| 研究概要 |
非線形ロバスト制御理論の有力な設計法にスライディングモード制御理論がある.これはフィードバックゲインを超平面と呼ばれる境界でシステムの状態に応じて変化させるもので,この意味から非線形適応制御理論とも呼ばれている.設計法はきわめて簡単で物理的見通しが良いが,問題点としてゲインが不連続的に切り替わる際に生ずるチャタリングと高周波数領域を励振するいわゆるスピルオーバ不安定を引き起こしやすいという欠点がある.前者のチャタリング現象の防止は本質的には離散時間系を設計すれば回避できるが,後者のスピルオーバ問題についてはこれまで決定的解決法がなくスライディングモード制御の最も重大な欠陥と位置付けされていた.これに関しては制御理論の分野でも著者の知る限り全く研究は見られず,国内はもとより海外においても全く見られないというのが実情である.
以上を背景として,本研究はスライディングモード制御系の超平面の設計にスピルオーバ防止に最も優れたH^∞制御理論およびμシンセシス理論を適用して周波数成形された超平面を実現し,あわせて超平面上でもロバスト性を確保しつつ,強力な非線形ロバスト制御系設計法の確立をめざすものである。
本研究は,以上述べた背景のもとで以下のことを具体的に行った.まず,非線形ロバスト制御理論であるスライディングモード制御系の超平面の設計を線形ロバスト制御理論のH^∞制御理論とμシンセシス理論を用いて設計した.特に,状態フィードバック型H^∞制御/μ制御と出力フィードバック型H^∞制御/μ制御の両面から超平面の設計法を確立した.さらに,超平面上でのいわゆる等価制御系のロバスト性を中心に理論的検討およびシミュレーション研究を行った.この研究によって線形ロバスト制御理論と非線形ロバスト制御理論の融合を図り,H^∞制御/μ設計理論を包括した新しい非線形ロバスト制御理論としてのスライディングモード制御法を確立した.さらに,確立された新しい制御系設計法の有効性を確認するために実証研究を実験を通して行った.とくにスピルオーバを抑制したフレキシブル構造物のアクティブ振動制御やスピルオーバを抑制した運動と振動の非線形同時制御・高速アクセス制御などに適用して実証した.
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