時間-周波数処理を融合した閉ループ系のモデリング

• Project/Area Number: 16760350
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Control engineering
• Research Institution: The University of Kitakyushu
• Principal Investigator: 孫 連明 北九州市立大学, 国際環境工学部, 助教授 (60343430)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2006: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2005: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2004: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: システム同定 / 閉ループ同定 / 出力オーバーサンプリング / 周期定常性 / サイクリックスペクトル / 可同定性条件 / 時間領域 / 周波数領域

Research Abstract

本研究では、出力オーバーサンプリングを利用した時間一周波数領域における閉ループ系の直接同定アルゴリズムを提案し、アルゴリズムの特徴と有効性を明らかにする。時間領域と周波数領域において、出カオーバーサンプリングされた対象プラントのモデル表現と入出力信号に含まれる重要な性質を解析することにより、出力オーバーサンプリングされたプラントの入出力信号が周期定常信号であり、サイクリックスペクトル密度をもつことを明らかにする。そこで、オーバーサンプリングされた観測出力信号のサイクリックスペクトル密度とサイクリック位相を用いた対象プラントの周波数伝達関数の数学表現を与え、プラントの入出力信号のサイクリックスペクトルから、閉ループ系の直接同定アルゴリズムを提案する。また、本手法で必要となるサイクリックスペクトル密度を推定するために、ペリオドグラムに基づいた高効率の計算アルゴリズムを提案し、その計算手順を明らかにする。さらに、ペリオドグラムの性質により、スペクトル密度の推定誤差を解析し、スペクトル密度とモデル推定の誤差評価方法を提案する。
提案する同定アルゴリズムでは、外部テスト信号の有無にかかわらず、またコントローラの構造に関する従来の可同定性条件を満たさなくても、入出力のサイクリックスペクトルのみから対象プラントのシステム同定ができる特徴をもっている。また、ペリオドグラムを用いた入出力信号のサイクリックスペクトル密度の推定するので、周波数領域の同定アルゴリズムを簡単な計算で実現でき、推定誤差の評価も容易に行える。提案手法では周波数領域においてモデルパラメータを推定しており、不安定な極をもつ対象や極が単位円に近い数値的に悪条件の対象に対して、従来の時間域同定で有効な同定結果が得られなかった場合においても、安定な同定結果を与えることができる。従来の同定アルゴリズムの推定結果との比較を通して、提案手法が不安定系の同定に対して有効であることを示し、提案手法が制御システムや通信システムのモデリングで適用できることを明らかにする。

Research Products

• [Journal Article] System identification and error analysis in frequency domain (2007)
  • Author(s): Lianming Sun, Akira Sano
  • Journal Title: International Journal of Innovative Computing, Information and Control 3(5)(to be published)
• [Journal Article] Channel identification for SFN relay station with coupling wave in OFDM systems (Translated from 電子情報通信学会論文誌A, vol. J88-A, no. 9, pp. 1045-1054, 2005) (2006)
  • Author(s): Lianming Sun, Akira Sano
  • Journal Title: Electronics and Communications in Japan, Part 3 89(12) Pages: 10-19
• [Journal Article] OFDM系SFN中継における回り込みの適応キャンセリング (2006)
  • Author(s): 孫連明, 佐野昭
  • Journal Title: 電子情報通信学会論文誌A J88-A(10) Pages: 801-813
  • NAID: 110007384339
• [Journal Article] サイクリックスペクトル解析に基づいた閉ループ系の直接同定法 (2005)
  • Author(s): 孫 連明, 佐野 昭
  • Journal Title: 計測自動制御学会論文集 41(11) Pages: 894-902
  • NAID: 10016867944
• [Journal Article] 回り込み干渉をもつOFDM系SFN中継伝達特性の同定 (2005)
  • Author(s): 孫 連明, 佐野 昭
  • Journal Title: 情報通信学会論文誌A J88-A(9) Pages: 1045-1054
  • NAID: 110003314150
• [Journal Article] Identification of nonlinear systems with backlash characteristics (in Chinese) (2005)
  • Author(s): Huizhong Hu, Lianming Sun, Wenjiang Liu
  • Journal Title: Microelectronics & Computer 22(9) Pages: 99-102
• [Journal Article] Selection of optimal over-sampling rate in closed-loop identification with output over-sampling (2004)
  • Author(s): 胡 懐中, 孫 連明, 劉 文江
  • Journal Title: Journal of Xi' an Jiaotong University 38(12) Pages: 1211-1215
• [Journal Article] Frequency domain identification approach to closed-loop systems (2004)
  • Author(s): 孫 連明, 佐野 昭
  • Journal Title: Proceedings of IFAC Workshop on Periodic Control Systems (PSYCO 04) Pages: 859-864
• [Patent(Industrial Property Rights)] OFDM系SFN中継装置における回り込み波の適応キャンセリング方法 (2007)
  • Inventor(s): 孫 連明
  • Industrial Property Rights Holder: 北九州産業学術推進機構
  • Industrial Property Number: 2007-073394
  • Filing Date: 2007