非線形パラメトリゼーションに基づく適応制御理論と超微細メカニカルシステムへの応用

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15560389
• Research Institution: Toyota Technological Institute
• Principal Investigator: 成清 辰生 豊田工業大学, 工学部, 教授 (70231496)
• Keywords: Armstrong-Helouvryモデル / 非線形パラメトリゼーションシステム / 非ホロノミックシステム / Snakeboard / 適応制御 / 超微細機構

Research Abstract

今年度は,非線形パラメトリゼーションシステムの解析を主に行った.具体例として,非線形摩擦の影響を受けるロボットアームの解析と制御を行った.2自由度ロボットアームの関節に働く非線形摩擦としてArmstrong-Helouvryモデルを用いて表現し,制御計設計を行った.シミュレーション結果は従来の適応制御手法と比較して良好な結果を示した.実験結果もシミュレーション同様,提案手法の有効性を示した.ただし,推定パラメータの初期値によっては,応答が目標値に整定するまでに時間を要することが分かった.今後は,多くに自由度を持ったシステムの構築と実験による実証を行うため,その推定パラメータの初期値の設定法を明確にすることが重要となる.
非線形パラメトリゼーションシステムの解析を行うと共に,非線形摩擦を受けるSnakeboardの設計・試作を行った.Snakeboardは前後輪を操舵し,胴体中央部付近の反力車を回転させることで,車体を推進させることができる非線形システムである.また,非ホロノミックシステムの一種であり,制御が極めて困難なシステムであることが知られている.幾何学的な解析により,このシステムは可制御であることが示されるが,実システムは非線形摩擦の影響を受けるため,理論どおりの制御性能を得ることは難しい.そこで,その摩擦補償のために,非線形パラメトリゼーションシステムに対する適応制御理論の適用を行う.
以上をまとめると,今年度の成果は以下のように示される.
1.Armstrong-Helouvryモデルによる非線形摩擦の補償を実現した.
2.その実験による有効性を示した.
3.Snakeboardを設計・試作した.