JP5765016B2 - Control device for power conversion circuit - Google Patents
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Description
本発明は、フィードバック制御と機械学習によるフィードフォワード制御(たとえば、ニューロ制御)とを組み合わせることで、安定性を担保しつつ、非線形の動的システムの出力電圧の予測が可能な電力変換回路の制御装置に関する。 The present invention controls a power conversion circuit capable of predicting an output voltage of a nonlinear dynamic system while ensuring stability by combining feedback control and feedforward control (for example, neuro control) by machine learning. Relates to the device.
従来、フィードバック制御およびフィードフォワード制御が可能な制御回路を備えた電力変換回路(DC/DCコンバータ)が知られている。 Conventionally, a power conversion circuit (DC / DC converter) including a control circuit capable of feedback control and feedforward control is known.
フィードフォワード制御では、振動(ピークとボトムの繰り返し)を抑制しようとすると、条件によっては、制御装置が、次にくるピークを助長するように振舞う場合もある。 In the feedforward control, if it is attempted to suppress vibration (repetition of peak and bottom), the control device may behave to promote the next peak depending on conditions.
本発明の目的は、フィードバック制御とフィードフォワード的な制御(たとえば、ニューロ制御等の機械学習制御)とを組み合わせることで、安定性を担保しつつ、非線形の動的システムの出力電圧の予測が可能な電力変換回路の制御装置を提供することである。 The object of the present invention is to combine the feedback control and feedforward control (for example, machine learning control such as neuro control) to predict the output voltage of the nonlinear dynamic system while ensuring stability. A control device for a power conversion circuit is provided.
本発明の電力変換回路の制御装置は、以下を要旨とする。
(1)
電力変換回路の出力電圧値、および、出力電流値,入力電圧値,インダクタ電流値,キャパシタ電流値の少なくとも1つをパラメータとして取得して駆動回路にスイッチのオン・オフ信号指令値を送出することで、過渡変化に際して振動応答する出力電圧のピークまたはボトムを抑制するとともに収束時間を短縮するための電力変換回路の制御装置であって、
出力電圧の所定変動幅以上の変化、出力電流の所定変動幅以上の変化、または出力インピーダンスの所定変動幅以上の変化、負荷抵抗あるいは負荷インピーダンスの所定変動幅以上の変化を検出する出力変化検出部と、
制御目標値と制御予測値を機械学習情報として記憶する機械学習情報記憶部と、
前記電力変換回路の前記パラメータから、フィードバック制御量としての第1時間量を生成するフィードバック制御部と、
前記機械学習記憶部に記憶した機械学習制御量としての第2時間量を生成する機械学習制御部と、
前記フィードバック制御部からの第1時間量と前記機械学習制御部からの第2時間量とを合成し、当該合成量をスイッチングタイミングのための時間量として前記駆動回路に送出する合成制御信号生成部と、
を備え、
前記出力変化検出部が前記所定変動幅以上の変化を検出したときは、
前記機械学習制御部は、k番目(kは正の整数)のピークまたはボトムに対して、
前記機械学習情報記憶部に記憶した前記制御目標値と制御予測値との偏差に、
αk_n=fk_n
fk_n:減衰関数
k:何番目のピークまたはボトムかを表す整数
n:何番目のサンプリングかを示す整数
の項を含む重み付けをし、またはさらに、この重み付けした値にバイアス分を付与した前記第2時間量を生成する、
ことを特徴とする電力変換回路の制御装置。
The control device of the power conversion circuit of the present invention is summarized as follows.
(1)
Obtaining an output voltage value of the power conversion circuit and at least one of an output current value, an input voltage value, an inductor current value, and a capacitor current value as a parameter, and sending a switch on / off signal command value to the drive circuit A control device for a power conversion circuit for suppressing the peak or bottom of the output voltage that vibrates in response to a transient change and shortening the convergence time,
An output change detection unit that detects a change over a predetermined fluctuation width of the output voltage, a change over a predetermined fluctuation width of the output current, a change over a predetermined fluctuation width of the output impedance, or a change over a predetermined fluctuation width of the load resistance or load impedance. When,
A machine learning information storage unit for storing a control target value and a control prediction value as machine learning information;
A feedback control unit that generates a first amount of time as a feedback control amount from the parameter of the power conversion circuit;
A machine learning control unit that generates a second amount of time as a machine learning control amount stored in the machine learning storage unit;
A synthesis control signal generation unit that synthesizes the first amount of time from the feedback control unit and the second amount of time from the machine learning control unit and sends the synthesis amount to the drive circuit as a time amount for switching timing. When,
With
When the output change detection unit detects a change greater than the predetermined fluctuation range,
The machine learning control unit performs the k-th (k is a positive integer) peak or bottom,
In the deviation between the control target value and the control predicted value stored in the machine learning information storage unit,
α k_n = f k_n
f k_n : Decay function k: Integer indicating what number peak or bottom n: Weighting including an integer term indicating what number sampling, or further adding the bias value to this weighted value Produce 2 hours quantity,
A control device for a power conversion circuit.
(2)
αk_nが、
αk_n=Ak・exp(−λk×n)
Ak:第1振動抑制因子(ゼロ以外の定数)
λk:第2振動抑制因子(ゼロ以外の正の定数)
n:何番目のサンプリングかを示す整数
で表されることを特徴とする(1)に記載の電力変換回路の制御装置。
(2)
α k_n is
α k — n = A k · exp (−λ k × n)
A k : first vibration suppression factor (a constant other than zero)
λ k : second vibration suppression factor (a positive constant other than zero)
n: The control device for a power conversion circuit according to (1), wherein the control device is represented by an integer indicating a sampling number.
(3)
前記機械学習情報記憶部は、前記制御目標値および前記制御予測値のほか、前記第2時間量の算出値、前記第2時間量の算出開始条件、前記パラメータを記憶することを特徴とする(1)に記載の電力変換回路の制御装置。
(3)
The machine learning information storage unit stores the calculated value of the second amount of time, the calculation start condition of the second amount of time, and the parameters in addition to the control target value and the predicted control value ( The control apparatus of the power converter circuit as described in 1).
(4)
同一の前記所定変動幅以上の変化があったときは、直ちに次のピークまたはボトムの抑制処理に移行せずに、同一のピークまたはボトムに対して、複数回の機械学習を行うことを特徴とする(1)に記載の電力変換回路の制御装置。
(4)
When there is a change greater than or equal to the same predetermined fluctuation range, machine learning is performed a plurality of times for the same peak or bottom without immediately proceeding to the suppression process for the next peak or bottom. The control device for the power conversion circuit according to (1).
(5)
同一の前記所定変動幅以上の変化があったときは、直ちに次のピークまたはボトムの抑制処理に移行せずに、同一のピークまたはボトムに対して、複数回の機械学習を行うことを特徴とする請求項1に記載の電力変換回路の制御装置。
同一の前記所定変動幅以上の変化があったときは、直ちに次のピークまたはボトムの抑制処理に移行せずに、同一のピークまたはボトムに対して、複数回の機械学習を行うことを特徴とする(1)に記載の電力変換回路の制御装置。
(5)
When there is a change greater than or equal to the same predetermined fluctuation range, machine learning is performed a plurality of times for the same peak or bottom without immediately proceeding to the suppression process for the next peak or bottom. The control apparatus for the power conversion circuit according to claim 1.
When there is a change greater than or equal to the same predetermined fluctuation range, machine learning is performed a plurality of times for the same peak or bottom without immediately proceeding to the suppression process for the next peak or bottom. The control device for the power conversion circuit according to (1).
本発明では、負荷変化等の応答として繰り返し現れるピークとボトムのそれぞれについて、合成制御信号生成部の出力(Nk_Ton)(kは幾つ目のピークまたはボトムであるかを示す整数)を第1時間量(フィードバック制御量)と第2時間量(機械学習制御量)により構成した。そして、第2時間量を、機械学習制御目標値と機械学習制御予測値との偏差に、〔Ak・exp(−λk×n)〕(Ak:最初(一番目)のボトムまたはピークを抑制するための因子(ゼロ以外の定数),λk:二番目のピークまたはボトムを減衰させるための因子(ゼロ以外の正の定数),n:何番目のサンプリングかを示す整数)で重み付けをして決定した。
これにより、過渡的変化に際して振動応答する出力電圧のピークまたはボトムを抑制でき、また定常値に収束する時間を短縮することができる。
In the present invention, the output (N k_Ton ) (k is an integer indicating how many peaks or bottoms) is output for the first time for each of the peaks and bottoms that repeatedly appear as responses such as load changes. An amount (feedback control amount) and a second time amount (machine learning control amount) are included. Then, the second time amount is set to the difference between the machine learning control target value and the machine learning control predicted value by [A k · exp (−λ k × n)] (A k : first (first) bottom or peak. Weighted by a factor to suppress λ (a constant other than zero), λ k : a factor to attenuate the second peak or bottom (a positive constant other than zero), n: an integer indicating the number of sampling And decided.
Thereby, the peak or bottom of the output voltage that vibrates in response to a transient change can be suppressed, and the time for convergence to a steady value can be shortened.
図1は、本発明の制御装置が適用される電力変換回路を示す模式図である。
図1において、電力変換回路(DC/DCコンバータ2)は、スイッチ回路22と、トランス23と、整流器24と、平滑用インダクタ25(Lo)と、出力キャパシタ26(Co)からなる。平滑用インダクタ25には直列にインダクタ電流検出用抵抗rLが接続され、出力キャパシタ26にはキャパシタ電流検出用抵抗rCが直列接続され、後述する負荷28には直列に出力電流検出用抵抗27(rs)が接続されている。また、DC/DCコンバータ2の入力側には、直流電源21が接続され、出力側には負荷28(R)が接続されている。図1では直流電源21は便宜上バッテリーで示してあるが直流供給端子であってもよく、負荷28は直流抵抗Rで示してあるが交流抵抗(インピーダンス)であってもよい。なお、図1では、rs,rL,rcは、省かれることがあるので、シンボルを破線で示してある。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a power conversion circuit to which the control device of the present invention is applied.
In FIG. 1, the power conversion circuit (DC / DC converter 2) includes a switch circuit 22, a transformer 23, a rectifier 24, a smoothing inductor 25 (L o ), and an output capacitor 26 (C o ). An inductor current detection resistor r L is connected in series to the smoothing inductor 25, a capacitor current detection resistor r C is connected in series to the output capacitor 26, and an output current detection resistor 27 is connected in series to a load 28 described later. (R s ) is connected. A DC power source 21 is connected to the input side of the DC / DC converter 2, and a load 28 (R) is connected to the output side. In FIG. 1, the DC power supply 21 is shown as a battery for convenience, but may be a DC supply terminal, and the load 28 is shown as a DC resistance R, but may be an AC resistance (impedance). In FIG. 1, r s, r L, r c Since omitted as it may, there is shown a symbol by a broken line.
図1では、出力電圧eo、および出力電流io(検出値es),入力電圧(直流電源電圧)ei,インダクタ電流iL(検出値eLi),キャパシタ電流iC(検出値eCi)の少なくとも1つが制御装置1Aに送出され、制御装置1Aは駆動回路3に、スイッチ回路22のスイッチをオンするタイミング指令値(時間信号Ton,n)を送出する。 In FIG. 1, the output voltage e o , the output current i o (detected value e s ), the input voltage (DC power supply voltage) e i , the inductor current i L (detected value e Li ), and the capacitor current i C (detected value e). At least one of Ci ) is sent to the control device 1A, and the control device 1A sends a timing command value (time signal Ton, n ) for turning on the switch of the switch circuit 22 to the drive circuit 3.
図2は、図1に示した制御装置1Aの概略を示す図である。
制御装置1Aは、プリアンプ11と、A/Dコンバータ12と、出力変化検出部13と、機械学習情報記憶部14と、フィードバック制御部15と、機械学習制御部16と、合成制御信号生成部17と、カウンタ18とを備えている。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the control device 1A shown in FIG.
The control device 1A includes a preamplifier 11, an A / D converter 12, an output change detection unit 13, a machine learning information storage unit 14, a feedback control unit 15, a machine learning control unit 16, and a synthesis control signal generation unit 17. And a counter 18.
プリアンプ11は、出力電圧値eo、および出力電流io(検出値es),入力電圧ei,インダクタ電流iL(検出値eLi),キャパシタ電流iC(検出値eCi)の少なくとも1つを入力し、これらを増幅して、eeo、およびees,eei,eeLi,eeCiとして出力する。A/Dコンバータ12はこれらの出力値をそれぞれディジタル信号Eeo,Ees,Eei,EeLi,EeCiに変換する。なお、図2では、rs,rL,rcは省かれることがあるので、シンボルを破線で示し、ディジタル信号Ees,Eei,EeLi,EeCiは省かれることがあるので、データの流れを意味する矢印を破線で示してある。 The preamplifier 11 includes at least an output voltage value e o , an output current i o (detection value e s ), an input voltage e i , an inductor current i L (detection value e Li ), and a capacitor current i C (detection value e Ci ). One is input, these are amplified, and output as e eo , e es , e ei , e eLi , and e eCi . The A / D converter 12 converts these output values into digital signals E eo , E es , E ei , E eLi , and E eCi , respectively. In FIG. 2, since r s, r L, r c is that there is to omit, shows the symbol by a broken line, a digital signal E es, E ei, E eLi , since E ECI is that there is to omit, data An arrow indicating the flow of the flow is indicated by a broken line.
出力変化検出部13は、出力電圧の所定値以上の変化、出力電流の所定値以上の変化、または出力インピーダンスの所定値以上の変化、負荷抵抗あるいは負荷インピーダンスの所定値以上の変化を検出する。機械学習情報記憶部14は、機械学習情報を記憶する。 The output change detection unit 13 detects a change in the output voltage that is greater than or equal to a predetermined value, a change in the output current that is greater than or equal to a predetermined value, a change in the output impedance that is greater than or equal to a predetermined value, and a change in the load resistance or load impedance that is greater than or equal to a predetermined value. The machine learning information storage unit 14 stores machine learning information.
フィードバック制御部15は、振動により作られるピークやボトムを抑制するべく、ディジタル信号Eeoおよび、Ees,Eei,EeLi,EeCiの少なくとも1つを入力し、フィーバック制御量としてのスイッチングタイミングのための第1時間量Nk_Ton_A,nを生成する。kは、何番目のピークまたはボトムに対して使用される第1時間量であるかを示す添え字である。nは、変化が生じてからのサンプリング回数、すなわち、何番目のサンプリングかを意味する添え字である。
機械学習制御部16は、ニューロ制御部等の機械学習制御部であり、ディジタル信号Eeoおよび、Ees,Eei,EeLi,EeCiの少なくとも1つを入力し、スイッチオフのタイミングのための制御量として、第2時間量Nk_Ton_Bを生成する。kは、何番目のピークまたはボトムに対して使用される第2時間量であるかを示す添え字である。
The feedback control unit 15 inputs at least one of the digital signals E eo and E es , E ei , E eLi , and E eCi in order to suppress peaks and bottoms caused by vibration, and performs switching as a feedback control amount. A first amount of time N k_Ton_A, n for timing is generated. k is a subscript indicating what number peak or bottom is the first amount of time used. “n” is a subscript indicating the number of samplings after the change occurs, that is, what number sampling.
The machine learning control unit 16 is a machine learning control unit such as a neuro control unit, and receives at least one of the digital signals E eo and E es , E ei , E eLi , and E eCi for switching off timing. As a control amount, a second time amount N k_Ton_B is generated. k is a subscript indicating what number peak or bottom is the second amount of time used.
なお、第2時間量Nk_nTon_Bは、
Nk_Ton_B=αk_n(Nk_neo *−Nk_neoEst) (1)
で表され、たとえば、Nk_neo *は、n回目のサンプリングに対する目標値であり、Nk_neoEstは、n回目のサンプリング(変化が生じてからのサンプリング回数)における予測値とできる。
The second amount of time N k_nTon_B is
N k_Ton_B = α k_n (N k_neo * -N k_neoEst) (1)
For example, N k_neo * is a target value for the n-th sampling, and N k_neoEst can be a predicted value in the n-th sampling (the number of samplings after the change occurs).
αk_nは、
αk_n=fk_n (2)
fk_n:減衰関数
k:何番目のピークまたはボトムかを表す整数
n:何番目のサンプリングかを示す整数
(2)式では、fk_nは、適宜の減衰関数(たとえば、傾斜が負の一次関数、複数段階で減衰する階段関数等、指数関数を線形近似した関数)とすることができる。
α k_n is
α k_n = f k_n (2)
f k_n : Damping function k: Integer indicating the number of peak or bottom n: Integer indicating the number of sampling In equation (2), f k_n is an appropriate damping function (for example, a linear function with a negative slope) A function that linearly approximates an exponential function, such as a step function that attenuates in a plurality of stages).
合成制御信号生成部17は、フィードバック制御部15からの第1時間量と機械学習制御部16からの第2時間量との差分、
Nk_Ton_B−Nk_Ton_A,n
を求め、この差分に基づく値を合成制御信号生成部17に送出する。なお、本実施形態では、上記の差分に、オフセット(バイアス分Nk_bias)を付加しており、合成制御量Nk_Ton_nは、
Nk_Ton_n=Nk_bias+Nk_Ton_B−Nk_Ton_A,n
である。本実施形態では、Nk_bias−Nk_Ton_A,nをNk_Ton_Bのバイアスと考えることもできる。
本実施形態では、駆動回路3は、所定の周期でオンしている。カウンタ18は、上記の合成制御量Nk_Ton_nの計数を行いカウントアップしたときにスイッチオフのタイミングのための信号(タイミング指令値:時間信号TON)を駆動回路3に送出する。
The synthesis control signal generation unit 17 is a difference between the first amount of time from the feedback control unit 15 and the second amount of time from the machine learning control unit 16;
N k_Ton_B −N k_Ton_A, n
And a value based on this difference is sent to the synthesis control signal generation unit 17. In this embodiment, an offset (bias amount N k_bias ) is added to the above difference, and the combined control amount N k_Ton_n is
N k_Ton_n = N k_bias + N k_Ton_B −N k_Ton_A, n
It is. In the present embodiment, N k_bias −N k_Ton_A, n can be considered as a bias of N k_Ton_B .
In the present embodiment, the drive circuit 3 is turned on at a predetermined cycle. The counter 18 counts the composite control amount N k_Ton_n and sends a signal (timing command value: time signal T ON ) for switch-off timing to the drive circuit 3 when the counter is counted up.
図3は、制御パラメータを限定した図1のDC/DCコンバータ2を示す図であり、図4はフィードバック制御部15と機械学習制御部16とを備えた図4の制御装置1Aの機能ブロック図である。
図3では、出力電圧eo,出力電流io,入力電圧値eiが制御装置1Aに送出され、制御装置1Aはこれらに基づきスイッチ回路22のスイッチをオンするタイミング指令値(時間信号TON)を算出し、これを駆動回路3に送出している。
3 is a diagram showing the DC / DC converter 2 of FIG. 1 with limited control parameters, and FIG. 4 is a functional block diagram of the control device 1A of FIG. 4 including the feedback control unit 15 and the machine learning control unit 16. It is.
In FIG. 3, an output voltage e o , an output current i o , and an input voltage value e i are sent to the control device 1A, and the control device 1A turns on the timing command value (time signal T ON) based on these. ) Is calculated and sent to the drive circuit 3.
図4において、制御装置1Aは、プリアンプ11と、A/Dコンバータ12と、出力変化検出部13と、機械学習情報記憶部14と、フィードバック制御部15と、機械学習制御部16と、合成制御信号生成部17と、カウンタ18とを備えている。
プリアンプ11は、DC/DCコンバータ2の出力電圧eo,出力電流es,入力電圧eiを入力し、これらを増幅して、eeo,ees,eeiとして出力する。A/Dコンバータ12はこれらの値をそれぞれディジタル信号Eeo,Ees,Eeiに変換する。
In FIG. 4, the control device 1A includes a preamplifier 11, an A / D converter 12, an output change detection unit 13, a machine learning information storage unit 14, a feedback control unit 15, a machine learning control unit 16, and synthesis control. A signal generation unit 17 and a counter 18 are provided.
The preamplifier 11 receives the output voltage e o , output current e s , and input voltage e i of the DC / DC converter 2, amplifies them, and outputs them as e eo , e es , and e ei . The A / D converter 12 converts these values into digital signals E eo , E es and E ei , respectively.
出力変化検出部13は、出力電圧の所定値以上の変化、出力電流の所定値以上の変化、または出力インピーダンスの所定値以上の変化、負荷抵抗あるいは負荷インピーダンスの所定値以上の変化を検出する。機械学習情報記憶部14は、機械学習情報を記憶する。 The output change detection unit 13 detects a change in the output voltage that is greater than or equal to a predetermined value, a change in the output current that is greater than or equal to a predetermined value, a change in the output impedance that is greater than or equal to a predetermined value, and a change in the load resistance or load impedance that is greater than or equal to a predetermined value. The machine learning information storage unit 14 stores machine learning information.
フィードバック制御部15は、ディジタル信号Eeo(出力電圧eoに対応)を取得して、フィーバック制御量としてのスイッチングタイミングのための第1時間量Nk_Ton_A,nを生成する(n:何番目のサンプリングかを意味する添え字)。
第1時間量(フィードバック制御量)は、通常のフィードバック制御に準じたとえば、
NTon_A,n=Kp(Neo,n-1−NR)+KIΣNI,n-1
+KD(Neo,n-1−NR-1) (3)
で表される。
Feedback control unit 15 (corresponding to the output voltage e o) digital signal E eo acquire the first hour amount N K_Ton_A for switching timing of the fee-back control amount, to generate the n (n: what number Subscript that means sampling).
The first time amount (feedback control amount) is according to normal feedback control, for example:
N Ton_A, n = K p (N eo, n-1 −N R ) + K I ΣN I, n-1
+ K D (N eo, n-1 −N R-1 ) (3)
It is represented by
機械学習制御部16は、負荷抵抗Rの変化状態を、入力電圧eiのディジタル値Eeiの関係において記憶する機械学習情報記憶部14とアクセスできる。また、機械学習制御部16は、ディジタル信号Eeo(出力電圧eoに対応)、ディジタル信号Ees(出力電流の電圧変換値esに対応)およびディジタル信号Eei(入力電圧eiに対応)を入力し、機械学習制御量としてのスイッチングタイミングのための第2時間量Nk_Ton_B,nを生成する。 Machine learning control unit 16, the state of change of the load resistance R, can access and machine learning information storing section 14 for storing the relationship between the digital value E ei of the input voltage e i. Moreover, the machine learning control unit 16 (corresponding to the output voltage e o) digital signal E eo, (corresponding to the voltage conversion value e s of the output current) digital signal E es and digital signal E ei (corresponding to the input voltage e i ) To generate a second time amount N k_Ton_B, n for switching timing as a machine learning control amount.
機械学習制御部16は、フィードフォワード制御を行うことができる。3つ前までのサンプリングデータ、Eeo-1,Eeo-2,Eeo-3を使用し、n番目のNk_eoEst,nを予測している(これは、出力電圧eoのn番目のサンプリング値Eeo-nを予測することを意味する)。 The machine learning control unit 16 can perform feedforward control. 3 previous to the sampling data, using the E eo-1, E eo- 2, E eo-3, n -th N K_eoEst, the predicted that (which is n, n-th output voltage e o Means that the sampling value E eo-n is predicted).
したがって、機械学習制御部16がニューロ制御部である場合には、入力層のユニット数は3になる。隠れユニットは、入力層のユニットの2倍、すなわち6であり、S字関数(シグモイド関数)は活性化関数として使用される。また、重みパラメータは、ランダムに初期化されて、標準の平方和誤差関数による逆伝播アルゴリズムで学習される。 Therefore, when the machine learning control unit 16 is a neuro control unit, the number of units in the input layer is three. The hidden unit is twice the input layer unit, ie, 6, and the S-shaped function (sigmoid function) is used as the activation function. The weight parameters are initialized at random and learned by a back propagation algorithm using a standard sum of square error function.
第2時間量(機械学習制御量)は、サンプリングにおける制御目標値Nk_eo *と制御予測値Nk_eoEstとの偏差に、αk_nで重み付けをした、
Nk_Ton_B=αk_n(Nk_eo *−Nk_eoEst) (4)
で表される。たとえば、Nk_eo *は、n回目のサンプリングに対する目標値であり、Nk_eoEstは、n回目のサンプリングにおける予測値とできる。
Second time amount (machine learning control amount), the deviation between the control target value N k_eo * a control predicted value N K_eoEst in the sampling, and a weighted alpha k - n,
N k_Ton_B = α k_n (N k_eo * -N k_eoEst) (4)
It is represented by For example, N k_eo * is a target value for the nth sampling, and N k_eoEst can be a predicted value in the nth sampling.
αk_nは、
αk_n=Ak・exp(−λk×n) (5)
で表すことができる。
k:何番目のピークまたはボトムかを表す整数
Ak:第1振動抑制因子(ゼロ以外の定数)
λk:第2振動抑制因子(ゼロ以外の正の定数)
n:何番目のサンプリングかを示す整数
α k_n is
α k — n = A k · exp (−λ k × n) (5)
Can be expressed as
k: an integer indicating what number peak or bottom A k : first vibration suppression factor (a constant other than zero)
λ k : second vibration suppression factor (a positive constant other than zero)
n: Integer indicating the number of sampling
(5)式では、αk_nを係数が負の指数関数としたが、前述したように、適宜の減衰関数(たとえば、傾斜が負の一次関数、複数段階で減衰する階段関数等、指数関数を線形近似した関数)とすることができる。Akは、抑制対象となるボトムまたはピークを抑制するための因子(定数)とすることができるし、λkは、その次以降のピークまたはボトムを減衰させるための因子(正の定数)とすることができる。 In equation (5), α k_n is an exponential function having a negative coefficient. However, as described above, an exponential function such as an appropriate attenuation function (eg, a linear function having a negative slope, a step function that attenuates in multiple stages, or the like) is used. A linear approximation function). A k can be a factor (constant) for suppressing the bottom or peak to be suppressed, and λ k is a factor (positive constant) for attenuating the subsequent peaks or bottoms. can do.
合成制御信号生成部17は、フィードバック制御部15からの第1時間量と機械学習制御部16からの第2時間量との差分、
Nk_Ton_B−Nk_Ton_A,n
を求め、この差分に基づく値を合成制御信号生成部17に送出する。なお、本実施形態では、上記の差分に、オフセット(バイアス分Nk_bias)を付加しており、合成制御量Nk_Ton_nは、
Nk_Ton_n=Nk_bias+Nk_Ton_B−Nk_Ton_A,n
である。なお、
本実施形態では、Nk_bias−Nk_Ton_A,nをNk_Ton_Bのバイアスと考えることもできる。
本実施形態では、駆動回路3は、所定の周期でオンしている。カウンタ18は、上記の合成制御量Nk_Ton_nの計数を行いカウントアップしたときにスイッチオフのタイミングのための信号(タイミング指令値:時間信号TON)を駆動回路3に送出する。
The synthesis control signal generation unit 17 is a difference between the first amount of time from the feedback control unit 15 and the second amount of time from the machine learning control unit 16;
N k_Ton_B -N k_Ton_A, n
And a value based on this difference is sent to the synthesis control signal generation unit 17. In this embodiment, an offset (bias amount N k_bias ) is added to the above difference, and the combined control amount N k_Ton_n is
N k_Ton_n = N k_bias + N k_Ton_B −N k_Ton_A, n
It is. In addition,
In the present embodiment, N k_bias −N k_Ton_A, n can be considered as a bias of N k_Ton_B .
In the present embodiment, the drive circuit 3 is turned on at a predetermined cycle. The counter 18 counts the composite control amount N k_Ton_n and sends a signal (timing command value: time signal T ON ) for switch-off timing to the drive circuit 3 when the counter is counted up.
データポイントの個数はたとえばスイッチング周波数に対応して1000とした場合、学習データを使用している逆伝播アルゴリズムを伴う繰り返し(この場合、1000回)の後、n番目のenの予測値Nk_eoEstが得られ、この後に、第2時間量Nk_Ton_Bが得られる。 If the number of data points, for example to 1000 in response to the switching frequency, repeatedly with back propagation algorithm using learning data (in this case, 1000) after the predicted value of the n th e n N k_eoEst After this, a second amount of time N k_Ton_B is obtained.
負荷が急変した場合の出力変化検出部13の処理を図5(A)に示す。
機械学習制御部16は、出力電圧eo,出力電流io,入力電圧eiに対応するディジタル信号Eeo,出力電流Ees,入力電圧Eeiを取得するものとする。
そして、機械学習制御部16は、ディジタル信号Eeo,Ees,Eeiを取得すると、負荷抵抗Rの変化状態を、入力電圧のディジタル値Eeiの関係において測定する。すなわち、入力電圧eiが何ボルトのときに、負荷抵抗Rが何オームから何オームに変化したかが測定される。
この測定結果と同様の変化状態を、機械学習情報記憶部14内でサーチする(S110)。たとえば、入力電圧eiがEx(Ex:電圧値)のときに、負荷抵抗RがRx1からRx2(Rx1,Rx2:抵抗値)に変化した場合、この変化状態が機械学習情報記憶部14に記憶されているか否かをサーチする。
The processing of the output change detection unit 13 when the load changes suddenly is shown in FIG.
Machine learning control unit 16, the output voltage e o, the output current i o, digital signal E eo corresponding to the input voltage e i and the output current E es, and configured to acquire input voltage E ei.
When the machine learning control unit 16 acquires the digital signals E eo , E es , and E ei , the machine learning control unit 16 measures the change state of the load resistance R in relation to the digital value E ei of the input voltage. That is, the input voltage e i is at what bolts, or the load resistance R is changed from what ohms many Ohms is measured.
A change state similar to the measurement result is searched in the machine learning information storage unit 14 (S110). For example, when the input resistance e i is E x (E x : voltage value) and the load resistance R changes from R x1 to R x2 (R x1 , R x2 : resistance value), this change state is machine learning. It is searched whether or not it is stored in the information storage unit 14.
なお、S230において、同一ではないが似ている変化状態を「同様の変化状態」とすることができる。「同様の変化状態」とする基準は、適宜定義でき、たとえば、入力電圧eiがExのときに、抵抗値RがRx1からRx2に変化した場合、この変化状態は、入力電圧eiが(1±0.2)×Exボルトの範囲内にあり、抵抗値Rが(1±0.2)×Rx1の範囲内から(1±0.2)×Rx2の範囲内に変化した場合の変化状態と「同様の変化状態」であるとすることができる。 In S230, similar but not identical change states can be set as “similar change states”. The criteria for “similar change state” can be appropriately defined. For example, when the resistance value R changes from R x1 to R x2 when the input voltage e i is E x , this change state is determined by the input voltage e i is within the range of (1 ± 0.2) × Ex x volts, and the resistance value R is within the range of (1 ± 0.2) × R x1 to (1 ± 0.2) × R x2 It can be assumed that the state is a “similar change state” as the change state in the case of changing to.
そして、同様の変化状態についての機械学習情報(予測値Nk_eoEST等)が機械学習情報記憶部14内に既にあるとき(S120の「YES」)は、図5(B)に示すように、機械学習制御部16は、機械学習情報記憶部14から予測値Nk_eoESTを呼び出し(S210)、目標値Nk_eo*と予測値Nk_eoESTとから第2時間量Nk_Ton_Bを計算する(S220)。そして、計算した第2時間量Nk_Ton_Bを合成制御信号生成部17に渡す(S230)。 When machine learning information (such as the predicted value N k_eoEST ) regarding the same change state is already present in the machine learning information storage unit 14 (“YES” in S120), as shown in FIG. The learning control unit 16 calls the predicted value N k_eoEST from the machine learning information storage unit 14 (S210), and calculates the second time amount N k_Ton_B from the target value N k_eo * and the predicted value N k_eoEST (S220). Then, the calculated second time amount N k_Ton_B is passed to the synthesis control signal generation unit 17 (S230).
以下、出力電圧eoと出力電流ioと入力電圧esとより予測を行う場合の機械学習制御部16の処理を図6により説明する。
機械学習制御部16は、該当する変化状態が機械学習情報記憶部14にないとき(図7のS310の「NO」)は、1つ目のピークまたはボトムを抑制するための機械学習情報を作成し、機械学習情報記憶部14に記録する(S340)。
機械学習制御部16は、該当する変化状態が機械学習情報記憶部14にあるとき(S310の「YES」)は、機械学習がさらに必要かを判断し(たとば、図5(B)に示した制御処理が満足できる結果であった場合)、必要でないとき(S320の「NO」)には機械学習処理を終え、機械学習はしない。また、機械学習がさらに必要であるとき(S320の「YES」)には、すでに抑制制御がなされているピークまたはボトムのうち、最後のピークまたはボトムの次のピークまたはボトムを抑制するための機械学習情報を作成し、機械学習情報記憶部14に記録し(S330)、処理を終える。
Hereinafter, the processing of machine learning control unit 16 in the case of performing the more predictable and the output voltage e o and the output current i o and the input voltage e s by FIG.
The machine learning control unit 16 creates machine learning information for suppressing the first peak or bottom when there is no corresponding change state in the machine learning information storage unit 14 (“NO” in S310 of FIG. 7). Then, it is recorded in the machine learning information storage unit 14 (S340).
When the corresponding change state is in the machine learning information storage unit 14 (“YES” in S310), the machine learning control unit 16 determines whether further machine learning is necessary (for example, as shown in FIG. 5B). If the control process is satisfactory, the machine learning process is terminated when it is not necessary (“NO” in S320), and the machine learning is not performed. When further machine learning is necessary (“YES” in S320), a machine for suppressing the peak or bottom next to the last peak or bottom among the peaks or bottoms that have already been subjected to suppression control. Learning information is created and recorded in the machine learning information storage unit 14 (S330), and the process ends.
また、「同様の変化状態」が機械学習情報記憶部14内にあるとき(S120の「YES」)であっても、適宜の類似範囲から外れるとき(たとえば、変化電圧の変化前の値および/または変化後の値が、たとえば5パーセント以上10パーセント未満の範囲にあるとき)は、このときの変化状態と予測値を機械学習情報記憶部14に格納することができる。 Further, even when the “similar change state” is in the machine learning information storage unit 14 (“YES” in S120), when it is out of the appropriate similar range (for example, the value before the change of the change voltage and / or Or, when the value after the change is within a range of 5 percent or more and less than 10 percent, for example, the change state and the predicted value at this time can be stored in the machine learning information storage unit 14.
本実施形態でも、予測値Nk_eoESTは、具体的には、ニューロ理論により決定できる。たとえば、負荷抵抗Rにある変化が生じたとする。今回は、負荷抵抗Rの変化状態およびそのときのディジタル信号Eeoの変化状態を観察して、最適だったであろう予測値Nk_eoESTを計算する。 Also in the present embodiment, the predicted value N k_eoEST can be specifically determined by the neuro theory. For example, assume that a certain change occurs in the load resistance R. This time, the change state of the load resistance R and the change state of the digital signal E eo at that time are observed, and the predicted value N k_eoEST that would have been optimal is calculated.
すなわち、機械学習制御部12は、一回の変化が起きてから収束するまでの変化の状況を学習したので、次回はそれを抑えるようにフィードフォワード的に働いている。ただ、その場合もフィードバック制御部15が、負荷Rの変化だけでなくフィードフォワード的な変化にも併せて対応するように働くので、指数関数的に急速にフィードフォワードの動きを減衰させている(前述の式(5)参照)。 That is, since the machine learning control unit 12 has learned the state of change from the occurrence of a single change until convergence, the machine learning control unit 12 works in a feedforward manner to suppress it next time. However, in this case as well, the feedback control unit 15 works to cope with not only the change in the load R but also the feedforward change, so that the feedforward movement is rapidly attenuated exponentially ( (See equation (5) above).
本実施形態では、機械学習機能を使って(たとえば、ニューロ制御の場合にはニューラル・ネットワークを使って)動作の予測値を生成ことで、出力電圧のピークやボトムが低減される。そして、この予測値を記憶しておき、式(2)のように、出力電圧との差を取り、それを式(3)で修正することですぐれた過渡特性が実現できる。
従って、1度目は学習するだけであるが、2度目にその現象が起きた場合は学習結果に基づき予測し、さらに式(3)で補正して優れた過渡特性を実現している。
In the present embodiment, the peak or bottom of the output voltage is reduced by generating the predicted value of the operation using the machine learning function (for example, using a neural network in the case of neuro control). Then, by storing this predicted value, taking the difference from the output voltage as in equation (2), and correcting it with equation (3), excellent transient characteristics can be realized.
Therefore, only the first learning is performed, but if the phenomenon occurs the second time, the prediction is made based on the learning result, and further corrected by the equation (3) to realize an excellent transient characteristic.
ここでは、負荷28の抵抗値Rをステップ変化前と変化後に検出して、その組み合わせに対応した学習・予測をメモリに蓄え、それに基づいて補正を行う。そして、(1)式に示すように、フィードバック分は従来のフィードバック制御で賄い、フィードフォワード分(Nk_Ton_1)相当を学習・予測・補正で賄っている。 Here, the resistance value R of the load 28 is detected before and after the step change, learning / prediction corresponding to the combination is stored in the memory, and correction is performed based on the learning / prediction. As shown in the equation (1), the feedback amount is covered by the conventional feedback control, and the feed forward amount (N k — Ton — 1 ) is covered by learning, prediction, and correction.
負荷にある状態変化が、初めて生じたときは、図8(A)の下グラフに示すように、1つ目のピークまたはボトム(この例ではではボトム)について機械学習なしの制御(フィードバック制御のみの制御)を行うとともに、図8(A)の上グラフに示すように、状態変化以降について機械学習を行う。この機械学習により、図8(B)のグラフに示すような合成制御信号が生成される。 When the state change in the load occurs for the first time, as shown in the lower graph of FIG. 8A, control without machine learning (only feedback control only) is performed on the first peak or bottom (bottom in this example). Control) and machine learning after the state change as shown in the upper graph of FIG. By this machine learning, a synthesis control signal as shown in the graph of FIG. 8B is generated.
負荷に前記と同じ状態変化が、2回目に生じたときは、図9(A)の下グラフに示すように(すなわち、図8(B)に示したように)、2つ目のピークまたはボトム(この例ではではピーク)について機械学習に基づく制御(フィードバック制御および機械学習制御)を行うとともに、図9(A)の上グラフに示すように、2つ目のピークまたはボトム(この例ではではボトム)について機械学習を行う。この機械学習により、図9(B)のグラフに示すような合成制御信号が生成される。 When the same state change as described above occurs in the load for the second time, as shown in the lower graph of FIG. 9A (ie, as shown in FIG. 8B), the second peak or Control (feedback control and machine learning control) based on machine learning is performed on the bottom (peak in this example), and the second peak or bottom (in this example, as shown in the upper graph of FIG. 9A). Let's do machine learning for the bottom. By this machine learning, a synthesis control signal as shown in the graph of FIG. 9B is generated.
負荷に前記と同じ状態変化が、3回目に生じたときは、図10(A)の下グラフに示すように(すなわち、図9(B)に示したように)、3つ目のピークまたはボトム(この例ではではピーク)について機械学習に基づく制御(フィードバック制御および機械学習制御)を行うとともに、図10(A)の上グラフに示すように、3つ目のピークまたはボトム(この例ではではピーク)について機械学習を行う。この機械学習により、図10(B)のグラフに示すような合成制御信号が生成される。 When the same state change as described above occurs in the load for the third time, as shown in the lower graph of FIG. 10A (that is, as shown in FIG. 9B), the third peak or Control (feedback control and machine learning control) based on machine learning is performed for the bottom (peak in this example), and the third peak or bottom (in this example, as shown in the upper graph of FIG. 10A). Let's do machine learning for the peak. By this machine learning, a synthesis control signal as shown in the graph of FIG. 10B is generated.
負荷に前記と同じ状態変化が、4回目に生じたときは、図11の下グラフに示すように(すなわち、図10(B)に示したように)、4つ目のピークまたはボトム(この例ではではピーク)について機械学習に基づく制御(フィードバック制御および機械学習制御)を行う。ここでは、機械学習制御により満足できる制御が行われていると判断され、4回目の機械学習は行わない。
4回目の機械学習を行わない判断に関する情報は、機械学習制御部12が、機械学習記憶部14内の記憶領域内にフラグとして記憶することができる。
When the same state change as described above occurs in the load for the fourth time, as shown in the lower graph of FIG. 11 (that is, as shown in FIG. 10B), the fourth peak or bottom (this In the example, control based on machine learning (feedback control and machine learning control) is performed for a peak. Here, it is determined that satisfactory control is performed by the machine learning control, and the fourth machine learning is not performed.
Information regarding the determination not to perform the fourth machine learning can be stored as a flag in the storage area in the machine learning storage unit 14 by the machine learning control unit 12.
図12(A),(B)は、図8(A),(B)に対応する実験例を示す図であり、1回目の学習によりオーバーシュートが1.7%から0.9%、アンダーシュートが4.2%から3.3%に改善された例を示している。なお、ここでのPID制御のパラメータは、KP=5,KI=0.022,KD=2である。
図13(A),(B)は、図9(A),(B)に対応する実験例を示す図であり、2回目の学習では1回目の学習結果と比較して、オーバーシュートが0.9%から0.5%、収束時間tstが2.1msから1.7msに改善された例を示している。2回目の学習では1回目の学習結果と比較して、オーバーシュートが0.9%から0.5%、収束時間tstが2.1msから1.7msに改善されている。なお、1回目の制御におけるA,λは、A=100,λ=0.2である。
図14(A),(B)は、図10(A),(B)に対応する実験例を示す図であり、3回目の学習では2回目の学習結果と比較して、収束時間tstが1.7msから0.6msに改善されている。なお、2回目の制御におけるA,λは、A=120,λ=0.1である。
さらに、図15は、図11に対応する実験例を示す図である。なお、3回目の制御におけるA,λは、A=350,λ=0.2である。
12 (A) and 12 (B) are diagrams showing experimental examples corresponding to FIGS. 8 (A) and 8 (B). The overshoot is 1.7% to 0.9% by the first learning, and the undershoot is shown. This shows an example in which the chute is improved from 4.2% to 3.3%. The parameters for PID control here are KP = 5, KI = 0.022, and KD = 2.
FIGS. 13A and 13B are diagrams illustrating an experimental example corresponding to FIGS. 9A and 9B. In the second learning, the overshoot is 0 as compared with the first learning result. This shows an example in which the convergence time t st is improved from 2.1 ms to 1.7 ms from 0.9% to 0.5%. In the second learning, the overshoot is improved from 0.9% to 0.5% and the convergence time tst is improved from 2.1 ms to 1.7 ms as compared to the first learning result. Note that A and λ in the first control are A = 100 and λ = 0.2.
FIGS. 14A and 14B are diagrams illustrating experimental examples corresponding to FIGS. 10A and 10B. In the third learning, the convergence time t st is compared with the second learning result. Is improved from 1.7 ms to 0.6 ms. A and λ in the second control are A = 120 and λ = 0.1.
Further, FIG. 15 is a diagram showing an experimental example corresponding to FIG. In the third control, A and λ are A = 350 and λ = 0.2.
上記の実施形態では、負荷に同じ状態変化が生じたときには、1回で1つのピークまたはボトムについての抑制処理をしたが、たとえば、図7のフローチャートに示すように、複数回の状態変化が生じたときに、1つのピークまたはボトムについて、複数回の再学習を行うようにできる。
図7では、負荷変化についての機械学習情報が既に存在するか判断し(S410)、存在しない場合には、1つ目のピークまたはボトムを抑制するための機械学習情報を作成し、機械学習情報記憶部14に記録する(S460)。
また、負荷変化についての機械学習情報が既に存在する場合には、機械学習がさらに必要か判断し(S420)、必要でないときは学習処理を終了する。
機械学習が更に必要なときは、最後に処理したピークまたはボトムを抑制するために更に機械学習するか否かを判断する(S430)。
機械学習する場合には、すでに抑制制御がなされているピークまたはボトムを抑制するための機械学習情報を再度作成し、機械学習情報記憶部14に記録するし(S440)、機械学習しない場合には、すでに抑制制御がなされているピークまたはボトムのうち、最後のピークまたはボトムの次のピークまたはボトムを抑制するための機械学習情報を作成し、機械学習情報記憶部14に記録する(S450)。
In the above embodiment, when the same state change occurs in the load, the suppression process for one peak or bottom is performed at one time. However, for example, as shown in the flowchart of FIG. In this case, it is possible to perform relearning a plurality of times for one peak or bottom.
In FIG. 7, it is determined whether or not machine learning information about a load change already exists (S410). If there is no machine learning information, machine learning information for suppressing the first peak or bottom is created, and machine learning information is created. The data is recorded in the storage unit 14 (S460).
If machine learning information regarding the load change already exists, it is determined whether further machine learning is necessary (S420), and if not, the learning process is terminated.
When further machine learning is necessary, it is determined whether or not further machine learning is performed in order to suppress the last processed peak or bottom (S430).
In the case of machine learning, machine learning information for suppressing a peak or bottom for which suppression control has already been performed is created again and recorded in the machine learning information storage unit 14 (S440). Then, machine learning information for suppressing the peak or bottom next to the last peak or bottom among the peaks or bottoms already subjected to suppression control is created and recorded in the machine learning information storage unit 14 (S450).
図16は、本発明の制御装置が適用されるDC/DCコンバータを示す他の実施形態を示す模式図である。
図16において、DC/DCコンバータ2は、スイッチ回路22と、トランス23と、整流器24と、平滑用インダクタ25(Lo)と、出力キャパシタ26(Co)からなる。平滑用インダクタ25には直列にインダクタ電流検出用抵抗rLが接続され、出力キャパシタ26にはキャパシタ電流検出用抵抗rCが直列接続され、負荷28には直列に出力電流検出用抵抗27(rs)が接続されている。
FIG. 16 is a schematic diagram showing another embodiment showing a DC / DC converter to which the control device of the present invention is applied.
In FIG. 16, the DC / DC converter 2 includes a switch circuit 22, a transformer 23, a rectifier 24, a smoothing inductor 25 (L o ), and an output capacitor 26 (C o ). The smoothing inductor 25 is connected in series with an inductor current detection resistor r L , the output capacitor 26 is connected in series with a capacitor current detection resistor r C , and the load 28 is connected in series with an output current detection resistor 27 (r s ) is connected.
また、DC/DCコンバータ2の入力側には、直流電源21が接続され、出力側には負荷28(R)が接続されている。図16では直流電源21は便宜上バッテリーで示してあるが直流供給端子であってもよく、負荷28は直流抵抗Rで示してあるが交流抵抗(インピーダンス)であってもよい。なお、図16では、rs,rL,rcは、省かれることがあるので、シンボルを破線で示してある。 A DC power source 21 is connected to the input side of the DC / DC converter 2, and a load 28 (R) is connected to the output side. In FIG. 16, the DC power source 21 is shown as a battery for convenience, but may be a DC supply terminal, and the load 28 is shown as a DC resistance R, but may be an AC resistance (impedance). In FIG. 16, r s, r L, r c Since omitted as it may, there is shown a symbol by a broken line.
図16では、出力電圧eo、および出力電流io(検出値es),入力電圧ei,インダクタ電流iL(検出値eLi),キャパシタ電流iC(検出値eCi)の少なくとも1つが外部同期選択式の制御装置1Bに送出され、制御装置1Bは駆動回路3に、スイッチ回路22のスイッチをオンするタイミング指令値(時間信号Tk_ON,n)を送出する。
このタイミング指令値は、外部からのクロック信号(外部クロックCKO)に同期する機構を持つ。
In FIG. 16, at least one of the output voltage e o , the output current i o (detected value e s ), the input voltage e i , the inductor current i L (detected value e Li ), and the capacitor current i C (detected value e Ci ). Is sent to the external synchronization selection type control device 1B, and the control device 1B sends to the drive circuit 3 a timing command value (time signal T k — ON, n ) for turning on the switch of the switch circuit 22.
The timing command value has a mechanism to synchronize the clock signal from the outside (external clock CK O).
このため、たとえば、負荷の状態変化の信号の周波数を、外部クロック信号CKOの周波数と同一または、定数倍の周波数とすることにより、スイッチ回路22のスイッチをオンするタイミングを負荷の状態変化と同期することが可能である。
この作用により、DC/DCコンバータのスイッチングノイズのタイミングは、負荷の状態変化に同期した管理ができるため、DC/DCコンバータ2の電磁適合性の外部制御を実現することができる。
Thus, for example, the frequency of the signal state change of the load, equal to the frequency of the external clock signal CK O or by the frequency of constant times, a state change load the timing of turning on the switch of the switch circuit 22 It is possible to synchronize.
With this action, the switching noise timing of the DC / DC converter can be managed in synchronization with the load state change, so that external control of the electromagnetic compatibility of the DC / DC converter 2 can be realized.
図17は、図16に示した制御装置1Bの概略を示す図である。
制御装置1Bは、プリアンプ11と、A/Dコンバータ12と、出力変化検出部13と、機械学習情報記憶部14と、フィードバック制御部15と、機械学習制御部16と、合成制御信号生成部17と、カウンタ18と外部クロック選択部19を備えている。
FIG. 17 is a diagram showing an outline of the control device 1B shown in FIG.
The control device 1B includes a preamplifier 11, an A / D converter 12, an output change detection unit 13, a machine learning information storage unit 14, a feedback control unit 15, a machine learning control unit 16, and a synthesis control signal generation unit 17. And a counter 18 and an external clock selector 19.
プリアンプ11は、出力電圧値eo、および出力電流io(検出値es),入力電圧ei,インダクタ電流iL(検出値eLi),キャパシタ電流iC(検出値eCi)の少なくとも1つを入力し、これらを増幅して、eeo、およびees,eei,eeLi,eeCiとして出力する。A/Dコンバータ12はこれらの出力値をそれぞれディジタル信号Eeo,Ees,Eei,EeLi,EeCiに変換する。
なお、図17では、rs,rL,rcは省かれることがあるので、シンボルを破線で示し、ディジタル信号Ees,Eei,EeLi,EeCiは省かれることがあるので、データの流れを意味する矢印を破線で示してある。
The preamplifier 11 includes at least an output voltage value e o , an output current i o (detection value e s ), an input voltage e i , an inductor current i L (detection value e Li ), and a capacitor current i C (detection value e Ci ). One is input, these are amplified, and output as e eo , e es , e ei , e eLi , and e eCi . The A / D converter 12 converts these output values into digital signals E eo , E es , E ei , E eLi , and E eCi , respectively.
In FIG. 17, since r s, r L, r c is that there is to omit, shows the symbol by a broken line, a digital signal E es, E ei, E eLi , since E ECI is that there is to omit, data An arrow indicating the flow of the flow is indicated by a broken line.
出力変化検出部13は、出力電圧の所定値以上の変化、出力電流の所定値以上の変化、または出力インピーダンスの所定値以上の変化、負荷抵抗あるいは負荷インピーダンスの所定値以上の変化を検出する。機械学習情報記憶部14は、機械学習情報を記憶する。 The output change detection unit 13 detects a change in the output voltage that is greater than or equal to a predetermined value, a change in the output current that is greater than or equal to a predetermined value, a change in the output impedance that is greater than or equal to a predetermined value, and a change in the load resistance or load impedance that is greater than or equal to a predetermined value. The machine learning information storage unit 14 stores machine learning information.
フィードバック制御部15は、ディジタル信号Eeoおよび、Ees,Eei,EeLi,EeCiの少なくとも1つを入力し、フィーバック制御量としてのスイッチングタイミングのための第1時間量Nk_Ton_A,nを生成する(n:何番目のサンプリングかを意味する添え字)。 Feedback control unit 15, a digital signal E eo and, E es, E ei, E eLi, enter at least one of E ECI, first hour amount N K_Ton_A for switching timing of the fee-back control amount, n (N: a subscript indicating the number of sampling).
機械学習制御部16は、ニューロ制御部等の機械学習制御部であり、ディジタル信号Eeoおよび、Ees,Eei,EeLi,EeCiの少なくとも1つを入力し、スイッチオフのタイミングのための制御量として、第2時間量Nk_Ton_Bを生成する。 The machine learning control unit 16 is a machine learning control unit such as a neuro control unit, and receives at least one of the digital signals E eo and E es , E ei , E eLi , and E eCi for switching off timing. As a control amount, a second time amount N k_Ton_B is generated.
なお、第2時間量Nk_Ton_Bは、前記図1の動作説明と同様に、(4)式、
Nk_Ton_B=αk_n(Nk_eo *−Nk_eoEst) (4)
で表され、たとえば、Nk_eo *は、n回目のサンプリングに対する目標値であり、Nk_eoEstは、n回目のサンプリングにおける予測値とできる。
αnは、(5)式、
αk_n=Ak・exp(−λk×n) (5)
で表すことができる。
合成制御信号生成部17は、フィードバック制御部15からの第1時間量と機械学習制御部16からの第2時間量との差分、
Nk_Ton_B−Nk_Ton_A,n
を求め、この差分に基づく値を合成制御信号生成部17に送出する。なお、本実施形態でも、上記の差分に、オフセット(バイアス分Nk_bias)を付加しており、合成制御量Nk_Ton_nは、
Nk_Ton_n=Nk_bias+Nk_Ton_B−Nk_Ton_A,n
である。
Note that the second amount of time N k_Ton_B is expressed by equation (4) as in the description of the operation in FIG.
N k_Ton_B = α k_n (N k_eo * -N k_eoEst) (4)
For example, N k_eo * is a target value for the n-th sampling, and N k_eoEst can be a predicted value in the n-th sampling.
α n is the formula (5),
α k — n = A k · exp (−λ k × n) (5)
Can be expressed as
The synthesis control signal generation unit 17 is a difference between the first amount of time from the feedback control unit 15 and the second amount of time from the machine learning control unit 16;
N k_Ton_B −N k_Ton_A, n
And a value based on this difference is sent to the synthesis control signal generation unit 17. Also in this embodiment, an offset (bias amount N k_bias ) is added to the above difference, and the combined control amount N k_Ton_n is
N k_Ton_n = N k_bias + N k_Ton_B −N k_Ton_A, n
It is.
カウンタ18は、カウントアップしたときに、スイッチ回路22のスイッチをオンするタイミング指令値(時間信号TON)を駆動回路3に送出する。
このカウンタ18のクロック信号は、外部同期信号(CKO)のタイミングに同期した信号を活用するため、タイミング指令値(時間信号TON)の立ち上がり時間は常に、外部同期信号のタイミングと同一もしくは定倍周波数となる。
出力電圧検出値eoにより予測を行う場合の機械学習制御部16の処理は、前記図3に説明したと同じである。
When the counter 18 counts up, the counter 18 sends a timing command value (time signal T ON ) for turning on the switch of the switch circuit 22 to the drive circuit 3.
Since the clock signal of the counter 18 uses a signal synchronized with the timing of the external synchronization signal (CK O ), the rise time of the timing command value (time signal T ON ) is always the same as or constant with the timing of the external synchronization signal. Double frequency.
The processing of the machine learning control unit 16 when performing prediction based on the detected output voltage eo is the same as that described with reference to FIG.
1 制御装置
2 DC/DCコンバータ
3 駆動回路
11 プリアンプ
12 A/Dコンバータ
13 出力変化検出部
14 機械学習情報記憶部
15 フィードバック制御部
16 機械学習制御部
17 合成制御信号生成部
18 カウンタ
19 クロック選択部
22 スイッチ回路
23 トランス
24 整流器
25 平滑用インダクタ
26 出力キャパシタ
27 電流検出用抵抗
28 負荷
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control apparatus 2 DC / DC converter 3 Drive circuit 11 Preamplifier 12 A / D converter 13 Output change detection part 14 Machine learning information memory | storage part 15 Feedback control part 16 Machine learning control part 17 Synthesis | combination control signal generation part 18 Counter 19 Clock selection part 22 switch circuit 23 transformer 24 rectifier 25 smoothing inductor 26 output capacitor 27 current detection resistor 28 load
Claims (5)
出力電圧の所定変動幅以上の変化、出力電流の所定変動幅以上の変化、または出力インピーダンスの所定変動幅以上の変化、負荷抵抗あるいは負荷インピーダンスの所定変動幅以上の変化を検出する出力変化検出部と、
制御目標値と制御予測値を機械学習情報として記憶する機械学習情報記憶部と、
前記電力変換回路の前記パラメータから、フィードバック制御量としての第1時間量を生成するフィードバック制御部と、
前記機械学習記憶部に記憶した機械学習制御量としての第2時間量を生成する機械学習制御部と、
前記フィードバック制御部からの第1時間量と前記機械学習制御部からの第2時間量とを合成し、当該合成量をスイッチングタイミングのための時間量として前記駆動回路に送出する合成制御信号生成部と、
を備え、
前記出力変化検出部が前記所定変動幅以上の変化を検出したときは、
前記機械学習制御部は、k番目(kは正の整数)のピークまたはボトムに対して、
前記機械学習情報記憶部に記憶した前記制御目標値と制御予測値との偏差に、
αk_n=fk_n
fk_n:減衰関数
k:何番目のピークまたはボトムかを表す整数
n:何番目のサンプリングかを示す整数
の項を含む重み付けをし、またはさらに、この重み付けした値にバイアス分を付与した前記第2時間量を生成する、
ことを特徴とする電力変換回路の制御装置。 Obtaining an output voltage value of the power conversion circuit and at least one of an output current value, an input voltage value, an inductor current value, and a capacitor current value as a parameter, and sending a switch on / off signal command value to the drive circuit A control device for a power conversion circuit for suppressing the peak or bottom of the output voltage that vibrates in response to a transient change and shortening the convergence time,
An output change detection unit that detects a change over a predetermined fluctuation width of the output voltage, a change over a predetermined fluctuation width of the output current, a change over a predetermined fluctuation width of the output impedance, or a change over a predetermined fluctuation width of the load resistance or load impedance. When,
A machine learning information storage unit for storing a control target value and a control prediction value as machine learning information;
A feedback control unit that generates a first amount of time as a feedback control amount from the parameter of the power conversion circuit;
A machine learning control unit that generates a second amount of time as a machine learning control amount stored in the machine learning storage unit;
A synthesis control signal generation unit that synthesizes the first amount of time from the feedback control unit and the second amount of time from the machine learning control unit and sends the synthesis amount to the drive circuit as a time amount for switching timing. When,
With
When the output change detection unit detects a change greater than the predetermined fluctuation range,
The machine learning control unit performs the k-th (k is a positive integer) peak or bottom,
In the deviation between the control target value and the control predicted value stored in the machine learning information storage unit,
α k_n = f k_n
f k_n : Decay function k: Integer indicating what number peak or bottom n: Weighting including an integer term indicating what number sampling, or further adding the bias value to this weighted value Produce 2 hours quantity,
A control device for a power conversion circuit.
αk_n=Ak・exp(−λk×n)
Ak:第1振動抑制因子(ゼロ以外の定数)
λk:第2振動抑制因子(ゼロ以外の正の定数)
n:何番目のサンプリングかを示す整数
で表されることを特徴とする請求項1に記載の電力変換回路の制御装置。 α k_n is
α k — n = A k · exp (−λ k × n)
A k : first vibration suppression factor (a constant other than zero)
λ k : second vibration suppression factor (a positive constant other than zero)
2. The control device for a power conversion circuit according to claim 1, wherein n is an integer indicating what number sampling is performed.
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