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2015 年度 実績報告書

波動システム理論に基づく高度システムエネルギ変換

研究課題

研究課題/領域番号 13J05462
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

齊藤 英一  慶應義塾大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードモーションコントロール / 外乱オブザーバ / 振動抑制制御 / むだ時間補償 / 波動方程式 / 反射波除去 / システムエネルギ変換 / システム統合
研究実績の概要

本研究は、人間の行動空間を微細領域へと拡張するための高精度マクロマイクロスケール変換を伴う力触覚伝送技術について取り扱っている。微細領域における制御では、力覚伝送に必要不可欠である位置・力制御を高精度に達成する必要があり,それらを阻害する機械共振現象やセンサ・DA変換等に含まれるむだ時間を積極的に補償しなければならない。本研究では機械共振系を波動方程式によりモデル化することで高次振動補償器を設計することに加え、センサ等に含まれるむだ時間に関しても同様にむだ時間要素を用いた補償を行う。波動方程式によりモデル化された機械共振系は反射波を除去することで振動が抑制されるため、反射波を波動システムから除去する手法である反射波除去を本研究では中心技術としている。反射波除去は構造内にむだ時間を含んだ無限次元補償器であるため、実遅延の補償との統合も容易に実装可能である。本年度は、波動システムにおける力制御系およびバイラテラル制御系の構築法を明らかにした。力制御系においては反射波除去に加え、波動システムの先端に印加される外乱に対しロバストな制御となるよう波動オブザーバによる外乱除去法を示した。波動オブザーバによる外乱補償はむだ時間要素という無限次元要素を有しているため、従来の集中定数系の外乱補償と比較するとロバスト安定性の観点で優れている。また、バイラテラル制御においては、反射波除去を機械共振系に適用することで、機械共振系のバイラテラル制御問題は通信遅延系のバイラテラル制御問題へと変換可能であることを明らかにした。加えて、位置・力制御系に干渉が生じないモード座標変換について検討を行った。座標変換においてもむだ時間要素を適切に活用することでモード空間における位置・力制御の非干渉化が可能であることを確認した。以上の研究で得られた知見は2件の国際学会として成果へと結実することができた。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Time Delay Compensation Using Equivalent Elastic Force Feedback2015

    • 著者名/発表者名
      E. Saito, S. Katsura
    • 雑誌名

      IEEJ Journal of Industry Applications

      巻: 4 ページ: 688-695

    • DOI

      10.1541/ieejjia.4.688

    • 査読あり
  • [学会発表] Torque/Force Control of Wave System Based on Reflected Wave Rejection and Wave-based Load Disturbance Observer2015

    • 著者名/発表者名
      E. Saito and S. Katsura
    • 学会等名
      The 41th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, IECON’15-Yokohama
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2015-11-09 – 2015-11-12
    • 国際学会
  • [学会発表] Bilateral Control of Mechanical Resonant System Based on Reflected Wave Rejection2015

    • 著者名/発表者名
      E. Saito, S. Nishimura, and S. Katsura
    • 学会等名
      The IEEJ Papers of Technical Meeting on Mechatronics and Control
    • 発表場所
      電気学会会議室(東京都・千代田区)
    • 年月日
      2015-09-10 – 2015-09-10
  • [学会発表] Wave-based Load Disturbance Observer for Robust Enhancement of Reflected Wave Rejection-based Vibration Control2015

    • 著者名/発表者名
      E. Saito and S. Katsura
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, AIM2015-Busan
    • 発表場所
      Busan (Korea)
    • 年月日
      2015-07-07 – 2015-07-11
    • 国際学会

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公開日: 2016-12-27  

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