2002 Fiscal Year Annual Research Report
Project/Area Number |
01F00216
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Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
Principal Investigator |
美多 勉 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
YANG Erfu 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 外国人特別研究員
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Keywords | Fish robot / Nonlinear Control / Formation control / Dynamic Extension / Flight control / Acrobot / Car parking / Flatness |
Research Abstract |
この研究の目的は魚ロボットの編隊形成制御のための制御則の導出にある。本年度はその基礎を固めるため、簡単な魚ロボットモデルについて基本的な理論を導出し、シミュレーションにて有効性を確かめた。また、航空機の編隊形成制御、人工衛星群の位置制御、アクロボットの姿勢制御、ステアリング角に制限のある車両の駐車制御についても検討した。得られた結果は以下の通りである。 1.簡単な魚ロボットモデルをChained Formに変換し、軌道追従制御則を導出した。制御目的はLip schitz連続な時変状態フィードバック制御により、魚ロボットが与えられた軌道に漸近的に追従し、かつ、閉ループ系の安定性を保証するものである。この制御則はリアプノフの安定性理論に基づいて開発された。 2.魚ロボットの係留制御則を導出した。制御目的は魚ロボットが安定に一点に留まることを可能にすることである。これに対しては、閉ループ系を安定にし、目標を達成する制御則をバックステッピング法を適用することにより求めた。 3.以上の二つの制御則、追従制御則、係留制御則を組み合わせて、リーダー・フォロワー式の魚ロボットの編隊形成制御方式を開発した。 4.非線形動的逆システム構成によって、航空機の軌道追従制御、および、複数台の2次元平面内の航空機の編隊形成制御則を導出した。 5.上記に加え、3次元空間内の航空機の編隊形成制御を行うために、双対法という方式を提案し、動的拡張法と完全な線形化法を適用した。これによって、航空機の編隊形成制御則が導かれた。 6.微分幾何学的な方法で複数台の人工衛星の位置決め制御則を導出した。この方式では衛星群を非線形構造としてモデル化したため、従来の線形近似による方法よりも制御性能が高いことが確認された。 7.回転しならが姿勢を制御するアクロボットの制御則を微分幾何学的な方法の一つであるフラットネスの概念を取り入れて解いた。 8.ノンホロノミックな自動車の位置・姿勢制御則をフラットネスと動的完全線形化によって解き、ステアリング角に制限のある場合の駐車制御法を開発した。
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Research Products
(6 results)
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[Publications] E.Yang, Y.Masuko, T.Mita: "Output tracking control using nonlinear dynamic inversion method for autonomous formation flight"Proc.of the 31st SICE Symposium on Control Theory. 31-36 (2002)
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[Publications] E.Yang, Y.Masuko, T.Mita: "Formation-keeping control with dynamic extension and exact linearization for autonomous formation flight"Proc.of the 19th Symposium on Guidance Control. 199-206 (2002)
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[Publications] E.Yang, Y.Masuko, T.Mita: "A dual controller approach to three dimensional autonomous formation control"AIAA/ICAS International Air and Space Symposium and Exposition. (accepted). (2003)
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[Publications] E.Yang, T.Mita, H.Xiang: "Relative position-keeping control of multiple satellite formation flying"21st AIAA International Communications Satellite Systems Conference. (accepted). (2003)
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[Publications] E.Yang, T.Mita: "Nonlinear tracking control of a nonholonomic fish robot in chained form"2003年計測自動制御学会学術講演会. (発表予定). (2003)
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[Publications] E.Yang, T.Mita: "Differential algebraic approach to the motion planning and control of a two-link planar acrobat"43^<rd> IEEE Conference on Decision and Control. (発表予定). (2003)