25 ロバスト制御に基づく柔軟ベルト駆動二慣性系の外乱抑制制御 機械創造工学課程 10307288 西村光博 担当教員 小林泰秀 准教授 １．研究背景 市販のサーボモータ オートチューニング チューニングレス 慣性負荷ディスク1，2ごとに周波数応答実験を行った．Fig.3 からFig6に周波数応答実験の結果を示す． PID制御による 世の中の制御系は 様々な事に使用できる ゲインの自動調整 PID制御が主流 しかし… PIDコントローラの構造が単純 制御対象が低剛性・高慣性の場合は困難 Fig.3 TLからωL Fig.4 TMからωL Fig.5 TLからωM Fig.6 TMからωM PID制御の問題をロバスト制御で改善 ロバスト制御： 制御対象の特性の変化や外乱に対し，制御系が あまり影響を受けない 目的 周波数応答実験を行いコントローラを設計する 制御実験を行い外乱抑制制御の効果を確認する ２．実験装置の概要 ４．制御実験 D/A Board D/A Board PC Counter Counter Servo Pack 周波数応答実験の結果に 基づきコントローラを設計し， 慣性負荷ディスクごとに速度 制御実験を行った． Servo Pack Encoder Driving Motor Driven Motor Encoder 目標速度は通常で5[rad/s] とし，3～7[s]間で10[rad/s]に 切り替える．4～6[s]間で従 動モータのトルクに外乱を与 える． Inertial load Belt Fig.7に実験結果を示す． Fig.1 実験装置概観 結果の考察 3～7[s]における従動モータの速度が10[rad/s]に追従し，外 乱の影響は見られない． Table 1 慣性負荷ディスクの仕様 慣性モーメント 材質 外形[mm] 内径[mm] 厚さ[mm] -4 2 [×10 kgm ] ディスク1 アルミニウム 70 16 22 0.727 ディスク2 アルミニウム 95 16 25 4.66 慣性負荷ディスクを変更しても外乱抑制制御が行われてい る． 制御時における外乱抑制制御の効果が確認でき，慣性負荷 によらず制御性を維持できている． ３．周波数応答実験 一方向に回転するという状況を想定しPI制御を組み，周波数応 答実験を行った． 実験は駆動・従動モータを一台づつ回転させ，回転しているモー タの回転トルク[Nm]を入力，速度[rad/s]を出力としている． Fig.2に閉ループ系を示す． ωL ωM ：駆動モータの速度[rad/s] TM ：駆動モータのトルク[Nm] ωL ：従動モータの速度[rad/s] TL ：従動モータのトルク[Nm] Fig.7 従動モータの速度 ωM TL P K Fig.2 閉ループ系 ５．まとめ 周波数応答実験よりコントローラを設計し速度制御実験を行い， 外乱抑制性能を確認する． 実験結果から外乱抑制制御を行えていることが確認で きた． TM ６．今後の課題 従動モータの位置決め制御
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