(57)【要約】【課題】リアルタイムで装置を制御するコントローラで実行可能である制御アルゴリズムの構成方法と、制御アルゴリズム生成装置に関する。【解決手段】制御アルゴリズムが少なくとも１つのタスクに分割され、制御アルゴリズムについてのデータ、および制御される装置についてのデータに基づいて、少なくとも１つのタスクのタスク毎にタスク起動時間周期が割り当てられる。割り当てられたタスク起動時間周期に従って、制御アルゴリズムのタスクの実行がスケジューリングされる。【選択図】図７
2008269581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置をリアルタイムで制御するコントローラにおける、コントローラにより実行可能な制御アルゴリズム構成方法であって、
制御アルゴリズムを提供するステップと、
前記制御アルゴリズムを少なくとも１つのタスクに分割するステップと、
前記少なくとも１つのタスクに応じてアルゴリズムデータを提供するステップと、
前記装置の少なくとも１つの特性に応じて装置データを提供するステップと、
前記アルゴリズムデータおよび前記装置データに基づいて、前記少なくとも１つのタスクのタスク毎にタスク起動時間周期を割り当てるステップと、
割り当てられた前記タスク起動時間周期に従って、前記制御アルゴリズムのタスクの実行をスケジューリングするステップ
とを有することを特徴とする制御アルゴリズム構成方法。
【請求項２】
制御アルゴリズムを少なくとも１つの微分方程式として提供するステップと、
前記制御アルゴリズムを、タスク起動時間周期に関する時間ステップを有する少なくとも１つの差分方程式に変換するステップ
とを含むことを特徴とする請求項１に記載の制御アルゴリズム構成方法。
【請求項３】
前記制御アルゴリズムを含むソフト部品を提供するステップと、
前記コントローラに前記ソフト部品をインストールするステップ
とを有することを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の制御アルゴリズム構成方法。
【請求項４】
起動手段で前記ソフト部品を起動するステップにおいて、前記起動手段は、リアルタイムオペレーティングシステム、周期タスクスケジューラ、および部品起動装置のうち少なくとも１つで構成されることを特徴とする請求項３に記載の制御アルゴリズム構成方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つの差分方程式に応じてアルゴリズムデータを提供するステップを有することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の制御アルゴリズム構成方法。
【請求項６】
前記装置の時定数に応じて装置データを提供するステップを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の制御アルゴリズム構成方法。
【請求項７】
前記装置データの変更の際、前記アルゴリズムデータおよび変更された装置データに基づいて、少なくとも１つのタスクのタスク毎にタスク起動時間周期を自動的に割り当てるステップを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の制御アルゴリズム構成方法。
【請求項８】
前記装置データが変更されたかどうかを判別するステップと、
前記装置データが変更された場合、前記変更された装置データを読み取り、前記アルゴリズムデータおよび前記変更された装置データに基づいて、前記少なくとも１つのタスクのタスク毎にタスク起動時間周期を決定し、また、前記決定されたタスク起動時間周期に従って、前記ソフト部品を構成するステップ
とを有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の制御アルゴリズム構成方法。
【請求項９】
装置をリアルタイムで制御するコントローラであって、
少なくとも１つのタスクに分割されている制御アルゴリズムを実行する制御アルゴリズム実行手段と、前記少なくとも１つのタスクに応じてアルゴリズムデータを提供するアルゴリズムデータ提供手段と、前記装置の少なくとも１つの特性に応じて装置データを提供する装置データ提供手段と、前記アルゴリズムデータ提供手段によって提供されたアルゴリズムデータ、および前記装置データ提供手段によって提供された装置データに基づいて、前記少なくとも１つのタスクのタスク毎にタスク起動時間周期を割り当てる構成手段と、
前記構成手段によって割り当てられたタスク起動時間周期に従って、前記制御アルゴリズムのタスクの実行をスケジューリングするスケジューリング手段
とを有することを特徴とするコントローラ。
【請求項１０】
前記制御アルゴリズムを有するソフト部品を受入れるソフト部品受入手段を有することを特徴とする請求項９に記載のコントローラ。
【請求項１１】
前記ソフト部品を起動する起動手段を有することを特徴とする請求項９または１０のいずれか１項に記載のコントローラ。
【請求項１２】
前記起動手段は、リアルタイムオペレーティングシステム、周期タスクスケジューラ、および部品起動装置のうち少なくとも１つの装置で構成されることを特徴とする請求項１１に記載のコントローラ。
【請求項１３】
前記制御アルゴリズムは、少なくとも１つの、それぞれがタスク起動時間周期に関する時間ステップを有する差分方程式を含むことを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項に記載のコントローラ。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの差分方程式に応じてアルゴリズムデータを提供するアルゴリズムデータ提供手段を有することを特徴とする請求項１３に記載のコントローラ。
【請求項１５】
前記装置の時定数に応じて装置データを提供する装置データ提供手段を有することを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか１項に記載のコントローラ。
【請求項１６】
前記構成手段は、前記装置データの変更の際、前記アルゴリズムデータおよび前記変更された装置データに基づいて、少なくとも１つのタスクのタスク毎にタスク起動時間周期を自動的に割り当てるように適合されていることを特徴とする請求項９乃至１５のいずれか１項に記載のコントローラ。
【請求項１７】
前記装置データが変更されたかどうかを判別する変更判別手段と、前記変更された装置データを読み取る装置データ読み取り手段と、前記アルゴリズムデータおよび前記変更された装置データに基づいて、前記少なくとも１つのタスクのタスク毎にタスク起動時間周期を決定するタスク起動時間周期決定手段と、前記決定されたタスク起動時間周期に従ってソフト部品を構成するソフト部品構成手段とを有することを特徴とする、請求項９乃至１６のいずれか１項に記載のコントローラ。
【請求項１８】
請求項９乃至１７のいずれか１項に記載のコントローラによって実行可能および構成可能である制御アルゴリズムを生成する制御アルゴリズム生成装置であって、少なくとも１つの微分方程式として制御アルゴリズムを受入れる制御アルゴリズム受入手段と、前記制御アルゴリズムを、少なくとも１つの、それぞれがタスク起動時間周期に関する時間ステップを有する差分方程式に変換する変換手段とを有することを特徴とする制御アルゴリズム生成装置。
【請求項１９】
前記制御アルゴリズムに基づいてアルゴリズムデータを生成するアルゴリズムデータ生成手段を有することを特徴とする請求項１８に記載の制御アルゴリズム生成装置。
【請求項２０】
前記制御アルゴリズムに基づいてソフト部品を生成するソフト部品生成手段を有することを特徴とする請求項１８または１９のいずれか１項に記載の制御アルゴリズム生成装置。
【請求項２１】
コンピュータ可読媒体、および、それに記録されたコンピュータプログラムで構成されるコンピュータプログラム製品であって、
コンピュータプログラムは、データ処理装置のデータ処理手段によって処理されるように適合された命令に対応する、一連の状態要素の形式になっており、それによって、請求項１から８のうちいずれか１項に記載の制御アルゴリズム構成方法が実行され、または、請求項９乃至１７のいずれか１項に記載のコントローラ、もしくは、請求項１８乃至２０のいずれか１項に記載の制御アルゴリズム生成装置が前記データ処理手段に形成されることを特徴とするコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リアルタイムで装置を制御するコントローラにおいて、コントローラによって実行可能である制御アルゴリズムの構成方法と、リアルタイムで装置を制御するコントローラと、コントローラで構成および実行可能である制御アルゴリズムを生成する制御アルゴリズム生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このようなコントローラは、例えば自動車エンジン、ロボット、建設機械、航空電子工学機器の制御など、特に機械分野で使用される。
【０００３】
リアルタイムで装置を制御するコントローラは、例えば特許文献１に開示されている。この先行技術文献は、制御モデルを有するソフト部品を実行できるコントローラを開示しており、ある装置がそれに従って制御される。
【０００４】
また、非特許文献１には、制御アルゴリズムを有するソフト部品を実行するコントローラにおける制御モデルおよびソースコードの再使用を改良する方法が開示されている。しかし、この方法にもかかわらず異なるコントローラに渡ってソフト部品を再使用するには依然として多大な努力が必要である。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１９９５３３号公報
【非特許文献１】2005、11th ＩＥＥＥ “Real-Time and Embedded Technology and Applications Symposium”  Proceedings P302-311, T. Yokoyama “An Aspect-Oriented Development Method for Embedded Control Systems with Time-Triggered and Event-Triggered Processing”
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的な先行技術を、図１〜図４を参照しながら更に詳しく説明する。図１は一般的な制御システムであり、これにはコントローラ１０１が含まれる。コントローラ１０１は装置１０２（制御対象）を制御し、装置１０２からフィードバック情報を受け取る。これによってコントローラ１０１は、装置１０２を適切に制御する制御信号を決定する。
【０００７】
図２で、コントローラの構成をさらに詳しく説明する。コントローラは、ハードウェア２０２とソフトウェア２０１とを有する。ソフトウェア２０１は、リアルタイムオペレーティングシステム２０６と、制御アルゴリズムを保持可能なソフト部品（ソフト部品Ａ２０３、ソフト部品Ｂ２０４、及びこれらに引き続くソフト部品（ソフト部品ｎ２０５））により構成される。リアルタイムオペレーティングシステムは、周期的に、またはイベントに基づいてソフト部品を起動させ、制御アルゴリズムを実行する。
【０００８】
先行技術において、図２に示すコントローラは、図３のフローチャートに示す方法によって構成される。まず、適切な制御アルゴリズムが微分方程式で提供される（ステップ３０１）。次いでこの微分方程式での制御アルゴリズムが差分方程式に変換され、制御アルゴリズムがデジタルコントローラで実行可能になる（ステップ３０２）。さらに制御アルゴリズムの時間周期が手作業で設定される（ステップ３０３）。その後、ステップ３０４で制御アルゴリズムが実行される。
【０００９】
図４で、先行技術におけるコントローラ１０１の要部を詳しく説明する。コントローラ１０１には、制御アルゴリズム４１２と、制御アルゴリズムの起動周期を規定するパラメータ４１１とを有するソフト部品Ａ４１０、対応する制御アルゴリズム４２２とその起動周期を規定するパラメータ４２１を有するソフト部品Ｂ４２０、および制御アルゴリズム４３２と、その起動周期を規定するパラメータ４３１とを有するソフト部品Ｃ４３０が含まれる。
【００１０】
ソフト部品Ａ４１０、Ｂ４２０、Ｃ４３０の制御アルゴリズム４１２、４２２、４３２は、各々対応する起動装置４４１、４４２、４４３によって起動される。これらの起動装置は、リアルタイムオペレーションシステムからなる周期タスクスケジューラ４４０に含まれている。各起動装置はクロック４５０によって起動される。起動周期は、起動周期パラメータ４４４で指定される。
【００１１】
ソフト部品の起動周期パラメータ４１１、４２１、４３１は、制御する装置の要件に従って手作業で構成される。装置が変更された場合、その装置を制御する対応ソフト部品を再構成する必要がある。再構成作業は手作業を要するため異なる装置に渡って制御ソフトを再使用するメリットが少なくなり、制御ソフトの汎用化を妨げていた。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の目的は、制御アルゴリズムの適切な構成方法と、装置をリアルタイムで制御する適切なコントローラとを提供することによって、上記の問題を軽減することである。さらに本発明の目的は、適切な制御アルゴリズムを生成する制御アルゴリズム生成装置を提供することである。
【００１３】
本発明には、リアルタイムで装置を制御するための、コントローラで実行可能である制御アルゴリズムの構成方法が含まれる。本発明によれば、この方法には、制御アルゴリズムを提供するステップと、制御アルゴリズムを少なくとも１つのタスクに分割するステップと、その少なくとも１つのタスクに応じてアルゴリズムデータを提供するステップと、その装置の少なくとも１つの特性に応じて装置データを提供するステップと、アルゴリズムデータおよび装置データに基づいて、少なくとも１つのタスクのタスク毎にタスク起動時間周期を割り当てるステップと、割り当てられたタスク起動時間周期に従って、制御アルゴリズムのタスクの実行をスケジューリングするステップとを含むことができる。この方法の利点は、与えられたアルゴリズムデータと与えられた装置データに基づいて、タスク起動時間周期が自動的に決定され、割り当てられることである。これで、与えられたアルゴリズムデータと与えられた装置データに従って制御アルゴリズムが自動的に構成されるようになり、手作業で構成する必要性がなくなる。
【００１４】
本発明による方法には、少なくとも１つの微分方程式として制御アルゴリズムを提供するステップと、制御アルゴリズムを少なくとも１つの差分方程式に変換するステップとが含まれ、各差分方程式にはタスク起動時間周期に関する時間ステップが含まれる。この方法は、微分方程式の提供が簡単なため有利である。デジタルコントローラで実行できない微分方程式は、タスク起動時間周期の割り当てによる構成に適する差分方程式に自動的に変換される。したがって、制御アルゴリズムを提供し、また、制御アルゴリズムをコントローラで実行可能および構成可能な形式に変換するための非常に便利な方法が提供される。
【００１５】
好ましい実施例において、この方法には、前記の制御アルゴリズムを有するソフト部品を提供するステップと、コントローラにソフト部品をインストールするステップとが含まれる。この利点は、制御アルゴリズムが、コントローラにインストールされたソフト部品として提供され得ることである。制御アルゴリズムをソフト部品として提供することは、制御アルゴリズムを提供する上で非常に安全で効率的な方法である。
【００１６】
本発明による方法には、起動手段でソフト部品を起動するステップが含まれており、また、その起動手段は、リアルタイムオペレーティングシステム、周期タスクスケジューラ、および部品起動装置のうち少なくとも１つの装置で構成される。この起動ステップで、例えばリアルタイムオペレーティングシステムがソフト部品を起動できるようになり、それによって、ソフト部品において構成されている制御アルゴリズムの対応タスクがスケジューリングできるようになる。
【００１７】
この方法には、少なくとも１つの差分方程式に応じてアルゴリズムデータを提供するステップが含まれる。この利点は、制御アルゴリズムを構成する構成手段が、制御アルゴリズムにおいて構成されているタスクのタスク起動時間周期を決定する際、その少なくとも１つの差分方程式についての知識を取り入れることができる点である。これは、制御アルゴリズムについての知識が、構成の決定に取り入れられることを意味する。
【００１８】
好ましい実施例において、この方法には、装置の時定数に応じて装置データを提供するステップが含まれる。異なる装置はその制御行動において違いがあり得る。装置によっては、他の装置よりもっと頻繁に制御信号を受け取る必要な場合がある。装置の時定数に応じて装置データを提供することにより、異なる装置の時定数を、制御アルゴリズムの構成決定に取り入れることができるようになる。
【００１９】
本発明による方法には、装置データを変更する際、アルゴリズムデータおよび変更した装置データに基づいて、少なくとも１つのタスクのタスク毎にタスク起動時間周期を自動的に割り当てるステップが含まれる。これで、装置データが変更された場合、変更されたタスク起動時間周期を自動的に割り当てることが可能となる。このように、制御対象の装置が変更された場合、または、例えば、既存の装置の時定数などが変更された場合に、制御アルゴリズムが自動的に再構成される。
【００２０】
好ましい実施例において、本発明による方法には、装置データが変更されたかどうかを判別するステップと、装置データが変更された場合、その変更された装置データを読み取るステップと、アルゴリズムデータおよび変更された装置データに基づいて少なくとも１つのタスクのタスク毎にタスク起動時間周期を決定するステップと、決定されたタスク起動時間周期に従ってソフト部品を構成するステップとが含まれる。これらのステップの利点は、装置データが変更された場合、ソフト部品が、決定されたタスク起動時間周期に従って自動的に再構成されることである。
【００２１】
本発明には、リアルタイムで装置を制御するコントローラが更に含まれる。コントローラには、少なくとも１つのタスクに分割されている制御アルゴリズムを実行する制御アルゴリズム実行手段と、その少なくとも１つのタスクに応じてアルゴリズムデータを提供するアルゴリズムデータ提供手段と、その装置の少なくとも１つの特性に応じて装置データを提供する装置データ提供手段と、アルゴリズムデータ提供手段で提供されたアルゴリズムデータ、および装置データ提供手段で提供された装置データに基づいて、少なくとも１つのタスクのタスク毎にタスク起動時間周期を割り当てる構成手段と、構成手段で割り当てられたタスク起動時間周期に従って制御アルゴリズムのタスクの実行をスケジューリングするスケジューリング手段とが含まれ得る。この利点は、構成手段が、アルゴリズムデータおよび装置データに基づいて、制御アルゴリズムのタスクにタスク起動時間周期を自動的に割り当てることができる点である。このように、コントローラは制御アルゴリズムを自動的に構成することができる。
【００２２】
コントローラには、前記の制御アルゴリズムを有するソフト部品を受入れるソフト部品受入手段が含まれ、コントローラは、制御アルゴリズムを有するソフト部品を受信できるようになる。これはコントローラで実行可能である制御アルゴリズムを提供する上で安心で効率的な方法である。
【００２３】
好ましい実施例において、コントローラにはソフト部品を起動する起動手段が含まれる。起動手段は、例えばリアルタイムオペレーティングシステム、周期タスクスケジューラ、および部品起動装置のうち少なくとも１つの装置で構成しても良い。起動手段によって、コントローラは適切な方法でソフト部品をスケジューリングできるようになる。
【００２４】
制御アルゴリズムには少なくとも１つの差分方程式が含まれ、各差分方程式にはタスク起動時間周期に関する時間ステップが含まれることが好ましい。差分方程式は、デジタルコントローラで実行可能である制御アルゴリズムを提供する上で、安心で効率的な方法である。
【００２５】
コントローラには、少なくとも１つの差分方程式に応じてアルゴリズムデータを提供するアルゴリズムデータ提供手段が含まれることが好ましい。このアルゴリズムデータ提供手段の利点は、構成装置が制御アルゴリズムを構成する際、差分方程式についてのデータを取り入れられるように、そのデータを提供することである。
【００２６】
コントローラには、装置の時定数に応じて装置データを提供する装置データ提供手段が含まれることが好ましい。このように、装置データが構成手段に提供され、構成手段は装置の時定数についての知識を、その構成決定に取り入れることができるようになる。
【００２７】
好ましい実施例において、構成手段は、装置データの変更の際、アルゴリズムデータおよび変更された装置データに基づいて、少なくとも１つのタスクのタスク毎にタスク起動時間周期を自動的に割り当てるように適合されている。この利点は、装置データが変更された際、構成手段は、適合されたタスク起動時間周期を自動的に割り当てることができる点である。このように、制御アルゴリズムは必要に応じて自動的に再構成される。
【００２８】
コントローラには、装置データが変更されたかどうか判別する変更判別手段と、変更された装置データを読み込む装置データ読み込み手段と、アルゴリズムデータおよび変更された装置データに基づいて少なくとも１つのタスクのタスク毎にタスク起動時間周期を決定するタスク起動時間周期決定手段と、決定されたタスク起動時間周期に従ってソフト部品を構成するソフト部品構成手段とが含まれることが好ましい。これらの手段によって、コントローラは、装置データの変更を発見し、変更された装置データを考慮した上で適切なタスク起動時間周期を決定し、それに応じて制御アルゴリズムを有するソフト部品を構成できるようになる。
【００２９】
さらに、本発明には、本発明によるコントローラで実行可能および構成可能な制御アルゴリズムを生成する制御アルゴリズム生成装置が含まれる。制御アルゴリズム生成装置には、少なくとも１つの微分方程式として制御アルゴリズムを受入れる制御アルゴリズム受入手段と、その制御アルゴリズムを少なくとも１つの差分方程式に変換する変換手段とが含まれ得る。また、各差分方程式にはタスク起動時間周期に関する時間ステップが含まれる。
【００３０】
この制御アルゴリズム生成装置によって、微分方程式で安心して指定された制御アルゴリズムを受信し、また、微分方程式を、本発明によるコントローラで実行可能および構成可能な差分方程式へと変換できるようになる。制御アルゴリズム生成装置には、制御アルゴリズムに基づいてアルゴリズムデータを生成するアルゴリズムデータ生成手段が含まれる。このアルゴリズムデータ生成手段によって、対応する制御アルゴリズムの構成に適切なタスク起動時間周期を決定するための、構成手段で使用され得るアルゴリズムデータを生成できるようになる。好ましい実施例において、制御アルゴリズム生成装置には、前記の制御アルゴリズムに基づいてソフト部品を生成するソフト部品生成手段が含まれる。ソフト部品として制御アルゴリズムを提供することは、コントローラで実行可能および構成可能な制御アルゴリズムを提供する上で、安心で効率的な方法である。
【００３１】
さらに、本発明には、コンピュータ可読媒体、および、それに記録されたコンピュータプログラムで構成されるコンピュータプログラム製品が含まれるが、それは、データ処理装置のデータ処理手段によって処理されるように適合された命令に対応する、一連の状態要素の形式になっており、それによって、本発明による方法が実行され、または、本発明によるコントローラ、もしくは本発明による制御アルゴリズム生成装置がデータ処理手段に形成される。
【００３２】
本発明による方法を、一般的なハード上で実行するソフトを有するコンピュータプログラム製品を活用して実行することは、その方法を実行する上で非常に効率的である。そのようなコンピュータプログラム製品を活用して、本発明によるコントローラを形成すれば、高度な柔軟性と費用効率を得られる。一般的なハード上で実行されているソフトを有するコンピュータプログラム製品を用いて本発明による制御アルゴリズム生成装置を形成することは経済的であり、ゆえに、制御アルゴリズム生成装置を提供する方法として好ましい。
【発明の効果】
【００３３】
本発明は、コントローラの制御アルゴリズムをプラント等の制御対象の変更に応じて構成又は再構成する際、制御アルゴリズムの構成を自動化することにより、コントローラに用いられるソフトウェアプログラムの汎用性を拡張するという独自の効果を有する。
また、本発明は、与えられたアルゴリズムデータと与えられた装置データに基づいて、タスク起動時間周期が自動的に決定され、割り当てられることにより、与えられたアルゴリズムデータと与えられた装置データに従って制御アルゴリズムが自動的に構成されるようになり手作業で構成する必要性がなくなるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
【実施例１】
【００３５】
図５は、本発明による制御アルゴリズムの構成方法の一実施例を示す。ステップ５０１において、制御アルゴリズムは常微分方程式で提供される。簡単な制御アルゴリズムの一例を挙げる。
【００３６】
【数１】
2008269581.tif 000003
【００３７】
これは非常に簡単な、比例制御と微分制御を併用したフィードバック制御であるＰＤ制御アルゴリズムである。ｙ（ｔ）は、時間ｔでの測定値と目標値との差を示す。ｕ（ｔ）は、時間ｔでの制御アルゴリズムの出力であり、ＫＰとＫＤは係数である。
【００３８】
デジタル制御システムは離散的にしか計算できないため、この常微分方程式を差分方程式に変換しなければいけない。上記の微分方程式を変換すると、次の差分方程式が得られる。
【００３９】
【数２】
2008269581.tif 000004
【００４０】
ｙｉは、実行ステップｉでの測定値と目標値の差である。ｕｉは、実行ステップｉでの制御アルゴリズムの出力であり、Δｔは実行ステップｉとｉ−１の時間差である。このような変換が、図５に示す方法のステップ５０２で行われる。
【００４１】
その結果得られた差分方程式は、更にソフトウェアプログラムに変換されることになる。ＡＮＳＩ−Ｃ言語において、例示の制御アルゴリズムは例えばこのようになる。
【００４２】
【数３】
2008269581.tif 000005
リアルタイム制御システムで、ソフト部品の起動時間周期は、常微分方程式での制御アルゴリズムの式が同じ場合（例えばステップ５０１で提供されたもの）でも、制御される装置の時定数に左右される。
【００４３】
図５に示す、本発明による方法の実施例では、以下のステップでこの問題を解決する。ステップ５０３で、制御アルゴリズムは周期タスクに分割される。ステップ５０４では、制御アルゴリズムのタスクの時間周期が設定される。このステップでは、各ソフト部品の起動時間周期が、周期タスクについての情報および装置の時定数に基づいて設定される。その後、ステップ５０５で制御アルゴリズムが実行される。
【実施例２】
【００４４】
図６は、本発明による、リアルタイムで装置を制御する一実施例を示す。図６に示すコントローラ６０１には、３つの異なるソフト部品６１０、６２０、６３０が含まれる。各ソフト部品には制御アルゴリズム６１２、６２２、６３２が含まれ、そのタスクの起動周期を指定するパラメータは起動周期のパラメータ６１１、６２１、６３１に含まれる。
【００４５】
ソフト部品６１０、６２０、６３０は、コントローラの一部である周期タスクスケジューラ６４０に含まれる専用起動装置６４１、６４２、６４３によって起動される。周期タスクスケジューラ６４０は、クロック６５０をスケジューリングに使用する。
【００４６】
周期タスクスケジューラ６４０には更に、制御される装置についての情報を含むパラメータ６４４が含まれるが、それを、ソフト部品の起動周期、および／または、ソフト部品の制御アルゴリズムに含まれるタスクの起動周期に取り入れなければいけない。ソフト部品６１０、６２０、６３０の起動周期パラメータ６１１、６２１、６３１の構成は、専用パラメータ構成装置６０２によって行われる。パラメータ構成装置６０２は、装置の起動周期のパラメータ６４４を参照し、構成される制御アルゴリズムおよび装置データについての情報に基づいて、少なくとも１つのタスクのタスク毎のタスク起動時間周期を決定し、決定したタスク起動時間周期に従ってソフト部品を構成する。
【実施例３】
【００４７】
図７は、本発明による制御アルゴリズム構成方法の、別の実施例を示す。ステップ７０１で、制御アルゴリズムは少なくとも１つの微分方程式として提供される。この微分方程式は、ステップ７０２で、少なくとも１つの差分方程式であって、それぞれがタスク起動時間周期に関する時間ステップを有する差分方程式に変換される。ステップ７０３で、制御アルゴリズムは少なくとも１つのタスクに分割される。それから制御アルゴリズムは、ステップ７０４でデジタルコントローラで実行可能なソフト部品に変換される。ステップ７０５で、このソフト部品はコントローラにインストールされる。
【００４８】
ステップ７０６で、少なくとも１つのタスクについての情報を含むアルゴリズムデータが提供される。その装置の少なくとも１つの特性についての情報を含む装置データは、ステップ７０７で提供される。ステップ７０８で、少なくとも１つのタスクのタスク毎のタスク起動時間周期が、アルゴリズムデータおよび装置データに基づいて決定される。決定されたタスク起動時間周期に従って、ソフト部品がステップ７０９で構成される。
【００４９】
ステップ７１０で、制御アルゴリズムのタスクの実行が、割り当てられたタスク起動時間周期に従ってスケジューリングされる。ステップ７１１で、装置データが変更されたかどうかが判別される。そうでなかった場合はステップ７１０に戻り、タスク実行のスケジューリングが続けられる。しかし、装置データが変更された場合はステップ７０７に戻り、変更された装置データが読み込まれ、各タスクについて新しいタスク起動時間周期が自動的に再決定され、またそれに応じてソフト部品が再構成される。
【実施例４】
【００５０】
図８は、本発明による、リアルタイムで装置を制御するコントローラの別の実施例を示す。この実施例によると、コントローラ８００には、少なくとも１つのタスクに分割されている制御アルゴリズムを実行する制御アルゴリズム実行手段８０１が含まれる。さらに、コントローラ８００には、制御アルゴリズムを有するソフト部品を受入れるソフト部品受入手段が含まれる。
【００５１】
図８に示すソフト部品受入手段８０２は、制御アルゴリズム８０４と、制御アルゴリズム８０４の少なくとも１つのタスクに応じてアルゴリズムデータを提供するアルゴリズムデータ提供手段８０５とを含むソフト部品８０３を既に受入れている。もちろん、ソフト部品受入手段８０２は、１つ以上のソフト部品を同時に受入れ保有することができる。
【００５２】
さらに、コントローラ８００には、制御アルゴリズムのタスクの実行をスケジューリングするスケジューリング手段８０６が含まれる。スケジューリング手段８０６には、ソフト部品８０３を起動する起動手段８０７が含まれる。さらに、図示のコントローラの実施例には、制御される装置の少なくとも１つの特性に応じて装置データを提供する装置データ提供手段８０８が含まれる。
【００５３】
さらに、図示のコントローラの実施例には、構成手段８０９が含まれる。構成手段８０９には、装置データ提供手段８０８により提供された装置データが変更されたかどうかを判別する変更判別手段８１１と、変更された装置データを読み込む装置データ読み取り手段８１０と、アルゴリズムデータ提供手段８０５によって提供されたアルゴリズムデータ、および装置データ読み取り手段８１０によって読み取られた変更装置データに基づいて、少なくとも１つのタスクのタスク毎のタスク起動時間周期を決定するタスク起動時間周期決定手段８１２と、タスク起動時間周期決定手段８１２によって決定されたタスク起動時間周期に従ってソフト部品８０３を構成するソフト部品構成手段８１３とが含まれる。
【実施例５】
【００５４】
図９は、本発明による、制御アルゴリズムを生成する制御アルゴリズム生成装置の一実施例を示す。図９に示す制御アルゴリズム生成装置９０１の実施例には、少なくとも１つの微分方程式として制御アルゴリズムを受入れる制御アルゴリズム受入手段９０２が含まれる。さらに、制御アルゴリズム生成装置９０１には、制御アルゴリズムを少なくとも１つの差分方程式に変換する変換手段９０３が含まれ、各差分方程式にはタスク起動時間周期に関する時間ステップが含まれる。さらに制御アルゴリズム生成装置９０１には、制御アルゴリズムに基づいてアルゴリズムデータを生成するアルゴリズムデータ生成手段９０４が含まれる。制御アルゴリズム生成装置９０１には、制御アルゴリズムに基づいてソフト部品を生成するソフト部品生成手段９０５も含まれる。
【００５５】
これら明細書と図面は、限定的意味というより、むしろ解説的意味で考慮されるものとする。請求項に記載された本発明の範囲を逸脱することなしに、これに対して様々な修正や変更が可能なことは明白である。実施例で説明した特性を修正して組み合わせ、特定の使用想定に対して最適化した実施例を付加することも可能である。そのような修正が当業者にとって明らかである限り、それらの修正は、上記の実施例で黙示的に開示されているものとする。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】一般的な制御システムを示す模式図である。
【図２】一般的なコントローラの構成を示すブロック図である。
【図３】先行技術による制御アルゴリズムの構成方法をしめすフローチャートである。
【図４】先行技術によるコントローラの詳細を示すブロック図である。
【図５】本発明による制御アルゴリズムの構成方法のフローチャートである。
【図６】本発明によるリアルタイムコントローラの一実施例を示すブロック図である。
【図７】本発明による制御アルゴリズムの構成方法の別の実施例を示すフローチャートである。
【図８】本発明による、リアルタイム装置制御コントローラの別の実施例を示すフローチャートである。
【図９】本発明による制御アルゴリズム生成装置の一実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５７】
６０１，８００：コントローラ
６４１，６４２，６４３：専用起動装置
８０７：起動手段
６１０，６２０，６３０：ソフト部品
６４０：周期タスクスケジューラ
８０１：制御アルゴリズム実行手段
８０２：ソフト部品受入手段
８０５：アルゴリズムデータ提供手段
８０６：スケジューリング手段
８０８：装置データ提供手段
８０９：構成手段
８１０：装置データ読み取り手段
８１１：変更判別手段
８１２：タスク起動時間周期決定手段
８１３：ソフト部品構成手段
９０２：制御アルゴリズム受入手段
９０３：変換手段
９０４：アルゴリズムデータ生成手段
９０５：ソフト部品生成手段
【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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