2014 Fiscal Year Research-status Report
予測情報の不確かさを克服する新たな予測制御論の確立とその応用
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26420423
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
児島 晃 首都大学東京, システムデザイン研究科, 教授 (80234756)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 予測制御理論 / Ｈ∞制御 / 電力システム制御 / 軌道追従制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，予測情報の不確かさを克服し，その更新情報を合理的に利用する予見制御法を確立し，また，それらの成果を1)自然エネルギーが大量に導入された系統制御，2)操作者のアシストと予測制御問題に展開し，有用性を明らかにすることである．本年度得られた成果は，以下のように纏められる．
(A) 予測情報の不確かさを克服する新たな予測制御論の確立（基本問題の解明）：目標値・外乱の予測情報を扱うＨ∞制御問題を解き，広義のシステム表現から，可解条件と制御則の構成法を解析的に導いた．これらの結果は，複数の予測情報に対して，予見出力フィードバック則を明らかにしたものであり，本研究を展開する基礎的成果と位置づけられる．さらに，本結果を発展させ，不確かな予測情報を利用したＨ∞フィルタリング問題を解き，その予測情報から制御に有用な予見情報を抽出する方法を導いた．これらの結果は，Ｈ２ノルムを指標とした推定問題に展開でき，また，更新型予測情報に基づく新たな予測制御論に発展させることができる．
(B) 太陽光発電大量導入時の日射量予測と系統安定化制御（問題設定とシミュレーション）：一機無限大母線に太陽光発電が導入された系統を定式化し，需給の予測情報と系統安定化制御の関係を考察した．そして，予測情報の援用により相差角変動が抑制され，有用な擾乱抑制法になることを確認した．また，負荷周波数制御問題を定め，需給変動の予測情報を効果的に利用した周波数制御が可能になることを確認した．
(C) 操作者のアシストと経路予測制御（実験環境の整備）：力覚センサを導入し，２リンク系実験システムを構築した．今後，アシスト制御の経路計画と予見補償の関係を定め，シミュレーション評価と実験研究を展開する．
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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
理論研究の基礎となる予見Ｈ∞制御法がH26年度に解明され，また，これらの結果を援用することにより，予測不確かさを考慮したフィルタリング問題が解かれている．これらの結果は，当初の目標通りの進展であり，H27年度以降に情報更新型予見制御法を明らかにする基礎が整備されている．
また，提案法を展開する応用的テーマ(B) 太陽光発電大量導入時の日射量予測と系統安定化制御については，系統安定化制御のみならず，負荷周波数制御の定式化と予見制御法の評価を終えることができ，今後提案制御法を評価する準備が整えられている．
課題(C) 操作者のアシストと経路予測制御については，H26年度当初の計画通り実験装置の整備が進められ，H27年度以降実験研究を展開することが可能になった．
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| Strategy for Future Research Activity |
H26年度の基本的な成果に基づき，予測情報の不確かさを克服する予見制御法を開発し，それらの研究成果を，1)自然エネルギーが大量に導入された系統制御，2)操作者のアシストと予測制御問題に適用する研究を行う．各課題の計画・推進方法は以下のように纏められる．
(A) 予測情報の不確かさを克服する新たな予測制御論の確立（制御法の解明と体系化）：H26年度に定めた予見フィルタリング問題の解法を発展させ，不確かな予測情報を前提としたＨ∞，Ｈ２予見制御則の構成法を明らかにする．そして，予測推定と制御に関する解法を体系化する．
(B) 太陽光発電大量導入時の日射量予測と系統安定化制御（運転条件と予測制御性能の検討）：課題(A)で導かれた予測制御法を適用し，予測制御による過渡応答改善の効果，予測変動に対する擾乱抑制性能を評価する．また本課題では，重負荷・軽負荷時等，いくつかの運転状態を想定した制御系設計を行い，太陽光発電の予測変動と系統のロバスト性の関係を明らかにする．
(C) 操作者のアシストと経路予測制御（予測制御則の適用と評価）：経路予測に基づくアシスト制御系を構成し，追従性能を評価する．そして，操作者が力覚センサにより提示する移動方向から，操作に適した経路を生成し，また経路の変更・不確かさに対応する柔軟な制御系を構成する．
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| Causes of Carryover |
当初の予定に対して，H26年度はシミュレーション・実験の準備段階であったため，数値計算・実験の補助が少なく，本予算で支出する必要が無くなった．また，旅費の支出が予定額より下回ったため，次年度使用額が発生した．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
これらの予算は，物品費（実験・シミュレーション環境の整備，消耗品費），旅費に計上し，今後の応用研究の展開に備えることとする．
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