予見協調経路制御のリニアX-Yテーブルへの応用

预测协同路径控制在线性X-Y工作台中的应用

基本信息

批准号：
05750228
负责人：
江上正
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Kanagawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

X-Yテーブルやロボットマニピュレータなどの経路制御においては、各軸独立に制御されることが多い。しかしこれは各軸毎の位置決め制御の結果として経路制御が得られるのであって、本質的に経路誤差を小さくしようとして経路制御を行っているわけではない。このため、位置決め誤差は小さいのに経路誤差が大きくなってしまう場合も少なくない。本質的に良好な経路制御を行うためには、経路目標値と経路との誤差の面積を小さくすればよいと考えられる。そこで本研究では現在目標値と1ステップ前の目標値および現在の位置で囲まれた面積誤差を定義して、この面積誤差の現在から未来までの総和を最小にすることを考えた。具体的にこの面積誤差を最小にする制御を実現するために本研究ではX軸制御系の誤差をみて、この面積誤差を最小にするようなY軸制御系の仮想目標値を与える予見協調経路制御法を提案した。そしてこの理論を実験的に確かめるために今年度、コアレスのDCブラシレス方式のリニアモータを十字型に組み合わせたリニアX-Yテーブルを試作した。そしてこのリニアX-Yテーブルは上軸と下軸の特性が大幅に異なるため、各軸独立な制御では制御系の構成によっては経路誤差を生じ易いことをシミュレーションおよび実験により確認した。そしてさらにこのリニアX-Yテーブルに対する予見協調経路制御系を構成し、各軸独立な制御で大きな経路誤差を生じた場合でも、予見協調制御を用いると経路応答が大幅に改善されることを確認した。今後はこの予見協調経路制御を3軸の場合に拡張し、ロボットマニピュレータの経路制御などへの応用を検討する予定である。

在X-Y工作台和机器人机械手的路径控制中，每个轴通常是独立控制的。然而，该路径控制是作为每个轴的定位控制的结果而获得的，并且本质上不是为了减少路径误差而执行路径控制。因此，定位误差较小但路径误差变大的情况较多。本质上，为了进行良好的航路控制，认为应该减小航路目标值与航路之间的误差面积。因此，在本研究中，我们定义了由当前目标值、前一步目标值和当前位置包围的面积误差，并考虑最小化当前到未来该面积误差的总和。具体来说，为了实现最小化该面积误差的控制，本研究着眼于X轴控制系统的误差，并开发了一个预测协调路径，为Y轴控制系统提供了最小化该面积误差的虚拟目标值提出了一种控制方法。为了通过实验测试这一理论，今年我们制作了一个线性 X-Y 工作台原型，该工作台将空心杯直流无刷线性电机组合成十字形。由于该线性X-Y工作台的上轴和下轴的特性明显不同，模拟和实验证实，根据控制系统的配置，每个轴的独立控制很容易导致路径误差。此外，我们为该线性X-Y工作台构建了预测协同路径控制系统，并证实即使在各轴独立控制下出现较大路径误差时，通过使用预测协同控制也可以显着改善路径响应。未来，我们计划将这种预测协作路径控制扩展到三轴的情况，并考虑将其应用于机器人机械手的路径控制。