ゲイン特性を考慮した最適零位相差追従制御系と実用化

考虑增益特性与实际应用的最优零相位差跟踪控制系统

基本信息

批准号：
08750515
负责人：
山田学
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
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：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

制御系の位相を零に補償し、ゲインを最適化する最適零位相差追従制御法はサーボ系において優れた追従性能を与えるものとして注目されている。しかし従来の方法では、高周波ゲインが大きすぎたり設計において多大な計算量を要するなどの問題点があった。そこで本研究ではこの制御法の実用性を高めるために、1)ゲイン特性の改善、2)容易な設計法の提案、3)制御対象の特性変動に対する追従性能への影響の低減、4)実験による提案法の有効性の実証の4点を研究目的した。本年度の研究実績は以下である。・ゲイン特性を改善するため、1995年学会誌に掲載された成果を拡張し、ゲイン特性を任意に指定できる零位相差追従補償器の設計法を導出した。具体的には補償器の次数を高くするにつれ、ゲインは単調に希望の値に近づくことを明らかにし、与えられた仕様を満たす次数の最小値の簡単な設計法を求めた。・制御対象の特性変動に対する追従性の劣化を防ぐため、各サンプルごとに制御対象の特性を推定する適応制御形式に補償器を改良した。その際、重みつき最小二乗推定法など種々の推定法を試みた。・特性変動に対する制御系の安定性および追従性能への影響の低減を理論的に解析し、シミュレーションにより確認した。・ダイレクトドライブロボットおよびXYテーブルの駆動モータ制御系に応用した。そして従来法との比較を行い、本手法の有効性を実験により実証した。以上の成果は論文としてまとめられ、国際学会および学会誌に掲載が決定している。

将控制系统的相位补偿为零并优化增益的最佳零相位差跟踪控制方法作为在伺服系统中提供优异跟踪性能的方法而受到关注。但传统方法存在高频增益过大、设计计算量大等问题。因此，在本研究中，为了提高该控制方法的实用性，我们的目标是1）改善增益特性，2）提出一种简单的设计方法，3）减少被控对象特性波动对跟踪性能的影响，4）进行实验，本研究的目的是证明所提出方法的有效性。今年的研究成果如下。・为了改善增益特性，我们扩展了1995年学术期刊上发表的结果，导出了允许任意指定增益特性的零相位差跟踪补偿器的设计方法。具体来说，我们阐明了随着补偿器阶数的增加，增益单调地接近期望值，并且我们找到了满足给定规格的阶数最小值的简单设计方法。・为了防止跟随控制对象的特性变化的能力下降，补偿器已改进为自适应控制格式，可估计每个样本的控制对象的特性。当时我们尝试了加权最小二乘估计法等各种估计方法。 - 我们从理论上分析了控制系统的稳定性，减少了特性波动对跟踪性能的影响，并通过仿真进行了证实。・适用于直驱机器人和XY工作台的驱动电机控制系统。然后我们将其与传统方法进行比较，并通过实验证明了我们方法的有效性。上述成果已总结为论文，已决定在国际学术会议和学术期刊上发表。