非線形最適化法による最短時間制御則の実時間設計に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750377
• Research Institution: Tokyo Denki University
• Principal Investigator: 岩瀬 将美 東京電機大学, 理工学部, 助手 (50339074)
• Keywords: 最短時間制御 / 逆システム / 状態依存Riccati方程式

Research Abstract

H14年度は,基礎理論の構築および検証を行った.従来,最短時間制御はオフラインで最適入力を計算し,その入力を実対象へ印加するといった手段が一般的であったが,本研究では逆システムに着目し,オンラインで最適入力を設計する方法を与えた.逆システムを利用した最短時間制御のアルゴリズムは以下の考察から導かれる.
(1)逆システムが構成可能ならば,与えられた目標信号とシステムの出力信号を一致させる,フィードフォワード的な入力を生成することができる.
(2)最短時間制御問題はシステムの入力に飽和制限がある場合に定式化される.
(3)入力飽和が存在するシステムに対する逆システムを構成すると,生成された入力は最短時間入力となっている可能性がある.
特に(3)において,(a)入力飽和が存在するシステムに対する逆システムの構成法
(b)逆システムにより生成された入力が最短時間となるかどうかの検証
の2点が問題となる.(a)については非線形システムに対する状態依存型最適制御入力設計法を応用することで解決を図った.この方法では実システムの正確な数学モデルを構築する必要があり,本年度前半は数学モデルの構築法(同定法)の研究に専念した.その成果を雑誌論文へ投稿し,採録された(次頁参照).
(b)については,本手法を2リンク型ロボットマニピュレータの最短時間制御に適用し,シミュレーションおよび実験により数値的な検証を行った.その結果,ある条件下では最短時間制御入力が生成されることが実験的に判明した.そこで,より理論的・解析的な検証を行い,オンラインで最短時間制御入力が設計できる条件を明示的に与える研究を行う必要があると考えられる.

Research Products

• [Publications] 神藤良康, 岩瀬将美, 畠山省四朗, 古田勝久: "Gopinath-Budinのアルゴリズムを用いた連続時間モデルの直接同定法"計測自動制御学会 論文集. 39巻・2号. 159-167 (2003)