適応PFCを用いた適応出力フィードバックによる磁気浮上システムの制御

摘要

近年，システムの不確かさや外乱などに対してロバストな特徴を持つシステムのASPR(Almost Strictly Positive Real)性に基づく適応出力フィードバック制御手法が注目されている[1].この制御手法は，システムが(1)相対次数が1または0(2)最小位相系(3)最高位係数が正という3つの条件を満たしているときASPRとなり，そのASPR性によって制御系の安定性が保証される.また制御系を比較的簡単に構成することができる.しかし，実システムの多くはこのASPR条件を満たしていない.そこで，並列フィードフォワード補償器(PFC)の導入が提案されている[1,2].制御対象に対してPFCを付加することで構成された拡張系をASPRとすることが可能となり，このASPRな拡張系に対して安定な適応出力フィードバック制御系を設計することができる[1].これまでにPFCの設計手法はいくつか提案されている[3,4,5].さらに，近年では，オンライン入出力データを用いて，PFCのパラメータを適応的にオンライン調整することで，制御対象の事前情報を必要とせず常に拡張系をASPRとすることを可能にする手法も提案されている[6].この手法では，拡張系の出力は目標値に追従するが，制御対象の出力は適応PFCのゲインが変化し影響するため必ずしも目標値に追従しないという問題がある.これに対し，制御対象の出力の目標値追従を達成するため，RBF(Radial Basis Function) ニューラルネットワーク(NN)によるフィードフォワード入力を導入した制御系の設計手法が提案されている[7].本報告では，この制御手法の有用性を非線形性を持つ磁気浮上装置に適用し，実機実験により検証した.