2017 Fiscal Year Annual Research Report
Input allocation control using control Lyapuov function
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16H04380
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
山下 裕 北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (90210426)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 孝一 北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (50452115)
中村 文一 東京理科大学, 理工学部電気電子情報工学科, 准教授 (70362837)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 制御工学 / 機械力学・制御 / 非線形制御 / 入力分配制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は以下の研究を行った。
・冗長入力を持つ非線形システムにおいて、制御リアプノフ関数が与えられているときの、スパース入力を生成する入力分配が線形計画法で表現されることを示し、その対応する明示的な制御則がSontag型制御則に類似の形になることを明らかにした。スパース性を持つ入力は休止アクチュエータを導入することで省エネルギー性に寄与することが期待される。また、一次不等式で表現される複数の入力制約が存在するときの線形計画法に基づく入力分配法も明らかにした。入力制約のため制御リアプノフ関数の時間微分の目標を達成不可能な場合でも、入力制約集合内でのリアプノフ関数の時間微分の最小化を行うため、コスト関数に緩和項を付け加える。その緩和項の係数(状態の関数)の決定法をラグランジュの未定乗数の大きさを理論的に評価して求めた。さらに、近視眼的スパース最適化により発生するチャタリング現象は省エネルギー性を悪化させるが、そのチャタリング現象の抑制機構を提案した。
・非凸な入力制約集合が与えられているときの入力の決定法を、前輪操舵の4輪車両システムの漸近安定化問題の例に対して、提案した。さらに、入力制約集合の非凸性に起因するチャタリングを抑制するlazy switching機構を提案した。
・前年度提案したポテンシャル法における、状態原点における安定化制約の不連続性の問題を、「原点近傍で用いるアクチュエータを限定するなどして、事前設計した制御入力に漸近させる」ことによって解決した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
現在までの進捗状況は以下のとおりである。
・ポテンシャル法に基づく入力分配制御に関しては、その理論的なポテンシャル構成に関する検討はほぼ終えた。問題点であった状態原点における付加入力空間ポテンシャルの不連続性の問題に関しては解決の目途を得たところである。
・省エネルギーのためのスパース入力を生成する入力分配に関しては、改良可能と思われるいくつかの点を除きほとんどの部分が解決された。
・非凸な入力分配に関しても、いくつかの結果が得られている。
・車両系の制御に関しては初年度にいくつかの結果が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、いくつかの点について明らかにする。特に以下の事柄を明らかにする方策である。
・原点近傍におけるスパース入力分配機構の挙動を制限し、用いるアクチュエータが原点近傍で切り替わらないような方法について研究する。
・ポテンシャル法に基づく方法に関して、これまで得られたたくさんの知見をまとめ、設計手法の確立したフレームワークを提案する。
・車両制御に関しては、より良い設計を求めてチューニングをさらに行う。
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