曲線軌道における液体搬送タンクの2軸回転系によるアクティブ制振制御

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09750258
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: 濱口 雅史 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (30273329)
• Keywords: 曲線軌道 / 液体搬送 / アクティブ制御 / 2自由度制御系 / スロッシング / 振子型モデル

Research Abstract

1.スロッシング(液面振動)モデルの構築
以下に示す簡易スロッシングモデルを構築し,制御系設計に用いた.
(1)球面振子型スロッシングモデル:円筒タンク内の液面振動は(1,1)モードが支配的である.すなわち,液面がフラットなまま振動および旋回挙動を呈する.このモードを表現し得る球面振子型モデルを構築した.
(2)回転系単振子型モデル:(1)で構築した球面振子型モデルは,液面振動が微小であるときはx,y軸まわりにそれぞれ振動する単振子の合成で表すことができる.よってx,y軸周りに液体タンクを傾ける場合は,単振子にタンク回転による駆動力が加わると考えてモデルを構築すればよい.したがって,この回転系単振子型モデルを構築した.
2.制御系設計および制御結果
以下のように,搬送系と回転系を独立に考えて制御系を設計した.
(1)搬送制御系:曲線軌道におけるスロッシングも液面振動が微少な場合は単振子型モデルと見なすことができる.すなわち,進行方向のスロッシングのみを考えれば,それは直線軌道搬送と同様に扱える.したがって,液面振動抑制を考慮したフィードフォワード入力をPereshaping法を用いて算出し,フィードバック部を最適レギュレータ系により構築した2自由度制御系を構築して曲線軌道搬送制御を行い,制御シミュレーションおよび実験において良好な結果を得た.
(2)回転制御系:タンクを搬送させずにタンクを回転させた場合について,搬送制御系と同様の2自由度制御系およびH∞制御系により良好な制振制御結果を得た.

Research Products

• [Publications] Masafumi HAMAGUCHI: "Modeling and Control of Sloshing with Swirling in a Cylindrical Container during a Curved Path Transfer" Proceedings the 2nd Asian Control Conference. Vol.1. 233-236 (1997)
• [Publications] Kenichi YANO: "Advanced Control of Liquid Container Transfer Considering the Suppression of Liquid Vibration" Proceedings of the 4th Symposium on Advances in Control Education. 113-118 (1997)
• [Publications] 寺嶋 一彦: "鋳物工場自動化のための制御設計技術と応用" 鋳造工学. 69巻3号. 257-265 (1997)