22 物理パラメータに陽に依存する補償器を用いた低剛性二慣性系の速度制御実験 高山誠 指導教員 小林泰秀

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1 22 物理パラメータに陽に依存する補償器を用いた低剛性二慣性系の速度制御実験 13305189 高山誠 指導教員 小林泰秀
Speed control experiment of low stiffness two-inertia system　by controller which explicitly depends on physical parameters 　　高山誠　　指導教員 小林泰秀 　Makoto Takayama　　Supervisor Yasuhide Kobayashi Abstract AC servo motors are widely used as drive devices of industrial machines. To achieve weight reduction and acceleration of machines, it is required to drive a machine with low rigidity and high inertia ratio. However, since a PID(Proportional-Integral-Derivative) controller within these motors is a simple structure, it has a disadvantage that a competent performance is not obtained in the case. It is possible to obtain optimal controller to reduce H∞ norm of this plant by robust control design such as H∞ control design. However, it is impossible to design the controller by these motors, because the calculation load is too heavy to implement in drivers. In this study, we propose a simple controller which explicitly depends on physical parameters and show experimental results by the controller. We conclude from the experiment that performance of the proposed method is as better as H∞ controller by an ability of the controller to represent unstable controler as H∞ ones. 背景 周波数応答実験 ACサーボモータ 産業用機械の駆動装置→高速化・軽量化→(要求)低剛性・高慣性比で使用 ロバスト制御系設計（H∞制御） H∞ノルムを最小化する最適な補償器 ○不安定な補償器（積極的な制御） ×計算負荷 大、実装が困難 PID補償器（従来） ○構造 単純 ×性能 悪（低剛性・高慣性比） ＜提案法＞物理パラメータに陽に依存する補償器 H∞補償器の特徴を近似　調整パラメータ 少 目的　提案法の提案および外乱抑制実験を行い、性能の評価を行う 外乱抑制問題 Fig.4 システムの周波数応答 補償器の設計 システムの状態空間表現 Table1 各補償器のパラメータ 補償器 パラメータ P 69 H∞ 物理モデルをノミナルプラントとして設計 51 提案型 システムの伝達関数 Fig.1 二慣性系 ただし Fig.6 提案型・H∞補償器の ナイキスト線図 Fig.5 P補償器のナイキスト線図 閉ループ系の伝達関数 Fig.2 閉ループ系 Fig.7 各補償器のボード線図 Fig.8 閉ループ系のゲイン特性 速度制御実験 補償器の構造 目標速度：20 rad/s ●P補償器 ●H∞補償器 5～7秒　ステップ外乱 5～7秒　30 Hzの正弦波外乱 自由度が高く、 その構造に制約を持たない ●提案型補償器 提案型補償器の構造はH∞補償器の特徴を参考に作られている。 H∞補償器における共振周波数付近でのノッチと不安定な補償器である点を 参考にして、直流ゲインと不安定なノッチフィルタの組み合わせになっている。 実験装置 Fig.9 速度制御実験の時間応答 まとめ ●提案型補償器は不安定な補償器とすることでH∞補償器とほぼ同等の性能を 発揮することができる。 今後の課題 ●提案型補償器のパラメータ調整の簡略化 Fig.3 実験装置