海洋調査用曳航式観測ロボットの高精度運動制御に関する研究

海洋研究用拖曳观测机器人高精度运动控制研究

• 批准号: 06750955
• 负责人: 山口 悟
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Kyushu 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: 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-06750955/
• 关键词: 海洋調査; 曳航体; PID制御; 最適制御; 数値シミュレーション; 水中ロボット

今年度に行った、海洋調査用曳航式観測ロボットの高精度運動制御に関する研究で、新たに得られた知見等について以下に示す。まず始めに、現在当研究室で開発中の曳航式観測ロボットを研究の対象として、運動制御を行うためのアクチュエータ機構を含めた制御システムの設計を行った。ロボットの姿勢と運動を制御するための制御力は可動翼によって得るものとして設計を行い、システムの制御性能を数値シミュレーションにより検討した。その結果以下の知見を得た。1.最適制御理論に基づいて設計された制御系により、ロボットの姿勢を高精度に保った状態での深度変更が可能である。2.深度変更のための翼角変化の直後には、翼軸に非常に大きな揚力とモーメントが作用するため、高精度に姿勢を保持するためには、翼に十分な動力原が必要である。次に、開発された制御系の有効性を確認するために、日本海における海洋実験でロボットの運動試験を実施し、得られたデータを解析した。その結果、以下の考察を得た。1.PID制御による制御系でロボットの姿勢保持および運動制御が可能であり、設計した制御系は海洋観測に必要な精度を有する。2.実験結果と数値シミュレーションの比較の結果、設計に用いたシミュレーションプログラムは高い精度を有することが確認された。3.PID制御による運動制御では、深度変更時に縦揺運動などのロボットの姿勢を同時に制御することが困難なため、より高精度な姿勢の保持が必要とされる観測には、最適制御等の多入力多出力系のシステムを容易に取り扱える制御理論が必要である。

This year's research and new findings on high-precision motion control for marine survey are shown below. In the beginning, now, the development of the research room, the research of the object, the movement control, the development of the mechanism, the design of the control system The control force of the movable wing is obtained from the design of the movable wing, and the control performance of the movable wing is discussed. The following results were obtained. 1. The optimal control theory is based on the design of the control system, the attitude of the control system, the high accuracy of the control system, the depth of the control system, and the possibility of the control system. 2. The depth of the wing is changed, the wing angle is changed, the wing axis is changed, the lifting force is changed, the attitude is changed, and the wing axis is changed. The analysis of the effectiveness of the development control system was carried out in the Sea of Japan. The results of the investigation are as follows. 1. PID control system has the necessary accuracy for the attitude maintenance and motion control. 2. The results of the comparison of the numerical values and the design parameters are confirmed. 3. PID control: motion control, depth control, motion control, attitude control, simultaneous control, difficult control, high precision control, attitude control, etc.

项目成果

W.Koterayama,S.Yamaguchi et al.: "Field Experiments on an Intelligent Towed Vehicle“Flying Fish"" Proceedings of the Fifth International Offshore and Polar Engineering Conference. (発表予定).

W.Koterayama、S.Yamaguchi 等：“智能拖曳车“飞鱼”现场实验”第五届国际近海与极地工程会议论文集。（待提交）。

W.Koterayama,S.Yamaguchi et al.: "A Numerical Study for Design of Depth,Pitch and Roll Control System of a Towed Vehicle" Proceedings of the Fourth International Offshore and Polar Engineering Conference. Vol.II. 337-344 (1994)

W.Koterayama，S.Yamaguchi 等：“拖曳车辆深度、俯仰和横滚控制系统设计的数值研究”第四届国际近海和极地工程会议论文集。