(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作量を表わす入力信号が入力され該入力信号に応じた応答として出力信号を出力する制御系の伝達関数モデル作成用のデータを収集するデータ収集方法において、
伝達関数モデル作成用のための入力信号の典型的な時間的変化を表わすモデルパターンを記憶しておく記憶ステップと、
前記モデルパターンを、伝達関数モデル作成対象の制御系に応じて同一のものにする、あるいは変形することにより入力パターンを作成する入力パターン作成ステップと、
前記入力パターンに基づく入力信号を生成して前記制御系に入力し該入力信号の入力に応じて該制御系から出力される出力信号を収集するデータ収集ステップとを有することを特徴とするデータ収集方法。
【請求項２】
前記入力パターン作成ステップが、前記モデルパターンを時間軸方向に伸縮させることにより入力パターンを作成するステップであることを特徴とする請求項１記載のデータ収集方法。
【請求項３】
前記入力パターン作成ステップが、前記モデルパターンを振幅方向に伸縮させることにより入力パターンを作成するステップであることを特徴とする請求項１又は２記載のデータ収集方法。
【請求項４】
前記入力パターン作成ステップが、前記モデルパターンの初期値を維持し、該初期値からの差分値を振幅方向に伸縮させることにより入力パターンを作成するステップであることを特徴とする請求項１又は２記載のデータ収集方法。
【請求項５】
前記制御系が、ヒータと温度計とを備えた加熱処理炉における、該ヒータの温度制御信号を入力とし、前記温度計による温度計測値を出力信号とする温度制御系であることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載のデータ収集方法。
【請求項６】
操作量を表わす入力信号が入力され該入力信号に応じた応答として出力信号を出力する制御系の伝達関数モデル作成用のデータを収集するデータ収集装置において、
伝達関数モデル作成用のための入力信号の典型的な時間的変化を表わすモデルパターンを記憶しておく記憶部と、
前記モデルパターンを、伝達関数モデル作成対象の制御系に応じて同一のものにする、あるいは変形することにより入力パターンを作成する入力パターン作成部と、
前記入力パターンに基づく入力信号を生成して前記制御系に入力し該入力信号の入力に応じて該制御系から出力される出力信号を収集するデータ収集部とを備えたことを特徴とするデータ収集装置。
【請求項７】
前記入力パターン作成部が、前記モデルパターンを時間軸方向に伸縮させることにより入力パターンを作成するものであることを特徴とする請求項６記載のデータ収集装置。
【請求項８】
前記入力パターン作成部が、前記モデルパターンを振幅方向に伸縮させることにより入力パターンを作成するものであることを特徴とする請求項６又は７記載のデータ収集装置。
【請求項９】
前記入力パターン作成部が、前記モデルパターンの初期値を維持し、該初期値からの差分値を振幅方向に伸縮させることにより入力パターンを作成するものであることを特徴とする請求項６又は７記載のデータ収集装置。
【請求項１０】
前記制御系が、ヒータと温度計とを備えた加熱処理炉における、前記ヒータの温度制御信号を入力信号とし、前記温度計による温度計測値を出力信号とする温度制御系であることを特徴とする請求項６から９のうちいずれか１項記載のデータ収集装置。
【請求項１１】
請求項６から１０のうちのいずれか１項記載のデータ収集装置と、
前記データ収集装置で生成された入力信号を表わす入力時系列データと前記制御系から出力された出力信号を表わす出力時系列データを伝達関数にフィッティングすることにより伝達関数モデルを作成するモデリング部とを備えたことを特徴とするモデリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御系の伝達関数モデル作成用のデータを収集するデータ収集方法およびデータ収集装置、並びに、そのデータ収集装置で収集された入出力時系列データを伝達関数にフィッティングすることにより伝達関数モデルを作成するモデリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
温調計などの制御機器では、制御量ＰＶに関する時系列データや操作量ＭＶに関する時系列データが収集され、制御状態の分析や制御対象のモデリングに利用されている。
【０００３】
例えば特許文献１などには、制御量ＰＶの時系列データと操作量ＭＶの時系列データを収集して制御対象をモデリングし、このモデルを用いたシミュレーションに基づいてＰＩＤパラメータを調整する手法（調整支援ツール）が開示されている。
【０００４】
モデリングの手法としては、例えば予め規定された次数の伝達関数式のモデルに対して、時系列データのカーブフィッティング（評価関数の最小化法）によりモデルパラメータの数値を求める手法がある。この手法では、例えば温度制御が対象であれば、代表的な昇温パターンに類似の温度変化が発生しているときの制御量ＰＶの時系列データと操作量ＭＶの時系列データを利用することで、その代表的な昇温パターンにおける応答特性をモデルとして、より精密に数式化できるようになる。
【０００５】
すなわち、リミットサイクル方式のオートチューニング機能のように、操作量ＭＶを予め規定された最大値と最小値に振るような、単純な変化パターンを時系列データとして収集することは得策ではない。また、上記以外の例えばＭ系列信号のような規則性信号であっても、カーブフィッティング方式における十分な操作量ＭＶ変動量と制御量ＰＶ変動量を確保し難く、やはり稼動中の制御動作に近づける必要がある。
【０００６】
その場合、モデリングを実施するオペレータが、データ収集パターンを適宜試行錯誤することになるが、どのように行なうかは制御対象次第ということもあり、効率よく試行錯誤できるとは限らない。また、オペレータにデータ収集の留意点に関する知識が伝わってなければ、モデリングのために不適切なデータ収集が行なわれても、そのままモデリングが行なわれるので、モデルとしての精密さが低下することになる。
【特許文献１】特開２００４−３８４２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、時系列データのカーブフィッティング（評価関数の最小化法）によりモデルパラメータの数値を求めるモデリングを行なうための、妥当な時系列データの収集が確実に実施できる確率を向上させるデータ収集方法およびデータ収集装置、並びに、そのデータ収集装置で収集された入出力時系列データを伝達関数にフィッティングすることにより伝達関数モデルを作成するモデリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する本発明のデータ収集方法は、操作量を表わす入力信号が入力されその入力信号に応じた応答として出力信号を出力する制御系の伝達関数モデル作成用のデータを収集するデータ収集方法において、
伝達関数モデル作成用のための入力信号の典型的な時間的変化を表わすモデルパターンを記憶しておく記憶ステップと、
モデルパターンを、伝達関数モデル作成対象の制御系に応じて同一のものにする、あるいは変形することにより入力パターンを作成する入力パターン作成ステップと、
入力パターンに基づく入力信号を生成して制御系に入力し入力信号の入力に応じて該制御系から出力される出力信号を収集するデータ収集ステップとを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明のデータ収集方法は、モデルパターンを記憶しておき、そのモデルパターンを制御系に応じて同一のものにする、あるいは変形して入力パターンを作成し、その入力パターンに基づく入力信号と、その入力信号に応答した出力信号を収集するものであり、近似した制御系の伝達関数モデルを作成する場合に、その伝達関数モデルの作成に適したデータが収集される。
【００１０】
ここで、本発明のデータ収集方法において、入力パターン作成ステップは、モデルパターンを時間軸方向に伸縮させることにより入力パターンを作成するステップであってもよく、あるいは、入力パターン作成ステップは、モデルパターンを振幅方向に伸縮させることにより入力パターンを作成するステップであってもよく、さらには、入力パターン作成ステップは、モデルパターンの初期値を維持し、その初期値からの差分値を振幅方向に伸縮させることにより入力パターンを作成するステップであってもよい。
【００１１】
また、本発明のデータ収集方法において、上記制御系が、ヒータと温度計とを備えた加熱処理炉における、ヒータの温度制御信号を入力とし、温度計による温度計測値を出力信号とする温度制御系であることが好ましい。
【００１２】
本発明は、温度制御系に好適に適用可能である。
【００１３】
また、上記目的を達成する本発明のデータ収集装置は、操作量を表わす入力信号が入力され入力信号に応じた応答として出力信号を出力する制御系の伝達関数モデル作成用のデータを収集するデータ収集装置において、
伝達関数モデル作成用のための入力信号の典型的な時間的変化を表わすモデルパターンを記憶しておく記憶部と、
モデルパターンを、伝達関数モデル作成対象の制御系に応じて同一のものにする、あるいは変形することにより入力パターンを作成する入力パターン作成部と、
入力パターンに基づく入力信号を生成して制御系に入力し入力信号の入力に応じて制御系から出力される出力信号を収集するデータ収集部とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
ここで、本発明のデータ収集装置においても、入力パターン作成部が、モデルパターンを時間軸方向に伸縮させることにより入力パターンを作成するものであってもよく、あるいは、入力パターン作成部が、モデルパターンを振幅方向に伸縮させることにより入力パターンを作成するものであってもよく、さらには、入力パターン作成部が、モデルパターンの初期値を維持し、その初期値からの差分値を振幅方向に伸縮させることにより入力パターンを作成するものであってもよい。
【００１５】
また、本発明のデータ収集装置においても、上記制御系が、ヒータと温度計とを備えた加熱処理炉における、ヒータの温度制御信号を入力信号とし、温度計による温度計測値を出力信号とする温度制御系であることが好ましい。
【００１６】
さらに、本発明のモデリング装置は、本発明のデータ収集装置と、そのデータ収集装置で生成された入力信号を表わす入力時系列データと制御系から出力された出力信号を表わす出力時系列データを伝達関数にフィッティングすることにより伝達関数モデルを作成するモデリング部とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明のモデリング装置によれば、モデリングに適した入出力データが収集されるため、精度の高い伝達関数モデルが作成される。
【発明の効果】
【００１８】
以上の本発明によれば、高精度な伝達関数モデルを作成するためのモデリングに適した入出力データの収集が行なわれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［技術思想／重要な着眼点１］
カーブフィッティング方式のモデリングにおいては、任意の操作量ＭＶの変化パターンに対する制御量ＰＶの挙動を分析することが本質的な原理である。すなわち、操作量ＭＶについては適度な変動の与え方を予め確定（固定）しておいてかまわないことに、本発明の発明者は着眼した。
【００２０】
また、モデリングの用途を考えると、以下のようなことが想定される。
【００２１】
まず、温調計に代表されるような調節計は、調節計の専門メーカが小型で安価な汎用量産製品を指向して開発し販売している。このような調節計を利用する装置メーカ側は、１つの装置に複数の調節計を使用するわけで、対象となる装置については、類似の装置構造でありながら微妙にマイナーチェンジした程度の装置としてラインナップされることが多い。すなわち、適度な変動の与え方となる操作量ＭＶの変化パターンが１つでも得られていれば、多くの場合において、複数の制御対象において同じ操作量ＭＶの変化パターンが適度なものとして通用する傾向にある。したがって、適度な変動の与え方となる操作量ＭＶの変化パターンを、まずは従来通りに１つでも得る作業を行ない、ここで得られた操作量ＭＶの変化パターンの時系列データを記憶しておき、その後の類似の特性にあると想定される制御対象については、上記の記憶されている操作量ＭＶの時系列データを制御周期に合わせて制御対象に順に出力していき、制御量ＰＶの挙動を時系列データとして収集することに、本発明の発明者は想到した。
【００２２】
すなわち、カーブフィッティング方式のモデリングにおいて、操作量ＭＶの時系列データを再利用するという構成を与えることになる。
［技術思想／重要な着眼点２］
類似の特性にあると想定される制御対象についてであるが、実際にデータ収集を行なうと、その制御対象に対して、再利用される操作量ＭＶの時系列データでは変化が速過ぎる場合や遅過ぎる場合ということも、発生する可能性がある。このような場合には、オペレータが時間のスケールを変更（調整）する指示を与え、これに従って、操作量ＭＶの時系列データの間引きや補間を行ないながら操作量ＭＶの信号を出力するようにすればよい。
【００２３】
速過ぎるとか遅過ぎるとかの判断は、例えば操作量ＭＶの出力されるペースを２倍，３倍あるいは１／２，１／３というように、整数倍あるいは整数分の１という大雑把な判断で問題ないので、オペレータにとって難しい判断にはならない。
［技術思想／重要な着眼点３］
類似の特性にあると想定される制御対象についてであるが、実際にデータ収集を行なうと、その制御対象に対して、再利用される操作量ＭＶの時系列データでは変化量が大き過ぎる場合や小さ過ぎる場合ということも、発生する可能性がある。このような場合には、オペレータが操作量ＭＶのスケールを変更（調整）する指示を与え、これに従って、操作量ＭＶの時系列データの数値変換を行ないながら操作量ＭＶの信号を出力するようにすればよい。
【００２４】
大き過ぎるとか小さ過ぎるとかの判断は、例えば出力される操作量ＭＶの数値自体を２倍，３倍あるいは１／２，１／３というように、整数倍あるいは整数分の１という大雑把な判断で問題ないので、オペレータにとって難しい判断にはならない。
［技術思想／重要な着眼点４］
上記の操作量ＭＶの時系列データを再利用する構成として、例えばシングルループの温調計を複数利用する場合などは、温調計と他の機器を通信で繋ぐときに利用される通信専用機器（変換器など）に、操作量ＭＶの時系列データを記憶しておくことで、装置全体としての通信効率が向上する。すなわち、上記の機能を有する通信専用機器として実現することが好ましい。
［実施形態］
図１は、本発明の一実施形態のデータ収集方法を示すフローチャートである。
【００２５】
この図１に示すデータ収集方法は、操作量を表わす入力信号が入力され入力信号に応じた応答として出力信号を出力する制御系の伝達関数モデル作成用のデータを収集するデータ収集方法であって、記憶ステップ（Ｓ１）、入力パターン作成ステップ（Ｓ２）、およびデータ収集ステップ（Ｓ３）により構成されている。
【００２６】
記憶ステップ（Ｓ１）は、伝達関数モデル作成用のための入力信号の典型的な時間的変化を表わすモデルパターンを記憶しておくステップ、入力パターン作成ステップ（Ｓ２）は、モデルパターンを、伝達関数モデル作成対象の制御系に応じて同一のものにする、あるいは変形することにより入力パターンを作成するステップ、データ収集ステップ（Ｓ３）は、入力パターンに基づく入力信号を生成して制御系に入力し、その入力信号の入力に応じて制御系から出力される出力信号を収集するステップである。
【００２７】
ここで、入力パターン作成ステップ（Ｓ２）は、モデルパターンを時間軸方向に伸縮させることにより入力パターンを作成するステップであってもよく、あるいは、入力パターン作成ステップ（Ｓ２）は、モデルパターンを振幅方向に伸縮させることにより入力パターンを作成するステップであってもよく、さらには、入力パターン作成ステップ（Ｓ２）は、モデルパターンの初期値を維持し、その初期値からの差分値を振幅方向に伸縮させることにより入力パターンを作成するステップであってもよい。
【００２８】
この図１に示すデータ収集方法について、より詳細には、本発明のデータ収集装置の一実施形態とともに後述する。
【００２９】
図２は、本発明の一実施形態のデータ収集装置を示すブロック図である。
【００３０】
この図２に示すデータ収集装置１００は、操作量を表わす入力信号が入力され入力信号に応じた応答として出力信号を出力する制御系の伝達関数モデル作成用のデータを収集するデータ収集装置であって、記憶部１１０、入力パターン作成部１２０、およびデータ収集部１３０から構成されている。
【００３１】
ここで、記憶部１１０は、伝達関数モデル作成用のための入力信号の典型的な時間的変化を表わすモデルパターンを記憶しておく要素であり、入力パターン作成部１２０は、モデルパターンを、伝達関数モデル作成対象の制御系に応じて同一のものにする、あるいは変形することにより入力パターンを作成する要素であり、データ収集部１３０は、入力パターンに基づく入力信号を生成して制御系に入力し入力信号の入力に応じて制御系から出力される出力信号を収集する要素である。
【００３２】
ここで、図２に示すデータ収集装置１００における入力パターン作成部１２０は、モデルパターンを時間軸方向に伸縮させることにより入力パターンを作成するものであってもよく、あるいは、入力パターン作成部１２０は、モデルパターンを振幅方向に伸縮させることにより入力パターンを作成するものであってもよく、さらには、入力パターン作成部１２０は、モデルパターンの初期値を維持し、その初期値からの差分値を振幅方向に伸縮させることにより入力パターンを作成するものであってもよい。
【００３３】
図３は、本発明の一実施形態のモデリング装置を示すブロック図である。
【００３４】
この図３に示すモデリング装置３００は、データ収集装置１００と、モデリング部３１０とから構成されている。
【００３５】
ここで、この図３に示すデータ収集装置１００は、図２に示すデータ収集装置１００と同じ構成のものであり、重複説明は省略する。また、モデリング部３１０は、データ収集装置１００で生成された入力信号を表わす入力時系列データと制御系から出力された出力信号を表わす出力時系列データを伝達関数にフィッティングすることにより伝達関数モデルを作成する要素である。
【００３６】
本実施形態では、データ収集装置１００で適切な入出力データが収集されることから、高精度のモデリングが可能である。
【００３７】
以下、本発明の実施形態をより詳細に説明する。
【００３８】
図４は、電気ヒータを利用したトンネル炉の構造である装置１の模式図である。
この装置１には、加熱処理炉の一種であるトンネル炉１０内に４つのヒータ１１＿１，１１＿２，１１＿３，１１＿４と、４つの温度センサ１２＿１，１２＿２，１２＿３，１２＿４が設置されている。また、ここには、４台の温調計１３＿１，１３＿２，１３＿３，１３＿４が設置され、各温調計１３＿１，１３＿２，１３＿３，１３＿４からは各電力機器１４＿１，１４＿２，１４＿３，１４＿４に向けて、各操作量ＭＶ＿１，ＭＶ＿２，ＭＶ＿３，ＭＶ＿４を表わす信号が出力され、各電力機器１４＿１，１４＿２，１４＿３，１４＿４は各温調計１３＿１，１３＿２，１３＿３，１３＿４から送られてきた各操作量ＭＶ＿１，ＭＶ＿２，ＭＶ＿３，ＭＶ＿４に応じた電力を各ヒータ１１＿１，１１＿２，１１＿３，１１＿４に供給し、各ヒータ１１＿１，１１＿２，１１＿３，１１＿４は供給された電力に応じて発熱する。トンネル炉１０内の温度は各温度センサ１２＿１，１２＿２，１２＿３，１２＿４により計測され、各温度計測値を表わす各制御量ＰＶ＿１，ＰＶ＿２，ＰＶ＿３，ＰＶ＿４が各温調計１３＿１，１３＿２，１３＿３，１３＿４によりモニタされる。
【００３９】
さらに、ここには、通信専用機器１５と、表示器１６が備えられており、通信専用機器１５は、各温調計１３＿１，１３＿２，１３＿３，１３＿４と通信を行ない、各温調計１３＿１，１３＿２，１３＿３，１３＿４に向けて各操作量ＭＶ＿１，ＭＶ＿２，ＭＶ＿３，ＭＶ＿４の指令を送信し、また、各制御量ＰＶ＿１，ＰＶ＿２，ＰＶ＿３，ＰＶ＿４をモニタするなど、それら複数（ここでは４台）の温調計１３＿１，１３＿２，１３＿３，１３＿４の上位の制御装置としての役割りを担っている。
【００４０】
また、表示器１６は、各温調計１３＿１，１３＿２，１３＿３，１３＿４の操作量ＭＶ＿１，ＭＶ＿２，ＭＶ＿３，ＭＶ＿４や各温度センサ１２＿１，１２＿２，１２＿３，１２＿４からの制御量ＰＶ＿１，ＰＶ＿２，ＰＶ＿３，ＰＶ＿４を統一的に表示するなど、この装置１の全体についての表示機能を担っている。
【００４１】
ここで、各ヒータ１１＿１，１１＿２，１１＿３，１１＿４は、トンネル炉１０内での設置位置が異なり、また、加熱の能力も異なるなど、多少の相違点がある。
【００４２】
図５は、電気ヒータを利用したトンネル炉の構造である装置２の模式図である。
【００４３】
この装置２は、図４に示す装置１と近似しており、トンネル炉２０内の４つのヒータ２１＿１，２１＿２，２１＿３，２１＿４は、図４に示す装置１の４つのヒータ１１＿１，１１＿２，１１＿３，１１＿４に対応し、温度センサ２２＿１，２２＿２，２２＿３，２２＿４は図４に示す装置１の４つの温度センサ１１−１，１１＿２，１１＿３，１１＿４に対応する。さらに同様に４台の温調計２３＿１，２３＿２，２３＿３，２３＿４は図４に示す装置１の４台の温調計１３＿１，１３＿２，１３＿３，１３＿４に対応し、４台の電力機器２４＿１，２４＿２，２４＿３，２４＿４は図４に示す装置１の４台の電力機器１４＿１，１４＿２，１４＿３，１４＿４に対応する。さらに通信専用機器２５および表示器２６は、図４に示す装置１の通信専用機器１５および表示器１６に対応する。
【００４４】
ただし、図５の装置２は、図４の装置１と比べトンネル炉２０の容積が図４に示す装置１のトンネル炉１０の容積とは若干異なり、また、各ヒータ２１＿１，２１＿２，２１＿３，２１＿４の特性が図４に示す装置１のヒータ１１＿１，１１＿２，１１＿３，１１＿４とは若干異なるなど、装置２は装置１とは近似しているものの、様々な点で特性が多少異なっている。
【００４５】
図６は、本発明の一実施形態のデータ収集装置のブロック図である。このデータ収集装置２００は、図４に示す通信専用機器１５内又は図５に示す通信専用機器２５内に構築されたものであり、ＭＶデータ記憶部２１０、出力周期統制部２２１、時間スケーリング部２２２、ＭＶスケーリング部２２３、および通信部２３０から構成されている。
【００４６】
ＭＶデータ記憶部２１０は、図２に示すデータ収集装置１００の記憶部１１０に相当するものであり、温調計から出力すべき操作量ＭＶの典型的な時系列データが記憶される。
【００４７】
また、出力周期統制部２２１、時間スケーリング部２２２、およびＭＶスケーリング部２２３は、これらを合わせたものが図２に示すデータ収集装置１００の入力パターン作成部１２０に相当する。これらのうち、時間スケーリング部２２２およびＭＶスケーリング部２２３は、ＭＶデータ記憶部２１０から読み出された典型的な操作量時系列データの、それぞれ、時間軸方向の伸縮を指示する要素、および振幅方向の伸縮を指示する要素である。ＭＶスケーリング部２２３は、振幅方向について単純に伸縮する場合と、その典型的な操作量時系列データの初期値は保存したまま、その初期値からの差分を伸縮する場合とがある。
【００４８】
出力周期統制部２２１は、ＭＶデータ記憶部２１０から読み出された典型的な操作量時系列データを、時間スケーリング部２２２からの指令を受けて時間軸方向に伸縮し、かつ、ＭＶスケーリング部２２３からの指令を受けて振幅方向に伸縮して、時系列データの出力周期を決定し、通信部２３０に送る。
【００４９】
通信部２３０は、図２に示すデータ収集装置１００のデータ収集部１３０に相当し、今回のモデリングの対象としての温調計と通信して、出力周期統制部２２１から送られてきた伸縮後の操作量時系列データをその対象としている温調計に向けて送信するとともにその操作量時系列データを保存し、また、その温調計から送られてくる制御量ＰＶ（温度センサによる温度計測値）の時系列データを受信して操作量時系列データと対にして保存する。このようにして、この通信部２３０で得られた操作量時系列データと制御量時系列データは、この図６には不図示の要素であるモデリング部（図３参照）における、伝達関数モデルの作成用として用いられる。
【００５０】
図７は、ＭＶデータ記憶部に記憶された操作量ＭＶの典型的な時系列データの一例を示す図、
図８は、図７に示す時系列データの出力されるペースを２倍にした時系列データを示す図、
図９は、図７に示す時系列データの出力されるペースを１／２にした時系列データを示す図、
図１０は、図７に示す時系列データの数値自体の大きさを２倍にした時系列データを示す図、
図１１は、図７に示す時系列データに示す操作量ＭＶの初期操作量からの差分のみを２倍にした時系列データを示す図である。
【００５１】
以下、図４〜図６と、さらに図７〜図１１の時系列データを参照しながらさらに詳細に説明する。
【００５２】
例えば電気ヒータを利用したトンネル炉の構造である装置１（図４参照）に、温調計１３＿１、温調計１３＿２、温調計１３＿３、温調計１３＿４が実装されているものとする。また、これとほぼ同等の構造である装置２（図５参照）に、温調計２３＿１、温調計２３＿２、温調計２３＿３、温調計２３＿４が実装されているものとする。これらに対するオペレーションについては、それぞれの装置１，２に表示器１６，２６が実装され、表示器と温調計の通信プロトコル変換のために、それぞれの装置１，２に通信専用機器１５，２５が実装されているものとする。
［最初のデータ収集］
適度な変動の与え方となる操作量ＭＶの変化パターンを、まずは従来通りに装置１の温調計１３＿１の制御対象により収集する。この場合に限れば、本実施形態が適用されるものではないので、前述した問題点が残る余地がある。しかしこの場合も、調節計の専門メーカが供給可能な操作量ＭＶの時系列データのサンプルを、通信専用機器１５が備えるＭＶデータ記憶部２１０に記憶しておけば、これを温調計１３＿１に送信することにより、オペレータに要求される判断は、時間のスケールや操作量ＭＶのスケールを変更（調整）する程度になる。このようにすれば、最初のデータ収集作業自体も本実施形態の適用対象として、効率改善が図れる。
【００５３】
すなわち、通信専用機器１５のＭＶデータ記憶部２１０（図６参照）に記憶されている操作量ＭＶの時系列データを、温調計１３＿１に送信し、温調計１３＿１からの操作量出力信号により対象となるヒータ１１＿１が動作し、これに伴う温度変化がセンサ１２＿１により検出され制御量ＰＶの時系列データが収集できる。制御量ＰＶの時系列データは、適宜ＰＣなどのデータロギング機能に記憶される。
【００５４】
なお、いずれの方法にしろ、このとき最終的に適用された操作量ＭＶの時系列データは、通信専用機器１５のＭＶデータ記憶部２１０に上書き記憶される。
［時間のスケールの変更（調整）］
例えば、得られている操作量ＭＶの時系列データが、以下のような数値であったとする（図７参照）。
【００５５】
データａ：１０．０  １０．０  １０．０  １０．０  １４．０  １８．０  ２２．０  ２４．０  ２６．０  ２８．０  ２９．０  ３０．０  ３１．０…
例えば操作量ＭＶの出力されるペースを２倍にしたい場合は、１個おきに出力すればよい（図８参照）。
【００５６】
データｂ：１０．０  １０．０  １４．０  ２２．０  ２６．０  ２９．０  ３１．０…
これをｎ倍とすると、ｎ−１個おきに出力すればよい。
【００５７】
次に例えば操作量ＭＶの出力されるペースを１／２倍にしたい場合は、１個おきに前後の数値の単純平均値を算出して出力すればよい（図９参照）。
【００５８】
データｃ：１０．０  １０．０  １０．０  １０．０  １０．０  １０．０  １０．０  １２．０  １４．０  １６．０  １８．０  ２０．０  ２２．０  ２３．０…
これを１／ｎ倍とすると、以下のようにデータ間の加重平均により補間を用いて出力すればよい。
【００５９】
ａ１  （ｎ−１／ｎ）ａ１＋（１／ｎ）ａ２  （ｎ−２／ｎ）ａ１＋（２／ｎ）ａ２…  ａ２（ｎ−１／ｎ）ａ２＋（１／ｎ）ａ３  （ｎ−２／ｎ）ａ２＋（２／ｎ）ａ３…
上記のように、通常の間引きや補間により、時間のスケールの変更（調整）が可能である。
【００６０】
この機能（時間スケーリング部）は共有機能なので、通信専用機器１５が備えるのが好ましい。
［操作量ＭＶのスケールの変更（調整）］
例えば、得られている操作量ＭＶの時系列データが、以下のような数値であったとする。
【００６１】
データａ：１０．０  １０．０  １０．０  １０．０  １４．０  １８．０  ２２．０  ２４．０  ２６．０  ２８．０  ２９．０  ３０．０  ３１．０…
例えば操作量ＭＶの数値自体の大きさを２倍にしたい場合は、数値変換して出力すればよい（図１０参照）。
【００６２】
データｄ：２０．０  ２０．０  ２０．０  ２０．０  ２８．０  ３６．０  ４４．０  ４８．０  ５２．０  ５６．０  ５８．０  ６０．０  ６２．０…
これをｎ倍とすると、以下のように数値自体の大きさをｎ倍にして出力すればよい。
【００６３】
ｎａ１  ｎａ２  ｎａ３…  ｎａｉ
なお、カーブフィッティングによるモデリングのためには、初期操作量ＭＶ０＝ａ１は変換されないのが好ましい。すなわち、これはデータ収集を開始する際の初期状態を決定するものであり、特に温調計の主な制御対象である温度制御系では初期温度を決定するものなので、操作量ＭＶのスケールの変更（調整）によって初期温度が上下するのは、オペレータにとって扱い難くなる。初期温度は一定で昇温幅のみがスケーリングの調整対象になるのが好ましい。
【００６４】
したがって、ｎ倍とすると、以下のように数値変換して出力するのが好ましい。この場合、初期操作量は維持され、初期操作量からの差分のみがスケールの変換処理の対象になる。
【００６５】
ａ１  ｎ（ａ２−ａ１）＋ａ１  ｎ（ａ３−ａ１）＋ａ１…  ｎ（ａｉ−ａ１）＋ａ１
例えば操作量ＭＶの前記したデータａの初期操作量からの差分のみを２倍にしたい場合は、以下のように数値変換して出力すればよい（図１１参照）。
【００６６】
データｅ：１０．０  １０．０  １０．０  １０．０  １８．０  ２６．０  ３４．０  ３８．０  ４２．０  ４６．０  ４８．０  ５０．０  ５２．０…
上記のように、一定の数値変換により、操作量ＭＶのスケールの変更（調整）が可能である。
【００６７】
この機能（ＭＶスケーリング部）は共有機能なので、通信専用機器が備えるのが好ましい。
［再利用によるデータ収集］
通信専用機器１５のＭＶデータ記憶部に記憶されている操作量ＭＶの時系列データを、温調計１３＿２に送信し、温調計１３＿２からの操作量出力信号により対象となるヒータ１１＿２が動作し、これに伴う温度変化がセンサ１２＿２により検出され制御量ＰＶの時系列データが収集できる。制御量ＰＶの時系列データは、適宜ＰＣなどのデータロギング機能に記憶される。
【００６８】
これ以降は、温調計１３＿３、温調計１３＿４も温調計１３＿２と同様の手順でデータ収集を実施する。
【００６９】
次に図５に示す装置２については、装置１の通信専用機器１５が備えるＭＶデータ記憶部２１０に記憶されている操作量ＭＶの時系列データを、ＰＣによりアップロードし、装置２の通信専用機器２５が備えるＭＶデータ記憶部にダウンロードすれば、装置１と同様にデータ収集が行なえる。
【００７０】
以上のようにすることで、操作量ＭＶの時系列データを再利用して、カーブフィッティング方式のモデリングに妥当な時系列データを確実に収集できる確率を向上させることが可能になる。なお、操作量ＭＶの時系列データを通信専用機器に記憶させることにより、再利用されるべきデータが、装置自体に記憶されていることになるので、装置自体が流通対象である場合においても、このデータは常に装置のオペレータが利用できる状態が維持される。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の一実施形態のデータ収集方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の一実施形態のデータ収集装置を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態のモデリング装置を示すブロック図である。
【図４】電気ヒータを利用したトンネル炉の構造である装置１の模式図である。
【図５】電気ヒータを利用したトンネル炉の構造である装置２の模式図である。
【図６】本発明の一実施形態のデータ収集装置のブロック図である。
【図７】ＭＶデータ記憶部に記憶された操作量ＭＶの典型的な時系列データの一例を示す図である。
【図８】図７に示す時系列データの出力されるペースを２倍にした時系列データを示す図である。
【図９】図７に示す時系列データの出力されるペースを１／２にした時系列データを示す図である。
【図１０】図７に示す時系列データの数値自体の大きさを２倍にした時系列データを示す図である。
【図１１】図７に示す時系列データに示す操作量ＭＶの初期操作量からの差分のみを２倍にした時系列データを示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１，２    装置
１０，２０    トンネル炉
１１＿１，１１＿２，１１＿３，１１＿４    ヒータ
１２＿１，１２＿２，１２＿３，１２＿４    温度センサ
１３＿１，１３＿２，１３＿３，１３＿４    温調計
１４＿１，１４＿２，１４＿３，１４＿４    電力機器
１５，２５    通信専用機器
１６，２６    表示器
２１＿１，２１＿２，２１＿３，２１＿４    ヒータ
２２＿１，２２＿２，２２＿３，２２＿４    温度センサ
２３＿１，２３＿２，２３＿３，２３＿４    温調計
２４＿１，２４＿２，２４＿３，２４＿４    電力機器
１００，２００    データ収集装置
１１０    記憶部
１２０    入力パターン作成部
１３０    データ収集部
２１０    ＭＶデータ記憶部
２２１    出力周期統制部
２２２    時間スケーリング部
２２３    ＭＶスケーリング部
２３０    通信部
３００    モデリング装置
３１０    モデリング部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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