非ホロノミックシステムの解析およびハイブリッド制御とその宇宙ロボットへの応用

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12750402
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 小林 啓吾 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (10314395)
• Keywords: 非ホロノミックシステム / 時間軸状態制御形 / 最適制御 / Chained form / ハイブリッド制御

Research Abstract

本研究においては,非ホロノミックシステムの可制御性の解析と軌道計画を含む最適制御を行った.無重力下の非ホロノミック系である非駆動関節を含むマニピュレータ系を取り上げ、無数の非駆動関節を持つ場合の可制御性を考察した。また、2つの駆動関節と1つの非駆動関節からなる系に対して、軌道生成とその軌道への収束制御を行った。以上の成果を日本ロボット学会学会誌にて発表した。非ホロノミックシステムの正準系であるchained formに対して、ハイブリッド時間軸制御形を提案し,それに基づく最適制御手法を提案した。これは時間軸状態制御形に含まれる切り換えシステムという性質を,ハイブリッドオートマトンに類する形で定式化したものであり,そこに内在していたハイブリッド性を陽に表現したものである.このハイブリット時間軸制御系に対し,最適軌道計画と、最適フィードバック制御の設計が連動した制御手法を提案した.これをchained formの代表的な例である4輪車系に適用した。以上の成果をシステム制御情報学会誌にて発表予定である。時間軸状態制御による制御をハイブリッドな切り替え制御問題とみなして、制御系を設計する手法を研究した。数値シミュレーションおよび計算結果のアニメーション表示のためのプログラミングおよびライブラリの整備を行った。学会発表時にはノートパソコンとプロジェクターによるデモンストレーションを行い、参加者の直感的な理解を助けた。なお,近年,宇宙ロボットをchained formで表現する手法が提案されたので,上記の成果は宇宙ロボットにそのまま適用できる.具体的な適用については今後の展開としたい.

Research Products

• [Publications] 小林啓吾, 柴田雄吾, 潮俊光: "非ホロノミックチェインドシステムのハイブリッド時間軸状態形による最適制御"システム制御情報学会論文誌. 15・5(掲載予定). (2002)
• [Publications] 吉川恒夫, 小林啓吾, 渡辺: "非ホロノミックな拘束を持つ3自由度マンピュレータの目標軌道の生成と収束制御"日本ロボット学会誌. 18・4. 584-589 (2000)