2010 Fiscal Year Annual Research Report
環境負荷性能と動作性能のトレード・オフを図るための機械制御系の最適設計
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21560247
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| Research Institution | Akita Prefectural University |
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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)
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| 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)
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| Keywords | メカトロニクス / 省エネルギ / モデル予測制御 / テーブル駆動系 / 制御系設計 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は,環境負荷性能(機械を動かす際に必要となるエネルギ消費量)と,機械の動作性能とのバランスを図りながら,高精度な機械制御を実現する制御系設計法を開発することである.平成22年度は「実験装置のモデリングと摩擦特性の同定」,「制御シミュレーションと実機実験」をおこなった
1.実験装置のモデリングと摩擦特性の同定
本研究では主としてボールネジを用いたテーブル駆動系(1軸サーボ系)を実験に用いる.この実験装置に対する制御系を設計するためには,制御対象モデルが必要となる.そこで,この実験装置(制御対象)が剛体モデルであらわせると仮定し,制御対象モデリングをおこなった.ここで,テーブル質量およびボールネジ部で発生する粘性摩擦力はモータの慣性モーメントおよび粘性摩擦トルクに転嫁することで,回転系としてモデルを構築した.また,実験装置の非線形摩擦特性を実測し,スティクショントルク,ストライベック速度,粘性摩擦係数を同定した
2.制御シミュレーションと実機実験
前年度構築したソフトウェアと,1.で得られた制御対象モデルを用いて実験装置に対するPFC制御系を設計し,制御シミュレーションをおこなった.実測した非線形摩擦特性を一般動摩擦モデルであらわし,このSimulinkモデルを作成することで摩擦の影響を再現した.また,得られたモデルを摩擦補償に利用することで,非線形摩擦の影響を軽減した.PFCによる制御結果を他の制御法との結果と比較し,PFCが操作量エネルギと追従性能の観点からバランスの取れた制御法であることを確認した
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