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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-02
(45)【発行日】2022-11-11
(54)【発明の名称】制御装置
(51)【国際特許分類】
G05B 11/36 20060101AFI20221104BHJP
【ＦＩ】
G05B11/36 Z
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2019162674
(22)【出願日】2019-09-06
(65)【公開番号】P2021042671
(43)【公開日】2021-03-18
【審査請求日】2022-02-17
(73)【特許権者】
【識別番号】000005108
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110001678
【氏名又は名称】藤央弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】中川 慎二
【審査官】牧 初
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－１１２８５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平６－３４８３０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／００２５２８８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２００３／０２２５４６５（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０５Ｂ １１／００－１３／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
制御対象の所望の出力値ｙ＿ｄを演算する演算部と、前記所望の出力値ｙ＿ｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器のＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を調整する調整部と、
前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する予測部と、
前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定の条件を満たしていない場合、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）の前記制御対象への適用を禁止する判定部とを備えることを特徴とする制御装置。
【請求項2】
請求項１に記載の制御装置であって、前記制御対象の出力値ｙ＿０を記憶する記憶部を備え、
前記予測部は、少なくとも、前記記憶された出力値ｙ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とを用いて、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測することを特徴とする制御装置。
【請求項3】
請求項１に記載の制御装置であって、前記予測部は、
前記制御対象の出力値ｙ＿０と、当該出力値ｙ＿０を得たときのＰＩＤゲイン値から推定される制御目標ｒ＿０とを用いて、前記制御対象の伝達特性Ｇを演算し、
任意の制御目標ｒ＿ａを用いて調整されたＰＩＤゲイン値と前記演算された伝達特性Ｇとに基づいて、前記制御目標ｒ＿ａのときの調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測することを特徴とする制御装置。
【請求項4】
請求項１に記載の制御装置であって、前記予測部は、
前記制御対象の出力値ｙ＿０と、当該出力値ｙ＿０を得たときのＰＩＤ制御器の出力値ｕ＿０とを用いて、前記制御対象の伝達特性Ｇを演算し、
任意の制御目標ｒ＿ａを用いて調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）と前記制御対象の伝達特性Ｇとに基づいて、前記制御目標ｒ＿ａのときの調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測することを特徴とする制御装置。
【請求項5】
請求項１に記載の制御装置であって、前記予測部は、前記制御対象の伝達特性を表す物理モデルと、前記ＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とを用いて、任意の制御目標のときの調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測することを特徴とする制御装置。
【請求項6】
請求項１に記載の制御装置であって、前記予測部は、
前記制御対象の出力値ｙ＿０を得たときのＰＩＤ制御器の出力値ｕ＿０と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とを用いて、前記ＰＩＤ制御器の入力値ｅ＿１を求め、
当該出力値ｙ＿０と前記ＰＩＤ制御器の入力値ｅ＿１との和である制御目標ｒ＿１を前記制御対象の所望の出力値ｙ＿ｄを前記演算部の制御目標としたときの、前記制御対象の所望の出力値ｙ＿ｄ１を演算し、
当該出力値ｙ＿０と前記所望の出力値ｙｄ＿１との差ｄ＿１を演算し、
任意の制御目標ｒ＿ａのときの前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿ａに前記演算された差ｄ＿１を足した値を、前記任意の制御目標ｒ＿ａのときの前記制御対象の出力値ｙ＿１とすることを特徴とする制御装置。
【請求項7】
請求項１に記載の制御装置であって、前記判定部は、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定値以上の場合、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）の前記制御対象への適用を禁止することを特徴とする制御装置。
【請求項8】
請求項１に記載の制御装置であって、前記判定部は、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定値に達するまでの応答時間が所定範囲にない場合、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）の前記制御対象への適用を禁止することを特徴とする制御装置。
【請求項9】
請求項３から５のいずれか一つに記載の制御装置であって、前記判定部は、
前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１を求めた時の制御目標ｒ＿ｂを用いて、前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿ｂを演算し、
前記予測された制御対象の出力値と前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿ｂとの誤差ｄ＿２を演算し、
前記誤差ｄ＿２の最大値、前記誤差ｄ＿２の積算値、又は前記誤差ｄ＿２の二乗和が所定値以上の場合、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）の前記制御対象への適用を禁止することを特徴とする制御装置。
【請求項10】
請求項６に記載の制御装置であって、前記判定部は、前記差が所定値以上の場合、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）の前記制御対象への適用を禁止することを特徴とする制御装置。
【請求項11】
請求項１に記載の制御装置であって、少なくとも、プラントの温度を制御する装置、自動運転車を制御する装置、ロボットを制御する装置、及び飛行体を制御する装置のいずれかであることを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、制御装置に関し、特に、制御装置のパラメータを調節する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
本技術の背景技術として、特開２０１８－１１２８５８（特許文献１）がある。この特許文献１には、ＰＩＤ値を算出するＰＩＤ算出部と、前記ＰＩＤ値、制御対象の目標値、および、前記制御対象の実測値を用いて、ＰＩＤ制御を実行し、前記制御対象に対する操作量を算出するＰＩＤ制御部と、前記目標値と前記実測値との組合せ、および、前記ＰＩＤ値の少なくとも一方を用いて、前記ＰＩＤ値の算出の停止を判定する判定部と、を備える、制御装置が記載されている（請求項１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１８－１１２８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、前述の先行技術（特許文献１）は、算出したＰＩＤ値を制御対象に実際に適用した結果（制御対象からの出力の実測値）を用いて、ＰＩＤ値の算出の停止を判定するものであって、算出したＰＩＤ値を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測し、予測結果を用いて、ＰＩＤ値の算出の停止を判定するものではない。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、
制御対象の所望の出力値ｙ＿ｄを演算する演算部と、前記所望の出力値ｙ＿ｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器のＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を調整する調整部と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する予測部と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定の条件を満たしていない場合、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）の前記制御対象への適用を禁止する判定部とを備えることを特徴とする。
制御対象の所望の出力値ｙ＿ｄを演算する演算部と、前記所望の出力値ｙ＿ｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器のＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を調整する調整部と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する予測部と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定の条件を満たしていない場合、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）の前記制御対象への適用を禁止する判定部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、ＰＩＤゲイン値の適用前の検証によって、制御システムへの悪影響を回避できる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明によって明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】実施例１～１０における制御装置の全体図である。
【図2】実施例１～１０における制御装置のシステム図である。
【図3】実施例１における制御装置と制御対象を示す図である。
【図4】実施例１～７における所望の出力値演算部の処理を示す図である。
【図5】実施例１～７におけるＰＩＤ制御器ゲイン値調整部の処理を示す図である。
【図6】実施例１における制御対象出力予測部の処理を示す図である。
【図7】実施例１～４おけるＰＩＤゲイン値適用判定部の処理を示す図である。
【図8】実施例１～７におけるＰＩＤ制御器の処理を示す図である。
【図9】実施例２、４～５における制御装置と制御対象を示す図である。
【図10】実施例２における制御対象出力予測部の処理を示す図である。
【図11】実施例３における制御装置と制御対象を示す図である。
【図12】実施例３における制御対象出力予測部の処理を示す図である。
【図13】実施例４～５における制御対象出力予測部の処理を示す図である。
【図14】実施例５におけるＰＩＤゲイン値適用判定部の処理を示す図である。
【図15】実施例６における制御装置と制御対象を示す図である。
【図16】実施例６における制御対象出力予測部の処理を示す図である。
【図17】実施例６におけるＰＩＤゲイン値適用判定部の処理を示す図である。
【図18】実施例７における制御装置と制御対象を示す図である。
【図19】実施例７における制御対象出力予測部の処理を示す図である。
【図20】実施例７におけるＰＩＤゲイン値適用判定部の処理を示す図である。
【図21】実施例８における制御装置と制御対象を示す図である。
【図22】実施例８における所望の出力値演算部の処理を示す図である。
【図23】実施例８におけるＰＩＤ制御器ゲイン値調整部の処理を示す図である。
【図24】実施例８における制御対象出力予測部の処理を示す図である。
【図25】実施例８おけるＰＩＤゲイン値適用判定部の処理を示す図である。
【図26】実施例８におけるＰＩＤ制御器の処理を示す図である。
【図27】実施例９における制御装置と制御対象を示す図である。
【図28】実施例９における所望の出力値演算部の処理を示す図である。
【図29】実施例９におけるＰＩＤ制御器ゲイン値調整部の処理を示す図である。
【図30】実施例９における制御対象出力予測部の処理を示す図である。
【図31】実施例９おけるＰＩＤゲイン値適用判定部の処理を示す図である。
【図32】実施例９におけるＰＩＤ制御器の処理を示す図である。
【図33】実施例１０における制御装置と制御対象を示す図である。
【図34】実施例１０における所望の出力値演算部の処理を示す図である。
【図35】実施例１０におけるＰＩＤ制御器ゲイン値調整部の処理を示す図である。
【図36】実施例１０における制御対象出力予測部の処理を示す図である。
【図37】実施例１０おけるＰＩＤゲイン値適用判定部の処理を示す図である。
【図38】実施例１０におけるＰＩＤ制御器の処理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
＜実施例１＞
本実施例においては、制御対象の所望の出力値ｙｄを演算する所望の出力値演算部２と、前記所望の出力値ｙｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する制御対象出力予測部４と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定条件を満たしていないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止するＰＩＤゲイン値適用判定部５とを有する制御装置１について示す。
本実施例においては、制御対象の所望の出力値ｙｄを演算する所望の出力値演算部２と、前記所望の出力値ｙｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する制御対象出力予測部４と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定条件を満たしていないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止するＰＩＤゲイン値適用判定部５とを有する制御装置１について示す。
【0009】
また、前記制御対象の出力値ｙ＿０を記憶する記憶部を有する。制御対象出力予測部４は、少なくとも、前記記憶された出力値ｙ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とを用いて、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する。
【0010】
また、制御対象出力予測部４は、前記制御対象の出力値ｙ＿０と、前記制御対象の出力値ｙ＿０を得たときのＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿０，Ｋｉ＿０，Ｋｄ＿０）から推定される制御目標ｒ＿０とを用いて、前記制御対象の伝達特性Ｇを演算し、任意の制御目標ｒ＿ａ（例えば、前記制御対象の出力値ｙ＿０を得たときの制御目標ｒ＿０と）を用いて調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）と前記制御対象の伝達特性Ｇとに基づいて、前記制御目標ｒ＿ａのときの前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する。なお、本明細書に開示される各実施例において、任意の制御目標はどのような形式（例えば、ステップ関数、ランプ関数で表されるもの）でもよい。同じ伝達関数で表される制御対象であれば、いずれの形式の制御目標で調整されたＰＩＤゲイン値でも、他の形式の制御目標にも対応できる。
【0011】
また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定値以上の場合、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止する。
【0012】
また、制御装置１は、プラント７を制御する装置である。
【0013】
図１は、制御装置１の中心機能を示す図である。
【0014】
制御装置１において、所望の出力値演算部２は、制御対象の出力の所望のプロフィールを演算する。ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３は、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整する。制御対象出力予測部４は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３で調整されたＰＩＤゲイン値とＰＩＤゲイン値の調整に用いた制御対象出力とを用いて、調整されたＰＩＤゲイン値を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測する。ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、制御対象出力予測部４が演算した制御対象出力予測値が所定条件を満たしているか否かを判定し、満たしていないときは、調整されたＰＩＤゲイン値を実際に適用することを禁止し、現行のＰＩＤゲイン値を引き続き使用する。
【0015】
図２は、制御装置１のシステム図である。
【0016】
制御装置１は、ハードウェアとして、記憶装置１１、ＣＰＵ１２、ＲＯＭ１３、ＲＡＭ１４、データバス１５、入力回路１６、入出力ポート１７及び出力回路１８を有する。入力回路１６は、外部から入力された信号を処理する。外部から入力される信号は、例えば、制御装置１に設置又は接続されているセンサから出力されるセンサ出力信号などである。外部から入力される信号は、入力回路１６を経て、入力信号となり入出力ポート１７へ送られる。入出力ポート１７に送られた各入力情報は、データバス１５を経て、ＲＡＭ１４又は記憶装置１１に格納される。ＲＯＭ１３及び記憶装置１１の少なくとも一方は、後述する処理を実行するためのプログラムを格納しており、該プログラムはＣＰＵ１２で実行される。その際、ＲＡＭ１４及び記憶装置１１の少なくとも一方に格納された値を、適宜、使用して演算を行う。演算結果のうち外部へ送り出す情報（値）は、データバス１５を経て入出力ポート１７に送られ、出力信号として出力回路１８に送られる。出力回路１８は、出力信号を外部に出力する。外部へ出力される出力信号は、制御対象を所望の動きをさせるために制御対象に備わるアクチュエータへ送信されるアクチュエータ駆動信号などである。
【0017】
なお、ＣＰＵ１２がプログラムを実行して行う処理の一部を、他の演算装置（例えば、ＦＰＧＡ（Field Programable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのハードウェア）で実行してもよい。
【0018】
図３は、制御装置１と制御装置１によって制御されるプラント７を示す図である。
【0019】
本実施例のＰＩＤ制御器６は、プラント７の温度を制御するための操作量（例えば、蒸気温度を調節するための目標バルブ開度）を演算する。
【0020】
また、制御対象出力予測部４は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３で調整されたＰＩＤゲイン値１と、ＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力と、制御対象出力を得たときのＰＩＤゲイン値０とを用いて、調整されたＰＩＤゲイン値１を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力（プラント７の温度）を予測する。ここで、ＰＩＤゲイン値０は、ＰＩＤゲイン値１の一つ前に調整されたＰＩＤゲイン値であり、ＲＡＭ１４及び記憶装置１１の少なくとも一方に記憶される。
【0021】
以下、各処理の詳細を説明する。
【0022】
＜所望の出力値演算部（図４）＞
所望の出力値演算部２は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（プラント７の温度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には図４に示すように、制御目標である目標プラント温度Ｔｇ＿Ｔｄｅｇに対して、例えば伝達関数などを用いて、所望のプラント温度プロフィールＤｅ＿Ｔｄｅｇを演算する。制御目標は、例えばステップ信号、ランプ信号などが考えられる。
所望の出力値演算部２は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（プラント７の温度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には図４に示すように、制御目標である目標プラント温度Ｔｇ＿Ｔｄｅｇに対して、例えば伝達関数などを用いて、所望のプラント温度プロフィールＤｅ＿Ｔｄｅｇを演算する。制御目標は、例えばステップ信号、ランプ信号などが考えられる。
【0023】
＜ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部（図５）＞
ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３は、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整する。具体的には図５に示すように、プラント温度Ｔｄｅｇのプロフィールと所望のプラント温度Ｄｅ＿Ｔｄｅｇのプロフィールとの差が最も小さくなるように、調整後ＰＩＤゲイン暫定値を決める。得られたＰＩＤ制御器６のＰゲイン値、Ｉゲイン値、Ｄゲイン値の暫定値をそれぞれＫｐ＿ｎｅｗ，Ｋｉ＿ｎｅｗ，Ｋｄ＿ｎｅｗとする。
ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３は、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整する。具体的には図５に示すように、プラント温度Ｔｄｅｇのプロフィールと所望のプラント温度Ｄｅ＿Ｔｄｅｇのプロフィールとの差が最も小さくなるように、調整後ＰＩＤゲイン暫定値を決める。得られたＰＩＤ制御器６のＰゲイン値、Ｉゲイン値、Ｄゲイン値の暫定値をそれぞれＫｐ＿ｎｅｗ，Ｋｉ＿ｎｅｗ，Ｋｄ＿ｎｅｗとする。
【0024】
プラント温度Ｔｄｅｇのプロフィールと所望のプラント温度Ｄｅ＿Ｔｄｅｇのプロフィールとの差を評価する評価関数は、例えば、Ｊ２＝｜｜Ｔｄｅｇ－Ｄｅ＿Ｔｄｅｇ｜｜であるＬ２ノルム、又は、Ｊ１＝｜Ｔｄｅｇ－Ｄｅ＿Ｔｄｅｇ｜であるＬ１ノルムなどがある。Ｊ１やＪ２を最小化するＰＩＤゲイン値は、例えば、ＩＦＴ（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｔｕｎｉｎｇ）、ＦＲＩＴ（Ｆｉｃｔｉｔｉｏｕｓ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ Ｔｕｎｉｎｇ）などで決定すればよく、ＰＩＤゲイン値の決定は、最適化問題に帰着する。最適化のための解法は、ニュートン法、ガウス＝ニュートン法などの様々な方法があり、多くの参考文献があるので、ここでは詳述しない。
【0025】
なお、本調整処理は、オフライン、オンラインのどちらで行ってもよい。ＩＦＴでは、最適化の過程において、その都度、制御対象にＰＩＤゲイン値を適用する必要があるが、ＦＲＩＴでは、最適化の過程はオフラインで処理可能である。
【0026】
＜制御対象出力予測部（図６）＞
制御対象出力予測部４は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３で調整されたＰＩＤゲイン値１（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力（プラント温度Ｔｄｅｇ＿０プロフィール）とプラント温度Ｔｄｅｇ＿０プロフィールを得たときのＰＩＤゲイン値０（Ｋｐ＿０，Ｋｉ＿０，Ｋｄ＿０）とを用いて、調整されたＰＩＤゲイン値を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測する。具体的には図６に示す処理を実行する。
・Ｋｐ＿０，Ｋｉ＿０，Ｋｄ＿０（ＰＩＤゲイン値０）とＴｄｅｇ＿０（プラント温度）プロフィールから、制御対象への入力信号であるＴｇ＿ＶＯ＿０＿ｅｓｔ（目標バルブ開度推定値）を推定する。調整前ＰＩＤゲイン値（ＰＩＤゲイン値０）とＰＩＤ制御器６の入力値である、制御目標と制御対象からの出力Ｔ＿ｄｅｇ０との差を演算し、ＰＩＤ制御器６の出力値（制御対象への入力信号）であるＴｇ＿ＶＯ＿ｅｓｔを演算する。
・Ｔｇ＿ＶＯ＿ｅｓｔ（制御対象への入力信号）プロフィールとＴｄｅｇ＿０（制御対象からの出力）プロフィールとを用いて、制御対象の伝達関数Ｇを同定する。制御対象の入出力信号から制御対象の伝達関数を同定する方法については、多くの文献があるので、ここでは詳述しない。
・同定された制御対象の伝達関数ＧとＫｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１（ＰＩＤゲイン値１）を用いて、任意又は所定の制御目標のときの制御対象からの出力予測値であるＴｄｅｇ＿１＿ｅｓｔ（プラント温度予測値）を演算する。
制御対象出力予測部４は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３で調整されたＰＩＤゲイン値１（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力（プラント温度Ｔｄｅｇ＿０プロフィール）とプラント温度Ｔｄｅｇ＿０プロフィールを得たときのＰＩＤゲイン値０（Ｋｐ＿０，Ｋｉ＿０，Ｋｄ＿０）とを用いて、調整されたＰＩＤゲイン値を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測する。具体的には図６に示す処理を実行する。
・Ｋｐ＿０，Ｋｉ＿０，Ｋｄ＿０（ＰＩＤゲイン値０）とＴｄｅｇ＿０（プラント温度）プロフィールから、制御対象への入力信号であるＴｇ＿ＶＯ＿０＿ｅｓｔ（目標バルブ開度推定値）を推定する。調整前ＰＩＤゲイン値（ＰＩＤゲイン値０）とＰＩＤ制御器６の入力値である、制御目標と制御対象からの出力Ｔ＿ｄｅｇ０との差を演算し、ＰＩＤ制御器６の出力値（制御対象への入力信号）であるＴｇ＿ＶＯ＿ｅｓｔを演算する。
・Ｔｇ＿ＶＯ＿ｅｓｔ（制御対象への入力信号）プロフィールとＴｄｅｇ＿０（制御対象からの出力）プロフィールとを用いて、制御対象の伝達関数Ｇを同定する。制御対象の入出力信号から制御対象の伝達関数を同定する方法については、多くの文献があるので、ここでは詳述しない。
・同定された制御対象の伝達関数ＧとＫｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１（ＰＩＤゲイン値１）を用いて、任意又は所定の制御目標のときの制御対象からの出力予測値であるＴｄｅｇ＿１＿ｅｓｔ（プラント温度予測値）を演算する。
【0027】
ＰＩＤ制御器６と制御対象とは直列に接続され、制御対象からの出力はＰＩＤ制御器６にフィードバックする閉ループ系を構成しているので、ＰＩＤ制御器６の式と制御対象の式があれば、任意又は所定の制御目標のときの制御対象からの出力予測値であるＴｄｅｇ＿１＿ｅｓｔ（プラント温度予測値）が演算できる。
【0028】
＜ＰＩＤゲイン値適用判定部（図７）＞
ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、制御対象出力予測部４で演算された制御対象出力予測値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量が所定範囲にあるか否かを判定し、オーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定範囲にない場合、調整されたＰＩＤゲイン値を実際に適用することを禁止し、現行のＰＩＤゲイン値を引き続き使用する。具体的には図７に示す処理を実行する。
・Ｔｄｅｇ＿１＿ｅｓｔの制御目標に対するオーバーシュート量ＯＳ＿Ｔｄｅｇ＿１及びアンダーシュート量ＵＳ＿Ｔｄｅｇ＿１を求める。
・ＯＳ＿Ｔｄｅｇ＿１≧Ｋ＿ＯＳ＿Ｔｄｅｇ＿１又はＵＳ＿Ｔｄｅｇ＿１≧Ｋ＿ＵＳ＿Ｔｄｅｇ＿１の場合、ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝１とする。
・それ以外の場合、ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝０とする。
ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、制御対象出力予測部４で演算された制御対象出力予測値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量が所定範囲にあるか否かを判定し、オーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定範囲にない場合、調整されたＰＩＤゲイン値を実際に適用することを禁止し、現行のＰＩＤゲイン値を引き続き使用する。具体的には図７に示す処理を実行する。
・Ｔｄｅｇ＿１＿ｅｓｔの制御目標に対するオーバーシュート量ＯＳ＿Ｔｄｅｇ＿１及びアンダーシュート量ＵＳ＿Ｔｄｅｇ＿１を求める。
・ＯＳ＿Ｔｄｅｇ＿１≧Ｋ＿ＯＳ＿Ｔｄｅｇ＿１又はＵＳ＿Ｔｄｅｇ＿１≧Ｋ＿ＵＳ＿Ｔｄｅｇ＿１の場合、ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝１とする。
・それ以外の場合、ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝０とする。
【0029】
＜ＰＩＤ制御器（図８）＞
ＰＩＤ制御器６は、ＰＩＤ制御の処理を実行する。また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５による判定結果に応じて、ＰＩＤゲイン値を決定する。具体的には図８に示す処理を実行する。
・ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝０の場合、
ＰＩＤゲイン値を、Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１（ＰＩＤゲイン値１）とする。
・ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝１の場合、
ＰＩＤゲイン値を、Ｋｐ＿０，Ｋｉ＿０，Ｋｄ＿０（ＰＩＤゲイン値０）とする。
ＰＩＤ制御器６は、ＰＩＤ制御の処理を実行する。また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５による判定結果に応じて、ＰＩＤゲイン値を決定する。具体的には図８に示す処理を実行する。
・ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝０の場合、
ＰＩＤゲイン値を、Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１（ＰＩＤゲイン値１）とする。
・ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝１の場合、
ＰＩＤゲイン値を、Ｋｐ＿０，Ｋｉ＿０，Ｋｄ＿０（ＰＩＤゲイン値０）とする。
【0030】
本実施例の制御装置１は、制御対象の所望の出力値ｙｄを演算する所望の出力値演算部２と、前記所望の出力値ｙｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する制御対象出力予測部４と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定条件を満たしていないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止するＰＩＤゲイン値適用判定部５とからなる。また、前記制御対象の出力値ｙ＿０を記憶する記憶部を有する。制御対象出力予測部４は、少なくとも、前記記憶された出力値ｙ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とを用いて、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する。また、制御対象出力予測部４は、前記制御対象の出力値ｙ＿０と、前記制御対象の出力値ｙ＿０を得たときのＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿０，Ｋｉ＿０，Ｋｄ＿０）から推定される制御目標ｒ＿０とを用いて、前記制御対象の伝達特性Ｇを演算し、任意の制御目標ｒ＿ａ（例えば、前記制御対象の出力値ｙ＿０を得たときの制御目標ｒ＿０と）を用いて調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）と前記制御対象の伝達特性Ｇとに基づいて、前記制御目標ｒ＿ａのときの前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する。また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定値以上の場合、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止する。また、制御装置１は、プラント７を制御する装置である。
【0031】
このため、制御対象出力予測部４は、ＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力（プラント温度）及び制御対象出力を得たときのＰＩＤゲイン値０とを用いて制御対象（プラント７）の伝達特性Ｇを同定する。さらに、制御対象出力予測部４は、調整されたＰＩＤゲイン値１と制御対象の伝達特性Ｇとを用いて、ＰＩＤゲイン値１を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測できる。
【0032】
前述したように、ＰＩＤゲイン値１の決定には、例えば、ＩＦＴ（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｔｕｎｉｎｇ）、ＦＲＩＴ（Ｆｉｃｔｉｔｉｏｕｓ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ Ｔｕｎｉｎｇ）などの方法を用いることができ、これらの方法は、最適化問題に帰着するが、ＩＦＴは、最適化の過程において、その都度、制御対象にＰＩＤゲイン値を適用する必要があるが、ＦＲＩＴは、最適化の過程はオフラインで処理が可能である。特に、オフラインでＰＩＤゲイン値１の最適化が可能なＦＲＩＴの場合は、本実施例によって、最適化したＰＩＤゲイン値１を適用した結果（性能）もオフラインで予測可能となる。
【0033】
また、予測した制御対象からの出力のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定値以上か否かで、ＰＩＤゲイン値１の妥当性を判定するので、制御対象からの出力が目標値から想定以上にずれることを防止できる。
【0034】
以上、本実施例によれば、算出したＰＩＤゲイン値を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測でき、当該予測結果を用いて、ＰＩＤゲイン値の妥当性を事前に検証できる。検証の結果、ＰＩＤゲイン値に妥当性がない場合、当該ＰＩＤゲイン値を実際に適用することを禁止できる。さらに、制御対象出力の観点で、ＰＩＤゲイン値の妥当性を当該ゲイン値適用前に検証することによって、制御システムへの悪影響を回避でき、さらに制御システムの性能を安定させることができ、当該システムの信頼性を高められる。より具体的には、プラント７の効率的な運用と安全な運用を両立できる。
【0035】
＜実施例２＞
本実施例においては、制御対象の所望の出力値ｙｄを演算する所望の出力値演算部２と、前記所望の出力値ｙｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する制御対象出力予測部４と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定条件を満たしていないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止するＰＩＤゲイン値適用判定部５とを有する制御装置１について示す。
本実施例においては、制御対象の所望の出力値ｙｄを演算する所望の出力値演算部２と、前記所望の出力値ｙｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する制御対象出力予測部４と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定条件を満たしていないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止するＰＩＤゲイン値適用判定部５とを有する制御装置１について示す。
【0036】
また、前記制御対象の出力値ｙ＿０を記憶する記憶部を有する。制御対象出力予測部４は、少なくとも、前記記憶された出力値ｙ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とを用いて、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する。
【0037】
また、制御対象出力予測部４は、前記制御対象の出力値ｙ＿０と、前記制御対象の出力値ｙ＿０を得たときのＰＩＤ制御器６の出力値ｕ＿０とに基づいて、前記制御対象の伝達特性Ｇを演算し、任意の制御目標ｒ＿ａ（例えば、前記制御対象の出力値ｙ＿０を得たときの制御目標ｒ＿０）を用いて調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）と前記制御対象の伝達特性Ｇとに基づいて、前記制御目標ｒ＿ａのときの前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する。
【0038】
また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定値以上の場合、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止する。
【0039】
また、制御装置１は、プラント７を制御する装置である。
【0040】
【0041】
図９は、制御装置１と制御装置１によって制御されるプラント７を示す図である。本実施例のＰＩＤ制御器６は、プラント７の温度を制御するための操作量（例えば、蒸気温度を調節するための目標バルブ開度）を演算する。
【0042】
また、制御対象出力予測部４は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３で調整されたＰＩＤゲイン値１と、ＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力と、操作量（目標バルブ開度）とを用いて、調整されたＰＩＤゲイン値１を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測する。ここで、ＰＩＤゲイン値０は、ＰＩＤゲイン値１の一つ前に調整されたＰＩＤゲイン値であり、ＲＡＭ１４及び記憶装置１１の少なくとも一方に記憶される。
【0043】
以下、各処理の詳細を説明する。
【0044】
＜所望の出力値演算部（図４）＞
所望の出力値演算部２は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（プラント７の温度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には図４に示すように、実施例１と同じであるので、詳述しない。
所望の出力値演算部２は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（プラント７の温度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には図４に示すように、実施例１と同じであるので、詳述しない。
【0045】
【0046】
＜制御対象出力予測部（図１０）＞
制御対象出力予測部４は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３で調整されたＰＩＤゲイン値１（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力（プラント温度Ｔｄｅｇ＿０プロフィール）及びプラント温度Ｔｄｅｇ＿０プロフィールに対応する操作量（目標バルブ開度ＴｇＶＯプロフィール）とを用いて、調整されたＰＩＤゲイン値を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測する。具体的には図１０に示す処理を実行する。
・Ｔｇ＿ＶＯ（目標バルブ開度）プロフィールとＴｄｅｇ＿０（プラント温度）プロフィールを用いて、制御対象の伝達関数Ｇを同定する。制御対象の入出力信号から制御対象の伝達関数を同定する方法については、多くの文献があるので、ここでは詳述しない。
・同定された制御対象の伝達関数ＧとＫｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１（ＰＩＤゲイン値１）を用いて、任意又は所定の制御目標のときの制御対象からの出力予測値であるＴｄｅｇ＿１＿ｅｓｔ（プラント温度予測値）を演算する。
制御対象出力予測部４は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３で調整されたＰＩＤゲイン値１（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力（プラント温度Ｔｄｅｇ＿０プロフィール）及びプラント温度Ｔｄｅｇ＿０プロフィールに対応する操作量（目標バルブ開度ＴｇＶＯプロフィール）とを用いて、調整されたＰＩＤゲイン値を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測する。具体的には図１０に示す処理を実行する。
・Ｔｇ＿ＶＯ（目標バルブ開度）プロフィールとＴｄｅｇ＿０（プラント温度）プロフィールを用いて、制御対象の伝達関数Ｇを同定する。制御対象の入出力信号から制御対象の伝達関数を同定する方法については、多くの文献があるので、ここでは詳述しない。
・同定された制御対象の伝達関数ＧとＫｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１（ＰＩＤゲイン値１）を用いて、任意又は所定の制御目標のときの制御対象からの出力予測値であるＴｄｅｇ＿１＿ｅｓｔ（プラント温度予測値）を演算する。
【0047】
ＰＩＤ制御器６と制御対象とは直列に接続され、制御対象からの出力はＰＩＤ制御器６にフィードバックする閉ループ系を構成しているので、ＰＩＤ制御器６の式と制御対象の式があれば、任意又は所定の制御目標のときの制御対象からの出力予測値であるＴｄｅｇ＿１＿ｅｓｔ（プラント温度予測値）が演算できる。
【0048】
＜ＰＩＤゲイン値適用判定部（図７）＞
ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、制御対象出力予測部４で演算された制御対象出力予測値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量が所定範囲にあるか否かを判定し、オーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定範囲にない場合、調整されたＰＩＤゲイン値を実際に適用することを禁止し、現行のＰＩＤゲイン値を引き続き使用する。具体的には図７に示すように、実施例１と同じであるので、詳述しない。
ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、制御対象出力予測部４で演算された制御対象出力予測値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量が所定範囲にあるか否かを判定し、オーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定範囲にない場合、調整されたＰＩＤゲイン値を実際に適用することを禁止し、現行のＰＩＤゲイン値を引き続き使用する。具体的には図７に示すように、実施例１と同じであるので、詳述しない。
【0049】
＜ＰＩＤ制御器（図８）＞
ＰＩＤ制御器６は、ＰＩＤ制御の処理を実行する。また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５による判定結果に応じて、ＰＩＤゲイン値を決定する。具体的には図８に示すように、実施例１と同じであるので、詳述しない。
ＰＩＤ制御器６は、ＰＩＤ制御の処理を実行する。また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５による判定結果に応じて、ＰＩＤゲイン値を決定する。具体的には図８に示すように、実施例１と同じであるので、詳述しない。
【0050】
本実施例の制御装置１は、制御対象の所望の出力値ｙｄを演算する所望の出力値演算部２と、前記所望の出力値ｙｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する制御対象出力予測部４と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定条件を満たしていないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止するＰＩＤゲイン値適用判定部５とを有する。また、前記制御対象の出力値ｙ＿０を記憶する記憶部を有する。制御対象出力予測部４は、少なくとも、前記記憶された出力値ｙ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とを用いて、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する。また、制御対象出力予測部４は、前記制御対象の出力値ｙ＿０と、前記制御対象の出力値ｙ＿０を得たときのＰＩＤ制御器６の出力値ｕ＿０とに基づいて、前記制御対象の伝達特性Ｇを演算し、任意の制御目標ｒ＿ａ（例えば、前記制御対象の出力値ｙ＿０を得たときの制御目標ｒ＿０）を用いて調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）と前記制御対象の伝達特性Ｇとに基づいて、前記制御目標ｒ＿ａのときの前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する。また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定値以上の場合、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止する。また、制御装置１は、プラント７を制御する装置である。
【0051】
このため、制御対象出力予測部４は、ＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力（プラント温度）及び操作量（目標バルブ開度）とを用いて制御対象（プラント７）の伝達特性Ｇを同定する。さらに、制御対象出力予測部４は、調整されたＰＩＤゲイン値１と制御対象の伝達特性Ｇを用いて、ＰＩＤゲイン値１を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測できる。
【0052】
前述したように、ＰＩＤゲイン値１の決定には、例えば、ＩＦＴ、ＦＲＩＴなどの方法を用いることができ、これらの方法は、最適化問題に帰着するが、ＩＦＴは、最適化の過程において、その都度、制御対象にＰＩＤゲイン値を適用する必要があるが、ＦＲＩＴは、最適化の過程はオフラインで処理が可能である。特に、オフラインでＰＩＤゲイン値１の最適化が可能なＦＲＩＴの場合は、本実施例によって、最適化したＰＩＤゲイン値１を適用した結果（性能）もオフラインで予測可能となる。
【0053】
また、予測した制御対象からの出力のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定値以上か否かで、ＰＩＤゲイン値１の妥当性を判定するので、制御対象からの出力が目標値から想定以上にずれることを防止できる。
【0054】
以上、本実施例によれば、制御対象出力の観点で、ＰＩＤゲイン値の妥当性を当該ゲイン値適用前に検証することによって、制御システムへの悪影響を回避でき、さらに制御システムの性能を安定させることができ、当該システムの信頼性を高められる。より具体的には、プラント７の効率的な運用と安全な運用を両立できる。
【0055】
＜実施例３＞
本実施例においては、制御対象の所望の出力値ｙｄを演算する所望の出力値演算部２と、前記所望の出力値ｙｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する制御対象出力予測部４と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定条件を満たしていないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止するＰＩＤゲイン値適用判定部５とを有する制御装置１について示す。
本実施例においては、制御対象の所望の出力値ｙｄを演算する所望の出力値演算部２と、前記所望の出力値ｙｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する制御対象出力予測部４と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定条件を満たしていないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止するＰＩＤゲイン値適用判定部５とを有する制御装置１について示す。
【0056】
また、前記制御対象の出力値ｙ＿０を記憶する記憶部を有する。制御対象出力予測部４は、少なくとも、前記記憶された出力値ｙ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とを用いて、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する。
【0057】
また、制御対象出力予測部４は、前記制御対象を伝達特性Ｇを表す物理モデルと、前記ＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とを用いて、任意の制御目標ｒ＿ａのときの調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する。
【0058】
また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定値以上の場合、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止する。
【0059】
また、制御装置１は、プラント７を制御する装置である。
【0060】
【0061】
図１１は、制御装置１と制御装置１によって制御されるプラント７を示す図である。本実施例のＰＩＤ制御器６は、プラント７の温度を制御するための操作量（例えば、蒸気温度を調節するための目標バルブ開度）を演算する。
【0062】
また、制御対象出力予測部４は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３で調整されたＰＩＤゲイン値１を用いて、調整されたＰＩＤゲイン値１を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測する。ここで、ＰＩＤゲイン値０は、ＰＩＤゲイン値１の一つ前に調整されたＰＩＤゲイン値であり、ＲＡＭ１４及び記憶装置１１の少なくとも一方に記憶される。
【0063】
以下、各処理の詳細を説明する。
【0064】
＜所望の出力値演算部（図４）＞
所望の出力値演算部２は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（プラント７の温度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には図４に示すように、実施例１と同じであるので、詳述しない。
所望の出力値演算部２は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（プラント７の温度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には図４に示すように、実施例１と同じであるので、詳述しない。
【0065】
【0066】
＜制御対象出力予測部（図１２）＞
制御対象出力予測部４は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３で調整されたＰＩＤゲイン値１（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）と物理モデルベースの制御対象の伝達関数Ｇとを用いて、調整されたＰＩＤゲイン値を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測する。具体的には図１２に示す処理を実行する。
・Ｔｇ＿ＶＯ（目標バルブ開度）プロフィールとＴｄｅｇ＿０（プラント温度）プロフィールを用いて、制御対象の伝達関数Ｇを同定する。制御対象の入出力信号から制御対象の伝達関数を同定する方法については、多くの文献があるので、ここでは詳述しない。
・物理モデルベースの制御対象の伝達関数ＧとＫｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１（ＰＩＤゲイン値１）を用いて、任意又は所定の制御目標のときの制御対象からの出力予測値であるＴｄｅｇ＿１＿ｅｓｔ（プラント温度予測値）を演算する。
制御対象出力予測部４は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３で調整されたＰＩＤゲイン値１（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）と物理モデルベースの制御対象の伝達関数Ｇとを用いて、調整されたＰＩＤゲイン値を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測する。具体的には図１２に示す処理を実行する。
・Ｔｇ＿ＶＯ（目標バルブ開度）プロフィールとＴｄｅｇ＿０（プラント温度）プロフィールを用いて、制御対象の伝達関数Ｇを同定する。制御対象の入出力信号から制御対象の伝達関数を同定する方法については、多くの文献があるので、ここでは詳述しない。
・物理モデルベースの制御対象の伝達関数ＧとＫｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１（ＰＩＤゲイン値１）を用いて、任意又は所定の制御目標のときの制御対象からの出力予測値であるＴｄｅｇ＿１＿ｅｓｔ（プラント温度予測値）を演算する。
【0067】
伝達関数Ｇは、例えば、熱収支を表す物理モデルベースとする。熱収支を表す物理式は、一般的に知られているので、ここでは詳述しない。
【0068】
ＰＩＤ制御器６と制御対象は、直列に接続され、制御対象からの出力はＰＩＤ制御器６にフィードバックする閉ループ系を構成しているので、ＰＩＤ制御器６の式と制御対象の式があれば、任意又は所定の制御目標のときの制御対象からの出力予測値であるＴｄｅｇ＿１＿ｅｓｔ（プラント温度予測値）が演算できる。
【0069】
＜ＰＩＤゲイン値適用判定部（図７）＞
ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、制御対象出力予測部４で演算された制御対象出力予測値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量が所定範囲にあるか否かを判定し、オーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定範囲にない場合、調整されたＰＩＤゲイン値を実際に適用することを禁止し、現行のＰＩＤゲイン値を引き続き使用する。具体的には図７に示すように、実施例１と同じであるので、詳述しない。
ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、制御対象出力予測部４で演算された制御対象出力予測値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量が所定範囲にあるか否かを判定し、オーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定範囲にない場合、調整されたＰＩＤゲイン値を実際に適用することを禁止し、現行のＰＩＤゲイン値を引き続き使用する。具体的には図７に示すように、実施例１と同じであるので、詳述しない。
【0070】
＜ＰＩＤ制御器（図８）＞
ＰＩＤ制御器６は、ＰＩＤ制御の処理を実行する。また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５による判定結果に応じて、ＰＩＤゲイン値を決定する。具体的には図８に示すように、実施例１と同じであるので、詳述しない。
ＰＩＤ制御器６は、ＰＩＤ制御の処理を実行する。また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５による判定結果に応じて、ＰＩＤゲイン値を決定する。具体的には図８に示すように、実施例１と同じであるので、詳述しない。
【0071】
本実施例の制御装置１は、制御対象の所望の出力値ｙｄを演算する所望の出力値演算部２と、前記所望の出力値ｙｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する制御対象出力予測部４と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定条件を満たしていないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止するＰＩＤゲイン値適用判定部５とを有する。また、前記制御対象の出力値ｙ＿０を記憶する記憶部を有する。制御対象出力予測部４は、少なくとも、前記記憶された出力値ｙ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とを用いて、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する。また、制御対象出力予測部４は、前記制御対象を伝達特性Ｇを表す物理モデルと、前記ＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とを用いて、任意の制御目標ｒ＿ａのときの調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する。また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定値以上の場合、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止する。また、制御装置１は、プラント７を制御する装置である。
【0072】
このため、制御対象出力予測部４では、調整されたＰＩＤゲイン値１と制御対象の物理モデルベースの伝達特性Ｇを用いて、ＰＩＤゲイン値１を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測できる。
【0073】
前述したように、ＰＩＤゲイン値１の決定には、例えば、ＩＦＴ、ＦＲＩＴなどの方法を用いることができ、これらの方法は、最適化問題に帰着するが、ＩＦＴは、最適化の過程において、その都度、制御対象にＰＩＤゲイン値を適用する必要があるが、ＦＲＩＴは、最適化の過程はオフラインで処理が可能である。特に、オフラインでＰＩＤゲイン値１の最適化が可能なＦＲＩＴの場合は、本実施例によって、最適化したＰＩＤゲイン値１を適用した結果（性能）もオフラインで予測可能となる。
【0074】
また、予測した制御対象からの出力のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定値以上か否かで、ＰＩＤゲイン値１の妥当性を判定するので、制御対象からの出力が目標値から想定以上にずれることを防止できる。
【0075】
以上、本実施例によれば、制御対象出力の観点で、ＰＩＤゲイン値の妥当性を当該ゲイン値適用前に検証することによって、制御システムへの悪影響を回避でき、さらに制御システムの性能を安定させることができ、当該システムの信頼性を高められる。より具体的には、プラント７の効率的な運用と安全な運用を両立できる。
【0076】
＜実施例４＞
本実施例においては、制御対象の所望の出力値ｙｄを演算する所望の出力値演算部２と、前記所望の出力値ｙｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する制御対象出力予測部４と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定条件を満たしていないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止するＰＩＤゲイン値適用判定部５とを有する制御装置１について示す。
本実施例においては、制御対象の所望の出力値ｙｄを演算する所望の出力値演算部２と、前記所望の出力値ｙｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する制御対象出力予測部４と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定条件を満たしていないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止するＰＩＤゲイン値適用判定部５とを有する制御装置１について示す。
【0077】
また、前記制御対象の出力値ｙ＿０を記憶する記憶部を有する。制御対象出力予測部４は、少なくとも、前記記憶された出力値ｙ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とを用いて、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する。
【0078】
また、制御対象出力予測部４は、前記制御対象の出力値ｙ＿０を得たときのＰＩＤ制御器６の出力値ｕ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とから、前記ＰＩＤ制御器６の入力値ｅ＿１を求め、前記制御対象の出力値ｙ＿０と前記ＰＩＤ制御器６の入力値ｅ＿１の和である制御目標ｒ＿１を所望の出力値演算部２の制御目標としたときの、前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿１を演算し、前記制御対象の出力値ｙ＿０と前記所望の出力値ｙｄ＿１との差ｄ＿１を演算し、任意の制御目標ｒ＿ａのときの前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿ａに前記演算された差ｄ＿１を足した値を、前記任意の制御目標ｒ＿ａのときの前記制御対象の出力値ｙ＿１とする。
【0079】
また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定値以上の場合、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止する。
【0080】
また、制御装置１は、プラント７を制御する装置である。
【0081】
【0082】
図９は、制御装置１と制御装置１によって制御されるプラント７を示す図であり、実施例２と同じであるので、詳述しない。
【0083】
以下、各処理の詳細を説明する。
【0084】
＜所望の出力値演算部（図４）＞
所望の出力値演算部２は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（プラント７の温度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には図４に示すように、実施例１と同じであるので、詳述しない。
所望の出力値演算部２は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（プラント７の温度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には図４に示すように、実施例１と同じであるので、詳述しない。
【0085】
【0086】
＜制御対象出力予測部（図１３）＞
制御対象出力予測部４は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３で調整されたＰＩＤゲイン値１（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力（プラント温度Ｔｄｅｇ＿０プロフィール）及びプラント温度Ｔｄｅｇ＿０プロフィールに対応する操作量（目標バルブ開度ＴｇＶＯプロフィール）とを用いて、調整されたＰＩＤゲイン値を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測する。具体的には図１３に示す処理を実行する。
・Ｔｇ＿ＶＯ（目標バルブ開度）とＫｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１（ＰＩＤゲイン値１）を用いて、ＰＩＤ制御器逆関数から、ｅ＿１（ＰＩＤ制御器６の入力値）を求める。
・Ｔｄｅｇ＿０（プラント温度）にｅ＿１（ＰＩＤ制御器６の入力値）を加算して、Ｔｇ＿Ｔｄｅｇ＿１（目標プラント温度）を求める。
・Ｔｇ＿Ｔｄｅｇ＿１（目標プラント温度）に所望の出力値演算部２で用いた伝達関数を適用し、Ｔｄｅｇ＿１＿ｔｉｌｄｅ（プラント温度暫定値）を求める。
・Ｔｄｅｇ＿０（プラント温度）とＴｄｅｇ＿１＿ｔｉｌｄｅ（プラント温度暫定値）の差であるｄ＿１（予測誤差）を求める。
・任意又は所定の制御目標であるＴｇ＿Ｔｄｅｇ＿ａ（目標プラント温度）に所望の出力値演算部２で用いた伝達関数を適用し、Ｄｅ＿Ｔｄｅｇ＿ａ（所望のプラント温度）を求める。
・Ｄｅ＿Ｔｄｅｇ＿ａ（所望のプラント温度）にｄ＿１（予測誤差）を加算して、任意又は所定の制御目標のときの制御対象からの出力予測値であるＴｄｅｇ＿１＿ｅｓｔ（プラント温度予測値）を演算する。
制御対象出力予測部４は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３で調整されたＰＩＤゲイン値１（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力（プラント温度Ｔｄｅｇ＿０プロフィール）及びプラント温度Ｔｄｅｇ＿０プロフィールに対応する操作量（目標バルブ開度ＴｇＶＯプロフィール）とを用いて、調整されたＰＩＤゲイン値を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測する。具体的には図１３に示す処理を実行する。
・Ｔｇ＿ＶＯ（目標バルブ開度）とＫｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１（ＰＩＤゲイン値１）を用いて、ＰＩＤ制御器逆関数から、ｅ＿１（ＰＩＤ制御器６の入力値）を求める。
・Ｔｄｅｇ＿０（プラント温度）にｅ＿１（ＰＩＤ制御器６の入力値）を加算して、Ｔｇ＿Ｔｄｅｇ＿１（目標プラント温度）を求める。
・Ｔｇ＿Ｔｄｅｇ＿１（目標プラント温度）に所望の出力値演算部２で用いた伝達関数を適用し、Ｔｄｅｇ＿１＿ｔｉｌｄｅ（プラント温度暫定値）を求める。
・Ｔｄｅｇ＿０（プラント温度）とＴｄｅｇ＿１＿ｔｉｌｄｅ（プラント温度暫定値）の差であるｄ＿１（予測誤差）を求める。
・任意又は所定の制御目標であるＴｇ＿Ｔｄｅｇ＿ａ（目標プラント温度）に所望の出力値演算部２で用いた伝達関数を適用し、Ｄｅ＿Ｔｄｅｇ＿ａ（所望のプラント温度）を求める。
・Ｄｅ＿Ｔｄｅｇ＿ａ（所望のプラント温度）にｄ＿１（予測誤差）を加算して、任意又は所定の制御目標のときの制御対象からの出力予測値であるＴｄｅｇ＿１＿ｅｓｔ（プラント温度予測値）を演算する。
【0087】
＜ＰＩＤゲイン値適用判定部（図７）＞
ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、制御対象出力予測部４で演算された制御対象出力予測値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量が所定範囲にあるか否かを判定し、オーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定範囲にない場合、調整されたＰＩＤゲイン値を実際に適用することを禁止し、現行のＰＩＤゲイン値を引き続き使用する。具体的には図７に示すように、実施例１と同じであるので、詳述しない。
ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、制御対象出力予測部４で演算された制御対象出力予測値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量が所定範囲にあるか否かを判定し、オーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定範囲にない場合、調整されたＰＩＤゲイン値を実際に適用することを禁止し、現行のＰＩＤゲイン値を引き続き使用する。具体的には図７に示すように、実施例１と同じであるので、詳述しない。
【0088】
＜ＰＩＤ制御器（図８）＞
ＰＩＤ制御器６は、ＰＩＤ制御の処理を実行する。また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５による判定結果に応じて、ＰＩＤゲイン値を決定する。具体的には図８に示すように、実施例１と同じであるので、詳述しない。
ＰＩＤ制御器６は、ＰＩＤ制御の処理を実行する。また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５による判定結果に応じて、ＰＩＤゲイン値を決定する。具体的には図８に示すように、実施例１と同じであるので、詳述しない。
【0089】
本実施例の制御装置１は、制御対象の所望の出力値ｙｄを演算する所望の出力値演算部２と、前記所望の出力値ｙｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する制御対象出力予測部４と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定条件を満たしていないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止するＰＩＤゲイン値適用判定部５とを有する。また、前記制御対象の出力値ｙ＿０を記憶する記憶部を有する。制御対象出力予測部４は、少なくとも、前記記憶された出力値ｙ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とを用いて、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する。また、制御対象出力予測部４は、前記制御対象の出力値ｙ＿０を得たときのＰＩＤ制御器６の出力値ｕ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とから、前記ＰＩＤ制御器６の入力値ｅ＿１を求め、前記制御対象の出力値ｙ＿０と前記ＰＩＤ制御器６の入力値ｅ＿１の和である制御目標ｒ＿１を所望の出力値演算部２の制御目標としたときの、前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿１を演算し、前記制御対象の出力値ｙ＿０と前記所望の出力値ｙｄ＿１との差ｄ＿１を演算し、任意の制御目標ｒ＿ａのときの前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿ａに前記演算された差ｄ＿１を足した値を、前記任意の制御目標ｒ＿ａのときの前記制御対象の出力値ｙ＿１とする。また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定値以上の場合、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止する。また、制御装置１は、プラント７を制御する装置である。
【0090】
このため、制御対象出力予測部４では、ＰＩＤゲイン値１とＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力（プラント温度）と操作量（目標バルブ開度）とを用いて、ＰＩＤゲイン値１を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測できる。
【0091】
前述したように、ＰＩＤゲイン値１の決定には、例えば、ＩＦＴ、ＦＲＩＴなどの方法を用いることができ、これらの方法は、最適化問題に帰着するが、ＩＦＴは、最適化の過程において、その都度、制御対象にＰＩＤゲイン値を適用する必要があるが、ＦＲＩＴは、最適化の過程はオフラインで処理が可能である。特に、オフラインでＰＩＤゲイン値１の最適化が可能なＦＲＩＴの場合は、本実施例によって、最適化したＰＩＤゲイン値１を適用した結果（性能）もオフラインで予測可能となる。
【0092】
また、予測した制御対象からの出力のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定値以上か否かで、ＰＩＤゲイン値１の妥当性を判定するので、制御対象からの出力が目標値から想定以上にずれることを防止できる。
【0093】
以上、本実施例によれば、制御対象出力の観点で、ＰＩＤゲイン値の妥当性を当該ゲイン値適用前に検証することによって、制御システムへの悪影響を回避でき、さらに制御システムの性能を安定させることができ、当該システムの信頼性を高められる。より具体的には、プラント７の効率的な運用と安全な運用を両立できる。
【0094】
＜実施例５＞
本実施例においては、制御対象の所望の出力値ｙｄを演算する所望の出力値演算部２と、前記所望の出力値ｙｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する制御対象出力予測部４と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定条件を満たしていないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止するＰＩＤゲイン値適用判定部５とを有する制御装置１について示す。
本実施例においては、制御対象の所望の出力値ｙｄを演算する所望の出力値演算部２と、前記所望の出力値ｙｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する制御対象出力予測部４と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定条件を満たしていないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止するＰＩＤゲイン値適用判定部５とを有する制御装置１について示す。
【0095】
また、前記制御対象の出力値ｙ＿０を記憶する記憶部を有する。制御対象出力予測部４は、少なくとも、前記記憶された出力値ｙ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とを用いて、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する。
【0096】
また、制御対象出力予測部４は、前記制御対象の出力値ｙ＿０を得たときのＰＩＤ制御器６の出力値ｕ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とから、前記ＰＩＤ制御器６の入力値ｅ＿１を求め、前記制御対象の出力値ｙ＿０と前記ＰＩＤ制御器６の入力値ｅ＿１の和である制御目標ｒ＿１を所望の出力値演算部２の制御目標としたときの、前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿１を演算し、前記制御対象の出力値ｙ＿０と前記所望の出力値ｙｄ＿１との差ｄ＿１を演算し、任意の制御目標ｒ＿ａのときの前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿ａに前記演算された差ｄ＿１を足した値を、前記任意の制御目標ｒ＿ａのときの前記制御対象の出力値ｙ＿１とする。
【0097】
また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定値に達するまでの応答時間が所定範囲にない場合、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止する。
【0098】
また、制御装置１は、プラント７を制御する装置である。
【0099】
図１は、制御装置１の中心機能を示す図であり、実施例１と同じであるので、詳述しない。図２は、制御装置１のシステム図であり、実施例１と同じであるので、詳述しない。
図９は、制御装置１と制御装置１によって制御されるプラント７を示しているが、実施例２と同じであるので、詳述しない。
図９は、制御装置１と制御装置１によって制御されるプラント７を示しているが、実施例２と同じであるので、詳述しない。
【0100】
以下、各処理の詳細を説明する。
【0101】
＜所望の出力値演算部（図４）＞
所望の出力値演算部２は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（プラント７の温度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には図４に示すように、実施例１と同じであるので、詳述しない。
所望の出力値演算部２は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（プラント７の温度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には図４に示すように、実施例１と同じであるので、詳述しない。
【0102】
【0103】
＜制御対象出力予測部（図１３）＞
制御対象出力予測部４は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３で調整されたＰＩＤゲイン値１（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力（プラント温度Ｔｄｅｇ＿０プロフィール）及びプラント温度Ｔｄｅｇ＿０プロフィールに対応する操作量（目標バルブ開度ＴｇＶＯプロフィール）とを用いて、調整されたＰＩＤゲイン値を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測する。具体的には図１３に示すように、実施例４と同じなので、詳述しない。
制御対象出力予測部４は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３で調整されたＰＩＤゲイン値１（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力（プラント温度Ｔｄｅｇ＿０プロフィール）及びプラント温度Ｔｄｅｇ＿０プロフィールに対応する操作量（目標バルブ開度ＴｇＶＯプロフィール）とを用いて、調整されたＰＩＤゲイン値を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測する。具体的には図１３に示すように、実施例４と同じなので、詳述しない。
【0104】
＜ＰＩＤゲイン値適用判定部（図１４）＞
ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、制御対象出力予測部４で演算された制御対象出力予測値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量が所定範囲にあるか否かを判定し、オーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定範囲にない場合、調整されたＰＩＤゲイン値を実際に適用することを禁止し、現行のＰＩＤゲイン値を引き続き使用する。具体的には図１４に示す処理を実行する。
・Ｔｄｅｇ＿１＿ｅｓｔが、所定値Ｋ１＿Ｔｄｅｇ＿１＿ｅｓｔに達するまでの応答時間が所定範囲ない場合、ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝１とする。
・それ以外の場合、 ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝０とする。
ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、制御対象出力予測部４で演算された制御対象出力予測値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量が所定範囲にあるか否かを判定し、オーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定範囲にない場合、調整されたＰＩＤゲイン値を実際に適用することを禁止し、現行のＰＩＤゲイン値を引き続き使用する。具体的には図１４に示す処理を実行する。
・Ｔｄｅｇ＿１＿ｅｓｔが、所定値Ｋ１＿Ｔｄｅｇ＿１＿ｅｓｔに達するまでの応答時間が所定範囲ない場合、ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝１とする。
・それ以外の場合、 ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝０とする。
【0105】
＜ＰＩＤ制御器（図８）＞
ＰＩＤ制御器６は、ＰＩＤ制御の処理を実行する。また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５による判定結果に応じて、ＰＩＤゲイン値を決定する。具体的には図８に示すように、実施例１と同じであるので、詳述しない。
ＰＩＤ制御器６は、ＰＩＤ制御の処理を実行する。また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５による判定結果に応じて、ＰＩＤゲイン値を決定する。具体的には図８に示すように、実施例１と同じであるので、詳述しない。
【0106】
本実施例の制御装置１は、制御対象の所望の出力値ｙｄを演算する所望の出力値演算部２と、前記所望の出力値ｙｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する制御対象出力予測部４と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定条件を満たしていないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止するＰＩＤゲイン値適用判定部５とを有する。また、前記制御対象の出力値ｙ＿０を記憶する記憶部を有する。制御対象出力予測部４は、少なくとも、前記記憶された出力値ｙ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とを用いて、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する。また、制御対象出力予測部４は、前記制御対象の出力値ｙ＿０を得たときのＰＩＤ制御器６の出力値ｕ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とから、前記ＰＩＤ制御器６の入力値ｅ＿１を求め、前記制御対象の出力値ｙ＿０と前記ＰＩＤ制御器６の入力値ｅ＿１の和である制御目標ｒ＿１を所望の出力値演算部２の制御目標としたときの、前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿１を演算し、前記制御対象の出力値ｙ＿０と前記所望の出力値ｙｄ＿１との差ｄ＿１を演算し、任意の制御目標ｒ＿ａのときの前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿ａに前記演算された差ｄ＿１を足した値を、前記任意の制御目標ｒ＿ａのときの前記制御対象の出力値ｙ＿１とする。また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定値に達するまでの応答時間が所定範囲にないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止する。また、制御装置１は、プラント７を制御する装置である。
【0107】
このため、制御対象出力予測部４では、ＰＩＤゲイン値１とＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力（プラント温度）と操作量（目標バルブ開度）とを用いて、ＰＩＤゲイン値１を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測できる。
【0108】
前述したように、ＰＩＤゲイン値１の決定には、例えば、ＩＦＴ、ＦＲＩＴなどの方法を用いることができ、これらの方法は、最適化問題に帰着するが、ＩＦＴは、最適化の過程において、その都度、制御対象にＰＩＤゲイン値を適用する必要があるが、ＦＲＩＴは、最適化の過程はオフラインで処理が可能である。特に、オフラインでＰＩＤゲイン値１の最適化が可能なＦＲＩＴの場合は、本実施例によって、最適化したＰＩＤゲイン値１を適用した結果（性能）もオフラインで予測可能となる。
【0109】
また、予測した制御対象からの出力が所定値に達するまでの応答時間が所定範囲にあるか否かで、ＰＩＤゲイン値１の妥当性を判定するので、制御対象からの出力の応答性が想定よりずれることを防止できる。
【0110】
以上、本実施例によれば、制御対象出力の観点で、ＰＩＤゲイン値の妥当性を当該ゲイン値適用前に検証することによって、制御システムへの悪影響を回避でき、さらに制御システムの性能を安定させることができ、当該システムの信頼性を高められる。より具体的には、プラント７の効率的な運用と安全な運用を両立できる。
【0111】
＜実施例６＞
本実施例においては、制御対象の所望の出力値ｙｄを演算する所望の出力値演算部２と、前記所望の出力値ｙｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する制御対象出力予測部４と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定条件を満たしていないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止するＰＩＤゲイン値適用判定部５とを有する制御装置１について示す。
本実施例においては、制御対象の所望の出力値ｙｄを演算する所望の出力値演算部２と、前記所望の出力値ｙｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する制御対象出力予測部４と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定条件を満たしていないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止するＰＩＤゲイン値適用判定部５とを有する制御装置１について示す。
【0112】
また、前記制御対象の出力値ｙ＿０を記憶する記憶部を有する。制御対象出力予測部４は、少なくとも、前記記憶された出力値ｙ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とを用いて、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する。
【0113】
また、制御対象出力予測部４は、前記制御対象の出力値ｙ＿０と前記制御対象の出力値ｙ＿０とを得たときの制御目標ｒ＿０と、前記制御対象の出力値ｙ＿０を得たときのＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿０，Ｋｉ＿０，Ｋｄ＿０）とに基づいて、前記制御対象の伝達特性Ｇを演算し、任意の制御目標ｒ＿ａと（前記制御対象の出力値ｙ＿０を得たときの制御目標ｒ＿０と）前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）と前記制御対象の伝達特性Ｇとに基づいて、前記制御目標ｒ＿ａのときの前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する。
【0114】
また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１を求めた時の制御目標ｒ＿ｂを用いて、前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿ｂを演算し、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１と前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿ｂとの誤差ｄ＿２を演算し、前記誤差ｄ＿２の最大値又は前記誤差ｄ＿２の積算値又は前記誤差の二乗和が所定値以上の場合、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止する。
【0115】
また、制御装置１は、プラント７を制御する装置である。
【0116】
【0117】
図１５は、制御装置１と制御装置１によって制御されるプラント７を示す図である。本実施例のＰＩＤゲイン値適用判定部５は、制御対象出力予測値に加えて、出力予測に用いた制御目標も用いて、制御対象出力予測値が所定条件を満たしているか否かを判定し、制御対象出力予測値が所定条件を満たしていない場合、調整されたＰＩＤゲイン値を実際に適用することを禁止し、現行のＰＩＤゲイン値を引き続き使用する。それ以外は、実施例１と同じなので、詳述しない。
【0118】
以下、各処理の詳細を説明する。
【0119】
＜所望の出力値演算部（図４）＞
所望の出力値演算部２は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（プラント７の温度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には図４に示すように、実施例１と同じであるので、詳述しない。
所望の出力値演算部２は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（プラント７の温度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には図４に示すように、実施例１と同じであるので、詳述しない。
【0120】
【0121】
＜制御対象出力予測部（図１６）＞
制御対象出力予測部４は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３で調整されたＰＩＤゲイン値１（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力（プラント温度Ｔｄｅｇ＿０プロフィール）及びプラント温度Ｔｄｅｇ＿０プロフィールを得たときのＰＩＤゲイン値０（Ｋｐ＿０，Ｋｉ＿０，Ｋｄ＿０）とを用いて、調整されたＰＩＤゲイン値を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測する。具体的には図１６に示され、Ｔｇ＿Ｔｄｅｇ＿ｂ（出力予測に用いた制御目標）も出力する処理以外は、実施例１と同じなので詳述しない。
制御対象出力予測部４は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３で調整されたＰＩＤゲイン値１（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力（プラント温度Ｔｄｅｇ＿０プロフィール）及びプラント温度Ｔｄｅｇ＿０プロフィールを得たときのＰＩＤゲイン値０（Ｋｐ＿０，Ｋｉ＿０，Ｋｄ＿０）とを用いて、調整されたＰＩＤゲイン値を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測する。具体的には図１６に示され、Ｔｇ＿Ｔｄｅｇ＿ｂ（出力予測に用いた制御目標）も出力する処理以外は、実施例１と同じなので詳述しない。
【0122】
＜ＰＩＤゲイン値適用判定部（図１７）＞
ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、制御対象からの出力予測値を求めた時の制御目標を用いて、所望の出力を演算し、当該値と制御対象からの出力予測値との誤差が所定条件を満たさない場合、調整されたＰＩＤゲイン値を実際に適用することを禁止し、現行のＰＩＤゲイン値を引き続き使用する。具体的には図１７に示す処理を実行する。
・Ｔｇ＿Ｔｄｅｇ＿ｂ（出力予測に用いた制御目標）に、所望の出力値演算部２で用いた伝達関数を適用し、Ｄｅ＿Ｔｄｅｇ＿ｂ（所望のプラント温度）を求める。
・Ｔｄｅｇ＿１＿ｅｓｔ（プラント温度予測値）とＤｅ＿Ｔｄｅｇ＿ｂ（所望のプラント温度）との差をｄ＿２（誤差）とする。
・｜ｄ＿２｜≧Ｋ＿ｄ＿２のとき、ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝１とする。
・それ以外のとき、ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝０とする。
又は、ｄ＿２の二乗和が所定値以上のとき、ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝１としてもよい。
ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、制御対象からの出力予測値を求めた時の制御目標を用いて、所望の出力を演算し、当該値と制御対象からの出力予測値との誤差が所定条件を満たさない場合、調整されたＰＩＤゲイン値を実際に適用することを禁止し、現行のＰＩＤゲイン値を引き続き使用する。具体的には図１７に示す処理を実行する。
・Ｔｇ＿Ｔｄｅｇ＿ｂ（出力予測に用いた制御目標）に、所望の出力値演算部２で用いた伝達関数を適用し、Ｄｅ＿Ｔｄｅｇ＿ｂ（所望のプラント温度）を求める。
・Ｔｄｅｇ＿１＿ｅｓｔ（プラント温度予測値）とＤｅ＿Ｔｄｅｇ＿ｂ（所望のプラント温度）との差をｄ＿２（誤差）とする。
・｜ｄ＿２｜≧Ｋ＿ｄ＿２のとき、ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝１とする。
・それ以外のとき、ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝０とする。
又は、ｄ＿２の二乗和が所定値以上のとき、ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝１としてもよい。
【0123】
＜ＰＩＤ制御器（図８）＞
ＰＩＤ制御器６は、ＰＩＤ制御の処理を実行する。また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５による判定結果に応じて、ＰＩＤゲイン値を決定する。具体的には図８に示すように、実施例１と同じであるので、詳述しない。
ＰＩＤ制御器６は、ＰＩＤ制御の処理を実行する。また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５による判定結果に応じて、ＰＩＤゲイン値を決定する。具体的には図８に示すように、実施例１と同じであるので、詳述しない。
【0124】
本実施例の制御装置１は、制御対象の所望の出力値ｙｄを演算する所望の出力値演算部２と、前記所望の出力値ｙｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する制御対象出力予測部４と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定条件を満たしていないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止するＰＩＤゲイン値適用判定部５とを有する。また、前記制御対象の出力値ｙ＿０を記憶する記憶部を有する。制御対象出力予測部４は、少なくとも、前記記憶された出力値ｙ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とを用いて、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する。また、制御対象出力予測部４は、前記制御対象の出力値ｙ＿０を得たときのＰＩＤ制御器６の出力値ｕ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とから、前記ＰＩＤ制御器６の入力値ｅ＿１を求め、前記制御対象の出力値ｙ＿０と前記ＰＩＤ制御器６の入力値ｅ＿１の和である制御目標ｒ＿１を所望の出力値演算部２の制御目標としたときの、前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿１を演算し、前記制御対象の出力値ｙ＿０と前記所望の出力値ｙｄ＿１との差ｄ＿１を演算し、任意の制御目標ｒ＿ａのときの前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿ａに前記演算された差ｄ＿１を足した値を、前記任意の制御目標ｒ＿ａのときの前記制御対象の出力値ｙ＿１とする。また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１を求めた時の制御目標ｒ＿ｂで、前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿ｂを演算し、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１と前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿ｂとの誤差ｄ＿２を演算し、前記誤差ｄ＿２の最大値又は前記誤差ｄ＿２の積算値又は誤差の二乗和が所定値以上の場合、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止する。また、制御装置１は、プラント７を制御する装置である。
【0125】
このため、制御対象出力予測部４では、ＰＩＤゲイン値１とＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力（プラント温度）及び操作量（目標バルブ開度）とを用いて、ＰＩＤゲイン値１を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測できる。
【0126】
前述したように、ＰＩＤゲイン値１の決定には、例えば、ＩＦＴ、ＦＲＩＴなどの方法を用いることができ、これらの方法は、最適化問題に帰着するが、ＩＦＴは、最適化の過程において、その都度、制御対象にＰＩＤゲイン値を適用する必要があるが、ＦＲＩＴは、最適化の過程はオフラインで処理が可能である。特に、オフラインでＰＩＤゲイン値１の最適化が可能なＦＲＩＴの場合は、本実施例によって、最適化したＰＩＤゲイン値１を適用した結果（性能）もオフラインで予測可能となる。
【0127】
また、予測した制御対象からの出力と所望の出力との誤差に基づいて、ＰＩＤゲイン値１の妥当性を判定するので、制御領域全体に渡って、制御誤差が想定より大きくなることを防止できる。
【0128】
以上、本実施例によれば、制御対象出力の観点で、ＰＩＤゲイン値の妥当性を当該ゲイン値適用前に検証することによって、制御システムへの悪影響を回避でき、さらに制御システムの性能を安定させることができ、当該システムの信頼性を高められる。より具体的には、プラント７の効率的な運用と安全な運用を両立できる。
【0129】
＜実施例７＞
本実施例においては、制御対象の所望の出力値ｙｄを演算する所望の出力値演算部２と、前記所望の出力値ｙｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する制御対象出力予測部４と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定条件を満たしていないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止するＰＩＤゲイン値適用判定部５とを有する制御装置１について示す。
本実施例においては、制御対象の所望の出力値ｙｄを演算する所望の出力値演算部２と、前記所望の出力値ｙｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する制御対象出力予測部４と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定条件を満たしていないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止するＰＩＤゲイン値適用判定部５とを有する制御装置１について示す。
【0130】
また、前記制御対象の出力値ｙ＿０を記憶する記憶部を有する。制御対象出力予測部４は、少なくとも、前記記憶された出力値ｙ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とを用いて、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する。
【0131】
また、制御対象出力予測部４は、前記制御対象の出力値ｙ＿０を得たときのＰＩＤ制御器６の出力値ｕ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とから、前記ＰＩＤ制御器６の入力値ｅ＿１を求め、前記制御対象の出力値ｙ＿０と前記ＰＩＤ制御器６の入力値ｅ＿１の和である制御目標ｒ＿１を所望の出力値演算部２の制御目標としたときの、前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿１を演算し、前記制御対象の出力値ｙ＿０と前記所望の出力値ｙｄ＿１との差ｄ＿１を演算し、任意の制御目標ｒ＿ａのときの前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿ａに前記演算された差ｄ＿１を足した値を、前記任意の制御目標ｒ＿ａのときの前記制御対象の出力値ｙ＿１とする。
【0132】
また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、前記差ｄ＿１が所定値以上の場合、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止する。
【0133】
また、制御装置１は、プラント７を制御する装置である。
【0134】
【0135】
図１８は、制御装置１と制御装置１によって制御されるプラント７を示す図である。本実施例のＰＩＤゲイン値適用判定部５は、制御対象出力予測値及び予測誤差も用いて、制御対象出力予測値が所定条件を満たしているか否かを判定し、制御対象出力予測値が所定条件を満たしていない場合、調整されたＰＩＤゲイン値を実際に適用することを禁止し、現行のＰＩＤゲイン値を引き続き使用する。それ以外は、実施例４と同じなので、詳述しない。
【0136】
以下、各処理の詳細を説明する。
【0137】
＜所望の出力値演算部（図４）＞
所望の出力値演算部２は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（プラント７の温度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には図４に示すように、実施例１と同じであるので、詳述しない。
所望の出力値演算部２は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（プラント７の温度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には図４に示すように、実施例１と同じであるので、詳述しない。
【0138】
【0139】
＜制御対象出力予測部（図１９）＞
制御対象出力予測部４は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３で調整されたＰＩＤゲイン値１（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力（プラント温度Ｔｄｅｇ＿０プロフィール）とプラント温度Ｔｄｅｇ＿０プロフィールに対応する操作量（目標バルブ開度ＴｇＶＯプロフィール）とを用いて、調整されたＰＩＤゲイン値を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測する。具体的には図１９に示されるが、誤差ｄ＿１を出力する処理以外は、実施例４と同じなので詳述しない。
制御対象出力予測部４は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３で調整されたＰＩＤゲイン値１（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力（プラント温度Ｔｄｅｇ＿０プロフィール）とプラント温度Ｔｄｅｇ＿０プロフィールに対応する操作量（目標バルブ開度ＴｇＶＯプロフィール）とを用いて、調整されたＰＩＤゲイン値を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測する。具体的には図１９に示されるが、誤差ｄ＿１を出力する処理以外は、実施例４と同じなので詳述しない。
【0140】
＜ＰＩＤゲイン値適用判定部（図２０）＞
ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、誤差ｄ＿１が所定条件を満たさない場合、調整されたＰＩＤゲイン値を実際に適用することを禁止し、現行のＰＩＤゲイン値を引き続き使用する。具体的には図２０に示す処理を実行する。
・｜ｄ＿１｜≧Ｋ＿ｄ＿１の場合、ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝１とする。
・それ以外の場合、 ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝０とする。
ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、誤差ｄ＿１が所定条件を満たさない場合、調整されたＰＩＤゲイン値を実際に適用することを禁止し、現行のＰＩＤゲイン値を引き続き使用する。具体的には図２０に示す処理を実行する。
・｜ｄ＿１｜≧Ｋ＿ｄ＿１の場合、ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝１とする。
・それ以外の場合、 ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝０とする。
【0141】
また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、ｄ＿１の二乗和が所定値以上の場合、ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝１としてもよい。
【0142】
＜ＰＩＤ制御器（図８）＞
ＰＩＤ制御器６は、ＰＩＤ制御の処理を実行する。また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５による判定結果に応じて、ＰＩＤゲイン値を決定する。具体的には図８に示すように、実施例１と同じであるので、詳述しない。
ＰＩＤ制御器６は、ＰＩＤ制御の処理を実行する。また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５による判定結果に応じて、ＰＩＤゲイン値を決定する。具体的には図８に示すように、実施例１と同じであるので、詳述しない。
【0143】
本実施例の制御装置１は、制御対象の所望の出力値ｙｄを演算する所望の出力値演算部２と、前記所望の出力値ｙｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する制御対象出力予測部４と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定条件を満たしていないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止するＰＩＤゲイン値適用判定部５とを有する。また、前記制御対象の出力値ｙ＿０を記憶する記憶部を有する。制御対象出力予測部４は、少なくとも、前記記憶された出力値ｙ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とを用いて、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する。また、制御対象出力予測部４は、前記制御対象の出力値ｙ＿０を得たときのＰＩＤ制御器６の出力値ｕ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とから、前記ＰＩＤ制御器６の入力値ｅ＿１を求め、前記制御対象の出力値ｙ＿０と前記ＰＩＤ制御器６の入力値ｅ＿１の和である制御目標ｒ＿１を所望の出力値演算部２の制御目標としたときの、前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿１を演算し、前記制御対象の出力値ｙ＿０と前記所望の出力値ｙｄ＿１との差ｄ＿１を演算し、任意の制御目標ｒ＿ａのときの前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿ａに前記演算された差ｄ＿１を足した値を、前記任意の制御目標ｒ＿ａのときの前記制御対象の出力値ｙ＿１とする。また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、前記差ｄ＿１が所定値以上の場合、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止する。また、制御装置１は、プラント７を制御する装置である。
【0144】
制御対象出力予測部４では、ＰＩＤゲイン値１とＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力（プラント温度）と操作量（目標バルブ開度）とを用いて、ＰＩＤゲイン値１を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測できる。
【0145】
前述したように、ＰＩＤゲイン値１の決定には、例えば、ＩＦＴ、ＦＲＩＴなどの方法を用いることができ、これらの方法は、最適化問題に帰着するが、ＩＦＴは、最適化の過程において、その都度、制御対象にＰＩＤゲイン値を適用する必要があるが、ＦＲＩＴは、最適化の過程はオフラインで処理が可能である。特に、オフラインでＰＩＤゲイン値１の最適化が可能なＦＲＩＴの場合は、本実施例によって、最適化したＰＩＤゲイン値１を適用した結果（性能）もオフラインで予測可能となる。
【0146】
また、予測した制御対象からの出力と所望の出力との誤差に基づいて、ＰＩＤゲイン値１の妥当性を判定するので、制御領域全体に渡って、制御誤差が想定より大きくなることを防止できる。
【0147】
以上、本実施例によれば、制御対象出力の観点で、ＰＩＤゲイン値の妥当性を当該ゲイン値適用前に検証することによって、制御システムへの悪影響を回避でき、さらに制御システムの性能を安定させることができ、当該システムの信頼性を高められる。より具体的には、プラント７の効率的な運用と安全な運用を両立できる。
【0148】
＜実施例８＞
本実施例においては、制御対象の所望の出力値ｙｄを演算する所望の出力値演算部２と、前記所望の出力値ｙｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する制御対象出力予測部４と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定条件を満たしていないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止するＰＩＤゲイン値適用判定部５とを有する制御装置１について示す。
本実施例においては、制御対象の所望の出力値ｙｄを演算する所望の出力値演算部２と、前記所望の出力値ｙｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する制御対象出力予測部４と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定条件を満たしていないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止するＰＩＤゲイン値適用判定部５とを有する制御装置１について示す。
【0149】
また、前記制御対象の出力値ｙ＿０を記憶する記憶部を有する。制御対象出力予測部４は、少なくとも、前記記憶された出力値ｙ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とを用いて、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する。
【0150】
また、制御対象出力予測部４は、前記制御対象の出力値ｙ＿０を得たときのＰＩＤ制御器６の出力値ｕ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とから、前記ＰＩＤ制御器６の入力値ｅ＿１を求め、前記制御対象の出力値ｙ＿０と前記ＰＩＤ制御器６の入力値ｅ＿１の和である制御目標ｒ＿１を所望の出力値演算部２の制御目標としたときの、前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿１を演算し、前記制御対象の出力値ｙ＿０と前記所望の出力値ｙｄ＿１との差ｄ＿１を演算し、任意の制御目標ｒ＿ａのときの前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿ａに前記演算された差ｄ＿１を足した値を、前記任意の制御目標ｒ＿ａのときの前記制御対象の出力値ｙ＿１とする。
【0151】
また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定値以上の場合、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止する。
【0152】
また、制御装置１は、自動運転車８を制御する装置である。
【0153】
【0154】
図２１は、制御装置１と制御装置１によって制御される自動運転車８を示す図である。本実施例のＰＩＤ制御器６は、自動運転車８の速度を制御するための操作量（例えば、目標スロットル開度、目標舵角など）を演算する。
【0155】
また、制御対象出力予測部４は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３で調整されたＰＩＤゲイン値１と、ＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力（速度）と、操作量（目標スロットル開度）とを用いて、調整されたＰＩＤゲイン値１を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測する。ここで、ＰＩＤゲイン値０は、ＰＩＤゲイン値１の一つ前に調整されたＰＩＤゲイン値であり、ＲＡＭ１４及び記憶装置１１の少なくとも一方に記憶される。
【0156】
以下、各処理の詳細を説明する。
【0157】
＜所望の出力値演算部（図２２）＞
所望の出力値演算部２は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（自動運転車８の速度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には図２２に示すように、制御目標である目標速度Ｔｇ＿ＶＳＰに対して、例えば伝達関数などを用いて、所望の速度プロフィールＤｅ＿ＶＳＰを演算する。制御目標は、例えばステップ信号、ランプ信号などが考えられる。
所望の出力値演算部２は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（自動運転車８の速度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には図２２に示すように、制御目標である目標速度Ｔｇ＿ＶＳＰに対して、例えば伝達関数などを用いて、所望の速度プロフィールＤｅ＿ＶＳＰを演算する。制御目標は、例えばステップ信号、ランプ信号などが考えられる。
【0158】
＜ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部（図２３）＞
ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３は、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整する。具体的には図２３に示すように、速度ＶＳＰ＿０プロフィールと所望の速度Ｄｅ＿ＶＳＰプロフィールの差異が最も小さくなるように、調整後ＰＩＤゲイン暫定値を決める。得られたＰＩＤ制御器６のＰゲイン値、Ｉゲイン値、Ｄゲイン値の暫定値をそれぞれＫｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１とする。
ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３は、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整する。具体的には図２３に示すように、速度ＶＳＰ＿０プロフィールと所望の速度Ｄｅ＿ＶＳＰプロフィールの差異が最も小さくなるように、調整後ＰＩＤゲイン暫定値を決める。得られたＰＩＤ制御器６のＰゲイン値、Ｉゲイン値、Ｄゲイン値の暫定値をそれぞれＫｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１とする。
【0159】
速度ＶＳＰ＿０プロフィールと所望の速度Ｄｅ＿ＶＳＰプロフィールの差を評価する評価関数は、例えば、Ｊ２＝｜｜ＶＳＰ＿０－Ｄｅ＿Ｔｄｅｇ｜｜であるＬ２ノルム、又は、Ｊ１＝｜ＶＳＰ＿０－Ｄｅ＿Ｔｄｅｇ｜であるＬ１ノルムなどがある。
【0160】
前述したように、Ｊ１、Ｊ２を最小化するＰＩＤゲイン値は、例えば、ＩＦＴ、ＦＲＩＴなどで決定すればよく、ＰＩＤゲイン値の決定は、最適化問題に帰着する。最適化のための解法は、ニュートン法、ガウス＝ニュートン法などの様々な方法があり、多くの参考文献があるので、ここでは詳述しない。
【0161】
なお、本調整処理は、オフライン、オンラインのどちらで行ってもよい。ＩＦＴでは、最適化の過程において、その都度、制御対象にＰＩＤゲイン値を適用する必要があるが、ＦＲＩＴでは、最適化の過程はオフラインで処理可能である。
【0162】
＜制御対象出力予測部（図２４）＞
制御対象出力予測部４は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３で調整されたＰＩＤゲイン値１（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力（速度ＶＳＰ＿０プロフィール）と速度ＶＳＰ＿０プロフィールに対応する操作量（目標速度ＴｇＶＳＰプロフィール）とを用いて、調整されたＰＩＤゲイン値を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測する。具体的には図２４に示す処理を実行する。
・Ｔｇ＿ＶＯ（目標スロットル開度）とＫｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１（ＰＩＤゲイン値１）とを用いて、ＰＩＤ制御器逆関数から、ｅ＿１（ＰＩＤ制御器６の入力値）を求める。
・ＶＳＰ＿０（速度）にｅ＿１（ＰＩＤ制御器６の入力値）を加算して、Ｔｇ＿ＶＳＰ＿１（目標速度）を求める。
・Ｔｇ＿ＶＳＰ＿１（目標速度）に、所望の出力値演算部２で用いた伝達関数を適用し、ＶＳＰ＿１＿ｔｉｌｄｅ（速度暫定値）を求める。
・ＶＳＰ＿０（速度）とＶＳＰ＿１＿ｔｉｌｄｅ（速度暫定値）の差であるｄ＿１（予測誤差）を求める。
・任意又は所定の制御目標であるＴｇ＿ＶＳＰ＿ａ（目標速度）に、所望の出力値演算部２で用いた伝達関数を適用し、Ｄｅ＿ＶＳＰ＿ａ（所望の速度）を求める。
・Ｄｅ＿ＶＳＰ＿ａ（所望の速度）にｄ＿１（予測誤差）を加算して、任意又は所定の制御目標のときの制御対象からの出力予測値であるＶＳＰ＿１＿ｅｓｔ（速度予測値）を演算する。
制御対象出力予測部４は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３で調整されたＰＩＤゲイン値１（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力（速度ＶＳＰ＿０プロフィール）と速度ＶＳＰ＿０プロフィールに対応する操作量（目標速度ＴｇＶＳＰプロフィール）とを用いて、調整されたＰＩＤゲイン値を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測する。具体的には図２４に示す処理を実行する。
・Ｔｇ＿ＶＯ（目標スロットル開度）とＫｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１（ＰＩＤゲイン値１）とを用いて、ＰＩＤ制御器逆関数から、ｅ＿１（ＰＩＤ制御器６の入力値）を求める。
・ＶＳＰ＿０（速度）にｅ＿１（ＰＩＤ制御器６の入力値）を加算して、Ｔｇ＿ＶＳＰ＿１（目標速度）を求める。
・Ｔｇ＿ＶＳＰ＿１（目標速度）に、所望の出力値演算部２で用いた伝達関数を適用し、ＶＳＰ＿１＿ｔｉｌｄｅ（速度暫定値）を求める。
・ＶＳＰ＿０（速度）とＶＳＰ＿１＿ｔｉｌｄｅ（速度暫定値）の差であるｄ＿１（予測誤差）を求める。
・任意又は所定の制御目標であるＴｇ＿ＶＳＰ＿ａ（目標速度）に、所望の出力値演算部２で用いた伝達関数を適用し、Ｄｅ＿ＶＳＰ＿ａ（所望の速度）を求める。
・Ｄｅ＿ＶＳＰ＿ａ（所望の速度）にｄ＿１（予測誤差）を加算して、任意又は所定の制御目標のときの制御対象からの出力予測値であるＶＳＰ＿１＿ｅｓｔ（速度予測値）を演算する。
【0163】
＜ＰＩＤゲイン値適用判定部（図２５）＞
ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、制御対象出力予測部４で演算された制御対象出力予測値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量が所定範囲にあるか否かを判定し、オーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定範囲にない場合、調整されたＰＩＤゲイン値を実際に適用することを禁止し、現行のＰＩＤゲイン値を引き続き使用する。具体的には図２５に示す処理を実行する。
・ＶＳＰ＿１＿ｅｓｔの制御目標に対するオーバーシュート量ＯＳ＿ＶＳＰ＿１及びアンダーシュート量ＵＳ＿ＶＳＰ＿１を求める。
・ＯＳ＿ＶＳＰ＿１≧Ｋ＿ＯＳ＿ＶＳＰ＿１又はＵＳ＿ＶＳＰ＿１≧Ｋ＿ＵＳ＿ＶＳＰ＿１の場合、ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝１とする。
・それ以外の場合、ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝０とする。
ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、制御対象出力予測部４で演算された制御対象出力予測値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量が所定範囲にあるか否かを判定し、オーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定範囲にない場合、調整されたＰＩＤゲイン値を実際に適用することを禁止し、現行のＰＩＤゲイン値を引き続き使用する。具体的には図２５に示す処理を実行する。
・ＶＳＰ＿１＿ｅｓｔの制御目標に対するオーバーシュート量ＯＳ＿ＶＳＰ＿１及びアンダーシュート量ＵＳ＿ＶＳＰ＿１を求める。
・ＯＳ＿ＶＳＰ＿１≧Ｋ＿ＯＳ＿ＶＳＰ＿１又はＵＳ＿ＶＳＰ＿１≧Ｋ＿ＵＳ＿ＶＳＰ＿１の場合、ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝１とする。
・それ以外の場合、ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝０とする。
【0164】
＜ＰＩＤ制御器（図２６）＞
ＰＩＤ制御器６は、ＰＩＤ制御の処理を実行する。また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５による判定結果に応じて、ＰＩＤゲイン値を決定する。具体的には図２６に示す処理を実行する。
・ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝０の場合、
ＰＩＤゲイン値は、Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１（ＰＩＤゲイン値１）とする。
・ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝１の場合、
ＰＩＤゲイン値は、Ｋｐ＿０，Ｋｉ＿０，Ｋｄ＿０（ＰＩＤゲイン値０）とする。
ＰＩＤ制御器６は、ＰＩＤ制御の処理を実行する。また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５による判定結果に応じて、ＰＩＤゲイン値を決定する。具体的には図２６に示す処理を実行する。
・ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝０の場合、
ＰＩＤゲイン値は、Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１（ＰＩＤゲイン値１）とする。
・ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝１の場合、
ＰＩＤゲイン値は、Ｋｐ＿０，Ｋｉ＿０，Ｋｄ＿０（ＰＩＤゲイン値０）とする。
【0165】
本実施例の制御装置１は、制御対象の所望の出力値ｙｄを演算する所望の出力値演算部２と、前記所望の出力値ｙｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する制御対象出力予測部４と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定条件を満たしていないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止するＰＩＤゲイン値適用判定部５とを有する。また、前記制御対象の出力値ｙ＿０を記憶する記憶部を有する。制御対象出力予測部４は、少なくとも、前記記憶された出力値ｙ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とを用いて、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する。また、制御対象出力予測部４は、前記制御対象の出力値ｙ＿０を得たときのＰＩＤ制御器６の出力値ｕ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とから、前記ＰＩＤ制御器６の入力値ｅ＿１を求め、前記制御対象の出力値ｙ＿０と前記ＰＩＤ制御器６の入力値ｅ＿１の和である制御目標ｒ＿１を所望の出力値演算部２の制御目標としたときの、前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿１を演算し、前記制御対象の出力値ｙ＿０と前記所望の出力値ｙｄ＿１との差ｄ＿１を演算し、任意の制御目標ｒ＿ａのときの前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿ａに前記演算された差ｄ＿１を足した値を、前記任意の制御目標ｒ＿ａのときの前記制御対象の出力値ｙ＿１とする。また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定値以上の場合、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止する。また、制御装置１は、自動運転車８を制御する装置である。
【0166】
このため、制御対象出力予測部４は、調整されたＰＩＤゲイン値１とＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力（速度）と操作量（目標スロットル開度）とを用いて、ＰＩＤゲイン値１を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測できる。
【0167】
前述したように、ＰＩＤゲイン値１の決定には、例えば、ＩＦＴ、ＦＲＩＴなどの方法を用いることができ、これらの方法は、最適化問題に帰着するが、ＩＦＴは、最適化の過程において、その都度、制御対象にＰＩＤゲイン値を適用する必要があるが、ＦＲＩＴは、最適化の過程はオフラインで処理が可能である。特に、オフラインでＰＩＤゲイン値１の最適化が可能なＦＲＩＴの場合は、本実施例によって、最適化したＰＩＤゲイン値１を適用した結果（性能）もオフラインで予測可能となる。
【0168】
また、予測した制御対象からの出力のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定値以上か否かで、ＰＩＤゲイン値１の妥当性を判定するので、制御対象からの出力が目標値から想定以上にずれることを防止できる。
【0169】
以上、本実施例によれば、制御対象出力の観点で、ＰＩＤゲイン値の妥当性を当該ゲイン値適用前に検証することによって、制御システムへの悪影響を回避でき、さらに制御システムの性能を安定させることができ、当該システムの信頼性を高められる。より具体的には、自動運転車８の効率的な制御と安全な制御を両立できる。
【0170】
＜実施例９＞
本実施例においては、制御対象の所望の出力値ｙｄを演算する所望の出力値演算部２と、前記所望の出力値ｙｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する制御対象出力予測部４と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定条件を満たしていないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止するＰＩＤゲイン値適用判定部５とを有する制御装置１について示す。
本実施例においては、制御対象の所望の出力値ｙｄを演算する所望の出力値演算部２と、前記所望の出力値ｙｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する制御対象出力予測部４と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定条件を満たしていないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止するＰＩＤゲイン値適用判定部５とを有する制御装置１について示す。
【0171】
また、前記制御対象の出力値ｙ＿０を記憶する記憶部を有する。制御対象出力予測部４は、少なくとも、前記記憶された出力値ｙ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とを用いて、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する。
【0172】
また、制御対象出力予測部４は、前記制御対象の出力値ｙ＿０を得たときのＰＩＤ制御器６の出力値ｕ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とから、前記ＰＩＤ制御器６の入力値ｅ＿１を求め、前記制御対象の出力値ｙ＿０と前記ＰＩＤ制御器６の入力値ｅ＿１の和である制御目標ｒ＿１を所望の出力値演算部２の制御目標としたときの、前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿１を演算し、前記制御対象の出力値ｙ＿０と前記所望の出力値ｙｄ＿１との差ｄ＿１を演算し、任意の制御目標ｒ＿ａのときの前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿ａに前記演算された差ｄ＿１を足した値を、前記任意の制御目標ｒ＿ａのときの前記制御対象の出力値ｙ＿１とする。
【0173】
また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定値以上の場合、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止する。
【0174】
また、制御装置１は、ロボット９を制御する装置である。
【0175】
【0176】
図２７は、制御装置１と制御装置１によって制御されるロボット９を示す図である。本実施例のＰＩＤ制御器６は、ロボット９の位置を制御するための操作量（例えば、目標モーター電流量など）を演算する。
【0177】
また、制御対象出力予測部４は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３で調整されたＰＩＤゲイン値１と、ＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力（位置）と、操作量（目標モーター電流量）とを用いて、調整されたＰＩＤゲイン値１を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測する。
【0178】
以下、各処理の詳細を説明する。
【0179】
＜所望の出力値演算部（図２８）＞
所望の出力値演算部２は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（ロボット９の位置）の所望のプロフィールを演算する。具体的には図２８に示すように、制御目標である目標位置Ｔｇ＿ＰＯＳに対して、例えば伝達関数などを用いて、所望の位置プロフィールＤｅ＿ＰＯＳを演算する。制御目標は例えばステップ信号、ランプ信号などが考えられる。
所望の出力値演算部２は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（ロボット９の位置）の所望のプロフィールを演算する。具体的には図２８に示すように、制御目標である目標位置Ｔｇ＿ＰＯＳに対して、例えば伝達関数などを用いて、所望の位置プロフィールＤｅ＿ＰＯＳを演算する。制御目標は例えばステップ信号、ランプ信号などが考えられる。
【0180】
＜ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部（図２９）＞
ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３は、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整する。具体的には図２９に示すように、位置ＰＯＳ＿０プロフィールと所望の位置Ｄｅ＿ＰＯＳプロフィールの差異が最も小さくなるように、調整後ＰＩＤゲイン暫定値を決める。得られたＰＩＤ制御器６のＰゲイン値、Ｉゲイン値、Ｄゲイン値の暫定値をそれぞれＫｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１とする。
ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３は、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整する。具体的には図２９に示すように、位置ＰＯＳ＿０プロフィールと所望の位置Ｄｅ＿ＰＯＳプロフィールの差異が最も小さくなるように、調整後ＰＩＤゲイン暫定値を決める。得られたＰＩＤ制御器６のＰゲイン値、Ｉゲイン値、Ｄゲイン値の暫定値をそれぞれＫｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１とする。
【0181】
位置ＰＯＳ＿０プロフィールと所望の位置Ｄｅ＿ＰＯＳプロフィールの差を評価する評価関数は、例えば、Ｊ２＝｜｜ＰＯＳ＿０－Ｄｅ＿ＰＯＳ｜｜であるＬ２ノルム、又は、Ｊ１＝｜ＰＯＳ＿０－Ｄｅ＿ＰＯＳ｜であるＬ１ノルムなどがある。
【0182】
前述したように、Ｊ１、Ｊ２を最小化するＰＩＤゲイン値は、例えば、ＩＦＴ、ＦＲＩＴなどで決定すればよく、ＰＩＤゲイン値の決定は、最適化問題に帰着する。最適化のための解法は、ニュートン法、ガウス＝ニュートン法などの様々な方法があり、多くの参考文献があるので、ここでは詳述しない。
【0183】
なお、本調整処理は、オフライン、オンラインのどちらで行ってもよい。ＩＦＴでは、最適化の過程において、その都度、制御対象にＰＩＤゲイン値を適用する必要があるが、ＦＲＩＴでは、最適化の過程はオフラインで処理可能である。
【0184】
＜制御対象出力予測部（図３０）＞
制御対象出力予測部４は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３で調整されたＰＩＤゲイン値１（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力（位置ＰＯＳ＿０プロフィール）及び位置ＰＯＳ＿０プロフィールに対応する操作量（目標モーター電流量Ｔｇ＿Ｉｃプロフィール）とを用いて、調整されたＰＩＤゲイン値を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測する。具体的には図３０に示す処理を実行する。
・Ｔｇ＿Ｉｃ（目標モーター電流量）とＫｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１（ＰＩＤゲイン値１）を用いて、ＰＩＤ制御器逆関数から、ｅ＿１（ＰＩＤ制御器６の入力値）を求める。
・ＰＯＳ＿０（位置）にｅ＿１（ＰＩＤ制御器６の入力値）を加算して、Ｔｇ＿ＰＯＳ＿１（目標位置）を求める。
・Ｔｇ＿ＰＯＳ＿１（目標位置）に、所望の出力値演算部２で用いた伝達関数を適用し、ＰＯＳ＿１＿ｔｉｌｄｅ（位置暫定値）を求める。
・ＰＯＳ＿０（位置）とＰＯＳ＿１＿ｔｉｌｄｅ（位置暫定値）の差であるｄ＿１（予測誤差）を求める。
・任意又は所定の制御目標であるＴｇ＿ＰＯＳ＿ａ（目標位置）に、所望の出力値演算部２で用いた伝達関数を適用し、Ｄｅ＿ＰＯＳ＿ａ（所望の位置）を求める。
・Ｄｅ＿ＰＯＳ＿ａ（所望の位置）にｄ＿１（予測誤差）を加算して、任意又は所定の制御目標のときの制御対象からの出力予測値であるＰＯＳ＿１＿ｅｓｔ（位置予測値）を演算する。
制御対象出力予測部４は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３で調整されたＰＩＤゲイン値１（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力（位置ＰＯＳ＿０プロフィール）及び位置ＰＯＳ＿０プロフィールに対応する操作量（目標モーター電流量Ｔｇ＿Ｉｃプロフィール）とを用いて、調整されたＰＩＤゲイン値を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測する。具体的には図３０に示す処理を実行する。
・Ｔｇ＿Ｉｃ（目標モーター電流量）とＫｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１（ＰＩＤゲイン値１）を用いて、ＰＩＤ制御器逆関数から、ｅ＿１（ＰＩＤ制御器６の入力値）を求める。
・ＰＯＳ＿０（位置）にｅ＿１（ＰＩＤ制御器６の入力値）を加算して、Ｔｇ＿ＰＯＳ＿１（目標位置）を求める。
・Ｔｇ＿ＰＯＳ＿１（目標位置）に、所望の出力値演算部２で用いた伝達関数を適用し、ＰＯＳ＿１＿ｔｉｌｄｅ（位置暫定値）を求める。
・ＰＯＳ＿０（位置）とＰＯＳ＿１＿ｔｉｌｄｅ（位置暫定値）の差であるｄ＿１（予測誤差）を求める。
・任意又は所定の制御目標であるＴｇ＿ＰＯＳ＿ａ（目標位置）に、所望の出力値演算部２で用いた伝達関数を適用し、Ｄｅ＿ＰＯＳ＿ａ（所望の位置）を求める。
・Ｄｅ＿ＰＯＳ＿ａ（所望の位置）にｄ＿１（予測誤差）を加算して、任意又は所定の制御目標のときの制御対象からの出力予測値であるＰＯＳ＿１＿ｅｓｔ（位置予測値）を演算する。
【0185】
＜ＰＩＤゲイン値適用判定部（図３１）＞
ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、制御対象出力予測部４で演算された制御対象出力予測値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量が所定範囲にあるか否かを判定し、オーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定範囲にない場合、調整されたＰＩＤゲイン値を実際に適用することを禁止し、現行のＰＩＤゲイン値を引き続き使用する。具体的には図３１に示す処理を実行する。
・ＰＯＳ＿１＿ｅｓｔの制御目標に対するオーバーシュート量ＯＳ＿ＰＯＳ＿１及びアンダーシュート量ＵＳ＿ＰＯＳ＿１を求める。
・ＯＳ＿ＰＯＳ＿１≧Ｋ＿ＯＳ＿ＰＯＳ＿１又はＵＳ＿ＰＯＳ＿１≧Ｋ＿ＵＳ＿ＰＯＳ＿１の場合、ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝１とする。
・それ以外の場合、ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝０とする。
ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、制御対象出力予測部４で演算された制御対象出力予測値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量が所定範囲にあるか否かを判定し、オーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定範囲にない場合、調整されたＰＩＤゲイン値を実際に適用することを禁止し、現行のＰＩＤゲイン値を引き続き使用する。具体的には図３１に示す処理を実行する。
・ＰＯＳ＿１＿ｅｓｔの制御目標に対するオーバーシュート量ＯＳ＿ＰＯＳ＿１及びアンダーシュート量ＵＳ＿ＰＯＳ＿１を求める。
・ＯＳ＿ＰＯＳ＿１≧Ｋ＿ＯＳ＿ＰＯＳ＿１又はＵＳ＿ＰＯＳ＿１≧Ｋ＿ＵＳ＿ＰＯＳ＿１の場合、ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝１とする。
・それ以外の場合、ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝０とする。
【0186】
＜ＰＩＤ制御器（図３２）＞
ＰＩＤ制御器６は、ＰＩＤ制御の処理を実行する。また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５による判定結果に応じて、ＰＩＤゲイン値を決定する。具体的には図３２に示す処理を実行する。
・ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝０の場合、
ＰＩＤゲイン値は、Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１（ＰＩＤゲイン値１）とする。
・ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝１の場合、
ＰＩＤ制御器６は、ＰＩＤ制御の処理を実行する。また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５による判定結果に応じて、ＰＩＤゲイン値を決定する。具体的には図３２に示す処理を実行する。
・ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝０の場合、
ＰＩＤゲイン値は、Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１（ＰＩＤゲイン値１）とする。
・ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝１の場合、
【0187】
ＰＩＤゲイン値は、Ｋｐ＿０，Ｋｉ＿０，Ｋｄ＿０（ＰＩＤゲイン値０）とする。
【0188】
本実施例の制御装置１は、制御対象の所望の出力値ｙｄを演算する所望の出力値演算部２と、前記所望の出力値ｙｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する制御対象出力予測部４と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定条件を満たしていないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止するＰＩＤゲイン値適用判定部５とを有する。また、前記制御対象の出力値ｙ＿０を記憶する記憶部を有する。制御対象出力予測部４は、少なくとも、前記記憶された出力値ｙ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とを用いて、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する。また、制御対象出力予測部４は、前記制御対象の出力値ｙ＿０を得たときのＰＩＤ制御器６の出力値ｕ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とから、前記ＰＩＤ制御器６の入力値ｅ＿１を求め、前記制御対象の出力値ｙ＿０と前記ＰＩＤ制御器６の入力値ｅ＿１の和である制御目標ｒ＿１を所望の出力値演算部２の制御目標としたときの、前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿１を演算し、前記制御対象の出力値ｙ＿０と前記所望の出力値ｙｄ＿１との差ｄ＿１を演算し、任意の制御目標ｒ＿ａのときの前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿ａに前記演算された差ｄ＿１を足した値を、前記任意の制御目標ｒ＿ａのときの前記制御対象の出力値ｙ＿１とする。また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定値以上の場合、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止する。また、制御装置１は、ロボット９を制御する装置である。
【0189】
このため、制御対象出力予測部４では、調整されたＰＩＤゲイン値１とＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力（位置）及び操作量（目標モーター電流量）とを用いて、ＰＩＤゲイン値１を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測できる。
【0190】
前述したように、ＰＩＤゲイン値１の決定には、例えば、ＩＦＴ、ＦＲＩＴなどの方法を用いることができ、これらの方法は、最適化問題に帰着するが、ＩＦＴは、最適化の過程において、その都度、制御対象にＰＩＤゲイン値を適用する必要があるが、ＦＲＩＴは、最適化の過程はオフラインで処理が可能である。特に、オフラインでＰＩＤゲイン値１の最適化が可能なＦＲＩＴの場合は、本実施例によって、最適化したＰＩＤゲイン値１を適用した結果（性能）もオフラインで予測可能となる。
【0191】
以上、本実施例によれば、制御対象出力の観点で、ＰＩＤゲイン値の妥当性を当該ゲイン値適用前に検証することによって、制御システムへの悪影響を回避でき、さらに制御システムの性能を安定させることができ、当該システムの信頼性を高められる。より具体的には、ロボット９の効率的な運用と安全な運用を両立できる。
【0192】
＜実施例１０＞
本実施例においては、制御対象の所望の出力値ｙｄを演算する所望の出力値演算部２と、前記所望の出力値ｙｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する制御対象出力予測部４と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定条件を満たしていないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止するＰＩＤゲイン値適用判定部５とを有する制御装置１について示す。
本実施例においては、制御対象の所望の出力値ｙｄを演算する所望の出力値演算部２と、前記所望の出力値ｙｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する制御対象出力予測部４と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定条件を満たしていないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止するＰＩＤゲイン値適用判定部５とを有する制御装置１について示す。
【0193】
また、前記制御対象の出力値ｙ＿０を記憶する記憶部を有する。制御対象出力予測部４は、少なくとも、前記記憶された出力値ｙ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とを用いて、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する。
【0194】
また、制御対象出力予測部４は、前記制御対象の出力値ｙ＿０を得たときのＰＩＤ制御器６の出力値ｕ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とから、前記ＰＩＤ制御器６の入力値ｅ＿１を求め、前記制御対象の出力値ｙ＿０と前記ＰＩＤ制御器６の入力値ｅ＿１の和である制御目標ｒ＿１を所望の出力値演算部２の制御目標としたときの、前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿１を演算し、前記制御対象の出力値ｙ＿０と前記所望の出力値ｙｄ＿１との差ｄ＿１を演算し、任意の制御目標ｒ＿ａのときの前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿ａに前記演算された差ｄ＿１を足した値を、前記任意の制御目標ｒ＿ａのときの前記制御対象の出力値ｙ＿１とする。
【0195】
また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定値以上の場合、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止する。
【0196】
また、制御装置１は、ドローン１０を制御する装置である。
【0197】
【0198】
図３３は、制御装置１と制御装置１によって制御されるドローン１０を示す図である。本実施例のＰＩＤ制御器６は、ドローン１０の位置を制御するための操作量（例えば、各ローターの回転速度など）を演算する。
【0199】
また、制御対象出力予測部４は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３で調整されたＰＩＤゲイン値１と、ＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力（位置）と、操作量（各ローターの回転速度）とを用いて、調整されたＰＩＤゲイン値１を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測する。
【0200】
以下、各処理の詳細を説明する。
【0201】
＜所望の出力値演算部（図３４）＞
所望の出力値演算部２は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（ドローン１０の飛行速度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には図３４に示すように、制御目標である目標飛行速度Ｔｇ＿ＦＳＰに対して、例えば伝達関数などを用いて、所望の飛行速度プロフィールＤｅ＿ＦＳＰを演算する。制御目標は例えばステップ信号、ランプ信号などが考えられる。
所望の出力値演算部２は、制御目標に基づいて、制御対象の出力（ドローン１０の飛行速度）の所望のプロフィールを演算する。具体的には図３４に示すように、制御目標である目標飛行速度Ｔｇ＿ＦＳＰに対して、例えば伝達関数などを用いて、所望の飛行速度プロフィールＤｅ＿ＦＳＰを演算する。制御目標は例えばステップ信号、ランプ信号などが考えられる。
【0202】
＜ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部（図３５）＞
ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３は、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整する。具体的には図３５に示すように、飛行速度ＦＳＰ＿０プロフィールと所望の位置Ｄｅ＿ＦＳＰプロフィールの差異が最も小さくなるように、調整後ＰＩＤゲイン暫定値を決める。得られたＰＩＤ制御器６のＰゲイン値、Ｉゲイン値、Ｄゲイン値の暫定値をそれぞれＫｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１とする。
ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３は、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整する。具体的には図３５に示すように、飛行速度ＦＳＰ＿０プロフィールと所望の位置Ｄｅ＿ＦＳＰプロフィールの差異が最も小さくなるように、調整後ＰＩＤゲイン暫定値を決める。得られたＰＩＤ制御器６のＰゲイン値、Ｉゲイン値、Ｄゲイン値の暫定値をそれぞれＫｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１とする。
【0203】
飛行速度ＦＳＰ＿０プロフィールと所望の位置Ｄｅ＿ＦＳＰプロフィールの差を評価する評価関数は、例えば、Ｊ２＝｜｜ＦＳＰ＿０－Ｄｅ＿ＦＳＰ｜｜であるＬ２ノルム、又は、Ｊ１＝｜ＦＳＰ＿０－Ｄｅ＿ＦＳＰ｜であるＬ１ノルムなどがある。
【0204】
前述したように、Ｊ１、Ｊ２を最小化するＰＩＤゲイン値は、例えば、ＩＦＴ、ＦＲＩＴなどで決定すればよく、ＰＩＤゲイン値の決定は、最適化問題に帰着する。最適化のための解法は、ニュートン法、ガウス＝ニュートン法などの様々な方法があり、多くの参考文献があるので、ここでは詳述しない。
【0205】
なお、本調整処理は、オフライン、オンラインのどちらで行ってもよい。ＩＦＴでは、最適化の過程において、その都度、制御対象にＰＩＤゲイン値を適用する必要があるが、ＦＲＩＴでは、最適化の過程はオフラインで処理可能である。
【0206】
＜制御対象出力予測部（図３６）＞
制御対象出力予測部４は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３で調整されたＰＩＤゲイン値１（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力（飛行速度ＦＳＰ＿０プロフィール）及び飛行速度ＦＳＰ＿０プロフィールに対応する操作量（目標ローター回転速度Ｔｇ＿ＲＰＭプロフィール）とを用いて、調整されたＰＩＤゲイン値を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測する。具体的には図３６に示す処理を実行する。
・Ｔｇ＿ＲＰＭ（目標ローター回転速度）とＫｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１（ＰＩＤゲイン値１）を用いて、ＰＩＤ制御器逆関数から、ｅ＿１（ＰＩＤ制御器６の入力値）を求める。
・ＦＳＰ＿０（飛行速度）にｅ＿１（ＰＩＤ制御器６の入力値）を加算して、Ｔｇ＿ＦＳＰ＿１（目標飛行速度）を求める。
・Ｔｇ＿ＦＳＰ＿１（目標飛行速度）に、所望の出力値演算部２で用いた伝達関数を適用し、ＦＳＰ＿１＿ｔｉｌｄｅ（速度暫定値）を求める。
・ＦＳＰ＿０（飛行速度）とＦＳＰ＿１＿ｔｉｌｄｅ（飛行速度暫定値）の差であるｄ＿１（予測誤差）を求める。
・任意又は所定の制御目標であるＴｇ＿ＦＳＰ＿ａ（目標飛行速度）に、所望の出力値演算部２で用いた伝達関数を適用し、Ｄｅ＿ＦＳＰ＿ａ（所望の飛行速度）を求める。
・Ｄｅ＿ＦＳＰ＿ａ（所望の飛行速度）にｄ＿１（予測誤差）を加算して、任意又は所定の制御目標のときの制御対象からの出力予測値であるＦＳＰ＿１＿ｅｓｔ（飛行速度予測値）を演算する。
制御対象出力予測部４は、ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３で調整されたＰＩＤゲイン値１（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力（飛行速度ＦＳＰ＿０プロフィール）及び飛行速度ＦＳＰ＿０プロフィールに対応する操作量（目標ローター回転速度Ｔｇ＿ＲＰＭプロフィール）とを用いて、調整されたＰＩＤゲイン値を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測する。具体的には図３６に示す処理を実行する。
・Ｔｇ＿ＲＰＭ（目標ローター回転速度）とＫｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１（ＰＩＤゲイン値１）を用いて、ＰＩＤ制御器逆関数から、ｅ＿１（ＰＩＤ制御器６の入力値）を求める。
・ＦＳＰ＿０（飛行速度）にｅ＿１（ＰＩＤ制御器６の入力値）を加算して、Ｔｇ＿ＦＳＰ＿１（目標飛行速度）を求める。
・Ｔｇ＿ＦＳＰ＿１（目標飛行速度）に、所望の出力値演算部２で用いた伝達関数を適用し、ＦＳＰ＿１＿ｔｉｌｄｅ（速度暫定値）を求める。
・ＦＳＰ＿０（飛行速度）とＦＳＰ＿１＿ｔｉｌｄｅ（飛行速度暫定値）の差であるｄ＿１（予測誤差）を求める。
・任意又は所定の制御目標であるＴｇ＿ＦＳＰ＿ａ（目標飛行速度）に、所望の出力値演算部２で用いた伝達関数を適用し、Ｄｅ＿ＦＳＰ＿ａ（所望の飛行速度）を求める。
・Ｄｅ＿ＦＳＰ＿ａ（所望の飛行速度）にｄ＿１（予測誤差）を加算して、任意又は所定の制御目標のときの制御対象からの出力予測値であるＦＳＰ＿１＿ｅｓｔ（飛行速度予測値）を演算する。
【0207】
＜ＰＩＤゲイン値適用判定部（図３７）＞
ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、制御対象出力予測部４で演算された制御対象出力予測値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量が所定範囲にあるか否かを判定し、オーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定範囲にない場合、調整されたＰＩＤゲイン値を実際に適用することを禁止し、現行のＰＩＤゲイン値を引き続き使用する。具体的には図３７に示す処理を実行する。
・ＦＳＰ＿１＿ｅｓｔの制御目標に対するオーバーシュート量ＯＳ＿ＦＳＰ＿１及びアンダーシュート量ＵＳ＿ＦＳＰ＿１を求める。
・ＯＳ＿ＦＳＰ＿１≧Ｋ＿ＯＳ＿ＦＳＰ＿１又はＵＳ＿ＦＳＰ＿１≧Ｋ＿ＵＳ＿ＦＳＰ＿１の場合、ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝１とする。
・それ以外の場合、ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝０とする。
ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、制御対象出力予測部４で演算された制御対象出力予測値のオーバーシュート量及びアンダーシュート量が所定範囲にあるか否かを判定し、オーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定範囲にない場合、調整されたＰＩＤゲイン値を実際に適用することを禁止し、現行のＰＩＤゲイン値を引き続き使用する。具体的には図３７に示す処理を実行する。
・ＦＳＰ＿１＿ｅｓｔの制御目標に対するオーバーシュート量ＯＳ＿ＦＳＰ＿１及びアンダーシュート量ＵＳ＿ＦＳＰ＿１を求める。
・ＯＳ＿ＦＳＰ＿１≧Ｋ＿ＯＳ＿ＦＳＰ＿１又はＵＳ＿ＦＳＰ＿１≧Ｋ＿ＵＳ＿ＦＳＰ＿１の場合、ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝１とする。
・それ以外の場合、ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝０とする。
【0208】
＜ＰＩＤ制御器（図３８）＞
ＰＩＤ制御器６は、ＰＩＤ制御の処理を実行する。また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５による判定結果に応じて、ＰＩＤゲイン値を決定する。具体的には図３８に示す処理を実行する。
・ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝０の場合、
ＰＩＤゲイン値は、Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１（ＰＩＤゲイン値１）とする。
・ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝１の場合、
ＰＩＤゲイン値は、Ｋｐ＿０，Ｋｉ＿０，Ｋｄ＿０（ＰＩＤゲイン値０）とする。
ＰＩＤ制御器６は、ＰＩＤ制御の処理を実行する。また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５による判定結果に応じて、ＰＩＤゲイン値を決定する。具体的には図３８に示す処理を実行する。
・ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝０の場合、
ＰＩＤゲイン値は、Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１（ＰＩＤゲイン値１）とする。
・ｆ＿Ｋｐｉｄ＿ＮＧ＝１の場合、
ＰＩＤゲイン値は、Ｋｐ＿０，Ｋｉ＿０，Ｋｄ＿０（ＰＩＤゲイン値０）とする。
【0209】
本実施例の制御装置１は、制御対象の所望の出力値ｙｄを演算する所望の出力値演算部２と、前記所望の出力値ｙｄと制御対象の出力値ｙ＿０との差が小さくなるように、ＰＩＤ制御器６のゲイン値を調整するＰＩＤ制御器ゲイン値調整部３と、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する制御対象出力予測部４と、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１が所定条件を満たしていないとき、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止するＰＩＤゲイン値適用判定部５とを有する。また、前記制御対象の出力値ｙ＿０を記憶する記憶部を有する。制御対象出力予測部４は、少なくとも、前記記憶された出力値ｙ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とを用いて、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を用いた場合の前記制御対象の出力値ｙ＿１を予測する。また、制御対象出力予測部４は、前記制御対象の出力値ｙ＿０を得たときのＰＩＤ制御器６の出力値ｕ＿０と前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）とから、前記ＰＩＤ制御器６の入力値ｅ＿１を求め、前記制御対象の出力値ｙ＿０と前記ＰＩＤ制御器６の入力値ｅ＿１の和である制御目標ｒ＿１を所望の出力値演算部２の制御目標としたときの、前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿１を演算し、前記制御対象の出力値ｙ＿０と前記所望の出力値ｙｄ＿１との差ｄ＿１を演算し、任意の制御目標ｒ＿ａのときの前記制御対象の所望の出力値ｙｄ＿ａに前記演算された差ｄ＿１を足した値を、前記任意の制御目標ｒ＿ａのときの前記制御対象の出力値ｙ＿１とする。また、ＰＩＤゲイン値適用判定部５は、前記予測された制御対象の出力値ｙ＿１のオーバーシュート量及びアンダーシュート量の少なくとも一方が所定値以上の場合、前記調整されたＰＩＤゲイン値（Ｋｐ＿１，Ｋｉ＿１，Ｋｄ＿１）を（実際の制御に）適用することを禁止する。また、制御装置１は、ドローン１０を制御する装置である。
【0210】
このため、制御対象出力予測部４では、ＰＩＤゲイン値１とＰＩＤゲイン値１の調整に用いた制御対象出力（速度）及び操作量（目標速度）とを用いて、ＰＩＤゲイン値１を制御対象に実際に適用する前に、制御対象からの出力を予測できる。
【0211】
前述したように、ＰＩＤゲイン値１の決定には、例えば、ＩＦＴ、ＦＲＩＴなどの方法を用いることができ、これらの方法は、最適化問題に帰着するが、ＩＦＴは、最適化の過程において、その都度、制御対象にＰＩＤゲイン値を適用する必要があるが、ＦＲＩＴは、最適化の過程はオフラインで処理が可能である。特に、オフラインでＰＩＤゲイン値１の最適化が可能なＦＲＩＴの場合は、本実施例によって、最適化したＰＩＤゲイン値１を適用した結果（性能）もオフラインで予測可能となる。
【0212】
以上、本実施例によれば、制御対象出力の観点で、ＰＩＤゲイン値の妥当性を当該ゲイン値適用前に検証することによって、制御システムへの悪影響を回避でき、さらに制御システムの性能を安定させることができ、当該システムの信頼性を高められる。より具体的には、ドローン１０などの飛行体の効率的な運用と安全な運用を両立できる。
【0213】
なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲の趣旨内における様々な変形例及び同等の構成が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに本発明は限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えてもよい。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えてもよい。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をしてもよい。
【0214】
また、前述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により、ハードウェアで実現してもよく、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。
【0215】
各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置、又は、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ、ＢＤ等の記録媒体に格納することができる。
【0216】
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、実装上必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。
【符号の説明】
【0217】
１ 制御装置
２ 所望の出力値演算部
３ ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部
４ 制御対象出力予測部
５ ＰＩＤゲイン値適用判定部
６ ＰＩＤ制御器
７ 発電プラント
８ 自動運転車
９ ロボット
１０ ドローン
１１ 制御装置の記憶装置
１２ 制御装置のＣＰＵ
１３ 制御装置のＲＯＭ
１４ 制御装置のＲＡＭ
１５ 制御装置のデータバス
１６ 制御装置の入力回路
１７ 制御装置の入出力ポート
１８ 制御装置の出力回路
２ 所望の出力値演算部
３ ＰＩＤ制御器ゲイン値調整部
４ 制御対象出力予測部
５ ＰＩＤゲイン値適用判定部
６ ＰＩＤ制御器
７ 発電プラント
８ 自動運転車
９ ロボット
１０ ドローン
１１ 制御装置の記憶装置
１２ 制御装置のＣＰＵ
１３ 制御装置のＲＯＭ
１４ 制御装置のＲＡＭ
１５ 制御装置のデータバス
１６ 制御装置の入力回路
１７ 制御装置の入出力ポート
１８ 制御装置の出力回路
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】