(57)【要約】【課題】  応答速度とノイズ特性の最適化が可能なループ制御システム等を提供する。【解決手段】上述した課題は、出力を測定し、それに応答して、システム・コンポーネントの１つ以上の動作特性を調整する働きをし、その性能を決める複数のパラメータを有している、制御ループと、前記出力のエラーを測定し、それに応答して、前記パラメータの１つ以上を調整する働きをするループ・コントローラ・ユニットとを具備する、システム・コンポーネントの出力を制御するためのシステム等により解決することができる。【選択図】図１
2007141234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力を測定し、それに応答して、システム・コンポーネントの１つ以上の動作特性を調整する働きをし、その性能を決める複数のパラメータを有している、制御ループと、
前記出力のエラーを測定し、それに応答して、前記パラメータの１つ以上を調整する働きをするループ・コントローラ・ユニットとを具備する、
システム・コンポーネントの出力を制御するためのシステム。
【請求項２】
前記複数のパラメータによって、
前記制御ループの帯域幅、
前記制御ループのオーバシュート、
前記制御ループの減衰比、
前記制御ループのノイズ、及び、
前記制御ループの応答速度のうち、
１つ以上が決まることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ループ・コントローラ・ユニットが、前記パラメータを調整することによって、
前記エラーが低しきい値未満であることに応答して、前記帯域幅を低くする機能と、
前記エラーが高しきい値を超えることに応答して、前記帯域幅を高くする機能により、前記制御ループの前記応答速度を増す機能を実施する働きをすることを特徴とする、
請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ループ・コントローラ・ユニットが、それぞれ、離散的帯域幅レベルに対応する複数の設定からある設定を選択することによって、前記パラメータを調整する働きをすることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
システム・コンポーネントの出力を制御するための方法であって、
前記システム・コンポーネントの動作を制御するための制御ループを設けるステップと、
前記システム・コンポーネントの前記動作を測定するステップと、
前記測定に応答して、前記制御ループの性能特性を調整するステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項６】
前記制御ループの前記性能特性に前記制御ループの帯域幅が含まれることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記制御ループの前記性能特性を調整するステップに、
前記エラーが第１のしきい値未満であることに応答して、前記帯域幅を低くするステップと、
前記エラーが第２のしきい値を超えることに応答して、前記帯域幅を高くするステップが含まれることを特徴とする、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
出力のエラーを最小限に抑えることによって、システム・コンポーネントの動作を制御するための手段と、
前記エラーに応答して、前記制御手段の応答速度を調整するための手段とを有する、
システム・コンポーネントの出力を制御するためのシステム。
【請求項９】
前記応答速度の調整手段が、前記制御手段に１つ以上のループ・パラメータを適用することによって、前記応答速度を変化させる働きをすることと、前記１つ以上のループ・パラメータによって、前記制御手段の帯域幅が決まることを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記応答速度の調整手段が、前記制御手段に１つ以上の離散的ループ・パラメータ集合を適用することを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、閉ループ制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
閉ループ制御システムは、多くの工業装置、精密機器等の一部である。概して、「制御ループ」と呼ばれることが多い閉ループ制御システムは、現象（例えば、回路の出力、機械的動作等）を測定し、さらに、測定結果を利用して、その現象を直接または間接的に生じさせるプロセスを制御する。典型的な例は、ローラから出てくる時、鋼鉄の厚さを測定するセンサを備えた、鉄鋼圧延機である。測定結果は、センサによってコントローラに送り返され、測定結果と目標とする厚さとの比較が実施される。次に、コントローラは、ローラに制御信号を送って、厚さを調整し、その結果、鋼板が一般に認められた生産規格内に保たれる。従って、コントローラは、厚さが設定値を超えることを確認すると、ローラを調整して、厚さを薄くする。センサによって速度を測定し、測定速度と設定速度の比較に基づいて、設定速度を維持するため、コントローラがエンジンを加速または減速する、自動車のクルーズ・コントロールは、制御ループのもう１つの例である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に、アナログ及びディジタル電子制御システムの両方において、制御ループは、エラーを測定し、フィルタを用いて処理をする。フィルタの出力は、通常、例えば、制御を受けるコンポーネントのアクチュエータにフィードバックされる制御信号である。ループの性能は、一般に、１つ以上のフィルタの設定によって決まる。フィルタの応答速度は、設定によって決まる制御ループの特定の性能特性の１つである。一般に、フィルタの応答速度が増すと、制御ループは、より迅速にエラーを最小限に抑えることになり、より大きいエラーの訂正が可能になる。しかし、応答速度が増すと、整定信号のノイズが増すという犠牲を強いられる。
【０００４】
従って、制御ループの設計者は、速度と低ノイズ特性のトレード・オフを行う。ある特定の用途では、設計者は、予想エラー範囲内の十分な速度及び有効性をもたらし、同時に、容認し得る量の出力ノイズを生じる、応答速度値を選択することが可能である。しかし、出力ノイズも応答速度も最適化されない。トレード・オフのために、精密用途における大きいエラー範囲に対して高速制御ループを設計するのが困難になる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の各種実施形態には、システム・コンポーネントの測定されたエラーに応答して、制御ループの性能パラメータ（例えば、応答速度）を動的に適応させることが含まれている。本発明の実施形態の１つによれば、システム・コンポーネントの出力を制御するためのシステムには、出力を測定し、それに応答して、システム・コンポーネントの１つ以上の動作特性を調整する働きをする制御ループが含まれている。制御ループは、その性能を決める複数のパラメータを備えている。システムには、さらに、出力のエラーを測定し、それに応答して、パラメータの１つ以上を調整する働きをするループ・コントローラ・ユニットが含まれている。
【０００６】
本発明のもう１つの実施形態によれば、システム・コンポーネントの出力を制御するための方法には、制御ループを設けて、システム・コンポーネントの動作を制御するステップが含まれる。この方法には、さらに、システム・コンポーネントの動作を測定し、その測定に応答して、制御ループの性能特性を調整するステップが含まれている。
【０００７】
上記は、以下の本発明の詳細な説明をより正確に理解できるようにするため、本発明の特徴及び技術的利点の概要をかなり大まかに述べたものである。本発明の請求の範囲の主題を形成する本発明の追加特徴及び利点については、後述することにする。当該技術者には明らかなように、開示の概念及び具体的実施形態は、修正を加えるか、または、本発明の同じ目的を実施するための他の構造を設計する基礎として、容易に利用することが可能である。当該技術者には明らかなように、こうした同等構造は、付属の請求の範囲で示される本発明の精神及び範囲から逸脱するものではない。その構成及び動作方法の両方に関して、さらなる目的及び利点と共に本発明の特性を示すものと思われる新規の特徴については、添付の図に関連付けて検討すれば、以下の説明からより明確な理解が得られるであろう。しかし、図のそれぞれが、例証及び説明のためだけに提示されており、本発明の範囲を定義することを意図したものでないことは、明確に理解しておくべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、システム・コンポーネント１０１の出力１０２を制御するための典型的なシステム１００の例示である。システム・コンポーネント１０１は、制御ループ１１０で制御可能な任意の種類のコンポーネントとすることが可能である。例えば、システム・コンポーネント１０１は、その出力１０２が制御ループ１１０によって基準１１２（この例の場合、基準周波数）と比較される、周波数発振器とすることが可能である。測定エラー（例えば、出力１０２と基準１１２の差）に基づいて、制御ループ１１０は、制御信号１１１を送ることによりシステム・コンポーネント１０１がその出力１０２を理想の期待出力により近い（例えば、基準１１２により近い）状態に保つようにすることによって、システム・コンポーネント１０１の動作特性を変化させる。もう１つの例では、システム・コンポーネント１０１は時刻機構であり、出力１０２は時刻を表す信号になる。これらの例については、さらに詳細に後述することにする。他に多様なシステム・コンポーネント（例えば、出力１０２が、動力、位置等になる、機械システム・コンポーネント）が存在し、本発明のさまざまな実施形態の範囲内に含まれる。
【０００９】
制御ループ１１０がシステム・コンポーネント１０１を制御する際、ループ・コントローラ・ユニット１２０は、制御信号１２１を利用して、制御ループ１１０の１つ以上のパラメータを調整し、出力１０２の測定エラーに応答して、制御ループ１１０の性能を変化させる。パラメータによって影響されるループ１１０の性能特性には、応答速度、帯域幅、オーバシュート、減衰比等が含まれる。この例の場合、ループ・コントローラ・ユニット１２０は、システム・コンポーネントの出力１０２のエラーを測定することによって、制御ループ１１０の性能を観測する。システム１００において、ループ・コントローラ・ユニット１２０は、制御ループ１１０によって実施されるのと同様の方法で、出力１０２と基準１１２を比較することによってエラーを測定する。もう１つの例では、ループ・コントローラ・ユニット１２０は、制御ループ１１０または別の情報源（不図示）からエラー測定結果を受信するか、あるいは、時間平均エラーを計算するといったさまざまなやり方で単純にエラーを計算することが可能である。本発明の各種実施形態は、ループ・コントローラ・ユニット１２０がエラーを計算する方法に関して制限されるものではない。
【００１０】
前述のように、大部分の制御ループでは、応答速度と出力ノイズの間でトレード・オフが生じる。システム１００において、ループ・コントローラ・ユニット１２０は、測定エラーに基づいて制御ループ１１０の応答速度を調整する。一般に、制御ループの帯域幅が高くなると、応答速度が増し、一方、制御ループの帯域幅が低下すると、応答速度が低くなる。一般に、十分に長い期間にわたって、測定エラーが小さければ、ループ・コントローラ・ユニット１２０は、制御ループ１１０が、収束した（すなわち、エラーを定常状態レベルまで低下させた）ものと結論し、ノイズの低下効果を利用するため、より低い帯域幅にスイッチする。しかし、ループ・コントローラ・ユニット１２０は、十分に長い期間にわたって、測定エラーが大きいことを検出すると、制御ループ１１０が、収束しないものと結論し、最小限の時間量で、応答速度を増し、出力エラーを減少させるため、制御ル−プ１１０の帯域幅を高くする。要するに、ループ・コントローラ・ユニット１２０は、システム・コンポーネント１０２のエラーをモニタし、測定したエラーに基づいて、制御ループ１１０のパラメータ（すなわち、帯域幅等のような性能特性を決定するシステム設定）を動的に修正する。この例の場合、ループ・コントローラ・ユニット１２０は、システム１００の動作全般にわたってそのアルゴリズムを実施し、いったん収束すると、上述のように、然るべく帯域幅が低くなるように調整する。
【００１１】
上述のように、典型的なシステムには、システム・コンポーネント１０１として発振器が含まれる。すなわち、システム・コンポーネント１０１は、ディジタル方式で調整されるラジオ用の発振器である。こうしたシステムの場合、ユーザが、ラジオ局を例えば９０．５ＭＨｚに変更する場合、制御ループ１１０は、出力１０２を介して発振器の周波数を受信し、例えば、９０．５で分割する。制御ループ１１０は、次に、分割された信号と、この例では１ＭＨの基準クロックである、基準入力１１２を比較する。ユーザは、ラジオ局を変更しようとしているので、発振器周波数は、所望の設定ではなく以前の設定を反映しており、その結果、制御ループ１１０はエラーを検出することになる。従って、分割周波数は１ＭＨｚではなく、０．９９７ＭＨｚの可能性がある。制御ループ１１０は、エラーを検出すると、制御信号１１１を利用してシステム・コンポーネント１０１がその周波数を上げるようにする。制御ループ１１０は、収束するまで、繰り返しまたは連続してエラーを減少させる働きをする。
【００１２】
本発明の実施形態によれば、制御ループ１１０は、エラーを減少させて発信機を同調させる働きをし、ループ・コントローラ・ユニット１２０もやはりエラーを測定して、適切であれば、それに応答してループ１１０のパラメータを変更する。この例の場合、１つ以上の他のアルゴリズムに従って事前定義または計算することが可能なさまざまなエラーしきい値が存在する。１つ以上のしきい値によって、あるエラーが「高」と定義され、他のしきい値では、同じエラーを「低」と定義される可能性がある。ループ・コントローラ・ユニット１２０は、ある特定時間量についてエラーが高であると判定すると、例えば、帯域幅を決定するパラメータを調整することによって、制御ループ１１０の応答速度を速める。一方、ループ・コントローラ・ユニット１２０は、ある特定時間量についてエラーが低であると判定すると、制御ループ１１０の帯域幅を低くしてノイズを低下させる。従って、ループ・コントローラ・ユニット１２０は、コンポーネント１０１の動作を迅速に調整することが望ましい場合に、応答速度を増すため、また、ノイズを低下させるため、制御ループ１１０のパラメータを動的に調整する働きが可能である。換言すれば、ループ・コントローラ・ユニット１２０は、速度とノイズとの対立においてバランスをとるため、制御ループ１１０のパラメータを動的に調整する。
【００１３】
さらにもう１つの例では、システム・コンポーネント１０１は、時刻機構である。大部分の精密クロックには、所望の周波数に設定された発振器が設けられているが、周囲温度の変動、電力変動等のような各種現象が、発振器の性能に影響を及ぼす可能性がある。従って、こうしたクロックのエラーをチェックして、必要があれば、制御ループ１１０を利用して内部発振器を調整するのが望ましい場合がある。この例の場合、基準入力１１２は、全世界測位システム（ＧＰＳ）時間基準またはＩＥＥＥ１５８８プロトコル基準とすることが可能である。制御ループ１１０は、出力１０２と基準１１２を比較してエラーを確認し、適切であれば、コンポーネント１０１の発振器を調整して、クロックの速度を速めるか、または、クロックの速度を遅くする。制御ループ１１０がエラーを最小限に抑える働きをする際、ループ・コントローラ・ユニット１２０はエラーを測定する。上記例と同様、ループ・コントローラ・ユニット１２０は、システム・コンポーネント１０１の測定された性能に基づいて、制御ループ１１０のパラメータを調整し、例えば、応答速度を増減する。
【００１４】
図２は、本発明の実施形態の１つに従って適応させられる、システム・コンポーネントの出力を制御するための典型的な方法２００に関する高レベルのフローチャートである。ステップ２０１では、システム・コンポーネントの動作を制御するための制御ループが設けられる。本発明は、システム・コンポーネントに制御を施す働きが可能な任意の種類のフィードバック・ループ・システムを含むことができるので、制御ループのタイプによって制限されることはない。実施形態によっては、制御ループに、エラー入力を受信すると制御信号出力を生じる働きが可能な、ディジタルまたはアナログ・フィルタが含まれるものもある。フィルタは、エラーを低減し、ループが収束すると出力を許容範囲に保つ働きをする。
【００１５】
ステップ２０２では、ループ・コントローラ・ユニットまたは制御ループは、システム・コンポーネントの動作を測定する。システム・コンポーネントの動作は、例えば、システム・コンポーネントの出力エラーを測定する方法、コンポーネントにおける非出力内部信号を測定する方法等を含めて、いくつかある方法のうち任意の方法で測定することが可能である。一例を挙げると、制御ループは、システム・コンポーネントの出力エラーを測定して、ループ・コントローラ・ユニットにエラー信号を送る。もう１つの例では、ループ・コントローラ・ユニットは、それ自体のエラーを計算する。システム・コンポーネントの動作を測定するいかなる方法も、本発明の各種実施形態の範囲内に含まれる。
【００１６】
ステップ２０３では、ループ・コントローラ・ユニットは、測定結果に応答して、制御ループの性能特性を調整する。留意すべきは、システム・コンポーネントの性能測定は、制御ループの動作の間接的測度として役立つという点である。ループ・コントローラ・ユニットは、エラーとさまざまな判定基準（例えば、しきい値レベル）を比較して、制御ループが収束しているか、または、収束したかを判定する。ある時間期間にわたってエラーが大きい場合は、その制御ループの動作が緩慢か、無効であることを表わしている可能性がある。従って、ループ・コントローラ・ユニットは、応答速度を増すことが可能である。あるいは、ある時間期間にわたってエラーが小さい場合は、収束が達成されたことを表わしている可能性がある。従って、ループ・コントローラ・ユニットは、低ノイズ出力を利用するため、制御ループの応答速度を遅くすることが可能である。
【００１７】
多くの実施形態では、制御ループに、フィードバック経路において主機能単位の働きをするディジタルまたはアナログ・フィルタが含まれている。それらの例では、制御ループの性能特性の調整には、通常、係数（ディジタル・フィルタの場合）または成分値（アナログ・フィルタの場合）といったループ・パラメータを変化させる制御信号を送るステップが含まれている。より精巧で大型のフィルタには、例えば、５０以上の係数または成分値が含まれる場合もあり、そうした場合、性能特性の調整には、多くのフィルタ・パラメータの変更を伴う可能性がある。本発明は、フィルタ・サイズによる制限を受けることはない。
【００１８】
一例を挙げると、ループ・コントローラ・ユニットには、対応する帯域幅レベルと共に、複数の定義済みループ・パラメータ集合が含まれており、制御ループの離散的性能設定を可能にする。この場合、制御ループの性能特性の調整には、帯域幅を上か下の次のレベルに変更するステップが含まれる。あるいはまた、ループ・コントローラ・ユニットは、連続したループ・パラメータ範囲を用いることによって、制御ループの性能により綿密に合わせた調整を施すことが可能である。実際、実施形態によっては、ループ・コントローラ・ユニットに知能を組み込み、発見的方法またはアルゴリズム技法を用いて最適性能特性を計算することも可能である。
【００１９】
方法２００は、下記の擬似コードによって近似される命令を実行するコンピュータ・プログラムによって実施可能である。下記の例において、ループ・コントローラ・ユニットは、測定エラーと高しきい値及び低しきい値とを比較し、適切であれば、制御ループにパラメータ集合を適用して、より高いか、より低い離散的帯域幅設定を決める。図３の論考において、擬似コードのより詳細な説明がなされる。
【００２０】
まず、値が初期設定される。
Ａ＿ＬＩＳＴ［０：３］＝｛１０．０，３．０，１．０，０．３｝（それぞれ、４つの帯域幅レベルの１つに対応する係数値）
Ｂ＿ＬＩＳＴ［０：３］＝｛０．６，０．０５，０．００６，０．００６｝（それぞれ、４つの帯域幅レベルの１つに対応する係数値）
ＬＯＷＴＨＲＥＳＨ＝１０（低しきい値）
ＨＩＧＨＴＨＲＥＳＨ＝２０（高しきい値）
ＴＣ＝３２（ＰＡＵＳＥ及びＣＮＴＬＯＷ変数をリセットすることによって、帯域幅調整間の最短時間量を決定するために用いられる時定数）
ＢＷ＝０（特定の帯域幅レベルを示すインデックス）
Ａ＝Ａ＿ＬＩＳＴ［ＢＷ］（Ａ＿ＬＩＳＴ値の１つ）
Ｂ＝Ｂ＿ＬＩＳＴ［ＢＷ］（Ａ＿ＬＩＳＴ値の１つ）
ＰＡＵＳＥ＝０
ＣＮＴＬＯＷ＝ＴＣ
ＩＮＴＥＧ＿ＥＲＲＯＲ＝０（エラーの積分）
【００２１】
初期設定後、プログラムは、新しいエラー値を受信すると、下記のアルゴリズムを実施する。ＥＲＲＯＲは、測定エラー値であり、ＲＡＴＥは、制御ループがシステム・コンポーネントに適用した変数である。Ａ及びＢは、制御ループの性能特性を決めるパラメータであり、この場合、制御ループの帯域幅及び応答速度に影響する。
ＩＮＴＥＧ＿ＥＲＲＯＲ＝ＩＮＴＥＧ＿ＥＲＲＯＲ＋ＥＲＲＯＲ
ＲＡＴＥ＝Ｂ＊ＩＮＴＥＧ＿ＥＲＲＯＲ＋Ａ＊ＥＲＲＯＲ（等号の右の式は、制御ループに関する比例積分（ＰＩ）式である。）
【００２２】
下記の擬似コードは、エラーが低しきい値を超えない場合に、ＣＮＴＬＯＷ変数をカウントダウンする働きをする。ＣＮＴＬＯＷが０の場合、プログラムは、Ａ及びＢの値を変更して、帯域幅を次に低い設定に低下させる。
Ｉｆ（ａｂｓ（ＥＲＲＯＲ）＞ＬＯＷＴＨＲＥＳＨ）
ＣＮＴＬＯＷ＝ＴＣ
Ｅｌｓｅ  ｉｆ（ＣＮＴＬＯＷ＞０）
ＣＮＴＬＯＷ＝ＣＮＴＬＯＷ−１
Ｉｆ（ＣＮＴＬＯＷ＝０）
ｉｆ（ＢＷ＜３）
ＢＷ＝ＢＷ＋１
Ａ＝Ａ＿ＬＩＳＴ［ＢＷ］
Ｂ＝Ｂ＿ＬＩＳＴ［ＢＷ］
ＣＮＴＬＯＷ＝ＴＣ
【００２３】
下記の擬似コードは、ＰＡＵＳＥが０に等しく、エラーが高しきい値を超える場合に、ＰＡＵＳＥ変数をカウントダウンして、制御ループの帯域幅を高くする働きをする。留意すべきは、さらに詳細に後述するように、ＰＡＵＳＥによって、システムがパラメータＡ及びＢの調整前に待機させられるという点である。
ＩＦ（ａｂｓ（ＥＲＲＯＲ）＞ＨＩＧＨＴＨＲＥＳＨ  ａｎｄ  ＰＡＵＳＥ＝０）
ｉｆ（ＢＷ＞０）
ＢＷ＝ＢＷ−１
Ａ＝Ａ＿ＬＩＳＴ［ＢＷ］
Ｂ＝Ｂ＿ＬＩＳＴ［ＢＷ］
ＰＡＵＳＥ＝ＴＣ
ＩＦ（ＰＡＵＳＥ＞０）
ＰＡＵＳＥ＝ＰＡＵＳＥ−１
【００２４】
従って、プログラムは、帯域幅の設定前に、ＰＡＵＳＥまたはＣＮＴＬＯＷがカウントダウンされて、０になるまで待機する。こうした特徴によって、プログラムは、帯域幅の変化後、定常状態に達して、別の帯域幅変更を行う前に少なくとも短い時間量にわたって、その帯域幅の設定で動作する機会を制御ループに与えるように強制される。さもなければ、任意の設定の制御ループが、十分な成果をもたらす機会を得ることはない可能性があり、こうしたシステムは、出力過渡現象を検出すると、ほとんどすぐに、最高の帯域幅設定に進むことになりがちである。
【００２５】
図３は、典型的なシステムが上記擬似コードに基づく命令を実行する場合に実施される、本発明の実施形態の１つに従って適応させられる典型的な方法３００のフローチャートである。ステップ３０１では、システムが、プログラムに用いられる変数及び定数に値を割り当てることを含めて、ループ・コントローラ・ユニットを初期化する。
【００２６】
ステップ３０２では、システムが、ＥＲＲＯＲの絶対値が低しきい値を超えるか否かを確認する。答えが真（ＹＥＳ）の場合、システムは、ステップ３０３において、ＣＮＴＬＯＷをその最大値にリセットする。答えが偽（ＮＯ）の場合、システムは、ステップ３０４において、ＣＮＴＬＯＷが０を超える場合にＣＮＴＬＯＷを１だけカウントダウンする。この例では、ＣＮＴＬＯＷは、帯域幅を低く調整する前に、ある所定の時間量にわたってシステムを待機させるために用いられる値である。
【００２７】
次に、ステップ３０５において、システムは、ＣＮＴＬＯＷが０に等しいか否かを確認する。ＣＮＴＬＯＷが０に等しくなければ、システムはステップ３０７に進む。ＣＮＴＬＯＷが０に等しく、制御ループの帯域幅がその最低設定でなければ、ステップ３０６において、システムは、ＢＷ、Ａ、及び、Ｂの値を変更して制御ループの帯域幅設定を小さくする。また、ステップ３０６において、システムはＣＮＴＬＯＷの値をリセットする。擬似コードにおいて上記で示すように、ＢＷインデックスの新しい値によってＡ及びＢの値が選択され、Ａ及びＢの新しい値がループの帯域幅に影響する。次に、システム・コンポーネント（例えば、クロック）にＲＡＴＥ値を加えて、応答が調整される。留意すべきは、ＢＷのより高い値は、この例の場合、より低い帯域幅設定に対応するという点である。
【００２８】
ステップ３０７において、システムは、ＥＲＲＯＲの絶対値が高しきい値を超えるか否か、及び、ＰＡＵＳＥが０に等しいか否かを確認する。一方または両方が真でなければ、システムはステップ３０９にスキップする。両方とも真で、制御ループの帯域幅が最高でなければ、ステップ３０８において、システムは、ＢＷ、Ａ、及び、Ｂの値を変更して制御ループの帯域幅を高くする。やはりステップ３０８において、システムは、ＰＡＵＳＥ変数をリセットする。ステップ３０９において、システムは、ＰＡＵＳＥ変数をカウントダウンし、ステップ３０２までスキップする。
【００２９】
従って、図３によれば、このシステム例には、制御ループの応答速度に影響する帯域幅レベルに対応する、離散数のパラメータが含まれており、システムは、測定エラーに応答して、一度に１つの帯域幅レベルを上げ下げする。さらに、システムは、帯域幅レベルの変更間において所定の時間量にわたって待機する。システムは、方法３００を繰り返して、制御ループの性能を許容範囲内に保つ。
【００３０】
先行技術システムの場合、設計者は、ループ・パラメータに関する静的値を選択することによって、制御ループの応答速度に関する単一値を有効に選択しなければならないことがよくあるが、この応答速度値は、通常、収束にとって最適ではないし、あるいは、いったん収束した場合に低ノイズ効果をもたらすのにも最適ではない。本発明のいくつかの実施形態の利点は、対応する応答速度の一部が制御ループの収束により適合し、一方、他の値が低ノイズの効果をもたらすのによく適合するように、システム設計者が複数の離散的ループ・パラメータまたはある範囲のループ・パラメータを利用することができるという点にある。こうした実施形態では、制御ループの性能を最適化するため、動作中に、制御ループに対して適応するようにループ・パラメータが与えられる。従って、さまざまな実施形態において、高帯域幅制御ループの迅速な収束と低帯域幅制御ループの低ノイズが組み合わせられる。
【００３１】
上記例に解説のように、ループ・パラメータは、ループの応答速度及び帯域幅に影響する。しかし、パラメータは、限定するわけではないが、オーバシュート、定常状態エラー、及び、減衰比を含む、他の性能特性にも影響する。従って、これらの例では、応答速度及び帯域幅が強調されているが、他の実施形態では、他の性能特性に影響を及ぼすためにループ・パラメータを利用することが可能である。
【００３２】
さらに、いかなるフィードバック・コントローラであろうと、調整可能な性能特性を備えているか、または、性能特性を調整できるように変更可能であれば、本発明の各種実施形態の恩恵を受けることが可能である。１つ以上の実施形態の恩恵を受けることが可能な他の種類の制御ループ例には、産業用コントローラ、自動ナビゲーション・システム、サーモスタット、サーボ・モータ・コントローラ等が含まれる。従って、図１の機能単位は、互いに直接接続されるように示されているが、さまざまな実施形態において、１つ以上の機能単位を互いに接続することもできるし、あるいは、インターネット、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、ワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）等のようなネットワークを介して外部装置（不図示）に接続することも可能である。
【００３３】
コンピュータで実行可能な命令を介して実施される場合、本発明の実施形態の各種要素は、基本的に、こうした各種要素の動作を定義するソフトウェア・コードである。実行可能命令またはソフトウェア・コードは、可読媒体（例えば、ハード・ドライブ媒体、光媒体、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、テープ媒体、カートリッジ媒体、フラッシュ・メモリ、ＲＯＭ、メモリ・スティック、及び／または、同様のもの）から得ることもできるし、あるいは、通信媒体（例えば、インターネット）からのデータ信号を介して伝達することも可能である。実際、可読媒体には、情報の記憶または転送が可能な任意の媒体を含むことが可能である。
【００３４】
図４には、本発明の実施形態に従って適応させられるコンピュータ・システム例４００が示されている。すなわち、コンピュータ・システム４００には、本発明の実施形態を実施することが可能なシステム例が含まれている（図１の制御ループ１１０及び／またはループ・コントローラ・ユニット１２０のような）。中央演算処理装置（ＣＰＵ）４０１が、システム・バス４０２に結合されている。ＣＰＵ４０１は、任意の汎用ＣＰＵとすることが可能である。しかし、本発明は、ＣＰＵ４０１が本明細書に解説の本発明の動作を支援する限りにおいて、ＣＰＵ４０１のアーキテクチャによって制限されることはない。ＣＰＵ４０１は、本発明の実施形態に従って、さまざまな論理命令を実行することが可能である。例えば、ＣＰＵ４０１は、図２及び図３に関連して上述の典型的なオペレーショナル・フローに従って、機械レベル命令を実行することが可能である。
【００３５】
コンピュータ・システム４００には、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ等とすることが可能なランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）４０３も含むのが望ましい。コンピュータ・システム４００には、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等とすることが可能な読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）４０４を含むのが望ましい。ＲＡＭ４０３及びＲＯＭ４０４は、当該技術において周知のように、ユーザ及びシステム・データ及びプログラムを保持する。
【００３６】
コンピュータ・システム４００には、入出力（Ｉ／Ｏ）アダプタ４０５、通信アダプタ４１１、ユーザ・インターフェイス・アダプタ４０８、及び、ディスプレイ・アダプタ４０９も含むのが望ましい。いくつかの実施形態では、Ｉ／Ｏアダプタ４０５、ユーザ・インターフェイス・アダプタ４０８及び／または通信アダプタ４１１は、図１の機能単位の任意の１つに対する開始コマンドのような情報を入力するために、ユーザがコンピュータ・システム４００と対話できるようにする。
【００３７】
Ｉ／Ｏアダプタ４０５は、１つ以上のハード・ディスク、コンパクト・ディスク（ＣＤ）・ドライブ、フロッピ・ディスク・ドライブ、テープ・ドライブ等のような記憶装置４０６をコンピュータ・システム４００に接続するのが望ましい。記憶装置は、例えば、命令を無期限に記憶するために利用可能である。通信アダプタ４１１は、コンピュータ・システム４００をネットワーク４１２に結合するようになっているのが望ましい。ユーザ・インターフェイス・アダプタ４０８は、キーボード４１３、ポインティング装置４０７、及び、マイクロフォン４１４のようなユーザ入力装置、及び／または、スピーカ４１５のような出力装置をコンピュータ・システム４００に結合する。ディスプレイ・アダプタ４０９は、ＣＰＵ４０１に駆動されて、ディスプレイ装置４１０の表示を制御し、例えば、本発明のいくつかの実施形態では、ユーザ・インターフェイスを表示する。
【００３８】
本発明がシステム４００のアーキテクチャに限定されないという点を認識しなければならない。例えば、限定するわけではないが、パーソナル・コンピュータ、ラップ・トップ・コンピュータ、コンピュータ・ワークステーション、及び、マルチプロセッサ・サーバを含む、任意の適合するプロセッサ・ベースの装置を利用することが可能である。さらに、本発明の実施形態は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）または超大規模集積（ＶＬＳＩ）回路で実施することが可能である。実際、通常の当該技術者であれば、本発明の実施形態に従って論理演算を実行することが可能な、任意の数の適合する構造を利用することが可能である。
【００３９】
本発明及びその利点について詳述してきたが、もちろん、付属の請求の範囲によって規定の本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、さまざまな変更、置換、及び、代替を施すことが可能である。さらに、本出願の範囲は、本明細書に記載のプロセス、機械、製造、合成物、手段、方法、及び、ステップの特定の実施形態に限定されることを意図したものではない。通常の当該技術者には本発明の開示から明らかになるように、本明細書に記載の対応する実施形態とほぼ同じ機能を実施するか、または、ほぼ同じ結果を達成する、現存するかまたは今後開発されることになる、プロセス、機械、製造、合成物、手段、方法、または、ステップは、本発明に従って利用することが可能である。従って、付属の請求の範囲は、その範囲内に、こうしたプロセス、機械、製造、合成物、手段、方法、または、ステップを包含することを意図したものである。
【００４０】
最後に、本発明の代表的な実施態様を示す。
（実施態様１）
出力を測定し、それに応答して、システム・コンポーネントの１つ以上の動作特性を調整する働きをし、その性能を決める複数のパラメータを有している、制御ループ（１１０）と、
前記出力のエラーを測定し、それに応答して、前記パラメータの１つ以上を調整する働きをするループ・コントローラ・ユニット（１２０）とを具備する、
システム・コンポーネント（１０１）の出力（１０２）を制御するためのシステム。
【００４１】
（実施態様２）
前記複数のパラメータによって、
前記制御ループの帯域幅、
前記制御ループのオーバシュート、
前記制御ループの減衰比、
前記制御ループのノイズ、及び、
前記制御ループの応答速度のうち、
１つ以上が決まることを特徴とする、実施態様１に記載のシステム。
【００４２】
（実施態様３）
前記ループ・コントローラ・ユニット（１２０）が、前記パラメータを調整することによって、
前記エラーが低しきい値未満であることに応答して、前記帯域幅を低くする機能（３０６）と、
前記エラーが高しきい値を超えることに応答して、前記帯域幅を高くする機能（３０８）により、前記制御ループの前記応答速度を増す機能を実施する働きをすることを特徴とする、
実施態様２に記載のシステム。
【００４３】
（実施態様４）
前記ループ・コントローラ・ユニット（１２０）が、それぞれ、離散的帯域幅レベルに対応する複数の設定からある設定を選択することによって、前記パラメータを調整する（３０６、３０８）働きをすることを特徴とする、実施態様１に記載のシステム。
【００４４】
（実施態様５）
システム・コンポーネント（１０１）の出力（１０２）を制御するための方法であって、
前記システム・コンポーネントの動作を制御するための制御ループ（１１０）を設けるステップ（２０１）と、
前記システム・コンポーネントの前記動作を測定するステップ（２０２）と、
前記測定に応答して、前記制御ループの性能特性を調整するステップ（２０３）とを有することを特徴とする方法。
【００４５】
（実施態様６）
前記制御ループの前記性能特性に前記制御ループの帯域幅が含まれることを特徴とする、実施態様５に記載の方法。
【００４６】
（実施態様７）
前記制御ループの前記性能特性を調整するステップに、
前記エラーが第１のしきい値未満であることに応答して、前記帯域幅を低くするステップ（３０６）と、
前記エラーが第２のしきい値を超えることに応答して、前記帯域幅を高くするステップ（３０８）が含まれることを特徴とする、
実施態様６に記載の方法。
【００４７】
（実施態様８）
出力のエラーを最小限に抑えることによって、システム・コンポーネントの動作を制御するための手段（１１０）と、
前記エラーに応答して、前記制御手段の応答速度を調整するための手段（１２０）とを有する、
システム・コンポーネント（１０１）の出力（１０２）を制御するためのシステム。
【００４８】
（実施態様９）
前記応答速度の調整手段が、前記制御手段に１つ以上のループ・パラメータを適用することによって、前記応答速度を変化させる働きをすることと、前記１つ以上のループ・パラメータによって、前記制御手段の帯域幅が決まることを特徴とする、実施態様８に記載のシステム。
【００４９】
（実施態様１０）
前記応答速度の調整手段が、前記制御手段に１つ以上の離散的ループ・パラメータ集合を適用する（３０６、３０８）ことを特徴とする、実施態様８に記載のシステム。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】システム・コンポーネントの出力を制御するための典型的なシステムを例示した図である。
【図２】本発明の実施形態の１つに従って適応させられるシステム・コンポーネントの出力を制御するための典型的な方法の高レベル・フローチャートである。
【図３】典型的なシステムが典型的なコードを実行する際に実施される、本発明の実施形態の１つによって適応させられる典型的な方法のフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態に従って適応させられる典型的なコンピュータ・システムを例示した図である。
【符号の説明】
【００５１】
１００  システム
１０１  システム・コンポーネント
１０２  システム・コンポーネントの出力
１１０  制御ループ
１２０  ループ・コントローラ・ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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