柔軟構造系上に搭載された柔軟マニピュレータの運動と振動の同時適応制御(姿勢変動に対するフィードバック補償器のロバストゲインスケジュール)

安装在柔性结构系统上的柔性机械臂的运动和振动的同步自适应控制（针对姿态波动的反馈补偿器的鲁棒增益方案）

• 批准号: 08750262
• 负责人: 西村 秀和
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750262/
• 关键词: 位置決め制御; 振動制御; 柔軟構造物; 適応制御; ロバスト制御; ゲインスケジュール; モデリング; 非線形性

当該研究では,柔軟構造系上に腰回り方向に自由度を有し,回転自由な振子が取り付けられたマニピュレータを搭載したタワークレーン形状の実験モデルを制御対象とし,マニピュレータの腰回り方向のテンドン制御により,柔軟マニピュレータの位置決め制御を行うと同時に柔軟構造系に生じる並進振動と振子の振れの制御を行った.特にマニピュレータの姿勢変動および振子長さ変動に適応したフィードバック補償器の最適なゲインスケジュールを設計しロバスト制御性能を向上させることを目的とし,まず,非線形性を考慮した厳密なモデリングを行った.柔軟構造系の振動特性は有限要素モデルを用いて解析し,運動方程式を導出し,この数学モデルに対して,制御系設計のためのモデルの線形化および低次元化を施した.さらにマニピュレータの姿勢変動および振子長さ変動に適応したゲインスケジュールの最適設計を線形行列不等式に基づくH_∞制御により行い,モデルの非線形性を考慮した数値シミュレーションによって本制御手法の妥当性を確認するとともに,モータの制御トルクが制御実験に用いるACサーボモータに対して妥当な数値となっていることを確認した.つぎに,実験モデルの設計・製作を行い,製作された実験モデルを実験モード解析することによりモデリングの妥当性を検証した.制御実験ではDSP(Digital Signal Processor)内に数値計算によって設計されたゲインスケジュール制御器を実装し,まず,固定制御器で柔軟構造系の振動制御と柔軟マニピュレータの位置決め制御,振子の振れ止め制御が同時に行われることを確認し,さらに振子長さ変動に対するゲインスケジュール制御器による有効性およびロバスト性を検証した.今後は,マニピュレータに腰回り方向の回転自由度を与え,さらに,マニピュレータの多リンク化を行い,3次元空間でのゲインスケジュール位置決め・振動の同時制御および2自由度制御系設計を行う予定である.

When the soft structure system has a degree of freedom in the waist direction, the vibration of the oscillator is controlled by the vibration of the oscillator. The optimal design of the compensator is to improve the control performance of the oscillator. The vibration characteristics of soft structural systems are analyzed by finite element method, the equations of motion are derived, and the mathematical model is applied to the design of control systems. The optimal design of linear matrix inequality for basic H_∞ control is determined by considering the nonlinearity of the matrix. The control system is used to determine the appropriate number of AC signals. In the meantime, the design and production of the real monitor are in progress, and the produced real monitor is analyzed by the real monitor to verify the appropriateness of the monitor design. Digital Signal Processor (DSP) is used to calculate the numerical value of the controller. The controller is installed in the fixed controller. The vibration control of the flexible structure system is soft. The position of the controller is determined. The vibration control of the oscillator is performed simultaneously. The vibration control of the oscillator is confirmed. The vibration control of the oscillator is performed in the fixed controller. From now on, the degree of freedom of rotation in the direction of waist and back is determined by the design of multi-dimensional space and simultaneous control of vibration.