入力冗長系の高効率・高信頼性制御を実現する冗長性統合制御システム設計

冗余集成控制系统设计，实现输入冗余系统的高效率、高可靠性控制

基本信息

批准号：
22K14280
负责人：
川口夏樹
金额：
$ 2.91万
依托单位：
University of Hyogo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究課題「入力冗長系の高効率・高信頼性制御を実現する冗長性統合制御システム設計」は，複数の余分な（冗長な）入力系統を有する機械・電気システムを対象として，冗長性を積極活用した高効率かつ高信頼性を有する制御系設計法の確立を目指すものである．冗長系では複数の駆動源が生成する制御力が互いに打ち消しあい，ある制御目的を達成するために余分なエネルギー消費や機器摩耗を引き起こすことがある．一方で，この打ち消しあう力が制御目的の達成に寄与しないことを利用して，制御性能に影響を与えることなく系の内部のようす（故障状態等）を診断することも可能である．本研究課題では，これら2つの作用のトレードオフ関係に着目し，システムの運転状態により制御系の高効率性と高信頼性を適切に配分する冗長性管理システムの確立を目指している．初年度の本年は，主として（1）研究を遂行するために必要な予備実験のための簡易的な装置の設計・製作，（2）冗長系のモデリングのためのシステム同定手法の検討・実験，（3）冗長性を活かした適応制御系において制御対象の内部を調べるための適切な補助信号についての検討，を実施した．これらの検討の結果として，それぞれ（1）冗長系の一対象であるドローンの駆動系統の特性についての知見，（2）システムの運転中の計測データから制御対象の動きを計算するための基本的なモデル構築手法，（3）冗長性活用において重要となる冗長な駆動系統の特性をオンラインで得るための信号選択方法，といった成果が得られた．次年度以降は，これらの成果を踏まえて高効率制御と高信頼性制御のトレードオフ設計に必要な意思決定系の構築方法について研究を推進する．また上記の成果の一部を国内雑誌論文や国内会議，国際会議にて発表した．

本研究课题“实现输入冗余系统高效率、高可靠性控制的冗余集成控制系统设计”针对具有多个冗余（冗余）输入系统的机电系统，其目的是建立一个高效、高可靠性的输入冗余系统。积极利用该方法的高可靠性控制系统设计方法。在冗余系统中，多个驱动源产生的控制力相互抵消，这会导致为了实现某个控制目标而过度的能耗和设备磨损。另一方面，利用这些抵消力无助于实现控制目标的事实，也可以在不影响控制性能的情况下诊断系统的内部状态（故障条件等）。在本研究项目中，我们关注这两种效果之间的权衡关系，旨在建立一个冗余管理系统，根据系统的运行状态适当分配控制系统的高效率和高可靠性。今年，即第一年，将主要关注（1）设计和制造用于开展研究所需的初步实验的简单设备，以及（2）检查和实验用于建模冗余系统的系统识别方法，（3）。我们对适当的辅助信号进行了研究，以研究利用冗余的自适应控制系统中的受控对象的内部。通过这些研究，我们获得了（1）有关作为冗余系统目标之一的无人机驱动系统特性的知识，以及（2）根据测量数据计算受控目标运动的基本知识(3)在线获取冗余驱动系统特性的信号选择方法，这对于冗余利用具有重要意义。从明年开始，我们将在这些成果的基础上，推动如何构建高效控制和高可靠性控制之间的权衡设计所必需的决策系统的研究。此外，上述部分成果在国内期刊文章、国内会议、国际会议上发表。