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2012 年度 実績報告書

冗長アクチュエータ動的適応最適出力分配によるシステム高故障耐性化の研究

研究課題

研究課題/領域番号 23760199
研究機関北海道大学

研究代表者

星野 洋平  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90374579)

キーワード機械力学・制御 / 大規模除振システム / システム冗長化 / 高故障耐性化
研究概要

本研究課題の目的は、多数のアクチュエータを用いた大規模な動的制御システムにおいて、一部のアクチュエータの劣化や破損によって装置全体の性能が大きく劣化するだけでなく安定性が損なわれる問題を解決するため、装置の運動の自由度より多くのアクチュエータを用いて冗長化し、個々のアクチュエータの性能劣化や破損が生じた場合に、正常なアクチュエータのみで異常の生じたアクチュエータの欠損を補い、さらに動的に制御系を再構築することで、全体として元の性能を維持する方法を明らかにすることである。高い冗長性を有する8脚3自由度除振台実験装置を構築して研究を遂行した。アクチュエータの出力分配法の基礎となる評価関数に改良を施し、各アクチュエータ出力の分配割合を個別に変更可能な出力再分配法を構築した。さらに、冗長なアクチュエータのうち複数のアクチュエータが劣化や破損する場合でも、重み係数を更新する方法で破損アクチュエータへの出力分配割合を0とすることで、破損していないアクチュエータに出力を適切に振分けることを可能とし、装置と制御系全体の除振性能を維持できることをシミュレーションにより示した。最終年度の平成24年度には、得られた出力再分配法の実験による検証を行い、制御系全体として元の性能を回復できることが実験でも示された。成果として得られた出力再分配法は、数学的には従来の出力分配法をより一般化した方法となっており工学的な意義が大きい。また、冗長性を有する動的システムにおいて、一部のアクチュエータの性能が劣化した際に、装置を停止することなく稼働させることを可能とする重要な成果である。また、研究成果については、日本機械学会計測自動制御部門講演会D&D2012ならびに計測自動制御学会システムインテグレーション部門国際会議SII2012で講演発表を行った。また、日本機械学会論文集への投稿を行い掲載可決となった。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] アクチュエータ故障に対する冗長支持空気圧除振台の出力再分配法2013

    • 著者名/発表者名
      前田 拓巳, 星野 洋平,吉田 大輔, 小林 幸徳, 江丸 貴紀
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(C編)

      巻: 79 ページ: 掲載可決

    • 査読あり
  • [学会発表] A Vibration Isolation Table Supported by a Redundant Number of Pneumatic Actuators and Force Redistribution for Compensating Broken Actuators2012

    • 著者名/発表者名
      Yohei HOSHINO, Takumi MAEDA, Daisuke YOSHIDA, Yukinori KOBAYASHI and Takanori EMARU
    • 学会等名
      2012 IEEE / SICE International Symposium on System Integration (SII2012)
    • 発表場所
      九州大学(福岡市)
    • 年月日
      20121216-20121218
  • [学会発表] アクチュエータ故障に対する冗長支持空気圧除振台の出力再分配法2012

    • 著者名/発表者名
      星野 洋平, 前田 拓巳, 吉田 大輔, 小林 幸徳, 江丸貴紀
    • 学会等名
      日本機械学会機械力学・計測制御部門講演会 Dynamics and Design Conference 2012
    • 発表場所
      慶應義塾大学日吉キャンパス(横浜市)
    • 年月日
      20120918-20120921

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公開日: 2014-07-24  

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