2012 Fiscal Year Annual Research Report
モデル・制御・性能のトリプレット構造の解明によるＪＩＴ適応型内部モデル制御の構築
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23360183
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
山本 茂 金沢大学, 電子情報学系, 教授 (70220465)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金子 修 金沢大学, 電子情報学系, 准教授 (00314394)
奥 宏史 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (20351455)
牛田 俊 大阪工業大学, 工学部, 講師 (30343114)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 制御工学 / 制御系設計 / モデル化 / 内部モデル制御 |
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| Research Abstract |
本研究は，閉ループ調整に現れる「モデル―制御―性能」のトリプレット構造と呼ぶ相互依存性を活用する内部モデル制御を用い，閉ループ観測データから所望の閉ループ性能を達成する制御器と対象の数式モデルを同時に求める問題を解き，外部環境や対象の変化に応じて閉ループ系の自動調整が可能な適応型内部モデル制御を構築することを目的とする．
本年度は，対象を線形時不変系に限定して同時獲得問題を定式化し，前年度に引き続き内部モデル制御のFRIT法に基づく閉ループ調整による同時獲得問題とその理論解析に取り組んだ．とくに内部モデル制御の拡張版である二自由度制御系に着目して，制御対象のモデルと所望の制御仕様を表現する伝達関数を制御器内に内包させることにより，所望の制御仕様を達成しうる制御器パラメータと制御対象を表現する適切なモデルを同時に獲得できることを確認した．さらに，不安定系が扱える山田(群馬大)により提案された修正内部モデル制御系にFRIT法による閉ループ調整を適用し，限定された条件下ではモデルと制御器を同時に獲得できることを確認した．さらに，小型無人ヘリコプタを対象として多入力多出力系の閉ループ同定実験環境を改良し，モーションキャプチャを用いた非接触位置姿勢計測系も導入して，自律飛行のための不安定多入力多出力系に対する数式モデルと制御器パラメータと達成可能な制御性能の関係を調査する環境を整えた．また，MOESP型閉ループ部分空間同定法に由来する逐次アルゴリズムを白色化フィルタとして用いて得られる検出信号から，監視対象の動特性変化を検出するための統計学的検定論に基くオンライン変化検出法を開発した．ジャストインタイム法を用いた内部モデル制御については，小型無人ヘリコプタの姿勢制御，人型および車輪型ロボットの安定化制御，カメラ-プロジェクタを用いた画像処理系への適用可能性を検討した．
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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
本研究の目的である，『内部モデル制御を用いて閉ループ観測データから所望の閉ループ性能を達成する制御器と対象の数式モデルを同時に求める問題を解き，閉ループ調整に現れる「モデル-制御-性能」の相互依存性を解析すること』が限定された条件下で行うことができた．ただし，限定条件を緩和することと実験による検証などがまだ十分でない．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度に明らかにした理論的な結果を実験により検証することが課題である．その際，理論的に加味されていない事象などを明らかにして，理論的な結果をより発展させることが重要である．この研究課題で提案する新しい閉ループ調整法を実用化するためにも，実験による検証が不可欠である．
特に，ＦＲＩＴによる閉ループ調整では，不安定系に対する内部モデル制御のさらなる理論解析，および時変系・非線形系などへの拡張をしていく予定である．また，閉ループ系の変化検出法については，数値シミュレーションと整備した実験環境下での実機実験によって有効性を検証することが課題である．並行して，ジャストインタイム法を用いた閉ループ系のパラメータ調整法を現実のシステムに実装し，理論的な結果をより発展させることが重要である．
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