設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)裝置以及學(xué)習(xí)方法
設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)裝置以及學(xué)習(xí)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)裝置，其即使數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)所需的實際值中有一部分無法獲得時，也能夠適當(dāng)更新構(gòu)成數(shù)學(xué)模型的各函數(shù)的學(xué)習(xí)項。因此，在使用數(shù)學(xué)模型計算機械設(shè)備的設(shè)定值的設(shè)定計算系統(tǒng)中，使用實測值更新數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)項的學(xué)習(xí)裝置具有：學(xué)習(xí)項計算部，其使用實測值計算構(gòu)成數(shù)學(xué)模型的上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)的各學(xué)習(xí)項；實測值判定部，其判定在下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項的計算中，輸入到下游側(cè)函數(shù)的第1實測值是否異常；實際計算值計算部，其在判定為第1實測值為異常時，將來自上游側(cè)函數(shù)的輸出輸入到下游側(cè)函數(shù)，計算從下游側(cè)函數(shù)輸出的實際計算值；以及補充學(xué)習(xí)計算部，其將實際計算值相對于與來自下游側(cè)函數(shù)的輸出相對應(yīng)的第2實測值的誤差分配到上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)的各學(xué)習(xí)項中。
【專利說明】設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)裝置以及學(xué)習(xí)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)裝置以及學(xué)習(xí)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]一般而言，為了決定用來控制例如壓延工廠的工藝生產(chǎn)線等中的機械設(shè)備的設(shè)定值，眾所周知有以下方法，即通過構(gòu)筑數(shù)學(xué)模型，利用公式來表現(xiàn)或重現(xiàn)包含控制對象在內(nèi)的環(huán)境中產(chǎn)生的物理現(xiàn)象，并求得可在該數(shù)學(xué)模型上獲得目的結(jié)果的設(shè)定值，從而決定設(shè)定值。
[0003]使用數(shù)學(xué)模型決定設(shè)定值時，提高使用的數(shù)學(xué)模型中的對象物理現(xiàn)象的重現(xiàn)精度與決定更好的設(shè)定值密切相關(guān)。因此，為了提高數(shù)學(xué)模型的精度，以往還會在數(shù)學(xué)模型內(nèi)加入學(xué)習(xí)項，利用實際值來修正數(shù)學(xué)模型。
[0004]作為這種數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)方法，經(jīng)常會采用以下方法，即將利用數(shù)學(xué)模型計算出的實際值的計算值(實際計算值)與根據(jù)利用測量儀等實際測量的實測值獲得的實際值進(jìn)行比較，更新數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)項，使上述兩個值的差異減小。
[0005]而且，利用數(shù)學(xué)模型計算出的實際計算值與實際的實際值產(chǎn)生差異的主要原因可大致分為2種，即因設(shè)備或環(huán)境的變化而產(chǎn)生的工藝生產(chǎn)線的時序性的變動、以及因工藝生產(chǎn)線上處理的材料的種類、處理模式的不同而產(chǎn)生的不同批次的變動，在此基礎(chǔ)上，以往的學(xué)習(xí)方法中，已知有每當(dāng)這2種變動時依據(jù)計算出的學(xué)習(xí)系數(shù)來修正數(shù)學(xué)模型的計算值的方法(例如參照專利文獻(xiàn)I)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本專利第2839746號公報
【發(fā)明內(nèi)容】
發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0007]然而，想要通過數(shù)學(xué)模型來重現(xiàn)的物理現(xiàn)象(即因控制對象產(chǎn)生的物理現(xiàn)象)較為復(fù)雜時，有時會將更簡單的多個函數(shù)進(jìn)行合成，利用合成函數(shù)來構(gòu)成重現(xiàn)該物理現(xiàn)象的數(shù)學(xué)模型。而且，考慮到提高數(shù)學(xué)模型的重現(xiàn)精度的觀點，優(yōu)選在此時對構(gòu)成合成函數(shù)的各函數(shù)分別設(shè)置學(xué)習(xí)項，然后對各函數(shù)實施學(xué)習(xí)。
[0008]然而，由于測量儀周圍環(huán)境等的問題無法獲得實測值時，構(gòu)成數(shù)學(xué)模型的函數(shù)中有一部分可能會無法獲得學(xué)習(xí)所需的實際值。構(gòu)成數(shù)學(xué)模型的合成函數(shù)由更多的函數(shù)合成，學(xué)習(xí)所需的實際值的種類越多，則(部分)實際值發(fā)生缺損的可能性越高。
[0009]而且，以往的設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)裝置以及學(xué)習(xí)方法中還存在以下問題，即由于學(xué)習(xí)所需的實際值發(fā)生部分缺損，無法完成數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)，數(shù)學(xué)模型的預(yù)測精度會暫時降低。此外，剛開始學(xué)習(xí)后的狀況中，由于學(xué)習(xí)所需的實際值發(fā)生部分缺損而無法完成數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)時，還存在以下問題，即需要更長時間才能以原本期待的精度來預(yù)測數(shù)學(xué)模型。
[0010]本發(fā)明是為解決上述問題而得以完成的，其目的在于提供一種設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)裝置以及學(xué)習(xí)方法，其即使數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)所需的實際值中有一部分無法獲得時，也能夠使用所獲得的部分的實際值實施學(xué)習(xí)，適當(dāng)?shù)馗聵?gòu)成數(shù)學(xué)模型的各函數(shù)的學(xué)習(xí)項，并能夠抑制數(shù)學(xué)模型的精度降低。
解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0011]本發(fā)明所涉及的設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)裝置是在使用數(shù)學(xué)模型計算機械設(shè)備的設(shè)定值的設(shè)定計算系統(tǒng)中，使用實測值更新所述數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)項的學(xué)習(xí)裝置，其具有:學(xué)習(xí)項計算部，其使用所述實測值計算構(gòu)成所述數(shù)學(xué)模型的上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)的各學(xué)習(xí)項；實測值判定部，其判定在所述學(xué)習(xí)項計算部的所述下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項的計算中，輸入到所述下游側(cè)函數(shù)的所述實測值即第I實測值是否異常；實際計算值計算部，其在判定所述第I實測值為異常時，將來自所述上游側(cè)函數(shù)的輸出輸入到所述下游側(cè)函數(shù)，計算從所述下游側(cè)函數(shù)輸出的實際計算值；以及補充學(xué)習(xí)計算部，其將所述實際計算值相對于與來自所述下游側(cè)函數(shù)的輸出相對應(yīng)的所述實測值即第2實測值的誤差分配到所述上游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項和所述下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項中。
[0012]此外，本發(fā)明所涉及的設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)方法是在使用數(shù)學(xué)模型計算機械設(shè)備的設(shè)定值的設(shè)定計算系統(tǒng)中，使用實測值更新所述數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)項的學(xué)習(xí)方法，其具有:第I步驟，其使用所述實測值計算構(gòu)成所述數(shù)學(xué)模型的上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)的各學(xué)習(xí)項；第2步驟，其判定在所述第I步驟的所述下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項的計算中，輸入到所述下游側(cè)函數(shù)的所述實測值即第I實測值是否異常；第3步驟，其在判定所述第I實測值為異常時，將來自所述上游側(cè)函數(shù)的輸出輸入到所述下游側(cè)函數(shù)，計算從所述下游側(cè)函數(shù)輸出的實際計算值；以及第4步驟，其將所述實際計算值相對于與來自所述下游側(cè)函數(shù)的輸出相對應(yīng)的所述實測值即第2實測值的誤差分配到所述上游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項和所述下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項中。
發(fā)明效果
[0013]本發(fā)明所涉及的設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)裝置以及學(xué)習(xí)方法能夠獲得以下效果:即使數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)所需的實際值中有一部分無法獲得時，也能夠使用所獲得的部分的實際值實施學(xué)習(xí)，適當(dāng)?shù)馗聵?gòu)成數(shù)學(xué)模型的各函數(shù)的學(xué)習(xí)項，并能夠抑制數(shù)學(xué)模型的精度降低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是說明本發(fā)明的實施方式I所涉及的設(shè)定計算系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是說明本發(fā)明的實施方式I所涉及的設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)裝置的動作的流程圖。圖3是說明以本發(fā)明的實施方式I所涉及的設(shè)定計算系統(tǒng)具有的學(xué)習(xí)裝置為中心的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。
【具體實施方式】
[0015]按照【專利附圖】
【附圖說明】本發(fā)明。各圖中對相同部分或者相當(dāng)部分標(biāo)注相同符號，并適當(dāng)簡化或省略其重復(fù)說明。
[0016]實施方式I
圖1至圖3是說明本發(fā)明的實施方式I的圖，圖1是說明設(shè)定計算系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖，圖2是說明設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)裝置的動作的流程圖，圖3是說明以設(shè)定計算系統(tǒng)具有的學(xué)習(xí)裝置為中心的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。
[0017]圖1示出的是設(shè)定計算系統(tǒng)2的整體結(jié)構(gòu)，該設(shè)定計算系統(tǒng)2用來計算構(gòu)成例如壓延工廠的工藝生產(chǎn)線等的機械設(shè)備I的設(shè)定值。該設(shè)定計算系統(tǒng)2具有設(shè)定計算裝置3、實測值收集裝置4以及學(xué)習(xí)裝置5。
[0018]設(shè)定計算裝置3中預(yù)先登錄了數(shù)學(xué)模型，該數(shù)學(xué)模型是通過利用公式使因機械設(shè)備I動作而產(chǎn)生的物理現(xiàn)象模型化而形成的。設(shè)定計算裝置3通過使用該數(shù)學(xué)模型來模擬機械設(shè)備I的動作結(jié)果，從而計算機械設(shè)備I的設(shè)定值，使得機械設(shè)備I的動作結(jié)果更接近目標(biāo)值。通過設(shè)定計算裝置3計算出的設(shè)定值會輸出至機械設(shè)備I。然后，機械設(shè)備I會按照利用設(shè)定計算系統(tǒng)2計算出的設(shè)定值進(jìn)行動作。
[0019]實測值收集裝置4會收集在機械設(shè)備I或機械設(shè)備I動作的環(huán)境中的物理量中、預(yù)先規(guī)定種類的物理量的實測值，并且該物理量是學(xué)習(xí)裝置5的數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)所需的物理量。在機械設(shè)備I或設(shè)置有機械設(shè)備I的環(huán)境中，預(yù)先設(shè)置有用來測量所述物理量的測量儀等。而且，實測值收集裝置4會收集利用測量儀等測量出的所述物理量的實測值。
[0020]學(xué)習(xí)裝置5基于通過實測值收集裝置4收集到的實測值，實施設(shè)定計算裝置3中使用的數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)裝置5具有數(shù)學(xué)模型學(xué)習(xí)計算部6、實測值判定部7以及補充學(xué)習(xí)計算部8。
[0021 ] 數(shù)學(xué)模型學(xué)習(xí)計算部6使用與設(shè)定計算裝置3中使用的數(shù)學(xué)模型相同的數(shù)學(xué)模型來計算實際計算值。此處，實際計算值是指，輸入了由實測值收集裝置4收集到的實測值時來自數(shù)學(xué)模型的輸出。然后，數(shù)學(xué)模型學(xué)習(xí)計算部6將通過數(shù)學(xué)模型計算出的實際計算值、與根據(jù)由實測值收集裝置4收集到的實測值直接求得的實際值進(jìn)行比較，并計算數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)項，使得這兩個值的差異減小。
[0022]實測值判定部7會判定利用實測值收集裝置4收集的實測值是否正常。此處，實測值為異常的狀態(tài)除了實測值的值超出了正常的范圍(該范圍會針對每個測量對象預(yù)先規(guī)定)的狀態(tài)以外，還包含了不存在實測值本身的未測狀態(tài)。
[0023]通過實測值判定部7判定實測值為異常時，如果存有與該判定為異常的實測值相當(dāng)?shù)膶嶋H計算值，則學(xué)習(xí)裝置5會使用該實際計算值代替該實測值來進(jìn)行學(xué)習(xí)項的計算。
[0024]此處，進(jìn)一步說明“相當(dāng)于實測值的實際計算值”。首先，如上所述，想要通過數(shù)學(xué)模型來重現(xiàn)的物理現(xiàn)象較為復(fù)雜時，有時會通過組合多個較簡單的函數(shù)來構(gòu)成重現(xiàn)該物理現(xiàn)象的數(shù)學(xué)模型。此時，來自某函數(shù)(以下稱為“上游側(cè)函數(shù)”)的輸出成為其他函數(shù)(以下稱為“下游側(cè)函數(shù)”)的輸入，從而進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的計算。
[0025]在存在具有此種關(guān)系的上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)的情況下，通常會使用將由實測值收集裝置4收集的實測值輸入到下游側(cè)函數(shù)時從下游側(cè)函數(shù)輸出的實際計算值，來更新下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項。但是，在應(yīng)輸入到下游側(cè)函數(shù)的實測值為異常時，無法將實測值輸入到下游側(cè)函數(shù)，因此會無法進(jìn)行下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)。
[0026]因此，會通過將從上游側(cè)函數(shù)輸出的實際計算值代替實測值輸入到下游側(cè)函數(shù)中，來進(jìn)行下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)。也就是說，上述所說的“與實測值相當(dāng)?shù)膶嶋H計算值”是指，在數(shù)學(xué)模型中用作下游側(cè)函數(shù)的輸入的上游側(cè)函數(shù)的實際計算值。
[0027]如此，通過將從上游側(cè)函數(shù)輸出的實際計算值代替實測值輸入到下游側(cè)函數(shù)，來進(jìn)行下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)的情況下，原本(即，獲得了應(yīng)輸入下游側(cè)函數(shù)的正常的實測值時)應(yīng)被上游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項吸收的誤差也會被下游側(cè)的學(xué)習(xí)項吸收。這樣的話，如果其后作為用于下游側(cè)函數(shù)的輸入的實測值可獲得正確的值，則在分別重新開始上游側(cè)函數(shù)與下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)時，反而會導(dǎo)致上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)的各學(xué)習(xí)項的學(xué)習(xí)精度出現(xiàn)降低。
[0028]因此，本發(fā)明所涉及的學(xué)習(xí)裝置5具有補充學(xué)習(xí)計算部8，其按照通過規(guī)定步驟計算出的分配比，將下游側(cè)函數(shù)的輸出與對應(yīng)該輸出的實際值的誤差分配至上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)這兩者的學(xué)習(xí)項中，其中，所述下游側(cè)函數(shù)的輸出是使用從上游側(cè)函數(shù)輸出的實際計算值來代替實測值并作為輸入后計算出的。
[0029]在實測值判定部7判定應(yīng)輸入到下游側(cè)函數(shù)的實測值為異常時，該補充學(xué)習(xí)計算部8首先會計算下游側(cè)函數(shù)的輸出、與對應(yīng)該輸出的實際值的誤差。然后，按照通過規(guī)定步驟求出的分配比，將該誤差分配至上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)這兩者的學(xué)習(xí)項中。
[0030]以下說明此時計算誤差的分配比的步驟。首先，隨著數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)的進(jìn)行，數(shù)學(xué)模型的輸出與實際值的誤差會越來越小。因此，在數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)充分進(jìn)行的狀態(tài)下，學(xué)習(xí)項更新時的變化會減小。而且，在這種學(xué)習(xí)項穩(wěn)定的狀態(tài)下，能夠以各函數(shù)的大小為標(biāo)準(zhǔn)，評估各函數(shù)的學(xué)習(xí)項的相對大小。此處，函數(shù)的大小是指，以向函數(shù)的輸入為基準(zhǔn)的來自該函數(shù)的輸出的大小。
[0031]因此，補充學(xué)習(xí)計算部8對上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)，分別計算以函數(shù)的輸入為基準(zhǔn)的來自函數(shù)的輸出的大小。然后，將如此計算出的上游側(cè)函數(shù)的大小與下游側(cè)函數(shù)的大小的比設(shè)為所述分配比。此處，在計算各函數(shù)的大小時輸入函數(shù)的值中，原則上使用通過實測值收集裝置4收集到的實測值。但是，當(dāng)想要輸入的實測值為異常且無法利用時，可使用實際計算值等其他值來代替。
[0032]補充學(xué)習(xí)計算部8按照如此計算出的分配比，將所述誤差分配到上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)這兩者的學(xué)習(xí)項中。然后，數(shù)學(xué)模型學(xué)習(xí)計算部6基于通過補充學(xué)習(xí)計算部8分配的誤差，更新上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)的各學(xué)習(xí)項。
[0033]接著，參照圖2，進(jìn)一步詳細(xì)說明設(shè)定計算裝置3和學(xué)習(xí)裝置5。另外，此處，為方便說明，將數(shù)學(xué)模型設(shè)為由上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)這兩者構(gòu)成，如圖2所示，上游側(cè)函數(shù)進(jìn)一步由模型式Ia和模型式Ib構(gòu)成，下游側(cè)函數(shù)進(jìn)一步由模型式2a和模型式2b構(gòu)成。
[0034]設(shè)定計算裝置3計算機械設(shè)備I的設(shè)定值，使得表示機械設(shè)備I的動作結(jié)果的數(shù)學(xué)模型的輸出更接近目標(biāo)值。以下依序說明該數(shù)學(xué)模型的輸出的計算。首先，關(guān)于數(shù)學(xué)模型的上游側(cè)函數(shù)，將模型式Ia的函數(shù)設(shè)為f、將要輸入的物理量設(shè)為V°、將機械設(shè)備I的設(shè)定值設(shè)為X\(i = 1、2、…)、將其他條件輸入設(shè)為B1jU = 1、2、…)時，來自模型式Ia的中間結(jié)果輸出Y1可通過以下算式(數(shù)學(xué)式I)來表示。
[0035]【數(shù)學(xué)式I】
[0036]計算Y1z，其為利用由以下(數(shù)學(xué)式2)算式表示的學(xué)習(xí)項對該中間結(jié)果輸出Y1實施校正后的結(jié)果。然后，將所計算出的Y1z作為模型式Ib的輸入，通過計算以下(數(shù)學(xué)式3)算式，來獲得來自上游側(cè)函數(shù)的輸出即V1。此處，(數(shù)學(xué)式2)算式中，H為誤差校正函數(shù)，Z1為學(xué)習(xí)項的系數(shù)，(數(shù)學(xué)式3)算式中，g為模型式Ib的函數(shù)，W\(l = 1、2、…)為其他變量輸入，VkGi= 1、2、…)為其他條件輸入。
[0037]【數(shù)學(xué)式2】
γ^=φ\ζ?
【數(shù)學(xué)式3】
[0038]如此將從上游側(cè)函數(shù)輸出的V1輸入到下游側(cè)函數(shù)，進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的計算。關(guān)于數(shù)學(xué)模型的下游側(cè)函數(shù)，將模型式2a的函數(shù)設(shè)為f，將機械設(shè)備I的設(shè)定值設(shè)為X2i (i = 1、2、…)，將其他條件輸入設(shè)為a2j(j = 1、2、…)時，來自模型式2a的中間結(jié)果輸出Y2可通過以下(數(shù)學(xué)式4)算式表示。
[0039]【數(shù)學(xué)式4】
Y2 = ^fiv1, Xf，片，…，af，€，...)
[0040]然后，通過計算以下(數(shù)學(xué)式6)算式，獲得來自下游側(cè)函數(shù)的輸出即V2，其中，該(數(shù)學(xué)式6)算式將利用由以下(數(shù)學(xué)式5)算式表示的學(xué)習(xí)項對該中間結(jié)果輸出Y2實施了校正的結(jié)果即Y2z作為模型式2b的輸入。該V2是數(shù)學(xué)模型的最終結(jié)果輸出。此處，(數(shù)學(xué)式5)算式中，H為誤差校正函數(shù)，Z2為學(xué)習(xí)項的系數(shù)，(數(shù)學(xué)式6)算式中，g為模型式2b的函數(shù)，W\(l = 1、2、…)為其他變量輸入，b\(k = 1、2、…)為其他條件輸入。
[0041]【數(shù)學(xué)式5】
υ-；=η(υ~,ζ2ΝΚΗ)
【數(shù)學(xué)式6】
v2=g(y；:^2M,-,b；,b；,..)
[0042]設(shè)定計算裝置3通過計算使如此獲得的最終結(jié)果輸出V2等于目標(biāo)值即Vaim的X1i和X2i，從而決定機械設(shè)備I的設(shè)定值。也就是說，如以下(數(shù)的7)算式所示，計算滿足(數(shù)學(xué)式I)?(數(shù)學(xué)式7)式的X1i和X2it5
[0043]【數(shù)學(xué)式7】
Vaim = V2
[0044]學(xué)習(xí)裝置5具有的數(shù)學(xué)模型學(xué)習(xí)計算部6由實際計算值計算部6a和學(xué)習(xí)項計算部6b構(gòu)成。實際計算值計算部6a使用與設(shè)定計算裝置3中使用的數(shù)學(xué)模型相同的數(shù)學(xué)模型來計算實際計算值。學(xué)習(xí)項計算部6b將利用實際計算值計算部6a計算出的實際計算值、與根據(jù)由實測值收集裝置4收集到的實測值來得出的實際值進(jìn)行比較，并計算數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)項，以使得它們的值的差異減小。
[0045]關(guān)于該數(shù)學(xué)模型學(xué)習(xí)計算部6的學(xué)習(xí)項的計算，首先說明實際計算值計算部6a的實際計算值的計算。該實際計算值的計算原則上與上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)相同，因此省略分別表示上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)的標(biāo)記“I”和“2”。將模型式a的函數(shù)設(shè)為f、將輸入的物理量的實測值設(shè)為Vact、將機械設(shè)備I的設(shè)定值的實際的值設(shè)為XACTi(i = 1、2、...)、將其他條件輸入設(shè)為h(j = 1、2、…)，此時，模型式a的中間結(jié)果輸出(實際計算值)YAm通過以下(數(shù)學(xué)式8)算式表示。
[0046]【數(shù)學(xué)式8】
IACM=f{vAC\Xf\Xf\-...)
[0047]計算YAe'，其為利用由以下(數(shù)學(xué)式9)算式表示的學(xué)習(xí)項對該中間結(jié)果輸出YAm實施了校正的結(jié)果。然后，通過將所計算出的YAmz作為模型式b的輸入，計算以下(數(shù)學(xué)式10)算式，獲得實際計算值VAe'此處，(數(shù)學(xué)式9)算式中，H為誤差校正函數(shù)，Z為學(xué)習(xí)項的系數(shù)，(數(shù)學(xué)式10)算式中，8為模型式b的函數(shù)，W1(I = Id)…)為其他變量輸入，bk(k = 1、2、…)為其他條件輸入。
[0048]【數(shù)學(xué)式9】
Yf:4l=n{YACA\z)
【數(shù)學(xué)式10】
VACA、威O;焉&為，…)
[0049]接著，說明學(xué)習(xí)項計算部6b的學(xué)習(xí)項的計算。該學(xué)習(xí)項的計算也與實際計算值時相同，原則上在上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)中相同。此處說明的示例中，學(xué)習(xí)項是對于模型式a的中間結(jié)果輸出實施的。因此，會在模型式a的中間結(jié)果輸出中，為進(jìn)行學(xué)習(xí)而對實際計算值和實際值進(jìn)行比較。
[0050]因此，首先，基于實測值Vact，通過以下(數(shù)學(xué)式11)算式計算與模型式a的中間結(jié)果輸出對應(yīng)的實際值YACT。該(數(shù)學(xué)式11)算式中，g-1為模型式b的逆函數(shù)，Wact1 (I = 1、2、…)為其他變量輸入的實測值，bk(k = 1、2、…)為其他條件輸入。
[0051]【數(shù)學(xué)式11】
YACT = g-X{vA(:\Wf:\Wf\-..協(xié)y.)
[0052]根據(jù)如此計算出的實際值Yact與通過(數(shù)學(xué)式8)算式求得的YaeaS并利用以下(數(shù)學(xué)式12)算式計算誤差Z?。該(數(shù)學(xué)式12)算式中，h為誤差計算函數(shù)。
[0053]【數(shù)學(xué)式12】
__ h (γΑΟ1 yACAL)
[0054]另外，關(guān)于該誤差計算函數(shù)h的具體形式，例如，可以設(shè)為取Yact與ΥΑεΑ?的差(也就是說，Zcue = Yact-Yacal)，也可以設(shè)為取Yact與Y.的比(也就是說，Zcue = YACT/YACAL)。然后，(數(shù)學(xué)式2)、(數(shù)學(xué)式5)、(數(shù)學(xué)式9)算式的誤差校正函數(shù)H的具體形式也會相應(yīng)該誤差計算函數(shù)h的具體形式而變化。也就是說，誤差計算函數(shù)h取輸入變量的差時，誤差校正函數(shù)H取輸入變量的和，誤差計算函數(shù)h取輸入變量的比時，誤差校正函數(shù)H取輸入變量的積。
[0055]然后，利用以下(數(shù)學(xué)式13)算式，在使該誤差平滑化的基礎(chǔ)上反映至學(xué)習(xí)項，從而計算新的學(xué)習(xí)項ZNEW。該(數(shù)學(xué)式13)算式中，Znew是下一次設(shè)定計算裝置3的設(shè)定計算中使用的學(xué)習(xí)項，2_是前一次設(shè)定計算裝置3的設(shè)定計算中使用過的學(xué)習(xí)項，β是平滑系數(shù)。
[0056]【數(shù)學(xué)式13】
Znew = Zold+ β.(Zcue-Zold)
[0057]以上是可正常獲得學(xué)習(xí)項的計算所需的實測值時的學(xué)習(xí)項的計算方法。另一方面，如上所述，下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項的計算中輸入到下游側(cè)函數(shù)的實測值為異常時，通過將從上游側(cè)函數(shù)輸出的實際計算值輸入到下游側(cè)函數(shù)來進(jìn)行計算，從而獲得下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)所需的實際計算值。以下說明在該下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項的計算中，輸入到下游側(cè)函數(shù)的實測值為異常時，下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)所需的實際計算值的計算。
[0058]此時，輸入到下游側(cè)函數(shù)的模型式2a中的是在上游側(cè)函數(shù)中使用(數(shù)學(xué)式10)算式計算出的f。因此，將下游側(cè)函數(shù)的模型式2a的函數(shù)設(shè)為f、將機械設(shè)備I的設(shè)定值的實測值設(shè)為X2ACTi(i = 1、2、…)、將其他條件輸入設(shè)為a%(j = 1、2、…)，此時，模型式2a的中間結(jié)果輸出Y2.由以下(數(shù)學(xué)式14)算式表示。該(數(shù)學(xué)式14)算式中，V1.是在上游側(cè)函數(shù)中使用(數(shù)學(xué)式10)算式計算出的實際計算值。
[0059]【數(shù)學(xué)式14】
[0060]然后，通過如此計算出的Y2.和在(數(shù)學(xué)式11)算式中代入實測值Vact = 乂—后獲得的實際值Y2act，來進(jìn)行學(xué)習(xí)項的計算。但是，此處如上所述，Y2acal中含有上游側(cè)函數(shù)與下游側(cè)函數(shù)這兩者的誤差，因此要利用補充學(xué)習(xí)計算部8，將誤差(Yact-Y2Ml)分配到上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)這兩者的學(xué)習(xí)項中。
[0061]該補充學(xué)習(xí)計算部8的誤差的分配比的計算方法相應(yīng)(數(shù)學(xué)式12)算式的誤差計算函數(shù)h的形式而變化。具體而言，誤差計算函數(shù)h取輸入變量的差時，按照基于以下(數(shù)學(xué)式15)算式和(數(shù)學(xué)式16)算式的比例分配，在補充學(xué)習(xí)計算部8進(jìn)行誤差的分配。
[0062]【數(shù)學(xué)式15】
I嚴(yán) r —
2lcm —___ γ 2 ACAL \I*、
-1 —廣丨|/醫(yī)—f(v,JM:r I + |f lACM - f(rL4CM I
【數(shù)學(xué)式16】
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72CO! _ (y2ACT _ Y2.1CAL \__^_
-、,|j/ 0.4C7':1 + I 廠丨..n:,伊...1.;.;)..
[0063]此外，誤差計算函數(shù)h取輸入變量的比時，按照基于以下(數(shù)學(xué)式17)算式和(數(shù)學(xué)式18)算式的比例分配，在補充學(xué)習(xí)計算部8進(jìn)行誤差的分配。
[0064]【數(shù)學(xué)式17】
OJCr / riyOACT 】丨
J I t:l:K = Zj/ 2 ACT βγ 2ACAL \[I,八
【數(shù)學(xué)式18】
? Ι.?γ\ AC-4!-1
Jtcm _?γ2Λ(Τ iylACJf \ _I"1-1 _—
[0065]另外，這些(數(shù)學(xué)式15)?(數(shù)學(xué)式18)算式中，Z1?為分配到上游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項的誤差，Z2cue為分配到上游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項的誤差，f為模型式a的函數(shù)。
[0066]如此將誤差按比例分配至上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)的各學(xué)習(xí)項后，使按照(數(shù)學(xué)式13)算式分別分配的誤差平滑化后，反映至學(xué)習(xí)項。更新后的新的學(xué)習(xí)項用于下一個設(shè)定時刻的設(shè)定計算裝置3的設(shè)定值計算。
[0067]參照圖3，說明如此構(gòu)成的學(xué)習(xí)裝置5的動作流程。首先，步驟SI中，實測值收集裝置4收集實測值。接著，進(jìn)入步驟S2，實測值判定部7確認(rèn)在實測值收集裝置4收集的實測值中V2act是否為異常。如果V2act并非異常，則進(jìn)入步驟S3。在該步驟S3中，實測值判定部7確認(rèn)實測值收集裝置4收集的實測值中Viact是否為異常。如果Viact并非異常，則進(jìn)入步驟S4。
[0068]在該步驟S4中，實際計算值計算部6a使用(數(shù)學(xué)式8)算式計算上游側(cè)函數(shù)的實際計算值Υ1ΑεΑ?。接著在步驟S5中，學(xué)習(xí)項計算部6b使用(數(shù)學(xué)式11)算式計算上游側(cè)函數(shù)的實際值Y1ACT。接著進(jìn)入步驟S6，學(xué)習(xí)項計算部6b使用(數(shù)學(xué)式12)算式計算上游側(cè)函數(shù)的誤差Z1?。
[0069]步驟S6之后進(jìn)入步驟S7。在該步驟S7中，實際計算值計算部6a將實測值Viact代入(數(shù)學(xué)式8)算式的Vact來計算下游側(cè)函數(shù)的實際計算值Y2AQ\接著在步驟S8中，學(xué)習(xí)項計算部6b使用(數(shù)學(xué)式11)算式來計算下游側(cè)函數(shù)的實際值Y2ACT。接著進(jìn)入步驟S9，學(xué)習(xí)項計算部6b使用(數(shù)學(xué)式12)算式來計算下游側(cè)函數(shù)的誤差Z2cm。
[0070]步驟S9之后進(jìn)入步驟S10。在該步驟SlO中，學(xué)習(xí)項計算部6b將Ziguk和Z2?分別代入(數(shù)學(xué)式13)算式的Z?，計算上游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項Zinew和下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項Z2NEW。然后，進(jìn)入步驟S11，利用計算出的學(xué)習(xí)項Zinew和Z2new更新設(shè)定計算裝置3的數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)項，結(jié)束一系列的學(xué)習(xí)項更新處理。
[0071]另一方面，步驟S3中，當(dāng)Viact為異常時進(jìn)入步驟S20。在該步驟S20中，實際計算值計算部6a使用(數(shù)學(xué)式8)算式計算上游側(cè)函數(shù)的實際計算值Y1AQ\接著在步驟S21中，實際計算值計算部6a使用(數(shù)學(xué)式9)算式和(數(shù)學(xué)式10)算式，計算上游側(cè)函數(shù)的實際計算值V1.。
[0072]步驟S21之后進(jìn)入步驟S22。在該步驟S22中，實際計算值計算部6a利用(數(shù)學(xué)式14)算式計算使用了 Viaq^的下游側(cè)函數(shù)的實際計算值Y2AQ\接著在步驟S23中，學(xué)習(xí)項計算部6b使用(數(shù)學(xué)式11)算式計算下游側(cè)函數(shù)的實際值Y2ACT。
[0073]然后，進(jìn)入步驟S24，補充學(xué)習(xí)計算部8使用(數(shù)學(xué)式15)算式和(數(shù)學(xué)式16)算式、或者(數(shù)學(xué)式17)算式和(數(shù)學(xué)式18)算式，來計算Z1?和Z2?。步驟S24之后，轉(zhuǎn)移至上述步驟S10。
[0074]此外，步驟S2中，當(dāng)V2act為異常時進(jìn)入步驟S30。在該步驟S30中，實測值判定部7確認(rèn)實測值收集裝置4收集到的實測值中Viact是否為異常。在Viact也為異常時，上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)這兩者都不會進(jìn)行學(xué)習(xí)項的更新。
[0075]另一方面，步驟S30中，當(dāng)Viact并非異常時進(jìn)入步驟S31。在該步驟S31中，實際計算值計算部6a使用(數(shù)學(xué)式8)算式計算上游側(cè)函數(shù)的實際計算值Y1Am。接著在步驟S32中，學(xué)習(xí)項計算部6b使用(數(shù)學(xué)式11)算式計算上游側(cè)函數(shù)的實際值Y1ACT。接著進(jìn)入步驟S33，學(xué)習(xí)項計算部6b使用(數(shù)學(xué)式12)算式計算上游側(cè)函數(shù)的誤差Zicm。
[0076]步驟S33之后進(jìn)入步驟S34。在該步驟S34中，學(xué)習(xí)項計算部6b使用(數(shù)學(xué)式13)算式計算上游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項Z1NEW。然后，進(jìn)入步驟S35，利用計算出的學(xué)習(xí)項Zinew更新設(shè)定計算裝置3的數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)項，結(jié)束一系列的學(xué)習(xí)項更新處理。
[0077]如此構(gòu)成的設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)裝置具有:學(xué)習(xí)項計算部，其使用實測值來計算構(gòu)成數(shù)學(xué)模型的上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)的各學(xué)習(xí)項；實測值判定部，其判定在學(xué)習(xí)項計算部的下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項的計算中，輸入到下游側(cè)函數(shù)的第I實測值是否異常；實際計算值計算部，其在判定為第I實測值為異常時，將來自上游側(cè)函數(shù)的輸出輸入下游側(cè)函數(shù)，從而計算從下游側(cè)函數(shù)輸出的實際計算值；以及補充學(xué)習(xí)計算部，其將實際計算值相對于與來自下游側(cè)函數(shù)的輸出相對應(yīng)的第2實測值的誤差分配到上游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項和下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項。
[0078]因此，即使無法獲得為了學(xué)習(xí)而輸入到下游側(cè)函數(shù)中的實測值時，也可通過將從上游側(cè)函數(shù)輸出的實際計算值代替實測值輸入到下游側(cè)函數(shù)，來進(jìn)行下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)，同時將累積的誤差分配到上游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項，實現(xiàn)上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)這兩者的適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)。
[0079]也就是說，即使數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)所需的實際值中有一部分無法獲得時，也能夠使用所獲得的部分的實際值實施學(xué)習(xí)，適當(dāng)?shù)馗聵?gòu)成數(shù)學(xué)模型的各函數(shù)的學(xué)習(xí)項，并且抑制數(shù)學(xué)模型的精度降低。因此，有利于提高機械設(shè)備的設(shè)定值的計算精度。
[0080]另外，通過使具有中央處理裝置和記憶裝置等的硬件資源執(zhí)行信息處理來實現(xiàn)例如數(shù)學(xué)模型學(xué)習(xí)計算部、實際計算值計算部、學(xué)習(xí)項計算部、實測值判定部以及補充學(xué)習(xí)計算部等各部分所具有的功能，也能夠構(gòu)筑如上所述構(gòu)成的設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)裝置。
工業(yè)上的實用性
[0081]本發(fā)明能夠用于在使用數(shù)學(xué)模型計算機械設(shè)備的設(shè)定值的設(shè)定計算系統(tǒng)中，使用實測值更新數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)項的學(xué)習(xí)裝置以及學(xué)習(xí)方法。
(符號說明)
[0082]I機械設(shè)備 2設(shè)定計算系統(tǒng) 3設(shè)定計算裝置
4實測值收集裝置 5學(xué)習(xí)裝置 6數(shù)學(xué)模型學(xué)習(xí)計算部 6a實際計算值計算部 6b學(xué)習(xí)項計算部 7實測值判定部 8補充學(xué)習(xí)計算部
【權(quán)利要求】
1.一種在使用數(shù)學(xué)模型計算機械設(shè)備的設(shè)定值的設(shè)定計算系統(tǒng)中，使用實測值更新所述數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)項的學(xué)習(xí)裝置，其特征在于，具有: 學(xué)習(xí)項計算部，其使用所述實測值計算構(gòu)成所述數(shù)學(xué)模型的上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)的各學(xué)習(xí)項； 實測值判定部，其判定在所述學(xué)習(xí)項計算部的所述下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項的計算中，輸入到所述下游側(cè)函數(shù)的所述實測值即第I實測值是否異常； 實際計算值計算部，其在判定所述第I實測值為異常時，將來自所述上游側(cè)函數(shù)的輸出輸入到所述下游側(cè)函數(shù)，計算從所述下游側(cè)函數(shù)輸出的實際計算值；以及 補充學(xué)習(xí)計算部，其將所述實際計算值相對于與來自所述下游側(cè)函數(shù)的輸出相對應(yīng)的所述實測值即第2實測值的誤差分配到所述上游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項和所述下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)裝置，其特征在于， 所述補充學(xué)習(xí)部基于來自所述上游側(cè)函數(shù)的輸出的大小與來自所述下游側(cè)函數(shù)的輸出的大小的比，將所述誤差分配到所述上游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項和所述下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項中，其中，來自所述上游側(cè)函數(shù)的輸出的大小以對于所述上游側(cè)函數(shù)的輸入為基準(zhǔn)，來自所述下游側(cè)函數(shù)的輸出的大小以對于所述下游側(cè)函數(shù)的輸入為基準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)裝置，其特征在于， 所述補充學(xué)習(xí)部根據(jù)所述第2實測值與所述實際計算值的差來計算所述誤差，并且依據(jù)對于所述上游側(cè)函數(shù)的輸入與來自所述上游側(cè)函數(shù)的輸出的差的絕對值、以及對于所述下游側(cè)函數(shù)的輸入與來自所述下游側(cè)函數(shù)的輸出的差的絕對值，將計算出的所述誤差按比例分配到所述上游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項和所述下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)裝置，其特征在于， 所述補充學(xué)習(xí)部根據(jù)所述第2實測值與所述實際計算值的比，計算所述誤差，并且依據(jù)對于所述上游側(cè)函數(shù)的輸入與來自所述上游側(cè)函數(shù)的輸出的比的絕對值、以及對于所述下游側(cè)函數(shù)的輸入與來自所述下游側(cè)函數(shù)的輸出的比的絕對值，將計算出的所述誤差按比例分配到所述上游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項和所述下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項中。
5.一種在使用數(shù)學(xué)模型計算機械設(shè)備的設(shè)定值的設(shè)定計算系統(tǒng)中，使用實測值更新所述數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)項的學(xué)習(xí)方法，其特征在于，具有: 第I步驟，其使用所述實測值計算構(gòu)成所述數(shù)學(xué)模型的上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)的各學(xué)習(xí)項； 第2步驟，其判定在所述第I步驟的所述下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項的計算中，輸入到所述下游側(cè)函數(shù)的所述實測值即第I實測值是否異常； 第3步驟，其在判定所述第I實測值為異常時，將來自所述上游側(cè)函數(shù)的輸出輸入到所述下游側(cè)函數(shù)，計算從所述下游側(cè)函數(shù)輸出的實際計算值；以及 第4步驟，其將所述實際計算值相對于與來自所述下游側(cè)函數(shù)的輸出相對應(yīng)的所述實測值即第2實測值的誤差分配到所述上游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項和所述下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項中。
【文檔編號】G05B13/04GK104303114SQ201280073247
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月16日
【發(fā)明者】井波治樹 申請人:東芝三菱電機產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)株式會社
【專利摘要】本發(fā)明提供一種設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)裝置，其即使數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)所需的實際值中有一部分無法獲得時，也能夠適當(dāng)更新構(gòu)成數(shù)學(xué)模型的各函數(shù)的學(xué)習(xí)項。因此，在使用數(shù)學(xué)模型計算機械設(shè)備的設(shè)定值的設(shè)定計算系統(tǒng)中，使用實測值更新數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)項的學(xué)習(xí)裝置具有：學(xué)習(xí)項計算部，其使用實測值計算構(gòu)成數(shù)學(xué)模型的上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)的各學(xué)習(xí)項；實測值判定部，其判定在下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項的計算中，輸入到下游側(cè)函數(shù)的第1實測值是否異常；實際計算值計算部，其在判定為第1實測值為異常時，將來自上游側(cè)函數(shù)的輸出輸入到下游側(cè)函數(shù)，計算從下游側(cè)函數(shù)輸出的實際計算值；以及補充學(xué)習(xí)計算部，其將實際計算值相對于與來自下游側(cè)函數(shù)的輸出相對應(yīng)的第2實測值的誤差分配到上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)的各學(xué)習(xí)項中。
【專利說明】設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)裝置以及學(xué)習(xí)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)裝置以及學(xué)習(xí)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]一般而言，為了決定用來控制例如壓延工廠的工藝生產(chǎn)線等中的機械設(shè)備的設(shè)定值，眾所周知有以下方法，即通過構(gòu)筑數(shù)學(xué)模型，利用公式來表現(xiàn)或重現(xiàn)包含控制對象在內(nèi)的環(huán)境中產(chǎn)生的物理現(xiàn)象，并求得可在該數(shù)學(xué)模型上獲得目的結(jié)果的設(shè)定值，從而決定設(shè)定值。
[0003]使用數(shù)學(xué)模型決定設(shè)定值時，提高使用的數(shù)學(xué)模型中的對象物理現(xiàn)象的重現(xiàn)精度與決定更好的設(shè)定值密切相關(guān)。因此，為了提高數(shù)學(xué)模型的精度，以往還會在數(shù)學(xué)模型內(nèi)加入學(xué)習(xí)項，利用實際值來修正數(shù)學(xué)模型。
[0004]作為這種數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)方法，經(jīng)常會采用以下方法，即將利用數(shù)學(xué)模型計算出的實際值的計算值(實際計算值)與根據(jù)利用測量儀等實際測量的實測值獲得的實際值進(jìn)行比較，更新數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)項，使上述兩個值的差異減小。
[0005]而且，利用數(shù)學(xué)模型計算出的實際計算值與實際的實際值產(chǎn)生差異的主要原因可大致分為2種，即因設(shè)備或環(huán)境的變化而產(chǎn)生的工藝生產(chǎn)線的時序性的變動、以及因工藝生產(chǎn)線上處理的材料的種類、處理模式的不同而產(chǎn)生的不同批次的變動，在此基礎(chǔ)上，以往的學(xué)習(xí)方法中，已知有每當(dāng)這2種變動時依據(jù)計算出的學(xué)習(xí)系數(shù)來修正數(shù)學(xué)模型的計算值的方法(例如參照專利文獻(xiàn)I)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本專利第2839746號公報
【發(fā)明內(nèi)容】
發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0007]然而，想要通過數(shù)學(xué)模型來重現(xiàn)的物理現(xiàn)象(即因控制對象產(chǎn)生的物理現(xiàn)象)較為復(fù)雜時，有時會將更簡單的多個函數(shù)進(jìn)行合成，利用合成函數(shù)來構(gòu)成重現(xiàn)該物理現(xiàn)象的數(shù)學(xué)模型。而且，考慮到提高數(shù)學(xué)模型的重現(xiàn)精度的觀點，優(yōu)選在此時對構(gòu)成合成函數(shù)的各函數(shù)分別設(shè)置學(xué)習(xí)項，然后對各函數(shù)實施學(xué)習(xí)。
[0008]然而，由于測量儀周圍環(huán)境等的問題無法獲得實測值時，構(gòu)成數(shù)學(xué)模型的函數(shù)中有一部分可能會無法獲得學(xué)習(xí)所需的實際值。構(gòu)成數(shù)學(xué)模型的合成函數(shù)由更多的函數(shù)合成，學(xué)習(xí)所需的實際值的種類越多，則(部分)實際值發(fā)生缺損的可能性越高。
[0009]而且，以往的設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)裝置以及學(xué)習(xí)方法中還存在以下問題，即由于學(xué)習(xí)所需的實際值發(fā)生部分缺損，無法完成數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)，數(shù)學(xué)模型的預(yù)測精度會暫時降低。此外，剛開始學(xué)習(xí)后的狀況中，由于學(xué)習(xí)所需的實際值發(fā)生部分缺損而無法完成數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)時，還存在以下問題，即需要更長時間才能以原本期待的精度來預(yù)測數(shù)學(xué)模型。
[0010]本發(fā)明是為解決上述問題而得以完成的，其目的在于提供一種設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)裝置以及學(xué)習(xí)方法，其即使數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)所需的實際值中有一部分無法獲得時，也能夠使用所獲得的部分的實際值實施學(xué)習(xí)，適當(dāng)?shù)馗聵?gòu)成數(shù)學(xué)模型的各函數(shù)的學(xué)習(xí)項，并能夠抑制數(shù)學(xué)模型的精度降低。
解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0011]本發(fā)明所涉及的設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)裝置是在使用數(shù)學(xué)模型計算機械設(shè)備的設(shè)定值的設(shè)定計算系統(tǒng)中，使用實測值更新所述數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)項的學(xué)習(xí)裝置，其具有:學(xué)習(xí)項計算部，其使用所述實測值計算構(gòu)成所述數(shù)學(xué)模型的上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)的各學(xué)習(xí)項；實測值判定部，其判定在所述學(xué)習(xí)項計算部的所述下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項的計算中，輸入到所述下游側(cè)函數(shù)的所述實測值即第I實測值是否異常；實際計算值計算部，其在判定所述第I實測值為異常時，將來自所述上游側(cè)函數(shù)的輸出輸入到所述下游側(cè)函數(shù)，計算從所述下游側(cè)函數(shù)輸出的實際計算值；以及補充學(xué)習(xí)計算部，其將所述實際計算值相對于與來自所述下游側(cè)函數(shù)的輸出相對應(yīng)的所述實測值即第2實測值的誤差分配到所述上游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項和所述下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項中。
[0012]此外，本發(fā)明所涉及的設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)方法是在使用數(shù)學(xué)模型計算機械設(shè)備的設(shè)定值的設(shè)定計算系統(tǒng)中，使用實測值更新所述數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)項的學(xué)習(xí)方法，其具有:第I步驟，其使用所述實測值計算構(gòu)成所述數(shù)學(xué)模型的上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)的各學(xué)習(xí)項；第2步驟，其判定在所述第I步驟的所述下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項的計算中，輸入到所述下游側(cè)函數(shù)的所述實測值即第I實測值是否異常；第3步驟，其在判定所述第I實測值為異常時，將來自所述上游側(cè)函數(shù)的輸出輸入到所述下游側(cè)函數(shù)，計算從所述下游側(cè)函數(shù)輸出的實際計算值；以及第4步驟，其將所述實際計算值相對于與來自所述下游側(cè)函數(shù)的輸出相對應(yīng)的所述實測值即第2實測值的誤差分配到所述上游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項和所述下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項中。
發(fā)明效果
[0013]本發(fā)明所涉及的設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)裝置以及學(xué)習(xí)方法能夠獲得以下效果:即使數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)所需的實際值中有一部分無法獲得時，也能夠使用所獲得的部分的實際值實施學(xué)習(xí)，適當(dāng)?shù)馗聵?gòu)成數(shù)學(xué)模型的各函數(shù)的學(xué)習(xí)項，并能夠抑制數(shù)學(xué)模型的精度降低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是說明本發(fā)明的實施方式I所涉及的設(shè)定計算系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是說明本發(fā)明的實施方式I所涉及的設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)裝置的動作的流程圖。圖3是說明以本發(fā)明的實施方式I所涉及的設(shè)定計算系統(tǒng)具有的學(xué)習(xí)裝置為中心的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。
【具體實施方式】
[0015]按照【專利附圖】
【附圖說明】本發(fā)明。各圖中對相同部分或者相當(dāng)部分標(biāo)注相同符號，并適當(dāng)簡化或省略其重復(fù)說明。
[0016]實施方式I
圖1至圖3是說明本發(fā)明的實施方式I的圖，圖1是說明設(shè)定計算系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖，圖2是說明設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)裝置的動作的流程圖，圖3是說明以設(shè)定計算系統(tǒng)具有的學(xué)習(xí)裝置為中心的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。
[0017]圖1示出的是設(shè)定計算系統(tǒng)2的整體結(jié)構(gòu)，該設(shè)定計算系統(tǒng)2用來計算構(gòu)成例如壓延工廠的工藝生產(chǎn)線等的機械設(shè)備I的設(shè)定值。該設(shè)定計算系統(tǒng)2具有設(shè)定計算裝置3、實測值收集裝置4以及學(xué)習(xí)裝置5。
[0018]設(shè)定計算裝置3中預(yù)先登錄了數(shù)學(xué)模型，該數(shù)學(xué)模型是通過利用公式使因機械設(shè)備I動作而產(chǎn)生的物理現(xiàn)象模型化而形成的。設(shè)定計算裝置3通過使用該數(shù)學(xué)模型來模擬機械設(shè)備I的動作結(jié)果，從而計算機械設(shè)備I的設(shè)定值，使得機械設(shè)備I的動作結(jié)果更接近目標(biāo)值。通過設(shè)定計算裝置3計算出的設(shè)定值會輸出至機械設(shè)備I。然后，機械設(shè)備I會按照利用設(shè)定計算系統(tǒng)2計算出的設(shè)定值進(jìn)行動作。
[0019]實測值收集裝置4會收集在機械設(shè)備I或機械設(shè)備I動作的環(huán)境中的物理量中、預(yù)先規(guī)定種類的物理量的實測值，并且該物理量是學(xué)習(xí)裝置5的數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)所需的物理量。在機械設(shè)備I或設(shè)置有機械設(shè)備I的環(huán)境中，預(yù)先設(shè)置有用來測量所述物理量的測量儀等。而且，實測值收集裝置4會收集利用測量儀等測量出的所述物理量的實測值。
[0020]學(xué)習(xí)裝置5基于通過實測值收集裝置4收集到的實測值，實施設(shè)定計算裝置3中使用的數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)裝置5具有數(shù)學(xué)模型學(xué)習(xí)計算部6、實測值判定部7以及補充學(xué)習(xí)計算部8。
[0021 ] 數(shù)學(xué)模型學(xué)習(xí)計算部6使用與設(shè)定計算裝置3中使用的數(shù)學(xué)模型相同的數(shù)學(xué)模型來計算實際計算值。此處，實際計算值是指，輸入了由實測值收集裝置4收集到的實測值時來自數(shù)學(xué)模型的輸出。然后，數(shù)學(xué)模型學(xué)習(xí)計算部6將通過數(shù)學(xué)模型計算出的實際計算值、與根據(jù)由實測值收集裝置4收集到的實測值直接求得的實際值進(jìn)行比較，并計算數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)項，使得這兩個值的差異減小。
[0022]實測值判定部7會判定利用實測值收集裝置4收集的實測值是否正常。此處，實測值為異常的狀態(tài)除了實測值的值超出了正常的范圍(該范圍會針對每個測量對象預(yù)先規(guī)定)的狀態(tài)以外，還包含了不存在實測值本身的未測狀態(tài)。
[0023]通過實測值判定部7判定實測值為異常時，如果存有與該判定為異常的實測值相當(dāng)?shù)膶嶋H計算值，則學(xué)習(xí)裝置5會使用該實際計算值代替該實測值來進(jìn)行學(xué)習(xí)項的計算。
[0024]此處，進(jìn)一步說明“相當(dāng)于實測值的實際計算值”。首先，如上所述，想要通過數(shù)學(xué)模型來重現(xiàn)的物理現(xiàn)象較為復(fù)雜時，有時會通過組合多個較簡單的函數(shù)來構(gòu)成重現(xiàn)該物理現(xiàn)象的數(shù)學(xué)模型。此時，來自某函數(shù)(以下稱為“上游側(cè)函數(shù)”)的輸出成為其他函數(shù)(以下稱為“下游側(cè)函數(shù)”)的輸入，從而進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的計算。
[0025]在存在具有此種關(guān)系的上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)的情況下，通常會使用將由實測值收集裝置4收集的實測值輸入到下游側(cè)函數(shù)時從下游側(cè)函數(shù)輸出的實際計算值，來更新下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項。但是，在應(yīng)輸入到下游側(cè)函數(shù)的實測值為異常時，無法將實測值輸入到下游側(cè)函數(shù)，因此會無法進(jìn)行下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)。
[0026]因此，會通過將從上游側(cè)函數(shù)輸出的實際計算值代替實測值輸入到下游側(cè)函數(shù)中，來進(jìn)行下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)。也就是說，上述所說的“與實測值相當(dāng)?shù)膶嶋H計算值”是指，在數(shù)學(xué)模型中用作下游側(cè)函數(shù)的輸入的上游側(cè)函數(shù)的實際計算值。
[0027]如此，通過將從上游側(cè)函數(shù)輸出的實際計算值代替實測值輸入到下游側(cè)函數(shù)，來進(jìn)行下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)的情況下，原本(即，獲得了應(yīng)輸入下游側(cè)函數(shù)的正常的實測值時)應(yīng)被上游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項吸收的誤差也會被下游側(cè)的學(xué)習(xí)項吸收。這樣的話，如果其后作為用于下游側(cè)函數(shù)的輸入的實測值可獲得正確的值，則在分別重新開始上游側(cè)函數(shù)與下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)時，反而會導(dǎo)致上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)的各學(xué)習(xí)項的學(xué)習(xí)精度出現(xiàn)降低。
[0028]因此，本發(fā)明所涉及的學(xué)習(xí)裝置5具有補充學(xué)習(xí)計算部8，其按照通過規(guī)定步驟計算出的分配比，將下游側(cè)函數(shù)的輸出與對應(yīng)該輸出的實際值的誤差分配至上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)這兩者的學(xué)習(xí)項中，其中，所述下游側(cè)函數(shù)的輸出是使用從上游側(cè)函數(shù)輸出的實際計算值來代替實測值并作為輸入后計算出的。
[0029]在實測值判定部7判定應(yīng)輸入到下游側(cè)函數(shù)的實測值為異常時，該補充學(xué)習(xí)計算部8首先會計算下游側(cè)函數(shù)的輸出、與對應(yīng)該輸出的實際值的誤差。然后，按照通過規(guī)定步驟求出的分配比，將該誤差分配至上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)這兩者的學(xué)習(xí)項中。
[0030]以下說明此時計算誤差的分配比的步驟。首先，隨著數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)的進(jìn)行，數(shù)學(xué)模型的輸出與實際值的誤差會越來越小。因此，在數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)充分進(jìn)行的狀態(tài)下，學(xué)習(xí)項更新時的變化會減小。而且，在這種學(xué)習(xí)項穩(wěn)定的狀態(tài)下，能夠以各函數(shù)的大小為標(biāo)準(zhǔn)，評估各函數(shù)的學(xué)習(xí)項的相對大小。此處，函數(shù)的大小是指，以向函數(shù)的輸入為基準(zhǔn)的來自該函數(shù)的輸出的大小。
[0031]因此，補充學(xué)習(xí)計算部8對上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)，分別計算以函數(shù)的輸入為基準(zhǔn)的來自函數(shù)的輸出的大小。然后，將如此計算出的上游側(cè)函數(shù)的大小與下游側(cè)函數(shù)的大小的比設(shè)為所述分配比。此處，在計算各函數(shù)的大小時輸入函數(shù)的值中，原則上使用通過實測值收集裝置4收集到的實測值。但是，當(dāng)想要輸入的實測值為異常且無法利用時，可使用實際計算值等其他值來代替。
[0032]補充學(xué)習(xí)計算部8按照如此計算出的分配比，將所述誤差分配到上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)這兩者的學(xué)習(xí)項中。然后，數(shù)學(xué)模型學(xué)習(xí)計算部6基于通過補充學(xué)習(xí)計算部8分配的誤差，更新上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)的各學(xué)習(xí)項。
[0033]接著，參照圖2，進(jìn)一步詳細(xì)說明設(shè)定計算裝置3和學(xué)習(xí)裝置5。另外，此處，為方便說明，將數(shù)學(xué)模型設(shè)為由上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)這兩者構(gòu)成，如圖2所示，上游側(cè)函數(shù)進(jìn)一步由模型式Ia和模型式Ib構(gòu)成，下游側(cè)函數(shù)進(jìn)一步由模型式2a和模型式2b構(gòu)成。
[0034]設(shè)定計算裝置3計算機械設(shè)備I的設(shè)定值，使得表示機械設(shè)備I的動作結(jié)果的數(shù)學(xué)模型的輸出更接近目標(biāo)值。以下依序說明該數(shù)學(xué)模型的輸出的計算。首先，關(guān)于數(shù)學(xué)模型的上游側(cè)函數(shù)，將模型式Ia的函數(shù)設(shè)為f、將要輸入的物理量設(shè)為V°、將機械設(shè)備I的設(shè)定值設(shè)為X\(i = 1、2、…)、將其他條件輸入設(shè)為B1jU = 1、2、…)時，來自模型式Ia的中間結(jié)果輸出Y1可通過以下算式(數(shù)學(xué)式I)來表示。
[0035]【數(shù)學(xué)式I】
[0036]計算Y1z，其為利用由以下(數(shù)學(xué)式2)算式表示的學(xué)習(xí)項對該中間結(jié)果輸出Y1實施校正后的結(jié)果。然后，將所計算出的Y1z作為模型式Ib的輸入，通過計算以下(數(shù)學(xué)式3)算式，來獲得來自上游側(cè)函數(shù)的輸出即V1。此處，(數(shù)學(xué)式2)算式中，H為誤差校正函數(shù)，Z1為學(xué)習(xí)項的系數(shù)，(數(shù)學(xué)式3)算式中，g為模型式Ib的函數(shù)，W\(l = 1、2、…)為其他變量輸入，VkGi= 1、2、…)為其他條件輸入。
[0037]【數(shù)學(xué)式2】
γ^=φ\ζ?
【數(shù)學(xué)式3】
[0038]如此將從上游側(cè)函數(shù)輸出的V1輸入到下游側(cè)函數(shù)，進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的計算。關(guān)于數(shù)學(xué)模型的下游側(cè)函數(shù)，將模型式2a的函數(shù)設(shè)為f，將機械設(shè)備I的設(shè)定值設(shè)為X2i (i = 1、2、…)，將其他條件輸入設(shè)為a2j(j = 1、2、…)時，來自模型式2a的中間結(jié)果輸出Y2可通過以下(數(shù)學(xué)式4)算式表示。
[0039]【數(shù)學(xué)式4】
Y2 = ^fiv1, Xf，片，…，af，€，...)
[0040]然后，通過計算以下(數(shù)學(xué)式6)算式，獲得來自下游側(cè)函數(shù)的輸出即V2，其中，該(數(shù)學(xué)式6)算式將利用由以下(數(shù)學(xué)式5)算式表示的學(xué)習(xí)項對該中間結(jié)果輸出Y2實施了校正的結(jié)果即Y2z作為模型式2b的輸入。該V2是數(shù)學(xué)模型的最終結(jié)果輸出。此處，(數(shù)學(xué)式5)算式中，H為誤差校正函數(shù)，Z2為學(xué)習(xí)項的系數(shù)，(數(shù)學(xué)式6)算式中，g為模型式2b的函數(shù)，W\(l = 1、2、…)為其他變量輸入，b\(k = 1、2、…)為其他條件輸入。
[0041]【數(shù)學(xué)式5】
υ-；=η(υ~,ζ2ΝΚΗ)
【數(shù)學(xué)式6】
v2=g(y；:^2M,-,b；,b；,..)
[0042]設(shè)定計算裝置3通過計算使如此獲得的最終結(jié)果輸出V2等于目標(biāo)值即Vaim的X1i和X2i，從而決定機械設(shè)備I的設(shè)定值。也就是說，如以下(數(shù)的7)算式所示，計算滿足(數(shù)學(xué)式I)?(數(shù)學(xué)式7)式的X1i和X2it5
[0043]【數(shù)學(xué)式7】
Vaim = V2
[0044]學(xué)習(xí)裝置5具有的數(shù)學(xué)模型學(xué)習(xí)計算部6由實際計算值計算部6a和學(xué)習(xí)項計算部6b構(gòu)成。實際計算值計算部6a使用與設(shè)定計算裝置3中使用的數(shù)學(xué)模型相同的數(shù)學(xué)模型來計算實際計算值。學(xué)習(xí)項計算部6b將利用實際計算值計算部6a計算出的實際計算值、與根據(jù)由實測值收集裝置4收集到的實測值來得出的實際值進(jìn)行比較，并計算數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)項，以使得它們的值的差異減小。
[0045]關(guān)于該數(shù)學(xué)模型學(xué)習(xí)計算部6的學(xué)習(xí)項的計算，首先說明實際計算值計算部6a的實際計算值的計算。該實際計算值的計算原則上與上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)相同，因此省略分別表示上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)的標(biāo)記“I”和“2”。將模型式a的函數(shù)設(shè)為f、將輸入的物理量的實測值設(shè)為Vact、將機械設(shè)備I的設(shè)定值的實際的值設(shè)為XACTi(i = 1、2、...)、將其他條件輸入設(shè)為h(j = 1、2、…)，此時，模型式a的中間結(jié)果輸出(實際計算值)YAm通過以下(數(shù)學(xué)式8)算式表示。
[0046]【數(shù)學(xué)式8】
IACM=f{vAC\Xf\Xf\-...)
[0047]計算YAe'，其為利用由以下(數(shù)學(xué)式9)算式表示的學(xué)習(xí)項對該中間結(jié)果輸出YAm實施了校正的結(jié)果。然后，通過將所計算出的YAmz作為模型式b的輸入，計算以下(數(shù)學(xué)式10)算式，獲得實際計算值VAe'此處，(數(shù)學(xué)式9)算式中，H為誤差校正函數(shù)，Z為學(xué)習(xí)項的系數(shù)，(數(shù)學(xué)式10)算式中，8為模型式b的函數(shù)，W1(I = Id)…)為其他變量輸入，bk(k = 1、2、…)為其他條件輸入。
[0048]【數(shù)學(xué)式9】
Yf:4l=n{YACA\z)
【數(shù)學(xué)式10】
VACA、威O;焉&為，…)
[0049]接著，說明學(xué)習(xí)項計算部6b的學(xué)習(xí)項的計算。該學(xué)習(xí)項的計算也與實際計算值時相同，原則上在上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)中相同。此處說明的示例中，學(xué)習(xí)項是對于模型式a的中間結(jié)果輸出實施的。因此，會在模型式a的中間結(jié)果輸出中，為進(jìn)行學(xué)習(xí)而對實際計算值和實際值進(jìn)行比較。
[0050]因此，首先，基于實測值Vact，通過以下(數(shù)學(xué)式11)算式計算與模型式a的中間結(jié)果輸出對應(yīng)的實際值YACT。該(數(shù)學(xué)式11)算式中，g-1為模型式b的逆函數(shù)，Wact1 (I = 1、2、…)為其他變量輸入的實測值，bk(k = 1、2、…)為其他條件輸入。
[0051]【數(shù)學(xué)式11】
YACT = g-X{vA(:\Wf:\Wf\-..協(xié)y.)
[0052]根據(jù)如此計算出的實際值Yact與通過(數(shù)學(xué)式8)算式求得的YaeaS并利用以下(數(shù)學(xué)式12)算式計算誤差Z?。該(數(shù)學(xué)式12)算式中，h為誤差計算函數(shù)。
[0053]【數(shù)學(xué)式12】
__ h (γΑΟ1 yACAL)
[0054]另外，關(guān)于該誤差計算函數(shù)h的具體形式，例如，可以設(shè)為取Yact與ΥΑεΑ?的差(也就是說，Zcue = Yact-Yacal)，也可以設(shè)為取Yact與Y.的比(也就是說，Zcue = YACT/YACAL)。然后，(數(shù)學(xué)式2)、(數(shù)學(xué)式5)、(數(shù)學(xué)式9)算式的誤差校正函數(shù)H的具體形式也會相應(yīng)該誤差計算函數(shù)h的具體形式而變化。也就是說，誤差計算函數(shù)h取輸入變量的差時，誤差校正函數(shù)H取輸入變量的和，誤差計算函數(shù)h取輸入變量的比時，誤差校正函數(shù)H取輸入變量的積。
[0055]然后，利用以下(數(shù)學(xué)式13)算式，在使該誤差平滑化的基礎(chǔ)上反映至學(xué)習(xí)項，從而計算新的學(xué)習(xí)項ZNEW。該(數(shù)學(xué)式13)算式中，Znew是下一次設(shè)定計算裝置3的設(shè)定計算中使用的學(xué)習(xí)項，2_是前一次設(shè)定計算裝置3的設(shè)定計算中使用過的學(xué)習(xí)項，β是平滑系數(shù)。
[0056]【數(shù)學(xué)式13】
Znew = Zold+ β.(Zcue-Zold)
[0057]以上是可正常獲得學(xué)習(xí)項的計算所需的實測值時的學(xué)習(xí)項的計算方法。另一方面，如上所述，下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項的計算中輸入到下游側(cè)函數(shù)的實測值為異常時，通過將從上游側(cè)函數(shù)輸出的實際計算值輸入到下游側(cè)函數(shù)來進(jìn)行計算，從而獲得下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)所需的實際計算值。以下說明在該下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項的計算中，輸入到下游側(cè)函數(shù)的實測值為異常時，下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)所需的實際計算值的計算。
[0058]此時，輸入到下游側(cè)函數(shù)的模型式2a中的是在上游側(cè)函數(shù)中使用(數(shù)學(xué)式10)算式計算出的f。因此，將下游側(cè)函數(shù)的模型式2a的函數(shù)設(shè)為f、將機械設(shè)備I的設(shè)定值的實測值設(shè)為X2ACTi(i = 1、2、…)、將其他條件輸入設(shè)為a%(j = 1、2、…)，此時，模型式2a的中間結(jié)果輸出Y2.由以下(數(shù)學(xué)式14)算式表示。該(數(shù)學(xué)式14)算式中，V1.是在上游側(cè)函數(shù)中使用(數(shù)學(xué)式10)算式計算出的實際計算值。
[0059]【數(shù)學(xué)式14】
[0060]然后，通過如此計算出的Y2.和在(數(shù)學(xué)式11)算式中代入實測值Vact = 乂—后獲得的實際值Y2act，來進(jìn)行學(xué)習(xí)項的計算。但是，此處如上所述，Y2acal中含有上游側(cè)函數(shù)與下游側(cè)函數(shù)這兩者的誤差，因此要利用補充學(xué)習(xí)計算部8，將誤差(Yact-Y2Ml)分配到上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)這兩者的學(xué)習(xí)項中。
[0061]該補充學(xué)習(xí)計算部8的誤差的分配比的計算方法相應(yīng)(數(shù)學(xué)式12)算式的誤差計算函數(shù)h的形式而變化。具體而言，誤差計算函數(shù)h取輸入變量的差時，按照基于以下(數(shù)學(xué)式15)算式和(數(shù)學(xué)式16)算式的比例分配，在補充學(xué)習(xí)計算部8進(jìn)行誤差的分配。
[0062]【數(shù)學(xué)式15】
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2lcm —___ γ 2 ACAL \I*、
-1 —廣丨|/醫(yī)—f(v,JM:r I + |f lACM - f(rL4CM I
【數(shù)學(xué)式16】
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72CO! _ (y2ACT _ Y2.1CAL \__^_
-、,|j/ 0.4C7':1 + I 廠丨..n:,伊...1.;.;)..
[0063]此外，誤差計算函數(shù)h取輸入變量的比時，按照基于以下(數(shù)學(xué)式17)算式和(數(shù)學(xué)式18)算式的比例分配，在補充學(xué)習(xí)計算部8進(jìn)行誤差的分配。
[0064]【數(shù)學(xué)式17】
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J I t:l:K = Zj/ 2 ACT βγ 2ACAL \[I,八
【數(shù)學(xué)式18】
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Jtcm _?γ2Λ(Τ iylACJf \ _I"1-1 _—
[0065]另外，這些(數(shù)學(xué)式15)?(數(shù)學(xué)式18)算式中，Z1?為分配到上游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項的誤差，Z2cue為分配到上游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項的誤差，f為模型式a的函數(shù)。
[0066]如此將誤差按比例分配至上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)的各學(xué)習(xí)項后，使按照(數(shù)學(xué)式13)算式分別分配的誤差平滑化后，反映至學(xué)習(xí)項。更新后的新的學(xué)習(xí)項用于下一個設(shè)定時刻的設(shè)定計算裝置3的設(shè)定值計算。
[0067]參照圖3，說明如此構(gòu)成的學(xué)習(xí)裝置5的動作流程。首先，步驟SI中，實測值收集裝置4收集實測值。接著，進(jìn)入步驟S2，實測值判定部7確認(rèn)在實測值收集裝置4收集的實測值中V2act是否為異常。如果V2act并非異常，則進(jìn)入步驟S3。在該步驟S3中，實測值判定部7確認(rèn)實測值收集裝置4收集的實測值中Viact是否為異常。如果Viact并非異常，則進(jìn)入步驟S4。
[0068]在該步驟S4中，實際計算值計算部6a使用(數(shù)學(xué)式8)算式計算上游側(cè)函數(shù)的實際計算值Υ1ΑεΑ?。接著在步驟S5中，學(xué)習(xí)項計算部6b使用(數(shù)學(xué)式11)算式計算上游側(cè)函數(shù)的實際值Y1ACT。接著進(jìn)入步驟S6，學(xué)習(xí)項計算部6b使用(數(shù)學(xué)式12)算式計算上游側(cè)函數(shù)的誤差Z1?。
[0069]步驟S6之后進(jìn)入步驟S7。在該步驟S7中，實際計算值計算部6a將實測值Viact代入(數(shù)學(xué)式8)算式的Vact來計算下游側(cè)函數(shù)的實際計算值Y2AQ\接著在步驟S8中，學(xué)習(xí)項計算部6b使用(數(shù)學(xué)式11)算式來計算下游側(cè)函數(shù)的實際值Y2ACT。接著進(jìn)入步驟S9，學(xué)習(xí)項計算部6b使用(數(shù)學(xué)式12)算式來計算下游側(cè)函數(shù)的誤差Z2cm。
[0070]步驟S9之后進(jìn)入步驟S10。在該步驟SlO中，學(xué)習(xí)項計算部6b將Ziguk和Z2?分別代入(數(shù)學(xué)式13)算式的Z?，計算上游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項Zinew和下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項Z2NEW。然后，進(jìn)入步驟S11，利用計算出的學(xué)習(xí)項Zinew和Z2new更新設(shè)定計算裝置3的數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)項，結(jié)束一系列的學(xué)習(xí)項更新處理。
[0071]另一方面，步驟S3中，當(dāng)Viact為異常時進(jìn)入步驟S20。在該步驟S20中，實際計算值計算部6a使用(數(shù)學(xué)式8)算式計算上游側(cè)函數(shù)的實際計算值Y1AQ\接著在步驟S21中，實際計算值計算部6a使用(數(shù)學(xué)式9)算式和(數(shù)學(xué)式10)算式，計算上游側(cè)函數(shù)的實際計算值V1.。
[0072]步驟S21之后進(jìn)入步驟S22。在該步驟S22中，實際計算值計算部6a利用(數(shù)學(xué)式14)算式計算使用了 Viaq^的下游側(cè)函數(shù)的實際計算值Y2AQ\接著在步驟S23中，學(xué)習(xí)項計算部6b使用(數(shù)學(xué)式11)算式計算下游側(cè)函數(shù)的實際值Y2ACT。
[0073]然后，進(jìn)入步驟S24，補充學(xué)習(xí)計算部8使用(數(shù)學(xué)式15)算式和(數(shù)學(xué)式16)算式、或者(數(shù)學(xué)式17)算式和(數(shù)學(xué)式18)算式，來計算Z1?和Z2?。步驟S24之后，轉(zhuǎn)移至上述步驟S10。
[0074]此外，步驟S2中，當(dāng)V2act為異常時進(jìn)入步驟S30。在該步驟S30中，實測值判定部7確認(rèn)實測值收集裝置4收集到的實測值中Viact是否為異常。在Viact也為異常時，上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)這兩者都不會進(jìn)行學(xué)習(xí)項的更新。
[0075]另一方面，步驟S30中，當(dāng)Viact并非異常時進(jìn)入步驟S31。在該步驟S31中，實際計算值計算部6a使用(數(shù)學(xué)式8)算式計算上游側(cè)函數(shù)的實際計算值Y1Am。接著在步驟S32中，學(xué)習(xí)項計算部6b使用(數(shù)學(xué)式11)算式計算上游側(cè)函數(shù)的實際值Y1ACT。接著進(jìn)入步驟S33，學(xué)習(xí)項計算部6b使用(數(shù)學(xué)式12)算式計算上游側(cè)函數(shù)的誤差Zicm。
[0076]步驟S33之后進(jìn)入步驟S34。在該步驟S34中，學(xué)習(xí)項計算部6b使用(數(shù)學(xué)式13)算式計算上游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項Z1NEW。然后，進(jìn)入步驟S35，利用計算出的學(xué)習(xí)項Zinew更新設(shè)定計算裝置3的數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)項，結(jié)束一系列的學(xué)習(xí)項更新處理。
[0077]如此構(gòu)成的設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)裝置具有:學(xué)習(xí)項計算部，其使用實測值來計算構(gòu)成數(shù)學(xué)模型的上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)的各學(xué)習(xí)項；實測值判定部，其判定在學(xué)習(xí)項計算部的下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項的計算中，輸入到下游側(cè)函數(shù)的第I實測值是否異常；實際計算值計算部，其在判定為第I實測值為異常時，將來自上游側(cè)函數(shù)的輸出輸入下游側(cè)函數(shù)，從而計算從下游側(cè)函數(shù)輸出的實際計算值；以及補充學(xué)習(xí)計算部，其將實際計算值相對于與來自下游側(cè)函數(shù)的輸出相對應(yīng)的第2實測值的誤差分配到上游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項和下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項。
[0078]因此，即使無法獲得為了學(xué)習(xí)而輸入到下游側(cè)函數(shù)中的實測值時，也可通過將從上游側(cè)函數(shù)輸出的實際計算值代替實測值輸入到下游側(cè)函數(shù)，來進(jìn)行下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)，同時將累積的誤差分配到上游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項，實現(xiàn)上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)這兩者的適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)。
[0079]也就是說，即使數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)所需的實際值中有一部分無法獲得時，也能夠使用所獲得的部分的實際值實施學(xué)習(xí)，適當(dāng)?shù)馗聵?gòu)成數(shù)學(xué)模型的各函數(shù)的學(xué)習(xí)項，并且抑制數(shù)學(xué)模型的精度降低。因此，有利于提高機械設(shè)備的設(shè)定值的計算精度。
[0080]另外，通過使具有中央處理裝置和記憶裝置等的硬件資源執(zhí)行信息處理來實現(xiàn)例如數(shù)學(xué)模型學(xué)習(xí)計算部、實際計算值計算部、學(xué)習(xí)項計算部、實測值判定部以及補充學(xué)習(xí)計算部等各部分所具有的功能，也能夠構(gòu)筑如上所述構(gòu)成的設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)裝置。
工業(yè)上的實用性
[0081]本發(fā)明能夠用于在使用數(shù)學(xué)模型計算機械設(shè)備的設(shè)定值的設(shè)定計算系統(tǒng)中，使用實測值更新數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)項的學(xué)習(xí)裝置以及學(xué)習(xí)方法。
(符號說明)
[0082]I機械設(shè)備 2設(shè)定計算系統(tǒng) 3設(shè)定計算裝置
4實測值收集裝置 5學(xué)習(xí)裝置 6數(shù)學(xué)模型學(xué)習(xí)計算部 6a實際計算值計算部 6b學(xué)習(xí)項計算部 7實測值判定部 8補充學(xué)習(xí)計算部
【權(quán)利要求】
1.一種在使用數(shù)學(xué)模型計算機械設(shè)備的設(shè)定值的設(shè)定計算系統(tǒng)中，使用實測值更新所述數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)項的學(xué)習(xí)裝置，其特征在于，具有: 學(xué)習(xí)項計算部，其使用所述實測值計算構(gòu)成所述數(shù)學(xué)模型的上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)的各學(xué)習(xí)項； 實測值判定部，其判定在所述學(xué)習(xí)項計算部的所述下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項的計算中，輸入到所述下游側(cè)函數(shù)的所述實測值即第I實測值是否異常； 實際計算值計算部，其在判定所述第I實測值為異常時，將來自所述上游側(cè)函數(shù)的輸出輸入到所述下游側(cè)函數(shù)，計算從所述下游側(cè)函數(shù)輸出的實際計算值；以及 補充學(xué)習(xí)計算部，其將所述實際計算值相對于與來自所述下游側(cè)函數(shù)的輸出相對應(yīng)的所述實測值即第2實測值的誤差分配到所述上游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項和所述下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)裝置，其特征在于， 所述補充學(xué)習(xí)部基于來自所述上游側(cè)函數(shù)的輸出的大小與來自所述下游側(cè)函數(shù)的輸出的大小的比，將所述誤差分配到所述上游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項和所述下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項中，其中，來自所述上游側(cè)函數(shù)的輸出的大小以對于所述上游側(cè)函數(shù)的輸入為基準(zhǔn)，來自所述下游側(cè)函數(shù)的輸出的大小以對于所述下游側(cè)函數(shù)的輸入為基準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)裝置，其特征在于， 所述補充學(xué)習(xí)部根據(jù)所述第2實測值與所述實際計算值的差來計算所述誤差，并且依據(jù)對于所述上游側(cè)函數(shù)的輸入與來自所述上游側(cè)函數(shù)的輸出的差的絕對值、以及對于所述下游側(cè)函數(shù)的輸入與來自所述下游側(cè)函數(shù)的輸出的差的絕對值，將計算出的所述誤差按比例分配到所述上游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項和所述下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)定計算系統(tǒng)的學(xué)習(xí)裝置，其特征在于， 所述補充學(xué)習(xí)部根據(jù)所述第2實測值與所述實際計算值的比，計算所述誤差，并且依據(jù)對于所述上游側(cè)函數(shù)的輸入與來自所述上游側(cè)函數(shù)的輸出的比的絕對值、以及對于所述下游側(cè)函數(shù)的輸入與來自所述下游側(cè)函數(shù)的輸出的比的絕對值，將計算出的所述誤差按比例分配到所述上游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項和所述下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項中。
5.一種在使用數(shù)學(xué)模型計算機械設(shè)備的設(shè)定值的設(shè)定計算系統(tǒng)中，使用實測值更新所述數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)項的學(xué)習(xí)方法，其特征在于，具有: 第I步驟，其使用所述實測值計算構(gòu)成所述數(shù)學(xué)模型的上游側(cè)函數(shù)和下游側(cè)函數(shù)的各學(xué)習(xí)項； 第2步驟，其判定在所述第I步驟的所述下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項的計算中，輸入到所述下游側(cè)函數(shù)的所述實測值即第I實測值是否異常； 第3步驟，其在判定所述第I實測值為異常時，將來自所述上游側(cè)函數(shù)的輸出輸入到所述下游側(cè)函數(shù)，計算從所述下游側(cè)函數(shù)輸出的實際計算值；以及 第4步驟，其將所述實際計算值相對于與來自所述下游側(cè)函數(shù)的輸出相對應(yīng)的所述實測值即第2實測值的誤差分配到所述上游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項和所述下游側(cè)函數(shù)的學(xué)習(xí)項中。
【文檔編號】G05B13/04GK104303114SQ201280073247
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月16日
【發(fā)明者】井波治樹 申請人:東芝三菱電機產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)株式會社
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