適応スライディングモード制御による多関節ロボットの摩擦自動補償制御則開発

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08455114
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 井上 昭 岡山大学, 工学部, 教授 (60026234)
• 研究分担者: 平嶋 洋一 岡山大学, 工学部, 助手 (20284086) ; 増田 士朗 岡山大学, 工学部, 講師 (60219334)
• キーワード: スライディングモード制御 / 適応制御 / ロボット制御 / 摩擦外乱補償 / オブザ-バ / チャタリング / ハイブリッド適応則

研究概要

1.スライディングモード制御則をロボット制御に適用する場合に、2つの問題点が存在する。その第1は本来スライディングモード制御は、偏差を0に収束させる制御に対し、ロボット制御では目標値追従が目的であり、スライディングモード制御則をモデル規範型制御に修正して適用しなければならない。第2の問題点は、スライディングモード制御に本質的に存在するチャタリングの抑制である。第1のモデル規範型制御に対しては、モデル追従型とパラメータ追従型の2種類のモデル規範型制御則について、その構造について解析し、通常のスライディングモード制御則との関連を明らかにし、今後、適応則を導入する上での手がかりを得た。さらに、実際にロボット制御実験に適用した。第2の問題点に対しては、実験による解析により、チャタリングの原因がロボット関節角速度の推定におけるノイズであることを明らかにし、従来から提案されていた平滑関数などのチャタリング抑制策はチャタリング抑制には効果がなく、むしろオブザ-バにより、ロボット関節角速度の推定を改善することが効果的であることを明らかにした。さらに、速度推定のためのオブザ-バの設計法として、スライディングモード制御則と双対関係を利用した。Riccati方程式を解く方法を考案した。
2.適応制御をロボット制御に適用する場合、制御則計算の高速化が不可欠であるが、高速なパラメータ同定則であるハイブリッド則について、サンプリング間のデータによる積分等を必要としない、さらに高速な同定則を考案し、その収束性、誤差の評価法などを求めた。
3.新規に購入したパーソナルコンピュータを用い、ロボット実験制御装置の改良を図った。

研究成果

• [文献書誌] V.Kroumov,A.Inoue: "Disturbance and Friction Compensation Control of Direct Drive Motor Using an Adaptive Observer" Proceedings of 1996 4th IEEE International Workshop on Advanced Motion Control. Vol.2. 219-224 (1996)
• [文献書誌] A.Inoue,S.Masuda: "A Desing of an Adaptive Servo Control System Estimating the Internal Model" Preprints of the 13th World Congress of IFAC,San Francisco. Vol.K. 385-390 (1996)
• [文献書誌] A.Inoue,K.Nakayasu,S.Masuda: "A Swingup Control of an Inverted Pendulum Using a Sliding Mode Control" Proceedings of the 3rd International Conference on Motion and Vibration Control. Vol.3. 449-454 (1996)
• [文献書誌] S.Masuda,A.Inoue: "Transient Performance Improvement in Dynamic Certainty Equivalent Adptive Controller by Including a Fixed Compensator" Proceedings of the 35th IEEE Conference on Decision and Cotrol. 2998-3005 (1996)
• [文献書誌] 井上昭,増田士朗,平嶋洋一: "Riccati方程式によるオブザ-バ設計と倒立振子制御応用" 電気・情報関連中国支部第47回連合大会講演論文集. 307- (1996)
• [文献書誌] 濃野正樹,井上昭,増田士朗: "ロボット関節角制御におけるスライディングモード制御のチャタリング抑制" 計測自動制御学会第35回学術講演会予稿集. 2巻. 797-798 (1996)
• [文献書誌] S.Masuda,A.Inoue: "A Construction of Multivariable MRACS with Unknown Interactor Matrix Based on Coprime Factorization Approach" Preprints of the 13th World Congress of IFAC,San Francisco. Vol.K. 397-402 (1996)
• [文献書誌] Y.Liu,A.Inoue,S.Masuda: "Performance Improvement in Discrete-time Model Reference Adaptive Control" Proceedings of the 35th SICE Annual Conference,International Session. 1291-1294 (1996)
• [文献書誌] 岡本太,増田士朗,井上昭: "サンプル値データを用いた適応制御調整則に基づくハイブリッド適応制御系の構成" 計測自動制御学会第35回学術講演会予稿集. 1巻. 87-88 (1996)
• [文献書誌] 荻原健太,井上昭,増田士朗,平嶋洋一: "システムの零点を利用するオブザ-バ設計法と倒立振子制御への適応" 第5回計測自動制御学会中国支部学術講演会論文集. 120-121 (1996)
• [文献書誌] 菊地裕二,井上昭,増田士朗,平嶋洋一: "オブザ-バを用いたスライディングモード制御による多関節ロボット制御" 第5回計測自動制御学会中国支部学術講演会論文集. 204-205 (1996)