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。

传统的逆系统控制的缺点是容易受到建模和参数估计误差、扰动效应和负载波动等因素的影响而导致参数波动，从而无法构建稳定的控制系统。此外，聚合物压电元件材料的应力-应变曲线存在滞后现象，由于这种非线性，无法获得非常好的尖端定位精度或高速响应。因此，本研究的目的是利用稳定逆系统的扰动抑制控制，建立一种新的柔性微操作器高速高精度尖端定位控制方法。为了建立一种使用稳定逆系统的柔性微操作器高速、高精度尖端定位系统的设计方法，我们通过对被控对象进行建模并使用前馈补偿来检验干扰抑制效果来设计控制算法。通过仿真建立扰动估计器，考察其频率特性以及采样周期和参数波动对控制器控制性能的影响。 2. 基于上述结果，我们创建了使用压电元件的微操作器，并使用添加了 A/D/D/A 转换器的现有个人计算机，使用软件模拟了扰动估计器，并构建了逆系统，测量了尖端位置。我们使用激光位移计进行了反馈，并进行了尖端定位实验，并将其与传统的逆系统进行了比较，结果证实，我们发现了一种设计具有优异干扰抑制特性的控制系统的方法。有。