(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023151892
(43)【公開日】2023-10-16
(54)【発明の名称】制御システム、制御装置、制御方法及び制御プログラム
(51)【国際特許分類】
G05B 11/36 20060101AFI20231005BHJP
【ＦＩ】
G05B11/36 501Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022061751
(22)【出願日】2022-04-01
(71)【出願人】
【識別番号】000002945
【氏名又は名称】オムロン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 敏史
(74)【代理人】
【識別番号】100117189
【弁理士】
【氏名又は名称】江口 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134120
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100108213
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 豊隆
(72)【発明者】
【氏名】浪江 正樹
【テーマコード（参考）】
5H004
【Ｆターム（参考）】
5H004GA02
5H004GA05
5H004GB15
5H004HA07
5H004HA08
5H004HA10
5H004HA16
5H004HB07
5H004HB08
5H004HB10
5H004KB02
5H004KB04
5H004KB06
5H004KB12
5H004LA01
5H004LA02
5H004LA03
(57)【要約】
【課題】遅延時間が変動する場合でも時計機能を用いることなく安定した制御を可能にする。
【解決手段】センサ３０で測定される対象装置２０の物理量及び指令値に基づいて対象装置２０に制御信号を送りフィードバック制御を行う制御装置１０が、センサドライバ３５で制御周期毎にインクリメントされる送信順序番号が付加された物理量を受信する受信部１３と、遅延周期数の最大値に基づいて定まる要素数の配列を保有するバッファ部１４と、物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成する制御部１１と、制御信号を対象装置２０に送信する送信部１２とを備え、制御部１１が、制御周期毎に受信順序番号をインクリメントし、送信順序番号及び受信順序番号に基づいて定まる配列の格納位置に物理量を格納し、制御用格納位置に格納されている物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成する。
【選択図】図１
【解決手段】センサ３０で測定される対象装置２０の物理量及び指令値に基づいて対象装置２０に制御信号を送りフィードバック制御を行う制御装置１０が、センサドライバ３５で制御周期毎にインクリメントされる送信順序番号が付加された物理量を受信する受信部１３と、遅延周期数の最大値に基づいて定まる要素数の配列を保有するバッファ部１４と、物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成する制御部１１と、制御信号を対象装置２０に送信する送信部１２とを備え、制御部１１が、制御周期毎に受信順序番号をインクリメントし、送信順序番号及び受信順序番号に基づいて定まる配列の格納位置に物理量を格納し、制御用格納位置に格納されている物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
制御信号に基づいて制御される対象装置の物理量を測定するセンサと、
制御周期毎にインクリメントする送信順序番号を前記物理量に付加して送信するセンサドライバと、
前記物理量及び指令値に基づいて前記対象装置に前記制御信号を送信し、フィードバック制御を行う制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記送信順序番号が付加された前記物理量を受信する受信部と、
制御周期において前記物理量を遅延して受信する遅延周期数の最大値に基づいて定まる要素数の配列を保有するバッファ部と、
前記物理量及び前記指令値に基づいて前記制御信号を生成する制御部と、
生成された前記制御信号を前記対象装置に送信する送信部と、
を備え、
前記制御部は、
制御周期毎に受信順序番号をインクリメントし、
受信された前記物理量に付加された前記送信順序番号及び前記受信順序番号に基づいて定まる配列の格納位置に前記物理量を格納し、
前記配列の格納位置のうち制御用格納位置に格納されている前記物理量及び前記指令値に基づいて前記制御信号を生成する、
制御システム。
制御周期毎にインクリメントする送信順序番号を前記物理量に付加して送信するセンサドライバと、
前記物理量及び指令値に基づいて前記対象装置に前記制御信号を送信し、フィードバック制御を行う制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記送信順序番号が付加された前記物理量を受信する受信部と、
制御周期において前記物理量を遅延して受信する遅延周期数の最大値に基づいて定まる要素数の配列を保有するバッファ部と、
前記物理量及び前記指令値に基づいて前記制御信号を生成する制御部と、
生成された前記制御信号を前記対象装置に送信する送信部と、
を備え、
前記制御部は、
制御周期毎に受信順序番号をインクリメントし、
受信された前記物理量に付加された前記送信順序番号及び前記受信順序番号に基づいて定まる配列の格納位置に前記物理量を格納し、
前記配列の格納位置のうち制御用格納位置に格納されている前記物理量及び前記指令値に基づいて前記制御信号を生成する、
制御システム。
【請求項2】
前記要素数は、前記遅延周期数の最大値から前記遅延周期数の最小値を減算した値に、１を加算した値である、
請求項１記載の制御システム。
請求項１記載の制御システム。
【請求項3】
前記配列の格納位置は、前記受信順序番号から前記送信順序番号を減算した値から、さらに前記遅延周期数の最小値を減算した値に対応する格納位置である、
請求項１記載の制御システム。
請求項１記載の制御システム。
【請求項4】
前記配列の制御用格納位置は、前記遅延周期数の最大値から前記遅延周期数の最小値を減算した値に対応する格納位置である、
請求項１記載の制御システム。
請求項１記載の制御システム。
【請求項5】
前記制御部は、前記送信部により前記制御信号が送信された後に、前記配列に格納されている各要素をインデックス値の大きい方向に一つずつシフトする、
請求項１記載の制御システム。
請求項１記載の制御システム。
【請求項6】
前記制御装置は、
前記対象装置のモデル及びむだ時間に基づくスミス補償器をさらに備え、
前記遅延周期数の最大値に基づいて定まる前記むだ時間を、前記スミス補償器に設定する、
請求項１から５のいずれか一項に記載の制御システム。
前記対象装置のモデル及びむだ時間に基づくスミス補償器をさらに備え、
前記遅延周期数の最大値に基づいて定まる前記むだ時間を、前記スミス補償器に設定する、
請求項１から５のいずれか一項に記載の制御システム。
【請求項7】
センサにより測定される対象装置の物理量及び指令値に基づいて前記対象装置に制御信号を送り、フィードバック制御を行う制御装置であって、
センサドライバにおいて制御周期毎にインクリメントされる送信順序番号が付加された前記物理量を受信する受信部と、
制御周期において前記物理量を遅延して受信する遅延周期数の最大値に基づいて定まる要素数の配列を保有するバッファ部と、
前記物理量及び前記指令値に基づいて前記制御信号を生成する制御部と、
生成された前記制御信号を前記対象装置に送信する送信部と、
を備え、
前記制御部は、
制御周期毎に受信順序番号をインクリメントし、
受信された前記物理量に付加された前記送信順序番号及び前記受信順序番号に基づいて定まる配列の格納位置に前記物理量を格納し、
前記配列の格納位置のうち制御用格納位置に格納されている前記物理量及び前記指令値に基づいて前記制御信号を生成する、
制御装置。
センサドライバにおいて制御周期毎にインクリメントされる送信順序番号が付加された前記物理量を受信する受信部と、
制御周期において前記物理量を遅延して受信する遅延周期数の最大値に基づいて定まる要素数の配列を保有するバッファ部と、
前記物理量及び前記指令値に基づいて前記制御信号を生成する制御部と、
生成された前記制御信号を前記対象装置に送信する送信部と、
を備え、
前記制御部は、
制御周期毎に受信順序番号をインクリメントし、
受信された前記物理量に付加された前記送信順序番号及び前記受信順序番号に基づいて定まる配列の格納位置に前記物理量を格納し、
前記配列の格納位置のうち制御用格納位置に格納されている前記物理量及び前記指令値に基づいて前記制御信号を生成する、
制御装置。
【請求項8】
センサにより測定される対象装置の物理量及び指令値に基づいて前記対象装置に制御信号を送り、フィードバック制御を行う制御装置で実行される制御方法であって、
センサドライバにおいて制御周期毎にインクリメントされる送信順序番号が付加された前記物理量を受信することと、
制御周期において前記物理量を遅延して受信する遅延周期数の最大値に基づいて定まる要素数の配列を保有することと、
前記物理量及び前記指令値に基づいて前記制御信号を生成することと、
生成された前記制御信号を前記対象装置に送信することと、
を含み、
前記制御信号を生成することは、
制御周期毎に受信順序番号をインクリメントし、
受信された前記物理量に付加された前記送信順序番号及び前記受信順序番号に基づいて定まる配列の格納位置に前記物理量を格納し、
前記配列の格納位置のうち制御用格納位置に格納されている前記物理量及び前記指令値に基づいて前記制御信号を生成する、
制御方法。
センサドライバにおいて制御周期毎にインクリメントされる送信順序番号が付加された前記物理量を受信することと、
制御周期において前記物理量を遅延して受信する遅延周期数の最大値に基づいて定まる要素数の配列を保有することと、
前記物理量及び前記指令値に基づいて前記制御信号を生成することと、
生成された前記制御信号を前記対象装置に送信することと、
を含み、
前記制御信号を生成することは、
制御周期毎に受信順序番号をインクリメントし、
受信された前記物理量に付加された前記送信順序番号及び前記受信順序番号に基づいて定まる配列の格納位置に前記物理量を格納し、
前記配列の格納位置のうち制御用格納位置に格納されている前記物理量及び前記指令値に基づいて前記制御信号を生成する、
制御方法。
【請求項9】
センサにより測定される対象装置の物理量及び指令値に基づいて前記対象装置に制御信号を送り、フィードバック制御を行う制御装置を、
センサドライバにおいて制御周期毎にインクリメントされる送信順序番号が付加された前記物理量を受信する受信部、
制御周期において前記物理量を遅延して受信する遅延周期数の最大値に基づいて定まる要素数の配列を保有するバッファ部、
前記物理量及び前記指令値に基づいて前記制御信号を生成する制御部、
生成された前記制御信号を前記対象装置に送信する送信部、
として機能させ、
前記制御部は、
制御周期毎に受信順序番号をインクリメントし、
受信された前記物理量に付加された前記送信順序番号及び前記受信順序番号に基づいて定まる配列の格納位置に前記物理量を格納し、
前記配列の格納位置のうち制御用格納位置に格納されている前記物理量及び前記指令値に基づいて前記制御信号を生成する、
制御プログラム。
センサドライバにおいて制御周期毎にインクリメントされる送信順序番号が付加された前記物理量を受信する受信部、
制御周期において前記物理量を遅延して受信する遅延周期数の最大値に基づいて定まる要素数の配列を保有するバッファ部、
前記物理量及び前記指令値に基づいて前記制御信号を生成する制御部、
生成された前記制御信号を前記対象装置に送信する送信部、
として機能させ、
前記制御部は、
制御周期毎に受信順序番号をインクリメントし、
受信された前記物理量に付加された前記送信順序番号及び前記受信順序番号に基づいて定まる配列の格納位置に前記物理量を格納し、
前記配列の格納位置のうち制御用格納位置に格納されている前記物理量及び前記指令値に基づいて前記制御信号を生成する、
制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、制御システム、制御装置、制御方法及び制御プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
ファクトリーオートメーションの技術分野において、サーボモータ等の対象装置を、センサによって測定された値に基づいてフィードバック制御することが行われている。ここで、対象装置に対して入力を与えてから、その入力に応じた出力が現れるまでに時間差がある場合、フィードバック制御ループはむだ時間（dead time）を有することになる。例えば、装置間が比較的低速の有線通信又は無線通信で接続される場合や、ベルトコンベア等の搬送装置の先でセンサによる測定が行われる場合にむだ時間が生じることがある。
【0003】
むだ時間が変動する場合、フィードバック制御が適切に行われないことがある。この点について、例えば、特許文献１には、むだ時間による遅延量の変動を抑えるために、遅延量の履歴から遅延量の上限値を算出し、この上限値を遅延設定値とし、制御データ（操作量）を作成してから遅延設定値分の時間が経過したときに、制御データを制御対象に送信する遠隔制御システムが記載されている。
【0004】
また、特許文献２には、制御ループを安定して実行させるために、センサ機器から測定データが送信された時点から、最大遅延時間が経過した時点で、制御データの生成が開始されるようにタイミングを調整する制御システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】国際公開２０１８／０３４１９１号
【特許文献2】特開２０１２－２２２４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、特許文献１に記載の遠隔制御システム及び特許文献２に記載の制御システムでは、各データを生成する際に送信側及び受信側の双方で時刻情報を使用している。つまり、送信側及び受信側の双方に時計機能が必要となる。
【0007】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、遅延時間が変動する場合であっても、時計機能を用いることなく安定した制御を可能にする制御システム、制御装置、制御方法及び制御プログラムを提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一態様に係る制御システムは、制御信号に基づいて制御される対象装置の物理量を測定するセンサと、制御周期毎にインクリメントする送信順序番号を物理量に付加して送信するセンサドライバと、物理量及び指令値に基づいて対象装置に制御信号を送信し、フィードバック制御を行う制御装置と、を備え、制御装置は、送信順序番号が付加された物理量を受信する受信部と、制御周期において物理量を遅延して受信する遅延周期数の最大値に基づいて定まる要素数の配列を保有するバッファ部と、物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成する制御部と、生成された制御信号を対象装置に送信する送信部と、を備え、制御部は、制御周期毎に受信順序番号をインクリメントし、受信された物理量に付加された送信順序番号及び受信順序番号に基づいて定まる配列の格納位置に物理量を格納し、配列の格納位置のうち制御用格納位置に格納されている物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成する。
【0009】
この態様によれば、遅延周期数の最大値に基づいて定まる要素数の配列を保有したうえで、制御周期毎に、送信順序番号が付加された物理量を受信し、受信順序番号をインクリメントし、受信した物理量の送信順序番号及び受信順序番号に基づいて定まる配列の格納位置に、受信した物理量を格納し、さらに、配列の格納位置のうち制御用格納位置に格納されている物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成して、対象装置に送信することが可能となる。
【0010】
上記態様において、要素数は、遅延周期数の最大値から遅延周期数の最小値を減算した値に、１を加算した値であってもよい。
【0011】
上記態様において、配列の格納位置は、受信順序番号から送信順序番号を減算した値から、さらに遅延周期数の最小値を減算した値に対応する格納位置であってもよい。
【0012】
上記態様において、配列の制御用格納位置は、遅延周期数の最大値から遅延周期数の最小値を減算した値に対応する格納位置であってもよい。
【0013】
上記態様において、制御部は、送信部により制御信号が送信された後に、配列に格納されている各要素をインデックス値の大きい方向に一つずつシフトしてもよい。
【0014】
上記態様において、制御装置は、対象装置のモデル及びむだ時間に基づくスミス補償器をさらに備え、遅延周期数の最大値に基づいて定まるむだ時間を、スミス補償器に設定してもよい。
【0015】
本発明の他の態様に係る制御装置は、センサにより測定される対象装置の物理量及び指令値に基づいて対象装置に制御信号を送り、フィードバック制御を行う制御装置であって、センサドライバにおいて制御周期毎にインクリメントされる送信順序番号が付加された物理量を受信する受信部と、制御周期において物理量を遅延して受信する遅延周期数の最大値に基づいて定まる要素数の配列を保有するバッファ部と、物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成する制御部と、生成された制御信号を対象装置に送信する送信部と、を備え、制御部は、制御周期毎に受信順序番号をインクリメントし、受信された物理量に付加された送信順序番号及び受信順序番号に基づいて定まる配列の格納位置に物理量を格納し、配列の格納位置のうち制御用格納位置に格納されている物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成する。
【0016】
この態様によれば、遅延周期数の最大値に基づいて定まる要素数の配列を保有したうえで、制御周期毎に、送信順序番号が付加された物理量を受信し、受信順序番号をインクリメントし、受信した物理量の送信順序番号及び受信順序番号に基づいて定まる配列の格納位置に、受信した物理量を格納し、さらに、配列の格納位置のうち制御用格納位置に格納されている物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成して、対象装置に送信することが可能となる。
【0017】
本発明の他の態様に係る制御方法は、センサにより測定される対象装置の物理量及び指令値に基づいて対象装置に制御信号を送り、フィードバック制御を行う制御装置における制御方法であって、センサドライバにおいて制御周期毎にインクリメントされる送信順序番号が付加された物理量を受信することと、制御周期において物理量を遅延して受信する遅延周期数の最大値に基づいて定まる要素数の配列を保有することと、物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成することと、生成された制御信号を対象装置に送信することと、を含み、制御信号を生成することは、制御周期毎に受信順序番号をインクリメントし、受信された物理量に付加された送信順序番号及び受信順序番号に基づいて定まる配列の格納位置に物理量を格納し、配列の格納位置のうち制御用格納位置に格納されている物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成する。
【0018】
この態様によれば、遅延周期数の最大値に基づいて定まる要素数の配列を保有したうえで、制御周期毎に、送信順序番号が付加された物理量を受信し、受信順序番号をインクリメントし、受信した物理量の送信順序番号及び受信順序番号に基づいて定まる配列の格納位置に、受信した物理量を格納し、さらに、配列の格納位置のうち制御用格納位置に格納されている物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成して、対象装置に送信することが可能となる。
【0019】
本発明の他の態様に係る制御プログラムは、センサにより測定される対象装置の物理量及び指令値に基づいて対象装置に制御信号を送り、フィードバック制御を行う制御装置を、センサドライバにおいて制御周期毎にインクリメントされる送信順序番号が付加された物理量を受信する受信部、制御周期において物理量を遅延して受信する遅延周期数の最大値に基づいて定まる要素数の配列を保有するバッファ部、物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成する制御部、生成された制御信号を対象装置に送信する送信部、として機能させ、制御部は、制御周期毎に受信順序番号をインクリメントし、受信された物理量に付加された送信順序番号及び受信順序番号に基づいて定まる配列の格納位置に前記物理量を格納し、配列の格納位置のうち制御用格納位置に格納されている物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成する。
【0020】
この態様によれば、遅延周期数の最大値に基づいて定まる要素数の配列を保有したうえで、制御周期毎に、送信順序番号が付加された物理量を受信し、受信順序番号をインクリメントし、受信した物理量の送信順序番号及び受信順序番号に基づいて定まる配列の格納位置に、受信した物理量を格納し、さらに、配列の格納位置のうち制御用格納位置に格納されている物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成して、対象装置に送信することが可能となる。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、遅延時間が変動する場合であっても、時計機能を用いることなく安定した制御を可能にする制御システム、制御装置、制御方法及び制御プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】実施形態に係る制御システムのネットワーク構成を示す図である。
【図2】配列ＰＶ(ｉ)の構成を例示する模式図である。
【図4】配列ＰＶ(ｉ)の変形例を示す模式図である。
【図5】実施形態に係る制御システムの制御ブロック図である。
【図6】制御システムの制御ブロック図の変形例を示す図である。
【図7】実施形態に係る制御装置の物理的な構成を示す図である。
【図8】施形態に係る制御システムのセンサドライバにより実行される制御処理のフローチャートである。
【図9】実施形態に係る制御システムの制御装置により実行される制御処理のフローチャートである。
【図10】シミュレーション時の制御信号又は物理量の遅延周期数の推移を表す図である。
【図11a】シミュレーションにおいて実施形態に係る制御装置により制御された対象装置の位置を示す図である。
【図11b】シミュレーションにおいて実施形態に係る制御装置により制御された位置と指令値との誤差を示す図である。
【図11c】シミュレーションにおいて実施形態に係る制御装置により制御された推力を示す図である。
【図12a】シミュレーションにおいて比較例に係る制御装置により制御された対象装置の位置を示す図である。
【図12b】シミュレーションにおいて比較例に係る制御装置により制御された位置と指令値との誤差を示す図である。
【図12c】シミュレーションにおいて比較例に係る制御装置により制御された推力を示す図である。
【図13a】シミュレーションにおいて変形例に係る制御装置で制御信号の遅延にも整列処理を実施した場合の対象装置の位置を示す図である。
【図13b】シミュレーションにおいて変形例に係る制御装置で制御信号の遅延にも整列処理を実施した場合の位置と指令値との誤差を示す図である。
【図13c】シミュレーションにおいて変形例に係る制御装置で制御信号の遅延にも整列処理を実施した場合の推力を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。
【0024】
図１は、本発明の実施形態に係る制御システム１００のネットワーク構成を示す図である。制御システム１００は、制御信号に基づいて制御される対象装置２０と、対象装置２０の物理量を測定するセンサ３０と、センサ３０により測定された物理量及び指令値に基づいて対象装置２０に制御信号を送信してフィードバック制御を行う制御装置１０と、を含んで構成される。
【0025】
対象装置２０は、制御信号に基づいて制御される装置であればどのようなものであってもよい。以下では、説明を具体的にするため、対象装置２０として、可動部の位置をサーボモータによって制御する装置を仮定する。この場合、指令値は可動部の位置に関する目標値であり、制御信号はサーボモータの推力（トルク）である。
【0026】
センサ３０は、対象装置２０に関する任意の物理量を測定するものであってよい。例えば、対象装置２０が可動部の位置を制御する装置である場合、センサ３０は、当該可動部の位置を測定するものであればよい。
【0027】
制御装置１０、対象装置２０及びセンサ３０は、通信ネットワークＮによって互いに通信可能に接続される。通信ネットワークＮは、有線通信又は無線通信のネットワークであってよく、例えばEtherNet/IPやEtherCAT（登録商標）等の規格に従う通信ネットワークであってもよいし、ローカル５Ｇを用いる通信ネットワークであってもよい。
【0028】
制御システム１００は、モータドライバ２５及びセンサドライバ３５をさらに含む。モータドライバ２５は、対象装置２０を制御するためのデバイスドライバであり、センサドライバ３５は、センサ３０を制御するためのデバイスドライバである。モータドライバ２５及びセンサドライバ３５は、対象装置２０及びセンサ３０と別体の構成として設けてもよいし、対象装置２０及びセンサ３０にインストールしてもよい。
【0029】
センサドライバ３５は、センサ３０において制御周期毎に測定される物理量のデータに、さらに送信順序番号を付加して制御装置１０に送信する。送信順序番号は、センサ３０の制御周期毎にインクリメントされる番号である。
【0030】
制御装置１０は、機能的な構成として、例えば、制御部１１、送信部１２、受信部１３及びバッファ部１４を有する。
【0031】
送信部１２は、制御部１１により生成された制御信号を対象装置２０に送信する。受信部１３は、送信順序番号が付加された物理量のデータを受信する。
【0032】
バッファ部１４は、特定の要素数からなる配列を保有する。配列を構成する要素の数は、物理量を受信するときに生ずる遅延周期数の最小値及び最大値に基づいて定めることができる。例えば、遅延周期数の最大値から遅延周期数の最小値を減算した値に１を加算した値を、配列の要素数として定めることが好ましい。なお、遅延周期数の最小値が不明な場合には、遅延周期数の最小値を１又は０とし、遅延周期数の最大値又は、遅延周期数の最大値に１を加算した値のいずれかを、配列の要素数として定めてもよい。
【0033】
図２を参照して具体的に説明する。同図に示すように、遅延周期数の最小値が３であり、遅延周期数の最大値が５である場合に、配列ＰＶ(ｉ)を構成する要素の数は、５－３＋１＝３となる。
【0034】
図１に示す制御部１１は、目標値に対する物理量のずれが小さくなるように指令値を生成する。制御装置１０の制御対象が対象装置２０の可動部の位置である場合、目標値及び指令値は位置に関する値となる。
【0035】
制御部１１は、センサ３０により測定された対象装置２０の物理量、及び指令値に基づいて、対象装置２０を制御するための制御信号を生成する。例えば、対象装置２０が、可動部の位置をサーボモータによって制御する装置である場合、制御信号は、サーボモータの推力（トルク）を制御する信号となる。
【0036】
制御部１１は、制御周期毎に受信順序番号をインクリメントする。制御部１１は、受信部１３により受信された物理量を、バッファ部１４の配列の特定位置に格納する。物理量を格納する位置は、受信した物理量に付加された送信順序番号、及び受信順序番号に基づいて定めることができる。例えば、受信順序番号から送信順序番号を減算した値から、さらに遅延周期数の最小値を減算した値に対応する位置に、受信した物理量を格納することが好ましい。
【0037】
図２を参照して具体的に説明する。同図に示すように、０から２までの３つの添字（インデックス）が割り振られた配列ＰＶ(ｉ)において、例えば、受信した物理量に付加された送信順序番号が１であり、受信順序番号が４であり、遅延周期数の最小値が３である場合に、受信した物理量を格納する位置は、［受信順序番号］４－［送信順序番号］１－［遅延周期数の最小値］３＝０の位置、つまり添字が０である配列ＰＶ(０)の位置となる。
【0038】
図１に示す制御部１１は、配列の格納位置のうち制御用格納位置に格納されている物理量、及び指令値に基づいて制御信号を生成する。制御用格納位置は、制御用の物理量が格納されている格納位置であり、遅延周期数の最小値及び最大値に基づいて定めることができる。例えば、遅延周期数の最大値から遅延周期数の最小値を減算した値に対応する格納位置を、制御用格納位置にすることが好ましい。
【0039】
図２を参照して具体的に説明する。同図に示すように、遅延周期数の最小値が３であり、遅延周期数の最大値が５である場合に、制御用格納位置は、［遅延周期数の最大値］５－［遅延周期数の最小値］３＝２の位置、つまり添字が２である配列ＰＶ(２)の位置となる。
【0040】
図１に示す制御部１１は、送信部１２により制御信号が送信された後に、配列に格納されている各要素を添字の大きい方向に一つずつシフトする。なお、制御信号は、制御周期毎に送信される。
【0041】
図２を参照して具体的に説明する。同図に示すように、配列ＰＶ(０)に要素１が格納され、配列ＰＶ(１)に要素２が格納され、配列ＰＶ(２)に要素３が格納されているときに、制御信号が送信されると、配列ＰＶ(０)に格納されている要素１が配列ＰＶ(１)に格納され、配列ＰＶ(１)に格納されている要素２が配列ＰＶ(２)に格納される。その際、配列ＰＶ(０)には初期値を格納することが好ましい。初期値は、物理量と区別できる値であればどのような値であってもよい。例えば、初期値として、ＮＡ（NoAvailable）を用いてもよい。
【0042】
図３を参照して、制御部１１が、センサドライバ３５から受信した物理量を、配列ＰＶ(ｉ)を用いて整列する際の手順について具体的に説明する。
【0043】
【0044】
【0045】
各図とも、制御周期毎に１行ずつ下の行に移行しながら処理を進めていくことをイメージしたものである。送信順序番号ＳｎｄＮＯ及び受信順序番号ＲｃｖＮＯは、処理の開始時にそれぞれ０に初期化され、処理の開始後は制御周期毎にそれぞれインクリメントされる。物理量を格納する配列ＰＶ(ｉ)の各要素は、処理の開始時にＮＡに初期化されるとともに、配列の各要素を右側（添字の大きい側）に１枠ずつシフトする時にシフト元の要素が空である場合にもＮＡに初期化される。
【0046】
図３（Ａ）は、遅延周期数が３であるため、４番目の制御周期に対応する受信順序番号ＲｃｖＮＯが４になったときに、送信順序番号ＳｎｄＮＯが１のときに送信された物理量“３”を受信する。このとき、物理量を格納する位置は、［ＲｃｖＮＯ］４－［ＳｎｄＮＯ］１－［遅延周期数の最小値］３＝０より、配列ＰＶ(０)の位置となる。したがって、受信した物理量“３”は、配列ＰＶ(０)に格納される。
【0047】
５番目の制御周期に移行する前に、配列ＰＶ(ｉ)の各要素が右側に１枠ずつシフトされる。そして、５番目の制御周期に移行すると、受信順序番号ＲｃｖＮＯが５にインクリメントされ、送信順序番号ＳｎｄＮＯが２のときに送信された物理量“５”を受信する。このとき、物理量を格納する位置は、［ＲｃｖＮＯ］５－［ＳｎｄＮＯ］２－［遅延周期数の最小値］３＝０より、配列ＰＶ(０)の位置となる。したがって、受信した物理量“５”は、配列ＰＶ(０)に格納される。
【0048】
同様に、６番目の制御周期に移行する前に、配列ＰＶ(ｉ)の各要素が右側に１枠ずつシフトされる。そして、６番目の制御周期に移行すると、受信順序番号ＲｃｖＮＯが６にインクリメントされ、送信順序番号ＳｎｄＮＯが３のときに送信された物理量“７”を受信する。このとき、物理量格納位置は、［ＲｃｖＮＯ］６－［ＳｎｄＮＯ］３－［遅延周期数の最小値］３＝０より、配列ＰＶ(０)の位置となる。したがって、受信した物理量“７”は、配列ＰＶ(０)に格納される。
【0049】
この６番目の制御周期のときに、制御用格納位置となる配列ＰＶ(２)に格納されている物理量“３”と指令値とに基づいて、制御部１１が制御信号を生成し、その生成した制御信号が対象装置２０に送信される。同様に、７番目の制御周期のときに、配列ＰＶ(２)に格納されている物理量“５”と指令値とに基づいて生成された制御信号が対象装置２０に送信され、８番目の制御周期のときに、配列ＰＶ(２)に格納されている物理量“７”と指令値とに基づいて生成された制御信号が対象装置２０に送信される。
【0050】
図３（Ｂ）は、遅延周期数が４となるため、５番目の制御周期に対応する受信順序番号ＲｃｖＮＯが５になったときに、送信順序番号ＳｎｄＮＯが１のときに送信された物理量“３”を受信する。このとき、物理量を格納する位置は、［ＲｃｖＮＯ］５－［ＳｎｄＮＯ］１－［遅延周期数の最小値］３＝１より、配列ＰＶ(１)の位置となる。したがって、受信した物理量“３”は、配列ＰＶ(１)に格納される。
【0051】
このように、遅延周期数が４のときは、受信した物理量を格納する位置が配列ＰＶ(１)の位置になる点で、受信した物理量を格納する位置が配列ＰＶ(０)の位置になる遅延周期数が３のときに実行される処理内容と異なる。
【0052】
他方、６番目から８番目の制御周期のときに、制御用格納位置となる配列ＰＶ(２)に格納されている物理量“３”、“５”、“７”をそれぞれ用いて制御信号を生成する点は、遅延周期数が３のときに実行される処理内容と同じである。
【0053】
図３（Ｃ）は、遅延周期数が５となるため、６番目の制御周期に対応する受信順序番号ＲｃｖＮＯが６になったときに、送信順序番号ＳｎｄＮＯが１のときに送信された物理量“３”を受信する。このとき、物理量を格納する位置は、［ＲｃｖＮＯ］６－［ＳｎｄＮＯ］１－［遅延周期数の最小値］３＝２より、配列ＰＶ(２)の位置となる。したがって、受信した物理量“３”は、配列ＰＶ(２)に格納される。
【0054】
このように、遅延周期数が５のときは、受信した物理量を格納する位置が配列ＰＶ(２)の位置になる点で、受信した物理量を格納する位置が配列ＰＶ(０)の位置になる遅延周期数が３のときに実行される処理内容と異なる。
【0055】
他方、６番目から８番目の制御周期のときに、制御用格納位置となる配列ＰＶ(２)に格納されている物理量“３”、“５”、“７”をそれぞれ用いて制御信号を生成する点は、遅延周期数が３又は４のときに実行される処理内容と同じである。
【0056】
つまり、遅延周期数が、最小値である３から最大値である５までの間で常時変動したとしても、６番目以降の制御周期のときに生成されるそれぞれの制御信号は、送信順序番号ＳｎｄＮＯの順番に並べ替えた物理量に基づく内容に統一される。それゆえ、遅延周期数が変動する場合であっても、その変動に伴うデータのばらつきの影響を回避し、安定した制御性能を得ることができる。
【0057】
なお、制御信号を生成するときに、配列ＰＶ(２)に物理量が格納されていない場合には、例えば、前回の制御周期で使用した物理量と、今回の配列ＰＶ(ｉ)に格納されている物理量のうち最も古い（添字が最も大きい）物理量とを用いて内挿補間し、今回の制御周期で使用する物理量を生成することにしてもよい。
【0058】
また、上記に例示した処理説明では、物理量の送信側と受信側の処理が同時に開始されることを前提に説明しているが、送信側と受信側とで処理の開始がずれることもある。そのような状況を考慮し、配列ＰＶ(ｉ)の要素数を、標準となる要素数よりも多く確保することとしてもよい。標準となる要素数とは、上述した、遅延周期数の最大値から遅延周期数の最小値を減算した値に１を加えた値である。
【0059】
例えば、図４に示すように、標準の要素数からなる標準部Ｓの配列の前後に、前側マージン部Ｍａの配列と後側マージン部Ｍｂの配列とを付加して、配列ＰＶ（ｉ）を構成してもよい。このように配列ＰＶ（ｉ）を構成した場合、制御用格納位置を、配列の添字が最大となる位置に設定することが好ましい。
【0060】
配列ＰＶ（ｉ）が図４の構成を有する場合、送信側と受信側の処理が同時に開始された時には、標準部Ｓの配列にのみ物理量が格納される。一方、送信側の処理の方が早く開始された時には、見かけのむだ時間が短くなり、前側マージン部Ｍａの配列にも物理量が格納される。そして、受信側の処理の方が早く開始された時には、見かけのむだ時間が長くなり、後側マージン部Ｍｂの配列にも物理量が格納される。
【0061】
前側マージン部Ｍａ及び後側マージン部Ｍｂの要素数は、送信側と受信側との間で処理を開始するタイミングがずれる可能性がある範囲を考慮して設定することが好ましい。前側マージン部Ｍａと後側マージン部Ｍｂの両方を設けずに、どちらか一方のみを設けることとしてもよい。
【0062】
また、前側マージン部Ｍａ及び後側マージン部Ｍｂを設けた後に、それぞれの要素数を制御対象の動作ごとに変更してもよい。例えば、前側マージン部Ｍａ及び後側マージン部Ｍｂの格納位置において、前回の動作時に物理量が格納されなかった格納位置の範囲を不要な範囲であると判断し、次の動作時には、その不要な範囲の格納位置をマージン部から除去してもよい。
【0063】
図５は、本実施形態に係る制御システム１００の制御ブロック図である。以下では、制御装置１０によって対象装置２０の可動部の位置を制御する場合について説明する。
【0064】
最初に、制御装置１０は、指令値ｒを生成する（Ｓ４０）。本例の場合、指令値ｒは位置に関する値である。指令値ｒはＰＩＤ制御に入力され、推力を表す制御信号ｕがＰＩＤ制御から出力される（Ｓ４１）。なお、同図ではフィードフォワード制御ブロックを省略しているが、制御ブロックとしてフィードフォワード制御ブロックを含んでもよく、例えば、モデル追従型２自由度制御を適用してもよい。
【0065】
制御装置１０は、むだ時間Ｌｍに関する要素（１－ｅ－Ｌｍｓ）を制御信号ｕに乗じて（Ｓ４２）、制御対象モデルＰｍ（ｓ）に入力し、その制御対象モデルＰｍ（ｓ）からの出力（Ｓ４３）を、ＰＩＤ制御にフィードバックする（Ｓ４１）。ここで、Ｓ４２及びＳ４３は、スミス補償器により処理される。制御対象モデルＰｍ（ｓ）は、対象装置２０の可動部が従う運動方程式のモデルであり、例えば、可動部に加えられる推力と、慣性力及び摩擦力との間に成り立つ運動方程式に基づいて導かれたモデルであってもよい。制御対象モデルＰｍ（ｓ）として、例示的に、｛１／（Ｊｍ×ｓ＋Ｃｍ）ｓ｝を用いることができる。Ｊｍは慣性係数のモデル値を表し、Ｃｍは粘性摩擦係数のモデル値を表し、ｓはラプラス演算子を表す。
【0066】
続いて、ＰＩＤ制御から出力された制御信号ｕが制御対象Ｐ（ｓ）に向けて送信され（Ｓ４４）、むだ時間Ｌだけ時間遅れｅ－Ｌｓが生じた後に、モータドライバ２５により受信される（Ｓ４５）。
【0067】
モータドライバ２５は、受信した制御信号ｕを制御対象Ｐ（ｓ）に出力し（Ｓ４６）、制御対象Ｐ（ｓ）のサーボモータは、制御信号ｕである推力により制御される（Ｓ４７）。ここで、制御対象は、対象装置２０の一部（例えば可動部）又は全部であってよい。制御対象Ｐ（ｓ）は、対象装置２０の可動部が従う運動方程式のモデルであり、例えば、可動部に加えられる推力と、慣性力及び摩擦力との間に成り立つ運動方程式に基づいて導かれたモデルであってよい。制御対象Ｐ（ｓ）として、例示的に、｛１／（Ｊ×ｓ＋Ｃ）ｓ｝を用いることができる。Ｊは慣性係数の値を表し、Ｃは粘性摩擦係数の値を表し、ｓはラプラス演算子を表す。
【0068】
続いて、制御対象Ｐ（ｓ）の物理量である位置ｙがセンサ３０により読み取られ（Ｓ４８）、読み取られた物理量である位置ｙがセンサドライバ３５に入力され（Ｓ４９）、制御装置１０に送信される（Ｓ５０）。
【0069】
センサドライバ３５から送信された物理量である位置ｙは、むだ時間Ｌだけ時間遅れｅ－Ｌｓが生じた後に、制御装置１０により受信される（Ｓ５１）。
【0070】
制御装置１０は、受信した物理量である位置ｙを、上述したように配列ＰＶ（ｉ）に格納して物理量を整列し、配列ＰＶ（ｉ）の制御用格納位置に格納された物理量である位置ｙｃを出力する物理量整列制御を実行する（Ｓ５２）。
【0071】
制御装置１０は、物理量整列制御により出力された位置ｙｃをＰＩＤ制御にフィードバックする（Ｓ４１）。
【0072】
制御装置１０は、このような制御を制御周期毎に繰り返すことで、物理量である位置ｙが指令値ｒに追従するように制御を行う。
【0073】
ここで、図５に示す制御装置１０に、ＭＰＣ（Model Predictive Control）を適用してもよい。ＭＰＣは、制御信号ｕと物理量ｙとの関係を示す動特性モデルと指令位置ｒとを用いてモデル予測制御を行うものである。図６に、ＭＰＣを適用した場合の制御システム１００の制御ブロックを示す。
【0074】
図６に示す制御装置１０の構成が、図５に示す制御装置１０の構成と異なる点は、図５のＰＩＤ制御（Ｓ４１）に替えて、ＰＩ制御（Ｓ４１ｃ）とし、そのＰＩ制御（Ｓ４１ｃ）の入力側に、新たにＭＰＣ（Ｓ４１ａ）を設け、さらに、ＰＩ制御（Ｓ４１ｃ）にフィードバックする物理量である位置ｙｃを速度に変換する微分器Ｓ４１ｂを設けた点である。また、Ｓ４３のモデルが、図５の位置を制御するモデルＰｍ（ｓ）から、速度を制御するモデルＶｍ（ｓ）に替わる点も異なる。Ｖｍ（ｓ）として、例示的に、｛１／（Ｊｍ×ｓ＋Ｃｍ）｝を用いることができる。図６に示すその他の構成要素については、図５の構成要素と同じであるため、それらの説明については省略する。
【0075】
図７は、本実施形態に係る制御装置１０の物理的な構成を例示する図である。制御装置１０は、演算部に相当するＣＰＵ（Central Processing Unit）１０ａと、記憶部に相当するＲＡＭ（Random Access Memory）１０ｂと、記憶部に相当するＲＯＭ（Read Only Memory）１０ｃと、通信部１０ｄと、入力部１０ｅと、表示部１０ｆと、を有する。これらの各構成は、バスを介して相互にデータ送受信可能に接続される。なお、本例では制御装置１０が一台のコンピュータで構成される場合について説明するが、制御装置１０は、複数のコンピュータが組み合わされて実現されてもよい。また、図７に示す構成は一例であり、制御装置１０はこれら以外の構成を有してもよいし、これらの構成のうち一部を有さなくてもよい。
【0076】
ＣＰＵ１０ａは、ＲＡＭ１０ｂ又はＲＯＭ１０ｃに記憶されたプログラムを実行し、各種の制御やデータの演算及び加工を行う制御部として機能する。例えば、ＣＰＵ１０ａは、対象装置２０を制御するためのプログラム（制御プログラム）を実行する。また、ＣＰＵ１０ａは、入力部１０ｅや通信部１０ｄから種々のデータを受け取り、データの演算結果を表示部１０ｆに表示したり、ＲＡＭ１０ｂに格納したりする。
【0077】
ＲＡＭ１０ｂは、記憶部のうちデータの書き換えが可能なものであり、例えば半導体記憶素子で構成されてよい。ＲＡＭ１０ｂは、例えばＣＰＵ１０ａが実行するプログラム、そのプログラムで用いるデータを記憶してよい。なお、これらは例示であって、ＲＡＭ１０ｂには、これら以外のデータが記憶されてもよいし、これらの一部が記憶されなくてもよい。
【0078】
ＲＯＭ１０ｃは、記憶部のうちデータの読み出しが可能なものであり、例えば半導体記憶素子で構成されてよい。ＲＯＭ１０ｃは、例えば制御プログラムや、書き換えが行われないデータを記憶してよい。
【0079】
通信部１０ｄは、制御装置１０を他の機器に接続するインターフェースである。通信部１０ｄは、ＬＡＮ等の通信ネットワークに接続されてよい。
【0080】
入力部１０ｅは、ユーザからデータの入力を受け付けるものであり、例えば、キーボード及びタッチパネルを含んでよい。
【0081】
表示部１０ｆは、ＣＰＵ１０ａによる演算結果を視覚的に表示するものであり、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）により構成されてよい。表示部１０ｆは、例えば、制御信号や物理量を時系列で表示してよい。
【0082】
制御プログラムは、ＲＡＭ１０ｂやＲＯＭ１０ｃ等のコンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記憶されて提供されてもよいし、通信部１０ｄにより接続される通信ネットワークを介して提供されてもよい。制御装置１０では、ＣＰＵ１０ａが制御プログラムを実行することにより、上記で説明した様々な動作が実現される。なお、これらの物理的な構成は例示であって、必ずしも独立した構成でなくてもよい。例えば、制御装置１０は、ＣＰＵ１０ａとＲＡＭ１０ｂやＲＯＭ１０ｃが一体化したＬＳＩ（Large-Scale Integration）を備えてもよい。
【0083】
次に、図８を参照して、実施形態に係る制御システム１００のセンサドライバ３５により実行される制御処理の一例について説明する。
【0084】
最初に、センサドライバ３５は、初期処理を実行する（ステップＳ１０１）。初期処理には、例えば、送信順序番号ＳｎｄＮＯを０に初期化することが含まれる。
【0085】
続いて、センサドライバ３５は、制御ループ処理を開始する。制御ループ処理は、所定の制御周期毎に繰り返し実行される処理である（後述するステップＳ１０２からステップＳ１０５までの処理）。
【0086】
制御ループ処理において、最初に、センサドライバ３５は、送信順序番号ＳｎｄＮＯをインクリメントする（ステップＳ１０２）。
【0087】
続いて、センサドライバ３５は、センサ３０で測定された物理量ｙを取得する（ステップＳ１０３）。
【0088】
続いて、センサドライバ３５は、上記ステップＳ１０３で取得した物理量ｙのデータに、上記ステップＳ１０２でインクリメントした送信順序番号ＳｎｄＮＯを付加して、制御装置１０に送信する（ステップＳ１０４）。
【0089】
続いて、センサドライバ３５は、制御ループ処理を終了するか否か判定する（ステップＳ１０５）。この判定がＮＯである場合（ステップＳ１０５；ＮＯ）に、上記ステップＳ１０２に処理を移行する一方、この判定がＹＥＳである場合（ステップＳ１０５；ＹＥＳ）に、制御ループ処理を抜けて本処理を終了する。
【0090】
次に、図９を参照して、実施形態に係る制御システム１００の制御装置１０により実行される制御処理の一例について説明する。
【0091】
最初に、制御装置１０は、初期処理を実行する（ステップＳ２０１）。初期処理には、例えば、受信順序番号ＲｃｖＮＯを０に初期化すること、配列ＰＶ（ｉ）の要素数を決定すること、配列ＰＶ(ｉ)の各要素をＮＡに初期化すること、が含まれる。
【0092】
続いて、制御装置１０は、制御ループ処理を開始する。制御ループ処理は、所定の制御周期毎に繰り返し実行される処理である（後述するステップＳ２０２からステップＳ２０９までの処理）。
【0093】
制御ループ処理において、最初に、制御装置１０は、受信順序番号ＲｃｖＮＯをインクリメントする（ステップＳ２０２）。
【0094】
続いて、制御装置１０は、上記ステップＳ１０４でセンサドライバ３５により送信された物理量ｙ及び送信順序番号ＳｎｄＮＯを受信する（ステップＳ２０３）。
【0095】
続いて、制御装置１０は、上記ステップＳ２０３で受信した物理量ｙを、配列ＰＶ(ｉ)の特定位置に格納する（ステップＳ２０４）。配列ＰＶ(ｉ)の特定位置は、送信順序番号ＳｎｄＮＯ、受信順序番号ＲｃｖＮＯ及び遅延周期数の最小値に基づいて定めることができる。
【0096】
続いて、制御装置１０は、配列ＰＶ(ｉ)の制御用格納位置から、制御用の物理量ｙｃを取得する（ステップＳ２０５）。配列ＰＶ(ｉ)の制御用格納位置は、遅延周期数の最小値及び最大値に基づいて定めることができる。
【0097】
続いて、制御装置１０は、上記ステップＳ２０５で取得した制御用の物理量ｙｃと、指令値ｒとに基づいて、制御信号ｕを生成する（ステップＳ２０６）。
【0098】
続いて、制御装置１０は、上記ステップＳ２０６で生成した制御信号ｕを対象装置２０に送信する（ステップＳ２０７）。
【0099】
続いて、制御装置１０は、配列ＰＶ(ｉ)の各要素を右側（添字が大きい側）に１枠ずつシフトする（ステップＳ２０８）。
【0100】
続いて、制御装置１０は、制御ループ処理を終了するか否か判定する（ステップＳ２０９）。この判定がＮＯである場合（ステップＳ２０９；ＮＯ）に、上記ステップＳ２０２に処理を移行する一方、この判定がＹＥＳである場合（ステップＳ２０９；ＹＥＳ）に、制御ループ処理を抜けて本処理を終了する。
【0101】
［シミュレーション結果］
実施形態に係る制御システム１００の効果を検証するために行ったシミュレーションの結果について以下に説明する。
実施形態に係る制御システム１００の効果を検証するために行ったシミュレーションの結果について以下に説明する。
【0102】
シミュレーション時の条件は、次のとおりである。慣性質量は１０［ｋｇ］、粘性摩擦係数は０［Ｎｓ／ｍ］、制御周期は０．２５[ｍｓ]である。指令値となる位置は、時刻１０［ｍｓ］から２５０［ｍｓ］までの間に原点から１００［ｍｍ］まで単調増加し、移動の際の最大加速度は１００００［ｍｍ／ｓ２］である。制御信号ｕの遅延周期数又は物理量ｙの遅延周期数ｄは、図１０に示すように１３から１７であり、遅延周期数ｄの平均は１５である。同図のグラフは、縦軸が遅延周期数ｄを示し、横軸が経過時間［ｍｓ］を示す。また、本シミュレーションでは、モデル誤差及び外乱は生じていないものとする。
【0103】
図１１ａ乃至図１１ｃに、本実施形態に係る制御装置１０に対するシミュレーション結果を表示し、図１２ａ乃至図１２ｃに、比較例に係る制御装置に対するシミュレーション結果を表示する。比較例に係る制御装置は、図５に示す制御装置１０の制御ブロックのうち、物理量整列制御（Ｓ５２）を省略したものであり、比較例においてセンサドライバ３５から受信する対象装置２０の位置ｙ１ａをそのままＰＩＤ制御にフィードバックするものである。
【0104】
ここで、本実施形態に係る制御装置１０に対するシミュレーションでは、スミス補償器のむだ時間周期を３２とし、比較例に係る制御装置に対するシミュレーションでは、スミス補償器のむだ時間周期を３０とする。本実施形態のむだ時間周期となる３２は、制御信号ｕの遅延周期数ｄの平均である１５と、物理量ｙの遅延周期数ｄの最大値である１７とを加算したものである。比較例のむだ時間周期となる３０は、遅延周期数ｄの平均である１５を、１往復（送受信）分にするために２倍にしたものである。
【0105】
図１１ａは、本実施形態に係る制御装置１０により制御された対象装置２０の位置ｙ１を示す図である。同図では、対象装置２０の位置ｙ１を実線で示し、指令値ｒを破線で示している。図１１ｂは、本実施形態に係る制御装置１０により制御された位置ｙ１と指令値ｒとの誤差（偏差）を示す図である。図１１ｃは、本実施形態に係る制御装置１０により制御された推力を示す図である。推力は、制御装置１０から対象装置２０に送信される制御信号である。
【0106】
図１２ａは、比較例に係る制御装置により制御された対象装置の位置ｙ１ａを示す図である。同図では、対象装置２０の位置ｙ１ａを実線で示し、指令値ｒを破線で示している。図１２ｂは、比較例に係る制御装置により制御された位置ｙ１ａと指令値ｒとの誤差（偏差）を示す図である。図１２ｃは、比較例に係る制御装置により制御された推力を示す図である。
【0107】
本実施形態と比較例とを比較すると、図１２ａ乃至図１２ｃに示す比較例では、物理量である位置ｙ１ａに大きなノイズが印可されたような状態になり、その物理量である位置ｙ１ａに基づいて生成される制御信号である推力が激しく振動している。つまり、比較例では、目標位置への整定はできるものの、推力飽和を繰り返す状態になっており、正常に制御できている状態ではない。
【0108】
【0109】
ここで、上述した実施形態では、物理量整列制御（Ｓ５２）を、制御装置１０がセンサドライバ３５から受信する物理量ｙの遅延に対してのみ実施しているが、物理量整列制御（Ｓ５２）と同様の整列制御を、モータドライバ２５が制御装置１０から受信する制御信号ｕの遅延に対してもさらに実施することにしてもよい。
【0110】
この変形例におけるシミュレーション結果を、図１３ａ乃至図１３ｃに示す。変形例に対するシミュレーションでは、スミス補償器のむだ時間周期を３４とする。このむだ時間周期となる３４は、制御信号ｕの遅延周期数ｄの最大値である１７と、物理量ｙの遅延周期数ｄの最大値である１７とを加算したものである。シミュレーション時のその他の条件は、上述した実施形態のシミュレーション時と同様である。
【0111】
本実施形態と変形例とを比較すると、図１１ｂと図１３ｂの位置誤差及び図１１ｃと図１３ｃの推力を示すグラフレンジが両者で異なるため、一見すると違いがあるようにも見えるが、グラフレンジを揃えると両者の結果にはほとんど差がない状態となる。したがって、変形例のように、制御信号ｕの遅延に対しても整列制御を実施する必要性はあまり高くはないものと考えられる。なお、変形例の位置誤差の最大値（図１１ｂ）が、本実施形態の位置誤差の最大値（図１３ｂ）よりもわずかに大きくなっているが、これは、変形例の方がスミス補償器のむだ時間周期を長くしていることによるものである。
【0112】
上述したように、実施形態に係る制御システム１００によれば、遅延周期数の最小値及び最大値に基づいて定まる配列ＰＶ(ｉ)を保有したうえで、制御周期毎に、物理量ｙを受信し、受信順序番号ＲｃｖＮＯをインクリメントし、受信した物理量ｙの送信順序番号ＳｎｄＮＯ、受信順序番号ＲｃｖＮＯ及び遅延周期数の最小値に基づいて定まる配列ＰＶ(ｉ)の格納位置に、受信した物理量ｙを格納し、配列ＰＶ(ｉ)の制御用格納位置に格納されている物理量ｙｃ及び指令値ｒに基づいて制御信号ｕを生成して対象装置２０に送信し、配列ＰＶ(ｉ)の各要素を一つずつシフトすることが可能となる。
【0113】
これにより、遅延周期数が、最小値から最大値までのいずれになったとしても、遅延周期数の最大値よりも後に対象装置２０に送信する制御信号を、送信順序番号ＳｎｄＮＯの順番に並べ替えた物理量に基づいて生成することができる。
【0114】
それゆえ、実施形態に係る制御システム１００によれば、遅延周期数が変動する場合であっても、時計機能を用いることなく、遅延周期数の変動に伴うデータのばらつきの影響を回避し、安定した制御性能を得ることが可能となる。
【0115】
以上説明した実施形態は、あらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。つまり、本発明の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。また、上述した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
【0116】
［付記］
本実施形態における態様は、以下のような開示を含む。
本実施形態における態様は、以下のような開示を含む。
【0117】
（付記１）
制御信号に基づいて制御される対象装置（２０）の物理量を測定するセンサ（３０）と、
制御周期毎にインクリメントする送信順序番号を物理量に付加して送信するセンサドライバ（３５）と、
物理量及び指令値に基づいて対象装置（２０）に制御信号を送信し、フィードバック制御を行う制御装置（１０）と、を備え、
制御装置（１０）は、
送信順序番号が付加された物理量を受信する受信部（１３）と、
制御周期において物理量を遅延して受信する遅延周期数の最大値に基づいて定まる要素数の配列を保有するバッファ部（１４）と、
物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成する制御部（１１）と、
生成された制御信号を対象装置に送信する送信部（１２）と、
を備え、
制御部（１１）は、
制御周期毎に受信順序番号をインクリメントし、
受信された物理量に付加された送信順序番号及び受信順序番号に基づいて定まる配列の格納位置に物理量を格納し、
配列の格納位置のうち制御用格納位置に格納されている物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成する、
制御システム（１００）。
制御信号に基づいて制御される対象装置（２０）の物理量を測定するセンサ（３０）と、
制御周期毎にインクリメントする送信順序番号を物理量に付加して送信するセンサドライバ（３５）と、
物理量及び指令値に基づいて対象装置（２０）に制御信号を送信し、フィードバック制御を行う制御装置（１０）と、を備え、
制御装置（１０）は、
送信順序番号が付加された物理量を受信する受信部（１３）と、
制御周期において物理量を遅延して受信する遅延周期数の最大値に基づいて定まる要素数の配列を保有するバッファ部（１４）と、
物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成する制御部（１１）と、
生成された制御信号を対象装置に送信する送信部（１２）と、
を備え、
制御部（１１）は、
制御周期毎に受信順序番号をインクリメントし、
受信された物理量に付加された送信順序番号及び受信順序番号に基づいて定まる配列の格納位置に物理量を格納し、
配列の格納位置のうち制御用格納位置に格納されている物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成する、
制御システム（１００）。
【0118】
（付記２）
センサ（３０）により測定される対象装置（２０）の物理量及び指令値に基づいて対象装置（２０）に制御信号を送り、フィードバック制御を行う制御装置（１０）であって、
センサドライバ（３５）において制御周期毎にインクリメントされる送信順序番号が付加された物理量を受信する受信部（１３）と、
制御周期において物理量を遅延して受信する遅延周期数の最大値に基づいて定まる要素数の配列を保有するバッファ部（１４）と、
物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成する制御部（１１）と、
生成された制御信号を対象装置（２０）に送信する送信部（１２）と、
を備え、
制御部（１１）は、
制御周期毎に受信順序番号をインクリメントし、
受信された物理量に付加された送信順序番号及び受信順序番号に基づいて定まる配列の格納位置に物理量を格納し、
配列の格納位置のうち制御用格納位置に格納されている物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成する、
制御装置（１０）。
センサ（３０）により測定される対象装置（２０）の物理量及び指令値に基づいて対象装置（２０）に制御信号を送り、フィードバック制御を行う制御装置（１０）であって、
センサドライバ（３５）において制御周期毎にインクリメントされる送信順序番号が付加された物理量を受信する受信部（１３）と、
制御周期において物理量を遅延して受信する遅延周期数の最大値に基づいて定まる要素数の配列を保有するバッファ部（１４）と、
物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成する制御部（１１）と、
生成された制御信号を対象装置（２０）に送信する送信部（１２）と、
を備え、
制御部（１１）は、
制御周期毎に受信順序番号をインクリメントし、
受信された物理量に付加された送信順序番号及び受信順序番号に基づいて定まる配列の格納位置に物理量を格納し、
配列の格納位置のうち制御用格納位置に格納されている物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成する、
制御装置（１０）。
【0119】
（付記３）
センサ（３０）により測定される対象装置（２０）の物理量及び指令値に基づいて対象装置（２０）に制御信号を送り、フィードバック制御を行う制御装置（１０）で実行される制御方法であって、
センサドライバ（３５）において制御周期毎にインクリメントされる送信順序番号が付加された物理量を受信することと、
制御周期において物理量を遅延して受信する遅延周期数の最大値に基づいて定まる要素数の配列を保有することと、
物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成することと、
生成された制御信号を対象装置（２０）に送信することと、
を含み、
制御信号を生成することは、
制御周期毎に受信順序番号をインクリメントし、
受信された物理量に付加された送信順序番号及び受信順序番号に基づいて定まる配列の格納位置に物理量を格納し、
配列の格納位置のうち制御用格納位置に格納されている物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成する、
制御方法。
センサ（３０）により測定される対象装置（２０）の物理量及び指令値に基づいて対象装置（２０）に制御信号を送り、フィードバック制御を行う制御装置（１０）で実行される制御方法であって、
センサドライバ（３５）において制御周期毎にインクリメントされる送信順序番号が付加された物理量を受信することと、
制御周期において物理量を遅延して受信する遅延周期数の最大値に基づいて定まる要素数の配列を保有することと、
物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成することと、
生成された制御信号を対象装置（２０）に送信することと、
を含み、
制御信号を生成することは、
制御周期毎に受信順序番号をインクリメントし、
受信された物理量に付加された送信順序番号及び受信順序番号に基づいて定まる配列の格納位置に物理量を格納し、
配列の格納位置のうち制御用格納位置に格納されている物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成する、
制御方法。
【0120】
（付記４）
センサ（３０）により測定される対象装置（２０）の物理量及び指令値に基づいて対象装置（２０）に制御信号を送り、フィードバック制御を行う制御装置（１０）を、
センサドライバ（３５）において制御周期毎にインクリメントされる送信順序番号が付加された物理量を受信する受信部（１３）、
制御周期において物理量を遅延して受信する遅延周期数の最大値に基づいて定まる要素数の配列を保有するバッファ部（１４）、
物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成する制御部（１１）、
生成された制御信号を対象装置（２０）に送信する送信部（１２）、
として機能させ、
制御部（１１）は、
制御周期毎に受信順序番号をインクリメントし、
受信された物理量に付加された送信順序番号及び受信順序番号に基づいて定まる配列の格納位置に物理量を格納し、
配列の格納位置のうち制御用格納位置に格納されている物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成する、
制御プログラム。
センサ（３０）により測定される対象装置（２０）の物理量及び指令値に基づいて対象装置（２０）に制御信号を送り、フィードバック制御を行う制御装置（１０）を、
センサドライバ（３５）において制御周期毎にインクリメントされる送信順序番号が付加された物理量を受信する受信部（１３）、
制御周期において物理量を遅延して受信する遅延周期数の最大値に基づいて定まる要素数の配列を保有するバッファ部（１４）、
物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成する制御部（１１）、
生成された制御信号を対象装置（２０）に送信する送信部（１２）、
として機能させ、
制御部（１１）は、
制御周期毎に受信順序番号をインクリメントし、
受信された物理量に付加された送信順序番号及び受信順序番号に基づいて定まる配列の格納位置に物理量を格納し、
配列の格納位置のうち制御用格納位置に格納されている物理量及び指令値に基づいて制御信号を生成する、
制御プログラム。
【符号の説明】
【0121】
１０…制御装置、１０ａ…ＣＰＵ、１０ｂ…ＲＡＭ、１０ｃ…ＲＯＭ、１０ｄ…通信部、１０ｅ…入力部、１０ｆ…表示部、１１…制御部、１２…送信部、１３…受信部、１４…バッファ部、２０…対象装置、２５…モータドライバ、３０…センサ、３５…センサドライバ、１００…制御システム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11a】
【図11b】
【図11c】
【図12a】
【図12b】
【図12c】
【図13a】
【図13b】
【図13c】