(57)【要約】【課題】複数の制御パラメータの最適化を可能とし、かつ、その制御システムの構築に要する時間と工数とを低減することを可能にする。【解決手段】最適制御システム１０は、ローカル装置４を制御するローカル制御部３１と、複数のローカル制御部３１を統合的に制御する統括制御装置２と、ローカル制御部３１と統括制御装置２との間にあって、その間で送受信される制御情報を標準化する制御情報標準化インタフェース１とからなる。そして、制御情報標準化インタフェース１は、ローカル装置４の制御について所定の標準物理量で表した制約条件、評価関数、属性情報を記憶した制御条件情報記憶部１２と、ローカル装置４から取得されるローカル物理状態量を標準物理状態量に変換するとともに、統括制御装置２によって算出された最適制御目標値をローカル制御目標値に変換する物理量変換部１１とを備える。【選択図】図１
2007287063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
統括制御装置と制御情報標準化インタフェースとローカル制御装置とローカル装置とを含んで構成され、
前記ローカル制御装置が、前記ローカル装置に接続されて、その接続されたローカル装置を制御し、
前記統括制御装置が、前記ローカル制御装置ごとに設けられた前記制御情報標準化インタフェースを介して、複数の前記ローカル制御装置に接続され、その接続された複数の前記ローカル制御装置を統合的に制御する
最適制御システムにおける最適制御方法であって、
前記制御情報標準化インタフェースは、
前記ローカル装置の制御について所定の標準物理量で表した制約条件および評価関数、並びに、前記ローカル装置の制御の特徴を表した属性情報を含んで構成された制御条件情報を保持し、
前記ローカル制御装置から出力される前記ローカル物理状態量を前記所定の物理標準量で表した標準物理状態量に変換し、
前記統括制御装置は、
前記それぞれの制御情報標準化インタフェースが保持する前記制御条件情報、および、前記変換した標準物理状態量に基づき、前記ローカル制御装置それぞれに対する最適制御目標値を算出し、
前記制御情報標準化インタフェースは、
前記統括制御装置によって算出された前記ローカル制御装置それぞれに対する最適制御目標値を、前記ローカル装置に応じた物理量のローカル制御目標値に変換し、
前記変換したローカル制御目標値を前記ローカル制御装置へ出力すること
を特徴とする最適制御方法。
【請求項２】
前記統括制御装置は、
前記ローカル制御装置それぞれに対する最適制御目標値を算出するとき、
前記制御情報標準化インタフェースそれぞれが保持する前記制御条件情報に含まれる前記制約条件および前記評価関数をそれぞれ統合して、前記標準物理量で表した統合制約条件および統合評価関数を生成し、
前記生成した統合制約条件および統合評価関数、並びに、前記ローカル制御装置それぞれから出力される前記標準物理状態量を用いて、前記ローカル制御装置それぞれに対する最適制御目標値を算出すること
を特徴とする請求項1に記載の最適制御方法。
【請求項３】
統括制御装置とローカル制御装置とローカル装置とを含んで構成され、
前記ローカル制御装置が、前記ローカル装置に接続されて、その接続されたローカル装置を制御し、
前記統括制御装置が、複数の前記ローカル制御装置に接続され、その接続された複数の前記ローカル制御装置を統合的に制御する
最適制御システムにおける最適制御方法であって、
前記ローカル制御装置は、
前記ローカル装置の制御について所定の標準物理量で表した制約条件および評価関数、並びに、前記ローカル装置の制御の特徴を表した属性情報を含んで構成された制御条件情報を保持し、
前記ローカル装置から出力される前記ローカル物理状態量を前記所定の物理標準量で表した標準物理状態量に変換し、
前記統括制御装置は、
前記ローカル制御装置それぞれが保持する前記制御条件情報に含まれる前記制約条件および前記評価関数をそれぞれ統合して、前記標準物理量で表した統合制約条件および統合評価関数を生成し、
前記生成した統合制約条件および統合評価関数、並びに、前記ローカル制御装置それぞれから出力される前記標準物理状態量を用いて、前記ローカル制御装置それぞれに対する最適制御目標値を算出し、
前記ローカル制御装置は、
前記統括制御装置によって算出された前記ローカル制御装置それぞれに対する最適制御目標値を、前記ローカル装置に応じた物理量のローカル制御目標値に変換し、
前記変換されたローカル制御目標値を前記ローカル装置へ出力すること
を特徴とする最適制御方法。
【請求項４】
前記最適制御システムは、
前記ローカル装置が出力する前記ローカル物理状態量を前記標準物理状態量に変換する処理、および、前記統括制御装置が算出した最適制御目標値を前記ローカル物理状態量に変換する処理を行わない前記ローカル制御装置である特定ローカル制御装置を、さらに、含んで構成され、
前記統括制御装置は、
前記特定ローカル制御装置が出力する前記ローカル物理状態量を入力するときには、前記入力されたローカル物理状態量を前記標準物理状態量に変換し、
前記算出した最適制御目標値を前記特定ローカル制御装置へ出力するときには、前記最適制御目標値を前記特定ローカル装置に応じた物理量のローカル制御目標値に変換すること
を特徴とする請求項３に記載の最適制御方法。
【請求項５】
前記最適制御システムは、
前記特定ローカル制御装置で前記制御条件情報を保持しない前記ローカル制御装置である第２の特定ローカル制御装置を、さらに、含んで構成され、
前記統括制御装置は、
前記第２の特定ローカル制御装置に接続される前記ローカル装置の制御についての前記制御条件情報である特定制御条件情報を保持し、
前記統合制約条件および前記統合評価関数を生成するときには、前記第２の特定ローカル制御装置に係る前記制約条件および前記評価関数を、前記第２の特定ローカル制御装置から取得せずに、自らが保持する前記特定制御条件情報から取得すること
を特徴とする請求項４に記載の最適制御方法。
【請求項６】
統括制御装置と制御情報標準化インタフェースとローカル制御装置とローカル装置とを含んで構成され、
前記ローカル制御装置が、前記ローカル装置に接続されて、その接続されたローカル装置を制御し、
前記統括制御装置が、前記ローカル制御装置ごとに設けられた前記制御情報標準化インタフェースを介して、複数の前記ローカル制御装置に接続され、その接続された複数の前記ローカル制御装置を統合的に制御する
最適制御システムであって、
前記制御情報標準化インタフェースは、
前記ローカル装置の制御について所定の標準物理量で表した制約条件および評価関数、並びに、前記ローカル装置の制御の特徴を表した属性情報を含んで構成された制御条件情報を保持し、
前記ローカル制御装置から出力される前記ローカル物理状態量を前記所定の物理標準量で表した標準物理状態量に変換し、
前記統括制御装置は、
前記それぞれの制御情報標準化インタフェースが保持する前記制御条件情報、および、前記変換した標準物理状態量に基づき、前記ローカル制御装置それぞれに対する最適制御目標値を算出し、
前記制御情報標準化インタフェースは、
前記統括制御装置によって算出された前記ローカル制御装置それぞれに対する最適制御目標値を、前記ローカル装置に応じた物理量のローカル制御目標値に変換し、
前記変換したローカル制御目標値を前記ローカル制御装置へ出力すること
を特徴とする最適制御システム。
【請求項７】
前記統括制御装置は、
前記ローカル制御装置それぞれに対する最適制御目標値を算出するとき、
前記制御情報標準化インタフェースそれぞれが保持する前記制御条件情報に含まれる前記制約条件および前記評価関数をそれぞれ統合して、前記標準物理量で表した統合制約条件および統合評価関数を生成し、
前記生成した統合制約条件および統合評価関数、並びに、前記ローカル制御装置それぞれから出力される前記標準物理状態量を用いて、前記ローカル制御装置それぞれに対する最適制御目標値を算出すること
を特徴とする請求項６に記載の最適制御システム。
【請求項８】
統括制御装置とローカル制御装置とローカル装置とを含んで構成され、
前記ローカル制御装置が、前記ローカル装置に接続されて、その接続されたローカル装置を制御し、
前記統括制御装置が、複数の前記ローカル制御装置に接続され、その接続された複数の前記ローカル制御装置を統合的に制御する
最適制御システムであって、
前記ローカル制御装置は、
前記ローカル装置の制御について所定の標準物理量で表した制約条件および評価関数、並びに、前記ローカル装置の制御の特徴を表した属性情報を含んで構成された制御条件情報を保持し、
前記ローカル装置から出力される前記ローカル物理状態量を前記所定の物理標準量で表した標準物理状態量に変換し、
前記統括制御装置は、
前記ローカル制御装置それぞれが保持する前記制御条件情報に含まれる前記制約条件および前記評価関数をそれぞれ統合して、前記標準物理量で表した統合制約条件および統合評価関数を生成し、
前記生成した統合制約条件および統合評価関数、並びに、前記ローカル制御装置それぞれから出力される前記標準物理状態量を用いて、前記ローカル制御装置それぞれに対する最適制御目標値を算出し、
前記ローカル制御装置は、
前記統括制御装置によって算出された前記ローカル制御装置それぞれに対する最適制御目標値を、前記ローカル装置に応じた物理量のローカル制御目標値に変換し、
前記変換されたローカル制御目標値を前記ローカル装置へ出力すること
を特徴とする最適制御システム。
【請求項９】
前記最適制御システムは、
前記ローカル装置が出力する前記ローカル物理状態量を前記標準物理状態量に変換する処理、および、前記統括制御装置が算出した最適制御目標値を前記ローカル物理状態量に変換する処理を行わない前記ローカル制御装置である特定ローカル制御装置を、さらに、含んで構成され、
前記統括制御装置は、
前記特定ローカル制御装置が出力する前記ローカル物理状態量を入力するときには、前記入力されたローカル物理状態量を前記標準物理状態量に変換し、
前記算出した最適制御目標値を前記特定ローカル制御装置へ出力するときには、前記最適制御目標値を前記特定ローカル装置に応じた物理量のローカル制御目標値に変換すること
を特徴とする請求項８に記載の最適制御システム。
【請求項１０】
前記最適制御システムは、
前記特定ローカル制御装置で前記制御条件情報を保持しない前記ローカル制御装置である第２の特定ローカル制御装置を、さらに、含んで構成され、
前記統括制御装置は、
前記第２の特定ローカル制御装置に接続される前記ローカル装置の制御についての前記制御条件情報である特定制御条件情報を保持し、
前記統合制約条件および前記統合評価関数を生成するときには、前記第２の特定ローカル制御装置に係る前記制約条件および前記評価関数を、前記第２の特定ローカル制御装置から取得せずに、自らが保持する前記特定制御条件情報から取得すること
を特徴とする請求項９に記載の最適制御システム。
【請求項１１】
統括制御装置とローカル制御装置とローカル装置とを含んで構成され、
前記ローカル制御装置が、前記ローカル装置に接続されて、その接続されたローカル装置を制御し、
前記統括制御装置が、複数の前記ローカル制御装置に接続され、その接続された複数の前記ローカル制御装置を統合的に制御する
最適制御システムに用いられる統括制御装置であって、
前記統括制御装置は、
前記ローカル制御装置それぞれが保持する、前記ローカル装置の制御について所定の標準物理量で表した制約条件および評価関数、並びに、前記ローカル装置の制御の特徴を表した属性情報を含んで構成された制御条件情報を、前記ローカル制御装置それぞれから取得し、前記取得したそれぞれの制御条件情報に含まれる前記制約条件および前記評価関数を統合して、前記標準物理量で表した統合制約条件および統合評価関数を生成し、
前記生成した統合制約条件および統合評価関数、並びに、前記ローカル制御装置それぞれから出力される前記標準物理状態量を用いて、前記ローカル制御装置それぞれに対する最適制御目標値を算出し、前記算出した最適制御目標値を前記ローカル制御装置それぞれに出力すること
を特徴とする統括制御装置。
【請求項１２】
前記最適制御システムが、
前記ローカル装置が出力する前記ローカル物理状態量を前記標準物理状態量に変換する処理、および、前記統括制御装置が算出した最適制御目標値を前記ローカル物理状態量に変換する処理を行わない前記ローカル制御装置である特定ローカル制御装置を、さらに、含んで構成されていた場合には、
前記統括制御装置は、
前記特定ローカル制御装置が出力する前記ローカル物理状態量を入力するときには、前記入力されたローカル物理状態量を前記標準物理状態量に変換し、
前記算出した最適制御目標値を前記特定ローカル制御装置へ出力するときには、前記最適制御目標値を前記特定ローカル装置に応じた物理量のローカル制御目標値に変換すること
を特徴とする請求項１１に記載の統括制御装置。
【請求項１３】
前記最適制御システムが、
前記特定ローカル制御装置で前記制御条件情報を保持しない前記ローカル制御装置である第２の特定ローカル制御装置を、さらに、含んで構成されていた場合には、
前記統括制御装置は、
前記第２の特定ローカル制御装置に接続される前記ローカル装置の制御についての前記制御条件情報である特定制御条件情報を保持し、
前記統合制約条件および前記統合評価関数を生成するときには、前記第２の特定ローカル制御装置に係る前記制約条件および前記評価関数を、前記第２の特定ローカル制御装置から取得せずに、自らが保持する前記特定制御条件情報から取得すること
を特徴とする請求項１２に記載の統括制御装置。
【請求項１４】
統括制御装置とローカル制御装置とローカル装置とを含んで構成され、
前記ローカル制御装置が、前記ローカル装置に接続されて、その接続されたローカル装置を制御し、
前記統括制御装置が、複数の前記ローカル制御装置に接続され、その接続された複数の前記ローカル制御装置を統合的に制御する
最適制御システムに用いられるローカル制御装置であって、
前記ローカル装置の制御について所定の標準物理量で表した制約条件および評価関数、並びに、前記ローカル装置の制御の特徴を表した属性情報を含んで構成された制御条件情報を保持すること
を特徴とするローカル制御装置。
【請求項１５】
前記ローカル装置から取得されるローカル物理状態量を、前記標準物理量で表した標準物理状態量に変換するとともに、前記統括制御装置から送信される最適制御目標値を、前記ローカル装置に応じた物理量のローカル制御目標値に変換すること
を特徴とする請求項１４に記載のローカル制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の装置を同じ目的のために統合的に最適制御する最適制御方法、最適制御システム、統括制御装置およびローカル制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化を防止するため、ＣＯ２  排出量削減が全世界で取り組むべき急務となっている。そこで、工場（プラントなどを含む）、オフィスビル、公的施設・建物、自動車、鉄道車両、一般家庭などあらゆる分野において、無駄なエネルギー消費を削減し、エネルギー利用の効率向上を図るための様々な技術開発が行われている。例えば、自動車や鉄道車両では、回生ブレーキを用いてエネルギーの再利用が可能になり、また、一般家庭においても、太陽光発電などクリーンエネルギーの利用が進行している。
【０００３】
ところで、工場や大規模な施設などに多数のエネルギー関連の制御機器が設置された場合には、工場や施設全体としての消費エネルギーを最小にするために、それらの制御機器を統合的に制御する必要がある。一般に、制御システムは、個別の制御機器によって局所的な条件を最適化することは可能であるが、例えば、複数の制御装置が出力する制御パラメータ間にトレードオフの関係などが存在する場合には、その局所的な最適化条件を積み上げるだけでは、全体のシステムの最適化を図ることはできない。
【０００４】
現在、最も広く利用されているシステムの制御方法は、１つの制御目標値に向けて１つのパラメータを制御するループ制御であり、安定性や保守性がよく、設計理論も確立している。また、複数の制御パラメータの同定が可能な制御方法として、モデル制御がある。しかしながら、モデル制御は、そのモデルの開発を制御システムごとに行う必要がある上に、制御システムが大規模で複雑になると、その開発には多大な時間と工数とが必要となる。そのため、現状では、モデル制御は、化学プラントなどの限られた制御システムにしか適用されていない。
【０００５】
特許文献１には、複数の制御パラメータの同定が可能なモデル制御と、１つの制御パラメータの安定した制御が可能なループ制御とを組み合わせ、それぞれの特徴を生かした制御システムの例が開示されている。その制御システムによれば、モデル制御に最適制御理論を適用し、あらかじめ設定した評価関数と制約条件とに基づいて、複数のループ制御に対する制御パラメータの同定を行っている。すなわち、モデル制御とループ制御とがシームレスに組み合わされた制御が行われ、コストミニマムの省エネルギー制御システムが実現される。なお、最適制御理論を解説した教科書には、非特許文献１など多数ある。
【特許文献１】特開２００４−１７１５３号公報
【非特許文献１】山浦，「最適制御入門」，コロナ社，１９９６年１月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されている制御システムにおいては、モデル制御が使用されているので、その制御システムのモデル開発に多大な時間と工数とを要するという従来技術の課題は解決されていない。しかも、そのモデル開発においては、類似する制御システムであっても、最適化の評価関数や制約条件、あるいは、システムの状態変数が異なった場合には、異なったモデルを個々に開発しなければならない。さらに、いったんモデルを開発しても、その制御システムの構成を変更する場合には、再度、独立の新たなモデルを開発しなければならないことが多い。
【０００７】
現状の地球環境問題を考慮すると、今後、様々な省エネルギーシステムの開発が必要となると予想されているが、このようなモデル制御の問題点は、その省エネルギーシステムの開発の足かせとなる。従って、特に、その制御システムの構成がたびたび変更され、また、その製品寿命が短いような一般家庭や自動車などの制御システムに対しては、モデル制御による最適制御システムの開発および適用は、実用的であるとは言い難い。
【０００８】
以上の従来技術の問題点に鑑み、本発明の目的は、複数の制御パラメータの最適化を可能とし、かつ、その制御システムの構築に要する時間と工数とを低減することを可能にする最適制御方法、最適制御システム、統括制御装置およびローカル制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明では、最適制御システムを、（ａ）ローカル装置に接続されて、そのローカル装置を制御するローカル制御装置と、（ｂ）複数のローカル制御装置に接続されて、その複数のローカル制御装置を統合的に制御する統括制御装置と、（ｃ）そのローカル制御装置ごとにそのローカル制御装置と統括制御装置との間に設けられ、その間で送受信される制御情報を標準化する制御情報標準化インタフェースと、を含んで構成するようにした。
そして、その最適制御システムにおいて、制御情報標準化インタフェースと統括制御装置とを、以下の手順で動作させるようにした。
（１）制御情報標準化インタフェースは、ローカル装置の制御について所定の標準物理量で表した制約条件および評価関数、並びに、ローカル装置の制御の特徴を表した属性情報を含んで構成された制御条件情報を保持し、ローカル制御装置から出力される前記ローカル物理状態量を所定の物理標準量で表した標準物理状態量に変換する。
（２）統括制御装置は、前記それぞれの制御情報標準化インタフェースが保持する制御条件情報、および、前記変換した標準物理状態量に基づき、ローカル制御装置それぞれに対する最適制御目標値を算出する。
（３）制御情報標準化インタフェースは、統括制御装置によって算出されたローカル制御装置それぞれに対する最適制御目標値を、ローカル装置それぞれに応じた物理量のローカル制御目標値に変換し、その変換したローカル制御目標値をローカル制御装置へ出力する。
【００１０】
本発明によれば、統括制御装置と複数のローカル制御装置とは、それぞれのローカル制御装置に応じた制御情報標準化インタフェースを介して接続される。従って、統括制御装置は、種々のローカル制御装置から出力されるローカル装置の物理状態量を、ローカル制御装置の違いによらない標準物理量で表した標準物理状態量で得ることができる。また、それぞれのローカル制御装置に係る制約条件や評価関数をその標準物理量で表すことができるので、統括制御装置は、それらの制約条件や評価関数を統合した統合制約条件や統合評価関数を容易に生成することができるようになる。その結果、複数のローカル制御装置に対する制御目標値を、標準物理量で表した最適制御目標値として容易に算出することができるようになる。
【００１１】
また、制御情報標準化インタフェースは、ローカル制御装置が制御するローカル装置の制御について標準物理量で表した制約条件および評価関数を記憶しているので、統括制御装置に新たにローカル制御装置を追加しても、統括制御装置は、その制御情報標準化インタフェースからその制約条件および評価関数を取得することによって、統合制約条件および統合評価関数を容易に生成することができる。また、統括制御装置に接続されているローカル制御装置の接続を外した場合にも、統合制約条件および統合評価関数からそのローカル制御装置に係る制約条件および評価関数を除外することが容易になる。
【００１２】
すなわち、本発明によれば、統括制御装置に対してローカル制御装置を追加したり、取り外したりすることが容易にできるようになる。つまり、ローカル制御装置に対する制御情報標準化インタフェースをあらかじめ用意しておけば、そのローカル制御装置を用いた最適制御システムの構築を容易に行うことができるようになる。よって、複数の制御パラメータの最適化が可能な最適制御システムの構築が容易になり、その構築に要する時間と工数とを低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、複数の制御パラメータの最適化を可能とした最適制御システムの構築が容易になり、その構築に要する時間と工数とを低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳しく説明する。
【００１５】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る最適制御システムの構成の例を示した図である。図１に示すように、本実施形態に係る最適制御システム１０は、ローカル装置４に接続されて、そのローカル装置４を制御するローカル制御装置３と、複数のローカル制御装置３に接続されて、その複数のローカル制御装置３を統合的に制御する統括制御装置２と、を含んで構成される。
【００１６】
図１において、ローカル制御装置３は、ローカル装置４を個別に制御するローカル制御部３１と、ローカル制御部３１および統括制御装置２の間に設けられ、その間で送受信される制御情報を標準化する制御情報標準化インタフェース１と、を含んで構成される。また、その制御情報標準化インタフェース１は、物理量変換部１１および制御条件情報記憶部１２を含んで構成される。
【００１７】
物理量変換部１１は、ローカル装置４から出力されるローカル物理状態量を、所定の標準物理量（例えば、エネルギー値）で表した標準物理状態量に変換し、変換した標準物理状態量を統括制御装置２へ出力する。また、一方では、統括制御装置２から出力される前記標準物理量で表した最適制御目標値を、前記ローカル装置４の制御の状況に応じた物理量のローカル制御目標値に変換する。
【００１８】
制御条件情報記憶部１２は、ローカル装置４の制御に係る制御条件情報１２０を記憶する。ここで、制御条件情報１２０は、ローカル装置４の制御に係る制約条件および評価関数を前記標準物理量で表したもの、並びに、ローカル装置４の制御の特徴を表した属性情報を含んで構成される。
【００１９】
ここで、ローカル制御装置３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、半導体メモリやハードディスク装置などからなる記憶装置と、を含んで構成され、物理量変換部１１の機能は、そのＣＰＵがその記憶装置に格納されている物理量変換プログラムを実行することによって実現される。また、制御条件情報記憶部１２は、その記憶装置に確保された所定の大きさの記憶領域によって実現され、その記憶領域には、ローカル装置４の制御に係る制御条件情報１２０が記憶される。
【００２０】
次に、図１において、統括制御装置２は、制御条件情報統合部２１、統合制御条件情報記憶部２２、最適制御目標値算出部２３、目標情報取得部２４および環境情報取得部２５を含んで構成される。
【００２１】
制御条件情報統合部２１は、統括制御装置２に接続されているそれぞれのローカル制御装置３が有する制御情報標準化インタフェース１の制御条件情報記憶部１２に記憶されている制御条件情報１２０を取得し、その取得したそれぞれの制御条件情報１２０に含まれる制約条件および評価関数を統合して、前記標準物理量で表した統合制約条件および統合評価関数を生成する。そして、その生成した統合制約条件および統合評価関数を統合制御条件情報２２０として統合制御条件情報記憶部２２に記憶させる。
【００２２】
統合制御条件情報記憶部２２は、統合制御条件情報２２０を記憶する。統合制御条件情報２２０は、制御条件情報統合部２１によって生成された統合制約条件および統合評価関数のほか、ローカル制御装置３の属性情報と、そのローカル制御装置３による制御に係る制約条件および評価関数とを対応付ける制御装置リストを含んで構成される。
【００２３】
目標情報取得部２４は、統括制御装置２に接続された入力装置を含んで構成され、最適制御システム１０を利用するユーザがある意図を持って入力する目標情報を取得する。例えば、自動車の省エネルギーシステムに適用された最適制御システム１０の場合、目標情報取得部２４は、ブレーキやアクセルからの信号を取得する。
【００２４】
環境情報取得部２５は、統括制御装置２に接続されたセンサなどの入力装置を含んで構成され、最適制御システム１０を取り巻く環境情報を取得する。例えば、自動車の省エネルギーシステムに適用された最適制御システム１０の場合、環境情報取得部２５は、自動車の周囲の外気温度や、道路の勾配情報などを取得する。
【００２５】
最適制御目標値算出部２３は、統合制御条件情報記憶部２２に記憶されている統合制約条件および統合評価関数、ローカル制御装置３それぞれの物理量変換部１１から出力される標準物理状態量、環境情報取得部２５によって取得された環境情報、並びに、目標情報取得部２４によって取得された目標情報を用いて、ローカル制御装置３それぞれに対し、標準物理量で表した最適制御目標値を算出する。
【００２６】
ここで、統括制御装置２は、ＣＰＵと、半導体メモリやハードディスク装置などからなる記憶装置と、を含んで構成された情報処理装置である。従って、制御条件情報統合部２１および最適制御目標値算出部２３のそれぞれの機能は、ＣＰＵが記憶装置に格納されている制御条件情報統合プログラムおよび最適制御目標値算出プログラムをそれぞれ実行することによって実現される。また、統合制御条件情報記憶部２２は、その記憶装置に確保された所定の大きさの記憶領域によって実現され、その記憶領域には、統合制御条件情報２２０が記憶される。
【００２７】
また、統括制御装置２とローカル制御装置３とは、ＬＡＮ（Local Area Network）やＣＡＮ（Controller Area Network）などのネットワークを介して接続される。また、ローカル制御装置３とローカル装置４とは、ローカル装置４の状況に応じたインタフェース信号によって接続されるものであってよい。
【００２８】
次に、本実施形態における最適制御方法、つまり、最適制御目標値算出部２３における最適制御目標値の算出の方法について説明する。
【００２９】
ここでは、まず、統括制御装置２にｐ個の制御対象、つまり、ローカル制御装置３が接続されているとする。このとき、最適制御目標値算出部２３は、第ｋ番目のローカル制御装置３の物理量変換部１１からｍ個の標準物理状態量の供給を受け、物理量変換部１１へｎ個の最適制御目標値を出力するものとし、それぞれをベクトルＹｋ(ｔ) およびベクトルＸｋ(ｔ) で表す。すなわち、最適制御目標値ベクトルＸｋ(ｔ) および標準物理状態量ベクトルＹｋ(ｔ) は、それぞれ、式（１）および式（２）によって表される。
【数１】
2007287063.tif 000003
【００３０】
ここで、ベクトルの成分であるｘｋ,１(ｔ)，ｘｋ,２(ｔ)，…，ｘｋ,n(ｔ) は、最適制御目標値算出部２３が第ｋ番目のローカル制御装置３へ向けて出力するｎ個の最適制御目標値であり、ｙｋ,１(ｔ)，ｙｋ,２(ｔ)，…，ｙｋ,ｍ(ｔ) は、最適制御目標値算出部２３が第ｋ番目のローカル制御装置３から取得するｍ個の標準物理状態量である。なお、ｋ＝１，…，ｐである。また、（ｔ）は、時間の関数であることを示す。
【００３１】
続いて、第ｋ番目のローカル制御装置３におけるローカル装置４の制御に係る制約条件を式（３）で表し、評価関数を式（４）で表す。
【数２】
2007287063.tif 000004
【００３２】
ここで、ｋ＝１，…，ｐであり、ｉ＝１，…，ｑである。ｑは、制約条件の数を表す。すなわち、制約条件は、１つの制御対象、つまり、１つのローカル制御装置３に対して複数存在してもよい。また、ｃk,ｊは、定数を表すが、その定数は、単なる定数０であったり、制約条件の限界値を表したりする。なお、制約条件の式（３）では、左右両辺が不等号でつながれているが、等号でつながれていてもよい。
【００３３】
また、制約条件の式（３）および評価関数の式（４）は、いずれも、時間ｔ、最適制御目標値ベクトルＸｋ(ｔ) および標準物理状態量ベクトルＹｋ(ｔ) の関数である。なお、制約条件の式（３）および評価関数の式（４）は、いずれも、さらに、最適制御目標値ベクトルＸｋ(ｔ) および標準物理状態量ベクトルＹｋ(ｔ) の時間微分を含んだ関数であってもよい。
【００３４】
これらの制約条件の式（３）および評価関数の式（４）は、通常、ローカル装置４をローカル制御装置３によって制御する制御システムを構築するときに開発され、制御条件情報記憶部１２に制御条件情報１２０として保管される。また、そのときには、併せて、物理量変換部１１における物理量の変換式などが定められる。
【００３５】
そこで、統括制御装置２は、その制御条件情報統合部２１によって、自らに接続されているローカル制御装置３からそれぞれの制御条件情報記憶部１２に保管されている制御条件情報１２０を取得し、それぞれの制御条件情報１２０に含まれる制約条件および評価関数を統合して、統合制約条件および統合評価関数を生成する。
【００３６】
制約条件を統合するに当たって、制御条件情報統合部２１は、ローカル制御装置３から得られる制約条件の式の値が何を表しているかを示す属性情報によって分類する。その属性情報は、例えば、制御条件情報１２０の属性情報として、制約条件の個々の式に対応付けてあらかじめ記憶しておく。そして、異なるローカル制御装置３から得られた同じ属性情報の制約条件については、例えば、エネルギー保存の法則や運動量保存の法則などの物理法則を適用して１つの式に統合する。また、その統合に際しては、必要に応じて環境情報ベクトルＳ（ｔ）を考慮する。また、同じ属性情報がない制約条件については、統合せず、式（３）で表される制約条件をそのまま統合制約条件として使用する。
【００３７】
式（５）は、制御条件情報統合部２１によって統合された統合制約条件を一般的に表した式である。
【数３】
2007287063.tif 000005
【００３８】
ここで、Ｓ（ｔ）は、環境情報ベクトルであり、ｓ個の成分を有する。すなわち、その各々の成分は、環境情報取得部２５によって取得される環境情報の値である。この環境情報の値も、また、標準物理量に変換された値で表される。
【００３９】
また、式（５）において、ｉ＝１，…，Ｑであり、Ｑは、統合制約条件の数を表す。また、Ｃｉは、定数を表し、その定数は、単なる定数０であったり、制約条件の限界値を表したりする。
【００４０】
次に、統合評価関数Jは、例えば、式（６）に示すように、ローカル制御装置３におけるそれぞれの評価関数ｇｋの加重平均として表すことができる。
【数４】
2007287063.tif 000006
【００４１】
ここで、ａｋは、加重平均の加重値であり、ａ１＋ａ２＋…＋ａｐ＝１を満たす。なお、その加重値ａｋは、常に一定というわけではなく、目標情報取得部２４からの入力情報に応じて、適宜、変更される。
【００４２】
以上、制御条件情報統合部２１によって、統合制約条件の式（５）と統合評価関数Jの式（６）が用意されると、最適制御目標値算出部２３は、統合制約条件の式（５）を満たし、かつ、統合評価関数Jの式（６）を最大（または、最小）にする最適制御目標値ベクトルＸｋ(ｔ) （ｋ＝１，…，ｐ）を算出する。なお、最適制御目標値ベクトルＸｋ(ｔ) の算出には、公知の勾配法（山登り法）などの数値計算法を利用することができる。
【００４３】
最適制御目標値算出部２３は、以上のようにして、最適制御目標値ベクトルＸｋ(ｔ) を算出すると、その算出した最適制御目標値ベクトルＸｋ(ｔ) の各成分の値を、それぞれ、第ｋ番目のローカル制御装置３の最適制御目標値として出力する。
【００４４】
なお、統合評価関数Jは、式（６）に代えて、次の式（７）を利用してもよい。
【数５】
2007287063.tif 000007
【００４５】
ここで、ｔ１を現在の時刻、ｔ２をそれ以降の時刻とすることができる。その場合は、将来の状況を予測した最適制御が可能となる。
【００４６】
以上、本実施形態によれば、ローカル制御装置３は、物理量変換部１１を備え、その物理量変換部１１を介して、統括制御装置２との間では、所定の標準物理量（例えば、エネルギー値）に変換された制御情報（標準物理状態量および最適制御目標値）で送受信される。また、ローカル制御装置３においては、ループ制御やモデル制御にかかわらず、ローカル装置４に係る制御についての制約条件および評価関数を、前記標準物理量で表現し、それを制御条件情報記憶部１２に保管することができる。
【００４７】
従って、統括制御装置２は、自らにどのような種類のローカル制御装置３が接続されても、そのローカル制御装置３との間の情報の送受信は、前記標準物理量に変換された制御情報を用いて行うことができる。また、統括制御装置２は、自らに接続されているローカル制御装置３から、それぞれのローカル制御装置３が制御するローカル装置４の制御に係る制約条件および評価関数を取得することができる。そして、その制約条件および評価関数は、前記標準物理量で表現されているので、統括制御装置２は、自らにどのような種類のローカル制御装置３が接続されても、そのローカル制御装置３からそれぞれの制約条件および評価関数を取得すれば、それらの制約条件および評価関数を統合した統合制約条件および統合評価関数を容易に生成することができる。そして、その統合制約条件および統合評価関数に基づき、統括制御装置２は、各々のローカル制御装置３に対して最適の最適制御目標値を提供することができる。
【００４８】
すなわち、本実施形態の最適制御システム１０においては、制御システムの開発者は、最適制御システム１０全体の制御構造などをほとんど考慮せずに、主に、ローカル制御装置３におけるローカル装置４に係る制御システムについて、前記標準物理量で表現した制約条件および評価関数を開発すればよい。従って、最適制御システム１０全体の開発に要する工数および時間が従来に比べ大幅に削減される。
【００４９】
＜第２の実施形態＞
図２は、本発明の第２の実施形態に係る最適制御システムの構成の例を示した図である。図２に示すように、第２の実施形態に係る最適制御システム１０ａは、ローカル装置４に接続されて、そのローカル装置４を制御するローカル制御装置３ａと、複数のローカル制御装置３ａに接続されて、その複数のローカル制御装置３ａを統合的に制御する統括制御装置２ａと、を含んで構成される。なお、図２では、図１と同じ機能の構成要素については同じ符号を付している。
【００５０】
第２の実施形態に係る最適制御システム１０ａは、第１の実施形態に係る最適制御システム１０（図１参照）に比べると、制御情報標準化インタフェース１がローカル制御装置３ａではなく、統括制御装置２ａに含まれることにおいて相違している。
【００５１】
ローカル制御装置３ａは、ローカル装置４またはローカル制御装置３ａの状況に応じた物理量で表したローカル物理状態量を統括制御装置２ａへ出力し、また、同様にローカル装置４またはローカル制御装置３ａの状況に応じた物理量で表したローカル制御目標値を統括制御装置２ａから受け取り、それによりローカル装置４を制御する。
【００５２】
統括制御装置２ａは、第１の実施形態の統括制御装置２の構成要素に加え、自らに接続されたローカル制御装置３ａのそれぞれに対応する制御情報標準化インタフェース１を備える。制御情報標準化インタフェース１は、物理量変換部１１と、制御条件情報１２０を記憶した制御条件情報記憶部１２とを含む。物理量変換部１１は、ローカル制御装置３ａから出力されるローカル物理状態量を所定の物理量で表した標準物理状態量に変換するとともに、最適制御目標値算出部２３から出力される最適制御目標値をローカル制御装置３ａまたはローカル装置４の状況に応じたローカル制御目標値へ変換する。また、制御条件情報１２０は、ローカル装置４の制御に係る制約条件および評価関数を前記標準物理量で表したもの、並びに、ローカル装置４の制御の特徴を表した属性情報を含んで構成される。
【００５３】
以上、第２の実施形態によれば、制御情報標準化インタフェース１は、それがローカル制御装置３ａではなく、統括制御装置２ａに含まれていることを除けば、その機能および動作は、第１の実施形態の場合と同じである。また、統括制御装置２ａは、制御情報標準化インタフェース１を含んでいることを除けば、その機能および動作は、第１の実施形態の統括制御装置２と同じである。従って、第２の実施形態の最適制御システム１０ａは、第１の実施形態の最適制御システム１０とほぼ同様の作用および効果を奏する。
【００５４】
なお、第２の実施形態の場合には、制御システムの開発者は、統括制御装置２ａに接続するローカル制御装置３ａごとに、そのローカル制御装置３ａが統括制御装置２ａとの間で送受信するローカル物理状態量およびローカル制御目標値を、前記標準物理量で表した標準物理状態量および最適制御目標値に変換するための物理量変換部１１を開発し、その物理量変換部１１を統括制御装置２ａに組み込むことが必要である。
【００５５】
さらに、制御システムの開発者は、ローカル制御装置３ａが制御するローカル装置４の制御に係る制約条件および評価関数を前記標準物理量で表現し、また、そのローカル装置４の制御の特徴を表した属性情報を定め、それらを制御条件情報１２０として、制御条件情報記憶部１２に記憶させることが必要である。
【００５６】
＜第３の実施形態＞
図３は、本発明の第３の実施形態に係る最適制御システムの構成の例を示した図である。図３に示すように、第３の実施形態に係る最適制御システム１０ｂは、ローカル装置４に接続されて、そのローカル装置４を制御するローカル制御装置３ｂと、複数のローカル制御装置３ｂに接続されて、その複数のローカル制御装置３ｂを統合的に制御する統括制御装置２ｂと、を含んで構成される。なお、図３では、図１と同じ機能の構成要素については同じ符号を付している。
【００５７】
第３の実施形態に係る最適制御システム１０ｂは、第１の実施形態に係る最適制御システム１０（図１参照）に比べると、物理量変換部１１がローカル制御装置３ｂではなく、統括制御装置２ｂに含まれることにおいて相違している。
【００５８】
ローカル制御装置３ｂは、ローカル制御部３１と制御条件情報記憶部１２を含んで構成される。ローカル制御部３１は、ローカル装置４またはローカル制御部３１の状況に応じた物理量で表したローカル物理状態量を統括制御装置２ｂへ出力し、また、同様にローカル装置４またはローカル制御部３１の状況に応じた物理量で表したローカル制御目標値を統括制御装置２ｂから受け取り、それによりローカル装置４を制御する。
【００５９】
ここで、制御条件情報記憶部１２は、制御条件情報１２０を記憶し、その制御条件情報１２０は、ローカル装置４の制御に係る制約条件および評価関数を所定の標準物理量で表したもの、並びに、ローカル装置４の制御の特徴を表した属性情報を含んで構成される。
【００６０】
統括制御装置２ｂは、第１の実施形態の統括制御装置２の構成要素に加え、自らに接続されたローカル制御装置３ｂのそれぞれに対応する物理量変換部１１を備える。物理量変換部１１は、ローカル制御部３１から出力されるローカル物理状態量を所定の物理量で表した標準物理状態量に変換するとともに、最適制御目標値算出部２３から出力される最適制御目標値をローカル制御部３１またはローカル装置４の状況に応じたローカル制御目標値へ変換する。
【００６１】
以上、第３の実施形態によれば、ローカル制御装置３ｂは、物理量変換部１１を含んでいないことを除けば、その機能および動作は、第１の実施形態のローカル制御装置３と同じである。また、統括制御装置２ｂは、物理量変換部１１を含んでいることを除けば、その機能および動作は、第１の実施形態の統括制御装置２と同じである。従って、第３の実施形態の最適制御システム１０ｂは、第１の実施形態の最適制御システム１０とほぼ同様の作用および効果を奏する。
【００６２】
＜第４の実施形態＞
図４は、本発明の第４の実施形態に係る最適制御システムの構成の例を示した図である。図４に示すように、第４の実施形態に係る最適制御システムは、ローカル装置４に接続されて、そのローカル装置４を制御するローカル制御装置３，３ａ，３ｂと、それらローカル制御装置３，３ａ，３ｂに接続されて、それらのローカル制御装置３，３ａ，３ｂを統合的に制御する統括制御装置２ｃと、を含んで構成される。すなわち、本実施形態における統括制御装置２ｃは、第１の実施形態〜第３の実施形態に示したローカル制御装置３，３ａ，３ｂを混在させて制御することができる。
【００６３】
なお、図４では、図１〜図３と同じ機能の構成要素については同じ符号を付している。ただし、図４では、繁雑を避けるために、制御条件情報記憶部１２および統合制御条件情報記憶部２２の記載を省略し、それらにそれぞれ記憶される制御条件情報１２０および統合制御条件情報２２０のみを記載している。また、図４では、ローカル制御装置３，３ａ，３ｂは、それぞれ１つずつ記載しているが、その個数は１に限定されるものではなく、それぞれが複数個あってもよく、ないものがあってもよい。
【００６４】
本実施形態においては、ローカル制御装置３ａは、制御条件情報１２０および物理量変換部１１のいずれも備えていない。また、ローカル制御装置３ｂは、物理量変換部１１を備えていない。そこで、制御システムの開発者は、ローカル制御装置３ａに適合する制御条件情報（制御条件情報＃１〜＃３など）をあらかじめ作成しておき、それを標準制御条件情報１２１として統括制御装置２ｃの記憶装置に保管しておく。
【００６５】
同様に、制御システムの開発者は、ローカル制御装置３ａ，３ｂに適合する物理量変換部（物理量変換部＃１〜＃３など）を実現するプログラムをあらかじめ作成しておき、それを標準物理量変換部１１０として統括制御装置２ｃの記憶装置に保管しておく。
【００６６】
以上により、統括制御装置２ｃは、制御条件情報統合部２１によって自らに接続されているローカル制御装置３，３ａ，３ｂに係る制御条件情報１２０を統合するとき、ローカル制御装置３ａのように制御条件情報１２０を備えていないものについては、そのローカル制御装置３ａに適合する制御条件情報（例えば、制御条件情報＃１）を標準制御条件情報１２１から取り出して利用することができる。また、同様に、物理量変換部１１を備えていないローカル制御装置３ａ，３ｂについては、統括制御装置２ｃは、そのローカル制御装置３ａ，３ｂに適合する物理量変換部（例えば、物理量変換部＃１，＃２）を標準物理量変換部１１０から取り出し、その取り出した物理量変換部（例えば、物理量変換部＃１，＃２）を、実際に物理量変換を実行する物理量変換部１１として設定し、それぞれの物理量変換を行うことができる。
【００６７】
本実施形態において生じる新たな効果として、統括制御装置２ｃに対してローカル制御装置３，３ａ，３ｂを接続したり、取り外したりすることがきわめて容易になることを挙げることができる。
【００６８】
すなわち、統括制御装置２ｃに接続される可能性のある特定のローカル制御装置３ａについて、それらに適合した制御条件情報＃１〜＃３などをあらかじめ標準制御条件情報１２１として記憶装置に保管している。また、統括制御装置２ｃに接続される可能性のあるその特定のローカル制御装置３ａ，３ｂについて、それらに適合した標準物理量変換部＃１〜＃３などをあらかじめ標準物理量変換部１１０として記憶装置に記憶している。
【００６９】
つまり、すでにローカル制御装置３，３ａ，３ｂのいくつかが接続されて構成された統括制御装置２ｃに対し、他のローカル制御装置３または特定のローカル制御装置３ａ，３ｂのいずれかが接続されたときには、統括制御装置２ｃは、制御条件情報統合部２１によって、ローカル制御装置３，３ｂ自身に含まれている制御条件情報１２０、または、標準制御条件情報１２１に用意されているローカル制御装置３ａに適合した制御条件情報（例えば、制御条件情報＃１）を、それまでの統合制御条件情報２２０に統合し、新たな統合制御条件情報２２０を即座に生成することができる。
【００７０】
また、統括制御装置２ｃは、最適制御目標値算出部２３が、その生成された新たな統合制御条件情報２２０に基づき、ローカル制御装置３，３ａ，３ｂに対する最適制御目標値を出力したときには、ローカル制御装置３自身に含まれている物理量変換部１１、または、標準物理量変換部１１０に用意されているローカル制御装置３ａ，３ｂに適合した物理量変換部（例えば、物理量変換部＃１，＃２）を用いて物理量変換を行うことができる。
【００７１】
また、統括制御装置２ｃにすでに接続されているローカル制御装置３，３ａ，３ｂからその１つを取り外したときには、統括制御装置２ｃは、すぐに、統合制御条件情報２２０からその取り外したローカル制御装置３（または，３ａ，３ｂ）に係る制御条件情報を除外し、最適制御目標値算出部２３により除外後の統合制御条件情報２２０に基づいて最適制御目標値を算出することができる。
【００７２】
よって、本実施形態においては、統括制御装置２ｃに対し、オンライン状態でローカル制御装置３（または，３ａ，３ｂ）を追加して接続したり、取り外したりすることができる。その結果、実現される最適制御システムにおいては、制御対象であるローカル制御装置３，３ａ，３ｂの故障に対するフェールセーフ性が確保されるとともに、ロバスト制御が実現される。
【００７３】
また、本実施形態においては、制御システムの開発者は、特定のローカル制御装置３ａ，３ｂについて、標準制御条件情報１２１や標準物理量変換部１１０をあらかじめ準備しておく必要がある。その際に、よく使用する、または、類似するローカル制御装置３ａ，３ｂに対して、その制御条件情報や物理量変換部を標準化しておくことができる。従って、その制御条件情報や物理量変換部の標準化ができたときには、その後に開発するそれに類似するローカル制御装置３ａ，３ｂに係る制御条件情報や物理量変換部の開発工数を大きく削減することができるようになる。
【００７４】
図５は、以上に説明した統括制御装置に対し、新たなローカル制御装置が追加して接続されたときの処理の流れの例を示した図である。
【００７５】
図５において、統括制御装置２ｃは、自らに新たなローカル制御装置３（または、３ａ，３ｂ、以下、この括弧書きは省略）が追加して接続されたときには、まず、ローカル制御装置３から送信される情報に基づき、そのローカル制御装置３が有するインタフェースが正しいか否かを判定する（ステップＳ１０）。そして、そのインタフェースが正しくないと判定したとき、つまり、追加されたローカル制御装置３が自らに接続不可であったときには（ステップＳ１０でＮｏ）、統括制御装置２ｃは、そのローカル制御装置３の接続を拒否する（ステップＳ２０）。このとき、統括制御装置２ｃまたはローカル制御装置３は、接続の拒否を示すメッセージまたは警報を付属する表示装置（図示せず）などに表示する。
【００７６】
一方、統括制御装置２ｃは、そのインタフェースが正しいと判定したときには（ステップＳ１０でＹｅｓ）、さらに、ローカル制御装置３が制御条件情報１２０を有しているか否かを判定する（ステップＳ１１）。そして、ローカル制御装置３が制御条件情報１２０を有していたときには（ステップＳ１１でＹｅｓ）、統括制御装置２ｃは、ローカル制御装置３から制御条件情報１２０を取得し、その取得した制御条件情報１２０を統合制御条件情報２２０に統合する（ステップＳ１２）。
【００７７】
一方、ローカル制御装置３が制御条件情報１２０を有していなかったときには（ステップＳ１１でＮｏ）、統括制御装置２ｃは、標準制御条件情報１２１を参照して、その追加されたローカル制御装置３に適合する制御条件情報が標準制御条件情報１２１にあるか否かを判定する（ステップＳ１３）。その判定の結果、適合する制御条件情報がなかったときには（ステップＳ１３でＮｏ）、統括制御装置２ｃは、そのローカル制御装置３の接続を拒否する（ステップＳ２０）。また、適合する制御条件情報が標準制御条件情報１２１にあったときには（ステップＳ１３でＹｅｓ）、統括制御装置２ｃは、その適合する制御条件情報を統合制御条件情報２２０に統合する（ステップＳ１４）。
【００７８】
ステップＳ１２またはステップＳ１４に引き続いて、統括制御装置２ｃは、統合制御条件情報２２０の統合制約条件について追加したローカル制御装置３に係る制約条件と追加する前までの制約条件との間に矛盾があるか否かを判定する（ステップＳ１５）。そして、それらの制約条件に矛盾があったときには（ステップＳ１５でＹｅｓ）、統括制御装置２ｃは、ステップＳ１２またはステップＳ１４で追加した制御条件情報を統合制御条件情報２２０から削除し（ステップＳ１６）、そのローカル制御装置３の接続を拒否する（ステップＳ２０）。
【００７９】
一方、制約条件に矛盾がなかったときには（ステップＳ１５でＮｏ）、統括制御装置２ｃは、さらに、ローカル制御装置３が物理量変換部１１を有しているか否かを判定する（ステップＳ１７）。その判定の結果、ローカル制御装置３が物理量変換部１１を有していなかったときには（ステップＳ１７でＮｏ）、統括制御装置２ｃは、標準物理量変換部１１０を参照して、その追加されたローカル制御装置３に適合する物理量変換部が標準物理量変換部１１０にあるか否かを判定する（ステップＳ１８）。そして、適合する物理量変換部が標準物理量変換部１１０になかったときには（ステップＳ１８でＮｏ）、統括制御装置２ｃは、そのローカル制御装置３の接続を拒否する（ステップＳ２０）。
【００８０】
一方、適合する物理量変換部が標準物理量変換部１１０にあったときには（ステップＳ１８でＹｅｓ）、統括制御装置２ｃは、その適合する物理量変換部をそのローカル制御装置３用の物理量変換部として設定し（ステップＳ１９）、それに引き続いて、図５の処理を終了する。なお、ステップＳ１９の場合には、ローカル制御装置３（この場合は、３ａ，３ｂに相当）は、物理量変換部１１を有していないので、統括制御装置２ｃは、標準物理量変換部１１０に用意されている適合する物理量変換部を利用して、自ら物理量の変換処理を行う準備をしたことになる。
【００８１】
一方、ステップＳ１７の判定で、ローカル制御装置３が物理量変換部１１を有していたときには（ステップＳ１７でＹｅｓ）、それに引き続いて図５の処理を終了する。なお、この場合には、ローカル制御装置３が物理量変換を行うことができる。
【００８２】
＜最適制御システムの具体例＞
以下、図６〜図９を参照して、本発明の実施形態に係る最適制御システムの具体例について説明する。
【００８３】
（具体例１）
図６は、トレーラに適用したエネルギー最適制御システムの具体例を示した図である。図６に示すように、トレーラは、荷台であるトレーラ本体３００１と、運転席を備えて、トレーラ本体３００１を牽引するトラクタ３００２とによって構成される。
【００８４】
トラクタ３００２は、エネルギー最適制御用の統括制御装置３１００を備え、その統括制御装置３１００には、例えば、エンジン３２０２、Ｌｉ（リチウム）電池３２１２、モータ３２２２が、それぞれ、エネルギーＩＦ（インタフェース）３２０１，３２１１，３２２１と、ネットワーク３２００とを介して接続されている。従って、このトラクタ３００２は、いわゆるハイブリッド車である。
【００８５】
ここで、エネルギーＩＦ３２０１，３２１１，３２２１は、第１の実施形態における制御情報標準化インタフェース１（図１参照）に相当する。本具体例では、標準物理量としてエネルギーを選択しているので、制御情報標準化インタフェース１をエネルギーＩＦと呼んでいる（以下、後記する具体例でも同じ）。これらのエネルギーＩＦ３２０１，３２１１，３２２１は、それぞれ、エンジン３２０２、Ｌｉ電池３２１２、モータ３２２２を制御するための制御条件情報と物理量変換部とを備えている。従って、統括制御装置３１００は、それらの制御条件情報に基づき、エネルギー最適制御のための統合制約条件と統合評価関数とを生成することができる。
【００８６】
そこで、統括制御装置３１００は、トラクタ３００２が単独で走行しているときには、制御対象であるエンジン３２０２、Ｌｉ電池３２１２、モータ３２２２から所定の物理状態量を取得するとともに、所定の統合評価関数に従って最適制御のエネルギー目標値を算出し、エンジン３２０２、Ｌｉ電池３２１２、モータ３２２２に対し、その算出したエネルギー目標値を出力する。このようにして、トラクタ３００２において、省エネルギーやＣＯ２の排出削減を目的としたエネルギーの最適制御が実現される。
【００８７】
このようなトラクタ３００２にトレーラ本体３００１が連結されると、統括制御装置３１００には、さらに、エネルギーＩＦ３２３１，３２４１を介して、Ｌｉ電池３２３２とモータ３２４２とが接続される。統括制御装置３１００は、新たな制御対象が接続されたことを検出すると、そのエネルギーＩＦ３２３１，３２４１から制御条件情報を取得し、もとからあるエンジン３２０２、Ｌｉ電池３２１２、モータ３２２２に加え、追加接続されたＬｉ電池３２３２、モータ３２４２を統合して最適制御可能な統合制約条件と統合評価関数とを生成する。そして、その生成した統合制約条件と統合評価関数とに基づき、エンジン３２０２、Ｌｉ電池３２１２、モータ３２２２、Ｌｉ電池３２３２、モータ３２４２それぞれに対し、最適のエネルギー目標値を出力する。
【００８８】
また、トレーラ本体３００１がトラクタ３００２から切り離されると、統括制御装置３１００はそれを検出し、トラクタ３００２上のエンジン３２０２、Ｌｉ電池３２１２、モータ３２２２に対してのみ、エネルギーの最適制御を行う。
【００８９】
以上のように、本発明をトレーラにおけるエネルギー最適制御システムに適用したときには、トレーラ本体３００１にＬｉ電池３２３２やモータ３２４２を設置しておけば、そのトレーラ本体３００１をトラクタ３００２に連結するだけで、その連結によって追加されるＬｉ電池３２３２やモータ３２４２を含めたトレーラ全体のエネルギー最適制御システムを容易に構築できるようになる。そして、そのようなエネルギー最適制御システムにおいては、トレーラ本体３００１を接続することによって、例えば、車両重量増加によるトルク強化、回生電力増加によるＬｉ電池３２３２の容量増加などを簡単に実現することが可能となる。
【００９０】
（具体例２）
図７は、トレーラに適用したエネルギー最適制御システムの第２の具体例を示した図である。なお、図７は、図６の一部を変更したものであり、図６と同じ構成要素には、同じ符号が付している。
【００９１】
図７に示すように、トラクタ３００２ａは、エネルギー最適制御用の統括制御装置３１００を備え、さらに、その制御対象として、エンジン３２０２およびエンジン３２０２の始動などに使用されるＰｂ（鉛）電池３２１２ａを備えている。従って、このトラクタ３００２ａは、単独ではエンジン３２０２のみで走行するエンジン車である。また、トレーラ本体３００１は、図６と同じ構成であり、Ｌｉ電池３２３２とモータ３２４２とを備える。
【００９２】
次に、トラクタ３００２ａにトレーラ本体３００１を連結すると、統括制御装置３１００は、その制御対象としてＬｉ電池３２３２とモータ３２４２とが接続されたことを検知し、それぞれに接続されているエネルギーＩＦ３２３１、３２４１から制御条件情報を取得し、統合制約条件および統合評価関数を生成することによって、エンジン３２０２、Ｐｂ電池３２１２ａ、Ｌｉ電池３２３２、モータ３２４２を統合的に制御することが可能となる。
【００９３】
従って、本発明をトレーラにおけるエネルギー最適制御システムに適用すると、トラクタ３００２ａにトレーラ本体３００１を連結するだけで、エンジン車のトラクタ３００２ａをハイブリッド車に変身させることが可能となる。
【００９４】
（具体例３）
図８は、乗用車に適用したエネルギー最適制御システムの具体例を示した図である。図８に示すように、乗用車４０００上の統括制御装置４１００には、エンジン４２０２、Ｌｉ電池４２１２およびモータ４２２２が、それぞれエネルギーＩＦ４２０１，４２１１，４２２１とネットワーク４２００とを介して接続されている。なお、この乗用車４０００は、ハイブリッド車である。
【００９５】
統括制御装置４１００は、このように接続されたエンジン４２０２、Ｌｉ電池４２１２、モータ４２２２に対して、通常、例えば、最も低燃費になるような走行制御を行っている。この状況で、統括制御装置４１００に、カーナビ４２３２および補機４２４２をそれぞれエネルギーＩＦ４２３１、４２４１とネットワーク４２００とを介して接続すると、統括制御装置４１００は、その接続を検出し、エネルギーＩＦ４２３１，４２４１からそれぞれの制御条件情報を取得し、統合制約条件および統合評価関数を生成することによって、カーナビ４２３２および補機４２４２を含めて、最も低燃費になるような走行制御を行うことができる。
【００９６】
このとき、カーナビ４２３２に対するエネルギーＩＦ４２３１の制御条件情報の属性情報に、例えば、カーナビ４２３２が環境情報取得部２５（図１参照）として使用可能なことを示す情報を含ませておく。そして、統括制御装置４１００が制御条件情報を取得したとき、その情報を検出したときには、統括制御装置４１００は、例えば、カーナビ４２３２を環境情報取得部２５として使用する。
【００９７】
なお、カーナビ４２３２は、目的地までの誘導経路上の混雑情報などを有しており、その混雑情報などに基づいた目的地までの予測所要時間などは、環境情報として利用可能である。また、誘導経路に沿った道路の勾配情報なども、走行エネルギーの消費に大きな影響を与える重要な環境情報といえる。従って、統括制御装置４１００において、このような環境情報を考慮したエネルギーの最適制御を行うと、よりきめ細かな低燃費の走行制御が可能となる。
【００９８】
（具体例４）
図９は、一般の住居家屋に適用したエネルギー最適制御システムの具体例を示した図である。図９に示すように、住居家屋５０００においては、統括制御装置として機能する家電コントローラ５１００には、テレビ５２０２、エアコン５２１２、炊飯器５２２２、電気ポット５２３２などの家電品が、それぞれ、エネルギーＩＦ５２０１，５２１１，５２２１，５２３１とネットワーク５２００とを介して接続される。
【００９９】
家電コントローラ５１００は、例えば、ブレーカ５１２０に併せて設置され、制御対象の家電品の電力消費量を抑制するように制御するとともに、電流使用量が契約アンペアを超えないように家電品の動作を制御する。
【０１００】
家電コントローラ５１００は、例えば、炊飯器５２２２、電気ポット５２３２、エアコン５２１２などが競合して使用された場合でも、ご飯がおいしく炊き上げられるように炊飯器５２２２への電力供給を優先して行い、電気ポット５２２３やエアコン５２１２への電力供給を制限して、ブレーカ５１２０が落ちないようにする。それによって湯が沸くまでの時間が遅れたり、部屋の温度が変化したりしたとしても、人が気付かない範囲、または、我慢できる範囲内であれば問題ない。
【０１０１】
従って、家電品には、電力供給の優先順位を設定しておく必要がある。その設定は、例えば、家電コントローラ５１００に付属する表示パネルなどから人が自由に行うことができるようにしておくとよい。あるいは、家電品それぞれは、あらかじめ設定された優先順位を有するものとしてもよい。その場合には、家電品は、その家電品が家電コントローラ５１００に接続されたときに、その優先順位の情報を、例えば、制御条件情報１２０（図１参照）の属性情報の中に含めて、家電コントローラ５１００へ送信するとよい。
【０１０２】
また、家電コントローラ５１００は、住居家屋５０００における家電品の追加や取り外しを、エネルギーＩＦを介していつでも検知することができる。例えば、家電コントローラ５１００にエアコン５２４２が新たに追加されたときには、家電コントローラ５１００は、エアコン５２４２のエネルギーＩＦ５２４１からエアコン５２４２についての制御条件情報を取得することによって、エアコン５２４２を含めた電力制御を行うことが可能となる。
【０１０３】
なお、家電コントローラ５１００には、エネルギーＩＦを介して、図示した家電品だけに限定されず、太陽光発電装置、蓄電装置、温水蓄熱装置などエネルギー供給機器を接続することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る最適制御システムの構成の例を示した図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る最適制御システムの構成の例を示した図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る最適制御システムの構成の例を示した図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る最適制御システムの構成の例を示した図である。
【図５】本発明の第４の実施形態の統括制御装置に対し、新たなローカル制御装置が追加して接続されたときの処理の流れの例を示した図である。
【図６】トレーラに適用したエネルギー最適制御システムの具体例を示した図である。
【図７】トレーラに適用したエネルギー最適制御システムの第２の具体例を示した図である。
【図８】乗用車に適用したエネルギー最適制御システムの具体例を示した図である。
【図９】一般の住居家屋に適用したエネルギー最適制御システムの具体例を示した図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１      制御情報標準化インタフェース
２，２ａ，２ｂ，２ｃ    統括制御装置
３，３ａ，３ｂ          ローカル制御装置
４      ローカル装置
１０，１０ａ，１０ｂ    最適制御システム
１１    物理量変換部
１２    制御条件情報記憶部
２１    制御条件情報統合部
２２    統合制御条件情報記憶部
２３    最適制御目標値算出部
２４    目標情報取得部
２５    環境情報取得部
３１    ローカル制御部
１１０  標準物理量変換部
１２０  制御条件情報
１２１  標準制御条件情報
２２０  統合制御条件情報
３００１  トレーラ本体
３００２，３００２ａ  トラクタ
３１００  統括制御装置
３２００  ネットワーク
３２０２  エンジン
３２１２  Ｌｉ電池
３２１２ａ  Ｐｂ電池
３２２２  モータ
３２３２  Ｌｉ電池
３２４２  モータ
４０００  乗用車
４１００  統括制御装置
４２００  ネットワーク
４２０２  エンジン
４２１２  Ｌｉ電池
４２２２  モータ
４２３２  カーナビ
４２４２  補機
５０００  住居家屋
５１００  家電コントローラ
５１２０  ブレーカ
５２００  ネットワーク
５２０２  テレビ
５２１２  エアコン
５２２２  炊飯器
５２３２  電気ポット
５２４２  エアコン
【図１】
2007287063.tif 000008
【図２】
2007287063.tif 000009
【図３】
2007287063.tif 000010
【図４】
2007287063.tif 000011
【図５】
2007287063.tif 000012
【図６】
2007287063.tif 000013
【図７】
2007287063.tif 000014
【図８】
2007287063.tif 000015
【図９】
2007287063.tif 000016