pid制御の基礎と モデルベース設計による 制御性能向上のポ...
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到達目標1. PID 制御の基礎理論の習得
2. モデルベース開発での PID 制御の設計プロセスの理解
3. 現代制御の概要と設計プロセスの理解
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講義の内容 実験装置の概要
PID 制御の基礎
P, I, D 動作の役割
角度制御実験による効果の確認
ON/OFF 制御
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講義の内容 経験則による PID コントローラの設計法
限界感度法
ステップ応答法
CHR 法
モデルに基づいた PID コントローラの設計法
モータ駆動系のモデリング
モデルマッチング
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講義の内容 回転型倒立振子のモデリング
回転型クレーン/倒立振子の制御
モデリング
同定実験
極配置
最適レギュレータ
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実験装置の概要
ハードウェアについて
ソフトウェアについて
本講義で使用する実験装置
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LEGO MINDSTORMS
LEGO 社 MIT
http://shop.lego.com/
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LEGO MINDSTORMS NXT
テクニックパーツ
ポッチ付パーツ
ギア タイヤ
ビームなど ペグ
コネクタ
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LEGO MINDSTORMS NXT
センサ
サーボモータ
(角度センサ内蔵)
光センサ
タッチセンサ 超音波センサ
サウンドセンサ
マイコン
(モータ駆動回路等を内蔵)
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LEGO MINDSTORMS NXT
センサ
アクチュエータ(DC モータ)
コントローラ(マイコン)目標とする
状態
現在の状態
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NXT モータ (サーボモータ)
ロータリエンコーダ(ディジタル角度センサ)
3 スロット DC モータ
関節軸
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NXT モータ (サーボモータ)
32
20 13 10
20 10
27 9
40 30 10
DC モータ
10 歯
30 歯上段:40 歯下段: 9 歯
上段:10 歯下段:27 歯
20 歯
13 歯
上段:20 歯下段:10 歯
モータ軸
関節軸エンコーダ軸
回転円板(32 歯,12スリット)
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ロータリエンコーダ (ディジタル角度センサ)
通過
遮断
A B
A B
発光部 (LED)
回転円板
スリット
受光部 (フォトトランジスタ)
軸
1/4ピッチ
上面図
A
B
1 ピッチ
A B受光部
発光部 側面図
回転円板
軸
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ロータリエンコーダ (ディジタル角度センサ)
ボール式マウス
発光部(LED)
受光部 (フォトトランジスタ)
http://www.sugilab.net/jk/joho-kiki/
http://blog.livedoor.jp/remsy/
動画:1302-2-A.wmv
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ロータリエンコーダ (ディジタル角度センサ)
GND
GND
遮断
通過
通過
遮断
A 信号
B 信号
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ロータリエンコーダ (ディジタル角度センサ)
正転
逆転
A 信号
B 信号
H
L
H
L
A 信号
B 信号
H
L
H
L
1逓倍ていばい
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ロータリエンコーダ (ディジタル角度センサ)
正転
逆転
A 信号
B 信号
H
L
H
L
A 信号
B 信号
H
L
H
L
2逓倍
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ロータリエンコーダ (ディジタル角度センサ)
正転
逆転
A 信号
B 信号
H
L
H
L
A 信号
B 信号
H
L
H
L
4逓倍
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汎用の DC サーボモータ
DCモータ
ギヤ(減速機)
ロータリエンコーダ
https://www.hds.co.jp/
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NXT モータ (サーボモータ)
多段の平歯車を用いて減速しているので,遊びが大きい
形がいびつで使いづらい
ロータリエンコーダを内蔵
PF-XL モータ
ロータリエンコーダを内蔵していない
遊星歯車で減速しているので遊びが小さい
遊星歯車
https://ja.wikipedia.org/wiki/遊星歯車機構#/media/File:Planeetwielmechanisme.gif
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LEGO Power Functions
http://powerfunctions.lego.com/
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LEGO Power Functions
8883 M Motor
8882 XL motor
9670E Motor
88003 L Motor
88004 Servo Motor
http://powerfunctions.lego.com/
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PF-XL モータ + GlideWheel-M
PF-XL モータ GlideWheel-M(ロータリエンコーダ)
サーボモータ
回転円板
発光部(LED)
受光部 (フォトトランジスタ)
http://www.legomindstormsrobots.com/
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実験装置の概要
ハードウェアについて
ソフトウェアについて
本講義で使用する実験装置
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LEGO MINDSTORMS NXT (ソフトウェア)
グラフィカル言語 記述式言語
NXT-G ROBOTC
初心者向き 上級者向き
複雑な操作の実現は困難 複雑な操作も実現可能
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LEGO MINDSTORMS NXT (ソフトウェア)
舞鶴高専 1 年生 (NXT-G) 舞鶴高専 3 年生 (ROBOTC)動画:2012_1S_1_semifinal.wmv 動画:2011_3s.wmv
動画:Thailand_tracer.wmv
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Simulink サポートパッケージ (NXT 用)
制御工学の分野で標準のソフトウェア
コントローラの実装や信号計測にも利用可能
LEGO MINDSTORMS NXTのサポートパッケージは無償
R2013a 以降のバージョン
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Simulink サポートパッケージ (NXT 用)
D/A 変換 カウンタ
PI-Dコントローラ
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実験装置の概要
ハードウェアについて
ソフトウェアについて
本講義で使用する実験装置
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角度制御実験装置
NXT モータ(エンコーダ付ギヤードモータ)
NXT インテリジェントブロック(マイコン,バッテリー,制御回路等)
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回転型倒立振子/クレーン実験装置
PF-XLモータ
NXTマイコン
GlideWheel-M(振子用エンコーダ)
GlideWheel-M(アーム用エンコーダ)
おっとっと
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