2013 Fiscal Year Research-status Report
分散評価に基づくデータからの直接的制御器調整法の開発と化学プロセス制御への応用
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25420446
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
増田 士朗 首都大学東京, システムデザイン研究科, 教授 (60219334)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加納 学 京都大学, 情報学研究科, 教授 (30263114)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 直接的制御器調整 / 外乱抑制 / 分散評価 / 制御性能評価監視 / システム同定 / 適応制御 / ＰＩＤ制御 / 化学プロセス制御 |
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| Research Abstract |
本研究では操業中の入出力データから直接的に外乱抑制特性を最適にする制御器パラメータを導出する手法の開発を目的としている．具体的には，不規則に変動する外乱によって生じる制御量の変動を分散によって評価する．これにより，あらたにプラントテストを行う必要がない制御器調整法の開発が期待できる．
本研究に関して，平成25年度は，基本アルゴリズムに関連する論文を和文論文誌に4件投稿(うち,1件は掲載決定)させるとともに，解説記事や技術報告書という形式でも論文を作成し，基本アルゴリズムの内容を広く公表することを行った．また，英文の国際会議論文を9件作成した．そのうち，4件は平成25年度中に発表を行い，3件は平成26年度発表予定となっている．また，2件は査読中である．
研究の内容面の成果としては，まず，CARMA(Controlled Auto Regressive Moving Average) モデルに基づく最小分散制御と一般化最小分散制御に基本アルゴリズムの方法を展開させることを行った．この成果は，研究実施計画で目標としている制御性能評価監視手法への関連付けに役立てることができる．つぎに，制御器パラメータの導出と同時に制御対象のモデルも同時推定する手法を開発することを行った．この成果により，本研究の手法を実際の対象に適用する前にモデル上を用いて特性解析ができるので，研究実施計画で目標としている実用上への展開するときの安定性の向上に役立てることができる．さらに，制御器パラメータを求めるときに行う最適化計算において最適解に収束するための初期パラメータの範囲を特徴づける研究や本研究の手法の先行研究に相当するFRIT(Fictitious Reference Iterative Tuning)法を周波数領域上で設計する手法やオンライン調整する手法への拡張を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成25年度に予定していた基本アルゴリズムに関する内容を論文にまとめ，学会誌や国際会議において発表する点については，学会誌へは4件投稿(うち,1件は掲載決定)させるとともに，解説記事や英文での国際会議論文を7件作成しており，予定通りの取り組みがでてきると評価できる．
また，研究の内容面の進展については，最小分散制御と一般化最小分散制御に基づく制御性能監視手法との関係性を明確することができた．これにより制御系の「診断」から「調整」までの統合を目指すうえで重要な進展をみることができた．さらに，実用時の安定性を確報するための検討も研究計画の中であげていたが，モデルと制御器の同時更新というアプローチによって，本手法によりモデルの同定まで行う手法を与えた．これにより，モデルを用いた特性解析を実際に適用するまえに行うことができるので，本手法を実問題に適用するうえで課題となる安定性の向上が検討できたといえる．
さらに，本研究で開発した手法を化学プラントに適用する取り組みについては，企業技術者との研究会およびミーティングを3回実施しており，化学プロセス制御モデルに関する情報収集を行っている．これにより，本研究で開発した手法を実プロセスを応用展開するうえでの準備を同時に進められているといえる．
以上のことから，本研究の計画どおり，順調に進められていると評価できる．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成25年度の研究により，1) 制御性能評価手法との統合 2) モデル同定との融合による制御系の特性解析 3) 最適化計算の特性解析や周波数領域上での設計，オンライン調整化への拡張などの関連項目における開発 4) 実プラントへの適用に向けた準備 を行うことができ，当初の計画通りの目標を達成できた．
平成26年度では，これらの成果を踏まえ，基本アルゴリズムの拡張を行い，実データによる適用に向けた取り組みを進めていく．具体的には，まず，本手法を適用するうえでの事前情報の取得方法に関する取り組みがあげられる．平成25年度の研究により，本研究が適用できるプラントの条件を明確にできたが，それらの事前情報をいかに取得できるのかが課題となる．また，それらの事前情報を取得されたデータから推定する場合には，その推定誤差による影響も事前に評価する必要が生じる．また，雑音や想定外の外乱やモデル化誤差があった場合にその影響をどのように低減するのか，また，取得するデータの質や量が制御器の性能にどのような影響を与えるのか，などが重要な課題となる．
このように，平成26年度では，実プロセスへの適用に向けた取り組みに力点を置きながら，それを行ううえで必要となる提案手法の改善や理論解析などに取り組む．
また，得られた研究成果の公表にも積極的に取り組み，学術誌への論文投稿や国際会議での発表に加え，講習会での講演，Tutorial Workshop での講義を実施する．さらに，企業技術者との共同研究にも積極的に取り組んでいく．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成25年度は，当初の想定していた以上に新しい研究成果がでたため，平成26年度に掲載が決定することが予想される論文が5件以上になることが予想される．また，国際会議における研究成果発表も7件以上になることが予想される．そのため，平成25年度の予算のうち25万円程度を平成26年度の論文掲載費や海外における研究発表のための渡航費にあてるようにするほうが望ましい．以上の理由で次年度使用額が生じた．
2014年6月24日～27日にフランス，ストラスブルグで開催されるEuropean Control Conference 2014 に参加するため，その渡航費に使用する．また，現在，投稿中の論文の論文掲載費の一部に使用する．
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