Perfect Tracking Control by PWM-Type Input

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モーションコントロールの制御対象として取り扱うことの多い二重積分系は，零次ホールド離散化すると不安定零点を生ずる。しかし，申請者らの最近の研究により， PWM（Pulse width modulation）型入力系の場合，PWMパルスの生成方法を工夫すると，その不安定零点を安定化できることがわかった。そこで本研究では，PWM型入力系において安定な逆モデルに基づく完全追従制御を達成するための具体的な設計法を確立することを目的とする。我々が提案した，PWMパルスの中心をサンプリング周期の前方に固定することで不安定零点を安定化する従来法は，生成できるパルス幅が制約され，制御入力が有効に活用できないという欠点があった。そこで，二重積分系において，パルスの立ち上がり時刻をサンプリング周期の始めに固定し，パルス立ち下がり時刻を可変とする方法を提案した。この方法では，フィードフォワード制御器が時変系となるが，パルス幅の制約を一切受けないという利点がある。次に，制御対象が４次の高次系において，入出力の取り方と厳密線形化モデルの離散化零点の安定性について考察し，離散化零点が安定となる場合を明らかにした。提案法の有効性を検証するため，提案法をレーザ加工機の心臓部で用いられるガルバノスキャナの高速・高精度な角度制御に適用し，シミュレーションで制御性能を評価した。その結果，零位相差追従制御（ZPETC）などの既存の方法に比べて，目標値追従性能が向上することを確認した。上記成果の一部は，この分野で国際的に著名な学術誌にすでに掲載されている。今後は，実機実験を通してその有用性を検証する。