2016 Fiscal Year Research-status Report
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16K06429
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
高橋 将徳 東海大学, 基盤工学部, 教授 (20300650)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 制御工学 / 自己修復 / 故障検知 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、フィードバックループの異常を自動的に検知、修復する機能をもつ、自己修復制御について、その一般化と知能化を実現する具体的かつ実用的な制御系設計法の確立を目的としている。自己修復制御は、検知器を含む制御システムの構造が簡単である点や、検知に要する最大時間を事前に規定することができる点など、従来の耐故障制御にはない特長を有している。しかし、適用可能な制御対象が限定されており、また、対象に関するパラメータを既知とした理論展開を行なっていることから、実用性の点で課題があった。本年度は、一般化に向けた適用範囲の拡大と、制御対象の特性変化に柔軟に対応するための知能化に関して、理論的な側面から研究を行い、その結果、有用な知見を得た。適用範囲の拡大について、自己修復制御は、基本的にハイゲインフィードバックにもとづいているため、相対次数が1の制御対象にその適用が限定されていたが、研究計画の記載の通り、バックステッピング法によりその制約を緩和することに成功した。これにより任意の相対次数をもつ制御対象に対して自己修復制御系を構築することができ、機械系をはじめ、化学プロセスなど多くの実システムへの適用が可能となった。知能化については、以下、二つの点で重要な成果が得られた。すなわち、ハイゲインフィードバックと比較的親和性の高い、適応制御を導入することで、ある限定されたセンサの故障問題に対して、制御対象の特性が未知、あるいは変動があっても、ロバストに自己修復が達成されることを理論的に示した。また、生物などの神経細胞の電気的興奮を表現する数学モデルを、自己修復制御の故障検知器として利用することで、高い感度で高速にフィードバックループの異常を検知することが可能となった。これらの成果は、国内の研究会や学術雑誌にてすでに一部公表、または公表を予定している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、自己修復制御の一般化と知能化について理論的な側面から検討をすすめた。一般化に向けた適用範囲の拡大は、バックステッピング法の導入によって任意の相対次数をもつ制御対象にまで適用可能なクラスを広げることができた。一方、知能化については、当初次年度に研究を実施する計画ではあったが、制御器の適応調整機能を導入した設計法や、神経細胞の電気的興奮を表現するニューロンモデルを取り入れた設計法など、知能化を実現する重要な知見を得ることができた。しかしながら、非最小位相系に適用できない問題や、考察する故障問題がやや限定的であることなどの課題が残されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度に残された課題を検討するとともに、当初の計画に沿って、自己修復制御のさらなる知能化について研究をすすめる。特に、次年度は、実用的な理論の構築を見据え、バイラテラル制御への応用について検討を行い、マスタ・スレーブ方式による遠隔操作が可能な垂直多関節型マニピュレータの制御実験装置の製作に取り掛かる。
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| Causes of Carryover |
物品費に関しては、マニピュレータに使用するDCモータやエンコーダの費用の軽減と、制御用コンピュータや電子パーツが未購入のままとなっているためである。旅費については、国際会議への論文投稿が間に合わず、会議への参加ができなくなったためである。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の物品費と旅費に組み込み、制御用コンピュータ及び電子パーツなどを購入し、また、国際会議に参加する。
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