入力冗長系の高効率・高信頼性制御を実現する冗長性統合制御システム設計

冗余集成控制系统设计，实现输入冗余系统的高效率、高可靠性控制

基本信息

批准号：
22K14280
负责人：
川口夏樹
金额：
$ 2.91万
依托单位：
University of Hyogo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究課題「入力冗長系の高効率・高信頼性制御を実現する冗長性統合制御システム設計」は，複数の余分な（冗長な）入力系統を有する機械・電気システムを対象として，冗長性を積極活用した高効率かつ高信頼性を有する制御系設計法の確立を目指すものである．冗長系では複数の駆動源が生成する制御力が互いに打ち消しあい，ある制御目的を達成するために余分なエネルギー消費や機器摩耗を引き起こすことがある．一方で，この打ち消しあう力が制御目的の達成に寄与しないことを利用して，制御性能に影響を与えることなく系の内部のようす（故障状態等）を診断することも可能である．本研究課題では，これら2つの作用のトレードオフ関係に着目し，システムの運転状態により制御系の高効率性と高信頼性を適切に配分する冗長性管理システムの確立を目指している．初年度の本年は，主として（1）研究を遂行するために必要な予備実験のための簡易的な装置の設計・製作，（2）冗長系のモデリングのためのシステム同定手法の検討・実験，（3）冗長性を活かした適応制御系において制御対象の内部を調べるための適切な補助信号についての検討，を実施した．これらの検討の結果として，それぞれ（1）冗長系の一対象であるドローンの駆動系統の特性についての知見，（2）システムの運転中の計測データから制御対象の動きを計算するための基本的なモデル構築手法，（3）冗長性活用において重要となる冗長な駆動系統の特性をオンラインで得るための信号選択方法，といった成果が得られた．次年度以降は，これらの成果を踏まえて高効率制御と高信頼性制御のトレードオフ設計に必要な意思決定系の構築方法について研究を推進する．また上記の成果の一部を国内雑誌論文や国内会議，国際会議にて発表した．

该研究主题是“设计一个冗余的集成控制系统，以实现高效率和输入冗余的可靠性”旨在建立一种高效且可靠的控制系统设计方法，该方法积极利用冗余，针对具有多个额外（冗余）输入系统的机械和电气系统。在冗余系统中，多个驱动器产生的控制力可以相互抵消，从而导致额外的能耗和设备磨损以实现一定的控制目标。另一方面，也有可能利用这一取消力不影响控制目标的事实，并诊断系统的内部状态（故障状态等）而不会影响控制性能。该研究主题的重点是这两个动作之间的权衡关系，旨在建立一个冗余管理系统，该系统适当地分配了控制系统的高效率和高可靠性，具体取决于系统的运行状态。今年，第一年主要进行（1）设计和制造简单的设备，用于进行研究所需的初步实验，（2）研究和实验用于建模冗余系统的系统识别方法，以及（3）研究适当的辅助信号，用于检查自适应控制系统内部使用冗余的对象内部的内部。作为这些研究的结果，我们已经取得了结果，例如（1）对无人机传动系统的特征的见解，该动力传动系统是冗余系统之一，（2）一种基本模型构造方法，用于计算系统操作过程中测量数据中受控对象的移动，以及（3）一种信号选择方法，用于获得冗余DriveTrain的特征，以在线使用，以在线使用冗余。从明年开始，我们将继续促进有关如何在高效率控制和高可靠性控制之间进行权衡设计所必需的决策系统的研究，考虑到这些结果。此外，上述结果是在国内期刊论文，国内会议和国际会议上提出的。