2002 Fiscal Year Annual Research Report
非線形H_∞モデル予測制御によるオブザーバ型動的視覚サーボ系の設計に関する研究
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14550442
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
藤田 政之 金沢大学, 工学部, 教授 (90181370)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
東 剛人 金沢大学, 工学部, 助手 (60308179)
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| Keywords | モデル予測制御 / 非線形制御 / H_∞制御 / 視覚サーボ / 視覚フィードバック / ロボット制御 / ロバスト制御 / ディジタル制御 |
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| Research Abstract |
本年度は,まず視覚サーボ問題の数学的なモデリングをおこなった.具体的には,視覚サーボの対象となる物体の動きが透視変換を経た観測であることと,ロボットマニピュレータのリンク座標間の変換を考え合わせることで,カメラから得られる2次元の視覚情報から3次元空間中での物体の動きを記述した.
つぎに得られた数学モデルに基づき,制御系設計のための問題設定をおこなった.まずカメラを用いた画像計測においては,さまざまなパラメータの誤差や離散化の影響などによりモデルに不確かさが存在する.この不確かさの影響を,周波数重みを伴った外乱として捉えて,それらの影響を低減化する制御系の構成問題を設定した.一方,ロボットマニピュレータの動的制御においても,やはり同様にモデルパラメータにおける不確かさは避けられない.したがって,このような不確かさに対しても望ましい追従特性を達成するロバストな制御則の設計問題を,H_∞最適性を考慮した非線形H_∞モデル予測制御の枠組で考えた.
そして設定された制御目的を満足するように,制御系設計をおこなった.まず,ロボットマニピュレータのダイナミクスの性質のひとつである受動性に着目することで,系のエネルギー関数を自然に定義することが可能となる.そこで,フィードバックゲインを適切に調整し,このエネルギー関数をモデル予測の枠組みにおける最適性を達成するように整形することでロバスト化を図り,非線形H_∞モデル予測制御系設計を進めた.このとき制御則の設計は,現有の制御系設計のためのソフトウェアを積極的に援用しておこなった.これと同時に,ロボットマニピュレータ装置とディジタル制御装置,およびカメラ・画像処理装置で構成される現有の視覚サーボシステムに,オブザーバとモデル予測制御を実現させるための高速ディジタル制御装置とリアルタイム制御装置を組み入れて,基本的な動作が可能となるように実験の準備を進めた.
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[Publications] A.Maruyama: "Passivity-based Visual Feedback Control of Nonlinear Mechanical Systems -Stability and L_2-gain Performance Analysis"システム制御情報学会論文誌. 15-12. 627-635 (2002)
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[Publications] M.Fujita: "Observer Based Dynamic Visual Feedback Control for Nonlinear Robotics Systems"Proc. of the 15th IFAC World Congress on Automatic Control. 1637 (2002)
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[Publications] M.Mukai: "Robust Receding Horizon Control for Piecewise Linear Systems based on Con-strained Positively Invariant Sets"Proc.of the 2002 American Control Conference. 2348-2353 (2002)
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[Publications] Y.Kawai: "Stabilizing Receding Horizon H_∞ Control for LTV Systems using Extended Terminal Inequality Conditions"Proc.of the 41st Conference on Decision and Control. 3452-3457 (2002)
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[Publications] 東 剛人: "コンピュータネットワークにおける輻輳制御"計測と制御. 41-7. 496-501 (2002)
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[Publications] 内山泰宏: "フィードバック制御にμ-シンセシスを用いた2自由度制御系による動電式多軸振動台のロバスト制御"日本機械学会論文集C編. 68C-673. 2680-2686 (2002)
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[Publications] A.Bicchi et al.(Eds.): "Control Problems in Robotics"Springer-Verlag. 15 (2003)
