整部２１が探索したＰＩＤパラメータをユーザに対して提示する（図１ステップＳ１−３）。このとき、調整情報提示部３は、分析型の調整手法によって得られたＰＩＤパラメータであることがユーザに伝わるように提示する。また、情報提示を行う画面は、ステップＳ１−２の情報が提示されている画面と同一であることが好ましい。
【００３８】
特開２００５−０７０９４０号公報に開示された分析型の調整手法は、ＰＩＤコントローラを仮想的に生成するためのコントローラアルゴリズムとモデリング部１０が生成した制御対象モデルとを組み合わせて制御系モデルを仮想的に生成し、この制御系について制御応答を模擬するシミュレーションを、コントローラの動作上の制約条件（例えば操作量上下限値）に基づいて実行し、シミュレーションで得られた制御応答と予め定められた理想の制御応答特性との近さを示す評価関数値を演算し、コントローラアルゴリズムのＰＩＤパラメータを逐次変更しながら前記シミュレーションを繰り返し実行して、評価関数値が最適値（０もしくは０に近い最小値）となるＰＩＤパラメータをＰＩＤパラメータ探索結果として確定するようにしたものである。
【００３９】
なお、本実施の形態では、知識型の調整手法と分析型の調整手法の組み合わせを例に挙げて説明したが、これに限るものではなく、分析型の調整手法と特開２０００−１４８２０４号公報に開示された経験則型の再調整手法を組み合わせてもよいし、知識型の調整手法と経験則型の再調整手法を組み合わせてもよいし、知識型の調整手法と分析型の調整手法と経験則型の再調整手法を組み合わせてもよい。
【００４０】
経験則型の再調整手法を用いる場合には、制御パラメータ調整部２に経験則型調整部を設ける。経験則型調整部は、特開２０００−１４８２０４号公報に開示された経験則型の再調整手法によりＰＩＤパラメータを探索し、調整情報提示部３は、経験則型調整部が探索したＰＩＤパラメータをユーザに対して提示する。
【００４１】
特開２０００−１４８２０４号公報に開示された経験則型の再調整手法は、実際の制御応答で生じたトラブルパターン（例えばハンチングが発生している状況、応答が遅すぎる状況など）を、予め用意された代表的なトラブルパターンの中からユーザに選択させ、選択されたトラブルパターンに応じて経験則から予め設定されているＰＩＤパラメータの再調整規則に基づいて、コントローラアルゴリズムのＰＩＤパラメータの再調整値を算出するものである。
【００４２】
本実施の形態では、ＰＩＤパラメータ調整に関する情報として、各調整手法のタイプの解説も合わせて提示するのが、より好適である。具体的には、知識型の調整手法については、「知識型の特徴：制御対象の簡易的な特性把握に基づく、標準的な初期調整に特に推奨する」といった情報を提示する。分析型の調整手法については、「分析型の特徴：制御対象の精密な特性把握に基づく、制御対象固有の調整に特に推奨する」といった情報を提示する。経験則型の再調整手法については、「経験則型の特徴：制御動作の不具合改善を目的とする、再調整に特に推奨する」といった情報を提示する。
【００４３】
図３に調整情報提示部３が情報提示を行う調整情報提示画面の例を示す。図３に示す調整情報提示画面３００には、知識型調整部２０による調整結果（ＰＩＤパラメータ調整値）３０１と、分析型調整部２１による調整結果３０２とが提示されている。調整結果３０１と共に知識型の調整手法の解説３０３が提示され、調整結果３０２と共に分析型の調整手法の解説３０４が提示されている。
【００４４】
また、調整情報提示画面３００には、モデル情報として、モデリング部１０のモデリング手法の解説３０５が提示され、さらにモデリング部１０が生成した制御対象モデルの伝達関数式の情報３０６が提示されている。さらに、調整情報提示画面３００には、知識型調整部２０による知識型のＰＩＤパラメータ調整をしたＰＩＤコントローラによりモデリング部１０が生成した制御対象モデルを制御するシミュレーションを実行した結果得られた制御応答である知識型調整予測応答と、分析型調整部２１による分析型のＰＩＤパラメータ調整をしたＰＩＤコントローラにより制御対象モデルを制御するシミュレーションを実行した結果得られた制御応答である分析型調整予測応答と、調整前の実際の制御動作を再現したモデル応答とを表す調整結果グラフ３０７が提示されている。知識型調整予測応答と分析型調整予測応答とモデル応答の演算は、調整情報提示部３で行われる。
【００４５】
以上のように、本実施の形態では、知識型の調整手法、分析型の調整手法、経験則型の再調整手法の全ての手法あるいは少なくとも２種類の手法によるＰＩＤパラメータの推奨値を提示することで、ユーザが認識するモデリングの精度や、初期調整あるいは再調整といったＰＩＤパラメータ調整の場面に合わせて、妥当なＰＩＤパラメータ推奨値をユーザが適宜選択できるようになる。その結果、本実施の形態では、ユーザがＰＩＤパラメータ調整の行き詰まりに至る確率を低減することができる。
【００４６】
なお、モデリング部１０が用いるモデリング手法として、特開２００４−３８４２８号公報に開示されたモデリング手法を用いてもよい。特開２００４−３８４２８号公報に開示されたモデリング手法は、制御対象の数式モデルに操作量ＭＶの時系列データを与え、この操作量ＭＶに応じてモデルから出力される制御量ＰＶの時系列データを取得し、実際の制御対象から収集された制御量ＰＶの時系列データと前記モデルから出力される制御量ＰＶの時系列データとを使って、Ｐｏｗｅｌｌ法などの最適化手法を用いて、制御対象の数式モデルが持つ制御対象モデルパラメータの値を確定するようにしたものである。
【００４７】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、上記発明の原理２に対応するものである。図４は本発明の第２の実施の形態に係るＰＩＤパラメータ調整支援方法の処理の流れを示すフローチャート、図５は本発明の第２の実施の形態に係るＰＩＤパラメータ調整支援装置の構成を示すブロック図である。
【００４８】
本実施の形態のＰＩＤパラメータ調整支援装置は、入力情報処理部１ａと、制御パラメータ調整部２ａと、調整情報提示部３ａと、後述する知識型調整部、分析型調整部、経験則型調整部のうち少なくとも１つに処理を実行させる調整手順制御部４とから構成される。
【００４９】
入力情報処理部１ａは、後述する知識型調整部が利用する制御対象のモデルを簡易モデリング手法を用いて生成する簡易モデリング部１１と、後述する分析型調整部が利用する制御対象のモデルを知識型調整部の調整に基づく制御結果から生成する制御動作ベースモデリング部１２と、後述する経験則型調整部が利用する制御課題を入力する制御課題情報入力部１３とを有する。制御パラメータ調整部２ａは、知識型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する知識型調整部２０ａと、分析型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する分析型調整部２１ａと、経験則型の再調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する経験則型調整部２２とを有する。
【００５０】
以下、本実施の形態のＰＩＤパラメータ調整支援装置の動作を図４を用いて説明する。まず、調整手順制御部４は、簡易モデリング部１１にモデリングを実施させる。簡易モデリング部１１は、特開２００６−１２７０７９号公報に開示された簡易モデリング手法により、制御対象のモデルを生成する（図４ステップＳ４−１）。なお、特開２００６−１２７０７９号公報では、制御対象を、１次遅れとむだ時間の要素を有するものとして１次遅れの伝達関数で表現しているが、制御対象は１次遅れには限定されない。
【００５１】
続いて、調整手順制御部４は、モデリングのためのデータ収集プロセスが簡易であることを前提として、ＰＩＤパラメータのセットが特殊にならない（Ｐ，Ｉ，Ｄの比率が過去の専門知識から固定的な）知識型の調整手法を、まずユーザに選択させる（図４ステップＳ４−２）。図６に、調整手順制御部４がユーザに知識型調整手法の選択肢を提示する知識型調整手法選択画面６００の例を示す。図６に示すように、知識型調整手法の選択肢としては、Ｚｉｅｇｌｅｒ−Ｎｉｃｈｏｌｓ法、ＣＨＲ法、ＩＭＣ法、Ｃｏｈｅｎ Ｃｏｏｎ法がある。
【００５２】
モデリングのためのデータ収集プロセスが簡易ということは、比較的限られた情報のみでのモデリングになるということであり、プロセスゲイン、プロセス時定数、プロセスむだ時間の特定が暫定的なレベルに留まらざるを得ないということである。ただし、知識型の調整手法で良好な結果が得られれば、最低限の手間で済む。
【００５３】
制御パラメータ調整部２ａの知識型調整部２０ａは、簡易モデリング部１１が生成した制御対象モデルを対象として、ステップＳ４−２でユーザが選択した知識型の調整手法によりＰＩＤパラメータを探索し、調整情報提示部３ａは、知識型調整部２０ａが探索したＰＩＤパラメータをユーザに対して提示する（図４ステップＳ４−３）。知識型調整部２０ａの動作は、第１の実施の形態の知識型調整部２０と同様なので、詳細な説明は省略する。
【００５４】
図７に調整情報提示部３ａがステップＳ４−３で情報提示を行う調整情報提示画面の例を示す。図７に示す調整情報提示画面７００には、知識型調整部２０ａによる調整結果（ＰＩＤパラメータ調整値）７０１が提示されている。また、調整情報提示画面７００には、モデル情報として、簡易モデリング部１１のモデリング手法の解説７０２が提示され、さらに簡易モデリング部１１が生成した制御対象モデルの伝達関数式の情報７０３が提示されている。
【００５５】
また、調整情報提示画面７００には、知識型調整部２０ａによる知識型のＰＩＤパラメータ調整をしたＰＩＤコントローラにより簡易モデリング部１１が生成した制御対象モデルを制御するシミュレーションを実行した結果得られた制御応答である知識型調整予測応答と、知識型調整手法による調整前の実際の制御動作を再現したモデル応答とを表す調整結果グラフ７０４が提示されている。知識型調整予測応答とモデル応答の演算は、調整情報提示部３ａで行われる。
【００５６】
さらに、調整情報提示画面７００には、調整完了を選択するための調整完了選択ボタン７０５と、知識型の調整手法で良好な制御結果が得られなかった場合に分析型の調整手法を選択するための分析型調整手法選択ボタン７０６とが表示される。
【００５７】
ユーザは、調整情報提示画面７００に提示された調整結果グラフ７０４を見て、知識型の調整手法によるＰＩＤパラメータで予測される制御応答を確認し、調整結果であるＰＩＤパラメータを実際のコントローラに設定して制御動作を実行する。この制御動作で良好な制御結果が得られていると判断すれば、調整完了選択ボタン７０５を選択して、調整を終える（図４ステップＳ４−４においてＮＯ）。また、ユーザは、知識型の調整手法で良好な制御結果が得られなかったと判断した場合、分析型調整手法選択ボタン７０６を選択して、分析型の調整に進む（ステップＳ４−４においてＹＥＳ）。
【００５８】
調整手順制御部４は、分析型の調整手法が選択された場合、制御動作ベースモデリング部１２にモデリングを実施させる。制御動作ベースモデリング部１２は、特開２００４−３８４２８号公報に開示されたモデリング手法に基づくものであり、知識型の調整に基づく実際の制御対象の制御結果から操作量ＭＶと制御量ＰＶの時系列データを収集して、リアルな制御動作に基づくモデリングを行ない、制御対象モデルを生成する（図４ステップＳ４−５）。この制御動作ベースモデリング部１２によるモデリングは、制御対象の特性を暫定的なレベルでも把握した上で、かつ標準的で無難な知識型の調整を施した制御動作に基づくモデリングなので、分析型の調整に有効なデータが収集される確率が高くなる。
【００５９】
制御パラメータ調整部２ａの分析型調整部２１ａは、制御動作ベースモデリング部１２が生成した制御対象モデルを対象として、特開２００５−０７０９４０号公報に開示された分析型の調整手法によりＰＩＤパラメータを探索し、調整情報提示部３ａは、分析型調整部２１ａが探索したＰＩＤパラメータをユーザに対して提示する（図４ステップＳ４−６）。分析型調整部２１ａの動作は、第１の実施の形態の分析型調整部２１と同様なので、詳細な説明は省略する。
【００６０】
図８に調整情報提示部３ａがステップＳ４−６で情報提示を行う調整情報提示画面の例を示す。図８に示す調整情報提示画面８００には、分析型調整部２１ａによる調整結果（ＰＩＤパラメータ調整値）８０１が提示されている。また、調整情報提示画面８００には、モデル情報として、制御動作ベースモデリング部１２のモデリング手法の解説８０２が提示され、さらに制御動作ベースモデリング部１２が生成した制御対象モデルの伝達関数式の情報８０３が提示されている。
【００６１】
また、調整情報提示画面８００には、分析型調整部２１ａによる分析型のＰＩＤパラメータ調整をしたＰＩＤコントローラにより制御動作ベースモデリング部１２が生成した制御対象モデルを制御するシミュレーションを実行した結果得られた制御応答である分析型調整予測応答と、分析型調整手法による調整前の実際の制御動作を再現したモデル応答とを表す調整結果グラフ８０４が提示されている。分析型調整予測応答とモデル応答の演算は、調整情報提示部３ａで行われる。
【００６２】
さらに、調整情報提示画面８００には、調整完了を選択するための調整完了選択ボタン８０５と、分析型の調整手法で良好な制御結果が得られなかった場合に経験則型の調整手法を選択するための経験則型調整手法選択ボタン８０６とが表示される。
【００６３】
ユーザは、調整情報提示画面８００に提示された調整結果グラフ８０４を見て、分析型の調整手法によるＰＩＤパラメータで予測される制御応答を確認し、調整結果であるＰＩＤパラメータを実際のコントローラに設定して制御動作を実行する。この制御動作で良好な制御結果が得られていると判断すれば、調整完了選択ボタン８０５を選択して、調整を終える（図４ステップＳ４−７においてＮＯ）。また、ユーザは、分析型の調整手法で良好な制御結果が得られなかったと判断した場合、経験則型調整手法選択ボタン８０６を選択して、経験則型の調整に進む（ステップＳ４−７においてＹＥＳ）。
【００６４】
調整手順制御部４は、経験則型の調整手法が選択された場合、制御課題情報入力部１３に制御課題（トラブルパターン）を収集させる。ユーザは、分析型の調整に基づく実際の制御対象の制御結果から、制御課題（例えばハンチングの発生や、応答の遅れなど）を入力する。制御課題情報入力部１３は、ユーザから入力された制御課題を制御パラメータ調整部２ａの経験則型調整部２２に渡す。
【００６５】
経験則型調整部２２は、ユーザが選択した制御課題（トラブルパターン）に応じて予め設定されているＰＩＤパラメータの再調整規則に基づいて、ＰＩＤパラメータの再調整値を算出し、調整情報提示部３ａは、経験則型調整部２２が算出したＰＩＤパラメータをユーザに対して提示する（図４ステップＳ４−８）。経験則型調整部２２が実施する経験則型の再調整については、特開２０００−１４８２０４号公報に開示されているので、詳細な説明は省略する。
【００６６】
このような経験則型の再調整手法が必要になる理由は、制御対象の不可避的な非線形性などにより完全なモデリングは不可能であることから、分析誤差分の制御不具合を最終調整することにある。経験則型の再調整は、経験則ゆえに対応できる制御状態の範囲は限られている。予め用意されている代表的なトラブルパターンのいずれかに当てはまるところまで、ＰＩＤパラメータが分析型の調整手法によって事前に調整されていなければならない。
【００６７】
以上のように、本実施の形態では、知識型の調整手法、分析型の調整手法、経験則型の再調整手法のいずれかによる処理を実行する度に、この処理で得られたＰＩＤパラメータの推奨値を提示するので、ＰＩＤパラメータの推奨値の探索を継続するか否かをユーザに判断させることができ、ユーザがＰＩＤパラメータ調整の行き詰まりに至る確率を更に低減することができる。
【００６８】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、上記発明の原理２に対応するものである。第２の実施の形態において、調整作業を終了するための判断基準となる制御目標をユーザが予め登録しておき、実際の制御結果において制御目標を満たさない場合に調整作業を継続するという継続判断ステップを追加した例を第３の実施の形態として示す。ここで、制御目標とは、例えば、オーバーシュート量や立ち上がり時間、ハンチングの振幅など、制御動作中の制御量ＰＶおよび操作量ＭＶの時系列データ（以下、制御データとする）から算出できる制御結果の特徴値とする。
【００６９】
説明を簡単にするために、本実施の形態では、ＰＩＤパラメータ調整支援装置に制御データを自動で収集するロギング機能部を設け、ロギング機能部により収集した制御データからユーザが制御目標を設定した項目に対応する特徴値を取得し、この特徴値をユーザが設定した制御目標の設定値と比較することで調整作業の継続判断を行なうこととする。これにより、本実施の形態では、第２の実施の形態と比較してユーザの入力作業を軽減することができる。
【００７０】
なお、前記ロギング機能部は説明を簡単にするためのものであり、調整の継続判断に利用する制御データがＰＩＤパラメータ調整支援装置に入力されればよいのであって、装置外部で収集した制御データをユーザが入力してももちろん構わない。すなわち、ロギング機能部をＰＩＤパラメータ調整支援装置内に設けることは必須の構成要件ではない。いずれにしろ、調整の継続判断に関わるユーザの入力作業は軽減される。
【００７１】
図９は本発明の第３の実施の形態に係るＰＩＤパラメータ調整支援方法の処理の流れを示すフローチャート、図１０は本発明の第３の実施の形態に係るＰＩＤパラメータ調整支援装置の構成を示すブロック図である。
本実施の形態のＰＩＤパラメータ調整支援装置は、入力情報処理部１ａと、制御パラメータ調整部２ａと、調整情報提示部３ａと、調整手順制御部４と、後述する知識型調整部、分析型調整部、経験則型調整部による探索を継続するか否かを判断する調整継続判断部５とから構成される。
【００７２】
入力情報処理部１ａは、簡易モデリング部１１と、制御動作ベースモデリング部１２と、制御課題情報入力部１３とを有する。制御パラメータ調整部２ａは、知識型調整部２０ａと、分析型調整部２１ａと、経験則型調整部２２とを有する。
【００７３】
以下、本実施の形態のＰＩＤパラメータ調整支援装置の動作を図９を用いて説明する。まず、調整継続判断部５は、制御目標を設定するようユーザに要求する。図１１に、調整継続判断部５がユーザに制御目標の設定を要求する制御目標設定画面１１００の例を示す。ユーザは、例えばオーバーシュート量の目標値として１℃、立ち上がり時間の目標値として１８０秒を設定する。ここで、調整継続判断部５が制御目標として提示する項目は、制御データから算出可能な特徴値の項目であればよく、オーバーシュート量や立ち上がり時間に限定されない。また、ユーザは最低１種類以上の項目に対して目標値の設定を行なえばよいのであって、例えば図１１の例では、立ち上がり時間のみを設定しても構わない。
【００７４】
図９のステップＳ１０−２，Ｓ１０−３，Ｓ１０−４の処理は、それぞれ図４のステップＳ４−１，Ｓ４−２，Ｓ４−３と同様であるので、説明は省略する。ただし、本実施の形態では、調整継続判断部５が分析型の調整に進むかどうかを判断するので、調整情報提示部３ａは、第２の実施の形態で説明した調整情報提示画面７００のうち、調整完了選択ボタン７０５と分析型調整手法選択ボタン７０６とは表示しない。
【００７５】
ユーザは、知識型の調整結果であるＰＩＤパラメータをＰＩＤコントローラに設定し、制御対象の制御を実施する。調整継続判断部５は、ロギング機能部（不図示）によって収集された、制御動作中の制御データ（操作量ＭＶと制御量ＰＶ）を受け取り（図９ステップＳ１０−５）、この制御データからユーザが制御目標を設定した項目に対応する特徴値（以下、実測特徴値）を取得し、この実測特徴値をユーザが設定した制御目標の設定値と比較して、制御目標を満足しているか否かを判定する（図９ステップＳ１０−６）。
【００７６】
調整継続判断部５は、実測特徴値が制御目標を基準とする所定の範囲内に入っていれば、制御目標を満足していると判断し（図９ステップＳ１０−６においてＹＥＳ）、実測特徴値と制御目標とを提示して調整を終了する（図９ステップＳ１０−１３）。例えば、制御データから取得したオーバーシュート量の実測特徴値が制御目標１℃以内であれば、制御目標を満足しているとし、立ち上がり時間の実測特徴値が制御目標１８０秒以下であれば制御目標を満足しているとする。この場合、例えば、オーバーシュート量の実測特徴値が０．５℃で、立ち上がり時間の実測特徴値が１７５秒であれば、制御目標を満足していると判断してステップＳ１０−１３に進むことになる。
【００７７】
一方、調整継続判断部５は、実測特徴値が制御目標を基準とする所定の範囲内に入っていない場合、制御目標を満足していないと判断し（図９ステップＳ１０−６においてＮＯ）、調整手順制御部４に対して分析型の調整を指示する。
【００７８】
図９のステップＳ１０−７，Ｓ１０−８の処理は、それぞれ図４のステップＳ４−５，Ｓ４−６と同様であるので、詳細な説明は省略する。ただし、本実施の形態では、調整継続判断部５が経験則型の調整に進むかどうかを判断するので、調整情報提示部３ａは、第２の実施の形態で説明した調整情報提示画面８００のうち、調整完了選択ボタン８０５と経験則型調整手法選択ボタン８０６とは表示しない。なお、図９のステップＳ１０−７のモデリングの入力データとしては、図９のステップＳ１０−５で収集した制御データを利用する。
【００７９】
ユーザは、分析型の調整結果であるＰＩＤパラメータをＰＩＤコントローラに設定し、制御対象の制御を実施する。調整継続判断部５は、ロギング機能部によって収集された、制御動作中の制御データを受け取り（図９ステップＳ１０−９）、この制御データから実測特徴値を取得し、この実測特徴値をユーザが設定した制御目標の設定値と比較して、制御目標を満足しているか否かを判定する（図９ステップＳ１０−１０）。
【００８０】
調整継続判断部５は、実測特徴値が制御目標を基準とする所定の範囲内に入っていれば、制御目標を満足していると判断し（図９ステップＳ１０−１０においてＹＥＳ）、実測特徴値と制御目標とを提示して調整を終了する（図９ステップＳ１０−１３）。また、調整継続判断部５は、実測特徴値が制御目標を基準とする所定の範囲内に入っていない場合、制御目標を満足していないと判断し（図９ステップＳ１０−１０においてＮＯ）、調整手順制御部４に対して経験則型の調整を指示する。
【００８１】
図９のステップＳ１０−１１の処理は、図４のステップＳ４−８と同様であるので、説明は省略する。
ユーザは、経験則型の調整結果であるＰＩＤパラメータをＰＩＤコントローラに設定し、制御対象の制御を実施する。調整継続判断部５は、ロギング機能部によって収集された、制御動作中の制御データを受け取り（図９ステップＳ１０−１２）、この制御データから実測特徴値を取得し、この実測特徴値と制御目標とを提示して調整を終了する（図９ステップＳ１０−１３）。
【００８２】
なお、図９のステップＳ１０−１３の制御目標達成状況の提示では、実測特徴値と制御目標値の提示に加え、制御目標が達成されたか否かの判断結果や、直前に実施した調整タイプおよび調整手法に関する情報を同時に提示するのが好ましい。
以上のように、本実施の形態では、調整作業を継続するか否かを自動的に判断するようにしたので、第２の実施の形態と比較してユーザの入力作業を軽減することができる。
【００８３】
第１〜第３の実施の形態におけるＰＩＤパラメータ調整支援装置は、例えばＣＰＵ、メモリおよびインタフェースを備えたコンピュータとこれらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、メモリに格納されたプログラムに従って第１〜第３の実施の形態で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、ＰＩＤコントローラのＰＩＤパラメータの調整を支援する技術に適用することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１，１ａ…入力情報処理部、２，２ａ…制御パラメータ調整部、３，３ａ…調整情報提示部、４…調整手順制御部、５…調整継続判断部、１０…モデリング部、１１…簡易モデリング部、１２…制御動作ベースモデリング部、１３…制御課題情報入力部、２０，２０ａ…知識型調整部、２１，２１ａ…分析型調整部、２２…経験則型調整部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
知識型の調整手法、分析型の調整手法、経験則型の再調整手法のうち少なくとも２種類のタイプの調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する調整手段と、
前記ＰＩＤパラメータの推奨値を提示する情報提示手段とを備えることを特徴とするＰＩＤパラメータ調整支援装置。
【請求項２】
ＰＩＤパラメータの探索に必要な情報を獲得する入力情報処理手段と、
知識型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する知識型調整手段と、
分析型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する分析型調整手段と、
経験則型の再調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する経験則型調整手段と、
前記知識型調整手段、前記分析型調整手段、前記経験則型調整手段のうち少なくとも１つに処理を実行させる調整手順制御手段と、
前記知識型調整手段、前記分析型調整手段、前記経験則型調整手段のいずれかによる処理を実行する度に、この処理で得られたＰＩＤパラメータの推奨値を提示する情報提示手段とを備えることを特徴とするＰＩＤパラメータ調整支援装置。
【請求項３】
ＰＩＤパラメータの探索に必要な情報を獲得する入力情報処理手段と、
知識型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する知識型調整手段と、
分析型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する分析型調整手段と、
経験則型の再調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する経験則型調整手段と、
前記知識型調整手段、前記分析型調整手段、前記経験則型調整手段のうち少なくとも１つに処理を実行させる調整手順制御手段と、
前記知識型調整手段、前記分析型調整手段、前記経験則型調整手段のいずれかによる処理を実行する度に、この処理で得られたＰＩＤパラメータの推奨値を提示する情報提示手段と、
前記知識型調整手段、前記分析型調整手段、前記経験則型調整手段による探索を継続するか否かを判断する継続判断手段とを備えることを特徴とするＰＩＤパラメータ調整支援装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＰＩＤパラメータ調整支援装置において、
前記情報提示手段は、さらに、前記ＰＩＤパラメータの推奨値を設定したＰＩＤコントローラにより制御対象を制御するシミュレーションを実行し、このシミュレーションの結果得られた制御応答を提示することを特徴とするＰＩＤパラメータ調整支援装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＰＩＤパラメータ調整支援装置において、
前記情報提示手段は、さらに、各調整手法のタイプの解説を提示することを特徴とするＰＩＤパラメータ調整支援装置。
【請求項６】
請求項２、４、５のいずれか１項に記載のＰＩＤパラメータ調整支援装置において、
前記入力情報処理手段は、
前記知識型調整手段が利用する制御対象のモデルを簡易モデリング手法を用いて生成する簡易モデリング手段と、
前記分析型調整手段が利用する制御対象のモデルを前記知識型調整手段の調整に基づく制御結果から生成する制御動作ベースモデリング手段と、
前記経験則型調整手段が利用する制御課題を入力する制御課題情報入力手段とを有し、
前記調整手順制御手段は、ユーザの指示に応じて前記知識型調整手段、前記分析型調整手段、前記経験則型調整手段の順に少なくとも１つの手段に処理を実行させることを特徴とするＰＩＤパラメータ調整支援装置。
【請求項７】
請求項３乃至５のいずれか１項に記載のＰＩＤパラメータ調整支援装置において、
前記入力情報処理手段は、
前記知識型調整手段が利用する制御対象のモデルを簡易モデリング手法を用いて生成する簡易モデリング手段と、
前記分析型調整手段が利用する制御対象のモデルを前記知識型調整手段の調整に基づく制御結果から生成する制御動作ベースモデリング手段と、
前記経験則型調整手段が利用する制御課題をユーザから受ける制御課題情報入力手段とを有し、
前記継続判断手段は、前記ＰＩＤパラメータの推奨値を設定したＰＩＤコントローラにより制御対象を制御した結果から得られた特徴値とユーザが設定した制御目標とを比較することにより、前記ＰＩＤパラメータの推奨値の探索を継続するか否かを、前記知識型調整手段、前記分析型調整手段の各処理が終了する度に判断し、
前記調整手順制御手段は、前記継続判断手段の判断に応じて前記知識型調整手段、前記分析型調整手段、前記経験則型調整手段の順に少なくとも１つの手段に処理を実行させることを特徴とするＰＩＤパラメータ調整支援装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のＰＩＤパラメータ調整支援装置において、
前記知識型の調整手法は、Ｚｉｅｇｌｅｒ−Ｎｉｃｈｏｌｓ法、ＣＨＲ法、ＩＭＣ法、Ｃｏｈｅｎ Ｃｏｏｎ法のいずれかにより前記ＰＩＤパラメータの推奨値を探索するものであり、
前記分析型の調整手法は、シミュレーションで得られた制御応答と予め定められた理想の制御応答特性との近さを示す評価関数値を演算し、ＰＩＤパラメータを逐次変更しながらシミュレーションを繰り返し実行して、評価関数値が最適値となるＰＩＤパラメータの推奨値を探索するものであり、
前記経験則型の再調整手法は、シミュレーションで得られた制御応答に生じた制御課題をユーザに選択させ、選択された制御課題に応じて予め設定されている再調整規則に基づいて前記ＰＩＤパラメータの推奨値を探索するものであることを特徴とするＰＩＤパラメータ調整支援装置。
【請求項９】
知識型の調整手法、分析型の調整手法、経験則型の再調整手法のうち少なくとも２種類のタイプの調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する調整ステップと、
前記ＰＩＤパラメータの推奨値を提示する情報提示ステップとを備えることを特徴とするＰＩＤパラメータ調整支援方法。
【請求項１０】
ＰＩＤパラメータの探索に必要な情報を獲得する入力情報処理ステップと、
知識型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する知識型調整ステップ、分析型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する分析型調整ステップ、経験則型の再調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する経験則型調整ステップのうち少なくとも１つを実行させる調整手順制御ステップと、
前記知識型調整ステップ、前記分析型調整ステップ、前記経験則型調整ステップのいずれかによる処理を実行する度に、この処理で得られたＰＩＤパラメータの推奨値を提示する情報提示ステップとを備えることを特徴とするＰＩＤパラメータ調整支援方法。
【請求項１１】
ＰＩＤパラメータの探索に必要な情報を獲得する入力情報処理ステップと、
知識型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する知識型調整ステップ、分析型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する分析型調整ステップ、経験則型の再調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する経験則型調整ステップのうち少なくとも１つを実行させる調整手順制御ステップと、
前記知識型調整ステップ、前記分析型調整ステップ、前記経験則型調整ステップのいずれかによる処理を実行する度に、この処理で得られたＰＩＤパラメータの推奨値を提示する情報提示ステップと、
前記知識型調整ステップ、前記分析型調整ステップ、前記経験則型調整ステップによる探索を継続するか否かを判断する継続判断ステップとを備えることを特徴とするＰＩＤパラメータ調整支援方法。
【請求項１２】
請求項９乃至１１のいずれか１項に記載のＰＩＤパラメータ調整支援方法において、
前記情報提示ステップは、さらに、前記ＰＩＤパラメータの推奨値を設定したＰＩＤコントローラにより制御対象を制御するシミュレーションを実行し、このシミュレーションの結果得られた制御応答を提示することを特徴とするＰＩＤパラメータ調整支援方法。
【請求項１３】
請求項９乃至１２のいずれか１項に記載のＰＩＤパラメータ調整支援方法において、
前記情報提示ステップは、さらに、各調整手法のタイプの解説を提示することを特徴とするＰＩＤパラメータ調整支援方法。
【請求項１４】
請求項１０、１２、１３のいずれか１項に記載のＰＩＤパラメータ調整支援方法において、
前記入力情報処理ステップは、前記知識型調整ステップが利用する制御対象のモデルを簡易モデリング手法を用いて生成する簡易モデリングステップ、前記分析型調整ステップが利用する制御対象のモデルを前記知識型調整ステップの調整に基づく制御結果から生成する制御動作ベースモデリングステップ、前記経験則型調整ステップが利用する制御課題を入力する制御課題情報入力ステップのうち少なくとも１つを実行し、
前記調整手順制御ステップは、ユーザの指示に応じて前記知識型調整ステップ、前記分析型調整ステップ、前記経験則型調整ステップの順に少なくとも１つのステップに処理を実行させることを特徴とするＰＩＤパラメータ調整支援方法。
【請求項１５】
請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載のＰＩＤパラメータ調整支援方法において、
前記入力情報処理ステップは、前記知識型調整ステップが利用する制御対象のモデルを簡易モデリング手法を用いて生成する簡易モデリングステップ、前記分析型調整ステップが利用する制御対象のモデルを前記知識型調整ステップの調整に基づく制御結果から生成する制御動作ベースモデリングステップ、前記経験則型調整ステップが利用する制御課題を入力する制御課題情報入力ステップのうち少なくとも１つを実行し、
前記継続判断ステップは、前記ＰＩＤパラメータの推奨値を設定したＰＩＤコントローラにより制御対象を制御した結果から得られた特徴値とユーザが設定した制御目標とを比較することにより、前記ＰＩＤパラメータの推奨値の探索を継続するか否かを、前記知識型調整ステップ、前記分析型調整ステップの各処理が終了する度に判断し、
前記調整手順制御ステップは、前記継続判断ステップの判断結果に応じて前記知識型調整ステップ、前記分析型調整ステップ、前記経験則型調整ステップの順に少なくとも１つのステップに処理を実行させることを特徴とするＰＩＤパラメータ調整支援方法。
【請求項１】
知識型の調整手法、分析型の調整手法、経験則型の再調整手法のうち少なくとも２種類のタイプの調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する調整手段と、
前記ＰＩＤパラメータの推奨値を提示する情報提示手段とを備えることを特徴とするＰＩＤパラメータ調整支援装置。
【請求項２】
ＰＩＤパラメータの探索に必要な情報を獲得する入力情報処理手段と、
知識型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する知識型調整手段と、
分析型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する分析型調整手段と、
経験則型の再調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する経験則型調整手段と、
前記知識型調整手段、前記分析型調整手段、前記経験則型調整手段のうち少なくとも１つに処理を実行させる調整手順制御手段と、
前記知識型調整手段、前記分析型調整手段、前記経験則型調整手段のいずれかによる処理を実行する度に、この処理で得られたＰＩＤパラメータの推奨値を提示する情報提示手段とを備えることを特徴とするＰＩＤパラメータ調整支援装置。
【請求項３】
ＰＩＤパラメータの探索に必要な情報を獲得する入力情報処理手段と、
知識型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する知識型調整手段と、
分析型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する分析型調整手段と、
経験則型の再調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する経験則型調整手段と、
前記知識型調整手段、前記分析型調整手段、前記経験則型調整手段のうち少なくとも１つに処理を実行させる調整手順制御手段と、
前記知識型調整手段、前記分析型調整手段、前記経験則型調整手段のいずれかによる処理を実行する度に、この処理で得られたＰＩＤパラメータの推奨値を提示する情報提示手段と、
前記知識型調整手段、前記分析型調整手段、前記経験則型調整手段による探索を継続するか否かを判断する継続判断手段とを備えることを特徴とするＰＩＤパラメータ調整支援装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＰＩＤパラメータ調整支援装置において、
前記情報提示手段は、さらに、前記ＰＩＤパラメータの推奨値を設定したＰＩＤコントローラにより制御対象を制御するシミュレーションを実行し、このシミュレーションの結果得られた制御応答を提示することを特徴とするＰＩＤパラメータ調整支援装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＰＩＤパラメータ調整支援装置において、
前記情報提示手段は、さらに、各調整手法のタイプの解説を提示することを特徴とするＰＩＤパラメータ調整支援装置。
【請求項６】
請求項２、４、５のいずれか１項に記載のＰＩＤパラメータ調整支援装置において、
前記入力情報処理手段は、
前記知識型調整手段が利用する制御対象のモデルを簡易モデリング手法を用いて生成する簡易モデリング手段と、
前記分析型調整手段が利用する制御対象のモデルを前記知識型調整手段の調整に基づく制御結果から生成する制御動作ベースモデリング手段と、
前記経験則型調整手段が利用する制御課題を入力する制御課題情報入力手段とを有し、
前記調整手順制御手段は、ユーザの指示に応じて前記知識型調整手段、前記分析型調整手段、前記経験則型調整手段の順に少なくとも１つの手段に処理を実行させることを特徴とするＰＩＤパラメータ調整支援装置。
【請求項７】
請求項３乃至５のいずれか１項に記載のＰＩＤパラメータ調整支援装置において、
前記入力情報処理手段は、
前記知識型調整手段が利用する制御対象のモデルを簡易モデリング手法を用いて生成する簡易モデリング手段と、
前記分析型調整手段が利用する制御対象のモデルを前記知識型調整手段の調整に基づく制御結果から生成する制御動作ベースモデリング手段と、
前記経験則型調整手段が利用する制御課題をユーザから受ける制御課題情報入力手段とを有し、
前記継続判断手段は、前記ＰＩＤパラメータの推奨値を設定したＰＩＤコントローラにより制御対象を制御した結果から得られた特徴値とユーザが設定した制御目標とを比較することにより、前記ＰＩＤパラメータの推奨値の探索を継続するか否かを、前記知識型調整手段、前記分析型調整手段の各処理が終了する度に判断し、
前記調整手順制御手段は、前記継続判断手段の判断に応じて前記知識型調整手段、前記分析型調整手段、前記経験則型調整手段の順に少なくとも１つの手段に処理を実行させることを特徴とするＰＩＤパラメータ調整支援装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のＰＩＤパラメータ調整支援装置において、
前記知識型の調整手法は、Ｚｉｅｇｌｅｒ−Ｎｉｃｈｏｌｓ法、ＣＨＲ法、ＩＭＣ法、Ｃｏｈｅｎ Ｃｏｏｎ法のいずれかにより前記ＰＩＤパラメータの推奨値を探索するものであり、
前記分析型の調整手法は、シミュレーションで得られた制御応答と予め定められた理想の制御応答特性との近さを示す評価関数値を演算し、ＰＩＤパラメータを逐次変更しながらシミュレーションを繰り返し実行して、評価関数値が最適値となるＰＩＤパラメータの推奨値を探索するものであり、
前記経験則型の再調整手法は、シミュレーションで得られた制御応答に生じた制御課題をユーザに選択させ、選択された制御課題に応じて予め設定されている再調整規則に基づいて前記ＰＩＤパラメータの推奨値を探索するものであることを特徴とするＰＩＤパラメータ調整支援装置。
【請求項９】
知識型の調整手法、分析型の調整手法、経験則型の再調整手法のうち少なくとも２種類のタイプの調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する調整ステップと、
前記ＰＩＤパラメータの推奨値を提示する情報提示ステップとを備えることを特徴とするＰＩＤパラメータ調整支援方法。
【請求項１０】
ＰＩＤパラメータの探索に必要な情報を獲得する入力情報処理ステップと、
知識型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する知識型調整ステップ、分析型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する分析型調整ステップ、経験則型の再調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する経験則型調整ステップのうち少なくとも１つを実行させる調整手順制御ステップと、
前記知識型調整ステップ、前記分析型調整ステップ、前記経験則型調整ステップのいずれかによる処理を実行する度に、この処理で得られたＰＩＤパラメータの推奨値を提示する情報提示ステップとを備えることを特徴とするＰＩＤパラメータ調整支援方法。
【請求項１１】
ＰＩＤパラメータの探索に必要な情報を獲得する入力情報処理ステップと、
知識型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する知識型調整ステップ、分析型の調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する分析型調整ステップ、経験則型の再調整手法を実行してＰＩＤパラメータの推奨値を探索する経験則型調整ステップのうち少なくとも１つを実行させる調整手順制御ステップと、
前記知識型調整ステップ、前記分析型調整ステップ、前記経験則型調整ステップのいずれかによる処理を実行する度に、この処理で得られたＰＩＤパラメータの推奨値を提示する情報提示ステップと、
前記知識型調整ステップ、前記分析型調整ステップ、前記経験則型調整ステップによる探索を継続するか否かを判断する継続判断ステップとを備えることを特徴とするＰＩＤパラメータ調整支援方法。
【請求項１２】
請求項９乃至１１のいずれか１項に記載のＰＩＤパラメータ調整支援方法において、
前記情報提示ステップは、さらに、前記ＰＩＤパラメータの推奨値を設定したＰＩＤコントローラにより制御対象を制御するシミュレーションを実行し、このシミュレーションの結果得られた制御応答を提示することを特徴とするＰＩＤパラメータ調整支援方法。
【請求項１３】
請求項９乃至１２のいずれか１項に記載のＰＩＤパラメータ調整支援方法において、
前記情報提示ステップは、さらに、各調整手法のタイプの解説を提示することを特徴とするＰＩＤパラメータ調整支援方法。
【請求項１４】
請求項１０、１２、１３のいずれか１項に記載のＰＩＤパラメータ調整支援方法において、
前記入力情報処理ステップは、前記知識型調整ステップが利用する制御対象のモデルを簡易モデリング手法を用いて生成する簡易モデリングステップ、前記分析型調整ステップが利用する制御対象のモデルを前記知識型調整ステップの調整に基づく制御結果から生成する制御動作ベースモデリングステップ、前記経験則型調整ステップが利用する制御課題を入力する制御課題情報入力ステップのうち少なくとも１つを実行し、
前記調整手順制御ステップは、ユーザの指示に応じて前記知識型調整ステップ、前記分析型調整ステップ、前記経験則型調整ステップの順に少なくとも１つのステップに処理を実行させることを特徴とするＰＩＤパラメータ調整支援方法。
【請求項１５】
請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載のＰＩＤパラメータ調整支援方法において、
前記入力情報処理ステップは、前記知識型調整ステップが利用する制御対象のモデルを簡易モデリング手法を用いて生成する簡易モデリングステップ、前記分析型調整ステップが利用する制御対象のモデルを前記知識型調整ステップの調整に基づく制御結果から生成する制御動作ベースモデリングステップ、前記経験則型調整ステップが利用する制御課題を入力する制御課題情報入力ステップのうち少なくとも１つを実行し、
前記継続判断ステップは、前記ＰＩＤパラメータの推奨値を設定したＰＩＤコントローラにより制御対象を制御した結果から得られた特徴値とユーザが設定した制御目標とを比較することにより、前記ＰＩＤパラメータの推奨値の探索を継続するか否かを、前記知識型調整ステップ、前記分析型調整ステップの各処理が終了する度に判断し、
前記調整手順制御ステップは、前記継続判断ステップの判断結果に応じて前記知識型調整ステップ、前記分析型調整ステップ、前記経験則型調整ステップの順に少なくとも１つのステップに処理を実行させることを特徴とするＰＩＤパラメータ調整支援方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−２３２９７７（Ｐ２０１１−２３２９７７Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０３１０３（Ｐ２０１０−１０３１０３）
【出願日】平成２２年４月２８日（２０１０．４．２８）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２８日（２０１０．４．２８）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
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