入出力関係に単調性を有しないヒステリシスのモデリング・高度化制御及びその応用

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K06152
• 研究機関: 芝浦工業大学
• 研究代表者: 陳 新開 芝浦工業大学, システム理工学部, 教授 (50273347)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: スマートマテリアル / ヒステリシス / 高精度制御 / ナノテクノロジー / バイオテクノロジー

研究実績の概要

本研究において、まず、単調性を有しないヒステリシスの特性について研究し、その数式モデルを構築し、オンライン同定アルゴリズムを提案した。そして、単調性を有しないヒステリシスのオンラインロバスト適応制御法を提案し、導電性高分子アクチュエータの出力制御及び超磁歪アクチュエータの高周波出力制御へ応用した。さらに、単調性を有しないヒステリシスを入力側に含む動的システムの適応制御則を提案した。特に、モデルの不確かさを持つ動的システムに対し、そのロバスト制御則を考察した。最後に、超磁歪アクチュエータで駆動するナノポジショナの高周波位置決め制御実験を行い、外部条件を変えながら、提案手法の有効性・ロバスト性・実用性を確認した。従来のPID 制御法と比較し、提案手法の利点・欠点を明らかにし、実応用を目指して調整し、より望ましい制御応答を得られるように研究を行った。

研究成果

• [国際共同研究] 中原工業大学/南京理工大学/東北大学(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 中原工業大学/南京理工大学/東北大学
• [国際共同研究] 東北電力大学/遼寧工業大学/マカオ大学(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 東北電力大学/遼寧工業大学/マカオ大学
• [国際共同研究] ハノイ理工科大学(ベトナム)
  • 国名: ベトナム
  • 外国機関名: ハノイ理工科大学
• [国際共同研究] Universiti Teknologi MARA(マレーシア)
  • 国名: マレーシア
  • 外国機関名: Universiti Teknologi MARA
• [雑誌論文] Adaptive control-based Barrier Lyapunov Functions for a class of stochastic nonlinear systems with full state constraints (2018)
  • 著者名/発表者名: Y.-J. Liu, S. Lu, S. Tong, X. Chen, C.L. Chen and D.-J. Li
  • 雑誌名: Automatica 巻: 87 ページ: 83-93
  • DOI: 10.1016/j.automatica.2017.07.028
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Discrete time quasi sliding mode control with prescribed performance function and its application to piezo-actuated positioning systems (2018)
  • 著者名/発表者名: M.L. Nguyen, X. Chen and F. Yang
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Industrial Electronics 巻: 65 ページ: 942-950
  • DOI: 10.1109/TIE.2017.2708024
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Virtual unmodeled dynamics modeling for nonlinear multivariable adaptive control with decoupling design (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Zhang, T. Chai, H. Wang, D. Wang and X. Chen
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems 巻: 48 ページ: 343-353
  • DOI: 10.1109/TNNLS.2017.2691905
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Modeling and control of piezoelectric actuators by a class of differential equations based hysteresis models (2017)
  • 著者名/発表者名: M.H.B.M. Ramli and X. Chen
  • 雑誌名: International Journal of Advanced Mechatronic Systems 巻: 7 ページ: 165-173
  • DOI: 10.1504/IJAMECHS.2017.086201
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Adaptive output feedback control of feedforward nonlinear distributed delay systems with unknown delay kernel (2017)
  • 著者名/発表者名: X. Jia, X. Chen and S. Xu
  • 雑誌名: International Journal of Control 巻: 70 ページ: 2057-2071
  • DOI: 10.1080/00207179.2016.1236215
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Adaptive output feedback control of nonlinear time-delay systems with application to chemical reactor systems (2017)
  • 著者名/発表者名: X. Jia, X. Chen, S. Xu, B. Zhang and Z. Zhang
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Industrial Electronics 巻: 64 ページ: 4792-4799
  • DOI: 10.1109/TIE.2017.2668996
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Discrete time quasi sliding mode control for piezo-actuated positioning systems: a prescribed performance control approach (2017)
  • 著者名/発表者名: M.L. Nguyen and X. Chen
  • 学会等名: IFAC 2017 World Congress (IFAC 2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Adaptive control for piezo-actuated micro/nano positioning system (2017)
  • 著者名/発表者名: X. Chen, S. Wen and A. Wang
  • 学会等名: 12th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA)
  • 国際学会
• [学会発表] Adaptive control for megnetostrictive actuators based on modified Preisach model (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Aoyagi and X. Chen
  • 学会等名: 2017 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (ICMA 2017)
  • 国際学会
• [学会発表] ピエゾステージの適応モデルマッチング (2017)
  • 著者名/発表者名: 関根尚輝、陳新開
  • 学会等名: 第６０回自動制御連合講演会