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2台の劣駆動天井クレーン系の協調的な軌道計画と制御

研究課題

研究課題/領域番号 18F18363
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
審査区分 小区分21040:制御およびシステム工学関連
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, 教授 (70293040)

研究分担者 SUN NING  岡山県立大学, 情報工学部, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2018-11-09 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2019年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2018年度: 400千円 (直接経費: 400千円)
キーワードクレーン系 / 劣駆動系 / 振れ止め制御 / 非線形制御 / スライディング制御 / クレーン / ロバスト制御
研究実績の概要

クレーン系の制御に対して、以下の研究成果を得ている。
1. フレキシブルなロープを有するクレーン系を対象とし、ばね付き柔軟関節を介した剛体リンクによるクレーン系の動力学モデルを構築した。それに基づいて、系全体のエネルギー関数に着目して、構造的に実現が容易な非線形制御法を提案するとともに、ロープの曲がりを効果的に抑制し、負荷の振れがうまく除去できることを示している。
2. 速度信号を必要としない2台のクレーン系の飽和出力フィードバック協調的な制御に関する研究を行った。コストを考慮すると、クレーン系は一般的に速度センサーを取り付けず、位置信号を差分処理すれば、ノイズ信号を増幅しやすい。また、既存のほとんどのクレーン制御方法では、アクチュエータのトルク制限が陽に考慮されていない。このため、2台のクレーン系に対して、まず、速度フィードバックを必要とせず、アクチュエータのトルク制限を考慮した飽和出力フィードバック協調的な制御方法を提案した。つぎに、閉ループ系の漸近安定性については、Lyapunov法を用いて厳密に解析した。最後に、大量の実験結果を用いて、その提案法の有効性を示している。
3.クレーンの状態が平衡点から遠く離れている場合は非線形動力学モデルを用いて、その状態を有限時間で目標軌道に収束させるスライディングモード制御則に関する研究を行った。与えられた目標軌道を正確に追従し、吊り荷揺れ止めを実現するように制御則を設計した。また、制御則もとでの閉ループ系の安定性解析を行い、追従誤差が有限時間で零に収束することを理論的に証明している。さらに、提案した適応制御の有効性と妥当性をシミュレーションおよび実機実験よって示している。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件)

  • [国際共同研究] 南開大学(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Nankai University(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Nonlinear motion control of complicated dual rotary crane systems without velocity feedback: Design, analysis, and hardware experiments2020

    • 著者名/発表者名
      Ning Sun, Yu Fu, Tong Yang, Jianyi Zhang, Yongchun Fang*, Xin Xin*
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Automation Science and Engineering

      巻: 17 号: 2 ページ: 1017-1029

    • DOI

      10.1109/tase.2019.2961258

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Nonlinear output feedback control of flexible rope crane systems with state constraints2019

    • 著者名/発表者名
      Ning Sun, Jianyi Zhang, Xin Xin*, Tong Yang, Yongchun Fang
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 7 ページ: 136193-136202

    • DOI

      10.1109/access.2019.2942054

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] A simple control method of single-link flexible manipulators2019

    • 著者名/発表者名
      Chenglin Zhang, Tong Yang, Ning Sun, Jianyi Zhang
    • 学会等名
      the 3rd International Symposium on Autonomous Systems (ISAS 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A robust control approach for double-pendulum overhead cranes with unknown disturbances2019

    • 著者名/発表者名
      Yiming Wu, Ning Sun, Xiao Liang, Yongchun Fang, Xin Xin
    • 学会等名
      the 2019 IEEE International Conference on Advanced Robotics and Mechatronics (ICARM)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Motion planning, control, and applications of underactuated robots2019

    • 著者名/発表者名
      Ning Sun
    • 学会等名
      2019 Annual Conference of Chinese Robotics Society
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Nonlinear Control for Underactuated Flexible Cable Cranes: Design and Hardware Experiments2019

    • 著者名/発表者名
      Ning Sun, Jianyi Zhang, TongYang, Yu Fu, Yongchun Fang, Xin Xin
    • 学会等名
      第63回システム制御情報学会研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Nonlinear control for underactuated flexible cable cranes: Design and hardware experiments2019

    • 著者名/発表者名
      Ning Sun, Jianyi Zhang, Tong Yang, Yu Fu, Yongchun Fang, Xin Xin,
    • 学会等名
      第63回システム制御情報学会研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] A robust control approach for double-pendulum overhead cranes with unknown disturbances2019

    • 著者名/発表者名
      Yiming Wu, Ning Sun, Xiao Liang, Yongchun Fang, Xin Xin
    • 学会等名
      The 2019 IEEE International Conference on Advanced Robotics and Mechatronics (ICARM)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-11-12   更新日: 2024-03-26  

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