モデリングと制御系設計の整合理論に関する総合的研究

建模与控制系统设计一致性理论综合研究

基本信息

批准号：
60302050
负责人：
北森俊行
金额：
$ 7.68万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Co-operative Research (A)
财政年份：
1985
资助国家：
日本
起止时间：
1985 至 1987
项目状态：
已结题

项目摘要

動的システムの表現,モデリング,同定,制御系の設計法,数値計算法などを整合性の面から研究した.1)物理的システムに散在する寄生的エネルギー蓄積要素が状態方程式表現に与える影響をボンドグラフを用いて明らかにした.また,大型宇宙構造物を例にして,運動方程式に含まれる物理的バラメータの状態方程式表現への現れ方を解析し,その現れ方が制御系構成上困難をきたすこと,状態方程式表現より元の運動方程式表現の方が好都合であること,その表現上での制御系設計法の必要性を明らかにした.2)動物システムの同定に際しての整合性の面からの問題点を明らかにし,特に多入力多出力系の表現によっては可同定性,一意性に問題のあることが示された.3)制御対象の非線形性に整合性よく対処する制御系設計方式として,非線形制御対象を異なった動作点近傍で線形化した複数のモデリングを行ない,それら複数のモデルに同時に有効な制御系を設計する,マルチモデルによる制御系の設計法を構築した.4)制御対象のパラメータ変動の制御系に対する影響をLQR系について解析し, 影響が連続的であるための条件を明らかにした.また,パラメータ変動に強いという意味で実システムと整合性の良いロバスト制御方式について研究し,ロバストモデルマッチング法による制御系設計法,サーボ系へのロバストなフィードフォワードの導入法を開発した.パラメータ変動への別の対処の方法として,適応制御方式を非線形対象へ拡張した.5)制御対象の離散時間モデリングと連続時間モデリングとの整合性を検討し,いわゆる不安定ゼロ点問題を回避する 2ーDelay入力制御および 2ーDelay出力制御の方法を開発した.6)数値計算法を制御系解析と設計の面から検討し,整合性の悪い問題を抽出した.今後に待たなければならない問題が多いが.部分的に解決しつつ,制御系設計計算用プログラムパッケージを作成した.

从一致性的角度研究了动态系统的表示、建模、辨识、控制系统设计方法、数值计算方法等。1）研究了分散在物理系统中的寄生储能元件对状态方程表示的影响。这是通过键合图揭示的。此外，大型宇宙结构以一个物体为例，分析运动方程中包含的物理参数如何出现在状态方程表达式中，发现这种出现给控制系统的配置带来了困难，而原来的运动方程表达式为比状态方程表达式更方便阐明。 2）我们澄清了识别动物系统时的一致性问题，并表明根据多输入、多输出系统的表示，存在可识别性和唯一性问题。3）非线性控制是一种控制系统设计方法，处理被控对象的非线性。我们开发了一种使用多模型的控制系统设计方法，该方法执行多个建模，其中目标在不同工作点附近线性化，并设计一个同时对这些多个模型有效的控制系统。4）参数变化对于LQR系统，分析受控目标对控制系统的影响，我们还明确了连续影响的条件，研究了一种在抵抗参数波动方面与实际系统具有良好一致性的鲁棒控制方法，并将使用鲁棒模型匹配方法的控制系统设计方法应用于伺服系统。我们开发了鲁棒前馈引入方法。作为另一种处理参数波动的方法，我们将自适应控制方法扩展到非线性对象。5）我们验证了受控对象的离散时间建模和连续时间建模之间的兼容性。避免所谓的零点不稳定问题。我们开发了2-Delay 输入控制和2-Delay 输出控制的方法。 6) 我们从控制系统分析和设计的角度研究了数值计算方法，并找出了一致性较差的问题。问题很多，我们创建了一个用于控制系统设计计算的程序包，同时部分解决了这些问题。