入出力関係に単調性を有しないヒステリシスのモデリング・高度化制御及びその応用

• 研究課題/領域番号: 15K06152
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 制御・システム工学
• 研究機関: 芝浦工業大学
• 研究代表者: 陳 新開 芝浦工業大学, システム理工学部, 教授 (50273347)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: スマートマテリアル / ヒステリシス / 高精度制御 / ナノテクノロジー / バイオテクノロジー

研究成果の概要

本研究において、入出力関係に単調性を有しないヒステリシスについて考察し、その数式モデル、同定方法及び制御手法を提案した。そして、提案した手法を導電性高分子アクチュエータと超磁歪アクチュエータの出力制御に応用し、その高精度制御を実現した。さらに、超磁歪アクチュエータで駆動するナノポジショナの高周波位置決め高精度制御を実現した。

研究成果

• [国際共同研究] 中原工業大学/南京理工大学/東北大学(中国)
• [国際共同研究] 東北電力大学/遼寧工業大学/マカオ大学(中国)
• [国際共同研究] ハノイ理工科大学(ベトナム)
• [国際共同研究] Universiti Teknologi MARA(マレーシア)
• [国際共同研究] 東北大学(中国)
• [国際共同研究] 中原工業大学(中国)
• [国際共同研究] Concordia University(カナダ)
• [国際共同研究] 華南理工大学(中国)
• [国際共同研究] Concordia University(カナダ)
• [雑誌論文] Adaptive control-based Barrier Lyapunov Functions for a class of stochastic nonlinear systems with full state constraints (2018)
  • 著者名/発表者名: Y.-J. Liu, S. Lu, S. Tong, X. Chen, C.L. Chen and D.-J. Li
  • 雑誌名: Automatica 巻: 87 ページ: 83-93
  • DOI: 10.1016/j.automatica.2017.07.028
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Discrete time quasi sliding mode control with prescribed performance function and its application to piezo-actuated positioning systems (2018)
  • 著者名/発表者名: M.L. Nguyen, X. Chen and F. Yang
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Industrial Electronics 巻: 65 号: 1 ページ: 942-950
  • DOI: 10.1109/tie.2017.2708024
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Virtual unmodeled dynamics modeling for nonlinear multivariable adaptive control with decoupling design (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Zhang, T. Chai, H. Wang, D. Wang and X. Chen
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems 巻: 48 号: 6 ページ: 343-353
  • DOI: 10.1109/tnnls.2017.2691905
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Modeling and control of piezoelectric actuators by a class of differential equations based hysteresis models (2017)
  • 著者名/発表者名: M.H.B.M. Ramli and X. Chen
  • 雑誌名: International Journal of Advanced Mechatronic Systems 巻: 7 号: 3 ページ: 165-173
  • DOI: 10.1504/ijamechs.2017.086201
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Adaptive output feedback control of feedforward nonlinear distributed delay systems with unknown delay kernel (2017)
  • 著者名/発表者名: X. Jia, X. Chen and S. Xu
  • 雑誌名: International Journal of Control 巻: 70 号: 10 ページ: 2057-2071
  • DOI: 10.1080/00207179.2016.1236215
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Adaptive output feedback control of nonlinear time-delay systems with application to chemical reactor systems (2017)
  • 著者名/発表者名: X. Jia, X. Chen, S. Xu, B. Zhang and Z. Zhang
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Industrial Electronics 巻: 64 号: 6 ページ: 4792-4799
  • DOI: 10.1109/tie.2017.2668996
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Design of implementable adaptive control for micro/nano positioning system driven by piezoelectric actuator (2016)
  • 著者名/発表者名: X. Chen, C.-Y. Su, Z. Li and F. Yang
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Industrial Electronics 巻: 63 号: 10 ページ: 6471-6481
  • DOI: 10.1109/tie.2016.2573270
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A comprehensive dynamic model for magnetostrictive actuators considering different input frequencies with mechanical loads (2016)
  • 著者名/発表者名: Z. Li, X. Zhang, G.-Y. Gu, X. Chen and C.-Y. Su
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Industrial Informatics 巻: 12 号: 3 ページ: 980-990
  • DOI: 10.1109/tii.2016.2543027
  • 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Adaptive control for ionic polymer-metal composite actuators (2016)
  • 著者名/発表者名: X. Chen and C.Y. Su
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems 巻: 46 号: 10 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1109/tsmc.2016.2523921
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Robust adaptive neural control for a class of time-varying delay systems with hysteresis input (2016)
  • 著者名/発表者名: X. Zhang, Z. Li, C.-Y. Su, X. Chen, J. Wang and L. Xia
  • 雑誌名: Asian Journal of Control 巻: 18 号: 3 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1002/asjc.1182
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Adaptive control for continuous-time systems with actuator and sensor hysteresis (2016)
  • 著者名/発表者名: X. Chen, Y. Feng and C.-Y. Su
  • 雑誌名: Automatica 巻: 64 ページ: 196-207
  • DOI: 10.1016/j.automatica.2015.11.009
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Precision tracking control for piezoelectric actuator using pseudo discrete-time Bouc-Wen model (2015)
  • 著者名/発表者名: T. V. Minh and X. Chen
  • 雑誌名: International Journal of Advanced Mechatronic Systems 巻: 6 号: 4 ページ: 157-165
  • DOI: 10.1504/ijamechs.2015.072704
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] XYテーブルの適応高精度制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 新井翔也、陳新開
  • 学会等名: 平成28年度計測自動制御学会関西支部・システム制御情報学会 若手研究会発表会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2017-01-13
• [学会発表] Discrete time quasi sliding mode control for piezo-actuated positioning systems: a prescribed performance control approach (2017)
  • 著者名/発表者名: M.L. Nguyen and X. Chen
  • 学会等名: IFAC 2017 World Congress (IFAC 2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Adaptive control for piezo-actuated micro/nano positioning system (2017)
  • 著者名/発表者名: X. Chen, S. Wen and A. Wang
  • 学会等名: 12th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA)
  • 国際学会
• [学会発表] Adaptive control for megnetostrictive actuators based on modified Preisach model (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Aoyagi and X. Chen
  • 学会等名: 2017 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (ICMA 2017)
  • 国際学会
• [学会発表] ピエゾステージの適応モデルマッチング (2017)
  • 著者名/発表者名: 関根尚輝、陳新開
  • 学会等名: 第６０回自動制御連合講演会
• [学会発表] Nonlinear discrete prescribed performance control for micro-positioning of smart actuators (2016)
  • 著者名/発表者名: M.H.B.M. Ramli and X. Chen
  • 学会等名: IEEE 4th International Symposium on Robotics and Intelligent Sensors (IRIS2016)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2016-12-17
  • 国際学会
• [学会発表] An extended Bouc-Wen model based adaptive control for micro-positioning of smart actuators (2016)
  • 著者名/発表者名: M.H.B.M. Ramli and X. Chen
  • 学会等名: 2016 International Conference on Advanced Mechatronic Systems (ICAMechS)
  • 発表場所: Melbourne, Australia
  • 年月日: 2016-11-30
  • 国際学会
• [学会発表] Enhanced discrete time sliding mode predictive control for micro/nano positioning devices based on piezoelectric actuators (2016)
  • 著者名/発表者名: M.L. Nguyen and X. Chen
  • 学会等名: Regional Conference on Electrical and Electronics Engineering (RCEEE2016)
  • 発表場所: Hanoi, Vietnam
  • 年月日: 2016-11-17
  • 国際学会
• [学会発表] High precision motion control of piezo-actuated stages using discrete-time sliding mode control with prescribed performance function (2016)
  • 著者名/発表者名: M.L. Nguyen and X. Chen
  • 学会等名: The 14th International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision (ICARCV 2016)
  • 発表場所: Phuket, Thailand
  • 年月日: 2016-11-13
  • 国際学会
• [学会発表] 超磁歪アクチュエータのシステム同定及び適応制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 米永 瑛、陳 新開
  • 学会等名: 第59回自動制御連合講演会
  • 発表場所: 北九州国際会議場
  • 年月日: 2016-11-10
• [学会発表] Control fusion strategy via differential equations based hysteresis operators (2016)
  • 著者名/発表者名: M.H.B.M. Ramli and X. Chen
  • 学会等名: 2016 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (ICMA 2016)
  • 発表場所: Harbin, China
  • 年月日: 2016-08-07
  • 国際学会
• [学会発表] Tracking control of piezo-actuated stage based on model predictive control and disturbance observer (2016)
  • 著者名/発表者名: M.L. Nguyen and X. Chen
  • 学会等名: The International Conference on Electrical Engineering (2016 ICEE)
  • 発表場所: Okinawa, Japan
  • 年月日: 2016-07-03
  • 国際学会
• [学会発表] IPMCアクチュエータのロバスト位置制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長嶋、陳、狩野
  • 学会等名: 第48回計測自動制御学会北海道支部学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2016-02-29
• [学会発表] 超磁歪アクチュエータの同定及び制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 内野、陳
  • 学会等名: 第48回計測自動制御学会北海道支部学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2016-02-29
• [学会発表] 圧電アクチュエータで駆動されるステージの適応制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 居島、陳
  • 学会等名: 第48回計測自動制御学会北海道支部学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2016-02-29
• [学会発表] Simulation analysis of differential equation based rate independent hysteresis operator (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Hanif and X. Chen
  • 学会等名: 第48回計測自動制御学会北海道支部学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2016-02-29
• [学会発表] A new control scheme for a class of nonaffine nonlinear input output discrete-time systems (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Zhang, T. Chai and X. Chen
  • 学会等名: The 54th IEEE Conference on Decision and Control (IEEE CDC 2015)
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Robust control for magnetostrictive actuators (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Yonenaga and X. Chen
  • 学会等名: The 47th ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications (ISCIE SSS 2015)
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2015-12-05
  • 国際学会
• [学会発表] 超磁歪アクチュエータの広帯域におけるロバスト制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 米永、陳
  • 学会等名: 第58回自動制御連合講演会
  • 発表場所: 神戸大学
  • 年月日: 2015-11-14
• [学会発表] 圧電アクチュエータで駆動されるナノポジショナの広帯域における高度化制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 関本、陳
  • 学会等名: 第58回自動制御連合講演会
  • 発表場所: 神戸大学
  • 年月日: 2015-11-14
• [学会発表] Precise tracking ccontrol for piezo-actuated stage using inverse compensation and model predictive control (2015)
  • 著者名/発表者名: N.M. Linh, T. V. Minh and X. Chen
  • 学会等名: 2015 International Conference on Advanced Mechatronic Systems (ICAMECHS 2015)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2015-08-21
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] SVM based adaptive output following control for a networked cooling process (2015)
  • 著者名/発表者名: X. Zhang, S. Wen, D. and X. Chen
  • 学会等名: IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (IEEE ICMA 2015)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2015-08-02
  • 国際学会
• [学会発表] Tracking control of piezoelectric actuator using adaptive model (2015)
  • 著者名/発表者名: T.V. Minh, N. M. Linh and X. Chen
  • 学会等名: International Conference on Real-time Computing and Robotics (RCAR 2015)
  • 発表場所: Changsha, China
  • 年月日: 2015-06-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Adaptive control for micro/nano positioning system driven by piezo electric actuator (2015)
  • 著者名/発表者名: X. Chen, S. Wen, D. Wang and C.-Y. Su
  • 学会等名: The 24th IEEE International Symposium on Industrial Electronics (ISIE 2015)
  • 発表場所: Buzios, Rio De Janeiro, Brazil
  • 年月日: 2015-06-03
  • 国際学会