アクチュエータの最大性能を効率的に用いる機械制御アルゴリズムの開発

开发有效利用执行器最大性能的机器控制算法

• 批准号: 15760322
• 负责人: 和田 信敬
• 金额: $ 2.3万
• 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: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760322/
• 关键词: フィードバック制御; アクチュエータ飽和; 超高速サーボ; 非線形メカニカルシステム; モデル予測; 実時間最適化; L2ゲイン性能; 移動ロボット

平成17年度の研究実績の概要を以下に述べる.1.超高速サーボ系の設計法の構築:入力飽和の存在下で,既知のダイナミクスにより生成される目標入力に対し,制御量を定常的にオフセットを生じることなく,速やかに追従させる制御系の設計法を示した.この方法では,1)制御量が追従可能となる初期状態集合を明らかにしている,2)飽和状態を積極的に利用することで応答の高速化を達成している,3)設計問題は線形行列方程式と線形行列不等式を解く問題に帰着されており,効率的に解くことが可能などの有用な特徴を有している.2.可変振幅型多重飽和フィードバック制御則の構築とロボット制御への応用:状態量の値に応じて振幅が変化する飽和関数を直列結合した構造を有するフィードバック制御則を提案した.この制御則を用いることにより,飽和フィードバックのクラスで,直列積分器系の大域的漸近安定化と漸近的外乱除去が可能であることを理論的に示した.さらに,この制御則を,非ホロノミック移動ロボットの軌道追従制御問題に適用する方法を提案した.この手法を用いることにより,移動ロボットの初期位置が目標軌道から任意に離れていても,アクチュエータ飽和の存在下で目標軌道に移動ロボットを漸近的に追従させることが可能となる.さらに,目標軌道の曲率に応じて前進速度を制御する方法を提案した.3.VTOL航空機の飛行制御:非線形かつ不安定なダイナミクスを有するVTOL航空機のための,ゲインスケジュールドフィードバック制御器の設計法を提案し,その有効性を実験的に検証した.

下面概述了2005年研究结果的概述1。用于超快速伺服系统的设计方法的构建：在存在输入饱和的情况下，一种设计控制系统的方法，该系统迅速遵循控制量，而无需恒定抵消控制量。在此方法中，1）揭示了可以遵循控制量的一组初始状态，2）通过使用饱和状态积极地加速响应，3）设计问题源自解决问题的线性矩阵方程和线性矩阵不平等的问题，并且具有有效求解的任何有用功能。2。构建可变振幅的多饱和反馈控制法和对机器人控制的应用：反馈控制法具有一系列结合饱和函数的结构，这些结构结合了饱和函数，其振幅根据我们提出的该控制规则的状态数量而变化。从理论上讲，我们可以在饱和反馈类别中表明，全球渐近稳定和渐近干扰的去除是可能的。此外，我们提出了一种将该控制规则应用于非全面移动机器人的轨迹跟踪控制问题的方法。通过使用此方法，即使在执行器饱和的存在下，即使移动机器人的初始位置是任意远离目标轨迹，也可以在执行器饱和的情况下渐近地遵循移动机器人到目标轨迹。此外，我们提出了一种根据目标轨迹的曲率控制前进速度的方法。3。 VTOL飞机的飞行控制：我们提出了一种针对具有非线性和不稳定动力学的VTOL飞机设计增益的反馈控制器的方法，并通过实验验证其有效性。

项目成果

Local Output Regulation of Feedback Systems with Saturation Nonlinearities

具有饱和非线性的反馈系统的本地输出调节

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proceedings of the SICE Annual Conference 2005
• 作者: Nobutaka Wada

l_2 Gain Analysis of Input Constrained Discrete-Time Linear Systems Using Parameter Dependent Lyapunov Function

l_2 使用参数相关 Lyapunov 函数对输入约束离散时间线性系统进行增益分析

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proceedings of IEEE Conference on Decision & Control
• 作者: 和田信敬;Nobutaka WADA;Nobutaka WADA
• 通讯作者: Nobutaka WADA

l_infity Performance Analysis of Feedback Systems with Saturation Nonlinearities : An Approach Based on Polytopic Representation

具有饱和非线性的反馈系统的 l_infity 性能分析：一种基于多面体表示的方法

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proceedings of the American Control Conference
• 作者: 金子修;和田信敬;金子修;和田信敬;Osamu Kaneko;Makoto Yamashita;Osamu Kaneko;金子修;Nobutaka Wada;Osamu Kaneko;Nobutaka Wada
• 通讯作者: Nobutaka Wada

可変振幅型多重飽和フィードバックによる2重積分器系の大域的漸近安定化と外乱抑制

变幅多饱和反馈双积分系统全局渐近镇定及扰动抑制

• 发表时间: 2006
• 期刊: システム制御情報学会論文誌 19・3
• 作者: 金子修;和田信敬
• 通讯作者: 和田信敬

Nobutaka WADA: "Design of a Static Anti-windup Compensator that Optimizes L_2 Performance : An LMI Based Approach"Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics & Automation. 2628-2633 (2003)

Nobutaka WADA：“Design of a Static Anti-windup Compensator that Optimizes L_2 Performance : An LMI Based Approach”IEEE 国际机器人会议论文集