人工筋アクチュエータのロバスト制御

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05650230
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 香川 利春 東京工業大学, 工学部, 助教授 (50108221)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤田 壽憲 東京工業大学, 工学部, 助手 (70242279) ; 近藤 仁志 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (50178422) ; 原 辰次 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (80134972)
• Keywords: 空気圧システム / ロバスト制御 / ゴム人工筋アクチュエータ / 非線形制御 / モデリング / 線形化制御

Research Abstract

1.人工筋アクチュエータの体積変動など非線形性を考慮したモデルを作成した。特に力-変位特性にヒステリシス特性を考慮するころにより収縮量が適切に評価できるようになった。空気圧サーボ弁のラップ特性が人工筋アクチュエータの動作に大きく影響することが明らかになりラップ領域におけるモデルを導出した。これらのモデルの妥当性を実験により確認した。
2.空気圧システムにおいて非線形フィードバックによる線形化が理論的に可能であることが明らかになった。実験を通して厳密な線形化を用いる手法が空気のコンプライアンスおよびサーボ弁の流量特性など空気圧システム特有の非線形性の補償に非常に効果的であることを示した。また状態量として圧力より加速度をフィードバックしたほうが特性変動に対して強くなることがわかった。
3.ディジタルロバストサーボ系におけるサンプリング周期と制御性能の関係を制御対象が1次と2次系の場合について調べた。不安定な2次系ではサンプリング周期によりサーボ系の性能が急激に悪化するなど制御系を設計する上で有用な結果が得られた。現在、得られた知見の理論的な取り扱いについて検討している。
4.人工筋をアクチュエータとするサーボ機構を構成し、人工筋アクチュエータの力-変位特性の周波数による変化など制御系のパラメータ変動の大きさについて実験を行っている。これらの特性変動が明かになれば3の果を用いてサンプリング周期を決定しロバスト最適制御理論に基づき制御系を設計する予定である。これらの研究により空気圧システムの高性能化が図れるものと考えている。

Research Products

• [Publications] 香川利春: "人工筋アクチュエータを用いたパワーアシスト回路" 日本機械学会論文集(C編). 59. 2376-2382 (1993)
• [Publications] 香川利春: "人工筋アクチュエータの非線形モデル" 計測自動制御学会論文集. 29. 1241-1243 (1993)
• [Publications] 香川利春: "非線形補償による空気圧アクチュエータの制御" 日本機械学会ROVOMEC'93講演論文集. 1120-1123 (1993)
• [Publications] T.KAGAWA: "Modeling and Designing a Power Assist Circuit Using Artificial Muscle" Proc.of 1993 KOREA AUTOMATIC CONTROL CONFERENCE. 121-126 (1993)
• [Publications] T.KAGAWA: "Pressure Control Problems on a Rubber Artificial Muscle" Proc.of 4th J.Symp.on Fluid Cont.& Meas.63-68 (1993)