JPH0319005A - 移動物体制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）産業上の利用分野 この発明は縦方向に回転する物体の上で落下しないよう
に自らを移動させる移動物体の制御装置に関する。

−）発明の背景 縦方向に回転する回転体上において安定した位置を保持
することが望まれる移動体は、船舶、工作機械の重工業
分野はもとより玩具に至るまで広く応用の可能性が開か
れている。

しかし従来の制御方式、たとえばマイクロコンピュータ
を用いたプログラム演算による動作制御やＰＩＤ制御等
の制御方式では、演算に時間がかかるため回転体上に移
動体を安定して位置させることができない、追従性が不
十分であるため回転体の急激な動作変動に追従できず落
下してしまう、等の欠点があった。

この発明はこのような従来の課題に着目し、ファジィ演
算を用いることにより高速度で精度の高い動作制御がで
きる移動物体制御装置を提供することを目的とする。

＋０１課題を解決するための手段 この発明は、水平軸を中心に縦に回転するドラム上の回
転体上に載置され、この回転体上を周方向に移動可能な
移動手段を有する移動物体において、 この移動物体の傾斜角を計測する傾斜角計測手段と、計
測された傾斜角および傾斜角速度に基づいてファジィ推
論することによりこの傾斜角を０に保つべく前記移動手
段の出力を制御する出力制御手段と、を設けたことを特
徴とする。

Ｔｄ）発明の作用 この発明の移動物体制御装置は、水平軸を中心に縦方向
に回転する回転体上に載置された移動物体が、常に回転
体の真上、即ち傾斜がＯになるように移動制御する。す
なわち、この制御は、この回転体の周速度と同じ速さで
回転体の回転方向と反対方向に移動するように移動物体
の動作を制御すればよい、しかし、単純に傾きを検出し
て、それがＯになるように制御するフィードバック制御
では制御遅れのために物体が落下してしまう危険性があ
る。このため、この制御装置では、移動物体が回転体の
真上からずれて傾いたことを検出する傾斜角計測手段の
計測値およびこの計測値の微分である傾斜角速度に基づ
いてファジィ推論ヲ実行しこれに基づいて移動制御を行
う、すなわち傾斜角や傾斜角速度が大きいときにはすば
やく反回転方向に移動物体を移動させて回転体の頂上に
近づけ、これらが小さいときにはゆっくりと頂上に近づ
けてオーバーシュートしないようにする。このような制
御をファジィ推論に基づいて実行することにより高速で
制御のよい位置制御を実行することができる。

（ｅｌ実施例 第１図はこの発明の実施例である移動物体制御装置の構
成を示す図である。移動物体１は２対の車輪３ａ、３ｂ
を有する台車であり、車輪３ａ。

３ｂは回転ドラム２の周方向に前後に並んで接触してい
る。このドラム２は軸２ａを中心に両方向（時計回り１
反時計回り）に回転可能であり、図示しない外力によっ
て非定常的に回転する。台車１の車輪３ａ、３ｂはとも
にモータ４によって駆動されるプーリ５と当接しており
、このプーリ５の回転によって車輪３ａ、３ｂも回転す
る。さらに台車ｌの上部には傾斜計６が設けられており
、この傾斜計の検出値（傾斜角）がファジィ推論装置１
０および微分回路１１に入力されている。微分回路１１
はこの傾斜角を微分して傾斜角速度を求めこの傾斜角速
度をファジィ推論装置１０に入力する。ファジィ推論装
置ｌＯは入力された傾斜角および傾斜角速度に基づいて
ファジィ推論を実行し、モータの回転方向およびその操
作量を算出する。算出されたデータはモータ制御部１２
に入力され、モータ制御部１２がこのデータに基づく駆
動電流をモータ４に供給する。

第２図は前記傾斜計６の構造を示す図である。

この傾斜計は、円弧上の抵抗体２０．２１を対向させて
間型に設け、これら二個の抵抗体２０．２１の間に水銀
球２２を位置させたものである。抵抗体２０の中央には
電極２３が接続され、抵抗体２１の両端には電極２４お
よび電極２５が接続されている。傾斜計６が水平のとき
には図示のような状態であり、水銀球２２は中央に位置
しているが、いずれかの方向に傾くと傾いた方向に水銀
球２２が移動する。すなわち、水平のときには電極２３
から水銀球２２を経由して電極２４．電極２５に至る距
離は同一であり、電極２２−電極２４間抵抗値および電
極２２−電極２５間抵抗値は同一であるが、傾斜計が傾
き、水銀球２２が移動すると、水銀球２２が接近した方
の電極（２４または２５）と電極２３との距Ｍ（抵抗値
）は水平時と同一であるが、遠ざかった方の電極と電極
２３の抵抗値は電極２３との距離が遠くなるため増加す
ることになる。この増加の程度により傾斜力向と傾斜角
を検出することができる。

ここで、ドラム２の回転はたとえば人による操作や波等
の自然現象によって任意に行われるものとする。ドラム
２が回転したとき台車位置が停止していれば、台車位置
はドラム２の回転に伴って移動し、ドラム２の頂上から
外れるにしたがって傾斜角も大きくなり傾斜角が一定以
上になるとドラム２と車輪３ａ、３ｂとの摩擦力では停
止できなくなって台車位置が落下する。このような状態
になるのを防ぐため、ドラム２が回転するとその回転方
向と逆の方向に台車位置を移動させる必要がある。その
移動速度や移動量は、ドラム２の回転速度や回転量に依
存することとなるが、このドラム２の回転と台車位置の
移動量との関係をファジィ推論によって演算する。

第３図にこのような動作制御を行うためのファジィルー
ルを示し、第４図に各変数のメンバシップ関数を示す。

ファジィルールはたとえば、ｉ［角度−ＮＭ　ａｎｄ角
速度＝ＺＲｔｈｅｎ出力＝ＮＭ等で表現される。これは
「角度が左にやや大きく傾き、角速度が０あらば、出力
は左に（右に移動するように）やや大きくする。」を意
味する。

検出された条件入力に基づき第３図のファジィルールを
総合に演算することによって最適の操作量を算出するこ
とができる。なお、ファジィルールは第３図に示したも
のに限らず角度、角速度に関するメンバシップ関数の全
ての組み合わせについて構成することができる。

（ｆ）発明の効果 以上のようにこの発明の移動物体制御装置では、縦方向
に回転するドラム上に載置された移動物体をファジィ推
論により位置制御するようにしたことにより、高速度に
かつ精度よくこの移動物体の位置制御を実行することが
でき、ドラムがどのような回転をしたときでも常に移動
物体の傾斜角を０に（即ちドラムの頂上に）保つことが
できる。これによりドラム上に載置された物体を外部か
ら指示することな（安定してドラムの頂上に位置させる
ことができ、たとえば高速機械や船舶また玩具等に広く
応用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例である移動物体制御装置の構
成を示す図、第２図は同移動物体制御装置の傾斜計の構
造を示す図、第３図および第４図は同移動物体制御装置
の動作を制御するためのファジィルールおよびメンバシ
ップ関数を示す図である。 ２−ドラム、３ａ、３ｂ−車輪、 ４−モータ、５−プーリ、６−傾斜計。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）水平軸を中心に縦に回転するドラム状の回転体上
   に載置され、この回転体上を周方向に移動可能な移動手
   段を有する移動物体において、この移動物体の傾斜角を
   計測する傾斜角計測手段と、計測された傾斜角および傾
   斜角速度に基づいてファジィ推論することによりこの傾
   斜角を０に保つべく前記移動手段の出力を制御する出力
   制御手段と、を設けたことを特徴とする移動物体制御装
   置。