データ駆動・学習による精密制御の基礎と制御器設計への応用　＜オンラインセミナー＞

～システム同定に基づくフィードフォワード制御器設計と反復学習制御による精密制御法～

・精密な目標軌道への追従を達成するために必要な「システム同定」「フィードフォワード制御器設計」「反復学習制御」を修得し、応用するための講座

・精度を向上させるフィードフォワードゲインのチューニング方法や優れた軌道追従性能を達成できる反復学習制御技術を修得し、高精度な製品開発に活かそう！

・講義で紹介したＭＡＴＬＡＢのプログラムはお配りいたします

・ＷＥＢ会議システムの使い方がご不明の方は弊社でご説明いたしますのでお気軽にご相談ください。

講師の言葉

　制御工学の教科書は、モデルが既知として話が始まります。しかし、実際の業務において、モデルベースの制御系設計を行う場合、制御対象のシステム同定が重要になります。本セミナーでは、精密な目標軌道への追従を達成するために必要な、１）システム同定、２）フィードフォワード制御器設計、３）反復学習制御、について、豊富な具体例を交えて横断的に解説いたします。
　システム同定について、M系列信号やランダムノイズ等を用いた時間領域システム同定と、正弦波信号の重ね合わせであるマルチサインを用いた周波数領域システム同定を紹介します。特に、任意信号を加振できる位置決めサーボ系に適した、正確で効率の良い後者の手法を中心に、１）データの質を定量化する周波数応答測定法、２）測定効率を最大化する加振信号生成法、３）最尤推定による伝達関数によるモデル化、を紹介し、実行例付きのMATLABプログラムを配布します。
　次に、生成した目標軌道（位置・速度・加速度・ジャーク）を用いた、基底関数法によるフィードフォワード制御の実践的チューニング法を解説します。具体例を交えながら、軌道追従精度を向上させるフィードフォワードゲインのチューニング手順を紹介します。また、共振がある場合の対処法についても触れます。
　次に、システム同定により得られた正確なモデルがある場合の、モデルベースフィードフォワード制御器の設計法について解説します。モデルベースフィードフォワード制御器の設計には、制御対象の伝達関数の零点が重要になるため、センサ・アクチュエータの位置関係から生じる連続時間零点、ディジタル制御のサンプラ・ホールダにより生じる離散時間零点について解説します。そして、不安定零点の安定逆系の近似方法について３手法紹介したあと、不安定零点の厳密な安定逆系の設計法である、Stable inversionを解説します。また、講師自身による最新の研究成果とメカトロニクス系による適用例を紹介します。
最後に、位置決め動作を繰り返し行う場合に有効な、反復学習制御の紹介をします。前回の試行の位置決め誤差を用いて次回の試行の制御入力を修正することにより、優れた軌道追従性能を達成する手法です。さらに、講師による最新の研究成果と、今後の展望について紹介します。
　また、最後には質疑応答と技術相談会を行います。

セミナー詳細

開催日時	2023年01月17日(火) 10:30 ~ 17:30
開催場所	オンラインセミナー
カテゴリー	オンラインセミナー、電気・機械・メカトロ・設備
受講対象者	・システム同定を学びたい方・軌道追従制御を学びたい方・制御系設計者・位置決めサーボ系設計者・システム同定～軌道設計～フィードフォワード制御器設計を統一的に学びたい方
予備知識	解説はしますが、以下の事前知識があると、より理解が深まります。・ラプラス変換・伝達関数・離散フーリエ変換・古典制御・Bode線図、Nyquist線図・信号解析
修得知識	・ラプラス変換の勘所・システム同定の同定信号の生成法・周波数応答の計測法・周波数応答の伝達関数によるフィッティング法・目標軌道の設計法（最短時間軌道、制振軌道、制約下の最適軌道）・軌道設計と連携したフィードフォワードチューニング・システム同定と連携したフィードフォワード制御器設計・繰り返し学習制御の基礎
プログラム	１．制御とは　　（１）．推奨教科書リスト　　（２）．自然界における「制御」　　（３）．現代社会における制御工学の重要性２．ラプラス変換の基礎　　（１）．ラプラス変換の基本哲学　　（２）．公式と計算法～電気回路を例に～　　（３）．極と零点の定義　　（４）．複素正弦波と伝達関数　　（５）．極と零点とBode線図の関係　～Bodeの位相公式～　　　　（６）．Bode線図を用いた演習３．システム同定の基礎　　（１）．離散フーリエ変換とその注意点　　　　ａ．サンプリング周波数の決定　　　　ｂ．エイリアシング　　　　ｃ．周波数領域での離散化：窓関数　　　　ｄ．非整数周期を測定した場合　　（２）．周波数応答の測定　　　　ａ．繰り返し加振による周波数応答解析　　　　ｂ．周波数応答の測定と誤差解析　　　　ｃ．周波数応答の分散　　　　ｄ．繰り返し加振による周波数応答の推定　　　　ｅ．精密位置決め装置を用いた具体例　　　　ｆ．周波数特性測定のガイドライン　　（３）．システム同定入力の生成　　　　ａ．同定信号の印加法　　　　ｂ．システム同定における同定入力の制約条件　　　　ｃ．入力信号の質：Crest factor 　　　　ｄ．入力信号の質：Time factor 　　　　ｅ．ランダムノイズ信号　　　　ｆ．擬似ランダム２値信号（M系列）　　　　ｇ．ステップサイン信号　　　　ｈ．チャープサイン信号　　　　ｉ．マルチサイン信号　　　　ｊ．マルチサイン信号の最適化法　　　　ｋ．入力信号選択のガイドライン　　　　ｌ．精密位置決め装置を用いた具体例　　（４）．周波数応答の伝達関数によるフィッティング　　　　ａ．適切な推定器選択の重要性　　　　ｂ．伝達関数同定の直感的なアプローチ　　　　ｃ．最尤推定法　　　　ｄ．最尤推定法とその解き方　　　　ｅ．精密位置決め装置を用いた具体例　　（５）．発展的な事項　４．フィードフォワード制御器の実践的チューニング法　　（１）．フィードフォワード制御と軌道生成　　（２）．誤差ダイナミクスの解析　　（３）．基底関数を用いたフィードフォワード制御器の構成　　（４）．典型的な追従誤差波形　　（５）．フィードフォワードゲインのチューニング手順　　（６）．フィードフォワード制御器チューニングに適したフィードバック制御器　　（７）．フィードフォワード制御の注意点　　（８）．共振がある場合の対処法５．モデルベースフィードフォワード制御器の設計　　（１）．２自由度制御とは　　（２）．基底関数を用いたフィードフォワード制御器チューニングとの違い　　（３）．制御対象の零点とは　　　　ａ．連続時間系の零点～センサ・アクチュエータ位置と零点の関係～　　　　ｂ．離散時間系の零点～サンプラ・ホールダと零点の関係～　　（４）．不安定零点に対する近似逆系の設計法　　　　ａ．不安定零点無視(Nonminimum phase zeros ignore法) 　　　　ｂ．零位相誤差追従制御法(Zero-phase-error-tracking control 法) 　　　　ｃ．零振幅誤差追従制御法(Zero-magnitude-error-tracking control法) 　　（５）．シングルレート安定逆系(Single-rate Stable Inversion) 　　（６）．マルチレート安定逆系(Multi-rate Stable inversion、マルチレートフィードフォワード制御法) 　６．反復学習制御の基礎と機械学習の融合　　（１）．反復学習制御 (Iterative Learning Control: ILC) とは　　（２）．反復学習制御の分類　　（３）．周波数領域反復学習制御 (Frequency domain ILC) 　　（４）．状態追従型反復学習制御 (State-tracking ILC) 　　（５）．反復学習制御と機械学習の融合　７．質疑応答と技術相談会
キーワード	ラプラス変換　複素正弦波　伝達関数　システム同定　離散フーリエ変換　窓関数　周波数応答解析　誤差解析　フィッティング　最尤推定法　フィードフォワード制御器　チューニング法　誤差ダイナミクス　　モデルベースフィードフォワード制御器　２自由度制御　マルチレートフィードフォワード制御法　反復学習制御
タグ	ロボット、位置決め、機械、自動車・輸送機、制御
受講料	一般 (1名)：49,500円(税込) 同時複数申込の場合(1名)：44,000円(税込)
会場	オンラインセミナー本セミナーは、Web会議システムを使用したオンラインセミナーとして開催します。

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