(57)【要約】【課題】ファジィ制御による制御性をＰＩ制御等の制御によって改善する。【解決手段】ファジィ制御部２２には、制御対象のプロセス値と設定値との偏差及び偏差の変化量に応じたファジィ制御パラメータが設定されたファジィ制御テーブルが備えられ、制御出力周期毎に偏差及び偏差変化量に応じてファジィ制御テーブルからファジィ制御パラメータをファジィ制御出力として出力する。ＰＩ制御部２３では、偏差に応じてＰＩ制御を行って制御出力周期毎にＰＩ制御出力を出力する。比較設定部２４では、ファジィ制御出力がどのような比例ゲイン及び積分時間を用いたＰＩ制御に相当するかを調べて、ファジィ制御出力に対応する比例ゲイン及び積分時間を求めてＰＩ制御パラメータとしてファジィ制御パラメータにＰＩ制御パラメータを対応付けたＰＩ制御テーブルをメモリ部２５に設定する。メモリ判定部２６ではＰＩ制御パラメータに基づいてファジィ制御テーブルを更新する。【選択図】　　　図１
2004133711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象のプロセス値と設定値との偏差及び該偏差の変化量に応じて前記プロセス値をファジィ制御するためのファジィ制御出力を送出するファジィ制御装置であって、
前記偏差及び前記偏差変化量に応じたファジィ制御パラメータが設定されたファジィ制御テーブルを有し、予め定められた制御出力周期毎に前記偏差及び前記偏差変化量に応じて、前記ファジィ制御テーブルから前記ファジィ制御パラメータを前記ファジィ制御出力として出力するファジィ制御手段と、
前記偏差に応じてＰＩ制御を行って前記制御出力周期毎にＰＩ制御出力を出力するＰＩ制御手段と、
前記ファジィ制御出力がどのような比例ゲイン及び積分時間を用いたＰＩ制御に相当するかを調べて、ファジィ制御出力に対応する比例ゲイン及び積分時間を求めてＰＩ制御パラメータとして、前記ファジィ制御パラメータに前記ＰＩ制御パラメータを対応付けたＰＩ制御テーブルを設定するＰＩ制御パラメータ算出手段と、
前記ＰＩ制御パラメータに基づいて前記ファジィ制御パラメータを補正して前記ファジィ制御テーブルを更新するテーブル更新手段とを有することを特徴とするファジィ制御装置。
【請求項２】
前記偏差をＥ、前記偏差変化量をＤＥ、前記比例ゲインをＰ、前記積分時間をＴｉ、前記制御出力周期をΔＴ、前記ファジィ制御出力をＤＸで表した際、以下の数１に応じて、前記ＰＩ制御パラメータ算出手段は、前記制御出力周期毎に前記ファジィ制御出力及び前記ＰＩ制御出力の変化量を比較して、前記ＰＩ制御パラメータを求めるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のファジィ制御装置。
ＤＸ＝（Ｐ／Ｔｉ）ΔＴ・Ｅ＋｛Ｐ＋（ΔＴ／２Ｔｉ）｝・ＤＥ　…（１）
【請求項３】
前記テーブル更新手段は、前記比例ゲイン及び前記積分時間の少なくとも一方がそれぞれ比例ゲイン閾値及び積分時間閾値を越えていると、当該比例ゲイン及び当該積分時間のペアに応じて、前記ファジィ制御パラメータを補正して前記ファジィ制御テーブルを更新するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のファジィ制御装置。
【請求項４】
前記テーブル変更手段には、予め前記ファジィ制御パラメータを補正すべき条件を規定する条件パラメータが規定された条件テーブルが設定されており、
前記条件パラメータが予め定められた値であると、前記テーブル変更手段は前記条件パラメータに対応するＰＩ制御パラメータに基づいて前記ファジィ制御パラメータを補正して前記ファジィ制御テーブルを更新するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のファジィ制御装置。
【請求項５】
制御対象のプロセス値と設定値との偏差及び該偏差の変化量に応じて前記プロセス値をファジィ制御するためのファジィ制御出力を送出するファジィ制御装置であって、
前記偏差及び前記偏差変化量に応じたファジィ制御パラメータが設定されたファジィ制御テーブルを有し、予め定められた制御出力周期毎に前記偏差及び前記偏差変化量に応じて前記ファジィ制御テーブルから前記ファジィ制御パラメータを前記ファジィ制御出力として出力するファジィ制御手段と、
前記偏差に応じてＰＩＤ制御を行って前記制御出力周期毎にＰＩＤ制御出力を出力するＰＩＤ制御手段と、
前記ファジィ制御出力がどのような比例ゲイン、積分時間、及び微分時間を用いたＰＩＤ制御に相当するかを調べて、ファジィ制御出力に対応する比例ゲイン、積分時間、及び微分時間を求めてＰＩＤ制御パラメータとして前記ファジィ制御パラメータに前記ＰＩＤ制御パラメータを対応付けたＰＩＤ制御テーブルを設定するＰＩＤ制御パラメータ算出手段と、
前記ＰＩＤ制御パラメータに基づいて前記ファジィ制御パラメータを補正して前記ファジィ制御テーブルを更新するテーブル更新手段とを有することを特徴とするファジィ制御装置。
【請求項６】
前記偏差をＥ、前記偏差変化量をＤＥ、前記比例ゲインをＰ、前記積分時間をＴｉ、前記微分時間をＴｄ、前記制御出力周期をΔＴ、前記ファジィ制御出力をＤＸ、１制御出力周期前の偏差変化量をＤＥ’で表した際、以下の数２に応じて、前記ＰＩＤ制御パラメータ算出手段は、前記制御出力周期毎に前記ファジィ制御出力及び前記ＰＩＤ制御出力の変化量を比較して、前記ＰＩＤ制御パラメータを求めるようにしたことを特徴とする請求項５に記載のファジィ制御装置。
ＤＸ＝（Ｐ／Ｔｉ）ΔＴ・Ｅ＋｛Ｐ＋（ΔＴ／２Ｔｉ）＋（Ｔｄ／ΔＴ）｝・ＤＥ−（Ｔｄ／ΔＴ）・ＤＥ’　…（２）
【請求項７】
前記テーブル更新手段は、前記比例ゲイン、前記積分時間、前記微分時間の少なくとも一つがそれぞれ予め規定された比例ゲイン閾値、積分時間閾値、及び微分時間閾値を越えていると当該比例ゲイン、当該積分時間、及び当該微分時間のペアに応じて前記ファジィ制御パラメータを補正して前記ファジィ制御テーブルを更新するようにしたことを特徴とする請求項５又は６に記載のファジィ制御装置。
【請求項８】
前記テーブル変更手段には、予め前記ファジィ制御パラメータを補正すべき条件を規定する条件パラメータが規定された条件テーブルが設定されており、
前記条件パラメータが予め定められた値であると、前記テーブル変更手段は前記条件パラメータに対応するＰＩＤ制御パラメータに基づいて前記ファジィ制御パラメータを補正して前記ファジィ制御テーブルを更新するようにしたことを特徴とする請求項５又は６に記載のファジィ制御装置。
【請求項９】
制御対象のプロセス値と設定値との偏差及び該偏差の変化量に応じて前記プロセス値をファジィ制御するためのファジィ制御出力を送出するファジィ制御装置であって、
前記偏差及び前記偏差変化量に応じたファジィ制御パラメータが設定されたファジィ制御テーブルを有し、予め定められた制御出力周期毎に前記偏差及び前記偏差変化量に応じて前記ファジィ制御テーブルから前記ファジィ制御パラメータを前記ファジィ制御出力として出力するファジィ制御手段と、
前記偏差に応じてＰＤ制御を行って前記制御出力周期毎にＰＤ制御出力を出力するＰＤ制御手段と、
前記ファジィ制御出力がどのような比例ゲイン及び微分時間を用いたＰＤ制御に相当するかを調べて、ファジィ制御出力に対応する比例ゲイン及び微分時間を求めてＰＤ制御パラメータとして前記ファジィ制御パラメータに前記ＰＤ制御パラメータを対応付けたＰＤ制御テーブルを設定するＰＩ制御パラメータ算出手段と、
前記ＰＤ制御パラメータに基づいて前記ファジィ制御パラメータを補正して前記ファジィ制御テーブルを更新するテーブル更新手段とを有することを特徴とするファジィ制御装置。
【請求項１０】
前記偏差をＥ、前記偏差変化量をＤＥ、前記比例ゲインをＰ、前記微分時間をＴｄ、前記制御出力周期をΔＴ、前記ファジィ制御出力をＤＸ、１制御出力周期前の偏差変化量をＤＥ’で表した際、以下の数３に応じて、前記ＰＤ制御パラメータ算出手段は、前記制御出力周期毎に前記ファジィ制御出力及び前記ＰＤ制御出力の変化量を比較して、前記ＰＤ制御パラメータを求めるようにしたことを特徴とする請求項９に記載のファジィ制御装置。
ＤＸ＝（Ｐ＋Ｔｄ／ΔＴ）・ＤＥ−（Ｔｄ／ΔＴ）・ＤＥ’　…（３）
【請求項１１】
前記テーブル更新手段は、前記比例ゲイン及び前記微分時間の少なくとも一方がそれぞれ予め規定された比例ゲイン閾値及び微分時間閾値を越えていると当該比例ゲイン及び当該微分時間のペアに応じて前記ファジィ制御パラメータを補正して前記ファジィ制御テーブルを更新するようにしたことを特徴とする請求項９又は１０に記載のファジィ制御装置。
【請求項１２】
前記テーブル変更手段には、予め前記ファジィ制御パラメータを補正すべき条件を規定する条件パラメータが規定された条件テーブルが設定されており、
前記条件パラメータが予め定められた値であると、前記テーブル変更手段は前記条件パラメータに対応するＰＤ制御パラメータに基づいて前記ファジィ制御パラメータを補正して前記ファジィ制御テーブルを更新するようにしたことを特徴とする請求項９又は１０に記載のファジィ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファジィ推論を用いた制御装置に関し、特に、制御対象のプロセス値と設定値（目標値）との偏差及び偏差の変化量に応じて、プロセス値をファジィ制御するファジィ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ファジィ制御装置においては、制御対象のプロセス値をフィードバックして、このプロセス値と設定値（目標値）との偏差及びこの偏差の変化量に応じて、プロセス値を設定値に一致させる際、ファジィ推論によって制御出力（ファジィ制御出力）を演算決定している。
【０００３】
このようなファジィ制御装置では、偏差及びこの偏差の変化量に応じてファジィ制御出力の変化量を規定するファジィ制御出力テーブル（ファジィ制御パラメータを規定するテーブル）が備えられており、このファジィ制御パラメータによってファジィ制御の特性（制御性）が規定されてしまうことになる。つまり、ファジィ制御の特性を改善するためには、前述のファジィ制御パラメータを調整する必要があるが、ファジィ制御パラメータを調整する際には、プロセス等に応じて種々の検討を加えて、ファジィ制御出力テーブルを設定しなければならず、実際には、どのようにファジィ制御出力テーブルを変更すれば、制御特性が改善するかを見いだすことは極めて困難である。
【０００４】
従来、ファジィ制御において、ＰＩ（比例・積分）制御と同等の制御性能を実現するとともに、速応性及び減衰性を向上させるため、制御対象のプロセス値と設定値との偏差及びこの偏差の変化量を座標軸とする位相平面上にＰＩ制御の速度形制御出力変化量がゼロとなる基準直線を規定して、この基準直線及びこの基準直線に平行な平行直線上に頂点が位置するように位相平面を均等に分割し、同符号である偏差及び偏差の変化量の絶対値に比例して、基準直線と平行直線との間の距離に応じた大きさの制御出力変化量を規定するファジィ制御規則を備えるようにしている。
【０００５】
そして、長方形の中心座標のうち偏差及び偏差の変化量成分が、ファジィ変数としての偏差及び偏差の変化量に関する前件部メンバーシップ関数の二等辺三角形の各々の中心となるように規定し、基準直線と平行直線との間の距離が、ファジィ変数としての制御出力変化量に関する後件部メンバーシップ関数の二等辺三角形の中心となるように規定して、ファジィ推論を行うようにしている。そして、これによって、基準となるＰＩ制御の制御パラメータとファジィ制御の制御パラメータとの対応関係を明確化して、基準のＰＩ制御と同等の制御特性を有するファジィ制御を行っている（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−６１５０４号公報（第３〜第４ページ、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１では、ＰＩ制御の制御法則をファジィ制御によって表し、これによってメンバーシップ関数を決定して、ＰＩ制御相当のファジィ制御を行うようにしているものの、単にＰＩ制御をファジィ制御に置き換えているだけであって、ファジィ制御自体の利点及びＰＩ制御自体の利点が生かされておらず、ファジィ制御による制御性の不具合のみを改善することが難しいという課題がある。
【０００８】
本発明の目的はファジィ制御による制御性の不具合のみを改善することのできるファジィ制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、制御対象のプロセス値と設定値との偏差及び該偏差の変化量に応じて前記プロセス値をファジィ制御するためのファジィ制御出力を送出するファジィ制御装置であって、前記偏差及び前記偏差変化量に応じたファジィ制御パラメータが設定されたファジィ制御テーブルを有し、予め定められた制御出力周期毎に前記偏差及び前記偏差変化量に応じて前記ファジィ制御テーブルから前記ファジィ制御パラメータを前記ファジィ制御出力として出力するファジィ制御手段と、前記偏差に応じてＰＩ制御を行って前記制御出力周期毎にＰＩ制御出力を出力するＰＩ制御手段と、前記ファジィ制御出力がどのような比例ゲイン及び積分時間を用いたＰＩ制御に相当するかを調べて、ファジィ制御出力に対応する比例ゲイン及び積分時間を求めてＰＩ制御パラメータとして前記ファジィ制御パラメータに前記ＰＩ制御パラメータを対応付けたＰＩ制御テーブルを設定するＰＩ制御パラメータ算出手段と、前記ＰＩ制御パラメータに基づいて前記ファジィ制御パラメータを補正して前記ファジィ制御テーブルを更新するテーブル更新手段とを有することを特徴とするファジィ制御装置が得られる。
【００１０】
このようにして、制御対象のプロセス値と設定値との偏差及び偏差の変化量に応じてプロセス値をファジィ制御する際、偏差に応じてＰＩ制御を行って制御出力周期毎にＰＩ制御出力を出力して、ファジィ制御出力がどのような比例ゲイン及び積分時間を用いたＰＩ制御に相当するかを調べ、ファジィ制御出力に対応する比例ゲイン及び積分時間を求めてＰＩ制御パラメータとして、ファジィ制御パラメータにＰＩ制御パラメータを対応付けたＰＩ制御テーブルを設定するようにして、ＰＩ制御パラメータに基づいてファジィ制御パラメータを補正してファジィ制御テーブルを更新するようにすれば、ファジィ制御による制御性をＰＩ制御で改善することができ、制御対象の動特性に対して適切な制御を行うことができる。
【００１１】
例えば、前記偏差をＥ、前記偏差変化量をＤＥ、前記比例ゲインをＰ、前記積分時間をＴｉ、前記制御出力周期をΔＴ、前記ファジィ制御出力をＤＸで表した際、以下の数１に応じて、前記ＰＩ制御パラメータ算出手段は、前記制御出力周期毎に前記ファジィ制御出力及び前記ＰＩ制御出力の変化量を比較して、前記ＰＩ制御パラメータを求める。
【００１２】
ＤＸ＝（Ｐ／Ｔｉ）ΔＴ・Ｅ＋｛Ｐ＋（ΔＴ／２Ｔｉ）｝・ＤＥ　…（１）
【００１３】
また、前記テーブル更新手段は、前記比例ゲイン及び前記積分時間の少なくとも一方がそれぞれ比例ゲイン閾値及び積分時間閾値を越えていると当該比例ゲイン及び当該積分時間のペアに応じて前記ファジィ制御パラメータを補正して前記ファジィ制御テーブルを更新する。さらに、前記テーブル変更手段に、予め前記ファジィ制御パラメータを補正すべき条件を規定する条件パラメータが規定された条件テーブルを設定して、前記条件パラメータが予め定められた値であると、前記テーブル変更手段は前記条件パラメータに対応するＰＩ制御パラメータに基づいて前記ファジィ制御パラメータを補正して前記ファジィ制御テーブルを更新するようにしてもよい。
【００１４】
前記ＰＩ制御手段の代わりに、前記偏差に応じてＰＩＤ制御を行って前記制御出力周期毎にＰＩＤ制御出力を出力するＰＩＤ制御手段を用いるようにしてよい。この場合には、前記ファジィ制御出力がどのような比例ゲイン、積分時間、及び微分時間を用いたＰＩＤ制御に相当するかを調べて、ファジィ制御出力に対応する比例ゲイン、積分時間、及び微分時間を求めてＰＩＤ制御パラメータとして前記ファジィ制御パラメータに前記ＰＩＤ制御パラメータを対応付けたＰＩＤ制御テーブルを設定するＰＩＤ制御パラメータ算出手段と、前記ＰＩＤ制御パラメータに基づいて前記ファジィ制御パラメータを補正して前記ファジィ制御テーブルを更新するテーブル更新手段とを有している。
【００１５】
このようにして、制御対象のプロセス値と設定値との偏差及び偏差の変化量に応じてプロセス値をファジィ制御する際、偏差に応じてＰＩＤ制御を行って制御出力周期毎にＰＩＤ制御出力を出力して、ファジィ制御出力がどのような比例ゲイン、積分時間、及び微分時間を用いたＰＩＤ制御に相当するかを調べ、ファジィ制御出力に対応する比例ゲイン、積分時間、及び微分時間を求めてＰＩＤ制御パラメータとして、ファジィ制御パラメータにＰＩＤ制御パラメータを対応付けたＰＩＤ制御テーブルを設定するようにして、ＰＩＤ制御パラメータに基づいてファジィ制御パラメータを補正してファジィ制御テーブルを更新するようにすれば、ファジィ制御による制御性をＰＩＤ制御で改善することができ、制御対象の動特性に対して適切な制御を行うことができるばかりでなく、ファジィ制御の特徴である領域毎に制御性を改善できる。
【００１６】
そして、前記偏差をＥ、前記偏差変化量をＤＥ、前記比例ゲインをＰ、前記積分時間をＴｉ、前記微分時間をＴｄ、前記制御出力周期をΔＴ、前記ファジィ制御出力をＤＸ、１制御出力周期前の偏差変化量をＤＥ’で表した際、以下の数２に応じて、前記ＰＩＤ制御パラメータ算出手段は、前記制御出力周期毎に前記ファジィ制御出力及び前記ＰＩＤ制御出力の変化量を比較して、前記ＰＩＤ制御パラメータを求める。
【００１７】
ＤＸ＝（Ｐ／Ｔｉ）ΔＴ・Ｅ＋｛Ｐ＋（ΔＴ／２Ｔｉ）＋（Ｔｄ／ΔＴ）｝・ＤＥ−（Ｔｄ／ΔＴ）・ＤＥ’　…（２）
【００１８】
また、前記テーブル更新手段は、前記比例ゲイン、前記積分時間、前記微分時間の少なくとも一つがそれぞれ予め規定された比例ゲイン閾値、積分時間閾値、及び微分時間を越えていると当該比例ゲイン、当該積分時間、及び当該微分時間のペアに応じて前記ファジィ制御パラメータを補正して前記ファジィ制御テーブルを更新するようにしてもよく、前記テーブル変更手段に、予め前記ファジィ制御パラメータを補正すべき条件を規定する条件パラメータが規定された条件テーブルを設定して、前記条件パラメータが予め定められた値であると、前記テーブル変更手段は前記条件パラメータに対応するＰＩＤ制御パラメータに基づいて前記ファジィ制御パラメータを補正して前記ファジィ制御テーブルを更新するようにしてもよい。
【００１９】
前記ＰＩ制御手段の代わりに、前記偏差に応じてＰＤ制御を行って前記制御出力周期毎にＰＤ制御出力を出力するＰＤ制御手段を用いてもよい。この場合には、前記ファジィ制御出力がどのような比例ゲイン及び微分時間を用いたＰＤ制御に相当するかを調べて、ファジィ制御出力に対応する比例ゲイン及び微分時間を求めてＰＤ制御パラメータとして前記ファジィ制御パラメータに前記ＰＤ制御パラメータを対応付けたＰＤ制御テーブルを設定するＰＩ制御パラメータ算出手段と、前記ＰＤ制御パラメータに基づいて前記ファジィ制御パラメータを補正して前記ファジィ制御テーブルを更新するテーブル更新手段とを有している。
【００２０】
このようにして、制御対象のプロセス値と設定値との偏差及び偏差の変化量に応じてプロセス値をファジィ制御する際、偏差に応じてＰＤ制御を行って制御出力周期毎にＰＤ制御出力を出力して、ファジィ制御出力がどのような比例ゲイン及び微分時間を用いたＰＤ制御に相当するかを調べ、ファジィ制御出力に対応する比例ゲイン及び微分時間を求めてＰＤ制御パラメータとして、ファジィ制御パラメータにＰＤ制御パラメータを対応付けたＰＤ制御テーブルを設定するようにして、ＰＤ制御パラメータに基づいてファジィ制御パラメータを補正してファジィ制御テーブルを更新するようにすれば、ファジィ制御による制御性をＰＤ制御で改善することができることになる。
【００２１】
そして、前記偏差をＥ、前記偏差変化量をＤＥ、前記比例ゲインをＰ、前記微分時間をＴｄ、前記制御出力周期をΔＴ、前記ファジィ制御出力をＤＸ、１制御出力周期前の偏差変化量をＤＥ’で表した際、以下の数３に応じて、前記ＰＤ制御パラメータ算出手段は、前記制御出力周期毎に前記ファジィ制御出力及び前記ＰＤ制御出力の変化量を比較して、前記ＰＤ制御パラメータを求める。
【００２２】
ＤＸ＝（Ｐ＋Ｔｄ／ΔＴ）・ＤＥ−（Ｔｄ／ΔＴ）・ＤＥ’　…（３）
【００２３】
また、前記テーブル更新手段は、前記比例ゲイン及び前記微分時間の少なくとも一方がそれぞれ予め規定された比例ゲイン閾値及び微分時間閾値を越えていると当該比例ゲイン及び当該微分時間のペアに応じて前記ファジィ制御パラメータを補正して前記ファジィ制御テーブルを更新するようにしてもよく、前記テーブル変更手段に、予め前記ファジィ制御パラメータを補正すべき条件を規定する条件パラメータが規定された条件テーブルを設定して、前記条件パラメータが予め定められた値であると、前記テーブル変更手段は前記条件パラメータに対応するＰＤ制御パラメータに基づいて前記ファジィ制御パラメータを補正して前記ファジィ制御テーブルを更新するようにしてもよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２５】
まず、図１を参照して、図示のファジィ制御装置１０は、制御対象のプロセス値を設定値（目標値）に応じて、ファジィ推論によって制御する。ここでは、制御対象は、例えば、空気調和装置であるとして、説明を行う。つまり、図示のファジィ制御装置は、空気調和機をファジィ推論によって制御するものである。
【００２６】
図２に示すように、空気調和装置には、冷媒回路（冷凍サイクル）が備えられており、この冷凍サイクルは、例えば、可変容量圧縮機（以下単に圧縮機という）１１、第１の熱交換器１２、受液器１３、開度可変の膨張弁１４、及び第２の熱交換器１５を有しており、冷房の際には、圧縮機１１、第１の熱交換器１２、受液器１３、膨張弁１４、及び第２の熱交換器１５の順に冷媒が循環して、第２の熱交換器１５が蒸発器として作用して、例えば、室内が冷房される。
【００２７】
一方、暖房の際には、圧縮機１１、第２の熱交換器１５、受液器１３、膨張弁１４、及び第１の熱交換器１２の順に冷媒が循環して、第２の熱交換器１５が凝縮器として作用して、例えば、室内が暖房される。なお、図２においては、冷房の際の冷凍循環サイクルが示されている。
【００２８】
図２に示すように、圧縮機１１はモータ１６で駆動され、このモータ１６の回転数は、コントローラ１７で制御される。さらに、コントローラ１７は圧縮機１１の容量及び膨張弁１４の開度を調整制御しており、コントローラ１７は、後述するファジィ制御出力変化量（単にファジィ制御出力と呼ぶ：ＤＸ）に応じてこれらモータ１６、圧縮機１１、及び膨張弁１４を制御することになる。なお、ここでは、室内温度、つまり、蒸発器の冷媒入口温度がプロセス値である。
【００２９】
ここで、再び、図１を参照して、ファジィ制御装置１０は、比較演算部２１、ファジィ制御部２２、ＰＩ制御部２３、比較設定部（比較対応部）２４、メモリ部２５、メモリ判定部２６、及び逆変換部２７を有しており、比較演算部２１には室内温度（計測室内温度）及び温度設定値（温度目標値）が入力される。
【００３０】
図示のように比較演算部２１には、第１及び第２の減算器２１ａ及２１ｂと遅延回路２１ｃが備えられており、第１の減算器２１ａには室内温度及び温度目標値が与えられ、ここで、室内温度と温度目標値との偏差Ｅが求められる。そして、この偏差Ｅはファジィ制御部２２に与えられるとともに、ＰＩ制御部２３に与えられる。偏差Ｅは第２の減算器２１ｂに与えられるとともに、遅延回路２１ｃに与えられる。
【００３１】
遅延回路２１ｃには、制御出力変更周期ΔＴに対応する遅延時間ΔＴが設定されており、遅延回路２１ｃは遅延時間ΔＴだけ偏差Ｅを遅延させて遅延偏差として出力する。そして、この遅延偏差は第２の減算器２１ｂに与えられる。第２の減算器２１ｂでは、偏差Ｅと遅延偏差とを減算して、偏差変化量ＤＥを出力する。この偏差変化量ＤＥはファジィ制御部２２に与えられる。
【００３２】
ファジィ制御部２２には、例えば、図３に示すファジィ制御出力テーブルが設定されており、このファジィ制御出力テーブルは、偏差Ｅと偏差変化量ＤＥに応じた制御パラメータ（ファジィ制御パラメータ）が設定されている。つまり、図３に示すように、列を偏差Ｅ、行を偏差変化量ＤＥとした際の偏差Ｅ及び偏差変化量ＤＥに対応してファジィ制御パラメータが設定されている。ファジィ制御部２２には前述の制御出力変更周期ΔＴが与えられており、ファジィ制御部２２では、比較演算部２１から与えられる偏差Ｅ及び偏差変化量ＤＥに応じて、制御出力変更周期ΔＴ毎にファジィ制御出力テーブルからファジィ制御パラメータを読みだして、このファジィ制御パラメータをファジィ制御出力ＤＸとして出力する。そして、このファジィ制御出力ＤＸはコントローラ１７に与えられるとともに、比較設定部２４に与えられる。
【００３３】
一方、前述のように、ＰＩ制御部２３には偏差Ｅが与えられ、さらに、前述の制御出力変更周期ΔＴが与えられており、ＰＩ制御部２３では偏差Ｅに応じてＰＩ制御を行い、制御出力変更周期ΔＴ毎にＰＩ制御出力を出力する。そして、このＰＩ制御出力は比較設定部２４（ＰＤ制御パラメータ算出手段）に与えられる。
【００３４】
いま、ＰＩ制御部２３における比例ゲインをＰ、積分時間をＴｉとすると、ファジィ制御出力ＤＸは数１で表現することができる。
【００３５】
ＤＸ＝（Ｐ／Ｔｉ）ΔＴ・Ｅ＋｛Ｐ＋（ΔＴ／２Ｔｉ）｝・ＤＥ　…（１）
【００３６】
一方、現時点におけるＰＩ制御出力をＹｎで表した際、制御出力変更周期ΔＴ前のＰＩ制御出力をＹｎ−１とすると、ＤＸ＝Ｙｎ−Ｙｎ−１となるから、比較設定部２４では、数１とＤＸ＝Ｙｎ−Ｙｎ−１とを用いて、ファジィ制御出力ＤＸが比例ゲインＰ及び積分時間ＴｉをＰＩ制御パラメータとした際、どのような比例ゲインＰ及び積分時間Ｔｉを用いたＰＩ制御に相当するかを調べて、ファジィ制御出力ＤＸに対応する比例ゲインＰ及び積分時間Ｔｉを求める。
【００３７】
このようにして求められた比例ゲインＰ及び積分時間Ｔｉは、ファジィ制御出力テーブルに対応させてそれぞれ比例ゲインＰテーブル及び積分時間Ｔｉテーブルとしてメモリ部２５に格納される（これら比例ゲインＰテーブル及び積分時間ＴｉテーブルはＰＩ制御テーブルである）。つまり、比例ゲインＰテーブル及び積分時間Ｔｉテーブルにはそれぞれファジィ制御出力テーブルのファジィ制御パラメータに対応した比例ゲインパラメータ及び積分時間パラメータを有している（図４及び図５参照）。
【００３８】
メモリ判定部（テーブル更新手段）２６には、比例ゲインＰの閾値（比例ゲイン閾値）及び積分時間Ｔｉの閾値（積分時間閾値）が設定されており、メモリ判定部２６は、メモリ部２５に保存された比例ゲインＰテーブル中の比例ゲインパラメータが比例ゲイン閾値を越えているか否かを判定する。さらに、メモリ判定部２６は、メモリ部２５に保存された積分時間Ｔｉテーブル中の積分時間パラメータが積分時間閾値を越えているか否かを判定する。そして、メモリ判定部２６では、比例ゲインパラメータ及び積分時間パラメータの少なくとも一つが比例ゲイン閾値及び積分時間閾値を越えていると、当該比例ゲインパラメータ及び積分時間パラメータのペアを逆変換部２７に与える。
【００３９】
逆変換部２７では、この比例ゲインパラメータ及び積分時間パラメータを逆変換してファジィ制御パラメータを求める。この際には、数１によってファジィ制御パラメータ（ファジィ制御出力）が求められる。そして、このファジィ制御パラメータによってファジィ制御出力テーブルが補正される。
【００４０】
例えば、図４及び図５に示す例では、図４に示す比例ゲインテーブルにおいて、斜線で示す比例ゲインパラメータが比例ゲイン閾値を越えており、この斜線で示す比例ゲインパラメータと対応する積分時間パラメータとが逆変換部２７に与えられ、ファジィ制御パラメータが求められ、このファジィ制御パラメータによってファジィ制御出力テーブルが補正される。その結果、例えば、ファジィ制御出力テーブルは図６に示すように変更される。
【００４１】
そして、ファジィ制御部２２では、偏差Ｅ及び偏差変化量ＤＥに応じて、制御出力変更周期ΔＴ毎に、更新されたファジィ制御出力テーブルからファジィ制御パラメータを読みだして、このファジィ制御パラメータをファジィ制御出力ＤＸとして出力することになる。
【００４２】
このようにして、ファジィ制御出力ＤＸがどのような比例ゲインＰ及び積分時間Ｔｉを用いたＰＩ制御に相当するかを調べ、ファジィ制御出力ＤＸに対応する比例ゲインＰ及び積分時間Ｔｉを求めて、比例ゲインＰテーブル及び積分時間Ｔｉテーブルを得て、この比例ゲインＰテーブル及び積分時間Ｔｉテーブルに応じて、ファジィ制御出力テーブルを更新するようにしたから、ファジィ制御による制御性をＰＩ制御で改善することができることになる。つまり、ファジィ出力制御ＤＸに対応するＰＩ制御換算のパラメータを得て、ファジィ制御出力テーブルを更新しているから、制御対象の動特性に対して適切な制御を行うことができることになる。
【００４３】
ところで、図１に示すＰＩ制御部２３の代わりにＰＩＤ（比例・積分・微分）制御部を用いるようにしてもよい。この際には、ＰＩＤ制御部は、１サンプリング前（つまり、制御出力変更周期ΔＴ前）の偏差変化量を保存している（この偏差変化量をＤＥ’で表す）。
【００４４】
いま、ＰＩＤ制御部における比例ゲインをＰ、積分時間をＴｉ、微分時間をＴｄと、ファジィ制御出力ＤＸは数２で表現することができる。
【００４５】
ＤＸ＝（Ｐ／Ｔｉ）ΔＴ・Ｅ＋｛Ｐ＋（ΔＴ／２Ｔｉ）＋（Ｔｄ／ΔＴ）｝・ＤＥ−（Ｔｄ／ΔＴ）・ＤＥ’　…（２）
【００４６】
そして、現時点におけるＰＩＤ制御出力をＸｎで表した際、制御出力変更周期ΔＴ前のＰＩＤ制御出力をＸｎ−１とすると、ＤＸ＝Ｘｎ−Ｘｎ−１となるから、比較設定部２４では、数２とＤＸ＝Ｘｎ−Ｘｎ−１とを用いて、比例ゲインＰ、積分時間Ｔｉ、微分時間ＴｄをＰＩＤ制御パラメータとした際、ファジィ制御出力ＤＸがどのような比例ゲインＰ、積分時間Ｔｉ、及び微分時間Ｔｄを用いたＰＩＤ制御に相当するかを調べて、ファジィ制御出力ＤＸに対応する比例ゲインＰ、積分時間Ｔｉ、及び微分時間Ｔｄを求める。
【００４７】
このようにして求められた比例ゲインＰ、積分時間Ｔｉ、及び微分時間Ｔｄは、ファジィ制御出力テーブルに対応させてそれぞれ比例ゲインＰテーブル、積分時間Ｔｉテーブル、及び微分時間Ｔｄテーブルとしてメモリ部２５に格納される（これら比例ゲインＰテーブル、積分時間Ｔｉテーブル、及び微分時間ＴｄテーブルはＰＩＤ制御テーブルである）。つまり、比例ゲインＰテーブル、積分時間Ｔｉテーブル、及び微分時間Ｔｄテーブルは、それぞれファジィ制御出力テーブルのファジィ制御パラメータに対応した比例ゲインパラメータ、積分時間パラメータ、及び微分時間パラメータを有している（図７〜図９参照）。
【００４８】
ＰＩ制御部２３の代わりに、ＰＩＤ制御部を用いた際には、メモリ判定部２６には、比例ゲイン閾値及び積分時間閾値に加えて、微分時間Ｔｄの閾値（微分時間閾値）が設定されており、メモリ判定部２６は、メモリ部２５に保存された微分時間Ｔｄテーブル中の微分時間が微分時間閾値を越えているか否かをも判定することになる。そして、メモリ判定部２６では、比例ゲインパラメータ、積分時間パラメータ、微分時間パラメータの少なくとも一つが比例ゲイン閾値、積分時間閾値、及び微分時間閾値を越えていると、当該比例ゲインパラメータ、積分時間パラメータ、及び微分時間パラメータのペアを逆変換部２７に与える。
【００４９】
逆変換部２７では、比例ゲインパラメータ、積分時間パラメータ、及び微分時間パラメータを用いて数２に応じてファジィ制御パラメータ（ファジィ制御出力）を求める。そして、このファジィ制御パラメータによってファジィ制御出力テーブルが補正される。
【００５０】
例えば、図７〜図９に示す例では、図７に示す比例ゲインテーブルにおいて、斜線で示す比例ゲインパラメータが比例ゲイン閾値を越えており、この斜線で示す比例ゲインパラメータと対応する積分時間パラメータ及び微分時間パラメータとが逆変換部２７に与えられ、ファジィ制御パラメータが求められ、このファジィ制御パラメータによってファジィ制御出力テーブルが補正される。その結果、例えば、ファジィ制御出力テーブルは図１０に示すように変更される。
【００５１】
このようにして、ファジィ制御出力ＤＸがどのような比例ゲインＰ、積分時間Ｔｉ、微分時間Ｔｄを用いたＰＩＤ制御に相当するかを調べ、ファジィ制御出力ＤＸに対応する比例ゲインＰ、積分時間Ｔｉ、微分時間Ｔｄを求めて、比例ゲインＰテーブル、積分時間Ｔｉテーブル、及び微分時間Ｔｄテーブルを得て、この比例ゲインＰテーブル、積分時間Ｔｉテーブル、及び微分時間Ｔｄテーブルに応じて、ファジィ制御出力テーブルを更新するようにしたから、ファジィ制御による制御性をＰＩＤ制御で改善することができることになる。つまり、ファジィ出力制御ＤＸに対応するＰＩＤ制御換算のパラメータを得て、ファジィ制御出力テーブルを更新しているから、制御対象の動特性に対して適切な制御を行うことができ、しかもファジィ制御の特徴である領域毎に制御性を改善できることになる。
【００５２】
さらに、図１に示すＰＩ制御部２３の代わりにＰＤ（比例・微分）制御部を用いるようにしてもよい。この際には、ＰＤ制御部は、１サンプリング前（つまり、制御出力変更周期ΔＴ前）の偏差変化量を保存している（この偏差変化量をＤＥ’で表す）。
【００５３】
いま、ＰＤ制御部における比例ゲインをＰ、微分時間をＴｄと、ファジィ制御出力ＤＸは数３で表現することができる。
【００５４】
ＤＸ＝（Ｐ＋Ｔｄ／ΔＴ）・ＤＥ−（Ｔｄ／ΔＴ）・ＤＥ’　…（３）
【００５５】
そして、現時点におけるＰＤ制御出力をＺｎで表した際、制御出力変更周期ΔＴ前のＰＤ制御出力をＺｎ−１とすると、ＤＸ＝Ｚｎ−Ｚｎ−１となるから、比較設定部２４では、数３とＤＸ＝Ｚｎ−Ｚｎ−１とを用いて、比例ゲインＰ及び微分時間ＴｄをＰＤ制御パラメータとした際、ファジィ制御出力ＤＸがどのような比例ゲインＰ及び微分時間Ｔｄを用いたＰＤ制御に相当するかを調べて、ファジィ制御出力ＤＸに対応する比例ゲインＰ及び微分時間Ｔｄを求める。
【００５６】
このようにして求められた比例ゲインＰ及び微分時間Ｔｄは、ファジィ制御出力テーブルに対応させてそれぞれ比例ゲインＰテーブル及び微分時間Ｔｄテーブルとしてメモリ部２５に格納される（これら比例ゲインＰテーブル及び微分時間ＴｄテーブルはＰＤ制御テーブルである）。つまり、比例ゲインＰテーブル及び微分時間Ｔｄテーブルは、それぞれファジィ制御出力テーブルのファジィ制御パラメータに対応した比例ゲインパラメータ及び微分時間パラメータを有している（図１１及び図１２参照）。
【００５７】
ＰＩ制御部２３の代わりに、ＰＤ制御部を用いた際には、メモリ判定部２６には、比例ゲイン閾値及び微分時間閾値が設定されている。そして、前述したようにして、メモリ判定部２６では、比例ゲインＰテーブル中の比例ゲイン及び微分時間Ｔｄテーブル中の微分時間がそれぞれ比例ゲイン閾値及び微分時間閾値を越えているか否かを判定する。そして、メモリ判定部２６では、比例ゲインパラメータ及び微分時間パラメータの少なくとも一つが比例ゲイン閾値及び微分時間閾値を越えていると、当該比例ゲインパラメータ及び微分時間パラメータのペアを逆変換部２７に与える。
【００５８】
逆変換部２７では、比例ゲインパラメータ及び微分時間パラメータを用いて数３に応じてファジィ制御パラメータ（ファジィ制御出力）を求める。そして、このファジィ制御パラメータによってファジィ制御出力テーブルが補正される。
【００５９】
例えば、図１１及び図１２に示す例では、図１１に示す比例ゲインテーブルにおいて、斜線で示す比例ゲインパラメータが比例ゲイン閾値を越えており、この斜線で示す比例ゲインパラメータと対応する微分時間パラメータが逆変換部２７に与えられ、ファジィ制御パラメータが求められ、このファジィ制御パラメータによってファジィ制御出力テーブルが補正される。その結果、例えば、ファジィ制御出力テーブルは図１３に示すように変更される。
【００６０】
このようにして、ファジィ制御出力ＤＸがどのような比例ゲインＰ及び微分時間Ｔｄを用いたＰＤ制御に相当するかを調べ、ファジィ制御出力ＤＸに対応する比例ゲインＰ及び微分時間Ｔｄを求めて、比例ゲインＰテーブル及び微分時間Ｔｄテーブルを得て、この比例ゲインＰテーブル及び微分時間Ｔｄテーブルに応じて、ファジィ制御出力テーブルを更新するようにしたから、ファジィ制御による制御性をＰＤ制御で改善することができることになる。
【００６１】
なお、上述の説明では、メモリ判定部２６に、比例ゲイン閾値等の閾値を設定して、比例ゲインパラメータ等が閾値を越えた際、当該閾値を越えた比例ゲインパラメータ等を用いてファジィ制御出力テーブルを更新する例について説明したが、メモリ判定部２６に、閾値の代わりに、例えば、図１４に示す条件テーブルを設定して、条件テーブル中の条件パラメータが”１”であるときに、この条件パラメータに対応する比例ゲインパラメータ等（ＰＩ制御の際には、比例ゲインパラメータ及び積分時間パラメータ、ＰＩＤ制御の際には、比例ゲインパラメータ、積分時間パラメータ、及び微分時間パラメータ、ＰＤ制御の際には、比例ゲインパラメータ及び微分時間パラメータ）をメモリ部２５から読みだすようにしてもよい。
【００６２】
このようにすれば、制御性を改善したい領域（例えば、偏差及び偏差変化量が大の領域）を外部から適宜設定できるばかりでなく、所望の特性（例えば、立ち上がりを速くする）が得られるように外部から適宜設定できることになる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、制御対象のプロセス値と設定値との偏差及び偏差の変化量に応じてプロセス値をファジィ制御する際、偏差に応じてＰＩ制御を行って制御出力周期毎にＰＩ制御出力を出力して、ファジィ制御出力がどのような比例ゲイン及び積分時間を用いたＰＩ制御に相当するかを調べ、ファジィ制御出力に対応する比例ゲイン及び積分時間を求めてＰＩ制御パラメータとして、ファジィ制御パラメータにＰＩ制御パラメータを対応付けたＰＩ制御テーブルを設定するようにして、ＰＩ制御パラメータに基づいてファジィ制御パラメータを補正してファジィ制御テーブルを更新するようにしたから、ファジィ制御による制御性をＰＩ制御で改善することができるという効果がある。つまり、制御対象の動特性に対して適切な制御を行うことができるという効果がある。
【００６４】
本発明では、制御対象のプロセス値と設定値との偏差及び偏差の変化量に応じてプロセス値をファジィ制御する際、偏差に応じてＰＩＤ制御を行って制御出力周期毎にＰＩＤ制御出力を出力して、ファジィ制御出力がどのような比例ゲイン、積分時間、及び微分時間を用いたＰＩＤ制御に相当するかを調べ、ファジィ制御出力に対応する比例ゲイン、積分時間、及び微分時間を求めてＰＩＤ制御パラメータとして、ファジィ制御パラメータにＰＩＤ制御パラメータを対応付けたＰＩＤ制御テーブルを設定するようにして、ＰＩＤ制御パラメータに基づいてファジィ制御パラメータを補正してファジィ制御テーブルを更新するようにしたから、ファジィ制御による制御性をＰＩＤ制御で改善することができるという効果がある。つまり、制御対象の動特性に対して適切な制御を行うことができ、しかもファジィ制御の特徴である領域毎に制御性を改善できるという効果がある。
【００６５】
本発明では、制御対象のプロセス値と設定値との偏差及び偏差の変化量に応じてプロセス値をファジィ制御する際、偏差に応じてＰＤ制御を行って制御出力周期毎にＰＤ制御出力を出力して、ファジィ制御出力がどのような比例ゲイン及び微分時間を用いたＰＤ制御に相当するかを調べ、ファジィ制御出力に対応する比例ゲイン及び微分時間を求めてＰＤ制御パラメータとして、ファジィ制御パラメータにＰＤ制御パラメータを対応付けたＰＤ制御テーブルを設定するようにして、ＰＤ制御パラメータに基づいてファジィ制御パラメータを補正してファジィ制御テーブルを更新するようにしたから、ファジィ制御による制御性をＰＤ制御で改善することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるファジィ制御装置の一例を示すブロック図である。
【図２】制御対象である空気調和装置に用いられる冷凍サイクル（冷媒回路）の一例を示す図である。
【図３】ファジィ制御出力テーブルの一例を示す図である。
【図４】ＰＩ制御パラメータの一つである比例ゲインを規定する比例ゲインテーブルの一例を示す図である。
【図５】ＰＩ制御パラメータの一つである積分時間を規定する積分時間テーブルの一例を示す図である。
【図６】図５及び図６に示すＰＩ制御パラメータで更新されたファジィ制御出力テーブルの一例を示す図である。
【図７】ＰＩＤ制御パラメータの一つである比例ゲインを規定する比例ゲインテーブルの一例を示す図である。
【図８】ＰＩＤ制御パラメータの一つである積分時間を規定する積分時間テーブルの一例を示す図である。
【図９】ＰＩＤ制御パラメータの一つである微分時間を規定する微分時間テーブルの一例を示す図である。
【図１０】図７〜図９に示すＰＩＤ制御パラメータで更新されたファジィ制御出力テーブルの一例を示す図である。
【図１１】ＰＤ制御パラメータの一つである比例ゲインを規定する比例ゲインテーブルの一例を示す図である。
【図１２】ＰＤ制御パラメータの一つである微分時間を規定する微分時間テーブルの一例を示す図である。
【図１３】図１１及び図１２に示すＰＤ制御パラメータで更新されたファジィ制御出力テーブルの一例を示す図である。
【図１４】条件テーブルの一例を示す図である。
【符号の説明】
１０　ファジィ制御装置
１１　可変容量圧縮機
１２，１５　熱交換器
１３　受液器
１４　膨張弁
１６　モータ
１７　コントローラ
２１　比較演算部
２２　ファジィ制御部
２３　ＰＩ制御部
２４　比較設定部
２５　メモリ部
２６　メモリ判定部
２７　逆変換部
【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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