論文集抄録
〈Vol.36 No.9 (2000年9月)〉
論 文 集 (定 価) (本体1,660円＋税)
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タイトル一覧
［論 文］
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■ The Relationship of Detection Ratios between
Positions of Bearing Fault and Locations
of Sensor
Gunma Univ.・Yimin SHAO and Kikuo NEZU
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The relationship of failure detection
ratios between sensors and bearings at different
distances were investigated in order to decide
the rational numbers of sensors and select
appropriate sensor locations. The impulse
signals from damaged bearing were separated
from the vibration signals of machinery failure
by an envelope detector. The failure detection
ratios were calculated according to the analysis
of impulse signals. Experimental results
have shown that locating an accelerometer
on the bearing housing to monitor conditions
of a few bearings at different distances
is possible and the relationship between
the failure detection ratios and various
testing conditions have been obtained. This
detection method, using an accelerometer
to monitor a few bearings at different distances,
has been proved to be able to satisfy the
various requirements of failure diagnosis.
In addition, since the method reduced the
unnecessary number of sensors and other devices,
it can not only decrease the costs of monitoring
devices, but also decrease the self-maintenance
costs of monitoring devices. This study
provides a new approach for bearing failure
diagnosis.
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■ 天体光干渉計における３波長遅延変調法による干渉縞追尾
法政大・本間幸洋，久保田裕司，春日 隆国立天文台・西川 淳
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本論文は，天体光赤外干渉計における新しい遅延検出方法を用いた干渉縞追尾システムの開発研究について述べている．この研究は．国立天文台（三鷹）の三鷹光赤外干渉計（MIRA）で行われた．干渉縞追尾は，光赤外干渉計において，大気揺らぎなどによる遅延の変動をリアルタイムに測定して，中心の天体干渉縞を遅延1波長以下の精度で追尾することである．これまでに，3つの天体光干渉計で干渉縞追尾は実現されたが，われわれのシステムは中心干渉縞の追尾に対する信頼性と効率の向上，制御の帯域幅と安定性の向上と，システムの簡素化で前進した．このシステムでは，遅延に3波長変調をかけ，3つの干渉縞の振幅を常に測定して比較できるようにしながら，位相変動を測定する．これにより，単一検出器であるにもかかわらず，確実に最大振幅の干渉縞を追尾し，中心の干渉縞を捕らえるまでのむだ時間が少なくなった．また，遅延偏差として干渉縞の位相を計算するときに移動平均をもちいるアルゴリズム（MAPD法）とデジタルPIDに準じたコントローラにより，外乱に対して安定で帯域幅0～119Hzの高速な制御を達成した．基線長30m，三鷹の夏場の安定した大気を仮定して発生させた遅延変動に対して，精度61nm
RMSの干渉縞追尾が可能であることが証明された．
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■ 冷凍機を用いたオープンセルによる平衡水素の三重点の実現
計量研・櫻井弘之
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平衡水素の三重点をGM型冷凍機とオープンセルを用いて実現した．密封セルを用いた平衡水素の三重点の実現の際に，平衡水素を得るための触媒の影響を思われる熱異常があることをすでに指摘した．しかし，密封セルでは，触媒と試料が一体となっているため，触媒と水素の相互作用による熱異常であることを確認することは困難である．このため，オープンセルを用いて，この熱異常が固体水素と触媒の相互作用によって発生していることを確かめた．この熱異常は三重点の極近傍であることから，三重点を実現する際の不確かさの要因になると考えられる．ここでは触媒の量を減らすことで試料水素との相互作用を小さくして，平衡水素の三重点を実現することを試みた．この結果，微量の触媒を使うことで，熱異常を実質的になくすことができ，より平坦で，再現性のよい融解曲線が得られた．
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■ 一般化正準変換を用いたあるクラスの非ホロノミック系の安定化
京大・藤本健治，杉江俊治
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本論文では，非ホロノミックな一般化ハミルトニアンシステムに対して，chained
formやpower formなどに似た正準系へ変換する一般化正準変換が存在することを示し，この変換の具体的導出法を与える．またこの正準系に基づいて，あるクラスの非ホロノミックシステムの安定化手法を提案する．この手法では不可微分なハミルトン関数を用いることにより不連続なフィードバックを導出しており，パラメータの値を変えることである種の外乱に対するロバスト性と収束の早さのトレードオフを調整することができるものになっている．本手法はホロノミックなシステムをも含めた一般化ハミルトニアンシステムに対する手法の一部であり，物理システムがもつ受動性を利用したものであることから，ロバストな制御系が構成できることが期待される．
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■ 特異摂動システムの安定化とロバスト安定性
名大・穂高一条，鈴木正之
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一般に，特異摂動システムに関する研究における共通の目的は，特異摂動システムに対する制御問題をいかにして通常の特異でないシステムの問題に帰着するかということである．そしてその結果はいわば，特異摂動システムの安定性などの性質が，その退化システムと境界層システムの性質に継承されるというものである．
しかしながら従来の研究の多くは，各問題ごとにそのような特異摂動システムとその退化・境界層システムの関係を示しており，特異摂動システム固有の困難さと，通常の特異でないシステムに対する制御に起因する困難さが混在した状態で問題を解いていた．このため，特異摂動システムそのものの問題が明確ではなかった．
本論文の目的は，特異摂動システムの安定化問題とロバスト安定解析において，これらの問題が含んでいる特異摂動システム固有の問題を明確にする簡潔かつ統一的な方法と結果を示すことにある．その際，退化・境界層システムを作る操作と，フィードバックシステムを作る操作が順序交換可能であるという事実が基本となる．これを用いて，従来の安定化問題を簡潔に導出し，さらに従来より一般的なロバスト安定解析の結果を与える．
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■ マルチレートフィードフォワード制御を用いた完全追従制御法
東大・藤本博志，堀 洋一，横浜国大・河村篤男
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モーションコントロールなどさまざまな分野で幅広く用いられている，ディジタル制御による追従制御系においては，零次ホールドを用いて離散化するときに生じる制御対象の不安定零点の存在により，目標軌道に誤差なく追従する制御系を構成することは不可能であった．そこで本稿では，マルチレートフィードフォワードという新しい制御方式を導入して，サンプル点ごとに制御対象の全状態が目標軌道に誤差なく追従する完全追従制御法を提案した．提案する手法は，ロバストフィードバック制御器と組み合わせることにより，非常に高い追従特性とロバスト性を達成することができる．本手法は，制御対象の出力変数だけではなく全状態変数に対して目標軌道の予見値を与えることを特徴とし，滑らかな制御入力を得るための目標軌道の設計指針を考察している．
さらに，サーボモータの位置追従制御系に対して，実験およびシミュレーションを行い，従来型の手法に比べて，追従性能が格段に優れていることを実証した．
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■ 手先の拘束状態遷移を考慮したロボットの位置・力適応制御
岐阜大・川﨑晴久，谷内 亮
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本論文では環境から拘束を受けるロボットを対象に，手先の拘束状態の遷移と摩擦力を考慮したタスク空間でのモデルベースドな位置・力適応制御理論を提案する．特徴としては，拘束条件よりタスク空間を部分空間に分割し，各部分空間ごとに力と速度の直交補空間の概念に基づく制御則を構成して，各部分空間ごとにゲインの調整を可能としている．抗力によって手先に発生するクーロン摩擦力も適応補償している．さらに，拘束と非拘束の遷移を考慮して，各部分空間ごとに拘束と非拘束の状態により制御則を切り替えている．拘束を受ける部分空間には位置・力制御，拘束条件はあるが未拘束な状態の部分空間には速度制御，拘束条件をもたない部分空間には位置制御をそれぞれ行っており，非拘束から拘束へ状態遷移するようになっている．制御法の区分的な漸近安定性をLyapunov-Like
Lemmaを用いて示している．3自由度のロボットによる実験では，繰り返しにより位置と力の誤差が減少するとともに，制御入力は推定パラメータの更新によりフィードフォワード項が増加し，フィードバック項が減少することが示され，制御法の有効性を示している．
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■ 左シフト不変部分空間でのリフティングを用いたハンケル作用素，混合ハンケル・テプリッツ作用素の特異値公式
阪大・太田快人
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本論文では，ハンケル作用素，混合ハンケル・テプリッツ作用素の特異値ならびに特異ベクトルを与える公式をハミルトン行列を含んだ超越方程式の形で導出している．1入力1出力のインナー関数に対応したシフト不変部分空間の直交補空間となる左シフト不変部分空間を考えるとき，与えられた連続時間線形系と入出力関係が等価であり，左シフト不変部分空間に入出力値をとる離散時間線形系が存在する．これはサンプル値制御で用いられるリフトされた系の一般化である．ハンケル作用素または混合ハンケル・テプリッツ作用素のシュミット対に関する式をリフトされた系を用いて表現すると，離散時間の二点境界値問題となる．特異値に関する超越方程式は，この二点境界値問題に非自明な解が存在する条件として与えられ，特異ベクトルは，その非自明な解から構成される．本論文の方法の特徴は，すべての式の導出は基底に依存しない形で与えられること，ハンケル作用素や混合ハンケル・テプリッツ作用素の特異値問題と二点境界値問題との関連を明確にできること，が挙げられる．
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■ 集団の再利用に基づくGAによるカーナビゲーションのための動的経路探索
筑波大・ブイ・リエンT.H.，柏崎敦子，高橋宜久，狩野 均
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渋滞の多発する動的環境を対象として，遺伝的アルゴリズムを用いた実時間経路探索手法を提案する．実用的なカーナビにおいては，運転中に交通状況が変化した場合，つぎの交差点に至る前に新しい経路を探索し直す必要がある．通常用いられているダイクストラ法は，実時間問題には適用できない．本手法は，推奨経路上に渋滞が発生した場合，集団中に保持している別の解候補を用いて，新たな準最適解を生成するものである．バイパスなどの主要道路をなるべく通るという知識を探索に反映させるため，経路の集団とは別に主要道路の集団を生成する．経路の初期集団として，主要道路を含む経路のみを生成し，遺伝的操作により，準最適な主要道路の組み合わせを複数個発見する．また，道路の広さや曲がる回数などの運転の快適性を制約として表現し，探索に反映させる．本手法を全国ディジタル道路地図データベースに適用し，その有効性を確認した．
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■ 変化する環境への適応を目指したモジュール構造ネットワークによる音響診断
神戸大・小谷 学，宮田健雄，大阪教育大・小澤誠一神戸大・赤澤堅造
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これまでに，音響法による高精度な診断技術の確立を目指して，ニューラルネットワークの適用を検討しているが，実用化を目指すためには，長期間での診断に対する安定性・信頼性などが必要である．長期間に渡る診断では環境の変化によって，前もって収集できない暗騒音（正常音）や，種々の異常時の音が数多く発生すると考えられる．このような未知音に対して信頼性のある診断結果を得ることは困難であるので，未知音が発生したときの対処を検討することが重要なポイントとなる．そこで本報告では，環境の変化に適応できるような学習能力を持つ「診断ネットワーク」を新たに提案し，その診断能力を配管からのガス漏れを対象として評価することを目的としている．診断ネットワークはモジュール構造で，各モジュールには局所的な発火能力を持つガウシアンポテンシャル・ネットワークを用いた．石油精製プラントの種々の製造装置周辺で暗騒音とガス漏洩音を収集し，音の収集場所の変化を環境が変わった音と想定して，提案するネットワークの有効性を検討したところ，高精度な識別結果が得られることを示した．
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■ 一般化包絡分析法への双対アプローチ
香川大・尹 禮分，甲南大・中山弘隆，阪大・谷野哲三
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包絡分析法（DEA）は多入力－多出力の生産システムにおける生産体（DMUs）の相対的効率性を測定するための手法であり，Charnes-Cooper-Rhodesによって創案された．これまで，DEAに対して数多くのモデルが提案されてきたが，その中でも代表的なモデルとしてはCCRモデル，BCCモデル，FDHモデル等がある．これらのモデルでは，特定な優越性に基づいて効率性が判別され，CCRモデルでは比効率性，BCCモデルでは和効率性，FDHモデルではパレート効率性が得られる．一方，双対アプローチからみると，CCRモデルは与えられたデータ集合の凸錘，BCCモデルは与えられたデータ集合の凸包，FDHモデルはFDH（Free
Disposable Hull）をそれぞれの生産可能集合とし，優越性としてはパレート優越性をとることになる．著者らは従来のDEAを含むより一般化されたGDEA（General
DEA）を提案し，意志決定者の多様な価値判断を反映した効率性としてパラメトリックな優越性に基づいてα-効率性を定義した．
本論文ではGDEAの双対問題(GDEAD)を定式化し，入力の余剰や出力の不足を考慮してαD-効率性の定義を行い，双対アプローチからのGDEAと従来のDEAとの関係を考察する．最後に，例題を通じて問題(GDEAD)の最適解がもつ意味を明らかにし，DMUの間に成立する優越関係を把握できることを示す．
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■ ネットインバリアントを用いたルールベースシステムのエラー検証法
青山学院大・稲積宏誠，日立・大本周広
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知識ベースシステムにおいて，知識獲得によるルールベースの生成およびその管理は重要な問題である．この中でエラー検証は，エキスパートシステムの開発を通してルール集合の完全性と一貫性を評価するという意味においてルールベースシステムの実現可能性を高めるものとされている．一方，離散事象システムの表現・検証・設計ツールとして幅広く用いられているペトリネットを知識表現，特に記号論理表現や推論モデルに利用するための提案は数多くなされている．本稿では，それぞれのエラー構造の特徴がトランジション発火列に表われることに着目し，特にルールの連鎖構造からエラーの種類と位置を容易に特定することのできるエラー検証法を提案する．すなわち，ペトリネットの構造的な性質を把握する上で有効であるネットインバリアント，特にトランジション・インバリアントの性質を利用し，エラーの内容を特定し，その要因となっているルール連鎖を抽出するアルゴリズムを示す．これによって，どのルール連鎖がどのようにエラーに関与しているかが明確に示され，そこに示された部分ネットを解析することによってルールベースの改良や再構築にも寄与することができる．
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