| Project/Area Number |
20K04554
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21040:Control and system engineering-related
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| Research Institution | Okayama Prefectural University |
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Principal Investigator |
Xin Xin 岡山県立大学, 情報工学部, 教授 (70293040)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 劣駆動系 / タワークレーン / 振り止め制御 / 非線形制御 / エネルギー制御法 / 安定性解析 / クレーン / 劣駆動システム / 振れ止め制御 / 安定化制御 / ロバスト制御 |
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| Outline of Research at the Start |
タワークレーンの制御には、安全性を維持し、高速・正確な吊り荷の位置決めを実現しつつ、過渡時の吊り荷の振動と残留振動を抑制することが重要であるが、その滑車の並進運動とアームの回転運動のみで、非駆動である吊り荷の位置決めと揺れの制御に多くの挑戦的課題がある。本研究では、タワークレーンを対象とし、その非線形動特性や構造を活かして、その状態制約を考慮した最適軌道計画をするとともに、最適軌道への不確かなパラメータと外乱を考慮したロバストな適応追従制御、吊りロープの柔軟性を考慮した非線形制御に関する設計・解析法を構築し、その妥当性・有効性を実機実験により検証する。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, based on the principal investigator's experience in designing and analyzing nonlinear control systems for multi-degree-of-freedom underactuated robots, a trajectory tracking control rule was designed using a composite signal combining actuated and unactuated variables, leveraging the nonlinear dynamic characteristics and structure of tower cranes. This control rule was used to analyze crane operations and confirm that the objectives of trajectory tracking control were achieved. Furthermore, through experiments, it was demonstrated that the proposed control rule effectively suppresses payload oscillation and allows for precise jib positioning. Additional researches were conducted on damping control and controllability in other underactuated systems, establishing design and analysis methods for damping controls that minimize the real parts of the poles in closed-loop systems.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究は、自由度と制御入力数の差が2である高劣駆動度のタワークレーンを対象とし、非線形制御理論の構築と実機検証を行った。また、他の劣駆動システムにおける振り止め制御や可制御性に関する研究も行い、閉ループシステムの代表極の実部を最小化する振り止め制御の設計・解析方法を確立した。この成果は他の高劣駆動度のシステムや非線形性が強い様々な対象の高性能制御にも波及効果があると確信される。
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