繰り返し同定の手法を用いたフレキシブルアームマニピュレータの防振制御

本研究では,制御性能を向上させるための効率的な同定法の確立を目的としている.そのために,フレキシブルアームマニピュレータの位置決め防振制御を例にとり,研究を進めている.システム同定の研究においては,同定用外部信号の最適設計法に関する研究を行った.これは,同定モデルと実際のシステムとの非構造的な誤差や外乱に対して,パラメータ同定結果に悪影響を及ぼさないような外部信号を求めるための研究である.その結果,十分な持続的励振性があり,かつ非構造的なモデル化誤差を励起しないような外部信号を求めることができた.これにより,制御性能の向上のために同定モデルの精度を定量化する評価関数を用いて外部信号の最適設計法を行うための準備ができた.フレキシブルアームの試作では,軽量のモータ,ギアボックスを選定し,なるべくアームのねじれ現象が生じにくい実験機を製作することができた.また,この2リンクのフレキシブルアームに対し,有限要素法を用いて集中定数のモデルを作成した.フレキシブルアームマニピュレータのアーム先端位置制御系の設計法を構築するために,1リンクタイプと,2リンクタイプの2通りの対象を用いた.いずれも高次振動モードを非構造的なモデル化誤差として考え,ロバスト制御系を構成している.前者に対しては,運動中のアームのたわみが等価的に固有振動数を変化させ,不安定現象を起こす可能性があることに着目し,ロバストな非線形制御系を設計し,良好な結果を得た.後者に対しては,肘関節により特性が大きく変動することに着目し,肘関節に応じたゲインスケジューリング制御系の設計を試みた.これは未だ満足な性能が得られていない.

本研究では,制御性能を向上させるための効率的な同定法の確立を目的としている.そのために,フレキシブルアームマニピュレータの位置決め防振制御を例にとり,研究を進めている.システム同定の研究においては,同定用外部信号の最適設計法に関する研究を行った.これは,同定モデルと実際のシステムとの非構造的な誤差や外乱に対して,パラメータ同定結果に悪影響を及ぼさないような外部信号を求めるための研究である.その結果,十分な持続的励振性があり,かつ非構造的なモデル化誤差を励起しないような外部信号を求めることができた.これにより,制御性能の向上のために同定モデルの精度を定量化する評価関数を用いて外部信号の最適設計法を行うための準備ができた.フレキシブルアームの試作では,軽量のモータ,ギアボックスを選定し,なるべくアームのねじれ現象が生じにくい実験機を製作することができた.また,この2リンクのフレキシブルアームに対し,有限要素法を用いて集中定数のモデルを作成した.フレキシブルアームマニピュレータのアーム先端位置制御系の設計法を構築するために,1リンクタイプと,2リンクタイプの2通りの対象を用いた.いずれも高次振動モードを非構造的なモデル化誤差として考え,ロバスト制御系を構成している.前者に対しては,運動中のアームのたわみが等価的に固有振動数を変化させ,不安定現象を起こす可能性があることに着目し,ロバストな非線形制御系を設計し,良好な結果を得た.後者に対しては,肘関節により特性が大きく変動することに着目し,肘関節に応じたゲインスケジューリング制御系の設計を試みた.これは未だ満足な性能が得られていない.