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公開番号2024157839
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-08
出願番号2023072445
出願日2023-04-26
発明の名称制御装置の設計方法および移動体の製造方法
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類G05D 1/43 20240101AFI20241031BHJP(制御;調整)
要約【課題】1機のフォロワが離脱した場合であっても安定したリーダ・フォロワ制御を継続することができる制御装置の設計方法を提供する。
【解決手段】制御装置の設計方法は、フィードバック制御器を備える制御装置の設計方法であって、前記リーダおよび前記フォロワの情報伝達の連結関係を表すネットワーク構造であって、前記フォロワが前記リーダまたは前記フォロワのうち1機である隣接エージェントの状態量を取得するようにネットワーク構造を規定するステップと、規定された前記ネットワーク構造に基づく線形行列不等式であって、前記フィードバック制御器を含む閉ループ系を安定させるように制約する第1の線形行列不等式と、前記第1の線形行列不等式から得られる変数に基づく第2の線形行列不等式との両方を満たすフィードバックゲインを設計するステップと、を有する。
【選択図】図15
特許請求の範囲【請求項１】
リーダである１機の移動体と、前記リーダに追従する１機以上のフォロワである移動体からなる移動体群における前記フォロワの制御装置の設計方法であって、
前記フォロワの前記制御装置は、前記リーダまたは前記フォロワと自機との状態量相対値と、フィードバックゲインとに基づいて自機が前記リーダに追従するための制御入力を出力するフィードバック制御器を備え、
前記制御装置の設計方法は、
前記リーダおよび前記フォロワの情報伝達の連結関係を表すネットワーク構造であって、前記フォロワが前記リーダまたは前記フォロワのうち１機である隣接エージェントの状態量を取得するようにネットワーク構造を規定するステップと、
規定された前記ネットワーク構造に基づく線形行列不等式であって、前記フィードバック制御器を含む閉ループ系を安定させるように制約する第１の線形行列不等式と、前記第１の線形行列不等式から得られる変数に基づく第２の線形行列不等式との両方を満たすフィードバックゲインを設計するステップと、
を有する制御装置の設計方法。
続きを表示（約 650 文字）【請求項２】
前記フォロワの制御装置は、前記隣接エージェントと自機との相対位置と、オブザーバゲインとに基づいて、前記隣接エージェントとの状態量相対値を推定するオブザーバをさらに備え、
前記制御装置の設計方法は、前記オブザーバの極の実部がすべて虚軸から負側に所定値だけ離れるように制約する線形行列不等式、および、前記オブザーバのＨ
∞
ノルムを最小化するように制約する線形行列不等式の両方を満たすオブザーバゲインを設計するステップをさらに有する、
請求項１に記載の制御装置の設計方法。
【請求項３】
前記フィードバックゲインを設計するステップは、前記オブザーバおよび前記フィードバック制御器を含む前記閉ループ系の極の実部がすべて負である間、上限値を漸増させながら、前記第１の線形行列不等式、前記第２の線形行列不等式、および前記フィードバックゲインの大きさが前記上限値以下となるように制約する第３の線形行列不等式のすべてを満たすフィードバックゲインを設計する、
請求項２に記載の制御装置の設計方法。
【請求項４】
リーダである１機の移動体と、前記リーダに追従する１機以上のフォロワである移動体からなる移動体群における、前記フォロワである移動体の製造方法であって、
請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置の設計方法で設計されたゲインに基づいて、前記制御装置を製造する工程を有する、
移動体の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、制御装置の設計方法および移動体の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、複数の移動体（エージェント）が互いの位置を認識しながら、各移動体が自律分散的に監視領域内のリスクが高い地点それぞれに向かって移動する分散制御システムが記載されている。
【０００３】
なお、特許文献１に記載の技術では、各エージェントが収束する合意値は時不変である。また、特許文献１に記載の技術では、移動体の運動特性が考慮されていない。したがって、特許文献１に記載の技術では、１機のリーダである移動体に他のフォロワである移動体が追従するマルチエージェントシステムにおいて、動的に状態が変化するリーダに追従するように各フォロワを制御することは困難である。
【０００４】
図１７は、従来のフォロワの機能構成を示すブロック図である。
非特許文献１には、線形のマルチエージェントシステムにおけるリーダ・フォロワ制御手法が提案されている。図１７に示すように、各フォロワは通信可能なリーダまたはフォロワ（あるフォロワｉに情報を伝達する１機以上のエージェント。以下、「隣接エージェント」とも記載する。）の全状態量ｘ
ｊ
（たとえば、位置、速度、姿勢角、姿勢角速度など）を知ることができる場合、自機の状態量ｘ
ｉ
と隣接エージェントの状態量ｘ
ｊ
との相対値をフィードバックすることで、自機をリーダに追従させるリーダ・フォロワ制御を行う。ここで、制御対象であるフォロワの機体のダイナミクスは式（１）、機体への制御入力ｕ
ｉ
は式（２）で表される。
【０００５】
TIFF
2024157839000002.tif
16
170
【０００６】
TIFF
2024157839000003.tif
22
170
【０００７】
また、非特許文献１には、システムの安定性が高くなるようにフィードバックゲインＫを決定するための手法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０１９－７４９１８号公報
【非特許文献】
【０００９】
Weijun Cao, et. al., "Leader-follower consensus of linear multi-agent systems with unknown external disturbances", System & Control Letters, Vol. 82, pp. 64-70, 2015
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の技術では、移動体群の運用中にネットワーク構造が変化しないことを前提として、制御装置の設計を行っていた。このため、従来の技術で設計された制御装置では、移動体群からフォロワが離脱した場合に、リーダ・フォロワ制御が正常に行われなくなる可能性がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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