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スマートマテリアルを用いたアクチュエータで駆動されるサーボ機構の高度化制御

研究課題

研究課題/領域番号 18K04212
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
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) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードスマートマテリアル / ヒステリシス / アクチュエータ / 高度化制御 / ナノテクノロジー / バイオテクノロジー / サーボ機構
研究成果の概要

優れた特性を持つスマートマテリアルを用いた新型アクチュエータは位置決め機構に利用されていることが大変注目されている。しかし、このようなアクチュエータにおいて、その出力特性はアクチュエータに印加される入力特性に直接依存するだけでなく、アクチュエータに掛けられる負荷などの外部環境にも影響される。本研究は、この種類の新型アクチュエータにおいて、その出力と入力との関係及び出力と外部環境との関係を総合的に考察し、その動的数式モデル、同定方法及び制御手法を提案し、さらに、これらのアクチュエータがサーボ機構に応用される際に、そのサーボ機構の高精度ロバスト制御を考案した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

理論面において、スマートマテリアルを用いた新型アクチュエータにおける「入力履歴及び外部環境に依存するヒステリシス特性のモデリング及び制御」及び「このようなヒステリシスを含む動的システムのロバスト制御」という難問を何処まで解決できるか、またシステム制御理論をどの程度拡張できるか、という興味深い研究である。
応用面において、本研究の目的を達成することにより、スマートマテリアルを用いた新型アクチュエータの応用範囲がさらに広げられ、ロボット・精密加工・医療分野・生物分野などにおいてより高質な成果が得られる。また、優れた特性を持つスマートマテリアルを生かす応用領域がより広くなることが期待できる。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (9件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 14件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 12件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] 東北電力大学/東北大学/山東大学(中国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Concordia University(カナダ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] ハノイ理工科大学(ベトナム)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Concordia University(カナダ)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] 東北大学/華南理工大学/東北電力大学(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Universiti Teknologi MARA(マレーシア)

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      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ハノイ理工大学(ベトナム)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] 東北電力大学/華南理工大学/東北大学(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Concordia大学(カナダ)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Adaptive pseudo inverse control for a class of nonlinear asymmetric and saturated nonlinear hysteretic systems2021

    • 著者名/発表者名
      X. Zhang, R. Jing, Z.W. Li, Z. Li, X. Chen and C.-Y. Su
    • 雑誌名

      IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica

      巻: 8 号: 4 ページ: 916-928

    • DOI

      10.1109/jas.2020.1003435

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Compound adaptive Fuzzy quantized control for Qquadrotor and its experimental verification2021

    • 著者名/発表者名
      X. Zhang, Y. Wang, G. Zhu, X. Chen, Z. Li and C. Wang
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Cybernetics

      巻: 51 号: 3 ページ: 1121-1133

    • DOI

      10.1109/tcyb.2020.2987811

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Adaptive implicit inverse control for a class of discrete-time hysteretic nonlinear systems and its application2020

    • 著者名/発表者名
      X. Zhang, B. Li, X. Chen, Z. Li, Y. Peng and C.-Y. Su
    • 雑誌名

      IEEE/ASME Transactions on Mechatronics

      巻: 25 号: 4 ページ: 2112-2122

    • DOI

      10.1109/tmech.2020.2991666

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Output feedback adaptive motion control and its experimental verification for time-delay nonlinear systems with asymmetric hysteresis2020

    • 著者名/発表者名
      X. Zhang, X. Chen, G. Zhu and C.-Y. Su
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Industrial Electronics

      巻: 67 号: 8 ページ: 6824-6834

    • DOI

      10.1109/tie.2019.2938460

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] MPC inspired dynamical output feedback and adaptive feedforward control applied to piezo-actuated positioning systems2020

    • 著者名/発表者名
      M.L. Nguyen and X. Chen
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Industrial Electronics

      巻: 67 号: 5 ページ: 3921-3931

    • DOI

      10.1109/tie.2019.2916356

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Adaptive estimated inverse output-feedback quantized control for piezoelectric positioning stage2019

    • 著者名/発表者名
      X. Zhang, Y. Wang, C. Wang, C.-Y. Su, Z. Li, X. Chen
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Cybernetics

      巻: 49 号: 6 ページ: 2106-2118

    • DOI

      10.1109/tcyb.2018.2826519

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Decentralized adaptive neural approximated inverse control for a class of large-scale nonlinear hysteretic systems with time delays2019

    • 著者名/発表者名
      X. Zhang, Y. Wang, X. Chen, C.-Y. Su, Z. Li, C. Wang and Y. Peng
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems

      巻: 49 号: 12 ページ: 2424-2437

    • DOI

      10.1109/tsmc.2018.2827101

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Pseudo-extended Bouc-Wen model and adaptive control design with applications to smart actuators2019

    • 著者名/発表者名
      M.H.B.M. Ramli, V.M. Tran and X. Chen
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Control Systems Technology

      巻: 27 号: 5 ページ: 2100-2109

    • DOI

      10.1109/tcst.2018.2849735

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Jiles-Atherton based hysteresis identification of shape memory alloy-actuating compliant mechanism via modified particle swarm optimization algorithm2019

    • 著者名/発表者名
      L. Chen, Y. Feng, R. Li, X. Chen and H. Jiang
    • 雑誌名

      Complexity

      巻: 2019 号: 1 ページ: 7465461-7465461

    • DOI

      10.1155/2019/7465461

    • 関連する報告書
      2019 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] Discrete time quasi sliding mode control with prescribed performance function and its application to piezo-actuated positioning systems2018

    • 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

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Virtual unmodeled dynamics modeling for nonlinear multivariable adaptive control with decoupling design2018

    • 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

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Distributed containment control for nonlinear multi-agent systems in pure-feedback form2018

    • 著者名/発表者名
      G. Cui, S. Xu, X. Chen, F.L. Lewis and B. Zhang
    • 雑誌名

      International Journal of Robust and Nonlinear Control

      巻: 28 号: 7 ページ: 2742-2758

    • DOI

      10.1002/rnc.4047

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Discrete-time adaptive control design for ionic polymer-metal composite actuators2018

    • 著者名/発表者名
      X. Chen
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 6 ページ: 28114-28121

    • DOI

      10.1109/access.2018.2841514

    • 関連する報告書
      2018 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] Decentralized adaptive quantized excitation control for multi-machine power systems by considering the line transmission delays2018

    • 著者名/発表者名
      X. Zhang, B. Li, G. Zhu, X. Chen and M. Zhou
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 6 ページ: 61918-61933

    • DOI

      10.1109/access.2018.2873660

    • 関連する報告書
      2018 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] Implicit Inverse Based Adaptive Control for Magnetostrictive Actuators2020

    • 著者名/発表者名
      Xinkai Chen
    • 学会等名
      2nd International Conference on Industrial Artificial Intelligence (IAI)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Consensus Analysis of Multi-Agent Systems withUncertain Switching Topology in Finite FrequencyDomain2020

    • 著者名/発表者名
      Nuo Xu, Yanzheng Zhu, Rongni Yang and Xinkai Chen.
    • 学会等名
      2020 IEEE International Conference on Information,Cybernetics, and Computational Social Systems (ICCSS2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Neural networks-based robust adaptive dynamic surface sliding mode control of flight path angle with tracking error constraints2019

    • 著者名/発表者名
      S. Wang, G. Zhu, X. Chen, X. Zhang, J. Xu, X. Li, and H. Cao
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Industrial Electronics (IEEE ISIE)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Adaptive control for piezo-actuated stage2019

    • 著者名/発表者名
      X. Chen
    • 学会等名
      1st International Conference on Industrial Artificial Intelligence (IAI)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Discrete-time fractional-order integral based sliding mode control for piezo-actuated system2019

    • 著者名/発表者名
      S. Wen and X. Chen
    • 学会等名
      International Conference on Advanced Mechatronic Systems (ICAMechS)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Suppression of disturbances in networked control systems with time-varying delay based on equivalent-input-disturbance approach2019

    • 著者名/発表者名
      M. Li, J. She, Z. Liu, C. Zhang, M. Wu, Y. Ohyama, and X. Chen
    • 学会等名
      45th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IEEE IECON)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 圧電アクチュエータで駆動されるXYステージの適応制御2019

    • 著者名/発表者名
      小林広明、陳新開
    • 学会等名
      第62回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ヒステリシスモデルに基づく超磁歪アクチュエータの高精度制御2019

    • 著者名/発表者名
      青柳智行、陳新開
    • 学会等名
      第51回測自動制御学会北海道支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Advanced digital control design for ionic polymer-metal composite actuators2018

    • 著者名/発表者名
      X. Chen
    • 学会等名
      The 44th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IEEE IECON)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Decentralized adaptive dynamic surface control for large-scale multi-machine power systems with unknown time delay2018

    • 著者名/発表者名
      X. Zhang, G. Zhu, X. Chen and X. Li
    • 学会等名
      The 3rd International Conference on Advanced Robotics and Mechatronics (ICARM)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Discrete-time fractional order integral sliding mode control for piezoelectric actuators with improved performance based on Fuzzy tuning2018

    • 著者名/発表者名
      M.L. Nguyen and X. Chen
    • 学会等名
      The 13th World Congress on Intelligent Control and Automation (WCICA 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Adaptive fuzzy pseudo inverse output-feedback control for a class of asymmetric hysteresis nonlinear system2018

    • 著者名/発表者名
      G. Zhu, C. Zhong, Y. Liu, T. Wang, X. Chen and X. Zhang
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Industrial Electronics (IEEE ISIE 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modelling and control design in discrete-time domain for ionic polymer-metal composite actuators2018

    • 著者名/発表者名
      X. Chen
    • 学会等名
      The Second International Symposium on Autonomous Systems (ISAS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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