LMI制御性能条件を巧みに利用した非ホロノミック拘束をもつ系のロバスト達成化

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10750187
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 田中 一男 電気通信大学, 電気通信学部, 助教授 (00227125)
• キーワード: LMI制御性能条件 / 非ホロノミック / ロバスト達成化 / モデルに基づくファジィ制御 / 非線形システム / 多重連結型移動ロボット

研究概要

本研究では、制御性能のロバスト達成化の観点から、非ホロノミックシステムに対する簡単かつ効果的な制御手法の開発に取り組み、複数台(3台および4台)のトレーラを有するトラック型移動体(以下、多重連結型移動ロボット)の実機実験を通してその有効性を検証することを目的としている。研究実績の概要は以下の通りである。
(1) 制御性能を表現するLMIの導出:制御性能として、安定性以外に、目標軌道追従性,ステアリング角の飽和、ジャックナイフ現象の防止などを取りあげ、目標軌道追従性にはDecay rate条件を、ステアリング角の飽和に対しては操作量のノルムの上限値を45度以内に制限する条件を、ジャックナイフ現象防止に対しては各トレーラ間の相対角度のノルムの上限値を90度以内に押さえるLMI条件を導出することに成功した。
(2) ロボットの作成と制御系の構築:ロボットの作成と制御系の構築を行った。とくに、ステアリング角度をより正確に、より細かく切れるようにすることが制御結果に大きく影響することがわかり、0.5度刻みで切ステアリングが切れるように機構の再設計を行った。
(3) 制御系設計とシミュレーション実験:本研究では、(1)で導出したLMI条件を用いて制御系を設計し、シミュレーション実験により設計した制御系の検証を行った。
(4) 実機実験:現在、作製した実機ロボットを用い実験を行っている。

研究成果

• [文献書誌] Kazuo Tanaka: "Multi-objective Fuzzy Control of High Rise/High Speed Elevatous using LMIs" 1998 American Control Conference. 3450-3454 (1998)
• [文献書誌] Jin Li: "Multiobjective dynamic feedback control of Takagi-Sugeuo model via LMI" 4th Joiut Conference of Inforwation Sciences. Vol.1. 159-162 (1998)
• [文献書誌] Kazuo Tanaka: "Fuzzy Control Based on Quadratic Performance Function" 37th IEEE Conference on Decisiou and Coutrol.
• [文献書誌] 田中一男: "LMIによるファジィ制御系の設計-最適性とロバス性を考慮した混合設計問題-" 第42回システム制御情報学会研究発表講演論文集. 97-98 (1998)
• [文献書誌] Tadanari Taniguchi: "Fuzzy Descriptor Systems:Stability Analysis and Design via LMIs" 1999 American Control Conference. 1999.
• [文献書誌] Tadanari Taniguchi: "Nonlinear Model Following Control via Takagi-Suyeuo Fuzzy Model" 1999 Amerikan Control Conference. (1999)
• [文献書誌] 田中一男: "4台のトレーラを有する移動ロボットの後退制御" 第14回ファジィシステムシンポジウム論文集. 227-228 (1998)
• [文献書誌] 田中一男: "LMIによるファジィ状態観測器機を用いた制御" 第14回ファジィシステムシンポジウム論文集. 379-380 (1998)
• [文献書誌] 田中一男: "LMIに基づくファジィ制御手法による非線形構造物の振動制御" 第14回ファジィシステムシンポジウム論文集. 381-382 (1998)
• [文献書誌] 田中一男: "ファジィ制御におけるインテリジェンス" 第14回ファジィシステムシンポジウム論文集. 565-568 (1998)
• [文献書誌] 谷口唯成: "ファジィディスクリプタシステムに関する一考察" 第14回ファジィシステムシンポジウム論文集. 57-58 (1998)
• [文献書誌] 田中一男: "ロバスト性と2次形式評価関数を考慮したファジィシステムの混合設計問題" 第14回ファジィシステムシンポジウム論文集. 365-366 (1998)