(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の入力信号の異常の発生をそれぞれ検出する複数の入口変換機構と、
前記複数の入力信号の全体に共通的な入力変化の現在値を、前記複数の入口変換機構からの複数の信号に基づいて算出する基準信号演算機構と、
前記複数の入力信号のうちの異常の生じた入力信号を仮想的に復元する複数の信号補償機構と、
前記複数の信号補償機構からの信号から所定条件に合致する単一の信号を選択する信号選択機構とを備え、
前記基準信号演算機構は、前記複数の入口変換機構からの複数の信号の平均値を演算することにより前記入力変化の現在値を求め、
前記複数の信号補償機構の各々は、
前記基準信号演算機構で得られた平均値と前記複数の入口変換機構からの信号との偏差を求める偏差抽出機構と、
前記偏差抽出機構で求められた偏差を入力信号の持つ傾向値として記憶し、且つ異常が検出されない場合に前記偏差抽出機構で求められた偏差を出力し、異常が検出された場合に、既に記憶されている偏差を出力する偏差記憶機構と、
前記偏差記憶機構からの偏差と前記基準信号演算機構からの平均値とに基づき入力信号を仮想的に復元する信号復元機構と、
異常が検出されない場合に入力信号を出力し、異常が検出された場合に、前記信号復元機構で仮想的に復元された信号を出力する仮想信号切替機構とを備える信号処理装置。
【請求項２】
前記信号選択機構は、指定条件として、前記複数の信号補償機構からの信号の中から最大、最小又は中間の値を有する単一の信号を選択し、又は前記複数の信号補償機構からの信号の平均の値を有する単一の信号を算出して出力する、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記複数の信号補償機構の各々は、偏差補償機構を更に備え、
前記偏差補償機構は、前記偏差記憶機構からの偏差を、入力信号とは別の第２の信号を用いて補正する請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記信号補償機構は、固定偏差値を発生する固定偏差発生機構を備え、
前記信号復元機構は、前記固定偏差値発生機構で発生された固定値を用いて平均値との偏差を算出する、請求項３に記載の信号処理装置。
【請求項５】
複数の入力信号の異常の発生をそれぞれ検出する複数の入口変換機構と、
前記複数の入力信号の全体に共通的な入力変化の現在値を、第３の信号を用いて、目的とする現在値との理論的又は実験式による相関関係式から模擬的に求める模擬基準信号演算機構と、
前記複数の入力信号のうちの異常の生じた入力信号を仮想的に復元する複数の信号補償機構と、
前記複数の信号補償機構からの信号から所定条件に合致する単一の信号を選択する信号選択機構とを備え、
前記複数の信号補償機構の各々は、
前記複数の入力信号を記憶する記憶機構を備え、
前記入口変換機構で異常の発生が検出された場合に、前記記憶機構に記憶されている、異常が検出される直前の入力信号の持つ傾向値と、前記模擬基準信号演算機構で得られる第３の信号からの関数値から成る模擬基準値とを用いて異常が発生した入力信号を復元し、
前記信号選択機構は、指定条件として、前記複数の信号補償機構からの信号の中から最大、最小又は中間の値を有する単一の信号を選択し、又は前記複数の信号補償機構からの信号の平均の値を有する単一の信号を算出して出力し、
前記複数の信号補償機構の各々は、
前記模擬基準信号演算機構で得られた模擬基準値と前記複数の入口変換機構からの信号との偏差を求める偏差抽出機構と、
前記偏差抽出機構で求められた偏差を入力信号の持つ傾向値として記憶し、且つ異常が検出されない場合に前記偏差抽出機構で求められた偏差を出力し、異常が検出された場合に、既に記憶されている偏差を出力する偏差記憶機構と、
前記偏差記憶機構からの偏差と前記擬基準信号演算機構からの模擬基準値とに基づき入力信号を仮想的に復元する信号復元機構と、
異常が検出されない場合に入力信号を出力し、異常が検出された場合に、前記信号復元機構で仮想的に復元された信号を出力する仮想信号切替機構とを備える信号処理装置。
【請求項６】
前記信号補償機構は、固定偏差値を発生する固定偏差発生機構を備え、
前記信号復元機構は、前記固定偏差値発生機構で発生された固定値を用いて前記模擬基準信号演算機構からの模擬基準値との偏差を算出する、請求項５に記載の信号処理装置。
【請求項７】
前記複数の信号補償機構の各々は、
入力信号とは別の第２の信号による関数値を発生する偏差補償値発生機構と、
前記偏差補償値発生機構からの関数値と前記擬基準信号演算機構からの模擬基準値とに基づき入力信号を仮想的に復元する信号復元機構と、
異常が検出されない場合に入力信号を出力し、異常が検出された場合に、前記信号復元機構で仮想的に復元された信号を出力する仮想信号切替機構、とを備えた請求項６に記載の信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同一内容の信号を複数入力する入力冗長化のための信号処理、バラツキのある多数の類似の入力信号から目的の信号を演算出力する多入力信号処理等に適用される信号処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の多入力信号処理に使用される信号処理装置は、図１５に示すように、複数の入口変換機構（ＳＣ）３０１〜３０ｎ（ｎは２以上の整数、以下本明細書において同じ）と、信号選択機構（ＡＵＣ）５０とから構成されている。この信号処理装置では、入力点信号ＩＮｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｎ、以下本明細書において同じ）が異常になった場合に、入口変換機構３０は、後段の信号選択機構５０で無効信号として取り扱われるように、異常となった入力点の値を例えば「０」にリセットし、以て異常になった入力信号（以下では、単に「入力点」と呼ぶ場合もある）を除外する手法が採られている。
【０００３】
このため、異常になった入力点が有していた、類似の入力点の中における傾向も失われ、信号選択機構５０から正しい結果が得られない場合がある。例えば、異常を生じた入力点の持つ傾向が類似の入力点の中における最大値であった場合には、最大値を選択する方式が採用された信号選択機構５０では、２番目に高い入力点の値が選択されてしまい、実際には入力の最大値は変化していないにも拘わらず２番目に低い値に突然切り替わる突変が起こる。その結果、例えば信号処理装置の出力が連続温度制御などに使用されている場合には、温度が低下したと誤った判断がなされて温度が過剰に上げられ、制御対象である機械が損傷する事態が発生することが考えられる。
【０００４】
また、このような信号の突変が後段の処理で問題となる場合には、信号の急激な変化を防止する防止機構を挿入する必要があるが、この防止機構を実現するための処理によって信号の遅れが生じるという問題もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような問題を解消するためになされたもので、その目的は、入力信号に異常が生じても、その異常が生じなかった場合に近い信号処理結果を得ることができ、しかも信号の急激な変化を防止する機構を挿入しなくても、入力点を除外する処理の前後で信号が突変しない信号処理を行い得る信頼性の高い信号処理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る信号処理装置は、複数の入力信号の異常の発生をそれぞれ検出する複数の入口変換機構と、前記複数の入力信号の全体に共通的な入力変化の現在値を、前記複数の入口変換機構からの複数の信号に基づいて算出する基準信号演算機構と、前記複数の入力信号のうちの異常の生じた入力信号を仮想的に復元する複数の信号補償機構と、前記複数の信号補償機構からの信号から所定条件に合致する単一の信号を選択する信号選択機構、とを備えている。
【０００７】
この信号処理装置において、前記複数の信号補償機構の各々は、前記複数の入力信号を記憶する記憶機構を備え、前記入口変換機構で異常の発生が検出された場合に、前記記憶機構に記憶されている、異常が検出される直前の入力信号の持つ傾向値と、前記基準信号演算機構からの入力変化の現在値とを用いて異常が発生した入力信号を復元するように構成できる。
【０００８】
また、前記信号選択機構は、指定条件として、前記複数の信号補償機構からの信号の中から最大、最小又は中間の値を有する単一の信号を選択し、又は前記複数の信号補償機構からの信号の平均の値を有する単一の信号を算出して出力するように構成できる。
【０００９】
また、本発明の第１の態様に係る信号処理装置における前記基準信号演算機構は、前記複数の入口変換機構からの複数の信号の平均値を演算することにより前記入力変化の現在値を求めるように構成できる。
【００１０】
この場合、前記複数の信号補償機構の各々は、前記基準信号演算機構で得られた平均値と前記複数の入口変換機構からの信号との偏差を求める偏差抽出機構と、前記偏差抽出機構で求められた偏差を入力信号の持つ傾向値として記憶し、且つ異常が検出されない場合に前記偏差抽出機構で求められた偏差を出力し、異常が検出された場合に、既に記憶されている偏差を出力する偏差記憶機構と、前記偏差記憶機構からの偏差と前記基準信号演算機構からの平均値とに基づき入力信号を仮想的に復元する信号復元機構と、異常が検出されない場合に入力信号を出力し、異常が検出された場合に、前記信号復元機構で仮想的に復元された信号を出力する仮想信号切替機構、とから構成できる。
【００１１】
また、この信号処理装置は、前記信号補償機構は、固定偏差値を発生する固定偏差発生機構を備え、前記信号復元機構は、前記固定偏差値発生機構で発生された固定値を用いて平均値との偏差を算出するように構成できる。この場合、前記複数の信号補償機構の各々は、入力信号とは別の第２の信号による関数値を発生する偏差補償値発生機構と、前記偏差補償値発生機構からの関数値と前記基準信号演算機構からの平均値とに基づき入力信号を仮想的に復元する信号復元機構と、異常が検出されない場合に入力信号を出力し、異常が検出された場合に、前記信号復元機構で仮想的に復元された信号を出力する仮想信号切替機構、とから構成できる。
【００１２】
また、本発明の第２の態様に係る信号処理装置は、複数の入力信号の異常の発生をそれぞれ検出する複数の入口変換機構と、前記複数の入力信号の全体に共通的な入力変化の現在値を、第３の信号を用いて、目的とする現在値との理論的又は実験式による相関関係式から模擬的に求める模擬基準信号演算機構と、前記複数の入力信号のうちの異常の生じた入力信号を仮想的に復元する複数の信号補償機構と、前記複数の信号補償機構からの信号から所定条件に合致する単一の信号を選択する信号選択機構、とを備えている。
【００１３】
この信号処理装置における前記複数の信号補償機構の各々は、前記複数の入力信号を記憶する記憶機構を備え、前記入口変換機構で異常の発生が検出された場合に、前記記憶機構に記憶されている、異常が検出される直前の入力信号の持つ傾向値と、前記模擬基準信号演算機構で得られる第３の信号からの関数値から成る模擬基準値とを用いて異常が発生した入力信号を復元するように構成できる。
【００１４】
また、前記信号選択機構は、指定条件として、前記複数の信号補償機構からの信号の中から最大、最小又は中間の値を有する単一の信号を選択し、又は前記複数の信号補償機構からの信号の平均の値を有する単一の信号を算出して出力するように構成できる。
【００１５】
また、本発明の第２の態様に係る信号処理装置における前記複数の信号補償機構の各々は、前記模擬基準信号演算機構で得られた模擬基準値と前記複数の入口変換機構からの信号との偏差を求める偏差抽出機構と、前記偏差抽出機構で求められた偏差を入力信号の持つ傾向値として記憶し、且つ異常が検出されない場合に前記偏差抽出機構で求められた偏差を出力し、異常が検出された場合に、既に記憶されている偏差を出力する偏差記憶機構と、前記偏差記憶機構からの偏差と前記擬基準信号演算機構からの模擬基準値とに基づき入力信号を仮想的に復元する信号復元機構と、異常が検出されない場合に入力信号を出力し、異常が検出された場合に、前記信号復元機構で仮想的に復元された信号を出力する仮想信号切替機構、とから構成できる。
【００１６】
この場合、前記信号補償機構は、固定偏差値を発生する固定偏差発生機構を備え、前記信号復元機構は、前記固定偏差値発生機構で発生された固定値を用いて前記擬基準信号演算機構からの模擬基準値との偏差を算出するように構成できる。
【００１７】
また、前記複数の信号補償機構の各々は、入力信号とは別の第２の信号による関数値を発生する偏差補償値発生機構と、前記偏差補償値発生機構からの関数値と前記擬基準信号演算機構からの模擬基準値とに基づき入力信号を仮想的に復元する信号復元機構と、異常が検出されない場合に入力信号を出力し、異常が検出された場合に、前記信号復元機構で仮想的に復元された信号を出力する仮想信号切替機構、とから構成できる。
【００１８】
以上のように、本発明によれば、異常入力点を除外した時にも該当入力点の持っていた傾向を引き継いだ最も正しいと考えられる信号選択処理結果の値を、且つ意図しない突変を生じることなく、更に応答遅れを招くこともない信頼性の高い信号処理装置を提供できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る信号処理装置は、異常な入力値を排除するために、異常の生じた入力点の値を仮想的に復元した値と入替える信号補償機構（詳細後述）を備えている点に特徴がある。
【００２１】
本発明の実施の形態１に係る信号処理装置は、図１に示すように、入口変換機構（ＳＣ）３０１〜３０ｎ、基準信号演算機構（ＢＡＳ）４０、信号補償機構（ＣＯＭ）６０１〜６０ｎ及び信号選択機構（ＡＵＣ）５０から構成されている。以下、上記信号処理装置を構成する各要素の詳細を図面を参照しながら説明する。
【００２２】
先ず、入口変換機構３０１〜３０ｎの構成及び動作を説明する。入口変換機構３０１〜３０ｎは、入力点信号ＩＮ１〜ＩＮｎをそれぞれ整形し、信号Ｘ１〜Ｘｎとして信号補償機構６０１〜６０ｎにそれぞれ送ると共に、信号Ｘ１〜Ｘｎは、基準信号演算機構４０に送る。
【００２３】
入口変換機構３０１〜３０ｎの各々は同一の構成であるので、以下では、その中の１回路である入口変換機構３０ｉ（１≦ｉ≦ｎ）を、図２に示したブロック図を参照しながら説明する。入口変換機構３０ｉは、信号整形機構３１、信号異常検出機構３２、保持機構３３及び切替機構３４から構成されている。
【００２４】
信号整形機構３１は、後段の処理機構が取扱い可能なように、入力点信号ＩＮｉの形態、レンジ等を整形する。この信号整形機構３１で整形された信号は信号異常検出機構３２及び切替機構３４に供給される。
【００２５】
信号異常検出機構３２は、信号整形機構３１からの信号に基づいて入力点信号ＩＮｉが正常であるかどうかを判定し、入力点信号ＩＮｉが異常であることを判定した場合は入力状態信号Ｂｉの値を「０」に変更して切替機構３４に供給すると共に外部に送出する。なお、入力状態信号Ｂｉの値が「１」であれば入力点信号ＩＮｉが正常であることを表す。
【００２６】
切替機構３４は、受け取った入力状態信号Ｂｉの値が「０」であれば、入力点信号ＩＮｉが異常である旨を判定し、接点を信号整形機構３１側から保持機構３３側に切り換える。保持機構３３は、入力信号が異常時に出力すべき値を保持している。この値としては、例えば、「０」を用いることができる。従って、入力点信号ＩＮｉが異常であるときは、切替機構３４は、例えば「０」を出力する。これにより、後段の信号選択機構５０で異常な入力信号の値が無効になるように設定される。
【００２７】
次に、基準信号演算機構４０の構成及び動作を、図３に示したブロック図を参照しながら説明する。基準信号演算機構４０は、信号Ｘ１〜Ｘｎの平均値Ａを算出し、信号補償機構６０１〜６０ｎに送る。この基準信号演算機構４０は、この実施の形態１では、平均演算機構（ＡＶＥ）から構成されている。
【００２８】
この基準信号演算機構４０は、入口変換機構３０１〜３０ｎからの信号Ｘ１〜Ｘｎを入力し、その平均演算を行った結果を平均値Ａとして出力する。なお、平均演算の方法は、以下に示す以外にも可能であり、次の平均演算式に示される処理結果が得られれば何れの方法であってもよい。
Ａ＝（Ｘ１＋Ｘ２＋・・・＋Ｘｎ）／ｍ
ここで、Ａは平均値、Ｘｉは各入力点信号の値、ｍは正常な入力点信号の数を示す。
【００２９】
この基準信号演算機構４０は、第１加算機構４１、第２加算機構４２及び除算機構４３から構成されている。第１加算機構４１は、信号Ｘ１〜Ｘｎの各々を加算して合計を算出し、除算機構４３に供給する。この際、上述したように、異常の発生により入力点信号が「０」に変更されていれば、第１加算機構４１における合計処理では、異常な入力点信号の値は加算結果には影響せず実質的に除外される。
【００３０】
第２加算機構４２では、入力点信号ＩＮｉに対応する入力状態信号Ｂｉの値の合計を出力する。入力状態信号Ｂｉは、正常な場合にＢｉ＝１に設定されるので、入力状態信号Ｂｉの合計は入力点信号ＩＮ１〜ＩＮｎの中の正常な入力点信号の数と等しくなる。即ち、この第２加算機構４２の出力ｍは正常な入力点信号ＩＮ１〜ＩＮｎの数である。除算機構４３は、第１加算機構４１の出力を第２加算機構４２からの出力ｍで除算する。これにより、上述した平均演算式に示す処理を行うことが出来る。
【００３１】
以上により、基準信号演算機構４０では、異常な入力点を除いた正常な入力点の信号のみを用いた平均値Ａが得られる。
【００３２】
次に、信号選択機構５０の構成及び動作を、図４に示したブロック図を参照しながら説明する。この信号選択機構５０は、信号補償機構６０１〜６０ｎから出力される信号Ｙ１〜Ｙｎの中から所定の条件に従って１つを選択し、出力ＯＵＴとして送出する。この信号選択機構５０では、指定条件として、多点入力のうちから最大、最小又は中間の値をとる単一の出力信号を選択するか、又は平均の値をとる単一の出力信号を演算で求める。
【００３３】
図４は、最大値又は最小値をとる構成例を示している。前段からの信号Ｙ１〜Ｙｎのうちの最大値又は最小値を選択し、出力ＯＵＴとして外部に送出する。なお、条件として中間値を選択する場合には、信号Ｙ１〜Ｙｎの中から値の大きい方から数えてｐ番目で且つ小さい方から数えてもｐ番目に位置する信号を出力ＯＵＴとして送出する。入力点数が偶数の場合にはｐ番目では一つに定まらないので、小さい方から数えてｐ＋１番目又はｐ−１番目のどちらかの信号を出力ＯＵＴとして送出する。
【００３４】
次に、本発明の特徴である信号補償機構６０１〜６０ｎの構成及び動作を説明する。信号補償機構６０１〜６０ｎは、異常が生じた入力点信号ＩＮ１〜ＩＮｎに対応する信号Ｘ１〜Ｘｎを復元し、信号Ｙ１〜Ｙｎとして信号選択機構５０に送る。信号補償機構６０１〜６０ｎの各々は同一の構成であるので、以下では、その中の１回路である信号補償機構６０ｉを、図５に示すブロック図を参照しながら説明する。
【００３５】
この信号補償機構６０では、異常の生じた入力点信号の復元に、異常が生じる直前の状態で記憶されている当該入力点の持つ傾向値と、類似の多点入力信号全体に対して共通的な入力変化の現在値とを用いて信号補償が行われる。そして入力点の持つ傾向値としては、多点入力信号全体に対して共通的な入力変化の現在値と、各入力点信号との偏差が用いられる。また、補正の基準値となる多点入力信号全体に対して共通的な入力変化の現在値には、現在入力されている複数の入力点信号の平均値が用いられる。
【００３６】
この信号補償機構６０は、偏差抽出機構６１、偏差記憶機構６２、信号復元機構６３及び仮想信号切替機構６４から構成されている。
【００３７】
偏差抽出機構６１は、前段の入口変換機構３０ｉで処理された信号Ｘｉと、基準信号演算機構４０からの平均値Ａとの偏差演算を行って偏差値ＯＦｉ算出し、偏差記憶機構６２に供給する。
【００３８】
偏差記憶機構６２は、対応する入力点の入力状態信号Ｂｉが正常（Ｂｉ＝１）である場合は、偏差値ＯＦｉを記憶すると同時に、出力ＯＦi[old]として送出する。入力状態信号Ｂｉが異常（Ｂｉ＝０）である場合は、入力された偏差値ＯＦｉを記憶せず、その時点で記憶されている以前の偏差値ＯＦｉを出力ＯＦi[old]として送出する。
【００３９】
信号復元機構６３は、偏差記憶機構６２からの偏差値ＯＦi[old]に再び基準信号演算機構４０からの平均値Ａを加算することにより、異常が生じた入力点の信号を用いずに偏差記憶機構６２内に記憶されている異常が生じる前の偏差値ＦＯｉを用いて仮想的に信号Ｘｉを復元させる。偏差値ＯＦｉは入力点Ｘｉと平均値Ａとの偏差であるから、偏差記憶機構６２に記憶されている偏差値ＯＦi[old]に再びその時の平均値Ａを加算すれば入力点信号ＩＮｉの値を再現できる。
【００４０】
しかし、現実には各入力点の値にはバラツキが有るので、異常が生じて除外した入力点のバラツキ分だけ平均値自体が変動してしまう。従って異常発生後の平均値をａとすれば、異常発生前の平均値Ａは、平均値の変動分ΔＡ＝Ａ−ａだけ補正を加えなければ正しい入力値は復元されない。
【００４１】
この関係を入力点数＝５として、そのうちの入力点１が異常を生じた場合を例にあげて、図６示した概念図を参照しながら説明をする。図６において、Ｘｉは各入力点、１、２、３、４及び５の信号の値、Ａは入力点１〜５の平均値、ａは異常が発生した入力点を除く入力点２〜５の平均値、Ｘ1[com]は復元すべき入力点１の値（仮想値）、ＯＦ１は入力点１の値Ｘ１と平均値との偏差、ＯＦｃは値Ｘ1[com]と平均値ａとの偏差、ＯＦ１[old]は入力点１に異常が発生する直前に記憶された偏差ＯＦ１、ΔＡは入力点１に異常が発生する前後での平均値の変動分である。
【００４２】
入力点１に異常が発生するまでは、５点の各入力点の信号の値Ｘ１〜Ｘ5は少しずつ増加している。今、入力点１の値Ｘ１が５点の内で最大の傾向を示しており、５点の平均値Ａとの間にＯＦ１なる偏差があるとする。次に、入力点１に異常が生じて入力点１の信号値Ｘ１が無効となると、残りの入力点２から入力点５までの４点の平均値ａは、例えば図６に示されるように、僅かではあるがΔＡ＝Ａ−ａだけ変動する。従って、異常となっている復元すべき入力点１の信号値Ｘ1[com]は、新たな平均値Ａに更に異常発生前後で変動した平均値の変動分ΔＡ＝Ａ−ａだけ補正を加え、その後、記憶されている偏差値ＯＦ1[old]を加算する必要がある。
【００４３】
以上のことを式を示して説明する。図６で使用した記号を用いると、
Ｘ１＝Ａ＋ＯＦ１…式（１）
Ｘ1[com]＝ａ＋ＯＦｃ…式（２）
ＯＦｃ＝ΔＡ＋ＯＦ1[old]…式（３）
ΔＡ＝Ａ−ａ…式（４）
となり、異常発生後の復元すべき仮想的な入力点１の値Ｘ1[com]は、上記式（２）、（３）及び（４）から、
0003814162.tif 000002
となり、異常発生前の入力点１の値Ｘ１を示す式（１）と同じ形態となる。
【００４４】
従って、異常発生の直前で記憶されたＯＦ1[old]は異常発生直前のＯＦ１であることから、異常発生と同時に入力点１の値Ｘ１を復元した仮想的な入力点１の値Ｘ1[com]に切替ても、変動を生じることなく切替が可能であることが判る。
【００４５】
次に異常発生による平均値の変動について、図６で使用した記号を用いて説明する。
【００４６】
全入力点の数をｍ（ｍ＝５）、入力点の異常となる直前の値をＸａとすれば、平均値Ａ及びａはそれぞれ次のように表される。なお、ここの説明においては入力点１を異常とするので、異常発生直前はＸ１＝Ｘａであり異常発生後にＸ１＝０となる。
【００４７】
0003814162.tif 000003
【００４８】
ところで式（１）から、
Ｘｉ＝Ａ＋ＯＦｉ…式（８）
であることから式（４）は、式（６）、（７）及び（８）から次のように変形される。
0003814162.tif 000004
【００４９】
ところで、式（６）と（８）式を見直すと、
0003814162.tif 000005
の関係にあるので、
ΣＯＦｉ＝０…式（１１）
である。従って、先の式（９）は、
ΔＡ＝Ａ−ａ＝ＯＦａ／（ｍ−１）…式（１２）
だけ異常の前後で平均値が変動することがわかる。
【００５０】
従って、先に説明した復元すべき仮想的な入力点１の値Ｘ1[com]を厳密に求める場合には、式（３）のΔＡに式（１２）の補正値を代入すればよい。即ち、
Ｘ1[com]＝ａ＋ＯＦｃ…式（２）
ＯＦｃ＝ΔＡ＋ＯＦ1[old]…式（３）
であるから、
0003814162.tif 000006
この式（１３）に説明される厳密な補正を行った信号復元機構６３の構成が、図５に示されている。
【００５１】
この図５では、信号復元機構６３内の式（１３）に対応する厳密な補正に使用する入力点数ｍとして正常入力点数ｍ−１などを用いる構成を示している。用途によってはこれを常に全入力点数ｍに固定して構成を簡素化することも可能である。この場合、先の説明で使用した全入力点数ｍ＝５の例では、１つの入力点が異常となった場合に、厳密にはＯＦa/4とすべきをＯＦa/5となり、ＯＦa/20だけ補正量が不足することになるが、この影響は補正量のわずか５％である。この程度が問題にならない用途では、常に全入力点数ｍに固定して構成を簡素化することも可能である。
【００５２】
更に、この異常発生前後での平均値の変動量ΔＡも無視して、
Ｘ1[com]＝ａ＋ＯＦｃ＝ａ＋ＯＦ1[old]…式（１４）
とすれば、更に構成を簡素化できる。
【００５３】
各入力点の偏差が小さい場合にはΔＡも十分小さくなるので、省略することが可能な用途もある。この場合の構成を図７に示す。
【００５４】
仮想信号切替機構６４は、該当入力点の入力状態信号Ｂｉが正常（Ｂｉ＝１）である場合は、上述した信号復元機構６３をバイパスして入口変換機構３０ｉで処理された信号Ｘｉをそのまま後段の信号選択機構５０に出力する。
【００５５】
従来の信号処理装置では、図１５に示すように、このような信号補償機構６０を備えていないので、異常となった入力点を除外する処置を行うと、その入力点が持っていた傾向も失われてしまい、信号選択機構５０は正しい結果を受けることができなくなる。
【００５６】
これに対し、本発明の実施の形態１に係る信号処理装置によれば、従来は不可能であった、入力点の持つ傾向を出来るだけ保持した信号選択処理が可能となる。例えば、信号選択処理が最大値を選択する方式であって異常となった入力点の持つ傾向が最大値であった場合に、誤って突然２番目の値に切替わってしまうことを防止できる。
【００５７】
以上説明したように、本発明の実施の形態１に係る信号処理装置は、信号補償機構６０を備えることにより信号選択機構５０は、入力異常が生じた場合にも入力点の持つ傾向を失うことなく、真実に近い信号を受けることが出来る。
【００５８】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る信号処理装置は、上述した実施の形態１に係る信号処理装置において、信号補償機構６０における補正の精度を更に高めるために、異常の生じた入力点の値を仮想的に復元する方法として、平均値との偏差値を記憶した後に入力点信号とは別の第２の信号Ｚを用いてそれを補正するようにしたものである。
【００５９】
この実施の形態２に係る信号処理装置の信号補償機構は、図８に示すように、偏差記憶機構６２と信号復元機構６３との間に新たに偏差補償機構６６が追加されて構成されている。
【００６０】
偏差補償機構６６は、偏差記憶機構６２からの出力ＯＦi[old]に別の第２の信号Ｚに基づく更なる補正を加えて出力ＯＦi[com]として送出する。この出力ＯＦi[com]は、信号復元機構６３での当該入力点の持つ傾向値として用いられる。
【００６１】
偏差補償機構６６は、第２の信号Ｚと偏差値ＯＦｉとの関係が理論式又は実験等によって既知の場合に、その相関関係式に従って偏差記憶機構６２からのＯＦi[old]に基づいて補正演算を行う。
【００６２】
一例として、多点入力信号が対応する多穴ノズルから噴射される燃料による過熱温度である加熱装置を例に挙げて説明する。多穴ノズルの穴径のバラツキによって噴射される燃料量にもバラツキが生じることとなり計測される過熱温度もそれに対応してバラツキが生じる。噴射される総燃料量が増加すればそれに比例して各ノズル穴から噴射される燃料量のバラツキも増加することとなり、計測温度のバラツキは総燃料量に比例して変化する。従って、第２の信号Ｚとして総燃料量を用いれば、信号異常が発生した後に加熱装置の総然料量を変化させた運転状態においても偏差値を実態により近く復元させることが可能となり、より高精度で異常信号を復元できる。
【００６３】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る信号処理装置は、上述した実施の形態１に係る信号処理装置の信号補償機構６０における処理を簡素化したものである。即ち、異常の生じた入力点の値を仮想的に復元する方法として、平均値との偏差を類似の多点入力信号から求める代わりに、固定値ＯＦ[fix]を用いることにより処理を簡素化したものである。
【００６４】
この信号処理装置の信号補償機構は、図９に示すように、固定偏差発生機構６７、信号復元機構６３及び仮想信号切替機構６４から構成されている。信号復元機構６３は、先に説明した式（１４）と類似の式である下式（１５）の処理を行って異常となった入力信号を復元する。
【００６５】
Ｘ1[com]＝ａ＋ＯＦｃ＝ａ＋ＯＦ1[old]…式（１４）
Ｘi[com]＝ａ＋ＯＦｃ＝ａ＋ＯＦi[fix]‥…式（１５）
ここで、固定値ＯＦi[fix]は予め設定されている固定偏差発生機構６７からの出力である。
【００６６】
以上のように構成される信号処理装置は、例えば次のような装置に適用できる。同一雰囲気の温度を計測している同一仕様の複数のセンサからの入力信号である場合に、各センサが持っている固有のバラツキ特性によって各入力信号間に偏差が生じているならば、この偏差値は予め既定の値となる。従って、その偏差値を固定偏差発生機構６７の固定値ＯＦ[fix]として設定しておけばよい。
【００６７】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係る信号処理装置は、上述した実施の形態１に係る信号処理装置において、信号補償機構６０の構成を変形したものである。
【００６８】
この実施の形態４に係る信号処理装置の信号補償機構６０は、図１０に示すように、偏差補償値発生機構６８、信号復元機構６３及び仮想信号切替機構６４から構成されている。
【００６９】
この信号処理装置では、上述した図９に示した構成とは異なり、信号補償機構６０で異常の生じた入力点の値を仮想的に復元する方法として、平均値との偏差を類似の多点入力信号から求める代わりに、入力信号とは別の第２の信号Ｚを用いる。信号復元機構６３は式（１６）の処理を行って異常となった入力信号の復元をする。
Ｘi[com]＝ａ＋ＯＦｃ＝ａ＋ＯＦ[exp]‥…式（１６）
ここで、ＯＦ[exp]は偏差補償値発生機構６８で第２の信号Ｚを用いて生成される可変量の出力である。このＯＦ[exp]は、第２の信号Ｚと偏差値ＯＦｉとの関係が理論式又は実験等によって既知の場合に、その相関関係式に従って生成する。
【００７０】
以上のように構成される信号処理装置は、例えば次のような装置に適用できる。先の説明と同様に同一雰囲気の温度を計測している同一仕様の複数のセンサからの入力信号である場合に、各センサが持っている固有のバラツキ特性によって各入力信号間に偏差が生じているならば、この偏差値は予め既定の値となる。但し、その特性が受信計器室温度によって非直線の関係となっている場合には固定値では不十分であり、受信計器室温度を第２の信号Ｚとした非直線の補正関係式から発生させる可変値とする必要がある。偏差補償値発生機構６８の出力ＯＦ[exp]は、この様な第２の信号Ｚの関数設定された出力とする。
【００７１】
（実施の形態５）
この実施の形態５に係る信号処理装置は、実施の形態１に係る信号処理装置の基準信号演算機構の代わりに、第３の信号を用いる模擬基準信号演算機構（ＳＩＭ）が用いられている。
【００７２】
この実施の形態５に係る信号処理装置では、類似の多点入力信号全体に対して共通的な入力変化の現在値を、多点入力信号を用いることなく別の第３の信号Ｗを用いて、目的とする現在値との理論的又は実験式による相関関係式から演算で模擬的に求める。異常の生じた入力点信号の復元には、異常が生じる直前の状態で記憶されている当該入力点の持つ傾向値と、この模擬基準信号演算機構８０で現在値として得られる第３の信号からの関数値とが用いられる。
【００７３】
この信号処理装置は、図１１に示すように、入口変換機構（ＳＣ）３０１〜３０ｎ、模擬基準信号演算機構（ＳＩＭ）８０、信号補償機構（ＣＯＭ）７０１〜７０ｎ及び信号選択機構（ＡＵＣ）５０から構成されている。
【００７４】
この信号処理装置の信号補償機溝７０は、図１２に示すように、異常の生じた入力点の値を仮想的に復元する方法として、模擬基準信号演算機構８０からの模擬基準値と当該入力点信号との偏差を当該入力点の持つ傾向値とし、異常が生じると直前の状態で当該入力点の偏差値の記憶を固定し、その後に変化して行く現在値として模擬基準信号演算機構８０からの模擬基準値と合成して当核入力点の信号を仮想的に復元する。
【００７５】
信号補償機構７０は、偏差抽出機構７１、偏差記憶機構７２、信号復元機構７３及び仮想信号切替機構７４から構成されている。この信号補償機構７０は、図１に示した信号補償機構６０と類似しているが、現在値に平均値Ａを用いる代わりに。模擬基準信号演算機構８０からの別の第３の信号Ｗを用いて模擬的に求められた模擬基準値Ｃを用いる点が異なっている。従って式（２）の関係が下式（１７）のように変わる。
Ｘ1[com]＝ａ＋ＯＦｃ…式（２）
ＯＦｃ＝ΔＡ＋ＯＦ1[old]…式（３）
Ｘi[com]＝Ｃ＋ＯＦi[old]…式（１７）
【００７６】
模擬基準信号演算機構８０では、第３の信号Ｗと多点入力信号Ｉｘとの間の相関関係が理論式によって既知の場合にはそれに従って、又は実験等で得られた相関関係式に従って演算して生成する。なお、この第３の信号Ｗは単数とは限らず、必要な目的精度を得るのに必要な複数の異なる種類の信号を用いる。
【００７７】
一例として、先の説明にも用いた多穴ノズルから噴射される燃料による過熱温度である加熱装置を例として説明を行う。多穴ノズルから噴射される総燃料量によって全体としての加熱温度が定まり、従って多点入力信号として計測される過熱温度の基準量は総燃料量と関係することが容易に判る。従って、第３の信号として、燃料噴射量と燃焼用空気の温度、及び燃焼用空気量や更に必要な精度によって燃料の発熱量などを別の第３の信号として用いて燃暁による加熱量の計算を行うことで、模擬基準信号Ｃとしての基準加熱温度を求められる。
【００７８】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６に係る信号処理装置は、上述した実施の形態５に係る信号処理装置の信号補償機構６０における処理を簡素化したものである。即ち、異常の生じた入力点の値を仮想的に復元する方法として、平均値との偏差を類似の多点入力信号から求める代わりに、固定値ＯＦ[fix]を用いることにより処理を簡素化したものである。
【００７９】
本発明の実施の形態６に係る信号処理装置を説明する。この信号処理装置で使用される信号補償機構６０は、図１３に示すように、固定偏差発生機構７７、信号復元機構７３及び仮想信号切替機構から構成されている。
【００８０】
この信号補償機構６０では、異常の生じた入力点の値を仮想的に復元する方法として、模擬基準値との偏差を類似の多点入力信号から求める代わりに、固定値ＯＦ[fix]を用いることにより処理を簡素化する。信号復元機構７３は先に説明の（１７）式と類似の（１８）式の処理を行って異常となった入力信号の復元をする。
Ｘi[com]＝Ｃ＋ＯＦi[old]…式（１７）
Ｘi[com]＝Ｃ＋ＯＦ[fix]…式（１８）
ここで、固定値ＯＦ[fix]は予め設定されている固定偏差発生機構７７からの出力である。
【００８１】
以上のように構成される信号処理装置は、実施の形態３と同様の装置に適用できる。
【００８２】
（実施の形態７）
本発明の実施の形態７に係る信号処理装置は、上述した実施の形態６に係る信号処理装置において、信号補償機構６０の構成を変形したものである。
【００８３】
この信号処理装置で使用される信号補償機構６０の構成を図１４に示す。この信号処理装置では、先に図１３を参照して説明した場合とは異なり、信号補償機構６０で異常の生じた入力点の値を仮想的に復元する方法として、模擬基準値との偏差を類似の多点入力信号から求める代わりに入力信号とは別の第２の信号Ｚを用いる。信号復元機構７３は式（１９）の処理を行って異常となった入力信号の復元をする。
Ｘi[COM]＝Ｃ＋ＯＦ[exp]…式（１９）
ここで、ＯＦ[exp]は偏差補償値発生機構７８で第２の信号Ｚを用いて生成される可変量の出力である。
【００８４】
以上のように構成される信号処理装置は、実施の形態４と同様の装置に適用できる。
【００８５】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、入力信号に異常が生じても、その異常が生じなかった場合に近い信号処理結果を得ることができ、しかも信号の急激な変化を防止する機構を挿入しなくても、入力点を除外する処理の前後で信号が突変しない信号処理を行い得る信頼性の高い信号処理装置を提供できる。
【００８６】
即ち、信号処理の対象となる多数の入力信号源のいずれかの入力点信号に異常が生じたとき、その入力点の持つ傾向をできるだけ保持した信号の復元が可能となり、真実に近い信号選択処理の結果が得られる。
【００８７】
また、急激な変化を防止する機構などの挿入によって処理が遅れてしまうことなく、異常発生で入力点の除外前後で信号選択処理の結果が突変しない信号処理が得られ、信頼性の向上と処理性能の向上が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した入口変換機構の一構成例を示すブロック図である。
【図３】図１に示した基準信号演算機構（平均演算機構）の一構成例を示すブロック図である。
【図４】図１に示した信号選択機構の一構成例を示すブロック図である。
【図５】図１に示した信号補償機構の一構成例を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る信号処理装置の信号補償機構において、入力点１が異常を生じた場合の信号の変動状況を概念的に示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る信号処理装置の信号補償機構を簡素化した構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る信号処理装置の信号補償機構の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る信号処理装置の信号補償機構の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る信号処理装置の信号補償機構の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態５に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態５に係る信号処理装置の信号補償機構の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の実施の形態６に係る信号処理装置の信号補償機構の構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の実施の形態７に係る信号処理装置の信号補償機構の構成を示すブロック図である。
【図１５】従来の信号処理装置を説明するための図である。
【符号の説明】
３０１〜３０ｎ  入口変換機構
３１  信号整形機構
３２  信号異常検出機構
３３  保持機構
３４  切替機構
４０  基準信号演算機構
４１  第１加算機構
４２  第２加算機構４２
４３  除算機構
５０  信号選択機構
６７、７７  固定偏差発生機構
６０１〜６０ｎ、７０１〜７０ｎ  信号補償機構
６１、７１  偏差抽出機構
６２  偏差記憶機構
６３、７３  信号復元機構
６４、７４  仮想信号切替機構
６６  偏差補償機構
７２  偏差記憶機構
６８、７８  偏差補償値発生機構
８０  模擬基準信号演算機構
【図１】
0003814162.tif 000007
【図２】
0003814162.tif 000008
【図３】
0003814162.tif 000009
【図４】
0003814162.tif 000010
【図５】
0003814162.tif 000011
【図６】
0003814162.tif 000012
【図７】
0003814162.tif 000013
【図８】
0003814162.tif 000014
【図９】
0003814162.tif 000015
【図１０】
0003814162.tif 000016
【図１１】
0003814162.tif 000017
【図１２】
0003814162.tif 000018
【図１３】
0003814162.tif 000019
【図１４】
0003814162.tif 000020
【図１５】
0003814162.tif 000021