2018 Fiscal Year Research-status Report
モーションコントロールのための外乱推定機能を内包する予測制御系設計
| Project/Area Number |
17K06233
|
|---|
| Research Institution | Akita Prefectural University |
|---|
Principal Investigator |
佐藤 俊之 秋田県立大学, システム科学技術学部, 准教授 (40315635)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齋藤 直樹 秋田県立大学, システム科学技術学部, 准教授 (60315645)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 機械力学・制御 / 制御工学 / モデル予測制御 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
平成30年度では主に，モデル予測制御手法の一種であるPredictive Functional Control（PFC）制御系において，内部モデルに外乱のダイナミクスを含む状態推定器を用いることにより，外乱オブザーバを用いることなく外乱の影響を除去する手法の実験的な評価をおこなった．
Predictive Functional Control制御系において，ステップ状およびランプ状のダイナミクスを表現できる外乱モデルを組み込んだ拡大系を構成し，拡大系に対する予測型状態推定器をPFCの内部モデルとして用いる方法をPFC_EBIMと呼ぶ．PFC_EBIMでは，制御対象の状態変数および外乱の状態変数を推定し，外乱存在下における将来の出力軌道を予測することにより，間接的に外乱の影響を除去することができる．しかし，従来はシミュレーションによる検討しかおこなわれておらず，詳細な実験的な検証と，他の制御手法との比較はおこなわれていなかった．そこで，PFC_EBIMの有効性を，1軸テーブル駆動系の位置制御に応用しすることで実験的に検証した．また，PFC_EBIMの制御性能を，通常のPFCおよび，インナループに比例積分補償器，アウタループに比例補償器を用いるP-PI制御と比較もおこなった．実験では，方形波・正弦波・台形曲線の3種類の目標値を，振±50mm及び±10mmの振幅として与えた．ここで，振幅が±10mmの時だけペイロードを与え，外乱（静止摩擦）およびモデル化誤差が大きい場合の制御性能の比較をおこなった．実験結果より，外乱とモデル化誤差の影響が小さい場合には，PFC_EBIMとP-PI制御は同等な性能を達成する反面，影響が大きい場合には，PFC_EBIMは通常のPFCやP-PIよりも良好な制御手法を達成する結果が得られた．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
外乱推定機能を内包するモデル予測制御系の開発のうち，状態推定器を内部モデルに用いるPredictive Functional Control（PFC）の開発とその実験的な検証は，通常のPFCおよびP-PI制御系との比較実験がうまく実施できた結果，予定よりも多くの学会発表と論文投稿をおこなうことができたため．
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後はまず，通常のモデル予測制御（MPC）において，外乱のダイナミクスを組み込んだ拡大系を構成し，これに対する状態推定器やカルマンフィルタをMPCの内部モデルとして用いることを検討する．同時に，実験的評価をおこなうためのリンクマニピュレータを製作し，その制御プログラムの開発を開始する．
|
| Causes of Carryover |
理由：消耗品が予定額よりも安価に購入できたことに加え，国際会議参加時に宿泊代の安いホテルに宿泊できたために旅費が浮いたことによる．
使用計画：平成31年度に参加する学会参加登録費および実験装置用部品の購入代金として使用する予定でいる．
|
