離散値制御の課題解決による実用的な機械制御方法の確立
| Project/Area Number |
23K20945
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| Project/Area Number (Other) |
21H01350 (2021-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023) |
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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 | Shinshu University |
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Principal Investigator |
千田 有一 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (00345753)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
種村 昌也 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (10846885)
小池 雅和 東京海洋大学, 学術研究院, 准教授 (70756337)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | 制御工学 / 離散値制御 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，農業用車両などで多く見られるオンオフ型駆動車両を念頭におき，操作量が離散値に制約される離散値駆動型アクチュエータ系の制御方法（離散値制御）の確立に取り組む。より具体的には，実用化の課題である，操作量の切り替え頻度の低減化，フィードフォワード構造の併用による性能向上，およびサーボ問題における定常状態でのチャタリング的な入力切り替えの回避，車両の任意経路追従性能向上やパルス駆動に起因した機械振動励振の回避に取り組む。さらに，空圧式除振台等の他の離散値駆動型アクチュエータ系にも応用可能であることから，機械制御方法の基礎として構築することを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
離散値制御における過渡応答において，チャタリングのような頻繁な操作量の切り替えが発生する場合には，機器耐久性の観点で望ましくない。そこで，制御性能を保ちつつ切り替え頻度を低減化するために，「【課題1】操作量の切り替え回数の抑制制御の構築」に取り組んだ。その結果，2次形式評価関数に基づいた切り替え則と，切り替え回数の抑制を意味する状態変数の拡張による制御対象表現の併用によって，非常に簡便な形で操作量の切り替えと制御性能のトレードオフを取ることができることを示し，計算機シミュレーションおよび実験によって検証した。この結果は，オンオフ駆動における車両走行制御において，各種走行制御性能の改善方法として利用することが出来る。
一方，一定目標値に追従させるサーボ問題では，定常状態において操作量の頻繁な切り替えが発生する。これは積分補償のための操作量分解能不足に伴う必然的な結果であり，切り替え頻度の低減化とは異なった意味の本質的な課題である。この観点に関する課題である「【課題2】サーボ問題における定常応答の改善方法の構築」について取り組んだ。まず，空圧式除振台を対象とした取組において，マルチレート制御を併用した方法を開発し，計算機シミュレーションおよび実験によってその効果を検証した。その成果については，日本機械学会の学術論文として採録された。さらに，熱交換器制御についても同様の考え方による方法を開発し，計算機シミュレーションによって検証した結果を計測自動制御学会にて研究発表を行った。そのほか，スロバキア工科大学との共同研究を実施し，国際会議にて研究成果の発表を行った。
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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
当初の研究計画に沿って進めることができており，一定の研究結果を得ている。さらに学術誌への投稿や学会発表を行い，一部の論文は採録に至っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究計画に沿って進めることで，研究目標を達成した研究成果を得ることに尽力する。
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Report
(1 results)
Research Products
(13 results)
