生産方式の変革に対応した制御対象のモデルを使わない振動制御技術の開発

响应生产方式的变化，开发不使用控制目标模型的振动控制技术

• 批准号: 22KJ0066
• 负责人: 米沢 安成
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0066/
• 关键词: アクティブ振動制御; モデルフリー制御; スライディングモード制御; 最適化

初めに，振動制御を行う周波数帯域内でモデルフリー振動制御を実現するために，先行研究にて提案された設計条件を参考にして仮想構造物を設計した．そして，アクチュエータモデル及び仮想構造物のモデルから，モデルフリー制御器を設計するための状態方程式を導出した．次に，導出した状態方程式を基に，モデルフリー振動制御器を設計した．具体的には，先行研究にて提案された，切換超平面上での状態のダイナミクスが最適となるような切換超平面の設計法，及びリアプノフ関数法に基づくスライディングモードの存在条件を参考にして，仮想構造物に基づくモデルフリースライディングモード制御器を設計した．続いて，ダイナミックセル生産方式における産業ロボット用架台の振動問題への適用を見据え，モデルフリー制御系のためのオンラインチューニング手法を構築した．具体的には，設計したモデルフリースライディングモード制御系に対して，確率的最適化アルゴリズム及び観測出力に基づく制御器のオンラインチューニング機構を導入した．そして，提案する制御系の有効性を検証するための数値解析プログラムを構築した．最後に，当該プログラムを使用した振動制御シミュレーションによって，モデルフリースライディングモード制御器やオンラインチューニング機構の特性を精査した．上記と関連し，得られた成果は，査読付き国際誌における学術論文，及び国内外の学術会議において発表されている．

首先，为了在进行振动控制的频段内实现无模型振动控制，参考前期研究提出的设计条件，设计了虚拟结构。从执行器模型和虚拟结构模型，我们推导出用于设计无模型控制器的状态方程。接下来，我们根据推导的状态方程设计了无模型振动控制器。具体而言，参考前人研究提出的优化切换超平面上状态动力学的切换超平面设计方法，以及基于Lyapunov函数方法的滑模存在条件，设计了模型自由基于虚拟结构的滑模控制器。接下来，我们构建了一种无模型控制系统的在线调谐方法，着眼于应用于动态单元生产系统中工业机器人支架的振动问题。具体来说，我们向设计的模型自由滑模控制系统引入了随机优化算法和基于观察输出的在线控制器调整机制。然后我们构建了一个数值分析程序来验证所提出的控制系统的有效性。最后，我们利用该程序通过振动控制仿真研究了模型自由滑模控制器的特性和在线调谐机制。与上述相关的成果已在同行评审的国际期刊和国内外学术会议上发表学术论文。

项目成果

Experimental study of model-free vibration control based on a virtual controlled object considering parameter uncertainty of actuator

• DOI: 10.1177/09544062221140814
• 发表时间: 2022-12
• 期刊: Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science
• 作者: Ansei Yonezawa;Heisei Yonezawa;I. Kajiwara

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ResearchGate

• DOI: 10.5195/jmla.2019.643
• 发表时间: 2019-04-01
• 期刊: Journal of the Medical Library Association : JMLA
• 作者: O’Brien K

Fuzzy-reasoning-based robust vibration controller for drivetrain mechanism with various control input updating timings

• DOI: 10.1016/j.mechmachtheory.2022.104957
• 发表时间: 2022-09
• 期刊: Mechanism and Machine Theory
• 影响因子: 5.2
• 作者: Heisei Yonezawa;Ansei Yonezawa;Takashi Hatano;Shigeki Hiramatsu;C. Nishidome;I. Kajiwara

Noise Tolerance of Online Self-Tuning Mechanism for Model-Free Vibration Controller Based on a Virtual Controlled Object

• DOI: 10.1109/iccma56665.2022.10011456
• 发表时间: 2022-11
• 期刊: 2022 10th International Conference on Control, Mechatronics and Automation (ICCMA)
• 作者: Ansei Yonezawa;Heisei Yonezawa;I. Kajiwara