| 研究課題/領域番号 |
16K14286
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
延山 英沢 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (50205291)
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| 研究分担者 |
上 泰 明石工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (20413809)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 制御理論 / 制御系設計 / 有限個周波数応答モデル / むだ時間システム / 繰り返し制御 / ＰＩＤ制御 / 凸最適化 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は，ノンパラメトリック表現である有限個周波数応答モデル（ＦＮＦＲモデルと呼ぶ）を用いた制御器設計法の開拓を目的としている．このモデルの特徴はむだ時間を含むシステムと含まないシステムとを区別せず同じ枠組みで扱えることにある．これまでの研究では，ＰＩＤ制御器の設計法を提案し，その設計法を繰返し制御系設計に応用した．繰り返し制御系はむだ時間要素を補償器に含む制御系であり，ＦＮＦＲモデルを用いた設計法の特徴を活かした設計となっている．さらに，ＰＩＤ制御器よりも設計自由度が大きい固定自由制御器を用いる設計法への拡張を行った．
ＰＩＤ制御器では，設計パラメータが伝達関数の分子だけに含まれるので，その扱いが比較的容易であったが，固定次数制御器の伝達関数には分子だけでなく分母にも設計パラメータが含まれるので，その扱いが難しく，これまで，分母のパラメータを（設計パラメータとはせず）事前に与えて設計する方法だけが提案されていた．それに対して，本研究では，閉ループ安定性のための新しい条件を導出し，分母のパラメータも設計パラメータとすることができる方法を提案した．それに加え，制御器の安定性も保証できる（十分）条件を導出した上で，閉ループモデルマッチングに基づく目的関数を提案した．これらをまとめ，固定次数制御器によるロバスト制御器の設計法を設計パラメータに関する凸最適化問題として定式化することができた．また，これらの研究に並行して，ＰＩＤ制御器の設計法をＩ－ＰＤ制御器の設計法に拡張し，ロバスト安定性を確保できるＩ－ＰＤ制御器の設計法を提案した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
これまで，有限個周波数応答モデルを用いたＰＩＤ制御器設計法とその応用として繰り返し制御におけるロバストＰＩＤ制御器の設計法の提案，ロバストＩ－ＰＤ制御器の設計法の提案，およびロバスト固定次数制御器を用いた制御系設計法の提案を行っており，研究は順調に推移している．今年度はその中で，ロバストＩ－ＰＤ制御器の設計法とロバスト固定次数制御器の設計法の提案をしており，それぞれの成果を国内学会と国際学会で論文発表を行った．これらのことから，前年度に予定した今年度の研究計画がほぼ達成できていると言える．また，ロバストＰＩＤ制御器設計を，フィードバック制御器に加え，フィードフォワード制御器も用いる２自由度ＰＩＤ制御器の設計法に拡張した．その成果も含めて国際会議に投稿し，採択通知を受けている．以上のことから，本研究は順調に推移していると判断する．
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| 今後の研究の推進方策 |
これまで，有限個周波数応答モデルを用いた各種設計法（ロバストＰＩＤ制御器の設計法，繰り返し制御器の設計法，ロバストＩ－ＰＤ制御器の設計法，ロバスト固定次数制御器の設計法）を提案しており，研究は順調に推移している．今後は，このまま研究を進め，これまで得られた結果をより多くの数値実験等によりその効果を検証し，検証結果に基づく改良を行っていく．
特に，本研究でこれまで提案したこれらの設計法は，凸最適化問題に帰着しているため，数値的に解を求めることが容易であるが，凸最適化問題に帰着するためのロバスト安定性の条件が十分条件であるため，得られた解は保守的なものになる可能性がある．そこで，今後の設計法の改良として，その保守性を減らすための研究を進めていく．そして，これらの研究で得られた成果は積極的に国内外の学会で論文発表を行っていく．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
（理由）成果発表を行った国内会議と国際会議への参加人数が予定していたよりも少ない人数となったため．
（使用計画）次年度は，成果発表を積極的に行い，国内外の学会への論文投稿や参加数を増やし，今年度生じた次年度使用額を翌年度分と合わせて，その旅費や参加費として使用する予定である．
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