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非線形H_∞モデル予測制御によるオブザーバ型動的視覚サーボ系の設計に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 14550442
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 制御工学
研究機関金沢大学

研究代表者

藤田 政之  金沢大学, 工学部, 教授 (90181370)

研究分担者 東 剛人  金沢大学, 工学部, 助手 (60308179)
研究期間 (年度) 2002 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2003年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2002年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
キーワードモデル予測制御 / 非線形制御 / Η_∞ / 視覚サーボ / 視覚フィードバック / ロボット制御 / ロバスト制御 / ディジタル制御 / H_∞制御
研究概要

本研究では,まず視覚サーボ問題を数学的にモデリングし,得られた数学モデルに基づき,制御系設計のための問題設定をおこなった.そして,設定された制御目的を満足するように制御系設計をおこなった.制御系設計の際には系のロバスト化のため,エネルギー関数を非線形Η_∞制御系設計法に基づき整形し,モデル予測における最適性を達成するように整形することで,視覚サーボ制御に対する非線形モデルΗ_∞予測制御系設計を進めた.同時に,ロボットとディジタル制御装置,カメラ・画像処理装置で構成される現有の視覚サーボシステムに,高速ディジタル制御装置とリアルタイム制御装置を組み入れて,基本的な動作が可能となるように実験の準備を進めた.そして,計算された制御則を実現するためのリアルタイム用ソフトウェアを開発した.この開発のためには,現有の開発支援用ソフトウェアを活用し,作業の効率化をはかった.また,実システムによる実験の準備として最適問題を解くアルゴリズムを考えシミュレーションをおこなった.開発された制御用ソフトウェアを高速ディジタル制御装置に移植し,視覚サーボ実験を実施した.
ロボットマニピュレータ,高速ディジタル制御装置,カメラおよび画像処理装置を組み合わせて構築された視覚サーボ実験装置に対して,綿密な制御性能評価実験をおこなった.そして,得られた実験結果に対するデータ解析を,現有の高性能ワークステーションを用いておこなった.ここでは,実験の結果を系統的に検証するために,その平均的傾向とあわせて,最悪の状態でどのような振舞いをするのかについても十分に注意して検討を進めた.また,実験の結果とシミュレーションの結果を比較することにより,提案する制御則の制御性能と併せて開発したリアルタイム用ソフトウェアと最適問題を解く計算アルゴリズムについての検討もおこなった.そして最後に,研究成果のまとめと発表をおこなった.

報告書

(3件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (24件)

  • [文献書誌] 河合, 東, 藤田: "マニピュレータダイナミクスを考慮したオブザーバ型動的視覚フィードバック制御"システム制御情報学会論文誌. 17-1. 39-47 (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kawai et al.: "An Experimental Study of Dynamic Visual Feedback Control on SICE-DD Arm"Proc.of the 42nd SICE Annual Conference. 686-691 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 藤田, 大嶋: "モデル予測制御-VI -ハイブリッドモデル予測制御"システム制御情報学会誌. 47-3. 146-152 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 浅井, 劉, 藤田: "丈夫な制御系をつくる-ロバスト制御"計測と制御. 42-4. 284-291 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 向井, 東, 藤田: "論理混合型ハイブリッドドシステムに対するCPI集合を用いたロバストモデル予測制御の一構成法"計測自動制御学会論文集. 39-4. 375-381 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kawai et al.: "A Passivity Approach to Vision-based Dynamic Control of Robots with Nonlinear Observer"Control Problems in Robotics, A.Bicchi, H.Christensen and D.Prattichizzo (Eds),Springer-Verlag. 199-213 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kawai, T.Azuma, M.Fuijita: "Observer-based Dynamic Visual Feedback Control of Robotic Systems(in Japanese)"Transactions of the Institute of Systems, Control and Information Engineers. 17-1. 39-47 (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kawai, T.Murao, M.Fujita: "An Experimental Study of Dynamic Visual Feedback Control on SICE-DD Arm"Proc.of the 42nd SICE Annual Conference. 686-691 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Fujita, M.Ohshima: "Model Predictive Control-VI Model Predictive Control for Hybrid Systems(in Japanese)"Systems, Control and Information. 47-3. 146-152 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Asai, K.Liu, M.Fujita: "How to Design a Tough Control System : Robust Control(in Japanese)"Journal of the Society of Instrument and Control Engineers. 42-4. 284-291 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Mukai, T.Azuma, M.Fujita: "Robust Receding Horizon Control for Hybrid Systems based on Constrained Positively In-variant Sets(in Japanese)"Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers. 39-4. 375-381 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kawai, S.Izoe, M.Fujita: "A Passivity Approach to Vision-based Dynamic Control of Robots with Nonlinear Observer"Control Problems in Robotics, (A.Bicchi, H.Christensen and D.Prattichizzo(Eds)(Springer-Verlag). 199-213 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 河合, 東, 藤田: "マニピュレータダイナミクスを考慮したオブザーバ型動的視覚フィードバック制御"システム制御情報学会論文誌. 17-1. 39-47 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] H.Kawai et al.: "An Experimental Study of Dynamic Visual Feedback Control on SICE-DD Arm"Proc. of the 42nd SICE Annual Conference. 686-691 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 藤田, 大嶋: "モデル予測制御-VI -ハイブリッドモデル予測制御"システム制御情報学会誌. 47-3. 146-152 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 浅井, 劉, 藤田: "丈夫な制御系をつくる-ロバスト制御"計測と制御. 42-4. 284-291 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 向井, 東, 藤田: "論理混合型ハイブリッドシステムに対するCPI集合を用いたロバストモデル予測制御の一構成法"計測自動制御学会論文集. 39-4. 375-381 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.Maruyama: "Passivity-based Visual Feedback Control of Nonlinear Mechanical Systems -Stability and L_2-gain Performance Analysis"システム制御情報学会論文誌. 15-12. 627-635 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Fujita: "Observer Based Dynamic Visual Feedback Control for Nonlinear Robotics Systems"Proc. of the 15th IFAC World Congress on Automatic Control. 1637 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Mukai: "Robust Receding Horizon Control for Piecewise Linear Systems based on Con-strained Positively Invariant Sets"Proc.of the 2002 American Control Conference. 2348-2353 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Kawai: "Stabilizing Receding Horizon H_∞ Control for LTV Systems using Extended Terminal Inequality Conditions"Proc.of the 41st Conference on Decision and Control. 3452-3457 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 東 剛人: "コンピュータネットワークにおける輻輳制御"計測と制御. 41-7. 496-501 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 内山泰宏: "フィードバック制御にμ-シンセシスを用いた2自由度制御系による動電式多軸振動台のロバスト制御"日本機械学会論文集C編. 68C-673. 2680-2686 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] A.Bicchi et al.(Eds.): "Control Problems in Robotics"Springer-Verlag. 15 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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