人工ポテンシャルを用いた制約付き非線形Receding Horizon制御

近藤 佑介 (0851048)


近年,アクチュエータの小型化などにより制御設計において入力制約を考慮することの重要性が増してきている. また,状態制約の考慮も今日の産業界において注目されている. これらの要求を満たす制御法として非線形Receding Horizon制御(非線形RH制御)がある. RH制御は有限区間の最適制御問題を逐次数値的に解くことによって制御入力を得る手法であり, 計算機の目覚しい発展によって近年産業界でも盛んに利用されている.

大塚によって開発されたRH制御法であるC/GMRESアルゴリズムは,制約条件を等式条件式として最適性の必要条件に含めることで扱うことができ, 様々な制約条件を容易に扱うことができると言われてきた. しかしながら,不等式制約を考慮した問題設定において,しばしば数値計算が不安定になる例がみられた. これまで,不等式制約に対してバリア関数を用いたアルゴリズムも提案されてきた. しかし,この手法では制御性能が悪化することがわかっている .

本発表では2リンクロボットアームの障害物回避問題を用いて不等式制約を設けた際に発生する問題点を理論的に示し, コンピュータシミュレーションの結果によって確認する. 次に,不等式制約を満たす手法として,評価関数に人工的なポテンシャル場を加える新しい非線形Receding Horizon制御法を提案する. 最後に再び,2リンクロボットアームの障害物回避問題に提案手法を適用し,コンピュータシミュレーションにより有効性を示す.