2017 Fiscal Year Research-status Report
産業機械の空気式フィードバック制御に関する教材開発
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16K00998
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| Research Institution | 独立行政法人高齢・障害・求職者雇用支援機構職業能力開発総合大学校(能力開発院、基盤整備センター) |
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Principal Investigator |
市川 修 独立行政法人高齢・障害・求職者雇用支援機構職業能力開発総合大学校(能力開発院、基盤整備センター), 能力開発院, 教授 (80302941)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 浩昭 独立行政法人高齢・障害・求職者雇用支援機構職業能力開発総合大学校(能力開発院、基盤整備センター), 能力開発院, 准教授 (40770285)
森口 肇 独立行政法人高齢・障害・求職者雇用支援機構職業能力開発総合大学校(能力開発院、基盤整備センター), 能力開発院, 助教 (60769826)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 空気圧制御 / 空気式フィードバック制御 / 制御工学 / 教育工学 / 科学教育 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
空気圧制御技術は、空気を動力源として機器を自動化する技術で、あらゆる産業・業種の自動化に大きく貢献している。産業機械の空気圧制御に携わる生産技術者育成のニーズが高まる中、既存の空気圧制御の教材は、シーケンス制御による簡単な空気圧回路に関するものがほとんどであり、産業機械の空気圧制御に関する職業教育が十分に行われていない。空気圧機器の構造と特性を理解した上で、空気圧制御システムが設計できるような生産技術者を育成するためには、空気圧機器の構造と特性、制御法の理解に適しているフィードバック制御の教材を利用した教育が不可欠である。そこで本研究では、空気圧機器のフィードバック制御に関する技術・知識を習得させる教材を開発するとともに、得られた研究成果の空気圧制御機器への応用を目指している。
平成29年度は、空気式フィードバック制御システムについて、設計技術の体系化と最適化を行うために、実際の装置の特性測定法と、シミュレーションによる特性評価法を確立した。具体的には、前年度に空気式フィードバック制御システムの一例として設計・製作した空気圧シリンダの位置決め装置を対象として、位置決め装置と特性測定装置の両方を改良し、周波数特性や過渡応答の実用的な測定法を開発した。さらに、対象とする装置のモデル化を行い、シミュレーションと実験によりモデルの妥当性を確認し、シミュレーションを利用した特性の評価を行った。また、これらの研究成果を踏まえ、空気圧制御に関する効果的な教育訓練を行うために、訓練教材および指導法の検討を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成28年度は、空気圧制御システムの教育の現状について調査し、新たな教育カリキュラムを提案した。空気式フィードバック制御系の実験装置については、必要となる部分から段階的に製作し、8割程度まで完成させた。ほぼ当初の計画に沿って特性測定を行うことができたが、装置に一部修正が必要な状態であった。一方で、フィードバック制御系のモデル化とシミュレーションについて、計画を前倒しして着手した。
平成29年度は、空気式フィードバック制御系の実験装置について、一部の設計変更と改良を行い、当初の計画通りの機能を実装することができた。さらに、フィードバック制御系のモデル化とシミュレーションを進め、実機とシミュレーションの双方による特性評価を行い、モデル化とシミュレーションの妥当性も確認できている。平成28年度と29年度で、当初計画に対して実施順序が若干前後した部分があるが、平成29年度までに予定していた成果が得られている。これまで得られた研究成果は学会発表を行っており、現在論文投稿のための準備を行っている。
以上のことから、本研究は全体として概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究の最終年度である平成30年度は、これまでに開発した機器、およびこれまでに確立した解析・設計手法をもとに、空気圧制御機器の高性能化・高機能化への応用を目指す予定である。まず、空気圧制御システムのモデル化とシミュレーションの方法について整理し、論文として投稿する。さらに、空気式フィードバック制御系の装置の応用として、空気圧制御ロボットが実現可能であることを確認するために、空気圧制御ロボットの核となるアクチュエータ制御部分のプロトタイプを設計・製作する。これまでに確立した空気圧制御システムの特性測定法とシミュレーションによる解析・評価手法を用いて、このプロトタイプの動作特性を実験およびシミュレーションの両面から評価すると同時に、設計手法と解析手法の検証を行う。また、これらの空気圧機器の設計・解析・評価手法を含めた、空気圧制御回路の設計・構築に関する教育訓練用教材を試作し、職業訓練および職業訓練指導員訓練に適用したうえで、教材と教育訓練法の評価を行う。
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| Causes of Carryover |
当初計画で想定していたより旅費および論文投稿のための経費が少なかったことが、次年度使用額が生じた主な理由である。
平成29年度に直接経費の使用内訳を見直し、旅費および論文投稿のための予算を縮小した分を、製作した試作装置の設計変更や一部改良のために使用している。平成30年度は論文投稿、国際会議での発表等を予定している。あわせて、空気圧制御ロボットのプロトタイプの製作や、空気圧制御の教材の試作・検証を行う予定である。プロトタイプの製作には、当初予定より多くの経費がかかることが見込まれており、次年度使用額は主としてそれらの製作のために使用する予定である。
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Research Products
(3 results)
