2011 Fiscal Year Research-status Report
急激なシステム変動と未知外乱に有効な適応ロバスト制御系の提案およびその発展と応用
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23560520
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
楊 子江 茨城大学, 工学部, 教授 (30243984)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2014-03-31
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| Keywords | Adaptive control |
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| Research Abstract |
従来の適応制御は，パラメータ化されない外乱や急激なシステム変動への対処が十分ではない。発想が全く異なる外乱推定機構と適応機構を統一した理論で設計し，両者の協調的かつ補完的制御性能（過渡特性や終局誤差）を解明した研究は見あたらない。H23年度の研究では，外乱推定機構を備え持つ適応制御系の理論を確立した。理論面での結果と意義：(1) パラメータ化されない外乱に加えて，急激なシステム変動やパラメータの推定誤差による不確かさも外乱とみなして，外乱推定機構によって推定し，補償するので，従来の適応制御で問題とされる過渡特性が著しく改善される。(2) 適応機構は，（外乱推定機構がカバーできる周波数範囲以外の）ハイパス処理された信号を扱うので，時間的変化が緩やかな信号の場合，適応機構が自動的にturn-offする。よって，複雑で計算量の大きい適応学習の必要性は，自動判別される。これは，大規模相互連結システムにおいて，計算量のかかる適応機構を適宜に取捨できる利点をもたらす。 上記の知見をさらに発展させ，ロボットの分散型適応ロバスト制御系を提案した。ロボットマニピュレータの適応制御系では，各軸間が複雑に絡み合い，多くのパラメータを推定する必要がある。課題1の成果を活用して，軸ごとに局所的情報だけに基づいた適応則を設け，他軸からの干渉を外乱推定機構で推定するという分散型外乱推定機構付き適応ロバスト非線形制御系を提案した。その際に，各軸の局所的信号だけに基づいて，多軸からの干渉と外乱推定誤差などを抑える込む非線形減衰項の設計法を解明した。システム全体の安定性と各軸における制御性能を明らかにした。研究成果を国際会議とジャーナルに発表した。
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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
パラメータ推定を行いながら，制御系の自動調整を目指す適応制御は，急激なシステム変動やパラメータ化されない外乱に十分対応できないことが実用化の妨げとなっている。申請課題は，外乱オブザーバを外乱推定機構として組み込んだ外乱推定機構を備え持つ実用的適応ロバスト非線形制御系を提案するものである。予定通りに，適応機構と外乱推定機構の相互影響（不安定になる要因）と協調的かつ補完的制御性能（過渡特性や終局誤差）を理論的に解明し，制御系の設計方針を明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
H23年度で提案した方法を2軸スカラーロボットでの実験によって検証する。さらに，以下の要領でネットワーク化されてロボット群について，局所的情報のみを用いて，全体の同期追従制御を達成する分布型適応ロバスト同期化制御系を開発する。(a) エージェント間の通信が切断された場合，局所情報のみに基づいたロバスト機構，適応機構と外乱推定機構を持つ完全な分散制御器によって，システム全体の安定性を保証する。(b) エージェント間の通信が再開される場合，結合干渉項（状態変数の関数）を適応同定し，補償する。それによって，外乱推定機構の負担が低減でき，相互情報の交換による協調制御が可能となり，制御性能が向上する。(c) 通信先の切り替えやネットワーク遅れに対してもロバスト制御性能を保証した非線形減衰項を新たに提案して，システム全体の過渡特性と制御誤差の上界を解析し，制御器パラメータの設計指針を明らかにする。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
予算計画とおりに進めていく予定。（１）消耗品費と設備費でソフトウェアや計算機周辺装置を購入して，２軸スカラーロボット実験装置の制御システムを整備する。（２）分散制御手法を検証するために，連結倒立振子実験装置を設備費で購入する。（３）これまでの研究成果を発表するため，申請した旅費で国内外の学会に参加する。
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Research Products
(2 results)
