油圧アームの非線形動力学の特徴を駆使したモデル予測制御高速化

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変化の遅い系(例：化学プラント)への実装から変化の速い系(例：剛体アーム)への実装へと高速化が進展するモデル予測制御には，対人・対物安全性保証のため，油圧アームへの実装が期待されている（例えば，米国の著名な油圧ロボットでも，特異摂動を介して，モデル予測制御が実装されている）．本研究の目的は，油圧アームの非線形動力学の特徴を駆使して，非線形圧力ダイナミクスの近似を介さず「厳密に，かつ，高速に，」モデル予測制御の油圧アームへの実装を解決する提案解法の有効性を実験的に明らかとすることである．本年度は，４個の手順①から手順④までから構成される提案解法による高速化（汎用計算機を用いた非線形モデル予測制御器の閉ループ系制御実験）と装置製作（２自由度）を達成した．実装された汎用計算機は非線形圧力ダイナミクスを無視していないにも関わらず，視覚検出器（カメラ）と接続可能であり，かつ，油圧アーム実機は全て市販の構成要素（ピストン，弁，配管など）を有するため，汎用性の点でも（世界的に比較しても）非常に有利と期待される．なお，４個の手順は以下の通りである．手順①：等価変換（圧力より変化の遅い量への座標と入力変換・ハミルトン関数置換），手順②：切り離し（近似を介さず厳密に，制御対象を４次系から３次系に低次元化），手順③：積分器同一視　(近似を介さず厳密に，制御対象を３次系から２次系に低次元化)，手順④：目的関数を含む無次元化(近似を介さず厳密に，制御器の時間と状態を無次元化)．