2021 Fiscal Year Research-status Report
適応制御系の省エネルギー効果の理論的解明と実験検証
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20K04361
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
内山 直樹 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10273327)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | Mechanical control |
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| Outline of Annual Research Achievements |
適応制御法は制御器パラメータの調整機構を有し、例えば産業機械の制御性能向上を目的とした応用が期待されている。世界中の工場で昼夜を問わず利用される産業機械においては，環境・省資源問題のために省エネルギー化も重要な課題である。本研究では，適応制御法による省エネルギー効果について解明することを第一の目的としている。さらに，省エネルギー効果を向上できる適応制御系の構成法の提案も目的とする。２０２０年度は，１パラメータのみを調整する適応制御系を対象に省エネルギー効果について基礎的な理論検討を行い，知見を得た。この応用として，産業機械のフィードフォワード制御系の一構成法を提案し，所要時間と省エネルギー性の両立を確認，実験により有効性を示した。
２０２１年度は複数パラメータを調整する方法を検討した。動作時の加々速度を抑制することにより省エネルギー化が実現できると考え，これを考慮した動作軌道生成法を提案した。実験により追従誤差と誤差変動を共に約２０％低減でき，有効性を確認した。さらに，単純適応制御系の設計法を提案し，昨年度の提案法に比較し，実験により追従誤差を約１０％低減できた。この方式では，機械装置の加速度信号を必要とするが，これをオブザーバにより推定することで，制御性能が向上できることを実験的に確認した。今後は省エネルギー効果の確認を予定している。
以上の成果の一部について，国際ジャーナル論文と国際会議論文において公表した。
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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
２０２０年度の研究では，１パラメータのみを調整する適応制御系を対象に省エネルギー効果について基礎的な理論検討を行うことを目的としたが，省エネルギー性を含めた複数の制御性能向上に関する知見を得た。省エネルギー効果の理由については，現在解析を継続している。この応用として，産業機械のフィードフォワード制御系の一構成法を提案し，所要時間と省エネルギー性の両立が可能となった。また，実験を実施し，所要時間および省エネルギー性の双方において，６０％以上の低減を達成し，有効性を示した。
さらに機械系を対象に，単純適応制御系の新たな構成法を提案し，シミュレーションと実験により有効性を確認した。制御出力値の拡張誤差信号を用いることで，従来の構成では問題があった制御対象の特性を改善でき，目標動作追従精度を大きく向上できることを示した。２０２０年度に提案した方法に比較して，２０２１年度は追従誤差を約１０％低減できた，省エネルギー効果については，現在調査を継続している。
さらに，本研究目的のために，現有している産業機械装置の計測制御系（ハードウェア）の改良を行った。
以上の成果の一部について，国際ジャーナル論文と国際会議論文において公表した。
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| Strategy for Future Research Activity |
２０２０－２０２１年度の研究では，適応制御系を対象に省エネルギー効果について基礎的な理論検討を行い，この応用として，産業機械のフィードフォワード制御系の構成法を提案し，所要時間と省エネルギー性あるいは加々速度低減の両立を可能としたが，省エネルギー効果についての解析を継続する。
さらに単純適応制御系の新たな構成法を提案し，従来の構成に比べて目標動作追従精度の改善を確認，２０２１年度においても２０２０年度の方法に比べ性能向上を実現したが，省エネルギー効果についても検討を進め，有効性を実験により確認する。
以上の結果を踏まえ，省エネルギー性を考慮した適応制御系の構成について一層の理論検討を行い，産業機械装置を用いて有効性を確認し，国際ジャーナル論文と国際会議論文において成果を公表する。
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| Causes of Carryover |
学会発表旅費を計上していたがコロナ禍で支出できなかったため，２０２２年度の学会発表で使用する計画とした。
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