(57)【要約】【課題】コントローラパラメータを自動的に調整する方法を提供する。【解決手段】本発明は、システムおよびプロセスのフィードバック制御の自動チューニングおよび自動較正に関する。本発明によれば、一連のアクチュエータパルスが自動的に実行され、センサ応答の勾配に基づいて制御されるシステムの力学に関する情報が決定される（システム特定手順）。これはコントローラの操作ウインドウを決定するため、自動センサ較正手順の後に実行される。システム特定手順中に収集された情報に基づいて、センサに関して特定の時間の間、セットポイントに到達するようにコントローラパラメータが自動的に演算される。本発明は、コントローラおよび／または制御アルゴリズムにより管理および／または制御される任意のシステムに関する。本発明は、たとえばＰＩＤ，ＰＩ，Ｐ，ＰＤＦ等の任意の制御アルゴリズムのパラメータ化のための本発明の方法の使用に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントローラの動作ウインドウを決定する自動センサ較正手順と、
センサ応答に基づいて、一連のアクチュエータ動作を自動的に実行することと、
制御されるシステムの力学に関する情報を決定するためのシステム特定手順と、
前記較正手順および前記システム特定手順に基づいて、特定の動的応答のためにコントローラパラメータを自動的に演算することとを含む、コントローラパラメータの自動演算方法。
【請求項２】
センサおよびアクチュエータに操作可能に接続されたコントローラを備え、前記センサの出力が前記アクチュエータの入力に依存するシステムにおいて、特定の動的応答を得るために必要とされる請求項１に記載のコントローラパラメータの自動演算方法であって、
最大（１）および最小（２）のセンサレベルを決定するための自動センサ較正手順であって、
一連の第１アクチュエータランプ（４）を実行し、前記センサ応答（３）を記録すること、
第１アクチュエータランピング（４）中に記録された前記最大（１）および前記最小（２）センサ値を決定すること、
前記最小センサ値（２）に対応するアクチュエータ値（５）を記録すること、
前記最大センサ値（１）に対応するアクチュエータ値（６）を記録すること、および、
前記最小センサ値（２）に対応する前記アクチュエータ値（５）と、前記最大センサ値（１）に対応する前記アクチュエータ値（６）との間で漸減しているアクチュエータ値の範囲であるコントローラの動作ウインドウを決定することを含む、自動センサ較正手順と、
前記システムの動的応答特性を決定するためのシステム特定手順であって、
前記コントローラの前記動作ウインドウ内で漸減しているアクチュエータ値（ｕ０）を選択すること、
前記選択されたアクチュエータ値（ｕ０）に対して、第２アクチュエータのランピング（３）を実行すること、および、
ｕ０からオフセットされたアクチュエータ値（Δｕ）での前記センサ応答の勾配（ｄｙ／ｄｔ）を記録することにより、前記センサ応答（２）を解析することを含むシステム特定手順と、
Ｂ＝ｆ（ｄｙ／ｄｔ，Δｕ）である動的システムパラメータの特性である関係（Ｂ）を決定することとを含む、請求項１に記載のコントローラパラメータの自動演算方法。
【請求項３】
前記選択されたアクチュエータ値（ｕ０）からオフセットされた複数のアクチュエータ値（Δｕ）に関して、Ｂに対する平均値を決定することをさらに含む、請求項２に記載のコントローラパラメータの自動演算方法。
【請求項４】
最初の前記アクチュエータの入力の開始から、前記センサ出力がセットポイントに到達する点までの時間である前記セットポイント（ｔｔｓ）までの特定の時間について、最適なコントローラパラメータ（Ｋ）を演算するステップをさらに含む、請求項２または３に記載のコントローラパラメータの自動演算方法。
【請求項５】
前記セットポイント（ｔｔｓ）までのデフォルト時間値が最初に使用され、
前記自動チューニング方法を実行した後、前記最適なコントローラパラメータ（Ｋ）が、関数Ｋ＝ｇ（Ｂ，ｔｔｓ）によって演算される、請求項４に記載のコントローラパラメータの自動演算方法。
【請求項６】
前記関数ｇは、前記コントローラによって使用される制御アルゴリズムに応じて選択され、
前記制御アルゴリズムは、比例（Ｐ：Proportional）制御アルゴリズム、比例積分（ＰＩ：Proportional-Integrating）制御アルゴリズム、比例積分微分（ＰＩＤ：Proportional-Integral-Derivative）制御アルゴリズム、および、比例微分フィードバック（ＰＤＦ：Proportional-Derivative-feedback）制御アルゴリズムを含む群の一つ以上を含む、請求項５に記載のコントローラパラメータの自動演算方法。
【請求項７】
前記第１ランピングの周期は、実質的に１分である、請求項２〜６のいずれか一項に記載のコントローラパラメータの自動演算方法。
【請求項８】
前記第２ランピングの周期は、約１０秒である、請求項２〜７のいずれか一項に記載のコントローラパラメータの自動演算方法。
【請求項９】
前記最大（１）および最小（２）センサ値は、所定の時間間隔で記録された最高のまたは最小のセンサ値の積分または平均によって得られる、請求項２〜８のいずれか一項に記載のコントローラパラメータの自動演算方法。
【請求項１０】
前記最大（１）および最小（２）センサ値は、自動的に特定および記録され、
前記センサ値は、前記最大値（１）が１００％のセンサ値として表され、前記最小値（２）が０％のセンサ値として表されるように縮尺変更される、請求項２〜９のいずれか一項に記載のコントローラパラメータの自動演算方法。
【請求項１１】
前記第１および／または前記第２ランピングは、三角パルス、矩形階段状パルス（１）、鋸歯パルス（２）、矩形パルス（３）および不変信号を含む群を一つ以上含む、請求項２〜１０のいずれか一項に記載のコントローラパラメータの自動演算方法。
【請求項１２】
前記第２ランピングは、異なる平均振幅の一連の連続パルスを使用する前記第２ランピングを含み、
前記最適なコントローラパラメータは、前記異なる平均振幅について演算され、
前記コントローラは、可能なセットポイントの全範囲に対して、最適なコントローラゲインを補間するように構成されている、請求項２〜１１のいずれか一項に記載のコントローラパラメータの自動演算方法。
【請求項１３】
前記パルスの持続時間および振幅は、センサ、システム、アクチュエータまたはプロセスの種類に応じて自動的に選択される、請求項２〜１２のいずれか一項に記載のコントローラパラメータの自動演算方法。
【請求項１４】
プラズマ蒸着処理法、非プラズマ蒸着および処理法、プラズマ真空法、反応性マグネトロンスパッタリング法、非反応性マグネトロンスパッタリング法、プラズマアシスト化学気相成長法、カソードアークイオンアシスト蒸着法、高出力インパルスマグネトロンスパッタリング（ＨＩＰＩＭＳ：High Power Impulse Magnetron Sputtering）法、ならびに、成膜または蒸着法を含む群の一つ以上であって、そのいずれかまたは全てが、前記コントローラパラメータが請求項１〜１３のいずれか一項に係る特定の動的特性を得るために自動的に演算されるコントローラにより制御される群の一つ以上。
【請求項１５】
前記コントローラは、蒸着の速度、組成および均一性を調整するように構成されている、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
プロセスガスの流れ、電圧、電流、電圧周波数、電圧振幅、電流周波数、電流振幅、ガスまたは流体の注入流量、薬液注入、粒子注入、電動モータ、線形アクチュエータ、空気圧アクチュエータおよびバルブ、を含む群の一つ以上を制御するために前記アクチュエータが使用される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記センサは、直接的または間接的に蒸着の速度を測定するために使用される、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記センサは、目標電圧センサ、プラズマ発光センサ、圧力センサ、酸素分圧センサ、水素センサ、光学発光センサ、スペクトルＣＣＤセンサ、分圧センサおよびラムダセンサを含む群の一つ以上を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
請求項５および請求項５を引用する請求項６〜１７のいずれか一項に記載の方法に適用されるコントローラのためのＧＵＩ（グラフィカルユーザインターフェース）であって、
前記セットポイントまでの所望時間をユーザが選択するためのスライダまたはテキスト入力ボックスを含み、ユーザが前記セットポイントまでの時間を設定することを可能にするように構成されており、
前記ｔｔｓが変更されると、関数ｇを使用して前記コントローラパラメータが自動的に再演算される、ＧＵＩ。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれか一項に記載のコントローラパラメータの自動演算方法によって制御されるシステムであって、発電装置、風力タービン、水力発電タービン、潮流タービン、作動されると発電に介入する電動モータ、電力変換システム、空力システム、エネルギーグリッド、エネルギー管理システム、太陽光発電エネルギー生産管理システムおよびエネルギー貯蔵システムを含む群の一つ以上を含む、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィードバック制御における、およびフィードバック制御についての改良に関し、特に、システムおよびプロセスのフィードバック制御に関するものであるが、これらに限定されるものではない。また、本発明の実施形態は、このようなアプリケーションに使用される制御システムの較正およびパラメータ化、ならびに／または、システムおよびプロセス力学の特定に関する。
【背景技術】
【０００２】
制御システムは、通常、システムおよびプロセスを調整し制御するために使用される。制御システムは、一般的に、センサおよびアクチュエータを含み、それによって、アクチュエータ入力は、センサによって検出される変化をもたらす。多くの場合、アクチュエータ入力とセンサ出力との間には、非線形の関係が存在しており、これは、当業者により理解されるように、広範囲に亘るシステム変数（たとえば、アクチュエータの速度、センサの応答性または解像度、タイムラグ、機械学、慣性等）に帰することができる。このように、殆ど全ての制御システムは、性能仕様を満たすために調整される制御アルゴリズムに含まれる特定のパラメータを必要とする。現実の状況や実際の実験環境は、多くの場合、完全にモデル化およびシミュレーションできないので、制御アルゴリズムのパラメータは、一般的に手動で調整される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、特定の性能特性を満たせるように、コントローラパラメータを自動的に調整する方法を提供する。本発明は、全体として、フィードバック制御システムに関する。しかし、本発明は、真空蒸着システムの分野に特に有用であり、全ての可能なプロセスパラメータ（較正を必要としない自己充足的な制御システムを得るのに必要であろう）のモデリングは特に困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１局面によれば、自動的に実行される一連のアクチュエータ動作が提供され、センサ応答に基づいて、制御されるシステムの力学に関する情報が決定される（これは、システム特定手順として知られている。）。これは、コントローラの操作ウインドウを決定するため、自動センサ較正手順の後に実行される。この情報に基づいて、コントローラパラメータは、特定の動的応答のために自動的に演算される。
【０００５】
本発明の第２局面は、センサおよびアクチュエータに操作可能に接続されたコントローラを備え、前記センサの出力が前記アクチュエータの入力に依存するシステムにおいて、特定の動的応答を得るために必要とされる請求項１に記載のコントローラパラメータの自動演算方法であって、最大（１）および最小（２）のセンサレベルを決定するための自動センサ較正手順であって、一連の第１アクチュエータランプ（４）を実行し、前記センサ応答（３）を記録すること、前記第１アクチュエータランピング（４）中に記録された前記最大（１）および前記最小（２）センサ値を決定すること、前記最小センサ値（２）に対応するアクチュエータ値（５）を記録すること、前記最大センサ値（１）に対応するアクチュエータ値（６）を記録すること、および、前記最小センサ値（２）に対応する前記アクチュエータ値（５）と、前記最大センサ値（１）に対応する前記アクチュエータ値（６）との間で漸減しているアクチュエータ値の範囲であるコントローラの動作ウインドウを決定することを含む、自動センサ較正手順と、前記システムの動的応答特性を決定するためのシステム特定手順であって、前記コントローラの前記動作ウインドウ内で漸減しているアクチュエータ値（ｕ０）を選択すること、前記選択されたアクチュエータ値（ｕ０）に対して、第２アクチュエータのランピング（３）を実行すること、および、ｕ０からオフセットされたアクチュエータ値（Δｕ）での前記センサ応答の勾配（ｄｙ／ｄｔ）を記録することにより、前記センサ応答（２）を解析することを含むシステム特定手順と、Ｂ＝ｆ（ｄｙ／ｄｔ，Δｕ）である動的システムパラメータの特性である関係（Ｂ）を決定することとを含む、コントローラパラメータを自動的に演算するための方法を提供する。
【０００６】
適切には、前記方法は、前記選択されたアクチュエータ値（ｕ０）からオフセットされた複数のアクチュエータ値（Δｕ）に関して、Ｂに対する平均値を決定することをさらに含む。
【０００７】
前記方法は、最初の前記アクチュエータの入力の開始から、前記センサ出力がセットポイントに到達する点までの時間である前記セットポイント（ｔｔｓ）までの特定の時間について、最適なコントローラパラメータ（Ｋ）を演算するステップをさらに含んでいてもよい。
【０００８】
前記セットポイント（ｔｔｓ）までのデフォルト時間値が最初に使用されてもよく、前記自動チューニング方法を実行した後、前記最適なコントローラパラメータ（Ｋ）が、関数Ｋ＝ｇ（Ｂ，ｔｔｓ）によって演算されてもよい。
【０００９】
適切には：
Ｂ＝ｄｙ／ｄｔ／Δｕ                                                  −（１）
Ｋ＝ベクトル（Ｋ１，Ｋ２）                                            −（２）
Ｋ１＝２×（減衰比）×（１．８／ｔｔｓ）×（１／Ｂ）                  −（３）
Ｋ２＝（１．８／ｔｔｓ）２×（１／Ｂ）                                −（４）
Ｋ＝ｇ×（１／Ｂ）                                                    −（５）
ｇ＝ベクトル（２×（減衰比）×（１．８／ｔｔｓ），（１．８／ｔｔｓ）２）  −（６）
セットポイントまでのデフォルト時間は、任意である。しかし、アクチュエータの動作およびセンサ応答の位相差の関数である、演算されたデフォルトｔｔｓが使用されることが好ましい。位相差は、アクチュエータおよびセンサデータの曲線における変曲点を特定し、当該変曲点間の時間差を演算することにより、演算することができる。したがって、デフォルトｔｔｓは、ｎ×位相差（数秒）であってもよく、好ましくは３×位相差（数秒）である。演算されたデフォルトｔｔｓを使用することにより、これは、デフォルトｔｔｓまたは任意のｔｔｓ値が低すぎる場合に生じるであろう不安定性に対してシステムを保護する。
【００１０】
適切には、前記関数ｇは、前記コントローラによって使用される制御アルゴリズムに応じて選択され、前記制御アルゴリズムは、比例（Ｐ：Proportional）制御アルゴリズム、比例積分（ＰＩ：Proportional-Integrating）制御アルゴリズム、比例積分微分（ＰＩＤ：Proportional-Integral-Derivative）制御アルゴリズム、および、比例微分フィードバック（ＰＤＦ：Proportional-Derivative-feedback）制御アルゴリズムを含む群の一つ以上を含む。
【００１１】
前記第１ランピングの周期は任意の持続時間に設定できるが、実質的に１分のランピング周期が使用されてもよい。同様に、前記第２ランピングの周期も任意の持続時間に設定できるが、それは、約１０秒であってもよい。適切には、前記最大（１）および最小（２）のセンサ値は、所定の時間間隔で記録された最高のまたは最小のセンサ値を、積分または平均することによって得られる。
【００１２】
適切には、前記最大（１）および最小（２）のセンサ値は、自動的に特定および記録され、前記センサ値は、前記最大値（１）が１００％のセンサ値として表され、前記最小値（２）が０％のセンサ値として表されるように縮尺変更される。
【００１３】
前記第１および／または前記第２ランピングは、三角パルス、矩形階段状パルス（１）、鋸歯パルス（２）、矩形パルス（３）および不変信号を含む群を一つ以上含んでいてもよい。
【００１４】
前記第２ランピングは、前記第２ランピングは、異なる平均振幅の一連の連続パルスを使用する前記第２ランピングを含んでいてもよく、前記最適なコントローラパラメータは、前記異なる平均振幅について演算され、前記コントローラは、可能なセットポイントの全範囲に対して、最適なコントローラゲインを補間するように構成されていてもよい。
【００１５】
前記パルスの持続時間および振幅は、センサ、システム、アクチュエータまたはプロセスの種類に応じて自動的に選択される。
【００１６】
本発明の第４局面は、プラズマ蒸着処理法、非プラズマ蒸着および処理法、プラズマ真空法、反応性マグネトロンスパッタリング法、非反応性マグネトロンスパッタリング法、プラズマアシスト化学気相成長法、カソードアークイオンアシスト蒸着法、高出力インパルスマグネトロンスパッタリング（ＨＩＰＩＭＳ：High Power Impulse Magnetron Sputtering）法、ならびに、成膜または蒸着法を含む群の一つ以上であって、そのいずれかまたは全てが、本発明に係る特定の動的特性を得るために自動的に演算されるコントローラにより制御される群の一つ以上を提供する。
【００１７】
適切には、前記コントローラは、蒸着の速度、組成および均一性を調整するように構成されている。
【００１８】
適切には、前記アクチュエータは、プロセスガスの流れ、電圧、電流、電圧周波数、電圧振幅、電流周波数、電流振幅、ガスまたは流体の注入流量、薬液注入、粒子注入、電動モータ、線形アクチュエータ、空気圧アクチュエータおよびバルブ、を含む群の一つ以上を制御するために前記アクチュエータが使用される。
【００１９】
適切には、前記センサは、直接的または間接的に蒸着の速度を測定するために使用される。
【００２０】
前記センサは、目標電圧センサ、プラズマ発光センサ、圧力センサ、酸素分圧センサ、水素センサ、光学発光センサ、スペクトルＣＣＤセンサ、分圧センサおよびラムダセンサを含む群の一つ以上を含んでいてもよい。
【００２１】
グラフィカルユーザインタフェースは、本発明の方法を実行するように構成されたコントローラに使用されてもよい。前記ＧＵＩは、前記セットポイントまでの所望時間をユーザが選択するためのスライダまたはテキスト入力ボックスを含み、ユーザが前記セットポイントまでの時間を設定することを可能にするように構成されていてもよく、前記ｔｔｓが変更されると、関数ｇを使用して前記コントローラパラメータが自動的に再演算される。
【００２２】
本発明の更なる局面は、請求項１〜１９のいずれか一項に記載のコントローラパラメータの自動演算方法によって制御されるシステムであって、発電装置、風力タービン、水力発電タービン、潮流タービン、作動されると発電に介入する電動モータ、電力変換システム、空力システム、エネルギーグリッド、エネルギー管理システム、太陽光発電エネルギー生産管理システムおよびエネルギー貯蔵システムを含む群の一つ以上を含む、システムを提供する。
【００２３】
本発明は、コントローラおよび／または制御アルゴリズムによって管理および／または制御される任意のシステムに関する。本発明のシステムは、アナログ、デジタルまたは混合制御アナログ／デジタルシステムに関する。
【００２４】
また、本発明は、風力タービン、水力タービン、潮流タービン、および、作動されると発電に介入する任意のモータ等の発電要素の制御に関する。
【００２５】
また、本発明は、電力変換システムの制御に関する。
【００２６】
また、本発明は、電力、火力、燃焼力、原子力および任意の組み合わせの力等、力の利用による要素の制御に関する。
【００２７】
また、本発明は、空気力学システムの制御に関する。
【００２８】
また、本発明は、エネルギーグリッドの制御に関する。
【００２９】
また、本発明は、建物等のエネルギー管理システムに関する。
【００３０】
また、本発明は、光電変換エネルギーの生産および管理に関する。
【００３１】
また、本発明は、電池、レドックス電池、溶融塩、重力、フライングホイール、超伝導体、および、エネルギー貯蔵システムの任意の組み合わせ等の任意のエネルギー貯蔵方法に関する。
【００３２】
本発明は、プラズマおよび非プラズマ蒸着および処理法に関する。また、本発明は、たとえば、反応性および非反応性マグネトロンスパッタリング法、プラズマアシスト化学気相成長法、カソードアークイオンアシスト蒸着法、ＨＩＰＩＭＳ法、および、成膜または蒸着法等のプラズマ真空および非プラズマ真空用途に関する制御システムおよびプロセスに関する。
【００３３】
本発明は、蒸着の速度、組成および均一性を調整するために制御システムが使用される任意のスパッタリング処理に関する。たとえば、酸素や窒素等の反応性ガスの流れが制御システムにより調整される反応性スパッタリング処理である。
【００３４】
本発明は、たとえばアルミニウム、チタン、銀等の任意のターゲット材料によるスパッタリングシステムの制御のための本発明の方法の使用に関する。
【００３５】
本発明は、蒸着の速度を直接的または間接的に測定するために、たとえば、目標電圧センサ、プラズマ発光センサ、酸素分圧センサ、水素センサ、または任意の関連する素子センサ等のセンサが使用される任意のスパッタリングシステムに関する。
【００３６】
また、本発明は、アクチュエータおよびセンサベースの任意の種類のフィードバック制御システムに関する。たとえば、風速センサ、回転角および回転速度センサ、温度センサ、光強度センサ、電圧または電流センサ、ならびに、圧力センサを有する制御システムである。制御システムアクチュエータの例は、電圧または電流の振幅信号または周波数信号、ガスまたは流体の注入流量、薬液注入、粒子注入、ならびに、たとえば、電動モータ、線形アクチュエータ、空気圧アクチュエータおよびバルブ等の全ての電気機械式作動装置を含むが、これらに限定されるものではない。
【００３７】
本発明は、たとえばＰＩＤ、ＰＩ、Ｐ、ＰＤＦ等の任意の制御アルゴリズムのパラメータ化のための本発明の方法の使用に関する。
【００３８】
本発明は、図面を参照し、単なる例示としてさらに説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】アクチュエータのランプ入力に対するセンサ出力を示す模式図である。
【図２】図１の三角形状のランプに代えて使用できる種々の異なるランプ形状を示す図である。
【図３】アクチュエータのランプ入力に対するセンサ出力を示す他の模式図である。
【図４】アクチュエータのランプ入力に対するセンサ出力を示す他の模式図である。
【図５】それらが所望の値（セットポイント）に関連する際の、所定のアクチュエータ入力についてのセンサ出力の模式図である。
【図６】本発明のためのＧＵＩの概略図である。
【図７】アクチュエータの３段階ランプ波形を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１は、自動センサ較正手順のためのアクチュエータおよびセンサ応答を示している。一連のアクチュエータランプ（４）（任意の長さの周期が使用され得るが、１分の周期が一例として使用されている。）が実行されて、センサ応答（３）が記録される。自動センサ較正手順は、任意の数のランプを用いて実行され得るが、図１では、三つのランプが示されている。較正手順の目的は、最大（１）および最小（２）のセンサレベルを決定することである。最大（１）および最小（２）の値は、たとえば、適切な時間枠に亘る最も高い値または最も低い値の積分または平均のような、任意の数学的公式であってもよい。これらの値は、自動的に特定および記録され、そして、たとえば、最大値（１）が１００％として表れ、最小値（２）が０％として表れるようにセンサプロットが縮尺変更される。最大および最小のセンサ値に対応するアクチュエータ値は、点（５）および（６）、つまり、コントローラの作動ウインドウである。次いで、点（５）および（６）の間のアクチュエータ値で自動チューニング手順が実行される。このアクチュエータ値は、ｕ０として示される。図１がアクチュエータとセンサとの関係を逆に示している点に留意されたい。本発明によって述べられる較正手順および調整手順は、アクチュエータとセンサとの間に直接的な関係を有するプロセス、または、アクチュエーションとセンサ信号との間に任意の他の複雑な関係を有するプロセスに対して同様に適用可能である。図１において示されたパルスは、三角形状であるが、任意の他の適切な種類のパルスを使用することによって較正を実行することも可能である。これは、たとえば、矩形の階段状パルス（１）、鋸歯（２）、矩形パルス（３）または任意の他の種類のパルス、もしくは、複数のパルスおよび／または不変信号の組み合わせ等、可能な異なる種類のパルスが例示される図２に示されている。
【００４１】
図３は、システム特定手順のためのアクチュエータおよびセンサの応答を示している。アクチュエータパルス（３）は、約ｕ０（１）で（約１０秒の周期で）実行される。次いで、システムの動的応答特性に関する情報を決定するため、センサ応答（２）が分析される。時間内の所定の一つのサンプル点（５）に対して、センサ応答の傾き（４）（ｄｙと言う）が記録される。同一のサンプル点に対して、対応するアクチュエータ値が記録されて、ｕ０からのその偏差（Δｕとする）が演算される（６）。そして、システムの動的特性パラメータＢ（Ｂ＝ｆ（ｄｙ，Δｕ））が演算されることができる。次いで、すべてのサンプル点に対するＢの平均値が演算されて、記録される。図３は、三角パルスを使用するプロセスを示しているが、（１）がアクチュエータパルスであり、（２）がセンサ応答である図４によって示されるような矩形パルスを使用して、同様にプロセスを適用することができる。パルスの種類（パルスの長さおよび振幅を含む）は、センサ、システム、アクチュエータまたはプロセスの種類に応じて自動的に選択されてもよい。
【００４２】
次に、セットポイント（ｔｔｓ）までの特定の時間について、最適なコントローラパラメータＫが演算される。ｔｔｓは、最初の制御動作の開始からセンサが所望の値（セットポイント）に到達する時点までの時間として与えられる。これが、セットポイントまでの時間が（１）により表された図５に示されている。デフォルトｔｔｓは、最初のコントローラパラメータの演算に使用される。デフォルトｔｔｓは、たとえば光学発光センサ、スペクトルＣＣＤセンサ、電圧センサ、分圧センサまたはラムダセンサ等の、使用されるセンサの種類に応じて異なっていてもよい。最適なコントローラパラメータは、関数Ｋ＝ｇ（Ｂ，ｔｔｓ）から演算される。関数gは、たとえばＰＩＤまたはＰＤＦ等、使用される制御アルゴリズムに応じて異なる。
【００４３】
図６は、本発明のセットポイントまでの時間を設定するためのユーザインターフェースの一例を示す図である。コントローラのオペレータは、スライダ（１）上でポイント（２）を移動させることによって、セットポイントまでの時間を増加もしくは減少させることができ、または、セットポイントまでの時間をテキストボックス（３）に直接入力することができる。ｔｔｓが変更されると、関数gを使用してコントローラパラメータが自動的に再度演算される。ユーザインターフェースは、任意の数値的な構成や図表を用いた視覚的な構成をとることができる。
【００４４】
図７は、本発明に記載の自動チューニング手順への拡張であり、異なる平均振幅からなる複数の連続パルスが使用されている。図７では、アクチュエータパルス（４）が、平均振幅レベル（１），（２）および（３）で実行されることが示されている。最適なコントローラパラメータは、小、中、高のセットポイント振幅に対応するこれら三つのレベルのために演算され得る。これから、最適なコントローラゲインが、可能なセットポイントの全範囲に対して補間されることができる。平均振幅レベルの数は、必ずしも三つに限定されるものではない。つまり、レベルの数の増減は、補間の忠実度を増減させるものである。
【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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【国際調査報告】
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