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4M998100

フィードバック制御特論

Feedback Control Theory

開講部

大学院理工学研究科 修士課程

開講学科

機械工学専攻

開講学年

1年次

開講時期

前期

単位数

2

単位区分

特修

系列区分

特論

講義区分

講義
教授伊藤和寿この授業の2014年度のアンケートを参照

授業の概要

機械・電気システム,より広い意味でのシステムの特性を表現・解析し,制御系を設計するためには,安定性の概念を正しく理解していることが前提となる.本講義では学部で学んだ線形系の入出力安定非線形系からさらに進め,非線形系に対する種々の安定性とその判別手法をリアプノフ理論により議論し,より体系的な補償器設計法であるBackstepping設計法を習得する.

達成目標

1.非線形系の安定性の概念が理解できること(有界,リアプノフ安定,漸近安定,指数安定)
2.リアプノフ理論による非線形系の安定性の判別が出来ること
3.リアプノフ関数を基にしてBackstepping手法による非線形補償器の設計が出来ること
4.非線形の解析に必要な数学的な基礎概念を身に付けること
5.適応制御系の構成が理解できること

授業計画


【授業計画】【授業時間外課題(予習および復習を含む)】
1.数学的基礎1 システムノルム ノルムの公理,Cauchyの不等式
2.数学的基礎2 微分方程式の解の存在性と一意性 微分方程式の基礎定理,Lipschitz条件
3.数学的基礎3 二次形式型正定値関数とその微分法 正定値関数,二次形式,正定行列,準正定行列,スカラ関数のベクトル微分
4.リアプノフ安定性 平衡点とその移動,有界性,リアプノフ安定,漸近安定,指数安定
5.class K/KL関数の導入による安定性 class K関数,class KL関数,半径方向の非有界性
6.Barbalatの定理 連続性,一様連続性
7.LaSalle-Yoshizawaの定理 信号の一様有界性,大域的漸近安定性
8.LaSalleの不変定理 不変集合
9.線形時不変系の安定性とリアプノフ方程式 リアプノフ方程式の解の存在性と一意性,状態遷移行列
10.Backstepping設計法1 例題 フィードバック線形化,仮想入力,安定化関数
11.Backstepping設計法2 システムのクラスと主要定理 座標変換
12.Backstepping設計法3 設計例 サスペンションモデル化と制御系設計
13.適応制御1 定式化 モデルマッチング,適応パラメータの導入,更新則の設計
14.適応制御2 制御入力と適応更新則の導出 適応パラメータの真値収束性
15.非線形系の安定性解析総括および補遺 さらに進んだ解析手法の紹介
16.講義のまとめとコメント

評価方法と基準

課題(50点)および最終レポート(50点)

教科書・参考書

(参考書)
・H.K.Khalil, Nonlinear Systems (3rd edit.), Prentice Hall, 2001
・M.Krstic, I.Kanellakopoulos, P.V.Kokotovic, Nonlinear and Adaptive Control Design (Adaptive and Learning Systems for Signal Processing, Communications and Control Series), Wiley-Interscience, 1995
・井村順一,システム制御のための安定論,コロナ社,2000

履修登録前の準備

学部課程における計測工学,制御工学,応用数学,複素関数論を習得していることが履修の前提となる.

オフィスアワー、質問・相談の方法

月-水,金の13:30-17:00
メールで事前予約しておくと空振りしません.

環境との関連

環境に関連しない科目

最終更新 : Fri Sep 19 13:26:52 JST 2014