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2006 Fiscal Year Annual Research Report

実時間最適化による機械システムの高機能・高性能制御

Research Project

Project/Area Number 18760325
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

和田 信敬  広島大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50335709)

Keywords拘束システム / フィードバック / 実時間最適化 / 軌道計画 / 冗長システム
Research Abstract

本研究では,入力拘束を持つ機械システムに対する高機能・高性能制御アルゴリズムを構築することを目的とする.本研究で構築する制御則は,最適な軌道計画を担当する上位の制御器と,外乱抑圧を担当する下位の制御器から構成される.今年度は,下位制御器の設計法を構築し,平成19年度年度以降に実施する予定の検証実験の準備を行った.以下にそれらについで説明を行う.
(1)状態空間の原点近傍ではハイゲイン,原点から遠い領域ではローゲインとなる,状態依存可変ゲイン制御則の設計法を構築した.この制御則では,毎時刻,状態量の観測情報をもとに凸最適化問題を解き,最適な状態フィードバックゲインが決定される.この手法を用いることで,入力拘束の存在下で,広い漸近安定領域と原点近傍における高い制御性能を両立することが可能となる.
(2)状態依存可変ゲイン制御則を,振幅有界な外乱力が存在する場合にも、アルゴリズムの可解性が保証されるよう拡張を行った.
(3)状態依存可変ゲイン制御則を,出力レギュレーション問題に対して拡張した.
(4)状態依存可変ゲイン制御則をもとに,非線形Anti-windup制御器の設計法を示した.これにより,出力フィードバック形式で実装することが可能となった.
(5)状態依存可変ゲイン制御則を実機械システムに実装するための環境構築を行つた.具体的には,毎時刻解く凸最適化問題をシンプルな行列の固有値問題に等価に帰着した.その結果,1回の最適化を0.1ms程度で解く事が可能となった.これにより,非常に広範囲な機械システムの制御問題に適用することが可能となった.
次年度以降は,上記結果を踏まえ,1)開ループ軌道計画を含むより高性能な制御アルゴリズムの構築,2)移動体の位置・姿勢制御問題への適用を行っていく予定である.

  • Research Products

    (5 results)

All 2006 Other

All Journal Article (5 results)

  • [Journal Article] 入力拘束を有する線形システムの最適出力レギュレーション-LMI表現に基づく最適設計-2006

    • Author(s)
      和田 信敬
    • Journal Title

      日本機械学会論文集C編 72・717

      Pages: 1514-1520

  • [Journal Article] Model Predictive Control for Linear Parameter Varying Systems using Parameter Dependent Lyapunov Function2006

    • Author(s)
      Nobutaka Wada
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Circuits and Systems II 53・12

      Pages: 1446-1450

  • [Journal Article] Gain Scheduling Controller Design for the Two Rotor Hovering System and Its Experimental Verification2006

    • Author(s)
      Makoto Yamashita
    • Journal Title

      Journal of Robotics and Mechatronics 18・5

      Pages: 589-597

  • [Journal Article] Path-following Control of a Mobile Robot in the Presence of Actuator Constraints

    • Author(s)
      Nobutaka Wada
    • Journal Title

      Advanced Robotics (印刷中)

  • [Journal Article] 入力拘束システムのスケジューリング制御-演算時間と構造的不確かさを考慮したアルゴリズム-

    • Author(s)
      和田 信敬
    • Journal Title

      日本機械学会論文集C編 (印刷中)

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Published: 2008-05-08   Modified: 2016-04-21  

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