むだ時間を含む系の閉ループ同定を用いた統合的制御系設計に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550454
• Research Institution: Meiji University
• Principal Investigator: 阿部 直人 明治大学, 理工学部, 助教授 (10202673)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 市原 裕之 九州工業大学, 情報工学部, 助手 (70312072)
• Keywords: むだ時間 / 閉ループ同定 / 繰り返し設計 / 内部モデル制御 / 状態予測制御 / LQG最適化

Research Abstract

本年度は、入力むだ時間系の閉ループ同定問題の理論的考察を進めた。むだ時間系のスペクトル分解が成り立たないことから、むだ時間を含まない系で得られている結果は利用できないことが判り、それを回避するために仮想予測系の閉ループを用いることで、閉ループ同定ならびにLQG最適制御の繰り返し制御が理論的に可能なことを示した。シミュレーションレベルでは実証できたが、仮想予測系はパラメータが正確でなければならず、閉ループ同定の調整が難しく、実プラントへの応用は難しいであろう。
すでにわれわれが理論的に示した内部モデル制御と閉ループ同定を用いた統合的制御を、ペルチェ素子を用いた温度制御プラントへ適用した。その実験結果は概ね良好で、従来のPID制御と比べ、はるかに性能の良い制御系設計手法であることが判った。さらに統合的制御は閉ループ同定実験と制御実験を繰り返さなければならず、その過程を自動化することを目指した。制御性能の判断をいかに行うかを検討し、シミュレーションレベルで自動化に成功した。
その他、離散時間むだ時間系に関する研究、振動系実験モデルによる状態予測制御実験なども行った。状態予測制御ではむだ時間分の時間長のデータを数値積分するために、コンピュータのプログラムメモリを多く消費し、数値精度を上げるために、制御サンプル時間を短くできず、実装面での改良が必要であることが判明した。

Research Products

• [Publications] 市原, 阿部: "むだ時間系に対する同定とLQG制御の繰り返し設計"システム制御情報学会論文集. 15・4. 159-166 (2002)
• [Publications] H.Ichihara, N.Kumazawa, N.Abe: "A Conveyer Belt Model of Discrete-Time Varying Delay"The 4th Asian Control Conference. 1692-1697 (2002)
• [Publications] 市原, 熊沢, 阿部: "離散時間時変むだ時間系の安定条件"第2回計測自動制御学会制御部門大会. 331-334 (2002)
• [Publications] K.Karakawa, N.Abe, H.Ichihara: "Joint Design Method of Closed-loop Identification and IMC Structure for Temperature Control System with Time Delay"SICE Annual Conference. 1914-1917 (2002)