(57)【要約】【課題】複数の制御対象を制御しようとするとき、制御対象間の干渉効果を軽減し、あるいはなくすことのできる制御装置、制御方法、およびプログラムを提供する。【解決手段】実施形態の制御装置は、複数の制御対象を制御する制御システムを構成する制御装置であって、データ取得部と、システム同定部と、制御パラメータ算出部と、制御指令部とを持つ。データ取得部は、前記制御対象の状態を表すデータを取得する。システム同定部は、取得された前記データに基づいて前記制御対象間の動特性モデルを算出する。制御パラメータ算出部は、算出された前記動特性モデルを基に前記制御システム全体を制御するための制御パラメータを算出する。制御指令部は、算出された前記制御パラメータに基づいて前記制御対象に対応するコントローラに制御指令値を送信する。【選択図】図２
2019003291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の制御対象を制御する制御システムを構成する制御装置であって、
前記制御対象の状態を表すデータを取得するデータ取得部と、
取得された前記データに基づいて前記制御対象間の動特性モデルを算出するシステム同定部と、
算出された前記動特性モデルを基に前記制御システム全体を制御するための制御パラメータを算出する制御パラメータ算出部と、
算出された前記制御パラメータに基づいて前記制御対象に対応するコントローラに制御指令値を送信する制御指令部と、
を備える制御装置。
【請求項２】
前記システム同定部は、前記複数の制御対象のうち少なくとも１つの前記制御対象における制御目標の変更を検出し、この制御目標の変更が行われた時点の近傍における前記データに基づいて前記動特性モデルを算出する、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記システム同定部は、予め定められたスケジュールにしたがって自動的に前記動特性モデルを算出する処理を実行する、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
前記制御指令部は、前記システム同定部が前記動特性モデルの算出に必要とするデータを得るためのデータ取得用制御指令値を前記コントローラに送信し、
前記システム同定部は、前記制御指令部が前記データ取得用制御指令値を送信した時点の近傍における前記データに基づいて前記動特性モデルを算出する、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項５】
前記制御対象ごとに設けられた、
請求項１から４までのいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項６】
前記制御対象ごとに設けられた前記コントローラと一体化して成る、
請求項５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記システム同定部が算出した前記動特性モデルと、前記制御パラメータ算出部が算出した前記制御パラメータと、前記制御指令部が送信する前記制御指令値と、前記データ取得部が取得したデータが表す前記制御対象の現在の状態量若しくは現在までの状態量の推移と、の少なくとも１つの項目を表す情報を表示する入出力処理部、
を備える請求項１から６までのいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項８】
前記入出力処理部は、
前記システム同定部が前記動特性モデルを算出する処理を実行させるための指示と、
前記制御パラメータ算出部が前記制御パラメータを算出する際の所望の制御を行うための調整値の設定と、
前記制御パラメータ算出部が前記制御パラメータを算出する処理を実行させるための指示と、
前記制御対象における制御目標の設定と、
の少なくともいずれか１つの操作を受け付ける、
請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
前記システム同定部は、算出した前記動特性モデルと、過去に算出した動特性モデルである過去動特性モデルとを比較し、この両者の間の差の大きさに応じて警告メッセージを出力する、
請求項１から８までのいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項１０】
複数の制御対象を制御する制御システムを構成する制御装置による制御方法であって、
前記制御対象の状態を表すデータを取得するデータ取得過程と、
取得された前記データに基づいて前記制御対象間の動特性モデルを算出するシステム同定過程と、
算出された前記動特性モデルを基に前記制御システム全体を制御するための制御パラメータを算出する制御パラメータ算出過程と、
算出された前記制御パラメータに基づいて前記制御対象に対応するコントローラに制御指令値を送信する制御指令過程と、
を含む制御方法。
【請求項１１】
コンピューターを、
請求項１から９までのいずれか一項に記載の制御装置として機能させるためのプログラム。
【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、制御方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば建物内などにおける環境を制御するために、複数の機械を同時に作動させることがある。例えば、１つの室内を空調する複数の室内機と、各室内機を運転制御するリモートコントローラとを備えた空気調和システムが存在する。室内機は、室内の空気を吸気し、室外機等で調整された空気を、再び当該室内に放出する。このような空気調和システムにおいては、ユーザが設定した設定室内温度を目標値として、この設定室内温度や、予め記憶されている室内機の配置関係の情報に基づいて、リモートコントローラが各々の室内機を個別に自動制御する。これにより、空調運転時における室内の不均一な温度分布状態を解消しようとしている。
【０００３】
また、例えば所定の地域内におけるエネルギー利用効率を高めることを目的として、その地域内に存在する建物の間に熱媒輸送路を設置し、その輸送路を流れる熱媒体の量を制御手段により制御する熱媒体搬送システムも利用されている。このような熱媒体搬送システムを利用すると、地域内において生成された熱エネルギーを建物間で融通し合うことができ、有効に利用することができる。
【０００４】
上に挙げた例は、いずれも、複数の制御対象（例えば、建物や、部屋や、部屋内の所定領域など）の各々において機械を設置して、その状態（例えば、温度）を制御しようとするものである。
【０００５】
しかしながら、複数の制御対象をそれぞれ個別に制御する場合、１つの制御対象を制御する際の状態変化の影響が、他の制御対象に影響を与えることがある。つまり、１つの制御対象における制御値を目標に近付けようとすることが、他の制御対象における制御に悪
影響を生む場合があり得る。即ち、複数の制御対象間での干渉効果を生む場合があり得る。
【０００６】
従来技術では、上記のような干渉効果を考慮していなかった。これにより、複数の制御対象を含んだシステム全体としては、制御性能が悪化し、室内における温度むらが発生したり、熱エネルギーの損失が生じたりすることもあり得た。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１３０７７４号公報
【特許文献２】特許第５９９４１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、複数の制御対象を制御しようとするとき、制御対象間の干渉効果を軽減し、あるいはなくすことのできる制御装置、制御方法、およびプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態の制御装置は、複数の制御対象を制御する制御システムを構成する制御装置であって、データ取得部と、システム同定部と、制御パラメータ算出部と、制御指令部とを持つ。データ取得部は、前記制御対象の状態を表すデータを取得する。システム同定部は、取得された前記データに基づいて前記制御対象間の動特性モデルを算出する。制御パラメータ算出部は、算出された前記動特性モデルを基に前記制御システム全体を制御するための制御パラメータを算出する。制御指令部は、算出された前記制御パラメータに基づいて前記制御対象に対応するコントローラに制御指令値を送信する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態の制御装置を適用した空調システムの全体構成の概略を表す概略図（斜視図）。
【図２】第１の実施形態の制御装置の概略機能構成、およびその機能と制御対象システムとの関係を示すブロック図。
【図３】第１の実施形態の制御装置による処理の手順を示すフローチャート。
【図４】第２の実施形態の制御装置による処理の手順を示すフローチャート。
【図５】第３の実施形態の制御装置を適用した空調システムの全体構成の概略を表す概略図（斜視図）。
【図６】第３の実施形態の制御装置の概略機能構成、およびその機能と制御対象システムとの関係を示すブロック図。
【図７】第４の実施形態の制御装置の概略機能構成、およびその機能と制御対象システムとの関係を示すブロック図。
【図８】第４の実施形態の制御装置が表示するユーザインタフェース画面の一例を示す概要図である。
【図９】第４の実施形態の制御装置による処理の手順を示すフローチャート。
【図１０】第４の実施形態の制御装置による処理であって、算出されたモデルを以前のモデルと比較して判定するための処理の手順を示すフローチャート。
【図１１】第５の実施形態の制御システムにおける制御装置の配置と、制御装置の個数が複数である場合には制御装置間通信線による接続のトポロジーの例を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態の制御装置、制御方法、およびプログラムを、図面を参照して説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態による制御装置を適用した空調システムの全体構成の概略を表す概略図（斜視図）である。同図において、符号１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄは、それぞれ、空調エリアである。空調エリア１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄのそれぞれは、例えば、オフィスビル内のあるフロアにおける部屋を４つの領域に区切ったときの各領域である。同図において、空調エリア１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄは、破線で表した直方体として示されている。
【００１３】
空調エリア１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄは、それぞれ、空調機１１と、コントローラ１２と、センサ１３とを有している。ここで、符号１１，１２，１３のそれぞれには、適宜、サフィックスａ，ｂ，ｃ，ｄを添える場合がある。このサフィックスは、空調エリアと各機器とを対応付ける。例えば、空調エリア１５ａには、空調機１１ａと、コントローラ１２ａと、センサ１３ａとが設けられている。他のサフィックス（ｂ，ｃ，ｄ）に関しても同様である。
【００１４】
空調機１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは、空調機の室内機である。空調機１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは、それぞれ、空調エリア１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの天井に設けられている。空調機１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのそれぞれは、設置された場所における空気を吸気する吸気部と、調整された空気を放出する放出部と、吸気あるいは放出する空気の量を調整するための弁と、空気圧を調整するためのコンプレッサとを有している。
【００１５】
コントローラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、それぞれ、空調機１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄにおけるコンプレッサや弁開度などを制御する装置である。コントローラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、空調機の装置内部に設けられる内部コントローラであってもよい。
【００１６】
センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは、それぞれ、空調エリア１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄにおける物理量を計測する装置である。例えば、センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄのそれぞれは、温度を測定する温度計の機能を有する。また、センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄが、温度だけでなく、他の物理量（湿度など）を測定する機能を有していてもよい。センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄのそれぞれは、計測した物理量（温度等）のデータを、制御装置２０に送信する。
【００１７】
制御装置２０は、空調エリア１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄにおける物理量を制御対象とする制御機能を有する装置である。制御装置２０は、ユーザによって設定されたその時点での目標値（例えば、室内の設定温度）を記憶している。また、制御装置２０は、センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄから、計測された物理量（温度等）のデータのデータを収集する。そして、制御装置２０は、記憶している目標値のデータと、センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄから集めた計測値のデータとに基づいて、コントローラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに与える設定温度を決定する。なお、このとき、制御装置２０は、各空調エリアの状態（例えば、室内温度）が、ユーザによって設定された目標値になるように、コントローラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに与える設定温度を決定する。なお、制御装置２０と、コントローラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの各々とは、通信線１４によって接続されている。つまり、制御装置２０は、コントローラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに対して指令値のデータを送ることができる。
【００１８】
なお、図１に示した構成は一例であり、制御装置２０の制御対象は空調には限定されない。制御装置２０は、例えば、熱源機の熱融通システムや、水道の配水システムや、電力の系統連系システムや、その他のシステムを制御するものであってもよい。いずれの場合にも、本実施形態の制御装置２０を、複数の制御対象間での干渉が生じ得る制御システムを制御するために適用可能である。
【００１９】
以下において、制御対象は室内の温度である場合について説明する。
図２は、本実施形態による制御装置の概略機能構成、およびその機能と制御対象システムとの関係を示すブロック図である。図示するように、制御装置２０は、データ取得部２０１と、システム同定部２０２と、制御パラメータ算出部２０３と、制御パラメータ保存部２０４と、制御指令部２０５と、を備える。
このうち、システム同定部２０２は、データ抽出部２０２１と、モデル算出部２０２２と、を備える。
また、制御指令部２０５は、指令値計算部２０５１と、指令値送信部２０５２と、を備える。
これらの各機能部は、例えば、電子回路を用いて実現される。また、各機能部は、必要に応じて、半導体メモリーや磁気ハードディスク装置などといった記憶手段を内部に備えてよい。また、各機能を、コンピューターおよびソフトウェアによって実現するようにしてもよい。
【００２０】
制御装置２０は、複数の制御対象を制御する制御システムを構成するものである。
なお、ここで、制御対象とは、ある意味では空調機１１とコントローラ１２である。しかし、空調機１１は空調エリア１５の状態を変え得るものであり、その空調エリア１５の状態はセンサ１３によって計測され、計測データが制御装置２０に与えられる。つまり、空調エリア１５と、空調エリア１５に設けられた機器類全体を含んだものを制御対象と捉えてもよい。
【００２１】
データ取得部２０１は、空調エリア１５内（室内や空調機内など）に設けられたセンサ１３から、制御対象の室内温度のデータを取得し、内部に保存する。つまり、データ取得部２０１は、制御対象の状態を表すデータを取得する。データ取得部２０１は、センサ１３からのデータを、例えば電気信号により取得する。
また、データ取得部２０１は、後述する制御指令部２０５が算出した指令値のデータを取得し、内部に保存する。
【００２２】
システム同定部２０２は、データ取得部２０１によって取得されたデータに基づいて、制御対象間の動特性モデルを算出する。
システム同定部２０２内のデータ抽出部２０２１は、動特性モデルを算出するために必要なデータを、データ取得部２０１が取得したデータの中から抽出する。
システム同定部２０２内のモデル算出部２０２２は、データ抽出部２０２１が算出したデータに基づいて、制御対象の動特性を表す動特性モデルを算出する。具体的には、動特性モデルにおける係数の具体的な値を求める。動特性モデルは、例えば取得されたデータに基づいて立てられる方程式を解くことによって求めることができる。動特性モデルの求め方の詳細については、後述する。
【００２３】
制御パラメータ算出部２０３は、システム同定部２０２によって算出された動特性モデルを基に、制御システム全体を制御するための制御パラメータを算出する。
制御パラメータ保存部２０４は、制御パラメータ算出部２０３によって算出された制御パラメータを保存する。
【００２４】
制御指令部２０５は、上記の制御パラメータに基づいて制御対象に対応するコントローラに制御指令値を送信する。
制御指令部２０５内の指令値計算部２０５１は、与えられた制御パラメータに基づいて、コントローラに与えるべき指令値を算出する。
制御指令部２０５内の指令値送信部２０５２は、指令値計算部２０５１によって算出された指令値を、コントローラ１２に送信する。本実施形態の制御装置２０は、複数のコントローラ１２を配下に持つ。したがって、指令値送信部２０５２は、それらのコントローラ１２のそれぞれに、指令値のデータを送信する。
【００２５】
次に、制御装置の処理手順について説明する。
図３は、制御装置２０による処理の手順を示すフローチャートである。なお、空調機の動作中、制御装置２０は、ステップＳ３０１からＳ３０９までの動作を繰り返し実行する。以下、このフローチャートに沿って説明する。
【００２６】
まず、ステップＳ３０１において、データ取得部２０１は、センサ１３において計測された室内温度のデータを取得し、保存する。
ステップＳ３０２において、制御装置２０は、制御対象のシステムの同定を実行するか否かを判定する。システムの同定とは、制御対象であるシステムの動特性モデルを計算し、モデルを作成する、あるいはモデルを更新することである。システム同定の実行は、例えば何らかのポリシーに基づくなどして、ユーザが手動で実行させるようにしてもよい。この場合、ユーザは、同定実行するか否かを表す情報を制御装置２０に入力する。また、システム同定の実行を、所定の期間ごとに自動的に行わせるように設定しておいてもよい。一例として、システムにおける熱の伝達特性が変化すると思われる季節の変わり目（春夏秋冬の境い目）などに自動的に行わせるように設定しておいてもよい。システム同定を実行すると判定した場合（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）、次のステップＳ３０３に進む。システム同定を実行しないと判定した場合（ステップＳ３０２：ＮＯ）、ステップＳ３０７の処理へ飛ぶ。
【００２７】
ステップＳ３０３に進んだ場合、ステップＳ３０３において、システム同定部２０２内のデータ抽出部２０２１は、データ取得部２０１で保存しているデータから、同定の処理に必要なデータを抽出する。同定処理に必要とするデータは、空調機１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの設定温度が変化した時点の前後における計測温度の時系列データである。また、同定処理に必要とするデータとして、空調機を起動した時点の前後、もしくは空調機を停止させた時点の前後における計測温度の時系列データを用いてもよい。データ抽出部２０２１は、設定温度の変化時点、空調機の起動時点、空調機の停止時点のいずれか１回だけの前後の時系列データを抽出するようにしてもよい。あるいは、データ抽出部２０２１は、それらの複数回の時点の前後の時系列データを抽出し、それぞれの時系列データで求めたモデルのパラメータ値を平均して用いるようにしてもよい。
【００２８】
ステップＳ３０４において、システム同定部２０２内のモデル算出部２０２２は、データ抽出部２０２１によって抽出された時系列データを元に、システムの動特性モデルを同定する処理を行う。
図１に示したシステムを前提として、モデル算出部２０２２がモデルを算出する（システムを同定する）方法の一例を以下で説明する。
【００２９】
室内温度の動特性に着目すると、室内に発熱源が無い場合には、空調エリア１５ａの温度変化は隣り合うエリアとの温度差による熱の移動と、空調機によって与えられる熱の移動でモデル化できる。空調エリア１５ａは空調エリア１５ｂおよび空調エリア１５ｃに隣接するため、その動特性は下の（１）式で表すことができる。
【００３０】
【数１】
2019003291.tif 000003
【００３１】
なお、（１）式および以後の式において、サフィックス１，２，３，４は、それぞれ、空調エリア１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄに対応する。
ｘ１，ｘ２，ｘ３は、それぞれ、空調エリア１５ａ，１５ｂ，１５ｃの温度計測値である。また、ｕ１は、空調エリア１５ａにおける空調機１１ａの設定温度である。また、
ａ１２，ａ１３は、それぞれ、サフィックスで示される空調エリア間の熱移動の特性を示す係数である。また、ｂ１は、空調機１１ａの動特性を表す係数である。同様に、他の空調エリアの特性も、それぞれの隣接空調エリアとの関係に基づいて、下の（２）式、（３）式、および（４）式で表せる。
【００３２】
【数２】
2019003291.tif 000004
【００３３】
【数３】
2019003291.tif 000005
【００３４】
【数４】
2019003291.tif 000006
【００３５】
システム同定処理の目的は、動特性を示す係数ａｉｊおよびｂｉ（ｉ，ｊ＝１，２，３，４）の値を求めることである。なお、室内温度ｘｉおよび空調機設定温度ｕｉは適宜計測され、データ取得部２０１によって取得され、保存されている数値である。
また、微分値ｘｉ（ｉ＝１，２，３，４）（ただし、ｘの上にドット）は、離散時間で取得される値に基づいて、近似値として求めることが可能である。即ち、計測された温度の現在値ｘｉ（ｋ）とその１周期前の値ｘｉ（ｋ−１）との差分と、周期（制御周期）であるΔｔを用いて、｛ｘｉ（ｋ）−ｘｉ（ｋ−１）｝／Δｔを計算することにより、微分値の近似値を求めることが可能である。
つまり、モデル算出部２０２２は、計測された温度ｘｉと、その温度の時間微分値（の近似値）ｘｉ（ｘの上にドット）と、設定温度ｕｉの数値を取得可能である。これらの値を（１）式〜（４）式に代入することにより、（１）式〜（４）式は、係数ａｉｊおよびｂｉを変数とする方程式と見なすことができる。
【００３６】
データ抽出部２０２１によって時系列データが抽出されているため、それら各時点のデータを用いることにより、モデル算出部２０２２は、係数ａｉｊおよびｂｉに関する複数の方程式を作り出す。そして、モデル算出部２０２２は、その連立方程式を解くことにより、係数ａｉｊおよびｂｉの具体的な値を算出することができる。
なお、連立方程式を解くための計算手順の一例として、モデル算出部２０２２は、連立方程式の係数を要素とする行列の疑似逆行列を解く手順を用いることもできる。
つまり、上記手順により得られる係数ａｉｊおよびｂｉの値の集合が、制御対象システムの動特性モデルである。
【００３７】
例えば、（１）式は、係数ａ１２とａ１３とｂｉの３つの係数を含む。この（１）式に、時系列データから得られる３つの時点の数値データを代入することにより、下の（５）式、（６）式、（７）式が得られる。
【００３８】
【数５】
2019003291.tif 000007
【００３９】
【数６】
2019003291.tif 000008
【００４０】
【数７】
2019003291.tif 000009
【００４１】
ここで、Ｃｍｎ（ｍ＝１，２，３，  ｎ＝１，２，３，４）は、時系列データを代入することによって得られる定数である。つまり、３変数の３元連立一次方程式が得られる。この一次方程式は、特殊な場合を除いて解くことができ、ａｉｊおよびｂｉの値を求めることができる。その特殊な場合においても、より多くの時点のデータを用いることによって解ける場合がある。
【００４２】
なお、上では、連立一次方程式の正確な解を求める場合について説明したが、３変数に対して、時系列データが４つの時点以上のデータである場合にも、モデル算出部２０２２は、疑似逆行列を用いることにより、２乗誤差が最小となる係数ａｉｊ，ｂｉ
の値を求めることができる。
【００４３】
なお、モデル算出部２０２２が上記の計算により動特性を求める場合、制御対象の状態量（ここでは、計測温度や設定温度）が大きく変化する時点でのデータを用いることが望ましい。制御対象の状態量の変化が少ない時間帯のデータを用いても、各方程式が互いに似たもの（方程式が表す平面が互いに平行に近いもの）となり、精度よく正しい動特性を求めることが困難、あるいは不可能となってしまう。先に述べたデータ抽出部２０２１が空調機の設定温度の変化、もしくは空調機の起動や停止のタイミングにおける時系列データを用いる理由は、精度よく正しい動特性を得るためである。
【００４４】
また、モデル算出部２０２２が、より次数の高いシステムを同定するようにしてもよい。例えば、設定温度が実際に室内温度に反映されるまでに時間遅れのあるシステムを、下の（８）式および（９）式で表せる。
【００４５】
【数８】
2019003291.tif 000010
【００４６】
【数９】
2019003291.tif 000011
【００４７】
ここで、同じく図１のシステムを前提として、ｉ，ｊ＝１，２，３，４である。また、ａ´ｉｊ，ｂ´ｉ，ｃ´ｉ，ｄ´ｉ（ｉ，ｊ＝１，２，３，４）は、動特性を示す係数である。また、ｖｉは、設定温度の反映遅れを表す状態量である。また、Ｎｉは、サフィックスｉで示される空調エリアと隣接する空調エリアのサフィックスの集合である。
上の（８）式は、計測される温度ｘｉの時間微分値は、隣接する空調エリアとの温度差（係数ａ´ｉｊがかかる）による影響と、状態量ｖｉによる影響とで決まることを表している。
また、上の（９）式は、状態量状態量ｖｉの時間微分値は、状態量ｖｉの値（係数ｃ´ｉがかかる）と、設定温度ｕｉと計測される温度ｘｉとの温度差（係数ｄ´ｉがかかる）によって決まることを表している。
【００４８】
一般に、状態量ｖｉを直接センサなどで計測することは難しい。そのため、モデル算出部２０２２は、空調機の起動／停止の切り替えがあるときの前後の時間の時系列データを用いる。まず、モデル算出部２０２２は、空調機停止時の時系列データ、即ち、ｖｉ＝０となる場合のデータを用いることで、（８）式に基づく方程式を解く計算をして、係数ａ´ｉｊを求める。その後、モデル算出部２０２２は、既に求められたモデル算出部２０２２は、の値と、空調機起動時の時系列データを用いて、残りの係数ｃ´ｉ，ｄ´ｉを求める。このように、モデル算出部２０２２は、同定のための２段階の手順を行うことにより動特性モデルを求めることができる。
【００４９】
以上、２種類の同定方法について説明した。制御対象であるシステムの動特性や、求められ制御性能により、同定するモデルの形式を変更してもよい。また、上述した２種類の同定手法はあくまで一例であり、その他の方法によってモデルを算出するようにしてもよい。例えば、空調機の起動／停止時のデータを用いることでステップ応答を作り出し、その応答波形からモデルパラメータの値を求めるステップ応答法などの手法を用いることも可能である。
以上、ステップＳ３０４の処理として、モデル算出部２０２２が道徳性モデルを求めた。即ち、モデル算出部２０２２がシステムを同定した。
【００５０】
次にステップＳ３０５において、制御パラメータ算出部２０３は、システム同定部２０２によって求められた動特性モデルに対して最適な制御パラメータを算出する。
【００５１】
制御パラメータ算出部２０３による最適パラメータ算出方法の一例を説明する。
システムの動特性モデルが与えられている場合、最適な制御パラメータを決定する方法として、ＬＱ最適制御によるパラメータ決定方法が広く知られている。制御パラメータ算出部２０３は、このＬＱ最適制御の方法を用いることができる。前記の（１）式〜（４）式をまとめると、次の（１０）式で表すことができる。
【００５２】
【数１０】
2019003291.tif 000012
【００５３】
（１０）式の左辺（ｘの上にドット）は、ｘの時間微分である。（１０）式において、ｘおよびｕは、下の（１１）式で表されるベクトル（列ベクトル）である。
【００５４】
【数１１】
2019003291.tif 000013
【００５５】
なお、ベクトルの右肩の「Ｔ」は、転置を表す。
上の（１０）式に対して、最適化を行うための評価関数を（１２）式で与える。
【００５６】
【数１２】
2019003291.tif 000014
【００５７】
ここで、Ｑ＝ｄｉａｇ（ｑ１，ｑ２，ｑ３，ｑ４）およびＲ＝ｄｉａｇ（ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４）は、重み行列である。ｄｉａｇ（）は、対角行列を表す。つまり、Ｑは、ｑ１，ｑ２，ｑ３，ｑ４を対角要素とする４行４列の行列（対角要素以外の要素は、０）である。また、Ｒは、ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４を対角要素とする４行４列の行列（対角要素以外の要素は、０）である。重み行列Ｑ，Ｒは、ユーザが所望の制御を行うために調整する値である。例えば、空調エリア１５ａの温度ｘ１の変動量を抑えて目標温度に精度良く制御したい場合には、そのエリアに対応する重みｑ１の値を大きくするなどといった調整ができる。他にも、ユーザの嗜好に合わせてＱとＲを調整することが可能である。なお、モデルが更新される都度、ユーザがこの重みの値を更新してもよいし、最初に定めた重みの値を記憶しておき、その同じ値を何度も繰り返し使用してもよい。
【００５８】
制御パラメータ算出部２０３は、（１２）式で表される評価関数を最小化することによって、最適化を達成し、最適な制御パラメータであるＫ＝［Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４］Ｔを求める。なお、Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４は、それぞれ１行４列のベクトルである。つまり、Ｋは、４行４列の行列である。制御パラメータ算出部２０３は、このＫの値を、下の（１３）式、（１４）式、（１５）式を用いて計算することができる。
【００５９】
【数１３】
2019003291.tif 000015
【００６０】
【数１４】
2019003291.tif 000016
【００６１】
【数１５】
2019003291.tif 000017
【００６２】
つまり、制御パラメータ算出部２０３は、（１３）式および（１４）式の条件を満たすＰを用いて、（１５）式を計算することにより、最適パラメータＫを算出する。
【００６３】
そして、ステップＳ３０６において、制御パラメータ保存部２０４は、制御パラメータ算出部２０３によって求められた最適パラメータＫを内部に保存する。
ステップＳ３０３からＳ３０６までの処理により、システムが同定され、そのシステムを制御するための最適なパラメータが算出され、保存された。
【００６４】
ステップＳ３０７において、制御指令部２０５内の指令値計算部２０５１は、制御パラメータ保存部２０４によって保存されたパラメータを読み込む。
なお、ステップＳ３０２での判定結果が「ＹＥＳ」であった場合には、直前に実行されたステップＳ３０３からＳ３０６までの処理で得られた制御パラメータを、指令値計算部２０５１は読み込む。
また、ステップＳ３０２での判定結果が「ＮＯ」であった場合には、ステップＳ３０２からＳ３０７に直接制御が移される。この場合には、繰り返し処理における前回またはそれより前の処理で算出され、保存されていた制御パラメータを、指令値計算部２０５１が読み込む。
【００６５】
ステップＳ３０８において、指令値計算部２０５１は、読み込んだ制御パラメータを用いて、制御指令値を算出する。具体的には、指令値計算部２０５１は、制御パラメータＫおよび状態量ｘを用いて、下の（１６）式の計算を行うことによって制御指令値ｕを求める。なお、（１１）式にも示した通り、ｘは４行１列のベクトルである。また、求められる制御指令値ｕは、４行１列のベクトルである。
【００６６】
【数１６】
2019003291.tif 000018
【００６７】
最後にステップＳ３０９において、制御指令部２０５の指令値送信部２０５２は、算出された制御指令値を、空調機のコントローラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに送信する。
【００６８】
以上、ステップＳ３０１からＳ３０９までの処理が、制御の１周期の処理である。制御装置２０は、空調システムの制御を続ける場合にはステップＳ３０１に戻って制御の次の周期の処理を行う。このように処理を繰り返すことにより、制御装置２０は、所望の制御を達成する。
一方、制御装置２０は、空調システムの制御を終了する場合には本フローチャート全体の処理を終了する。
【００６９】
なお、上で説明したシステムの同定方法や、制御パラメータの決定方法や、制御指令値の算出方法などはあくまで一例である。これらの一部または全部を他の手法に置き換えても、制御装置２０を実施することは可能である。
【００７０】
本実施形態によれば、制御装置２０は、空調システムにおける空調エリア間（前述の例においては、空調エリア１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの相互間）での熱移動による干渉の動特性のモデルを算出することができる。また、制御装置２０は、算出されたモデルに適した制御パラメータ（あるいは最適な制御パラメータ）を計算し、その制御パラメータに対応する制御指令値を算出できる。そして、制御装置２０は、求められた制御指令値を、空調機のコントローラに送信する。このような制御を行うことにより、空調エリア間の干渉を考慮せずに制御を行った場合に比べて、室内の温度むらを削減したり、空調の効きすぎを防止したりするなど、良好な制御が可能となる。また、重み行列（前述のＱ，Ｒ）を調整することにより、ユーザが所望の制御を行うことが可能となる。
また、例えば、季節が変わったり、室内の什器類等の配置が変更されたり、空調機の故障やフィルタ詰まりなどの影響で動特性が変化したりした場合でも、制御装置２０が容易に最新のモデルを算出して、モデルを更新することができる。これにより、諸環境が変わっても、常に最適な制御を行うことが可能となる。
【００７１】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。なお、ここでは、既に説明した実施形態と共通する事項については説明を省略する場合があり、本実施形態に特有の事項を中心に説明する。
【００７２】
本実施形態による制御装置２０は、システムを同定するためのデータが得られない場合に、システム同定用のデータを得るための制御を行う。つまり、制御装置２０は、システム同定用のデータを得るための空調機の制御指令値をコントローラに送信する。そして、その制御指令値に基づいて空調機を動作させ、その応答である温度のデータをセンサから取得する。
具体的には、制御指令部２０５は、システム同定部２０２が動特性モデルの算出に必要とするデータを得るためのデータ取得用制御指令値をコントローラ１２に送信する。そして、システム同定部２０２は、制御指令部２０５がデータ取得用制御指令値を送信した時点の近傍（前後、若しくは後のみ）におけるデータ（センサ１３が取得したデータ）に基づいて動特性モデルを算出する。
なお、このとき、制御指令部２０５は、複数の空調機（制御対象）のうち少なくとも一台に設定値変更もしくは運転の起動停止の変更を行う指令を与える。
【００７３】
本実施形態による制御装置２０の概略機能構成は、第１の実施形態におけるそれ（図２を参照）と同様である。ただし、本実施形態による制御装置２０は、データ獲得のための空調機の運転を行う点において、特徴的な処理手順を有している。
【００７４】
図４は、本実施形態による制御装置の処理の手順を示すフローチャートである。以下では、フローチャートに沿って、その処理手順について説明する。
同図において、ステップＳ３０１からＳ３０９までの各ステップにおける処理は、図３に示したステップ（同一の符号を付している）の処理と同様のものである。したがって、これらのステップの各々については、ここでの説明を省略する。
つまり、本実施形態では、ステップＳ４０１においてデータを作成するか否かを判定し、作成する場合（「ＹＥＳ」と判定された場合）には、そしてその場合にのみ、ステップＳ４０２のデータ作成処理を行うことが特徴である。
【００７５】
ステップＳ４０１において、システム同定部２０２は、データ作成の処理を実行するか否かを判定する。
例えば、システム同定部２０２は、ユーザから入力される指示の内容に応じて、データ作成の処理を実行するか否かを判定する。
また、例えば、システム同定部２０２は、あらかじめ定められたスケジュールにしたがって、データ作成の処理を実行するか否かを判定する。
また、例えば、システム同定部２０２は、同定に必要となるデータが不足する場合にデータ作成の処理を実行するようにしてもよい。この場合、システム同定部２０２は、システムを同定するために充分なデータをデータ取得部２０１が取得して記憶しているか否かを分析する。そして、充分なデータがそろっていない場合、システム同定部２０２は、データ作成の処理を行うことを決定する。システム同定のためにデータが既に充分にそろっている場合には、システム同定部は、データ作成の処理を行わないことを決定する。
【００７６】
上記の判定の結果、データ作成を実行する場合（ステップＳ４０１：ＹＥＳ）、ステップＳ４０２に処理を進める。データ作成を実行しない場合（ステップＳ４０１：ＮＯ）、ステップＳ３０２に処理を進める。
ステップＳ３０２に進んだ場合、制御装置２０は、図３においても説明したステップＳ３０２からＳ３０９までの処理を事項する。
【００７７】
ステップＳ４０２に進んだ場合、ステップＳ４０２において、指令値計算部２０５１は、システム同定用のデータを作成するための空調機の制御指令値を作成する。システムのモデルを同定のためには、設定温度が変更された時点の前後や、空調機の起動／停止の変更が行われた時点の前後の時系列データを必要とする。指令値計算部２０５１は、次のような指令値のデータを作成する。
【００７８】
例えば、複数の空調機１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ（図１を参照）のうち、少なくとも１台の設定温度を、現在の設定温度の値から、上げる若しくは下げるような指令値を、指令値計算部２０５１が作成する。これにより、設定温度を変化させた時点の前後の時系列の室内温度データを、空調エリアごとに、制御装置２０は取得できる。
また、例えば、設定温度を変更する代わりに、空調機の運転を、起動している状態から停止させ、若しくは停止している状態から起動させるように切り替えるための指令のデータを、指令値計算部２０５１が作成する。
そして、上記のいずれの場合においても、対象の空調機以外については、設定温度や停止／起動の状態を変化させない。つまり、設定温度を変更する空調機以外の空調機、あるいは停止／起動の状態を変更する空調機以外の空調機については、システム同定用データを作成している時間帯においては、設定値等が変更されないように制御の指令値をロックする（変えずに維持する）。
【００７９】
また、指令値計算部２０５１は、各空調機について、上記の処理を行い、それぞれの場合における計測データ（温度データ）を取得する。つまり、空調機１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの４台のそれぞれに対して、指令値計算部２０５１は、設定値の変更等を行う。各空調機についてモデルの数式がある（例えば、（１）式から（４）式まで）ので、これらのモデルのそれぞれの係数を求めるためには、それぞれの空調機の設定値を変更する動作が必要である。
【００８０】
また、例えば、このとき空調機１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのうち１台のみの設定温度を変え、残り３台についてはその時の設定値を維持することで、居室全体の急激な温度変化をなくすこともできる。これにより、室内全体の温度を急激に変えたり、室内にいる人の不快感を上げたりすることなく、システム同定用のデータを収集することも可能である。
または、一日のうちの朝の空調起動時や夜の空調停止時に、すべての空調機を一斉に起動したり停止させたりするのではなく、１台ずつ順番に起動したり、若しくは停止させたりすることもできる。それらの起動または停止の時点の前後の時間帯に時系列のデータ採取を行うことで、システム同定のために有効なデータを取得しつつ、室内にいる人が不快感を覚える時間を減らすもできる。
【００８１】
なお、既に述べたように、本実施形態による同定データ作成の実行タイミングは、ユーザからの指示の入力に基づくものであってもよいし、あらかじめスケジュールされた時刻にシステム同定用のデータの作成処理を開始するように設定・登録しておいてもよい。若しくは、システム同定用のデータ抽出を行う際に、同定に必要となるデータが不足する場合にデータ作成の処理を実行するようにしても良い。
なお、上記の手順により同定用データが作成された後は、制御装置２０は、第１の実施形態と同じ処理（ステップＳ３０２からＳ３０９まで）を行う。
また、制御装置２０は、空調機の制御を終了する場合には、ステップＳ３０９からＳ３０１に戻らず、このフローチャート全体の処理を終了させる。
【００８２】
以上説明したように、本実施形態によれば、モデルを同定するために必要なデータを取得することができる。また、そのデータを取得する際、制御対象への影響（例えば、空調機の場合には室内にいる人への影響）を最小限に抑えることができる。これにより、モデルを適切に同定できないために制御パラメータが最適に算出できない、という状況を回避することができる。つまり、制御性能が悪化することを防ぐことができる。
【００８３】
また、本実施形態によれば、システム同定部２０２は、予め定められたスケジュールにしたがって自動的に動特性モデルを算出する処理を実行することができる。予め決められたスケジュールとは、例えば、季節の変わり目でモデルの更新が望まれる時期や、制御対象である空調機の通常の運転を停止することのできる日時などであるが、ここに例示したものに限られない。これにより、人手によることなく、自動的に動特性モデルの更新を行うことができる。
【００８４】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。なお、ここでは、既に説明した実施形態と共通する事項については説明を省略する場合があり、本実施形態に特有の事項を中心に説明する。
【００８５】
第１の実施形態における１台制御装置が、複数の（４台すべての）空調機の制御をカバーしていたのに対し、本実施形態の制御装置は各空調機（即ち、各コントローラ）に対応して分離されている。つまり、空調機４台のそれぞれに対応して、制御装置が設けられている。
【００８６】
図５は、本実施形態による制御装置を適用した空調システムの全体構成の概略を表す概略図（斜視図）である。第１の実施形態（図１）と同様に、室内に空調エリア１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄが存在している。そして、本実施形態では、空調エリアごとに、制御装置５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄが、それぞれ、コントローラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに併設され、接続されている。また、第１の実施形態では、センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄで計測された値をすべて制御装置２０に集約していた。これに対して、本実施形態では、センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは、それぞれ、対応する制御装置５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄのみに、計測値のデータを送信する。また、本実施形態では、制御装置間通信線５１が、制御装置５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを相互に接続している。そして、制御装置５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄは、制御装置間通信線５１を介して通信を行うことにより、データを共有する。つまり、例えばセンサ１３ａで計測された計測値のデータは、まず制御装置５０ａに送られ、制御装置５０ａから他の制御装置に送信される。また、他のセンサの値についても同様である。このようにして、制御装置５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄは、すべてのセンサからのデータを取得できる。
つまり、本実施形態の特徴として、制御装置５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄは、制御対象ごとに設けられている。
なお、上記の制御装置５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄのそれぞれを、単に制御装置５０と呼ぶ場合がある。
【００８７】
図５に示す概略図では、１つの制御装置５０とそれに対応するコントローラ１２とを別体としている。しかし、制御装置５０と対応するコントローラ１２とを一体化した構成としてもよい。その場合には、本実施形態の制御装置５０を、既存のコントローラ１２の装置の内部に設けることもできるという利点がある。
【００８８】
図６は、制御装置５０の概略機能構成を示すブロック図である。図示するように、制御装置５０は、データ取得部２０１と、システム同定部２０２と、制御パラメータ算出部２０３と、制御パラメータ保存部２０４と、制御指令部２０５と、コントローラ５２と、制御装置間データ通信部６０１と、を備える。データ取得部２０１と、システム同定部２０２と、制御パラメータ算出部２０３と、制御パラメータ保存部２０４と、制御指令部２０５とは、第１の実施形態におけるそれらと、それぞれ同様の機能を有するものである。つまり、本実施形態による制御装置５０は、第１の実施形態における制御装置２０が有していた機能に加えて、コントローラ５２と、制御装置間データ通信部６０１とを有することが特徴である。
【００８９】
コントローラ５２は、図５に示したコントローラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに相当するものである。コントローラ５２は、制御指令部２０５からの制御値を受信し、空調機１１におけるコンプレッサや弁開度などを制御する装置である。このように、本実施形態におけるコントローラ５２は、機能構成として制御装置５０内に組み込まれている。つまり、図６に示す制御装置５０は、前述の、制御装置とコントローラとを一体化した構成によるものである。
制御装置間データ通信部６０１は、制御装置間通信線５１（図５）を介して、他の制御装置との間で通信を行うものである。制御装置間データ通信部６０１が、計測値（温度）等のデータを、他の制御装置に向けて送信したり、他の制御装置から受信したりする。
【００９０】
制御装置５０は、上記のように、他の制御装置５０との間でデータの交換を行うことができる。本実施形態において、データ取得部２０１は、データを取得する（第１の実施形態における図３のステップＳ３０１に対応する）際に、自装置に対応するセンサ１３での計測値と、他の制御装置５０に対応するセンサ１３での計測値とを、取得する。つまり、データ取得部２０１は、自装置に対応するセンサ１３から計測値のデータを直接受信するとともに、他の制御装置５０から他の制御装置５０に対応するセンサにおける計測値のデータを、制御装置間通信線５１を介して受信する。
【００９１】
制御装置５０の処理手順は、データ取得部２０１がデータを取得する際の送信元が上記の通りに異なることを除いて、第１の実施形態における処理手順（図３）と同様のものである。
【００９２】
以上説明したように、本実施形態によれば、制御装置の機能を、各空調機に対応する形で分散配置させた。これにより、制御装置の機能を、既存のコントローラ（例えば、空調機の内部コントローラ）の中に組み込むこともできる。つまり、複数の空調機を含んで構成される既存の空調システムに、制御装置間通信線を加えるだけで、低コストに本実施形態を実施し効果を得ることができる。なお、本実施形態において得られる制御パラメータ値や、制御指令値や、得られる制御性能は、第１の実施形態におけるそれらと同様のものである。
【００９３】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。なお、ここでは、既に説明した実施形態と共通する事項については説明を省略する場合があり、本実施形態に特有の事項を中心に説明する。
【００９４】
図７は、本実施形態による制御装置の概略機能構成を示すブロック図である。図示するように、制御装置８０は、データ取得部２０１と、システム同定部２０２と、制御パラメータ算出部２０３と、制御パラメータ保存部２０４と、制御指令部２０５と、モデル変化判定部８０１と、画面入出力処理部８０２と、を備える。つまり、制御装置８０は、第１の実施形態による制御装置２０が有する機能に加えて、モデル変化判定部８０１と、画面入出力処理部８０２とを備える。
また、制御装置８０は、外部の入出力端末装置８１０に接続される。入出力端末装置８１０は、ディスプレイ装置などの表示手段と、キーボードやマウス（あるいはタッチパッドやペンタブ）などの入力手段を有する。
【００９５】
本実施形態による制御装置８０は、算出されたモデルの係数値が、以前に算出されたモデルの係数値と大きく異なることはないかどうかの判定を行う。
モデル変化判定部８０１は、システム同定部２０２のモデル算出部２０２２が算出した最新の（直近の）動特性モデルの係数値と、モデル算出部２０２２が以前に算出した動特性モデルの係数値とを比較し、両者間の乖離度合いについて判定する。この判定の処理の詳細については、後述する。
画面入出力処理部８０２は、制御装置８０が内部に保持する各種データを入出力端末装置８１０に表示させる。また、画面入出力処理部８０２は、入出力端末装置８１０から入力される各種情報（制御装置８０における設定値や、制御装置８０が有する特定の処理機能を実行させるための指示）を取得する。なお、画面入出力処理部８０２を、単に「入出力処理部」とも呼ぶ。
【００９６】
また、画面入出力処理部８０２は、具体的に次のような処理を行う。
画面入出力処理部８０２は、システム同定部２０２が算出した動特性モデルと、制御パラメータ算出部２０３が算出した制御パラメータと、制御指令部２０５が送信する制御指令値と、データ取得部２０１が取得したデータが表す制御対象の現在の状態量若しくは現在までの状態量の推移と、の少なくとも１つの項目を表す情報を表示する。ここで、制御対象の状態量とは、例えば、センサによって計測された室内温度や、各時点での空調機に対する設定温度などである。
また、画面入出力処理部８０２は、システム同定部２０２が動特性モデルを算出する処理を実行させるための指示と、制御パラメータ算出部２０３が制御パラメータを算出する際の所望の制御を行うための調整値（前述の重み行列Ｑ，Ｒなど）の設定と、制御パラメータ算出部２０３が制御パラメータを算出する処理を実行させるための指示と、制御対象における制御目標（目標とする設定温度）の設定と、の少なくともいずれか１つの操作を受け付ける。
【００９７】
図８は、本実施形態による制御装置８０がディスプレイ装置等に表示するユーザインタフェース画面の一例を示す概要図である。図示するように、ユーザインタフェース画面７０は、制御装置による制御状況を表示するとともに、ユーザからの設定値の更新を受け付けることができるよう構成されている。このユーザインタフェース画面７０を用いて、ユーザは、現在の制御状況を確認するとともに、適宜、設定値を更新することが可能となる。
【００９８】
このユーザインタフェース画面７０は、複数の部分から成っている。図示するように、ユーザインタフェース画面７０は、温度表示部７１と、温度設定領域７２と、目標温度変更ボタン７３と、温度履歴表示エリア７４と、切替ボタン７５と、同定結果表示エリア７６と、同定手動実行ボタン７７と、制御パラメータ表示部７８と、重み行列設定領域７９と、パラメータ再計算ボタン８２と、適用ボタン８１とを備えている。
【００９９】
温度表示部７１は、空調エリアごとの、現在の室内温度および目標温度を表示する。
温度設定領域７２は、目標温度を変更する空調エリアと変更後の設定値と選択することのできる領域である。
目標温度変更ボタン７３は、温度設定領域７２で選択された情報を用いて設定値の変更を行うためのボタンである。
温度履歴表示エリア７４と、空調エリアごとの温度変化履歴をグラフの形式で表示する。なお、温度履歴表示エリア７４は、計測された室内温度と目標温度との両方をグラフとして表示する。
切替ボタン７５は、温度履歴表示エリア７４において表示する空調領域を切り替えるためのボタンである。本例では、エリア１から４までの４つのボタンが表示されている。なお、エリア１から４までが、それぞれ、空調エリア１５ａから１５ｄまでに対応する。切替ボタン７５が押されて空調エリアのいずれかが選択されると、温度履歴表示エリア７４のグラフが再描画されるようになっている。
【０１００】
同定結果表示エリア７６は、制御装置によって同定された結果であるモデルのパラメータ等を表示する。なお、同定結果表示エリア７６は、最新の同定結果を表示する領域（図中において「結果」と示されている領域）と、前回の同定結果の値を表示する領域（図中において「前回値」と示されている領域）とを含む。また、前回計算時の値と比べて、今回の最新の同定結果が大きく乖離するとき（即ち、乖離量が所定の閾値を超えるとき）に警告メッセージをあわせて表示する。同定結果表示エリア７６は、
なお、制御パラメータ算出部２０３が、最新の同定結果による値と、前回の同定結果による値との差分を計算し、その差分の絶対値が所定の閾値を超えているか否かを判定する。
同定手動実行ボタン７７は、データ取得部２０１で蓄積されているデータを用いて、モデルの同定の処理を実行するトリガーを手動で与えるためのボタンである。
制御パラメータ表示部７８は、その時点での制御パラメータの値を表示する。
重み行列設定領域７９は、制御パラメータ調整用に、重み行列（Ｑ，Ｒ）を設定するための領域である。
パラメータ再計算ボタン８２は、重み行列設定領域７９に設定された重み行列の値を用いて、制御パラメータを再計算する処理を行わせるためのボタンである。
適用ボタン８１は、計算された制御パラメータを制御装置に適用するためのボタンである。
【０１０１】
なお、上で説明したユーザインタフェース画面７０の構成は、単なる一例である。他の形態による画面構成を用いて、制御装置の状態を表示させたり、設定値を設定させたりするようにしてもよい。
【０１０２】
次に、本実施形態による制御装置８０の処理の手順を説明する。
図９は、制御装置８０の処理の手順を示すフローチャートである。以下、このフローチャートに沿って説明する。
【０１０３】
まず、ステップＳ９０１において、画面入出力処理部８０２は、入出力端末装置８１０から入力された入力情報を読み込む。そして、画面入出力処理部８０２は、入出力端末装置８１０からの入力に対応して、制御装置８０内に記憶するデータを更新する。
例えば、目標温度の設定が変更された場合（図８における目標温度変更ボタン７３）、画面入出力処理部８０２は、制御パラメータ算出部２０３が保持する設定温度のデータを更新する。また、例えば、制御パラメータの重み行列（Ｑ，Ｒ）の値が変更された場合（図８における重み行列設定領域７９）、画面入出力処理部８０２は、制御パラメータ算出部２０３が保持する重み行列のデータを更新する。
【０１０４】
次に、制御装置８０は、ステップＳ３０１からＳ３０３までの処理を、実行する。このステップＳ３０１からＳ３０３までの処理は、第１の実施形態におけるステップＳ３０１からＳ３０３までの処理（図３）と同様のものである。
【０１０５】
ただし、ステップＳ３０２においてシステムの同定を実行しないと判定された場合（ステップＳ３０２：ＮＯ）には、次にステップＳ３０７に飛ぶ。
ステップＳ３０２においてシステムの同定を実行すると判定された場合（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）には、ステップＳ３０３からステップＳ９０２に進む。
ステップＳ９０２において、制御装置８０のモデル算出部２０２２は、システムを同定する処理を行うとともに、得られたモデルのパラメータ値を制御パラメータ保存部２０４に保存する。さらに、モデル算出部２０２２は、算出されたモデルの値（同定結果）を以前（過去）のモデルの値と比較する。なお、この比較処理については、後で図１０を参照しながら説明する。比較処理の結果、直近に算出されたモデルの係数値と、以前に算出されたモデルの係数値との間の乖離が所定の基準よりも大きいときには、モデル算出部２０２２は、例えば「同定結果が大きく変化しました」などという警告メッセージを出力する。モデル算出部２０２２が出力するこのような警告メッセージは、画面入出力処理部８０２によって、例えば入出力端末装置８１０などに表示される。
【０１０６】
次に、制御装置８０は、続くステップＳ３０５からＳ３０９までの処理を実行する。このステップＳ３０５からＳ３０９までの処理は、第１の実施形態におけるステップＳ３０５からＳ３０９までの処理（図３）と同様のものである。
【０１０７】
次に、Ｓ９０３において、画面入出力処理部８０２は、入出力端末装置８１０における画面出力を更新する。具体的には、画面入出力処理部８０２は、取得した温度計測値およびその履歴、システム同定の結果、モデル比較の結果、パラメータ算出の結果を、更新して入出力端末装置８１０に表示する。
ステップＳ９０３の処理が終わると、通常、制御装置８０は、最初のステップＳ９０１に戻って、次の処理を繰り返す。
ただし、空調機の制御を終える場合には、ステップＳ９０３の処理の終了後、制御装置８０は、本フローチャート全体の処理を終了する。
【０１０８】
図１０は、図９のフローチャートにおいて実行したモデル算出処理の後にモデルを比較する処理の、より詳細な手順を示すフローチャートである。以下、このフローチャートに沿って説明する。
【０１０９】
ステップＳ１００１において、モデル算出部２０２２における比較判定処理機能は、同定モデルの履歴を呼び出す。つまり、モデル算出部２０２２は、以前にモデルを算出したときの履歴を記憶手段から読み出す。この履歴は、以前に算出されたモデルの係数の情報を含んでいる。
【０１１０】
次に、ステップＳ１００２において、モデル算出部２０２２における比較判定処理機能は、読み出した履歴を基に判定指標を計算する。
具体的には、モデル算出部２０２２は、今回同定したモデルである、（１０）式（第１の実施形態における説明）の係数行列ＡおよびＢの各成分（要素）について比較を行う。そして、モデル算出部２０２２は、その比が一定以上であるか否かを判定する。
例えば、今回同定された係数行列Ａの値を、下の（１７）式のＡ（ｋ）として表す。
【０１１１】
【数１７】
2019003291.tif 000019
【０１１２】
ここで、ｋは、は現在の同定処理実行回数である。また、比較対象とするモデルの係数の値を、Ａ（ｋ−ｎ）とする。即ち、ここでモデル算出部２０２２は、現在の最新のモデルと、そのｎ回前に同定されたモデルとを比較する。なお、ｎは正整数であり、例えばユーザが予めｎの値を決定しておくようにする。
【０１１３】
そして、モデル算出部２０２２は、行列Ａの各成分について、下の（１８）式のＧｉｊの値を算出する。
【０１１４】
【数１８】
2019003291.tif 000020
【０１１５】
つまり、Ｇｉｊは、第ｋ回の行列Ａと、第（ｋ−ｎ）回の行列Ａの、対応する成分同士の比を表す値である。
そして、モデル算出部２０２２は、求められた各Ｇｉｊ（ｉ，ｊ＝１，２，３，４）について、ユーザによって設定された比の範囲内に収まっているか否かを判定する。例えば、ユーザが比の閾値を２倍と設定していれば、モデル算出部２０２２は、（１／２）＜Ｇｉｊ＜２であるか否かを判定する。また、例えば、ユーザが比の閾値を３倍と設定していれば、モデル算出部２０２２は、（１／３）＜Ｇｉｊ＜３であるか否かを判定する。モデル算出部２０２２は、すべてのｉ，ｊの組み合わせについて（例えば行列Ａが４行４列である場合には、１６通りのｉ，ｊの組み合わせについて）、上記の閾値による判定を行う。
【０１１６】
なお、行列Ａの全成分が閾値の範囲内に収まっている場合にのみ行列Ａが閾値の範囲内に収まっている（変化の量は所定の範囲内である）と判定してもよい。行列Ａの１個以上の成分が閾値の範囲内に収まっている場合には行列Ａが閾値の範囲内に収まっている（変化の量は所定の範囲内である）と判定してもよい。行列Ａの成分全体の中の過半数の成分に関して閾値の範囲内に収まっている場合には行列Ａが閾値の範囲内に収まっている（変化の量は所定の範囲内である）と判定してもよい。
【０１１７】
最後に、ステップＳ１００３において、モデル算出部２０２２における比較判定処理機能は、この判定の結果を画面入出力処理部８０２に渡す（出力する）。
以上で、本フローチャート全体の処理を終了する。図１０の処理の終了後には、図９の元のステップに戻る。
【０１１８】
なお、モデル算出部２０２２が、最新のモデルの係数と過去のモデルの係数とを比較するとき、例えば複数の閾値を用いて、複数の段階の判定を行うようにしてもよい。一例として、閾値として「２倍」と「４倍」の２種類を用いる。この場合、上記のＧｉｊの値に関して、（１／２）＜Ｇｉｊ＜２である場合、（１／４）＜Ｇｉｊ≦（１／２）または２≦Ｇｉｊ＜４である場合、およびＧｉｊ≦（１／４）または４≦Ｇｉｊである場合の、３通りに分類する。このように、動特性モデルの変動の度合いを、複数の段階で評価するようにしてもよい。
【０１１９】
つまり、本実施形態におけるシステム同定部２０２は、算出した動特性モデルと、過去に算出した動特性モデル（「過去動特性モデル」と呼ぶ）とを比較し、それら両者の間の差の大きさに応じて警告メッセージを出力する。
【０１２０】
以上説明したように、本実施形態によれば、入出力端末装置の画面上から設定値の現在値の監視を行える。また、入出力端末装置の画面上から設定値の変更を行える。また、同定されるモデルに関して、以前の同定結果のモデルと比較し、モデルの変化の度合いが大きい場合には、警告メッセージを表示することができる。このような警告メッセージの表示により、季節の変化や室内の什器類等のレイアウト変更による温度変化の動特性の変化、あるいは空調機の劣化傾向を提示することができる。そういった情報を基に、ユーザが、制御パラメータ計算のための重み行列の設定を変更したり、空調機の点検作業の実施を行ったりすることが可能となる。
【０１２１】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について説明する。なお、ここでは、既に説明した実施形態と共通する事項については説明を省略する場合があり、本実施形態に特有の事項を中心に説明する。
第１の実施形態（図１を参照）においては、制御装置の個数は１個、制御対象である空調エリアと空調機とコントローラの個数はそれぞれ４個であった。１個の制御装置が４個の制御対象を制御していた。また、その空調エリアの空間は、ほぼ直方体であった。
第３の実施形態（図５を参照）においては、制御装置の個数は４個、制御対象である空調エリアと空調機とコントローラの個数はそれぞれ４個であった。制御装置は、コントローラに１対１に対応して設けられていた。
本実施形態において、制御装置の個数は任意である。また、制御対象の個数は任意である。また、制御装置と制御対象との対応関係は、１対１あるいは１対４に限らず、任意である。制御対象が空間（例えば、オフィス等における部屋、あるいは部屋内の所定の領域など）に対応付いている場合、空間の形状は、直方体に限らず、任意である。ただし、制御対象は必ずしも物理的な空間に対応付いていなくてもよい。制御装置が複数である場合、制御装置間を結ぶ制御装置間通信線の接続のトポロジーも任意である。
本実施形態におけるいずれの場合も、複数の制御対象は相互に作用（干渉）する。そして、制御装置は、動特性モデルを求めるために必要なデータを取得し、動特性モデルを計算する。そして、制御装置は、動特性モデルに基づいて制御パラメータを算出する。そして、制御装置は、制御パラメータに基づく指令値を送信することによって制御対象を制御する。
【０１２２】
図１１は、本実施形態の制御システムにおける制御装置の配置と、制御装置の個数が複数である場合には制御装置間通信線による接続のトポロジーの例を示す概略図である。同図において、四角形で表すものが制御装置９０である。図においては、一部の制御装置にのみ符号を付し、その他の制御装置については符号を省略している。また、制御装置９０間を結ぶ直線は、制御装置間通信線である。
同図（ａ）は、制御装置９０が１個だけであるばあいの構成を示す。なお、この制御装置９０が制御する制御対象の個数は任意である。前述の第１の実施形態は、この（ａ）に示す構成にあたる。
同図（ｂ）は、４個の制御装置９０が存在する構成である。個々の制御装置９０が制御する制御対象の個数は任意である。各制御装置がそれぞれ異なる数の制御対象を制御してもよい。図示する例では、制御装置間通信線は四角形の形で４本存在する。その四角形の対角線に相当する制御装置間通信線は存在しない。前述の第３の実施形態は、この（ｂ）に示す構成にあたる。
同図（ｃ）は、１４個の制御装置９０が存在する構成である。個々の制御装置９０が制御する制御対象の個数は任意である。各制御装置がそれぞれ異なる数の制御対象を制御してもよい。図示する例では、制御装置間通信線は六角形の形（ハニカム状）に設けられている。
同図（ｄ）は、８個の制御装置９０が存在する構成である。個々の制御装置９０が制御する制御対象の個数は任意である。各制御装置がそれぞれ異なる数の制御対象を制御してもよい。このように、任意のグラフの形態のトポロジーで制御装置間通信線が設けられていてもよい。
【０１２３】
本実施形態によれば、多種多様な制御対象に、制御装置９０を適用することができる。これにより様々な制御対象を最適に制御することが可能となる。
【０１２４】
上記各実施形態では、制御パラメータ算出部２０３が算出する制御パラメータと、制御指令部２０５が算出する指令値とは異なるものであった。具体的には、上記各実施形態では、制御パラメータは設定すべき温度（目標温度）であり、指令値は弁の開度等であった。しかし、この制御パラメータと指令値とが同じものであってもよい。例えば設定目標の数値そのもの（目標温度）を指令値としてコントローラ１２に送信する場合は、制御パラメータと指令値とは同じものである。
【０１２５】
また、システム同定部２０２が、動特性モデルを算出するためのトリガーを検出するようにしてもよい。具体的には、システム同定部２０２は、複数の制御対象のうち少なくとも１つの制御対象における制御目標の変更を検出する。ここで、制御目標の変更とは、例えば、空調機の設定温度（目標温度）の変更や、空調機の運転開始や、空調機の停止などである。なお、空調機の運転開始は、空調が稼働していなかった状態から、設定温度を伴った空調の稼働状態への変更である。また、空調機の停止は、設定温度を伴って空調が稼働していた状態から、空調が稼働しない状態（即ち制御目標がない状態）への変更である。
上記のようなトリガーを検出すると、システム同定部２０２は、この制御目標の変更が行われた時点の近傍（前後の時間、若しくは前または後の時間）におけるデータに基づいて動特性モデルを算出する。なお、ここで、近傍とは、制御目標の変更に伴って状態が変化している時間帯を含む。つまり、制御目標の変更に伴って制御対象である空調システムが過渡的な挙動を示す時間帯を含むものである。また、ここで言う近傍が、上記の過渡的挙動を示す時間帯の前または後の定常的な挙動を示す時間帯の一部を含んでもよい。
このように、所定のトリガーに基づいてシステム同定部２０２が動特性モデルを算出することにより、例えば人の操作により動特性モデルを算出する処理を実行させる手間などを省くことができる。
【０１２６】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、システム同定部２０２は、複数の制御対象間の動特性モデルを算出する。そして、制御指令部２０５は、上記の動特性モデルに基づいて求められた指令値を、コントローラ１２に送信する。これにより、複数の制御対象間の相互の影響（干渉）を考慮した制御を行えるようになる。つまり、従来技術による制御よりも良好な制御を実現することが可能となる。
つまり、少なくとも一つの実施形態によれば、複数の制御対象を持つ制御システムに対して、対象間の干渉の動特性を考慮した最適な制御パラメータを決定することができる。
また、最適な制御パラメータを用いることで、制御の収束速度や制御精度を向上させることができる。また、環境の変化や装置の故障、劣化によりシステムの動特性に変化が生じた場合でも常に最新の動特性に合わせた制御パラメータに更新し、制御を行うことができる。
【０１２７】
なお、上述した実施形態における制御装置の機能の少なくとも一部をコンピューターで実現するようにしても良い。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピューター読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピューターシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピューターシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＵＳＢメモリー等の可搬媒体、コンピューターシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバーやクライアントとなるコンピューターシステム内部の揮発性メモリーのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピューターシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【０１２８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１２９】
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…空調機（室内機）、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ…コントローラ、１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ…センサ、１４…通信線、１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ…空調エリア、２０…制御装置、５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ…制御装置、５１…制御装置間通信線、５２…コントローラ、８０…制御装置、９０…制御装置、２０１…データ取得部、２０２…システム同定部、２０３…制御パラメータ算出部、２０４…制御パラメータ保存部、２０５…制御指令部、６０１…制御装置間データ通信部、８０１…モデル変化判定部、８０２…画面入出力処理部（入出力処理部）、８１０…入出力端末装置、２０２１…データ抽出部、２０２２…モデル算出部、２０５１…指令値計算部、２０５２…指令値送信部
【図１】
2019003291.tif 000021
【図２】
2019003291.tif 000022
【図３】
2019003291.tif 000023
【図４】
2019003291.tif 000024
【図５】
2019003291.tif 000025
【図６】
2019003291.tif 000026
【図７】
2019003291.tif 000027
【図８】
2019003291.tif 000028
【図９】
2019003291.tif 000029
【図１０】
2019003291.tif 000030
【図１１】
2019003291.tif 000031