固有振動数成分除去法を用いた残留振動制御に関する研究

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本研究では，天井走行クレーンの制御入力設計に固有振動数成分除去法を提案する．線形不減衰系について，有限時間作用する外力が系の固有振動数成分を持たないなら，外力が作用し終わったとき残留振動が生じない，という性質がある．この性質を非線形性や減衰を有する一般的な系の制御に応用した手法が固有振動数成分除去法である．この手法を天井走行クレーンのオープンループ制御に適用し，台車への制御入力のみで吊り荷の残留振動を抑制しつつ，指定時間で目的位置に搬送する手法の確立を目指す．本研究で実施を計画していた事項は，一つは多自由度系モデルに対する固有振動数成分除去法の有効性の検証，もう一つはロープ長さの変化を利用したアクチュエータへの負荷を軽減する手法の開発である．フックと吊り荷を模した二つの質点からなる二重振子型のクレーンモデルに対して提案手法を用いて残留振動を抑制できることを昨年度に検証した．本年度は二重振子の固有振動数の推定誤差に対するロバスト性の向上手法について検討を行った．二重振子型のモデルでは非線形性や減衰の影響を外力と捉えたみなし外力を2つ求め，それぞれから対応する固有振動数成分を除去することで残留振動の抑制を行った．そのみなし外力にさらに対象としている固有振動数まわりの成分も小さくする条件を新たに与えることで，ロバスト性を向上させられることを示した．さらにフックの位置がロバスト性に及ぼす影響を検討し，フックの位置が高くなるほどロバスト性は向上しにくいことを明らかにした．これらの成果により，実用時に生じうる問題を解決でき，より現実に即した制御が可能であることを示せた．