| 研究概要 |
モデル予測制御は,目標値への追従,制御対象の制約を合理的に扱う設計法として発展を遂げ,その基本的な部分は,各時刻で有限時間区間の制御問題を制約下で解き,得られる入力の初期値を制御対象に印加する部分にある.そして,良好な性能が達成される場合,多くは平衡状態を含む線形領域では線形制御により制御性能が確保され,平衡点から離れた振る舞いを改善するために非線形制御が適用される様子が確認される.本研究は,モデル予測制御に観察されるこれらの構造に着目し,1)予測制御により達成し得る性能改善の限界を示し,2)線形制御性能を確保し制約を満足させる制御則の構成法を導くことを目的に展開された.そして,ある種の制御指標に限定した場合,1),2)を統合した構造をもつ制御則が構成できることを明らかにしたものである.
成果は,以下のようにまとめられる.
1)予測動作により達成し得る性能の解明
目標値の予測動作により改善できる制御性能を考察し,H2(LQ),H∞予見制御問題の可解条件,制御則の構成法を導いた.またこれらの結果が,遅れを伴う制御・推定問題にも適用できることが明らかになり,これらの問題を統一して扱える解法を示した.
2)制約を考慮した制御入力の構成法
制約を有する連続時間線形系に対する最適レギュレータ問題の解法を明らかにし,線形制御領域では,通常のLQ(H2)制御が適用され,非線形領域では補償信号が同時に働く制御器が得られることを示した.また,これらの知見を発展させることにより,設計が完了した制御系に導入が可能な制約補償則の構成法を導いた.補償則は,有限時間区間線形系の低次元化モデルにより得られたものであり,モデル予測制御の計算量の抑制に利用することも可能である.
そして,倒立振子の実験モデルを製作し,1),2)で得られた結果を,予見動作の効果,入出力制約と補償入力の構成法の2点から考察している.
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