確率最適制御と非線形推論の統一解法による出力FB型非線形確率モデル予測制御の開発

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K04202
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分21040:制御およびシステム工学関連
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 佐藤 訓志 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (60533643)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 非線形制御 / 確率制御 / 最適制御 / 非線形推定 / クアッドコプタ

研究成果の概要

システムの非線形性や確率的不確かさを表現できる非線形確率システムを対象とし，不確かさを考慮して評価関数の期待値を最小化する最適制御入力を与える確率最適制御法と，観測雑音を伴う観測出力からシステムの全状態の推定値を得る非線形フィルタに対する統一的解法の開発を行い，非線形フィルタによる状態推定値に基づき最適FB入力を求める，出力フィードバック型確率最適制御の解法を開発した．実時間最適化において実装上重要な計算速度について，並列化による計算速度高速化手法の開発を行い，新たに製作したマルチコプタ実験機および３軸姿勢制御実験機を用いて確率外乱下における最適位置・姿勢制御に関する実機検証を行った．

自由記述の分野

制御工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果の学術的意義や社会的意義は以下のようにまとめられる．1.これまで非線形確率システムに対する最適制御問題とフィルタ問題は，それぞれの十分な解法さえなかったが，本研究により両者の統一的な解法を開発した．2.実時間最適化の実装において重要な高速計算について，並列計算を用いた計算法も与えた．3.姿勢運動による非線形性，気象や通信による不確定性に対する性能と頑健性の向上が必須課題となっている小型無人ヘリコプタに対する最適位置・姿勢制御法を開発した．