研究課題
基盤研究(C)
本研究は、数式モデルの導出が困難な制御対象に対して入出力応答データを用いて直接に制御系を設計する方法の研究を行い、以下の項目の結果を得た。(1)非反証制御理論によるPID制御器の設計法を構築した。非反証制御はモデル妥当性の判定式を利用して制御器が評価を満たすかを判定する方法である。提案法はプラントの入出力データから、設計のための数式モデルを構築することなく、混合感度問題の評価基準を満たさないPID制御器の集合をパラメータ平面に表示できる。帯域幅が異なる多数のバンドパスフィルタを用いてプラントの入出力信号をフィルタリングし、その処理後のデータを反証に用いる方法を提案した。これにより、平常運転時のデータを用いてPIDゲインを見通しよく調整できることを確認し、適用範囲の広い実用的設計法が得られた。今後の課題として、多変数PID制御系への拡張が重要である。(2)制御対象の周波数応答を用いた多変数系のPID制御器の設計法を提案した。周波数応答は入出力応答と同様にノンパラメトリックなモデルであり、実システムに適用し易い利点がある。また、提案法では、制御器の構造制約が考慮できるので、分散制御など実用的な制約を設計に加味できる。具体的には、制御対象が状態方程式で表される場合に、制御器のパラメトリゼーションから制御器が満たすべき非凸制約条件を求め、この最適解を効率的に探索するアルゴリズムを提案した。さらに、周波数応答データで表される場合に直接に適用できるように、アルゴリズムの前処理部分を改良した。周波数応答から直接に解を求める方法は今までにない。(3)1入力1出力の制御対象に対して、パラメータ平面において、閉ループ系を安定化するPIDゲイン集合の性質を明らかにした。すなわち、閉ループ系を安定化するPIDゲイン集合の境界を描く方法と境界を横切ってゲインを変化させるときの、不安定極の数に関する性質を明らかにした。さらに、この方法を拡張し、閉ループ系の極が複素平面上の指定された領域内にある場合について、同様の性質を明らかにした。 これにより、計算せずに安定領域が簡便に決定できるようになった。
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システム制御情報学会論文集 20・8(印刷中)
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システム/制御/情報 50・12
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計測自動制御学会論文集 42・1
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Systems, Control and Information Vol. 50, No. 12
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Proceedings of the 44th IEEE Conference on Decision and Control, and the European Control Conference CD-ROM
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