適合原理に基づく制御系構成法とそのメカニカルシステムへの応用

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650242
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 石原 正 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助教授 (10134016)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小野 貴彦 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助手 (20312613) ; 猪岡 光 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (20006191)
• Keywords: 制御系設計 / 適合原理 / 不等式制約法 / クリティカル制御系 / 遺伝的アルゴリズム

Research Abstract

実際に起こりうるシステムの稼動状態に対して適切な制御系を効率的に設計する設計法として,「適合原理」に基づく制御系設計法とそのメカニカルシステムへの応用について考察した.まず,近年制御系のほとんどがディジタル制御系として実現されていることを考慮し,サンプル点間の制御系の応答をも考慮できる「サンプル値クリティカル制御系」の構成法について考察を行った.いくつかの重要なクラスの入力空間(外生信号空間)に対して,制御系が適合するための必要十分条件を導き,この条件を用いた制御系設計法の有効性を計算機シミュレーションにより確認した.
適合制御系の設計では,一般に,凸性の保証されない多目的不等式制約問題を解く必要がある.この問題点を緩和する一手法として,線形行列不等式を用いる方法について考察し,新しい結果を得ている.現在のところ,この手法の適用範囲には制限があるが,適用可能な場合には極めて容易に所望のコントローラを得ることができる.
一般的な場合に適用可能な設計法として,遺伝的アルゴリズムを用いる方法について検討し,不等式制約問題の求解に適した新しいを遺伝的アルゴリズムを提案した.
適合制御系の構成では,「積分型コントローラ」が必要とされることが多い.そこで,オブザーバを含む「積分型コントローラ」を用いる適合制御系の設計について考察し,「ループ伝達関数回復手法」を利用する新しい設計法を提案した.
上記の理論的成果を「救急車への搭載を目指すアクティブベット」の制御システムの設計に適用し,その有効性を検証しつつある.

Research Products

• [Publications] T.Ono, T.Ishihara, H.Inooka: "A synthesis of model-following-type output regulation controllers via LMI optimization"Proc. of IFAC 2002. (2002)
• [Publications] T.Ono, T.Ishihara, H.Inooka: "Design of sampled-data critical systems based on the fast discretization technique"International Journal of Control. 75・8. 572-581 (2002)
• [Publications] T.Ono, T.Ishihara, H.Inooka: "An LMI-based approach to critical control system design for rate-limited exogenous inputs"Systems & Control Letters. 47・2. 129-138 (2002)
• [Publications] T.Ono, T.Ishihara, H.Inooka: "Integral controller design based on disturbance cancellation via partial LTR"Proc. IFAC 2002. (2002)
• [Publications] T.Ono, T.Ishihara, H.Inooka: "A synthesis of model-following-type output regulation controllers via LMI optimization"Proc. of IFAC 2002. (2002)