2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development for experimental support systems of 3-axis stage/2DOF liquid level dynamical control system
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18K02925
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| Research Institution | Hachinohe National College of Technology |
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Principal Investigator |
菅谷 純一 八戸工業高等専門学校, その他部局等, 客員研究員 (30154454)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上町 俊幸 石川工業高等専門学校, 電気工学科, 教授 (50280334)
大場 譲 仙台高等専門学校, 総合工学科, 准教授 (80455104)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | X-Y-Z型3軸倒立振子 / 立位制御 / スライディングモード制御 / 振り上げ制御 / DSP / 電流制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
PID制御とX-Z型振り子制御システムを連結・一体化した「２自由度振り子制御体系的制御実験支援システムの開発」における実機を「制御工学の教材としての垂直軸を含む2軸倒立振子」として設計・製作し、その基本実験を通して立位制御や振り上げ制御への可能性を確認した。非線形制御方式を採用し、RISCマイコン制御に適するように簡易化してスライディングモード制御方式を提案し国内学会で発表した。
実機の製作ではACサーボ型速度制御方式のX-Z型振り子制御システムを用いて立位制御や振り上げ制御実験を行ったが、このACサーボモータによる振り上げ制御実験では振り子治具が重く振り子を立たせるにはトルクが足りないことが判明した。検討の結果、電流制御はそのままで実機の駆動部をDCモータによるプロブラム制御ができるように製作し直した。自由振動の場合と下垂位置への制御とを比較した結果と変更されたDCモータによる電流制御方式によるスライディングモード制御について電気学会で発表した。スライディングモード制御の制御入力を拘束する超平面を1次元から2次元に拡張した理論については高専シンポジウムで発表した。
一方、振上げから立位までの振り子の連続的な制御については、RISCマイコンでは駆動するモータのトルクが出せないことが分かり、駆動部をDSPに置き換えることで行列を含むスライディングモード制御の複雑な計算と振り子の動きを操作可能にするものに改良した。具体的な制御の内容は「DSPによる鉛直移動型倒立振子の制御について」と題して国内シンポジウムで発表した。
これらに加え、コロナ禍のため発表までには至らなかったが、実機の一部をX-Y-Zの3軸対応の倒立振子へ機能を拡大する設計・製作をした。また、3次元対応の振上げから立位制御までを実現するスライディングモード制御方式の理論化とプログラムを発展追加させた。
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Research Products
(1 results)
