実用的な非線形制御系設計法とクレーンシステムへの応用

实用非线性控制系统设计方法及其在起重机系统中的应用

• 批准号: 12750395
• 负责人: 劉 康志
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750395/
• 关键词: 非線形システム; 非ホロノミック制御; 車両のステアリング; 水中移動体; リアプノフ関数; 大域漸近安定; Chained formシステム; 非ホロノミック拘束; 旋回クレーン; 消散系; 有限時間整定

平成12年度の研究では,物理系特有の構造特性を生かし,非ホロノミック拘束を仮想入力として捉えることによって,あるクラスの非ホロノミック系に対する実用的な制御方法を提案した.本年度では,このアプローチをさらに発展させ,四輪車両と水中移動体の位置・姿勢決め制御法を開発できた.本研究のアプローチは,非ホロノミック拘束を定数ノルムを持つ仮想入力として捉えられることに着目するものである。具体的には,定数ノルムに拘束される仮想入力を設計してから実際の制御入力を設計するという二段構えのアプローチを考案した。四輪車両と水中移動体の制御においては,これはすなわち(1)位置を安定化できるように必要な姿勢角とステアリング角を求め,(2)次に実際の姿勢角とステアリング角を必要なものに追従できるようにステアリング速度を求めることと対応している.このアプローチの特徴として,前進速度に大きな自由度を持つ.ただし,ステップ1においてすべての位置の安定化を図るために,適切なリアプノフ関数を選ぶ必要がある.本研究では,物理的考察により重み付位置に関する2次形式関数をリアプノフ関数とすることでこの問題を解決した.シミュレーションした結果,きわめて優れた成果が得られている.本研究の成果は,理論的にはいままでの非ホロノミック制御研究になかった,斬新なものであり,また実用上移動体の操縦自動化システムの開発に大きく貢献するものである。さらに,前進速度(これはChained formシステムではGeneratorと対応する)に大きな自由度があることはChained formシステムをより物理的に実現可能な制御則で制御できることを示唆している.現在,この考え方に沿って研究を展開している.

Pp.47-53 12 の research で は, physics characteristic を thespecial の raw か し, non ホ ロ ノ ミ ッ ク constraint を 仮 think into force と し て catch え る こ と に よ っ て, あ る ク ラ ス の non ホ ロ ノ ミ ッ ク department に す seaborne る be used な suppression method proposed を し た. This year で は, こ の ア プ ロ ー チ を さ ら に 発 exhibition さ せ, quad bike struck の と water moving body position, posture of め suppression method を open 発 で き た. This study の ア プ ロ ー チ は, non ホ ロ ノ ミ ッ ク constraint を destiny ノ ル ム を hold つ 仮 think into force と し て catch え ら れ る こ と に with mesh す る も の で あ る. Specific に は, destiny ノ ル ム に constraint さ れ る 仮 think を design into force し て か ら be interstate の suppression を design into force す る と い う secondary structure え の ア プ ロ ー チ を test case し た. Mobile carriage struck と water body の suppression に お い て は, こ れ は す な わ ち (1) location を stabilization で き る よ う に necessary な posture Angle と ス テ ア リ ン グ Angle を め, (2) times に be interstate の posture Angle と ス テ ア リ ン グ Angle を necessary な も の に chase 従 で き る よ う に ス テ ア リ ン グ speed を め る こ と と 応 seaborne し て い る. こ の ア プ ロ ー チ の, 徴 と し て, speed に big き な freedom を つ. た だ し, ス テ ッ プ 1 に お い て す べ て の の position stabilization を 図 る た め に, appropriate な リ ア プ ノ フ masato number を choose ぶ necessary が あ る. This study で は, physical inspection に よ り heavy み pay position に masato す る twice form masato number を リ ア プ ノ フ masato number と す る こ と で こ の を solve し た. シ ミ ュ レ ー シ ョ ン し た results, き わ め て optimal れ が た achievements have ら れ て い る. は の results, this study theory に は い ま ま で の non ホ ロ ノ ミ ッ ク suppression research に な か っ た, cut new な も の で あ り, ま た be used mobile body の fuck 縦 automation シ ス テ ム の open 発 に big き く contribution す る も の で あ る. さ ら に, speed (こ れ は Chained form シ ス テ ム で は Generator と 応 seaborne す る) に big き な freedom が あ る こ と は Chained form シ ス テ ム を よ り に of physics may be presently な suppression is で suppression で き る こ と を in stopping し て い る. Now, the え <s:1> study え is carried out along the って research を by the に て る る る る る る.

项目成果

劉康志,大内茂人: "旋回クレーンの大域的漸近安定制御法の提案"第43回自動制御連合講演会. 47-48 (2000)

刘康志，大内重人：“回转起重机全局渐近稳定性控制方法的提案”第43届自动控制联盟会议47-48（2000）。

大形明弘, 山本将利, 劉 康志, 斉藤制海: "パラメータ依存リヤプノフ関数の幾何学的方法"計測自動制御学会論文集. 38・3. 137-142 (2002)

Akihiro Ogata、Masatoshi Yamamoto、Yasushi Liu、Shikai Saito：“参数相关 Lyapunov 函数的几何方法”，仪器与控制工程师学会会刊，38・3（2002 年）。

劉康志: "線形ロバスト制御"コロナ社(出版予定). 230 (2001)

刘康志：《线性鲁棒控制》Corona出版社（待出版）230（2001）。

浅野 さやか, 劉 康志, 大形 明弘, 斉藤 制海: "ノンホロノミック水中移動体の安定化制御"第44回自動制御連合講演会予稿集. 568-571 (2001)

Sayaka Asano、Yasushi Liu、Akihiro Ogata、Shikai Saito：“非完整水下航行器的稳定控制”第 44 届自动控制协会会议记录 568-571 (2001)。

K.Z.Liu, A.Ikai, A.Ogata, O.Saito: "A nonlinear switching control method for magnetic bearing systems"Proc.of 2002 IFAC World Conference. (to be published). (2002)

K.Z.Liu，A.Ikai，A.Ogata，O.Saito：“磁力轴承系统的非线性切换控制方法”2002年IFAC世界会议论文集。