T-Sファジィシステムに基づくロボットマニピュレータのデータ駆動制御
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22K04028
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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 20020:Robotics and intelligent system-related
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
弓場井 一裕 三重大学, 工学研究科, 教授 (10324542)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | データ駆動型制御器設計法 / T-Sファジィシステム / 応答推定法 / ２自由度ロボットマニピュレータ / データ駆動制御 / T-Sファジイシステム / ロボットマニピュレータ / 非線形システム |
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| Outline of Research at the Start |
本研究ではロボットマニピュレータの制御に着目し，その制御則の導出を，ロボットマニピュレータから得られるデータであるセンサ情報に基づいて構築することを目指す。従来のデータ駆動型制御器設計法に関する研究は線形システムを想定しており，ロボットマニピュレータのような非線形システムへの適用はこれまで取り組まれていなかった。本研究の成果により，データ駆動型制御器設計法がロボットマニピュレータのような非線形システムへ拡張されれば，より実用性の高い設計法として産業への貢献が期待できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在，数式モデルが未知であり，入出力データのみの情報が得られている制御対象に対し，設計されるべき任意の制御器を与えた場合のフィードバック制御系の出力を推定する手法について研究を進めている。データに基づく制御器設計法において，制御対象の数式モデルを持たないため設計された制御系の応答がどのような応答を示すか実装してみなければわからない。しかしながら，設計された制御器の性能を評価するためにはフィードバック制御系の応答は必要不可欠であり，本研究において設計を行う制御器を評価する手法について，フィードバック制御系の応答の推定は重要な課題となる。この課題に対し，2023年度においては2自由度制御系の応答の推定や二慣性共振系の応答の推定について取り組んできた。2自由度制御系の応答推定については線形システムを前提とした推定となっているが，ロボットマニピュレータのようなメカニカルシステムでは摩擦などの非線形摩擦が存在し，線形システムを前提とした応答推定法では推定精度に問題が生じた。そこで，摩擦の影響を陽に考慮した推定法を導入することで，マニピュレータなどのメカニカルシステムにおいても高精度に応答の推定を可能とし，実際の制御系の応答と推定された応答が高い一致を示すことを確認した。また，2自由度マニピュレータのように動特性自体に強い非線形を有している制御対象においても応答推定が可能となるように，複数の動作点において事前に得られた入出力データを用いてデータベースを構成し，それぞれのデータベースに応じた応答推定を行う。そして，現時刻において得られる入出力データに基づき，各データベースとの間の類似度を算出し，その類似度を重みとして各データベースにおいて推定された応答との重みづけ和を求めることで非線形システムの応答の推定を可能としている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
制御器を設計する最適化問題を記述し，制御器を設計した後に，設計された制御器が示す性能を評価する必要がある。通常の制御器設計問題においては制御対象に対して微分方程式による動特性の情報や，伝達関数・状態空間表現などの数式モデルなどが分かっており，設計された制御器の性能の評価が可能となる。しかし，本研究では制御対象に関する情報は入出力データ以外の情報は得られていないという前提から，データを用いて制御器もしくは制御系の性能を評価する必要があり，この手法についての開発が必ようとなったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
制御器もしくは制御系の性能をデータを用いて推定する手法について検討を行い，2自由度マニピュレータなどの非線形システムに対しても完全ではないものの応答の推定が可能であることを確認した。今後は応答推定法とデータを用いた制御器設計法を組み合わせ，設計と評価を繰り返し，良好な制御器の設計を行う。また，設計された結果を実験により検証する予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(14 results)
