2018 Fiscal Year Annual Research Report
Trajectory Planning and Control for Underactuated Dual Collaborative Overhead Crane Systems
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18F18363
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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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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
SUN NING 岡山県立大学, 情報工学部, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2018-11-09 – 2020-03-31
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| Keywords | 劣駆動系 / クレーン / 振れ止め制御 / 非線形制御 / ロバスト制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. フレキシブルなクレーン系の動力学モデリングと受動性に基づく制御：ほとんどの研究では、クレーンのロープを剛体と見なしているが、いくつかの特別な場面では、例えばロープが長い場合、または強風の影響によるロープの曲がりが生じる場合、既存の制御方法が有効ではなくなる。この問題に対して、まず、モーダル法を用いてフレキシブルなクレーン系の動力学モデルをはじめて構築した。つぎに、系全体のエネルギー関数に着目して、構造的に実現が容易な非線形制御法を提案し、ロープの曲がりを効果的に抑制し、負荷の振れがうまく除去できることを示している。
2. 軌道計画に基づくクレーン系の適応ロバスト制御：クレーンは屋外の現場では、各種の擾乱の影響を受けやすく、その多くのパラメータの値は正確に測定しにくい場合が多い。この問題に対しては、まず、クレーン系のモデルに対して等価変換を行い、その微分フラット出力信号を求め、これを状態空間形式にして、滑らかな軌道を設計し、それに適応ロバスト追従制御方法を提案した。つぎに、その方法の有効性については、Lyapunov法を用いて厳密に解析し、シミュレーションよりその有効性を検証した。
3. 速度信号を必要としない2台のクレーン系の飽和出力フィードバック協調的な制御：コストを考慮すると、クレーン系は一般的に速度センサーを取り付けず、位置信号を差分処理すれば、ノイズ信号を増幅しやすい。また、既存のほとんどのクレーン制御方法では、アクチュエータのトルク制限が陽に考慮されていない。このため、2台のクレーン系に対して、まず、速度フィードバックを必要とせず、アクチュエータのトルク制限を考慮した飽和出力フィードバック協調的な制御方法を提案した。つぎに、閉ループ系の漸近安定性については、Lyapunov法を用いて厳密に解析した。最後に、大量の実験結果を用いて、その提案法の有効性を検証した。
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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
いつかの研究成果は国際会議等で発表されており、国際学術雑誌に投稿する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
計画のとおりに研究を進める予定である。また、仮想ばねに基づくクレーンの出力フィードバック制御、およびクレーンのスライディングモード制御に関する研究を行う予定である。
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