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高効率ロバストな自励駆動制御系の解析・設計に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 14750375
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 制御工学
研究機関岡山県立大学

研究代表者

忻 欣  岡山県立大学, 情報工学部, 助教授 (70293040)

研究期間 (年度) 2002 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2004年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2003年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2002年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード自励振動制御 / ロバスト制御 / エネルギー制御法 / 劣駆動システム / リアプノフ安定性 / アクロバットロボット / 2自由度システム
研究概要

本研究では,体操選手の鉄棒運動を模擬した2つのリンクからなる劣駆動ロボット(Acrobot)に対して,逆上がり倒立,大車輪運動,宙返り着地を実現する特異姿勢(制御不能となる姿勢)の存在しない制御則の開発に成功し,劣駆動アクロバットロボット実機による振り上げ・安定化制御に成功した.本年度の主な研究成果としては,以下のものを挙げる.
1.初期角運動量を有する2リンク浮遊ロボットの姿勢制御問題に関する研究
初期角運動量を有する2リンク浮遊ロボットを対象とし,与えられた初期姿勢から有限時間後に目標姿勢を通過させる制御問題に対して,従来の制御則には,特異点が存在することや,収束が大域的に保証されないことなどの問題点があった.さらに,ほとんどの制御則は角速度によるものであるため,実際応用に不向きである.そこで,我々は特異点が存在せずかつ大域的に収束が保証される加速度入力による制御則の設計法を提案し,上記の姿勢制御問題を完全に解決した.
2.エネルギー制御法によるAcrobotの振り上げ制御則の設計・解析
リアプノフ安定性理論に基づき,エネルギー制御法による2リンク劣駆動鉄棒ロボットAcrobotの振り上げ制御則を開発し,エネルギーの収束性とAcrobotの動きに関する解析を理論的に解明すると共に,振り上げ制御を大域的に成功させるための制御パラメータに条件を与え,エネルギー制御法がAcrobotの振り上げ制御に有効であることを理論的に示した.
3.劣駆動アクロバットロボットの実機検証
Acrobotに対して,シミュレーションによる制御則の検証はあっても,実機を用いた研究は少ないようである.そこで,Acrobotの姿勢制御問題を理論と実機検証から研究することを目的として,Acrobotの実機製作を試み,よく用いられるベルト駆動方式で第2関節のみを駆動する2リンク劣駆動ロボットを製作し,提案したエネルギー制御法による振り上げ制御則で実機実験による逆上がり倒立制御に成功している.

報告書

(3件)
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (6件) 文献書誌 (8件)

  • [雑誌論文] Analysis of the energy based control for swinging up two pendulums2005

    • 著者名/発表者名
      Xin Xin (忻欣), Masahiro Kaneda
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Automatic Control 50・5(掲載予定)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Theoretical and experimental results of energy based swinging up control for a remotely driven acrobot2005

    • 著者名/発表者名
      X.Xin, M.Kaneda, T.Yamasaki, K.Omasa
    • 雑誌名

      Proceedings of the 16th IFAC World Congress, Prague

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Vehicle steering control based on estimation of equivalent input disturbance2005

    • 著者名/発表者名
      J.H.She, X.Xin, Y.Ohyama, M.Wu, H.Kobayashi
    • 雑誌名

      Proceedings of the 16th IFAC World Congress, Prague

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] The posture control of a 2-link free flying Acrobot with initial angular momentum2004

    • 著者名/発表者名
      Xin Xin, Tsutomu Mita, Masahiro Kaneda
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Automatic Control 49・7

      ページ: 201-1206

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Suboptimal model reduction for singular systems2004

    • 著者名/発表者名
      J.Wang, W.Q.Liu, Q.L.Zhang, X.Xin
    • 雑誌名

      International Journal of Control 77・11

      ページ: 992-1000

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] New Analytical Results of the Energy based Swinging up Control of the Acrobot2004

    • 著者名/発表者名
      X.Xin, M.Kaneda
    • 雑誌名

      Proceedings of the 43rd IEEE Conference on Decision and Control, Bahamas

      ページ: 704-709

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] Xin Xin(忻欣), Tsutomu Mita, Masahiro Kaneda: "The posture control of a 2-link free flying Acrobot with initial angular momentum"IEEE Transactions on Automatic Control. 49・7(掲載予定). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Xin Xin: "Reduced-order controllers for the H∞ control problem with unstable invariant zeros"Automatica. 40・2. 319-326 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 忻欣, 兼田雅弘: "エネルギー制御法による二重倒立振子の振り上げ制御システムに関する解析"計測自動制御学会論文集. 39・9. 835-840 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Tsutomu Mita, Taek-Kun Nam, Xin Xin: "Sliding mode control for invertible systems based on a direct design of interactors"Asian Journal of Control. 5・2. 242-250 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Xin Xin(忻 欣): "Reduced-order controllers for the H8 control problem with unstable invariant zeros"Automatica. (条件付き載録決定).

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Tsutomu Mita, Xin Xin, Taek-Kun Nam: "Sliding mode control for invertible systems based on a direct design of interactors"Asian Journal of Control. (載録決定).

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Jin-Hua She, Xin Xin, Yasuhiro Ohyama: "Two-degree-of-freedom optimal preview tracking control -a mechatronic design example"ASME Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control. 124・4. 704-709 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Xin Xin, Tsutomu Mita: "A simple state-space design of an interactor for a non-square system via system matrix pencil approach"Linear Algebra and its Applications. 352. 809-823 (2002)

    • 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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