高効率ロバストな自励駆動制御系の解析・設計に関する研究

高效鲁棒自激驱动控制系统分析与设计研究

• 批准号: 14750375
• 负责人: 忻 欣
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Okayama Prefectural University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750375/
• 关键词: 自励振動制御; ロバスト制御; エネルギー制御法; 劣駆動システム; リアプノフ安定性; アクロバットロボット; 2自由度システム

本研究では,体操選手の鉄棒運動を模擬した2つのリンクからなる劣駆動ロボット(Acrobot)に対して,逆上がり倒立,大車輪運動,宙返り着地を実現する特異姿勢(制御不能となる姿勢)の存在しない制御則の開発に成功し,劣駆動アクロバットロボット実機による振り上げ・安定化制御に成功した.本年度の主な研究成果としては,以下のものを挙げる.1.初期角運動量を有する2リンク浮遊ロボットの姿勢制御問題に関する研究初期角運動量を有する2リンク浮遊ロボットを対象とし,与えられた初期姿勢から有限時間後に目標姿勢を通過させる制御問題に対して,従来の制御則には,特異点が存在することや,収束が大域的に保証されないことなどの問題点があった.さらに,ほとんどの制御則は角速度によるものであるため,実際応用に不向きである.そこで,我々は特異点が存在せずかつ大域的に収束が保証される加速度入力による制御則の設計法を提案し,上記の姿勢制御問題を完全に解決した.2.エネルギー制御法によるAcrobotの振り上げ制御則の設計・解析リアプノフ安定性理論に基づき,エネルギー制御法による2リンク劣駆動鉄棒ロボットAcrobotの振り上げ制御則を開発し,エネルギーの収束性とAcrobotの動きに関する解析を理論的に解明すると共に,振り上げ制御を大域的に成功させるための制御パラメータに条件を与え,エネルギー制御法がAcrobotの振り上げ制御に有効であることを理論的に示した.3.劣駆動アクロバットロボットの実機検証Acrobotに対して,シミュレーションによる制御則の検証はあっても,実機を用いた研究は少ないようである.そこで,Acrobotの姿勢制御問題を理論と実機検証から研究することを目的として,Acrobotの実機製作を試み,よく用いられるベルト駆動方式で第2関節のみを駆動する2リンク劣駆動ロボットを製作し,提案したエネルギー制御法による振り上げ制御則で実機実験による逆上がり倒立制御に成功している.

This study is aimed at the successful development of the control principle for the existence of special postures (controlled postures) in the simulation of iron rod movement of gymnasts, and the successful control of vibration and stabilization of iron rod movement in the simulation of iron rod movement of gymnasts. The main research results of this year are as follows: 1. Initial angular motion is related to the attitude control problem of the floater. 2. Initial angular motion is related to the attitude control problem of the floater. The problem points of the guarantee of the large domain of the bundle are as follows. The speed of rotation is the same as the speed of rotation. 2. The design and analysis of acrobot vibration control rules based on stability theory and control rules based on vibration control rules are developed. The analysis of acrobot's behavior in theory shows that there are some conditions for acrobot's behavior in theory. 3. The analysis of acrobot's behavior in theory shows that there are some conditions for acrobot's behavior in theory The machine is used for research. In this paper, the problem of acrobot posture control is studied theoretically and experimentally. The purpose of this study is to try out the acrobot's mechanism, and to make the acrobot's posture control method successful.

项目成果

VEHICLE STEERING CONTROL BASED ON ESTIMATION OF EQUIVALENT INPUT DISTURBANCE

• DOI: 10.3182/20050703-6-cz-1902.01903
• 发表时间: 2005
• 期刊: IFAC Proceedings Volumes
• 作者: Jinhua She;Xin Xin-Xin;Y. Ohyama;Min Wu;Hiroyuki Kobayashi

Xin Xin(忻欣), Tsutomu Mita, Masahiro Kaneda: "The posture control of a 2-link free flying Acrobot with initial angular momentum"IEEE Transactions on Automatic Control. 49・7(掲載予定). (2004)

Xin Xin、Tsutomu Mita、Masahiro Kaneda：“具有初始角动量的 2 连杆自由飞行 Acrobot 的姿态控制”IEEE Transactions on Automatic Control（即将出版）。

New analytical results of the energy based swinging up control of the Acrobot

• DOI: 10.1109/cdc.2004.1428728
• 发表时间: 2004
• 期刊: 2004 43rd IEEE Conference on Decision and Control (CDC) (IEEE Cat. No.04CH37601)
• 作者: Xin Xin-Xin;M. Kaneda

忻欣, 兼田雅弘: "エネルギー制御法による二重倒立振子の振り上げ制御システムに関する解析"計測自動制御学会論文集. 39・9. 835-840 (2003)

Yin，Masahiro Kaneda：“使用能量控制方法的双倒立摆摆动控制系统的分析”仪器与控制工程师学会学报 39・9（2003）。

Tsutomu Mita, Taek-Kun Nam, Xin Xin: "Sliding mode control for invertible systems based on a direct design of interactors"Asian Journal of Control. 5・2. 242-250 (2003)

Tsutomu Mita、Taek-Kun Nam、Xin Xin：“基于交互器直接设计的可逆系统的滑模控制”《亚洲控制杂志》5・2（2003）。