多軸高速同期制御システムの開発

本研究では,応答特性の著しい改善を目的として導入したアダプティブフィードフォワードコントローラおよび自己調整ファジイフィードフォワードコントローラを用いた単軸システムを多軸システムに拡張し,軸間の同期化誤差を導入した多軸同期システムの構成,制御アルゴリズムについて検討した。その結果,以下の点を明らかにした。1.多軸同期システムの理論的検討結果から次の点を明らかにした。(1)動特性の大幅に異なる複数の駆動軸を,定常状態のみならず過渡状態においても高速に同期化するために必要な制御システム構成の理論的検討結果から,同期化誤差の導入が有効である。(2)多軸システムの同期化誤差を算定する同期化コントローラとして,マスタースレーブ方式,リング方式,クロス方式の各構成が可能である。このうち,クロス方式はコントローラの構成が多よりも複雑となるものの最も強い同期化特性を示す。(3)提案した同期化コントローラはアダプティブフィードフォワードコントローラを用いたシステムばかりでなく自己調整ファジイフィードフォワードコントローラを用いたシステムに対しても有効である。2.直流サーボモータを用いた多軸システムの実測結果より,以下の点を明らかにした。(1)各軸出力は,駆動軸の動特性が大幅に異なるにもかかわらず適応初期段階から一致しつつ規範入力に漸近する。この結果は,同期化コントローラにより各軸動特性の違いが補償されることを意味しており,過渡状態における高速な同期化が実現される。(2)適応が終了した段階で,各軸出力は規範入力に良く追従しており,追従特性の著しい改善が図れる。(3)外乱入力により,任意の軸の出力が変化した場合も,他の軸の出力が変化することにより高速な同期化が実現される。以上の結果から,同一規範入力に対する高速多軸同期システムを構成できることが明らかとなった。同システムは一般産業分野で有用であり,今後,同システムの応用研究を進めるとともに,高速多軸協調システムに拡張する予定である。

本研究では,応答特性の著しい改善を目的として導入したアダプティブフィードフォワードコントローラおよび自己調整ファジイフィードフォワードコントローラを用いた単軸システムを多軸システムに拡張し,軸間の同期化誤差を導入した多軸同期システムの構成,制御アルゴリズムについて検討した。その結果,以下の点を明らかにした。1.多軸同期システムの理論的検討結果から次の点を明らかにした。(1)動特性の大幅に異なる複数の駆動軸を,定常状態のみならず過渡状態においても高速に同期化するために必要な制御システム構成の理論的検討結果から,同期化誤差の導入が有効である。(2)多軸システムの同期化誤差を算定する同期化コントローラとして,マスタースレーブ方式,リング方式,クロス方式の各構成が可能である。このうち,クロス方式はコントローラの構成が多よりも複雑となるものの最も強い同期化特性を示す。(3)提案した同期化コントローラはアダプティブフィードフォワードコントローラを用いたシステムばかりでなく自己調整ファジイフィードフォワードコントローラを用いたシステムに対しても有効である。2.直流サーボモータを用いた多軸システムの実測結果より,以下の点を明らかにした。(1)各軸出力は,駆動軸の動特性が大幅に異なるにもかかわらず適応初期段階から一致しつつ規範入力に漸近する。この結果は,同期化コントローラにより各軸動特性の違いが補償されることを意味しており,過渡状態における高速な同期化が実現される。(2)適応が終了した段階で,各軸出力は規範入力に良く追従しており,追従特性の著しい改善が図れる。(3)外乱入力により,任意の軸の出力が変化した場合も,他の軸の出力が変化することにより高速な同期化が実現される。以上の結果から,同一規範入力に対する高速多軸同期システムを構成できることが明らかとなった。同システムは一般産業分野で有用であり,今後,同システムの応用研究を進めるとともに,高速多軸協調システムに拡張する予定である。