| 研究課題/領域番号 |
19K21076
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| 補助金の研究課題番号 |
18H05902 (2018)
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 (2019)
補助金 (2018) |
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| 審査区分 |
0302:電気電子工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
大西 亘 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (60823888)
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| 研究期間 (年度) |
2018-08-24 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 制御工学 / 精密位置決め / データ駆動制御器設計 / 複数入出力系 / 制御器自動設計 / データ駆動制御 / モーションコントロール / 最適化 / 外乱オブザーバ / ディジタル制御 / システム同定 / データ駆動 / 精密位置決め制御 / データ駆動型制御 / 自己共振相殺制御 / ノンコロケート系 / 非最小位相系 / 制御系設計 / 多入力多出力系 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，ロボットや位置決めステージの制御器の，複数センサ・複数アクチュエータを陽に用いる，周波数応答データを用いた自動設計を目標とする。近年，高分解能エンコーダの低価格化に伴い，駆動側だけでなく負荷側にもセンサがつけられるフルクローズド制御が普及しつつある。ところが，1入力1出力系から多入力多出力系になると制御器が複雑になりチューニングパラメタが増えるため，組み合わせ爆発を起こす。そのため，単純なコントローラを用いるか，熟練の作業員が経験的にチューニングすることが一般的となっている。そこで本研究では，周波数応答データを用いた，設計仕様を満たす制御器自動設計法の提案を目的とする。
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| 研究成果の概要 |
精密位置決め装置では，製品の加工精度の微細化が常に求められている。制御器のチューニングパラメタは，高性能を目指せば目指すほど増大するため，データ駆動で簡便でかつ高性能な制御器を設計できるチューニング手法が求められている。そこで本研究では，1-1) 複数センサ用いる制御器の自動設計法，1-2) 冗長アクチュエータを活かした軸間干渉抑圧，1-3)外乱オブザーバの周波数応答に基づく自動設計法，2-1)不安定零点がある系に対するフィードフォワード制御法の実験検証，2-2) サンプル点上・サンプル点間の誤差のトレードオフを両立させる，新たなフィードフォワード制御器設計法，の研究を行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
高分解能エンコーダの低下価格化に伴い，駆動側だけでなく負荷側にもセンサがつけられるフルクローズド制御が普及しつつある。また，剛体の自由度を超える数のアクチュエータを持つ装置も増えている。ところが，１入力１出力系から多入出力系になると制御器が複雑になり調整パラメタが増えるため，組み合わせ爆発を起こし，制御器調整が難しくなる。そのため，単純な制御器を用いるか，熟練の作業員が経験的に調整することが一般的であった。本研究は，周波数応答の取得，システム同定そして固定構造の制御器設計の流れを自動化するものであり，経験に基づくことなく，最大の性能を引き出す制御器を最適化に基づき設計することができる。
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