Control Experiments and New Technological Development in Segmented Mirror Control System

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K04119
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 軸屋 一郎 金沢大学, フロンティア工学系, 准教授 (90345918)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木野 勝 京都大学, 理学研究科, 助教 (40377932)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 制御工学 / 能動光学 / 天体望遠鏡

Outline of Annual Research Achievements

せいめい望遠鏡は東アジア最大級の光学望遠鏡であり，日本初の分割主鏡式天体望遠鏡である．軽量架台の開発，超精密な鏡面加工，分割主鏡制御など様々な新規技術開発を要するが，本研究では特に分割主鏡制御の開発を行なっている．先行研究では分割主鏡制御の概念設計を行い，集中制御則と分散制御則の提案とシミュレーション検討を行い，集中制御則に関してはせいめい望遠鏡の実機への実機実装に至っている．本研究では先行研究を引き継ぎ分割主鏡式の検討と改善を目標としている．本年度は集中制御則の制御試験を実施した．分割主鏡制御系は57入力72出力からなる多入力多出力系である．分割主鏡の全てを傾かせる，分割主鏡の全てを平行移動させる，分割主鏡の一部を傾かせる，分割主鏡の一部を移動させるなど，いくつかのシナリオを描きステップ応答を計測した．理論的には集中制御則では全ての鏡が指数関数的に平行点に収束するはずである．全てを傾かせた場合には一様に傾き，全てを平行移動させた場合には一様に平行移動するはずである．一枚を傾かせた場合には，該当の鏡のみが傾き他の鏡には影響しないはずである．一枚を移動させた場合には，該当の鏡のみが移動し他の鏡には移動しないはずである．実際に制御試験を行ったところ，完全に理想的な挙動は示さなかったが，理論検討に近い結果を示した．分割主鏡制御の対角項に関しては指数安定な特性が見られるはずであることから，ステップ応答の時定数を制御試験結果から評価し理論上の時定数とのばらつきを評価した．非対角項については評価関数を導入し制御実験結果とシミュレーション結果の類似度を評価した．結果として非対角項に相当する鏡の動きが大きい場合に理論検討に近い挙動を示し，動きが小さい場合には理論検討に近くないことが明らかとなった．また，定常応答も解析し集中制御則が天体観測から要求される制定精度を満たすことを確認できた．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

集中制御則の制御実験を実施し，過渡応答と定常応答の両方に対して制御性能を評価することができた．

Strategy for Future Research Activity

分散制御則の制御実験を実施し，過渡応答と定常応答の両方に対して制御性能を実施する．

Causes of Carryover

岡山県鴨方市のせいめい望遠鏡まで出張して，研究分担者と一緒に制御実験を行う予定であったが，コロナ禍の影響を受けて出張等を行うことができなかった．学会発表等も行うことができなかった．本年度はオンラインミーティングを主として研究打ち合わせ等を行なってきたために支出が抑えられたために，次年度以降の研究打ち合わせと学会発表等に繰り越している．