波動システム理論に基づく高度システムエネルギ変換

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本研究は、人間の行動空間を微細領域へと拡張するための高精度マクロマイクロスケール変換を伴う力触覚伝送技術について取り扱っている。微細領域における制御では、力覚伝送に必要不可欠である位置・力制御を高精度に達成する必要があり，それらを阻害する機械共振現象やセンサ・DA変換等に含まれるむだ時間を積極的に補償しなければならない。本研究では機械共振系を波動方程式によりモデル化することで高次振動補償器を設計することに加え、センサ等に含まれるむだ時間に関しても同様にむだ時間要素を用いた補償を行う。波動方程式によりモデル化された機械共振系は反射波を除去することで振動が抑制されるため、反射波を波動システムから除去する手法である反射波除去を本研究では中心技術としている。反射波除去は構造内にむだ時間を含んだ無限次元補償器であるため、実遅延の補償との統合も容易に実装可能である。本年度は、波動システムにおける力制御系およびバイラテラル制御系の構築法を明らかにした。力制御系においては反射波除去に加え、波動システムの先端に印加される外乱に対しロバストな制御となるよう波動オブザーバによる外乱除去法を示した。波動オブザーバによる外乱補償はむだ時間要素という無限次元要素を有しているため、従来の集中定数系の外乱補償と比較するとロバスト安定性の観点で優れている。また、バイラテラル制御においては、反射波除去を機械共振系に適用することで、機械共振系のバイラテラル制御問題は通信遅延系のバイラテラル制御問題へと変換可能であることを明らかにした。加えて、位置・力制御系に干渉が生じないモード座標変換について検討を行った。座標変換においてもむだ時間要素を適切に活用することでモード空間における位置・力制御の非干渉化が可能であることを確認した。以上の研究で得られた知見は2件の国際学会として成果へと結実することができた。