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最適制御理論によるノンホロノミック車両系の軌道計画

研究課題

研究課題/領域番号 08660309
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 農業機械学
研究機関岩手大学

研究代表者

鳥巣 諒  岩手大学, 農学部, 教授 (70038264)

研究分担者 武田 純一  岩手大学, 農学部, 助教授 (80133908)
井前 譲  岩手大学, 工学部, 助教授 (30184807)
研究期間 (年度) 1996 – 1997
研究課題ステータス 完了 (1997年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
1997年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
1996年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
キーワード非ホロノミック系 / トラクタ / 移動ロボット / 枕地 / 自律走行 / 軌道計画 / 最短時間制御
研究概要

本研究は農作業車両の運動を非ホロノミック車輪型移動ロボットの運動としてとらえ,主に,運動制御の問題を最適制御問題に変換して検討した。
トラクタの枕地での最短旋回時間問題は最適制御理論で解くことが可能である。ところがこれはBang-Bang Principleを採用すると直観的に解くことができる。このため,1)直観的解法,2)微分幾何学的解法,3)最大原理による解法と4)数値解法を採用し完全解を得ることができた。
また,数値解法を積極的に採用し,枕地問題を一般的な軌道生成問題に拡張し任意の初期位置から任意の終端位置への運動制御を検討し,農用車両の自律走行問題の基礎を検討した。
他方,この枕地問題を研究する過程で,非ホロノミック車両の運動特性が横並び二輪車と縦並び二輪車で本質的に異なることに興味を持ち,その違いに制御方式がどのように係わりあいをもつかという新しい問題が浮かび上がってきた。このため,障害物や外乱を考慮したフィードバック制御を適用することを試みた。
その具体例として,トラクタに作業機を装着する場合を取り上げ,そのときのフィードバック軌道生成問題を解いた。すなわち,自動的に位置決めを行うための自動操縦問題の一つの方法を示した。
また,横並び二輪車(耕うん機や2輪ロボット)をモデル化し,障害物を回避しながら目的地に到達するフィードバック軌道の生成を行える一つの方式を提案した。この問題は農業機械ばかりでなく広く移動ロボットの軌道生成問題にも適用出来ることを示した。
最適制御問題に変換する方法は,農用車両の自律走行問題の強力な武器になると考えられている。

報告書

(3件)
  • 1997 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1996 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (15件)

  • [文献書誌] 鳥巣・田中・武田: "微分幾何学的アプローチによる枕地の最短旋回軌道" 農業機械学会東北支部報. 第43号. 15-20 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 鳥巣・田中・井前・石川: "最適制御理論による枕地最短旋回時間問題(第1報)" 農業機械学会誌. 59・4. 3-10 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 鳥巣・田中・井前: "最適制御理論による枕地最短旋回時間問題(第2報)" 農業機械学会誌. 60(審査済み). (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 井前・結城・鳥巣: "トラクタ作業機系の自動装着のための誘導装置設計" 日本シミュレーション学会誌. (審査済み). (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 井前・森・鳥巣: "障害物のある非ホロノミックシステムのフィードバック制御系設計" システム制御情報学会論文誌. (審査済み). (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] TORISU,TANAKA,IMAE AND ISHIKAWA: "Optimal Path of Headland for Tractors by Optimal control Theory (Part 1) -Formulation of Optimal Contol Problems and Forward Maneuver of tractors-" J.of the JAPANESE SOCIETY of AGRICULTURAL MACHINERY. 59(4). 3-10 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] TORISU,TANAKA and IMAE: "Otimal Path of Headland for Tractors by Optimal control Theory (Part 2) -Combination of Forward and Bacward Maneuvers-" J.of the JAPANESE SOCIETY of AGRICULTURAL MACHINERY. (in press). (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] IMAE,YUUKI and TORISU: "A Nonlinear Feedback Controller for Auto-copling of Tractor-trailer Systems" J.of the JAPAN SOCIETY for Simulation Technology. (in press). (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] IMAE,MORI and TORISU: "A Feedbak Control Design for Constrained Nonholonomic Systems" Trans.of the Institute of System, Control and Information Engineers. (in press). (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 鳥巣・田中・井前・石川: "最適制御理論による枕地最短旋回時間問題(第1報)" 農業機械学会誌. 59・4. 3-10 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 鳥巣・田中・井前: "最適制御理論による枕地最短旋回時間問題(第2報)" 農業機械学会誌(審査済み). 60. (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 井前・結城・鳥巣: "トラクタ作業機系の自動装着のための誘導装置設計" 日本シミュレーション学会誌(審査済み). (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 井前・森・鳥巣: "障害物のある非ホロノミックシステムのフィードバック制御系設計" システム制御情報学会論文誌(審査済み). (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 鳥巣・田中・武田: "微分幾何的アプローチによる枕地の最短旋回軌道" 農機学会東北支部報. 43. 15-20 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 鳥巣・中坪・井前: "トラクタの最短時間制御問題(第1報)" 農業機械学会誌. 58・5. 5-12 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書

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公開日: 1996-04-01   更新日: 2016-04-21  

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