JP2643629B2 - Calculation method - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、非線形最小二乗法によ
るパラメータの算出と、求めたパラメータの重要性の評
価方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the calculation of parameters by the nonlinear least squares method and the evaluation of the importance of the obtained parameters.
It relates to the valuation method .
【0002】例えば、ある電子部品の等価回路を与えて
等価回路を構成する素子の常数を、周波数を変えて測定
したインピーダンス値から推定し、推定した後素子の必
要性を調べる方法を与えるものである。 For example, given an equivalent circuit of an electronic component,
Measure the constants of the elements that make up the equivalent circuit at different frequencies
Estimated from the estimated impedance value, and after
It provides a way to determine the necessity.
【0003】具体的には、一つの変数(X)と関数
(Y)の関係が、いくつかのパラメータ(C 0 ,C 1 ,…
…,C p )を用いた理論的または経験的に導き出された
関係式で表されるとき、実験や調査から求めた多数のX
とYの対になったデータよりそのケースに適合したパラ
メータを求め、更にそのパラメータの必要性を調べて不
必要ならそのパラメータを省略した関係式とした後変数
(X)がある値(X=X 1 )となる場合の関数(Y)を
推定するときに役立つ。 Specifically, one variable (X) and a function
(Y) is related to several parameters (C 0 , C 1 ,...).
…, C p ) derived theoretically or empirically
When expressed by a relational expression, a large number of X
Parameters matching the case from the data paired with
Meter and determine the need for its parameters
If necessary, a variable after the relational expression omitting the parameter
The function (Y) when (X) is a certain value (X = X 1 )
Useful when estimating.
【0004】[0004]
【従来の技術】近年、コンピュータが発達してきた結
果、電子機器の回路設計でも「CAD」が用いられるよ
うになってきた。このようなCADにおいて、電子回路
を構成している電子部品の特性の限界値を組み合わせた
最悪条件でも電子機器が使用条件で正常に動作すること
を確認しておく必要がある。このような確認を行う時、
電子部品の特性が限界である部品を選び出してこれらの
部品を組み合わせた電子回路を試作することにより実験
的に電子機器の動作確認がされてきたが、電子機器が複
雑になり設計期間の短縮化が要求されるようになると最
悪条件すべてを実験で確認することは不可能で、このよ
うな実験に替わる方法としてコンピュータによる回路解
析の重要性が増してきた。 2. Description of the Related Art In recent years, computers have developed.
As a result, CAD is also used in electronic equipment circuit design.
I'm getting up. In such CAD, an electronic circuit
Combined with the limits of the characteristics of the electronic components that make up
The electronic device operates normally under the use conditions even under the worst conditions.
It is necessary to confirm. When performing such a check,
Select the components whose electronic component characteristics are the limit
Experiment by prototyping an electronic circuit combining components
Although the operation of electronic devices has been confirmed
When it becomes complicated and a shortening of the design period is required,
It is impossible to confirm all adverse conditions by experiment,
Computer solution as an alternative to unaware experiment
The importance of analysis has increased.
【0005】それとともに、コンピュータの回路解析結
果の精度向上が必要となってきた。精度を向上させるた
めに、電子部品の特性値を実際の値に近似する等価回路
が考 えられている。一番単純な電子部品である抵抗器の
等価回路でさえ、抵抗の他にコンデンサとコイルを組み
合わせたもので表されるというふうに、精度を高めるた
めに等価回路は複雑化し多素子で表されている。 At the same time , a computer circuit analysis
It has become necessary to improve the accuracy of the fruits. To improve accuracy
The equivalent circuit that approximates the characteristic values of electronic components to actual values
There has been gills considered. The simplest electronic component, a resistor
Even an equivalent circuit combines capacitors and coils in addition to resistors.
To improve accuracy, it is expressed as a combination
For this reason, the equivalent circuit is complicated and represented by many elements.
【0006】このように、コンピュータによる回路解析
の精度を高めるために、電子回路を構成している電子部
品の等価回路をより複雑なものとする結果、回路解析の
ための回路は実際の回路よりもはるかに多素子となるた
め、より高い性能を有するコンピュータが必要となる。
即ち、経済的問題が発生することになる。従って、等価
回路は必要以上に複雑にすることはなく、等価回路で重
要でない素子は省略されることが望ましい。 As described above, a circuit analysis by a computer
The electronic parts that make up the electronic circuit to improve the accuracy of
As a result of making the equivalent circuit of the product more complicated,
The circuit for this is much more multi-element than the actual circuit
Therefore, a computer having higher performance is required.
That is, an economic problem occurs. Therefore, equivalent
The circuit should not be unnecessarily complicated,
Unnecessary elements are desirably omitted.
【0007】線形最小二乗法は「多変量解析」として多
くの文献があり、解析のためのソフトプログラムが市販
されている。例えば共立出版株式会社より1986年1
2月に発行された脇本和昌,垂水共之,田中豊編「パソ
コン統計解析ハンドブック」などに示されている。nヶ
の原因(x1,x2,……,xn)と結果yが次の(数
1)で示される線形式で表わされる場合に、適用され
る。[0007] The lines form the least squares method has many of the literature as "multivariate analysis" software program for analysis are commercially available. For example, Kyoritsu Shuppan Co., Ltd. 1986 1
It is shown in "Handbook of PC Statistical Analysis" edited by Kazumasa Wakimoto, Tomoyuki Tarumi, and Yutaka Tanaka published in February. Cause of n months (x 1, x 2, ......, x n) in the case where the result y is expressed by a line format represented by the following equation (1) is applied.
【0008】[0008]
【数1】 (Equation 1)
【0009】抵抗器の等価回路は図3のように表わすこ
とができ、この場合抵抗器のインピーダンス(Z)は、
次の(数2)のように非線形式となる。An equivalent circuit of a resistor can be represented as shown in FIG. 3, where the impedance (Z) of the resistor is
A non-line format as shown in the following equation (2).
【0010】[0010]
【数2】 (Equation 2)
【0011】測定周波数fiをかえて、抵抗器のインピ
ーダンスZmiを測定し、非線形最小二乗法を用いて等価
回路常数を求めることになるが、従来の方法はサイエン
ス社より1972年3月10日に発行されたT.R.マ
ッカーラ著、三浦功/田尾陽一共訳「計算機のための数
値計算法概論」に示されている。これには、(数3)に
示される関係式が与えられているとき、x=xjとした
ときのyの値yjを用いて、パラメータC0,C1,C2,
……,C p を求める方法について説明されている。[0011] Instead of the measurement frequency f i, the impedance Z mi resistor is measured, it becomes possible to obtain the equivalent circuit constant using the nonlinear least squares method, conventional methods Sciences 1972 3 T. issued on March 10 R. It is shown in "Introduction to Numerical Computation Methods for Computers" by Mackara, translated by Isao Miura and Yoichi Tao. This includes when the given relational expression shown in equation (3), using the value y j of y when the x = x j, the parameters C 0, C 1, C 2 ,
.., And how to find C p .
【0012】[0012]
【数3】 (Equation 3)
【0013】この(数3)をC0,C1,C2,……,C p
について、C00,C10,C20,……,C p0 のまわりに1
次の項まで線形テーラー展開し、(数4)とする。[0013] This (Equation 3) is represented by C 0 , C 1 , C 2 , ..., C p
About C 00 , C 10 , C 20 ,..., C p0
And linear Taylor expansion up to the next section, and (Equation 4).
【0014】[0014]
【数4】 (Equation 4)
【0015】ここで、次の(数5)とおくと、Here, when the following (Equation 5) is set,
【0016】[0016]
【数5】 (Equation 5)
【0017】(数4)は(数1)と同じ形となる。Ci
=Ci0としているので、x=xjに対してa0,aiは既
知の値となる。そして従来の線形最小二乗法を適用する
ことによりuiを求めることができる。求めたuiを用い
て、2回目の計算ではCi0にCi0+uiの修正した値を
用いる。修正したCi0を用いて(数4)からa0,aiを
求め再びuiを求める。この方法を繰り返し行うことに
より、パラメータCiを必要な精度で求めることができ
る。(Equation 4) has the same form as (Equation 1). C i
= C i0 , a 0 and a i are known values for x = x j . And it is possible to obtain the u i by applying the conventional linear least squares method. Using u i found, using the revised values of C i0 + u i to C i0 is in the second calculation. Using the corrected C i0 , a 0 and a i are obtained from ( Equation 4), and u i is obtained again. By repeating this process, it is possible to determine the parameters C i with the necessary accuracy.
【0018】[0018]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では次のような問題点がある。However, the conventional method has the following problems.
【0019】(1)一般に(数3)で与えられる関係式
をテーラー展開して(数4)の形をした一次式を得るた
めに、関係式をパラメータについて偏微分する必要があ
る。偏微分を行うために相当高度な数学知識を必要とす
る。換言すると、相当高度な知識を持っている人だけが
従来の非線形最小二乗法を用いることができ、大多数の
人は活用できない。(数3)の関係式は既に多くの場合
与えられている。(1) Generally, in order to obtain a linear expression having the form of (Equation 4) by performing a Taylor expansion of the relational expression given by (Equation 3), it is necessary to partially differentiate the relational expression with respect to parameters. It requires a fairly high level of mathematical knowledge to perform partial differentiation. In other words, only people who have considerable advanced knowledge can be used conventional non-linear least squares method, the majority of people do not take advantage. The relational expression of (Equation 3) is already given in many cases.
【0020】(2)従来の方法では、(数3)のxの変
化する範囲内でパラメータの推定値を用いて、(数3)
から推定した値yiと実測値yi′との差(誤差)がほぼ
等しく分布するようにパラメータの値をきめることがで
きる。しかし、xの変化する範囲内で実測値が大きく変
化する場合、誤差を推定値で割った相対誤差がほぼ等し
く分布するようにパラメータの値をきめた方が良い場合
があるが、従来法で対応できない。(2) In the conventional method, the estimated value of the parameter is used within the range where x in (Equation 3) changes, and (Equation 3)
The value of the parameter can be determined so that the difference (error) between the value y i estimated from the above and the measured value y i ′ is distributed almost equally. However, when the measured value greatly changes within the range where x changes, it may be better to determine the value of the parameter so that the relative error obtained by dividing the error by the estimated value is almost equally distributed. I can not cope.
【0021】(3)パラメータを求めた後で、パラメー
タの有意性を検定しておく必要がある。有意でない場合
はそのパラメータを省略しても良い。従来法では検定法
を与えていない。(3) After obtaining the parameters, it is necessary to test the significance of the parameters. If it is not significant, the parameter may be omitted. The conventional method does not provide a test method.
【0022】本発明は、上記の従来の方法の問題点を解
決するもので、 (1)高度な数学的知識を必要としない。The present invention solves the above-mentioned problems of the conventional method, and (1) does not require advanced mathematical knowledge.
【0023】(2)必要に応じて、実測値と推定値との
差(誤差)を等しく分布させるように、あるいはその誤
差を推定値で割った相対誤差を等しく分布させるように
パラメータを決めること。(2) If necessary, determine parameters so that the difference (error) between the actually measured value and the estimated value is equally distributed, or the relative error obtained by dividing the error by the estimated value is equally distributed. .
【0024】(3)パラメータの有意性の検定方法を与
えること。を目的としている。(3) To provide a method for testing the significance of a parameter. It is an object.
【0025】[0025]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明はある特性yが変数xとパラメータC0,
C1,……,C p との関係式で与えられるとき、n組のデ
ータ(x1,ym1),(x2,ym2),……,(xn,y
mn)から非線形最小二乗法を用いてパラメータの値を求
める場合において、n組のデータ(xi,ymi)とパラ
メータごとに上限値と下限値を入力し、前記パラメータ
ごとに下限値から上限値の間で5つの水準値を決め、前
記パラメータごとの5つの水準値を互いに組合せた各ケ
ースごとに変数xがxiのときの前記関係式から求めた
特性値yeiと実測値ymiの差の二乗値に重み係数Wiを
乗じた値を変数xiのすべてについて計算し、これらの
値の総和を求め、前記各ケースごとの偏差二乗和のうち
最小値が設定値よりも小さいならば、演算を打切るとと
もに、このケースにおける各パラメータの水準値を求め
るべきパラメータの値とし、前記最小値が前記設定値よ
りも大きいならば、その最小値を与える各パラメータの
水準値を含むように上限値と下限値を限定して入力部に
再入力し、前記演算を繰り返し行う。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a certain characteristic y has a variable x and a parameter C 0 ,
C 1, ......, when given by the relation between the C p, n sets of data (x 1, y m1), (x 2, y m2), ......, (x n, y
In the case where the mn) with a nonlinear least squares method obtains the values of the parameters, enter the upper limit value and the lower limit value n sets of data (x i, y mi) and for each parameter, the lower limit for each of the parameters from determining the five level values between the upper limit value, the characteristic value y ei obtained from equation the measured value when the variable x to each of the five each case in combination with one another the level value of each of the parameters x i The value obtained by multiplying the square value of the difference of y mi by the weighting coefficient W i is calculated for all the variables x i , the sum of these values is obtained, and the minimum value of the deviation square sums for each case is smaller than the set value. If the value is also smaller, the calculation is terminated, and the level value of each parameter in this case is set to the value of the parameter to be obtained. If the minimum value is larger than the set value, the level value of each parameter that gives the minimum value To include The upper limit value and the lower limit value are limited and re-input to the input unit, and the above calculation is repeated.
【0026】[0026]
【作用】本発明によれば、偏差二乗和Sが、初めに設定
した値以下になる各パラメータの水準値を求めるべきパ
ラメータの推定値とするのであるから、高度な数学的知
識を必要としない。また誰でもが、本発明により非線形
最小二乗法を用いてパラメータの値を算出することがで
きる。さらに、F分布することを利用して、そのパラメ
ータCiの有意性を検定できる。According to the present invention, since the sum of the squared deviations S is equal to or less than the initially set value, the level value of each parameter is used as the estimated value of the parameter to be obtained, so that sophisticated mathematical knowledge is not required. . Also anyone, the nonlinear <br/> least square method by the present invention it is possible to calculate the value of the parameter used. Furthermore, by utilizing the fact that the F-distribution, can be assayed the significance of the parameter C i.
【0027】[0027]
【実施例】以下本発明の一実施例の演算方法として、抵
抗器の等価回路常数算出の演算方法を例にとって、図面
を参照しながら説明する。図1は、本実施例による抵抗
器の等価回路常数の演算方法のブロック図を示してい
る。図1において、1はデータ入力部、2はパラメータ
演算部、3は偏差二乗和演算部、4は評価部、5は表示
部で、5つの部分から構成されている。また、図2は本
実施例の演算の流れを示すフローチャートである。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a calculation method of an equivalent circuit constant of a resistor according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a block diagram showing a method of calculating an equivalent circuit constant of a resistor according to the present embodiment. In FIG. 1, 1 is a data input unit, 2 is a parameter operation unit, 3 is a deviation square sum operation unit, 4 is an evaluation unit, 5 is a display unit, and is composed of five parts. FIG. 2 is a flowchart showing the flow of the calculation of this embodiment.
【0028】まず、データ入力部1では、測定周波数f
iをかえて測定した抵抗器のインピーダンスの実測値Z
miと測定周波数fiを入力する(i=1,2,3,…
…,n)。nは測定値の数であるが、等価回路を構成し
ているR,L1,L2,Cなどパラメータの数よりも充分
大きくしておく必要がある。また固有技術的に各々のパ
ラメータの真の値を含むと思われる領域の上限値
(KU)と下限値(KL)をパラメータごとに入力する。
この領域を充分に広く設定しておくと、毎回上限値と下
限値を入力する必要はない。First, in the data input section 1, the measurement frequency f
Actual impedance Z of the resistor measured by changing i
Input mi and measurement frequency f i (i = 1, 2, 3,...)
..., n). Although n is the number of measured values, it must be sufficiently larger than the number of parameters such as R, L 1 , L 2 , and C constituting the equivalent circuit. In addition, the upper limit value (K U ) and the lower limit value (K L ) of a region that is considered to include the true value of each parameter due to a unique technique are input for each parameter.
If this area is set sufficiently wide, it is not necessary to input the upper limit and the lower limit each time.
【0029】パラメータ演算部2では等価回路を構成し
ているR,L1,L2,Cなどパラメータごとに、そのパ
ラメータの上限値(KU)と下限値(KL)を用いて5水
準を(数6)のようにきめる。The parameter calculation unit 2 uses the upper limit value (K U ) and the lower limit value (K L ) of each parameter, such as R, L 1 , L 2 , and C, which constitute an equivalent circuit, to obtain five levels. Is determined as (Equation 6).
【0030】[0030]
【数6】 (Equation 6)
【0031】この5水準のきめ方として、等差的な(数
7)の方法と等比的な(数8)の方法がある。As a method of determining the five levels, there are an isometric (Equation 7) method and an isometric (Equation 8) method.
【0032】[0032]
【数7】 (Equation 7)
【0033】[0033]
【数8】 (Equation 8)
【0034】iはパラメータの水準を、Kiはパラメー
タの水準値を表わしている。実際には抵抗器の等価回路
常数を算出する場合は等比的な水準のきめ方が適してい
る。I represents the parameter level, and K i represents the parameter level value. In practice, when calculating the equivalent circuit constant of the resistor, it is appropriate to use an equivalent ratio.
【0035】偏差二乗和演算部3では抵抗器の等価回路
を図3のように表わすことができる。Rは抵抗成分でほ
ぼ直流抵抗値に等しい。L1,Cは抵抗体に起因するイ
ンダクタンス成分とコンデンサ成分である。L2は抵抗
器の端子部によるインダクタンス成分である。抵抗器の
等価回路が図3で表わされるとき、測定周波数fiのイ
ンピーダンスZiは前記の(数2)の形で表わされる。FIG. 3 shows an equivalent circuit of a resistor in the deviation square sum calculation section 3. R is a resistance component and is substantially equal to a DC resistance value. L 1 and C are an inductance component and a capacitor component caused by the resistor. L 2 is the inductance component due to the terminal of the resistor. When the equivalent circuit of the resistor is represented in Figure 3, the impedance Z i of the measuring frequency f i is expressed in the form of the above equation (2).
【0036】各等価回路パラメータR,L1,L2,Cの
5つの水準を組み合わせたケースごとに、測定周波数f
iに対するインピーダンスZ ei を(数2)から求め、こ
のインピーダンスZ ei と測定周波数をfiとしたときの
実測インピーダンスZ mi とから(数9)によりケースご
とに偏差二乗和Sを求める。For each case where the five levels of the equivalent circuit parameters R, L 1 , L 2 , and C are combined, the measurement frequency f
The impedance Z ei for i is determined from ( Equation 2), and the sum of squared deviations S is determined for each case from (Equation 9) from the impedance Z ei and the actually measured impedance Z mi when the measurement frequency is f i .
【0037】[0037]
【数9】 (Equation 9)
【0038】Wiは重み係数で、Wi=1とすると、測定
周波数fiのインピーダンスの実測値Z mi と(数2)か
ら求めた推定値Z ei の差(誤差)が等分散するようにパ
ラメータを算出できる。又、Wi=1/Zei・Zeiとす
ると、この誤差をインピーダンスの推定値(Z ei )で割
った値(相対誤差)が等分散するようにパラメータの値
を算出できる。W i is a weighting factor. If W i = 1, the difference (error) between the actually measured value Z mi of the impedance at the measured frequency f i and the estimated value Z ei obtained from (Equation 2) is equally distributed. Can be calculated. If W i = 1 / Z ei · Z ei , the value of the parameter can be calculated so that the value (relative error) obtained by dividing the error by the estimated value of the impedance ( Z ei ) is equally distributed.
【0039】評価部4では(数9)により各ケースごと
に偏差二乗和Sを求める。Sの最小値をSMIN,最大値
をSMAXとする。等価回路の各パラメータが真の値とな
ったときのSは最小値となるものである。自由度をφと
すると、φはφ=n−4−1と表わされるが、Wi=1
のときS/(φ・R2),Wi=1/(Zei・Zei)のと
き、S/φの平方根はそれぞれ相対誤差を表わす値とな
る。この相対誤差は等価回路の使用目的に応じて決定さ
れるものであるから(数10)のαは初めに与えること
ができる。偏差二乗和の最小値SMINが(数10)を満
足するとき計算を中止し、SMINを与えるケースの各パ
ラメータの水準値を求めるべき値(各パラメータの真の
値の推定値)とする。The evaluation unit 4 obtains the sum of squared deviations S for each case according to (Equation 9). Let the minimum value of S be S MIN and the maximum value be S MAX . When each parameter of the equivalent circuit has a true value, S has a minimum value. When the degree of freedom and phi, phi but is expressed as φ = n-4-1, W i = 1
When S / (φ · R 2 ) and W i = 1 / (Z ei · Z ei ), the square root of S / φ is a value representing a relative error. Since this relative error is determined according to the purpose of use of the equivalent circuit, α in (Equation 10) can be given first. When the minimum value S MIN of the sum of squared deviations satisfies ( Equation 10), the calculation is stopped, and the level value of each parameter in the case of providing S MIN is set to a value to be obtained (estimated value of the true value of each parameter). .
【0040】[0040]
【数10】 (Equation 10)
【0041】なお、(数10)を満足せず(数11)を
満足するとき、パラメータの上限値KUと下限値KLを変
更してパラメータ演算部2に送り同じことを再び行う。It should be noted, again performed when satisfying the restless (11), the same feed by changing the upper limit value K U and the lower limit value K L of the parameter in the parameter calculating unit 2 that the (number 10).
【0042】[0042]
【数11】 [Equation 11]
【0043】βは偏差二乗和の計算精度に関係する値で
初めに設定できる。SMINを与えるパラメータの水準が
i=2〜4のとき、新しい上限値K1UをK1U=Ki+1と
し、新しい下限値K1LをK1L=Ki-1とする。またSMIN
を与えるパラメータの水準が1又は5のとき新しい上限
値K1U,下限値K1Lをそれぞれ(数12)と表わす。Β is a value related to the calculation accuracy of the sum of squared deviations and can be initially set. When the parameter level giving S MIN is i = 2 to 4, the new upper limit K 1U is set to K 1U = K i + 1 and the new lower limit K 1L is set to K 1L = K i-1 . Also S MIN
When the level of the parameter that gives is 1 or 5, the new upper limit K 1U and the new lower limit K 1L are respectively expressed by (Equation 12).
【0044】[0044]
【数12】 (Equation 12)
【0045】(数12)でkはk≧0とし、SMINを与
えるパラメータの水準が連続してi=1又はi=5とな
ったとき大きくなるように、またi=2〜4のときは小
さくなるようにする。なお、(数10),(数11)の
何れも満足しないときは、等価回路常数を推定できない
として計算を打切る。In equation (12), k is k ≧ 0, and the level of the parameter giving S MIN is increased when i = 1 or i = 5 continuously, and when i = 2 to 4, Should be small. If none of (Equation 10) and (Equation 11) are satisfied, the calculation is terminated because the equivalent circuit constant cannot be estimated.
【0046】表示部5では等価回路常数の求めるべき値
(パラメータの真の値の推定値)と計算時間、計算回数
などを表示する。The display unit 5 displays a value to be obtained for the equivalent circuit constant (estimated value of the true value of the parameter), a calculation time, the number of calculations, and the like.
【0047】以上に述べた方法で等価回路常数の真の値
R0,L10,L20,C0の推定値を求めることができる
が、例として抵抗Rの有意性の検定について考える。測
定周波数fiのときのインピーダンスZ e0i は(数2)を
用いて求めることができるが、これを(数13)のよう
に表わすこととする。The estimated values of the true values R 0 , L 10 , L 20 , and C 0 of the equivalent circuit constants can be obtained by the method described above. As an example, a test for the significance of the resistance R will be considered. The impedance Z e0i at the measurement frequency f i can be obtained using ( Equation 2), which is expressed as ( Equation 13).
【0048】[0048]
【数13】 (Equation 13)
【0049】このときのインピーダンスの実測値Z mi は
測定誤差をεiとすると(数14)のようになる。[0049] is as if the measured value Z mi is the measurement error epsilon i impedance of time (several 14).
【0050】[0050]
【数14】 [Equation 14]
【0051】測定域が広くないとして重み係数WiをWi
=1とする。測定誤差εiは平均値0,標準偏差σの正
規分布N(0,σ2)をする。次に抵抗RをΔRだけ変
化させR=R0+ΔRとしたときのインピーダンスをZi
とする。これをテーラー展開して(数15)を得る。Assuming that the measurement area is not wide, the weight coefficient W i is set to W i
= 1. The measurement error ε i has a normal distribution N (0, σ 2 ) with an average value of 0 and a standard deviation σ. Next, the resistance R is changed by ΔR, and the impedance when R = R 0 + ΔR is Z i.
And This is Taylor-expanded to obtain (Equation 15).
【0052】[0052]
【数15】 (Equation 15)
【0053】これらの(数13),(数14),(数1
5)のZi0,Zmi,Zeiを用いて、(数9)により偏差
二乗和を求める。(Equation 13), (Equation 14), (Equation 1)
Using Z i0 , Z mi , and Z ei of 5), a sum of squared deviations is obtained by ( Equation 9).
【0054】等価回路常数が真の値であるとき偏差二乗
和Sは(数16)に示すように最小値S0となる。また
R=R0+ΔRのときは(数17)に示すようにSRとす
る。When the equivalent circuit constant is a true value, the sum of squared deviations S has a minimum value S 0 as shown in (Equation 16). When R = R 0 + ΔR, S R is set as shown in (Equation 17).
【0055】[0055]
【数16】 (Equation 16)
【0056】[0056]
【数17】 [Equation 17]
【0057】またS0,SRの期待値E(S0),E
(SR)は(数18)のようになる。The expected values E (S 0 ), E of S 0 , S R
(S R ) is as shown in (Equation 18).
【0058】[0058]
【数18】 (Equation 18)
【0059】また(数19)で与えられるF0は、F 0 given by (Equation 19) is
【0060】[0060]
【数19】 [Equation 19]
【0061】Rの効果がないとき、(数18)のE(S
R)の式の右辺第一項は0となるが、このときF0はF分
布をすることがわかる。したがってF表から求めたF値
とF0とを対比することにより、Rの有意性の検定を行
うことができる。When there is no effect of R, E (S) in (Equation 18)
The first term on the right side of the equation of R ) is 0, and it is understood that F 0 has an F distribution at this time. Therefore, the significance of R can be tested by comparing the F value obtained from the table F with F 0 .
【0062】また(数20)が成立するとき危険率αで
「抵抗Rの効果がない」は棄却され、Rの効果があると
考えられる。Further, when (Equation 20) is satisfied, "no effect of resistance R" is rejected at the risk rate α, and it is considered that R has an effect.
【0063】[0063]
【数20】 (Equation 20)
【0064】F(φ,φ,α)は、SR,S0の自由度φ
のF分布の上側αの値である。偏差二乗和SRとS0は、
等価回路常数の真の値の推定値を用いて計算される。他
の回路常数の効果についても同じようにして検定するこ
とができる。F (φ, φ, α) is the degree of freedom φ of S R and S 0.
Is the value of the upper α of the F distribution. The sum of squared deviations S R and S 0 are
It is calculated using an estimate of the true value of the equivalent circuit constant. The effects of other circuit constants can be tested in the same manner.
【0065】これらの検定については、共立出版株式会
社より昭和58年12月10日に発行された工藤昭夫,
上村英樹共著「統計数学」に記されている。For these tests, see Akio Kudo, published by Kyoritsu Shuppan Co., Ltd. on December 10, 1983,
It is written in "Statistical Mathematics" co-authored by Hideki Uemura.
【0066】本実施例においては、1/10W形1MΩ
の炭素皮膜抵抗器の等価回路常数を得るために測定周波
数をかえてインピーダンスの測定を行い(表1)のデー
タを得た。(数9)のWiをWi=1とし、図3の等価回
路の常数を求めた結果は(表2)のようになった。(表
2)の回路常数を用いて(数2)でインピーダンスZ ei
を求め、更に実測インピーダンスZmiとの相対誤差10
0X(Zei−Zmi)/Zei(%)を求めると(表3)の
ようになった。図5はこの(表3)をグラフ化したもの
である。ロは実測値Z mi を、実線は計算から求めた値で
ある。In this embodiment, 1/10 W type 1 MΩ
The impedance was measured by changing the measurement frequency to obtain an equivalent circuit constant of the carbon film resistor described above, and the data shown in Table 1 was obtained. The W i (Equation 9) and W i = 1, the result of obtaining the constants of the equivalent circuit of Figure 3 was as shown in (Table 2). Using the circuit constant of (Table 2), the impedance Z ei is expressed by (Equation 2).
, And a relative error 10 from the measured impedance Z mi.
0X (Z ei -Z mi) / Z ei When seeking (%) was as shown in (Table 3). FIG. 5 is a graph of this (Table 3). B is the measured value Z mi, the solid line is a value obtained from the calculation.
【0067】[0067]
【表1】 [Table 1]
【0068】[0068]
【表2】 [Table 2]
【0069】[0069]
【表3】 [Table 3]
【0070】次に図4にしたがって、等価回路常数の効
果の確認を行う。抵抗Rの効果の確認は、(表2)に示
されている抵抗Rの推定値に対して10%大きい値と小
さい値を用いて別々に、(数16),(数17)で
S0,SRを計算し(数19)によりF0を求めた。10
%小さい場合のF0値をFR(0.9)で、10%大き
い場合のF0値をFR(1.1)で示している。データ
数が17ヶ、推定するパラメータの数が4であるから、
自由度φは、φ=17−4−1=12となる。危険率α
=5%のときのF値はF(12,12,5%)=2.6
9であるから、FR(1.1),FR(0.9)の何れ
もF(12,12,5%)よりも大きく、抵抗Rの効果
のあることがわかる。他の回路常数についても同じよう
にして効果の確認を行なうことができる。結果は(表
4)のようになったが、インダクタL1,L2の効果は認
められない。Next, the effect of the equivalent circuit constant will be confirmed with reference to FIG. Determination of the result of the resistance R is, independently using 10% greater and low values for the estimated value of the resistance R shown in (Table 2), (number 16), S 0 in equation (17) , S R were calculated (Equation 19) to obtain F 0 . 10
The F 0 value when it is smaller by% is indicated by FR (0.9), and the F 0 value when it is 10% larger is indicated by FR (1.1). Since the number of data is 17 and the number of estimated parameters is 4,
The degree of freedom φ is φ = 17-4-1 = 12. Risk factor α
F value when F = 5% is F (12, 12, 5%) = 2.6.
Since it is 9, both FR (1.1) and FR (0.9) are larger than F (12, 12, 5%), and it can be seen that there is an effect of the resistance R. The effect can be confirmed in the same manner for other circuit constants. The results are as shown in (Table 4), but the effect of the inductors L 1 and L 2 is not recognized.
【0071】[0071]
【表4】 [Table 4]
【0072】次にインダクタL1,L2は効果がないの
で、これらを省略した図6の等価回路を用いて同じよう
にして等価回路常数を求めた。この場合のインピーダン
スZ ei の計算式は(数21)となる。Next, since the inductors L 1 and L 2 have no effect, an equivalent circuit constant was obtained in the same manner using the equivalent circuit of FIG. 6 where these were omitted. The equation for calculating the impedance Z ei in this case is (Equation 21).
【0073】[0073]
【数21】 (Equation 21)
【0074】等価回路常数は(表5)のようになった。
(表5)の結果を用いて、(数21)で求めたインピー
ダンスZeiと実測インピーダンスZmi、相対誤差は(表
6)のようになった。(表3)と(表6)はほとんど一
致していることがわかり、確かにインダクタL1,L2の
効果のないことが確認できた。この例では、(数15)
のΔRとしてΔR=±0.1R0を用いたが、これは固
有技術的に決められるべきものである。The equivalent circuit constants are as shown in (Table 5).
Using the results of (Table 5), the impedance Z ei and the measured impedance Z mi obtained by (Equation 21) and the relative error are as shown in (Table 6). It can be seen that (Table 3) and (Table 6) almost coincide with each other, and it was confirmed that the inductors L 1 and L 2 had no effect. In this example, (Equation 15)
ΔR = ± 0.1R 0 was used as ΔR, but this should be determined from a specific technical point of view.
【0075】[0075]
【表5】 [Table 5]
【0076】[0076]
【表6】 [Table 6]
【0077】以上の例では(数9)の重み係数WiをWi
=1としたので、インピーダンスの計算値Zeiと実測値
Zmiとの差は、測定周波数10kHzを除くと、+3.5
〜4.2kΩの範囲内で分散している(最小二乗法で推
定する場合両端で誤差が大きくなる傾向がある。)。[0077] In the above example the weight coefficient W i of (number 9) W i
= 1, the difference between the calculated impedance value Z ei and the actually measured value Z mi is +3.5 except for the measurement frequency of 10 kHz.
It is dispersed within the range of 4.2 kΩ (errors tend to be large at both ends when estimating by the least squares method).
【0078】次に(数9)の重み係数WiをWi=1/
(Zei・Zei)として、図6の等価回路を用いてR,C
の値を求めた。推定結果は(表7)のようになった。
(表7)の結果を用いて計算で求めたインピーダンスZ
ei と実測値Zmi、及び相対誤差(Zei−Zmi)/Zei×
100(%)を(表8)に示す。(表8)の相対誤差は
3.5〜−5%の範囲で分布している。測定周波数が高
くなると抵抗器のインピーダンスは小さくなるが、(表
6)はWi=1であるからZiとZi′の差(誤差)が等
分散するのに対して、(表8)ではWi=1/(Zmi・
Zmi)であるから、ZeiとZmiの相対誤差が等分散して
いる。Next, the weighting coefficient W i in (Equation 9) is calculated as W i = 1 /
As (Z ei · Z ei ), R and C are calculated using the equivalent circuit of FIG.
Was determined. The estimation result was as shown in (Table 7).
Impedance Z calculated by using the result of (Table 7)
ei and the measured values Z mi, and the relative error (Z ei -Z mi) / Z ei ×
100 (%) is shown in (Table 8). The relative errors in (Table 8) are distributed in the range of 3.5-5%. Although the impedance of the resistor decreases as the measurement frequency increases, the difference (error) between Z i and Z i ′ in (Table 6) is equal because W i = 1, whereas (Table 8) Then, W i = 1 / (Z mi ·
Z mi ), the relative errors between Z ei and Z mi are equally distributed.
【0079】[0079]
【表7】 [Table 7]
【0080】[0080]
【表8】 [Table 8]
【0081】なお本実施例では、抵抗器の等価回路常数
の算出を考えたが、コンデンサやコイルも抵抗器と同じ
図3の等価回路で示されるから、同じようにして等価回
路常数を求めることができる。また(数3)で表わされ
る理論的に誘導されたあるいは経験的に作られたモデル
式は多い。例えば ・ある駆動装置の回転数と故障率の関係 ・ある電気部品の印加電圧と使用周囲温度をパラメータ
としたときの故障率 ・コンデンサの放電特性(電圧の経時変化) ・温度や触媒をパラメータとしたときの反応生成物の時
間変化 等々をあげることができる。In this embodiment, the calculation of the equivalent circuit constant of the resistor is considered. However, since the capacitor and the coil are also shown in the equivalent circuit of FIG. 3 as the resistor, the equivalent circuit constant is calculated in the same manner. Can be. There are many theoretically derived or empirically created model expressions represented by (Equation 3). For example: ・ Relationship between the rotation speed of a certain drive unit and the failure rate ・ Failure rate when the applied voltage of an electric component and the ambient temperature are used as parameters ・ Discharge characteristics of capacitor (voltage change over time) ・ Temperature and catalyst are parameters And the time change of the reaction product when the reaction is performed.
【0082】[0082]
【発明の効果】本発明の非線形最小二乗法によるパラメ
ータ値の算出方法では次の効果がある。It has the following effect in the calculation method of the parameter values by non-linear least square method of the present invention, according to the present invention.
【0083】(1)従来の方法では、偏微分法やテーラ
ー展開など高度な数学的知識を必要としたが、本発明に
よると、高度な数学的知識を必要としない。また既に普
及しているパーソナルコンピュータを用いてパラメータ
の値を算出することができるから、誰でも容易に非線形
最小二乗法を活用できるようになるので、技術の高度化
の点で有益である。且つパーソナルコンピュータで対応
できるから経済的である。(1) In the conventional method, advanced mathematical knowledge such as partial differentiation and Taylor expansion is required. However, according to the present invention, advanced mathematical knowledge is not required. Also since it is possible to calculate the value of the parameter using a personal computer already prevalent anyone so easily be able to take advantage of the non-line-shaped <br/> least squares method, in terms of sophistication of technology It is useful. It is economical because it can be handled by a personal computer.
【0084】(2)偏差二乗和Sの計算式で、重み係数
WiをWi=1又はWi=1/(yei・yei)(又はWi=
1/(Zei・Zei))とすることにより、推定値と実測
値の差(誤差)又は誤差を推定値で割った相対誤差が等
分散するようにできる。実測値があまり大きく変化しな
いときは、誤差が等分散するパラメータの算出方法が必
要となり、実測値が大きく変化する場合は相対誤差が等
分散するパラメータの算出方法が必要となる。Wiを使
い分けることにより両方の場合に対応できる。(2) In the equation for calculating the sum of squared deviations S, the weighting coefficient W i is represented by W i = 1 or W i = 1 / (y ei · y ei ) (or W i =
By setting 1 / (Z ei · Z ei )), the difference (error) between the estimated value and the actually measured value or the relative error obtained by dividing the error by the estimated value can be dispersed uniformly. When the measured value does not change much, a method of calculating a parameter in which the error is equally dispersed is required. When the measured value is largely changed, a method of calculating a parameter in which the relative error is equally dispersed is required. W i can cope with both cases by selectively using.
【0085】(3)パラメータの効果の確認を行なうこ
とができる。回路解析を行う場合、解析時間を短くする
ために、また同じコンピュータで回路解析を行なう場
合、より複雑な回路解析を行なうために、等価回路の効
果のないパラメータを省略することが重要である。本発
明による効果の確認方法はこの点で有効なものである。(3) The effect of the parameter can be confirmed. When performing circuit analysis, it is important to omit parameters having no effect of the equivalent circuit in order to shorten the analysis time, and to perform more complicated circuit analysis when performing circuit analysis using the same computer. The method for confirming the effect according to the present invention is effective in this respect.
【図1】本発明の一実施例の演算方法のブロック図FIG. 1 is a block diagram of a calculation method according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施例の演算方法を用いた非線形最
小二乗法によるパラメータ値算出のフローチャート図Flow chart of the parameter values calculated by nonlinear top <br/> small squares method using the calculation method of an embodiment of the present invention; FIG
【図3】本実施例の抵抗器の等価回路図FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the resistor according to the present embodiment.
【図4】本実施例のパラメータの効果の確認のフローチ
ャート図FIG. 4 is a flowchart for confirming the effect of a parameter according to the embodiment.
【図5】本実施例の求めたインピーダンスの周波数特性
と実測値の関係図FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the frequency characteristics of impedance obtained in the present embodiment and measured values.
【図6】本実施例の抵抗器のインダクタL1,L2を省略
した等価回路図FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of the resistor according to the present embodiment, in which inductors L 1 and L 2 are omitted.
1 データ入力部 2 パラメータ演算部 3 偏差二乗和演算部 4 評価部 5 表示部 1 data input unit 2 parameter operation unit 3 deviation square sum operation unit 4 evaluation unit 5 display unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−75877(JP,A) 特開 昭63−282568(JP,A) 特開 昭64−84362(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-63-75877 (JP, A) JP-A-63-282568 (JP, A) JP-A-64-84362 (JP, A)
Claims (3)
C1,……,Cmとの関係式で与えられるとき、n組のデ
ータ(x1,ym1),(x2,ym2),……,(xn,y
mn)から非線形最小二乗法を用いてパラメータの値を求
める場合において、n組のデータ(xi,ymi)とパラ
メータごとに上限値と下限値を入力し、 前記パラメータごとに下限値から上限値の間で5つの水
準値を決め、 前記パラメータごとの5つの水準値を互いに組合せた各
ケースごとに変数xがxiのときの前記関係式から求め
た特性値yeiと実測値ymiの差の二乗値に重み係数Wi
を乗じた値を変数xiのすべてについて計算し、これら
の値の総和を求め、 前記各ケースごとの偏差二乗和のうち最小値が設定値よ
りも小さいならば、演算を打切るとともに、このケース
における各パラメータの水準値を求めるべきパラメータ
の値とし、前記最小値が前記設定値よりも大きいなら
ば、その最小値を与える各パラメータの水準値を含むよ
うに上限値と下限値を限定して入力部に再入力し、 前記求めるべきパラメータの値を表示する演算方法。1. A characteristic y has a variable x and a parameter C 0 ,
C 1, ......, when given by the relation between C m, n sets of data (x 1, y m1), (x 2, y m2), ......, (x n, y
In the case where the mn) with a nonlinear least squares method obtains the values of the parameters, enter the upper limit value and the lower limit value n sets of data (x i, y mi) and for each parameter, the lower limit for each of the parameters from determining the five level values between the upper limit value, the characteristic value y ei obtained from equation the measured value when the variable x to each of the five each case in combination with one another the level value of each of the parameters x i weighting coefficient W i to the square value of the difference of y mi
Is calculated for all the variables x i , the sum of these values is calculated, and if the minimum value of the sum of squared deviations for each case is smaller than the set value, the operation is terminated and this The level value of each parameter in the case is the value of the parameter to be determined, and if the minimum value is larger than the set value, the upper limit value and the lower limit value are limited to include the level value of each parameter that gives the minimum value. Calculation method for re-inputting the value to the input unit and displaying the value of the parameter to be obtained.
iを、前記関係式から求めた特性値yeiとその実測値y
miの差(誤差)が等分散するようにパラメータの値を求
める場合Wi=1とし、前記特性値yeiと実測値ymiの
差をyeiで割った値(相対誤差)が等分散するようにパ
ラメータの値を求める場合Wi=1/(yei・yei)と
することを特徴とする請求項1記載の演算方法。2. The weighting coefficient W of a deviation square sum operation unit.
i is the characteristic value y ei obtained from the above relational expression and its measured value y
When determining the parameter values so that the difference (error) between mi is equally dispersed, W i = 1, and the value (relative error) obtained by dividing the difference between the characteristic value y ei and the actually measured value y mi by y ei is equal variance. 2. The calculation method according to claim 1, wherein when calculating the value of the parameter, W i = 1 / (y ei · y ei ).
乗和の値S0と、効果の確認を行いたいパラメータの値
だけを上記方法で求めた値から少し変化させて計算した
偏差二乗和の値Siとの比(F0=Si/S0)はF分布す
ることを利用して、そのパラメータの効果の確認(有意
性の検定)をすることを特徴とする請求項1または2に
記載の演算方法。3. The value of the sum of squares deviation S 0 calculated using the value of the parameter and the sum of squares of deviation calculated by slightly changing only the value of the parameter whose effect is to be checked from the value obtained by the above method. The effect of the parameter (confirmation of significance) is confirmed using the fact that the ratio (F 0 = S i / S 0 ) to the value S i is F-distributed. Calculation method described in 1.
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