1993 Fiscal Year Annual Research Report
逆問題を応用したロバストサーボ系設計法の開発と磁気浮上制御への応用に関する研究
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05650411
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
藤井 隆雄 九州工業大学, 情報工学部, 教授 (70029510)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
辻野 太郎 九州工業大学, 情報工学部, 助手 (00227406)
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| Keywords | 磁気浮上制御 / ロバスト制御 / 多変数制御 / 非干渉制御 / サーボ系 / 最適制御 / 最適制御の逆問題 / ILQ設計法 |
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| Research Abstract |
本研究課題の目的の一つは、申請者らが提案したロバストILQ設計法を「磁気浮上制御問題」に適用し、その有効性と問題点を明かにし、必要に応じて設計法の改良を行うことにある。そのため本年度は,当初の研究計画である(1)磁気浮上装置とその制御システムの製作,(2)磁気浮上系のモデリングと制御系設計,(3)制御の実施と評価,(4)設計法の改良,を実施に移した。(1)については,3組の電磁石と駆動電源およびY字型鉄片(浮上体)から成る磁気吸引浮上装置を製作した。また制御システムは,観測装置を渦電流式変位センサーで,制御装置をPC-9800,AD/DAボードとトランスピュータで構成した。(2)については,まず駆動電源,電磁石,浮上体とセンサーから成る磁気浮上系の線形状態空間モデルを作成した。つぎに,ロバストILQ設計理論に基づき設計用CADを作成し,それを利用して浮上と姿勢制御を目的としたサーボ系を設計した。(3)については,(2)で得られた制御を実施した際に,センサーノイズによってモデリング時に無視した振動モードが励起され,それが場合によって不安定現象を引き起こすことが判明した。そこでこの振動モードの固有周波数帯域を測定し,この付近で観測雑音の影響をできるだけ抑えるように設計パラメータを選定した。その結果,浮上体の振動がおさまり,非常に安定な浮上および姿勢制御に成功した。特に姿勢制御については,センサーの測定限界まで浮上体を変位させても,制御系は安定に動作し,本制御系が非線形性や動作点の変動に伴うモデル化誤差に対し,非常にロバストな制御系であることが実証された。最後に(4)については,今回の制御対象と制御目的に関しては,特に適用上の問題点は認められなかった。しかし,今後予想される適用範囲の拡大を考慮して,ロバストILQ設計法の基礎となるILQ設計理論について制御対象と目標入力の適用範囲を拡張した。
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[Publications] 藤井 隆雄: "多変数磁気浮上系のロバスト非干渉制御" 第22回 制御理論シンポジウム 資料. 97-102 (1993)
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[Publications] 村田 義和: "Y字型鉄片の磁気浮上制御" 第32回 計測自動制御学会学術講演会予稿集. 495-496 (1993)
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[Publications] 末松 健一: "ILQ設計法によるY字型鉄片の磁気浮上制御-非線形性の緩和-" 第12回 計測自動制御学会九州支部学術講演会予稿集. 175-178 (1993)
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[Publications] T.Fujii: "Multivariable Control of a Magnetic Levitation System with a Y Shape Iron Plate" Proc.of 3rd IFACSymp.on Advances in Control Education. (1994)
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[Publications] 藤井 隆雄: "ILQ最適サーボ系設計法の一般化-参照入力の一般化" 第32回 計測自動制御学会学術講演会予稿集. 833-834 (1993)
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[Publications] 下村 卓: "ILQ法における制御則の解析表現と閉ループ伝達関数行列の漸近特性" 第36回 計測自動制御連合講演会前刷. 91-94 (1993)
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[Publications] 下村 卓: "ILQ最適サーボ系設計法の非最小位相系への拡張" システム制御情報学会論文誌. 6. 498-507 (1993)
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[Publications] T.Fujii: "Design of Tracking Systems with LQ Optimality and Quadratic Stability" Proc.of 12th IFAC World Congress. 2. 479-504 (1993)
