ゲイン特性を考慮した最適零位相差追従制御系と実用化

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08750515
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 山田 学 名古屋工業大学, 工学部, 講師 (40242903)
• キーワード: 離散時間制御 / 予見制御 / 零位相差追従コントローラ / ゲイン特性 / 最適化 / サーボ系 / 適応制御

研究概要

制御系の位相を零に補償し、ゲインを最適化する最適零位相差追従制御法はサーボ系において優れた追従性能を与えるものとして注目されている。しかし従来の方法では、高周波ゲインが大きすぎたり設計において多大な計算量を要するなどの問題点があった。そこで本研究ではこの制御法の実用性を高めるために、1)ゲイン特性の改善、2)容易な設計法の提案、3)制御対象の特性変動に対する追従性能への影響の低減、4)実験による提案法の有効性の実証の4点を研究目的した。
本年度の研究実績は以下である。
・ゲイン特性を改善するため、1995年学会誌に掲載された成果を拡張し、ゲイン特性を任意に指定できる零位相差追従補償器の設計法を導出した。具体的には補償器の次数を高くするにつれ、ゲインは単調に希望の値に近づくことを明らかにし、与えられた仕様を満たす次数の最小値の簡単な設計法を求めた。
・制御対象の特性変動に対する追従性の劣化を防ぐため、各サンプルごとに制御対象の特性を推定する適応制御形式に補償器を改良した。その際、重みつき最小二乗推定法など種々の推定法を試みた。
・特性変動に対する制御系の安定性および追従性能への影響の低減を理論的に解析し、シミュレーションにより確認した。
・ダイレクトドライブロボットおよびXYテーブルの駆動モータ制御系に応用した。そして従来法との比較を行い、本手法の有効性を実験により実証した。
以上の成果は論文としてまとめられ、国際学会および学会誌に掲載が決定している。

研究成果

• [文献書誌] M.Yamada: "Zero Phase Error Tracking Controller with A Desired Gain Error" Trans.of the ASME,Journal of Dynamic Systems,Measurement and Control. 119(掲載決定). (1997)
• [文献書誌] M.Yamada: "Extended Discrete-time Prototype Repetitive Controllers and its Application" Proc.of 35th IEEE Conference on Decision and Control. 4. 3606-3611 (1996)
• [文献書誌] M.Yamada: "Adaptive Zero Phase Erroe Tracking Controller with Precision Tracking Performance" Proc.of 11th IFAC Symposium on System Identification. (掲載決定). (1997)
• [文献書誌] M.Yamada: "Zero Phase Error Tracking Controller with A Desired Gain Error and its Application" Proc.of UKACC International Conference on Control'96. 1. 674-679 (1996)
• [文献書誌] 山田学: "離散時間繰返し制御系の安定化" 第25回制御理論シンポジウム前刷集. 469-472 (1996)
• [文献書誌] 山田学: "周期型ホールド関数を用いたサンプル値繰返し制御系におけるリップルの最小化" 第35回学術講演会予稿集SICE'96. 2. 489-490 (1996)