論文

構造物にクラックが生じ，その振動特性が変化しても振動制御性能を保持するため，内包するアクチュエータとセンサを用いてクラック位置を推定するとともに，振動特性の変動に適応するゲインスケジュールド制御系設計を提案している．シミュレーションと実験により提案する制御手法の有効性を実証している．

２物体の衝突において，衝撃を緩和するための緩衝材を２物体間に挿入するのに替えて，アクチュエータを挿入し，２物体の変形を能動的に制御する衝撃のアクティブ制御問題を扱っている．フィードバック制御により，衝撃のアクティブ制御が実現可能であることを制御実験により検証するとともに，一方の物体の塑性変形量を増やし，もう一方の物体の変形量を抑制する制御目的を達成できることを示している．

建築構造物のアクティブ免震に用いるアクチュエータの推力が飽和を生じる場合を想定し，これを考慮に入れた制御系設計手法を提案している．飽和関数に双曲線正接関数を用い，アクチュエータが飽和しない地震入力の振幅を2.5倍にした場合にも，非制御時の応答を上回る性能を維持することをシミュレーションと実験の結果から示している．

外乱のフィードフォワード制御を設計することができる外乱包含制御をアクチュエータの推力飽和制御問題に拡張する方法を示している．外乱モデルに加えて包絡関数を導入した拡大系に対して，基準外乱に対する振幅比を変動パラメータとして用いることで，検出された加速度外乱により制御系をゲインスケジューリングする方法を提案している．制御実験により提案した手法の有効性を検証している．

２次元平面内で運動する３リンク宇宙ロボットに対し，姿勢制御装置などを用いることなく，３リンク動作用モータの制御のみにより，本体姿勢変動を抑制するための運動制御手法を提案している．拡張擾乱マップに基づき，終端姿勢を定め，初期姿勢からの軌道を終端状態制御により求めている．二自由度の軌道追従制御系を設計し，制御実験により，提案手法の有効性を示している．

二輪車（バイク）は不意な外乱に対して，走行安定性は必ずしも良くなく，また，その挙動についても良く知られていない．この論文では，実車に対応する機構解析モデルを構築し，システム同定手法により，二輪車を６次の低次元化モデルに表現できることを示し，また，前輪操舵による姿勢安定化制御を行うには，３次モデルで十分であることを示している．そして，速度の変動に応じて制御系を変動させることで優れた制御性能を示し得ることを機構解析モデルに基づくシミュレーションにより示している．

アンチワインドアップ制御などサーボ系の設計では，アクチュエータの飽和時に対する方策がとられているが，本論文では，系統的にアンチワインドアップ制御系設計を行うことができる方法を提案している．双曲線正接関数を飽和関数として導入し，その微分関数を用い，アクチュエータの飽和をあらかじめ考慮することで，その飽和の度合いに応じて制御器が変動することができるゲインスケジュールド制御系設計を行っている．提案した制御手法を不安定系である台車-倒立振子系に適用し，提案手法を用いることで外乱に対する安定性が向上することを実験により示している．

タワークレーンの操縦はオペレータが行うため，オペレータからの任意指令に対して吊り荷の位置決めを行いながら，タワー部の振動を抑制するための制御系設計手法を示している．オペレータからの指令に対して，フィードフォワード制御により補償を施しながら，フィードバック制御により，タワー部の振動と吊り荷振動を抑制する２自由度制御系を構成している．制御実験により，提案した制御手法が優れた整定性能を有することを示している．

タワークレーンには起伏方向と旋回方向の連成があるが，起伏方向と旋回方向の同時制御を行うための設計手法として，起伏方向と旋回方向が独立しているものと仮定し，起伏方向と旋回方向を分散型の制御系により制御することを提案したが，この論文では架台の重心位置に対する構造化特異値を調べ，分散制御系が集中制御系に比べて性能が大きく劣ることはなく，その設計の容易さから優位であることを示している．また，制御実験を行い，集中制御系と分散制御系の整定性能の比較を行っている．

一階の非ホロノミック拘束条件を有する問題として知られる猫ひねり運動は，従来角運動量保存則のみで考察されてきた．これに対し，この論文では猫ひねり運動を腰回り直交方向に２入力を有する２リンクロボットに行わせるためのフィードフォワードのトルク入力を求める際に，その大きさに制約を持たせ，さらに角度振幅に制限を与えて求める方法を提案している．この結果，ねこひねりロボットが無理な姿勢をとることなく，猫ひねり運動を行うためのトルク入力を求めることができている．

セミアクティブダンパ機構のモデリングによりゲインスケジュールド制御系設計を行う提案手法について，その実験検証を行うため，MR（磁気粘性流体）ダンパを用いた２自由度車両サスペンション実験装置を製作した．そして，制御系設計を行うとともに，MRダンパ特性に基づく制御方法を新たに提案し，ばね上の加速度応答を抑制しつつ，ばね下振動を抑制する優れた制御実験結果を得た．また，車輪が路面の凹凸を乗り越える際の応答結果から，有効性を実証している．

減衰係数のみを時々刻々変化させるセミアクティブサスペンションは双線形系となるため，通常の線形制御理論では制御系設計ができなかったが，本論文では，セミアクティブダンパ機構をモデリングに導入することにより，ダンパのストローク速度に応じた線形パラメータ変動系に変換できることを示した．そして，車体の加速度を低減することを目的としてゲインスケジュールド制御系設計を行い，シミュレーションにより，当該制御系設計手法の有効性を示している．

減衰係数のみを時々刻々変化させるセミアクティブサスペンションは双線形系となるため，通常の線形制御理論では制御系設計ができなかったが，本論文では，セミアクティブダンパ機構をモデリングに導入することにより，ダンパのストローク速度に応じた線形パラメータ変動系に変換できることを示した．そして，車体の加速度を低減することを目的としてゲインスケジュールド制御系設計を行い，シミュレーションにより，当該制御系設計手法の有効性を示している．