魚ロボットの群形成制御

鱼类机器人的群体形成控制

• 批准号: 01F00216
• 负责人: 美多 勉
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01F00216/
• 关键词: ノンホロノミック; 水中移動体; 群形成制御; 劣駆動移動体; Fish robot; Nonlinear Control; Formation control; Dynamic Extension; Flight control; Acrobot; Car parking; Flatness

本研究は魚ロボット等のノンホロノミック水中移動体の群形成制御に関するものである。水中移動体は海中移動手段として使われ、さらに先端にマニピュレータを取り付ければ、資源探査、海底物構築作業、海中レジャー、人命救助などに使われる。人類の未来を考えると、宇宙より海上、あるいは、海底に人類の発展の場所を見つけて行く方が安価であると考えられ、そのような場合に重要な移動や作業の手段となる。本研究が目指すのは、進行方向に自由度が不足している魚ロボット等の劣駆動水中移動体である。このような水中移動体は垂直方向・水平方向に駆動力を持たないため、2階のノンホロノミック制御系として記述され、その位置決めや姿勢の制御はPIDなどの簡単な制御則では対応できない。よって、群形成制御にも特別な工夫が必要である。本研究は平成14年度に得られた航空機の群形成制御則を応用し、この制御則を開発し、シミュレーションにてその有効性を確かめた。以下の手順で、研究をおこなった。1.リアプノフの直接法、および、バックステッピング法により、水中移動体の非線形トラッキング問題、群形成制御問題を解いた。2.上で求めた制御則を一般化し、これを、航空機や車両の群形成問題にも応用し、動的フィードバックによる群形成制御の一般論を導いた。3.高次元スライデング制御により水中移動体のロバスト群形成制御問題を解いた。4.微分幾何学の観点から、Differential flatnessの性質を用い、水中移動体や他の劣駆動移動体に関して衝突回避が可能な位置決め制御則を導出した。5.Differential flatnessの観点からの劣駆動移動体の軌道追従制御則、運動制御則を導いた。6.水中移動体を含む劣駆動移動体のモーションコントロールに関して、遺伝子的アルゴリズム(GA)を用いた、繰り返し学習制御則を導き、ノンホロノミック制御系の難点を克服した。

This study focuses on the control of group formation of underwater mobile objects. Underwater mobile objects move in the sea, search for resources, seabed construction, sea transportation, life rescue, etc. The future of mankind is examined, the universe is examined, the sea is examined, the sea floor is examined, the place where mankind develops is examined, the place where mankind develops is examined, and the important means of movement and operation are examined. This study refers to the lack of freedom in the direction of movement of underwater objects. The dynamic force of underwater mobile body in vertical direction and horizontal direction is maintained in the middle and second order, and the control system is described in the middle and second order. The control system of position is determined in the middle and second order. The control system is PID. The control system is simple and simple. Special efforts are needed to control the formation of groups. This study is aimed at identifying the effectiveness of the development and application of the control principles for the formation and control of aircraft groups in the 1990s. The following is a summary of the research. 1. Direct method of water transport, non-linear method of water transport, group formation control problem 2. The general theory of group formation and control of aircraft and vehicles is introduced in this paper. 3. The problem of controlling the formation of mobile objects in water is solved. 4. Differential geometry: the application of Differential flatness, the relationship between underwater moving bodies and other moving bodies, and the derivation of rules for position determination and control. 5. Differential flatness of the point of departure of the bad motion of the mobile body track tracking control, motion control rules 6. Water mobile body including mobile body, mobile body, mobile phone, mobile phone

项目成果

E.Yang, Y.Masuko, T.Mita: "A dual controller approach to three-dimensional autonomous formation control"AIAA/ICAS International Air and Space Symposium and Exposition. Tracking number:7453 (2003)

E.Yang、Y.Masuko、T.Mita：“三维自主编队控制的双控制器方法”AIAA/ICAS 国际航空航天研讨会暨博览会。

E.Yang, T.Mita: "Differential algebraic approach to the motion planning and control of a two-link planar acrobat"43^<rd> IEEE Conference on Decision and Control. (発表予定). (2003)

E. Yang、T. Mita：“双连杆平面杂技演员运动规划和控制的微分代数方法”43^<rd> IEEE 决策与控制会议（即将发表）。

Ertu Yang, Jurachart Jongusuk, Tsutomu Mita: "Differential flatness approach to the motion planning and control of a two-link planar acrobot."In Proceedings of the SICE Symposium on Systems and Information 2003. 291-296 (2003)

Ertu Yang、Jurachart Jongusuk、Tsutomu Mita：“二连杆平面杂技机器人运动规划和控制的差分平面度方法。”In Proceedings of the SICE Symposium on Systems and Information 2003. 291-296 (2003)