2018 Fiscal Year Annual Research Report
Control system development of hard disk drives with an energy storage mechanism
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16K14282
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
平田 光男 宇都宮大学, 工学部, 教授 (50282447)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 雅康 宇都宮大学, 工学部, 助教 (10456692)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ハードディスク装置 / エネルギー回生 / シーク制御 / 軌道設計 / 終端状態制御 / PWM型入力系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
全世界で消費されるハードディスクドライブの消費電力はクラウドのさらなる普及と相まって，著しく増大すると言われている。これを少しでも削減できれば，社会に与えるインパクトは計り知れないほど大きなものとなる。そこで，本研究では，記録ヘッドの高速な位置決め制御時に熱となって失われるエネルギーを回生し，次の位置決め制御に使うことで，消費電力を極限まで低減することを目的とする。その際，高速・高精度な位置決めを実現するために，機械共振を加振しない制振軌道を用いる必要がある。前年度までに，エネルギー回生機構の検討とシーク軌道設計について検討するとともに，ハードディスク装置の位置決め系を模擬した実験装置を作成し，その有効性を検証した。最終年度は，制御系のロバスト性向上と詳細な実機実験による提案手法の有効性検証，さらには，エネルギー回生のための軌道設計に関する理論検討を行った。要点を下記にまとめる。
（１）制御系のロバスト性向上：フィードバック制御器をロバスト制御手法の一つであるH∞制御理論により設計することで，制振軌道への追従性が向上し，結果として供給電力量が低減できることを示した。
（２）実験による有効性検証：実験装置を改造し，電源の供給エネルギーを計測できるようにした。その上で，位置決め制御実験を行ったところ，制振軌道を用いた方が，回生機構による供給エネルギーの低減効果が高いことを確認した。
（３）エネルギー回生のための軌道設計：エネルギー回生は昇圧チョッパー動作に基づいていることから，PWM型入力系における軌道設計の理論検討を行った。具体的には，PWM型入力系の完全追従制御と周波数整形型終端状態制御を考案した。
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