自動注湯ロボットの液面挙動シミュレータと制振制御システムの開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12750183
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: 矢野 賢一 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (90314088)
• Keywords: スロッシング / 振動制御 / 液体搬送 / 注湯制御 / 鋳造プロセス / 液面挙動シミュレータ / 自動注湯ロボット / 搬送システム

Research Abstract

本年度,溶湯搬送・注湯プロセスに関して,液面振動特性を明らかにし,3次元搬送軌道を考慮した液体搬送システムや湯口カップ内液位レベルを制御するアドバンスト注湯システム,搬送時や注湯時のスロッシングを抑制する高性能な自動注湯ロボットを実現した.また,液面挙動シミュレータを適用することにより,実際の溶湯を対象とした溶湯搬送制御システムの開発を行った.以下に,具体的な研究内容を示す.
(1)3次元液体搬送システムの開発
制御目的に応じて,制約条件を付加できる多目的制御を適用した液体搬送システムの開発を完成させた.また,工場の空間をうまく利用するための,3次元搬送軌道を考慮した搬送システムを開発した.
(2)傾動式自動注湯機における湯口カップ内液面レベル制御
注湯における波の動きを解析し,注湯装置である機械システムと溶湯(実験室では水を用いる)の流体システムの連成系となる注湯システムのモデリングを行った.最終的には,外乱やモデル化誤差に対するロバスト性を保証した上で,湯口カップ内の液面レベルを制御できるアドバンスト注湯システムを開発した.
(3)流体挙動シミュレータを用いた溶湯搬送制御システム設計
本研究では,CFDモデルを適用した流体挙動シミュレータによる仮想制御実験を行うことにより,実際の溶湯を対象とした液体搬送制御システムの設計法を提案した.その結果として,実際に実機を用いての同定実験や検証実験を行わずにスロッシングを制振しながら溶湯を搬送できる溶湯搬送制御システムを実現した.
(4)自走式自動注湯ロボットの開発
湯温の低下防止による品質の向上,生産ラインの効率化などを考慮し,型の搬送を止めず,かつ自動注湯機を型搬送に同期させた状態で注湯する自走式自動注湯ロボットの開発に成功した.

Research Products

• [Publications] 矢野 賢一 他2名: "Motion Control of Liquid Container Considering an Inclined Transfer Path"IFAC Journal of Control Engineering Practice. (2002)
• [Publications] 矢野 賢一 他2名: "傾動式自動注湯機における湯口カップ内液面レベル制御"鋳造工学. 第74巻第3号. 223-229 (2002)
• [Publications] 矢野 賢一 他2名: "Sloshing Suppression Control of Automatic Pouring Robot by Hybrid Shape Approach"Proc.of IEEE Conference on Decision and Control. 1328-1333 (2001)
• [Publications] 矢野 賢一 他2名: "Liquid Container Transfer Control on 3D Transfer Path by Hybrid Shape Approach"Proc.of IEEE Conference on Control Applications. 1168-1173 (2001)
• [Publications] 矢野 賢一 他2名: "時間,周波数仕様を考慮したハイブリッド整形法による制振起動制御"計測自動制御学会論文集. 第37巻第5号. 403-410 (2001)
• [Publications] 矢野 賢一 他2名: "2自由度制御による取鍋内スロッシング制振制御"鋳造工学. 第73巻第5号. 279-284 (2001)