制御による産業機械の省エネルギー化

産業機械の高精度化と省エネルギー化を両立する制御と動作軌道生成

ステータス基礎実証実用化準備

産業機械は世界中の生産工場で昼夜を問わず広く利用されており、高速・高精度化に加えて省エネルギー性を考慮するためのロバスト・適応制御法、動作軌道生成法の研究を進めています。工作機械、産業ロボット、XYテーブル等に応用し、実験により有効性を確認しています。

研究キーワード

高速・高精度化を目的とした制御

ハードウェアを変更することなく稼働中の産業機械に応用でき、高速・高精度化に加えて、省エネルギー性を向上させます

産業機械の基本的な動作である輪郭追従動作と位置決め動作を対象に、高速性・精度を維持しつつ、省エネルギー化を実現する制御法・動作軌道生成法を提案しました。研究室の工作機械装置等を用いて実験的に有効性を確認しました。

【成果】

1.ロバスト制御法の応用：代表的なロバスト制御法であるスライディングモード制御を用いて、X-Yテーブル装置において、制御性能を維持しつつ、消費電力量を平均で10％以上低減しました(図１)。
2.Ｓ字加減速動作軌道の最適化：消費エネルギーを最小化する加減速時間を求め、産業機械の初期設定に比較して、消費電力量を約30％低減しました(図２)。
3.適応制御法の応用：制御対象モデルの不確かさを補償する適応制御法により、X-Yテーブル装置において、動作精度（最大位置誤差）を平均で約５０％改善しつつ、制御入力（駆動力）の変動を抑制し、消費電力量を数％低減しました。