Lazy制御理論の構築と受動2足歩行制御への適用

惰性控制理论构建及其在被动双足运动控制中的应用

基本信息

批准号：
14702040
负责人：
鈴木聡
金额：
$ 5.49万
依托单位：
Tokyo Denki University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
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

项目摘要

【非線形lazy制御理論】スライディングセクター可変構造制御のlazy性(最小限の入力干渉とその低減)と、状態依存リカッチ制御による非線形システムヘの拡張性を融合させ、非線形システム安定化制御器の一設計方法を示した。倒立振子の振り上げ/倒立安定化に適用し、ロバスト性の向上と、状態依存制御単体では達成不十分だった制御入力の低減が達成でき、提案手法の有効性を実証できた。【人間動作からのlazy原理の探求】lazy理論の別の定式化に関する研究として人間のlazy性の解明に着手。lazy性と熟達は等価との仮説に基づき、人間の機械操作時の熟達化とその支援制御系理論について取り組んだ。力帰還型操縦装置を用いて人間の機械操作動作を計測、その熟達度を機械が推測して必要最小限度の干渉で操作者を支援するlazyアシスト制御系を提案。初心者に対する検証試験により習熟が促進されることを確認した。さらにlazy理論に関する萌芽的研究として、不慣れなタスクを実行している人間の脳の賦活状態の分析を実施。慣れとともにworking memoryの賦活が低下することが確認され、判断指標として使用できる可能性を確認した。以上により、習熟支援法としてのlazy制御の新たな方向性を提示した。【拘束条件に注目したモデリング手法の活用】サブシステム間の拘束力に注目したモデリング手法を活用し、拘束条件の不連続切替を含むエンジン機構部のモデリングに適用し、既提案手法の応用を示した。ピストン/クランク運動は、衝突を含む繰返し運動であり歩行運動とほぼ等価なので、歩行リミットサイクルのlazy安定化手法各種が適用できる。機構部以外の動的要素も加えてエンジンシミュレータを構築。実機現象を十分な精度で再現可能であることを確認でき、本申請研究の他分野への応用可能性を示せた。

[非线性惰性控制理论] 一种非线性系统稳定控制器的设计，结合了滑动扇区变结构控制的惰性性质（最小输入干扰及其减少）和使用状态相关 Rikkatti 控制的非线性系统的可扩展性。当应用于倒立摆的摆动/倒转稳定时，我们能够提高鲁棒性并减少控制输入，这是仅靠状态相关控制不足以实现的，证明了该方法的有效性。【从人体运动探索懒惰原理】我们开始阐明人类的懒惰本性，作为懒惰理论的另一种表述的研究。基于懒惰和熟练是等价的假设，我们研究了人类如何在操作机器时变得熟练以及支持控制系统的理论。我们提出了一种惰性辅助控制系统，该系统使用力反馈控制装置来测量人机操作动作，允许机器估计熟练程度，并以最小的必要干扰量为操作员提供支持。事实证明，针对初学者的验证测试提高了熟练程度。此外，作为对懒惰理论的探索性研究，我们对执行不熟悉的任务时人脑的激活状态进行了分析。证实工作记忆激活随着习惯而减少，证实了它可以用作判断指标的可能性。通过上述内容，我们提出了惰性控制作为学习支持方法的新方向。 [以约束条件为重点的建模方法的运用] 利用以子系统之间的约束力为重点的建模方法，将其应用于包括约束条件的不连续切换在内的发动机机构的建模，并演示了先前提出的方法的应用。活塞/曲柄运动是一种包含碰撞的重复运动，几乎等同于行走运动，因此可以应用各种行走极限循环的惰性稳定方法。通过添加机械部件以外的动态元素来构建发动机模拟器。我们能够确认能够以足够的精度再现实际的机器现象，证明了这项研究对其他领域的适用性。