モデル妥当性の検証法を基礎としたロバストオートチューニング制御系設計論の構築

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650448
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 佐伯 正美 広島大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60144325)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 和田 信敬 広島大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50335709)
• Keywords: 限界ゲインと限界周期 / 非反証制御 / PID制御器 / 周波数推定器 / 入力飽和関数 / アンチワインドアップ / 非線形制御 / 厳密な線形化

Research Abstract

モデルの妥当性を基礎としたロバストオートチューニング制御系を構築するための基礎研究として、伝達特性の高精度同定法とPID制御器の設計、非反証制御によるPID制御器の設計法、さらに、制御対象の非線形性を補償する制御器の設計法について、理論的および実験的側面から検討した.大きく3つに分けられる.
1.周波数推定器を用いた限界ゲインと限界周期の同定の実験検証:既に本研究で提案している位相交点周波数における伝達特性の同定法の有用性を水位実験で調べた.その結果、水位制御実験では水面の揺れが雑音となり、周波数推定器を用いる方法では良好な結果が得られなかった.これに対し飽和要素を用いる方法では高精度な同定が行えたが同定に時間を要した.
2.限界点情報に基づくPID制御器の設計法:位相遅れが180度と150度における限界点が同定されたとして、むだ時間系のタイプとむだ時間を決定する方法を与え、これを改良型限界感度法に適用することでPID制御器が適切に設計できることを確認した.
3.非反証制御による時間領域における制御器設計:モデルの妥当性の概念を利用した非反証制御に従い、プラントの応答実験データからPIDゲインの集合を求める方法の有効性を混合感度型とモデルマッチング型の2種の評価関数について比較した.反証される領域が十分に狭くないことが分かった.
4.非線形性の影響を考慮した制御系設計:制御入力の飽和に対するアンチワインドアップ制御器の設計を新たな評価関数に対し与え良好な結果を得た.また、2段階線形化を4ローター飛行制御系に適用し制御則を導出した.

Research Products

• [Publications] N.Wada: "Synthesis of a static anti-windup compensator for systems with magnitude and rate limited actuators"Trans. of the Society of Instrument and Control Engineers. 37・4. 331-337 (2001)
• [Publications] 佐伯 正美: "2段階線形化に基づくツインローターヘリコプターモデルの飛行制御系設計"日本機械学会論文集〔C編〕. 67・656. 142-149 (2001)
• [Publications] 佐伯 正美: "連結車両後退運動操作のための制御系設計"計測自動制御学会論文集. 37・8. 749-753 (2001)
• [Publications] M.Saeki: "A new adaptive identification method of critical point using frequency estimator"ALCOSP2001. 1. 401-406 (2001)
• [Publications] M.Saeki: "Flight control design for a nonlinear non-minimum phase VTOL aircraft via two-step linearization"Proc. of the 40^<th> IEEE Conference on Decision and Control. 217-222 (2001)
• [Publications] 和田 信敬: "入力飽和システムのAnti-windup制御"システム/制御/情報. 46・2. 84-90 (2002)