今井 隆浩

今井, 隆浩

C-RECS （Creative Repository of Electro-Communications)

大学院　電気通信学研究科　　博士前期課程　　　　　　　システム工学専攻氏　　　　　名 今井　　隆浩 学籍番号　　0335007論　文　題　目 耐故障性を考慮した制御系設計に関する研究 要　　旨　　システムにおいて信頼性・安全性を考慮することは重要な課題の一つである．とりわけ近年では技術が高度化し，産業製品や生産現場で用いられるシステムもかなり複雑化・大規模化してきており，信頼性や安全性に対する対策の重要性が増してきている．もちろん，制御系を構成する個々のデバイス自体の信頼性・安全性は当然ながら考慮されるべきではあるが，複雑かつ大規模なシステムになると，用いられるデバイスの数も多くなりデバイス間の関係も複雑になるため，それらのデバイスの一部が故障するだけでもシステム全体に深刻な影響を与えてしまう可能性は否定できなくなる．このような観点から，制御系全体としての信頼性・安全性の確保という制御理論の立場からの対策である，Reliable Controlとよばれる分野が研究されつつある．Reliable Controlは，あらかじめ制御デバイス(アクチュエータやセンサ)の一部に故障が起こる可能性を考慮し，その対策をあらかじめ設計段階でシステムに組み込むことで，万が一故障が発生した場合でもシステムの安定性を保証することを目的とした制御理論である．しかしながら実用化を考えると，受動的な設計法であるため保守的なコントローラとなってしまう点など，解決の必要な点も多く，まだそのレベルには達していない．本論文では，このような今後より一層重要視されていくであろう信頼性・安全性に関する制御理論からのアプローチであるReliable Controlという分野に注目し，耐故障制御システム(fault-tolerant control system; FTCS)の一設計手法を提案する．なお本手法においては，故障に対する安定性はもちろん，Reliable Controlの欠点の一つである保守的な点を改善するような能動的なシステムを設計することを考慮する．具体的には，アクチュエータ故障の可能性を考慮した，状態フィードバックによるFTCS設計や，すべての状態が観測できない場合を想定したオブザーバ併合型FTCS設計を扱う．なお，オブザーバ併合型FTCSにおいてはセンサの故障も考慮される．提案される手法は，ロバスト設計手法の一つである二次安定性に基づく二次コスト保証制御を用いることで，FTCSに対する安定性・冗長性・性能の矛盾する要求を扱う．コントローラの決定問題を条件付きの凸最適化問題に帰着させることで，数値的な扱いを容易にしている点や，従来の保守的な受動的コントローラではなく，アクティブに切り替えることにより最適性能を得るという，保守的ではない能動的なコントローラが設計される点が，本手法の注目すべき点である．さらには，実際の航空機のモデルを用いた数値シミュレーションを行うことで，提案する制御則の有効性を示す．

耐故障性を考慮した制御系設計に関する研究

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耐故障性を考慮した制御系設計に関する研究

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