2020 Fiscal Year Annual Research Report
Construction of a Next-Generation Control Theory Driven by Highly-Complex Signals
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20H02171
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
西村 悠樹 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (20549018)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 訓志 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (60533643)
中村 文一 東京理科大学, 理工学部電気電子情報工学科, 教授 (70362837)
星野 健太 京都大学, 情報学研究科, 助教 (10737498)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 非線形制御 / 確率制御 / 最適制御 / 不連続制御 / ラフパス解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
政府の「未来投資戦略2018」で求められている次世代モビリティや航空宇宙産業の理論的支柱であるシステム制御理論において，システムが持つ非線形性・不規則性・不連続性・高周波振動性等の複雑な性質を解析し制御設計に役立てる必要がある。本研究課題では，これら複雑な性質を高度複雑信号（ラフ信号）と捉え，その統一表現である非線形ラフシステムに基づく制御理論を提唱する。また，当該理論を電気系・ドローン・宇宙機の制御問題などに応用する。
2020年度は初年度であっため，本研究課題の根幹部分について理論構築するとともに，実験環境を整備した。具体的には以下を実施した。
理論面では，スライディングモード制御のように不連続特性を持つシステムのラフシステム化を開始するため、確率安定論的側面から解析を実施した。また，非線形確率システムにおける安定論の再整理を伴うラフシステムへの本格的な拡張のため，非平滑リャプノフ関数に基づく確率安定論の最先端部分をまとめるとともに、確率有限時間安定性や確率有界性について考察した。
応用面では，電動車椅子の実験環境整備と制御のための予備実験を実施したほか，超音波モータのラフ制御化のための基礎実験を行った。そのほか，ラフ制御をするために有用と考えられる応用研究として，非線形制御理論に基づくロボットアームの衝突回避制御や船舶の軌道追従制御，非線形確率制御理論に基づくクアッドコプタの最適姿勢制御や宇宙機の姿勢制御などを実施した。
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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
理論研究のための環境整備は順調に進んでいる。また、確率システム制御理論からラフシステム制御理論に昇華させるための理論的考察も進み、その基礎的結果の幾つかを公表することができた。ただし、ステップアップのためのしっかりとした理論整備は終わっていない為、想定以上に進んだわけではない。
また、実験研究のための機材も大きなものは入手しセットアップを終えたほか、超音波モータは基礎実験結果の公表に至った。電動車椅子は所属機関内での発表に留まっているが、環境整備自体は時間を掛けて整えることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
理論研究においては、有限時間安定化されたシステムのチャタリング現象を理論的考察することにより、制御信号のラフ信号としての次数を導出し、ラフシステムを導く予定である。これにより、確率システムからラフシステムへと昇華する道のりがよりはっきりとなると考えられる。また、電動車椅子の安全制御については学会発表レベルにまで達したい。
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Research Products
(11 results)
