特許 7592215 制御装置、ＤＣ／ＤＣ変換装置、および制御方法

(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】2024-11-21

(45)【発行日】2024-11-29

(54)【発明の名称】制御装置、ＤＣ／ＤＣ変換装置、および制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/155 20060101AFI20241122BHJP

【ＦＩ】

H02M3/155 H

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2024504084

(86)(22)【出願日】2022-03-02

(86)【国際出願番号】 JP2022008859

(87)【国際公開番号】W WO2023166606

(87)【国際公開日】2023-09-07

【審査請求日】2024-02-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】長門 秀一

【審査官】清水 康

(56)【参考文献】

【文献】特許第７０１０４１５（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０００－３２４８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０６８２５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５１６３８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１２７９８０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ３／１５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＤＣ／ＤＣコンバータの制御装置であって、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧にローパスフィルタ処理を実行するローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタ処理された前記出力電圧を指令値に追従させるように、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を制御する動作制御部と、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の周波数特性を模擬するように、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの第１伝達関数を生成する生成部と、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の周波数特性と前記第１伝達関数の周波数特性との誤差が許容値以下となる第１周波数範囲に基づいて、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を設定する設定部とを備える、制御装置。

【請求項2】

前記生成部は、前記第１周波数範囲に含まれる第２周波数範囲の各周波数において、前記誤差が前記許容値以下となるように前記第１伝達関数を生成する、請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記設定部は、前記第１周波数範囲における最高周波数に前記カットオフ周波数を設定する、請求項１または請求項２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記設定部は、前記第２周波数範囲における最高周波数に前記カットオフ周波数を設定する、請求項２に記載の制御装置。

【請求項5】

前記生成部は、前記第１伝達関数と、前記動作制御部に含まれるフィードバック制御器の第２伝達関数とを合成した合成伝達関数を生成し、
前記合成伝達関数の出力値と目標値との最大誤差と、前記フィードバック制御器の制御定数とを含む学習用データを取得するデータ取得部と、
前記学習用データを用いて、前記最大誤差から前記制御定数を推定するための学習済モデルを生成するモデル生成部とをさらに備える、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の制御装置。

【請求項6】

ＤＣ／ＤＣコンバータと、
請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の制御装置とを備える、ＤＣ／ＤＣ変換装置。

【請求項7】

ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法であって、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧にローパスフィルタ処理を実行するステップと、
前記ローパスフィルタ処理された前記出力電圧を指令値に追従させるように、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を制御するステップと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の周波数特性を模擬するように、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの伝達関数を生成するステップと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の周波数特性と前記伝達関数の周波数特性との誤差が許容値以下となる周波数範囲に基づいて、前記ローパスフィルタ処理を実行するローパスフィルタのカットオフ周波数を設定するステップとを含む、制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ＤＣ／ＤＣコンバータの制御装置、ＤＣ／ＤＣ変換装置、およびＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許４８１６７５４（特許文献１）に係るモータ制御装置は、制御対象の伝達関数の逆モデルに入力し、この逆モデルの出力を、第一のローパスフィルタによりフィルタ処理する。第一のローパスフィルタのカットオフ周波数は、逆モデルの出力に含まれる観測ノイズが減衰するようなカットオフ周波数に設定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許４８１６７５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ＤＣ／ＤＣコンバータの周波数特性を模擬する伝達関数を算出して、外乱を考慮したフィードバック制御を評価する場合には、当該伝達関数の応答をＤＣ／ＤＣコンバータの応答と一致させる必要がある。

【0005】

本開示のある局面における目的は、ＤＣ／ＤＣコンバータの応答と、当該ＤＣ／ＤＣコンバータを模擬する伝達関数の応答とを一致させることが可能な技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

ある実施の形態に従うＤＣ／ＤＣコンバータの制御装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧にローパスフィルタ処理を実行するローパスフィルタと、ローパスフィルタ処理された出力電圧を指令値に追従させるように、ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を制御する動作制御部と、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の周波数特性を模擬するように、ＤＣ／ＤＣコンバータの第１伝達関数を生成する生成部と、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の周波数特性と第１伝達関数の周波数特性との誤差が許容値以下となる第１周波数範囲に基づいて、ローパスフィルタのカットオフ周波数を設定する設定部とを備える。

【0007】

他の実施の形態に従うＤＣ／ＤＣ変換装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータと、上記制御装置とを備える。

【0008】

さらに他の実施の形態に従うＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法は、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧にローパスフィルタ処理を実行するステップと、ローパスフィルタ処理された出力電圧を指令値に追従させるように、ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を制御するステップと、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の周波数特性を模擬するように、ＤＣ／ＤＣコンバータの伝達関数を生成するステップと、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の周波数特性と伝達関数の周波数特性との誤差が許容値以下となる周波数範囲に基づいて、ローパスフィルタ処理を実行するローパスフィルタのカットオフ周波数を設定するステップとを含む。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータの応答と、当該ＤＣ／ＤＣコンバータを模擬する伝達関数の応答とを一致させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】ＤＣ／ＤＣ変換装置の構成を示すブロック図である。

【図2】制御回路の具体的な構成を説明するためのブロック図である。

【図3】ＤＣ／ＤＣコンバータの周波数特性の算出方式を説明するためのブロック図である。

【図4】ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の周波数特性を示す図である。

【図5】伝達関数の生成方式を説明するためのフローチャートである。

【図6】ローパスフィルタのカットオフ周波数の設定方式を説明するためのフローチャートである。

【図7】図６のフローチャートに従ってカットオフ周波数を算出した結果の一例を示す図である。

【図8】電気回路の過渡応答と伝達関数の過渡応答との比較結果の第１の例を示す図である。

【図9】電気回路の過渡応答と伝達関数の過渡応答との比較結果の第２の例を示す図である。

【図10】電気回路の過渡応答と伝達関数の過渡応答との比較結果の第３の例を示す図である。

【図11】電気回路の過渡応答と伝達関数の過渡応答との比較結果の第４の例を示す図である。

【図12】電気回路の過渡応答と伝達関数の過渡応答との比較結果の第５の例を示す図である。

【図13】電気回路の過渡応答と伝達関数の過渡応答との比較結果の第６の例を示す図である。

【図14】本実施の形態の変形例に従うカットオフ周波数の設定方式を説明するための図である。

【図15】ＤＣ／ＤＣ変換装置に関する学習部の構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照しつつ、本実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

【0012】

実施の形態１．
＜ＤＣ／ＤＣ変換装置の構成＞
図１は、ＤＣ／ＤＣ変換装置の構成を示すブロック図である。図１を参照して、ＤＣ／ＤＣ変換装置１は、直流電源２と負荷３との間に設けられた電力変換装置である。具体的には、ＤＣ／ＤＣ変換装置１は、主回路としてのＤＣ／ＤＣコンバータ４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の制御装置８と、電圧検出器７とを含む。

【0013】

ＤＣ／ＤＣコンバータ４の一端には直流電源２が接続され、他端には負荷３が接続される。電圧検出器７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧を検出し、当該出力電圧の検出値を制御装置８および周波数分析装置１２に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、双方向のＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。

【0014】

制御装置８は、制御回路５と、信号生成回路６と、ローパスフィルタ１０とを含む。制御回路５、信号生成回路６およびローパスフィルタ１０の各々は、専用のハードウェアであってもよいし、制御装置８の内部メモリ（例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ハードディスク等）に格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサで実現される構成であってもよい。例えば、制御回路５が専用のハードウェアである場合、制御回路５は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、またはこれらを組み合わせたもの等で構成される。

【0015】

ローパスフィルタ１０は、検出された出力電圧に対してローパスフィルタ処理を実行して、高周波成分を除去した出力電圧を制御回路５に出力する。

【0016】

制御回路５は、通常動作時に、ＤＣ／ＤＣコンバータ４を動作させるための制御信号Ｐ１を生成する。具体的には、制御回路５は、ローパスフィルタ処理された出力電圧を用いて各種演算を実行することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ４のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦするための制御信号Ｐ１を生成する。制御回路５は、制御信号Ｐ１をＤＣ／ＤＣコンバータ４に出力する。

【0017】

信号生成回路６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧の周波数特性（すなわち、周波数応答）を取得する際に、ＤＣ／ＤＣコンバータ４を動作させるための制御信号Ｐ２を生成する。信号生成回路６は、周波数分析装置１２から受け付けた各周波数の正弦波と、制御量とに基づく制御信号Ｐ２をＤＣ／ＤＣコンバータ４に出力する。

【0018】

周波数分析装置１２は、各周波数の正弦波を信号生成回路６に対して出力する。周波数分析装置１２は、信号生成回路６により生成された制御信号Ｐ２によって動作したＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧の入力を受け付ける。周波数分析装置１２は、当該出力電圧の周波数特性を算出してデータベース１９に格納する。

【0019】

図１の例では、周波数分析装置１２およびデータベース１９は、ＤＣ／ＤＣ変換装置１の外部装置である構成について説明した。しかし、周波数分析装置１２およびデータベース１９は、ＤＣ／ＤＣ変換装置１に含まれる構成であってもよい。また、周波数分析装置１２は、周波数特性を測定する際にＤＣ／ＤＣ変換装置１に接続される構成であってもよい。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の周波数特性は、実機を用いて算出される構成であってもよいし、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の電気回路モデルを用いてシミュレーションにより算出される構成であってもよい。

【0020】

＜制御回路の構成＞
図２は、制御回路の具体的な構成を説明するためのブロック図である。図２を参照して、制御回路５は、動作制御部５０と、伝達関数生成部３１と、設定部３３とを含む。なお、ローパスフィルタ１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧にローパスフィルタ処理を実行する。

【0021】

動作制御部５０は、ローパスフィルタ処理された出力電圧を指令値に追従させるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の動作を制御する。具体的には、動作制御部５０は、減算部１３と、フィードバック制御量算出部１４と、リミッタ処理部１５と、制御信号生成部１６とを含む。

【0022】

減算部１３は、上位装置（不図示）から送信された指令値Ｖｓから、ローパスフィルタ処理された出力電圧Ｖ＊を減算した偏差ΔＶ（＝Ｖｓ－Ｖ＊）を算出する。

【0023】

フィードバック制御量算出部１４は、フィードバック制御器（例えば、Ｐ制御器、ＰＩ制御器、ＰＤ制御器、ＰＩＤ制御器）により構成される。フィードバック制御量算出部１４は、偏差ΔＶを用いて、フィードバック制御（例えば、Ｐ制御、ＰＩ制御、ＰＤ制御、ＰＩＤ制御等）を実行することにより制御量を算出する。典型的には、フィードバック制御量算出部１４は、偏差ΔＶを０にするためのフィードバック制御により、制御量Ｘを生成する。

【0024】

リミッタ処理部１５は、制御量Ｘをリミット範囲内（すなわち、下限値：Ｘｄ、上限値：Ｘｕ）に制限する。具体的には、リミッタ処理部１５は、制御量Ｘが上限値Ｘｕを上回った場合には上限値Ｘｕに設定した制御量Ｘを出力し、制御量Ｘが下限値Ｘｄを下回った場合には下限値Ｘｄに設定した制御量Ｘを出力し、制御量Ｘが下限値Ｘｄ以上かつ上限値Ｘｕ以下の場合には、当該制御量Ｘを出力する。例えば、上限値Ｘｕは“１”、下限値Ｘｄは“０”である。

【0025】

制御信号生成部１６は、制御量Ｘとキャリア信号とを比較し、この比較結果に基づいて、ＰＷＭ信号としての制御信号Ｐ１を生成する。例えば、キャリア信号として三角波が用いられる。制御信号生成部１６は、制御信号Ｐ１をＤＣ／ＤＣコンバータ４に送信する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、制御信号Ｐ１に従って、スイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦすることにより、直流電源２から負荷３に電力を供給する。

【0026】

伝達関数生成部３１は、データベース１９に格納された、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧の周波数特性を模擬するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の伝達関数を生成する。伝達関数の生成方式の詳細については後述する。

【0027】

設定部３３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧の周波数特性と、生成された伝達関数の周波数特性とに基づいて、ローパスフィルタ１０のカットオフ周波数Ｆｃを設定する。カットオフ周波数Ｆｃは、ローパスフィルタ１０に出力される。カットオフ周波数Ｆｃの設定方式の詳細については後述する。

【0028】

＜ＤＣ／ＤＣコンバータの周波数特性＞
図３は、ＤＣ／ＤＣコンバータの周波数特性の算出方式を説明するためのブロック図である。図３を参照して、制御装置８の信号生成回路６は、加算部２５と、制御信号生成部２６とを含む。

【0029】

周波数分析装置１２は、周波数設定部２０と、正弦波生成部２１と、周波数特性算出部２２とを含む。これらの各機能は、処理回路により実現される。処理回路は、専用のハードウェアであってもよいし、周波数分析装置１２の内部メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサであってもよい。処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、例えば、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、またはこれらを組み合わせたもの等で構成される。

【0030】

周波数設定部２０は、測定対象の周波数範囲（すなわち、周波数応答区間）の最低周波数および最高周波数と、周波数範囲の分割数とに基づいて、周波数ｆ（例えば、周波数範囲を均等分割した周波数）を算出する。周波数設定部２０は、算出された周波数ｆを低周波側から順番に正弦波生成部２１および周波数特性算出部２２に送信する。周波数設定部２０は、例えば、周波数特性算出部２２により前回の周波数ｆに対するゲインおよび位相が算出されたタイミングで今回の周波数ｆを送信してもよいし、事前に設定された一定時間ごとのタイミングで周波数ｆを送信してもよい。

【0031】

正弦波生成部２１は、周波数特性を測定する対象の周波数ｆを受け付けて、“Ｂｓｉｎ（２πｆｔ）”で表わされる正弦波を信号生成回路６に出力する。“Ｂ”は正弦波の振幅を示し、“ｔ”は時間を示している。振幅Ｂは、例えば、信号生成回路６に入力される制御量Ａの１／１０程度に設定される。

【0032】

信号生成回路６の加算部２５は、制御量Ａと、正弦波生成部２１により生成された正弦波とを加算した値を制御信号生成部２６に出力する。制御量Ａは、リミッタ処理部１５の上限値Ｘｕから下限値Ｘｄまでの範囲に含まれる値である。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ４が降圧チョッパである場合には、制御量Ａはデューティー比を示す。この場合、制御量Ａは、上限値“１”から下限値“０”の範囲を取り得る。ＤＣ／ＤＣコンバータ４がＤＡＢ（Dual Active Bridge）コンバータである場合、制御量Ａは位相シフトの割合を示す。この場合、制御量Ａは、最小値“０”から最大値“１”の範囲を取り得る。

【0033】

制御信号生成部２６は、加算部２５から出力される加算値と、キャリア信号とを比較し、この比較結果に基づいて、ＰＷＭ信号としての制御信号Ｐ２を生成する。例えば、キャリア信号として三角波が用いられる。制御信号生成部１６は、制御信号Ｐ２をＤＣ／ＤＣコンバータ４に送信する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、制御信号Ｐ２に従って、スイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦすることにより電圧を出力する。

【0034】

周波数分析装置１２の周波数特性算出部２２は、周波数ｆとＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧Ｖとを受け付ける。周波数特性算出部２２は、出力電圧Ｖが定常状態（例えば、出力電圧Ｖの最大値が誤差１％以内の変動に収まった状態）になると、出力波形をＦＦＴ（Fast Fourier Transformation）解析することにより、受け付けた周波数ｆの成分に対応するゲインおよび位相を算出する。周波数特性算出部２２は、周波数ｆに対応するゲインおよび位相をデータベース１９に格納する。

【0035】

最低周波数から最高周波数までの周波数範囲の各周波数ｆについて、周波数分析装置１２および信号生成回路６は、上述した処理を繰り返し実行する。これにより、各周波数ｆに対応するゲインおよび位相がデータベース１９に格納され、図４に示すようなＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧の周波数特性（すなわち、ゲイン特性および位相特性）を示すファイル（以下、「周波数特性ファイル」とも称する。）が生成される。周波数特性ファイルは、番号ｉごとに、周波数ｆ（ｉ）と、ゲインＫ（ｉ）と、位相θ（ｉ）とを関連付けたファイルである。

【0036】

図４は、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の周波数特性を示す図である。図４を参照して、グラフ６１はゲイン特性を示しており、グラフ６２は位相特性を示している。図４に示す各グラフ６１，６２は、データベース１９に格納された周波数特性ファイルに基づいて生成される。

【0037】

上記では、図４に示すような周波数特性を得るために、制御装置８において、図３の信号生成回路６を別途用いる構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、制御回路５の制御信号生成部１６を利用して制御信号Ｐ２を生成する構成であってもよい。

【0038】

具体的には、図２の動作制御部５０の減算部１３、フィードバック制御量算出部１４およびリミッタ処理部１５の各機能は無効化され、リミッタ処理部１５によるリミット処理済の制御量Ｘは制御信号生成部１６には入力されない。その代わりに、信号生成回路６の加算部２５が動作制御部５０に設けられる。加算部２５は、加算値（すなわち、制御量Ａと、正弦波生成部２１により生成された正弦波との加算値）を制御信号生成部１６に入力する。そして、制御信号生成部１６は、当該加算値とキャリア信号とを比較し、この比較結果に基づいて、制御信号Ｐ２を生成する。

【0039】

＜伝達関数の生成方式＞
本実施の形態では、図４に示すＤＣ／ＤＣコンバータ４の周波数特性の波形を模擬する式（１）に示す伝達関数Ｇ１（例えば、波形の最大誤差が１％以内に収まる）を考える。

【0040】

【数1】

【0041】

ここで、式（１）の“ａ_ｎ、ｂ_ｍ、…、ａ_０、ｂ_０”は係数である。ＤＣ／ＤＣコンバータ４の周波数特性の波形（例えば、図４のグラフ６１，６２）と、伝達関数Ｇ１の周波数特性との間で、各周波数における最大誤差が１％以内となるように最大許容誤差を設定して最小二乗法を適用することによって、伝達関数Ｇ１の各係数が求められる。

【0042】

続いて、最小二乗法によって求めた係数を用いた伝達関数Ｇ１の分母Ｇ１ｂを示す下記の式（２）が０（すなわち、Ｇ１ｂ＝０）となる解（すなわち、伝達関数Ｇ１の極）を求める。

【0043】

【数2】

【0044】

極の実部（すなわち、複素数の解の実部）の符号の少なくとも１つが負ではない場合、定常状態において伝達関数Ｇ１の値が発振等を起こすため、求められた係数を伝達関数Ｇ１の係数として用いることができない。したがって、極の実部の符号がすべて負となるような係数を求める必要がある。以下、図５のフローチャートを用いて伝達関数Ｇ１の生成方式について具体的に説明する。

【0045】

図５は、伝達関数の生成方式を説明するためのフローチャートである。図５の各処理は、制御回路５（例えば、伝達関数生成部３１）によって実行される。

【0046】

制御回路５は、求めたい伝達関数Ｇ１の周波数範囲の周波数ｆ（ｉ）の開始番号ｉｓおよび終了番号ｉｅを設定する（ステップＳ１００）。

【0047】

制御回路５は、ゲインの許容誤差εＫ（％）と位相の許容誤差εθ（％）とを設定する（ステップＳ１１０）。許容誤差εＫは、データベース１９の周波数特性ファイルにおけるゲインと、伝達関数Ｇ１から求められるゲインとの誤差の許容値である。許容誤差εθは、データベース１９の周波数特性ファイルにおける位相と、伝達関数Ｇ１から求められる位相との誤差の許容値である。

【0048】

制御回路５は、想定する伝達関数Ｇ１の分母Ｇ１ｂの式（２）の許容次数ｍ０を設定する（ステップＳ１２０）。制御回路５は、伝達関数Ｇ１の分子Ｇ１ａ（すなわち、ａ_ｎｓ^ｎ＋ａ_ｎ－１ｓ^ｎ－１＋…＋ａ_０）の初期次数をｎ＝０に設定する（ステップＳ１３０）。制御回路５は、伝達関数Ｇ１の分母Ｇ１ｂの初期次数をｍ＝１に設定する（ステップＳ１４０）。制御回路５は、データベース１９に格納された周波数特性ファイルから周波数ｆ（ｉ）、ゲインＫ（ｉ）、位相θ（ｉ）を読み込む（ステップＳ１５０）。

【0049】

制御回路５は、伝達関数Ｇ１の分子Ｇ１ａの最大次数ｎが分母Ｇ１ｂの最大次数ｍよりも大きいか否か（すなわち、ｎ＞ｍ）を判断する。ｎ＞ｍである場合（ステップＳ１６０においてＹＥＳ）、制御回路５は、分子Ｇ１ａの最大次数をｎ＝０に設定し（ステップＳ１７０）、分母Ｇ１ｂの最大次数をインクリメント（すなわち、ｍ＝ｍ＋１に設定）する（ステップＳ１９０）。一方、ｎ≦ｍである場合（ステップＳ１６０においてＮＯ）、制御回路５は、分子Ｇ１ａの最大次数ｎをインクリメント（すなわち、ｎ＝ｎ＋１に設定）する（ステップＳ１８０）。

【0050】

続いて、制御回路５は、最小二乗法近似法を用いて、開始番号ｉｓから終了番号ｉｅまでの“ｉｅ―ｉｓ＋１”個のデータについて、番号ｉ（ｉｓ≦ｉ≦ｉｅ）のゲインＫ（ｉ）および位相θ（ｉ）の近似値を求めるための式（１）の伝達関数Ｇ１の係数を算出する（ステップＳ２００）。

【0051】

制御回路５は、各周波数ｆ（ｉ）について、周波数特性ファイルのゲインＫ（ｉ）と、算出された係数を用いた伝達関数Ｇ１のゲインとの誤差を順次算出し、これらの各誤差のうちの最大誤差Ｋｍａｘを求める（ステップＳ２１０）。

【0052】

制御回路５は、各周波数ｆ（ｉ）について、周波数特性ファイルの位相θ（ｉ）と、算出された係数を用いた伝達関数Ｇ１の位相との誤差を順次算出し、これらの各誤差のうちの最大誤差θｍａｘを求める（ステップＳ２２０）。

【0053】

制御回路５は、ゲインの最大誤差Ｋｍａｘが許容誤差εＫ以下であって（すなわち、Ｋｍａｘ≦εＫ）、かつ、位相の最大誤差θｍａｘが許容誤差εθ以下である（すなわち、θｍａｘ≦εθ）であるとの条件が成立するか否かを判断する（ステップＳ２３０）。当該条件が成立しない場合（ステップＳ２３０においてＮＯ）、制御回路５はステップＳ１６０の処理に戻る。当該条件が成立する場合（ステップＳ２３０においてＹＥＳ）、制御回路５は、伝達関数Ｇ１の極を算出する（ステップＳ２４０）。具体的には、制御回路５は、算出された係数を式（２）に代入して、分母Ｇ１ｂ＝０となる極を算出する。

【0054】

続いて、制御回路５は、極の実部の符号がすべて負であるか否かを判断する（ステップＳ２５０）。極の実部の符号がすべて負である場合（ステップＳ２５０においてＹＥＳ）、制御回路５は、算出された係数を、伝達関数Ｇ１の係数として最終決定する（ステップＳ２７０）。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧の周波数特性（すなわち、データベース１９に格納された周波数特性ファイル）を模擬した伝達関数Ｇ１が求められる。

【0055】

そうではない場合（ステップＳ２５０においてＮＯ）、制御回路５は、分母Ｇ１ｂの最大次数ｍ＋１が許容次数ｍ０よりも大きい（すなわち、ｍ＋１＞ｍ０）か否かを判断する（ステップＳ２６０）。ｍ＋１＞ｍ０である場合（ステップＳ２６０においてＹＥＳ）、制御回路５は処理を終了する。ｍ＋１≦ｍ０である場合（ステップＳ２６０においてＮＯ）、制御回路５はステップＳ１６０の処理に戻る。

【0056】

上記のように、制御回路５（例えば、伝達関数生成部３１）は、開始番号ｉｓおよび終了番号ｉｅまでの周波数範囲の各周波数ｆ（ｉ）において、ゲインの誤差が許容誤差εＫ以下、かつ位相の誤差が許容誤差εθ以下となるように伝達関数Ｇ１を生成する。

【0057】

なお、伝達関数Ｇ１の係数が決定されることなく（すなわち、ステップＳ２７０の処理を実行することなく）、上記フローチャートが終了した場合、制御回路５は、再度、ステップＳ１００において、伝達関数Ｇ１の周波数範囲を変更して（すなわち、開始番号ｉｓおよび終了番号ｉｅを再設定して）、ステップＳ１１０からの処理を実行する。

【0058】

一般的には、共振点の周波数が伝達関数Ｇ１の周波数範囲に含まれると、伝達関数Ｇ１を求めることが困難となる。そのため、共振が発生する周波数よりも低い周波数範囲を選択することが望ましい。

【0059】

＜カットオフ周波数の設定方式＞
図６は、ローパスフィルタのカットオフ周波数の設定方式を説明するためのフローチャートである。図６の各処理は、制御回路５（例えば、設定部３３）によって実行される。

【0060】

制御回路５は、図５のフローチャートにおいて伝達関数Ｇ１を算出するためにステップＳ１００で設定された終了番号ｉｅと同じ終了番号ｉｅを設定する（ステップＳ３００）。制御回路５は、ゲインの許容誤差εＫと位相の許容誤差εθとを設定する（ステップＳ３１０）。ステップＳ３１０の処理は、図５のステップＳ１１０の処理と同様である。

【0061】

制御回路５は、伝達関数Ｇ１の係数を設定する（ステップＳ３２０）。具体的には、伝達関数Ｇ１の係数は、図５のステップＳ２７０で算出された係数に設定される。制御回路５は、データベース１９に格納された周波数特性ファイルから周波数ｆ（ｉ）、ゲインＫ（ｉ）、位相θ（ｉ）を読み込む（ステップＳ３３０）。

【0062】

制御回路５は、読み込んだ周波数特性ファイルのデータ（すなわち、周波数ｆ（ｉ）、ゲインＫ（ｉ）、位相θ（ｉ））の最終番号をｉｅ１に設定する（ステップＳ３４０）。制御回路５は、周波数応答特性ファイルから読み込んだデータの番号ｉを、ｉ＝ｉｅに設定する（ステップＳ３５０）。

【0063】

制御回路５は、ｉ＜ｉｅ１が成立するか否かを判断する（ステップＳ３６０）。ｉ≧ｉｅ１である場合には（ステップＳ３６０においてＮＯ）、制御回路５は後述するステップＳ４１０の処理を実行する。ｉ＜ｉｅ１である場合には（ステップＳ３６０においてＹＥＳ）、制御回路５は番号ｉをインクリメント（すなわち、ｉ＝ｉ＋１に設定）する（ステップＳ３７０）。

【0064】

制御回路５は、周波数ｆ（ｉ）について、周波数特性ファイルのゲインＫ（ｉ）と、ステップＳ３２０で設定した係数を用いた伝達関数Ｇ１のゲインとの誤差Ｋｄを算出する（ステップＳ３８０）。

【0065】

制御回路５は、周波数ｆ（ｉ）について、周波数特性ファイルの位相θ（ｉ）と、ステップＳ３２０で設定した係数を用いた伝達関数Ｇ１の位相との誤差θｄを算出する（ステップＳ３９０）。

【0066】

制御回路５は、ゲインの誤差Ｋｄが許容誤差εＫ以下であって（すなわち、Ｋｄ≦εＫ）、かつ、位相の誤差θｄが許容誤差εθ以下である（すなわち、θｄ≦εθ）であるとの条件が成立するか否かを判断する（ステップＳ４００）。当該条件が成立する場合（ステップＳ４００においてＹＥＳ）、制御回路５はステップＳ３６０の処理に戻る。当該条件が成立しない場合（ステップＳ４００においてＮＯ）、制御回路５は、番号ｉの周波数ｆ（ｉ）をカットオフ周波数Ｆｃとして設定して（ステップＳ４１０）、処理を終了する。

【0067】

図７は、図６のフローチャートに従ってカットオフ周波数を算出した結果の一例を示す図である。図７を参照して、データベース１９に格納された周波数特性ファイルに基づくゲイン特性を示す図４のグラフ６１に、伝達関数Ｇ１のゲイン特性を示すグラフ７１が重畳されている。また、周波数特性ファイルに基づく位相特性を示す図４のグラフ６２に、伝達関数Ｇ１の位相特性を示すグラフ７２が重畳されている。

【0068】

周波数特性が許容誤差に収まる（すなわち、Ｋｄ≦εＫ、かつθｄ≦εθが成立する）周波数範囲Ｒ１の最高周波数は、図６のステップＳ４１０における周波数ｆ（ｉ）であり、これがカットオフ周波数Ｆｃとして設定される。このように、カットオフ周波数Ｆｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧の周波数特性を伝達関数Ｇ１により適切に模擬できる最高の周波数に設定される。

【0069】

最低周波数ｆ（ｉｓ）から最高周波数ｆ（ｉｅ）までの周波数範囲Ｒ２は、図５のフローチャートで説明したように、伝達関数Ｇ１の係数を決定するために用いられた周波数範囲である。周波数範囲Ｒ１は、周波数範囲Ｒ２よりも広い（すなわち、周波数範囲Ｒ２は周波数範囲Ｒ１に含まれる）ことが理解される。

【0070】

＜比較結果＞
ＤＣ／ＤＣ変換装置１を模擬した電気回路を回路シミュレータを用いてシミュレーションして得られた過渡応答の結果と、図５のフローチャートに従って算出された伝達関数Ｇ１を用いて得られた過渡応答の結果とを比較する。

【0071】

図８は、電気回路の過渡応答と伝達関数の過渡応答との比較結果の第１の例を示す図である。図８中の領域８１で確認される振動波形はステップ入力の応答波形を示しており、図８中の領域８２で確認される振動波形は、負荷をランプ状に増加して最大負荷を与え、その後、最大負荷から負荷をランプ状に低減してゼロにしたときの応答波形である。負荷の入力条件は、以下の図９～図１１についても同様である。

【0072】

図８を参照して、丸点は、ローパスフィルタを用いない電気回路の過渡応答を示しており、実線は伝達関数の過渡応答を示している。

【0073】

具体的には、図８の「電気回路の過渡応答」は、図２の制御装置８においてローパスフィルタ１０を通していない出力電圧が減算部１３に入力され、フィードバック制御量算出部１４を構成するＰＩ制御器のゲインが０．０１、時定数が０．０１である場合に、制御信号Ｐ１に従って動作するＤＣ／ＤＣコンバータ４から出力される出力電圧の波形である。

【0074】

図８の「伝達関数の過渡応答」は、主回路（すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ４）の伝達関数（すなわち、図５のフローチャートに従って算出された伝達関数Ｇ１）と、ゲインを“０．０１”、時定数を“０．０１”に設定したＰＩ制御器の伝達関数Ｇ２とを合成した伝達関数Ｇｘ（＝Ｇ１・Ｇ２／（１＋Ｇ１・Ｇ２））を用いて、外乱（負荷変動）を考慮して過渡計算した波形である。

【0075】

図８の条件においては、電気回路の過渡応答および伝達関数の過渡応答の挙動は一致しすることが理解される。

【0076】

図９は、電気回路の過渡応答と伝達関数の過渡応答との比較結果の第２の例を示す図である。図９を参照して、丸点は、ローパスフィルタを用いない電気回路の過渡応答を示しており、実線は伝達関数の過渡応答を示している。

【0077】

具体的には、図９の「電気回路の過渡応答」は、図２の制御装置８においてローパスフィルタ１０を通していない出力電圧が減算部１３に入力され、フィードバック制御量算出部１４を構成するＰＩ制御器のゲインが０．０３、時定数が０．０１である場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ４から出力される出力電圧の波形である。

【0078】

図９の「伝達関数の過渡応答」は、主回路の伝達関数Ｇ１と、ゲインを“０．０３”、時定数を“０．０１”に設定したＰＩ制御器の伝達関数Ｇ２とを合成した伝達関数Ｇｘを用いて過渡計算した波形である。

【0079】

図９の条件においては、電気回路の波形のみが発振しており、電気回路の過渡応答は伝達関数の過渡応答と一致しないことが理解される。

【0080】

図１０は、電気回路の過渡応答と伝達関数の過渡応答との比較結果の第３の例を示す図である。図１０を参照して、丸点は、ローパスフィルタを用いた電気回路の過渡応答を示しており、実線は伝達関数の過渡応答を示している。ローパスフィルタのカットオフ周波数は、図６のフローチャートにより算出されたカットオフ周波数Ｆｃである。

【0081】

図１０の「電気回路の過渡応答」は、図２の制御装置８においてローパスフィルタ１０を通した出力電圧が減算部１３に入力され、フィードバック制御量算出部１４を構成するＰＩ制御器のゲインが０．０３、時定数が０．０１である場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ４から出力される出力電圧の波形である。

【0082】

図１０の「伝達関数の過渡応答」は、主回路の伝達関数Ｇ１と、ゲインを“０．０３”、時定数を“０．０１”に設定したＰＩ制御器の伝達関数Ｇ２とを合成した伝達関数Ｇｘを用いて過渡計算した波形である。

【0083】

図１０の条件においては、電気回路の過渡応答および伝達関数の過渡応答の挙動は一致することが理解される。

【0084】

図１１は、電気回路の過渡応答と伝達関数の過渡応答との比較結果の第４の例を示す図である。図１１を参照して、実線は、ローパスフィルタを用いた電気回路の過渡応答を示しており、丸点は伝達関数の過渡応答を示している。

【0085】

具体的には、図１１の「電気回路の過渡応答」は、図２の制御装置８においてローパスフィルタ１０を通した出力電圧が減算部１３に入力され、フィードバック制御量算出部１４を構成するＰＩ制御器のゲインが０．０６、時定数が０．０１である場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ４から出力される出力電圧の波形である。

【0086】

図１１の「伝達関数の過渡応答」は、主回路の伝達関数Ｇ１と、ゲインを“０．０６”、時定数を“０．０１”に設定したＰＩ制御器の伝達関数Ｇ２とを合成した伝達関数Ｇｘを用いて過渡計算した波形である。

【0087】

図１１の条件においては、電気回路の過渡応答および伝達関数の過渡応答はいずれも発振しており、これらの挙動は一致することが理解される。

【0088】

上記より、ローパスフィルタを用いない場合、図９の比較結果によると、電気回路の過渡応答は発振しているが、伝達関数の過渡応答は発振しておらず両者の挙動が一致していない。一方、ローパスフィルタを用いる場合、図１０の比較結果によると、電気回路の過渡応答および伝達関数の過渡応答は発振しておらず挙動が一致し、図１１の比較結果によると、電気回路の過渡応答および伝達関数の過渡応答はともに発振しており挙動が一致する。

【0089】

このことから、ローパスフィルタを用いない場合には、伝達関数を利用して求めたフィードバック制御定数を電気回路に適用しても、当該電気回路の過渡応答で発振が発生してしまう可能性が高い。一方、ローパスフィルタを用いる場合には、伝達関数を利用して求めたフィードバック制御定数を電気回路に適用すれば、電気回路の過渡応答および伝達関数の過渡応答の挙動が一致すると推測される。

【0090】

図１２は、電気回路の過渡応答と伝達関数の過渡応答との比較結果の第５の例を示す図である。図１２に示す過渡応答は図１０に示す過渡応答と実質的には同じであるが、図１２には過渡計算に用いられる時間刻み幅が記載されている。具体的には、図１２には、電気回路の過渡計算に用いられる時間刻み幅をΔｔとし、伝達関数の過渡計算に用いられる時間刻み幅をΔｔの１０００倍とした場合の比較結果が示されている。ここで、Δｔ＝１．０Ｅ－０６であるとする。当該比較結果によると、電気回路の過渡応答および伝達関数の過渡応答の挙動は一致している。このことから、伝達関数の過渡計算では、電気回路の過渡計算よりも時間刻み幅を１０００倍程度大きくできることが理解される。

【0091】

図１３は、電気回路の過渡応答と伝達関数の過渡応答との比較結果の第６の例を示す図である。図１３を参照して、丸点は、ローパスフィルタを用いた電気回路の過渡応答を示しており、実線は伝達関数の過渡応答を示している。図１３には、伝達関数の過渡計算に用いられる時間刻み幅をΔｔ（ただし、図１２のΔｔと同じ値である。）とし、電気回路の過渡計算に用いられる時間刻み幅をΔｔの１０倍（すなわち、Δｔ×１０＝１．０Ｅ－０５）とした場合の比較結果が示されている。当該比較結果によると、電気回路の過渡応答は発振を起こすことが理解される。このことから、電気回路の過渡計算では、時間刻み幅をあまり大きくすることはできない（例えば、１．０Ｅ－０６よりも大きくできない）ことが理解される。

【0092】

図１３の結果より、電気回路の過渡応答が発振を起こさない時間刻み幅の限界値は“１．０Ｅ－０６”程度であると推察される。そして、この時間刻み幅を基準とした場合、図１２の結果より、伝達関数の過渡計算では、電気回路の過渡計算よりも時間刻み幅を１０００倍程度大きくできると推察される。

【0093】

以上より、図１に示すローパスフィルタ１０を用いるＤＣ／ＤＣ変換装置１を模擬する伝達関数を利用することで、フィードバック制御の最適な制御定数を算出する際の時間を短縮することができる。

【0094】

＜変形例＞
上述した実施の形態では、図７に示すように、図６のフローチャートに従って求めた周波数範囲Ｒ１の最高周波数（すなわち、ステップＳ４１０における周波数ｆ（ｉ））をカットオフ周波数Ｆｃとして設定した。本実施の形態の変形例では、カットオフ周波数Ｆｃの設定方式の他の例について説明する。

【0095】

図１４は、本実施の形態の変形例に従うカットオフ周波数の設定方式を説明するための図である。

【0096】

本実施の形態の変形例では、図５のフローチャートにおいて伝達関数Ｇ１を算出する際に用いられた周波数範囲Ｒ２の最高周波数をカットオフ周波数Ｆｃに設定する。これにより、図６のフローチャートを実行する必要がない。

【0097】

一方、このような変形例に従うカットオフ周波数Ｆｃの設定方式Ｚ２によると、図６に従うカットオフ周波数Ｆｃの設定方式Ｚ１よりもカットオフ周波数Ｆｃが小さくなる。そのため、できるだけ高い周波数において、電気回路の過渡応答を伝達関数を用いて模擬したい場合には、図６に従うカットオフ周波数Ｆｃの設定方式Ｚ１を選択すればよい。各種条件に応じて、設定者がいずれか設定方式を任意に選択すればよい。

【0098】

設定方式Ｚ１と設定方式Ｚ２とでは、制御定数の値によって起こる発振条件が異なると考えられる。しかし、設定方式Ｚ２でも、設定方式Ｚ１と同様に、伝達関数で評価したフィードバック制御の制御定数を、電気回路モデルに利用することができる。

【0099】

上記より、制御回路５（例えば、設定部３３）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧の周波数特性と伝達関数Ｇ１の周波数特性との誤差が許容値以下となる周波数範囲Ｒ１に基づいて、ローパスフィルタ１０のカットオフ周波数Ｆｃを設定するように構成される。具体的には、ある局面では、制御回路５は、設定方式Ｚ１を用いて、周波数範囲Ｒ１における最高周波数にカットオフ周波数Ｆｃを設定する。他の局面では、制御回路５は、設定方式Ｚ２を用いて、周波数範囲Ｒ１に含まれる周波数範囲Ｒ２における最高周波数にカットオフ周波数Ｆｃを設定する。

【0100】

＜利点＞
実施の形態１によると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の周波数特性を模擬する伝達関数を生成し、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の周波数特性と伝達関数の周波数特性との誤差が許容値以下となる周波数範囲に基づいてカットオフ周波数Ｆｃが設定される。これにより、カットオフ周波数Ｆｃが設定されたローパスフィルタを用いたフィードバック制御によるＤＣ／ＤＣコンバータ４の応答と、伝達関数の応答とを一致させることができる。したがって、伝達関数で評価したフィードバック制御の制御定数を、そのままＤＣ／ＤＣコンバータの電気回路モデルでの制御定数として利用できる。

【0101】

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４のような半導体の回路素子を含む電気回路を過渡計算する場合、回路素子のスイッチング周波数を考慮して、過渡計算の時間刻みを設定する必要がある。一方、伝達関数の過渡計算では、半導体の回路素子のスイッチング周波数を考慮する必要がない。そのため、伝達関数の過渡計算は、電気回路網の過渡計算よりも、時間刻み幅を大きくすることができ、計算時間を短くすることができる。

【0102】

実施の形態２．
実施の形態２では、機械学習を利用してフィードバック制御器の制御定数を求める構成について説明する。

【0103】

図１５は、ＤＣ／ＤＣ変換装置に関する学習部の構成図である。図１５を参照して、制御装置８に含まれる学習部２５０は、データ取得部２５１と、モデル生成部２５５と、学習結果記憶部２６０と、行動選択部２６２とを含む。学習部２５０は、専用のハードウェアであってもよいし、制御装置８の内部メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサで実現される構成であってもよい。

【0104】

学習部２５０の入力パラメータは状態変数である。本実施の形態では、状態変数は、図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力値（すなわち、出力電圧）と目標値との最大誤差と、フィードバック制御量算出部１４を構成するフィードバック制御器の制御定数（例えば、ゲインおよび時定数）とを含む。なお、目標値は、設計者によって任意に定められる。学習部２５０の出力パラメータは行動値である。行動値は、将来的に得られる報酬が最大になるような制御定数である。

【0105】

制御回路５は、学習部２５０から出力された制御定数がフィードバック制御器に設定された場合において、負荷変動時におけるＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力値と目標値との最大誤差を学習部２５０に出力する。

【0106】

データ取得部２５１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧と目標電圧との最大誤差と、行動選択部２６２により選択されたフィードバック制御器の制御定数とを含む学習用データを取得する。

【0107】

モデル生成部２５５は、最大誤差および制御定数を含む学習用データに基づいて、最大誤差を低減させる最適な制御定数を学習する。すなわち、モデル生成部２５５は、学習用データを用いて、最大誤差から最適な制御定数を推定するための学習済モデルを生成する。

【0108】

モデル生成部２５５が用いる学習アルゴリズムは教師あり学習、教師なし学習、強化学習等の公知のアルゴリズムを用いることができる。一例として、強化学習を適用した場合について説明する。強化学習では、ある環境内におけるエージェント（すなわち、行動主体）が、現在の状態（すなわち、環境のパラメータ）を観測し、取るべき行動を決定する。エージェントの行動により環境が動的に変化し、エージェントには環境の変化に応じて報酬が与えられる。エージェントはこれを繰り返し、一連の行動を通じて報酬が最も多く得られる行動方針を学習する。

【0109】

強化学習の代表的な手法として、Ｑ学習（Ｑ－ｌｅａｒｎｉｎｇ）が知られている。Ｑ学習では、時刻ｔ＋１における最もＱ値の高い行動ａの行動価値Ｑが、時刻ｔにおいて実行された行動ａの行動価値Ｑよりも大きければ、行動価値Ｑを大きくし、逆の場合は、行動価値Ｑを小さくする。換言すれば、時刻ｔにおける行動ａの行動価値Ｑを、時刻ｔ＋１における最良の行動価値に近づけるように、行動価値関数Ｑ（ｓ，ａ）を更新する。これにより、ある環境における最良の行動価値が、それ以前の環境における行動価値に順次伝播していくようになる。

【0110】

上記のように、強化学習によって学習済モデルを生成する場合、モデル生成部２５５は、報酬計算部２５３と、関数更新部２５４とを含む。

【0111】

報酬計算部２５３は、学習モデルの学習に用いられる報酬をどのように増減させるのかを規定する報酬基準と、制御定数と、最大誤差とに基づいて報酬ｒを計算する。報酬基準は、最大誤差が低減した場合に報酬を増大し、最大誤差が増大した場合に報酬を低減するように設定される。具体的には、報酬計算部２５３は、取得した最大誤差が示す状態のときに、取得した制御定数を設定した場合に、当該最大誤差が低減すれば報酬を増大し（例えば、「＋１」の報酬を与える）、当該最大誤差が増大すれば報酬を低減する（例えば、「－１」の報酬を与える）。

【0112】

関数更新部２５４は、報酬計算部２５３によって計算される報酬に従って、学習部２５０の出力パラメータ（すなわち、制御定数）を決定するための関数を更新し、学習結果記憶部２６０に出力する。例えば、Ｑ学習の場合、行動価値関数Ｑ（ｓ_ｔ，ａ_ｔ）が、制御定数を算出するための関数として用いられる。ｓ_ｔは時刻ｔにおける環境の状態を表し、ａ_ｔは時刻ｔにおける行動を表す。

【0113】

行動選択部２６２は、学習結果記憶部２６０に記憶された学習部２５０の学習結果である行動価値関数Ｑ（ｓ，ａ）に基づいて制御定数を選択する。典型的には、行動選択部２６２は、初期状態においては、ランダムに制御定数を選択する。行動選択部２６２は、学習途中段階においては、公知の行動選択方式（例えば、ε-greedy法）を用いて、制御定数を選択する。行動選択部２６２により選択された制御定数が、学習部２５０の出力パラメータとなる。

【0114】

制御回路５は、学習部２５０から出力された制御定数（すなわち、行動選択部２６２により選択された制御定数）をフィードバック制御器に設定した場合における最大誤差を算出して、学習部２５０に出力する。データ取得部２５１は、当該最大誤差と、行動選択部２６２により選択された制御定数とを取得してモデル生成部２５５に出力する。

【0115】

学習部２５０は、以上のような学習を繰り返し実行する。関数更新部２５４は、行動価値テーブルの更新が行われなくなり行動価値関数Ｑ（ｓ_t，ａ_t）が収束した場合（例えば、最大誤差が０．１％以内となった場合等）、学習部２５０による学習は終了したと判定する。この場合、行動選択部２６２は、収束した行動価値関数Ｑ（ｓ_t，ａ_t）に基づいて報酬が最も多く得られる制御定数を選択する（すなわち、最適な制御定数が出力される）。また、学習結果記憶部２６０には、最大誤差から最適な制御定数を推定するための学習済モデルが格納される。

【0116】

上記のように、最適な制御定数を求める学習済モデルを生成するためには学習を繰り返し実行する必要があり多大な時間を要するため、できるだけ学習時間を短縮することが好ましい。

【0117】

実施の形態１で説明したように、伝達関数の過渡計算では、電気回路の過渡計算よりも時間刻み幅を大きくできる。そのため、伝達関数を用いて算出された最大誤差を学習部２５０に出力することによって学習時間を低減できると考えられる。

【0118】

この場合、状態変数は、主回路（すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ４）の伝達関数Ｇ１と、フィードバック制御量算出部１４を構成するフィードバック制御器の伝達関数Ｇ２とを合成した伝達関数Ｇｘの出力値と目標値との最大誤差と、フィードバック制御器の制御定数とを含む。なお、行動値としての学習部２５０の出力パラメータは制御定数である。

【0119】

制御回路５は、学習部２５０から出力された制御定数がフィードバック制御器に設定された場合において、負荷変動に対応する外乱付与時における伝達関数Ｇｘの出力値と目標値との最大誤差を学習部２５０に出力する。学習部２５０のデータ取得部２５１は、伝達関数Ｇｘの出力値と目標値との最大誤差と、フィードバック制御器の制御定数とを含む学習用データを取得する。以降の学習部２５０の処理の流れについては上記と同様である。

【0120】

伝達関数の過渡計算の時間刻み幅は、電気回路の過渡計算の時間刻み幅の１０００倍程度であることから、学習時間が１／１０００程度に短縮されると考えられる。例えば、電気回路を用いた場合の学習時間が１日（すなわち、１４４０分）である場合、伝達関数を用いた場合の学習時間は、１．４分となり大幅に短縮することができる。

【0121】

＜利点＞
実施の形態２に従うと、伝達関数を用いてフィードバック制御器の最適な制御定数を学習することによって、当該制御定数を算出するための学習済モデルを生成するための学習時間を大幅に短縮することができる。

【0122】

その他の実施の形態．
上述の実施の形態として例示した構成は、本開示の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本開示の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能である。また、上述した実施の形態において、他の実施の形態で説明した処理および構成を適宜採用して実施する場合であってもよい。

【0123】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0124】

１ ＤＣ／ＤＣ変換装置、２ 直流電源、３ 負荷、４ コンバータ、５ 制御回路、６ 信号生成回路、７ 電圧検出器、８ 制御装置、１０ ローパスフィルタ、１２ 周波数分析装置、１３ 減算部、１４ フィードバック制御量算出部、１５ リミッタ処理部、１６，２６ 制御信号生成部、１９ データベース、２０ 周波数設定部、２１ 正弦波生成部、２２ 周波数特性算出部、２５ 加算部、３１ 伝達関数生成部、３３ 設定部、５０ 動作制御部、２５０ 学習部、２５１ データ取得部、２５３ 報酬計算部、２５４ 関数更新部、２５５ モデル生成部、２６０ 学習結果記憶部、２６２ 行動選択部。

【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】