Construction of a Next-Generation Control Theory Driven by Highly-Complex Signals

政府の「未来投資戦略2018」で求められている次世代モビリティや航空宇宙産業の理論的支柱であるシステム制御理論において，システムが持つ非線形性・不規則性・不連続性・高周波振動性等の複雑な性質を解析し制御設計に役立てる必要がある。本研究課題では，これら複雑な性質を高度複雑信号（ラフ信号）と捉え，その統一表現である非線形ラフシステムに基づく制御理論を提唱する。また，当該理論を電気系・ドローン・宇宙機の制御問題などに応用する。2022年度は3年目であったが，1，2年目に引き続き本研究課題の根幹部分について理論構築するとともに，実験環境を整備した。具体的には以下を実施した。まず，理論面において，近年の制御分野におけるホットトピックの一つである安全制御をラフシステムに適用するための前準備として，確率システムにおける制御バリア関数理論の根幹部分について検討し，既存の結果よりもシンプルな理論化が可能であることを示した。次に，応用面において，得られた確率制御バリア関数理論に基づく制御設計を二輪車両ロボットで実験し，その効果を確認した。これは本研究課題の目的であるラフ制御に糸口を見いだせる結果である。また，超音波モータのラフ制御化のための確率有限時間整定制御のためのサーボ制御実験を実施し，その有効性を確認した。そのほか，ラフ制御をするために有用と考えられる応用研究として，非線形制御理論に基づく船舶の確率軌道追従制御，非線形確率制御理論に基づくクアッドコプタの最適姿勢制御や宇宙機の姿勢制御などについて引き続き検討を続けた。

政府の「未来投資戦略2018」で求められている次世代モビリティや航空宇宙産業の理論的支柱であるシステム制御理論において，システムが持つ非線形性・不規則性・不連続性・高周波振動性等の複雑な性質を解析し制御設計に役立てる必要がある。本研究課題では，これら複雑な性質を高度複雑信号（ラフ信号）と捉え，その統一表現である非線形ラフシステムに基づく制御理論を提唱する。また，当該理論を電気系・ドローン・宇宙機の制御問題などに応用する。2022年度は3年目であったが，1，2年目に引き続き本研究課題の根幹部分について理論構築するとともに，実験環境を整備した。具体的には以下を実施した。まず，理論面において，近年の制御分野におけるホットトピックの一つである安全制御をラフシステムに適用するための前準備として，確率システムにおける制御バリア関数理論の根幹部分について検討し，既存の結果よりもシンプルな理論化が可能であることを示した。次に，応用面において，得られた確率制御バリア関数理論に基づく制御設計を二輪車両ロボットで実験し，その効果を確認した。これは本研究課題の目的であるラフ制御に糸口を見いだせる結果である。また，超音波モータのラフ制御化のための確率有限時間整定制御のためのサーボ制御実験を実施し，その有効性を確認した。そのほか，ラフ制御をするために有用と考えられる応用研究として，非線形制御理論に基づく船舶の確率軌道追従制御，非線形確率制御理論に基づくクアッドコプタの最適姿勢制御や宇宙機の姿勢制御などについて引き続き検討を続けた。