冗長自由度を有する超精密位置決めシステムの制御系設計法

冗余自由度超精密定位系统控制系统设计方法

• 批准号: 06750137
• 负责人: 佐藤 海二
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 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: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06750137/
• 关键词: 位置決め; 最適制御; 粗微動機構; ボールねじ; 圧電素子

冗長自由度を有する機構を用い,超精密かつ高速な位置決めシステムを実現することを目的に,下記のことを行った.なお購入した解析用コンピュータは,実験データの解析等に使用した.1.最適制御理論の適用本研究の対象となる冗長自由度を有する機構は,粗動機構と微動機構から構成され,本質的に多入力多出力系である.したがって,冗長自由度を有するという利点を生かすためには,従来のようなPID制御系ではなく,状態フィードバック制御系を構成すべきであると考え,本年度は,最適制御理論に基づく1型のサーボ系を構成し,粗動機構,微動機構の制御系を,1個の最適制御系により位置制御を行った.2.送りねじと圧電素子を用いた位置決めシステムの試作電磁モータ,ボールねじを駆動機構とする粗動機構と,圧電素子と弾性ヒンジ機構からなる微動機構よりなる位置決めシステムを試作した.3.機構のモデル化と動的パラメータ同定試作したシステムには,機構の摩擦,アクチュエータの飽和等の非線形特性を有するが,本年は,機構を簡単な線形モデルで近似し,最適制御系設計に使用した.数種の動的パラメータは,モデルと機構の動特性の測定結果を利用して同定した.4.試作機構の超精密位置決め実験最適制御系を設計し,試作機構の超精密位置決め実験を行った.粗微動機構を同時に駆動する効果を調べるために,立ち上がりがほぼ等しい粗動機構のみの位置制御実験も行った.その結果,粗動機構と微動機構を同時に駆動することにより,オーバーシュートのない高精度な位置決めが実現できることを確認した.ただし本年はアクチュエータの飽和の影響を受けないようにコントローラを設計したため,位置決め時間がやや長く,今後改善する必要がある.

Long degree of freedom has been used in the mechanism, ultra-precision high-speed position determination, and the following is recorded. 1. The optimal control theory is applied to the object of this study. There are redundant degrees of freedom in the mechanism, coarse motion mechanism and fine motion mechanism. PID control system, state control system, optimal control theory, structure control system, coarse motion mechanism, fine motion mechanism control system 1. The optimal control system for the position control operation. 2. The transmission of the voltage element to the position control operation. 3. The transmission of the voltage element to the position control operation. 4. The transmission of the voltage element to the position control operation. 5. The transmission of the voltage element to the position control operation. 6. The transmission of the voltage element to the position control operation. 7. The transmission of the voltage element to the position control operation. 8. The transmission of the voltage element to the position control operation. 9. The transmission of the voltage element to the position control operation. 8. The transmission of the voltage element to the position control operation. 9. The transmission of the voltage element to the position control operation. 9. The transmission of the voltage element to the position control operation. 8. The transmission of the voltage element to the position control operation. 9. The transmission of the voltage element to the position control operation. 9. 10. The transmission of the voltage element to the position control operation. 9. 10. 10. The transmission of the voltage element to the position control operation. 9. 9. 10. The transmission of the voltage element to the position control operation. The non-linear characteristics such as saturation and saturation are not available. This year, the mechanism is simplified and linear. The optimal control system design is used. 4. Ultra-precision position determination of test mechanism. Design of optimal control system. The coarse motion mechanism is operated simultaneously, and the position control mechanism is operated vertically. As a result, the coarse motion mechanism and the fine motion mechanism are simultaneously moved, and the high precision position determination is realized. This year, the impact of saturation is affected by the design of the project, the location of the project is determined by the time, and the improvement is necessary in the future.