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桌子和机器人操纵器的路线控制中，通常独立控制每个轴。但是，由于每个轴的定位控制，这会导致路线控制，并且在尝试减少路线错误的试图基本上不是实现的。因此，尽管定位误差很小，但在许多情况下，路径误差变大。为了固有地执行良好的路线控制，应考虑到目标路由值和路由之间的误差面积。因此，在这项研究中，我们决定定义由当前目标值所包围的面积误差，目标值在当前位置之前的一步以及当前位置，从而最大程度地减少了从现在到将来的该区域误差的总和。具体而言，为了实现最小化该区域误差的控制，本研究提出了一种预测性合作路线控制方法，该方法检查了X轴控制系统的误差，并提供了Y轴控制系统的虚拟目标值，以最大程度地减少该区域误差。为了通过实验验证这一理论，今年我们创建了一个原型线性X-Y表，该表将无凝聚DC的无刷线性电动机结合在横形中。此外，由于该线性X-Y表的上轴和下轴的特性显着不同，因此通过模拟和实验证实，路径误差可以轻松地根据控制系统的结构而独立控制每个轴时很容易发生。此外，已经确认，构建了该线性X-Y表的预测合作路线控制系统，即使使用独立于每个轴的控制引起的大路径误差，也可以使用预测性合作路线响应得到极大的改善。将来，我们计划将这种预测性的路线控制扩展到三轴案例，并考虑使用机器人操纵器等路线控制。