The high-performance vibration control of automotive drive system with compensations for backlash and control period constraint

具有间隙补偿和控制周期约束的汽车驱动系统高性能振动控制

• 批准号: 20J11084
• 负责人: 米沢 平成
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J11084/
• 关键词: 自動車駆動系; バックラッシ; アクティブ振動制御; サンプル値制御; 制御周期; 制御周期制約

本年度は，制御周期制約を補償する予測処理に対して，人工知能の考え方を取り入れることに注力した．具体的には，サンプル値制御器から得られる制御指令値を限られた既存の知識と見なし，設計で考慮していない制御周期の値に遭遇した際の制御ロジックを検討した．このために，モデル予測のアルゴリズムやプログラムを再確認・改造しつつ，制御入力の算出に知的推論法を導入するアイデアを検討した．本年度では，この知的推論法を用いた制御ロジックの初歩的アイデアを詳細に考え，サンプル値制御器や状態量推定器の一種である非線形カルマンフィルターと組み合わせた．時変制御周期を有する制御対象に対して提案手法を適用した結果，その有効性，具体的には車体振動の良好な過渡応答特性を確認した．また，制御周期制約の変動領域に対してある程度のロバスト性も見受けられたが，この点はより詳細な検証が必要である．ただし，この知的推論法を用いた補償方法は未だ初歩的・基礎的段階にあり，不十分な点が多いため，本格的な発展は今後の課題である．実車への適用を見据えた制御系の検討については，数値シミュレーションを主体とした検証をいくつか行った．これは，主に上記の知的推論法とサンプル値制御器に基づく制御ロジックの検証であり，対象として実車のパワートレインを簡略化した基礎実験装置のモデルを用いた．よって，時変周期など，課題の本質的影響に的を絞った検討は達成できた．最後に，成果物の発表状況について報告する．上記と関連し，基礎となる成果は機械力学・制御分野に関する国内学会で発表された（前年度の成果に対する受賞も含む）．また，学術論文を国際誌に現在投稿中である．

今年，我们专注于将人工智能概念融入预测处理中，以补偿控制周期的限制。具体来说，我们将从样本值控制器获得的控制命令值视为有限的现有知识，并在遇到设计中未考虑的控制周期值时检查控制逻辑。为此，我们重新确认并修改了模型预测算法和程序，并考虑引入智能推理方法来计算控制输入的想法。今年，我们使用这种智能推理方法详细考虑了控制逻辑的基本思想，并将其与样本值控制器和非线性卡尔曼滤波器（一种状态量估计器）相结合。通过将所提出的方法应用于具有时变控制周期的被控对象，我们证实了其有效性，特别是对车身振动具有良好的瞬态响应特性。此外，在控制周期约束的变化范围内观察到了一定程度的鲁棒性，但这一点需要更详细的验证。但这种利用智能推理的补偿方法还处于初级、基础阶段，存在很多不足，未来全面发展是一个挑战。对于以实际车辆应用为目的的控制系统的研究，我们主要利用数值模拟进行了多次验证。这主要是基于上述智能推理方法和样本值控制器对控制逻辑进行验证，并以简化实车动力总成的基础实验设备模型为目标。因此，我们能够关注问题的本质影响，例如时变周期。最后我汇报一下结果的呈现情况。与此相关，基本成果已在国内机械力学与控制领域学术会议上发表（含上年成果获奖）。此外，目前正在向国际期刊提交一篇学术论文。

项目成果

Active damping of drivetrain vibrations with compensation for time-varying long control cycle due to actuator constraint

主动阻尼传动系统振动，并补偿由于执行器约束而导致的时变长控制周期

• 发表时间: 2020
• 作者: Heisei Yonezawa; Itsuro Kajiwara; Chiaki Nishidome; Takashi Hatano; Masato Sakata; Shigeki Hiramatsu
• 通讯作者: Shigeki Hiramatsu

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研究地图

可変制御周期による影響を考慮した自動車駆動系のアクティブ振動制御

考虑变控制周期影响的汽车传动系统主动振动控制

• 发表时间: 2020
• 作者: 米沢平成;梶原逸朗;西留千晶;波多野崇;坂田将人;平松繁喜
• 通讯作者: 平松繁喜

Application of Physical Function Model to State Estimations of Nonlinear Mechanical Systems

物理函数模型在非线性机械系统状态估计中的应用

• DOI: 10.1109/access.2021.3051421
• 发表时间: 2021
• 影响因子: 3.9
• 作者: Yonezawa Heisei;Kajiwara Itsuro;Sato Shota;Nishidome Chiaki;Hatano Takashi;Hiramatsu Shigeki
• 通讯作者: Hiramatsu Shigeki

Active damping of drivetrain vibrations with compensation for time-varying long control cycle due to actuator constraint

主动阻尼传动系统振动，并补偿由于执行器约束而导致的时变长控制周期

• DOI: 10.1109/ccta41146.2020.9206370
• 发表时间: 2020-08-01
• 期刊: 2020 IEEE Conference on Control Technology and Applications (CCTA)
• 作者: Heisei Yonezawa;I. Kajiwara;C. Nishidome;Takashi Hatano;Masato Sakata;Shigeki Hiramatsu
• 通讯作者: Shigeki Hiramatsu