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倒立振子を利用した望遠鏡姿勢制御方式の開発と自転観測用望遠鏡への応用

研究課題

研究課題/領域番号 16K05545
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 固体地球惑星物理学
研究機関国立天文台

研究代表者

花田 英夫  国立天文台, RISE月惑星探査検討室, 特別客員研究員 (60132677)

研究分担者 船崎 健一  岩手大学, 理工学部, 教授 (00219081)
佐藤 淳  岩手大学, 理工学部, 准教授 (60324969)
研究協力者 谷口 英夫  
鶴田 誠逸  
浅利 一善  
荒木 博志  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2018年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード望遠鏡 / 姿勢制御 / 倒立振子 / 鉛直 / 圧力センサー / バネの変位 / 惑星回転 / 水平面 / 鉛直制御 / ばね / 傾斜計 / 変位センサー / 高精度鉛直制御 / バネ / 自動ステージ
研究成果の概要

月惑星の自転とその変化を観測するために、小型軽量の望遠鏡の姿勢制御方式を開発した。鏡筒を鉛直に保つために、鏡筒自体を底部が円錐形の倒立振子とし、鏡筒上部に置かれた圧力センサーで鏡筒のわずかな傾きを検出し、鏡筒の底部の先端の位置を動かして傾きを補正する。圧力センサーの代わりに、倒立振子上部をバネで支え、その変位量を測定して傾きを補正する実験装置を製作し、約1秒角以下の誤差で制御することに成功した。より弱いばねを使用することによって傾きの検出感度を高めることができ、原理的に、1ミリ秒角の制御も可能である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

鉛直または水平の基準は、測地学や位置天文学の科学的な観測にとって重要であるばかりでなく、測量や精密加工等の実用的な必要性も高く、基本的、かつ、応用範囲が広い課題である。倒立振子の制御については、二足歩行ロボットの関係で制御工学の分野で多くの研究があるが、望遠鏡の姿勢制御に応用しようとする研究は初めてであり、望遠鏡の姿勢制御の方式として新しい展開が期待できる。また、鉛直を基準にしている多くの日常的な機器の高精度化への新しい展開も期待できる。今回開発した方式の利点は、液体を用いないこと、より高感度であることである。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Experiments of inverted pendulum as a vertical reference of a telescope2019

    • 著者名/発表者名
      H Hanada, K Asari, S Tsuruta, H Araki, K Funazaki, A Satoh, H Taniguchi and M Kikuchi
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 編集中

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A method for attitude control of telescopes making use of an inverted pendulum2018

    • 著者名/発表者名
      H Hanada, K Asari, S Tsuruta, H Araki, K Funazaki, A Satoh, H Taniguchi and M Kikuchi
    • 雑誌名

      IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering

      巻: 468 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1088/1757-899x/468/1/012036

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A method for attitude control of telescopes making use of an inverted pendulum2018

    • 著者名/発表者名
      H Hanada, S Tsuruta, K Asari, H Araki, K Funazaki, A Satoh, H Taniguchi & M. Kikuchi
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of accuracy of a small telescope like PZT for observation of lunar rotation and a new proposal for future missions2017

    • 著者名/発表者名
      H. Hanada, S. Tsuruta, K. Asari, H. Araki, H. Noda, S. Kashima K. Funazaki, A. Satoh, H. Taniguchi, H. Kato, M. Kikuchi, H. Sasaki ,T. Hasegawa and A. Gusev
    • 雑誌名

      Proc. Lunar Exploration and Space Technology

      巻: - ページ: 1-4

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Summary of results of experiments with the ground experiment model of the telescope for ILOM (In-situ Lunar Orientation Measurements) and future prospects2017

    • 著者名/発表者名
      H. Hanada, S. Tsuruta, K. Asari, H. Araki, H. Noda, S. Kashima K. Funazaki, A. Satoh, H. Taniguchi, H. Kato, M. Kikuchi, H. Sasaki ,T. Hasegawa, T. Yano, N. Gouda, Y. Kobayashi, Y. Yamada and T. Iwata
    • 学会等名
      JpGU2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] A method for attitude control of telescopes making use of an inverted pendulum2017

    • 著者名/発表者名
      H Hanada, S Tsuruta, K Asari, H Araki, K Funazaki, A Satoh, H Taniguchi, M. Kikuchi
    • 学会等名
      International Meeting : Fundamental and Applied Problems of Mechanics (FAPM2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 倒立振子を利用した望遠鏡姿勢制御方式の開発2016

    • 著者名/発表者名
      花田英夫・鶴田誠逸・浅利一善・荒木博志・船崎健一・佐藤淳・谷口英夫
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県・千葉市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Evaluation of accuracy of a small telescope like PZT for observation of lunar rotation and a new proposal for future missions2016

    • 著者名/発表者名
      H. Hanada, S. Tsuruta, K. Asari, H. Araki, H. Noda, S. Kashima K. Funazaki, A. Satoh, H. Taniguchi, H. Kato, M. Kikuchi, H. Sasaki ,T. Hasegawa and A. Gusev
    • 学会等名
      International Symposium “AstroKazan-2016”
    • 発表場所
      カザン連邦大学(カザン、ロシア)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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