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非線形駆動系と移動体ステアリングの非線形制御に関する理論的・実験的研究

研究課題

研究課題/領域番号 14350224
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 制御工学
研究機関千葉大学

研究代表者

劉 康志  千葉大学, 工学部, 助教授 (70240413)

研究分担者 大形 明弘  千葉大学, 工学部, 助手 (70312931)
研究期間 (年度) 2002 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
11,500千円 (直接経費: 11,500千円)
2004年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2003年度: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
2002年度: 4,600千円 (直接経費: 4,600千円)
キーワード移動体のステアリング制御 / Chainedシステム / 自動駐車システム / 拘束条件付駐車アルゴリズム / 電磁アクチュエータ / 非線形動的出力フィードバック / 低バイアス磁気軸受制御 / 弾性振動モードと時変パラメータ / 時変パラメータ / 弾性振動モード / 多自由度非線形駆動系 / 非線形出力フィードバック / 操舵角制限 / 駐車空間制約 / 自動駐車アルゴリズム / 非線形駆動系 / 非線形出力フィードバック制御 / 円軌道族 / 切り替え制御 / 大域的漸近安定 / 磁気アクチュエータ / 移動体のステアリング / 非ホロノミック制御 / 大域的指数収束
研究概要

本研究では、非線形駆動系及び移動体ステアリング制御系に対して、実用に耐えうる非線形制御方法を開発すると共に、実制御系の開発を行なった。得られた成果は以下のようになっている。
1.移動体の一般形であるChained Systemに対し、大域的指数収束性を保証できる切替え制御アルゴリズムを確立した。本アルゴリズムは他にない、制約付き移動体制御に適用できる特性を持つ。
2.上記アルゴリズムに基づき、車庫制約と操舵角制約に対応できる、実用的な自動駐車システムを開発した。実機でその実用性が高いことを実証できた。さらに、より効率的な駐車タスクを行うために、中間駐車地点を導入することによる各種の駐車アルゴリズムも確立した。
3.自動駐車の代替手法として、円周族に追従させることにより自動駐車を実現する方法も考案し、その有効性を実機で実証した。
4.非線形駆動系の典型である磁気軸受系に対して、微小なバイアスだけを用いる非線形動的出力フィードバックの方法を確立した。これによって、バイアス電流を大幅に低減できた。
5.さらに、上記の動的出力フィードバック制御法を拡張し、時変の回転速度及び弾性を有する制御対象にも適用できるように応用範囲を広げた。
6.非線形駆動の双対問題として、線形アクチュエータで非線形システムを駆動する問題を研究し、システム全体の安定性を保証するために線形アクチュエータの応答速度をどの程度速くすればよいかを定量的に解析した。
その他、一輪車ロボットの走行制御、旋回クレーンの高速化非線形制御にも成功している。さらに、H_2制御の低次元化、モータ駆動系の適応制御とH∞制御の新しい導出法に関しても新たな知見を得た。以上により、当初予定した研究目的はほぼ達成できた。

報告書

(4件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (57件)

すべて 2005 2004 2003 2002 その他

すべて 雑誌論文 (40件) 図書 (4件) 文献書誌 (13件)

  • [雑誌論文] A Nonlinear output Feedback Control Method for 5DOF Active Magnetic Bearing System2005

    • 著者名/発表者名
      R.He, K.Z.Liu
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集 41

      ページ: 216-225

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] H2制御コントローラの低次元化-走行クレーンの振れ止め制御への適用-2005

    • 著者名/発表者名
      小谷斉之, 大内茂人, 穴吹雅敏, 劉康志
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集 41(印刷中)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Nonlinear Output Feedback Control of A 5DOF AMB System2005

    • 著者名/発表者名
      R.He, K.Z.Liu, O.Saito
    • 雑誌名

      Proc.of IFAC World Conference 2005 (発表予定)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Nonlinear Output Feedback Control Method for 5DOF Active Magnetic Bearing System2005

    • 著者名/発表者名
      R.He, K.Z.Liu
    • 雑誌名

      Trans.of SICE vol.41

      ページ: 216-225

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Design of reduced order H2 controller-Application to anti-sway control of a hanging crane-2005

    • 著者名/発表者名
      N.Kodani, S.Ouchi, M.Anabuki, K.Z.Liu
    • 雑誌名

      Trans.of SICE vol.41(printing)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Nonlinear Output Feedback Control of A 5DOF AMB System2005

    • 著者名/発表者名
      R.He, K.Z.Liu, O.Saito
    • 雑誌名

      Proc.of IFAC'2005 (printing)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Nonlinear Output Feedback Control Method for 5DOF Active Magnetic Bearing System2005

    • 著者名/発表者名
      R.He, K.Z.Liu
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集 41・3

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Nonlinear Output Feedback Control of A 5DOF AMB System2005

    • 著者名/発表者名
      R.He, K.Z.Liu, O.Saito
    • 雑誌名

      Proc.of IFAC World Conference 2005

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 4輪車自動駐車システムの開発-理論と実験-2004

    • 著者名/発表者名
      ダオ ミンクァン, 劉康志, 大形明弘
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集 40

      ページ: 1211-1219

    • NAID

      10014239156

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Theory and Experiments on Automatic Parking Systems2004

    • 著者名/発表者名
      K.Z.Liu, M.Q.Dao, T.Inoue
    • 雑誌名

      Proc.of the 8^<th> International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision

      ページ: 861-866

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Auto-Parking Systems for 4-Wheeled Automobiles : Theory and Experiments2004

    • 著者名/発表者名
      M.Q.Dao, K.Z.Liu, A.Ogata
    • 雑誌名

      Proc.of IFAC NOLCOS 2004

      ページ: 1223-1228

    • NAID

      10014239156

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Output control method for an AMB system with time-varying rotational speed and flexible rotor2004

    • 著者名/発表者名
      R.He, K.Z.Liu
    • 雑誌名

      Proc.of 33^<rd> SICE Symposium on Control Theory

      ページ: 45-50

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of a parking system for 4-wheeled cars-Theory and experiments-2004

    • 著者名/発表者名
      M.Q.Dao, K.Z.Liu, A.Ogata
    • 雑誌名

      Trans.of SICE vol.40

      ページ: 1211-1219

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Theory and Experiments on Automatic Parking Systems2004

    • 著者名/発表者名
      K.Z.Liu, M.Q.Dao, T.Inoue
    • 雑誌名

      Proc.of the 8^<th> ICARCV

      ページ: 861-866

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Auto-Parking Systems for 4-Wheeled Automobiles : Theory and Experiments2004

    • 著者名/発表者名
      M.Q.Dao, K.Z.Liu, A.Ogata
    • 雑誌名

      Proc.of IFAC NOLCOS'2004

      ページ: 1223-1228

    • NAID

      10014239156

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Output control method for an AMB system with time-varying rotational speed and flexible rotor2004

    • 著者名/発表者名
      R.He, K.Z.Liu
    • 雑誌名

      Proc.of 33^<rd> SICE CST

      ページ: 45-50

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 4輪車自動駐車システムの開発-理論と実験-2004

    • 著者名/発表者名
      ダオ ミンクァン, 劉康志, 大形明弘
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集 40・12

      ページ: 1211-1219

    • NAID

      10014239156

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of An Auto-Parking System with Physical Limitations2004

    • 著者名/発表者名
      T.Inoue, M.Q.Dao, K.Z.Liu
    • 雑誌名

      Proc.of SICE Annual Conference 2004

      ページ: 1015-1020

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Stability analysis for nonlinear feedback control systems with linear actuator2003

    • 著者名/発表者名
      J.Fang, G.Gu, K.Z.Liu
    • 雑誌名

      IEEE Trans.on Automatic Control 48

      ページ: 649-654

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Velocity Control of 2-Mass-Spring Systems with Large Load Uncertainty -- An Adaptive Backstepping Control Approach --2003

    • 著者名/発表者名
      K.Z.Liu, S.Namiki, H.Ishii
    • 雑誌名

      Proc.of the 42^<nd> IEEE Conference on Decision and Control

      ページ: 3948-3953

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A piecewise smooth switching control algorithm for chained systems2003

    • 著者名/発表者名
      K.Z.Liu
    • 雑誌名

      Proc.of IEEE Conference on Control Applications (CD-ROM)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A nonlinear output feedback control method for magnetic bearing systems2003

    • 著者名/発表者名
      K.Z.Liu, R.He
    • 雑誌名

      Proc.of European Control Conference (CD-ROM)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A nonlinear output feedback control method for magnetic bearing systems2003

    • 著者名/発表者名
      K.Z.Liu, R.He
    • 雑誌名

      Proc.of IEEE Conference on Control Applications (CD-ROM)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Stability analysis for nonlinear feedback control systems with linear actuator2003

    • 著者名/発表者名
      J.Fang, G.Gu, K.Z.Liu
    • 雑誌名

      IEEE Trans.on AC vol.48

      ページ: 649-654

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Velocity Control of 2-Mass-Spring Systems with Large Load Uncertainty-An Adaptive Backstepping Control Approach-2003

    • 著者名/発表者名
      K.Z.Liu, S.Namiki, H.Ishii
    • 雑誌名

      Proc.of the 42^<nd> IEEE CDC

      ページ: 3948-3953

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A nonlinear output feedback control method for magnetic bearing systems2003

    • 著者名/発表者名
      K.Z.Liu, R.He
    • 雑誌名

      Proc.of ECC'2003 (CD-ROM)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A piecewise smooth switching control algorithm for chained systems2003

    • 著者名/発表者名
      K.Z.Liu
    • 雑誌名

      Proc.of ECC'2003 (CD-ROM)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A nonlinear output feedback control method for magnetic bearing systems2003

    • 著者名/発表者名
      K.Z.Liu, R.He
    • 雑誌名

      Proc.of IEEE CCA'2003 (CD-ROM)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A nonlinear control approach for rotary cranes2002

    • 著者名/発表者名
      K.Z.Liu, S.Ouchi, N.Yamamoto
    • 雑誌名

      Proc.of 2002 Asian Control Conference

      ページ: 687-692

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Piecewise smooth switching control algorithms for chained systems2002

    • 著者名/発表者名
      K.Z.Liu
    • 雑誌名

      Proc.of 2002 Asian Control Conference

      ページ: 1064-1069

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A nonlinear switching control method for magnetic bearing systems2002

    • 著者名/発表者名
      K.Z.Liu, A.Ikai, A.Ogata
    • 雑誌名

      Proc.of 2002 IFAC World Conference (CD-ROM)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A nonlinear control approach for rotary cranes2002

    • 著者名/発表者名
      K.Z.Liu.S.Ouchi, N.Yamamoto
    • 雑誌名

      Proc.of ASCC'2002

      ページ: 687-692

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Piecewise smooth switching control algorithms for chained Systems2002

    • 著者名/発表者名
      K.Z.Liu
    • 雑誌名

      Proc.of ASCC'2002

      ページ: 1064-1069

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A nonlinear switching control method for magnetic bearing systems2002

    • 著者名/発表者名
      K.Z.Liu, A.Ikai, A.Ogata
    • 雑誌名

      Proc.of IFAC'2002 (CD-ROM)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] An exponentially convergent control algorithm for chained systems and its application to automatic parking system

    • 著者名/発表者名
      K.Z.Liu, M.Q.Dao, T.Inoue
    • 雑誌名

      IEEE Trans.On Control Systems Technology (投稿中)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Modeling and gain-scheduled stabilization control of a unicycle robot

    • 著者名/発表者名
      M.Q.Dao, K.Z.Liu
    • 雑誌名

      JSME International Journal (投稿中)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Simple Derivation of ARE Solutions to The Standard H∞ Control Problem Based on LMI Solution

    • 著者名/発表者名
      K.Z.Liu, R.He
    • 雑誌名

      Systems & Control letters (投稿中)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] An exponentially convergent control algorithm for chained systems and its application to automatic parking system

    • 著者名/発表者名
      K.Z.Liu, M.Q.Dao, T.Inou
    • 雑誌名

      IEEE Trans.on CST (submitted)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Modeling and gain-scheduled stabilization control of a unicycle robot

    • 著者名/発表者名
      M.Q.Dao, K.Z.Liu
    • 雑誌名

      JSME International Journal (submitted)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Simple Derivation of ARE Solutions to The Standard H∞ Control Problem Based on LMI Solution

    • 著者名/発表者名
      K.Z.Liu, R.He
    • 雑誌名

      Systems & Control letters (submitted)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [図書] 現代制御理論通論2005

    • 著者名/発表者名
      劉 康志, 申 鉄竜
    • 総ページ数
      250
    • 出版者
      培風館(出版予定)
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [図書] An introduction to modern control theory2005

    • 著者名/発表者名
      K.Z.Liu, T.Shen
    • 出版者
      Baifu-Kan(to be published)
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [図書] 現代ロバスト制御理論と応用2003

    • 著者名/発表者名
      梅生偉, 申鉄龍, 劉康志
    • 総ページ数
      292
    • 出版者
      清華大学出版社
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [図書] Modern robust control theory and application2003

    • 著者名/発表者名
      S.Mei, T.Shen, K.Z.Liu
    • 総ページ数
      292
    • 出版者
      Tsinghua Press
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Z.Liu, R.He: "A Simple Derivation of ARE Solutions to The Standard H∞ Control Problem Based on LMI Solution"Proc. Of the 42^<nd> IEEE Conference on Decision and Control. 1723-1728 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Z.Liu, S.Namiki, H.Ishii: "Velocity Control of 2-Mass-Spring Systems with Large Load Uncertainty -- An Adaptive Backstepping Control Approach --"Proc. Of the 42^<nd> IEEE Conference on Decision and Control. 3948-3953 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.Ogata, Y.Tashiro, K.Z.Liu, O.Saito: "A new method to design discontinuous stabilizing controllers for chained systems"Proc. Of the 42^<nd> IEEE Conference on Decision and Control. 5679-5684 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Z.Liu, R.He: "A Nonlinear Output Feedback Control Method for Magnetic Bearing Systems"Proc. of European Control Conference 2003. (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Z.Liu: "A Piecewise Smooth Switching Control Algorithm for Chained Systems"Proc. of European Control Conference 2003. (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Z.Liu, R.He: "A Nonlinear Output Feedback Control Method for Magnetic Bearing Systems"Proc. of 2003 IEEE Conference on Control Applications. (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 梅生偉, 申鉄龍, 劉康志: "現代ロバスト制御理論と応用"清華大学出版社(中国). 292 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] J.Fang, Q.Gu, K.Z.Liu: "Stability analysis for nonlinear feedback control systems with linear actuator"IEEE Trans.on Automatic Control. 48・4(印刷中). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Z.Liu, S.Ouchi, N.Yamamoto: "A nonlinear control approach for rotary cranes"Proc.of 2002 Asian Control Conference (Singapore). 678-692 (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Z.Liu: "Piecewise smooth switching control algorithms for chained systems"Proc.of 2002 Asian Control Conference (Singapore). 1064-1069 (2002)

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  • [文献書誌] K.Z.Liu: "A nonlinear output feedback control method for magnetic bearing systems"Proc.of 2003 IEEE Conference on Control Applications (Istanbul). (Accepted). (2003)

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  • [文献書誌] K.Z.Liu, A.Ikai, A.Ogata: "A nonlinear switching control method for magnetic bearing systems"Proc.of 2002 IFAC World Conference (Barcelona). (CD-ROM). (2002)

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  • [文献書誌] 梅生偉, 申鉄龍, 劉康志: "現代ロバスト制御理論"清華大学出版社(中国)(印刷中). (2003)

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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