シミュレーションベースによる目標軌道設計とその機械構造物の運動制御への応用

基于仿真的目标轨迹设计及其在机械结构运动控制中的应用

基本信息

批准号：
14750169
负责人：
原進
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Toyota Technological Institute
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度交付申請書における研究実施計画では,振動系の位置決め制御問題を例に,非定常最適レギュレータの計算によるオフライン目標軌道設計の効率化が目標とされた.そして,制御器設計パラメータのチューニングにGA(遺伝的アルゴリズム)を適用することを考えていた.研究の遂行を通じて,本問題に対しては従来の非定常最適レギュレータにGAを組み合わせる当初のアイデアよりも,制御器導出に必要な時変Riccati方程式を従来の逆の時間方向に解く新しい非定常制御手法とランダムサーチによるパラメータチューニングを組み合わせるほうが効率的な制御器設計法となることがわかった.この内容は,電気学会論文誌(産業応用部門誌)に投稿中である.一方,パワーアシスト制御問題など他の運動制御問題に対する,シミュレーションベースによる目標軌道設計に基づいた運動制御手法の確立も本年度の課題であった.そのため,自走台車のパワーアシスト制御問題を取り上げた.そして,自動搬送制御モードからパワーアシストをともなう手動位置決めモードになめらかに切り換わる制御手法,ならびにオンラインシミュレータによる目標軌道生成とスライディングモード制御を組み合わせるロバストなパワーアシスト制御手法などを提案した.特に後者は,最近需要が増しているパワーアシスト機器の制御問題に対し,本研究課題が主張するシミュレーションベースによる目標軌道設計を導入し,有効性を確認したことでその意義は大きい.これらの内容はすでに日本機械学会論文集C編に発表されている.以上2年度間を通じ,本研究課題が目指す運動制御の方法論に関する基礎的な知見が明らかにされた.今後,本研究課題で扱った非定常的な制御手法について,複数の異なる制御モードを統一的に扱う方法論などを中心に研究を行う予定であるが,その際にも,本研究課題で得られた知見を十分に活用できるものと考えている.

在今年资助申请的研究实施计划中，目标是通过计算非定常最优调节器来提高离线目标轨迹设计的效率，以振动系统的定位控制问题为例。通过遗传算法（Genetic Algorithm）来解决这个问题。通过研究，我意识到时变Riccati方向人们发现，将一种新的非稳态控制方法与传统方法在相反的时间方向上求解方程和使用随机搜索进行参数调整相结合是一种更有效的控制器设计方法。另一方面，今年的挑战是建立运动控制。方法基于基于仿真的目标轨迹设计，用于其他运动控制问题，例如助力控制问题。我们还开发了一种从自动运输控制模式平稳切换到带有助力的手动定位模式的控制方法，以及一种结合使用在线模拟器的目标轨迹生成和滑模控制的鲁棒助力控制方法。本研究课题所倡导的基于仿真的目标轨迹设计是针对近年来需求不断增加的助力设备的控制问题。这项研究的有效性得到了证实，意义重大。这些内容已经发表在《日本机械学会会刊》C卷上。通过这两年的时间，我们已经能够提供有关日本机械工程学会会刊C卷的基本信息。该研究项目旨在实现的运动控制方法已被揭示。之后，我们计划对本研究项目所涵盖的非定常控制方法进行研究，重点是统一处理多种不同控制模式的方法，我们相信所获得的知识可以得到充分利用。