産業用ロボットの柔軟な関節における多値対応および非対称性を持つ複雑なヒステリシス特性が制御精度に悪影響を及ぼす問題に対し、PI（Prandtl-Ishlinskii）モデルの枠組みの下で、非対称で強い非線形の複雑なヒステリシス特性に対するニューラルネットワークモデリング手法を提案する。PIモデルの対称なPlay演算子の構造を基に、Play演算子内の線形部分を非線形関数に置き換え、2つの変化したシグモイド関数を組み合わせてヒステリシス曲線の輪郭に近い新しい関数を構成し、非対称非線形のヒステリシス演算子として用いる。これを活性化関数とし、PIモデルの枠組み内でニューラルネットワークヒステリシスモデルを構築し、柔軟関節が示す複雑なヒステリシス特性をモデリングする。柔軟関節の異なる入力条件下で得られた実験データでモデルを検証した結果、最大予測誤差は1°以内に制御可能であり、PIモデルと比較して最大誤差は5分の1に、二乗平均平方根誤差も5分の1に減少した。構築されたニューラルネットワークヒステリシスモデルは良好な汎化能力を持ち、モデリング精度が大幅に向上している。

柔軟関節;複雑なヒステリシス特性;ニューラルネットワークヒステリシスモデル;PIモデル;非対称ヒステリシス演算子