n_shinichi’s blog

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超簡単♪(に見える) 倒立振子ロボ  イチケンさんの説明にある通り、、、そう、実はけっこう難しいんです。

 

SNSに流れてくるオススメ動画 で、

 イチケンさんのYoutube動画で倒立振子は難しすぎ って紹介があった。

 

それに対し

自分がYoutubeで上げてるのは 超簡単♪って紹介してる・・・^^;

https://www.youtube.com/watch?v=p7TEDI2TcZ0

 

制御工学ではPID制御技術の紹介、解説では割と定番で出てくるのが

 倒立振子の話。 古典制御の手法で、今時では現代制御ってのもあるけど

 それも現代と言ってももう何十年も前のことだけど、

世の中のいろいろ自動制御は古典制御のPID制御がおよそ大半を占めてる。

 と思う。

 

現代制御理論ってのはシミュレーションとかの世界の中での話は

 いい感じにできるのだけど

 実際問題ではあてはめきれないことが多くて使いづらい。

 

実際、およそ正体不明の対象に対して十分に満足な制御性を出すまでだと

 圧倒的に古典制御のPID制御が実利用できるとこまで早くいける。

 

以前、某自動車メーカの WEC、ルマン24時間耐久レースHV車での

 参戦に対して世界最先端?の小型高出力高性能モータのインバータを

 設計して制御をやってたけど、、、モータ制御は古典のPID制御。

 一般には高性能モータの制御でもD項・・・微分は使わないPI制御の方が

 多いくらい。

 高性能サーボモータ産業用ロボットとか・・・そういう過渡応答が

  非常に重要になると予測する要素が必要になってD,微分が入ってくる。

 

 世界選手権などレース用のミッションなどはクラッチなんかは使わない

 モードがいろいろあって、クラッチを踏む代わりにエンジンではギヤが

 一瞬フリーになる状態を点火制御と燃料噴射制御などで行う。

 クラッチなんか踏むと

 エンジンの出力を使わない空走時間ができてしまう。

 人の足の操作は早くても1/10秒レベルの時間が掛かり無駄なんです。

 そんな時などに先読みの要素を微分制御が利用されます。

 

マイコンでの点火制御と燃料噴射制御では

人の操作の1/10秒レベルより一桁以上速い、

  1/100秒レベルの速度でできます。。。が、

 

これがモータの制御になると機械時定数より電気時定数は

 また一桁以上速くなって 今度は1/000秒レベルでの制御が不通にできるように

 なってきます。

 

 その辺興味のある人は専門書を読んでみるとおもしろい?です。

  自分もこれまでブログでいろんなとこでそれなりにわかりやすく

  解説したりしたことあったと思うけどへたくそです。

 

なので・・・?

PID制御、ちゃんと説明するのは、その手のことを勉強したことない人に

 説明するのはかなり面倒。  難しい。

 それをサラッとやった感じにしたのが先のぼくの動画です。。。

 

でも、本当の? とこは

 こちらのイチケンさんが説明するように難しいです。

www.youtube.com

 

特にこの倒立振子、一般に小さくなるほど難しくなります。

 少しの駆動で変化が大きく出やすく繊細な制御が必要になります。

  センサ系のノイズの影響なども受けやすくなります。

 大きな振子はゆっくり揺れます・・・制御系の応答が余裕をもって

 制御できるようになります。

 

そこに使うモータ、コントローラ(ドライバなど)の応答性が

 よくないとさらに難しくなります。

 

倒立振子、スティックくんはイチケンさんのそれよりずっと小さく、

 特別なモータコントローラは使わず

 応答の遅い連続回転型サーボを使ってます。

 

なのでIMU、 Gセンサ、ジャイロセンサの値は

 カルマンフィルタという演算でノイズフィルタ処理をするなどしています。

 カルマンフィルタはフィルタとは言うけど実演算的には現在のデータの推移から

 将来を予測演算するようなイメージのモノです。

 

30年前の小さな、安価なマイコンではとても演算負荷が高く実用的な速度で

 演算はできなかったのですがESPマイコンではなんなくできてしまいます。

 他にも相補フィルタ、ギヤのバックラッシュ補正等々いろいろ

 やったりして倒立振子mpスティックくんは立ってます。。。

 

倒立振子を実行しながらライントレースをやってるのも

 以前紹介しましたがそれはさらにいろいろ面倒な制御してます。。。

 

スティックくん関連情報は スティック で検索したらそれなりに

 これまでいろいろ紹介してます。

n-shinichi.hatenablog.com

 

 

こちらは先日の東京メイカフェアで出展してたのが

 公式ページに載ってた♪

 

 

ツイッターでいろいろ紹介とかはこちらから・・・