JP6988950B2 - Simulation methods, simulation programs and simulators - Google Patents
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Description
本開示は、対象の制御に用いる目標値の調整を支援するシミュレーション方法、シミュレーションプログラムおよびシミュレータに関する。 The present disclosure relates to simulation methods, simulation programs and simulators that support the adjustment of target values used to control objects.
制御対象からの観測値が目標値に一致するように制御量を調節する調節器の一つとして、加熱システムに取り付けられる温度調節器がある。 As one of the controllers that adjusts the control amount so that the observed value from the controlled object matches the target value, there is a temperature controller attached to the heating system.
温度調節のための目標温度を加工する技術として、例えば、特許文献1(特開2005−276169号公報)は、目標値と制御対象からの観測量とに基づいて制御プロセスを実行する調節器の前段に設けられて、調節器に対する目標値を加工する装置を開示する。
特許文献2(特開2007−11982号公報)は、目標温度を調整するための調整情報が、調整装置としてのパーソナルコンピュータにおいて算出されて、パーソナルコンピュータから温度調節器に対して通信によって与えられ、温度調節器は、この調整情報に基いて、目標温度を調整する構成を開示する。
As a technique for processing a target temperature for temperature control, for example, Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-276169) describes a controller that executes a control process based on a target value and an observed amount from a controlled object. Disclosed is a device provided in the preceding stage for processing a target value for a regulator.
In Patent Document 2 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-11982), adjustment information for adjusting the target temperature is calculated by a personal computer as an adjusting device, and is given from the personal computer to the temperature controller by communication. The temperature controller discloses a configuration for adjusting the target temperature based on this adjustment information.
温度調節に関して、シミュレーション技術を用いたモデル化および当該モデル化された装置などについての特性評価などが実用化されている。このようなモデルを用いてシミュレーションすることで、実機がなくとも、最適な目標値の検討などを行うことができるので、コスト低減や設計期間の短縮化などを実現できる。 Regarding temperature control, modeling using simulation technology and characteristic evaluation of the modeled device have been put into practical use. By simulating using such a model, it is possible to study the optimum target value without an actual machine, so that it is possible to realize cost reduction and shortening of the design period.
この点に関して、ユーザは、目標値の設計に際して手動で調整したいとのニーズを有する。特許文献2は、実機である温度調節器がなくとも、目標値の調整情報を自動的に算出することで設計しているが、目標値の調整情報の設計に際してユーザの手動調整を可能にする環境は提供していない。 In this regard, the user has a need to make manual adjustments when designing the target value. Patent Document 2 is designed by automatically calculating the adjustment information of the target value even if there is no temperature controller which is an actual machine, but it enables the user to manually adjust the adjustment information of the target value. Does not provide an environment.
本開示は、このような背景に鑑みてなされたものであり、その目的は、対象の制御に用いる目標値を、ユーザが手動で調整可能な環境を提供することである。 The present disclosure has been made in view of such a background, and an object thereof is to provide an environment in which a user can manually adjust a target value used for controlling an object.
本開示の一例は、操作量に従って発熱量を変化させる加熱要素によって加熱される対象の時間的特性をコンピュータがシミュレーションする方法であって、操作量を入力とし、対象の観測量を出力とする対象を示す対象モデルを構成するステップと、時系列の目標値列を用いて対象モデルの入力として第1の時間的特性を算出するとともに、第1の時間的特性の入力に対する対象モデルの出力を第2の時間的特性として算出するステップと、目標値列に対する第2の時間的特性の追従性に基づき、当該目標値列を変更するステップと、変更後の目標値列を用いて、算出するステップを再実施するステップと、変更前の目標値列と再実施するステップにおいて算出された第2の時間的特性とを、共通の時間軸で可視化するためのオブジェクトと、変更後の目標値列を調整するためのユーザ操作を受付ける調整オブジェクトとを含むGUIを出力するステップを含む。 An example of the present disclosure is a method in which a computer simulates the temporal characteristics of an object heated by a heating element that changes the calorific value according to the manipulated variable, and the manipulated variable is input and the observed object is output. The first temporal characteristic is calculated as the input of the target model using the step of constructing the target model indicating A step to calculate as the time characteristic of 2, a step to change the target value column based on the followability of the second time characteristic to the target value sequence, and a step to calculate using the changed target value sequence. An object for visualizing the step of re-implementing, the target value sequence before the change, and the second temporal characteristic calculated in the step of re-execution on a common time axis, and the target value column after the change. Includes a step to output a GUI containing an adjustment object that accepts user operations for adjustment.
この開示によれば、目標値列と算出された第2の時間的特性とを、共通の時間軸で可視化されて提示されるので、ユーザに対して、第2の時間的特性の目標値列に対する追従性を視覚的に与えることができる。さらに、ユーザは、視覚的に得られた追従性を参考にして、変更後の目標値列についての調整量を見積もり、調整オブジェクトを介し、その調整量をシミュレーションに対し入力する操作を行うことができる。これにより、本開示によれば、対象の制御に用いる目標値を、ユーザが手動で調整可能な環境を提供できる。 According to this disclosure, since the target value sequence and the calculated second temporal characteristic are visualized and presented on a common time axis, the target value sequence of the second temporal characteristic is presented to the user. It is possible to visually give the followability to. Furthermore, the user can estimate the adjustment amount for the changed target value sequence by referring to the visually obtained followability, and input the adjustment amount to the simulation via the adjustment object. can. Thereby, according to the present disclosure, it is possible to provide an environment in which the user can manually adjust the target value used for controlling the target.
上述の開示において、可視化するためのオブジェクトは、変更前の目標値列と、再実施するステップにおいて算出された第2の時間的特性と、変更後の目標値列を、共通の時間軸で可視化するためのオブジェクトを含む。 In the above disclosure, the object for visualization visualizes the target value sequence before the change, the second temporal characteristic calculated in the step of re-execution, and the target value sequence after the change on a common time axis. Contains objects to do.
この開示によれば、ユーザに対して、対象のシミュレーションにかかる時間的特性として、変更前の目標値列と、再実施するステップにおいて算出された第2の時間的特性と、変更後の目標値列とを、共通の時間軸で一覧で可視化して提示することができる。 According to this disclosure, as the temporal characteristics of the target simulation for the user, the target value sequence before the change, the second temporal characteristic calculated in the step of re-execution, and the target value after the change are disclosed. Columns can be visualized and presented as a list on a common time axis.
上述の開示において、可視化するためのオブジェクトは、共通の時間軸に経過時間を割当て、当該時間軸に直交する軸に目標値、操作量および観測量を割当てた座標において、目標値列のグラフと、第1の時間的特性を示すグラフと、第2の時間的特性を示すグラフとを含む。 In the above disclosure, the object for visualization is the graph of the target value column at the coordinates where the elapsed time is assigned to the common time axis and the target value, the manipulated variable and the observed amount are assigned to the axis orthogonal to the time axis. , A graph showing a first temporal characteristic and a graph showing a second temporal characteristic are included.
この開示によれば、対象のシミュレーションにかかる時間的特性を提示する態様として、共通の時間軸に経過時間を割当て、当該時間軸に直交する軸に目標値、操作量および観測量を割当てた共通した座標において、目標値列のグラフと、第1の時間的特性を示すグラフと、第2の時間的特性を示すグラフで提示することができる。 According to this disclosure, as an aspect of presenting the temporal characteristics of the target simulation, the elapsed time is assigned to a common time axis, and the target value, the manipulated variable, and the observed amount are assigned to the axis orthogonal to the time axis. It can be presented as a graph of a target value sequence, a graph showing a first temporal characteristic, and a graph showing a second temporal characteristic at the specified coordinates.
上述の開示において、ソミュレーション方法は、追従性を、予め定められた評価関数を用いて評価するステップを、さらに備え、GUIは、さらに、評価関数によって算出された評価値を可視化するためのオブジェクトを含む。 In the above disclosure, the simulation method further comprises a step of evaluating the followability using a predetermined evaluation function, and the GUI further provides a visualization of the evaluation value calculated by the evaluation function. Contains objects.
この開示によれば、ユーザに対して、上記に述べた追従性を、定量的に表す評価値の視覚情報として提供できる。 According to this disclosure, the followability described above can be provided to the user as visual information of the evaluation value quantitatively expressed.
上述の開示において、GUIは、さらに、シミュレーションにおいて追従性を評価する期間を、時間軸が示す経過時間において指定するためのユーザ操作を受付けるオブジェクトを含む。 In the above disclosure, the GUI further includes an object that accepts a user operation to specify a period for evaluating followability in the simulation at the elapsed time indicated by the time axis.
この開示によれば、ユーザは、シミュレーションにおいて追従性を評価する期間を、時間軸が示す経過時間において指定することができる。 According to this disclosure, the user can specify the period for evaluating the followability in the simulation in the elapsed time indicated by the time axis.
上述の開示において、シミュレーション方法は、さらに、調整オブジェクトを介して、変更後の目標値列を調整するためのユーザ操作を受付けたとき、調整後の当該目標値列を用いて、前記算出するステップを再実施するステップを備える。 In the above disclosure, the simulation method further calculates the step using the adjusted target value sequence when a user operation for adjusting the changed target value sequence is received via the adjustment object. Prepare for the step of re-implementing.
この開示によれば、ユーザが、調整オブジェクトを操作して、変更後の目標値列を調整した場合、コンピュータは、調整後の目標値列を用いて対象モデルの入力として第1の時間的特性を算出するとともに、第1の時間的特性の入力に対する対象モデルの出力を第2の時間的特性として算出する処理を実施する。 According to this disclosure, when the user manipulates the adjustment object to adjust the modified target value sequence, the computer uses the adjusted target value sequence as the input of the target model as the first temporal characteristic. Is calculated, and the output of the target model for the input of the first temporal characteristic is calculated as the second temporal characteristic.
上述の開示において、調整オブジェクトは、変更後の目標値列を増減するためのユーザ操作を受付ける第1のオブジェクト、または、数値を入力するためのユーザ操作を受付ける第2のオブジェクトを含む。 In the above disclosure, the adjustment object includes a first object that accepts a user operation for increasing or decreasing the changed target value sequence, or a second object that accepts a user operation for inputting a numerical value.
この開示によれば、調整オブジェクトとして、ユーザに対して、値の増減操作を受付けるオブジェクトまたは直接的に数値を入力する操作を受付けるオブジェクトを提供できる。 According to this disclosure, as an adjustment object, it is possible to provide a user with an object that accepts an operation of increasing / decreasing a value or an object that accepts an operation of directly inputting a numerical value.
上述の開示において、第1のオブジェクトは、共通の時間軸に関連付けて当該時間軸が延びる方向と並行に配置された複数のボタンを含み、各ボタンは、時間軸における当該ボタンの最寄りの目盛りが示す時間に対応する目標値列における目標値を増減するユーザ操作を受付ける。 In the above disclosure, the first object includes a plurality of buttons arranged in parallel with the direction in which the time axis extends in association with a common time axis, and each button has the nearest scale of the button on the time axis. Accepts user operations that increase or decrease the target value in the target value column corresponding to the indicated time.
この開示によれば、ユーザに対して、時間軸の目盛に対応する目標値を調整することを可能にする環境を提供することができる。 According to this disclosure, it is possible to provide an environment that enables the user to adjust the target value corresponding to the scale of the time axis.
上述の開示において、各ボタンは、目標値の上限値から下限値の範囲において当該目標値を増減させるユーザ操作を受付ける。 In the above disclosure, each button accepts a user operation to increase or decrease the target value within the range from the upper limit value to the lower limit value of the target value.
この開示によれば、ユーザがボタンを操作して目標値を増減する場合において、増減後の値が上限または下限を超えるとしても、増減操作後の目標値を上限値〜下限値の範囲に収めることができる。 According to this disclosure, when the user operates a button to increase or decrease the target value, even if the increased / decreased value exceeds the upper limit or the lower limit, the target value after the increase / decrease operation is kept in the range of the upper limit value to the lower limit value. be able to.
上述の開示において、各ボタンは、目標値を予め定められた量で増減させるユーザ操作を受付ける。 In the above disclosure, each button accepts a user operation to increase or decrease the target value by a predetermined amount.
この開示によれば、ユーザがボタンを操作して目標値を増減する場合において、操作毎に、予め定められた量で値を増減させることとができる。 According to this disclosure, when the user operates a button to increase or decrease the target value, the value can be increased or decreased by a predetermined amount for each operation.
上述の開示において、GUIは、さらに、各ボタンが操作されると、当該ボタンの最寄りの目盛りが示す時間に対応する目標値を描画するオブジェクトを含む。 In the above disclosure, the GUI further includes an object that, when each button is operated, draws a target value corresponding to the time indicated by the nearest scale of the button.
この開示によれば、ユーザに対して、操作しようとするボタンの時間軸上の最寄り目盛に対応して目標値を提示できる。 According to this disclosure, it is possible to present the target value to the user corresponding to the nearest scale on the time axis of the button to be operated.
本開示の他の例は、コンピュータにより実行されると、上記に述べたシミュレーション方法を実現するためのシミュレーションプログラムを提供する。 Other examples of the present disclosure provide a simulation program for realizing the simulation method described above when executed by a computer.
本開示の他の例は、上記に述べたシミュレーション方法を実行するためのシミュレータを提供する。 Other examples of the present disclosure provide simulators for performing the simulation methods described above.
本発明によれば、対象を制御するための目標値を、ユーザが手動で調整可能な環境を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an environment in which a user can manually adjust a target value for controlling an object.
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are designated by the same reference numerals and the description thereof will not be repeated.
<A.適用例> <A. Application example>
まず、本発明が適用される場面の一例について説明する。本実施の形態に係るシミュレータ500は、典型的には、パーソナルコンピュータなどの汎用コンピュータに実装される。
First, an example of a situation in which the present invention is applied will be described. The
図1は、実施の形態にかかるシミュレータ500の主要なモジュール構成を示す図である。本開示では、シミュレータは、ワークの生産ラインに備えられるFA(Factory Automation)において、動的に状態が変化する、すなわち時間経過に伴い状態が変化する対象の時間シミュレーションを例示する。ここでは、シミュレーションの対象は、加熱されて状態として温度が変化するワークを例示するが、対象はこれに限定されない。
FIG. 1 is a diagram showing a main module configuration of the
図1を参照して、シミュレータ500は、シミュレーションのためのデータを取得するデータ取得部30、対象を表すモデルを構成するためのワークモデル同定部31、最適な目標値を算出するための目標値最適化部32、GUI(Graphical User Interface)を描画するデータを生成する描画データ生成部33、および描画データに基づきディスプレイ207を駆動することによりGUIを描画(表示)させるディスプレイドライバ34を備える。なお、ディスプレイドライバ34は、シミュレータ500に専用ではなく、コンピュータに汎用的に備えられドライバを利用してもよい。
With reference to FIG. 1, the
シミュレータ500は、操作量MVに従って発熱量を変化させる図示しない加熱要素(後述するヒータ3)によって加熱される対象(後述するワーク60)についての時間的特性を算出(シミュレーション)する。
The
より具体的には、ワークモデル同定部31は、ワーク60を加熱する実機から収集された時間の経過に従い変化する時系列の操作量(実MV)を入力とし、ワークの観測量(ワークの温度)を出力とするワークを示すワークモデルを構成する。当該ワークモデルの出力は、時間の経過に従い変化する時系列の観測量(モデルPV1)を表す。ワークモデルは、加熱によるワーク60の熱伝達特性を表す加熱伝達関数を用いて表される。ワークモデル同定部31は、ワーク60を加熱する実機から収集された時間の経過に従い変化する時系列の観測量(実MV1)を用いて、加熱伝達関数に用いられるパラメータの決定処理を実施し、パラメータを決定することによって加熱伝達関数を構成する。
More specifically, the work
目標値最適化部32は、構成されたワークモデルを用いて最適な目標値を算出する。より具体的には、目標値最適化部32は、データ取得部30から、時間的変化を示す時系列の目標値列(ワークSV(元))を用いてワークモデルの入力として第1の時間的特性(時系列の操作量MV)を算出するとともに、第1の時間的特性の入力に対するワークモデルの出力を第2の時間的特性(時系列のモデル温度(モデルPV1))として算出する(これを、算出ステップという)。なお、第1の時間的特性(操作量MV)の算出には、データ取得部30からのパラメータによって同定された関数によって表される、温度調節器の制御をモデル化したPID制御(Proportional-Integral-Differential Controller)モデルを用いた算出が適用される。PID制御モデルを用いた算出によって、ワークモデルからの出力(後述するモデルPV)を目標値に追従して変化させるための操作量MVが導出される。
The target
目標値最適化部32は、目標値列(ワークSV(元))に対する第2の時間的特性(モデルPV1)の追従性に基づき、当該目標値を変更する。より具体的には、目標値最適化部32は、第2の時間的特性(モデルPV)の値が、目標値列(ワークSV(元))の時間の経過に従う変化に遅れなく追従して変化する追従性を、予め定められた評価関数を用いて評価する。目標値最適化部32は、追従性の評価値に基づき、目標値列を変更し、変更後の目標値列を用いて、上記の算出ステップを再実施する。例えば、目標値最適化部32は、追従性の評価値に基づき、モデルPV1がワークSV(元)に追従するような変更後の目標値列(RSワークSV)を算出し、変更後の目標値列を用いて、上記の算出ステップを再実施する。
The target
シミュレータ500は、さらに、ユーザに対して、変更後の目標値列(RSワークSV)を手動で調整可能にする環境としてGUIを提供する。具体的には、描画データ生成部33は、変更前の目標値列(ワークSV(元))と上記の再実施おいて算出された第2の時間的特性(目標値列のRSワークSVを用いて算出された時系列の値でああるモデルPV1)とを、共通の時間軸で可視化するためのオブジェクトと、変更後の目標値列を調整するためのユーザ操作を受付ける調整オブジェクトとを含むGUIのための描画データを生成する。ディスプレイドライバ34は、描画データに基づきディスプレイ207を駆動することにより、ディスプレイ207に当該GUIを表示させる。
The
ユーザは、ディスプレイ207において視覚化されたオブジェクトから、共通の時間軸で表示される目標値列(ワークSV(元))と第2の時間的特性(RSワークSVを用いて算出されたモデルPV1)の偏差、すなわち追従性を視認できる。さらに、ユーザは、当該偏差から、当該偏差を小さくするような、調整量の目安を取得できる。
The user can use the object visualized on the
ユーザが、調整オブジェクトを操作して変更後の目標値列を調整した場合、目標値最適化部32は、調整後の当該目標値列を受付けて、受付けた当該調整後の目標値列を用いて上記に述べた算出するステップを再実施する。当該再実施の結果を示すGUIがディスプレイ207に表示される。当該再実施の結果を示すGUIにおいて、ユーザは、目標値列(ワークSV(元))と第2の時間的特性(RSワークSVを用いて算出されたモデルPV1)の偏差が、例えば小さくなった場合、すなわち追従性が改善されていることを視認した場合、ユーザは、調整後の目標値列の方が、調整前の目標値列(すなわち変更後の目標値列)よりも、ワーク60の加熱制御のための目標値として適していると判断できる。
When the user operates the adjustment object to adjust the changed target value sequence, the target
図1の構成によれば、加熱時のワーク60の温度を元の目標値列(ワークSV(元))に追従して変化させるような、温度調節器7がヒータ3を制御するための目標値列(RSワークSV)を、GUIを介してユーザが手動で調整可能な環境を提供することができる。以下、この実施の形態のより具体的な応用例について説明する。
According to the configuration of FIG. 1, a target for the
<B.シミュレーションモデルの構成> <B. Simulation model configuration>
図2は、本実施の形態に係る加熱システムの構成の一例を模式的に示す図である。図2の加熱システムは、FB(フィードバック)制御系を採用する。図2に示す加熱システムは、PID制御系を含む。本明細書において、「PID制御系」は、比例動作(Proportional Operation:P動作)を行なう比例要素、積分動作(Integral Operation:I動作)を行なう積分要素、および微分動作(Derivative Operation:D動作)を行なう微分要素のうち、少なくとも一つの要素を含む制御系を総称する用語である。すなわち、本明細書において、PID制御系は、比例要素、積分要素および微分要素のいずれをも含む制御系に加えて、一部の制御要素、例えば比例要素および積分要素のみを含む制御系(PI制御系)なども包含する概念である。 FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of the configuration of the heating system according to the present embodiment. The heating system of FIG. 2 employs an FB (feedback) control system. The heating system shown in FIG. 2 includes a PID control system. In the present specification, the "PID control system" is a proportional element that performs a proportional operation (Proportional Operation: P operation), an integral element that performs an integral operation (Integral Operation: I operation), and a differential operation (Derivative Operation: D operation). It is a general term for a control system including at least one element among the differential elements that perform the above. That is, in the present specification, the PID control system includes not only a control system including any proportional element, an integral element, and a differential element, but also a part of the control elements, for example, a proportional element and an integral element (PI). It is a concept that also includes control systems).
一例として、図2は、温度調節器7としては、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)法により、半導体ウエハに相当するワーク60に各種の機能膜を作成するCVD装置において、CVD処理中の半導体ウエハの温度を目標温度に加熱するヒータ3の温度制御に用いられる温度調節器を、例として挙げることができる。
As an example, FIG. 2 shows that the
図2を参照して、加熱システムは、加熱炉2内でワーク60を加熱するために、温度調節器7と、SSR(Solid State Relay、ソリッドステートリレー)4と、SSR4を介して電源5から電力を供給されるヒータ3と、温度センサ62とを備える。ヒータ3は、典型的には抵抗体であり、供給される電力を熱エネルギーに変換する。温度センサ62は、ヒータ3の発熱による温度を測定する。また、図2では、シミュレーションのための入力データとして、ワーク60の温度を取得するために、ワーク60の裏面に付けられる温度センサ61が設けられる。実機の環境では温度センサ61は備えられない。温度センサ61,62は、熱電対や抵抗測温体(白金抵抗温度計)からなる。
With reference to FIG. 2, the heating system from the
図2のFB制御系では、温度調節器7は、ヒータ3が通電されたことによる発熱の温度が温度センサ62によって測定されて、その測定温度(観測量:Process Value;以下「PV2」とも記す。)が、シミュレーションによる取得された目標値(設定値:Setting Value;以下「SV」とも記す。)と一致するように、操作量(Manipulated Value;以下「MV」とも記す。)を出力する。すなわち、実機においては、温度調節器7は、ヒータ3の制御量PV2が目標値と一致するように操作量MVを決定する。
In the FB control system of FIG. 2, in the
制御工学の分野において、「観測量」は「制御量」に何らかの誤差を含む値として定義されるが、この誤差を無視すれば、「観測量」は制御対象の「制御量」とみなすことができる。そのため、以下の説明において、「制御量」は「観測量」と読み替えてもよい。 In the field of control engineering, "observable amount" is defined as a value containing some error in "control amount", but if this error is ignored, "observable amount" can be regarded as "control amount" of the controlled object. can. Therefore, in the following description, "controlled quantity" may be read as "observed quantity".
温度調節器7は、PID制御系に係る処理を実行することで算出された操作量MVをSSR4に対して出力する。フィードバック制御系において、操作量は0〜100[%]の範囲の値をとり、SSR4は、電源5からヒータ3までの回路を操作量MVに応じたデューティー比(duty ratio)でオン/オフ制御する。例えば、操作量が50[%]であれば、予め定められた制御周期の50[%]の期間がオン(通電状態)にされ、残りの50[%]の期間がオフ(非通電状態)にされる。
The
このように、温度調節器7は、操作量MVを調整することで、ヒータ3の発熱量は、デューティー比に依存することになり、原理的に0〜100[%]の範囲でしか発熱量を調整できない。そのため、PID制御系において算出された操作量MVが100%を超える場合や、0%を下回る場合などには、SSR4およびヒータ3はその操作量MVに沿った動作を行なうことができない。本明細書において、このような状態(MV≧100[%]および/またはMV≦0[%])を操作量が「飽和」していると表現し、温度調節器7のPID制御においては、当該飽和を回避するような処理が実施されることで、操作量MVが飽和する事態を回避している。
In this way, the
本実施の形態では、温度調節器7は、ワーク60の生産ラインに備えられて、生産ラインに備えられる各機器を制御するPLC(Programmable Logic Controller)100と通信する。生産ラインの稼働時は、温度調節器7は、PLC100から目標値SVを示す指令を受信し、受信した指令に従い操作量MVを算出し、算出された操作量MVをSSR4に出力する。これにより、ヒータ3は発熱し、ヒータ3の上に載置されたワーク60はヒータ3からの伝熱によって加熱処理される。温度調節器7は、稼働時において、ヒータ3の測定温度である制御量PV2および操作量MVをPLC100に送信する。これにより、PLC100は、目標値SVに応じた制御量PV2および操作量MVを収集できる。
In the present embodiment, the
なお、本実施の形態では、図2の構成において、シミュレーション用のデータを取得するために、ワーク60に温度センサ61を取付けて、温度センサ61によって測定されるワーク60の測定温度である制御量PV1も取得される。これにより、シミュレータ500は、目標値SVを、制御量PV2よりも、ワーク60の温度をより正確に反映した制御量PV1を用いて導出できるので、ヒータ3の制御量PV2を用いて目標値SVを導出する場合に比べて、ワーク60のCVD処理のためのより適した目標温度を導出できる。
In the present embodiment, in the configuration of FIG. 2, in order to acquire data for simulation, a
<C.温度調節器の構成> <C. Configuration of temperature controller>
図3は、図2の温度調節器7の構成を示す模式図である。図3を参照して、温度調節器7は、入力回路109と、アナログ・デジタル変換部112(以下、「A/D変換部112」とも記す。)と、表示部121と、操作部122と、通信インターフェイス124と、処理部101と、デジタル・アナログ変換部114(以下、「D/A変換部114」とも記す。)と、出力回路116とを含む。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the
入力回路109は、温度センサ62からの測定温度である制御量PV2を受信し、予め定められた範囲の電圧/電流信号を出力する。A/D変換部112は、入力回路109からのアナログ信号をデジタル信号へ変換し、処理部101へ出力する。
The
操作部122は、図2の温度調節器7の筐体の前面に設けられたボタンやスイッチなどを含み、ユーザの操作を受付け、その受付けたユーザ操作を示す情報を処理部101へ出力する。表示部121は、温度調節器7の筐体の前面に設けられたディスプレイやインジケータなどを含み、処理部101における処理の状態を示す情報をユーザへ通知する。別の局面において、操作部122および表示部121は、GUIを提示可能なタッチパネルとして提供されてもよい。
The
通信インターフェイス124は、外部の装置(典型的には、PLC100)との間で各種情報を遣り取りする。通信インターフェイス124は、PLC100からの情報(例えば、目標値SV)を処理部101へ出力する。
The
処理部101は、プロセッサ102と、メモリ104と、プログラムモジュール105とを含む。プログラムモジュール105は、例えばフラッシュメモリなどの不揮発性記憶媒体に格納される。プロセッサ102は、プログラムモジュール105のプログラムを実行することにより、制御量PV2を目標値SVに追従させるような操作量MVを算出する。
The
D/A変換部114は、処理部101で算出された操作量を示すデジタル信号をアナログ信号に変換し、出力回路116へ出力する。出力回路116は、D/A変換部114からのアナログ信号を制御対象(図2に示す例では、SSR4)に応じた信号に成形して出力する。例えば、操作量の0〜100[%]が0〜10[V]の電圧信号に対応する場合には、出力回路116は、この電圧範囲の信号が出力されるように調整する。あるいは、出力回路116は、操作量の値に応じたデューティー比を有するPWM(Pulse Width Modulation)信号を発生する。なお、操作量MVに応じた動作を行なう部位(図1に示す例では、SSR4)をアクチュエータとも記す。
The D /
プログラムモジュール105は、PID制御モジュール166および目標値フィルタ167を含む。目標値フィルタ167は、フィードバック制御系おける目標値特性を決定し、PID制御モジュール166は、フィードバック制御系の特性であるフィードバック特性を決定する。目標値フィルタ167は、目標値の変更に対する応答特性を改善することが目的とされている。温度調節器7では、目標値SVが変更されると、目標値フィルタ167は、制御対象を含む系全体の応答特性に適合した変化率で、目標値を現在値から変更後の値まで徐々に変化させる。これにより、目標値フィルタ167は制御部160の操作量MVの飽和を防止するように作用する。
The
<D.制御システムの構成> <D. Control system configuration>
温度調節器7を接続するPLC100を備える制御システム1の構成を説明する。図4は、本実施の形態に係る制御システム1の構成を示す模式図である。図4を参照して、制御システム1は、ネットワークNWに接続された1または複数のPLC100を含む。PLC100は、ネットワークNWを介してデータを相互に遣り取りすることができる。
The configuration of the
PLC100は、プログラムを実行する主体である処理ユニット10と、処理ユニット10などへ電力を供給する電源ユニット12と、フィールド機器からの信号を遣り取りするIO(Input/Output)ユニット14とを含む。フィールド機器は、例えば、検出センサー6および温度調節器7のアクチュエータなどを含むが、フィールド機器の種類は、これらに限定されない。
The
PLC100にはサポート装置200が脱着自在に接続される。サポート装置200はPLC100で実行されるプログラム(パラメータを含む)を生成する機能、接続先のPLC100の運転状態や各種データの値などをモニタする機能などを有している。さらに、サポート装置200は、ユーザによるプログラムの生成を支援するため、エディタ機能、コンパイル機能、デバック機能、シミュレーション機能などを有し得る。
A
(d1:PLCのハードウェア構成) (D1: PLC hardware configuration)
図5は、図4のPLC100の処理ユニット10のハードウェア構成を示す模式図である。図5を参照して、処理ユニット10は、プロセッサ100と、チップセット103と、メインメモリ104と、不揮発性メモリ106と、GUIを提供し得るタッチパネル108と、USB(Universal Serial Bus)コネクタ110と、システムバスコントローラ120と、システムバスコネクタ130と、ネットワークコントローラ140と、通信コネクタ150と、フィールドネットワークコントローラ151と、フィールド通信コネクタ152とを含む。チップセット103と他のコンポーネントとの間は、各種のバスを介してそれぞれ結合されている。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a hardware configuration of the
プロセッサ100およびチップセット103は、典型的には、汎用的なコンピュータアーキテクチャに準じて構成される。メインメモリ104は、揮発性の記憶領域であり、処理ユニット10への電源投入後にプロセッサ100で実行されるべき各種プログラムを格納する。メインメモリ104は、プロセッサ100による各種プログラムの実行時の作業用メモリとしても使用される。このようなメインメモリ104としては、DRAM(Dynamic Random Access Memory)やSRAM(Static Random Access Memory)といったデバイスが用いられる。
The
不揮発性メモリ106は、リアルタイムOS(Operating System)、システムプログラム、各種アプリケーションプログラム(モジュール)および各種のパラメータを不揮発的に格納する。不揮発性メモリ106は、例えば、HDD(Hard disk Drive)、SSD(Solid State Drive)などを含む。
The
処理ユニット10は、通信インターフェイスとして、システムバスコントローラ120、ネットワークコントローラ140およびフィールドネットワークコントローラ151を有する。これらの通信インターフェイスは、出力データの送信および入力データの受信を行う。システムバスコントローラ120は、システムバスコネクタ130を介してIOユニット14と通信し、ネットワークコントローラ140は通信コネクタ150を介して他のPLCと通信し、フィールドネットワークコントローラ151は、通信コネクタ152を介して温度調節器7などのフィールド機器と通信する。USBコネクタ110は、サポート装置200と処理ユニット10とを接続するための通信インターフェイスである。典型的には、サポート装置200は、プロセッサ100で実行可能なプログラムまたは目標値SVを含むパラメータをUSBコネクタ110を介してPLC100に転送する。また、PLC100は、温度調節器7から受信する操作量MVおよび制御量PV1,PV2などを、USBコネクタ110を介してサポート装置200に転送することができる。
The
別の局面においては、サポート装置200は、PLC100を介さずに、温度調節器7から操作量MVおよび制御量PV1,PV2などを受信することもできる。
In another aspect, the
(d2:サポート装置のハードウェア構成) (D2: Hardware configuration of support device)
図6は、本発明の実施の形態に係るサポート装置200のハードウェア構成の一例を示す模式図である。図6を参照して、サポート装置200は、典型的には、汎用のコンピュータで構成される。なお、メンテナンス性の観点からは、可搬性に優れたノート型のパーソナルコンピュータであってもよい。
FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of the hardware configuration of the
図6を参照して、サポート装置200は、OS(Operating System)を含む各種プログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)201と、BIOSや各種データを格納するROM(Read Only Memory)202と、CPU201でのプログラムの実行に必要なデータを格納するための作業領域を提供するメモリRAM203と、CPU201で実行されるプログラムなどを不揮発的に格納するハードディスク(HDD)204とを含む。
With reference to FIG. 6, the
サポート装置200は、さらに、ユーザからの操作を受付ける操作受付部に相当するキーボード205およびマウス206と、情報をユーザに表示するためのディスプレイ207とを含む。サポート装置200は、PLC100(処理ユニット10)などと通信するための通信インターフェイス(IF)209を含む。サポート装置200は、ディスプレイ207が、ユーザ操作を受付ける操作部と一体的に構成されたタッチパネル217として提供されてもよい。
The
サポート装置200で実行される各種プログラムは、CD−ROM300に格納されて流通する。このCD−ROM300に格納されたプログラムは、CD−ROM(Compact Disk-Read Only Memory)駆動装置208によって読取られ、ハードディスク(HDD)204などへ格納される。あるいは、上位のホストコンピュータなどからネットワークを通じてプログラムをダウンロードするように構成してもよい。HDD204は、シミュレーションプログラム218と、シミュレーションにおいて用いられるデータ群219を格納する。データ群219は、操作量MV、制御量PV1,PV2、目標値SVなどを含み、これらデータは、時間の経過に従い変化する時系列データとして示される。
Various programs executed by the
<E.目標値整形> <E. Target value shaping>
シミュレータ500は、ヒータ3の温度制御のための目標値SVを、ワーク60の制御量PV1を目標値列「ワークSV(元)」に精度良く追従させるような、最適化のために目標値整形(リファレンスシェイピング:RSともいう)を実施することにより整形の目標値「RSワークSV」を導出する。
The
図7(A)と(B)は、本実施の形態にかかるシミュレータ500による目標値整形の一例を示すグラフである。これらグラフは、実験による得られたものであり、横軸に時間(秒)および縦軸に温度(℃)をとって、温度の時間の経過に従う変化を表す。図7(A)のグラフは、生産ラインにおけるCVD処理の過程でワーク60の温度が取るべき経時的な変化を示す目標値列としての「ワークSV(元)」と、シミュレータ500により目標値整形された「RSワークSV」が示される。図7(B)では、図2の環境において、「ワークSV(元)」に基づく操作量MVに従いヒータ3を駆動した場合は「ワークPV(元)」で示される制御量PV1が取得されるのに対し、「RSワークSV」に基づく操作量MVに従いヒータ3を駆動した場合は「ワークPV(RS)」で示される制御量PV1が取得される。
7 (A) and 7 (B) are graphs showing an example of target value shaping by the
図7(B)によれば、「ワークPV(元)」よりも「ワークPV(RS)」の方が、「ワークSV(元)」に対する追従性が高い、すなわち「ワークSV(元)」との偏差を速やかに小さくする。また、目標値列の整形には、ヒータ3の制御量PV2ではなくワーク60の制御量PV1を用いている。したがって、シミュレータ500の目標値整形によれば、CVD処理の過程でワーク60の温度の経時変化を「ワークSV(元)」の変化に精度良く追従させることを可能にする最適化(整形)された「RSワークSV」を取得できる。
According to FIG. 7B, the “work PV (RS)” has a higher followability to the “work SV (original)” than the “work PV (original)”, that is, the “work SV (original)”. The deviation from and is quickly reduced. Further, the control amount PV1 of the
<F.フローチャート> <F. Flowchart>
図8は、本実施の形態にかかる処理の概略を示すフローチャートである。図8を参照して、シミュレータ500は、シミュレーション対象を示すモデルを構成する処理であるモデリング(ステップS1)および目標値のための調整処理(ステップS2)を実施し、調整処理によって取得された目標値列(すなわち「RSワークSV」)をPLC100に転送する。その後、実機による制御(ステップS3)が実施される。ステップS3では、実機の稼働時において、温度調節器7は、PLC100から送信される目標値列「RSワークSV」に基づく指令信号に従った操作量MVを生成しSSR4に出力し、ヒータ3の発熱量を制御する。
FIG. 8 is a flowchart showing an outline of the process according to the present embodiment. With reference to FIG. 8, the
より具体的には、モデリング(ステップS1)では、シミュレータ500は、PLC100と通信することにより、データ取得部30によって、PLC100を介して実機の操作量MVと制御量PV1,PV2とを取得するとともに、元の目標値列を示す「ワークSV(元)」のデータを取得する(ステップS11)。取得される操作量MV、制御量PV1,PV2のデータは、PLC100が、制御周期に同期して、時系列の「ワークSV(元)」のデータを温度調節器7に出力し、温度調節器7が時系列の目標値列「ワークSV(元)」に従い生成した操作量MVの時系列データと、当該操作量MVに従いヒータ3が制御された場合に取得される時系列の制御量PV1,PV2を含む。
More specifically, in modeling (step S1), the
図13は、図8のステップS11でシミュレータ500が取得する操作量MV、制御量PV1および「ワークSV(元)」のデータの一例を示すグラフである。図13では、縦軸に時系列の操作量MVの単位(%)と制御量PV1および「ワークSV(元)」の単位(℃)が取られ、横軸に時間(秒)が取られている。シミュレータ500は、図13のグラフをディスプレイ207に表示させてもよい。
FIG. 13 is a graph showing an example of data of the operation amount MV, the control amount PV1 and the “work SV (original)” acquired by the
また、モデリング(ステップS1)では、シミュレータ500は、ワークモデル同定部31を用いて制御対象モデルのパラメータを同定する(ステップS12)。同定する手順は後述する。
Further, in modeling (step S1), the
次に、調整処理(ステップS2)では、シミュレータ500は、目標値最適化部32により、元の目標値列の「ワークSV(元)」に精度良く追従する最適化された「RSワークSV」を取得する。具体的には、目標値最適化部32は、ステップS1で取得された「ワークSV(元)」を調整処理のパラメータとして設定し(ステップS22)、ステップS12で同定されたソミュレーション対象モデルおよび「ワークSV(元)」を用いて「RSワークSV」を取得する(ステップS23)。ステップS23における目標値設計の手順は後述する。
Next, in the adjustment process (step S2), the
(f1.データ取得) (F1. Data acquisition)
シミュレータ500が、図8のステップS1で取得するデータを図9を参照して説明する。図9は、図2の構成を、データの流れと関連付けながら簡略化して示すブロック図である。
The data acquired by the
図9を参照して、稼働時は、制御周期に同期して、PLC100は元の目標値列である「ワークSV(元)」に従う指令を温度調節器7に出力する。温度調節器7は、「ワークSV(元)」の指令と温度センサ61,62からの制御量PV1,PV2とを用いて、飽和を防止するPID制御の演算を実施することにより、操作量MVを算出する。SSR4は、操作量MVのデューティー比に応じた電力をヒータ3に出力し、ヒータ3は通電により発熱する。ヒータ3の発熱によって、ヒータ3の上に載置されたワーク60は加熱される。温度センサ61および62は、それぞれ、ワーク60およびヒータ3の温度を測定し、測定温度を示す制御量PV1およびPV2を出力する。
With reference to FIG. 9, during operation, the
PLC100は、温度調節器7から、時系列データである目標値列の「ワークSV(元)」と、制御周期に同期した時系列データの操作量MVおよび制御量PV1,PV2を収集し、収集された時系列データをサポート装置200に送信する。サポート装置200のシミュレータ500は、PLC100から取得されたこれら時系列データ221を、例えばHDD204にデータ群219として格納する。
The
(f2.シミュレーション対象モデルのパラメータ同定) (F2. Parameter identification of simulation target model)
図10は、図8のステップS12のワークモデル同定部31の処理を説明する図である。図10を参照して、シミュレータ500は、ステップS11で実機から取得された操作量MV(以下、実MVともいう)と伝達関数パラメータとを用いて、例えば、以下の式1の関数f(s)で表すワーク伝達関数220に従う演算を実施して、算出値として制御量PV1を出力する(ステップS121)。
FIG. 10 is a diagram illustrating the processing of the work
f(s)=K1/((T1・s+1)(T2・s+1)(T3・s+1))…(式1)。なお、(式1)の入力は実MVであり、T1,T2およびT3は時定数であって正の実数、K1は利得(ゲイン)であり正の実数の定数を示し、sはラプラス演算子を示す。 f (s) = K1 / ((T1 · s + 1) (T2 · s + 1) (T3 · s + 1)) ... (Equation 1). The input of (Equation 1) is a real MV, T1, T2 and T3 are time constants and positive real numbers, K1 is a gain (gain) and shows a positive real number constant, and s is a Laplace operator. Is shown.
ワーク伝達関数220は、SSR4およびヒータ3を含むワーク60の加熱要素に対応する制御対象モデルであって、実MVの大きさに応じて制御量PV1を変化させるように作用する関数であればよく、上記の(式1)に限定されない。以下、制御対象モデルを表すワーク伝達関数220によって算出される制御量PV1を、「モデルPV1」ともいう。
The work transfer function 220 may be a controlled target model corresponding to the heating element of the
シミュレータ500は、時系列の値であるモデルPV1を、実PV1を用いて予め定められた関数を用いて評価し、評価値を出力する(ステップS122)。評価値は、例えば、モデルPV1の実PV1に対する追従性を表す値である。
The
シミュレータ500は、ワーク伝達関数220のパラメータ(伝達関数パラメータK1,T1,T2,T3)の最適な値を、例えば山登り法に準じた方法で決定する(ステップS123)。より具体的には、シミュレータ500は、ステップS122の評価値を閾値と比較し、比較結果が、収束条件を満たすと判定すると、ワーク伝達関数220が有するパラメータの値を最適値と決定する。一方、比較結果が収束条件を満たさないと判定すると、ワーク伝達関数220を用いた処理(ステップS121)に戻り、再度、モデルPV1が算出される。シミュレータ500は、ワーク伝達関数220(式1)を用いた演算を再度実施する場合は、(式1)のパラメータK1,T1,T2,T3の少なくとも1つの値を変更して、変更後のパラメータ値を有したワーク伝達関数220によってモデルPV1を算出する(ステップS122、S123)。
The
このように、シミュレータ500は、時系列データである実MVについて、時間ti(i=1,2,3…n)毎に、時間tiの実PV1を用いてステップS121〜S123の処理を繰り返すことにより、ワーク伝達関数220のパラメータを算出する処理を繰り返す。シミュレータ500は、繰り返し処理において収束条件が満たされた時点において、例えば時間tnにおいて取得されたパラメータを有したワーク伝達関数220を、実PV1に対する追従性に優れたモデルPV1を導出可能な最適化されたワークモデルとして同定する。
As described above, the
図14は、図10のステップS12のワークモデル同定において取得されるデータの一例を示すグラフである。図14では、縦軸に実MVの単位(%)とモデルPV1および実PV1の単位(℃)が取られ、横軸に時間(秒)が取られている。図14では、実PV1のグラフと、上記に述べた山登り法による最適パラメータ探索の過程で取得されるモデルPV1のグラフと、実MVのグラフとが共通の時間軸で示される。図14のグラフによれば、モデルPV1は、実PV1に精度良く追従していることから、ステップS12において、最適なパラメータを有したワークモデルが同定できたことが示される。シミュレータ500は、描画データ生成部33およびディスプレイドライバ34を介して、図14のグラフをディスプレイ207に表示させることことができる。
FIG. 14 is a graph showing an example of data acquired in the work model identification in step S12 of FIG. In FIG. 14, the vertical axis represents the unit (%) of the actual MV, the model PV1 and the unit (° C.) of the actual PV1, and the horizontal axis represents the time (seconds). In FIG. 14, the graph of the actual PV1, the graph of the model PV1 acquired in the process of the optimum parameter search by the hill climbing method described above, and the graph of the actual MV are shown on a common time axis. According to the graph of FIG. 14, since the model PV1 accurately follows the actual PV1, it is shown that the work model having the optimum parameters could be identified in step S12. The
シミュレータ500は、ステップS123で同定されたワーク伝達関数220をHDD204等の記憶部に格納する。
The
(f3.目標値の設計) (F3. Design of target value)
図11は、図8のステップS23の目標値最適化部32の処理を説明する図である。図11を参照して、シミュレータ500は、ステップS23では、同定後のワーク伝達関数220を用いて目標値整形を実施する。より具体的には、シミュレータ500は、ステップS22で設定された元の目標値列(すなわち「ワークSV(元)」)を入力する。シミュレータ500は、時間tiをt1、t2、t3…と変化させながら、ワークSV(元)(ti)を用いて、ステップS23の処理を時間ti毎に繰返し実施する。このような繰返し実施により、シミュレータ500は、ワークSV(元)とモデルPV1との差を小さくするような最適のRSワークSVを算出する。
FIG. 11 is a diagram illustrating the processing of the target
シミュレータ500は、時間ti(i=1,2,3,…n)では、目標値整形処理(ステップS231)において、ステップS22からの時間tiにおける「ワークSV(元)」データを「RSワークSV」としてPID制御処理(ステップS232)へ出力する。シミュレータ500は、「RSワークSV」と後述するステップS233からのモデルPV1とを用いて飽和を回避するPID処理を実施することにより、操作量MVを算出する(ステップS232)。このように算出される操作量MVを、モデルMVとも呼ぶ。
In the time ti (i = 1, 2, 3, ... n), the
シミュレータ500は、算出されたモデルMVを入力として、同定後のワーク伝達関数220に従う演算を実施することにより、モデルPV1を算出する(ステップS233)。シミュレータ500は、算出されたモデルPV1を予め定められた評価関数を用いて評価し、評価値を出力する(ステップS234)。予め定められた評価関数は、モデルPV1の「ワークSV(元)」に対する追従性を評価する関数である。シミュレータ500は、最適RSワークSVを決定する(ステップS235)。より具体的には、シミュレータ500は、ステップS234から出力される評価値が所定の収束条件を満たす時点で算出された時系列のモデルPV1、例えば時間tnで収束条件が満たされたとき、時間t1〜tnで算出された時系列のモデルPV1を最適化されたRSワークSVと決定する。
The
シミュレータ500は、最適化されたRSワークSVを決定(探索)できたとき、当該RSワークSVを出力するが、決定できないときはステップS233からのモデルPV1を、目標整形処理(ステップS231)を介して、RSワークSVとしてPID制御の処理(S232)に出力する。シミュレータ500は、最適化されたRSワークSVが決定されるまで、以降のステップS232〜S235の処理を繰返す。
When the
シミュレータ500は、ステップS22から入力する目標値列の「ワークSV(元)」における時間tiのデータについて、収束条件が満たされるまで、ステップS231〜S235の処理を、時間t1、t2、t3…のデータについて繰り返す。これにより、シミュレータ500は、「ワークSV(元)」の時系列データに対応した時系列の最適化されたRSワークSVを取得できる。シミュレータ500は、最適化された「RSワークSV」をHDD204などの記憶部にデータ群291として格納する。
The
図11の処理では、PID制御の処理(ステップS232)から出力されるモデルMVから、モデルPV1の算出に同期して制御量PV2(以下、モデルPV2ともいう)を算出してもよい。より具体的には、シミュレータ500は、ヒータ3の熱伝達特性をモデル化したヒータ伝達関数を用いた演算処理(ステップS236)によって、モデルPV1の算出に同期して、ヒータ3の温度を示すモデルPV2を算出してもよい。本実施の形態では、シミュレータ500は、目標値列の「ワークSV(元)」に対応する時系列のモデルPV2を、例えばディスプレイ207にモニタ表示してもよい。
In the process of FIG. 11, the control amount PV2 (hereinafter, also referred to as model PV2) may be calculated from the model MV output from the PID control process (step S232) in synchronization with the calculation of the model PV1. More specifically, the
<G.シミュレータ500を適用可能な加熱システムの構成>
<G. Configuration of heating system to which
図12は、目標値整形を適用可能な加熱システムの構成の種類を表形式で説明する図である。図12を参照して、加熱システムの構成の種類111として、例えば、カスケード制御211、ワーク温度FB(フィードバック)制御212、ワーク温度FF(フィードフォワード)制御213およびヒータ温度FB(フィードバック)制御214を含む。各種類111に関連付けて、当該種類の加熱システムの構成を採用する実機におけるワーク60の温度センサ61とヒータ3の温度センサ62の有無と、当該加熱システムのためのシミュレータ500の条件を示す。シミュレータ500の条件は、ワーク伝達関数のモデリング1141とヒータ伝達関数のモデリング1151の要否と、RS対象1161と、最適化対象1171とを含む。RS対象1161は、シミュレータ500において整形の対象となる目標温度SVを示す。この目標温度SVは、より具体的には、ヒータ3の目標温度(図12では、ヒータSVと示す)またはワーク60の目標温度(図12では、ワークSVと示す)を示す。最適化対象1171は、目標値評価(ステップS234)において評価の対象となる制御量であって、より具体的には、目標温度SVと算出された制御量PVとの差として、モデルPV1(図12では、ワーク温度誤差と示す)またはモデルPV2(図12では、ヒータ温度誤差と示す)を示す。
FIG. 12 is a diagram illustrating in a table format the types of configurations of a heating system to which target value shaping can be applied. With reference to FIG. 12, as the type 111 of the configuration of the heating system, for example, a cascade control 211, a work temperature FB (feedback) control 212, a work temperature FF (feed forward) control 213, and a heater temperature FB (feedback) control 214 are provided. include. In association with each type 111, the presence / absence of the
本実施の形態にかかるシミュレータ500は、ヒータ伝達関数またはワーク伝達関数220を利用することにより、図12に示す全ての種類のシステム構成について、稼働時に温度センサを備えない加熱システムの部分(ワークまたはヒータ)の温度を最適化するような目標値の設計が可能である。
The
<H.手動による目標値の調整> <H. Manual adjustment of target value>
図15は、本実施の形態にかかる目標値調整のためのGUIの一例を示す図である。図15を参照して、描画データ生成部33は、図15のGUIを描画するための描画データを生成し、ディスプレイドライバ34は、描画データに基づきディスプレイ207を駆動し、ディスプレイ207に図15のGUIを表示させる。
FIG. 15 is a diagram showing an example of a GUI for adjusting a target value according to the present embodiment. With reference to FIG. 15, the drawing
図15のGUIは、時間的変化を示す変更前の目標値列(「ワークSV(元)」)とシミュレータ500により算出された第2の時間的特性(「モデルPV1」)とを、共通の時間軸で可視化するためのオブジェクト(グラフ280)と、目標値最適化部32によって導出される変更後の目標値列(「RSワークSV」)を調整するためのユーザ操作を受付ける調整オブジェクト(スピンボタン270またはスライドバー271)とを含む。
The GUI of FIG. 15 has a common target value sequence before change (“work SV (original)”) indicating a temporal change and a second temporal characteristic (“model PV1”) calculated by the
図15を参照して、グラフ280は、横軸に時間(秒)がとられ、横軸と直交する縦軸に温度(単位℃)および操作量(単位%)が取られる。グラフは、シミュレーションの対象であるワーク60の制御量PV1に関して取得される時間的特性として、例えば、「モデルMV」、「ワークSV(元)」、「モデルPV1」、「RSワークSV」、および「モデルPV2」のそれぞれについて、時間の経過に対応した値(温度、操作量)の変化を示す例えば折れ線グラフを含み、これらは、共通の時間軸で示される。
With reference to FIG. 15, in
上記の可視化するためのオブジェクトであるグラフ280では、少なくとも、目標値列(「ワークSV(元)」)と、第2の時間的特性(「モデルPV1」)と、変更後の目標値(「RSワークSV」)が、共通の時間軸で可視化されることで、ユーザに対して、「ワークSV(元)」に対する「モデルPV1」の偏差の大きさ、すなわち追従性を視覚的に把握するための情報を提供できる。また、「RSワークSV」の時間の経過に伴う値の変化が視覚的に提示されることで、ユーザに対して、追従性が低下している時間帯に該当する「RSワークSV」の値を特定するための情報を提示することができる。
In the
スピンボタン270は、変更後の目標値列(「RSワークSV」)を増減するためのユーザ操作を受付ける第1のオブジェクトに対応する。スピンボタン270は、時間軸に関連付けて当該時間軸が延びる方向と並行に配置された複数のボタンを含む。各ボタンは、時間軸における当該ボタンの最寄りの目盛りが示す時間に対応する目標値(目標値列「RSワークSV」における値)を増減するユーザ操作を受付ける。GUIは、さらに、各ボタンが操作されると、当該ボタンの最寄りの目盛りが示す時間に対応する目標値を描画するオブジェクトを含んでも良い。
The
また、調整オブジェクトは、スピンボタン270に代えて、またはスピンボタン270とともに、数値を入力するためのユーザ操作を受付ける数値入力のダイアログなどの第2のオブジェクトを含んでもよい。
Further, the adjustment object may include a second object such as a numerical input dialog for accepting a user operation for inputting a numerical value in place of the
また、スピンボタン270の各ボタンは、目標値列(「RSワークSV」)の値の予め定められた上限値から下限値の範囲において当該目標値を増減させるユーザ操作を受付けることができるように、GUIは、ボタンに関連して上限値と下限値を表示するとともに、現在値を描画するダイアログボックスのオブジェクトを含んでもよい。これにより、ユーザに対して目標値を調整可能な範囲を視覚的に提示することができる。
Further, each button of the
また、スピンボタン270の各ボタンは、目標値列(「RSワークSV」)の値を予め定められた量で増減させるユーザ操作を受付けるように構成されてもよい。
Further, each button of the
他の局面において、ユーザは、グラフ280における目標値列(「RSワークSV」)の数値調整のために、スライドバー271のスライダー273を操作してもよい。スライドバー271は、スライダー273と、スライダー273がスライド移動可能な領域であるスライダーバー272とを含む。ユーザは、グラフ280の目標値列(「RSワークSV」)のある時間に対応する数値を指定して、スライダー273を、スライダーバー272上を移動させると、移動量に応じて当該数値を調整(変更)できる。GUIは、スライダー273に関連して、目標値列(「RSワークSV」)の現在値、または調整後の値を描画するダイアログボックスのオブジェクトを含んでもよい。また、ユーザは、スピンボタン270の操作とスライダー273の操作とを組み合わせて、グラフの値を調整することもできる。
In another aspect, the user may operate the
シミュレータ500は、調整オブジェクト(スピンボタン270またはスライダー273)を介して、変更後の目標値列(「RSワークSV」)の値を調整するためのユーザ操作を受付けたとき、調整後の当該目標値列を用いて、目標値最適化部32により処理を再実施する。
When the
より具体的には、シミュレータ500は、調整オブジェクトの出力に基づき、GUIによってグラフの数値調整のためのスピンボタン270のユーザ操作の受付が完了した(例えば、エンターキーが操作された)ことを検知すると、シミュレーションを再度実行する。シミュレーションの再度の実行では、シミュレータ500は、スピンボタン270(またはスライダー273)に対するユーザ操作を受付け、目標値最適化部32は受付けられた操作内容に基づき、当該時間に対応する「RSワークSV」における値を調整し、調整後の「RSワークSV」の時系列の目標値列SVを、データ取得部30に出力する。
More specifically, the
データ取得部30はGUIを介して調整後の「RSワークSV」の値である時系列の目標値列SVを受付ける。目標値最適化部32は、図11で述べた処理手順に従い、調整後の時系列の目標値列SVを用いて処理を実行し、描画データ生成部33は、再度実行されたシミュレーションの結果を描画する描画データを生成し、ディスプレイドライバ34は、描画データに基づきディスプレイ207を駆動する。ディスプレイ207は、調整後の列SVを用いたシミュレーション実行結果のグラフ280を含むGUI(図15)を表示する。
The
これにより、シミュレータ500は、ユーザに対し、ユーザによる調整後の目標値列SVを用いたシミュレーション(目標値最適化部32)によって取得された目標値列の「RSワークSV」を含むグラフ280を有したGUIを提示することができる。ユーザは、モデルPV1が「ワークSV(元)」に精度よく追従させるように、再度「RSワークSV」を調整した場合は、シミュレータ500は、ユーザによる調整後の目標値列SVを用いたシミュレーション(目標値最適化部32)を実行する。このようなシミュレーションの繰り返しにより、算出される目標値列「RSワークSV」を、ユーザの調整によって、より最適化することができる。
As a result, the
(h1.評価値の提示) (H1. Presentation of evaluation value)
実施の形態では、モデルPV1の「ワークSV(元)」に対する追従性は、ステップS234(図11)において、予め定められた評価関数を用いて評価されており、GUIは、当該評価関数によって算出された評価値を可視化するためのオブジェクトを含むように構成されてもよい。 In the embodiment, the followability of the model PV1 to the "work SV (original)" is evaluated in step S234 (FIG. 11) using a predetermined evaluation function, and the GUI is calculated by the evaluation function. It may be configured to include an object for visualizing the evaluation value.
図16は、本実施の形態にかかる評価関数が出力する評価値291の表示の一例を示す図である。シミュレータ500は、評価値291を、目標値列「RSワークSV」の調整においてユーザを支援するための情報として提示することができる。より具体的には、シミュレータ500は、評価関数の評価値291をHDD204に格納する。シミュレーション結果のグラフ280が表示される場合、シミュレータ500は、描画データ生成部33を介して、評価値291を表すオブジェクトを表示する。図16では、評価関数の評価値291が可視化されて提示されることで、ユーザに対して、グラフ280が示すモデルPV1が目標値列「ワークSV(元)」に、どの程度追従しているかを示す追従性を定量的に提供できる。ユーザは、評価値291から、「RSワークSV」の調整を行うか否かを判断するための基準を得ることができる。
FIG. 16 is a diagram showing an example of display of the
(h2.シミュレーション時間の調整) (H2. Adjustment of simulation time)
他の局面において、シミュレーションは予め定められたインターバル毎に開始されて、ユーザは、シミュレータ500に与える目標値列「RSワークSV」を、インターバル毎に調整することができる。
In another aspect, the simulation is started at predetermined intervals, and the user can adjust the target value sequence “RS work SV” given to the
図17、図18、図19および図20は、本実施の形態にかかる目標値調整のためのGUIの他の例を示す図である。図17を参照して、描画データ生成部33によって生成された描画データに基づき、ディスプレイ207に、シミュレーション結果を表すグラフ280と、期間292と、調整用データ290とを表示するオブジェクトを有したGUIが表示される。期間292は、ユーザ操作により設定可能な値であって、目標値調整の対象となる期間の開始と終了(例えば、開始は0秒、終了は5400秒)の時間を示す。調整用データ290は、ユーザ操作により設定可能なデータである。具体的には、調整用データ290は、期間292における予め定められたインターバル(例えば、600秒)に従う複数のシミュレーションの開始時間293と、各開始時間293のそれぞれに対応付けて「RSワークSV」の目標値294を含む。
17, FIG. 18, FIG. 19 and FIG. 20 are diagrams showing other examples of the GUI for adjusting the target value according to the present embodiment. With reference to FIG. 17, a GUI having an object for displaying a
シミュレータ500は、図17のGUIを介して受付けたユーザ操作内容に基づく調整用データ290を目標値最適化部32に出力する。目標値最適化部32は、調整用データ290が示す各開始時間tjに対応の調整後「RSワークSV」294と、HDD204に格納されている時間tjに対応した実MVおよび実PV1とをデータ取得部30に出力する。シミュレータ500は、データ取得部30によって取得されたデータを用いて、目標値最適化部32によるシミュレーションを再度実行する。
The
より具体的には、目標値最適化部32は、時間tj毎に、当該時間tjに対応の調整後「RSワークSV」294、実MVおよび実PV1を用いて、時間tj毎の調整後の「RSワークSV」を算出する。描画データ生成部33は、インターバル毎のシミュレーションの結果に基づく描画データを生成し、ディスプレイ207は描画データに基づくGUIを表示する。表示されるGUIでは、シミュレーションの結果は、インターバルに対応した時間tj毎の値を直線で繋いだ折れ線グラフとして表示される。
More specifically, the target
図17の調整用データ290は、インターバルとして600秒(開始時間293は0秒、600秒、1200秒…、5400秒)が示されるが、インターバルは600秒に限定されない。
The
図18では、期間292は0秒〜9600秒を示し、開始時間293によって示されるインターバルは600秒(開始時間293は0秒、600秒、1200秒…、9600秒)のケースにおいて、開始時間293の例えば4200秒に対応の「RSワークSV」294を、ユーザ操作によって166.0から212.1に調整(変更)されている。
In FIG. 18, the
この場合、調整後の「RSワークSV」294を用いたシミュレーションは開始時間293が示すインターバルで実行されて、その実行結果が、図19のグラフ280によって表示される。図19のグラフ280は、図18のグラフ280の場合に比べて、モデルPV1の「ワークSV(元)」に対する追従性が改善されていることが示される。ユーザは、図19のグラフ280から、図19の調整後の「RSワークSV」294を実機の加熱システムを制御するための目標値の候補として決定することができる。
In this case, the simulation using the adjusted "RS work SV" 294 is executed at the interval indicated by the
図18と図19では、ユーザは1個の開始時間293(例えば4200秒)に対応する「RSワークSV」294を調整したが、図20に示すように、複数個の開始時間293(例えば7800秒、8400秒、9000秒および9600秒)のそれぞれに対応する「RSワークSV」294を調整することもできる。調整によって、7800秒、8400秒、9000秒および9600秒に対応する「RSワークSV」294の値は、全て300.0に変更されている。 In FIGS. 18 and 19, the user adjusted the "RS Work SV" 294 corresponding to one start time 293 (eg 4200 seconds), but as shown in FIG. 20, a plurality of start times 293 (eg 7800). It is also possible to adjust the "RS Work SV" 294 corresponding to each of seconds, 8400 seconds, 9000 seconds and 9600 seconds). By adjustment, the values of "RS Work SV" 294 corresponding to 7800 seconds, 8400 seconds, 9000 seconds and 9600 seconds are all changed to 300.0.
図17〜図20に示される調整後「RSワークSV」294で示される目標値を用いたシミュレーションは、シミュレータ500は、インターバルで指定される時間tj毎に図11の処理を実施する。したがって、ユーザは、シミュレーションを実施する時間を、調整用データ290を介して設定するインターバルの長さで調整(変更)することができる。したがって、調整用データ290は、目標値最適化部32がステップS234(図11)においてモデルPV1の「ワークSV(元)」に対する追従性を評価する期間を、グラフ280の時間軸が示す経過時間(すなわち開始時間293)において指定するためのユーザ操作を受付けるオブジェクトとしても機能する。
In the simulation using the target value shown in the adjusted "RS work SV" 294 shown in FIGS. 17 to 20, the
<I.シミュレータ500の実現例>
<I. Realization example of
シミュレータ500を実現するシミュレーションプログラム218は、不揮発的にプログラムを格納するHDD204に格納されて、CPU201は、HDD204に格納されたシミュレーションプログラム218を実行することで、シミュレータ500を実現する。シミュレーションプログラム218は、HDD204に限定されず、RAM203またはCD−ROM300など他の各種の記録媒体に格納されてもよい。これら記憶媒体は、コンピュータその他装置、機械等が記録されたプログラム等の情報を読み取り可能なように、当該プログラム等の情報を、電気的、磁気的、光学的、機械的または化学的作用によって蓄積する媒体である。CPU201は、シミュレーションプログラム218を実行する際は、これら記録媒体に記憶された対象となるプログラムをRAM203に展開する。そして、CPU201は、RAM203に展開された当該プログラムを解釈および実行して、各構成要素を制御する。
The simulation program 218 that realizes the
実施の形態では、シミュレータ500は、シミュレーションプログラム218が実行されることにより提供される構成を例示したが、これらの提供される構成の一部または全部を、専用のハードウェア回路(たとえば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)またはFPGA(Field-Programmable Gate Array)など)を用いて実装してもよい。あるいは、サポート装置200の主要部を、汎用的なアーキテクチャに従うハードウェアを用いて実現してもよい。この場合には、仮想化技術を用いて、用途の異なる複数のOSを並列的に実行させるとともに、各OS上で必要なアプリケーションを実行させるようにしてもよい。
In embodiments, the
この実施の形態では、サポート装置200を、シミュレーションを実施する主体であるシミュレータ500としているが、シミュレーションを実施する主体はサポート装置200に限定されない。例えば、シミュレータ500は、PLC100または温度調節器7に実装されてもよいし、さらに別の主体である、例えば、ネットワーク上のクラウドサーバに実装して、GUIは、クラウドサーバと通信するサポート装置200に実装されるブラウザを介してユーザに提供されてもよい。
In this embodiment, the
<J.付記> <J. Addendum>
上述したような本実施の形態は、以下のような技術思想を含む。 The present embodiment as described above includes the following technical ideas.
[構成1] [Structure 1]
操作量(MV)に従って発熱量を変化させる加熱要素(3)によって加熱される対象(60)の時間的特性をコンピュータ(20)がシミュレーションする方法であって、 A method in which a computer (20) simulates the temporal characteristics of an object (60) heated by a heating element (3) that changes the calorific value according to an operation amount (MV).
前記操作量(MV)を入力とし、前記対象の観測量(PV1)を出力とする前記対象を示す対象モデル(220)を構成するステップと、 A step of constructing a target model (220) indicating the target with the operation amount (MV) as an input and the observation amount (PV1) of the target as an output.
時系列の目標値列(ワークRS(元))を用いて前記対象モデルの入力(MV)として第1の時間的特性を算出するとともに、前記第1の時間的特性の入力に対する前記対象モデルの出力(PV1)を第2の時間的特性として算出するステップ(S232、S233)と、 The first temporal characteristic is calculated as an input (MV) of the target model using a time-series target value sequence (work RS (source)), and the target model is input with respect to the input of the first temporal characteristic. The step (S232, S233) of calculating the output (PV1) as the second temporal characteristic,
前記目標値列に対する前記第2の時間的特性の追従性に基づき、当該目標値列を変更するステップ(S231、S235)と、 The step (S231, S235) of changing the target value sequence based on the followability of the second temporal characteristic to the target value sequence, and
変更後の目標値列を用いて、前記算出するステップを再実施するステップと、 Using the changed target value sequence, the step of re-implementing the above-mentioned calculation step and the step of re-implementing the above calculation step,
変更前の目標値列と前記再実施するステップにおいて算出された前記第2の時間的特性とを、共通の時間軸で可視化するためのオブジェクト(280)と、変更後の目標値列を調整するためのユーザ操作を受付ける調整オブジェクト(270、271)とを含むGUIを出力するステップを含む、シミュレーション方法。
[構成2]
Adjust the object (280) for visualizing the target value sequence before the change and the second temporal characteristic calculated in the step to be re-executed on a common time axis, and the target value sequence after the change. A simulation method comprising outputting a GUI including an adjustment object (270, 271) that accepts user operations for.
[Structure 2]
前記可視化するためのオブジェクトは、変更前の目標値列と、前記再実施するステップにおいて算出された前記第2の時間的特性と、変更後の目標値列を、前記共通の時間軸で可視化するためのオブジェクトを含む、構成1に記載のシミュレーション方法。
[構成3]
The object for visualization visualizes the target value sequence before the change, the second temporal characteristic calculated in the step to be re-executed, and the target value sequence after the change on the common time axis. The simulation method according to
[Structure 3]
前記可視化するためのオブジェクトは、前記共通の時間軸に経過時間を割当て、当該時間軸に直交する軸に前記目標値、前記操作量および前記観測量を割当てた座標において、前記目標値列のグラフと、前記第1の時間的特性を示すグラフと、前記第2の時間的特性を示すグラフとを含む、構成1または2に記載のシミュレーション方法。
[構成4]
The object for visualization is a graph of the target value column at coordinates in which the elapsed time is assigned to the common time axis and the target value, the manipulated variable, and the observed amount are assigned to the axis orthogonal to the time axis. The simulation method according to
[Structure 4]
前記追従性を、予め定められた評価関数を用いて評価するステップ(S234)を、さらに備え、 A step (S234) for evaluating the followability using a predetermined evaluation function is further provided.
前記GUIは、さらに、前記評価関数によって算出された評価値(291)を可視化するためのオブジェクトを含む、構成1から3のいずれか1に記載のシミュレーション方法。
[構成5]
The simulation method according to any one of
[Structure 5]
前記GUIは、さらに、シミュレーションにおいて前記追従性を評価する期間を、前記時間軸が示す経過時間において指定するためのユーザ操作を受付けるオブジェクト(292)を含む、構成4に記載のシミュレーション方法。
[構成6]
The simulation method according to
[Structure 6]
前記調整オブジェクトを介して、変更後の目標値列を調整するためのユーザ操作を受付けたとき、調整後の当該目標値列を用いて、前記算出するステップを再実施するステップを、さらに備える、構成1から5のいずれか1に記載にシミュレーション方法。
[構成7]
When a user operation for adjusting the changed target value sequence is accepted via the adjustment object, the step of re-implementing the calculation step using the adjusted target value sequence is further provided. The simulation method according to any one of
[Structure 7]
前記調整オブジェクトは、 The adjustment object is
前記変更後の目標値を増減するためのユーザ操作を受付ける第1のオブジェクト(270、271)、または、数値を入力するためのユーザ操作を受付ける第2のオブジェクトを含む、構成1から6のいずれか1に記載のシミュレーション方法。
[構成8]
Either
[Structure 8]
前記第1のオブジェクトは、前記共通の時間軸に関連付けて当該時間軸が延びる方向と並行に配置された複数のボタンを含み、 The first object includes a plurality of buttons arranged in parallel with the direction in which the time axis extends in association with the common time axis.
各ボタンは、前記時間軸における当該ボタンの最寄りの目盛りが示す時間に対応する前記目標値列における目標値を増減するユーザ操作を受付ける、構成7に記載のシミュレーション方法。
[構成9]
The simulation method according to
[Structure 9]
前記各ボタンは、前記目標値の上限値から下限値の範囲において当該目標値を増減させるユーザ操作を受付ける、構成8に記載のシミュレーション方法。
[構成10]
The simulation method according to configuration 8, wherein each button accepts a user operation for increasing or decreasing the target value within a range from the upper limit value to the lower limit value of the target value.
[Structure 10]
前記各ボタンは、前記目標値を予め定められた量で増減させるユーザ操作を受付ける、構成8または9に記載のシミュレーション方法。
[構成11]
The simulation method according to
[Structure 11]
前記GUIは、さらに、前記各ボタンが操作されると、当該ボタンの前記最寄りの目盛りが示す時間に対応する前記目標値を描画するオブジェクトを含む、構成8から10のいずれか1に記載のシミュレーション方法。
[構成12]
The simulation according to any one of configurations 8 to 10, further comprising an object that draws the target value corresponding to the time indicated by the nearest scale of the button when each button is operated. Method.
[Structure 12]
コンピュータ(200)により実行されると、構成1から11のいずれか1に記載のシミュレーション方法を実現するためのシミュレーションプログラム(218)。
[構成13]
A simulation program (218) for realizing the simulation method according to any one of
[Structure 13]
構成1から11のいずれか1に記載のシミュレーション方法を実行するためのシミュレータ(500)。
A simulator (500) for executing the simulation method according to any one of
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。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及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。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the description of the embodiments described above, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1 制御システム、3 ヒータ、5 電源、7 温度調節器、30 データ取得部、31 ワークモデル同定部、32 目標値最適化部、33 描画データ生成部、34 ディスプレイドライバ、61,62 温度センサ、200 サポート装置、207 ディスプレイ、218 シミュレーションプログラム、219 データ群、220 ワーク伝達関数、221 時系列データ、270 スピンボタン、271 スライドバー、272 スライダーバー、273 スライダー、280 グラフ、290 調整用データ、291 評価値、292 期間、500 シミュレータ、MV 操作量、PV1,PV2 制御量、SV 目標温度。 1 Control system, 3 Heater, 5 Power supply, 7 Temperature controller, 30 Data acquisition unit, 31 Work model identification unit, 32 Target value optimization unit, 33 Drawing data generation unit, 34 Display driver, 61, 62 Temperature sensor, 200 Support device, 207 display, 218 simulation program, 219 data group, 220 work transfer function, 221 time series data, 270 spin buttons, 271 slide bar, 272 slider bar, 273 slider, 280 graph, 290 adjustment data, 291 evaluation value. , 292 period, 500 simulator, MV operation amount, PV1, PV2 control amount, SV target temperature.
Claims (12)
前記操作量を入力とし、前記対象の観測量を出力とする前記対象を示す対象モデルを構成するステップと、
時系列の目標値列を用いて前記対象モデルの入力として第1の時間的特性を算出するとともに、前記第1の時間的特性の入力に対する前記対象モデルの出力を第2の時間的特性として算出するステップと、
前記目標値列に対する前記第2の時間的特性の追従性に基づき、当該目標値列を変更するステップと、
変更後の目標値列を用いて、前記算出するステップを再実施するステップと、
変更前の目標値列と前記再実施するステップにおいて算出された前記第2の時間的特性とを、共通の時間軸で可視化するためのオブジェクトと、変更後の目標値列を調整するためのユーザ操作を受付ける調整オブジェクトとを含むGUIを出力するステップと、
前記追従性を、予め定められた評価関数を用いて評価するステップと、を含み、
前記GUIは、さらに、前記評価関数によって算出された評価値を可視化するためのオブジェクトと、シミュレーションにおいて前記追従性を評価する期間を、前記時間軸が示す経過時間において指定するためのユーザ操作を受付けるオブジェクトとを含む、シミュレーション方法。 A method in which a computer simulates the temporal characteristics of an object heated by a heating element that changes the amount of heat generated according to the amount of operation.
A step of constructing an object model indicating the object, which uses the manipulated variable as an input and the observed amount of the object as an output.
The first temporal characteristic is calculated as the input of the target model using the target value sequence of the time series, and the output of the target model with respect to the input of the first temporal characteristic is calculated as the second temporal characteristic. Steps to do and
A step of changing the target value sequence based on the followability of the second temporal characteristic to the target value sequence, and
Using the changed target value sequence, the step of re-implementing the above-mentioned calculation step and the step of re-implementing the above calculation step,
An object for visualizing the target value sequence before the change and the second temporal characteristic calculated in the step to be re-executed on a common time axis, and a user for adjusting the target value sequence after the change. Steps to output a GUI, including adjustment objects that accept operations, and
Including a step of evaluating the followability using a predetermined evaluation function, and the like.
The GUI further accepts an object for visualizing the evaluation value calculated by the evaluation function and a user operation for designating a period for evaluating the followability in the simulation in the elapsed time indicated by the time axis. Simulation method, including with objects.
前記変更後の目標値列における目標値を増減するためのユーザ操作を受付ける第1のオブジェクト、または、数値を入力するためのユーザ操作を受付ける第2のオブジェクトを含む、請求項1から4のいずれか1項に記載のシミュレーション方法。 The adjustment object is
Any of claims 1 to 4 , including a first object that accepts a user operation for increasing or decreasing a target value in the changed target value column, or a second object that accepts a user operation for inputting a numerical value. The simulation method according to item 1.
各ボタンは、前記時間軸における当該ボタンの最寄りの目盛りが示す時間に対応する前記目標値を増減するユーザ操作を受付ける、請求項5に記載のシミュレーション方法。 The first object includes a plurality of buttons arranged in parallel with the direction in which the time axis extends in association with the common time axis.
The simulation method according to claim 5 , wherein each button accepts a user operation for increasing or decreasing the target value corresponding to the time indicated by the nearest scale of the button on the time axis.
前記操作量を入力とし、前記対象の観測量を出力とする前記対象を示す対象モデルを構成するステップと、 A step of constructing an object model indicating the object, which uses the manipulated variable as an input and the observed amount of the object as an output.
時系列の目標値列を用いて前記対象モデルの入力として第1の時間的特性を算出するとともに、前記第1の時間的特性の入力に対する前記対象モデルの出力を第2の時間的特性として算出するステップと、 The first temporal characteristic is calculated as the input of the target model using the target value sequence of the time series, and the output of the target model with respect to the input of the first temporal characteristic is calculated as the second temporal characteristic. Steps to do and
前記目標値列に対する前記第2の時間的特性の追従性に基づき、当該目標値列を変更するステップと、 A step of changing the target value sequence based on the followability of the second temporal characteristic to the target value sequence, and
変更後の目標値列を用いて、前記算出するステップを再実施するステップと、 Using the changed target value sequence, the step of re-implementing the above-mentioned calculation step and the step of re-implementing the above calculation step,
変更前の目標値列と前記再実施するステップにおいて算出された前記第2の時間的特性とを、共通の時間軸で可視化するためのオブジェクトと、変更後の目標値列を調整するためのユーザ操作を受付ける調整オブジェクトとを含むGUIを出力するステップと、を含み、 An object for visualizing the target value sequence before the change and the second temporal characteristic calculated in the step to be re-executed on a common time axis, and a user for adjusting the target value sequence after the change. Includes a step to output a GUI, including an adjustment object that accepts operations, and
前記調整オブジェクトは、The adjustment object is
前記変更後の目標値列における目標値を増減するためのユーザ操作を受付ける第1のオブジェクト、または、数値を入力するためのユーザ操作を受付ける第2のオブジェクトを含み、A first object that accepts a user operation for increasing or decreasing the target value in the changed target value column, or a second object that accepts a user operation for inputting a numerical value is included.
前記第1のオブジェクトは、前記共通の時間軸に関連付けて当該時間軸が延びる方向と並行に配置された複数のボタンを含み、The first object includes a plurality of buttons arranged in parallel with the direction in which the time axis extends in association with the common time axis.
各ボタンは、前記時間軸における当該ボタンの最寄りの目盛りが示す時間に対応する前記目標値を増減するユーザ操作を受付ける、シミュレーション方法。A simulation method in which each button receives a user operation for increasing or decreasing the target value corresponding to the time indicated by the nearest scale of the button on the time axis.
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