入力制約を考慮した時間軸状態制御形にもとづく非線形スイッチング制御

考虑输入约束的基于时间轴状态控制类型的非线性切换控制

• 批准号: 13750413
• 负责人: 山川 聡子
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750413/
• 关键词: スイッチング制御; Chained System; 安定化条件; Hybrid System; 入力制約; CPI集合; 車両型ロボット; Non-holonomic System; 車両ロボット

実システムにおいては,化学プラントの制御や車の運転のように,状況によって複数の制御則を切替えて用いる場合が多い.このような制御系は連続時間的な変化と離散時間的な事象が混在するため,ハイブリッド制御系と呼ばれる.この制御系では,従来の連続時間制御では得られなかった性能が得られる一方で,制御則の不連続な切替えによって入力や状態の値が大きく跳ね上がるなどの問題が生じる.特に,実システムではモータ出力や機械の可動範囲など,入力や状態に制約があることが多く,このような挙動は望ましくない.本研究では,制御入力の大きさに制約を持つChained Systemに対してスイッチング制御を行った場合の安定化条件を導き,制御則設計法を提案している.まず,Chained Systemを区分的線形システムとして捉え,各線形システムに対してCPI(Constrained Positively Invariant)集合を解析的に求めた.CPI集合は線形のLQ制御理論にもとづき,状態空間において対称性をもつ超楕円体として得られた.これらの楕円体の共通集合を求めることで,入力制約を満たす周期的な切替制御則による安定化の十分条件を得た.つぎに,この結果を任意の間隔で制御則を切替える場合に拡張した.切替間隔の平均値がある値以上であるならば安定化可能であることを示し,安定化の十分条件を導いた.この結果から,外乱によって切替タイミングがずれる場合に対してもシステムの安定性を保証する制御則が得られた.さらに,これらの制御則を車両型ロボットに適用して目標値への到達実験を行った.実験により,モータの最大出力値の制限や制御入力信号の離散値化を行う実システムでも目標値に到達できることを確認した.また,障害物など外乱の出現によって切替タイミングがずれた場合でも安定化できることを確かめた.

In this case, you can use the chemical system to control the number of complex numbers. During the connection time of the system, the events in the time of communication are often mixed with each other, and the system is called for. In order to improve the performance of the system, the control system is responsible for the improvement of the performance of the system, and the control system is responsible for the failure of the system. In this way, the mechanical equipment can be operated in the range of the mechanical equipment, and the situation is very high, so that the mechanical equipment can be operated. The purpose of this study is to determine the effectiveness of the Chained System system, which is required to meet the requirements for stabilization, and to make a proposal for the establishment of the system. The shape of the CPI, which is distinguished by the Chained System, is analyzed by the Constrained Positively Invariant collection. The CPI collection is based on the LQ theory of theory, and the state space symmetry is accurate. There is a common set of general data sets, which requires that the switching rules and stabilization conditions of the cycle be determined. If you don't want to change the system, you will have to close the system. It is possible to say that the stabilization is possible, and the stabilization is very conditional. As a result of the results, the external disturbance caused by the accident, the stability and the safety of the policy were not affected. Please use the target headers to make sure that the policy line is not available. The maximum output is limited, the input force signal is dispersed, and the target flag is confirmed. No, no.

项目成果

山川聡子, 藤本英雄: "入力拘束条件を持つChained Systemの切替制御"第40回計測自動制御学会学術講演会予稿集. 309A-4 (2001)

Satoko Yamakawa、Hideo Fujimoto：“具有输入约束的链式系统的切换控制”第 40 届仪器与控制工程师协会年会论文集 309A-4 (2001)。

稗田顕彦, 山川聡子, 藤本英雄: "非周期的な切替制御則を用いた車両型ロボットの操舵制御実験"日本機械学会東海支部第52期講演会予稿集. (2003)

Akihiko Hieda、Satoko Yamakawa、Hideo Fujimoto：“使用非周期切换控制律的车辆型机器人的转向控制实验”日本机械工程学会东海分会第 52 届年会论文集（2003 年）。

Satoko YAMAKAWA, Hideo FUJIMOTO: "Stability of Swtching Controlled Chained Systems Based on Time-State Control Form"Proceedings of the 11^<th> Mediterranean Conference on Control and Automation -MED'03. (2003)

Satoko YAMAKAWA、Hideo FUJIMOTO：“基于时间状态控制形式的开关受控链式系统的稳定性”第 11 届地中海控制与自动化会议 -MED03 论文集。