速度不連続な参照軌道に追従可能な衝撃力印加形モータとその制御系設計開発

一种可遵循不连续速度参考轨迹的冲击力应用型电机及其控制系统的设计与开发

基本信息

批准号：
19K04463
负责人：
白石貴行
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kagoshima National College 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：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

【研究の成果】２０２２年度における研究の成果としては，プロトタイプの製作がほぼ完了したことである。また，過去に試作したプロトタイプの設計に誤りがあり，検証したい特性が測定できる装置となっていなかったことを明らかにできた。また，同装置を精度良くシステム同定できるような理論を整備している。【具体的内容】過去に製作したプロトタイプでは，衝撃力のエネルギーが散逸しないようにモータ軸の剛性を高めることに注力して作られていた。また，衝撃力のエネルギーを衝突部の球体の弾性変形することにより反発力を得られる思想で設計していたが，これが誤りであることがわかった。今回製作したプロトタイプでは，衝撃力を剛性が低い板バネで受け止めることで，板ばねにエネルギーが集中できるため，その後のエネルギー散逸を防ぐ構造となっている。次に，システム同定の理論構築であるが，これを必要とした背景として，本装置は衝撃力を扱うために通常の長時間の制御入力を印加できないため一般的に用いられている周波数掃引などの手法が使えないためシステム同定が非常に困難である。つまり，過渡状態でのシステム同定しか手段がないこととなる。本手法では時間応答のみから周波数特性の精度を推定できる方法であるため，本研究のシステムに対する同定手法として適している。本手法は，本研究のみらなず一般的な短時間測定のシステム同定にも適用可能であることから，非常に活用範囲が広く，重要性が高いと考えている。

【研究结果】2022年的研究结果是样机的生产已基本完成。还透露，过去生产的原型机设计存在错误，设备无法测量需要验证的特性。此外，我们正在开发一种理论，可以实现设备的准确系统识别。【具体细节】在过去生产的样机中，我们重点关注的是增加电机轴的刚性，这样冲击力的能量就不会散失。此外，该设计的想法是利用冲击力的能量使碰撞区域的球体发生弹性变形，从而获得排斥力，但这种想法被发现是不正确的。我们这次制作的原型采用了低刚性的板簧来吸收冲击力，让能量集中在板簧上，从而防止了后续的能量耗散。接下来，我们将建立一个系统辨识理论，但之所以需要这样做，是因为该装置无法应用正常的长期控制输入来处理冲击力，因此无法应用常用的频率扫描等。系统辨识极其困难，因为无法使用此方法。换句话说，识别系统的唯一方法是处于瞬态状态。该方法适合作为本研究系统的辨识方法，因为它是一种仅根据时间响应就可以估计频率特性精度的方法。由于该方法不仅可以应用于本研究，还可以应用于一般短时测量的系统辨识，因此我们相信它具有非常广泛的应用范围并且非常重要。