機械腕は動力学的不確実性により位置決め精度が不足することが多く、既存の多くの制御アルゴリズムは高速応答と高追従精度の両立が困難であり、複雑な動力学モデル計算に依存しているため、コアアルゴリズムの展開が制限されている。本論文では、機械腕の動力学的不確実性に対応したリアルタイム追従制御手法を提案するものであり、全体の制御性能、計算の複雑さ、およびパラメータ設定のバランスを取り、計算資源が限られた組込みハードウェアに直接展開可能で、複雑な動力学計算や学習近似を必要としない。まず、モデルレス適応遅延推定器を設計し、機械腕の一般化された不確実な動力学を推定・補償し、そのゲイン行列は追従誤差のスライディングモード変数の大きさによって直接更新され、優れた全体性能を実現する。次に、所定性能を持つ適応固定時間非特異終端スライディングモードコントローラを設計し、事前に設定した固定時間内に機械腕の追従誤差を安定化させる。このコントローラのパラメータは、固定収束時間の上界を解析的に導出した式により決定され、実際の調整時間は自動的に保証され、初期条件の影響を受けない。同時に、過渡応答速度と定常状態追従精度は所定性能の制約を受けており、リアルタイム作業中の機械腕の加工品質と効率を向上させる。さらに、追従コントローラのゲインの適応的更新則も設計されており、閉ループ制御システムの固定時間安定性を保証し、動力学的不確実性またはその推定誤差の上限に関する事前知識を不要にする。本機械腕追従制御手法は、パラメータ調整が簡便で計算負荷が小さく実装が容易であり、その有効性はシミュレーション及び実験により検証されている。

適応遅延推定器;適応固定時間制御;動力学的不確実性;所定性能;機械腕;追従制御