フェイルソフトに基づく制御システムのメンテナンス時の稼働状態の移行過程設計
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21K04118
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21040:Control and system engineering-related
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| Research Institution | Tokyo University of Marine Science and Technology |
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Principal Investigator |
陶山 貢市 東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (80226612)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | 制御システム / メンテナンス / 安全性 / フェイルソフト |
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| Outline of Research at the Start |
多くの工業製品・生産現場の制御システムでは、通常の稼動状態とメンテナンス環境との間の移行は現場技術者の経験に頼っており、プロセス産業でメンテナンス時に事故が発生しやすい原因となっている。本研究では、維持されている一定の機能によりシステムを安全な方向に誘導するフェイルソフトの考え方に基づいて、稼働状態の移行過程の安全設計手法、及びそれを組み込んだメンテナンス支援技術を確立する。さらに、将来、国際規格に反映させることを視野に入れる。日本の工業製品・プラントにメンテナンスのしやすさという新たな価値を加え、製造物責任や国際規格上、国際競争力を向上させる一助となろう。
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| Outline of Annual Research Achievements |
製造物責任や国際規格上、製造者は製品の適切なメンテナンス手法を使用者に告知する義務を負っている。しかし、国際規格では部品交換などの必須作業が列挙されているだけで、それらの作業を実施するための環境と通常の稼動状態との間の移行に関しては何も記載されていない。そのような稼働状態の移行は現場技術者の経験に頼っていることが多く、特にプロセス産業ではメンテナンス時に事故が発生する原因となっている。本研究では、工業製品・生産現場の制御システムのメンテナンス開始前及び終了後の稼働状態の移行に関して、メンテナンス対象部分のアクチュエータ出力を段階的に変化させつつ、各段階で残されている機能によって終着点に徐々に近付けていく「フェイルソフト」の考え方に基づいて、移行過程の安全設計手法を確立し、さらにそれを組み込んだメンテナンス支援技術を世界に先駆けて確立して、将来、国際規格に反映させることを目的とする。
令和5年度においては、第1の雑誌論文により、出発点と終着点の間に複数の中間的な稼働状態が存在する多段階の移行について、その大きさ・過酷さをトータルとして評価する切替L2ゲインを導入し、LMI条件で求められるその上限値を評価指標とすることで、多段階移行のトータルとしての大きさ・過酷さを小さくするような、途中の稼働状態を実現する制御器の初期値決定法を確立した。そして、第3の雑誌論文により、それを組み込むことで、移行過程の安全設計手法を確立した。これは本研究の中心的な成果である。
なお、第1の雑誌論文の成果は第2の雑誌論文にも用いられている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
出発点及び終着点の稼働状態を実現する制御器の設計法を確立した。また、出発点と終着点の間に複数の中間的な稼働状態が存在する場合、出発点から終着点までの多段階移行の大きさ・過酷さをトータルとして評価する切替L2ゲインを導入し、実用上重要なその上限値の性質を明らかにすることができた。さらに、それを評価指標とすることで、途中の稼働状態を実現する制御器の初期値決定法を確立した。また、その初期値決定法を組み込むことで、移行過程の安全設計手法を確立した。これは本研究の中心的な成果である。
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| Strategy for Future Research Activity |
緩やかな応答をする望ましい伝達関数まわりの切替L2ゲインに関する研究成果をすでに得ており、国際会議 The 22nd European Control Conference (ECC 2024) において発表予定である。それをできるだけ小さくするように移行後の制御器の初期値の設計を行えば、望ましい応答に沿った移行後の応答を実現することができると考えられる。これを本研究における移行過程の安全設計手法へ応用し、安全性をさらに向上させる。そのために補助事業期間の延長を申請し、承認された。
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Report
(3 results)
Research Products
(7 results)
