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。

对于描述非线性系统的方法Takagi-Sugano模糊系统，我们使用与前一年不同的新的Lyapunov函数进行了稳定性分析，并在此基础上，我们设计了一个使用状态稳定控制系统反馈法。特别是，我们通过使用李亚普诺夫高阶导数进行稳定性分析，成功地扩展了模糊系统的稳定区域。该李亚普诺夫导数还结合了系统隶属函数的积分。这导致扩大了可以进一步稳定的模糊系统的类别。另一个研究成果是模糊系统的观测器。我们为具有未知输入的离散时间模糊系统设计了一个观察器。这个未知输入观测器不仅可以估计系统的状态，还具有去除进入系统的未知输入（干扰信号）的功能。这导致了稳健的观测器设计，能够抵抗外部干扰。此外，我们将这一结果扩展到 Takagi-Sugano 模糊双线性系统，并为其设计了一个未知的输入观测器。连续时间 Takagi-Sugano 模糊双线性系统的未知输入观测器设计已经被提出，因此与该结果结合时，可以说增加了该设计对于实际系统的实用性。此外，通过与先前的研究方法进行比较，数值模拟被用来证明所提出的控制系统设计方法的有效性。事实上，四轮车辆控制模型取得了良好的结果，不仅在理论上而且在实践中证明了其有效性。

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

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

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