1997 Fiscal Year Annual Research Report
マスタ・スレーブ柔軟アームのテレオペレーションのためのモデル化手法と制御系の構築
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09650266
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
松野 文俊 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (00190489)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
原 辰次 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (80134972)
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| Keywords | 柔軟アーム / 分布定数モデル / PDS制御 / リアプノフの方法 / 不変原理 |
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| Research Abstract |
宇宙構造物や宇宙ロボットはロケットの打ち上げコストの削減要求から極端に軽量化されており,柔軟多体系とみなさなくてはならず,そのモデル化と制御に関して多くの研究がなされている.これら研究のほとんどは,分布定数系の有限次元近似システムに基づいて制御器を構成しようとするもので,本来の無限次元システムの本質を反映しているとはいいがたい.したがって,制御器の次数は大きくなり計算機パワーを必要とし,実装にも多大な労力を必要としてきた.
本研究では柔軟多体系を分布定数系として表現し,リアプノフの方法と偏微分作用素論を用いることにより,簡単な出力フィードバック則(PDS制御則)を導出した.提案した制御則は,位置(P)・速度(D)・歪み(S)の情報を計測し,直接フィードバックするだけの静的制御器であり,実装が容易である.PDS制御則はシステムの物理パラメータに依存せず,閉ループ無限次元系を安定化することを保証したロバストな制御器である.その有効性を2リンク柔軟アームを用いた実験により検証した.実験の結果より,PDS制御則はアームの物理パラメータの不確定性やアーム先端の負荷変動に対してロバストであり,さらに,アームの姿勢変化やコリオリ・遠心力といった非線形性に対しても制御性能が確保されていることが確認された.
非線形分布定数系のように一見,制御が困難に思えるシステムでも,その物理的本質を見い出せば,非常に簡単な制御器で安定化できることを示した.また,提案した制御器はマスター・スレーブ柔軟アームのテレオペレーションに有効であると考えられる.
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Research Products
(6 results)
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[Publications] 松野 文俊: "曲げ・ねじり変形を考慮したアームに対するカフィードバックの安定解析とロバスト力制御" 日本ロボット学会誌. 15・5. 789-794 (1997)
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[Publications] 松野 文俊: "フレキシブル・アームの曲げ・ねじり結合振動と力のロバスト制御" 計測自動制御学会論文誌. 33・7. 674-679 (1997)
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[Publications] Fumitoshi Matsuno: "Experimental Study on Robust Force Control of a Flexible Arm with a Symmetric Rigid Tip Body" Proc.IEEE Int.Conf.on Robotics and Automation. (1997)
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[Publications] Fumitoshi Matsuno: "Optimal Puth Planning of Two Manipulator of a Space Robot with Considering Obstacles" Proc.2nd Asian Control Conference. 445-448 (1997)
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[Publications] Fumitoshi Matsuno: "Stability Analysis of Force Feedback and Force Control of a Constramed Arm with a Symmetric Rigid Body Considering Bending and Torsional Flexibility" Proc.IFAC Sympo.on Robot Control. 505-510 (1997)
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[Publications] Fumitoshi Matsuno: "Distributed Parameter Control of Large Space Structures with Lumped and Distributed Flexibility (A Case Study of Two Flexible Beams Connected by a Spring)" Proc.IEEE Int.Conf.on Decision and Control. (1997)
