多軸予見経路制御システムの研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13650259
• 研究機関: 神奈川大学
• 研究代表者: 江上 正 神奈川大学, 工学部, 教授 (40201363)
• キーワード: 経路制御 / 予見制御 / 座標変換 / 軸伸縮 / ゲイン成分 / 位相成分

研究概要

経路制御とは、位置の軌跡をその時間目標値に依存せずに経路目標値に追従させる制御であり、通常の位置制御とは本質的に異なるものである。しかし現状では、1軸のサーボ系を構成して各軸サーボ系の制御特性をできるだけ一致させ、各軸独立に位置制御を行い、結果として経路制御を行うのが一般的である。より高精度でかつ外乱の影響を抑制するような本質的な経路制御を実現するためには、経路誤差の定義の方法や、この経路誤差を外乱などによらず最小にするような制御系の設計が問題となる。
本年度はこのような特徴を持った経路制御の本質について吟味し、1軸に関する制御とは異なった観点から、目標経路の予見情報を適切に用いた多軸経路制御システムについて検討を行った。このような観点からすでに提案している方法は多軸システムの運動方程式を回転座標系変換および軸伸縮変換を行い、システムの位置応答とこの回転座標系を同期させて扱う方法である。これにより、軸伸縮比率を状態変数に含めることによりシステムは時不変の線形システムとなり、ゲイン成分と位相成分相当に分離して非干渉化して扱うことができ、ゲイン成分のみにより経路誤差が表され、位相成分は経路上の移動のみを表すものとなる。
本年度はこの理論について再検討し、これを軸伸縮比率の変化を考慮したものに改良し、目標経路が閉曲線のみで与えられるものから開曲線、さらに3次元空間の任意曲線の場合へと拡張した。軸伸縮比率の変化を考慮することにより、従来のものより大幅に経路誤差が減少することは確かめているが、さらにシミュレーションにより、この手法のもつ様々な特性について検討を行っている。
また来年度に向けての実験の準備として画像処理ボードやCCDカメラの購入を行っている。

研究成果

• [文献書誌] 佐藤匡, 江上正, 土谷武士: "離散時間予見スライディングモードサーボ系とその特性"システム制御情報学会論文誌. 14・12. 582-592 (2001)
• [文献書誌] 江上正, 愛田一雄, 土谷武士: "動的計画法による一般化予測制御系とその等価性"計測自動制御学会論文集. 38・2. 143-149 (2002)
• [文献書誌] 佐藤誠, 鳴海善広, 西川昌宏, 江上正: "3次元空間におけるベクトル分解経路制御"第45回システム制御情報学会研究発表講演会. 259-260 (2001)
• [文献書誌] 鳴海善広, 江上正, 西川昌宏: "新しい経路制御手法の提案"平成13年度神奈川県産学公交流研究発表会. 92 (2001)
• [文献書誌] 佐藤英樹, 円谷佳寛, 江上正: "パラレルメカニズムの運動制御"第34回SICE北海道支部学術講演会予稿集. B2. 81-82 (2002)
• [文献書誌] 土谷武士, 江上 正: "基礎システム制御工学"森北出版. 202 (2001)