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2014 年度 実施状況報告書

非線形サンプル値系に対する受動性に基づくロバストな制御器設計法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 25420434
研究機関静岡大学

研究代表者

片山 仁志  静岡大学, 工学研究科, 准教授 (20268296)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード非線形サンプル値系 / 受動性 / 非線形オブザーバ / 出力フィードバック制御器
研究実績の概要

車両、航空機、船舶のダイナミクスの一般化で工学的に非常に重要な非線形システムのクラスである厳密フィードバック系に対し、サンプル点観測を用いて直接観測できないシステムの状態を推定する低次元オブザーバの設計法を構築した。また、設計オブザーバのロバスト性などの特徴の明確化を行うと共に、自然な仮定の下で、非線形サンプル値厳密フィードバック系に対する低次元オブザーバ型出力フィードバック準大域的実用一様安定化制御器の設計法を構築した。また、構築した制御器の有効性をサンプル値劣駆動船舶の直線及び通過点追従制御問題に適用し、シミュレーション及び実証実験によりその有効性を確認した。
また、非線形サンプル値系の近似モデルを含む離散時間系に対し受動性を定義、離散時間系の大域的一様漸近安定性と一様受動性の関連性の明確化、連続時間系の場合との比較、特に、離散時間系特有の問題の困難さを確認した。
非線形サンプル値厳密フィードバック系に対しては、サンプル値系の近似離散時間モデルに対し一様受動性を達成する状態フィードバック制御則と準大域的実用収束性を達成できるオブザーバを設計できれば、自然な仮定の下で、元のサンプル値系の受動性を達成できるオブザーバ型出力フィードバック制御器を構成できることを示した。
現在、非線形サンプル値厳密フィードバック系に対し、一様受動性に基づきサンプル値系の近似離散時間モデルの大域的一様漸近安定化とサンプル値系の準大域的一様実用漸近安定化を達成する制御器設計法を構築することを考えている。

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

最終目的とする非線形サンプル値制御系に対する出力フィードバック制御器の設計のための重要なステップである低次元オブザーバの設計法の構築、ロバスト性の確認、実機試験による有効性の確認は終了している。このため、研究目的の達成のためには、非線形サンプル値系の近似離散時間モデルの一様受動性に基づく、準大域的実用一様漸近安定化状態フィードバック則の設計法を構築することだけである。

今後の研究の推進方策

はじめに、非線形サンプル値厳密フィードバック系に対し、一様受動性に基づきサンプル値系の近似離散時間モデルの大域的一様漸近安定化とサンプル値系の準大域的一様実用漸近安定化を達成する状態フィードバック制御則と出力フィードバック制御器の設計法を構築する。
次に、入力アファイン非線形サンプル値系に対し、サンプル点観測を用いて直接には観測できないシステムの状態を推定する低次元オブザーバの設計法と近似離散時間モデルの大域的一様漸近安定化とサンプル値系の準大域的一様実用漸近安定化を達成する制御器設計法を構築する。

次年度使用額が生じた理由

購入予定の機器とソフトウエアの整合性に不明点が生じたため、機器(接続ケーブルと増幅器)の購入を見合わせた。参加予定の国際会議に参加できなかったため。

次年度使用額の使用計画

使用するソフトウエアあるいは機器を変更して、状況に対処する。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Output feedback stabilizing controllers for nonlinear sampled-data strict-feedback systems2015

    • 著者名/発表者名
      片山仁志
    • 雑誌名

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration

      巻: 4 ページ: 417-422

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Straight-line trajectory tracking control for sampled-data underactuated ships2014

    • 著者名/発表者名
      片山仁志, 青木宏高
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Control Systems Technology

      巻: 22 ページ: 1638-1645

    • DOI

      10.1109/TCST.2013.2280717

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design of output feedback consensus controllers for nonlinear sampled-data multi-agent systems of strict-feedback form2014

    • 著者名/発表者名
      片山仁志
    • 雑誌名

      International Journal of Systems Science

      巻: 45 ページ: 1955-1962

    • DOI

      10.180/00207721.2012.759302

    • 査読あり
  • [学会発表] サンプル点観測を持つ連続時間厳密フィードバックマルチエージェント系の出力フィードバックコンセンサス制御2015

    • 著者名/発表者名
      片山仁志
    • 学会等名
      第2回 制御部門マルチシンポジウム
    • 発表場所
      東京電機大学(東京都)
    • 年月日
      2015-03-07 – 2015-03-07
  • [学会発表] 入力遅れを持つ非線形サンプル値厳密フィードバック系の低次元オブザーバの設計2014

    • 著者名/発表者名
      片山仁志
    • 学会等名
      第57回自動制御連合講演会
    • 発表場所
      ホテル天坊(群馬県伊香保市)
    • 年月日
      2014-11-12 – 2014-11-12
  • [学会発表] サンプル点観測を持つ連続時間厳密フィードバック系のオブザーバと出力フィードバック安定化制御器の設計2014

    • 著者名/発表者名
      片山仁志
    • 学会等名
      電子情報通信学会研究会非線形問題研究会
    • 発表場所
      燕三条地場産業振興センター(新潟県三条市)
    • 年月日
      2014-11-07 – 2014-11-07
  • [学会発表] Design of output feedback stabilizing controllers for nonlinear sampled-data strict-feedback systems2014

    • 著者名/発表者名
      片山仁志
    • 学会等名
      SICE Annual Conference Sapporo 2014
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
    • 年月日
      2014-09-12 – 2014-09-12
  • [学会発表] Design of reduced-order observers for a class of nonlinear sampled-data systems2014

    • 著者名/発表者名
      片山仁志
    • 学会等名
      21th International Symposium on Mathematical Theory of Networks and Systems (MTNS2014)
    • 発表場所
      Groningen, The Netherlands
    • 年月日
      2014-07-07 – 2014-07-07

URL: 

公開日: 2016-05-27  

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