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オブザーバ制御,逆動力学制御

2軸プロッタを再稼働した.
目的はより高性能な加速度制御の可能性を探るため.

加速度制御には計算トルク法等の逆動力学を使う制御と,オブザーバ等の逆動力学を使わない制御がある.
いまのところ逆動力学はまだ実装できていないが,オブザーバは下図のように実装している.




オブザーバ制御の効果を動画にまとめた.


動画のように,オブザーバをONにすると2リンクを高速で動かしたときの非線形な動きの乱れが抑制される.
ただし,目標軌跡が非連続だと振動的になりやすいため,三角関数等の微分連続関数で補完した軌道を与えることが重要となる.
なお,実測加速度を分解能の低いエンコーダの2階微分から得ると,オブザーバの帯域が著しく狭くなってしまう.
このため高分解能のエンコーダを使うか,角加速度を高精度・高速で検出できる何らかのセンサを使うのが良い.
現状では角加速度を直接出力するセンサは存在しないようである.

オブザーバでは単純な一定慣性モデルから外れる挙動をフィードバックにより無理やりゼロに収束させようとする.
外乱も非線形項も全部まとめてフィードバックしてしまうため,ある意味力技的な制御手法といえる.
オブザーバを用いることは,制御すべきモータ軸のみに注視して,これをいかにロバストにするかという点に重きを置いている.つまりサーボをモジュールとしてできるだけ汎用化しようとする制御則とも言える.

しかし,一方でロボットは多数のリンクが連動する形を取るため,軸間の動的干渉も含めてシステム全体としてその正確なモデルが得られるならそれに越したことはない.
特に2軸,3軸程度の簡単な構造のロボットであれば,正確な逆モデルをフィードフォーワードするのが本来あるべき姿のはずである.
今後は2軸プロッタを逆動力学を使うシステムに改造して,その効果を確かめてみたいと思う.
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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.
E-mail:
mo_ya_ne[a]yahoo.co.jp
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