2023 Fiscal Year Research-status Report
ハードウェア依存を低減するオブザーバ構造型制御の理論構築と実証
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22K04176
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
佐藤 昌之 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (90358648)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | オブザーバ / オブザーバ構造型制御 / オブザーバベース制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
２０２２年度に開発した「パラメトリックな不確かさを含む『実用システム』に環境変化パラメータを追加した『応用システム』を対象に，既存制御アルゴリズムからオブザーバ構造型制御アルゴリズムへの変換手法」，および飛行実験により制御性能が実証されているゲインスケジュールド飛行制御アルゴリズムをオブザーバ構造型制御アルゴリズムへ変換した制御器の有用性を国際雑誌に投稿し掲載された．
一方，産業界における制御手法のほとんどが PID 制御であること，また，当初の適用想定対象であった飛行制御におけるデフォルト制御手法が PID 制御の派生型である PI-D 制御であることから，既存 PID 制御器からオブザーバ構造型 PID 制御器へ変換する手法開発に取り組んだ．その結果，参照入力の周波数特性を組み込むことによる実用的な状態推定性能の向上を図った変換方法を考案し，実用性が飛行試験により確認されている有人固定翼機の縦運動飛行制御器と無人固定翼機の横/方向運動飛行制御器に対する有用性を確認した．また，これらの結果を国内雑誌に投稿し掲載される運びとなった．
また，更なる状態推定性能向上を目指した方法への取り組みとして，制御器の特性は全く変更しない一方で，内的なゲインスケジューリング操作を組み込ませることで推定性能を向上させる方法を考案し，国内会議にて報告した．ただし，この方法については理論的な推定性能保証が行われないため，更なる研究が必要であることを注記しておく．
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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
当初計画では，２０２４年度に想定していた「少ないハードウェアセンサ情報から機体運動状態を推定しながら制御する飛行制御の実証」までは達成できていないものの，シミュレーションによる有効性確認まで進んでおり，当初の計画以上に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
①不確かさを含まない「基本システム」に対する変換方法，②パラメトリックな不確かさを含む「実用システム」に対する変換方法，③「実用システム」に環境変化パラメータを追加した「応用システム」に対する変換方法の構築が成功裏に終わり，更に「少ないハードウェアセンサ情報から機体運動状態を推定しながら制御する飛行制御」のシミュレーションによる確認まで終了している．
そこで，昨今のビッグデータを用いた制御系構築や，実際のデータを有効活用したデータ駆動型制御の有効性報告などを鑑みて，既に考案済みの変換方法に過去のデータを活用することで，より実際のシステムの挙動を勘案した変換方法を検討する．
なお，研究応募時とは異なる組織へ異動したことから，飛行実証に関して前職の組織（宇宙航空研究開発機構）と相談は行っているものの，相手方の組織の都合もあり望み薄である．そのため，今後は，理論構築および数値シミュレーションによる検証をメインに進める予定である．
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| Causes of Carryover |
COVID-19 の影響がなくなり旅費使用額が増加すると想定していたが，想定よりも増加額が小さかったため次年度使用額が発生した．
発生した次年度使用額は，次年度予定している国際会議への航空券が高騰していることから，その代金の一部として使用する予定である．
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