2021 Fiscal Year Annual Research Report
Modeling and control introduced a fractional-order transfer function for highly precise positioning device with a flat damper
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19K14931
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| Research Institution | Akita National College of Technology |
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Principal Investigator |
櫻田 陽 秋田工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (90442681)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 精密位置決め装置 / 積層型圧電素子 / 平面減衰機構 / 分数階微分 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナノテクノロジーを支える基盤技術として，ナノスケールでの位置決め技術が必要不可欠であり，多くの分野において重要な要素である．これらの精密位置決めを行う動力源として積層型圧電素子を用いられることが多く，精密位置決めに適した推力発生素子である．PZTは，精密に変位をコントロールすることが可能であるが，変位が小さく，推力発生方向以外からの外力に比較的弱いことから，素子を保護し且つ変位を一方向に拘束しながら拡大する機構と組み合わせた精密位置決め装置として応用されることが多い．また，ナノスケールでの位置決めは，精密な駆動信号を高速に制御するため，変位拡大機構にも数kHzオーダーの高速な動作が求められる．高速な動作は，高い共振振幅を有する周波数特性も併せ持つため，高精度な位置決め性能を実現するためには，変位量を維持しながら，高い共振振幅を抑制しなければならない．本研究では，積層型圧電素子と変位拡大機構を組み合わせた精密位置決め装置を高速高精度に位置決めするために，高周波数で非常に高い共振振幅を抑制する減衰機構を検討し，精密位置決め装置と減衰機構を合わせたシステム全体を制御手法の開発を進めている．従来までにない位置決め方向に対しせん断に作用する薄く平面状の減衰機構について，高周波数における特性を明らかにする試験機を作成し，変位と力の新たなヒステリシス特性の知見を得た．非線形性を有する制御対象であることを明らかにできたので，現在，適用する制御アルゴリズムについて検討を進めている．
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