2016 Fiscal Year Research-status Report
非線形記述かつ戦略数理記述に巧みなファジィ制御理論構築と航空ロボティクスへの展開
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16K00327
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
田中 一男 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (00227125)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 基康 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 助教 (50633442)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ファジィ制御 / 知能ロボティクス / Unmanned aerial vehicle |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1 巧みな非線形特性のモデル記述の考案
システムの持つ非線形性を多項式部分と非多項式部分に分離し，提案した多項式sectorにより多項式部分は後件部関数として表現した．非線形性の非多項式部分（三角/対数/指数関数，その他）は前件部関数へ埋め込むことが素直な方法であるが，航空ダイナミクスに多現する三角関数などはTaylor 展開で一部多項式化して後件部関数にて記述し，剰余項（残項）のみを前件部関数に埋め込むことで，よりタイトに非線形システムを挟み込む多項式sector を構成した．よりタイトに非線形システムを挟み込むことで，(2)で提案する設計手法の保守性は軽減され，Taylor 展開を用いる有用性を理論的に検証した．
2 巧みな非線形特性のモデル記述に基づくファジィ制御理論構築
多項式 sector から構成される新モデルの安定条件，種々の多項式設計条件を導出し，SOS の数値的可解問題としてその解法を提案した．とくに，空力特性が多項式で近似できることから，本手法による航空ロボティクス制御の有効性を理論的に明らかにした．多くの従来研究では，参照飛行軌道をベクトル場で定義し，その軌道追従安定性を保証しているが，参照飛行軌道は経験的（試行錯誤的）に事前に決定しなければならない．本研究では，飛行エネルギーや時間を最適化できる参照軌道導出を，軌道飛行安定化，および，制御戦略実現と合わせて同時に三者を最適化する統一的解法を提案した．また，北海道JAXA 実験場にて，機体保守，緊急時のための操縦訓練，センサ動作/精度確認などの予備実験を行った．
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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
当初の計画通り，巧みな非線形特性のモデル記述の考案を行うことができた．巧みな非線形特性のモデル記述に基づくファジィ制御理論構築については，一部，改善の余地はあるものの，おおむね順調に進展している．
1 巧みな非線形特性のモデル記述の考案
(1)非線形性の分離記述アルゴリズム開発（多項式部分＋非多項式部分）(2)多項式sectorを提案し，多項式部分は後件部関数に，非多項式部分（三角/対数/指数関数，その他）は前件部関数へ埋め込む手法を開発 (3)よりタイトに非線形システムを挟み込む多項式sector の構成法の提案 (4) (3)により航空ダイナミクスに多現する三角関数などをTaylor 展開で一部多項式化して後件部関数にて記述し，剰余項（残項）のみを前件部関数に埋め込むことで設計手法の保守性を軽減
2 巧みな非線形特性のモデル記述に基づくファジィ制御理論構築
(1)新モデルのSOS多項式設計条件の導出，(2)空力特性の多項式化 (3)飛行エネルギーや時間を最適化できる参照軌道導出の提案，(4)軌道飛行安定化の提案 (5) 北海道JAXA 実験場にて，機体保守，緊急時のための操縦訓練，センサ動作/精度確認などの予備実験を完了
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| Strategy for Future Research Activity |
巧みな非線形特性のモデル記述に基づくファジィ制御理論構築については，一部，改善の余地が残ったため，この改善を行いながら，平成28年度科学研究費助成事業（学術研究助成基金助成金）交付申請書（様式 D-2-1）で記述した平成29年度の研究実施計画を着実に実行する．具体的には，(1)飛行状況，飛行要因，飛行解析に関する戦略数理記述，(2) 自動離着陸を含む飛行マネージメントの戦略数理記述とその解法，などを中心に取り組む．
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