| 研究課題/領域番号 |
20K04554
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| 研究機関 | 岡山県立大学 |
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研究代表者 |
忻 欣 岡山県立大学, 情報工学部, 教授 (70293040)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | タワークレーン / 劣駆動系 / 非線形制御 / 安定化制御 / 振れ止め制御 |
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| 研究実績の概要 |
タワークレーンの制御には、安全性を維持し、高速・正確な吊り荷の位置決めを実現しつつ、過渡時の吊り荷の振動と残留振動を抑制することが重要であるが、その滑車の並進運動とアームの回転運動のみで、非駆動である吊り荷の位置決めと揺れの制御に多くの挑戦的課題がある。本研究では、タワークレーンを対象とし、その非線形動特性や構造を活かした制御則を設計するとともに、その妥当性・有効性を実機実験により検証する。
本年度では、以下の主な研究成果を挙げた。まず、2つの2リンクの劣駆動ロボットを対象とし、その非線形動特性を活かした振れ止め非線形制御則を提案するとともに、その制御則下でのロボットの動きを大域的に解明し、閉ループ系の代表極の実部が最小となるような制御ゲインを求める問題を解決し、劣駆動ロボットのすべての機械パラメータに使える解析解を示すとともに、その提案則の有効性と閉ループ系の性能限界を明らかにした。
つぎに、天井クレーンの線形モデルとPD 制御則からなる閉ループ系の代表極の実部が最小となるようなPD ゲインを解析的に示し、その提案則の有効性を数値シミュレーションにより示した。また、天井クレーンの非線形モデルに対して、駆動・非駆動変数からなる複合信号を用いた軌道追従制御則を設計し、提案した制御則からなる閉ループ系の目標平衡点が漸近安定であることを示すとともに、実験検証により提案した制御則を用いたときトロリーの位置決めおよびペイロードの振動抑制が有効に行われることを示した。
さらに、旋回運動のみを行う単振子タワークレーンを対象に、駆動・非駆動変数からなる複合信号を用いた軌道追従制御則を設計するとともに、その制御則でのクレーンの動きを解析し、軌道追従制御目的が達成できることを明らかにした。また、実機実験により、提案した制御則がペイロードの揺れを抑制し、ジブの位置決めを有効に行えることを示した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
いつかの研究成果は国際学術雑誌などに掲載されている。
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| 今後の研究の推進方策 |
計画のとおりに研究を進める予定である。また、得られた成果を国際学術雑誌などに投稿する予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行したため、当初の見込み額と執行額は異なったが、残った研究費で、当初予定通りの計画を進めていく。
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