2020 Fiscal Year Research-status Report
可視化されたロバスト機構・制御系統合化設計法の確立と次世代ＨＤＤへの応用
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18K04210
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| Research Institution | Chiba Institute of Technology |
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Principal Investigator |
熱海 武憲 千葉工業大学, 工学部, 教授 (70772052)
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2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | メカトロニクス / 制御系設計 / ハードディスクドライブ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
２０２０年度に実施した研究において，以下の成果が得られた．
【可視化されたロバスト機構・制御系統合化設計法】一般的なメカトロニクス装置として，マルチコプターの飛行制御系の研究を行った．本研究では，屋外におけるマルチコプターの軌道追従動作を想定し，風環境下でのマルチコプターの位置決め制御法について検討した．その際，マルチコプターに加わる風は上下方向ならびに水平方向とした．また，制御系設計法にはRCBode plotを用いた．検討の結果，軌道追従誤差の実測結果から導出される重み関数を RCBode plot を用いた制御系設計に導入することにより，流体起因振動を補償する制御系が構築可能となることを明らかにした．さらに，実験においてその有効性を示した．
【次世代ＨＤＤに必要な機構系および制御系の条件】①ＨＤＤ向け４段アクチュエータ系として，「VCM」「PZTミリアクチュエータ」「PZTマイクロアクチュエータ」「熱膨張アクチュエータ」を用いた磁気ヘッド位置決め制御系について検討した．４段アクチュエータを導入することにより，既存の３段アクチュエータを使用した制御系と比較して，位置決め精度が大幅に改善可能となることを明らかにした．②３段アクチュエータシステムにおいて，アクチュエータ飽和と達成可能な制御性能の関係について検討した．その結果，３段アクチュエータ系は，「VCM」「PZTミリアクチュエータ」「PZTマイクロアクチュエータ」の組み合わせにおいて最も性能が良いことを明らかにした．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は５ヵ年計画となっており，２０２０年度は３年目に相当する．したがって，現時点において全体の研究計画の６０％ほどの進捗があれば当初の計画通りであると言える．上記の「研究実績の概要」で述べた２０２０年度の成果：
・一般的なメカトロニクス装置の例として，風環境下でのマルチコプターを対象とした制御系設計法の有効性を実証した．
・ＨＤＤ向け４段アクチュエータ系を用いた磁気ヘッド位置決め制御系を考案し，その有効性を示した．
・ＨＤＤ向け３段アクチュエータ系における最適なアクチュエータの組み合わせを明らかにした．
は，本研究全体の目標研究成果の約６０％の到達点に相当すると考えられることから，現在までの進捗状況は「おおむね順調に進展している」と判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も当初の計画通りに進行する予定である．具体的には，以下の２点の達成を目指す．
・RBode plotを計算する汎用的設計ツールを，精密メカトロニクス設計において広く普及している「MATLAB」および，MATLAB互換のフリーソフト「Octave」上にて構築し，無償公開する．
・ＨＤＤ向け４段アクチュエータ系に対して，構造的不確かさを陽に考慮可能なRCBode plotを用いた制御系設計法の確立を目指す．
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| Causes of Carryover |
学会参加に関する費用が予定していたよりも少なくなったため，次年度使用額が生じた．この次年度使用額は次年度の学会参加に関する費用として使用する計画である．
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