アクティブパンタグラフ基礎実験装置のロバストH∞/μ制御

主动受电弓基础实验装置的鲁棒H∞/μ控制

• 批准号: 09750486
• 负责人: 滑川 徹
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750486/
• 关键词: ロバスト制御; ロバスト性能; 混合μ-解析・設計; H∞制御; 構造的不確かさ; アクティブパンタグラフ; リニア直流モータ; ディジタル制御; H_∞制御; アクティパンタグラフ

平成9年度の結果を踏まえ、平成10年度は制御実験による総合的な理論検証を目的として以下の研究を行なった。1. ディジタル制御装置の構成と高速・高精度な制御演算の実現実システムを実時間制御するには膨大な情報を高速に処理する必要がある。従来はワークステーションを用いていたが、近年更に高速処理可能なPCが開発されているため、制御演算部には本補助金で平成9年度に購入したリアルタイム制御用コンピュータを使用し、これにより高速・高精度な制御演算を実現した。2. ロバストH_∞/μ制御に基づくパンタグラフ制御系設計実システムの数学モデルを導入する際には、不確かさに対してもシステムが安定性と制御性能を保存するように、システムの数学的な構造に着目し、線形分数表現(LFT)を用いて不確かさを含むモデル表現を行なった。さらに得られたLFTモデルに対してロバストH_∞/μ制御理論に基づいてロバスト性能を達成する補償器を設計した。3. ソフトウェア/ハードウェアを組み合わせた統合的な制御環境の構築と制御実験による検証再構成されたアクティブパンタグラフ制御基礎実験システムに対して、設計した補償器を実時間制御用コンピュータを用いて実装し、制御実験を行なった。ステップ目標値応答、ステップ外乱応答、周期的外乱に対する応答などを計測し、制御性能に対する評価・解析を行なった。その結果、高周波での不確かさをLFTモデルで陽に取り扱ったため、従来法に比べ、周期的外乱に対する応答が改善されていることが確認された。4. 得られた実験結果の解析・考察・検討最後に本研究成果をまとめ、国内外での学術雑誌・論文誌への投稿を行なった。

在1997年成果的基础上，我们于1998年进行了以下研究，旨在通过对照实验全面验证理论。 1.数字控制设备的配置和高速、高精度控制计算的实现为了实时控制真实的系统，需要高速处理大量的信息。以前使用的是工作站，但近年来，随着处理速度更快的PC的开发，控制计算部分使用了1997年度利用本补助金购买的实时控制计算机。 ・实现了高精度的控制计算。 2.基于鲁棒H_∞/μ控制的受电弓控制系统设计在引入实际系统的数学模型时，系统的数学模型应着眼于结构，我们使用线性分数表示（LFT）来表达包含不确定性的模型。此外，我们基于鲁棒H_∞/μ控制理论设计了一种补偿器，该补偿器能够为所获得的LFT模型实现鲁棒性能。 3、软硬件结合的集成控制环境的构建和控制实验验证将所设计的补偿器利用实时控制计算机对重构的主动受电弓控制基础实验系统进行了控制实验。测量阶跃目标值响应、阶跃扰动响应、周期性扰动响应等，并对控制性能进行评价和分析。结果表明，由于 LFT 模型明确处理了高频的不确定性，因此与传统方法相比，对周期性扰动的响应得到了改善。 4.对实验结果的分析、讨论和思考最后，我们总结了本研究的结果，并将其提交给国内外的学术期刊和期刊。

项目成果

Toru NAMERIKAWA: "Experimental Verification on Gain Scheduled H_∞ Robust Control of a Magnetic Bearing" JSME International Journal Series C. 40・4. 561-569 (1997)

Toru NAMERIKAWA：“磁力轴承增益预定 H_∞ 鲁棒控制的实验验证”JSME 国际期刊系列 C. 40・4（1997 年）。

Toru NAMERIKAWA: "H_∞ Control of a Robot Manipulator using a Linear Parameter Varying Representation" Proceedings of the American Control Conference. 1. 111-112 (1997)

Toru NAMERIKAWA：“使用线性参数变化表示的机器人操纵器的 H_∞ 控制”美国控制会议论文集 1. 111-112 (1997)。

滑川 徹: "磁気浮上系の不確かさの構造とμ-設計" 電気学会論文誌C. 118-C・3. 289-292 (1998)

滑川彻：“磁悬浮系统的不确定性结构和μ设计”日本电气工程师学会会刊C.118-C・3（1998）。

松村 文夫: "厳密な線形化による磁気軸受の広域安定化" 電気学会論文誌D. 118-D・3. 410-416 (1998)

Fumio Matsumura：“通过严格线性化实现磁力轴承的广域稳定性”日本电气工程师学会会刊 D. 118-D・3（1998 年）。

滑川 徹: "磁気軸受の不確かなモデルとロバスト制御" 計測と制御. 38・2. 87-91 (1999)

滑川彻：“磁力轴承的不确定模型和鲁棒控制”测量与控制 87-91 (1999)。