分布定数系に基づいた柔軟ロボットマニピュレータのロバスト適応制御

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産業用や宇宙用の機器の高速化・軽量化に伴い、柔軟性を考慮したメカニカルシステムの制御が大きな問題となっている。柔軟メカニカルシステムの物理パラメータの不確実性や先端負荷の変動に対するロバストな制御系の設計は重要な問題である。本研究では分布定数系に基づいた制御則を提案し、シミュレーションによりその有効性を検証した。まず、鉄鋼の圧延プロセスを移動速度が変化する柔軟ビームと端点アクチュエータとしてモデル化し、拡張ハミルトンの原理を用いて、動力学方程式を導出した。得られた非線形時変モデルに基づいて、リアプノフの方法を用いて、閉ループ系を指数安定化し振動抑制を実現する境界制御則を導出した。その有効性をシミュレーションにより検証した。次に、鉄鋼の圧延プロセスをモデル化した移動速度が変化する柔軟ビームにタッチロールアクチュエータによる張力が働く場合の動力学モデルを非線形オイラーベルニューイ梁としてモデル化した。リアプノフの方法を用いて、適応ロバスト制御則を構築し、閉ループ系の安定性を証明した。その有効性をシミュレーションにより検証した。最後に、鉄鋼の圧延プロセスをモデル化した移動速度が変化する柔軟ビームに対して、正実な伝達関数を用いた振動抑制制御系を構築した。閉ループ系の漸近安定性を証明し、提案制御系の有効性をシミュレーションにより検証した。