Systematization of the control theory on servo systems driven by smart material-based actuators

智能材料执行器驱动的伺服系统控制理论的系统化

• 批准号: 21K04129
• 负责人: 陳 新開
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Shibaura Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04129/
• 关键词: ヒステリシス; スマートマテリアル; アクチュエータ; サーボ系; 高度化制御

2022年度において、オンライン計算量を減らす及び制御性能を保証するために、データ駆動型性能評価機構を設計し、推定パラメータのセルフチューニング機構を提案した。2021年度で提案した適応制御アルゴリズムが多数のパラメータを含んでいたため、オンライン計算量は非常に大きかった。一方、新型アクチュエータを用いたサーボ機構において、高度化制御を実現するために、できるだけ短いサンプリング周期は要求されている。そして、2022年度において、まず、オンラインデータを用い、推定パラメータの変化状況やシステムの応答特性などを総合的に評価する性能評価機構を設計した。そして、2021年度で得られた設計パラメータ選択基準の結果を踏まえ、オンライン推定パラメータのセルフチューニング機構を提案した。ここで、パラメータ推定則のオンラインゲイン調整や一部パラメータの更新中断などの実行を行った。さらに、チューニングされたパラメータを用いた制御系の安定性を解析した。これらの理論に基づき、圧電アクチュエータや超磁歪アクチュエータなどで駆動される単軸ポジショナに対し、高性能ロバスト制御を行った。具体的には、単軸ポジショナの出力位置決め制御へ応用し、計算機シミュレーションを行い、コントローラの初期最適パラメータを大まかに選定した。それから、実験を行い、外部条件を変えながら、提案理論の有効性・ロバスト性・実用性を検証した。さらに、従来の制御法と比較し、提案手法の利点・欠点を明らかにし、より望ましい制御効果を実現した。

在2022财年中，设计了一个数据驱动的性能评估机制，以减少在线计算的数量并确保控制性能，并提出了估计参数的自调整机制。在线计算复杂性非常大，因为在2021年提出的自适应控制算法包括大量参数。另一方面，在使用新型的执行器的伺服机制中，尽可能短以实现复杂的控制。在2022财年，我们首先设计了一种绩效评估机制，该机制使用在线数据全面评估估计参数和系统响应特征的变化。然后，根据2021年获得的设计参数选择标准的结果，我们提出了一种用于在线估计参数的自调整机制。在这里，执行了参数估计规则的在线增益调整，并中断了对某些参数的更新。此外，分析了使用调谐参数的控制系统的稳定性。基于这些理论，对由压电执行器或磁性执行器驱动的单轴定位器进行了高性能稳健控制。具体而言，通过将其应用于单个轴定位器的输出定位控制，大致选择了控制器的初始最佳参数。然后，我们进行了实验，并验证了所提出的理论的有效性，鲁棒性和实用性，同时改变了外部条件。此外，与常规控制方法相比，阐明了该方法的优点和缺点，从而达到了更理想的控制效果。

项目成果

Adaptive neural network-based finite-time impedance control of constrained robotic manipulators with disturbance observer

基于自适应神经网络的扰动观测器约束机器人机械臂有限时间阻抗控制

• DOI: 10.1109/tcsii.2021.3109257
• 发表时间: 2022
• 期刊: IEEE Transactions on Circuits and Systems--II: Express Briefs
• 作者: G. Li;X. Chen;J. Yu;and J. Liu
• 通讯作者: and J. Liu

Adaptive Pseudo Inverse Control for a Class of Nonlinear Asymmetric and Saturated Nonlinear Hysteretic Systems

• DOI: 10.1109/jas.2020.1003435
• 发表时间: 2021-04
• 期刊: IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica
• 作者: Xiuyu Zhang;Ruijing Jing;Zhiwei Li;Zhi Li;Xinkai Chen;C. Su

Adaptive Sliding Mode Security Control for Stochastic Markov Jump Cyber-Physical Nonlinear Systems Subject to Actuator Failures and Randomly Occurring Injection Attacks

• DOI: 10.1109/tii.2022.3181274
• 发表时间: 2023-03
• 期刊: IEEE Transactions on Industrial Informatics
• 影响因子: 12.3
• 作者: Z. Liu;Xinkai Chen

東北電力大学/東北大学/青島大学(中国)

东北电力大学/东北大学/青岛大学（中国）

圧電アクチュエータで駆動されるナノポジショナの高精度制御

压电致动器驱动的纳米定位器的高精度控制

• 发表时间: 2023
• 作者: 白井勇聖;立岡浩一;志村洋介;ジャン ビンヤン＊，陳 新開
• 通讯作者: ジャン ビンヤン＊，陳 新開