2016 Fiscal Year Annual Research Report
ロバスト制御系の常時最適化と瞬時再設計による実用的適応制御
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16H04385
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
山本 茂 金沢大学, 電子情報学系, 教授 (70220465)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
奥 宏史 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (20351455)
牛田 俊 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (30343114)
得竹 浩 金沢大学, 機械工学系, 准教授 (80295716)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 制御工学 / 制御系設計 / ロバスト制御 / 適応制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請課題は，革新的な実用的適応制御の実現を目指すもので，H28年度は３つの課題に取り組んだ．
【課題①：瞬時再設計のためのデータ駆動極配置法】データ駆動極配置法の観測雑音や差分近似誤差の影響を調べるとともに，カオスシステムの不動点瞬時安定化問題への適用や出力フィードバック問題への展開を行った．
【課題②：制御系の常時最適化】データに基づく予測制御(model-free predictive control)を小型自動走行車両に適用し走行実験を行った．また，データに基づく予測制御を非線形の対象に適用する際の制御性能の向上を目的として，多項式回帰のアイディアを用いて一般化した．風力発電システムの発電効率最大化を目的として開発された回転同期型極値探索制御の実装時に想定される振動問題の検討を行った．またゲインスケジューリング理論を用いて，未知状態・パラメータの推定値に基づく出力フィードバックH∞制御器を定式化し，スケジューリングパラメータのダイナミクスを陽に考慮する設計手法を提案した．翼素理論と運動量理論を統合し，ドローンの非線形運動方程式をモデル化する手法を構築した．また内製のアビオニクスを用いた飛行実証用ドローンを製作し，基本的なダイナミクスの確認試験を行った．加えて，適応同定器による歩行ロボットのコンプライアンス制御，飽和・むだ時間のパラメータ同定による非線形ロボットアームの制御，時変むだ時間要素の推定とモデル予測制御系の性能改善によるリアルタイム画像処理を含む見かけの制御などの開発を行った．
【課題③：モデル精錬のための閉ループ同定】小型無人ヘリコプタが多入出力マルチレート制御系であることと部分的にパラメータ構造が既知であることを考慮して，閉ループ部分空間同定法を改良したマルチレート系閉ループ同定法と不安定系のグレーボックス同定法の開発を行った．
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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
当初の研究計画にあるロバスト制御器の瞬時再設計のためのデータ駆動型非反証制御法の改良と瞬時再設計のための変化検出法の開発の基礎となる理論研究は着実に成果をあげている．
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| Strategy for Future Research Activity |
課題①に関して，観測雑音に強いデータ駆動極配置法の開発を行う．
課題②に関して，2016年度に構築した適応制御理論を実飛行に用いるために修正する．特に理論に適合した未知パラメータを用いた機体ダイナミクスモデルの構築を目指す．また飛行実証用ドローンを完成させ飛行試験を行い，オフラインでの理論の実証を行う．さらに，ジャストインタイム法に基づくデータ駆動型制御の実装可能性を明らかにするため，適用対象をロボットシステムや産業応用に直接結びつくレンズ加工機，風力発電システムに広げる．また，むだ時間補償や複数の制御系の光の干渉問題について一定の成果が得られている見かけの制御系の性能を向上させる問題にも取り組む．
課題③に関して，引き続き変化検出法と閉ループ同定法の改良に取り組む．特に，ロバスト制御器設計のための自己組織化マップを利用した不確かさの見積もりを含む同定法について検討する．また，小型ヘリコプタの飛行制御系を用いた実験により開発手法の有効性の確認を行う．
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Research Products
(11 results)
