センサレスで実装可能な非線形補償器

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センサレスで実装可能な非線形補償器

Manufacturing Technology

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江丸貴紀准教授 Takanori Emaru

博士（工学）

工学研究院　機械・宇宙航空工学部門　人間機械システム

北海道⼤学研究者総覧

PID制御系に容易に追加可能な非線形補償器

現在、産業界ではPID制御が主力の制御手法として用いられていますが、PID制御則には摩擦や重力項といった非線形項の影響により制御精度が劣化するという問題があります。我々は、PID制御器に対し容易に追加できる非線形補償器を提案しています。

研究の内容

ディジタル加速度制御（DAC）はモデル化困難な非線形項やモデリング誤差が存在する系に対してロバストな制御則です。DACは非常に効果的な制御器ですが、加速度目標値に対して制御を行うため単体では位置制御ができません。そこで、一般的なPID制御系と組み合わせたPID-DAC併合制御系によりロバストな位置・加速度制御が実現できます。さらにPID制御器などに「センサレス」で「容易」に追加することができる新しい非線形補償器として、制御対象の加速度目標値を0とした「PID-DA0制御系」、加加速度目標値を0とした「PID-DJ0制御系」という2つの制御器を提案しています。双方とも既存のPID制御器に簡単に追加でき、さらには追加のセンサも必要ないことからセンサレスでシステムの性能を向上できるという大きなメリットを持ちます。

社会実装への可能性

・現在、PID制御を用いて制御されているシステムに対してセンサレスで非線形補償機能を追加できることから、マニピュレータの位置制御をはじめとした広い範囲のアプリケーションに対して応用可能であると考えています。

産業界や自治体等へのアピールポイント

PID制御は産業界で97%以上利用されている制御則といわれており広く用いられています。本手法はPID制御器に対し簡単に追加することで摩擦・重力項などの非線形項を補償することが可能であり、潜在的に大きな市場を有していると考えます。特に産業用マニピュレータ等、メカニカルシステムの制御において応用の可能性が広く期待できます。