パラメータ依存基底変換と制御則・駆動則の境界移動による制御器設計

• 研究課題/領域番号: 15K06149
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 制御・システム工学
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 下村 卓 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40243191)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 航空宇宙工学 / 人工衛星 / 姿勢制御 / 動力学方程式 / 運動学方程式 / パラメータ依存基底変換 / 制御則・駆動則 / ゲインスケジュールド制御 / ゲインスケジューリング制御

研究成果の概要

研究期間全体を通じて実施した研究の成果について，1.パラメータ依存基底変換によるLPV制御理論を確立し，実際の設計計算・シミュレーションにより，その有効性・有用性を確認した．2.制御則・駆動則の境界を移動することで，入力行列にスケジューリング変数がある場合のGS制御系設計を容易にした．3.本研究の適用対象を宇宙機の姿勢制御から軌道制御・振動制御，パラボラアンテナの制御，航空機の動揺低減へと広げることができた．これらは航空宇宙分野の様々な制御対象に対するLPV制御理論の適用可能性および実用性を広げ，この分野の学術的発展に寄与するとともに，現場での制御技術の発展に大いに寄与するものと考えられる．

研究成果

• [国際共同研究] Stanford University/University of Colorado at Boulder(米国)
• [雑誌論文] LMI-based Mixed H2/H∞ Control with Regional Constraints for Spacecraft Attitude Tracking (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Sasaki, T. Shimomura and S. Kanata
  • 雑誌名: Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Aerospace Technology Japan 巻: 16 号: 1 ページ: 75-80
  • DOI: 10.2322/tastj.16.75
  • NAID: 130006301939
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Convex Optimization for Power Tracking of Double-Gimbal Variable-Speed Control Moment Gyroscopes (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Sasaki, J. Alcorn, H. Schaub and T. Shimomura
  • 雑誌名: Journal of Spacecraft and Rockets 巻: 55 号: 3 ページ: 1-11
  • DOI: 10.2514/1.a33944
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Aircraft Gust Alleviation Preview Control with a Discrete-Time LPV Model (2018)
  • 著者名/発表者名: R. Takase, Y. Hamada, and T. Shimomura
  • 雑誌名: Journal of Control, Measurement, and System Integration 巻: 11 ページ: 1-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Gain-Scheduled Control/Steering Design for a Spacecraft with Variable-Speed Control Moment Gyros (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Sasaki and T. Shimomura
  • 雑誌名: Journal of Control, Measurement, and System Integration 巻: 10 号: 3 ページ: 237-242
  • DOI: 10.9746/jcmsi.10.237
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] DGVSCMG搭載宇宙機の特異点にロバストな制御器設計 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐々木貴広，下村 卓
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会論文集 巻: 65 号: 3 ページ: 111-116
  • DOI: 10.2322/jjsass.65.111
  • NAID: 130005689184
  • ISSN: 1344-6460, 2432-3691
  • 査読あり
• [雑誌論文] Attitude and Vibration Control for a Flexible Spacecraft With Double-Gimbal Variable-Speed Control Moment Gyros (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Sasaki, T. Shimomura S. Pullen and H. Schaub
  • 雑誌名: Advances in the Astronautical Sciences 巻: 161 ページ: 33-52
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Spacecraft Attitude Control with RWs via LPV Control Theory: Comparison of Two Different Methods in One Framework (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Sasaki, T. Shimomura and S. Kanata
  • 雑誌名: TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN 巻: 14 号: ists30 ページ: Pd_15-Pd_20
  • DOI: 10.2322/tastj.14.Pd_15
  • NAID: 130006902229
  • ISSN: 1884-0485
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] LMIによる大型アンテナサーボ系のゲインスケジューリング制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 坂本慎介，下村卓，金田さやか
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会論文集 巻: 64 号: 5 ページ: 276-280
  • DOI: 10.2322/jjsass.64.276
  • NAID: 130005249168
  • ISSN: 1344-6460, 2432-3691
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] CMGを搭載した宇宙機の安定化制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐々木貴広，下村 卓，金田さやか
  • 雑誌名: システム制御情報学会論文誌 巻: 29 号: 11 ページ: 469-475
  • DOI: 10.5687/iscie.29.469
  • NAID: 130005394719
  • ISSN: 1342-5668, 2185-811X
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Attitude Control of A Spacecraft with A Double-Gimbal Variable-Speed Control Moment Gyro via LPV Control Theory (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Sasaki and Takashi Shimomura
  • 雑誌名: Advanced in the Astronautical Sciences 巻: 153 ページ: 707-723
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] RWを搭載した宇宙機の姿勢制御と偏差Quaternionに関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐々木 貴広，下村 卓
  • 雑誌名: システム制御情報学会論文誌 巻: 28 号: 4 ページ: 127-132
  • DOI: 10.5687/iscie.28.127
  • NAID: 130005088334
  • ISSN: 1342-5668, 2185-811X
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] DGVSCMGを搭載した宇宙機のLPV制御理論による姿勢制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐々木 貴広，櫻又 直，下村 卓
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会論文集 巻: 63 号: 3 ページ: 77-82
  • DOI: 10.2322/jjsass.63.77
  • NAID: 130005072533
  • ISSN: 1344-6460, 2432-3691
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Attitude and Vibration Control for a Flexible Spacecraft with Double-Gimbal Variable-Speed Control Moment Gyros (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Sasaki, T. Shimomura, S. Pullen and H. Schaub
  • 学会等名: 3rd IAA Conference on Dynamics and Control of Space Systems
  • 国際学会
• [学会発表] LMI-based Mixed H2/H ∞ Control with Regional Constraints for Spacecraft Attitude Tracking (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Sasaki, T. Shimomura and S. Kanata
  • 学会等名: 31st International Symposium on Space Technology and Science
  • 国際学会
• [学会発表] Convex Optimization of a Spacecraft Stabilization with a Double-Gimbal Variable-Speed Control Moment Gyro Actuator: Geometric Approach (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Sasaki, H. Schaub and T. Shimomura
  • 学会等名: 1st IEEE Conference on Control Technology and Applications
  • 国際学会
• [学会発表] Aircraft Gust Alleviation Preview Control with a Discrete-Time LPV Model (2017)
  • 著者名/発表者名: R. Takase, T. Shimomura, and Y. Hamada
  • 学会等名: SICE Annual Conference 2017
  • 国際学会
• [学会発表] DGVSCMG搭載宇宙機の姿勢制御－極配置と非干渉化によるPD制御系設計－ (2017)
  • 著者名/発表者名: 島田健史，下村 卓，金田さやか，佐々木貴広
  • 学会等名: 第61回宇宙科学技術連合講演会
• [学会発表] LMIを用いたアンテナサーボ制御系におけるフィードバックの影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 坂本慎介，下村 卓，金田さやか
  • 学会等名: 第54回日本航空宇宙学会関西・中部支部合同秋期大会
• [学会発表] DGVSCMG搭載宇宙機の姿勢制御：極配置と非干渉化によるPD制御系設計 (2017)
  • 著者名/発表者名: 島田健史，下村 卓，金田さやか
  • 学会等名: 第60回自動制御連合講演会
• [学会発表] 宇宙往還機の軌道設計と誘導制御性能の改善 (2016)
  • 著者名/発表者名: 遠藤正貴，下村 卓，金田さやか
  • 学会等名: 第59回自動制御連合講演会
  • 発表場所: 北九州国際会議場（福岡県・北九州市）
  • 年月日: 2016-11-10
• [学会発表] Gain-Scheduled Attitude Control with Power Tracking and Singularity Avoidance of Double-Gimbal Variable-Speed Control Moment Gyros (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Sasaki, T. Shimomura and S. Kanata
  • 学会等名: 67th International Astronautical Congress
  • 発表場所: Guadalajara, Mexico
  • 年月日: 2016-09-26
  • 国際学会
• [学会発表] Gain-Scheduled Preview Control for Aircraft Gust Alleviation (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Paku, T. Shimomura and Y. Hamada
  • 学会等名: SICE Annual Conference 2016
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城県・つくば市）
  • 年月日: 2016-09-20
  • 国際学会
• [学会発表] Attitude Control of a Spacecraft with Variable-Speed Control Moment Gyros via LPV Control Theory (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Sasaki and T. Shimomura
  • 学会等名: SICE Annual Conference 2016
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城県・つくば市）
  • 年月日: 2016-09-20
  • 国際学会
• [学会発表] Gain-Scheduled Control and Singularity Avoidance with a Double-Gimbal Variable-Speed Control Moment Gyro (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Sasaki, T. Shimomura and S. Kanata
  • 学会等名: AIAA SPACE 2016 Astrodynamics Specialist Conference
  • 発表場所: Long Beach, California, USA
  • 年月日: 2016-09-13
  • 国際学会
• [学会発表] LPV Control and Singularity Avoidance of a Spacecraft with DGCMGs (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Sasaki, T. Shimomura and S. Kanata
  • 学会等名: 20th IFAC Symposium on Automatic Control in Aerospace - ACA 2016
  • 発表場所: Sherbrooke, Quebec, Canada
  • 年月日: 2016-08-21
  • 国際学会
• [学会発表] Singularity Escape of a Spacecraft with a Double-Gimbal Variable-Speed Control Moment Gyro (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Sasaki and T. Shimomura
  • 学会等名: 26th Workshop on Astrodynamics and Flight Mechanics
  • 発表場所: 宇宙科学研究所（神奈川県・相模原市）
  • 年月日: 2016-07-25
  • 国際学会
• [学会発表] CMG 搭載宇宙機の多目的駆動則設計による姿勢制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐々木貴広，下村 卓，金田さやか
  • 学会等名: 第60回システム制御情報学会研究発表講演会（SCI'16）
  • 発表場所: 京都テルサ（京都府・京都市）
  • 年月日: 2016-05-25
• [学会発表] Fault-Tolerant Architecture of Two Parallel Double-Gimbal Variable-Speed Control Moment Gyros (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Sasaki and Takashi Shimomura
  • 学会等名: AIAA SciTech 2016, Guidance, Navigation, and Control Conference
  • 発表場所: Manchester Grand Hyatt，San Diego，California，USA
  • 年月日: 2016-01-03
  • 国際学会
• [学会発表] 宇宙機の姿勢制御とRWの回転数制御の同時実現―冗長自由度をもたない場合― (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐々木貴広，下村 卓，金田さやか
  • 学会等名: 第53回日本航空宇宙学会中部・関西支部合同秋期大会
  • 発表場所: 名城大学ナゴヤドーム前キャンパス(愛知県・名古屋市）
• [学会発表] ＬＭＩによる速度追従性を有するアンテナサーボ系の制御系設計 (2016)
  • 著者名/発表者名: 坂本慎介，下村 卓，金田さやか
  • 学会等名: 第53回日本航空宇宙学会中部・関西支部合同秋期大会
  • 発表場所: 名城大学ナゴヤドーム前キャンパス(愛知県・名古屋市）
• [学会発表] DGVSCMGを搭載した宇宙機の姿勢制御とパワートラッキング (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐々木貴広，下村 卓，金田さやか
  • 学会等名: 第52回日本航空宇宙学会関西・中部支部合同秋期大会
  • 発表場所: 大阪府立大学I-siteなんば（大阪市浪速区）
  • 年月日: 2015-11-07
• [学会発表] Spacecraft Attitude and Total Power Optimal Control with Redundant Double-Gimbal Variable-Speed Control Moment Gyros (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Sasaki and Takashi Shimomura
  • 学会等名: 66th International Astronautical Congress
  • 発表場所: Jerusalem International Convention Center, Jerusalem, Israel
  • 年月日: 2015-10-12
  • 国際学会
• [学会発表] Spacecraft Attitude Control with RWs via LPV Control Theory: Comparison of Two Different Methods in One Framework (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Sasaki and Takashi Shimomura
  • 学会等名: 30th International Symposium on Space Technology and Science
  • 発表場所: Kobe Convention Center（神戸市中央区）
  • 年月日: 2015-06-04
  • 国際学会
• [学会発表] CMGを搭載した宇宙機のLPVモデリングに基づく安定化問題 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐々木貴広，下村卓
  • 学会等名: 第59回システム制御情報学会研究発表講演会
  • 発表場所: 中央電気倶楽部（大阪市北区）
  • 年月日: 2015-05-20