データドリブンに基づくゲインスケジューリングPID制御器の設計
はじめに 今回の記事では、PIDのゲインスケジューリング設計についてデータドリブンに基づく手法を試してみたいと思います。 近年、Simulinkの製品ファミリーであるSimulink Contr...
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ロケット🚀をお箸でキャッチする!?
はじめに SpaceXでは、完全再使用に向けた宇宙輸送システムStarshipの開発を行っており、既に10回のフライトテストを実行し、驚異的なスピードで成果を上げています。 SpaceXでは従来...
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航空機の飛行制御 ～故障に耐える＝耐故障～
はじめに 皆さんは耐故障（Fault Tolerant）という言葉を知っているでしょうか？ 意味はその名の通り、故障に耐えることです。 例えば、航空機が飛行中に制御舵面、翼などに構造的なダメージ...
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航空機の飛行制御 ～風にロバストな飛行を実現する～
はじめに 皆さんは飛行機に乗るのは好きですか？ 筆者は飛行機自体は好きですが、いつも乗るときにこれが人生で最後かもしれないと少し思っています笑 ライト兄弟が有人動力飛行を初めて成功させたのが19...
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データに基づくプラントモデリングおよびコントローラー開発
はじめに 現代制御理論をはじめとするモデルに基づいたコントローラー開発では、制御対象の数学モデルが必要になります。 （総称としてモデルベースト制御（MBC : Model Based Contr...
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非線形モデル予測制御によるロケットの着陸制御🚀 第2弾
はじめに イーロンマスク率いるSpaceXでは、火星や月飛行に向けたロケット開発を進めています。 特にStarshipは、現行ロケットの中でも最大級のロケットエンジンを備えており、Falcon ...
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最適化を用いたゲインスケジューリング制御器の設計
はじめに 今回はゲインスケジューリング制御の設計について記事を書いてみたいと思います。 ゲインスケジューリングですが、これはその名の通り制御器のゲインを予め複数用意して計画的に切り替えて制御する...
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制御系設計における線形近似について今更ながら考えてみる
はじめに 今回は線形近似について書こうと思います。 ところで制御屋の皆さんはコントローラーを設計する際に線形モデルを導出して利用することが多いでしょうか？ 産業界において圧倒的なシェアを占めるP...
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モデルベース開発を意識した制御系設計
はじめに 皆さんはモデルベース開発（MBD）という言葉を知っているでしょうか？ MBDは設計プロセスの1手法であり、その名の通りモデルを使った開発ワークフローの総称となります。 MBDといえば下...
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航空機の飛行制御 ～着陸を制御する～
はじめに 巷では、三菱重工のMSJ（三菱スペースジェット）の事業撤退という残念なニュースがありましたね。 得られた知見や開発ツールは次世代戦闘機開発に生かすということのようなので、ぜひ頑張って頂...
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ニューラルネットワークによる予測モデルを用いた非線形モデル予測制御の設計
はじめに 近年注目を集めている制御技術の一つとして、実時間最適制御のMPC（モデル予測制御）があります。 このMPCですが、「モデル予測」とあるように制御をしていく中で制御対象の数式モデルを用い...
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構造固定化された制御器に対するロバストチューニング
はじめに 前回の記事にてH∞制御を用いたロバスト制御系の設計をトライしました。 このような制御は新規に制御システムを設計するといった際には適用しやすいですが、例えば既存/レガシーの制御構造があっ...
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不確実さを考慮した最適化 ~確率計画法~
はじめに 今回は確率計画法に挑戦してみたいと思います。 確率計画法は、最適化問題に確率的要素（リスク）を含んだ数理計画法の一種です。 例えば、会社の商品に関して、不確かな市場の需要に基づきどれく...
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発電所の運営は最適化問題である!
発電所はオペレーションズ・リサーチで支えられている 昨今、温暖化問題やロシアによるウクライナ侵攻に端を発するエネルギー情勢の変動により、国内外の電力供給に不安が生じています。 かねてから電力会社...
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2自由度制御を使ってみよう ～フィードフォワードは伊達じゃない～
2自由度制御とは？ 2自由度制御って知っていますか？ 制御と言えばPID制御を思いつく人が多いと思います（...そうですよね？笑） 例えば、以下のようなブロック線図表現です。 PIDのような制御...
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MATLABによるロバスト制御の設計
はじめに 今回はロバスト制御について書いてみようと思います。 ところで、皆さんはロバスト制御という言葉を知っているでしょうか？ PID制御に代表される一般的な制御手法は確定的なノミナルモデルをベ...
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自宅で簡単SimulinkとArduinoを使った温度制御実験
はじめに 以前の記事にて住宅の暖房システムを題材としたデータドリブンに基づく温度制御のシミュレーションを紹介しました。 前回の記事では、実機環境はなく、すべてモデルで完結して、検証自体もシミュレ...
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RC回路実験で学ぶモデルベース開発×PID制御 ~最適化によるチューニングも一緒に~
はじめに 今回は制御工学の教科書でも最初の方で習うことの多い、RC回路（一次遅れ）を用いた制御系設計を行ってみようと思います。 シミュレーションによる設計・評価のほかに、Arduinoを用いた実...
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時系列予測モデリング ~将来の電力需要を予測する~
はじめに 今冬、国内の電力需給がかなり厳しいと言われる中、電力会社各社では休止中の電源（火力）の再稼働、再エネの最大限活用、需要者側のデマンドレスポンス普及対策、需要家の節電効果など各種施策によ...
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PID制御を極めよう ~原理から調整まで~（MPCも少し）
はじめに 今回はPID制御について書こうと思います。 PID制御は産業界で圧倒的なシェアを誇るコントローラーです。 制御工学を知らない人でもPIDくらいは名前を聞いたことがあるという人が多いので...
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