サンプル値制御理論の実用化にむけて:CADの開発と実システムへの適用

• 研究課題/領域番号: 12555122
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 展開研究
• 研究分野: 制御工学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 藤岡 久也 京都大学, 情報学研究科, 助教授 (60273596)
• 研究分担者: 平田 光男 千葉大学, 工学部, 助手 (50282447) ; 北田 宏 住友金属工業株式会社, 総合技術研究所, 副主任研究員 ; 山本 裕 京都大学, 情報学研究科, 教授 (70115963) ; 小林 泰秀 長岡技術科学大学, 工学部, 助手 (50272860) ; 若佐 裕治 山口大学, 工学部, 講師 (60263620)
• 研究期間 (年度): 2000 – 2003
• 研究課題ステータス: 完了 (2003年度)
• 配分額: 11,100千円 (直接経費: 11,100千円); 2003年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2002年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円); 2001年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円); 2000年度: 5,800千円 (直接経費: 5,800千円)
• キーワード: サンプル値制御 / 制御系CAD / ハードディスクドライブ / ビエゾアクチュエータ / 超音波モータ / アクティブノイズキャンセル / 平面マニピュレータ / 連続鋳造機 / ロボットアーム / ハードディスク装置

研究概要

本研究の目的は,サンプル値制御理論の普及,すなわちサンプル値制御理論を実システムに対して数多く適用される理論とすることである.具体的には,制御系CADの開発によりユーザが容易に適用可能となる環境を整え,モデルケースとしていくつかの実システムへ適用し,有効性を示すとともにノウハウを構築することである.具体的には以下の成果を得た.
サンプル値制御系CADの開発においては,既存の理論を実装に加えて,実システムへの適用のために必要となる理論,特にサーボ系の設計論の整備とCADにおいて必要となる理論,特に周波数応答ゲインの高速な計算アルゴリズムを開発し,MATLAB上に制御系CADを実装した(2004 American Control Conference, IEEE Symposium on CACSD 2004で公表予定).
サンプル値制御理論の実システムへの適用については,以下の実システムに対して適用し,連続時間補償器を設計して双一次変換により離散化する一般的な手法と比較して,ロバスト性,および性能に関して有効であることが確認された.これら幅広い対象に対する適用は,サンプル値制御理論を適用するにあたり有効なテンプレートとなることが期待される:ハードディスクドライブ,磁気軸受け,ピエゾアクチュエータ,超音波モータ,アクティブノイズキャンセルシステム.
さらにディジタル補償器の計算量を考慮した設計法,非線形システムのディジタル制御のための理論の整備およびその平面マニピュレータへの適用などを試みた.

研究成果

• [文献書誌] H.Fujioka: "Computation of frequency response gain of sampled-data systems"Proceedings of 15^<th> IFAC World Congress. (CD-ROM). (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 藤岡: "周波数重みつきサンプル値H∞ロバストサーボ系の設計法"システム制御情報学会論文誌. 16・5. 249-252 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 平田, 野波: "サンプル値系に対する2自由度制御系の一設計法〜フィードバック補償器の動特性を用いた手法"計測自動制御学会論文集. 37・5. 471-473 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 平田, 亀井, 野波: "サンプル値H∞制御を用いた磁気軸受のロバストディジタル制御"日本機械学会論文集(C編). 67・657. 297-302 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 小林, 木村, 矢鍋: "ステータの振幅に依存するゲインスケジュールドH∞制御に基づく超音波モータのロバスト回転速度制御"システム制御情報学会論文誌. 15・8. 430-437 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Kobayashi, H.Fujioka: "Active Noise Control of One-Dimensional Duct via Sampled-Data H∞ Control"Proceedings of 42^<nd> IEEE Conference on Decision and Control. 3900-3904 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] H.Fujioka: "Computation of frequency response gain of sampled-data systems"Proceedings of 15th IFAC World Congress (CD-ROM). (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] H.Fujioka: "A design of sampled-data H infinity servo systems with frequency-dependent weight"Transactions of systems, control and information. 16-5. 249-252 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M.Hirata, K.Nonami: "A design of two-degree-of freedom sampled-data control"Transactions of SICE. 37-5. 471-473 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M.Hirata, D.Tang, K.Nonami, H.Ogawa, Y.Taniguchi: "Ultra-high speed positioning control of a gravure engraving unit using a discrete-time two-degree-of-freedom H infinity control"Control Engineering Practice. 10-7. 783-795 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Kobayashi, H.Fujioka: "Active noise control of one dimensional duct via sampled-data H infinity control"Proceedings of 42nd IEEE Cc Decision and Control. 3900-3904 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] 藤岡久也: "周波数重み付きサンプル値H_∞ロバストサーボ系の設計法"システム制御情報学会論文誌. 16・5. 249-252 (2003)
• [文献書誌] H.Fujioka, S.Hara: "Synthesis of sampled-data H_∞ servo controller with generalized hold"Proceedings of IEEE Conf.on Decision and Control. 2302-2307 (2003)
• [文献書誌] M.Hirata, M.Tomizuka: "Multi-rate short seeking control of hard disk drives for computation saving"Proceedings of IEEE Conf.on Decision and Control. 3420-3425 (2003)
• [文献書誌] K.Ohno, M.Hirata, R.Horowitz: "A Comparative study of the use of the generalized hold function for HDDs"Proceedings of IEEE Conf.on decision and Control. 5967-5972 (2003)
• [文献書誌] Y.Kobayashi, H.Fujioka: "Active noise control of one-dimensional duct via sampled data H_∞ control"Proceedings of IEEE Conf.Decision and Control. 3900-3904 (2003)
• [文献書誌] 小林泰秀, 藤岡久也: "サンプル値H_∞制御に基づく一次元ダクトの消音制御"第8回「運動と振動の制御」シンポジウム講演論文集. 476-479 (2003)
• [文献書誌] H.Fujioka: "Computation of frequency response gain of sampled-data systems"Proceedings of 15th IFAC World Congress (CD-ROM). (2002)
• [文献書誌] H.Fujioka, L.Mirkin: "Further study on computation of frequency response gain of sampled-data systems based on projection"第31回制御理論シンポジウム資料. 231-234 (2002)
• [文献書誌] Y.Kobayashi, H.Fujioka: "A speed control of ultra sonic motors via sampled-data H_∞ control"Proceedings of SICE Annual Conference 2002 (CD-ROM). 2713-2716 (2002)
• [文献書誌] Y.Kobayashi, H.Pujioka, T.Vongsaroj: "A precise speed tracking control of ultrasonic motors via sampled-data H_∞, control"Proceedings of IEEE Conf. on ICIT 2002. vol.II. 730-734 (2002)
• [文献書誌] 藤岡, 楠本, 西野: "ディジタル制御による平面マニピュレータの間接角トラッキング"第2回制御部門大会資料. 87-90 (2002)
• [文献書誌] T.Nishino, Y.Kusumoto, H.Fujioka: "An experimental study on digital control of planar manipulators"Proceedings of SICE Annual Conference 2002 (CD-ROM). 2709-2712 (2002)
• [文献書誌] H.Fujioka, K.Ito: "Bounds for frequency response gain of sampled-data systems based on signal space decomposition"Proc.2001 American Control Conf.. 2056-2057 (2001)
• [文献書誌] 藤岡: "IQCに基づく非線形・時変システムの安定性解析:ロバスト制御をめざす立場から"SICEセミナー「ロバスト制御入門」テキスト. 99-119 (2001)
• [文献書誌] 平田, 亀井, 野波: "サンプル値H_∞制御を用いた磁気軸受のロバストディジタル制御"日本機械学会論文集(C編). 67. 297-302 (2001)
• [文献書誌] 平田, 野波: "サンプル値系に対する2自由制御系の一設計法〜フィードバック補償器の動特性を用いた手法"計測自動制御学会論文集. 37. 471-473 (2001)
• [文献書誌] 小林, 浅井: "むだ時間の有限次元近似と近似誤差のゲインスケジューリングに基づくあるクラスのむだ時間系設計問題に対する実装可能な補償器の設計"計測自動制御学会論文集. 37. 213-221 (2001)
• [文献書誌] H.Kitada, M.Oka: "Q-parameter design control for periodic mold level fluctuation of continuous caster"Prep.of 10th IFAC Symp.on Automation in MMM. 170-176 (2001)
• [文献書誌] 山本裕,藤岡久也,原辰次: "サンプル値制御理論VI-ディジタル信号処理への応用"システム/制御/情報. 44・6. 336-343 (2000)
• [文献書誌] T.Matsubara,H.Fujioka et al.: "A robust width control design for hot strip mills based on a nonlinear model"Proc.of UKACC Int.Conf.Control 2000. (2000)
• [文献書誌] 藤岡久也: "CACSDにおけるオブジェクト指向プログラミング"システム/制御/情報. 44・6. 318-324 (2000)
• [文献書誌] 唐東豪,野波健蔵,平田光男,小川秀明,谷口義弘: "ピエゾアクチュエータを用いた超高速サーボ系のモデリングと制御"日本機械学会論文集(C編). 66. 83-89 (2000)
• [文献書誌] 平田光男,野波健蔵: "H_∞制御によるモーションコントロール"計測と制御. 39・10. 635-638 (2000)
• [文献書誌] 小林泰秀: "むだ時間の有限次元近似と近似誤差のゲインスケジューリングに基づくあるクラスのむだ時間系設計問題に対する実装可能な補償器の設計"計測自動制御学会論文集. 37・3(掲載予定). (2001)