| 研究概要 |
宇宙構造物や宇宙ロボットはロケットの打ち上げコストの削減要求から極端に軽量化されており,柔軟多体系とみなさなくてはならず,そのモデル化と制御に関して多くの研究がなされている.これら研究のほとんどは,分布定数系の有限次元近似システムに基づいて制御器を構成しようとするもので,本来の無限次元システムの本質を反映しているとはいいがたい.したがって,制御器の次数は大きくなり計算機パワーを必要とし,実装にも多大な労力を必要としてきた.また,これらの制御則は計算機の演算時間の遅れが重大な問題となるマスター・スレーブアームのテレオペレーションには有効ではない.
本研究では柔軟アームのモデルとして有限次元近似を用いない分布定数モデルを提案し,その物理的本質をいかした簡単な出力フィードバック則(PDS制御則)をリアプノフの方法と偏微分作用素論を用いることにより導出した.提案した制御則は,位置(P)・速度(D)・歪み(S)の情報を計測し,直接フィードバックするだけの静的制御器であり,実装が容易である.また,PDS制御則はシステムの物理パラメータに依存せず,閉ループ無限次元系を安定化することを保証したロバストな制御器である.PDS制御則を2リンク柔軟アームの位置決め制御と双腕1リンク柔軟アームの協調制御に適用し,その有効性を実験により検証した.
実験結果より,PDS制御則はアームの物理パラメータの不確定性やアーム先端の負荷変動に対してロバストであり,さらに,アームの姿勢変化やコリオリ・遠心力といった非線形性に対しても制御性能が確保されていることが確認された.
以上の結果より,提案した制御器は,計算機の演算時間を極力減少させることが可能となり,マスター・スレーブ柔軟アームのテレオペレーションに有効であると考えられる.
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