モデル予測制御によるMcKibben型空気圧ゴム人工筋の目標値追従制御

浦邊 研太郎 (1351013)


McKibben 型空気圧ゴム人工筋は,軽量かつ柔軟で,単位重量あたりの出力が大きいという特徴を持つ.
このため,人工筋を福祉機器のアクチュエータとして利用することで,機器使用者の負担軽減や安全性の向上が期待できる.
このとき,使用者の目的に応じて機器が素早く正確に動作するような,アクチュエータに対する目標値追従制御が求められる.
先行研究で得られた人工筋の非線形切替えモデルは,人工筋の非線形性を考慮し,動作圧力帯域を限定しないため,
このモデルに制御系を設計することで,実物の人工筋に対して高い制御性能が得られると考えられる.

そこで,本研究では,人工筋の非線形性を考慮した数理モデルに,モデル予測制御を適用することで,目標値追従制御系を構成することを目的とする.
まず,人工筋の数理モデルをハイブリッドオートマトンモデルに書き換え,人工筋の非線形ハイブリッドシステムを示す.
次に,人工筋システムにモデル予測制御を適用し,シミュレーションによって目標値追従性能を検証する.
最後に,オフライン手法を用いたモデル予測制御による実機実験を行ない,その追従性能を検証する.