| 研究概要 |
1. テーブル装置の粗動時における非線形摩擦モデリング
研究室に現有のボールねじ駆動テーブル装置を対象に, 変位5mm以上の粗動時における非線形摩擦挙動を解析し, その動特性を再現しうる数学モデルを構築した。粗動時では, テーブル装置の加減速度の増加に伴って, 慣性力や加々速度が非線形摩擦の発生に影響を与える。そこで, 位置, 速度, 加速度, 加々速度の4つの物理量に基づく非線形摩擦モデルを前提とした。モデルパラメータの決定に際しては, 変位量に対する汎化性能を具備させる必要性から, 代表的な3つの変位(5mm, 20mm, 113. 5mm)を対象に, 反復学習によって得られた非線形摩擦の推定値とモデル出力との差が最小となるモデルパラメータを, 遺伝的アルゴリズムを用いて決定した。
2. 非線形摩擦モデルの適応化と位置決め制御への応用
非線形摩擦の動特性は, 温度など周辺環境に応じて大きく変化する。特に, モータ内部温度の上昇に伴うモータ推力の低下や, ガイド部の温度変化に伴う粘性摩擦力の変化は, 位置決め応答に影響を与えることから, 刻々と変化する非線形摩擦の動特性をモデルパラメータに反映させる仕組みが必要となる。そこで, 最小自乗法に基づく適応化手法を用いて, モデルパラメータのオンラインチューニングを実施した。具体的には, 各試行動作における, 外乱オブザーバによる推定値とモデル出力との差を基に, 最小自乗法を用いてモデルパラメータの更新を行った。本手法の有効性を検証するため, ボールねじ駆動テーブル装置を用いた位置決め実験を行った結果, 5mm以上の粗動時において, 温度変化によらず, ばらつきの少ない優れた位置決め性能を実現できることを確認した。
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