2012 Fiscal Year Annual Research Report
国際規格に準拠してレンジ逸脱に対する安全性を制御則で実現する日本発の新技術
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22560440
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| Research Institution | Tokyo University of Marine Science and Technology |
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Principal Investigator |
陶山 貢市 東京海洋大学, 海洋科学技術研究科, 教授 (80226612)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 安全性 / 国際規格 / 制御システム / 制御レンジ / 制御性能 / 制御則 / 耐故障性 / ソフトウエア |
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| Research Abstract |
本研究では，IEC 61508 など近年産業界で特に重要性を増している国際規格に準拠した形で，制御則というソフトウエアのレベルで制御レンジからの逸脱対策という高度かつ実際的な安全機能を考える．正常時制御性能などとのバランス及び安全性とディペンダビリティ（広義の信頼性）の区別に配慮し，その安全機能を制御則で実現する新しい技術を安全性，制御の両分野の境界領域に確立することを目的とする．そして，この日本発の新技術により，従来の安全計装の枠を超えてそれを補完することができる新しい安全対策の可能性を提示する．また，国際規格で大きな課題となっているソフトウエアの安全性評価・管理の一つの方向性を示して，世界に対して貢献をすることが目的である．
制御レンジからの逸脱は，(a) 制御系の不安定化・制御性能低下だけでなく，(b) 制御デバイス故障などの初期事象直後の過渡応答の乱れによっても生じる可能性がある．(a)に対する故障時安定性・制御性能の確保対策はディペンダビリティ機能であり，平成19-21年度の基盤研究(C)の研究成果を基礎とした．その上で，(b)に対処する安全機能を考えるため，切替わり前後の外乱に対する応答を考慮した全時間における切替L2ゲインを，過渡応答の乱れの指標とした．そして，それに基づく切替L2ゲイン解析を行うことにより，故障直後の制御レンジからの逸脱の頻度を定量的に求め，制御則の安全性を評価する枠組みを構築し，アルゴリズムの効率化・改良を行った．
また，導入した故障直後の過渡応答の乱れの指標を抑制する制御則設計の枠組みのさらなる整備と細かい点の補足も行った．
以上の安全性評価・制御則設計を実際に行うソフトウエアを，本科学研究費補助金により購入したPCワークステーションを最大限に活用して行った．引き続いて，制御則の解析・設計を試験的に行うための数値例を作成中である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究そのものの進展に加えて，(1) 安全性評価で用いた切替L2ゲイン解析の副産物として，サーボ系などを念頭に置いた積分器の安全なリセット方針や制限付き積分器の安全性に関する研究成果や，(2) 制御則設計アルゴリズムの検討の過程での副産物として，むだ時間系に対する制御系設計での代数的な設計ツールを得ることができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
安全性評価・制御則設計を実際に行うソフトウエアは大規模かつ複雑なものである．最終年度となる平成25年度では，本研究成果の実用性を高める意味でも，その継続的な効率化・改良に力を入れる予定である．また，できれば現実に存在するものなど，適当な数値例に対して，制御則の解析・設計を試験的に行い，研究成果の実用面からの検討を行う．
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