JPS62224809A - 同定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、モデル式の係数同定演算を行う同定装置に関
する。

（従来の技術） 電力システムなどの各種の産業システムでは、システム
の制御系の特性を規定するモデル式を利用し、システム
の適応制御や故障診断を行う傾向が一般化しつつある。

このような場合、上記モデル式の係数を同定するいわゆ
るシステムパラメータの同定は、システムの特性を把握
し、適応制御や故障診断等を行うための基本となるもの
であり、このために同定装置が、例えば、特願昭５９−
０１４１９４号公報に示されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来の同定装置によって同定演算をした
場合には、同定の対象どなるシステムに侵入した外乱が
同定誤差を生じさせてしまう。これは、外乱にモデル式
から見ればシステム雑音となる成分があるためである。

これに対して、同定ステップ数を多くするべく同定ステ
ップ時間を短縮すると、同定演算は非定常で、かつ、大
きな雑音変動の影響を受Ｇノ、同定誤差が拡大してしま
う。

一方、上記とは反対に同定ステップ時間を長くすると、
入出力信号の離散化誤差が同定誤差になってしまう。そ
の結果、従来技術によると同定ステップ時間を適切に決
め難いという問題を有していた。更に、同定ステップ数
を多くして統計的処理による効果を加味し、同定精度を
高めようとするものもあるが、次のような問題を有して
いる。すなわち、安定な制御が行われている多くの制御
系では、同定精度を満足するような大きな変動をもって
同定励振入力が入ノｊされるタイミングは限られており
、かつ、その継続時間も短い場合が一般的である。その
ため、同定ステップ数が制限されてしまう。

その結果、従来装置によると、システムパラメータを高
精度に同定することができ難いという問題を有していた
。

本発明は上記従来装置の有していた問題点を解決し、同
定期間をｙｊＪｍシ、システムパラメータの同定を高精
度に行うことができる同定装置を提供することを目的と
する。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、入力データ列と出力データ列とを入力してモ
デル式の係数を同定する同定装置において、ｎステップ
ごとの前記入力データと出力データとを入力して同定演
算を行い、さらに、前記入力データと出力データとをｍ
ステップ異ならしめた入力データと出力データとを入ノ
ｊしてｎ／ｍ紺の同定演算値を得る少なくとも２個の並
列な同定演算手段を備える同定演算器と、前記同定演算
値を入力して先験情報又は、同定演算値のバラツキの状
況から判断して同定精度の悪い同定演算値を除外する選
択演算器とを備え、システム雑音や入出力変動による同
定演算値の誤差を最小限に押えて高精度にモデル式の係
数の同定を行うことができるようにしたものである。

（作　用） 本発明においては、少なくとも２個以上の並列な同定演
梓器は、入力する入力データおよび出力データのｎステ
ップ毎の１１測データを０組求め、さらに、０組の観測
データを合痒して１組の同定値を算出し、次いで、０組
の同定値を平均化処理する。一方、選択演算器は、入力
する同定値から中間値を選択し、先験情報から概略値が
即知のときは、概略値に最も近い同定値を選択し、又は
概略値と大巾に異なる同定値データを除外して、選択し
た同定値を演算出力として出力する。

（実施例） 以下、添付図面を参照して本発明のいくつかの実施例を
説明する。なお、以下の図面の説明において、同一要素
には同一符号を付し、その説明の重複をさけるものとす
る。

第１図は、本発明の第１の実施例の構成を示すブロック
図である。同定対象となる制御系の入力値及び出力値は
、任意の入出力データ列の段数をｋ、入出力データのス
テップ数をｎとする入力値Ｕ　（ｋ）乃至（ｋ−ｎ＋１
）及び出力値Ｙ　（ｋ）乃至Ｙ（ｋ−ｎ＋１）で表わさ
れている。ｎステップの入力値は制御系１と同定装＠６
とに入力する。制御系１の出力はｎステップの出力値と
なり被制御機器２に供給されるとともに同定装置６に加
えられている。同定装置６には入力値と出力値とをステ
ップ数ｎの各ステップごとに入力する同定演算器３と該
同定演算器３の出力を入力する選択演算器４とを備え、
選択波６Ｐ！Ａ４から演鼻出ノＪ５を得る。ここで、同
定演算器３は、前記入力値及び出力値をステップ毎に出
力する２以上の観測データ部３１と各々の観測データ部
３１に直列に接続する同定演算部３１とで構成されてい
る。

以下、上記実施例の動作を説明する。本実施例によると
制御系１のｎステップの出力値Ｕ　（ｋ）乃至Ｕ（ｋ−
ｎ＋１＞と、制御系１のｎステップの出力値Ｙ　（ｋ）
乃至Ｙ（ｋ−ｎ＋１）とが同定装Ｆ１６に入力される。

同定装δ６は、前記人力値と出力値とを観測データ部３
１に入力し入出力値についてのｎ組の観測データをつく
る。さらに、同定装置６の同定演算部３２は、観測デー
タ部３１によって得られたｎ組の観測データの同定演算
を行い、ｎ組のモデル式の係数（ａ、ｂｋ）乃至（ａ　
　　　、ｂ　　　　）を得て選択演算器４に−ｎ＋１　
　　ｋ−２ｎ＋１ に供給する。なお、以下の説明においても簡単のために
、モデル式の係数をａ、ｂの２種類として説明する。選
択演算器４は入力するモデル式の係数（ａ、ｂ）乃至（
ａ　　　　、　ｂ　　　　）のｋ　　　ｋ　　　　　　
ｋ−ｎ＋１　　　ｋ−ｎ＋１中から同定誤差が最も少な
い１組の同定値〔ａ、。

ｂ、）を選択して同定演算出力５として出力するもので
ある。

以下、上記実施例を回転機器の制御システムに適用した
具体例について説明する。入力値Ｕ　（ｋ）を回転体の
角速度信号θ（ｋ）とし、積分要素により構成された制
御系（第１回付号１）の出力値Ｙ　（ｋ）を回転体の角
度信号θ（ｋ）であるとする。また、被制御２１１機器
２は角度制御される回転機器である。なお、以下の具体
例の説明において、制御システムに対するサンプリング
ステップをｋとし、システム雑音をｖ（ｋ）、同定ステ
ップの移動ステップ数ｎを３とする。その結果、各ステ
ップについての状態方程式は下記（１）乃至（３）式に
て表わされる。

＋〔ｖ　　〕　　・・・・・・・・・（１）（ｋ−３） ＋〔Ｖ　　　〕　　・・・・・・・・・（２）（ｋ−４
） ＋（■（ｋ−５）　〕　　　・・・・・・・・・（３）
同定装置６は上記（１）乃至（３）式の制御パラメータ
について各ステップでの同定演算を行い、得られた同定
値から同定誤差の最も少ない制御パラメータについての
同定値（ａ、ｂ、））を選択して演−算出力５として出
力するものである。

第２図は、入力信号すと出力信号θとの関係、及び、観
測のサンプリングステップと同定ステップとの関係を示
した説明図である。入力値として同定装置に供給される
角速度信号θ（ｋ）の角速度データθと、出力値として
同定装置に供給される角度信号θ（ｋ）の角度データθ
は、横＠ｔの１目盛毎に観測サンプリングされる。

同定演算器は、横軸１　　．１　　．１　　　のそれぞ
れの目盛毎に、上記（１）乃至（３）式に示される移動
ステップ毎の状態方程式について、並列に同定演算を行
う。ここで、同定演算器が行う同定演算は、公知のいず
れの方法によって行なってもよいが、ここでは最小二乗
法を用いて演梓をする場合について、上記（１）式を例
として説明する。

同定演算の結果として得られるモデル式の係数を（ａｋ
、ｂ）としたとき係数（ａ、ｂｋ）ｋ　　　　　　　　
　　　　　　　　ｋは、（４）式により求められる。

ここで、ｋ＝４．７．１０，１３・・・・・・Ｙ（ｋ）
−θ（ｋ） である。

同様に上記（２）式又は（３）式についてもデータ列の
段数ｋを変えることによって他のステップにおけるモデ
ル式の係数（ａ　　　、ｂ　　　）又はに−１ｋ−１ （ａ　　　、ｂ　　　）が求められる。

ｋ−２ｋ−２ 次に、選択演算器が行う動作について説明する。

選択演り器４は、中間値選択が採用された場合、上記に
より求められた同定演算結果（ａｋ、Ｈｂ　）、（ａ　
　　、ｂ　　　）及び（ａｋ−２’ｋ　　　　　　　　
ｋ−１ｋ−１ ｂｋ−２〕のうちの中間値を選択する。なお、この場合
、モデル式の係数ａと、ｂとを独立に把握して、例えば
（ａｋ、ｂ　　　）の如きパラメータのに−１ 組合せをとることも実用上可能である。

第３図は本発明の第２の実施例の構成を示すブロック図
である。第１図に示した第１の実施例の構成と異なる点
は、同定装置６にさらに同定演算値記憶器７と、データ
選択器８とが付加されている点にある。

同定演算器３の同定演算部３１が出力する演算値は、同
定演算値記憶器７に供給される。又、同定演算部３１の
演算値を入力する選択演算器４からは、選択情報がデー
タ選択器８に供給され、データ選択器８からは変換され
たデータ除外指令ＣＮが同定演算値記憶器７に入力され
ている。

本実施例によると同定演算器３は、同定した演算値を選
択演算器４に入力するとともに、同定ステップ毎に区分
した区分点についての同定演算値を同定演算値記憶器７
に入力し、記憶させる。一方、選択演算器４は先験情報
から得られる値に最も近い同定演算値を選択し、演算出
力５に出力するとともに、それに対応する採用式（前記
（１）、（２）又は（３）式）の番号をデータ選択器８
に入力する。データ選択器８は、観測データの組による
同定演算値を除外するための除外指令ＣＮを同定演算値
記憶器７に入力し最適な同定演算値のみを採用して他は
除外する作用をなすものである。

以下、同定演算値記憶器７とデータ選択器８との作用に
ついて第１表を参照して詳細に説明する。

いま、同定ステップをＰステップごとに区分するここと
し、総ステツプ数Ｎと上記Ｐステップとの差であるＮ−
ＰのステップからＮステップ迄の間の同定ステップＳＮ
区間では、同定演算値記憶器７に前記（１）乃至（４）
式により求められる値を記憶させる。

即ち、上記第１の実施例における前記（１）式の演算で
は前記（４）式の中の の値を記憶させる。

一方、前記（２）又は（３）式の演算では、Ｍｌｌ。

Ｍ１□と同様にして、それぞれのｋをずらした値である
Ｍ　　、Ｍ　　、及びＭ３１９Ｍ３２の値を記憶させる
。

同定ステップが総ステツプ数Ｎに達した時には、上記（
４）式の演算の結果として３組の同定値（ａ、ｂ）、（
ａ　　　、ｂ　　　）及びＮ　　　Ｎ　　　　　Ｎ−Ｉ
　　　Ｎ−１（ａ　　　、ｂ　　　）が得られる。

Ｎ−２Ｎ−２ 第１表はこれを具体的に数値例として表に表わしたもの
で、その内容を以下に説明する。

晋ナンプリングタイムを０．０１秒、同定ステップ時間
を０．０３秒としたとぎ、理論的な先験情報としては、
状態方程式から、（ａ、ｂ）＝（１，０，０，０３）が
得られる。ここで、同定演算器３から第１表に示寸同定
結果が得られたとする。

〔第１表〕 先験情報から得られる値に最も近い演算値を選択演算器
４は選択するとすると、第１表中のアングラインを付し
た値が選択されることとなる。このとき、選択は、係数
ａとｂとの粘度要求からａ又はｂの一方によるか、ある
いはａとｂの同定偏差値の二乗和によるかのいずれかに
よって行われ、しかもいずれか同定誤差の少ない方が選
択されることとなる。その結果、同定ステップ５Ｎ−２
では（１）式の同定値で選択されて採用され、選択ｖｉ
ｃｖ器４はデータ選択器８にその採用式の番号、即ち１
例では（１）を入力する。データ選択器８は入力した採
用式番号を対応するデータ除外信号　ＣＮに変換して同
定演算値記憶器７に供給する。

第４図は、データ除外指令ＣＮを人力した同定演算値記
憶器７の動作を説明するフローチャートである。同定演
算値記憶器７は、データ除外指令ＣＮを記憶部７の読み
書き制御部に入力して同定演算値のうちの”１１とＭ１
２のみを採用し、他のＭ　　、Ｍ　　、及びＭ３１１Ｍ
３２の値を除外する。以下の他の同定ステップ５Ｎ−１
，ＳＮについても同様である。

第５図は、同定ステップＳ　　乃至ＳＮ間にお（プる同
定演算の進行状況を係数すについて示した説明図で、横
軸をステップ、縦軸を同定値として示したものである。

５Ｎ−２ステツプでは（１）式が、又、Ｓ　　ステップ
では（２）式が、更にＳＮステツブでは（３）式がそれ
ぞれ採用され、最適な同定ＩＵ　ｂ　ｆＪが求められて
いる事を示している。

その結果、制御パラメータの同定値は、先験情報から得
られる値に十分に近い値となっている事がわかる。また
、３並列的に同定が行なわれているので、直接に演算し
て同定値を求める従来の同定５ｉＡ置と異なり、同定期
間が１７３に短縮できる。

なお、上記実施例では同定演算器は２以上の並列な演算
手段を備えるとして単一のハードウェアとして説明した
が、それに限られることなく、複数の同定演算器を備え
ることによって構成してもよい。また、本発明は上記実
施例の説明に限られることなく各種の変形も可能である
。

〔発明の効果〕

以上の如く本発明では、同定演算をする入力データ列と
出力データ列を入力する少なくとも２個の並列な同定演
算手段を烏えてｎ／ｍ組の同定演算値を得、更に選択演
算手段によって同定精度の悪い同定演算値を除外するよ
うにしたので、同定期間を短縮することができ、高精度
にシステムパラメータの同定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の構成を示すブロック図
、第２図は同実施例の動作を説明する説明図、第３図は
本発明の第２の実施例の構成を示すブロック図、第４図
は同実施例の動作を説明するフローチャート、第５図は
同実施例の動作を説明する説明図である。 １・・・制御系、２・・・被制御１１機器、３・・・同
定演算器、４・・・選択演算器、５・・・演算出力、６
・・・同定装置、７・・・同定演算値記憶部、８・・・
データ選択器、３１・・・観測データ部、３２・・・同
定演痺部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ｎステップごとの入力データ列と出力データ列とを
   入力して同定演算を行うとともに前記入力データ列と出
   力データ列とをｍスッテップ異ならしめて入力しｎ／ｍ
   組の同定演算値を求める少なくとも２個の並列な同定演
   算手段を有する同定演算器と、前記同定演算値を入力し
   て先験情報又は同定演算値のバラツキの状況から判断し
   て同定精度の悪い同定演算値を除外する選択演算器とを
   備えたことを特徴とする同定装置。 ２、前記同定演算器の同定演算値は、同定ステップを所
   定のステップごとに区分し、前記区分点ごとに区分区間
   内の同定演算値として同定演算値記憶器に記憶するとと
   もに、前記選択演算器は、その判定結果をデータ選択器
   を介して前記同定演算値記憶器に入力して前記同定値記
   憶器の記憶データから除外するべきデータを除外し、同
   定演算の誤差成分を低減して同定演算を行うことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の同定装置。