STL仕様付きクープマン・モデル予測制御による四胴ロボット船の定点保持

カテゴリ：部門大会

論文No：GS3-6

グループ名：【C】2025年電気学会電子・情報・システム部門大会

発行日：2025/8/20

タイトル(英語)：Dynamic Positioning of Quadmaran Vessel using Koopman Model Predictive Control with Signal Temporal Logic Specification

著者名：北山 太陽（大阪公立大学）,原 尚之（大阪公立大学）,二瓶 泰範（大阪公立大学）,小西 啓治（大阪公立大学）,杉谷 栄規（大阪公立大学）

著者名(英語)： Taiyo Kitayama (Osaka Metropolitan University),Naoyuki Hara (Osaka Metropolitan University),Yasunori Nihei (Osaka Metropolitan University),Keiji Konishi (Osaka Metropolitan University),Yoshiki Sugitani (Osaka Metropolitan University)

キーワード：四胴ロボット船,モデル予測制御,クープマン作用素,信号時相論理,Quadmaran Vessel,Model Predictive Control,Koopman Operator,Signal Temporal Logic

要約(日本語)：養殖場は，水産物の安価で安定的な供給，生態系への負担軽減という観点で重要な役割を果たしている．一方，水質悪化による養殖生物の死滅といった課題があり，高頻度かつ高密度な水質調査が要求される．また，少子高齢化に伴う人手不足といった課題もある．そこで，養殖場などにおける水質調査に用いる小型無人船として，四胴ロボット船が開発された．先行研究では，PID制御により定点保持制御が実現されているが，風や波などの外乱やブイなどの障害物などの影響が考慮されていない．そこで本研究では，実際の運用を想定し，様々な制約を考慮できるより高度な制御手法として，モデル予測制御（MPC）を適用する．また，クープマン線形化により非線形モデルを線形化し線形MPCを行うクープマンMPCを適用する．さらに，信号時相論理（STL）を活用して複雑な制約の記述を行う．シミュレーションにより設計した制御器の有効性を検証した．

本誌掲載ページ：1339-1344p

原稿種別：日本語

PDFファイルサイズ：2,692Kバイト