モデル誤差抑制補償器

ここでは,モデル誤差抑制補償器について紹介します。これまで投稿した論文は最下部に記載予定です。

研究の位置づけについては,以下の解説記事が参考になります。論文一覧は最下部でリンクを貼っています。

(解説記事)モデルと実対象の信号差を利用した制御,システム/制御/情報,Vol.60,No.2,pp.60-65 (2016)

以下はYoutubeでのモデル誤差抑制補償器の研究背景を説明する動画になります。(Part1 約4分)

1.モデル誤差抑制補償器の概要

制御対象の数学モデルを導出し,そのモデルを利用して制御器を構成する.これをモデルベースド制御と呼び,多くの制御系設計法がその枠組みに当てはまる.モデルが正確に求められていれば,上記の方法で得られた制御器を実装すると当然制御結果はうまくいく.しかしながら,モデルと実対象の間に様々な理由によりギャップがある場合,制御器を実装しても思いのほかうまく制御できないことがある.この問題に対して,モデルと実対象の入出力ダイナミクスを一致させるための補償器を提案し,2011年の制御部門大会に発表した.


この研究の特徴は,実対象にフィードバック補償を施すことでその入出力特性をモデルのものに近づける点にある.この補償にのみ特化していることから,モデルに対して設計して得た補償器が,そのまま補償された制御対象に適用してうまく機能する.設計はモデルのみに対して行うため,様々な制御系設計法と併用することが可能である点も有益な特徴の一つである.

以下はYoutubeでのモデル誤差抑制補償器の構造を説明する動画になります。(Part2 約7分)


これまで,非線形システムや非最小位相系など,様々な制御系へ展開可能であることを理論上解明し,応用例としてロバストな自動追従制御系や電動車いすのアシストなど広く有効性を示している.2016年現在,関連学術論文は9本出ており,関連解説記事も2編掲載されている.しかし未解決,未知の問題は多く残っており研究も研究を進めている段階である.

以下はYoutubeでの非線形系等への応用や外乱オブザーバとの比較の説明動画になります。(Part3 約8分)

MATLAB m-files

研究業績(学術論文のみ)

[14] 岡島寛:ポリトープ型不確かさを有する連続時間線形時不変システムに対するモデル誤差抑制補償器のロバスト性能解析,計測自動制御学会論文集,Vol. 55, No. 12, (2019)

[13] 岡島寛,奥村洸祐,松永信智:モデル誤差抑制補償器を用いた車輪型倒立振子のロバスト速度補償,電気学会論文誌(C), Vol. 139, No. 3, (2019)

[12] 松永信智,坂本将一,田中友樹,岡島寛:モデル誤差抑制補償器を用いたSSV型パーソナルビークルの操縦支援制御系の設計と屋外走行評価,機械学会論文誌C編,Vol. 84,No. 858, 17-00349 (2018) j-stage

[11] 岡島寛,中林佑多,松永信智:任意信号に対して速度·加速度を制約する信号制限フィルタの設計,計測自動制御学会論文集,Vol.54, No.1,pp.146-152(2018) j-stage

[10] 奥村洸佑,岡島寛,松永信智:センサノイズ環境下でのモデル誤差抑制補償器の設計,システム制御情報学会論文誌,Vol.30,No.4,pp.153-155 (2017) j-stage

[9] G. Ichimasa, H. Okajima, K. Okumura and N. Matsunaga:Model Error Compensator with Parallel Feed-Forward Filter, SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration,Vol.10, No.5, pp.468-475 (2017) j-stage

[8] 岡島寛,松永信智:モデル誤差抑制補償器に基づくロバスト経路追従制御,システム制御情報学会論文誌,Vol.29,No.10,pp.466-468(2016) j-stage

[7] 菅野達也,壇裕介,岡島寛,松永信智:モデル誤差抑制補償器による福祉用パーソナルビークルのロバストな屋内隊列走行システムの走行評価,機械学会論文集(C),Vol.82, No.840, pp.15-00690 (2016) j-stage

[6] 岡島寛,一政豪,松永信智:非最小位相系に対するモデル誤差抑制補償器の設計,計測自動制御学会論文集,Vol.51, No.11, pp.794-801 (2015) j-stage

[5] 藤岡巧,岡島寛,松永信智:モデル誤差抑制補償器と周波数整形型終端状態制御の併用による3慣性ベンチマーク問題の一解法,計測自動制御学会論文集,Vol.50, No.12, pp.861-868 (2014) j-stage

[4] 岡島寛,西村悠樹,松永信智:モデル誤差抑制補償に基づく非線形システムのフィードバック線形化,計測自動制御学会論文集,Vol.50, No.12, pp.869-874 (2014) j-stage

[3] 梅井啓紀,岡島寛,松永信智,浅井徹:モデル誤差抑制補償器の多入出力システムに対する設計,システム制御情報学会論文誌,Vol.27, No.2, pp.67-72 (2014) j-stage

[2] 丸野裕太郎,A. T. Zengin,岡島寛,松永信智,中村憲仁:モデル誤差補償による福祉用前輪駆動型パーソナルビークルSTAVi の操縦特性の改善,JSME(C編), Vol.79, No.808, pp.4721-4733 (2013) j-stage

[1] H. Okajima, H. Umei, N. Matsunaga and T. Asai:A Design Method of Compensator to Minimize Model Error,SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration, Vol.6, No.4, pp.267-275 (2013) j-stage

解説記事(関連するもの)

[2] 岡島,松永:モデルと実対象の信号差を利用した制御,システム/制御/情報,Vol.60,No.2,pp.60-65 (2016)

[1] 岡島,松永:前輪駆動型電動車椅子に対する規範モデルに基づいた操縦性能改善,設計工学,Vol.50,No.4,pp.163-168 (2015)

(ロングバージョン37分)