2017 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、センサやアクチュエータの故障に起因するフィードバックループの異常を自動的に検知、修復する自己修復制御の一般化と知能化ついて考察している。この自己修復制御は、故障検知器を備えた能動型耐故障制御の一つに位置付けられるが、従来法と比較して、検知器および制御器の構造が格段に簡素化され、また、検知に要する最大時間を事前に規定できるなど、実用上の利点を有する。しかしながら、適用可能な制御対象が相対次数1の最小位相系に限定されること、また、制御系が系内の未知パラメータや予期せぬ動特性の変化に適応できないこと、などが課題として残されていた。これらの点に関して、前年度の結果を踏まえ、バックステッピング法により相対次数の制約が緩和できる制御系設計法について、検知性能や安定性など面から理論的な整備を行った。また、未知のパラメータや動特性をもつ制御対象に対し実用性の高い適応制御手法として知られている、単純適応制御の枠組みの中で、自己修復制御を実現する方法を考案した。これにより、未知パラメータをもつ制御対象に対しても自己修復制御を達成することが可能となった。さらに、適応機構と自己修復機能とを併せもつ、PI/PID制御の基本構成法を示した。PID制御は、産業界を中心に広く利用されており、実用性と汎用性の高い制御法としてよく知られている。この意味で、ここで開発した方法は、一般化の一助となる。以上、本年度の成果から、相対次数の条件緩和により適用範囲が拡大し、さらに、適応機構の導入により未知パラメータや特性変化への適応が可能となったことで、自己修復制御の一般化と知能化が大きく進展したと考えている。
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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
自己修復制御に課せられている、適用可能な制御対象のクラス拡大（一般化）と、未知パラメータや予期せぬ特性変化への適応（知能化）の両課題について、それらの解決策を具体的な制御系設計法として与え、得られた制御系の異常検知性能と制御性能を理論的に解析した。さらに、成果の一部を国内外の学術会議にて公表することができた。また、本年度、バイラテラル制御の実験で必要となる、マスタ・スレーブ方式によるロボットマニピュレータの製作に取り掛かることができ、垂直多関節型マニピュレータの一部が完成した。ただ、バイラテラル制御への自己修復制御理論の応用については、具体的な設計法を考案するまでには至らず、今後の課題として残されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究で残されてきた課題について検討する。具体的に、一般化については、並列補償器を導入し、非最小位相系への適用可能性について検討する。知能化については、適応機構の導入によって複雑化した制御構造の簡素化と、それに伴う検知性能と制御性能についての理論的解析を行う。また、生物のニューロンモデルを自己修復制御系の設計に取り入れる方法についても検討を行う。さらに、当初の計画通り、マスタ・スレーブ方式のロボットマニピュレータを完成させ、自己修復制御機能を付与したバイラテラル制御系を実装し、遠隔制御実験によりその有効性を検証する。
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| Causes of Carryover |
（理由）ロボットマニピュレータの製作費が安価に抑えられており、また、電子パーツの一部が未購入のままとなっている。さらに、国内外の学術会議の開催と成果公表の時期が合わず、会議への参加ができていない。
（使用計画）次年度の物品費、旅費等に組み込み、電子パーツの購入費、国内外の学術会議への参加の旅費にあてたいと考えいる。また、研究成果を学術論文としてまとめ、その掲載費にあてる予定である。
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