2021 Fiscal Year Annual Research Report
New Control Theory of Mechanical Systems with High Underactuation: Develepment and Application
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17K06504
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| Research Institution | Okayama Prefectural University |
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Principal Investigator |
忻 欣 岡山県立大学, 情報工学部, 教授 (70293040)
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2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 劣駆動ロボット / 非線形制御 / 安定性解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、高劣駆動度系（いわゆる、一般化座標数と制御入力数の差が2以上の系）を対象とし、その物理的構造と固有の非線形特性を活かして、その可制御性・可観測性、大域的な安定化制御、目標軌道への追従制御等の中核的な問題を解決し、高劣駆動度系の新しい制御理論を構築することを目的とする。本年度では、以下の主な研究成果を挙げた。
まず、高劣駆動度系の可制御性に対して、水平面において一定速度で回転する円盤上のnリンクのロボットを対象とし、そのすべてのリンクが一直線である状態の近傍において、そのロボットが機械パラメータによらず可制御であるための必要十分条件は関節１が駆動であることを示している。この研究成果は国際学術雑誌に採録されている。
つぎに、劣駆動ロボットのすべてのリンクが共に鉛直真下姿勢で静止した真下平衡点への振れ止め制御は、クレーン系の振れ止め制御や体操競技の姿勢制御などに求められるものである。そこで、第１関節のみが駆動する2リンク劣駆動ロボットPendubot、および第2関節のみが駆動する2リンク劣駆動ロボットAcrobotを対象とし、その非線形動特性を活かした振れ止め非線形制御則を提案するとともに、その制御則下でのロボットの動きを大域的に解明し、閉ループ系の代表極の実部が最小となるような制御ゲインを求める最適問題を解決し、劣駆動ロボットのすべての機械パラメータに使える解析解を示すとともに、その提案則の有効性と閉ループ系の性能限界を明らかにした。Pendubotに関する成果は国際学術雑誌に掲載されている。Acrobotに関する成果はPendubotに関する成果と異なり，閉ループ系の代表極の実部が最小となるような制御ゲインを求める最適問題の本質を示している。
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Research Products
(4 results)
