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外乱オブザーバうまくいかず


今日はおもり付きモータで外乱オブザーバの実験を行う。
おもりを持ち上げておろし,1回転と1/4だけ回してピタリと止める。

外乱相殺効果が効けばおもりを振り上げる際の重力によるふらつきが減るはずだ。
位置-速度-電流ループのうち,速度ループの結果を比較したもの。

大まかな波形を見ると速度のふらつきはだいぶ抑えられている。
しかし,細かいノイズ状の振動が生じ,特に動き出しと停止時がかなり振動的になっている。

次のグラフは位置偏差を比較したもの。

誤差はオブザーバありの方が小さくなっている。しかし,ここでも動き始めと終わりで高い周波数の振動が生じてしまっている。

ちなみに上記の実験で使った加速度信号は固定小数演算を使って十分な分解能を確保し,さらに強力なLPFをかけてある。
このLPFの時定数が外乱抑制効果を決定するのだが,現状は高精度エンコーダを使ってもまだS/N比が足りない感じだ。
とにかく素の加速度信号,推定外乱信号はすさまじい荒れ狂い方なので,LPFのカットオフを下げざるを得ず,外乱抑制の効く帯域もいっしょに押し下げられてしまう。
今のところ,速い外乱を抑制する効果を期待して小さい時定数のフィルタにすると発振気味になってしまい,十分にフィルタをかけると今度は外乱抑制がほとんど効かないというジレンマに陥っている。
早い応答を期待して加速度次元での信号を扱っているのに,おいしい帯域がメカ時定数よりも下がってしまうのでは本末転倒だ。
外乱オブザーバなんてやめて速度項への弱い積分項追加+ハイゲインで攻めた方がまだましな気もしてくる。

これはちょっと残念な結果だ。
しかし,せっかく高い部品を買ったのだし,まだあきらめるには早すぎる。
もう少し食い下がってみようと思う。
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もやね

Author:もやね
長野県在住の会社員(メカニカル・エンジニア).
ロボットは完全な趣味としてやってます.
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