Intelligent Mechanical Earth by HィイD22ィエD2/HィイD2∞ィエD2 Control : Experiment and Digital Signal Processing

HiiD22ieD2/HiiiD2∞ieD2 控制的智能机械地球：实验和数字信号处理

• 批准号: 09650463
• 负责人: SUGIMOTO Kenji
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09650463/
• 关键词: Mechanical earth; HィイD2∞ィエD2 control; LQ regulator; Digital signal processing; Optimal control; System design; Vibration control; 位相特性; H_∞制御(H-infinity制御); 混合制御; サンプル値制御理論; H_2制御; H∞制御

This research consists of control experiment based upon a new concept called mechanical earth, and theoretical work on HィイD22ィエD2/HィイD2∞ィエD2 control as well as digital signal processing for implementation. More specifically, our main toptics have been as follows :1. We have completed the polynomial ILQ design theory, a special kind of HィイD22ィエD2 control, and solved the inverse problem of sampled-data LQ control numerically, in relation to the digital signal processing for implementation.2. We have developed a control law which combines quadratic stabilization with dominant pole placement, and shown theoretically that under some coudition this is indeed implementable.3. We have developed a design method for dynamic state feedback law which achieves HィイD2∞ィエD2 control and partial pole placement simultaneously.4. In HィイD22ィエD2/HィイD2∞ィエD2 control, we have partially given a numerical solution for the singular problem ; I.e., the case where the performance index does not satisfy standard assumptions.5. When implementing a control law, we need to transform between continuous- and discrete-time signals via sampling. We have analyzed the effect of this transformation in terms of γ-positive realness (an extention of HィイD2∞ィエD2 control). However, further investigation such as phase property has not been fully performed.6. In view of an excellent frequency property possessed by HィイD22ィエD2 or LQ control, we have generalized the poly-nomial ILQ method into a method for achieving stability margin assignment and partial pole placement simultaneously.7. We have composed an experimental setup and performed control experiment. Although we could confirm the function of the control system, we have found out. That the acceleration sensor and the piezo actuator are not sufficient to our objective. Further investigation is needed for a practical control system.

本研究包括基于机械地球这一新概念的控制实验、D22/D2∞D2 控制的理论工作以及用于实现的数字信号处理。更具体地说，我们的主要课题如下： 1．多项式ILQ设计理论，一种特殊的HiD22控制，并以数字方式解决了与数字信号相关的采样数据LQ控制的逆问题2.我们开发了一种将二次稳定与主极点布局相结合的控制律，并从理论上证明了在一定条件下这确实是可行的。3.我们开发了一种动态状态反馈律的设计方法，可以实现H In。 4．在H2D22D2/H2D2D2控制中，我们给出了奇异问题的部分数值解；即性能指标不满足标准假设的情况。5.在实现控制律时，我们需要通过采样在连续时间信号和离散时间信号之间进行转换，我们已经根据γ-分析了这种转换的效果。正真实性（D2∞D2控制的扩展）但是，诸如相位特性的进一步研究尚未充分进行。6．我们将多项式ILQ方法推广为同时实现稳定裕度分配和部分极点配置的方法。7．我们构建了实验装置并进行了控制实验，虽然我们可以确认控制系统的功能。加速度传感器和压电执行器不足以实现我们的目标，需要进一步研究实际的控制系统。

项目成果

杉本謙二,鈴木正之: "サンプル値制御系のγ-正実性と位相特性" 計測自動制御学会論文集. 35. 71-76 (1999)

Kenji Sugimoto、Masayuki Suzuki：“采样值控制系统的 γ 精度和相位特性”仪器与控制工程师协会会议记录 35. 71-76 (1999)。

佐藤淳,穂高一条,杉本健二: "安定余裕を指定した部分極配置-多項式ILQ設計法の拡張"システム制御情報学会論文誌. 13・1. 30-37 (2000)

Jun Sato、Kazujo Hotaka、Kenji Sugimoto：“具有指定稳定裕度的部分极点放置 - 多项式 ILQ 设计方法的扩展”系统、控制和信息工程师学会学报 13・1（2000 年）。

佐藤淳、穂高一条、杉本謙二: "安定余裕を指定した部分極配置-多項式ILQ設計法の拡張"システム制御情報学会論文誌. 13巻、1号. 30-37 (2000)

Jun Sato、Kazujo Hotaka、Kenji Sugimoto：“具有指定稳定裕度的部分极点放置 - 多项式 ILQ 设计方法的扩展”，系统、控制和信息工程师学会学报，第 13 卷，第 1. 30-37 期（2000 年）。 ）

K.Sugimoto: "Interactor Extraction Approach to Matrix Factorizations and Singular Optimal Control" 37-th IEEE Conference on Decision and Control. 120-125 (1998)

K.Sugimoto：“矩阵分解和奇异最优控制的交互器提取方法”第 37 届 IEEE 决策与控制会议。

Kenji Sugimoto: "Partial Pole Placement by LQ Regulators : An Inverse Problem Approach"IEEE Trans. On Automatic Control. Vol.43, No.5. 706-708 (1998)

Kenji Sugimoto：“LQ 调节器的部分极点放置：逆问题方法”IEEE Trans。