(57)【要約】【課題】ＰＩＤパラメータの調整をより適切かつより迅速に行なうための、パラメータ調整装置、パラメータ調整方法およびパラメータ調整プログラムを提供する。【解決手段】ＰＩＤパラメータとして比例パラメータ、積分パラメータ、微分パラメータが設定されてＰＩＤ制御演算に従い制御信号を算出するＰＩＤ制御モジュールと連携するように構成された、ＰＩＤ制御のためのパラメータ調整装置が提供される。パラメータ調整装置は、ユーザーからの積分パラメータの値および微分パラメータの値の少なくとも一方の入力を受付ける入力インターフェイスと、ユーザーにより入力された積分パラメータの値および微分パラメータの値のうちの一方の値に基づいて、積分パラメータの値および微分パラメータの値のうちの他方の値を、予め定められた制約条件を満たすように決定するパラメータ決定手段と、パラメータ決定手段で決定された他方のパラメータの値を出力する出力部とを含む。【選択図】図１
2015084155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＩＤパラメータとして比例パラメータ、積分パラメータ、微分パラメータが設定されてＰＩＤ制御演算に従い制御信号を算出するＰＩＤ制御モジュールと連携するように構成された、ＰＩＤ制御のためのパラメータ調整装置であって、
ユーザーからの積分パラメータの値および微分パラメータの値の少なくとも一方の入力を受付ける入力インターフェイスと、
ユーザーにより入力された積分パラメータの値および微分パラメータの値のうちの一方の値に基づいて、積分パラメータの値および微分パラメータの値のうちの他方の値を、予め定められた制約条件を満たすように決定するパラメータ決定手段と、
前記パラメータ決定手段で決定された他方のパラメータの値を出力する出力部とを備える、パラメータ調整装置。
【請求項２】
前記制約条件は、前記一方の値と前記他方の値との間の比が一定であることを含む、請求項１に記載のパラメータ調整装置。
【請求項３】
前記制約条件は、微分パラメータの値に対する積分パラメータの値の比が１より大きいことを含む、請求項２に記載のパラメータ調整装置。
【請求項４】
前記制約条件は、前記一方の値と前記他方の値との間の比が所定の範囲内であることを含み、
前記パラメータ決定手段は、ユーザーにより入力された積分パラメータの値および微分パラメータの値のうちの一方の値と先に設定されている他方の値とが前記制約条件を満たしていれば、当該他方の値を維持する、請求項１に記載のパラメータ調整装置。
【請求項５】
前記一方の値をユーザーに提示する出力インターフェイスをさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のパラメータ調整装置。
【請求項６】
前記パラメータ決定手段は、前記パラメータ決定手段によるパラメータの決定機能が有効化されると、前記入力インターフェイスを介して前記ＰＩＤ制御モジュールに先に設定されている積分パラメータの値を維持したまま、前記制約条件を満たすように微分パラメータを変更する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のパラメータ調整装置。
【請求項７】
前記入力インターフェイスは、積分パラメータの値を設定するための第１操作オブジェクトと、微分パラメータの値を設定するための第２操作オブジェクトとを表示する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のパラメータ調整装置。
【請求項８】
前記入力インターフェイスは、前記パラメータ決定手段によるパラメータの決定機能が有効化されると、前記第１操作オブジェクトおよび前記第２操作オブジェクトのうちの一方に対するユーザーによる入力を無効化する、請求項７に記載のパラメータ調整装置。
【請求項９】
前記入力インターフェイスは、ユーザーからの前記制約条件に係る設定を受付けるように構成される、請求項１〜８のいずれか１項に記載のパラメータ調整装置。
【請求項１０】
前記ＰＩＤ制御モジュールに関連付けられる制御対象のモデルを決定するためのモデル決定手段と、
前記制御対象のモデルに基づいて、前記ＰＩＤ制御モジュールに設定可能な積分パラメータおよび微分パラメータの許容範囲を決定する許容範囲決定手段とをさらに備え、
前記入力インターフェイスは、前記許容範囲決定手段により決定された許容範囲に従って、ユーザーからの積分パラメータの値および微分パラメータの値についての入力を制限する、請求項１〜９のいずれか１項に記載のパラメータ調整装置。
【請求項１１】
ＰＩＤパラメータとして比例パラメータ、積分パラメータ、微分パラメータが設定されてＰＩＤ制御演算に従い制御信号を算出するＰＩＤ制御モジュールに対する、装置によって実行されるパラメータ調整方法であって、
ユーザーからの積分パラメータの値および微分パラメータの値の少なくとも一方の入力を受付けるステップと、
ユーザーにより入力された積分パラメータの値および微分パラメータの値のうちの一方の値に基づいて、積分パラメータの値および微分パラメータの値のうちの他方の値を、予め定められた制約条件を満たすように決定するステップと、
決定された他方のパラメータの値を前記ＰＩＤ制御モジュールに出力するステップとを含む、パラメータ調整方法。
【請求項１２】
ＰＩＤパラメータとして比例パラメータ、積分パラメータ、微分パラメータが設定されてＰＩＤ制御演算に従い制御信号を算出するＰＩＤ制御モジュールに対してパラメータを調整するためのパラメータ調整プログラムであって、コンピュータに
ユーザーからの積分パラメータの値および微分パラメータの値の少なくとも一方の入力を受付けるステップと、
ユーザーにより入力された積分パラメータの値および微分パラメータの値のうちの一方の値に基づいて、積分パラメータの値および微分パラメータの値のうちの他方の値を、予め定められた制約条件を満たすように決定するステップと、
決定された他方のパラメータの値を前記ＰＩＤ制御モジュールに出力するステップとを実行させる、パラメータ調整プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）パラメータの調整を支援するパラメータ調整装置、パラメータ調整方法およびパラメータ調整プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＰＩＤ制御系は、温度制御、圧力制御、流量制御、レベル制御、速度制御、位置制御といった様々な用途で利用されている。ＰＩＤ制御系の制御動作を規定するＰＩＤパラメータは、比例パラメータ、積分パラメータ、微分パラメータを含む。ＰＩＤ制御系を用いて制御対象を制御する場合には、その制御対象から得られた実測値やその制御対象のモデルなどを用いて、ＰＩＤパラメータが調整される。これらの調整手法は、ＰＩＤパラメータのオートチューニングとして知られている。
【０００３】
例えば、特開２００８−３１０６４８号公報（特許文献１）は、制御対象のモデルを利用したシミュレーションによりＰＩＤパラメータの調整を支援する調整支援装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３１０６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したオートチューニング技術としては、様々な手法が提案および実用化されている。しかしながら、オートチューニング技術は、どのような制御対象に対してもＰＩＤパラメータを最適化できるというものではない。また、制御対象の性質に応じて、何が最適なＰＩＤパラメータであるかという評価も異なってくる。
【０００６】
例えば、目標値に対する観測量の追従性が重視される制御系では、目標値に対する行き過ぎ量であるオーバーシュートが生じても整定時間がより短くなるようなＰＩＤパラメータが最適であると判断される。これに対して、例えば、オーバーシュートが生じることで、その製造物に致命的な欠陥が生じるような制御系では、整定時間がより長くなろうとも、オーバーシュートが生じないＰＩＤパラメータが最適であると判断される。
【０００７】
このように、ＰＩＤパラメータの調整過程においては、制御対象の特性や要求を考慮して、各パラメータの値を決定する必要があり、このような制御対象の特性や要求のすべてを反映できないオートチューニング技術を用いただけでは、ＰＩＤパラメータを必ずしも最適化することはできない。
【０００８】
そのため、ＰＩＤパラメータをユーザーが試行錯誤的に決定しなければならない場合も多く、このような場合において、ＰＩＤパラメータの調整を支援できる技術が要望されている。
【０００９】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＰＩＤパラメータの調整をより適切かつより迅速に行なうための、パラメータ調整装置、パラメータ調整方法およびパラメータ調整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】
【００１０】
本発明のある局面によれば、ＰＩＤパラメータとして比例パラメータ、積分パラメータ、微分パラメータが設定されてＰＩＤ制御演算に従い制御信号を算出するＰＩＤ制御モジュールと連携するように構成された、ＰＩＤ制御のためのパラメータ調整装置が提供される。パラメータ調整装置は、ユーザーからの積分パラメータの値および微分パラメータの値の少なくとも一方の入力を受付ける入力インターフェイスと、ユーザーにより入力された積分パラメータの値および微分パラメータの値のうちの一方の値に基づいて、積分パラメータの値および微分パラメータの値のうちの他方の値を、予め定められた制約条件を満たすように決定するパラメータ決定手段と、パラメータ決定手段で決定された他方のパラメータの値を出力する出力部とを含む。
【００１１】
好ましくは、制約条件は、一方の値と他方の値との間の比が一定であることを含む。
さらに好ましくは、制約条件は、微分パラメータの値に対する積分パラメータの値の比が１より大きいことを含む。
【００１２】
好ましくは、制約条件は、一方の値と他方の値との間の比が所定の範囲内であることを含み、パラメータ決定手段は、ユーザーにより入力された積分パラメータの値および微分パラメータの値のうちの一方の値と先に設定されている他方の値とが制約条件を満たしていれば、当該他方の値を維持する。
【００１３】
好ましくは、パラメータ調整装置は、一方の値をユーザーに提示する出力インターフェイスをさらに含む。
【００１４】
好ましくは、パラメータ決定手段は、パラメータ決定手段によるパラメータの決定機能が有効化されると、入力インターフェイスを介してＰＩＤ制御モジュールに先に設定されている積分パラメータの値を維持したまま、制約条件を満たすように微分パラメータを変更する。
【００１５】
好ましくは、入力インターフェイスは、積分パラメータの値を設定するための第１操作オブジェクトと、微分パラメータの値を設定するための第２操作オブジェクトとを表示する。
【００１６】
さらに好ましくは、入力インターフェイスは、パラメータ決定手段によるパラメータの決定機能が有効化されると、第１操作オブジェクトおよび第２操作オブジェクトのうちの一方に対するユーザーによる入力を無効化する。
【００１７】
好ましくは、入力インターフェイスは、ユーザーからの制約条件に係る設定を受付けるように構成される。
【００１８】
好ましくは、パラメータ調整装置は、ＰＩＤ制御モジュールに関連付けられる制御対象のモデルを決定するためのモデル決定手段と、制御対象のモデルに基づいて、ＰＩＤ制御モジュールに設定可能な積分パラメータおよび微分パラメータの許容範囲を決定する許容範囲決定手段とをさらに含み、入力インターフェイスは、許容範囲決定手段により決定された許容範囲に従って、ユーザーからの積分パラメータの値および微分パラメータの値についての入力を制限する。
【００１９】
本発明の別の局面によれば、ＰＩＤパラメータとして比例パラメータ、積分パラメータ、微分パラメータが設定されてＰＩＤ制御演算に従い制御信号を算出するＰＩＤ制御モジュールに対する、装置によって実行されるパラメータ調整方法が提供される。パラメータ調整方法は、ユーザーからの積分パラメータの値および微分パラメータの値の少なくとも一方の入力を受付けるステップと、ユーザーにより入力された積分パラメータの値および微分パラメータの値のうちの一方の値に基づいて、積分パラメータの値および微分パラメータの値のうちの他方の値を、予め定められた制約条件を満たすように決定するステップと、決定された他方のパラメータの値をＰＩＤ制御モジュールに出力するステップとを含む。
【００２０】
本発明のさらに別の局面によれば、ＰＩＤパラメータとして比例パラメータ、積分パラメータ、微分パラメータが設定されてＰＩＤ制御演算に従い制御信号を算出するＰＩＤ制御モジュールに対してパラメータを調整するためのパラメータ調整プログラムが提供される。パラメータ調整プログラムは、コンピュータに、ユーザーからの積分パラメータの値および微分パラメータの値の少なくとも一方の入力を受付けるステップと、ユーザーにより入力された積分パラメータの値および微分パラメータの値のうちの一方の値に基づいて、積分パラメータの値および微分パラメータの値のうちの他方の値を、予め定められた制約条件を満たすように決定するステップと、決定された他方のパラメータの値をＰＩＤ制御モジュールに出力するステップとを実行させる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ＰＩＤパラメータの調整をより適切かつより迅速に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施の形態に係るパラメータ調整モジュールを含むシステムの機能構成を示す概略図である。
【図２】図１に示すＰＩＤ制御モジュールで実行されるＰＩＤ制御演算の典型例を示す図である。
【図３】図２に示すＰＩＤ制御演算のシステムゲインの周波数特性を示すボード線図である。
【図４】制御対象の特性を示すモデルを用いたシミュレーション結果の一例を示す図である。
【図５】本実施の形態に係るパラメータ調整方法の実装形態の一例を示す図である。
【図６】図５に示すシミュレータを実現するためのプラットフォームであるコンピュータのハードウェア構成を示す模式図である。
【図７】本実施の形態に係るパラメータ調整方法の実装形態の別の一例を示す図である。
【図８】本実施の形態に係るパラメータ調整方法の実装形態のさらに別の一例を示す図である。
【図９】本実施の形態に係るパラメータ調整方法に係るユーザーインターフェイスの一例を示す図である。
【図１０】調整支援モードが有効化中の動作例を示す図である。
【図１１】調整支援モードが有効化中の動作例を示す図である。
【図１２】一方のパラメータの値を設定するための操作オブジェクトを表示しない動作例を示す図である。
【図１３】一方のパラメータの値を設定するための操作オブジェクトをグレイアウトする動作例を示す図である。
【図１４】パラメータの値を設定するための操作オブジェクトを選択的に無効化する動作例を示す図である。
【図１５】許容下限比を制約条件として採用した場合の動作例を示す図である。
【図１６】図１に示すパラメータ調整モジュールによって実行されるパラメータ調整方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図１７】入力可能範囲の制限機能を実装したユーザーインターフェイス画面の一例を示す図である。
【図１８】本実施の形態に係る入力可能範囲の制限機能の実装形態の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２４】
［Ａ．機能構成］
本実施の形態に係るＰＩＤ制御のためのパラメータ調整装置の機能構成を概略的に説明する。図１は、本実施の形態に係るパラメータ調整モジュールを含むシステムの機能構成を示す概略図である。図１を参照して、制御システム１は、その機能構成として、パラメータ調整モジュール１０と、ＰＩＤ制御モジュール２０とを含む。図１に示す制御システム１は、後述するように、単一の装置もしくはアプリケーションに実装されてもよいし、それぞれの機能構成が複数の装置にわたって実装されてもよい。具体的な実装形態の一例については後述する。
【００２５】
ＰＩＤ制御モジュール２０は、制御対象から取得された観測量（Process Value；以下「ＰＶ」とも記す。）が、設定される目標値（あるいは、設定値：Setting Value；以下「ＳＶ」とも記す。）と一致するように、操作量（Manipulated Value；以下「ＭＶ」とも記す。）を出力する。すなわち、ＰＩＤ制御モジュール２０は、制御対象からの観測量が目標値と一致するように、制御対象へ出力する操作量を決定する。
【００２６】
より具体的には、ＰＩＤ制御モジュール２０は、ＰＩＤパラメータとして比例パラメータ２２、積分パラメータ２４、微分パラメータ２６が設定されてＰＩＤ制御演算に従い制御信号として操作量（ＭＶ）を算出する。
【００２７】
パラメータ調整モジュール１０は、ＰＩＤ制御モジュール２０と連携するように構成されており、ＰＩＤ制御モジュール２０におけるＰＩＤ制御のためのパラメータの調整を支援する。より具体的には、パラメータ調整モジュール１０は、ＰＩＤ制御モジュール２０に設定されている比例パラメータ２２、積分パラメータ２４、微分パラメータ２６の各値を取得するとともに、ユーザーからの入力に応じて、そのパラメータの値を変更する。より具体的には、パラメータ調整モジュール１０は、入力インターフェイス１２と、パラメータ決定モジュール１４と、出力部１６と、出力インターフェイス１８とを含む。
【００２８】
入力インターフェイス１２は、ユーザーからの積分パラメータの値および微分パラメータの値の少なくとも一方の入力を受付ける。入力インターフェイス１２は、ユーザーからの入力を受付けるものであればどのような形態で実装されてもよい。典型的には、入力インターフェイス１２は、パーソナルコンピュータ上で提供されるＧＵＩ（Graphical User Interface）、ＰＩＤ調節器や各種制御装置の表面に設けられる操作パネル、外部装置や他のソフトウェアモジュールやアプリケーションプログラムとの間でデータを遣り取りするＯＬＥ（Object Linking and Embedding）などとして実装することができる。
【００２９】
パラメータ決定モジュール１４は、ユーザーにより入力された積分パラメータの値および微分パラメータの値のうちの一方の値に基づいて、ＰＩＤ制御モジュール２０に設定されている積分パラメータ２４の値および微分パラメータ２６の値のうちの他方の値を、予め定められた制約条件１５を満たすように決定する。典型的には、パラメータ決定モジュール１４は、入力インターフェイス１２を介してユーザーから入力される、比例パラメータ２２、積分パラメータ２４、微分パラメータ２６の値を保持および監視している。例えば、ユーザーが積分パラメータ２４の値を変更すると、パラメータ決定モジュール１４は、制約条件１５に従って、微分パラメータ２６の値を変更する。あるいは、ユーザーが微分パラメータ２６の値を変更すると、パラメータ決定モジュール１４は、制約条件１５に従って、積分パラメータ２４の値を変更する。
【００３０】
なお、パラメータ決定モジュール１４は、ＰＩＤ制御モジュール２０に設定されている積分パラメータ２４の値および微分パラメータ２６の値を定期的またはイベント的に取得可能に構成されるとともに、その取得した値の変化などに従って、当該設定されている積分パラメータ２４または微分パラメータ２６の値を変更するようにしてもよい。
【００３１】
なお、ユーザーによる積分パラメータ２４の値の変更に伴って、制約条件１５を満たすように、ユーザーによる変更後の積分パラメータ２４の値をさらに変更するともに、微分パラメータ２６の値についても変更するようにしてもよい。ユーザーによる微分パラメータ２６の値の変更においても同様の動作をするようにしてもよい。
【００３２】
パラメータ決定モジュール１４に格納されている制約条件１５のより詳細については後述する。
【００３３】
出力部１６は、パラメータ決定モジュール１４で決定された他方のパラメータの値をＰＩＤ制御モジュール２０へ出力する。出力部１６は、パラメータ決定モジュール１４で決定されたパラメータの値を出力すればどのような形態で実装されてもよい。典型的には、出力部１６は、外部装置や他のソフトウェアモジュールやアプリケーションプログラムとの間でデータを遣り取りするＯＬＥや各種の通信インターフェイスなどとして実装することができる。すなわち、出力部１６は、ＰＩＤ制御モジュール２０が実装されるシミュレータやＰＩＤ調節器などがアクセス可能な記憶領域に算出されたデータを格納する処理、算出されたデータを外部へ送信する処理、算出されたデータをその数値を表示する形でユーザーに提示する処理などを実行する。
【００３４】
出力インターフェイス１８は、パラメータ決定モジュール１４で決定された他方のパラメータの値をユーザーに提示する。出力インターフェイス１８は、決定されたパラメータの値をユーザーへ提示するものであればどのような形態で実装されてもよい。典型的には、出力インターフェイス１８は、パーソナルコンピュータ上で提供されるＧＵＩ、ＰＩＤ調節器や各種制御装置の表面に設けられる操作パネル、外部装置や他のソフトウェアモジュールやアプリケーションプログラムとの間でデータを遣り取りするＯＬＥなどとして実装することができる。
【００３５】
［Ｂ．ＰＩＤ制御演算］
次に、ＰＩＤ制御モジュール２０で実行されるＰＩＤ制御演算について説明する。図２は、図１に示すＰＩＤ制御モジュール２０で実行されるＰＩＤ制御演算の典型例を示す図である。図１を参照して、ＰＩＤ制御モジュール２０で実行されるＰＩＤ制御演算は、比例動作（Proportional Operation：Ｐ動作）を行なう比例要素２２２と、積分動作（Integral Operation：Ｉ動作）を行なう積分要素２２４と、微分動作（Derivative Operation：Ｄ動作）を行なう微分要素２２６とを含む。
【００３６】
減算部２０２において、目標値（ＳＶ）に対する観測量（ＰＶ）の偏差が算出され、この算出された偏差がオフセット加算部２２０と、積分要素２２４と、微分要素２２６へ入力される。積分要素２２４および微分要素２２６では、それぞれ設定されている積分パラメータおよび微分パラメータに従って、積分演算および微分演算が実行される。オフセット加算部２２０から出力される偏差そのものと、積分要素２２４で算出された積分結果と、微分要素２２６で算出された微分結果とが加算部２０４へ入力される。加算部２０４では、入力されたそれぞれの値が合算され、その結果が比例要素２２２へ入力される。比例要素２２２は、入力された値に予め設定された比例パラメータに応じた係数を乗じて、操作量（ＭＶ）として出力される。このようなＰＩＤ制御演算を用いることで、制御対象からの観測値が設定された目標値と一致するように、操作量が出力される。
【００３７】
ＰＩＤパラメータとしての比例パラメータは、比例要素２２２の動作を決定する係数であり、典型的には、比例帯Ｐｂとして定義される。あるいは、比例帯Ｐｂの逆数に相当する比例ゲインＫｐとして定義してもよい。なお、比例帯Ｐｂとしては、比率（例えば、０〜１００％）として定義してもよいし、観測量の物理量に応じて定義してもよい（例えば、０〜１００℃に対して、±５℃）。
【００３８】
ＰＩＤパラメータとしての積分パラメータは、積分要素２２４の動作を決定する係数であり、典型的には、積分時間Ｔｉとして定義される。あるいは、積分時間Ｔｉの逆数に相当する積分ゲインＫｉとして定義してもよい。つまり、積分時間Ｔｉ＝１／積分ゲインＫｉの関係式に従って、積分ゲインＫｉとして定義してもよい。
【００３９】
なお、図２に示す比例要素２２２および積分要素２２４を一体として積分要素とみなすこともでき、この場合には、積分時間Ｔｉ＝比例ゲインＫｐ／積分ゲインＫｉ＝１／（比例帯Ｐｂ×積分ゲインＫｉ）の関係式に従って、積分時間Ｔｉまたは積分ゲインＫｉを定義できる。
【００４０】
ＰＩＤパラメータとしての微分パラメータは、微分要素２２６の動作を決定する係数であり、典型的には、微分時間Ｔｄとして定義される。なお、図２に示す比例要素２２２および微分要素２２６を一体として微分要素とみなすこともでき、この場合には、微分時間Ｔｉ＝微分ゲインＫｉ／比例ゲインＫｐ＝微分ゲインＫｉ×比例帯Ｐｂの関係式に従って、微分時間Ｔｉまたは微分ゲインＫｉを定義できる。
【００４１】
なお、ＰＩＤパラメータの値を調整することによって、比例要素２２２、積分要素２２４、微分要素２２６の動作が実質的に無効化されることもある。例えば、積分時間Ｔｉを∞（無限大）にすることで、積分動作は停止し、実質的にＰＤ制御となる。また、微分時間Ｔｄを０（ゼロ）にすることで、微分動作は停止、実質的にＰＩ制御となる。このような比例動作、積分動作、微分動作のすべてが有効化されていない状態であっても、本実施の形態に係るパラメータ調整方法を適用できる。
【００４２】
なお、図２にはＰＩＤ制御演算の一例を示すに過ぎず、ＰＩＤ制御の本質を失うことなく、各種の変形が可能である。例えば、目標値（ＭＶ）の入力側に１次遅れ要素を付加した２自由度ＰＩＤ制御系を採用してもよい。あるいは、比例・積分・微分の各演算要素の配置を変更して、比例・微分先行型や微分先行型のＰＩＤ制御演算を採用することもできる。ＰＩＤ制御演算の具体的なロジックについては、制御対象の特性などに応じて適宜選択されるが、少なくとも比例要素２２２、積分要素２２４、微分要素２２６を含むＰＩＤ制御演算であれば、本実施の形態に係るパラメータ調整方法を適用できる。
【００４３】
［Ｃ．課題および新たな知見］
次に、従来のＰＩＤパラメータの調整に係る課題について説明し、この課題を解決するための本願発明者らが見出した新たな知見について説明する。
【００４４】
一般的なＰＩＤ調節器では、ＰＩＤパラメータに含まれるそれぞれのパラメータ（比例帯、積分時間、微分時間）を独立に設定変更することができる。これは、ＰＩＤパラメータの調整には、少なくとも３つの自由度があり、これら３つのパラメータを調整する必要があることを意味する。このようなＰＩＤパラメータの調整手順としては、例えば、あるＰＩＤパラメータを設定したときに生じるオーバーシュート量を算出し、ユーザーは、この算出したオーバーシュート量が適切な値になるように、それぞれのパラメータを調整する。発生するオーバーシュート量の大きさは、３つのパラメータの相互関係に依存するので、ある特定のパラメータを調整しただけでは不十分であり、他のパラメータについても調整しなければならない。
【００４５】
さらに、オーバーシュート量の大きさだけではなく、ハンチングの大きさや整定時間といった他の目標仕様要求を同時に満たすように、ＰＩＤパラメータを調整する必要があるため、ＰＩＤパラメータの調整は、熟練者でさえも非常に難しく、多大な調整工数が係っていた。つまり、ＰＩＤパラメータの膨大な組み合わせのうち、目的の制御応答を実現できる組み合わせはごく一部であるため、多大な調整工数を要するという課題があった。
【００４６】
このような課題に対して、本願発明者らは、ＰＩＤパラメータのうち、積分パラメータと比例パラメータとを後述するような制約条件下で連動させて調整することで、より少ない調整工数でより最適なパラメータ値を決定できるという新たな知見を見出した。具体的には、積分パラメータと比例パラメータとの比が予め定められた範囲になるように維持するという制約条件を採用した。このよう制約条件が適切であることは、以下のような理論的な考察によって見出された。
【００４７】
図３は、図２に示すＰＩＤ制御演算のシステムゲインの周波数特性を示すボード線図である。図３（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ以下のパラメータ条件１〜３におけるシステムゲインの周波数特性を示す。以下に示す周波数特性は、Ｐの設計余裕として、Ｐ制御（Ｐ制御単独）で発振限界から６ｄＢ程度弱く（比例帯Ｐｂとしては大きく）調整した場合の数値例である。パラメータ条件１〜３の間では、微分時間Ｔｄの大きさのみを変化させている。
【００４８】
図３（ａ）：パラメータ条件１（積分時間Ｔｉ＞微分時間Ｔｄ）
比例帯Ｐｂ＝１
積分時間Ｔｉ＝１０
微分時間Ｔｄ＝１
図３（ｂ）：パラメータ条件２（積分時間Ｔｉ＝微分時間Ｔｄ）
比例帯Ｐｂ＝１
積分時間Ｔｉ＝１０
微分時間Ｔｄ＝１０
図３（ｃ）：パラメータ条件３（積分時間Ｔｉ＜微分時間Ｔｄ）
比例帯Ｐｂ＝１
積分時間Ｔｉ＝１０
微分時間Ｔｄ＝１００
まず、比例要素２２２、積分要素２２４、微分要素２２６には、それぞれ以下のような働きがある。
【００４９】
比例要素２２２の比例帯Ｐｂは、全周波数帯域にわたる基本的なシステムゲイン（利得）を決定する。
【００５０】
積分要素２２４の積分時間Ｔｉは、積分時間に対応する周波数（すなわち、積分時間の逆数に相当する周波数）付近より低い周波数帯域におけるシステムゲイン（利得）を改善する（すなわち、ゲインを高める）。そのため、積分時間Ｔｉが小さいほど、定常状態でのオフセットを改善することができ、定常状態への収束を早めることができる。
【００５１】
微分要素２２６の微分時間Ｔｄは、微分時間に対応する周波数（すなわち、微分時間の逆数に相当する周波数）付近より高い周波数帯域におけるシステムゲイン（利得）を改善する（すなわち、ゲインを高める）。そのため、微分時間Ｔｄが大きいほど、外乱による比較的高速な変動を改善（軽減）できる。
【００５２】
積分要素２２４および微分要素２２６をそれぞれ見ると、積分時間Ｔｉが小さく、かつ、微分時間Ｔｄが大きいほど、制御性能は改善されるはずである。しかしながら、現実には、積分時間Ｔｉと微分時間Ｔｄとを近接させたり、積分時間Ｔｉ＜微分時間Ｔｄと設定したりすると、これらの時間に相当する周波数付近で制御対象での共振（発振）が発生する。
【００５３】
この現象をシステムゲインの周波数特性を用いて検討した結果を図３に示す。図３（ａ）に示すように、積分時間Ｔｉ＞微分時間Ｔｄである場合には、ＰＩＤ制御演算の全体出力に相当するシステムゲインの最小値は、比例帯のみのゲインの値に近い。これは、ＰＩＤ制御演算のシステムゲインの最小値とＰ制御単独の場合のゲインとの差が小さいことを示している（この例では、４ｄＢ）。そのため、システムの発振は生じ難い。
【００５４】
これに対して、図３（ｂ）に示すように、積分時間Ｔｉ＝微分時間Ｔｄである場合には、ＰＩＤ制御演算のシステムゲインの最小値とＰ制御単独の場合のゲインとの差は、図３（ａ）の場合に比較して、より大きくなっていることが判る（この例では、１０ｄＢ）。また、図３（ｃ）に示すように、積分時間Ｔｉ＜微分時間Ｔｄである場合には、ＰＩＤ制御演算のシステムゲインの最小値とＰ制御単独の場合のゲインとの差は、さらに大きくなっていることが判る（この例では、１７ｄＢ）。
【００５５】
上述の結果によれば、比例帯で基本的な周波数特性を決定しておき、積分要素（積分時間Ｔｉ）および微分要素（微分時間Ｔｄ）を補助的に付加するといった調整手法を採用した場合には、上述の図３（ｂ）および（ｃ）のようなときに、システムが発振することが判る。
【００５６】
本願発明者らは、このようなシステムゲインの周波数特性を検討した結果、システムの安定性は、ボード線図上で、積分要素２２４のゲインが０（ゼロ）ｄＢになる周波数と、微分要素２２６のゲインが０（ゼロ）ｄＢになる周波数との差（マージン）の大きさに依存することを見出した。つまり、実用上は、「積分時間Ｔｉ＞微分時間Ｔｄ」の関係を維持することが好ましく、さらに設計余裕を考慮すると、「積分時間Ｔｉ≧ｋ×微分時間Ｔｄ」（但し、ｋは１以上の定数）とすることが好ましい。この関係は、積分時間Ｔｉと微分時間Ｔｄとの「比」の大きさが所定範囲（つまり、１より大きい）に維持されることを意味する。なお、本願発明者らの検討によれば、係数ｋは４以上の値に設定することが好ましい。言い換えれば、制約条件としては、微分パラメータの値（微分時間Ｔｄ）に対する積分パラメータ（積分時間Ｔｉ）の値の比（積分時間Ｔｉ／微分時間Ｔｄ）が１より大きいことを含み、好ましくは、この比は４以上に設定することが好ましい。
【００５７】
図１に示すパラメータ決定モジュール１４では、制約条件１５として、積分パラメータの値と微分パラメータの値との間の比が所定範囲に維持されるという条件を採用する。典型的には、積分パラメータおよび微分パラメータの一方の値が所定の範囲にある場合、両パラメータの間の比が一定であるといった条件を採用してもよい。つまり、積分パラメータの値がＰＩＤ制御系を有効に動作させる範囲にある間、一方の微分パラメータの値は、積分パラメータの値に対して、所定の倍率／比を維持するように制約される。あるいは、微分パラメータの値がＰＩＤ制御系を有効に動作させる範囲にある間、一方の積分パラメータの値は、微分パラメータの値に対して、所定の倍率／比を維持するように制約される。このようなＰＩＤ制御系を有効に動作させる範囲は、例えば、制御対象の特性などに応じて定めることができる。より具体的には、ＰＩＤ制御系および制御対象を含む一巡伝達関数のカットオフ周波数などが予め判っている、あるいは推定できるような場合には、このカットオフ周波数の大きさに依存させて、ＰＩＤ制御系が制御動作を行なうべき周波数範囲を決定することができる。この決定された周波数範囲から、ＰＩＤ制御系を有効に動作させることのできる、積分パラメータおよび／または微分パラメータの値の範囲を決定できる。
【００５８】
図４は、制御対象の特性を示すモデルを用いたシミュレーション結果の一例を示す図である。図４（ａ）は、本実施の形態に係るパラメータ調整方法で用いる制約条件を満たさない場合のシミュレーション結果を示し、図４（ｂ）は、本実施の形態に係るパラメータ調整方法で用いる制約条件を満たす場合のシミュレーション結果を示す。
【００５９】
より具体的には、図４（ａ）には、積分時間Ｔｉ＝３２および微分時間Ｔｄ＝１６（すなわち、積分時間Ｔｉ／微分時間Ｔｄ＜＜４）の場合のシミュレーション例を示す。図４（ａ）に示す例では、観測量（ＰＶ）にオーバーシュートが発生し、整定時間が長くなっているのが判る。また、操作量（ＭＶ）も振動的になっている。
【００６０】
これに対して、図４（ｂ）には、積分時間Ｔｉ＝３２および微分時間Ｔｄ＝８（すなわち、積分時間Ｔｉ／微分時間Ｔｄ＝４）の場合のシミュレーション例を示す。本実施の形態に係る制約条件を満たすように、積分時間Ｔｉおよび微分時間Ｔｄを調整することで、オーバーシュートの発生がなく、速やかに整定していることが判る。
【００６１】
なお、積分パラメータと微分パラメータとの間の倍率／比を一定に維持する必要は必ずしもなく、実質的に「積分時間Ｔｉ＞微分時間Ｔｄ」の関係を維持できるような制約条件を採用すればよい。また、積分パラメータと微分パラメータとのうち、いずれを主位的に設定してもよい。すなわち、積分パラメータが変更されると、それに付随して微分パラメータが変更されるようにしてもよいし、微分パラメータが変更されると、それに付随して積分パラメータが変更されるようにしてもよい。
【００６２】
以下、このような本願発明者らが新たに見出した知見に基づく、ＰＩＤパラメータの調整を支援するためのいくつかの具体的な実施形態について説明する。以下に例示する実施形態によれば、本願発明の技術的思想の内容がより一層明らかになるであろう。
【００６３】
［Ｄ．実装形態］
次に、本実施の形態に係るパラメータ調整方法の実装形態の一例について説明する。本実施の形態に係るパラメータ調整方法は、ＰＩＤ制御モジュールと連携するように構成されていれば、どのような構成を採用してもよいが、典型例として、（１）ＰＩＤ制御系の挙動をシミュレーションするシミュレータと連携させる構成、（２）ＰＩＤ調節器に実装した構成、（３）ＰＩＤ調節器に対して外部からＰＩＤパラメータを設定する外部装置に実装した構成、について説明する。
【００６４】
《ｄ１：シミュレータと連携させる構成》
図５は、本実施の形態に係るパラメータ調整方法の実装形態の一例を示す図である。図５に示すシミュレータ１００は、典型的には、コンピュータにアプリケーションがインストールされることで実現される。より具体的には、シミュレータ１００は、ＰＩＤ制御モジュール２０を含んでおり、制御対象の特性を示すモデル（以下「制御対象モデル」とも称す。）を用いて、制御対象に対するＰＩＤ制御をシミュレーションし、それによって得られるシミュレーション結果やログデータを出力する。制御対象モデルは、典型的には、伝達関数の形で表現される。
【００６５】
公知の手段を用いて制御対象モデルを決定し、シミュレータ１００に設定してもよいが、図５に示すシミュレータ１００は、ＰＩＤ調節器が実際に制御対象に対して制御を行なった結果得られるログデータ６２が入力されると、その入力されたログデータ６２に基づいて当該制御対象の制御対象モデルを決定（同定）する機能も搭載している。但し、この制御対象モデルを決定する機能については、シミュレータ１００にとって必須の機能ではない。
【００６６】
より具体的には、シミュレータ１００には、設定表示アプリケーション３と、シミュレーションアプリケーション４と、モデル同定アプリケーション５とがインストールされている。
【００６７】
設定表示アプリケーション３は、ユーザーとのインターフェイスを提供するものであり、ユーザーにより入力された各種の設定値を受付けるとともに、各種の演算結果などをユーザーへ提示する。より具体的には、設定表示アプリケーション３は、パラメータ調整モジュール１０と、シミュレーション結果表示モジュール４０とを含む。パラメータ調整モジュール１０は、上述したように、ＰＩＤ制御モジュール２０に設定されるＰＩＤパラメータのユーザーによる調整を支援する。シミュレーション結果表示モジュール４０は、シミュレーションアプリケーション４の実行によって得られる、シミュレーション結果やログデータを出力する。このシミュレーション結果には、制御特性の評価値（例えば、オーバーシュートの発生有無、オーバーシュート量、ハンチングの大きさ、整定時間など）を含んでいてもよい。
【００６８】
シミュレーションアプリケーション４は、制御対象の特性を示す制御対象モデル３０に対してＰＩＤ制御モジュール２０でＰＩＤ制御演算を行なうことで、任意のＰＩＤパラメータを用いた制御対象に対するＰＩＤ制御の挙動を模擬的に実行する。すなわち、ＰＩＤ制御モジュール２０は、設定された比例パラメータ２２、積分パラメータ２４、微分パラメータ２６を用いてＰＩＤ制御演算に従い、制御信号として操作量（ＭＶ）を算出する。この算出された操作量（ＭＶ）を制御対象モデル３０に入力するとともに、その入力に応じた制御対象モデル３０からの出力を観測量（ＰＶ）として取得する。このようなフィードバック演算を所定時間にわたって実行することで、ＰＩＤ制御のシミュレーションを実現する。
【００６９】
モデル同定アプリケーション５は、ＰＩＤ調節器が実際に制御対象に対して制御を行なった結果得られるログデータ６２を受付け、当該制御対象の特性を示す制御対象モデル３０を決定する。より具体的には、モデル同定アプリケーション５は、ＰＩＤ調節器と通信するための通信モジュール５０と、制御対象モデル同定モジュール６０とを含む。通信モジュール５０は、後述するようなハードウェアを制御して、ＰＩＤ調節器からログデータ６２を取得する。制御対象モデル同定モジュール６０は、ＰＩＤ調節器から取得したログデータ６２を用いて、公知の同定処理を実行することで、制御対象モデルを決定する。
【００７０】
なお、図５に示すアプリケーションプログラムの連携は、一実施例に過ぎず、必要な機能が互いに連携する構成であれば、どのようなソフトウェアモジュールの組み合わせを採用してもよい。
【００７１】
図６は、図５に示すシミュレータ１００を実現するためのプラットフォームであるコンピュータのハードウェア構成を示す模式図である。図６に示すプラットフォームは、汎用的なコンピュータアーキテクチャに従う構造を有しており、予めインストールされたアプリケーションプログラムがプロセッサで実行されることで、シミュレータ１００を実現する。
【００７２】
より具体的には、シミュレータ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro-Processing Unit）などのプロセッサ１０２と、メモリ１０４と、ディスプレイ１０６と、入力部１０８と、通信インターフェイス１１０と、光学ドライブ１１２と、ハードディスク１２０とを含む。これらの各部は、バス１１４を介して互いにデータ通信可能に構成される。
【００７３】
プロセッサ１０２は、ハードディスク１２０などに格納されている各種アプリケーションプログラムを実行する処理主体である。すなわち、シミュレータ１００では、プロセッサ１０２が各種アプリケーションプログラムを実行することで、目的の機能が実現される。
【００７４】
メモリ１０４は、典型的には、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性の記憶装置であり、ハードディスク１２０から読み出された各種アプリケーションプログラムや、プロセッサ１０２でのアプリケーションプログラムの実行に必要なワークデータなどを保持する。
【００７５】
ディスプレイ１０６は、プロセッサ１０２などでの演算結果に応じた映像信号を受け、その内容を表示する。すなわち、ディスプレイ１０６は、各種情報を視覚的にユーザーへ提示する。入力部１０８は、典型的には、キーボード、マウス、タッチパネルなどであり、ユーザーからの指示や入力を受付け、その内容をプロセッサ１０２へ出力する。
【００７６】
通信インターフェイス１１０は、外部装置との間でデータを遣り取りする。通信インターフェイス１１０は、典型的には、イーサネット（登録商標）やＵＳＢ（Universal Serial Bus）などの規格に係るインターフェイスが用いられる。
【００７７】
ハードディスク１２０は、典型的には、不揮発性の磁気記憶装置であり、プロセッサ１０２で実行される、設定表示アプリケーション３、シミュレーションアプリケーション４、モデル同定アプリケーション５などを保持する。ハードディスク１２０にインストールされる各種アプリケーションプログラムは、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Digital Versatile Disk Random Access Memory）といった光学記録媒体や、フラッシュメモリといった半導体記録媒体などに格納された状態で流通する。図６には、各種アプリケーションプログラムが格納された光学記録媒体１１３を光学ドライブ１１２で読み取る構成を例示する。あるいは、配信サーバなどからダウンロードしたプログラムをハードディスク１２０にインストールするようにしてもよい。
【００７８】
上述のような汎用的なコンピュータアーキテクチャに従う構造を有するプラットフォームを利用する場合には、本実施の形態に係る機能を提供するためのアプリケーションプログラムに加えて、コンピュータの基本的な機能を提供するためのＯＳ（Operating System）がインストールされていてもよい。この場合には、本実施の形態に係るアプリケーションプログラムは、ＯＳの一部として提供されるプログラムモジュールのうち、必要なモジュールを所定の順序および／またはタイミングで呼び出して処理を実行するものであってもよい。
【００７９】
なお、代替的に、各種アプリケーションプログラムの実行により提供される機能の一部もしくは全部を専用のハードウェア回路として実装してもよい。
【００８０】
《ｄ２：ＰＩＤ調節器に実装した構成》
図７は、本実施の形態に係るパラメータ調整方法の実装形態の別の一例を示す図である。図７に示すＰＩＤ調節器１５０は、ＰＩＤパラメータとして比例パラメータ、積分パラメータ、微分パラメータが設定されてＰＩＤ制御演算に従い制御信号として操作量（ＭＶ）を算出する制御装置である。より具体的には、ＰＩＤ調節器１５０は、入力回路１５２と、アナログ・デジタル変換部１５４（以下、「Ａ／Ｄ変換部１５４」とも記す。）と、表示部１７０と、操作部１７２と、通信インターフェイス１７４と、処理部１６０と、デジタル・アナログ変換部１５６（以下、「Ｄ／Ａ変換部１５６」とも記す。）と、出力回路１５８とを含む。
【００８１】
入力回路１５２は、制御対象からの観測量（ＰＶ）を受信する。入力回路１５２は、高周波成分を除去するためのフィルタ回路を含んでいてもよい。Ａ／Ｄ変換部１５４は、入力回路１５２からのアナログ信号をデジタル信号へ変換し、処理部１６０へ出力する。
【００８２】
表示部１７０は、処理部１６０におけるＰＩＤ制御演算の結果や決定されたＰＩＤパラメータなどをユーザーへ提示する。操作部１７２は、ユーザーからの入力を受付け、その受付けたユーザーからの入力を処理部１６０へ出力する。通信インターフェイス１７４は、外部装置（典型的には、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）など）との間で各種情報を遣り取りする。システム構成例として、上位に配置されたＰＬＣからＰＩＤ調節器１５０に対して目標値が入力される場合があり、このような場合に、ＰＬＣからの情報（例えば、ＳＶ）は通信インターフェイス１７４を介して、処理部１６０へ入力される。ここで、図７に示す構成と図１に示すパラメータ調整モジュール１０との対応関係としては、パラメータ調整モジュール１０の入力インターフェイス１２（図１参照）は、操作部１７２とその機能を協同して実現する。また、パラメータ調整モジュール１０の出力インターフェイス１８（図１参照）は、表示部１７０とその機能を協同して実現する。
【００８３】
処理部１６０は、本実施の形態に係るパラメータ調整方法を実現するための演算主体であり、プロセッサ１６２と、メモリ１６４と、パラメータ調整モジュール１０と、ＰＩＤ制御モジュール２０とを含む。プロセッサ１６２は、各種アプリケーションプログラムを実行する。この際、読み出された各種アプリケーションプログラムおよび処理に必要なデータ（ＰＶおよびＳＶなど）は、メモリ１６４に一次的に格納される。プロセッサ１６２としては、汎用のＣＰＵやＭＰＵを用いてもよいし、デジタル信号処理に向けられたＤＳＰ（Digital Signal Processor）を用いてもよい。パラメータ調整モジュール１０およびＰＩＤ制御モジュール２０は、フラッシュメモリなどの不揮発性記録媒体に格納される。これらのアプリケーションプログラムは、各種の記録媒体を介して、アップデートできるように構成されてよい。そのため、これらのプログラムモジュール自体も本発明の技術的範囲に含まれ得る。処理部１６０については、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）を用いて構成してもよい。
【００８４】
Ｄ／Ａ変換部１５６は、処理部１６０で算出された操作量を示すデジタル信号をアナログ信号に変換し、出力回路１５８へ出力する。出力回路１５８は、Ｄ／Ａ変換部１５６からのアナログ信号を制御対象に応じた信号に成形して出力する。
【００８５】
《ｄ３：外部装置に実装した構成》
図８は、本実施の形態に係るパラメータ調整方法の実装形態のさらに別の一例を示す図である。図８に示すＰＩＤ調節器１５０Ａでは、外部接続されるパーソナルコンピュータ１９０などを介して、ＰＩＤパラメータが設定・調整される。すなわち、ＰＩＤ調節器１５０Ａは、図７に示すＰＩＤ調節器１５０に比較して、パラメータ調整モジュール１０を含まない点において相違している。その他のコンポーネントについては、図７に示すＰＩＤ調節器１５０と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【００８６】
パーソナルコンピュータ１９０は、汎用的なコンピュータアーキテクチャに従う構造を有しており、パラメータ調整モジュール１０が予めインストールされているとする。パーソナルコンピュータ１９０においてパラメータ調整モジュール１０が実行されることで、本実施の形態に係るパラメータ調整方法が実現される。ユーザーは、パーソナルコンピュータ１９０を介して、ＰＩＤ調節器１５０Ａに設定されるＰＩＤパラメータを調整する。
【００８７】
［Ｅ．ユーザーインターフェイス］
次に、パラメータ調整モジュール１０が提供するユーザーインターフェイスのいくつかの実装例について説明する。
【００８８】
《ｅ１：ユーザーインターフェイスの実装例》
図９は、本実施の形態に係るパラメータ調整方法に係るユーザーインターフェイスの一例を示す図である。図９に示すユーザーインターフェイス画面３００は、パラメータ調整モジュール１０（図１）によって生成され、シミュレータ１００のディスプレイ１０６（図６）、ＰＩＤ調節器１５０の表示部１７０（図７）、パーソナルコンピュータ１９０のディスプレイ（図８）などを介してユーザーへ提示される。
【００８９】
ユーザーインターフェイス画面３００は、比例要素２２２に係る比例パラメータ（比例帯）の値を設定するための操作オブジェクト３１０と、積分要素２２４に係る積分パラメータ（積分時間）の値を設定するための操作オブジェクト３２０と、微分要素２２６に係る微分パラメータ（微分時間）の値を設定するための操作オブジェクト３３０とを含む。すなわち、パラメータ調整モジュール１０の入力インターフェイス１２（図１）は、積分パラメータの値を設定するための操作オブジェクトと、微分パラメータの値を設定するための操作オブジェクトとを表示する。
【００９０】
操作オブジェクト３１０，３２０，３３０は、それぞれ操作レバー３１２，３２２，３３２を含んでおり、ユーザーは、操作レバー３１２，３２２，３３２のうち、変更すべきＰＩＤパラメータに対応する操作レバーを操作して、その値を変更する。この操作レバーの操作は、マウスやトラックボールなどの入力装置を介した操作や、タッチパネルを備えたディスプレイ上に表示される場合には、ユーザーのタッチ操作によって行なわれる。
【００９１】
操作オブジェクト３１０，３２０，３３０によってそれぞれ設定されるＰＩＤパラメータの値は、数値表示ボックス３１４，３２４，３３４内にそれぞれの数値が表示される。
【００９２】
ユーザーインターフェイス画面３００は、さらに、制約条件を設定するための数値入力ボックス３０２を含む。ユーザーは、数値入力ボックス３０２を介して、所望の制約条件を入力することもできる。上述したように、制約条件１５の典型例としては、積分パラメータの値と微分パラメータの値との間の比の範囲または数値である。図９に示す例では、数値入力ボックス３０２には、制約条件であるパラメータ間の比が満たすべき数値が入力される。すなわち、パラメータ調整モジュール１０の入力インターフェイス１２（図１）は、ユーザーからの制約条件１５に係る設定を受付けるように構成される。
【００９３】
なお、ユーザーによる各種入力は、図示したものに限らず、任意の方法を採用することができる。例えば、ユーザーの音声を認識した入力値を決定してもよい。
【００９４】
このように、ユーザーインターフェイス画面３００は、ユーザーからの積分パラメータの値および微分パラメータの値の少なくとも一方の入力を受付けるとともに、設定されているＰＩＤパラメータをユーザーへ提示する。
【００９５】
なお、本実施の形態に係るパラメータ調整方法に係る機能は、ユーザーによって任意に有効化／無効化できるものとする。一例として、調整支援モードの有効化／無効化を選択できるボタンまたはスイッチなどが用意されており、ユーザーが調整支援モードを有効化すると、本実施の形態に係るパラメータ調整方法が有効化される。以下の説明では、「調整支援モード」という用語を便宜上使用する。
【００９６】
《ｅ２：調整支援モードの有効化直後の動作》
図９には、調整支援モードが有効化された直後の動作例を示す。図９（ａ）は、調整支援モードが有効化される前の状態例を示し、図９（ｂ）は、調整支援モードが有効化された後の状態例を示す。図９（ａ）に示す状態例では、積分時間Ｔｉ＝２００秒、微分時間Ｔｄ＝４０秒に設定されており、このときの比（＝積分時間Ｔｉ／微分時間Ｔｄ）は「５」となり、制約条件の「１０」を満たしていないとする。この状態において、ユーザーが調整支援モードを有効化すると、積分時間Ｔｉおよび微分時間Ｔｄが制約条件を満たすように、積分時間Ｔｉの値および／または微分時間Ｔｄの値が変更される。
【００９７】
このとき、好ましい一形態としては、積分時間Ｔｉの値を維持したまま、微分時間Ｔｄを変更する。すなわち、パラメータ調整モジュール１０のパラメータ決定モジュール１４（図１）は、パラメータ決定モジュール１４によるパラメータの決定機能が有効化されると、入力インターフェイス１２を介してＰＩＤ制御モジュール２０に先に設定されている積分パラメータの値を維持したまま、制約条件を満たすように微分パラメータを変更する。
【００９８】
具体的には、図９（ｂ）に示すように、積分時間Ｔｉの値はそのままで、微分時間Ｔｄの値のみが制約条件を満たすように変更される。この微分時間Ｔｄの値の変更は、パラメータ調整モジュール１０のパラメータ決定モジュール１４によって実行される。
【００９９】
図９（ｂ）に示す状態例では、積分時間Ｔｉ＝２００秒、微分時間Ｔｄ＝２０秒に設定されており、このときの比（＝積分時間Ｔｉ／微分時間Ｔｄ）は１０となり、制約条件の「１０」を満たしている。
【０１００】
このように、積分時間Ｔｉの値を維持するように調整することで、調整支援モードの有効化／無効化によって、積分要素の挙動が大きく変化することを抑制できるので、ＰＩＤパラメータをより適切に調整することができる。すなわち、積分時間Ｔｉを変更すると、ＰＩＤ制御系の挙動が比較的大きく変動する場合があり、このような不安定要素をより小さくできる点で、積分時間Ｔｉの値を維持することがより好ましい。
【０１０１】
一方で、先に設定されているＰＩＤパラメータが最適な値から大きくずれているような場合には、調整支援モードが有効化されると、積分時間Ｔｉの値および微分時間Ｔｄの値を両方変更するようにしてもよい。これによって、ＰＩＤパラメータの調整工数をより低減できる場合がある。
【０１０２】
《ｅ３：調整支援モードの有効化中の動作》
図１０および図１１は、調整支援モードが有効化中の動作例を示す図である。この動作例においては、ユーザーにより入力された積分パラメータの値および微分パラメータの値のうちの一方の値に基づいて、積分パラメータの値および微分パラメータの値のうちの他方の値が、予め定められた制約条件を満たすように決定される。より具体的には、図１０は、調整支援モードが有効化中において、ユーザーが積分パラメータを変更した場合の動作を示し、図１１は、調整支援モードが有効化中において、ユーザーが微分パラメータを変更した場合の動作を示す。
【０１０３】
図１０（ａ）に示す状態例では、積分時間Ｔｉ＝１００秒、微分時間Ｔｄ＝１０秒に設定されており、このときの比（＝積分時間Ｔｉ／微分時間Ｔｄ）は「１０」となり、制約条件の「１０」を満たしている。この状態において、ユーザーが操作オブジェクト３２０の操作レバー３２２を操作して、積分パラメータ（積分時間Ｔｉ）を変更したとする。変更後の積分時間Ｔｉ＝２００秒に設定されている。このときの比（＝積分時間Ｔｉ／微分時間Ｔｄ）は「２０」となり、制約条件を満たさない。制約条件が満たされていないので、図１０（ｃ）に示すように、制約条件を満たすように微分時間Ｔｄの値も変更される。図１０（ｃ）に示す状態例では、積分時間Ｔｉ＝２００秒、微分時間Ｔｄ＝２０秒に設定されており、このときの比（＝積分時間Ｔｉ／微分時間Ｔｄ）は１０となり、制約条件の「１０」を満たしている。
【０１０４】
同様に、図１１（ａ）に示す状態例では、図１０（ａ）と同様に、積分時間Ｔｉ＝１００秒、微分時間Ｔｄ＝１０秒に設定されており、このときの比（＝積分時間Ｔｉ／微分時間Ｔｄ）は「１０」となり、制約条件の「１０」を満たしている。この状態において、ユーザーが操作オブジェクト３３０の操作レバー３３２を操作して、微分パラメータ（微分時間Ｔｄ）を変更したとする。変更後の微分時間Ｔｄ＝２０秒に設定されている。このときの比（＝積分時間Ｔｉ／微分時間Ｔｄ）は５となり、制約条件を満たさない。制約条件が満たされていないので、図１１（ｃ）に示すように、制約条件を満たすように積分時間Ｔｉの値も変更される。図１１（ｃ）に示す状態例では、積分時間Ｔｉ＝２００秒、微分時間Ｔｄ＝２０秒に設定されており、このときの比（＝積分時間Ｔｉ／微分時間Ｔｄ）は「１０」となり、制約条件の「１０」を満たしている。
【０１０５】
図１０および図１１に示すように、調整支援モードが有効化されている間は、ユーザーが積分時間Ｔｉまたは微分時間Ｔｄのうちの一方を変更すると、予め定める比（制約条件）に従って、他方の値が自動的に変更される。
【０１０６】
《ｅ４：調整支援モードの有効化中における入力操作の無効化》
上述したように、本実施の形態に係るパラメータ調整方法においては、積分パラメータおよび微分パラメータのうち一方に対してのみユーザーは操作を行なえばよい。そのため、ユーザーが変更しない方のＰＩＤパラメータについては、入力操作を無効化してもよい。以下、このような一方のパラメータに対する入力操作の無効化の動作例を説明する。
【０１０７】
すなわち、パラメータ調整モジュール１０の入力インターフェイス１２（図１）は、パラメータ決定モジュール１４によるパラメータの決定機能が有効化されると（すなわち、調整支援モードが有効化されると）、操作オブジェクト３２０および操作オブジェクト３３０のうちの一方に対するユーザーによる入力を無効化してもよい。
【０１０８】
（ｉ）操作オブジェクトの非表示
図１２は、一方のパラメータの値を設定するための操作オブジェクトを表示しない動作例を示す図である。図１２（ａ）は、調整支援モードが有効化される前の状態例を示し、図１２（ｂ）は、調整支援モードが有効化された後の状態例を示し、図１２（ｃ）は、調整支援モードが有効化された後の別の状態例を示す。図１２（ａ）と図１２（ｂ）および図１２（ｃ）とを比較すると、調整支援モードが有効化されることで、操作オブジェクト３３０が表示されなくなっているのが判る。但し、図１２（ｂ）のように、操作オブジェクト３３０が表示されなくなり、ユーザーによる微分時間の入力（変更）ができない状態であっても、数値表示ボックス３３４の表示は依然として有効化されている。これによって、ユーザーが操作オブジェクト３２０を操作して積分時間Ｔｉを変更し、それに伴って微分時間Ｔｄが変更された場合には、その変更後の微分時間Ｔｄがユーザーに提示されるようになっている。
【０１０９】
すなわち、図１２（ｂ）に示すユーザーインターフェイス画面３００Ａにおいては、微分時間Ｔｄについては、数値の表示のみが可能で、ユーザーによる入力が無効化される。つまり、積分時間Ｔｉおよび微分時間Ｔｄのうちの一方についての入力インターフェイスのみが有効化されている。言い換えれば、積分時間Ｔｉおよび微分時間Ｔｄのうちの一方についての入力インターフェイスが隠されている。
【０１１０】
一方、図１２（ｃ）に示すユーザーインターフェイス画面３００Ａ’においては、微分時間Ｔｄについては、ユーザーによる入力が無効化されるとともに、数値の表示も不可視にされている。つまり、積分時間Ｔｉおよび微分時間Ｔｄのうちの一方についての入力インターフェイスが隠されている。
【０１１１】
なお、図１２においては、微分要素２２６に係る微分パラメータ（微分時間）の値を設定するための操作オブジェクト３３０を表示しない動作例について説明したが、積分要素２２４に係る積分パラメータ（積分時間）の値を設定するための操作オブジェクト３２０を表示しないようにしてもよい。
【０１１２】
このように、調整支援モードが有効化されている状態において、ユーザーが調整するパラメータに関する入力インターフェイスのみが有効化されるので、ユーザーから見たときの操作をより簡単化することができる。
【０１１３】
（ｉｉ）操作オブジェクトのグレイアウト
図１３は、一方のパラメータの値を設定するための操作オブジェクトをグレイアウトする動作例を示す図である。図１３（ａ）は、調整支援モードが有効化される前の状態例を示し、図１３（ｂ）は、調整支援モードが有効化された後の状態例を示す。図１２（ｂ）に示すユーザーインターフェイス画面３００Ｂにおいては、調整支援モードが有効化されることで、操作オブジェクト３３０が、いわゆる「グレイアウト」された状態になっており、ユーザーは操作オブジェクト３３０を操作して微分時間を設定することができなくなっている。但し、操作オブジェクト３３０の操作による微分時間の入力（変更）ができない状態であっても、操作オブジェクト３３０および数値表示ボックス３３４の表示自体は依然として有効化されている。これによって、ユーザーが操作オブジェクト３２０を操作して積分時間Ｔｉを変更し、それに伴って微分時間Ｔｄが変更された場合には、その変更後の微分時間Ｔｄがユーザーに提示されるようになっている。
【０１１４】
なお、図１３においては、微分要素２２６に係る微分パラメータ（微分時間）の値を設定するための操作オブジェクト３３０をグレイアウトする動作例について説明したが、積分要素２２４に係る積分パラメータ（積分時間）の値を設定するための操作オブジェクト３２０をグレイアウトするようにしてもよい。
【０１１５】
このように、調整支援モードが有効化されている状態において、ユーザーが調整するパラメータに関する入力インターフェイスのみが有効化される、つまり一方の入力インターフェイスをユーザーが操作できない状態にされるので、ユーザーから見たときの操作をより簡単化することができる。
【０１１６】
（ｉｉｉ）操作オブジェクトの選択的非表示
図１２および図１３に示すユーザーインターフェイス画面では、微分パラメータ（微分時間）の値を設定するための操作オブジェクト３３０に対するユーザー操作を無効化する動作例について説明したが、いずれの操作オブジェクトに対するユーザー操作を無効化するのかをユーザーが任意に選択できるようにしてもよい。
【０１１７】
図１４は、パラメータの値を設定するための操作オブジェクトを選択的に無効化する動作例を示す図である。図１４（ａ）は、調整支援モードが有効化される前の状態例を示し、図１４（ｂ）は、積分優先モードが選択されて調整支援モードが有効化された後の状態例を示し、図１４（ｃ）は、微分優先モードが選択されて調整支援モードが有効化された後の状態例を示す。
【０１１８】
図１４（ａ）に示すユーザーインターフェイス画面３００Ｃは、積分優先モードおよび微分優先モードのラジオボタン３０４および３０６をさらに含む。いずれかのラジオボタンが選択された上で、調整支援モードが有効化されると、選択されたラジオボタンに応じて、積分パラメータ（積分時間）の値を設定するための操作オブジェクト３２０と微分パラメータ（微分時間）の値を設定するための操作オブジェクト３３０との一方に対する、ユーザー入力が無効化される。
【０１１９】
図１４（ｂ）には、積分優先モードが選択されている状態を示し、この状態においては、操作オブジェクト３３０に対するユーザー操作が無効化されている。一方、図１４（ｃ）には、微分優先モードが選択されている状態を示し、この状態においては、操作オブジェクト３２０に対するユーザー操作が無効化されている。
【０１２０】
このように、いずれの操作オブジェクトに対するユーザーの操作を無効化するのかについてユーザーが任意に選択できるようにすることで、ユーザーから見たときの操作をより簡単化することができるとともに、積分パラメータ（積分時間）および微分パラメータ（微分時間）のうちいずれの調整を優先させるのかについて状況に応じて決定できる。
【０１２１】
なお、図１４には、操作オブジェクトの表示を行なわない例について説明したが、図１３に示すような、対象の操作オブジェクトをグレイアウトするような構成を採用できることは自明である。
【０１２２】
《ｅ５：制約条件としての許容下限値の採用》
上述の動作例においては、積分パラメータおよび微分パラメータの一方の値が所定の範囲にある場合、両パラメータの間の比が「一定」であるといった制約条件を採用した場合について説明した。しかしながら、図３を参照しつつ説明したように、「積分時間Ｔｉ≧ｋ×微分時間Ｔｄ」の関係が維持されればよいので、積分パラメータと微分パラメータとの間の比が一定値に保たれることを制約条件に必ずしもする必要はない。より具体的には、積分パラメータと微分パラメータとの間の比が一定値以上であれば、システムの発振は生じない。
【０１２３】
そこで、制約条件として、積分パラメータと微分パラメータとの間の比が予め定められた設定値以上であるといった条件を採用することもできる。つまり、ユーザーは、積分パラメータと微分パラメータとの間の比について許容される最低限の値（許容下限比）を設定することもできる。以下では、制約条件が積分パラメータの値と微分パラメータの値との間の比が所定の範囲内であることを含む場合について説明する。このような制約条件を採用した場合には、積分パラメータおよび微分パラメータの一方の値が変更されたとしても、その比が許容下限比を下回っていなければ、他方の値を必ずしも変更する必要はない。むしろ、制約条件が満たされない場合に限って、積分パラメータおよび微分パラメータを連動して変更させるようにすればよい。つまり、パラメータ調整モジュール１０のパラメータ決定モジュール１４（図１）は、ユーザーにより入力された積分パラメータの値および微分パラメータの値のうちの一方の値と先に設定されている他方の値とが制約条件を満たしていれば、当該他方の値を維持する。以下、このような許容下限比を制約条件として採用した場合の動作例について説明する。
【０１２４】
図１５は、許容下限比を制約条件として採用した場合の動作例を示す図である。図１５に示すユーザーインターフェイス画面３００Ｄは、許容下限比を設定するための数値入力ボックス３０３を含む。図１５（ａ）は、調整支援モードが有効化されている状態例を示し、図１５（ｂ）は、積分時間をより大きな値に変更した場合の動作例を示し、図１５（ｃ）は、積分時間をより小さな値に変更した場合の動作例を示す。
【０１２５】
図１５（ａ）に示す状態例では、制約条件である許容下限比は「４」に設定されているとする。図１５（ａ）に示す状態例では、積分時間Ｔｉ＝１００秒、微分時間Ｔｄ＝１０秒に設定されており、このときの比（＝積分時間Ｔｉ／微分時間Ｔｄ）は「１０」となり、許容下限比の「４」以上になっているので、制約条件を満たす。
【０１２６】
その後、図１５（ｂ）に示すように、ユーザーが操作レバー３２２を操作して、積分時間Ｔｉを１００秒から２００秒に変更したとする。この変更後の状態においても、パラメータ間の比（＝積分時間Ｔｉ／微分時間Ｔｄ）は「２０」となり、許容下限比の「４」以上になっているので、制約条件を満たす。そのため、微分時間Ｔｄは変更されない。
【０１２７】
これに対して、図１５（ｃ）に示すように、ユーザーが操作レバー３２２を操作して、積分時間Ｔｉを１００秒から２０秒に変更したとする。この変更後の状態では、パラメータ間の比（＝積分時間Ｔｉ／微分時間Ｔｄ）が「２」となり、許容下限比の「４」未満になり、制約条件を満たさない。そのため、制約条件を満たすように、微分時間Ｔｄは変更される。より具体的には、その比が許容下限比の「４」と一致するように、微分時間Ｔｄは、１０秒から５秒に変更される。
【０１２８】
このように、制約条件として許容下限比を採用することで、システムの発振を回避しつつ、より迅速にＰＩＤパラメータを最適化することができる。また、パラメータ間の比が一定でなくともよいので、積分時間Ｔｉおおび微分時間Ｔｄの微調整をより容易に行なうことができる。
【０１２９】
《ｅ６：制約条件の入力制限》
図９〜図１５では、ユーザーが制約条件を設定するための数値入力ボックスを含むユーザーインターフェイス画面について例示した。しかしながら、制約条件の設定については、ユーザーが入力しないように制限してもよい。なぜならば、制約条件は、システムの発振を防止するための制限であり、ＰＩＤ制御に関する知識のないユーザーが技術的に意味のない値を制約条件として設定することを防止することが好ましい場合も多いからである。
【０１３０】
あるいは、ユーザーが設定できる制約条件の値の範囲を制限してもよい。例えば、パラメータ間の比としては、４〜１０の範囲までの値の入力のみを許容するように構成してもよい。
【０１３１】
このように、制約条件に対するユーザーの入力を制限することで、意図しない制御挙動の発生を防止できる。
【０１３２】
［Ｆ．処理手順］
次に、本実施の形態に係るパラメータ調整方法の処理手順について説明する。図１６は、図１に示すパラメータ調整モジュール１０によって実行されるパラメータ調整方法の処理手順を示すフローチャートである。図１６に示す各ステップは、典型的には、パラメータ調整モジュール１０が実装される装置のプロセッサによって実行される。但し、この処理手順の実行主体および実装方法については公知の任意の方法を採用できる。
【０１３３】
図１６を参照して、プロセッサは、ＰＩＤ制御モジュール２０に設定されているＰＩＤパラメータの値を取得する（ステップＳ２）。続いて、プロセッサは、調整支援モードが有効化されているか否かを判断する（ステップＳ４）。
【０１３４】
調整支援モードが有効化されていない場合（ステップＳ４においてＮＯの場合）には、プロセッサは、ユーザーによってＰＩＤパラメータの値の変更操作がなされたか否かを判断する（ステップＳ６）。ユーザーによってＰＩＤパラメータの値の変更操作がなされた場合（ステップＳ６においてＹＥＳの場合）には、プロセッサは、ユーザーによる変更操作後のＰＩＤパラメータをＰＩＤ制御モジュール２０に設定する（ステップＳ８）。そして、ステップＳ２以下の処理が繰り返し実行される。これに対して、ユーザーによってＰＩＤパラメータの値の変更操作がなされていない場合（ステップＳ６においてＮＯの場合）には、ステップＳ２以下の処理が繰り返し実行される。
【０１３５】
一方、調整支援モードが有効化されている場合（ステップＳ４においてＹＥＳの場合）には、プロセッサは、ＰＩＤ制御モジュール２０に設定されているＰＩＤパラメータの値が制約条件を満たしているか否かを判断する（ステップＳ１０）。ＰＩＤ制御モジュール２０に設定されているＰＩＤパラメータの値が制約条件を満たしていない場合（ステップＳ１０においてＮＯの場合）には、プロセッサは、制約条件を満たすように、積分パラメータ（積分時間）および／または微分パラメータ（微分時間）を決定し（ステップＳ１２）、新たに決定された積分パラメータおよび／または微分パラメータをＰＩＤ制御モジュール２０に設定する（ステップＳ１４）。そして、ステップＳ１６以下の処理が実行される。
【０１３６】
これに対して、ＰＩＤ制御モジュール２０に設定されているＰＩＤパラメータの値が制約条件を満たしている場合（ステップＳ１０においてＹＥＳの場合）には、プロセッサは、ユーザーによって、積分パラメータ（積分時間）または微分パラメータ（微分時間）の値の変更操作がなされたか否かを判断する（ステップＳ１６）。ユーザーによって、積分パラメータ（積分時間）および微分パラメータ（微分時間）のいずれの値に対しても変更操作がなされていない場合（ステップＳ１６においてＮＯの場合）には、ステップＳ２以下の処理が繰り返し実行される。
【０１３７】
ユーザーによって、積分パラメータ（積分時間）または微分パラメータ（微分時間）の値の変更操作がなされた場合（ステップＳ１６においてＹＥＳの場合）には、プロセッサは、ユーザーによる変更後のパラメータ値と他方のパラメータ値とが制約条件を満たしているか否かを判断する（ステップＳ１８）。ユーザーによる変更後のパラメータ値と他方のパラメータ値とが制約条件を満たしていない場合（ステップＳ１８においてＮＯの場合）には、プロセッサは、制約条件を満たすように、他方のパラメータの値を決定し（ステップＳ２０）、決定された積分パラメータおよび微分パラメータをＰＩＤ制御モジュール２０に設定する（ステップＳ２２）。そして、ステップＳ２以下の処理が繰り返し実行される。
【０１３８】
ユーザーによる変更後のパラメータ値と他方のパラメータ値とが制約条件を満たしている場合（ステップＳ１８においてＹＥＳの場合）には、プロセッサは、ユーザーによる変更後のパラメータ値と他方のパラメータ値とをＰＩＤ制御モジュール２０に設定する（ステップＳ２４）。そして、ステップＳ２以下の処理が繰り返し実行される。
【０１３９】
［Ｇ．入力可能範囲の制限機能］
上述の説明においては、積分パラメータと微分パラメータとの間の制約条件を用いて、ＰＩＤパラメータの調整の操作をより簡単化する動作例について説明した。このような制約条件に従う操作の簡単化に加えて、制御対象に応じて、ＰＩＤパラメータの入力可能範囲を制限するようにしてもよい。このような入力可能範囲を制限することで、ユーザー操作をさらに簡単化することができる。
【０１４０】
図１７は、入力可能範囲の制限機能を実装したユーザーインターフェイス画面３００の一例を示す図である。図１７（ａ）は、入力可能範囲の制限機能が有効化される前の状態例を示し、図１７（ｂ）は、入力可能範囲の制限機能が有効化された後の状態例を示す。
【０１４１】
図１７（ａ）に示すユーザーインターフェイス画面３００では、比例パラメータ、積分パラメータ、微分パラメータのいずれについても、ユーザーは任意に設定できるようになっている。これに対して、図１７（ｂ）に示すユーザーインターフェイス画面３００Ｅでは、積分パラメータ（積分時間）の値を設定するための操作オブジェクト３２０Ｅおよび微分パラメータ（微分時間）の値を設定するための操作オブジェクト３３０Ｅにおいて、ユーザーによる入力可能な範囲が制限されていることが判る。このような、積分パラメータ（積分時間）および微分パラメータ（微分時間）の値を設定できる範囲を制限することで、ユーザーが明らかに不適切な範囲の値を設定してしまうことを防止する。すなわち、ユーザーによるＰＩＤパラメータの調整作業をさらに簡単化できる。
【０１４２】
図１８は、本実施の形態に係る入力可能範囲の制限機能の実装形態の一例を示す図である。図１８には、典型例として、図５に示すシミュレータに対して入力可能範囲の制限機能を付加した構成を示す。図１８に示すシミュレータ１００Ｅでは、設定表示アプリケーション３Ｅが許容範囲設定モジュール７０を含む点において、図５に示すシミュレータ１００とは相違している。その他の構成については、図５を参照して説明したので、同様の説明は繰り返さない。
【０１４３】
図１８を参照して、モデル同定アプリケーション５の制御対象モデル同定モジュール６０は、モデル決定手段として機能し、ＰＩＤ制御モジュール２０に関連付けられる制御対象のモデル（制御対象モデル３０）を決定する。
【０１４４】
設定表示アプリケーション３Ｅの許容範囲設定モジュール７０は、制御対象モデル３０に基づいて、ＰＩＤ制御モジュール２０に設定可能な積分パラメータおよび微分パラメータの許容範囲を決定する。より具体的には、許容範囲設定モジュール７０は、制御対象モデル３０を定義する係数などを参照して、むだ時間や振動周期に予め定めた一定値を乗じた値を超えないように、積分パラメータ（積分時間）および微分パラメータ（微分時間）の調整可能範囲を決定する。
【０１４５】
パラメータ調整モジュール１０の入力インターフェイス１２（図１）は、許容範囲設定モジュール７０により決定された許容範囲に従って、ユーザーからの積分パラメータの値および微分パラメータの値についての入力を制限する。
【０１４６】
このような機能モジュールを採用することで、図１７に示すような、積分パラメータおよび微分パラメータについて、ユーザーが明らかに不適切な範囲の値を設定してしまうことを防止できる。
【０１４７】
［Ｈ．利点］
ＰＩＤ調節器に含まれるＰＩＤ制御モジュールに対するＰＩＤパラメータの調整は、試行錯誤的に行なう必要がある。すなわち、ＰＩＤパラメータの設定値を変更し、その変更後のＰＩＤパラメータに基づいてＰＩＤ制御演算を行なった結果を評価するといった作業を複数回実行する必要がある。この調整シーケンス（手順）は、自動で行なわれる場合もあるし、手動で行なわれる場合もある。いずれの場合であっても、最適なＰＩＤパラメータを決定するためには、複数回の調整が必要になる。このとき、通常はＰＩＤパラメータの各々を独立して設定できるため、ＰＩＤの調整則上、不適切な設定の組み合わせが生じる可能性が高く、調整が難しい。
【０１４８】
このような課題に対して、本実施の形態においては、積分パラメータ（典型的には、積分時間）の値および微分パラメータ（典型的には、微分時間）の値のうちの一方の値が変更されると、それに基づいて、積分パラメータの値および微分パラメータの値のうちの他方の値を、予め定められた制約条件を満たすように決定する。すなわち、片方のパラメータを変化させた場合、それらの比が予め定めた範囲から出ないように、もう一方を連動して自動的に変化させる。このように、積分パラメータと微分パラメータとを適切な比率条件下で設定できるため、制御応答の調整をより簡単化できる。
【０１４９】
また、ＰＩＤ制御系において、積分パラメータ（積分時間）および微分パラメータ（微分時間）の調整範囲を制限することにより、制御応答の調整をさらに簡単化できる。
【０１５０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１５１】
１  制御システム、３  設定表示アプリケーション、４  シミュレーションアプリケーション、５  モデル同定アプリケーション、１０  パラメータ調整モジュール、１２  入力インターフェイス、１４  パラメータ決定モジュール、１５  制約条件、１６  出力部、１８  出力インターフェイス、２０  ＰＩＤ制御モジュール、２２  比例パラメータ、２４  積分パラメータ、２６  微分パラメータ、３０  制御対象モデル、４０  シミュレーション結果表示モジュール、５０  通信モジュール、６０  制御対象モデル同定モジュール、６２  ログデータ、７０  許容範囲設定モジュール、１００，１００Ｅ  シミュレータ、１０２，１６２  プロセッサ、１０４，１６４  メモリ、１０６  ディスプレイ、１０８  入力部、１１０，１７４  通信インターフェイス、１１２  光学ドライブ、１１３  光学記録媒体、１１４  バス、１２０  ハードディスク、１５０，１５０Ａ  調節器、１５２  入力回路、１５４  アナログ・デジタル変換部（Ａ／Ｄ変換部）、１５６  デジタル・アナログ変換部（Ｄ／Ａ変換部）、１５８  出力回路、１６０  処理部、１７０  表示部、１７２  操作部、１９０  パーソナルコンピュータ、２０２  減算部、２０４  加算部、２２０  オフセット加算部、２２２  比例要素、２２４  積分要素、２２６  微分要素。
【図１】
2015084155.tif 000003
【図２】
2015084155.tif 000004
【図３】
2015084155.tif 000005
【図４】
2015084155.tif 000006
【図５】
2015084155.tif 000007
【図６】
2015084155.tif 000008
【図７】
2015084155.tif 000009
【図８】
2015084155.tif 000010
【図９】
2015084155.tif 000011
【図１０】
2015084155.tif 000012
【図１１】
2015084155.tif 000013
【図１２】
2015084155.tif 000014
【図１３】
2015084155.tif 000015
【図１４】
2015084155.tif 000016
【図１５】
2015084155.tif 000017
【図１６】
2015084155.tif 000018
【図１７】
2015084155.tif 000019
【図１８】
2015084155.tif 000020