JP6556382B2 - 状態予測制御装置及び状態予測制御方法 - Google Patents
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Description
図3に目的目標辞書例を示す。目的目標辞書では、対象物の種類とその目的、及びその目的を達成するためのパラメータが記憶される。例えば図3の例では対象物「きゅうり」に対して、目的1としてきゅうりの促成栽培、それを実現するための目標パラメータとして、生育過程を示す種まき、定植、収穫の3つのフェーズと各フェーズの時間が規定されている。図3では収穫時期が「1月」「2月」の目標パラメータが規定されている。
図4に状態系列辞書に記憶された状態系列データの一例を示す。図3の状態系列データは、対象物の時間軸方向に沿った状態変化のパターンを規定したデータであって、時刻tn(n=1〜9)時点における状態ωm(m=1〜6)を並べたデータである。そして、時刻tnにおいて一つの状態ωmを選択し、次の時刻、例えば時刻tn+1に推移したときの状態ωm+1に遷移することが、状態の変化を表し、この状態遷移を示すデータが状態系列となる。本実施形態では、作物の成長に伴う状態変化(形状が変化することから形状変化と称してもよい)の系列を規定した有限状態系列を適用し、初期状態の作物の形状をモデル化した有限状態系列からなるモデルを用意する。
図5にモデル辞書データの一例を示す。モデル辞書には、センサ種類とそのセンサから出力されるセンサ情報に基づいて決定される対象物が規定されている。図5は対象物を規定したモデル辞書であり、例えばCMOSセンサからの出力により定義される対象物として作物が定義されている。
図6に制御パラメータ辞書の一例を示す。図6Aは照明401に対して出力する制御パラメータ、図6Bはヒータ402に対して出力する制御パラメータ、図6Cは加除湿器403に対して出力する制御パラメータ、図6Dは給水バルブ404に対して出力する制御パラメータ、図6Eは施肥ノズル405に対して出力する制御パラメータの例である。制御パラメータ辞書は、後述する期待値及び観測値の差分に、観測値から制御後の値を関連付けたデータとして与えられる。
(1)センサ値の差分値(目標値−観測値、目標値−予測値、期待値−観測値)
・観測値が目標値とずれて差分を生じていたら、その差分を評価値として出力
・予測値が目標値とずれて差分を生じていたら、その差分を評価値として出力
・観測値が期待値とずれて差分を生じていたら、その差分を評価値として出力
(2)センサ値の差分値の増減(1つ前の観測時点と今回の観測時点)に対応する符号付き値
・観測値が目標値とずれて差分を生じていて、その差分が増加していたら、望ましくない方向の評価としてマイナス値を出力
・観測値が目標値とずれて差分を生じていて、差分が減少していたら望ましい方向の評価としてプラス値を出力
・予測値が目標値とずれて差分を生じていて、差分が増加していたら望ましくない方向の評価としてマイナス値を出力
・予測値が目標値とずれて差分を生じていて、差分が減少していたら望ましい方向の評価としてプラス値を出力
・観測値が期待値とずれて差分を生じていて、差分が増加していたら望ましくない方向の評価としてマイナス値を出力
・観測値が期待値とずれて差分を生じていて、差分が減少していたら望ましい方向の評価としてプラス値を出力
例: ωn → ωn+1 状態遷移観測時
状態系列頻度カウンタ ωn →ωn+1 カウントアップ
状態カウンタ ωn+1 カウントアップ
p(ωn→ωn+1)=ωn→ωn+1カウント/ωnカウンタ・・・(1)
14・・・CPU
16・・・ROM
18・・・RAM
20・・・ファイルユニット
22・・・外部I/F
24・・・モニタ
26・・・バス
30・・・観測センサ
40・・・制御ユニット
Claims (10)
- 観測対象物の第1時刻における状態を観測センサにより観測して得られた第1センサ情報を取得するセンサ情報取得部と、
前記観測センサの種類及び前記観測センサの出力から直接的に定まる観測対象物を関係付けたモデル辞書を記憶するモデル辞書記憶部と、
前記モデル辞書を参照して前記第1センサ情報を基に前記観測対象物の種類を識別する対象物識別部と、
前記観測対象物の目的及びその目的を実現するための目標パラメータを規定した目的目標辞書を格納する目的目標辞書記憶部と、
前記観測対象物の種類に対応した、時間経過に伴う複数の状態変化の系列を規定した状態系列辞書を記憶する状態系列辞書記憶部と、
前記状態系列辞書から前記識別された観測対象物の異なる時刻の異なる状態を複数規定した状態系列を読み出し、前記目的目標辞書から前記観測対象物の目的及び目標パラメータを読み出し、前記状態系列のうち、前記読み出した目的及び目標パラメータに沿った経路を求め、前記第1時刻よりも先の予測時刻における前記観測対象物の状態を予測して予測状態を求める状態予測部と、
前記第1時刻よりも後の第2時刻において前記観測センサにより前記観測対象物を観測して得られた第2センサ情報及び前記予測状態を比較し、その比較結果に基づいて、前記予測時刻における前記観測対象物の観測状態と前記目的及び前記目標パラメータに対するずれとの評価情報を出力する予測評価部と、
を備えることを特徴とする状態予測制御装置。 - 請求項1に記載の状態予測制御装置において、
前記予測評価部は、前記予測時刻における前記観測対象物の観測状態が目的及び目標パラメータに近づくように、前記予測状態よりも前記目的及び目標パラメータへの到達確率が高い期待値を更に出力する、
ことを特徴とする状態予測制御装置。 - 請求項1に記載の状態予測制御装置において、
前記予測時刻における前記観測対象物の観測状態が前記目的及び目標パラメータに近づくように、前記観測対象物の状態変化に寄与する制御ユニットに対して制御パラメータを出力する制御部を更に備える、
ことを特徴とする状態予測制御装置。 - 請求項1に記載の状態予測制御装置において、
前記第1時刻よりも後の第2時刻において前記観測センサにより観測して得られた第2センサ情報及び前記予測状態を比較し、その比較結果に基づいて、第2センサ情報と前記予測状態が異なっていた場合は、前記第1時刻の状態から前記第2時刻の状態への状態系列辞書記憶の更新を行う状態系列辞書編集部と、を更に備える、
ことを特徴とする状態予測制御装置。 - 請求項4に記載の状態予測制御装置において、
前記状態系列辞書編集部が前記状態系列辞書の更新を行った場合に、前記目的目標辞書の更新を行う目的目標辞書編集部を更に備える、
ことを特徴とする状態予測制御装置。 - 観測対象物の第1時刻における状態を観測センサにより観測して得られた第1センサ情報を取得するステップと、
前記観測センサの種類及び前記観測センサの出力から直接的に定まる観測対象物を関係付けたモデル辞書を参照して前記第1センサ情報を基に前記観測対象物の種類を識別するステップと、
前記観測対象物の種類に対応した、時間経過に伴う複数の状態変化の系列を規定した状態系列辞書から前記識別された観測対象物の異なる時刻の異なる状態を複数規定した状態系列を読み出し、前記観測対象物の目的及びその目的を実現するための目標パラメータを規定した目的目標辞書から前記観測対象物の目的及び目標パラメータを読み出し、前記状態系列のうち、前記読み出した目的及び目標パラメータに沿った経路を求め、前記第1時刻よりも先の予測時刻における前記観測対象物の状態を予測して予測状態を求めるステップと、
前記第1時刻よりも後の第2時刻において前記観測センサにより前記観測対象物を観測して得られた第2センサ情報及び前記予測状態を比較し、その比較結果に基づいて、前記予測時刻における前記観測対象物の観測状態と前記目的及び前記目標パラメータに対するずれとの評価情報を出力するステップと、
を含むことを特徴とする状態予測制御方法。 - 請求項6に記載の状態予測制御方法において、
予測時刻における前記観測対象物の観測状態が目的及び目標パラメータに近づくように、前記予測状態よりも前記目的及び目標パラメータへの到達確率が高い期待値を出力するステップを更に含む、
ことを特徴とする状態予測制御方法。 - 請求項6に記載の状態予測制御方法において、
前記予測時刻における前記観測対象物の観測状態が目的及び目標パラメータに近づくように、前記観測対象物の状態変化に寄与する制御ユニットに対して制御パラメータを出力するステップを更に含む、
ことを特徴とする状態予測制御方法。 - 請求項6に記載の状態予測制御方法において、
前記第1時刻よりも後の第2時刻において前記観測センサにより観測して得られた第2センサ情報及び前記予測状態を比較し、その比較結果に基づいて、第2センサ情報と予測された状態が異なっていた場合は、前記第1時刻の状態から前記第2時刻の状態への状態系列辞書の更新を行うステップを更に含む、
ことを特徴とする状態予測制御方法。 - 請求項9に記載の状態予測制御方法において、
前記状態系列辞書の更新を行われた場合に、前記目的目標辞書の更新を行うステップを更に含む、
ことを特徴とする状態予測制御方法。
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