最適レギュレータとカルマンフィルタを 最適レギュレ タとカルマンフィルタを 併用した回転型倒立振子の 安定化制御 岡山県立大学情報工学部スポーツシステム工学科 バイオメカトロニクス研究室 2323040 宮田龍一 研究背景 研究目的 最適レギュレータ（ＬＱＲ）＋カルマンフィルタ 最適 ギ タ（ ） カ タ ＝併用システム 併用システム 併用システムの制御を行い性能を評価 実機との比較 制御対象 回転型倒立振子 転型倒立振子 回転型倒立振子 ジャイロセンサ 設計パラメ タ 設計パラメータ パラメータ[単位] 記号 値 質量[kg] m1 0.603 全長[ ] 全長[m] L1 04 0.4 重心までの距離[m] 0.2 l1 第一リンク I1 慣性モーメント[kg*m2] 12.24 粘性摩擦係数 C1 0.01 角度[rad] θ1 0 質量[kg] m2 0 102 0.102 全長[m] L2 0.2 重心までの距離[m] 0.085 l2 第二リンク 慣性 [ ] 0.77 I2 慣性モーメント[kg*m2] 粘性摩擦係数 C2 0 角度[rad] θ2 0 要素 状態方程式 Ｂ 最適レギュレ タ（ＬＱＲ） 最適レギュレータ（ＬＱＲ） カルマンフィルタ 回転型倒立振子の状態変数線図 ノイズ ＬＱＲ カルマン フィルタ シミュレ ション結果 シミュレーション結果 第１リンク 第２リンク ドリフト ジャイロセンサ内部 →ハイパスフィルタ ハイパスフィルタ →直流成分遮断 ドリフト 線形的に上昇 →シミュレーションのノイ ズより大きい 温度ドリフト →傾きが試行ごと変化 制御則 実験風景（失敗） 新制御則 実験風景（成功） 結果（第１リンク） シミュレーション 実機 結果（第２リンク） シミュレーション 実機 結言 推定値が実測値に追従 推定値が実測値 追従 →倒立はしたが安定性が低い 倒立はしたが安定性が低い →モデル化誤差の影響 線形化 目標電流をエンコーダ値のＰＤ制御で求め電 流のＰ制御によ て安定倒立制御 流のＰ制御によって安定倒立制御
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