メカトロニクス技術
◆実用的な高性能制御系設計法

高性能な制御系は,一般に設計時に多くの情報と制御理論に関する十分な知識が求められ,現場調整が難しく,専門家以外の利用が難しい問題があります.制御系は広く社会基盤の一部となっており,誰でも簡単に高性能な制御系設計ができることが望まれます.

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図 提案しているNCTF制御系の基本構成

そこで,その要求を満足するコントローラ構造とその設計方法の研究を行っています.本研究は,サーボドライバへの組み込みや,試作機の評価,現場調整のため,さらにはロボットの自律制御の基盤として有効であると考えています.これまでに,モデルパラメータや摩擦モデルなしで,かつ制御理論の知識を用いずに短時間で高性能設計できる制御性の構成と設計手順を提案し,それをボールねじ機構やリニアモータ等に適用し,ナノメートルオーダの位置決めが容易に可能であることを証明しています.さらに制御が困難で,高度なコントローラを必要とする汎用の空気圧アクチュエータに適用し,容易にサブミクロンオーダの性能を実現できることを実証しています.

主要論文

[1]
Kaiji Sato, Yusuke Sano and Yuelai Wang : Practical Controller Design for Precision Positioning of Stages with a Pneumatic Actuator, Proc. of ASPE2013, (Minnesota, USA), (2013.10) pp.286-289.
[2]
Kaiji Sato: Practical and Intuitive Controller Design for Precision Motion - AR-CM NCTF Control of Ball Screw Mechanism, Int. J. of Automation Technology, Vol.5, No.6, (2011) pp.793-799.
[3]
Shin-Horng Chong, Hideto Hashimoto, Kaiji Sato: Practical motion control with acceleration reference for precision motion--New NCTF control and its application to non-contact mechanism, Precision Engineering, Vol.35, No.1,(2011) pp.12-23.
[4]
Shin-Horng Chong, Kaiji Sato: Practical controller design for precision positioning, independent of friction characteristic, Precision Engineering, Vol.34, No.2, (2010) pp.286-300.
[5]
Shin-Horng Chong and Kaiji Sato : Practical Controller for Precision Positioning Systems - A New Design Approach and Application to Mechanism with Friction, Proceedings of ASPE Spring Topical Meeting on Control of Precision Systems, (Massachusetts, USA), (2010.4) pp.123-128.
[6]
Kaiji Sato and Guilherme Jorge Maeda: Fast Precision Positioning of a Ball Screw Mechanism Based on Practical NCTF Control, Int. J. of Automation Technology, Vol.3, No.3, (2009) pp.233-240.
[7]
Kaiji Sato and Guilherme Jorge Maeda: A practical control method for precision motion - Improvement of NCTF control method for continuous motion control, Precision Engineering, Vol.33, No.2, (2009) pp.175-186.
[8]
Guilherme Jorge Maeda and Kaiji Sato: Practical Control Method for Ultra-Precision Positioning Using a Ballscrew Mechanism, Precision Engineering, Vol.32, No.4, (2008) pp.309-318.
[9]
Kaiji Sato and Guilherme Jorge Maeda: Practical Ultraprecision Positioning of a Ball Screw Mechanism, International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, Vol.9, No.2, (2008) pp.44-49.
[10]
Wahyudi, K. Sato and A. Shimokohbe: Robustness evaluation of three friction compensation methods for point-to-point (PTP) positioning, Robotics and Autonomous Systems, Vol.52, Issues2-3 (2005) pp.247-256.
[11]
Kaiji SATO, Keisuke NAKAMOTO and Akira SHIMOKOHBE: Practical Control of Precision Positioning Mechanism with Friction, Precision Engineering, Vol.28, No.4, (2004) pp.426-434.
[12]
Wahyudi, Kaiji SATO and Akira SHIMOKOHBE: Characteristics of Practical Control for Point-to-point(PTP) Positioning Systems Effect of Design Parameters and Actuator Saturation on Positioning Performance, Precision Engineering, Vol.27, No.2, (2003) pp.157-169.