【手続補正書】
【提出日】平成30年9月5日(2018.9.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械動特性のモデルに従って機械の動作を制御する方法であって、
制御入力に対する制約、および前記機械の状態に対する制約を条件としたコスト関数の最適化に基づいて前記モデルを用いて求められた前記制御入力を用いて、前記機械の前記動作を反復的に制御することを含み、
前記動作は、複数の反復にわたってオンラインで制御され、
各反復は、
以前の反復について求められた以前の制御入力を用いて制御された前記機械の出力の測定結果を用いて、前記機械の現在の状態を求めることと、
前記機械の物理量を表す、前記機械動特性のモデルのパラメーターを更新し、前記現在の状態と、前記機械動特性の前記モデルを用いて推定された状態との間の予測誤差を縮小することと、
前記コスト関数を最適化し、制御入力を生成することであって、前記コスト関数は、前記機械の性能に関係する第１の項と、前記機械動特性の前記モデルの前記パラメーターの推定を改善する第２の項を含み、前記第２の項は、前記予測誤差の関数によって重み付けられ、前記第２の項は、前記機械動特性の前記モデルの予測されたパラメーター誤差共分散の情報汎関数を含む、生成することと、
前記制御入力を用いて前記機械を制御することと、
を含み、該方法は、方法を実行する格納された命令と一体化されたプロセッサを用い、前記プロセッサにより実行されるとき、前記命令は、前記方法の少なくともいくつかのステップを実行する、機械動特性のモデルに従って機械の動作を制御する方法。
【請求項２】
前記予測誤差の関数は、非負の非減少関数である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記機械動特性の前記モデルは、前記モデルのパラメーター間の関係を規定する公称モデルと、前記モデルの少なくとも１つのパラメーターの値の範囲を規定する不確実性モデルとを含み、前記機械動特性の前記モデルの前記パラメーターは、前記パラメーターの更新された値が前記値の範囲内になるように更新される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記不確実性モデルは、前記公称モデルおよび前記不確実性モデルの組み合わせが、加法性外乱の凸結合を有する線形モデルの凸結合に含まれるように拡張される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記機械動特性の前記モデルは、前記機械動特性の前記モデルの前記パラメーターが前記線形モデルの凸結合および前記加法性外乱の凸結合内になるように再帰的に更新される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記機械動特性の前記モデルを更新することは、
前記線形モデルの組み合わせベクトルおよび前記加法性外乱の組み合わせベクトルを求めることと、
前記線形モデルの前記組み合わせベクトルを前記線形モデルの前記凸結合に投影することと、
前記加法性外乱の前記組み合わせベクトルを前記加法性外乱の前記凸結合に投影することと、
を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記制御入力に対する前記制約は、前記制御入力に対する制御不変制約であって、該制御不変制約を満たす前記制御入力の任意の値が、前記機械の前記動作に対する制約を満たす状態の制御不変部分集合内に前記機械の状態を維持するように選択された前記制御入力に対する制御不変制約を含み、前記制御不変部分集合内の前記機械の任意の状態について、前記制御不変制約を満たすとともに、前記不確実性モデルによって規定された前記範囲内の前記機械動特性の前記モデルの前記パラメーターの全ての値について前記機械の前記状態を前記制御不変部分集合内に維持する、許容可能な制御入力が存在する、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記制御入力に対する前記制約は、前記機械の前記動作に対する制約を満たす状態の制御不変部分集合内の任意の状態について、制御不変制約が、前記公称モデルおよび前記不確実性モデルによって規定された前記機械動特性の前記モデルの前記パラメーターの全ての値について前記動作中満たされるような制御入力が存在することを保証する後方到達可能反復によって前記線形モデルの前記凸結合および前記加法性外乱の前記凸結合から求められた前記制御不変制約を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
前記制御入力に対する前記制約は、前記公称モデルおよび前記不確実性モデルによって規定された前記機械動特性の前記モデルの前記パラメーターの全ての値について、前記機械の前記状態を目標値に収束させる安定性制約を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項１０】
前記安定性制約は、前記機械の制御リアプノフ関数を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記制御リアプノフ関数は、前記制御不変制約を満たす前記機械の全ての状態について実現可能値低減テストを満たす無限ノルム制御リアプノフ関数であり、前記実現可能値低減テストは、
前記無限ノルム制御リアプノフ関数を記述する行列の行を選択することと、
前記制御不変制約を満たす前記機械の少なくとも１つの入力について前記無限ノルム制御リアプノフ関数を記述する前記行列の前記行に対する実現可能値低減を、正の条件および負の条件について満たす前記機械の前記状態の凸成分を求めることと、
前記凸成分の和集合を求めることと、
前記機械の前記状態の前記制御不変部分集合内の前記機械の全ての前記状態が前記凸成分の前記和集合に含まれることを検証することと、
からなる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記最適化は、数値最適化アルゴリズムによって解かれる、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
機械動特性のモデルのパラメーター間の関係を規定する公称モデルと、前記モデルの少なくとも１つのパラメーターの値の範囲を規定する不確実性モデルとを含む前記機械動特性の前記モデルに従って機械の動作を制御する方法であって、
コスト関数の最適化に基づいて前記機械動特性の前記モデルを用いて求められた制御入力を用いて、前記機械の前記動作を反復的に制御すること、
を含み、前記最適化は、前記制御入力に対する制約、および前記機械の状態に対する制約を含む前記機械の前記動作に対する制御不変制約であって、該制御不変制約を満たす前記制御入力の任意の値が、前記機械の前記動作に対する制約を満たす状態の制御不変部分集合内に前記機械の状態を維持するように選択された前記制御入力に対する制御不変制約を条件とし、前記制御不変部分集合内の前記機械の任意の状態について、前記制御不変制約を満たすとともに、前記不確実性モデルによって規定された前記範囲内の前記モデルの前記パラメーターの全ての値について前記機械の前記状態を前記制御不変部分集合内に維持する、許容可能な制御入力が存在し、前記機械動特性の前記モデルの前記パラメーターは、前記機械の物理量を表し、前記動作は、複数の反復にわたってオンラインで制御され、各反復は、
以前の反復について求められた以前の制御入力を用いて制御された前記機械の出力の測定結果を用いて、前記機械の現在の状態を求めることと、
前記パラメーターの更新された値が前記値の範囲内にあるように前記機械動特性のモデルのパラメーターを更新し、前記現在の状態と、前記機械動特性の前記以前のモデルを用いて推定された状態との間の予測誤差を縮小することと、
前記コスト関数を最適化し、制御入力を生成することであって、前記コスト関数は、前記機械の性能に関係する第１の項と、前記機械動特性の前記モデルの前記パラメーターの推定を改善する第２の項を含み、前記第２の項は、前記予測誤差の関数によって重み付けられ、前記第２の項は、前記機械動特性の前記モデルの予測されたパラメーター誤差共分散の情報汎関数を含む、生成することと、
前記制御入力を用いて前記機械を制御することと、
を含み、該方法は、方法を実行する格納された命令と一体化されたプロセッサを用い、前記プロセッサにより実行されるとき、前記命令は、前記方法の少なくともいくつかのステップを実行する、機械動特性のモデルに従って機械の動作を制御する方法。
【請求項１４】
機械動特性のモデルに従って機械の動作を反復的に制御する制御システムであって、
前記モデルのパラメーター間の関係を規定する公称モデルと、前記モデルの少なくとも１つのパラメーターの値の範囲を規定する不確実性モデルとを含む前記機械の前記モデル、および制御入力に対する制約と前記機械の状態に対する制約を含む前記機械の前記動作に対する前記制約を記憶するメモリと、
少なくとも１つのプロセッサであって、
前記機械の出力の測定結果を用いて、前記機械の現在の状態を求め、
前記機械動特性のモデルのパラメーターを更新し、前記現在の状態と、前記機械動特性の前記モデルを用いて推定された状態との間の予測誤差を縮小し、前記パラメーターの更新された値が前記値の範囲内になるようにし、
コスト関数を最適化して制御入力を生成し、前記コスト関数は、前記機械の性能に関係する第１の項と、前記機械動特性の前記モデルの前記パラメーターの推定を改善する第２の項を含み、前記第２の項は、前記予測誤差の関数によって重み付けられ、前記第２の項は、前記機械動特性の前記モデルの予測されたパラメーター誤差共分散の情報汎関数を含み、
前記制御入力を用いて前記機械を制御する、
を備える、機械動特性のモデルに従って機械の動作を反復的に制御する制御システム。
【請求項１５】
前記制御入力に対する前記制約は、前記制御入力に対する制御不変制約であって、該制御不変制約を満たす制御入力の任意の値が、前記機械の前記動作に対する制約を満たす状態の制御不変部分集合内に前記機械の状態を維持するように選択された前記制御入力に対する制御不変制約を含み、前記制御不変部分集合内の前記機械の任意の状態について、前記制御不変制約を満たすとともに、前記不確実性モデルによって規定された前記範囲内の前記モデルの前記パラメーターの全ての値について前記機械の前記状態を前記制御不変部分集合内に維持する、許容可能な制御入力が存在する、請求項１４に記載の制御システム。