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技術 情報処理装置、モデル生成プログラムおよびモデル生成方法

出願人 富士通株式会社
発明者 梅田裕平
出願日 2015年3月2日 (6年11ヶ月経過) 出願番号 2015-040522
公開日 2016年9月5日 (5年5ヶ月経過) 公開番号 2016-162210
状態 特許登録済
技術分野 制御系の試験・監視
主要キーワード 小正方形 フラクタル図形 ヒルベルト曲線 変化パラメータ 重みつき平均 準定常 ガウス過程 空間充填曲線
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

複数のパラメータについての準定常のデータを収集すること。

解決手段

測定条件生成部41は、制御対象の制御に関する複数のパラメータそれぞれの変更可能範囲による空間において、複数のパラメータのうち何れか1つのパラメータのみを1つ前の測定条件から変化させて複数の測定条件を生成する。出力部42は、生成された複数の測定条件の動作指示を順に出力する。取得部43は、出力された動作指示によりパラメータが測定条件に変更された制御対象の状態を示す測定データを取得する。

概要

背景

従来から、制御対象モデルを用いて制御対象をどのように制御するかを設計する制御設計が行われる。この制御設計では、制御対象の制御に用いるパラメータ設定値を変え、制御対象の状態が定常状態となるまで待って制御対象の状態を測定する。そして、制御設計では、測定した測定データを基に、制御対象のモデルを生成する。

しかし、測定条件ごとに、制御対象の状態が定常状態となるまで待って測定を行う場合、測定データの収集に時間がかかる。そこで、準定常計測を行う技術が提案されている。準定常計測では、パラメータの設定値をほぼ定常とみなせる程度の速度で変化させ、取得できる時系列データを定常状態のデータとして使用する。

概要

複数のパラメータについての準定常のデータを収集すること。測定条件生成部41は、制御対象の制御に関する複数のパラメータそれぞれの変更可能範囲による空間において、複数のパラメータのうち何れか1つのパラメータのみを1つ前の測定条件から変化させて複数の測定条件を生成する。出力部42は、生成された複数の測定条件の動作指示を順に出力する。取得部43は、出力された動作指示によりパラメータが測定条件に変更された制御対象の状態を示す測定データを取得する。

目的

一つの側面では、制御対象の制御に複数のパラメータを用いる場合でも該制御対象のモデルを生成できる準定常のデータを収集できる情報処理装置モデル生成プログラムおよびモデル生成方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

制御対象の制御に関する複数のパラメータそれぞれの変更可能範囲による空間において、前記複数のパラメータのうち何れか1つのパラメータのみを1つ前の測定条件から変化させて複数の測定条件を生成する生成部と、前記生成部により生成された複数の測定条件の動作指示を順に出力する出力部と、前記出力部から出力された動作指示により前記パラメータが測定条件に変更された前記制御対象の状態を示す測定データを取得する取得部と、を有することを特徴とする情報処理装置

請求項2

前記生成部は、前記複数のパラメータそれぞれの変更可能範囲を正規化した正規化空間内に配置される空間充填曲線を用いて複数の測定条件を生成することを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。

請求項3

測定条件に対応する測定データが取得されるまでの期間を受け付ける受付部と、前記取得部により取得された測定データに前記受付部により受け付けた期間分前の測定条件を対応付けて格納する格納部と、をさらに有することを特徴とする請求項1または2に記載の情報処理装置。

請求項4

前記格納部は、測定条件の変化するパラメータが変わった場合、パラメータが変わってから前記期間分の測定データを破棄することを特徴とする請求項3に記載の情報処理装置。

請求項5

コンピュータに、制御対象の制御に関する複数のパラメータそれぞれの変更可能範囲による空間において、前記複数のパラメータのうち何れか1つのパラメータのみを1つ前の測定条件から変化させて複数の測定条件を生成し、生成された複数の測定条件の動作指示を順に出力し、出力された動作指示により前記パラメータが測定条件に変更された前記制御対象の状態を示す測定データを取得する処理を実行させることを特徴とするモデル生成プログラム

請求項6

コンピュータが、制御対象の制御に関する複数のパラメータそれぞれの変更可能範囲による空間において、前記複数のパラメータのうち何れか1つのパラメータのみを1つ前の測定条件から変化させて複数の測定条件を生成し、生成された複数の測定条件の動作指示を順に出力し、出力された動作指示により前記パラメータが測定条件に変更された前記制御対象の状態を示す測定データを取得する処理を実行することを特徴とするモデル生成方法

請求項7

コンピュータ上に構築された、制御対象の制御に関する複数のパラメータそれぞれを変数とする空間充填曲線上の点を、該空間充填曲線に沿って移動させ、前記点の移動毎に、移動後の前記点に対応する前記複数のパラメータの各値を基に前記制御対象を制御した際の前記制御対象の状態を示す測定データを取得し、取得した複数の測定データに基づき、前記制御対象の制御モデルを生成する処理をコンピュータが実行することを特徴とするモデル生成方法。

技術分野

0001

本発明は、情報処理装置モデル生成プログラムおよびモデル生成方法に関する。

背景技術

0002

従来から、制御対象モデルを用いて制御対象をどのように制御するかを設計する制御設計が行われる。この制御設計では、制御対象の制御に用いるパラメータ設定値を変え、制御対象の状態が定常状態となるまで待って制御対象の状態を測定する。そして、制御設計では、測定した測定データを基に、制御対象のモデルを生成する。

0003

しかし、測定条件ごとに、制御対象の状態が定常状態となるまで待って測定を行う場合、測定データの収集に時間がかかる。そこで、準定常計測を行う技術が提案されている。準定常計測では、パラメータの設定値をほぼ定常とみなせる程度の速度で変化させ、取得できる時系列データを定常状態のデータとして使用する。

先行技術

0004

孝名子ら、“準定常計測を用いたガソリンエンジンすすモデリング”、第1回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム、2014年

発明が解決しようとする課題

0005

ところで、準定常計測は、パラメータが1つである場合に用いられる。しかし、制御対象は、デバイス等の増加に伴い、制御対象の制御に複数のパラメータを用いる場合がある。このため、複数のパラメータを用いる場合、準定常計測による制御対象のモデルの生成は困難である。

0006

一つの側面では、制御対象の制御に複数のパラメータを用いる場合でも該制御対象のモデルを生成できる準定常のデータを収集できる情報処理装置、モデル生成プログラムおよびモデル生成方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

第1の案では、情報処理装置は、生成部と、出力部と、取得部と、を有する。生成部は、制御対象の制御に関する複数のパラメータそれぞれの変更可能範囲による空間において、複数のパラメータのうち何れか1つのパラメータのみを1つ前の測定条件から変化させて複数の測定条件を生成する。出力部は、生成部により生成された複数の測定条件の動作指示を順に出力する。取得部は、出力部から出力された動作指示によりパラメータが測定条件に変更された制御対象の状態を示す測定データを取得する。

発明の効果

0008

本発明の一の実施態様によれば、制御対象の制御に複数のパラメータを用いる場合でも該制御対象のモデルを生成することができる。

図面の簡単な説明

0009

図1は、システム構成の一例を説明する説明図である。
図2は、情報処理装置の機能的な構成の一例を示す図である。
図3は、正規化空間の一例を示す図である。
図4は、3次元ヒルベルト曲線の一例を示す図である。
図5は、1位から3位の2次元のヒルベルト曲線の一例を示す図である。
図6は、測定データと測定条件の対応付けを説明する図である。
図7は、変化パラメータの変化を説明する図である。
図8は、モデルを生成する流れを模式的に示した図である。
図9は、モデル生成処理の手順の一例を示すフローチャートである。
図10は、モデル生成プログラムを実行するコンピュータの構成の一例を示す説明図である。

0010

以下に、本願の開示する情報処理装置、モデル生成プログラムおよびモデル生成方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施例により、開示技術が限定されるものではない。また、以下に示す実施例は、矛盾を起こさない範囲で適宜組み合わせても良い。

0011

[システム構成]
制御設計では、制御対象のモデルを用いて制御対象をどのように制御するかを設計する。システム1は、制御対象のモデルを生成するシステムである。本実施例では、制御対象をエンジンとし、エンジンの制御設計を行う場合を例に説明する。エンジンの制御設計では、エンジンの制御に使用する数値を決定するため、エンジンの操作によってエンジンの状態がどのように変化するかを測定し、測定された測定データに基づき、エンジンをモデル化する。例えば、エンジンの制御設計では、バルブ開度燃料噴射量の変化により排気ガス燃費がどのように変化するかを測定してモデルを生成する。そして、エンジンの制御設計では、生成されたモデルを用いてエンジンをどのように制御するかを設計する。例えば、エンジンの制御設計では、生成されたモデルから、求められる出力を得つつ、排気ガスや燃費を抑えるにはどのようなバルブ開度や燃料噴射量がよいかを設計する。

0012

図1は、システム構成の一例を説明する説明図である。図1に示すように、システム1は、情報処理装置10と、エンジン11とを有する。

0013

エンジン11は、制御設計の制御対象とされた対象物である。

0014

情報処理装置10は、制御対象とされたエンジン11のモデルを生成する装置である。情報処理装置10は、例えば、パーソナルコンピュータサーバコンピュータなどのコンピュータである。情報処理装置10は、1台のコンピュータとして実装してもよく、また、複数台のコンピュータにより実装しても良い。なお、本実施例では、情報処理装置10を1台のコンピュータとした場合を例に説明する。

0015

情報処理装置10は、エンジン11を各種の測定条件で動作させる。例えば、情報処理装置10は、エンジン11を制御するパラメータに設定する測定条件を変え、エンジン11へ動作指示を出力する。このパラメータは、制御設計においてモデルへの入力情報となる。エンジン11を制御するパラメータとしては、例えば、バルブ開度や燃料噴射量が挙げられる。なお、パラメータは、これに限定されるものではない。

0016

また、情報処理装置10は、各種の測定条件でのエンジン11の状態を示す測定データを取得する。例えば、情報処理装置10は、複数のパラメータのうち何れか1つのパラメータのみを1つ前の測定条件から変化させた各種の測定条件でエンジン11の状態を示す測定データを取得する。この際、情報処理装置10は、測定条件ごとに、1つ前の測定条件から何れか1つのパラメータの値をほぼ定常とみなせる程度のゆっくりな速度で変化させる。情報処理装置10は、何れか1つのパラメータをゆっくりな速度で変化させている間に順次取得される測定データを定常状態のデータとみなして使用する。例えば、情報処理装置10は、バルブ開度や燃料噴射量を1つずつ、ほぼ定常とみなせる程度のゆっくりな速度で変化させ、エンジン11の状態を示す測定データを取得する。測定データとしては、例えば、排気ガスに含まれるNOx(窒素酸化物)、PM(粒子状物質)、CO2(二酸化炭素)の各濃度や、燃費のデータを取得する。

0017

[情報処理装置の構成]
次に、本実施例に係る情報処理装置10について説明する。図2は、情報処理装置の機能的な構成の一例を示す図である。図2に示すように、情報処理装置10は、外部I/F(インタフェース)部20と、入力部21と、表示部22と、記憶部23と、制御部24とを有する。なお、情報処理装置10は、上記の機器以外の他の機器を有してもよい。

0018

外部I/F部20は、他の装置との間で情報の入出力を行うインタフェースである。外部I/F部20としては、USB(Universal Serial Bus)などの各種の入出力ポートLANカードなどのネットワークインタフェースカードを採用できる。

0019

外部I/F部20は、不図示の通信ケーブルを介して他の装置と各種情報送受信する。例えば、外部I/F部20は、エンジン11を制御する不図示の制御装置に対して、測定条件を指定した動作指示を出力する。制御装置は、指定された測定条件でエンジン11を動作させる。制御装置は、エンジン11の状態を所定の周期で測定する。例えば、制御装置は、エンジン11の排気ガスに含まれるNOx、PM、CO2の各濃度や、燃費を16msの周期で測定する。そして、制御装置は、所定の周期で、測定されたエンジン11の状態を示すデータを測定時刻と対応付けて測定データとして出力する。すなわち、制御装置は、測定するごとに、測定データを時系列順に出力する。外部I/F部20は、制御装置から出力された測定データを受信する。

0020

入力部21は、各種の情報を入力する入力デバイスである。入力部21としては、マウスキーボードなどの操作の入力を受け付ける入力デバイスが挙げられる。入力部21は、制御設計に関する各種の情報の入力を受け付ける。例えば、入力部21は、エンジン11を制御するパラメータごとに、パラメータを変更可能な変更可能範囲の入力を受け付ける。また、入力部21は、エンジン11を制御するパラメータごとに、パラメータを変化させる変化速度の入力を受け付ける。また、入力部21は、エンジン11を制御するパラメータごとに、測定条件に対応する測定データが取得されるまでの期間の入力を受け付ける。以下では、測定条件に対応する測定データが取得されるまでの期間を「無駄時間」とも言う。入力部21は、ユーザからの操作入力を受け付け、受け付けた操作内容を示す操作情報を制御部24に入力する。

0021

表示部22は、各種情報を表示する表示デバイスである。表示部22としては、LCD(Liquid Crystal Display)やCRT(Cathode Ray Tube)などの表示デバイスが挙げられる。表示部22は、各種情報を表示する。例えば、表示部22は、操作画面など各種の画面を表示する。

0022

記憶部23は、各種のデータを記憶する記憶デバイスである。例えば、記憶部23は、ハードディスクSSD(Solid State Drive)、光ディスクなどの記憶装置である。なお、記憶部23は、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ、NVSRAM(Non Volatile Static Random Access Memory)などのデータを書き換え可能な半導体メモリであってもよい。

0023

記憶部23は、制御部24で実行されるOS(Operating System)や各種プログラムを記憶する。例えば、記憶部23は、後述するモデル生成処理を実行するプログラムを含む各種のプログラムを記憶する。さらに、記憶部23は、制御部24で実行されるプログラムで用いられる各種データを記憶する。例えば、記憶部23は、測定経路情報30と、測定データ31とを記憶する。

0024

測定経路情報30は、エンジン11を制御するパラメータに設定する測定条件をどのように変更させるかを記憶したデータである。例えば、測定経路情報30には、パラメータについての複数の測定条件が変更する順番に沿って記憶される。

0025

測定データ31は、エンジン11の測定データを記憶したデータである。測定データ31には、測定条件ごとに、測定条件に対応付けて測定データが記憶される。

0026

制御部24は、情報処理装置10を制御するデバイスである。制御部24としては、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)等の電子回路や、ASIC(Application Specific IntegratedCircuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)等の集積回路を採用できる。制御部24は、各種の処理手順を規定したプログラムや制御データを格納するための内部メモリを有し、これらによって種々の処理を実行する。制御部24は、各種のプログラムが動作することにより各種の処理部として機能する。例えば、制御部24は、受付部40と、測定条件生成部41と、出力部42と、取得部43と、格納部44と、モデル生成部45とを有する。

0027

受付部40は、各種の受け付けを行う。例えば、受付部40は、制御設計に関する各種の操作指示を受け付ける。例えば、受付部40は、制御設計に関する操作画面を表示部22に表示させ、操作画面からモデルの生成開始を指示する操作指示の入力を受け付ける。また、受付部40は、操作画面からエンジン11を制御するパラメータごとに、パラメータを変更可能な変更可能範囲の入力を受け付ける。また、受付部40は、エンジン11を制御するパラメータごとに、パラメータを変化させる変化速度の入力を受け付ける。また、受付部40は、エンジン11を制御するパラメータごとに、無駄時間の入力を受け付ける。各パラメータの変更可能範は、例えば、エンジン11をモデル化するパラメータの範囲に応じて、ユーザが定める。各パラメータの変化速度は、例えば、各パラメータを個別に変化させてエンジン11の状態の変化を事前にユーザが観察して、エンジン11の状態の変化がほぼ定常とみなせる程度の変化速度に、ユーザが定める。各パラメータの無駄時間は、例えば、各パラメータを個別に変化させてエンジン11の状態の変化を事前にユーザが観察して、ユーザが定める。

0028

測定条件生成部41は、制御対象を制御する複数のパラメータについての複数の測定条件を所定の順序に対応付けて生成する。例えば、測定条件生成部41は、制御対象を制御する複数のパラメータそれぞれの変更可能範囲による空間において、複数のパラメータのうち何れか1つのパラメータのみを1つ前の測定条件から変化させて複数の測定条件を生成する。例えば、測定条件生成部41は、複数のパラメータのうち何れか1つのパラメータのみが1つ前の測定条件から変化する測定条件であって、複数のパラメータの変更可能範囲による空間内を網羅的に変化する複数の測定条件を生成する。例えば、測定条件生成部41は、複数のパラメータそれぞれの変更可能範囲を正規化した正規化空間内に配置される空間充填曲線を用いて複数の測定条件を生成する。空間充填曲線は、複数のパラメータによる空間内を何れか1つのパラメータの値を順次変化させて空間内を網羅的に変化する曲線である。この空間充填曲線として、例えば、ヒルベルト曲線(Hilbert curve)を用いる。

0029

ここで、測定条件を生成する流れを具体例を用いて説明する。測定条件生成部41は、エンジン11を制御するバルブ開度、燃料噴射量それぞれの変更可能範囲をそれぞれ0〜1の範囲に正規化する。図3は、正規化空間の一例を示す図である。バルブ開度、燃料噴射量の変更可能範囲を正規化した正規化空間は、バルブ開度および燃料噴射量が0〜1の範囲の2次元空間となる。測定条件生成部41は、正規化空間内にヒルベルト曲線を配置する。図3の例には、2次元のヒルベルト曲線の一例がしめされている。ヒルベルト曲線は、フラクタル図形の一つで、コの字の軌跡再帰的に繰り返すことによって得られる曲線であり、繰り返しの極限が領域と一致する空間充填曲線の一つである。ヒルベルト曲線は、1パラメータの変化の組み合わせで構成された一筆書きの曲線である。ヒルベルト曲線は、空間充填曲線であることからある程度繰り返しを行ってできる曲線は領域を網羅的に埋め尽くす。また、ヒルベルト曲線は、ほとんどの部分で逆向きの変化をする部分が近くに存在する。ヒルベルト曲線は、何次元の空間でも作成できる。図4は、3次元のヒルベルト曲線の一例を示す図である。

0030

2次元のヒルベルト曲線の構成法の一例を説明する。2次元のヒルベルト曲線は、開始条件の違いから(RUL(n);DLU(n);LDR(n);URD(n))の4通りが存在する。nは、繰り返し回数(位数、order)である。各位数のヒルベルト曲線は、以下の式(1)−(4)に示すルールによって描かれる。

0031

RUL(n)=URD(n-1)→RUL(n-1)↑RUL(n-1)←DLU(n-1) (1)
DLU(n)=LDR(n-1)↓DLU(n-1)←DLU(n-1)↑RUL(n-1) (2)
LDR(n)=DLU(n-1)←LDR(n-1)↓LDR(n-1)→URD(n-1) (3)
URD(n)=RUL(n-1)↑URD(n-1)→URD(n-1)↓LDR(n-1) (4)

0032

ただし、RUL(0)=DLU(0)=LDR(0)=URD(0)=””とする。””は、操作なしを意味する。

0033

具体的にRUL(n)を記述する。ヒルベルト曲線RUL(n)は、正方領域各辺を2n等分して小正方領域に分割し、一番左下の小正方領域の中心から矢印に従って順に隣の正方領域の中心に向かって線分で結んでいくことにより構成される。図5は、1位から3位の2次元のヒルベルト曲線の一例を示す図である。

0034

位数nが1のヒルベルト曲線RUL(1)は、式(1)から以下に示すようになる。

0035

RUL(1)=URD(0)→RUL(0)↑RUL(0)←DLU(0)
=→↑←

0036

このヒルベルト曲線RUL(1)は、正方領域を各辺2等分してできる4つの小正方領域の中心を左下・右下・右上・左上の順に結んだものである。

0037

同様に、位数nが2のヒルベルト曲線RUL(2)は、以下に示すようになる。

0038

RUL(2)=URD(1)→RUL(1)↑RUL(1)←DLU(1)
=(↑→↓)→(→↑←)↑(→↑←)←(↓←↑)
=↑→↓→→↑←↑→↑←←↓←↑

0039

ヒルベルト曲線RUL(2)は、正方領域を各辺4等分してできる16つの小正方領域の中心を一番左下から矢印の順で結んでできる曲線である。

0040

測定条件生成部41は、バルブ開度および燃料噴射量それぞれの変更可能範囲をそれぞれ0〜1の範囲に正規化する。測定条件生成部41は、正規化した2次元の正規化空間の一番左下の小正方形の中心が(0;0)、一番右上の小正方形の中心が(1;1)となるように対応付してヒルベルト曲線を配置する。

0041

測定条件生成部41は、ヒルベルト曲線を配置した正規化空間を、バルブ開度、燃料噴射量それぞれの変更可能範囲の元の空間に戻してヒルベルト曲線を元の空間に対応させる。測定条件生成部41は、元の空間に対応させた曲線に沿って測定条件を生成する。元の空間でも、ヒルベルト曲線に対応する曲線は、何れか1つのパラメータのみが変化している。測定条件生成部41は、曲線に沿って、変化するパラメータの値を、当該パラメータの変化速度で変化させる測定条件を生成する。例えば、測定条件生成部41は、パラメータの変化速度が一秒当たり1である場合、一秒当たりパラメータの値を1変化させる測定条件を生成する。これにより、何れか1つのパラメータのみが1つ前の測定条件から変化し、パラメータそれぞれの変更可能範囲による空間内で各パラメータが網羅的に変化する測定条件が生成される。

0042

測定条件生成部41は、元の空間に対応させた曲線に沿った順序で、生成した測定条件を測定経路情報30に記憶する。すなわち、測定条件生成部41は、変更する順番に対応付けて複数の測定条件を測定経路情報30に記憶する。

0043

出力部42は、外部I/F部20からエンジン11を制御する不図示の制御装置に対して、測定条件を指定した動作指示を出力させる。例えば、出力部42は、測定経路情報30に記憶された順番の順序に沿って、エンジン11を測定条件で動作させる動作指示を出力する。エンジン11は、パラメータが測定条件に変更され、測定条件で動作する。エンジン11は、動作指示により定常とみなせる程度のゆっくりな速度で何れかのパラメータが変化する。外部I/F部20では、パラメータが測定条件に変更されたエンジン11の状態を示す測定データが時系列に受信される。この時系列に受信される測定データは、定常状態のデータと見なすことができる。

0044

取得部43は、外部I/F部20で受信される、エンジン11の状態を示す測定データを取得する。

0045

格納部44は、取得部43により取得された測定データに測定条件を対応付けて測定データ31に格納する。ここで、エンジン11は、測定条件を変更しても反応に時間がかかり、当該測定条件に対応した測定データが取得されるまでに無駄時間がある。

0046

そこで、格納部44は、出力部42から出力される動作指示の測定条件で変化している変化パラメータを特定する。そして、格納部44は、取得部43により取得された測定データに、特定された変化パラメータの無駄時間分前の測定条件を対応付けて測定データ31に格納する。図6は、測定データと測定条件の対応付けを説明する図である。図6の例では、時間1〜6において測定条件をU(1)〜U(6)と変化させている。また、時間1〜6において測定データX(1)〜X(6)が取得されている。図6の例では、無駄時間が3であるものとする。この場合、格納部44は、測定データに3時間分前(3ステップ前)の測定条件を対応付けて格納する。図6の例では、U(1)〜U(6)とX(4)〜X(9)とがそれぞれ対応付けて測定データ31に格納される。これにより、測定データ31には、測定条件ごとに、定常状態とみなせる測定データが記憶される。

0047

ところで、本実施例の測定では、1つのパラメータの無駄時間の間に測定条件の変化パラメータが変わる場合がある。図7は、変化パラメータの変化を説明する図である。図7の例では、変化パラメータが第1のパラメータから第2のパラメータに変わったタイミングを示している。第1のパラメータを変化させているタイミング50の測定データは、無駄時間後のタイミング51で取得される。図7の例では、タイミング51は、第2のパラメータが変化している。このように無駄時間の間に測定条件の変化パラメータが変わると、測定データは、変化パラメータが変わった影響を受けている場合がある。このため、格納部44は、測定条件の変化するパラメータが変わった場合、パラメータが変わってから無駄時間分の測定データを破棄する。図7の例では、格納部44は、変化パラメータが変わったタイミングから第1のパラメータの無駄時間である5測定周期分の測定データを、測定データ31に格納せずに破棄する。これにより、複数のパラメータが変わった影響を受けたおそれがある測定データを除外してモデルを生成できる。このように測定データの破棄を行う場合、ヒルベルト曲線の位数nは、3〜5程度とすることが好ましい。これは、ヒルベルト曲線は位数が高いほど変化パラメータが変わる変化点が多くなり、測定データが多く破棄されてしまうからである。

0048

モデル生成部45は、エンジン11のモデルを生成する。例えば、モデル生成部45は、測定データの種別ごとに、測定データ31に記憶された測定条件と、測定条件に対応する測定データを用いて機械学習を行ってモデルを生成する。例えば、モデル生成部45は、NOx、PM、CO2の濃度や、燃費ごとに、LOLIMOT(Local Linear Model Tree)やガウス過程(Gaussian Process)を用いた回帰分析などにより周辺のデータの重みつき平均を出力する手法を用いてモデルを生成する。これにより、生成されたモデルから様々な測定条件でのNOx、PM、CO2の濃度や、燃費が予測できる。

0049

ここで、具体的な例を用いて説明する。図8は、モデルを生成する流れを模式的に示した図である。情報処理装置10では、受付部40が、エンジン11を制御するパラメータごとに、パラメータの変更可能範囲、パラメータの変化速度およびパラメータの無駄時間の入力を受け付ける。

0050

測定条件生成部41は、エンジン11を制御する複数のパラメータについての複数の測定条件を所定の順序に対応付けて生成する。例えば、測定条件生成部41は、複数のパラメータそれぞれの変更可能範囲を正規化した正規化空間内にヒルベルト曲線を配置し、当該ヒルベルト曲線を空間に対応させた曲線に沿って測定条件を生成する。測定条件生成部41は、曲線に沿って生成した測定条件に、曲線に沿って順番を対応付けて測定経路情報30に記憶する。

0051

出力部42は、測定経路情報30に記憶された順番の順序に沿って、エンジン11を測定条件で動作させる動作指示を出力する。

0052

取得部43は、エンジン11の状態を示す測定データを取得する。

0053

格納部44は、取得部43により取得された測定データに測定条件を対応付けて測定データ31に格納する。例えば、格納部44は、出力部42から出力される動作指示の測定条件で変化している変化パラメータを特定する。そして、格納部44は、取得部43により取得された測定データに、特定された変化パラメータの無駄時間分前の測定条件を対応付けて測定データ31に格納する。また、格納部44は、測定条件の変化パラメータが変わった場合、変化パラメータが変わってから無駄時間分の測定データを破棄する。

0054

モデル生成部45は、測定データの種別ごとに、測定データ31に記憶された測定条件と、測定条件に対応する測定データを用いて機械学習を行ってモデルを生成する。これにより、生成されたモデルから測定データの種別ごとに各種の測定条件での測定データが予測できるようになる。

0055

ここで、従来の準定常計測では、1つのパラメータについてしか測定データを取得できない。制御対象は、デバイス等の増加に伴い、制御するパラメータを複数有する場合がある。このため、1つのパラメータのみ準定常を用いただけでは、ほかのパラメータとの相関関係表現しきれない。例えば、複数パラメータでは、準定常の条件のゆっくりな速度が変化の向きによって異なる。このため、複数パラメータを同時に変える場合、無限速度設定が必要になり、実質不可能である。また、複数パラメータを同時に変える場合、無駄時間が変化の向きによって異なるため、無駄時間分を補正した対応付けが難しい。このため、従来の準定常計測では、複数のパラメータについての準定常のデータの収集が難しい。パラメータには、非線形性の強いパラメータが存在する場合があり、1つのパラメータの測定データでのみでは精度よいモデルを生成できない。

0056

一方、本実施例に係る情報処理装置10は、制御対象を制御する複数のパラメータのうち何れか1つのパラメータを1つ前の測定条件から変化させる測定条件を生成する。このため、情報処理装置10は、パラメータの変化速度およびパラメータの無駄時間を容易に設定できる。また、本実施例に係る情報処理装置10は、制御対象を制御する複数のパラメータそれぞれの変更可能範囲による空間内を網羅的に変化する測定条件を生成する。このため、情報処理装置10は、非線形性の強いパラメータが存在する場合でも測定データを十分に収集でき、精度よいモデルを生成できる。

0057

[処理の流れ]
次に、本実施例に係る情報処理装置10がモデルを生成するモデル生成処理の流れについて説明する。図9は、モデル生成処理の手順の一例を示すフローチャートである。このモデル生成処理は、所定のタイミング、例えば、操作画面からモデルの生成開始を指示する操作指示の入力を受け付けたタイミングで実行される。

0058

図9に示すように、受付部40は、操作画面からエンジン11を制御するパラメータごとに、パラメータの変更可能範囲、パラメータの変化速度およびパラメータの無駄時間の入力を受け付ける(S10)。

0059

測定条件生成部41は、エンジン11を制御する複数のパラメータについての複数の測定条件を所定の順序に対応付けて生成する(S11)。例えば、測定条件生成部41は、複数のパラメータそれぞれの変更可能範囲を正規化した正規化空間内にヒルベルト曲線を配置し、当該ヒルベルト曲線を空間に対応させた曲線に沿って測定条件を生成する。測定条件生成部41は、曲線に沿って生成した測定条件に、曲線に沿って順番を対応付けて測定経路情報30に記憶する(S12)。

0060

出力部42は、測定経路情報30に記憶された順番の順序に沿って、エンジン11を測定条件で動作させる動作指示を出力する(S13)。取得部43は、測定データを取得する(S14)。取得部43は、取得された測定データに測定条件を対応付けて測定データ31に格納する(S15)。例えば、格納部44は、取得された測定データに、変化パラメータの無駄時間分前の測定条件を対応付けて測定データ31に格納する。また、格納部44は、測定条件の変化パラメータが変わった場合、変化パラメータが変わってから無駄時間分の測定データを破棄する。

0061

モデル生成部45は、測定データの種別ごとに、測定データ31に記憶された測定条件と、測定条件に対応する測定データを用いて機械学習を行ってモデルを生成し(S16)、処理を終了する。

0062

[効果]
上述してきたように、本実施例に係る情報処理装置10は、制御対象の制御に関する複数のパラメータそれぞれの変更可能範囲による空間において、複数のパラメータのうち何れか1つのパラメータのみを1つ前の測定条件から変化させて複数の測定条件を生成する。情報処理装置10は、生成された複数の測定条件の動作指示を順に出力する。情報処理装置10は、出力された動作指示によりパラメータが測定条件に変更された制御対象の状態を示す測定データを取得する。これにより、情報処理装置10は、複数のパラメータについての準定常のデータを収集できる。これにより、情報処理装置10は、制御対象の制御に複数のパラメータを用いる場合でも該制御対象のモデルを生成できる。

0063

また、本実施例に係る情報処理装置10は、複数のパラメータそれぞれの変更可能範囲を正規化した正規化空間内に配置される空間充填曲線を用いて複数の測定条件を生成する。これにより、情報処理装置10は、何れか1つのパラメータのみが1つ前の測定条件から変化し、複数のパラメータそれぞれの変更可能範囲による空間内を網羅的に変化する測定条件を生成できる。

0064

また、本実施例に係る情報処理装置10は、測定条件に対応する測定データが取得されるまでの無駄時間を受け付ける。情報処理装置10は、取得された測定データに、無駄時間分前の測定条件を対応付けて格納する。これにより、情報処理装置10は、測定条件と、当該測定条件に対応する準定常の測定データを対応付けることができる。

0065

また、本実施例に係る情報処理装置10は、測定条件の変化するパラメータが変わった場合、無駄時間分の測定データを破棄する。これにより、情報処理装置10は、複数のパラメータが変わった影響を受けたおそれがある測定データを除外できる。

0066

また、本実施例に係る情報処理装置10は、コンピュータ上に構築された、制御対象の制御に関する複数のパラメータそれぞれを変数とする空間充填曲線上の点を、該空間充填曲線に沿って移動させ、点の移動毎に、移動後の点に対応する複数のパラメータの各値を基に制御対象を制御した際の制御対象の状態を示す測定データを取得する。情報処理装置10は、取得した複数の測定データに基づき、制御対象の制御モデルを生成する。これにより、情報処理装置10は、制御対象の制御に複数のパラメータを用いる場合でも該制御対象のモデルを生成できる。

0067

さて、これまで開示の装置に関する実施例について説明したが、開示の技術は上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、以下では、本発明に含まれる他の実施例を説明する。

0068

例えば、上記実施例では、制御対象をエンジン11とした場合を例示した。しかしながら、これらに限定されるものではない。例えば、制御対象は、測定条件を変更してから制御対象の状態が定常状態に安定するまで時間がかかるものであれば何れでもよい。例えば、制御対象は、アクチュエータや、各種の生産を行うプラント大型機械などであってもよい。

0069

また、上記実施例では、測定データの種別ごとのモデルを生成する場合を例示した。しかしながら、これらに限定されるものではない。例えば、測定データ31に記憶された測定条件と、測定条件に対応する定常状態の測定データを用いて、機械学習を行って複数の種別の測定データを予測するモデルを生成してもよい。例えば、モデル生成部45は、全ての種別の測定データを予測する1つのモデルを生成してもよい。

0070

また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的状態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。例えば、受付部40、測定条件生成部41、出力部42、取得部43、格納部44およびモデル生成部45の各処理部が適宜統合されても良い。さらに、各処理部にて行なわれる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、CPUおよび当該CPUにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

0071

[モデル生成プログラム]
また、上記の実施例で説明した各種の処理は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータシステムで実行することによって実現することもできる。そこで、以下では、上記の実施例と同様の機能を有するプログラムを実行するコンピュータシステムの一例を説明する。最初に、ドライバに対する注意喚起の制御を行うモデル生成プログラムについて説明する。図10は、モデル生成プログラムを実行するコンピュータの構成の一例を示す説明図である。

0072

図10に示すように、コンピュータ400は、CPU(Central Processing Unit)410、HDD(Hard Disk Drive)420、RAM(Random Access Memory)440を有する。これら400〜440の各部は、バス500を介して接続される。

0073

HDD420には上記の受付部40、測定条件生成部41、出力部42、取得部43、格納部44およびモデル生成部45と同様の機能を発揮するモデル生成プログラム420aが予め記憶される。なお、モデル生成プログラム420aについては、適宜分離しても良い。

0074

また、HDD420は、各種情報を記憶する。例えば、HDD420は、OSや発注量の決定に用いる各種データを記憶する。

0075

そして、CPU410が、モデル生成プログラム420aをHDD420から読み出して実行することで、実施例の各処理部と同様の動作を実行する。すなわち、モデル生成プログラム420aは、受付部40、測定条件生成部41、出力部42、取得部43、格納部44およびモデル生成部45と同様の動作を実行する。

0076

なお、上記したモデル生成プログラム420aについては、必ずしも最初からHDD420に記憶させることを要しない。

0077

また、例えば、モデル生成プログラム420aは、コンピュータ400に挿入されるフレキシブルディスクFD)、CD−ROMDVDディスク光磁気ディスクICカードなどの「可搬用の物理媒体」に記憶させても良い。そして、コンピュータ400がこれらからプログラムを読み出して実行するようにしても良い。

実施例

0078

さらには、公衆回線インターネット、LAN、WANなどを介してコンピュータ400に接続される「他のコンピュータ(又はサーバ)」などにプログラムを記憶させておく。そして、コンピュータ400がこれらからプログラムを読み出して実行するようにしても良い。

0079

1 システム
10情報処理装置
11エンジン
20 外部I/F部
21 入力部
22 表示部
23 記憶部
24 制御部
30測定経路情報
31 測定データ
40 受付部
41測定条件生成部
42 出力部
43 取得部
44 格納部
45モデル生成部

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