本研究では、2つの2リンクロボットアームを目標軌道上で動かし、協調動作させることを考える。まず非線形系のロボットアームを厳密線形化し、安定化フィードバックで線形系とする。この安定化フィードバックのパラメータの値により閉ループ系の固有値が変わり、制御性能が大きく変わってくる。そこで、定化フィードバックのパラメータの初期値を乱数で作り、安定判別を行いながら遺伝的アルゴリズム(GA)を用いて最適化する。そして、このコントローラに対する制御入力もGAを用いて作る。

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連続時間スライディングモード制御は比較的簡単な制御アルゴリズムで, 外乱, システムのパラメータ変動にロバストな制御系を構成でき, きわめて有効な制御法として評価されている. しかし, これを実際に適用する場合, サンプリング周期ごとにしか制御入力を変更することができず, これがチャタリングや誤差の発生する原因になっている. ここでは, 離散時間系での議論をもとに, サンプリング周期ごとにしか制御入力を変更できない場合に連続時間スライディングモード制御を施すと実際にはどのようなことが生じているのか, また, より良い制御をどのように与えるべきかについて検討する.

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文献[1]において、Oueini et alは柔構造物、つまり片持ち梁の振動に対する非線形吸振器を提案している。その吸振器は各モードにひとつずつ割り当てられたコントローラにより構成されていて、マシューの微分方程式の安定な係数励振形自励振動を用いている。文献[1]においては、第一の振動モードのみが励振されている場合に、数値シュミレーションおよび実験により、吸振器の有効性を示している。本稿では文献[1]の解析方法を説明し、第1モードと第2モードが同時励起されている場合に数値シュミレーションを行い、有効に作動することを示した。

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タイヤと路面の摩擦状態、路面状態を予測するオブザーバはセンサーの低コスト化を可能にし、ABS、TCSの活用に役立つ。この研究において、タイヤにかかる様々な力をどう表現するのかが問題である。文献1において、Canudas de WitらはLuGreモデルを用いてオブザーバの設計を行っている。本稿ではその設計法を紹介し、摩擦状態、路面状態に対するオブザーバの正確な表現を与え、様々な路面状態の予測、および加速·減速時に対するシミュレーション結果を示し、オブザーバが適切に設計されているかを示す。

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Ortegaは食物連鎖システムの出力フィードバック安定化問題をport-controlled Hamiltonian Systemsの受動性に基づいて研究し、フィードバック則の求め方を示している。そこでは、食物連鎖システムの一般的な表現に用いられるパラメータは単純化された値が仮定されている。そこで本論文では、一般的なn種の食物連鎖システムの出力フィードバック制御による安定化が同様に可能である事を示した。得られた結果はシミュレーションで確認する事ができた。

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本研究では、構造的な不確かさを持つ線形制御系に対してPI制御器の設計を行う。従来、PI制御器の設計法は主に古典的な限界感度法などが用いられてきた。本研究では、望ましい極の領域をs平面上の中心(-α, 0)、半径Rの円とし、この領域に特性多項式のすべての極が存在する条件を求め、PI制御器の設計パラメータK_P, T_Iの区間幅を求める。ここでは、双一次変換を行い、得られた多項式に対して区間係数に関する単調性の概念により拡張したKharitonovの定理を適用する。

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本研究では、離散時間スライディングモード制御を、緩やかに変化する外乱とパラメータ変動が存在するシステムに対し検討する。まず、状態を拘束できる超平面近傍の領域を示し、その領域内に状態を留め、過大な入力を必要としない制御則を提案する。次に、パラメータ変動が存在する場合の安定条件をその特性方程式により示す。また、外乱を過去の信号から推定し、等価的に打ち消す制御を付加的に加え、状態を拘束できる領域を縮小する構成法について述べる。最後にシミュレーションによって提案した制御則の有効性を示す。

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ハイブリッドシステムとは連続的な要素と(時間、空間的に)離散的な要素が結合したシステムであり、音声認識、通信システムや生産システムなど多くのシステムを表現することが可能である。ハイブリッドシステムの数学的モデルとしては、様々なものが存在するが、その一つとしてマルコフ型の不確かさ(拡散項)に加えてポアソン型不確かさを有するLQGP(Liner Quadric Gaussian Poisson)制御問題があり¹⁾²⁾、故障-修理を考慮した生産計画や社会システムのモデルとして用いることが可能である、しかし、単純なLQGPでは大きな変動に対するロバスト性を考慮していないため、本稿ではLQGPに対するリスク鋭感型制御問題を考え、対応するHJB方程式を導出する。また、具体例として生産計画問題を取り上げる。

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先に、制御対象の入出力パルス伝達関数がZ^-1の時、フィードバック系を構成して1サンプリング遅れで目標値にトラッキングする系の構成を示した。本稿では、最初に制御対象の入出力パルス伝達関数がZ^-Nの時、フィードバック系を構成して目標値にNサンプリング遅れでトラッキングする系の構成を示す。次に、制御対象の逆系を用いて制御対象の入出力パルス伝達関数をZ^-Nに変換する系の構成を示す。更に、提案された系構成をBall and Beamシステムに適用し、その有効性を示す。

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人間の生活空間内にあるロボットは, 人間に心的負担を与えないような設計, または行動プログラムがされている必要がある. 本稿ではそのような行動生成の指標とするために, ロボットの動きを代表する量(以下, 動作特徴量)で心的負担を式表現することを考える. ここでは心的負担として, マニピュレータの動きを見た被験者の主観評価を用いた. マニピュレータの動作特徴量は関節角速度の大きさの時間平均の重み付き線形和で定義し, これが心的負担と近くなるよう最小2乗法で重み係数を定めた. 両者の間の相関を調べた結果, 心的負担を動作特徴量で, ある程度表現可能であることが分かった.

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横山氏らによる外乱抑制法は、次の手順、即ち、(1)光ディスクドライブのアクチュエータに位置センサを取り付ける、(2)この位置センサからの出力信号を使って外乱オブザーバを構成し、アクチュエータへの加速度外乱を推定する、(3)アクチュエータにこの推定値と逆位相の信号を加えて加速度外乱を打ち消す、の手順および考え方による方法であって、その有効性が報告されている。本研究は、多額の費用と高度の技術を必要とする位置センサを用いることなく、光ディスクドライブでは常に用いられる制御誤差センサのみを用いることによって外乱オブザーバを構成し、横山氏らによる外乱抑制法と同等の機能を達成しようとするものである。

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本研究では、構造的不確かさのある線形ディジタル制御系の安定性について考える。制御系の特性多項式に対してJury-Pavlidisの定理を適用することで、安定性の必要十分条件を得る。この条件は区間パラメータの全領域で調べなければならないため解析的に判定することが難しい。そこで、単調性解析を用いて区間パラメータの端点で安定条件を調べる。いくつかの制御系では、単調性の条件が成立しないので単調化手法を用いて条件を単調化する。単調化手法を用いると安定条件は十分条件になるが、区間パラメータの端点のみを用いて解析的に安定判別を行うことができる。

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本論文において、新しい間接ロバストセルフ-チューニングレギュレータが提案されている。提案されたセルフ-チューニングレギュレータの特徴は、[1]プラントの逆システムを利用していること、[2]H無限大制御理論における混合感度問題の解として得られる補償器を含む系構成であることである。プラントの逆システムを利用することにより従来のセルフ-チューニングレギュレータで行われていたコントローラ設計を容易にした。又H無限大制御理論から得られる補償器を導入することにより同定誤差に対するロバスト安定性を保障し、同定誤差や外部外乱による出力ヘの影響を軽減した。

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