マッチング条件を満たさない不連続外乱に対する制御系設計法

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26820168
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 中茎 隆 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 准教授 (30435664)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 不連続システム / 不連続外乱 / 制御系設計

Outline of Annual Research Achievements

実システムには摩擦力、衝突による衝撃力、ダイナミクスの不連続的な変化といった不連続な外乱が問題となるプラントも少なくない。このようなプラントに対しては、PID制御に代表される連続的な操作量を用いた設計法では所望の性能が期待できず、マッチング条件を満たさない不連続外乱（＝アクチュエータとプラント間に存在する不連続外乱）に対する制御系設計法が必要となる。本研究では、申請者がこれまで提案してきた一般化リアプノフ安定性理論に基づく不連続制御を発展させ、新たな制御系設計法を提案することを目指してきた。当初の計画では、平成26年度に、(A)アクチュエータが積分器のとき、マッチング条件を満たさない不連続外乱を補償する制御器の設計を行い、平成27年度に、(B)アクチュエータが一般系のケースに拡張する計画であった。

課題(A)に関しては、マッチング条件を満たす不連続外乱を補償する不連続制御系の設計法を拡張し、Filippov解を用いた一般化リアプノフ安定性理論に基づいた制御系設計法を提案した。また、数値シミュレーションにより、提案手法の有効性を確認している。現在、実機を用いた検証実験を行っており、提案手法の妥当性を支持する予備的な結果は得られているものの、より信頼性の高い結果が得られるように検討を続けている。一方、課題(B)に関しては、ファーストステップとして、アクチュエータが１次遅れ系であるケースに対して、課題(A)の結果を拡張し、有効な制御系設計法の検討を続けているが、当初の計画より遅れている。課題(B)の解決は、実システムへの応用を考える上で重要であるため、引き続き検討し、真に有用な制御系設計法を確立したい。