超高速・高精度なモーションコントロールを実現するサーボモータ制御技術の研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15760329
• Research Institution: Nagaoka National College of Technology
• Principal Investigator: 宮崎 敏昌 長岡工業高等専門学校, 電気工学科, 助手 (90321413)
• Keywords: モーションコントロール / ロボットマニピュレータ / ハーモニックドライブ / サーボモータ制御 / ロバスト制御 / 振動抑圧制御

Research Abstract

平成15年度において、交付された科学研究費補助金により、以下の研究成果を得た。
科学研究費補助金によって購入・製作した実験装置と既存のパーソナルコンピュータを組み合わせることで、モータを一定速度で回転させて、その回転データを取得するシステムが完成した。このシステムは、低速での回転を重視した構成となっており、本研究において、目的とするロボット関節の振動現象測定に必要な条件を十分満足している。測定システムでは、パーソナルコンピュータから与えた電流指令に基づいて、モータドライバを経由してサーボモータを駆動する。モータの回転速度及びギアの回転速度は、各々に取り付けたロータリエンコーダより取得する。取得したデータの周波数特性(振幅や位相)から、実験装置の大まかな動特性を検出して、モータ及びギアのパラメータを測定する。
測定データの分析・取得に必要な、測定機器と取得方法について検証を行った。まず、データ分析用の測定機器としては、当初予定していた既存の機器では測定が不可能であったため、より高性能な測定機器(4ch,高速サンプリング,ストレージタイプ,FFT解析機能付き)を科学研究費補助金によって購入して使用した。データ取得方法は、パーソナルコンピュータから与えたモータ速度指令によりモータドライバがモータを駆動し、モータ速度及びギア速度をパーソナルコンピュータを経由して測定するもので、モータ速度指令を一定間隔で変化させることにより、モータ速度やギア速度の振幅の変化を測定する。この際の、モータの回転速度やモータの制御方法などを様々に検討した結果、振動現象が発生しやすい低速10rpm付近の回転速度でよりシンプルな比例積分制御を用いる場合がもっとも安定した結果を測定出来ることが確認された。測定データに基づいて、シミュレーションモデルの構築を行い、測定データとよく一致するモデルを得た。