1.

論文
論文
1. 非線形H_∞モデル予測制御によるオブザーバ型動的視覚サーボ系の設計に関する研究
藤田, 政之 ; Fujita, Masayuki
出版情報: 平成15(2003)年度 科学研究費補助金 基盤研究(C) 研究成果報告書概要 = 2003 Fiscal Year Final Research Report Summary.  2002 – 2003  pp.2p.-,  2005-04-18. 
URL: http://hdl.handle.net/2297/00063715
概要: 金沢大学工学部<br />本研究では,まず視覚サーボ問題を数学的にモデリングし,得られた数学モデルに基づき,制御系設計のための問題設定をおこなった.そして,設定された制御目的を満足するように制御系設計をおこなった.制御系設計の際には系のロバ … スト化のため,エネルギー関数を非線形Η_∞制御系設計法に基づき整形し,モデル予測における最適性を達成するように整形することで,視覚サーボ制御に対する非線形モデルΗ_∞予測制御系設計を進めた.同時に,ロボットとディジタル制御装置,カメラ・画像処理装置で構成される現有の視覚サーボシステムに,高速ディジタル制御装置とリアルタイム制御装置を組み入れて,基本的な動作が可能となるように実験の準備を進めた.そして,計算された制御則を実現するためのリアルタイム用ソフトウェアを開発した.この開発のためには,現有の開発支援用ソフトウェアを活用し,作業の効率化をはかった.また,実システムによる実験の準備として最適問題を解くアルゴリズムを考えシミュレーションをおこなった.開発された制御用ソフトウェアを高速ディジタル制御装置に移植し,視覚サーボ実験を実施した.ロボットマニピュレータ,高速ディジタル制御装置,カメラおよび画像処理装置を組み合わせて構築された視覚サーボ実験装置に対して,綿密な制御性能評価実験をおこなった.そして,得られた実験結果に対するデータ解析を,現有の高性能ワークステーションを用いておこなった.ここでは,実験の結果を系統的に検証するために,その平均的傾向とあわせて,最悪の状態でどのような振舞いをするのかについても十分に注意して検討を進めた.また,実験の結果とシミュレーションの結果を比較することにより,提案する制御則の制御性能と併せて開発したリアルタイム用ソフトウェアと最適問題を解く計算アルゴリズムについての検討もおこなった.そして最後に,研究成果のまとめと発表をおこなった.<br />In this research, we consider the design of observer-based dynamic visual servo systems via nonlinear H_∞ model predictive control. Firstly, the 3-D visual feedback control problem is established as the robot control problem and the estimation problem of the relative rigid body motion between the camera and the target object. For this problem, we propose a nonlinear H_∞ model l)redicti~7e control law for the visual servo systems. Specifically, the appropriate energy function to the proposed control law plays an important role in the control design.Secondly, the dynamic visual servo system is constructed from a robot manipulator, a camera and an image processing board with a. high-performance DSP and a. real-time system. While we provide real-time software for implementing the proposed control law to the real system, the algorithm for optimal problems is considered in order to calculate the controller by the real system.Finally, we have experiments for evaluating the control performances using the constructed dynamic visual servo system. Experimental results are analyzed exactly by a high-performance workstation. Not only the states of the average but also the states of the worst case are considered in order to verify the proposed control law with experimental results systematically. Moreover, the real-time software and the algorithm for optimal problems are reconsidered via, simulations and experiments.<br />研究課題/領域番号:14550442, 研究期間(年度):2002 – 2003<br />出典：「非線形H_∞モデル予測制御によるオブザーバ型動的視覚サーボ系の設計に関する研究」研究成果報告書　課題番号14550442（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所））（https://kaken.nii.ac.jp/ja/report/KAKENHI-PROJECT-14550442/145504422003kenkyu_seika_hokoku_gaiyo/)を加工して作成 続きを見る
2.

論文
論文
2. ロバストH_∞制御による視覚サーボ系の設計に関する研究
藤田, 政之 ; Fujita, Masayuki
出版情報: 平成11(1999)年度 科学研究費補助金 基盤研究(C) 研究成果報告書概要 = 1999 Fiscal Year Final Research Report Summary.  1998 – 1999  pp.2p.-,  2001-10-22. 
URL: http://hdl.handle.net/2297/00064053
概要: 金沢大学工学部<br />視覚情報をフィードバックして,運動を制御することは人間のもっとも基本的かつ重要な能力であり,実際の応用も多岐にわたっている.またラグランジアンダイナミクスや剛体運動の変換といった注目を浴びている非線形特性を視覚フィ … ードバック制御システムは有しているため,非線形制御理論による解析を行うことは重要である.本研究ではロボットマニピュレータなどの機械システムのロバスト視覚フィードバック制御に関する研究を行った.とくに消散システム理論に基づいて,視覚フィードバック制御系の安定性およびL_2ゲインによる外乱抑制性能の解析について考察した.はじめに視覚フィードバック制御システムの特徴をとらえるために,平面マニピュレータの視覚フィードバック制御問題を,画像面上の点座標の原点における安定化問題に帰着させ定式化した.そしてマニピュレータダイナミクスの受動性と,2次元回転変換の性質を利用することで,漸近安定性を保証する制御則を導出した.つぎに静止対象の仮定を除くために対象の未知運動を外乱入力と考え,L_2ゲインによる制御性能解析が視覚フィードバック制御において重要であることを提案した.ここでL_2ゲイン解析における消散不等式の解を視覚フィードバックシステムのエネルギー関数を利用して直接構成可能であることを示した.またマニピュレータのダイナミクスモデルのパラメトリックな不確かさに対するロバストな安定性と制御性能を保証する適応H_∞視覚フィードバック制御を提案した.<br />Motion control of the mechanical systems with visual feedback is a basic ability of human being. Applications that have been proposed widely span manufacturing, car steering and so on. Moreover, the visual feedback control is an important discipline that lies at the intersection between nonlinear control theory and geometric framework of the mechanics and image processing. This research deals with the visual feedback control of robotic manipulators in nonlinear control theoretical aspects.Firstly, the visual feedback control problem of the planar manipulator is considered as the stabilization problem with respect to the image feature position. The passivity of the manipulators and the rotational matrix property derive the visual feedback controller to guarantee the asymptotic stability in the Lyapunov sense.Next, the principal contribution of this research is the design and analysis of the robust visual feedback control in the nonlinear HィイD2∞ィエD2 setting. The HィイD2∞ィエD2 visual feedback control achieves the internal stability and the LィイD22ィエD2 gain disturbance attenuation property against the exogenous inputs, e.g., joint torque disturbances and unknown target motions. For the LィイD22ィエD2 gain performance analysis, the storage function is directly constructed via the properties of the manipulator dynamics and the rotational matrix. Then, the robust visual feedback control against the parametric uncertainties of the manipulator model is proposed. The adaptive HィイD2∞ィエD2 control technique provides the robust visual feedback control algorithm and the storage function for the LィイD22ィエD2 gain performance analysis.<br />研究課題/領域番号:10650357, 研究期間(年度):1998 – 1999<br />出典：「ロバストH_∞制御による視覚サーボ系の設計に関する研究」研究成果報告書　課題番号10650357（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/report/KAKENHI-PROJECT-10650427/106504271999kenkyu_seika_hokoku_gaiyo/）を加工して作成 続きを見る