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2022 年度 実績報告書

データ駆動型制御器設計法によるゲインスケジューリング力制御器の設計法の提案

研究課題

研究課題/領域番号 18K04197
研究機関三重大学

研究代表者

弓場井 一裕  三重大学, 工学研究科, 教授 (10324542)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
キーワードデータ駆動型制御器設計法 / ゲインスケジューリング制御 / クラスタリング / サポートベクターマシン / 力制御
研究実績の概要

本研究ではロボットによる知的な力制御を実現するため,環境から得られる反力とロボットに与える入力の情報から現在の状況を判定し,その判定された状況に応じて制御器ゲインを調整するゲインスケジューリング制御系の構築を行った。本研究の特徴的な点は,上記の知的な力制御を実現するにあたり,力制御を構築するシステムのモデルを用いることなく,ロボットより得られる反力の情報とロボットに与える入力の情報のみから実現している点である。どのような状況においても,指定する粘弾性特性を持つ力制御系を構築できるよう,現時点で得られているデータから現在の状況の特定を行った。この状況の特定にはデータクラスタリング手法の一つである k-means 法を用いてデータを分類,その境界条件をマルチクラスのサポートベクターマシンを用いて得た。この境界条件を現時点で得られたデータに適用し,硬い環境に接触しているのか,やわらかい環境に接触しているかなどの状況判別を行った。また,力制御を行う環境の判定結果はデジタルな判定であるとかなり硬い,ある程度硬い,ある程度柔らかい,かなり柔らかいなど,離散的な判定となり,これらの環境で利用する制御器も複数の制御器から適切なものを選ぶ形となり,これでは精度を十分に上げることは困難であると考えた。そこで,現時点での環境の判断結果を複数の環境の状況の距離を用いた重み付きの和として表現し,制御ゲインをそれぞれの環境に適した制御器の合成という形で表現することでゲインスケジューリング制御系を構築した。提案した制御系は数値シミュレーションおよび制作した力制御実験システムに適用し,その有効性の確認を行った。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2023 2022

すべて 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件)

  • [学会発表] Load Side Angle Control Using HPF with Backlash Model for Torsional Torque Estimation of Electromagnetic Motor with Reduction Gear with Drive and Load Side Encoders2023

    • 著者名/発表者名
      Yuto Ikeda, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai and Satoshi Komada
    • 学会等名
      The IEEJ International Workshop on Sensing, Acutuation, Motion Control, and Optimization 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] 摩擦を持つ機械系に対する入出力データを用いた応答予測と制御器調整2022

    • 著者名/発表者名
      弓場井 一裕
    • 学会等名
      2022年電気学会電子・情報・システム部門大会
  • [学会発表] Design of a Torsion Torque Estimator that Includes a Backlash Model for a Load-Side Angle Control System that Consists of a Motor, a Reduction Gear, a Spring, and Motor/Load-Side Encoders2022

    • 著者名/発表者名
      Yuto Ikeda, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, Satoshi Komada
    • 学会等名
      48th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
    • 国際学会

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公開日: 2023-12-25  

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