階層構造の導入による機械システム制御系の知能化

引入层次结构的智能机械系统控制系统

基本信息

批准号：
18760160
负责人：
平元和彦
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Akita University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760160/
关键词：
アクティブゲインスケジューリング LMI(線形行列不等式)ゲインスケジューリング溝造系と制御系の統合化設計遺伝的アルゴリズム構造系と制御系の統合化設計階層型制御系消散システム理論セミアクティブ振動制御

项目摘要

時変の調整パラメータを有する機械システムの新しい制御系設計手法ついて検討を行った.制御構造を,時変設計パラメータを閉ループ性能が向上するように調整するスーパーバイザ部と,時変パラメータ変動の情報を考慮してフィードバック制御を行うコントローラの2要素・2階層と設定した.フィードバックコントローラ部は,時変パラメータの変動を考慮したLMIべ一スのゲインスケジューリングコントローラとした.この制御則を採用することによって,スーパーバイザの設計時に閉ループ系の安定性を考慮する必要性がなくなるため,種々の最適化手法を用いたスーパバイザ設計が柔軟に行えることを示し,このような階層構造を有する制御手法を,アクティブゲインスケジューリングと定義した.アクティブゲインスケジューリング手法は,閉ループノルムを最小化することを目的とした解析的な制御系設計手法と,閉ループ系の安定性等の保証は困難であるものの,閉ループ過渡応答の直接的な調整も可能で柔軟性の高い知的制御手法(ニューラルネットワークやファジィ手法など)の利点を相補的に活用可能な方法であることを示した.さらに,本手法が,制御対象中の設計変数とコントローラの統合化設計の拡張とも位置づけられることを明らかにした.提案する手法の有効性を示すため,簡単な機械系制御システムを例として,二値切替型のスーパバイザや,遺伝的アルゴリズム(GA)によるスーパバイザの設計法を提案し,シミュレーションによってその有効性を確認した.

我们研究了一种新的时变调整参数机械系统控制系统设计方法。该控制结构包括一个调整时变设计参数以提高闭环性能的监控部分，以及一个调整时变设计参数的监控部分。考虑到这一点，我们设置了两个元件和两层控制器来执行反馈控制。反馈控制器部分控制时变参数。采用考虑波动的基于 LMI 的增益调度控制器，通过采用这种控制律，在设计监控器时无需考虑闭环系统的稳定性，因此我们使用了各种优化方法。监控器设计可以灵活地完成，我们将这种层次结构的控制方法应用于主动增益调度。主动增益调度方法由旨在最小化闭环范数的解析控制系统设计方法和控制闭环瞬态响应的直接方法组成，尽管难以保证闭环系统的稳定性我们证明这是一种可以互补地利用可调节且高度灵活的智能控制方法（神经网络、模糊方法等）的优点的方法。进一步明确了该方法可以定位为被控对象和控制器中设计变量集成设计的延伸。为了证明该方法的有效性，使用一个简单的机械控制系统作为控制对象。例如，我们提出了一种二进制切换型监控器和一种使用遗传算法（GA）的监控器设计方法，并通过仿真验证了它们的有效性。