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

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08455114
• 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の2つの問題点、すなわち、第1の問題点である、スライディングモード制御則を目標値追従型制御、もしくは、モデル規範型制御に修正することと、第2の問題点である、スライデイ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すること、以上の2点について研究を行った。まず、第2の問題点であるチャタリングの抑制について、スライディングモード制御則のゲインを適応則によって同定することによりゲインが過大となることを防ぎチャタリング制御を実現する適応スライディングモード制御則の適用を考察した。この適応スライディングモード制御則を、第1の問題点である、目標値追従型制御、および、モデル規範型制御に修正した。さらに、昨年度に実際の実験解析により、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から、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となったので、本年度の適応スライディングモード制御にオブザ-バを付加し、速度推定、摩擦外乱推定を行う制御則を考案した。また、速度推定、外乱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用いた。
2.前項のオブザ-バを付加した適応スライディングモード制御則を実際にロボット制御に適用し、制御実験を行った。ハイゲイン制御則に依らないで、よく目標値に追従する実験結果を得た。
3.昨年度新規に購入したパーソナルコンピュータに対して、ロボット実験制御装置とのインターフェイス、インターフェイスソフトウェアの改良を図った。

研究成果

• [文献書誌] Y.Hirashima,Y.Iiguni,N.Adachi: "An Adaptive Control System Design Using a Memory Based Learning System" International Journal of Control. Vol.68. 1085-1102 (1997)
• [文献書誌] S.Masuda,A.Inoue,Y.Hirashim,R.M.Miller: "Intersample Peformance Improvement in Generalized Predictive Control" Preprints of IFAC Symposium ADCHEM '97,Banff. 143-148 (1997)
• [文献書誌] Y.Hirashima,A.Inoue,S.Masuda: "Discrete-Time Adaptive Compensator to Cancel State-Disturbances" Preprints of IFAC Symposium ADCHEM '97,Banff. 415-420 (1997)
• [文献書誌] V.T.Kroumov,A.Inoue,K.Yoshino,S.Tsukamoto: "A closed Loop System for Controlling the Arterial Partial Pressure of Oxygen in Patients with Perspitatory Abnormalities" Preprints of 11th IFAC Symposium on System Identification. Vol.3. 1325-1330 (1997)
• [文献書誌] Y.Hirashima,Y.Iiguni: "An Identification System Design Using CMAC with a Learning Algorithm Based on the Kalman Filter" Preprints of 11th IFAC Symposium on System Identification. Vol.3. 1389-1394 (1997)
• [文献書誌] Y.Liu,A.Inoue,S.Masuda,Y.Hirashima: "A Design for Discrete-Time Model Reference Adaptive Control Using Delta Operator" Preprints of 11th IFAC Symposium on System Identification. Vol.2. 883-888 (1997)