安定化逆システムによる高分子圧電マイクロフレキシブルマニピュレータの制御

稳定逆系统控制聚合物压电微柔性机械手

基本信息

批准号：
05750230
负责人：
佐々木実
金额：
$ 0.51万
依托单位：
Gifu 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 1994
项目状态：
已结题

项目摘要

従来の逆システムを用いた制御においては、モデリングやパラメータ推定の誤差や外乱の影響及び負荷の変動によるパラメータ変動に弱く、安定な制御系が構成できない欠点があった。また、高分子圧電素子材料の応力-歪曲線にはヒステリシスが存在し、この非線形性のため余り良い先端の位置きめ精度や高速応答性は得られなかった。そこで本研究は、安定化逆システムによる外乱抑圧制御を利用した新しいフレキシブルマイクロマニピュレータの高速・高精度先端位置ぎめ制御法を確立することを目的とし、以下のような研究を行い、いくつかの有用な知見を得た。安定化逆システムをもちいたフレキシブルマイクロマニピュレータの高速・高精度先端位置ぎめシステムの設計方法を確立するために1.現在までに、研究代表者らが見いだした積層板理論を用いたマイクロマニピュレータモデルにより制御対象をモデル化し、外乱推定器を用いたフィードフォワード補償の外乱抑圧効果について、シミュレーションによりその周波数特性やコントローラの制御性能に対するサンプル周期やパラメータ変動に対する影響について検討し、制御アルゴリズムを設計した。2.上記の結果に基づき、圧電素子を用いてマイクロマニピュレータを製作し、現有のパーソナルコンピュータにA/D・D/A変換器を付加したものを用いて、ソフトウェア的に外乱推定器を模擬した逆システムを構成し、レーザー変位計によって先端位置を計測し、フィードバックさせる、先端位置ぎめ実験を行い、従来の逆システムのみのものと比較した結果、外乱抑圧特性に優れた制御系の設計方法であることが確認された。

在使用逆系统的常规控制中，它的缺点是，由于建模和参数估计中的错误，干扰的影响和负载波动而导致参数波动很弱，并且具有构造稳定控制系统的缺点。此外，在聚合物压电元件材料的应力 - 应变曲线中存在滞后，由于这种非线性，无法在尖端获得很好的定位精度或快速响应。因此，这项研究旨在为新的柔性微型操纵器建立高速，高精度的定位控制方法，该方法利用稳定的逆系统利用抑制干扰抑制的方法，并进行了以下研究，从而获得了一些有用的发现。 To establish a method for designing a high-speed, high-precision tip positioning system for flexible micromanipulators with a stabilized inverse system 1. The control object was modeled using a micromanipulator model using stacked board theory, which the researchers have discovered up to date, and the effects of feed-forward compensation using a disturbance estimator were examined by simulations on the effect of sample periods and parameter fluctuations on the frequency characteristics and the control performance of the控制器和控制算法设计。 2。基于上述结果，使用压电元件制造微型操纵器，并将A/D/D/A转换器添加到当前的个人计算机中，以构建一个逆系统，以模拟软件中的干扰估计器，并使用激光器位移计测量尖端位置，并进行了后退仪表。将尖端位置与仅常规反向系统进行了比较，并且可以证实这是具有出色干扰抑制特性的控制系统的设计方法。