インプリシト表現に基づく高機能制御システムの解析と設計

基于隐式表示的高性能控制系统分析与设计

• 批准号: 14750371
• 负责人: 増淵 泉
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750371/
• 关键词: 高機能制御システム; インプリシト表現; システム解析; 制御系設計; ゲインスケジューリング; 多目的制御; ハイブリッドシステム; 線形行列不等式; ゲインスケジューリング制御; 線形行列不等式(LMI); 安定解析; インプリシトシステム; 飛行制御設計; ディスクリプタシステム; ロバスト性能; 切替制御

ゲインスケジューリングやロジックによる切替を伴う,高機能な制御システムの解析と設計について,インプリシト表現を用いる方法論に基づく理論研究及び設計手法の開発・計算機シミュレーションによる検証を行い,以下のような成果を得た.1.ディスクリプタ表現を用いた解析のための新たな方法として,ディスクリプタシステムの消散性を判定するための線形行列不等式(LMI)条件を導出した.この条件は,従来研究と異なり,ディスクリプタ方程式の実現に依存せず常に正しく消散性を判定する.さらに,新たな不等式条件に基づく制御ゲインの設計法(LMIを用いる)を示した.2.ディスクリプタ形式に基づく多目的ゲインスケジューリング制御系に関する研究として,指定する制御性能をスケジューリングパラメータを考慮して与えるという実用的なアイディアについて検討を行った.設計のためのLMIを導出し,飛行制御系の制御間題に適用して有効性を確認した.3.さらに,ディスクリプタ形式に基づくゲインスケジューリング制御法を,非線形性の強いVTOL機の姿勢制御系設計を対象に行った.従来法で問題であった,LPVモデルを導出する際の保守性を減じることができる.シミュレーションを通して,新たな設計法の有効性の検討を行った.4.非線形ハイブリッドシステムの安定解析法として,二乗和を用いる方法について,より見通しのよいLMI条件の記述を導出した.さらに自動的にリアプノフ関数を生成するプログラムの実装を行った.従来と異なり,数式処理的な部分についても自動的に計算が行われる.いくつかの安定解析問題の例により,その有効性を確認した.以上の成果は,学術論文・国際会議・国内学会にて発表もしくは発表のため投稿中である.

对于涉及增益调度和逻辑切换的高性能控制系统的分析和设计，我们基于使用隐式表示的方法进行了理论研究，开发了一种设计方法，并使用计算机仿真进行了验证，并获得了以下结果。作为一种使用描述符表示进行分析的新方法，我们推导了线性矩阵不等式（LMI）条件来确定描述符系统的耗散性。与以前的研究不同，这个条件总是正确地确定耗散，而不依赖于描述符方程的实现。此外，我们提出了一种基于新的不等式条件的控制增益设计方法（使用 LMI）。2 作为多目标增益的研究基于描述符格式的调度控制系统，我们研究了通过考虑调度参数来给出指定控制性能的实用思想。推导了LMI进行设计，并将其应用于飞行控制系统的控制问题，验证了其有效性。3.进一步将基于描述符格式的增益调度控制方法应用于非线性较强的VTOL飞行器的姿态控制中。这是为了系统设计而进行的。可以减少传统方法推导LPV模型时的保守性问题。通过仿真，研究新设计方法的有效性。4.非线性混合作为系统的稳定性分析方法，我们使用平方和导出了对 LMI 条件的描述，该方法具有更好的可见性。此外，我们实现了一个自动生成 Lyapunov 函数的程序，并且对于零件也自动执行计算。我们已经用几个稳定性分析问题的例子证实了其有效性，上述结果已经在学术论文、国际会议和国内会议上发表过，或者正在提交报告。

项目成果

Dissipativity Inequality for Continuous-Time Descriptor Systems: A Realization-Independent Condition

连续时间描述符系统的耗散不等式：与实现无关的条件

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proc.of 10th IFAC Symposium on Large Scale Systems : Theory and Applications
• 作者: 増淵;秋山;佐伯;I.Masubuchi
• 通讯作者: I.Masubuchi

ディスクリプタ表現を用いた出力フィードバックゲインスケジューリング制御系設計

使用描述符表示的输出反馈增益调度控制系统设计

• 发表时间: 2004
• 期刊: システム制御情報学会論文誌 17・5
• 作者: 増淵;秋山;佐伯
• 通讯作者: 佐伯

増淵泉: "ディスクリプタ表現を用いた出力フィードバックゲインスケジューリング制御系の設計"計測自動制御学会第31回制御理論シンポジウム資料. 313-318 (2002)

Izumi Masubuchi：“使用描述符表示的输出反馈增益调度控制系统的设计”第31届仪器与控制工程师学会控制理论研讨会的材料313-318（2002）。

増淵泉: "ゲインスケジューリング制御系のための新たな解析・設計法とその飛行制御系への適用"日本機械学会中国四国支部学術講演会. 345-346 (2003)

Izumi Masubuchi：“增益调度控制系统的新分析和设计方法及其在飞行控制系统中的应用”日本机械工程学会中国四国分会学术会议345-346（2003）。

安部雅人: "切替システムの安定解析に基づくチェインドシステムの制御について"計測自動制御学会中国支部学術講演会. 242-243 (2002)

阿部正人：《基于开关系统稳定性分析的链式系统控制》中国仪器仪表学会分会学术会议242-243（2002）。