既約分解表現を用いた2自由度制御手法による外乱推定型適応サーボ系の研究開発

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ロボットの関節、IC製造装置等の位置制御サーボ系においては摩擦項や重力項等の外乱推定補償が不可欠である。本研究では、外乱モデルに含まれる未知パラメータの同定と外乱推定補償を同時に行い、正確な外乱推定補償が可能となる外乱推定型適応サーボ系の研究開発を行い、以下の成果を得た。1.伝達関数の既約分解表現を用いた2自由度制御系設計手法による適応制御系構成法を多入出力系に拡張し、特に、従来、構成が困難であった、入力数と出力数の異なる制御対象にしても、適応制御系構成法を得た。2.多入出力系の適応制御系の構成において事前情報として必要なインタラクターの推定アルゴリズムの開発を、伝達関数の既約分解表現を用いて行った。3.外乱補償に有効な手法といわれる、外乱を固定補償要素によって補償する固定補償要素適応制御則に対して、既約分解表現を用いた2自由度制御系設計手法を応用し、設計自由度が多く設計パラメータの決定手順の容易な構成法を求めた。4.既約分解表現を用いた外乱推定適応オブザーバの設計法の研究を行い、本構成法による外乱補償系の収束性を数学的に証明し、また、制御対象の強正実性を利用して、フィルタ次数の小さい構造の簡単な構成法を考案し、さらに、非最小位相系へも適用可能となるように修正した構成法も提案した。いずれの構成法も計算機シミュレーションにより有効性を確認した。5.既約分解表現による外乱推定適応オブザーバとその外乱補償制御則をプログラム化し、本研究室既設のダイレクトドライブサーボモータ実験装置をコンピュータによってオンライン制御実験を行い、従来のPIDフィードバック制御より、外乱の影響が低減された結果を得た。