(57)【要約】【課題】種々の要因で操作量と制御量との関係が変動する制御対象に対して、時間とともに一定速度で変化する制御量を容易かつ正確に実現し得る制御装置等を提供する。【解決手段】制御装置１０は、現在をｎ回目としたとき、ｎ回目の操作量によって制御対象に生じたｎ回目の制御量を示す信号ｃを入力する入力手段１１と、ｎ回目までの操作量及び制御量のデータを蓄積する記憶手段１２と、記憶手段１２に蓄積されたデータを使用して操作量と制御量との関係を求め、入力手段１１から入力したｎ回目の制御量が時間とともに一定速度で変化するように、前記関係に基づいてｎ＋１回目の操作量を算出する算出手段１３と、算出手段１３で算出されたｎ＋１回目の操作量を示す信号ｍを出力する出力手段１４と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2012058591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現在をｎ回目としたとき、ｎ回目の操作量によって制御対象に生じたｎ回目の制御量を示す信号を入力する入力手段と、
ｎ回目までの前記操作量及び前記制御量のデータを蓄積する記憶手段と、
この記憶手段に蓄積された前記データを使用して前記操作量と前記制御量との関係を求め、前記入力手段から入力したｎ回目の前記制御量が時間とともに一定速度で変化するように、前記関係に基づいてｎ＋１回目の前記操作量を算出する算出手段と、
この算出手段で算出されたｎ＋１回目の前記操作量を示す信号を出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の制御装置において、
前記算出手段は、
ｎ−１回目の前記制御量に対するｎ回目の前記制御量の差分の正負がｎ−２回目の前記制御量に対するｎ−１回目の前記制御量の差分の正負と異なった場合に、
前記操作量と前記制御量との関係を無視し、前記ｎ−２回目の前記操作量をｎ＋１回目の前記操作量とする、
ことを特徴とする制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の制御装置において、
ｎ−１回目、ｎ回目及びｎ＋１回目の前記操作量をそれぞれＸ（ｎ−１）、Ｘ（ｎ）及びＸ（ｎ＋１）とし、ｎ−１回目及びｎ回目の前記制御量をそれぞれＹ（ｎ−１）及びＹ（ｎ）とし、目標値をＹ（ｎ）＋ΔＬとしたとき、
前記算出手段は、次式（１）によってｎ＋１回目の前記操作量を算出する、
Ｘ（ｎ＋１）＝［ΔＬ×｛Ｘ（ｎ）−Ｘ（ｎ−１）｝／｛Ｙ（ｎ）−Ｙ（ｎ−１）｝］＋Ｘ（ｎ）  ・・・（１）
ことを特徴とする制御装置。
【請求項４】
請求項３記載の制御装置において、
前記算出手段は、
Ｙ（ｎ）−Ｙ（ｎ−１）＝ΔＬ＋Δαが成り立つ場合、
前記式（１）に代えて次式（２）によってｎ＋１回目の前記操作量を算出する、
Ｘ（ｎ＋１）＝［（ΔＬ−Δα）×｛Ｘ（ｎ）−Ｘ（ｎ−１）｝／｛Ｙ（ｎ）−Ｙ（ｎ−１）｝］＋Ｘ（ｎ）  ・・・（２）
ことを特徴とする制御装置。
【請求項５】
請求項４記載の制御装置において、
前記算出手段は、
前記Δαの絶対値がしきい値を越えた場合にのみ、
前記算出手段は、前記式（１）に代えて前記式（２）によってｎ＋１回目の前記操作量を算出する、
ことを特徴とする制御装置。
【請求項６】
請求項１記載の制御装置において、
前記算出手段は、少なくともｎ−２回目、ｎ−１回目及びｎ回目の前記操作量及び前記制御量のデータを使用して前記操作量と前記制御量との関係を示す近似曲線を求め、この近似曲線に基づいてｎ＋１回目の前記操作量を算出する、
ことを特徴とする制御装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一つに記載の制御装置において、
前記制御対象は、透過する光の減衰量を調節するデバイスであり、前記操作量が電圧であり前記制御量が前記光の減衰量である、
ことを特徴とする制御装置。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか一つに記載の制御装置と、前記制御対象とを含み、
この制御対象は、透過する光の減衰量を調節するデバイスであり、前記操作量が電圧であり前記制御量が前記光の減衰量である、
ことを特徴とする光伝送装置。
【請求項９】
現在をｎ回目としたとき、
ｎ回目の操作量によって制御対象に生じたｎ回目の制御量を示す信号を入力し、
ｎ回目までの前記操作量及び前記制御量のデータを蓄積し、
蓄積した前記データを使用して前記操作量と前記制御量との関係を求め、
入力したｎ回目の前記制御量が時間とともに一定速度で変化するように、前記関係に基づいてｎ＋１回目の前記操作量を算出し、
算出したｎ＋１回目の前記操作量を示す信号を出力する、
ことを特徴とする制御方法。
【請求項１０】
現在をｎ回目としたとき、
ｎ回目の操作量によって制御対象に生じたｎ回目の制御量を示す信号を入力する入力手段、
ｎ回目までの前記操作量及び前記制御量のデータを蓄積する記憶手段、
この記憶手段に蓄積された前記データを使用して前記操作量と前記制御量との関係を求め、前記入力手段から入力したｎ回目の前記制御量が時間とともに一定速度で変化するように、前記関係に基づいてｎ＋１回目の前記操作量を算出する算出手段、及び
この算出手段で算出されたｎ＋１回目の前記操作量を示す信号を出力する出力手段、
としてコンピュータを機能させるための制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標値が時間の関数となる制御を実行する制御装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示された撮像装置では、基準光量及び基準輝度レベル変化量の初期値を起動時又はカメラ調整時に測定し、それらの値と現在の輝度レベル変化量とから、操作量の速度調整を行なっている。
【０００３】
特許文献２に開示された光送信装置では、運用前のトレーニング動作にてバイアスを変化させることにより、モニタ値が減少から増加に変わる点を最小のバイアス点とし、モニタ値が増加から減少に変わる点を最大のバイアス点とし、両点の中間を運用時の初期バイアス点としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２３２７７６号公報
【特許文献２】特開２００６−３１４００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
制御対象の一例として、電圧（操作量）に応じて光の減衰量（制御量）が変化するデバイスについて説明する。そのデバイスが下記のような特性である場合、種々の要因により、電圧に対する光の減衰量の関係が変化するため、一定の変化速度で減衰量を制御することが困難であった。
【０００６】
例えば、電圧に対する減衰量の関係が下記の条件を満たすデバイスでは、例えば図１０［１］に示す<1><2><3>のように、電圧−減衰量特性が変動する。
｛１｝非線形である。
｛２｝個体ごとに異なる。
｛３｝環境条件による依存性（例えば温度依存性等）を有する。
｛４｝経年変化する。
【０００７】
図１０［２］に示すように、電圧と減衰量との関係が直線的であり、かつ、個体差や温度やその他の環境によって直線の傾きが変化しない場合は、電圧を一定幅で変化させることにより、一定の変化速度で減衰量を制御することが容易である。しかし、電圧と減衰量との関係が直線的でないデバイスや、直線的な関係であっても個体差、温度、その他の環境によってその傾きが変化するデバイスがある。それらのデバイスにおいて、電圧を一定幅で変化させることでは、一定の変化速度で減衰量を制御することが困難である。
【０００８】
上記｛１｝〜｛４｝のいずれかの条件を満たすデバイスを制御するには、以下のような方法が考えられる。
【０００９】
（Ａ）電圧対減衰量の相関関係を個々のデバイスごとに実測し、それらの特性データのテーブルをメモリに保存しておき、そのテーブルから次の操作量（制御ステップ）を算出する。
【００１０】
この方法の欠点は、次のとおりである。
・実際の電圧対減衰量の相関関係が実測データと異なる場合、目標値に対するずれが大きくなる。例えば、温度依存性が大きいデバイスでは、温度の変化による減衰量の誤差が大きくなる。
・個体毎に相関関係のデータを取るため、個体ごとに検査工数が必要となり、製品のコストアップとなる。
・温度などの環境条件に特性の依存性がある場合、特性のずれを補償できない。
【００１１】
（Ｂ）これは（Ａ）の改良型である。環境条件を変化させたときの特性データのテーブルも作成してメモリに保存しておき、環境条件の変化によるデバイスの特性変化を補償する。
【００１２】
この方法の欠点は、次のとおりである。
・環境条件の変化を検出するための部品が必要となる。例えば、温度の場合は温度検出用部品や検出回路の追加が必要となることにより、コストアップやサイズの大型化を招く。
・製品出荷時に環境条件を変化させた検査が必要となり、製品の検査時間が増え、製品コストが上昇する。
・相関関係のデータを保存するための大容量メモリが必要となり、製品コストが上昇する。
【００１３】
（Ａ）（Ｂ）両方の欠点は、次のとおりである。
・特性に経年変化があるデバイスでは、経年による変化量は、デバイスによって個体差があり、操作量と制御量との変化の度合いを予想できない。そのため、経年変化による特性の変化に関して補償できない。
【００１４】
特に光伝送装置では、一回運用に入ると、何十年と連続して運用され続ける。その何十年の連続運用中に、環境温度の変化やデバイスの経年変化等によって、操作量と制御量の関係に変化があった場合に、何らかの有効な対応が求められている。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、種々の要因で操作量と制御量との関係が変動する制御対象に対して、時間とともに一定速度で変化する制御量を容易かつ正確に実現し得る制御装置等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る制御装置は、
現在をｎ回目としたとき、ｎ回目の操作量によって制御対象に生じたｎ回目の制御量を示す信号を入力する入力手段と、
ｎ回目までの前記操作量及び前記制御量のデータを蓄積する記憶手段と、
この記憶手段に蓄積された前記データを使用して前記操作量と前記制御量との関係を求め、前記入力手段から入力したｎ回目の前記制御量が時間とともに一定速度で変化するように、前記関係に基づいてｎ＋１回目の前記操作量を算出する算出手段と、
この算出手段で算出されたｎ＋１回目の前記操作量を示す信号を出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る光伝送装置は、
本発明に係る制御装置と、前記制御対象とを含み、
この制御対象は、透過する光の減衰量を調節するデバイスであり、前記操作量が電圧であり前記制御量が前記光の減衰量である、
ことを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る制御方法は、
現在をｎ回目としたとき、
ｎ回目の操作量によって制御対象に生じたｎ回目の制御量を示す信号を入力し、
ｎ回目までの前記操作量及び前記制御量のデータを蓄積し、
蓄積した前記データを使用して前記操作量と前記制御量との関係を求め、
入力したｎ回目の前記制御量が時間とともに一定速度で変化するように、前記関係に基づいてｎ＋１回目の前記操作量を算出し、
算出したｎ＋１回目の前記操作量を示す信号を出力する、
ことを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る制御プログラムは、
現在をｎ回目としたとき、
ｎ回目の操作量によって制御対象に生じたｎ回目の制御量を示す信号を入力する入力手段、
ｎ回目までの前記操作量及び前記制御量のデータを蓄積する記憶手段、
この記憶手段に蓄積された前記データを使用して前記操作量と前記制御量との関係を求め、前記入力手段から入力したｎ回目の前記制御量が時間とともに一定速度で変化するように、前記関係に基づいてｎ＋１回目の前記操作量を算出する算出手段、及び
この算出手段で算出されたｎ＋１回目の前記操作量を示す信号を出力する出力手段、
としてコンピュータを機能させるためのものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の制御装置によれば、現在までの操作量及び制御量のデータから現在における操作量と制御量との関係を求め、この関係に基づいて次の操作量を予測することにより、操作量と制御量との関係がどのように変動しても、これに追従できるので、時間とともに一定速度で変化する制御量を容易かつ正確に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態１を示すブロック図であり、図１［１］は制御装置であり、図１［２］は光伝送装置である。
【図２】実施形態１の制御装置における動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】実施形態１における時間と目標値との関係を示すグラフである。
【図４】実施形態１における電圧−減衰量特性を示すグラフであり、図４［１］は電圧を増加させていく場合の操作量の求め方を示し、図４［２］は電圧を減少させてく場合の操作量の求め方を示す。
【図５】実施形態１における電圧−減衰量特性の他の例を示すグラフである。
【図６】実施形態２の制御装置における動作の一例を示すフローチャートである。
【図７】実施形態２における電圧−減衰量特性を示すグラフであり、図７［１］は極値を有する例を示し、図７［２］は温度依存性を示す。
【図８】実施形態２における電圧−減衰量特性を示すグラフであり、図８［１］は操作量の求め方を示し、図８［２］は極値を有する他の例を示す。
【図９】実施形態３における電圧−減衰量特性を示すグラフであり、操作量の求め方を示す。
【図１０】図１０［１］は電圧−減衰量特性が変動する例を示すグラフであり、図１０［２］は電圧と減衰量との関係が直線的になる例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という。）について説明する。
【００２３】
［実施形態１］
図１は実施形態１を示すブロック図であり、図１［１］は制御装置であり、図１［２］は光伝送装置である。図２は、図１［１］の制御装置における動作の一例を示すフローチャートである。以下、これらの図面に基づき説明する。
【００２４】
図１［１］に示すように、本実施形態１の制御装置１０は、現在をｎ回目としたとき、ｎ回目の操作量によって制御対象に生じたｎ回目の制御量を示す信号ｃを入力する入力手段１１と、ｎ回目までの操作量及び制御量のデータを蓄積する記憶手段１２と、記憶手段１２に蓄積されたデータを使用して操作量と制御量との関係を求め、入力手段１１から入力したｎ回目の制御量が時間とともに一定速度で変化するように、前記関係に基づいてｎ＋１回目の操作量を算出する算出手段１３と、算出手段１３で算出されたｎ＋１回目の操作量を示す信号ｍを出力する出力手段１４と、を備えたことを特徴とする。
【００２５】
例えば、算出手段１３は、次のように動作する。ここで、ｎ−１回目、ｎ回目及びｎ＋１回目の操作量をそれぞれＸ（ｎ−１）、Ｘ（ｎ）及びＸ（ｎ＋１）とし、ｎ−１回目及びｎ回目の制御量をそれぞれＹ（ｎ−１）及びＹ（ｎ）とし、目標値をＹ（ｎ）＋ΔＬとする。このとき、算出手段１３は、次式（１）によってｎ＋１回目の操作量Ｘ（ｎ＋１）を算出する。
Ｘ（ｎ＋１）＝［ΔＬ×｛Ｘ（ｎ）−Ｘ（ｎ−１）｝／｛Ｙ（ｎ）−Ｙ（ｎ−１）｝］＋Ｘ（ｎ）  ・・・（１）
【００２６】
次に、制御装置１０の具体的な動作の一例について、図１［１］及び図２に基づき説明する。まず、ｎを「１」とし（ステップ１０１）、入力手段１１が制御量Ｙ（ｎ）を示す信号ｃを入力し（ステップ１０２）、記憶手段１２が制御量Ｙ（ｎ）のデータを保存する（ステップ１０３）。続いて、算出手段１３が前述の式（１）を用いて操作量Ｘ（ｎ＋１）を算出する（ステップ１０４）。なお、図示しないが、ｎ＝１のときは、エラーにならないように、適当な値を操作量Ｘ（２）に設定する。続いて、記憶手段１２が操作量Ｘ（ｎ＋１）のデータを保存し（ステップ１０５）、出力手段１４が操作量Ｘ（ｎ＋１）を示す信号ｍを出力する（ステップ１０６）。続いて、ｎ＋１をｎとし（ステップ１０７）、ｎが最終値でなければステップ１０２へ戻り、ｎが最終値であれば終了する（ステップ１０８）。
【００２７】
本実施形態１の制御装置１０によれば、現在までの操作量及び制御量のデータから現在における操作量と制御量との関係を求め、この関係に基づいて次の操作量を予測することにより、操作量と制御量との関係がどのように変動しても、これに追従できるので、時間とともに一定速度で変化する制御量を容易かつ正確に実現できる。
【００２８】
本実施形態１の制御方法は、制御装置１０の動作を方法の発明として捉えたものであり、次のステップを含む。現在をｎ回目としたとき、ｎ回目の操作量によって制御対象に生じたｎ回目の制御量を示す信号ｃを入力する（ステップ１０２）。ｎ回目までの操作量及び制御量のデータを蓄積する（ステップ１０３，１０５）。蓄積したデータを使用して操作量と制御量との関係を求め、入力したｎ回目の制御量が時間とともに一定速度で変化するように、前記関係に基づいてｎ＋１回目の操作量を算出する（ステップ１０４）。算出したｎ＋１回目の操作量を示す信号ｍを出力する（ステップ１０６）。
【００２９】
制御装置１０は、例えば、入出力インタフェース、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＣＰＵを有するコンピュータと、そのプログラムとから構成することができる。本実施形態１の制御プログラムは、コンピュータを制御装置１０の各手段として機能させるためのものである。すなわち、本実施形態１の制御プログラムは、現在をｎ回目としたとき、ｎ回目の操作量によって制御対象に生じたｎ回目の制御量を示す信号ｃを入力する入力手段１１、ｎ回目までの操作量及び制御量のデータを蓄積する記憶手段１２、記憶手段１２に蓄積されたデータを使用して操作量と制御量との関係を求め、入力手段１１から入力したｎ回目の制御量が時間とともに一定速度で変化するように、前記関係に基づいてｎ＋１回目の操作量を算出する算出手段１３、及び、算出手段１３で算出されたｎ＋１回目の操作量を示す信号ｍを出力する出力手段１４として、コンピュータを機能させるためのものである。ＣＰＵは、ＲＯＭ又はＲＡＭから制御プログラムを一行ずつ読み込み、解釈し、実行する。
【００３０】
本実施形態１の制御方法及び制御プログラムも、制御装置１０と同様の作用及び効果を奏する。
【００３１】
図１［２］に示すように、本実施形態１の光伝送装置３０は、制御装置１０と制御対象３２とを含み、他に入力部３１、分岐部３３、出力部３４、駆動部３５、モニタ部３６、Ｄ／Ａ変換部３７及びＡ／Ｄ変換部３８を備えている。制御装置１０は、制御部２１とデータ記録部２２とからなる。制御部２１は入力手段１１、算出手段１３及び出力手段１４に相当し、データ記録部２２は記憶手段１２に相当する。制御対象３２は、透過する光の減衰量を調節するデバイスであり、操作量が電圧であり制御量が光の減衰量である。
【００３２】
本実施形態１の光伝送装置３０によれば、本実施形態１の制御装置１０を含むことにより、電圧と光の減衰量との関係がどのように変動しても、これに追従できるので、時間とともに一定速度で変化する光の減衰量を容易かつ正確に実現できる。特に光伝送装置３０は、その設置場所で調整や修理をすることが非常に困難である。そのため、制御装置１０によって光伝送装置３０を自動的に調整できることは、光伝送装置３０にとって極めて有用である。
【００３３】
以下、図１［２］及び図３乃至図５に基づき、実施形態１について更に詳しく説明する。
【００３４】
図１［２］に示すように、分岐部３３は、制御対象３２からの出力を、出力部３４とモニタ部３６とに分岐する。モニタ部３６は、出力の一部（例えば光パワー）を電気信号（例えば電圧）に変換する。Ａ／Ｄ変換部３８は、出力モニタの電気信号（例えば電圧）をＡ／Ｄ変換する。データ記録部２２は、Ａ／Ｄ変換部３８にて量子化された現在及び直前の数回分の出力モニタ値と制御部２１の出力値とを、データとして蓄積する機能を有する。制御部２１は、データ記録部２２に蓄積された情報から、制御対象３２の制御量のステップが一定となるような操作量を算出し、Ｄ／Ａ変換部３７に出力する。Ｄ／Ａ変換部３７は、制御部２１の出力をＤ／Ａ変換する。駆動部３５は、Ｄ／Ａ変換部３７の出力に応じた、例えば、電圧や電流等を制御対象３２に与えることで、制御対象３２の出力を変化させる。
【００３５】
ここで、制御対象３２は、制御対象３２に印加する電圧により、透過する光の減衰量が変化するデバイスであるとする。
【００３６】
入力部３１に入力される光パワーは、一定である。制御装置１０は、制御対象３２への電圧を適切に制御することにより、出力部３４からの光出力を一定速度で変化させる（出力制御の速度を一定にする）。換言すると、図３に示すように、目標値は、一定値に達するまで、時間とともに一定速度で変化する。
【００３７】
つまり、出力部３４の出力の変化速度をΔＬが一定となるように、電圧の変化量ΔＸを、以下のように算出する。データ記録部２２に保存された、現在と前回の制御出力値（操作量）をそれぞれ、Ｘ（ｎ）、Ｘ（ｎ−１）とし、またデータ記録部２２に保存された現在と前回の出力モニタ値（制御量）をそれぞれＹ（ｎ）、Ｙ（ｎ−１）とする。Ｘ（ｎ）、Ｘ（ｎ−１）、Ｙ（ｎ）、Ｙ（ｎ−１）の各値から、出力部３４の出力の変化速度がΔＬ一定となるように、電圧の変化量ΔＸを、以下のように算出する（図４［１］参照）。
【００３８】
ΔＸ＝ΔＬ×［｛Ｘ（ｎ）−Ｘ（ｎ−１）｝／｛Ｙ（ｎ）−Ｙ（ｎ−１）｝］
ここで、Ｙ（ｎ）は、Ａ／Ｄ変換部３８から出力された、現在の制御対象３２の出力モニタの記憶値である。Ｙ（ｎ−１）は、データ記録部２２に蓄積された、前回の制御対象３２の出力モニタの記憶値である。Ｘ（ｎ）は、制御部２１の現在の出力電圧である。Ｘ（ｎ−１）は、データ記録部２２に蓄積された、制御部２１の前回の出力電圧である。
【００３９】
例えば、制御対象３２の特性が図４［１］のようになるとする。この場合、出力部３４からの出力を減少させるために、制御対象３２が減衰量を増加させていくには、制御部２１は次の出力電圧Ｘ（ｎ＋１）を以下のように設定する。
Ｘ（ｎ＋１）＝Ｘ（ｎ）＋ΔＸ
【００４０】
逆に、出力部３４の出力を上昇させるために、図４［２］のように制御対象３２の減衰量を減少させていくには、制御部２１は次の出力電圧Ｘ（ｎ＋１）を以下のように設定する。
Ｘ（ｎ＋１）＝Ｘ（ｎ）−ΔＸ
【００４１】
制御ループの速度をあげ、ΔＸを小さくすることできれば、実際の変化量との差Δαは小さくなる。
【００４２】
図５に示す制御対象は、図４［１］の特性とは逆で、電圧の増加に対して、減衰量が減少する特性である。このような制御対象に対しても、同様な考え方で本実施形態１を適用できる。
【００４３】
次に、本実施形態１について総括する。
【００４４】
種々の条件で特性が変化するような制御対象においては、出力の変化速度を一定に制御することが困難であった。本実施形態１では、前回の制御量をもとに予測して制御するため、上記のような問題が回避される。
【００４５】
つまり、制御量の変化速度を一定にするために、蓄積しておいた直前の電圧及び減衰量のデータから、出力部の出力の変化速度をΔＬが一定となるように、制御出力の変化量ΔＸを予測する。これにより操作量を算出することで、出力の変化速度を一定に近づけた制御が可能となる。
【００４６】
換言すると、本実施形態１は、目標値に対して一定の変化速度にて制御することを目的としている（図３）。その特徴は、制御量の変化速度を一定とするために、直前の何回かの操作量及び制御量を蓄積しておき、それらの関係から次の制御量の変化がΔＬとなるような操作量を予測して、制御対象の出力制御をすることである。操作量と制御量との関係が一定ではなく、種々の条件により変化するような制御対象において特に有効である。
【００４７】
電圧と減衰量との関係が、種々の条件で変化し、一意に定まらない場合、出力の変化速度を一定にして、出力制御することが難しい。本実施形態１では、現在の電圧及び減衰量とデータ記録部に蓄積された直前の電圧及び減衰量との関係から、出力部の変化速度をΔＬ一定となるように、操作量を算出して制御対象の出力制御をすることで、出力の変化速度を一定に近づけることが可能となる。
【００４８】
［実施形態２］
図６は、実施形態２の制御装置における動作の一例を示すフローチャートである。以下、図１及び図６に基づき、実施形態２について説明する。
【００４９】
図１を用いて実施形態２を説明する理由は、実施形態２は、算出手段１３の動作の一部が実施形態１と異なる点を除き、実施形態１と同じであることによる。実施形態２における算出手段１３は、ｎ−１回目の制御量に対するｎ回目の制御量の差分の正負がｎ−２回目の制御量に対するｎ−１回目の制御量の差分の正負と異なった場合に、操作量と制御量との関係を無視し、ｎ−２回目の操作量をｎ＋１回目の操作量とする。
【００５０】
より具体的な一例を述べる。ｎ−２回目、ｎ−１回目及びｎ回目の制御量を、それぞれＹ（ｎ−２）、Ｙ（ｎ−１）、Ｙ（ｎ）とする。このとき、算出手段１３は、次式（３）が成り立つ場合に、操作量と制御量との関係を無視し、ｎ−２回目の操作量をｎ＋１回目の操作量とする。
｛Ｙ（ｎ−２）−Ｙ（ｎ−１）｝×｛Ｙ（ｎ−１）−Ｙ（ｎ）｝≦０  ・・・（３）
【００５１】
次に、図６のフローチャートを併用して説明する。図６において、図２と同じステップは図２と同じ符号を付し、図２と異なるステップについて説明する。記憶手段１２が制御量Ｙ（ｎ）を保存した後（ステップ１０３）、算出手段１３はｎ≧３であるか否かを判断する（ステップ２０１）。ｎ≧３であれば、算出手段１３は、前述の式（３）が成り立つか否かを判断し（ステップ２０２）、式（３）が成り立たてばｎ−２回目の操作量をｎ＋１回目の操作量とし（ステップ２０３）、ステップ１０５へ進む。ｎ≧３でない場合、及び、式（３）が成り立たたない場合は、いずれもステップ１０４へ進む。
【００５２】
本実施形態２によれば、制御量の増加傾向又は減少傾向の反転の有無を検出し、反転が検出された場合に二回前の操作量に戻すことにより、制御対象の操作量−制御量特性が変動し、かつその操作量−制御量特性に極値（極大値又は極小値）があるときでも、時間とともに一定速度で変化する制御量がこの極値を跨いで変化することがないので、異常な動作を防止できる。
【００５３】
本実施形態２のその他の構成、作用及び効果は、実施形態１と同様である。以下、図７及び図８に基づき、本実施形態２について更に詳しく説明する。
【００５４】
制御対象の電圧に対する減衰量の特性が図７［１］のような場合を考える。図７［１］において、減衰量のピークＢ点よりも電圧が低い側では、電圧の増加に対して減衰量が増加する。一方、ピークＢ点よりも電圧が高い側では、電圧の増加に対して減衰量が減少する逆特性となる。
【００５５】
通常の制御方式では、ピークＢを超えた後では、電圧に対する減衰量の傾斜の符号が逆転するため、正帰還となる。そのため、電圧が最大値で貼りつき、以降、正常な制御ができなくなる。この問題を回避するために、ピークＢを超えないように、電圧に上限値を設ける必要がある。
【００５６】
しかし、前述の条件｛１｝〜｛４｝に示したような種々の条件により、ピーク電圧Ｂが変化する場合は、リミットとなる上限電圧を決めることができない場合がある。例えば、図７［２］に示すように、温度特性を持っている制御対象に関しては、例えば温度Ｔ１で、減衰量が最大となるＶ１Ｂの電圧で固定的に、電圧の最大値にリミットをかけた場合のことを考える。温度Ｔ１から温度Ｔ２に変化した場合、減衰量Ｌｃにおける必要な電圧はＶｃである。しかし、電圧Ｖｃは上限値Ｖ１Ｂよりも大きいことから、Ｖ１Ｂを超えられず、減衰量がＬ２１までしか上昇しないので、必要な減衰量Ｌｃ（＞Ｌ２１）を確保できない、という問題が生じる。
【００５７】
そこで、本実施形態２の方式では、今回と前回との電圧−減衰量の変化量から、電圧の変化方向に対する減衰量の極性を判定し、ピークＢを越えないようにすることで、上記の問題を回避する。
【００５８】
例えば、図７［１］において、制御対象の減衰量が最大となる電圧ＶＢよりも電圧の低い側では、電圧の増加に対して減衰量が増加しているので、この状態の極性を正とする。一方、図７［１］において、電圧ＶＢよりも電圧が高い側では、電圧の増加に対して減衰量が減っているので、極性は逆の負となる。
【００５９】
電圧変化に対する減衰量変化において、有効な極性（正又は負）を決めておき、その極性が、決めていた方向と逆となった場合は、次回の電圧設定を、二回前の電圧設定に戻す。一回分ではなく、二回分戻す理由を説明する。図８［１］において、有効な極性を正して、電圧Ｘ（ｎ−２）とＸ（ｎ−１）との間に減衰量のピークがある場合、電圧Ｘ（ｎ−２）とＸ（ｎ−１）との間の極性は正であるが、電圧Ｘ（ｎ−２）とＸ（ｎ−１）との間で極性が負となる。この状態で、一回前の値Ｘ（ｎ−１）は、減衰量のピークＢを超えた値である。二回前であれば、減衰量のピークＢを超える前の電圧となる。
【００６０】
本実施形態２によれば、固定的なリミットを設定せずに、減衰量のピークＢを超えないようにすることで、図７［２］のような温度特性を持つデバイスでも、制御が異常となることを回避できる。
【００６１】
上記の説明は、図８［２］のように、図７［１］と逆の特性を持っているものに対しても、同様な考え方で適用できる。
【００６２】
次に、実施形態２について総括する。
【００６３】
図７に示すように、操作量と制御量との関係に変曲点がある場合、変曲点を超えると正常な制御が行えなくなる。実施形態２は、直前の何回かの操作量及び制御量のデータを蓄積しておき、操作量に対する制御量の変化の極性が反転した場合に、変曲点を超えないように操作量を戻すことにより、制御が異常となることを防止する。本実施形態２は、変曲点が種々の条件によって変化する場合において特に有効である。
【００６４】
［実施形態３］
図９は、実施形態３における電圧−減衰量特性を示すグラフであり、操作量の求め方を示す。以下、図１及び図９に基づき、実施形態３について説明する。
【００６５】
図１を用いて実施形態３を説明する理由は、実施形態３は、算出手段１３の動作の一部が実施形態１と異なる点を除き、実施形態１と同じであることによる。本実施形態３における算出手段１３は、少なくともｎ−２回目、ｎ−１回目及びｎ回目の操作量及び制御量のデータを使用して操作量と制御量との関係を示す近似曲線を求め、この近似曲線に基づいてｎ＋１回目の操作量を算出する。実施形態３によれば、より正確に操作量を算出できる。
【００６６】
本実施形態３のその他の構成、作用及び効果は、実施形態１、２と同様である。以下、本実施形態３について、更に詳しく説明する。
【００６７】
次回の電圧変化量ΔＸを算出する際に、実施形態１では、現在と前回との二つの電圧及び減衰量のデータから算出していた。これに対し、本実施形態３では、現在と過去の三点以上の多点のデータから近似曲線を算出して、制御量の変化が一定のステップΔＬとなるように、次回の電圧変化量ΔＸを算出して設定する。図９は、三点のデータから近似曲線を算出する例である。
【００６８】
［実施形態４］
次に、図１に基づき、実施形態４について説明する。
【００６９】
図１を用いて実施形態４を説明する理由は、実施形態４は、算出手段１３の動作の一部が実施形態１と異なる点を除き、実施形態１と同じであることによる。本実施形態４における算出手段１３は、次のように動作する。
【００７０】
Ｙ（ｎ）−Ｙ（ｎ−１）＝ΔＬ＋Δαが成り立つ場合、
前述の式（１）に代えて次式（２）によってｎ＋１回目の操作量を算出する。
Ｘ（ｎ＋１）＝［（ΔＬ−Δα）×｛Ｘ（ｎ）−Ｘ（ｎ−１）｝／｛Ｙ（ｎ）−Ｙ（ｎ−１）｝］＋Ｘ（ｎ）  ・・・（２）
【００７１】
また、算出手段１３は、Δαの絶対値がしきい値を越えた場合にのみ、式（１）に代えて式（２）によってｎ＋１回目の操作量を算出するようにしてもよい。
【００７２】
本実施形態４のその他の構成、作用及び効果は、実施形態１〜３と同様である。以下、本実施形態４について、更に詳しく説明する。
【００７３】
実施形態１〜３の方式により制御した後に、期待の減衰量の変化量ΔＬに対して、実際の減衰量がΔＬ’との差分がΔαあったとする。その際、本実施形態４では、その次の減衰量の変化量がΔＬ−Δαとなるように、電圧の変化量ΔＸ’を算出することで、前回の制御速度のズレを補正することが可能となる。
【００７４】
この場合、Δαがしきい値を超えたときだけ、次の減衰量の変化量の目標値をΔＬ−Δαに変更して、電圧ΔＸ‘を算出するようにしてもよい。この場合、Δαがしきい値以下である場合は、ΔＬを減衰量の目標値として、ΔＸを算出し、次回の電圧を算出する。
【００７５】
［他の実施形態］
実施形態１〜３では、制御対象を、電圧による光減衰量を変化させるデバイスとした。本発明は、このようなデバイス以外のものを制御対象として使用してもよい。
【００７６】
以上、上記各実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。また、本発明には、上記各実施形態の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。
【００７７】
上記の実施形態の一部又は全部は以下の付記のようにも記載され得るが、本発明は以下の構成に限定されるものではない。
【００７８】
（付記１）現在をｎ回目としたとき、ｎ回目の操作量によって制御対象に生じたｎ回目の制御量を示す信号を入力する入力手段と、
ｎ回目までの前記操作量及び前記制御量のデータを蓄積する記憶手段と、
この記憶手段に蓄積された前記データを使用して前記操作量と前記制御量との関係を求め、前記入力手段から入力したｎ回目の前記制御量が時間とともに一定速度で変化するように、前記関係に基づいてｎ＋１回目の前記操作量を算出する算出手段と、
この算出手段で算出されたｎ＋１回目の前記操作量を示す信号を出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする制御装置。
【００７９】
（付記２）付記１記載の制御装置において、
前記算出手段は、
ｎ−１回目の前記制御量に対するｎ回目の前記制御量の差分の正負がｎ−２回目の前記制御量に対するｎ−１回目の前記制御量の差分の正負と異なった場合に、
前記操作量と前記制御量との関係を無視し、前記ｎ−２回目の前記操作量をｎ＋１回目の前記操作量とする、
ことを特徴とする制御装置。
【００８０】
（付記３）付記１又は２記載の制御装置において、
ｎ−１回目、ｎ回目及びｎ＋１回目の前記操作量をそれぞれＸ（ｎ−１）、Ｘ（ｎ）及びＸ（ｎ＋１）とし、ｎ−１回目及びｎ回目の前記制御量をそれぞれＹ（ｎ−１）及びＹ（ｎ）とし、目標値をＹ（ｎ）＋ΔＬとしたとき、
前記算出手段は、次式（１）によってｎ＋１回目の前記操作量を算出する、
Ｘ（ｎ＋１）＝［ΔＬ×｛Ｘ（ｎ）−Ｘ（ｎ−１）｝／｛Ｙ（ｎ）−Ｙ（ｎ−１）｝］＋Ｘ（ｎ）  ・・・（１）
ことを特徴とする制御装置。
【００８１】
（付記４）付記３記載の制御装置において、
前記算出手段は、
Ｙ（ｎ）−Ｙ（ｎ−１）＝ΔＬ＋Δαが成り立つ場合、
前記式（１）に代えて次式（２）によってｎ＋１回目の前記操作量を算出する、
Ｘ（ｎ＋１）＝［（ΔＬ−Δα）×｛Ｘ（ｎ）−Ｘ（ｎ−１）｝／｛Ｙ（ｎ）−Ｙ（ｎ−１）｝］＋Ｘ（ｎ）  ・・・（２）
ことを特徴とする制御装置。
【００８２】
（付記５）付記４記載の制御装置において、
前記算出手段は、
前記Δαの絶対値がしきい値を越えた場合にのみ、
前記算出手段は、前記式（１）に代えて前記式（２）によってｎ＋１回目の前記操作量を算出する、
ことを特徴とする制御装置。
【００８３】
（付記６）付記１記載の制御装置において、
前記算出手段は、少なくともｎ−２回目、ｎ−１回目及びｎ回目の前記操作量及び前記制御量のデータを使用して前記操作量と前記制御量との関係を示す近似曲線を求め、この近似曲線に基づいてｎ＋１回目の前記操作量を算出する、
ことを特徴とする制御装置。
【００８４】
（付記７）付記１乃至６のいずれか一つに記載の制御装置において、
前記制御対象は、透過する光の減衰量を調節するデバイスであり、前記操作量が電圧であり前記制御量が前記光の減衰量である、
ことを特徴とする制御装置。
【００８５】
（付記８）付記１乃至６のいずれか一つに記載の制御装置と、前記制御対象とを含み、
この制御対象は、透過する光の減衰量を調節するデバイスであり、前記操作量が電圧であり前記制御量が前記光の減衰量である、
ことを特徴とする光伝送装置。
【００８６】
（付記１１）現在をｎ回目としたとき、
ｎ回目の操作量によって制御対象に生じたｎ回目の制御量を示す信号を入力し、
ｎ回目までの前記操作量及び前記制御量のデータを蓄積し、
蓄積した前記データを使用して前記操作量と前記制御量との関係を求め、
入力したｎ回目の前記制御量が時間とともに一定速度で変化するように、前記関係に基づいてｎ＋１回目の前記操作量を算出し、
算出したｎ＋１回目の前記操作量を示す信号を出力する、
ことを特徴とする制御方法。
【００８７】
（付記１２）付記１１記載の制御方法において、
ｎ−１回目の前記制御量に対するｎ回目の前記制御量の差分の正負がｎ−２回目の前記制御量に対するｎ−１回目の前記制御量の差分の正負と異なった場合に、
前記操作量と前記制御量との関係を無視し、前記ｎ−２回目の前記操作量をｎ＋１回目の前記操作量とする、
ことを特徴とする制御方法。
【００８８】
（付記１３）付記１１又は１２記載の制御方法において、
ｎ−１回目、ｎ回目及びｎ＋１回目の前記操作量をそれぞれＸ（ｎ−１）、Ｘ（ｎ）及びＸ（ｎ＋１）とし、ｎ−１回目及びｎ回目の前記制御量をそれぞれＹ（ｎ−１）及びＹ（ｎ）とし、目標値をＹ（ｎ）＋ΔＬとしたとき、
次式（１）によってｎ＋１回目の前記操作量を算出する、
Ｘ（ｎ＋１）＝［ΔＬ×｛Ｘ（ｎ）−Ｘ（ｎ−１）｝／｛Ｙ（ｎ）−Ｙ（ｎ−１）｝］＋Ｘ（ｎ）  ・・・（１）
ことを特徴とする制御方法。
【００８９】
（付記１４）付記１３記載の制御方法において、
Ｙ（ｎ）−Ｙ（ｎ−１）＝ΔＬ＋Δαが成り立つ場合、
前記式（１）に代えて次式（２）によってｎ＋１回目の前記操作量を算出する、
Ｘ（ｎ＋１）＝［（ΔＬ−Δα）×｛Ｘ（ｎ）−Ｘ（ｎ−１）｝／｛Ｙ（ｎ）−Ｙ（ｎ−１）｝］＋Ｘ（ｎ）  ・・・（２）
ことを特徴とする制御方法。
【００９０】
（付記１５）付記１４記載の制御方法において、
前記Δαの絶対値がしきい値を越えた場合にのみ、
前記算出手段は、前記式（１）に代えて前記式（２）によってｎ＋１回目の前記操作量を算出する、
ことを特徴とする制御方法。
【００９１】
（付記１６）付記１１記載の制御方法において、
少なくともｎ−２回目、ｎ−１回目及びｎ回目の前記操作量及び前記制御量のデータを使用して前記操作量と前記制御量との関係を示す近似曲線を求め、この近似曲線に基づいてｎ＋１回目の前記操作量を算出する、
ことを特徴とする制御方法。
【００９２】
（付記１７）付記１１乃至１６のいずれか一つに記載の制御方法において、
前記制御対象は、透過する光の減衰量を調節するデバイスであり、前記操作量が電圧であり前記制御量が前記光の減衰量である、
ことを特徴とする制御方法。
【００９３】
（付記２１）現在をｎ回目としたとき、
ｎ回目の操作量によって制御対象に生じたｎ回目の制御量を示す信号を入力する入力手段、
ｎ回目までの前記操作量及び前記制御量のデータを蓄積する記憶手段、
この記憶手段に蓄積された前記データを使用して前記操作量と前記制御量との関係を求め、前記入力手段から入力したｎ回目の前記制御量が時間とともに一定速度で変化するように、前記関係に基づいてｎ＋１回目の前記操作量を算出する算出手段、及び
この算出手段で算出されたｎ＋１回目の前記操作量を示す信号を出力する出力手段、
としてコンピュータを機能させるための制御プログラム。
【００９４】
（付記２２）付記２１記載の制御プログラムにおいて、
前記算出手段は、
ｎ−１回目の前記制御量に対するｎ回目の前記制御量の差分の正負がｎ−２回目の前記制御量に対するｎ−１回目の前記制御量の差分の正負と異なった場合に、
前記操作量と前記制御量との関係を無視し、前記ｎ−２回目の前記操作量をｎ＋１回目の前記操作量とする、
ことを特徴とする制御プログラム。
【００９５】
（付記２３）付記２１又は２２記載の制御プログラムにおいて、
ｎ−１回目、ｎ回目及びｎ＋１回目の前記操作量をそれぞれＸ（ｎ−１）、Ｘ（ｎ）及びＸ（ｎ＋１）とし、ｎ−１回目及びｎ回目の前記制御量をそれぞれＹ（ｎ−１）及びＹ（ｎ）とし、目標値をＹ（ｎ）＋ΔＬとしたとき、
前記算出手段は、次式（１）によってｎ＋１回目の前記操作量を算出する、
Ｘ（ｎ＋１）＝［ΔＬ×｛Ｘ（ｎ）−Ｘ（ｎ−１）｝／｛Ｙ（ｎ）−Ｙ（ｎ−１）｝］＋Ｘ（ｎ）  ・・・（１）
ことを特徴とする制御プログラム。
【００９６】
（付記２４）付記２３記載の制御プログラムにおいて、
前記算出手段は、
Ｙ（ｎ）−Ｙ（ｎ−１）＝ΔＬ＋Δαが成り立つ場合、
前記式（１）に代えて次式（２）によってｎ＋１回目の前記操作量を算出する、
Ｘ（ｎ＋１）＝［（ΔＬ−Δα）×｛Ｘ（ｎ）−Ｘ（ｎ−１）｝／｛Ｙ（ｎ）−Ｙ（ｎ−１）｝］＋Ｘ（ｎ）  ・・・（２）
ことを特徴とする制御プログラム。
【００９７】
（付記２５）付記２４記載の制御プログラムにおいて、
前記算出手段は、
前記Δαの絶対値がしきい値を越えた場合にのみ、
前記算出手段は、前記式（１）に代えて前記式（２）によってｎ＋１回目の前記操作量を算出する、
ことを特徴とする制御プログラム。
【００９８】
（付記２６）付記２１記載の制御プログラムにおいて、
前記算出手段は、少なくともｎ−２回目、ｎ−１回目及びｎ回目の前記操作量及び前記制御量のデータを使用して前記操作量と前記制御量との関係を示す近似曲線を求め、この近似曲線に基づいてｎ＋１回目の前記操作量を算出する、
ことを特徴とする制御プログラム。
【００９９】
（付記２７）付記２１乃至２６のいずれか一つに記載の制御プログラムにおいて、
前記制御対象は、透過する光の減衰量を調節するデバイスであり、前記操作量が電圧であり前記制御量が前記光の減衰量である、
ことを特徴とする制御プログラム。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明は、  本発明は、目標値が時間の関数となる制御を実行する制御装置等、例えば光伝送装置に利用可能である。
【符号の説明】
【０１０１】
１０  制御装置
１１  入力手段
１２  記憶手段
１３  算出手段
１４  出力手段
２１  制御部
２２  データ記録部
３０  光伝送装置
３１  入力部
３２  制御対象
３３  分岐部
３４  出力部
３５  駆動部
３６  モニタ部
３７  Ｄ／Ａ変換部
３８  Ａ／Ｄ変換部
【図１】
2012058591.tif 000003
【図２】
2012058591.tif 000004
【図３】
2012058591.tif 000005
【図４】
2012058591.tif 000006
【図５】
2012058591.tif 000007
【図６】
2012058591.tif 000008
【図７】
2012058591.tif 000009
【図８】
2012058591.tif 000010
【図９】
2012058591.tif 000011
【図１０】
2012058591.tif 000012