| 研究課題/領域番号 |
19K04438
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| 研究機関 | 宇都宮大学 |
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研究代表者 |
平田 光男 宇都宮大学, 工学部, 教授 (50282447)
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| 研究分担者 |
鈴木 雅康 宇都宮大学, 工学部, 准教授 (10456692)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | PWM型入力系 / 完全追従制御 / 離散化零点 / 不安定零点 / 量子化誤差 / 動的量子化器 / 二重積分系 / ガルバノスキャナ |
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| 研究実績の概要 |
モーションコントロールの制御対象として取り扱うことの多い二重積分系は，零次ホールド離散化すると不安定零点を生ずる。しかし，PWM（Pulse width modulation）型入力系の場合，その生成方法を工夫すると，不安定零点を安定化できる。そこで本研究では，PWM型入力系において安定な逆モデルに基づく完全追従制御を達成するための具体的な設計法を確立することを目的とした。以下に研究実績の要点をまとめる。
（１）PWMパルスの中心をサンプリング周期の前方に固定することで不安定零点を安定化する従来法は，生成できるパルス幅が制約され，制御入力が有効に活用できないという欠点があった。そこで，二重積分系において，パルスの立ち上がり時刻をサンプリング周期の始めに固定し，パルス立ち下がり時刻を可変とする方法を提案した。この方法では，フィードフォワード制御器が時変系となるが，パルス幅の制約を一切受けないという利点がある。さらに，2重積分器＋2次遅れシステムの場合に拡張した。
（２）制御対象が４次の高次系（２慣性系＋電機子特性）において，入出力の取り方と厳密線形化モデルの離散化零点の安定性について考察し，離散化零点が安定となる場合を明らかにした。
（３）PWMパルスの分解能が低い場合に有効な動的量子化器の設計問題と，不安定零点が安定化できる提案法との関連性を考察し，提案法の完全追従制御以外への適用可能性を示した。
（４）提案法の有効性を検証するため，提案法をレーザ加工機で用いられるガルバノスキャナの高速・高精度な角度制御に適用し，シミュレーション及び実機実験で制御性能を評価した。その結果，不安定零点を有する場合のFF制御器設計法としてよく知られる零位相差追従制御（ZPETC）と比べて目標値追従性能が向上することを確認した。
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