(57)【要約】【課題】ＰＩＤゲイン値の変化量が小さくても、不適切なＰＩＤゲイン値を検出する。【解決手段】ＰＩＤ制御器のゲイン値を調整する制御装置において、新たに演算されたゲイン値が第一の範囲にある場合、当該ゲイン値を前記ＰＩＤ制御器のゲイン値として用いることを許可し、前記新たに演算されたゲイン値が第二の範囲にある場合、当該ゲイン値を前記ＰＩＤ制御器のゲイン値として用いることを禁止する許可部を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2020149177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＩＤ制御器のゲイン値を調整する制御装置において、
前記ＰＩＤ制御器のゲイン値を演算するゲイン値調整部と、
新たに演算されたゲイン値が第一の範囲にある場合、当該ゲイン値を前記ＰＩＤ制御器のゲイン値として用いることを許可し、前記新たに演算されたゲイン値が第二の範囲にある場合、当該ゲイン値を前記ＰＩＤ制御器のゲイン値として用いることを禁止する許可部を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の制御装置であって、
制御対象の所望の出力値を演算する演算部を備え、
前記ゲイン値調整部は、前記演算された所望の出力値と前記制御対象の出力値との差が小さくなるように、前記ＰＩＤ制御器のゲイン値を演算することを特徴とする制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の制御装置であって、
前記許可部は、前記新たに演算されたゲイン値が前記第二の範囲にある場合、制御対象の動作状態が異常であると判定するとともに、当該ゲイン値を前記ＰＩＤ制御器のゲイン値として用いることを禁止することを特徴とする制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の制御装置であって、
前記許可部は、前記新たに演算されたゲイン値が前記第一の範囲及び前記第二の範囲のいずれとも異なる第三の範囲にある場合、当該ゲイン値を前記ＰＩＤ制御器のゲイン値として用いることを禁止することを特徴とする制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の制御装置であって、
前記許可部は、前記新たに演算されたゲイン値が前記第三の範囲にある場合、前記ゲイン値が異常であると判定するとともに、当該ゲイン値を前記ＰＩＤ制御器のゲイン値として用いることを禁止することを特徴とする制御装置。
【請求項６】
請求項１に記載の制御装置であって、
前記第二の範囲は、前記第一の範囲より外側にあることを特徴とする制御装置。
【請求項７】
請求項４に記載の制御装置であって、
前記第二の範囲は、前記第一の範囲より外側にあり、
前記第三の範囲は、前記第二の範囲より外側にあることを特徴とする制御装置。
【請求項８】
請求項１に記載の制御装置であって、
少なくとも、プラントの温度を制御する装置、自動運転車を制御する装置、ロボットを制御する装置、及び飛行体を制御する装置のいずれかであることを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置に関し、特に、制御装置のパラメータを調節する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２０１８−１１２９５４（特許文献１）がある。この文献には、「オートチューニングによってＰＩＤ値を算出するＰＩＤ算出部と、前記ＰＩＤ値を用いてＰＩＤ制御を実行するＰＩＤ制御部と、前記ＰＩＤ値を用いて前記ＰＩＤ制御異常または対象装置の異常を判定する判定部と、を備える、制御装置。」（請求項１参照）と、「前記判定部は、予め設定した回数目のＰＩＤ値である基準ＰＩＤ値、および、前記所定回数目よりも後の現在のＰＩＤ値を取得し、前記基準ＰＩＤ値に対する現在のＰＩＤ値の変化に基づいて前記ＰＩＤ制御の異常または前記対象装置の異常を判定する、」制御装置（請求項２参照）が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１１２９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した先行技術（特許文献１）は、オートチューニングによって算出されたＰＩＤゲイン値の許容範囲（絶対値）を規定するものではなく、ＰＩＤゲイン値異常時の対応処理を規定するものでもない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、ＰＩＤ制御器のゲイン値を調整する制御装置において、新たに演算されたゲイン値が第一の範囲にある場合、当該ゲイン値を前記ＰＩＤ制御器のゲイン値として用いることを許可し、前記新たに演算されたゲイン値が第二の範囲にある場合、当該ゲイン値を前記ＰＩＤ制御器のゲイン値として用いることを禁止する許可部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の一態様によれば、ＰＩＤゲイン値の変化量が小さくても、不適切なＰＩＤゲイン値を検出できる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明によって明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１〜７における制御装置の中心機能を示す図である。
【図２】実施例１〜７における制御装置のシステム構成図である。
【図３】実施例１、３における制御装置と制御対象を示す図である。
【図４】実施例１〜４における所望の出力値演算部の処理を示す図である。
【図５】実施例１〜４におけるＰＩＤ制御器ゲイン値調整部の処理を示す図である。
【図６】実施例１、５〜７におけるＰＩＤゲイン値適用許可部の処理を示す図である。
【図７】実施例２における制御装置と制御対象を示す図である。
【図８】実施例２におけるＰＩＤゲイン値適用許可部の処理を示す図である。
【図９】実施例３におけるＰＩＤゲイン値適用許可部の処理を示す図である。
【図１０】実施例４における制御装置と制御対象を示す図である。
【図１１】実施例４におけるＰＩＤゲイン値適用許可部の処理を示す図である。
【図１２】実施例５における制御装置と制御対象を示す図である。
【図１３】実施例５における所望の出力値演算部の処理を示す図である。
【図１４】実施例５におけるＰＩＤ制御器ゲイン値調整部の処理を示す図である。
【図１５】実施例６における制御装置と制御対象を示す図である。
【図１６】実施例６における所望の出力値演算部の処理を示す図である。
【図１７】実施例６におけるＰＩＤ制御器ゲイン値調整部の処理を示す図である。
【図１８】実施例７における制御装置と制御対象を示す図である。
【図１９】実施例７における所望の出力値演算部の処理を示す図である。
【図２０】実施例７におけるＰＩＤ制御器ゲイン値調整部の処理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【０００９】
［実施例１］
本実施例においては、ＰＩＤ制御器のゲイン値を調整する制御装置において、新たに演算されたゲイン値が第一の範囲にある場合、当該ゲイン値を前記ＰＩＤ制御器のゲイン値として用いることを許可し、前記新たに演算されたゲイン値が第二の範囲にある場合、当該ゲイン値を前記ＰＩＤ制御器のゲイン値として用いることを禁止する許可部を備える制御装置について示す。
【００１０】
また、ＰＩＤ制御器のゲイン値を調整する制御装置は、前記制御対象の所望の出力値を演算する演算部と、前記演算された所望の出力値（時系列信号など）と前記制御対象の出力値（時系列信号など）との差が小さくなるように、前記ＰＩＤ制御器のゲイン値を調整するゲイン値調整部とを備える。
【００１１】
また、前記第二の範囲は、前記第一の範囲の外側にある。
【００１２】
また、制御装置は、プラントを制御する装置である。
【００１３】
図１は、制御装置１の中心機能を示す図である。
【００１４】
制御装置１において、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２は、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する。ＰＩＤゲイン値適用許可部３は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２で新たに演算されたＰＩＤゲイン値（暫定値）をＰＩＤゲイン値として用いるか否かを判定し、新たに演算されたＰＩＤゲイン値をＰＩＤゲイン値として用いると判定した場合、ＰＩＤゲイン値（暫定値）を最新のＰＩＤゲイン値としてＰＩＤ制御器５に適用し、新たに演算されたＰＩＤゲイン値をＰＩＤゲイン値として用いないと判定した場合、現状のＰＩＤゲイン値を維持する。
【００１５】
図２は、制御装置１のシステム構成図である。
【００１６】
制御装置１は、ハードウェアとして、記憶装置１１、ＣＰＵ１２、ＲＯＭ１３、ＲＡＭ１４、データバス１５、入力回路１６、入出力ポート１７及び出力回路１８を有する。入力回路１６は、外部から入力された信号を処理する。外部から入力される信号は、例えば、制御装置１に設置又は接続されているセンサからの信号などである。外部から入力される信号は、入力回路１６を経て、入力信号となり入出力ポート１７へ送られる。入出力ポート１７に送られた各入力情報は、データバス１５を経て、ＲＡＭ１４又は記憶装置１１に格納される。ＲＯＭ１３及び記憶装置１１の少なくとも一方は、後述する処理を実行するためのプログラムを格納しており、該プログラムはＣＰＵ１２で実行される。その際、ＲＡＭ１４及び記憶装置１１の少なくとも一方に格納された値を、適宜、使用して演算を行う。演算結果のうち外部へ送り出す情報（値）は、データバス１５を経て入出力ポート１７に送られ、出力信号として出力回路１８に送られる。出力回路１８は、出力信号を外部に出力する。外部へ出力される出力信号は、制御対象を所望の動きをさせるためのアクチュエータ駆動信号などである。
【００１７】
なお、ＣＰＵ１２がプログラムを実行して行う処理の一部を、他の演算装置（例えば、ＦＰＧＡ（Field Programable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのハードウェア）で実行してもよい。
【００１８】
図３は、制御装置１と、制御装置１に制御されるプラント６とを示す図である。
【００１９】
ＰＩＤ制御器５は、プラント６の温度を制御するための操作量（例えば、蒸気温度を調節するための目標バルブ開度）を演算する。所望の出力値演算部４は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（プラント６の温度）の所望のプロフィールを演算する。
以下、各処理の詳細を説明する。
【００２０】
＜所望の出力値演算部（図４）＞
所望の出力値演算部４は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（例えばプラント６の温度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には、図４に示すように、制御目標である目標プラント温度Ｔｇ＿Ｔｄｅｇに対して、例えば伝達関数などを用いて、所望のプラント温度Ｄｅ＿Ｔｄｅｇのプロフィールを演算する。制御目標には、例えばステップ信号、ランプ信号などがある。伝達関数は、予め決めておくとよいが、プラント６の動作状態に応じて特性を変化させてもよい。
【００２１】
＜ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部（図５）＞
ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２は、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する。具体的には、図５に示すように、ＰＩＤゲイン値調整処理許可フラグｆ＿ｏｐが１の場合、以下の処理を実行する。
【００２２】
例えば、プラント温度Ｔｄｅｇのプロフィールと所望のプラント温度Ｄｅ＿Ｔｄｅｇのプロフィールの差が最も小さくなるように、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を決める。得られたＰＩＤ制御器５のＰゲイン値、Ｉゲイン値、Ｄゲイン値の暫定値をそれぞれＫｐ＿ｎｅｗ，Ｋｉ＿ｎｅｗ，Ｋｄ＿ｎｅｗとする。ｆ＿ｏｐ＝０の場合、調整処理を実行せず現状のＰＩＤゲイン値を維持する。
【００２３】
プラント温度Ｔｄｅｇのプロフィールと所望のプラント温度Ｄｅ＿Ｔｄｅｇのプロフィールの差を評価する評価関数は、例えば、Ｊ２＝｜｜Ｔｄｅｇ−Ｄｅ＿Ｔｄｅｇ｜｜であるＬ２ノルム、又は、Ｊ１＝｜Ｔｄｅｇ−Ｄｅ＿Ｔｄｅｇ｜であるＬ１ノルムなどがある。Ｊ１やＪ２を最小化するＰＩＤゲイン値は、例えば、ＩＦＴ（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  Ｆｅｅｄｂａｃｋ  Ｔｕｎｉｎｇ）、ＦＲＩＴ（Ｆｉｃｔｉｔｉｏｕｓ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  Ｔｕｎｉｎｇ）などのデータ駆動制御で決定すればよく、ＰＩＤゲイン値の決定は最適化問題に帰着する。最適化のための解法は、ニュートン法、ガウス＝ニュートン法などの様々な方法があり、多くの参考文献があるので、ここでは詳述しない。
【００２４】
なお、本最適化処理は、オフライン、オンラインのどちらで実行してもよい。
【００２５】
＜ＰＩＤゲイン値適用許可部（図６）＞
ＰＩＤゲイン値適用許可部３は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２で新たに演算されたＰＩＤゲイン値（暫定値）をＰＩＤゲイン値として用いるか否かを判定し、ＰＩＤゲイン値として用いると判定した場合、ＰＩＤゲイン値（暫定値）を最新のＰＩＤゲイン値としてＰＩＤ制御器に適用し、ＰＩＤゲイン値として用いないと判定した場合、現状のＰＩＤゲイン値を維持する。具体的には、図６に示す処理を実行する。
・下記の条件ａ）が成立する場合、以下のとおりＰＩＤゲイン値を更新する。
Kp_new=Kp_new_tmp
Ki_new=Ki_new_tmp
Kd_new=Kd_new_tmp
条件ａ）
K_Kp_L1≦Kp_new_tmp≦K_Kp_H1
K_Ki_L1≦Ki_new_tmp≦K_Ki_H1
K_Kd_L1≦Kd_new_tmp≦K_Kd_H1
・条件ａ）が成立しない場合、ＰＩＤゲイン値を更新せず、現状の値を維持する。
【００２６】
なお、一般的に、K_Kp_L1=0, K_Ki_L1=0, K_Kd_L1=0とするが、０より大きい値としてもよい、
【００２７】
本実施例によれば、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する制御装置において、新たに演算されたゲイン値が第一の範囲（条件ａ）が成立する範囲）にある場合、当該ゲイン値をＰＩＤ制御器５のゲイン値として用いることを許可し、前記新たに演算されたゲイン値が第二の範囲（条件ａ）が成立しない範囲）にある場合、当該ゲイン値をＰＩＤ制御器５のゲイン値として用いることを禁止する許可部を備える。また、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する制御装置は、前記制御対象の所望の出力値を演算する演算部と、前記演算された所望の出力値（時系列信号など）と前記制御対象の出力値（時系列信号など）との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整するゲイン値調整部とを備える。また、前記第二の範囲は、前記第一の範囲より外側にある。また、制御装置は、プラント６を制御する装置である。
【００２８】
これにより、新たに演算されたＰＩＤゲイン値の許容範囲（絶対値）を規定するので、ＰＩＤゲイン値の変化量が小さくても、不適切なＰＩＤゲイン値を検出できる。また、不適切なＰＩＤゲイン値と判定された場合、当該ゲイン値を用いることを禁止できる。従って、ＰＩＤ制御ゲイン値を安定して調整でき、信頼性及び精度が高いＰＩＤ制御器ゲイン値調整が実現でき、プラント６の運転効率や生産効率を向上できる。
【００２９】
［実施例２］
本実施例においては、ＰＩＤ制御器のゲイン値を調整する制御装置において、新たに演算されたゲイン値が第一の範囲にある場合、当該ゲイン値を前記ＰＩＤ制御器のゲイン値として用いることを許可し、前記新たに演算されたゲイン値が第二の範囲にある場合、当該ゲイン値を前記ＰＩＤ制御器のゲイン値として用いることを禁止する許可部を備える制御装置について示す。
【００３０】
また、ＰＩＤ制御器のゲイン値を調整する制御装置は、前記制御対象の所望の出力値を演算する演算部と、前記演算された所望の出力値（時系列信号など）と前記制御対象の出力値（時系列信号など）との差が小さくなるように、前記ＰＩＤ制御器のゲイン値を調整するゲイン値調整部とを備える。
【００３１】
また、前記第二の範囲は、前記第一の範囲より外側にある。
【００３２】
また、制御装置は、プラントを制御する装置である。
【００３３】
特に、前記新たに演算されたゲイン値が前記第二の範囲にある場合、前記制御対象の動作状態が異常であると判定するとともに、当該ゲイン値を前記ＰＩＤ制御器のゲイン値として用いることを禁止する。
【００３４】
図１は、実施例２の制御装置１の中心機能を示しており、実施例１と同じであるので、詳述しない。図２は、実施例２の制御装置１のシステム構成を示しており、実施例１と同じであるので、詳述しない。
【００３５】
図７は、制御装置１と、制御装置１に制御されるプラント６とを示す図である。
【００３６】
ＰＩＤゲイン値適用許可部３は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２で新たに演算されたＰＩＤゲイン値（暫定値）をＰＩＤゲイン値として用いるか否かを判定し、ＰＩＤゲイン値に加えて、制御対象異常フラグを出力する。それ以外は、実施例１と同じであるので、詳述しない。
【００３７】
以下、各処理の詳細を説明する。
【００３８】
＜所望の出力値演算部（図４）＞
所望の出力値演算部４は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（例えばプラント６の温度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には、図４に示す実施例１と同じであるので、詳述しない。
【００３９】
＜ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部（図５）＞
ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２は、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する。具体的には、図５に示す実施例１と同じであるので、詳述しない。
【００４０】
＜ＰＩＤゲイン値適用許可部（図８）＞
ＰＩＤゲイン値適用許可部３は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２で新たに演算されたＰＩＤゲイン値（暫定値）をＰＩＤゲイン値として用いるか否かを判定し、ＰＩＤゲイン値として用いると判定した場合、ＰＩＤゲイン値（暫定値）を最新のＰＩＤゲイン値としてＰＩＤ制御器５に適用し、ＰＩＤゲイン値として用いないと判定した場合、現状のＰＩＤゲイン値を維持する。具体的には、図８に示す処理を実行する。
・下記の条件ａ）が成立する場合、以下のとおりＰＩＤゲイン値を更新する。
Kp_new=Kp_new_tmp
Ki_new=Ki_new_tmp
Kd_new=Kd_new_tmp
条件ａ）
K_Kp_L1≦Kp_new_tmp≦K_Kp_H1
K_Ki_L1≦Ki_new_tmp≦K_Ki_H1
K_Kd_L1≦Kd_new_tmp≦K_Kd_H1
・条件ａ）が成立しない場合、ＰＩＤゲイン値を更新せず、現状の値を維持する。また、制御対象異常フラグf_ano_plant=1とする。
【００４１】
なお、一般に、K_Kp_L1=0, K_Ki_L1=0, K_Kd_L1=0とするが、０より大きい値としてもよい、
【００４２】
本実施例によれば、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する制御装置において、新たに演算されたゲイン値が第一の範囲（条件ａ）が成立する範囲）にある場合、当該ゲイン値をＰＩＤ制御器５のゲイン値として用いることを許可し、前記新たに演算されたゲイン値が第二の範囲（条件ａ）が成立しない範囲）にある場合、当該ゲイン値をＰＩＤ制御器５のゲイン値として用いることを禁止する許可部を備える。また、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する制御装置は、前記制御対象の所望の出力値を演算する演算部と、前記演算された所望の出力値（時系列信号など）と前記制御対象の出力値（時系列信号など）との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整するゲイン値調整部とを備える。また、前記第二の範囲は、前記第一の範囲より外側にある。また、制御装置は、プラント６を制御する装置である。
【００４３】
特に、前記新たに演算されたゲイン値が前記第二の範囲にある場合、制御対象の動作状態が異常であると判定するとともに、当該ゲイン値をＰＩＤ制御器５のゲイン値として用いることを禁止する。
【００４４】
ＰＩＤ制御器５のゲイン値は、制御対象の所望の出力値と制御対象の出力値との差が小さくなるように調整されるので、制御対象の特性変化に応じて、ＰＩＤゲイン値が変わる。ＰＩＤゲイン値は、制御対象の特性の情報を有していると考えられる。制御対象の特性が、システム性能上の何らかの悪影響を及ぼすと考えられる程度まで変化した場合、応分、ＰＩＤゲイン値も変化する。当該ＰＩＤゲイン値から、制御対象の動作状態の異常の判定が可能である。
【００４５】
これにより、新たに演算されたＰＩＤゲイン値の許容範囲（絶対値）を規定するので、ＰＩＤゲイン値の変化量が小さくても、不適切なＰＩＤゲイン値を検出可能であり、不適切なＰＩＤゲイン値と判定された場合、制御対象を異常であると判定して、当該ゲイン値を用いることを禁止できる。従って、ＰＩＤ制御ゲイン値を安定して調整でき、信頼性及び精度が高いＰＩＤ制御器ゲイン値調整が実現でき、プラント６の運転効率や生産効率を向上できる。
【００４６】
［実施例３］
本実施例においては、ＰＩＤ制御器のゲイン値を調整する制御装置において、新たに演算されたゲイン値が第一の範囲にある場合、当該ゲイン値を前記ＰＩＤ制御器のゲイン値として用いることを許可し、前記新たに演算されたゲイン値が第二の範囲にある場合、当該ゲイン値を前記ＰＩＤ制御器のゲイン値として用いることを禁止する許可部を備える制御装置について示す。
【００４７】
また、ＰＩＤ制御器のゲイン値を調整する制御装置は、前記制御対象の所望の出力値を演算する演算部と、前記演算された所望の出力値（時系列信号など）と前記制御対象の出力値（時系列信号など）との差が小さくなるように、前記ＰＩＤ制御器のゲイン値を調整するゲイン値調整部とを備える。
【００４８】
また、前記第二の範囲は、前記第一の範囲より外側にある。
【００４９】
また、制御装置は、プラントを制御する装置である。
【００５０】
特に、前記新たに演算されたゲイン値が、（前記第一の範囲及び前記第二の範囲のいずれとも異なる）第三の範囲にある場合、当該ゲイン値を前記ＰＩＤ制御器のゲイン値として用いることを禁止する。
【００５１】
特に、前記第三の範囲は、前記第二の範囲より外側にある。
【００５２】
図１は、実施例３の制御装置１の中心機能を示しており、実施例１と同じであるので、詳述しない。図２は、実施例３の制御装置１のシステム構成を示しており、実施例１と同じであるので、詳述しない。図３は、実施例３の制御装置１と、制御装置１に制御されるプラント６を示しており、実施例１と同じであるので、詳述しない。
【００５３】
以下、各処理の詳細を説明する。
【００５４】
＜所望の出力値演算部（図４）＞
所望の出力値演算部４は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（例えばプラント６の温度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には、図４に示す実施例１と同じであるので、詳述しない。
【００５５】
＜ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部（図５）＞
ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２は、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する。具体的には、図５に示す実施例１と同じであるので、詳述しない。
【００５６】
＜ＰＩＤゲイン値適用許可部（図９）＞
ＰＩＤゲイン値適用許可部３は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２で新たに演算されたＰＩＤゲイン値（暫定値）をＰＩＤゲイン値として用いるか否かを判定し、ＰＩＤゲイン値として用いると判定した場合、ＰＩＤゲイン値（暫定値）を最新のＰＩＤゲイン値としてＰＩＤ制御器５に適用し、ＰＩＤゲイン値として用いないと判定した場合、現状のＰＩＤゲイン値を維持する。具体的には、図９に示す処理を実行する。
・下記の条件ａ）が成立する場合、以下のとおりＰＩＤゲイン値を更新する。
Kp_new=Kp_new_tmp
Ki_new=Ki_new_tmp
Kd_new=Kd_new_tmp
条件ａ）
K_Kp_L1≦Kp_new_tmp≦K_Kp_H1
K_Ki_L1≦Ki_new_tmp≦K_Ki_H1
K_Kd_L1≦Kd_new_tmp≦K_Kd_H1
・下記の条件ｂ）又は条件ｃ）が成立する場合、ＰＩＤゲイン値を更新せず、現状の値を維持する。
条件ｂ）
K_Kp_L2≦Kp_new_tmp≦K_Kp_H2
K_Ki_L2≦Ki_new_tmp≦K_Ki_H2
K_Kd_L2≦Kd_new_tmp≦K_Kd_H2
条件ｃ）
K_Kp_L3≦Kp_new_tmp≦K_Kp_H3
K_Ki_L3≦Ki_new_tmp≦K_Ki_H3
K_Kd_L3≦Kd_new_tmp≦K_Kd_H3
【００５７】
なお、一般に、K_Kp_L1=0, K_Ki_L1=0, K_Kd_L1=0とするが、０より大きい値としてもよい、
【００５８】
また、下記の式が成立する。
K_Kp_H1≦K_Kp_L2
K_Ki_H1≦K_Ki_L2
K_Kd_H1≦K_Kd_L2
K_Kp_H2≦K_Kp_L3
K_Ki_H2≦K_Ki_L3
K_Kd_H2≦K_Kd_L3
このため、Ｋｐ、Ｋｉ、Ｋｄを表す空間において、条件ｂ）が成立する範囲は条件ａ）が成立する範囲の外側にあり、条件ｃ）が成立する範囲は条件ｂ）が成立する範囲の外側にある。すなわち、条件ｃ）が成立する場合、単にＰＩＤゲイン値を不採用とすべきだけでなく、ＰＩＤゲイン値の演算に失敗して（例えば、局所解となって）いることが考えられる。このため、条件ｂ）と条件ｃ）とを別に設けて演算されたＰＩＤゲイン値を不採用と判定している。
【００５９】
本実施例によれば、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する制御装置において、新たに演算されたゲイン値が第一の範囲（条件ａ）が成立する範囲）にある場合、当該ゲイン値をＰＩＤ制御器５のゲイン値として用いることを許可し、前記新たに演算されたゲイン値が第二の範囲（条件ａ）が成立しない範囲）にある場合、当該ゲイン値をＰＩＤ制御器５のゲイン値として用いることを禁止する許可部を備える。また、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する制御装置は、前記制御対象の所望の出力値を演算する演算部と、前記演算された所望の出力値（時系列信号など）と前記制御対象の出力値（時系列信号など）との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整するゲイン値調整部とを備える。また、前記第二の範囲は、前記第一の範囲より外側にある。また、制御装置は、プラント６を制御する装置である。
【００６０】
特に、前記新たに演算されたゲイン値が、前記第一の範囲及び前記第二の範囲のいずれとも異なる第三の範囲（条件ａ）及び条件ｂ）が成立せず、条件ｃ）が成立する範囲）にある場合、当該ゲイン値をＰＩＤ制御器５のゲイン値として用いることを禁止する。また、前記第三の範囲は、前記第二の範囲より外側にある。
【００６１】
ＰＩＤ制御器５のゲイン値は、制御対象の所望の出力値と制御対象の出力値との差が小さくなるように調整される。前述したように、ＰＩＤゲインの決定は最適化問題に帰着する。最適化のための解法はさまざまな手法があるが、解法によっては、局所解を算出することがある。この場合、得られたＰＩＤゲイン値は、制御対象の所望の出力値と制御対象の出力値との差を十分に小さくできていない、又は、実現不可能な値になる可能性がある。ＰＩＤゲイン値が、相当程度大きい場合、当該結果になっている可能性がある。この範囲を第三の範囲として規定し、ＰＩＤゲイン暫定値が当該範囲にある場合、ＰＩＤゲイン暫定値が異常であると判定する。
【００６２】
これにより、新たに演算されたＰＩＤゲイン値の許容範囲（絶対値）を規定するので、ＰＩＤゲイン値の変化量が小さくても、不適切なＰＩＤゲイン値を検出でき、さらに不適切なＰＩＤゲイン値が検出された場合、制御対象の異常を判定し、算出されたＰＩＤゲイン暫定値の異常を判定すると共に、当該ゲイン値を用いることを禁止する。従って、ＰＩＤ制御ゲイン値を安定して調整でき、信頼性及び精度が高いＰＩＤ制御器ゲイン値調整が実現でき、プラント６の運転効率や生産効率を向上できる。
【００６３】
［実施例４］
本実施例においては、ＰＩＤ制御器のゲイン値を調整する制御装置において、新たに演算されたゲイン値が第一の範囲にある場合、当該ゲイン値を前記ＰＩＤ制御器のゲイン値として用いることを許可し、前記新たに演算されたゲイン値が第二の範囲にある場合、当該ゲイン値を前記ＰＩＤ制御器のゲイン値として用いることを禁止する許可部を備える制御装置について示す。
【００６４】
また、ＰＩＤ制御器のゲイン値を調整する制御装置は、前記制御対象の所望の出力値を演算する演算部と、前記演算された所望の出力値（時系列信号など）と前記制御対象の出力値（時系列信号など）との差が小さくなるように、前記ＰＩＤ制御器のゲイン値を調整するゲイン値調整部とを備える。
【００６５】
また、前記新たに演算されたゲイン値が前記第二の範囲にある場合、制御対象の動作状態が異常であると判定するとともに、当該ゲイン値を前記ＰＩＤ制御器のゲイン値として用いることを禁止する。
【００６６】
また、前記第二の範囲は、前記第一の範囲より外側にある。
【００６７】
また、制御装置は、プラントを制御する装置である。
【００６８】
特に、前記新たに演算されたゲイン値が、前記第一の範囲及び前記第二の範囲のいずれとも異なる前記第三の範囲にある場合、前記ゲイン値が異常であると判定するとともに、当該ゲイン値を前記ＰＩＤ制御器のゲイン値として用いることを禁止する。
【００６９】
また、前記第三の範囲は、前記第二の範囲より外側にある。
【００７０】
図１は、実施例４の制御装置１の中心機能を示しており、実施例１と同じであるので、詳述しない。図２は、実施例４の制御装置１のシステム構成を示しており、実施例１と同じであるので、詳述しない。
【００７１】
図１０は、制御装置１と、制御装置１に制御されるプラント６を示す図である。
【００７２】
ＰＩＤゲイン値適用許可部３は、制御対象からの出力情報と制御対象への入力情報に加えて制御目標に基づいて、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２で新たに演算されたＰＩＤゲイン値（暫定値）をＰＩＤゲイン値として用いるか否かを判定し、ＰＩＤゲイン値に加えて、制御対象異常フラグ及びＰＩＤゲイン暫定値異常フラグを出力する。それ以外は、実施例１と同じであるので、詳述しない。
【００７３】
以下、各処理の詳細を説明する。
【００７４】
＜所望の出力値演算部（図４）＞
所望の出力値演算部４は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（例えばプラント６の温度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には、図４に示す実施例１と同じであるので、詳述しない。
【００７５】
＜ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部（図５）＞
ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２は、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する。具体的には、図５に示す実施例１と同じであるので、詳述しない。
【００７６】
＜ＰＩＤゲイン値適用許可部（図１１）＞
ＰＩＤゲイン値適用許可部３は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２で新たに演算されたＰＩＤゲイン値（暫定値）をＰＩＤゲイン値として用いるか否かを判定し、ＰＩＤゲイン値として用いると判定した場合、ＰＩＤゲイン値（暫定値）を最新のＰＩＤゲイン値としてＰＩＤ制御器５に適用し、ＰＩＤゲイン値として用いないと判定した場合、現状のＰＩＤゲイン値を維持する。具体的には、図１１に示す処理を実行する。
・下記の条件ａ）が成立する場合、以下のとおりＰＩＤゲイン値を更新する。
Kp_new=Kp_new_tmp
Ki_new=Ki_new_tmp
Kd_new=Kd_new_tmp
条件ａ）
K_Kp_L1≦Kp_new_tmp≦K_Kp_H1
K_Ki_L1≦Ki_new_tmp≦K_Ki_H1
K_Kd_L1≦Kd_new_tmp≦K_Kd_H1
・下記の条件ｂ）又は条件ｃ）が成立する場合、ＰＩＤゲイン値を更新せず、現状の値を維持する。
条件ｂ)
K_Kp_L2≦Kp_new_tmp≦K_Kp_H2
K_Ki_L2≦Ki_new_tmp≦K_Ki_H2
K_Kd_L2≦Kd_new_tmp≦K_Kd_H2
条件ｃ）
K_Kp_L3≦Kp_new_tmp≦K_Kp_H3
K_Ki_L3≦Ki_new_tmp≦K_Ki_H3
K_Kd_L3≦Kd_new_tmp≦K_Kd_H3
また、条件ｂ）の成立時に、制御対象異常フラグf_ano_plant=1とする。
また、条件ｃ）の成立時、ＰＩＤゲイン暫定値異常フラグf_ano_gain_tmp=1とする。
【００７７】
なお、一般に、K_Kp_L1=0, K_Ki_L1=0, K_Kd_L1=0とするが、０より大きい値としてもよい、
【００７８】
また、下式が成立する。
K_Kp_H1≦K_Kp_L2
K_Ki_H1≦K_Ki_L2
K_Kd_H1≦K_Kd_L2
K_Kp_H2≦K_Kp_L3
K_Ki_H2≦K_Ki_L3
K_Kd_H2≦K_Kd_L3
このため、Ｋｐ、Ｋｉ、Ｋｄを表す空間において、条件ｂ）が成立する範囲は条件ａ）が成立する範囲の外側にあり、条件ｃ）が成立する範囲は条件ｂ）が成立する範囲の外側にある。すなわち、条件ｃ）が成立する場合、単にＰＩＤゲイン値を不採用とすべきだけでなく、ＰＩＤゲイン値の演算に失敗して（例えば、局所解となって）いることが考えられる。このため、条件ｂ）と条件ｃ）とを別に設けて演算されたＰＩＤゲイン値を不採用と判定している。
【００７９】
本実施例によれば、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する制御装置において、新たに演算されたゲイン値が第一の範囲（条件ａ）が成立する範囲）にある場合、当該ゲイン値をＰＩＤ制御器５のゲイン値として用いることを許可し、前記新たに演算されたゲイン値が第二の範囲（条件ａ）が成立しない範囲）にある場合、当該ゲイン値をＰＩＤ制御器５のゲイン値として用いることを禁止する許可部を備える。また、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する制御装置は、前記制御対象の所望の出力値を演算する演算部と、前記演算された所望の出力値（時系列信号など）と前記制御対象の出力値（時系列信号など）との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整するゲイン値調整部とを備える。また、前記新たに演算されたゲイン値が前記第二の範囲にある場合、制御対象の動作状態が異常であると判定するとともに、当該ゲイン値をＰＩＤ制御器５のゲイン値として用いることを禁止する。また、前記第二の範囲は、前記第一の範囲より外側にある。また、制御装置は、プラント６を制御する装置である。
【００８０】
特に、前記新たに演算されたゲイン値が、前記第一の範囲及び前記第二の範囲のいずれとも異なる第三の範囲（条件ａ）及び条件ｂ）が成立せず、条件ｃ）が成立する範囲）にある場合、前記ゲイン値が異常であると判定するとともに、当該ゲイン値をＰＩＤ制御器５のゲイン値として用いることを禁止する。また、前記第三の範囲は、第二の範囲より外側にある。
【００８１】
ＰＩＤ制御器５のゲイン値は、制御対象の所望の出力値と制御対象の出力値との差が小さくなるように調整される。前述したように、ＰＩＤゲイン値の決定は最適化問題に帰着する。最適化のための解法はさまざまな手法があるが、解法によっては、局所解を算出することがある。この場合、得られたＰＩＤゲイン値は、制御対象の所望の出力値と制御対象の出力値との差を十分に小さくできていない、又は、実現不可能な値になる可能性がある。ＰＩＤゲイン値が、相当程度大きい場合、当該結果になっている可能性がある。この範囲を第三の範囲として規定し、ＰＩＤゲイン暫定値が当該範囲にある場合、ＰＩＤゲイン暫定値が異常であると判定する。
【００８２】
これにより、新たに演算されたＰＩＤゲイン値の許容範囲（絶対値）を規定するので、ＰＩＤゲイン値の変化量が小さくても、不適切なＰＩＤゲイン値を検出でき、さらに不適切なＰＩＤゲイン値と判定された場合、制御対象の異常を判定し、算出されたＰＩＤゲイン暫定値の異常を判定すると共に、当該ゲイン値を用いることを禁止する。従って、ＰＩＤ制御ゲイン値を安定して調整でき、信頼性及び精度が高いＰＩＤ制御器５ゲイン値調整が実現でき、プラント６の運転効率や生産効率を向上できる。
【００８３】
［実施例５］
本実施例においては、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する制御装置において、新たに演算されたゲイン値が第一の範囲にある場合、当該ゲイン値を前記ＰＩＤ制御器のゲイン値として用いることを許可し、前記新たに演算されたゲイン値が第二の範囲にある場合、当該ゲイン値を前記ＰＩＤ制御器のゲイン値として用いることを禁止する許可部を備える制御装置について示す。
【００８４】
また、ＰＩＤ制御器のゲイン値を調整する制御装置は、前記制御対象の所望の出力値を演算する演算部と、前記演算された所望の出力値（時系列信号など）と前記制御対象の出力値（時系列信号など）との差が小さくなるように、前記ＰＩＤ制御器のゲイン値を調整するゲイン値調整部とを備える。
【００８５】
また、前記第二の範囲は、前記第一の範囲より外側にある。
【００８６】
特に、制御装置は、自動運転車を制御する装置である。
【００８７】
図１は、実施例５の制御装置１の中心機能を示しており、実施例１と同じであるので、詳述しない。図２は、実施例５の制御装置１のシステム構成を示しており、実施例１と同じであるので、詳述しない。
【００８８】
図１２は、制御装置１と、制御装置１に制御される自動運転車７を示す図である。
【００８９】
ＰＩＤ制御器５は、自動運転車７の運動を制御するための操作量（例えば、目標速度、目標回転角速度）を演算する。所望の出力値演算部４は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（自動運転車７の速度、回転角速度など）の所望のプロフィールを演算する。
【００９０】
以下、各処理の詳細を説明する。
【００９１】
＜所望の出力値演算部（図１３）＞
所望の出力値演算部４は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（例えば自動運転車７の速度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には、図１３に示すように、制御目標である目標速度Ｔｇ＿ＶＳＰに対して、例えば伝達関数などを用いて、所望の速度Ｄｅ＿ＶＳＰのプロフィールを演算する。制御目標には、例えばステップ信号、ランプ信号などがある。伝達関数は、予め決めておくとよいが、自動運転車７の動作状態に応じて特性を変化させてもよい。
【００９２】
＜ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部（図１４）＞
ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２は、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する。具体的には、図１４に示すように、速度ＶＳＰのプロフィールと所望の速度Ｄｅ＿ＶＳＰのプロフィールの差が最も小さくなるように、調整後ＰＩＤゲイン暫定値を決める。得られたＰＩＤ制御器５のＰゲイン値、Ｉゲイン値、Ｄゲイン値の暫定値をそれぞれＫｐ＿ｎｅｗ＿ｔｍｐ，Ｋｉ＿ｎｅｗ＿ｔｍｐ，Ｋｄ＿ｎｅｗ＿ｔｍｐとする。
【００９３】
速度ＶＳＰのプロフィールと所望の速度Ｄｅ＿ＶＳＰのプロフィールの差を評価する評価関数は、例えば、Ｊ２＝｜｜ＶＳＰ−Ｄｅ＿ＶＳＰ｜｜であるＬ２ノルム、又は、Ｊ１＝｜ＶＳＰ−Ｄｅ＿ＶＳＰ｜であるＬ１ノルムなどがある。Ｊ１やＪ２を最小化するＰＩＤゲイン値は、例えば、ＩＦＴ（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  Ｆｅｅｄｂａｃｋ  Ｔｕｎｉｎｇ）、ＦＲＩＴ（Ｆｉｃｔｉｔｉｏｕｓ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  Ｔｕｎｉｎｇ）などのデータ駆動制御で決定すればよく、ＰＩＤゲイン値の決定は、最適化問題に帰着する。最適化のための解法は、ニュートン法、ガウス＝ニュートン法などの様々な方法があり、多くの参考文献があるので、ここでは詳述しない。
【００９４】
なお、本最適化処理は、オフライン、オンラインのどちらで行ってもよい。
【００９５】
＜ＰＩＤゲイン値適用許可部（図６）＞
ＰＩＤゲイン値適用許可部３は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２で新たに演算されたＰＩＤゲイン値（暫定値）をＰＩＤゲイン値として用いるか否かを判定し、ＰＩＤゲイン値として用いると判定した場合、ＰＩＤゲイン値（暫定値）を最新のＰＩＤゲイン値としてＰＩＤ制御器５に適用し、ＰＩＤゲイン値として用いないと判定した場合、現状のＰＩＤゲイン値を維持する。具体的には、図６に示す実施例１と同じであるので、詳述しない。
【００９６】
本実施例によれば、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する制御装置において、新たに演算されたゲイン値が第一の範囲（条件ａ）が成立する範囲）にある場合、当該ゲイン値をＰＩＤ制御器５のゲイン値として用いることを許可し、前記新たに演算されたゲイン値が第二の範囲（条件ａ）が成立しない範囲）にある場合、当該ゲイン値をＰＩＤ制御器５のゲイン値として用いることを禁止する許可部を備える。また、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する制御装置は、前記制御対象の所望の出力値を演算する演算部と、前記演算された所望の出力値（時系列信号など）と前記制御対象の出力値（時系列信号など）との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整するゲイン値調整部とを備える。また、前記第二の範囲は、前記第一の範囲より外側にある。また、制御装置は、自動運転車７を制御する装置である。
【００９７】
これにより、新たに演算されたＰＩＤゲイン値の許容範囲（絶対値）を規定するので、ＰＩＤゲイン値の変化量が小さくても、不適切なＰＩＤゲイン値を検出できる。また、不適切なＰＩＤゲイン値と判定された場合、当該ゲイン値を用いることを禁止できる。従って、ＰＩＤ制御ゲイン値を安定して調整でき、信頼性及び精度が高いＰＩＤ制御器ゲイン値調整が実現でき、自動運転車７の安全性や信頼性を向上できる。
【００９８】
［実施例６］
本実施例においては、ＰＩＤ制御器のゲイン値を調整する制御装置において、新たに演算されたゲイン値が第一の範囲にある場合、当該ゲイン値を前記ＰＩＤ制御器のゲイン値として用いることを許可し、前記新たに演算されたゲイン値が第二の範囲にある場合、当該ゲイン値を前記ＰＩＤ制御器のゲイン値として用いることを禁止する許可部を備える制御装置について示す。
【００９９】
また、ＰＩＤ制御器のゲイン値を調整する制御装置は、前記制御対象の所望の出力値を演算する演算部と、前記演算された所望の出力値（時系列信号など）と前記制御対象の出力値（時系列信号など）との差が小さくなるように、前記ＰＩＤ制御器のゲイン値を調整するゲイン値調整部とからなる。
【０１００】
また、前記第二の範囲は、前記第一の範囲より外側にある。
【０１０１】
特に、制御装置は、ロボットを制御する装置である。
【０１０２】
図１は、実施例６の制御装置１の中心機能を示しており、実施例１と同じであるので、詳述しない。図２は、実施例６の制御装置１のシステム構成を示しており、実施例１と同じであるので、詳述しない。
【０１０３】
図１５は、制御装置１と、制御装置１に制御されるロボット８を示す図である。
【０１０４】
ＰＩＤ制御器５は、ロボット８の運動を制御するための操作量（例えば、角度、速度、トルク）を演算する。所望の出力値演算部４は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（ロボット８のアーム位置など）の所望のプロフィールを演算する。
【０１０５】
以下、各処理の詳細を説明する。
【０１０６】
＜所望の出力値演算部（図１６）＞
所望の出力値演算部４は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（ロボット８の位置）の所望のプロフィールを演算する。具体的には、図１６に示すように、制御目標である目標位置Ｔｇ＿ＰＯＳに対して、例えば伝達関数などを用いて、所望の位置Ｄｅ＿ＰＯＳのプロフィールを演算する。制御目標には、例えばステップ信号、ランプ信号などがある。伝達関数は、予め決めておくとよいが、ロボット８の動作状態に応じて特性を変化させてもよい。
【０１０７】
＜ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部（図１７）＞
ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２は、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する。具体的には、図１７に示すように、位置ＰＯＳのプロフィールと所望の速度Ｄｅ＿ＰＯＳのプロフィールの差が最も小さくなるように、調整後ＰＩＤゲイン暫定値を決める。得られたＰＩＤ制御器５のＰゲイン値、Ｉゲイン値、Ｄゲイン値の暫定値をそれぞれＫｐ＿ｎｅｗ＿ｔｍｐ，Ｋｉ＿ｎｅｗ＿ｔｍｐ，Ｋｄ＿ｎｅｗ＿ｔｍｐとする。
【０１０８】
位置ＰＯＳのプロフィールと所望の位置Ｄｅ＿ＰＯＳのプロフィールの差を評価する評価関数は、例えば、Ｊ２＝｜｜ＰＯＳ−Ｄｅ＿ＰＯＳ｜｜であるＬ２ノルム、又は、Ｊ１＝｜ＰＯＳ−Ｄｅ＿ＰＯＳ｜であるＬ１ノルムなどがある。Ｊ１やＪ２を最小化するＰＩＤゲイン値は、例えば、ＩＦＴ（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  Ｆｅｅｄｂａｃｋ  Ｔｕｎｉｎｇ）、ＦＲＩＴ（Ｆｉｃｔｉｔｉｏｕｓ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  Ｔｕｎｉｎｇ）などのデータ駆動制御で決定すればよく、ＰＩＤゲイン値の決定は、最適化問題に帰着する。最適化のための解法は、ニュートン法、ガウス＝ニュートン法などの様々な方法があり、多くの参考文献があるので、ここでは詳述しない。
【０１０９】
なお、本最適化処理は、オフライン、オンラインのどちらで行ってもよい。
【０１１０】
＜ＰＩＤゲイン値適用許可部（図６）＞
ＰＩＤゲイン値適用許可部３は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２で新たに演算されたＰＩＤゲイン値（暫定値）をＰＩＤゲイン値として用いるか否かを判定し、ＰＩＤゲイン値として用いると判定した場合、ＰＩＤゲイン値（暫定値）を最新のＰＩＤゲイン値としてＰＩＤ制御器５に適用し、ＰＩＤゲイン値として用いないと判定した場合、現状のＰＩＤゲイン値を維持する。具体的には、図６に示す実施例１と同じであるので、詳述しない。
【０１１１】
本実施例によれば、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する制御装置において、新たに演算されたゲイン値が第一の範囲（条件ａ）が成立する範囲）にある場合、当該ゲイン値をＰＩＤ制御器５のゲイン値として用いることを許可し、前記新たに演算されたゲイン値が第二の範囲（条件ａ）が成立しない範囲）にある場合、当該ゲイン値をＰＩＤ制御器５のゲイン値として用いることを禁止する許可部を備える。また、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する制御装置は、前記制御対象の所望の出力値を演算する演算部と、前記演算された所望の出力値（時系列信号など）と前記制御対象の出力値（時系列信号など）との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整するゲイン値調整部とを備える。また、前記第二の範囲は、前記第一の範囲より外側にある。また、制御装置は、ロボット８を制御する装置である。
【０１１２】
これにより、新たに演算されたＰＩＤゲイン値の許容範囲（絶対値）を規定するので、ＰＩＤゲイン値の変化量が小さくても、不適切なＰＩＤゲイン値を検出できる。また、不適切なＰＩＤゲイン値と判定された場合、当該ゲイン値を用いることを禁止できる。従って、ＰＩＤ制御ゲイン値を安定して調整でき、信頼性及び精度が高いＰＩＤ制御器５ゲイン値調整が実現でき、ロボット８の安全性や信頼性を向上できる。
【０１１３】
［実施例７］
本実施例においては、ＰＩＤ制御器のゲイン値を調整する制御装置において、新たに演算されたゲイン値が第一の範囲にある場合、当該ゲイン値を前記ＰＩＤ制御器のゲイン値として用いることを許可し、前記新たに演算されたゲイン値が第二の範囲にある場合、当該ゲイン値を前記ＰＩＤ制御器のゲイン値として用いることを禁止する許可部を備える制御装置について示す。
【０１１４】
また、ＰＩＤ制御器のゲイン値を調整する制御装置は、前記制御対象の所望の出力値を演算する演算部と、前記演算された所望の出力値（時系列信号など）と前記制御対象の出力値（時系列信号など）との差が小さくなるように、前記ＰＩＤ制御器ゲイン値を調整するゲイン値調整部とからなる。
【０１１５】
また、前記第二の範囲は、前記第一の範囲より外側にある。
【０１１６】
特に、制御装置は、ドローンなど飛行体を制御する装置である。
【０１１７】
図１は、実施例７の制御装置１の中心機能を示しており、実施例１と同じであるので、詳述しない。図２は、実施例７の制御装置１のシステム構成を示しており、実施例１と同じであるので、詳述しない。
【０１１８】
図１８は、制御装置１と、制御装置１に制御されるドローン９を示す図である。
【０１１９】
ＰＩＤ制御器５は、ドローン９の運動を制御するための操作量（例えば、各ロータの回転速度）を演算する。所望の出力値演算部４は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（ドローン９の飛行速度など）の所望のプロフィールを演算する。
【０１２０】
以下、各処理の詳細を説明する。
【０１２１】
＜所望の出力値演算部（図１９）＞
所望の出力値演算部４は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（ドローン９の飛行速度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には、図１９に示すように、制御目標である目標飛行速度Ｔｇ＿ＦＳＰに対して、例えば伝達関数などを用いて、所望の飛行速度Ｄｅ＿ＦＳＰのプロフィールを演算する。制御目標には、例えばステップ信号、ランプ信号などがある。伝達関数は、予め決めておくとよいが、ドローン９の動作状態に応じて特性を変化させてもよい。
【０１２２】
＜ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部（図２０）＞
ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２は、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する。具体的には、図２０に示すように、飛行速度ＦＳＰのプロフィールと所望の飛行速度Ｄｅ＿ＦＳＰのプロフィールの差が最も小さくなるように、調整後ＰＩＤゲイン暫定値を決める。得られたＰＩＤ制御器５のＰゲイン値、Ｉゲイン値、Ｄゲイン値の暫定値をそれぞれＫｐ＿ｎｅｗ＿ｔｍｐ，Ｋｉ＿ｎｅｗ＿ｔｍｐ，Ｋｄ＿ｎｅｗ＿ｔｍｐとする。
【０１２３】
飛行速度ＦＳＰのプロフィールと所望の飛行速度Ｄｅ＿ＦＳＰのプロフィールの差を評価する評価関数は、例えば、Ｊ２＝｜｜ＰＯＳ−Ｄｅ＿ＰＯＳ｜｜であるＬ２ノルム、又は、Ｊ１＝｜ＰＯＳ−Ｄｅ＿ＰＯＳ｜であるＬ１ノルムなどがある。Ｊ１やＪ２を最小化するＰＩＤゲイン値は、例えば、ＩＦＴ（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  Ｆｅｅｄｂａｃｋ  Ｔｕｎｉｎｇ）、ＦＲＩＴ（Ｆｉｃｔｉｔｉｏｕｓ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  Ｔｕｎｉｎｇ）などのデータ駆動制御で決定すればよく、ＰＩＤゲイン値の決定は、最適化問題に帰着する。最適化のための解法は、ニュートン法、ガウス＝ニュートン法などの様々な方法があり、多くの参考文献があるので、ここでは詳述しない。
【０１２４】
なお、本最適化処理は、オフライン、オンラインのどちらで行ってもよい。
【０１２５】
＜ＰＩＤゲイン値適用許可部（図６）＞
ＰＩＤゲイン値適用許可部３は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２で新たに演算されたＰＩＤゲイン値（暫定値）をＰＩＤゲイン値として用いるか否かを判定し、ＰＩＤゲイン値として用いると判定した場合、ＰＩＤゲイン値（暫定値）を最新のＰＩＤゲイン値としてＰＩＤ制御器５に適用し、ＰＩＤゲイン値として用いないと判定した場合、現状のＰＩＤゲイン値を維持する。具体的には、図６に示す実施例１と同じであるので、詳述しない。
【０１２６】
本実施例によれば、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する制御装置において、新たに演算されたゲイン値が第一の範囲（条件ａ）が成立する範囲）にある場合、当該ゲイン値をＰＩＤ制御器５のゲイン値として用いることを許可し、前記新たに演算されたゲイン値が第二の範囲（条件ａ）が成立しない範囲）にある場合、当該ゲイン値をＰＩＤ制御器５のゲイン値として用いることを禁止する許可部を備える。また、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する制御装置は、前記制御対象の所望の出力値を演算する演算部と、前記演算された所望の出力値（時系列信号など）と前記制御対象の出力値（時系列信号など）との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整するゲイン値調整部とを備える。また、前記第二の範囲は、前記第一の範囲より外側にある。また、制御装置は、ドローン９を制御する装置である。
【０１２７】
これにより、新たに演算されたＰＩＤゲイン値の許容範囲（絶対値）を規定するので、ＰＩＤゲイン値の変化量が小さくても、不適切なＰＩＤゲイン値を検出できる。また、不適切なＰＩＤゲイン値と判定された場合、当該ゲイン値を用いることを禁止できる。従って、ＰＩＤ制御ゲイン値を安定して調整でき、信頼性及び精度が高いＰＩＤ制御器ゲイン値調整が実現でき、ドローン９の安全性や信頼性などを向上できる。
【０１２８】
以上に説明したように、本発明の実施例によると、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整する制御装置１において、新たに演算されたゲイン値が第一の範囲（例えば、条件ａ）が成立する範囲）にある場合、当該ゲイン値をＰＩＤ制御器５のゲイン値として用いることを許可し、新たに演算されたゲイン値が第二の範囲（例えば、条件ａ）が成立しない範囲）にある場合、当該ゲイン値をＰＩＤ制御器５のゲイン値として用いることを禁止するＰＩＤゲイン値適用許可部３を有するので、新たに演算されたＰＩＤゲイン値の許容範囲（絶対値）の規定によって、ＰＩＤゲイン値の変化量が小さくても、不適切なＰＩＤゲイン値を検出でき、不適切なＰＩＤゲイン値と判定された場合、当該ゲイン値を用いることを禁止できる。従って、ＰＩＤ制御ゲイン値を安定して調整でき、信頼性及び精度の高いＰＩＤ制御器ゲイン値調整が実現できる。
【０１２９】
また、制御対象６の所望の出力値を演算する所望の出力値演算部４と、演算された所望の出力値と制御対象６の出力値との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器５のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部２とを備えるので、制御対象を所望の条件で運転できる。
【０１３０】
また、ＰＩＤゲイン値適用許可部３は、前記新たに演算されたゲイン値が前記第二の範囲にある場合、前記制御対象の動作状態が異常であると判定するとともに、当該ゲイン値をＰＩＤ制御器５のゲイン値として用いることを禁止するので、制御対象を安定して運転でき、さらに、制御対象の異常を判定できる。
【０１３１】
また、ＰＩＤゲイン値適用許可部３は、前記新たに演算されたゲイン値が前記第一の範囲及び前記第二の範囲のいずれとも異なる第三の範囲（例えば、条件ａ）及び条件ｂ）が成立せず、条件ｃ）が成立する範囲）にある場合、当該ゲイン値をＰＩＤ制御器５のゲイン値として用いることを禁止するので、ＰＩＤゲイン値の異常を判定できる。
【０１３２】
また、ＰＩＤゲイン値適用許可部３は、前記新たに演算されたゲイン値が前記第三の範囲にある場合、前記ゲイン値が異常であると判定するとともに、当該ゲイン値をＰＩＤ制御器５のゲイン値として用いることを禁止するので、制御対象を安定して運転でき、さらに、ＰＩＤゲイン値の異常を判定できる。
【０１３３】
また、前記第二の範囲は、前記第一の範囲より外側にあるので、制御対象の異常を的確に判定できる。
【０１３４】
また、前記第三の範囲は、前記第二の範囲より外側にあるので、ＰＩＤゲイン値の異常を的確に判定できる。
【０１３５】
なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲の趣旨内における様々な変形例及び同等の構成が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに本発明は限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えてもよい。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えてもよい。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をしてもよい。
【０１３６】
また、前述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により、ハードウェアで実現してもよく、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。
【０１３７】
各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置、又は、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に格納することができる。
【０１３８】
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、実装上必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。
【符号の説明】
【０１３９】
１  制御装置
２  ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部
３  ＰＩＤゲイン値適用許可部
４  所望の出力値演算部
５  ＰＩＤ制御器
６  発電プラント
７  自動運転車
８  ロボット
９  ドローン
１１  制御装置の記憶装置
１２  制御装置のＣＰＵ
１３  制御装置のＲＯＭ
１４  制御装置のＲＡＭ
１５  制御装置のデータバス
１６  制御装置の入力回路
１７  制御装置の入出力ポート
１８  制御装置の出力回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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