協調制御の提案:予見・フィードフォワード補償と安定化則の統合設計

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09750517
• Research Institution: Tokyo Metropolitan Institute of Technology
• Principal Investigator: 児島 晃 東京都立科学技術大学, 工学部, 助教授 (80234756)
• Keywords: サーボ系 / 予見制御 / H^∞制御 / 2自由度系

Research Abstract

サーボ系の設計など,追従特性の改善が目的となる場合,目標値の情報を先見的に用いた予見制御系の構成が,有効であることが知られている.本研究は,制御系の動作変更時に用いる予見・フィードフォワード補償とフィードバック制御の統合設計について研究を計画したものである.そして本年度は,1)協調補償則の構成法,2)柔軟構造物の大振幅制御について研究をすすめ,以下の結果を得た.
1)協調補償則の構成法:入力むだ時間系のグラミアンの性質を利用して,予見補償とフィードバック制御の整合性を理論的に検討した.そして,フィードバック制御の構造を固定した場合に,追従偏差のL_2評価を最適にする予見補償を明らかにした.付随して,応答改善を目的とする制御器の初期値設定法が明らかになった.
つぎに,予見補償/フィードバック制御双方の構造を仮定しない場合,目標値信号から追従偏差までのH^∞ノルムを最小にする制御法を得た.本結果は,予見H^∞制御のFull-information問題が可解である必要十分条件と解の構成法に関するものであり,一般の問題を解く基礎となる.
2)柔軟構造物の大振幅制御:ビームの位置決め制御における予見制御の効果を検討した.実験結果から,予見補償を導入した場合,高次モードの励起が少なく,整定時間をより短くできることを確認した.しかしながら,ロバスト性と追従特性の合理的な調整法は得られず,さらに検討を進める必要がある.
現在,1)で得た予見H^∞制御に関する結果を調べ,制御系の構造を部分的に指定した場合,可解性の判定,解の構成がどの程度可能であるか,考察を進めている.

Research Products

• [Publications] A.Kojima 他: "LQ preview synthesis:optimal control and worst-case analysis" IEEE Trans.Automatic Control. (to appear).
• [Publications] 児島 他: "入力むだ時間系の可制御性・可観測性グラミアン" 計測自動制御学会論文集. 33・4. 260-267 (1997)
• [Publications] A.Kojima 他: "H^∞ control with preview compensation" Proc.American Control Conference 1997. 1692-1697 (1997)
• [Publications] T.Izumi 他: "Hankel singular values and balanced reduction for unilateral time delay systems" Proc.2nd Asian Control Confereuce. III. 463-466 (1997)
• [Publications] K.Shibai 他: "Position control of flexible beam based on LQ-control with preview compensator" Proc.2nd Asian Control Conference. III. 363-366 (1997)
• [Publications] 太田 他: "入力むだ時間系のハンケル特異値" 計測自動制御学会論文集. (褐載決定).