安定なコントローラによる分布定数系のＨ無限大制御

使用稳定控制器的分布常数系统的H无穷控制

基本信息

批准号：
13J02861
负责人：
若生将史
金额：
$ 1.32万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

当該年度は，H無限大制御においてコントローラの安定性を考慮することのメリットを実応用という観点から明らかにした．具体的には以下の2種類のシステムに対して最適なH無限大コントローラと安定なH無限大コントローラをそれぞれ設計し，閉ループ系の過渡応答を比較した．１：センサの故障やパケットロスが起こりうるシステム近年のコンピュータの発展に伴い，多くの制御系はインターネットなど多目的の共有ネットワークを用いて構築されている．これにより導入やメンテナンスが容易になったものの，パケット損失など従来のH無限大制御で扱うことのできない新たな問題が生じている．不安定なコントローラを用いた場合，たとえ制御対象が安定であったとしてもセンサの故障やパケット損失によって一時的にシステムが開ループになってしまうため，過渡応答特性が著しく悪化してしまう．しかし安定なコントローラを設計することで，その影響を抑えることが可能であることを発見し，コントローラの安定性がセンサの故障やパケット損失に対するシステムの頑強さに重要な役割に果たすことを指摘した．２：アクチュエータに飽和が生じるシステム線形システムに対するH無限大制御理論では，いくらでも大きい制御入力を用いることができるという仮定が置かれている．しかし，飛行機や車などの実応用を考えた際，制御対象の保護や物理的限界のため，アクチュエータの出力振幅や変化率に制限を置くのが自然である．これらのダイナミクスは非線形的であるため，H無限大制御で従来取り扱われていたモデル化誤差の範疇には収まらない．本研究では，定常状態に遷移するまでに多少時間を必要とするものの，安定なH無限大コントローラを用いることで，アクチュエータの飽和による閉ループの不安定化・性能悪化が起こりにくくなることを明らかにした．

今年，我们从实际应用的角度阐明了H-无穷大控制中考虑控制器稳定性的优点。具体来说，我们为以下两类系统设计了最优H无穷控制器和稳定H无穷控制器，并比较了闭环系统的瞬态响应。 1：可能发生传感器故障和数据包丢失的系统随着计算机的最新发展，许多控制系统是使用互联网等多用途共享网络构建的。尽管这使得安装和维护变得更加容易，但也出现了传统 H-infinity 控制无法解决的新问题，例如丢包。如果使用不稳定的控制器，即使被控对象稳定，系统也会因传感器故障或丢包而暂时开环，导致瞬态响应特性显着恶化。然而，他们发现可以通过设计稳定的控制器来抑制这种影响，并指出控制器的稳定性对于系统针对传感器故障和数据包丢失的鲁棒性起着重要作用。 2：发生执行器饱和的系统在线性系统的H-无穷控制理论中，假设可以使用任何大的控制输入。然而，当考虑飞机和汽车等实际应用时，由于受控对象的保护和物理限制，很自然地对执行器的输出幅度和变化率进行限制。由于这些动力学是非线性的，因此它们不属于 H-无穷大控制中传统处理的建模误差范围。在这项研究中，我们证明，虽然需要一些时间才能过渡到稳定状态，但通过使用稳定的 H-无穷大控制器，闭环不太可能变得不稳定，并且由于执行器饱和而导致性能恶化。