協調目標値設計とそのメカニカルシステムへの応用

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ロボットの経路制御、工作機械の形状切削制御などメカニカルシステムの制御を行う場合には、トータルシステムとしてはサーボ系の構成のみならず、そのサーボ系に与えられるべき目標値の設計も重要な要素となる。しかし、従来は制御系の設計については種々議論されているが、その制御系に加える目標値の設計については余り関心が払われていない。本研究ではこのような観点から制御系の特性を考慮した実時間の仮想目標値設計法を提案した。これは従来のように制御系と目標値をそれぞれ独立に設計するのではなく、制御系の特性を考慮しながらこれと協調して、本来の目標値への追従性を改善するような仮想目標値を実時間で設計するものである。この仮想目標値は制御系の情報を用いて、オンラインでフィードバック的に設計されるため、パラメータ変動や外乱にも対処可能となる。また様々な制御系に追加的に用いることができ、設計が容易であるという特長を持つ。本研究ではこの実時間仮想目標値をエアスライドリニアモータの外乱抑制制御や3リンクDD(ダイレクトドライブ)ロボットの経路制御に応用し、その有効性について実験的に検討を行った。そして実時間仮想目標値を用いることにより、ゲイン特性や位相特性が大幅に改善され、時間応答や経路応答に対しても大きな効果が得られることを確認した。