Stability Analysis of Takagi-Sugeno Fuzzy System and Its Robust Control Design

Takagi-Sugeno模糊系统稳定性分析及其鲁棒控制设计

• 批准号: 20K11996
• 负责人: 米山 淳
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Aoyama Gakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K11996/
• 关键词: ファジィシステム; 非線形システム; 制御系設計; 安定性; ロバスト制御

非線形システムを記述する一つの手法である高木・菅野ファジィシステムに対し、前年度とは異なる新たなリアプノフ関数を用いた安定解析と、それに基づき状態フィードバック則による安定化制御系設計を行った。特に、リアプノフ高次導関数による安定性解析により、ファジィシステムの安定化可能領域を拡大することに成功した。このリアプノフ導関数にもシステムのメンバーシップ関数の積分を取り入れた。これにより、さらなる安定化可能なファジィシステムのクラスを拡張する結果を得られた。もう一つの研究結果はファジィシステムに対するオブザーバである。未知入力が混入する離散時間ファジィシステムに対するオブザーバ設計を行った。この未知入力オブザーバはシステムの状態を推定するだけでなく、システムに混入する未知入力(外乱信号)も除去する機能を持っている。そのため、外乱にも強いロバストなオブザーバの設計となる。さらに、この結果を高木・菅野ファジィ双線形システムに対しても拡張し、その未知入力オブザーバの設計を行った。すでに、連続時間の高木・菅野ファジィ双線形システムに対する未知入力オブザーバ設計は提案済みであるため、この結果を併せると、より実システムへの実用性が高まったと言える。さらに、数値シミュレーションにより、先行研究の手法と比較し、今回提案した制御系設計法の有効性を実証した。実際、四輪車両の制御モデルに対しても、良好な結果が出ており、理論的な面のみならず実質的な面での有効性を示した。

Takagi-Sanno模糊系统是一种描述非线性系统的方法，用于使用与上一年不同的新Lyapunov函数进行稳定分析，并基于此，我们使用状态反馈规则设计了稳定控制系统。特别是，使用Lyapunov高级导数的稳定性分析已成功扩展了模糊系统的稳定区域。 Lyapunov衍生物还包含了系统成员资格功能的积分。这导致扩展了可以进一步稳定的模糊系统类别。另一个研究发现是模糊系统的观察者。对离散时间模糊系统进行了观察者设计，其中混合了未知的输入。这个未知的输入观察者不仅估计了系统的状态，而且具有删除混合到系统中的未知输入（干扰信号）的功能。因此，它被设计为对外部干扰具有抵抗力的强大观察者。此外，该结果扩展到了高加族人模糊的双线性系统，并设计了未知的输入观察者。已经提出了连续时间takagi-kanno模糊双线性系统的未知输入观察者设计，因此可以说结合这些结果使得对实际系统更加实用。此外，数值模拟证明了这次控制系统设计方法的有效性，通过将其与先前研究的方法进行比较。实际上，对于四轮车辆控制模型，也已经取得了良好的成绩，不仅表明有效性在理论上，而且在实质性方面也表明了有效性。

项目成果

A New Disturbance Attenuation Control That Can Improve Control Performance of Controller for Takagi-Sugeno Fuzzy Systems

一种可提高Takagi-Sugeno模糊系统控制器控制性能的新型干扰衰减控制

• DOI: 10.3156/jsoft.35.1_543
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of Japan Society for Fuzzy Theory and Intelligent Informatics
• 作者: 浅井佑仁;米山淳;伊丹琢
• 通讯作者: 伊丹琢

Algorithm for detecting late swing using only acceleration in the direction of travel of the foot

仅使用脚行进方向的加速度来检测后期挥杆的算法

• DOI: 10.1299/transjsme.21-00374
• 发表时间: 2022
• 期刊: Transactions of the JSME (in Japanese)
• 作者: 坪井敦紀;伊丹琢;米山淳
• 通讯作者: 米山淳

Shoe-Type Device to Estimate Body Balance Focusing on the Relationship between CoM and BoS Estimated from CoP

用于估计身体平衡的鞋型设备，重点关注从 CoP 估计的 CoM 和 BoS 之间的关系

• 发表时间: 2023
• 作者: Y.Ishii;K.Date;T.Itami;J.Yoneyama
• 通讯作者: J.Yoneyama

踵接地時の距骨下関節位置を正常へ誘導する靴型ロボット機構の開発

开发足跟接触时引导距下关节位置正常的鞋形机器人机构

• 发表时间: 2021
• 作者: Tsukasa Saito;Kenya Jin'no;伊達 和希，坪井 敦紀，伊丹 琢，米山 淳
• 通讯作者: 伊達 和希，坪井 敦紀，伊丹 琢，米山 淳

遅延制御を目的とした鉄道における列車の運行制御

以延误控制为目的的铁路列车运行控制

• 发表时间: 2021
• 作者: 菅間敦，米山淳，伊丹琢