メカトロニクス制御:アクロボットシステム

アクロボットは,劣駆動系システムの代表例の一つである。 劣駆動系とはシステムの駆動部分の数に対してアクチュエータ(アクロボットの場合、モータ)の数が少ないシステムの総称である。 アクロボットシステムは,非常に強い非線形性を有している。そのため,非線形最適制御の制御性能の評価をする上で,研究の制御対象としてよく用いられてきた。 このシステムの制御は大別して二つあり,非線形部分における振り上げ制御,または,振り下げ制御と 不安定平衡点近傍における安定化制御である。今日までにもこれらの制御に対してさまざまな研究報告 がされている. 本研究室では,Hamilton-Jacobi方程式を安定多様体法によって解き非線形制御則の設計を行う。この最適制御則は, 坂本登教授によって開発された数値計算法であり,状態制約下でのモータ制御,航空機制御,倒立振子の振り上げ制御, 柔軟倒立振子の振り上げ安定化制御,磁気浮上系の加速度制約下での安定化制御などでその効果が実証されている。 動画はアクロボットの実機を用いた振り上げ実験の様子と3Dモデルによるシミュレーションである。