可変拘束非線形複合システムの制御法

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14205063
• 研究機関: 東京電機大学
• 研究代表者: 古田 勝久 東京電機大学, 理工学部, 教授 (10016454)
• 研究分担者: 岩瀬 将美 東京電機大学, 理工学部, 助手 (50339074) ; 鈴木 聡 東京電機大学, フロンティア共同研究センター, 助手 (20328537) ; 畠山 省四朗 東京電機大学, 理工学部, 教授 (40138954)
• キーワード: 可変拘束システム / 投影法 / 状態依存リカッチ方程式 / 非線形最適化問題 / 倒立振子 / 歩行・走行

研究概要

1.スライディングセクター可変構造制御系において、その制御則の切替ゲインとシステム状態の初期値、及び閉ループシステムの安定性との関係にはフラクタル特性があることを見出した。これにより非線形システムの状態を不連続に切り替える際には、初期値とゲインを適切に組合せることで、制御性能が向上できる可能性がある事を示した.
2.不連続拘束変化を伴うリミットサイクル運動を持つ可変拘束システムの為の、安定化制御器の設計法を示した。OGY法を利用し、まず周期運動のポアンカレ断面上の中心点が定常入力に対して移動するモデルを立案、その中心点周りの安定化制御器の設計法を示した。本手法を受動歩行のリミットサイクルに適用し、その結果、受動歩行本来の安定歩行可能限界を大幅に超え、擬似的な走行状態まで安定化できることを示し、提案手法の有効性を確認した。
3.非線形複合システムとしてヘビの運動制御を取り上げ、拘束力を制御することで間接的に運動を制御する問題に取り組んだ。ここでは前年度提案した投影法を用いてヘビの運動で重要な役割を果たす拘束力を表現、その制御手法を拘束力制御の観点から構築して示した。試作機を開発し、現在、理論を実機で検証中である。
4.拘束を可変にする要因の一つである衝突現象をインパルス拘束力により表現するモデリング手法を体系化した。具体的例題としてエンジンバルブ部分のクランク-カムのモデリングに応用、良好なシミュレーション結果を得た。さらに衝突拘束を陽に制御するための可変拘束運動制御戦略を提案、反発係数を実時間で推定し適切に衝突を行う運動制御法を示した。さらに振子型ジャグリング実機装置で検証、自律的補正により適切な衝突制御が実現できていることを確認、理論の有効性を示した。

研究成果

• [文献書誌] M.Iwase, S.Hatakeyama, K.Furuta: "Development of a Teaching Material System for the Fundamental Mathematics Education for Information, Computers and Systems Engineering"International Scientific Journal of Computing. 2・2. 128-132 (2003)
• [文献書誌] Satoshi Suzuki, Katsuhisa Furuta, Shinya Shiratori: "Adaptive impact shot control by pendulum-like juggling system"JSME International Journal, series C. 46・3. 973-981 (2003)
• [文献書誌] S.Suzuki, Y.Pan, K.Furuta, S.Hatakeyama: "VS-control with Time-Varying Sliding Sector -Design and Application to Pendulum-"Asian Journal of Control. 6・3(Printing). (2004)
• [文献書誌] S.Suzuki, K.Furuta, S.Hatakeyama: "Passive walking toward running"Mathematical and Computer Modeling of Dynamics Systems. (Accepted). (2004)
• [文献書誌] S.Suzuki, K.Furuta, A.Sugiki, S.Hatakeyama: "Nonlinear Optimal Constraint-Force Control and Application to Swing-up/Stabilization of Pendulum"Transaction of the ASME: Journal of dynamics systems, measurement and control. (Accepted). (2004)
• [文献書誌] S.Suzuki, K.Furuta, Y.Pan: "State-dependent sliding-sector VS-control and application to swing-up control of pendulum"Proceedings of the 42nd IEEE Conference on Decision and Control, Hawaii, USA. 251-256 (2003)
• [文献書誌] Terashima, S., Iwase, M., Furuta, K., Hatakeyama, S., Suzuki, S.: "A Design of Servo Controller for Nonlinear Systems Using State Dependent Riccati Equation"Proceedings of the 42nd IEEE Conference on Decision and Control, Hawaii, USA. 3864-3869 (2003)
• [文献書誌] M.Iwase, S.Hatakeyama, K.Furuta: "Development of a Teaching Material System for the Fundamental Mathematics Education for Information, Computers and Systems Engineering"Proceedings of Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems : Technology and Applications. 437-451 (2003)
• [文献書誌] Shinya SHIRATORI, Satoshi SUZUKI, Katsuhisa FURUTA: "Impact Control considering Estimation of Coefficient of Reflection"SICE Annual Conference in Fukui, August. 1858-1861 (2003)
• [文献書誌] Takehisa MIYATA, Satoshi SUZUKI, Katsuhisa FURUTA: "Passive-like running control by mechanical energy"SICE Annual Conference in Fukui, August. 1849-1852 (2003)
• [文献書誌] N.SATO, S.KOBAYASHI, S.SUZUKI, K.FURUTA: "Multi-Inputs Stabilization of Pendulum on Flexible Base"SICE Annual Conference in Fukui, August. 1862-1866 (2003)
• [文献書誌] 久田 岳夫, 鈴木 聡, 古田 勝久: "仮想内部モデル追従型マスタースレーブ制御を用いた車両型移動ロボットの遠隔制御"第46回自動制御連合講演会. 407-410 (2003)
• [文献書誌] 小林 寿光, 鈴木 聡, 岩瀬 将美, 古田 勝久: "SDREを用いた二重倒立振子の振上げ倒立安定制御"第46回自動制御連合講演会. 208-210 (2003)
• [文献書誌] 荒井 一樹, 鈴木 聡, 古田 勝久: "SDREを用いたマニピュレータのインピーダンス制御"第46回自動制御連合講演会. 200-203 (2003)
• [文献書誌] 小峯 考吉, 岩瀬 将美, 鈴木 聡, 古田 勝久: "極配置を用いた機械系の運動制御"第46回自動制御連合講演会. 215-216 (2003)
• [文献書誌] 古田勝久監訳, 杉木明彦, トヨタテクノサービス訳: "Modelicaによる物理モデリング入門"オーム社. 354 (2003)