| 研究課題/領域番号 |
17K18876
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| 研究機関 | 信州大学 |
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研究代表者 |
千田 有一 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (00345753)
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| 研究期間 (年度) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| キーワード | 離散値入力 / 履帯車両 / 経路追従制御 / モデル予測制御 |
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| 研究実績の概要 |
「(課題1) モデル予測制御ベースのオン／オフ切り替えを少なくした操舵制御による方法論の構築と実験検証」の実施のため、履帯車両実験装置を設計製作した。実験装置は、サーボモータ駆動としており、オン／オフ駆動とした場合と線形入力によって駆動した場合の性能比較を容易に行える装置としている。その実験装置を対象として、オン／オフ駆動操作に基づく経路追従制御実験を実施した。制御方法としては、時間軸状態制御法とモデル予測制御を併用した方法を採用し、計算機シミュレーションと実験によってその性能を検証した。その結果、オン／オフ駆動型の履帯車両においても、連続操作量による制御に近い良好な制御が実現でき、さらにはオン／オフの切り替え回数を実用可能レベルに低減化した形で実現できた。その際、制御モデルは運動学モデルを採用した。また、オン／オフ型駆動による履帯車両制御の場合には、操舵角を線形入力として指定できるタイプの車両とは異なり、時間軸状態制御法をそのまま適用することができない。そこで、この問題を解決する方法を提案した。これによって、当初の課題１は達成できた。次に、「(課題2) 制御対象の姿勢変動，圃場の勾配の影響を考慮した操舵制御方法の構築」に向け、サーボ型の経路追従制御法について検討を行った。オン／オフ型の離散値入力操作の場合、定常偏差無しでのサーボ型目標値追従制御の構成は困難と考えられる。これに対して、リアプノフ関数に基づいた切り替え制御方法を新たに提案した。提案方法の効果は例題に対する計算機シミュレーションによって行い、定常偏差をある程度抑えた形での制御が実現できることを示した。
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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
平成29年度の研究計画であった、「(課題1) モデル予測制御ベースのオン／オフ切り替えを少なくした操舵制御による方法論の構築と実験検証」について、平成30年度において計画したすべてを実現できた。まず、履帯車両実験装置を設計製作した。次に、制御目標を実現する制御方法として、時間軸状態制御法とモデル予測制御を併用した方法を提案し、計算機シミュレーションとともに実験装置を用いた実験検証によってその性能を評価した。次に、平成30年度の研究計画であった「(課題2) 制御対象の姿勢変動，圃場の勾配の影響を考慮した操舵制御方法の構築」に取り組み、サーボ型の制御系設計方法を提案した。この方法を用いることによって、姿勢変動や圃場の勾配の影響を除去したロバストな制御が実現できると予想している。性能評価の対象としては例題を用いていたため、今後は履帯車両モデルを対象とした検証が必要となる。
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| 今後の研究の推進方策 |
「(課題2) 制御対象の姿勢変動，圃場の勾配の影響を考慮した操舵制御方法の構築」については、履帯車両モデルを対象に制御性能評価を実施し、提案方法の有効性を検証する。さらに、令和元年度の実施計画であった「（課題3）傾斜地における操舵実験を実施し，自動操舵制御技術の検証」について、開発した制御方法を履帯車両実験装置に適用し、その有効性について実験検証を行う。以上、当初の計画通りに進めることができており、研究計画の実現が可能であると予想している。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
ほぼ計画通りに執行している。実験実施にあたり、材料や部品の購入において未使用額が生じた。令和元年度には、当初計画として実験検証を実施する計画であり、未使用額を含めて研究経費を有効に活用して研究を推進する予定である。
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