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2023 年度 実績報告書

非因果的制御入力を生成する反復学習制御による高速高精度位置決めに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 23H01431
配分区分補助金
研究機関東京大学

研究代表者

大西 亘  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (60823888)

研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2028-03-31
キーワード反復学習制御 / 非因果的制御入力 / 精密位置決め制御
研究実績の概要

反復学習制御は,半導体露光装置などの精密制御が必要な応用先において重要な制御法である。この制御法は,過去の位置決め誤差の情報を用いて繰り返し試行を行うことで,センサの分解能レベルの位置決め精度を達することができる特長がある一方で,タスク汎化性能がないため,一般工作機械,産業用ロボット,搬送装置,などにはあまり用いられていない。本研究では,目標軌道に対して非因果的制御入力を発生させる新しい学習制御則を提案し,前述の課題を緩和・克服する制御理論の構築と,実データからの制御器パラメタ設計手法を構築を目指すことが目的である。
本年は,特に
Kentaro Tsurumoto, Wataru Ohnishi, Takafumi Koseki: Task Flexible and High Performance ILC: Preliminary Analysis of Combining a Basis Function and Frequency Domain Design Approach, 22nd IFAC World Congress, pp. 2057-2062, 2023.
において,特定タスクに対して高性能を達成する周波数領域ILCと,速度・加速度目標値という多項式の基底関数を組み合わせたILCを提案した。数値シミュレーションにより,タスク変化前の追従誤差の収束値で周波数領域ILCを凌駕し,さらにタスク柔軟性では基底関数ILCと同等となり,トレードオフを回避できることを示した。今後は,実験検証および,基底関数を有理関数に拡張し,非因果的制御入力を積極的に活用する枠組みを構築する。

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

本研究における,主要な問いである,タスク柔軟性と特定タスクへの位置決め性能のトレードオフを解決できる手法の着想に至ったため。
実機実験や,さらなる理論拡張への準備を進めており,研究はおおむね順調に進展しているといえる。

今後の研究の推進方策

今後は,2つの慣性が柔軟体で繋がれたようなベンチマーク装置を用いて,実機検証を進める。さらに,非因果的制御入力を積極的に活用するため,基底関数を多項式から有理関数に拡張する。もし学習後の基底関数が不安定だった場合,Stable Inversionにより,非因果的制御入力を生成することができ,従来の性能をさらに上回ることが期待される。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 4件)

  • [国際共同研究] Eindhoven University of Technology(オランダ)

    • 国名
      オランダ
    • 外国機関名
      Eindhoven University of Technology
  • [雑誌論文] Control-relevant neural networks for feedforward control with preview: Applied to an industrial flatbed printer2024

    • 著者名/発表者名
      Aarnoudse Leontine、Kon Johan、Ohnishi Wataru、Poot Maurice、Tacx Paul、Strijbosch Nard、Oomen Tom
    • 雑誌名

      IFAC Journal of Systems and Control

      巻: 27 ページ: 100241~100241

    • DOI

      10.1016/j.ifacsc.2024.100241

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Mass Flow Rate Control with Compensation of Nonlinearity Using Valve Internal Variables2024

    • 著者名/発表者名
      Koki Hattori
    • 学会等名
      IEEE 18th International Conference on Advanced Motion Control
    • 国際学会
  • [学会発表] Frequency Response Data-Based Resonant Filter Design Considering Phase Stabilization and Stroke Limitation Applied to Dual-Stage Actuator Hard Disk Drives2023

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Mae
    • 学会等名
      22nd IFAC World Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] Task Flexible and High Performance ILC: Preliminary Analysis of Combining a Basis Function and Frequency Domain Design Approach2023

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Tsurumoto
    • 学会等名
      22nd IFAC World Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] Systematic Filter Design by Convex Optimization for Disturbance Rejection in Dual-Stage Actuated Hard Disk Drives2023

    • 著者名/発表者名
      Wataru Ohnishi
    • 学会等名
      22nd IFAC World Congress
    • 国際学会

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公開日: 2024-12-25  

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