Design of advanced control for underactuated mechanical systems

欠驱动机械系统先进控制设计

基本信息

批准号：
17F17791
负责人：
しゃ錦華
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Tokyo University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-11-10 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

平成30年度において，平成29年度に引き続き，劣駆動システムについて以下のように研究を行った。2自由度劣駆動システムについて，まず，フライホイール型倒立振子の運動軌跡追従制御に関して，inverse motion手法という制御則を導出し，シミュレーションによりその有効性を検証し，従来の手法に比べ，本手法のロバスト性が非常に優れていることが分かった。また，シミュレーションにおいて，制御対象の各種パラメータがそれぞれ5%および10%変動させても，本手法の制御性能はほとんど変わらないことがわかった。それから，その研究成果をさらに車輪型倒立振子などの2自由度劣駆動システム制御に拡張することを試み，この手法が計測ノイズにも強いことがわかった。3リンクを持つ劣駆動システムについて，全運動空間における運動軌道の設計法について共同で新たに提案した。この手法を用いることにより，従来の安定化制御問題を追従制御に変換し，3自由度劣駆動鉄棒ロボットの運動制御が容易に実現できるだけでなく，システムの動特性も簡単に解析できるという特徴を持っている。特有構造を持つ劣駆動システムとして，TORAシステムが宇宙空間で広く用いられる。この種のシステムの安定化問題は非常に難しく，従来から機械制御分野の難問としてクローズアップされてきている。本研究は座標変換手法を導入して新しい安定化制御則を打ち出した。その手法の有用性を，さらにバネにより結合される2リンクマニピュレーターに拡張し，非常に優れた結果を得た。研究を行っているうちに，劣駆動システムの有限時間安定化の可能性を発見した。これにより劣駆動システムの動特性を大幅に向上させる可能性が出てきた。ディスカッションを重ねた結果，有限時間安定化のシステム構成がきまり，制御則の導出ができた。

在2018财年中，根据2017财年的研究进行了以下内容。关于两度自由驱动系统的两级驱动系统，我们得出了一种控制规则，称为“反向运动方法”的运动轨迹跟踪控制飞行型式式式置换式的倒置式倾向式倾向的倒置，并通过nighulation的效果进行了验证，并发现了一种方法，并且可以很好地识别该方法的效果。此外，发现在模拟中，即使要控制的各种参数被波动5％和10％，该方法的控制性能几乎没有变化。然后，我们试图进一步扩展研究结果，以控制两个自由度下驱动系统，例如轮型倒置的摆，并发现此方法对测量噪声具有抗性。关于如何在所有运动空间中设计运动轨迹的新的联合提案，以针对具有三个链接的驱动不良的系统。通过使用此技术，常规的稳定控制问题可以转换为后续控制，不仅可以轻松实现三度下层下铁杆机器人的运动控制，而且还具有能够轻松分析系统动态特征的特征。 Tora系统在外太空中被广泛用作具有独特结构的下驱动系统。这种系统的稳定问题极为困难，传统上被强调为机器控制领域的一个困难问题。这项研究引入了坐标转换技术，并引入了新的稳定控制规则。该方法的有用性进一步扩展到由弹簧结合的两连锁操作器，从而产生极好的结果。在进行研究时，我们发现了下驱动系统有限时间稳定的可能性。这导致了显着改善下驱动系统的动态特性的可能性。在重复讨论之后，建立了有限时间稳定的系统结构，并得出了控制规则。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Linyi University/Universities of Shandong(中国)

临沂大学/山东大学（中国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Dynamic Properties Analysis and Motion Planning for Underactuated Wheeled Acrobot

DOI：
10.1109/isie.2018.8433799
发表时间：
2018-06
期刊：
2018 IEEE 27th International Symposium on Industrial Electronics (ISIE)
影响因子：
0
作者：
A. Zhang;Jinhua She;Jianlong Qiu;Chengdong Yang;Xinghui Zhang;Guochen Pang
通讯作者：
A. Zhang;Jinhua She;Jianlong Qiu;Chengdong Yang;Xinghui Zhang;Guochen Pang

Linyi University/Hunan Univ. Science & Technology(中国)

临沂大学/湖南科技大学（中国）