速度不連続な参照軌道に追従可能な衝撃力印加形モータとその制御系設計開発
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19K04463
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21040:Control and system engineering-related
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| Research Institution | Kagoshima National College of Technology |
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Principal Investigator |
白石 貴行 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (80635194)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
徳永 仁夫 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (70435460)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2021: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2020: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
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| Keywords | システム同定 / ディジタル信号処理 / 2慣性軸ねじれ系 / 速度不連続 / 衝撃力印加 / 衝撃力 / 新型モータ / 機動追従 / 初速度補償 / 新型回転型モータ開発 / 新型直新型モータ開発 / 速度不連続な軌道追従 / 機械的材料特性からの反発係数 |
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| Outline of Research at the Start |
精密位置決め装置の所望軌道は数値計算により生成されるが，例えば初速度が0でないなどの不連続な速度軌道が生成されてしまう場合がある。本研究の目的は，衝撃力を印加できる機構をもつ新しいモータの開発とその制御系設計手法を確立させることである。衝撃力を印加することで「速度不連続な参照軌道」への追従が可能となる。目的が達成されれば，モータを用いた精密位置決め装置の任意軌道に対する高速応答が実現できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
【研究の成果】２０２２年度における研究の成果としては，プロトタイプの製作がほぼ完了したことである。また，過去に試作したプロトタイプの設計に誤りがあり，検証したい特性が測定できる装置となっていなかったことを明らかにできた。また，同装置を精度良くシステム同定できるような理論を整備している。
【具体的内容】過去に製作したプロトタイプでは，衝撃力のエネルギーが散逸しないようにモータ軸の剛性を高めることに注力して作られていた。また，衝撃力のエネルギーを衝突部の球体の弾性変形することにより反発力を得られる思想で設計していたが，これが誤りであることがわかった。今回製作したプロトタイプでは，衝撃力を剛性が低い板バネで受け止めることで，板ばねにエネルギーが集中できるため，その後のエネルギー散逸を防ぐ構造となっている。
次に，システム同定の理論構築であるが，これを必要とした背景として，本装置は衝撃力を扱うために通常の長時間の制御入力を印加できないため一般的に用いられている周波数掃引などの手法が使えないためシステム同定が非常に困難である。つまり，過渡状態でのシステム同定しか手段がないこととなる。本手法では時間応答のみから周波数特性の精度を推定できる方法であるため，本研究のシステムに対する同定手法として適している。本手法は，本研究のみらなず一般的な短時間測定のシステム同定にも適用可能であることから，非常に活用範囲が広く，重要性が高いと考えている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
研究テーマの進捗が遅れている理由は、以下の通りです。
・当該研究では、複数のサーボモータを使用したプロトタイプの開発を行っていますが、現在の状況下で必要なモータドライブ関連の部品が入手困難です。特に、サーボアンプの部品やケーブルなどが入手困難であり、代替部品が存在しない状況です。これにより、研究に必要な装置や実験のセットアップが遅れています。新品の在庫がない，または納期未定が多いので，中古部品での代替を検討しているものの、適切な部品を見つけることが難しい状況です。
・当初の研究計画において、購入予定であったドイツ製のDigital Signal Processor（DSP）が必要ですが、納入時期が未定であり、購入予定を立てることができていません。また，価格が非常に高くなっています。現在は手持ちのDSPを使用していますが、センサ入出力の数が不足しており、計算機能力も低いため、衝撃力を扱うための高速演算ができていません。
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| Strategy for Future Research Activity |
部品の入手困難や代替品の不足は、研究の実施において重要な要素であり、これらの制約に直面することは進行に大きな影響を与えています。現状では、適切な部品や機器の入手方法を検討する必要があります。さらに、代替手段や他の供給先を見つける必要があると思っています。昨年度，少しずつ部品を集められたので，実験に取り掛かることができる予定です。実験機の制作については，ほぼ完成したのでこれから制御系の設計に移行する予定です。
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Report
(4 results)
Research Products
(5 results)
