(57)【要約】【課題】マルチパラメトリック計画法では制御系に適用する制御則が定義できない状態空間領域が拘束条件内にあっても、その制御系に破綻が生じることを防止できる、制御装置を提供すること。【解決手段】制御系に設定される拘束条件Ｃ１内の第１の状態空間領域（例えば、Ａ５，Ａ６，Ａ７，Ａ１０，Ａ１１）で使用される第１のコントローラと、拘束条件Ｃ１内で前記第１の状態空間領域とは別の第２の状態空間領域（例えば、Ａ１〜Ａ４，Ａ８，Ａ９，Ａ１２〜Ａ１６）で使用され、前記第１の状態空間領域に前記制御系の状態を収束させる第２のコントローラと、前記制御系の状態が属する状態空間領域に応じて、前記第１のコントローラと前記第２のコントローラの使用を選択する選択部とを備える、制御装置。【選択図】図１
2013134741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御系に設定される拘束条件内の第１の状態空間領域で使用される第１のコントローラと、
前記拘束条件内で前記第１の状態空間領域とは別の第２の状態空間領域で使用され、前記第１の状態空間領域に前記制御系の状態を収束させる第２のコントローラと、
前記制御系の状態が属する状態空間領域に応じて、前記第１のコントローラと前記第２のコントローラの使用を選択する選択部とを備える、制御装置。
【請求項２】
前記第１のコントローラは、前記制御系の状態が前記第１の状態空間領域内のどの領域に属するのかに応じて、前記制御系に適用する制御則を切り替える、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記第１のコントローラで適用される制御則は、マルチパラメトリック計画法に基づいて導出される、請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記第２の状態空間領域は、前記マルチパラメトリック計画法に基づいて制御則が定義されない第３の状態空間領域が含まれる、請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記第３の状態空間領域に割り当てられる制御則は、前記第２の状態空間領域のうち前記第３の状態空間領域とは別の第４の状態空間領域に割り当てられる制御則と同じである、請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記第２のコントローラで適用される制御則は、スライディングモード制御による制御則である、請求項１から５のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項７】
モータと、前記モータを制御する制御装置とを有する射出成形機であって、
前記制御装置は、
前記モータを含む制御系に設定される拘束条件内において被駆動体の推力の大きさが所定値未満の第１の状態空間領域で使用される第１のコントローラと、
前記拘束条件内において前記推力の大きさが前記所定値以上の第２の状態空間領域で使用され、前記第１の状態空間領域に前記制御系の状態を収束させる第２のコントローラと、
前記制御系の状態が属する状態空間領域に応じて、前記第１のコントローラと前記第２のコントローラの使用を選択する選択部とを備える、射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御系に設定される拘束条件内の状態空間領域で使用されるコントローラを備える制御装置に関する。また、本発明は、拘束条件内の状態空間領域で使用されるコントローラで制御系に含まれるモータを制御する制御装置を有する射出成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
モデル予測制御に関する先行技術文献として、例えば下記の特許文献１が知られている。特許文献１には、車両制御への適用を想定したモデル予測を行うための技術が開示されている。特許文献１の場合、モデル予測を行うためのモデルは、フューエルカットのオン／オフによる制御系の動特性の違いや制御系の状態の物理的な制約などが考慮されて設計されている。
【０００３】
特許文献１の制御装置は、制御対象のモデルが切り替わるハイブリッドモデル予測制御を、マルチパラメトリック計画法（以下、「ｍｐ計画法」ともいう）に基づいて行っている。ｍｐ計画法とは、オフラインで予めコントローラを求めておき、実時間（オンライン）において操作量を演算する際、現在の状態ベクトルが属する状態空間領域を求め、その領域に対応するコントローラを用いて操作量を求める手法である。
【０００４】
特許文献１の制御装置は、拘束条件内ではｍｐ計画法に基づいて導出された予測コントローラを使用し、拘束条件外では別の安定化コントローラを使用するものである（特許文献１の例えば段落０１７２〜０１７４を参照）。これにより、制御の破綻と、ハイブリッドモデル予測制御の実時間における演算量の抑制とが図られている。
【０００５】
ところが、モデル次数、動特性の違いによるモデルの切り替え数、制約条件の複雑化によって、コントローラが割り当てられている領域数が増加すると、その領域を選択するための演算量が増大するという問題が発生する。
【０００６】
特許文献１では、このような問題を解決するため、物理的に生じ得ない領域に割り当てられたコントローラを削除することによって、演算量の抑制を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１３９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ｍｐ計画法では予め指定した有限な状態空間の中でコントローラの設計が行われるため、物理的に生じ得ない領域が必ずしも多いとは限らない。また、物理的に生じ得る領域であっても、ｍｐ計画法では制御系に適用する制御則を定義できない場合がある。
【０００９】
そこで、本発明は、ｍｐ計画法では制御系に適用する制御則が定義できない状態空間領域が拘束条件内にあっても、その制御系に破綻が生じることを防止できる、制御装置及び射出成形機の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る制御装置は、
制御系に設定される拘束条件内の第１の状態空間領域で使用される第１のコントローラと、
前記拘束条件内で前記第１の状態空間領域とは別の第２の状態空間領域で使用され、前記第１の状態空間領域に前記制御系の状態を収束させる第２のコントローラと、
前記制御系の状態が属する状態空間領域に応じて、前記第１のコントローラと前記第２のコントローラの使用を選択する選択部とを備えることを特徴とするものである。
【００１１】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る射出成形機は、
モータと、前記モータを制御する制御装置とを有し、
該制御装置は、
前記モータを含む制御系に設定される拘束条件内において被駆動体の推力の大きさが所定値未満の第１の状態空間領域で使用される第１のコントローラと、
前記拘束条件内において前記推力の大きさが前記所定値以上の第２の状態空間領域で使用され、前記第１の状態空間領域に前記制御系の状態を収束させる第２のコントローラと、
前記制御系の状態が属する状態空間領域に応じて、前記第１のコントローラと前記第２のコントローラの使用を選択する選択部とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ｍｐ計画法では制御系に適用する制御則が定義できない状態空間領域が拘束条件内にあっても、その制御系に破綻が生じることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】拘束条件内の状態空間領域について説明するための図である。
【図２】本発明の一実施形態である射出成形機１に構成されている射出装置２の概略断面図である。
【図３】射出成形機１に構成されている加熱シリンダ１２の概略断面図である。
【図４】本発明に係る制御装置を射出モータ４５の制御に適用した場合のブロック線図の一例である。
【図５】スクリュー２２の直線運動モデルの動特性変化を示した状態空間モデルの一例である。
【図６】ｍｐ計画法によって設計されたモデル予測コントローラの一例である。
【図７】図６の状態空間領域から一部の状態空間領域を削除したモデル予測コントローラの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
【００１５】
図１は、装置可動範囲やモータの最大推力などの物理的な制約に基づいて制御系に設定される拘束条件内の状態空間領域について説明するための図である。図１は、所定の制御系の動的挙動を規定する状態変数ｘ１，ｘ２を座標軸とする状態空間と、その制御系に設定された所定の拘束条件Ｃ１との関係を例示したものである。この場合、状態変数ｘ１，ｘ２で動的挙動が規定された制御系に拘束条件Ｃ１が課されることによって、状態変数ｘ１の可動範囲がｘ１ＭＩＮ≦ｘ１≦ｘ１ＭＡＸに制限され、状態変数ｘ２の可動範囲がｘ２ＭＩＮ≦ｘ２≦ｘ２ＭＡＸに制限されている。ｘ１ＭＩＮ，ｘ１ＭＡＸは、それぞれ、ｘ１の上下限値を表し、ｘ２ＭＩＮ，ｘ２ＭＡＸは、それぞれ、ｘ２の上下限値を表す。
【００１６】
拘束条件Ｃ１によって上下限値が制限される状態空間は、ｍｐ計画法に基づいてコントローラを設計すると、複数の状態空間領域に分割される。図１には、拘束条件Ｃ１によって上下限値が制限される状態空間内の領域が、１６個の状態空間領域Ａ１〜Ａ１６に分割されている場合が例示されている。この制御系の制御対象を制御するコントローラの制御則がこれらの複数の状態空間領域毎に割り当てられるように、その制御則を特定する演算式の係数等のデータがメモリに格納されている。
【００１７】
本発明の一実施形態である制御装置は、例えば、現在の状態ベクトル（ｘ１，ｘ２）が属する状態空間領域に対応する制御則をメモリに格納された係数等のデータを用いて特定し、その特定した制御則に従って、制御対象の操作量を決定する。制御装置の具体例として、コンピュータが挙げられる。
【００１８】
ここで、本発明の一実施形態である制御装置は、例えば、このような制御系に設定される拘束条件Ｃ１内の第１の状態空間領域（例えば、Ａ５，Ａ６，Ａ７，Ａ１０，Ａ１１）で使用される第１のコントローラと、拘束条件Ｃ１内で第１の状態空間領域とは別の第２の状態空間領域（例えば、Ａ１〜Ａ４，Ａ８，Ａ９，Ａ１２〜Ａ１６）で使用され、第１の状態空間領域にその制御系の状態を収束させる第２のコントローラと、その制御系の状態が属する状態空間領域に応じて、前記第１のコントローラと前記第２のコントローラの使用を選択する選択部とを備えている。この選択部は、例えば、制御系の状態がどの状態空間領域に属するのかに応じて、制御系の制御に使用するコントローラを選択し、現在の制御系の状態が属する状態空間領域が、第１の状態空間領域のとき、第１のコントローラを選択し、第２の状態空間領域のとき、第２のコントローラを選択する。第１のコントローラは、第１の状態空間領域でその制御系の制御対象を制御するための指令値を決定し、第２のコントローラは、第１の状態空間領域にその制御系の状態を収束させるようにその制御系の制御対象を制御するための指令値を決定する。
【００１９】
本発明の一実施形態である制御装置は、このような構成を備えていることにより、ｍｐ計画法では制御系に適用する制御則が定義できない第３の状態空間領域（例えば、Ａ４，Ａ１２，Ａ１６）があっても、その制御系に破綻が生じることを防止できる。すなわち、制御系の状態が第３の状態空間領域に属するときであっても、制御系の状態が第２のコントローラによって第１の状態空間領域に収束することが保証される。そして、第３の状態空間領域から第１の状態空間領域に収束してからの制御系の状態は、第１のコントローラによって制御されるので、制御系の状態が不安定になったり発散したりするなどの破綻が生じることを防止できる。
【００２０】
また、本発明の一実施形態である制御装置において、第１のコントローラは、制御系の状態が第１の状態空間領域内のどの領域に属するのかに応じて、その制御系の制御対象の制御に適用する制御則を切り替える。これにより、制御系の状態が第１の状態空間領域に属するときに、その制御系の制御対象を精度良く制御できる。例えば、第１のコントローラは、制御系の状態が状態空間領域Ａ５に属するとき、状態空間領域Ａ５に割り当てられた制御則に従って、その制御対象を制御し、制御系の状態が状態空間領域Ａ７に属するとき、状態空間領域Ａ７に割り当てられた制御則に従って、その制御対象を制御する。第１の状態空間領域内の各領域に割り当てられる制御則は、互いに異なってもよいし、同じでもよい。互いに同じである場合、制御則が格納されるメモリのメモリ領域の削減が可能であり、また、第１の状態空間領域内で定義される制御則から特定の制御則を選択するための演算時間の低減が可能である。
【００２１】
また、第１のコントローラで適用される制御則（すなわち、第１の状態空間領域に割り当てられる制御則）は、例えばｍｐ計画法に基づいて導出される制御則を用いるとよい。また、第２のコントローラで適用される制御則（すなわち、第２の状態空間領域に割り当てられる制御則）は、例えばスライディングモード制御による制御則を用いるとよい。スライディングモード制御は、制御系の任意の状態ベクトルを、切換超平面に到達させ、切換超平面に拘束させながらその制御系の平衡点（例えば、原点）に収束させる制御である。ｍｐ計画法は制御系の平衡点を含む第１の状態空間領域を形成するので、制御系の状態が制御則の切り替わる切換超平面にスライディングモード制御によって拘束されることにより生ずる状態変数のチャタリングを低減することができる。
【００２２】
また、ｍｐ計画法では制御系に適用する制御則が定義できない第３の状態空間領域（例えば、Ａ４，Ａ１２，Ａ１６）に割り当てられる制御則は、第２の状態空間領域のうち第３の状態空間領域とは別の第４の状態空間領域（例えば、Ａ１〜Ａ３，Ａ８，Ａ９，Ａ１３〜Ａ１５）に割り当てられる制御則と異なっても同じでもよい。それらの制御則が互いに同じである場合、制御則が格納されるメモリのメモリ領域の削減が可能であり、また、第２の状態空間領域内で定義される制御則から特定の制御則を選択するための演算時間の低減が可能である。
【００２３】
第２の状態空間領域に割り当てられる制御則がスライディングモード制御法によって導出された制御則の場合、第３の状態空間領域と第４の状態空間領域との間で異なる切換超平面及びその切換超平面への到達制御則を用いてもよいが、設計の簡便さと実装時の演算時間低減の観点から同じものを用いてもよい。
【００２４】
次に、本発明の一実施形態である射出成形機１について説明する。
【００２５】
図２は、電動式の射出成形機１に構成されている射出装置２の概略断面図である。図３は、射出成形機１に構成されている加熱シリンダ１２の概略断面図である。射出成形機１は、射出装置２と、射出装置２を制御する制御装置３とを備えている。射出装置２は、制御装置３によって制御される計量用モータ４４及び射出用モータ４５を備えている。制御装置３の具体例として、コンピュータが挙げられる。次に、射出装置２について説明する。なお、図２，３及び射出装置２に関する以下の説明は、特許第３１４０９９７号公報の記載を引用する。
【００２６】
＜射出装置２の説明＞
駆動部ケース１１の前方部に計量用モータ４４が、後方部に射出用モータ４５が、互いに同一軸上に配設される。前記計量用モータ４４はフロントフレーム４１に固定されたステータ４６、及び該ステータ４６の内周側に配設されたロータ４７から成り、射出用モータ４５はリヤフレーム４２に固定されたステータ４８、及び該ステータ４８の内周側に配設されたロータ４９から成る。
【００２７】
前記ロータ４７は、駆動部ケース１１に対して回転自在に支持される。そのために、ロータ４７に中空の第１ロータシャフト５６が嵌（かん）入されて固定され、該第１ロータシャフト５６の前端がベアリング５１によってフロントサポート１４に、後端がベアリング５２によってセンタサポート１５に支持される。一方、前記ロータ４９も駆動部ケース１１に対して回転自在に支持される。そのために、ロータ４９に中空の第２ロータシャフト５７が嵌入されて固定され、該第２ロータシャフト５７の前端がベアリング５３によってセンタサポート１５に、後端がベアリング５４によってリヤサポート１６に支持される。
【００２８】
次に、射出装置２の動作について説明する。まず、射出工程において、射出用モータ４５のステータ４８に電流を供給すると、ロータ４９が回転させられ、該ロータ４９の回転が第２ロータシャフト５７及びベアリングリテーナ６４を介してボールねじ軸６５に伝達され、該ボールねじ軸６５が回転させられる。このとき、センタサポート１５に固定された第２スプラインナット７６と第２スプライン軸７１とがスプライン連結されるので、ボールナット６９は回転しない。したがって、被駆動体であるボールナット６９に射出用モータ４５の駆動によって推力が発生させられ、ボールナット６９は前進させられる。
【００２９】
また、この間、計量用モータ４４は駆動されず、ロータ４７は停止状態にある。したがって、ボールナット６９の前方に配設された第１スプライン軸６３は、回転することなく前進させられ、前記スクリュー２２を前進させる。このように、前記射出用モータ４５によって発生させられた回転運動が、ボールねじ軸６５及びボールナット６９によって直線運動に変換される。その結果、前記スクリュー２２の前方に溜められた樹脂３３を射出ノズル１２ａから射出することができる。
【００３０】
次に、計量工程において、計量用モータ４４のステータ４６に電流を供給すると、ロータ４７が回転させられ、該ロータ４７の回転が第１ロータシャフト５６及び第１スプラインナット６２を介して第１スプライン軸６３に伝達され、該第１スプライン軸６３が回転させられる。そして、該第１スプライン軸６３の回転は前記スクリュー２２に伝達され、スクリュー２２は回転させられる。これに伴って、前記溝２６内を樹脂３３が溶融させられながら前進し、樹脂３３の前進に伴って発生する背圧によって、前記スクリュー２２は後退させられる。
【００３１】
このとき、第１スプラインナット６２と第１スプライン軸６３とがスプライン連結されているので、第１スプラインナット６２に対して第１スプライン軸６３は相対的に後退させられる。そして、前記射出用モータ４５は、計量される樹脂３３の背圧を制御しながら駆動され、ロータ４９はスクリュー２２を後退させる方向に回転させられる。
【００３２】
なお、ロータ４９、第２ロータシャフト５７、ボールねじ軸６５の回転角度はブラケット８６によって支持された絶対値パルスエンコーダ８５によって検出することができる。スクリュー２２の位置はボールねじ軸６５の回転角度とボールねじ軸６５のリードから算出することができる。リードとは、ボールねじ軸６５の軸方向への１回転当たりの移動距離である。
【００３３】
また、樹脂３３の背圧は、図示しない荷重計によって検出された、例えば、スクリュー２２等の軸方向に加わる荷重、又は図示しない圧力センサによって検出された、加熱シリンダ１２内の樹脂３３の圧力に基づいて求めることができる。  
＜射出モータ４５の制御＞
射出モータ４５によるスクリュー２２の直線運動は回転するボールねじ軸６５とスプライン連結によって回転方向の運動を拘束されたボールナット６９による運動方向変換によるものであるが、この運動方向変換には第２スプラインナット７６と第２スプライン軸７１との間のアソビの距離だけ不感帯が存在する。このアソビは、バックラッシュ（Backlash，バックラッシともいう）と呼ばれ、意図的に設けられた隙間である。移動したスクリュー２２の位置をボールねじ軸６５のリードを用いて回転座標に変換した角度を「負荷角度θＬ」とし、ロータ４９の角度を「ロータ角度θＭ」とするとき、θＬとθMとの相対角度θＴが前記アソビよりも小さいとき、第２スプラインナット７６と第２スプライン軸７１とが噛み合っていないため、ボールナット６９に推力Ｆは発生しない。一方、相対角度θＴが前記アソビよりも大きいとき、ボールナット６９に推力Ｆが発生する。
【００３４】
以上のように、射出モータ４５によるスクリュー２２の直線運動においては、相対角度θＴと推力Ｆとの間に不感帯が存在し、その動特性が変化する。射出工程では成形品質を高めるために、スクリュー２２の位置および推力Ｆを高精度に制御することが求められるが、不感帯の存在は制御性能に影響する。前記アソビをなくせば不感帯もなくなるが、第２スプラインナット７６と第２スプライン軸７１はスクリュー２２の直線運動にともなって直線方向に摺動するため、両者の間のアソビをなくすと、摺動抵抗が大きくなる。また、アソビを小さくしようとすればするほど第２スプラインナット７６と第２スプライン軸７１の部品加工精度は高くなり、装置コストに悪影響を及ぼす。
【００３５】
そこで、制御装置３は、不感帯による動特性変化を表したスクリュー２２の直線運動モデルに対してｍｐ計画法に基づいて設計されたモデル予測コントローラを用いて、そのモデルの挙動を表す状態ベクトルが属する状態空間領域に応じて制御則を切り替える切替制御を実施する。これにより、スクリュー２２の位置および推力Fが高精度に制御される。ここでは、射出モータ４５の速度制御に切替制御を適用した例（図４）について説明する（射出モータ４５の電流制御や位置制御に切替制御を適用することも可能である）。
【００３６】
＜図４の説明＞
図４は、本発明に係る制御装置を射出モータ４５の制御に適用した場合のブロック線図の一例である。スクリュー２２の直線運動モデルは、３つの状態量で表すことができる。３つの状態量にはさまざまな組合せが考えられるが、一例として、
ｘ１：ロータ４９の角速度（ロータ角速度）
ｘ２：ロータ角度θＭと負荷角度θＬとの相対角度θＴ
ｘ３：負荷角度θＬ
がある。速度指令ｘ１ｒは、図示しない上位制御装置から指令されるロータ角速度ｘ１の指令値である。これを変換ベクトルＴ１によって状態量指令値ｘｒに変換する。射出装置には通常スクリュー位置を直接検出するセンサは搭載されないので、状態量のうちｘ２とｘ３はｘ１と電流指令ｕを用いて状態推定器１０５にて推定する（状態推定器の構成方法を記載した参考文献として小郷寛、美多勉「システム制御理論入門」（実教出版、１９７９）がある）。なお、ロータ角速度ｘ１は、絶対値エンコーダ８５で検出したロータ角度θＭに基づいて速度演算器１０９が速度演算を行うことにより求められる。
【００３７】
検索器１０４及びスイッチ１０６は、状態量ｘ１，ｘ２，ｘ３が属する状態空間領域に応じて、切替制御器１０３とスライディングモード制御器１０２のいずれかの使用を選択する選択部である。
【００３８】
検索器１０４は、現在の状態量推定値ｘｈａｔが属する状態空間領域に対応付けられた制御則
ｕ＝Ｆｉ・ｘｅ+Ｇｉ        ・・・（１）
のゲインＦｉ及びＧｉの検索を行う。状態量推定値ｘｈａｔは、状態推定器１０５によって得られたｘ１，ｘ２，ｘ３の推定値である。
【００３９】
検索器１０４は、Ｆｉ，Ｇｉが見つかったとき、スイッチング指令ｗによってスイッチ１０６を制御することによって、射出モータ４５を含む制御系の状態を制御するコントローラとして、切替制御器１０３を選択する。切替制御器１０３は、状態量指令値ｘｒと状態量推定値ｘｈａｔとの偏差ｘｅと、メモリから検索されたＦｉ及びＧｉとに基づき、上述の制御則（１）に従って、電流指令値ｕを電流制御器１０７に出力する。偏差ｘｅは、減算器１０１によって演算される。電流制御器１０７は、電流指令値ｕに基づいて、射出モータ４５のステータ４８に電流を供給することによって、射出モータ４５を駆動する。
【００４０】
一方、検索器１０４は、Ｆｉ，Ｇｉが見つけられなかったとき、スイッチング指令ｗによってスイッチ１０６を制御することによって、射出モータ４５を含む制御系の状態を制御するコントローラとして、スライディングモード制御器１０２を選択する。スライディングモード制御器１０２は、スライディングモード制御に基づいて、状態ベクトルが切換超平面によって拘束された電流指令値ｕを電流制御器１０７に出力する。電流制御器１０７は、電流指令値ｕに基づいて、射出モータ４５のステータ４８に電流を供給することによって、射出モータ４５を駆動する。
【００４１】
＜図５の説明＞
図５は、スクリュー２２の直線運動モデルの動特性変化を示した状態空間モデルの一例である。すなわち、ｘ１，ｘ２，ｘ３による状態空間において推力Ｆが発生しないときの相対角度θＴの不感帯幅をθＤＢとすれば、領域１および領域３においては推力Ｆが発生し、領域２では推力が発生しない。このモデルにおいて動特性のモード数は３であり、状態空間の上限および下限は、
ｘ１：射出モータ４５に許容されるロータ４９の角速度の最大値及び最小値
ｘ２：射出装置２に許容される相対角度θＴの最大値及び最小値
ｘ３：ロータ４９の角速度の最大値及び最小値
である。なお、推力Ｆは、ボールねじ軸６５に固有の係数Ｋｓを用いて、
Ｆ＝Ｋｓ・（θＴ−θＤＢ）        ・・・（２）
と表すことができるので、最大推力から最大相対角度を規定することができる。
【００４２】
＜図６の説明＞
図６は、ｍｐ計画法によって設計されたモデル予測コントローラの一例である。図６には、拘束条件Ｃ２内の状態空間内で区画された６７個の状態空間領域が例示されている。モデル予測コントローラは、各状態空間領域に割り当てられている。図６のように、モデル予測コントローラの切替数が多すぎると、制御則を検索する従来の方法では、射出モータ４５の制御周期に間に合わない。
【００４３】
しかしながら、モデル予測制御が比較的有効に機能するのは、図５において、制御系の平衡点を含む領域２及び領域２の近傍の領域（領域２と領域１，３が切り替わる領域）である。そのため、ｍｐ計画法で設計された図６のモデル予測コントローラから、領域２及び領域２の近傍の領域以外の制御則が取り除かれた図７のようなモデル予測コントローラが適用される。
【００４４】
つまり、図７において、状態量推定値ｘｈａｔが、制御則がそれぞれ割り当てられた複数の状態空間領域に分割された領域Ｂ１に属する場合、切替制御が実行され、平衡点から離れる方向に領域Ｂ１に隣接する領域Ｂ２，Ｂ３に属する場合、スライディングモード制御が実行される。また、図６の状態空間領域のうち、ｍｐ計画法では制御則を定義できない領域があっても、図７のモデル予測コントローラによって、安定な制御を実現できる。例えば、スクリュー２２の位置が目標位置に到達してから、バックラッシュの角度内で相対角度θＴを一定値に速やかに収束させることができる。
【００４５】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００４６】
例えば、上述の実施例では射出装置２の射出モータ４５の制御について説明したが、本発明は、例えば、射出成形機の金型を開閉させるサーボモータの制御や、金型を締め付けるサーボモータの制御にも適用できる。
【００４７】
また、制御系に設定される拘束条件内の第１の状態空間領域で第１のコントローラを使用し、その拘束条件外の第２の状態空間領域でその第１の状態空間領域に制御系の状態を収束させる第２のコントローラを使用してもよい。例えば、その第１の状態空間領域はｍｐ計画法に基づいて制御則が定義される状態空間領域であり、その第２の状態空間領域はｍｐ計画法に基づいて制御則が定義されない状態空間領域である。
【００４８】
また、上述の実施例では、第１の状態空間領域に制御系の状態を収束させる制御として、スライディングモード制御を例示したが、状態フィードバック制御（ｕ＝Ｆ・ｘｅ）でもよいし（Ｆは固定値）、ＰＩＤ制御でもよい。
【００４９】
また、上述の実施例は射出成形機への適用例を示したが、本発明は、例えば、ロボット、コンバータ、モータの電流制御装置、油圧制御装置にも適用できる。本発明は、これらの装置のような、制御周期が比較的短く動特性が不連続に切り替わる制御系に適用すると、制御の安定性の点で効果的である。
【符号の説明】
【００５０】
１  射出成形機
２  射出装置
３  制御装置
１１  駆動部ケース
２２  スクリュー
４４  計量用モータ
４５  射出用モータ
４６、４８  ステータ
４７、４９  ロータ
５６  第１ロータシャフト
５７  第２ロータシャフト
６２  第１スプラインナット
６３  第１スプライン軸
６５  ボールねじ軸
６９  ボールナット
７１  第２スプライン軸
７２  ベアリングボックス
７６  第２スプラインナット
１０１  減算器
１０２  スライディングモード制御器
１０３  切替制御器
１０４  検索器
１０５  状態推定器
１０６  スイッチ
１０７  電流制御器
１０９  速度演算器
Ａ１〜Ａ１６  状態空間領域
Ｃ１  拘束条件
【図１】
2013134741.tif 000003
【図２】
2013134741.tif 000004
【図３】
2013134741.tif 000005
【図４】
2013134741.tif 000006
【図５】
2013134741.tif 000007
【図６】
2013134741.tif 000008
【図７】
2013134741.tif 000009