フォールトトレラントな人間-機械協調制御システム実現のための基礎研究

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GIMC (Generalized Interanl Model Control)構造を用いた耐故障制御系の構築について検討し,データ駆動型制御器設計法であるVRFT (Virtual Reference Feedback Tuning)を用いて,実際に観測された入出カデータから直接耐故障制御器の設計を可能にした。また,オンラインでの実装を考慮して,VRFTに逐次最小二乗法を適用することでオンラインでの耐故障制御器の設計を可能にし、シミュレーションおよび実機実験より有効性を確認した。また、実際に使用する状況を考慮すると,センサで観測された信号に混入する雑音に対して,制御器設計(パラメータ調整)がロバストであることが好ましい。そこで,観測信号に雑音が混入した場合にも良好に制御器設計(調整)が可能なデータ駆動型制御器設計法について検討した。結果として,評価したい信号と,その信号とは無相関な信号との相互相関関数を評価することで雑音に対してロバストな制御器設計が可能となることを利用し,Unfalsified Controlで導入された擬似参照信号を導入することで制御器設計に要する実験回数を大幅に低減したFCbT(Fictitious Reference Feedback Tuning)を提案した。さらに、オンラインでの設計を可能とするために,非線形な最適化問題の線形化について検討した。SISOシステムに関しては容易に線形化が可能であり,MIMOシステムに関しても制御対象の入力の次元と同じ回数のデータ取得実験を行うことで雑音の影響に対してロバストな制御器調整が可能となることを示した。