| 研究課題/領域番号 |
18K02925
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分09070:教育工学関連
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| 研究機関 | 八戸工業高等専門学校 (2019-2022)
仙台高等専門学校 (2018) |
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研究代表者 |
菅谷 純一 八戸工業高等専門学校, その他部局等, 客員研究員 (30154454)
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| 研究分担者 |
上町 俊幸 石川工業高等専門学校, 電気工学科, 教授 (50280334)
大場 譲 仙台高等専門学校, 総合工学科, 准教授 (80455104)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | X-Z型倒立振子 / 立位制御 / スライディングモード制御 / 振上げ制御 / 非線形制御方式 / エネルギー制御 / 切換超平面 / X-Y-Z型3軸倒立振子 / 振り上げ制御 / DSP / 電流制御 / 鉛直移動型倒立振子 / 力学的エネルギー / 非線形制御 / PID制御 / Ｘ－Y型倒立振子 / シーケンス制御 / PBL学習 / 3軸ステージ液面制御システム支援システム / 液面動的制御システム / Ｘ－Ｚ型倒立振子制御ｂシステム / ２軸強調動作制御 / ２自由度液面制御 |
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| 研究成果の概要 |
X-Z型振り子制御システムとして「２自由度振り子制御体系的制御実験支援システム」における実機を製作し、立位制御と振り上げ制御を確認した。実機にスライディングモード
方式を適用し、国内学会で発表した。
一方、トルクの不足を補うため駆動部をDCモータに変更した電流制御方式について電気学会で発表した。また、この制御を1次元から2次元に拡張して高専シンポジウムで発表した。当初の駆動部のRISCマイコンをDSPに拡充し、スライディングモード制御の複雑な計算に耐える機能に改良し、国内シンポジウムで発表した。3次元対応の振上げから立位制御までを実現するスライディングモード制御方式の理論化も行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年、陸海空の3次元空間全域を自由に走行可能な乗り物の実現に向けての技術開発が進んでいる。振り子系や液面系が3次元で制御可能になることはこの実現と非常に関連性があると考えられる。その状況下で、まず平面上の振り子の制御ばかりでなく、垂直方向も考慮に入れた振り子の制御などは一見ありそうであまり見かけない。適用する制御の実現にスライディングモード制御などの非線形制御をX-Z２軸振子・動的制御システムの実機に適用したことは今後の3次元空間における制御のさらなる発展と開発の一助になると思われる。
また、制御工学を学ぶ学生に対してこの実機による制御を魅力的な実験題材として提供することは重要である。
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