空圧サーボの超高精度コンピュータ制御

• Project/Area Number: 08750521
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 計測・制御工学
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 萩原 朋道 京都大学, 工学研究科, 助教授 (70189463)
• Project Period (FY): 1996
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1996)
• Budget Amount: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 1996: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 空圧サーボの位置決め制御 / ディジタル制御 / 2自由度制御系 / 最適制御 / 非線形摩擦 / ディザ

Research Abstract

本研究は,空圧サーボによる位置決めを高速かつ高精度に行うことを目的としている.その際の問題点は,空気の圧縮性のため,ピストンとシリンダーとの摩擦が無視できず,これが制御性能に極めて悪影響を及ぼし得るという点である.本研究では,2自由度制御系の考え方を用いることにより,この摩擦を外乱ととらえた場合の外乱抑制特性を最適化しつつ,位置決めの速応性に対応する目標値追従特性をも同時に最適化することを試み,実験によりその有効性を確認した.具体的には,負荷が0kg(無負荷)から10kg程度まで変動するような場合について,負荷の重さによらず固定した2自由度制御則によっても,極めて良好な速応性とロバスト性が得られることが確認された.この研究成果は,空圧サーボによる位置決め制御がさまざまな分野に応用されていくことの可能性を実証したものであると同時に,ここで用いた2自由度制御系の設計理論が実用的にも使いやすく,有用であることをも実証している.
上記成果は試作されたシリンダーによるものであるが,十分良好な性能が得られたことから,現在,シリンダーを一般的な市販のものとした場合についても同様の研究を進めつつあり,その場合についてもほぼ同様の性能が達成できることが確認できている.また,より実際的な観点からは,制御入力に重畳されるディザ入力の選定法について検討することは重要であり,これについても研究を行っているところである.