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減速機を内在する位置決め機構に対する負荷状態量フィードバックによる高速高精度化

研究課題

研究課題/領域番号 16K06413
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
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

岩崎 誠  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10232662)

研究分担者 関 健太  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70432292)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2016年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード高速高精度位置決め / フルクローズドフィードバック / 2自由度制御 / メカトロニクス / モーションコントロール / 制御工学
研究成果の概要

本研究では,減速機を内在する位置決め機構に対する高速・高精度位置決め制御系設計に関する以下の項目を,負荷状態量(速度・位置・加速度)センサによるフルクローズド2自由度制御構築を前提に,位置決め精度や振動抑制に関する所望の制御仕様を満足する負荷状態量フィードバック制御系の方法論・設計論を,産業界と連携しながら学理に即して展開した。
1)減速機の出力(負荷)側に状態量センサを設置する機構設計を具現化し,併せてセンサの高分解能信号処理法を提示した,2)フルクローズド2自由度制御系の設計論を実機検証しながら展開し,さらにフィードフォワードとフィードバック補償器の連成設計への応用を拓いた

研究成果の学術的意義や社会的意義

フルクローズド補償器設計は既に各種手法が提案されているが,本研究の機構・補償器設計は,実システムで考慮すべき非線形性や要求仕様に基づいて具現化するという【実践性】を有し,フルクローズド制御系が持つ課題を学問的かつシステマティックに扱うという【特色】を有するものである。この極めて実践的かつ学理に即したアプローチは,産業用ロボットのティーチング工程を劇的に低減でき,メカトロニクス機器の精密位置決め制御分野の進展に大きく貢献し,その波及効果は極めて大であり,本研究が諸外国に対する日本の産業界の差別化・地位向上へ貢献できる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 2件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 12件、 招待講演 6件) 図書 (1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] 波動歯車装置を内在する位置決め機構に対する高速高精度制御系設計の研究と製品開発2019

    • 著者名/発表者名
      岩崎誠,山元純文,沖津良史
    • 雑誌名

      精密工学会誌

      巻: 85 号: 2 ページ: 128-132

    • DOI

      10.2493/jjspe.85.128

    • NAID

      130007590365

    • ISSN
      0912-0289, 1882-675X
    • 年月日
      2019-02-05
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dual-loop Controller Design Considering Robust Vibration Suppression in Piezo-actuated Stage Systems2018

    • 著者名/発表者名
      Kenta Seki, Daisuke Noda, and Makoto Iwasaki
    • 雑誌名

      IEEJ Journal of Industry Applications

      巻: 7 号: 6 ページ: 488-494

    • DOI

      10.1541/ieejjia.7.488

    • NAID

      40021705256

    • ISSN
      2187-1094, 2187-1108
    • 年月日
      2018-11-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 静電容量検出に基づく圧電アクチュエータの位置センサレス制御2018

    • 著者名/発表者名
      野田大輔,関健太,岩崎誠
    • 雑誌名

      電気学会論文誌D(産業応用部門誌)

      巻: 138 号: 8 ページ: 684-691

    • DOI

      10.1541/ieejias.138.684

    • NAID

      130007429630

    • ISSN
      0913-6339, 1348-8163
    • 年月日
      2018-08-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 最適化問題の可解性を利用した制御パラメータの安定範囲算出とパラメータ調整の効率化2018

    • 著者名/発表者名
      前田 佳弘、郷 直樹、岩崎 誠
    • 雑誌名

      電気学会論文誌D(産業応用部門誌)

      巻: 138 号: 5 ページ: 392-401

    • DOI

      10.1541/ieejias.138.392

    • NAID

      130006730761

    • ISSN
      0913-6339, 1348-8163
    • 年月日
      2018-05-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Feedforward Friction Compensation Using the Rolling Friction Model for Micrometer-stroke Point-to-point Positioning Motion2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Maeda and Makoto Iwasaki
    • 雑誌名

      IEEJ Journal of Industry Applications

      巻: 7 号: 2 ページ: 141-149

    • DOI

      10.1541/ieejjia.7.141

    • NAID

      130006407839

    • ISSN
      2187-1094, 2187-1108
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Friction Model-Based Frequency Response Analysis for Frictional Servo Systems2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Maeda, Kazuya Harata, and Makoto Iwasaki
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Industrial Informatics

      巻: 14 号: 11 ページ: 5146-5155

    • DOI

      10.1109/tii.2018.2808461

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Model-based adaptive feedforward compensation for disturbance caused by overturning moment in 2-dimensional shaking table systems2017

    • 著者名/発表者名
      Kenta Seki and Makoto Iwasaki
    • 雑誌名

      Mechanical Engineering Journal

      巻: 4 号: 3 ページ: 16-00427-16-00427

    • DOI

      10.1299/mej.16-00427

    • NAID

      130006943525

    • ISSN
      2187-9745
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High-precision positioning considering vibration and disturbance suppression in piezo-driven stage systems2017

    • 著者名/発表者名
      Kenta Seki, Daisuke Noda, and Makoto Iwasaki
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing

      巻: 11 号: 3 ページ: JAMDSM0039-JAMDSM0039

    • DOI

      10.1299/jamdsm.2017jamdsm0039

    • NAID

      130006069566

    • ISSN
      1881-3054
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sensorless Torsion Control of Elastic Joint Robots with Hysteresis and Friction2016

    • 著者名/発表者名
      Michael Ruderman and Makoto Iwasaki
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Industrial Electronics

      巻: 63 号: 3 ページ: 1889-1899

    • DOI

      10.1109/tie.2015.2453415

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Analysis of Linear Feedback Position Control in Presence of Presliding Friction2016

    • 著者名/発表者名
      Michael Ruderman and Makoto Iwasaki
    • 雑誌名

      IEEJ Journal of Industry Applications

      巻: 5 号: 2 ページ: 61-68

    • DOI

      10.1541/ieejjia.5.61

    • NAID

      130005133146

    • ISSN
      2187-1094, 2187-1108
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 波動歯車装置を内在する位置決め機構に対する高速高精度制御系設計の研究と製品開発2019

    • 著者名/発表者名
      岩崎誠
    • 学会等名
      精密工学会技術賞受賞者講演会「新技術講演会」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Robust Full-Closed Control-Based Vibration Suppression for Positioning Devices with Strain Wave Gearing2018

    • 著者名/発表者名
      Makoto Iwasaki
    • 学会等名
      12th France-Japan Congress, 10th Europe-Asia Congress on Mechatronics 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fast and Precision Motion Control for Industrial Positioning Devices2018

    • 著者名/発表者名
      Makoto Iwasaki
    • 学会等名
      2018 2nd International Conference on Information Processing and Control Engineering
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fast and Precision Motion Controller Design: Application to Industrial Positioning Devices2018

    • 著者名/発表者名
      Makoto Iwasaki
    • 学会等名
      The 27th IEEE International Symposium on Industrial Electronics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Full-Closed Control-Based Vibration Suppression for Positioning Devices with Strain Wave Gearing2018

    • 著者名/発表者名
      Makoto Iwasaki
    • 学会等名
      2018 3rd International Conference on Control and Robotics Engineering
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A Study on Frequency Response Analysis Using Friction Model for Frictional Systems2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Sugiura, Jun Kato, Yoshihiro Maeda, and Makoto Iwasaki
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Mechatronics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Examination of Iterative Learning Control for Repetitive Fast and Precise Positioning Motion Combining Short and Long Interval Periods2017

    • 著者名/発表者名
      Makoto Ito, Yoshihiro Maeda, and Makoto Iwasaki
    • 学会等名
      IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement of Force Transmission Performance Considering Nonlinear Friction in Bilateral Control Systems2017

    • 著者名/発表者名
      Kenta Seki, Shota Fujihara, and Makoto Iwasaki
    • 学会等名
      The 20th World Congress of the International Federation of Automatic Control
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sensorless Positioning Control Using Simple External Circuit in Piezo-actuated Systems2017

    • 著者名/発表者名
      Junya Hirata, Kenta Seki and Makoto Iwasaki
    • 学会等名
      43th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement of Accuracy of Seismic Waveforms Using Dirsturbance Observer in Multi-Axis Shaking Table Systems2017

    • 著者名/発表者名
      Sota Kaida, Kenta Seki and Makoto Iwasaki
    • 学会等名
      43th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Robust Full-Closed Control-Based Vibration Suppression for Positioning Devices with Strain Wave Gearings2017

    • 著者名/発表者名
      Makoto Iwasaki
    • 学会等名
      21st International Conference on Mechatronics Technology
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] State Feedback-based Vibration Suppression for Multi-axis Industrial Robot with Posture Change2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuaki Ito and Makoto Iwasaki
    • 学会等名
      42th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
    • 発表場所
      Florence, Italy
    • 年月日
      2016-10-24
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Circle Condition-Based Robust Feedback Control against Plant Perturbation2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Maeda and Makoto Iwasaki
    • 学会等名
      7th IFAC Symposium on Mechatronic Systems
    • 発表場所
      Loughborough, UK
    • 年月日
      2016-09-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 角度伝達誤差に起因する機構振動のH∞制御による制振制御2016

    • 著者名/発表者名
      村上健太,岩崎誠,山元純文,沖津良史
    • 学会等名
      電気学会産業応用部門大会
    • 発表場所
      群馬大学
    • 年月日
      2016-08-30
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 波動歯車装置を内在する位置決め機構の状態オブザーバ併用型フルクローズド制御2016

    • 著者名/発表者名
      竹本皓,岩崎誠,山元純文,沖津良史
    • 学会等名
      電気学会産業応用部門大会
    • 発表場所
      群馬大学
    • 年月日
      2016-08-30
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [図書] 速習Maple2017

    • 著者名/発表者名
      岩崎誠(監修)
    • 総ページ数
      206
    • 出版者
      コロナ社
    • ISBN
      9784339028645
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [産業財産権] H∞制御による波動歯車装置を備えたアクチュエータの位置決め制御装置2016

    • 発明者名
      山元純史,沖津良史,岩崎誠
    • 権利者名
      山元純史,沖津良史,岩崎誠
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-09-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [産業財産権] 状態オブザーバ併用型フルクローズド制御による波動歯車装置を備えたアクチュエータの位置決め制御装置2016

    • 発明者名
      山元純史,沖津良史,岩崎誠
    • 権利者名
      山元純史,沖津良史,岩崎誠
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-09-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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