非線形動特性を利用したマニピュレータの耐故障性向上に関する研究

利用非线性动态特性提高机械臂容错能力的研究

• 批准号: 16760356
• 负责人: 藤本 憲市
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: The University of Tokushima (2005)Anan National College of Technology (2004)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16760356/
• 关键词: 劣駆動マニピュレータ; 非線形動特性; カオス制御; 力学系の対称性; 合成制御系; 離散制御器

多関節マニピュレータにおいて一部のアクチュエータが故障したとしても,その故障マニピュレータに簡易な作業を続行させることができればマニピュレータの耐故障性が向上することと同じ効果が得られる。この観点から,本研究の目的は,劣駆動マニピュレータの非線形動特性を有効利用してアームの軌道制御法を構築することにある。そこで,劣駆動マニピュレータの一例として倒立振子を採用し,以下の項目について研究した。(1)制御器設計における計算量削減の検討振子の軌道は,振子の力学系に内在する無限個の不安定周期運動を利用して設計できる。ある不安定周期運動を1個の離散制御器で安定化する制御系を前年度に提案したが,その制御器の有効範囲(不安定周期運動の安定化可能領域)は非常に狭いことを示した。次いで,この問題を解決するためにn個の離散制御器を1/n周期ごとに切り替える合成制御系を提案し,安定化可能領域が拡大することを示した。しかしn個の離散制御器を全て設計するには多大な計算量が必要となり,この制御系をそのまま実機に実装することは実用的ではない。そこで本年度は,倒立振子の力学系に内在する対称性を離散制御器設計に有効利用することで,制御器設計にかかる計算量削減を図った。その結果,制御対象の不安定周期運動がある対称性を有し,かつ,制御器の数(n)が偶数の場合のみに限り,制御器設計にかかる計算量が半減できることを理論的に示した。(2)合成制御系における可制御性の検討上述の合成制御系において,制御対象の不安定周期運動が常に可制御となるかどうかについて検討した。この合成制御系は周期係数線形離散時関系となり,たとえn個の区分制御系が全て安定となるように個々の離散制御器が設計されたとしても,全体としての合成制御系が常に安定になるとは限らないことを示した。

Multi-joint joint joint The purpose of this study is to construct an orbit control method using the nonlinear dynamic characteristics of the differential motion. An example of the use of inverted oscillators is the following: (1)The design of the actuator reduces the computational effort to study the orbit of the oscillator and the use of infinite unstable periodic motions inherent in the mechanical system of the oscillator. A discrete controller for unstable periodic motion is proposed in the previous year, and the range of the controller is very narrow. Next, the problem is solved by n discrete controllers with 1/n cycles, and the synthesis control system is proposed to stabilize the possible field. How much calculation is necessary for the design of discrete controllers, and how much calculation is necessary for the design of discrete controllers This year, the inherent symmetry of the inverted oscillator's mechanical system has been utilized in the design of discrete actuators, and the calculation of actuator design has been reduced. As a result, the number of controllers (n) is limited in even cases, and the calculation quantity in controller design is reduced by half. (2)The synthetic control system can control the unstable periodic motion of the control object. This composite control system has a linear discrete time relationship with periodic coefficients. Each discrete control system is designed to be completely stable, and the entire composite control system is always stable and limited.

项目成果

倒立振子における力学系の対称性を利用した不安定周期運動の安定化制御器設計法

利用倒立摆动力系统对称性的不稳定周期运动稳定控制器设计方法

• 发表时间: 2005
• 期刊: 平成17年電気関係学会四国支部連合大会講演論文集
• 作者: Fumitake FUJII;Kenzo Wada;Ken'ichi FUJIMOTO;藤本 憲市
• 通讯作者: 藤本 憲市

倒立振子における不安定周期運動の安定化可能領域についての考察

倒立摆不稳定周期运动稳定区域的考虑

• 发表时间: 2005
• 期刊: 平成17年電気学会全国大会講演論文集 3
• 作者: Fumitake FUJII;Kenzo Wada;Ken'ichi FUJIMOTO;藤本 憲市;Ken'ichi FUJIMOTO;藤本 憲市
• 通讯作者: 藤本 憲市

Stabilization of Unstable Periodic Motion Existed in an Inverted Pendulum using Discrete Controllers

使用离散控制器稳定倒立摆中存在的不稳定周期运动

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proceedings of the 2005 RISP International Workshop on Nonlinear Circuit and Signal Processing
• 作者: Fumitake FUJII;Kenzo Wada;Ken'ichi FUJIMOTO;藤本 憲市;Ken'ichi FUJIMOTO
• 通讯作者: Ken'ichi FUJIMOTO

Design of Controllers based on Symmetry of Inverted Pendulum

基于倒立摆对称性的控制器设计

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proceeding of the 2006 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing
• 作者: Fumitake FUJII;Kenzo Wada;Ken'ichi FUJIMOTO
• 通讯作者: Ken'ichi FUJIMOTO