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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

研究課題

研究課題/領域番号 18K04210
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分21040:制御およびシステム工学関連
研究機関千葉工業大学

研究代表者

熱海 武憲  千葉工業大学, 工学部, 教授 (70772052)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2022年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2020年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2019年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2018年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードメカトロニクス / 制御系設計 / 機構系設計 / すり合わせ / ハードディスクドライブ / ロバスト制御 / 機構・制御系のすり合わせ / 外乱推定 / データマイニング
研究成果の概要

本研究では,機構系と制御系を統合的に設計する「すり合わせ」手法として,「高性能ロバスト機構・制御系設計の可視化手法」を実現した.この手法では,機構系特性が変動した場合においても性能仕様を達成する条件を周波数応答上にて定量的に図示することで,機構系技術者および制御系技術者の両者が共通に理解できる新しい「すり合わせ」が可能となる.その後,提案手法をハードディスクドライブ(HDD)の磁気ヘッド位置決め制御系に応用し,「今後の高度情報化社会を支える次世代HDD」に必要な機構系および制御系の条件を明らかにした.

研究成果の学術的意義や社会的意義

研究成果の学術的意義:メカトロニクス技術にとって極めて重要となる,機構系と制御系を統合的に設計する手法を,可視化された理解しやすい手法として実現した.また,その手法を,多入力系となる制御対象に対しても適用可能とする手法を実現した.
研究成果の社会的意義:次世代HDDに必要な機構系および制御系の条件を明らかにし,高度情報化社会の発展の一助となる知見となった.また,開発された手法を用いることにより,マルチコプタなどの多入力系の制御対象となるメカトロニクス装置に対しても,簡易に制御性能を向上することが可能となった.

報告書

(5件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (34件) (うち国際学会 18件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] ストレージボックス内のハードディスクドライブに加わるファン起因外乱の補償方式2022

    • 著者名/発表者名
      熱海武憲, 藪井将太
    • 雑誌名

      電気学会論文誌D(産業応用部門誌)

      巻: 142 号: 4 ページ: 330-341

    • DOI

      10.1541/ieejias.142.330

    • ISSN
      0913-6339, 1348-8163
    • 年月日
      2022-04-01
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improving methodology for multi-input-single-output control system using the Robust Bode plot2021

    • 著者名/発表者名
      Hayato Kato and Takenori Atsumi
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing

      巻: Vol. 14, No. 4, No. 20-00058 号: 4 ページ: JAMDSM0053-JAMDSM0053

    • DOI

      10.1299/jamdsm.2020jamdsm0053

    • NAID

      130007833215

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quadruple-Stage Actuator System for Magnetic-Head Positioning System in HDDs2020

    • 著者名/発表者名
      Takenori Atsumi and Shota Yabui
    • 雑誌名

      The IEEE Transactions on Industrial Electronics

      巻: Vol. 67, No. 11 号: 11 ページ: 9184-9194

    • DOI

      10.1109/tie.2019.2955432

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic-head positioning control of HDDs with improved <i>H</i><sub>∞</sub> controller by Robust Controller Bode (RCBode) plot2018

    • 著者名/発表者名
      Jun Ito, and Takenori Atsumi
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing

      巻: 12 号: 7 ページ: JAMDSM0124-JAMDSM0124

    • DOI

      10.1299/jamdsm.2018jamdsm0124

    • NAID

      130007510554

    • ISSN
      1881-3054
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Loop-Shaping Technique for Quadruple-Stage-Actuator System in Hard Disk Drive2022

    • 著者名/発表者名
      Takenori Atsumi and Shota Yabui
    • 学会等名
      The 2022 International Power Electronics Conference
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A Design Method for 2DOF Control System in Inverted Pendulum Robots Using Neural Networks2021

    • 著者名/発表者名
      Ryohei Sato, Miyu Hirose, and Takenori Atsumi
    • 学会等名
      The 8th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Control System Improvement for Robot Arm with Readymade Servo Motors Using RCBode plot2021

    • 著者名/発表者名
      Taiki Okada and Takenori Atsumi
    • 学会等名
      The 8th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Track-Following Control Using Resonant Filter for Dual-Stage-Actuator System in Hard Disk Drives2021

    • 著者名/発表者名
      Takenori Atsumi and Shota Yabui
    • 学会等名
      The 17th IEEE International Workshop on Advanced Motion Control
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] RBode Plotを用いた放水マルチコプターの目標軌道追従性能の改善2021

    • 著者名/発表者名
      吉村隆一郎,熱海武憲,中代重幸
    • 学会等名
      第64回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 2自由度制御型ノイズキャンセリングヘッドフォンにおける風切り音の影響2021

    • 著者名/発表者名
      金井星士,熱海武憲,中代重幸
    • 学会等名
      第64回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ニューラルネットワークを用いた倒立振子ロボットの2自由度制御系設計2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤燎平,熱海武憲,中代重幸
    • 学会等名
      電気学会メカトロニクス制御研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] RCBode Plotを用いた描画ロボットの位置決め制御性能向上2021

    • 著者名/発表者名
      岡田泰毅,熱海武憲,中代重幸
    • 学会等名
      電気学会メカトロニクス制御研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] RCBode plotを用いたクワッドコプターの高速移動時における目標軌道追従性能の改善2021

    • 著者名/発表者名
      竹田一裕,五十嵐一穂,熱海武憲,中代 重幸
    • 学会等名
      第64回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Improved Positioning Accuracy of the Multicopter for Vertically Applied Wind Disturbances2020

    • 著者名/発表者名
      Keitaro Oriuchi, Ryota Seki, Ryu Obayashi, Hayato Kato, Takenori Atsumi, and Shigeyuki Nakadai
    • 学会等名
      The 7th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement of Wind-Induced Tracking Error in Horizontal Direction for a Multicopter2020

    • 著者名/発表者名
      Ryota Seki, Keitaro Oriuchi, Ryu Obayashi, Hayato Kato, Takenori Atsumi, and Shigeyuki Nakadai
    • 学会等名
      The 7th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Feedforward Control for Track Seeking Control in Hard Disk Drive with Sampled-Data Polynomial Based on Causal First-Order Hold2020

    • 著者名/発表者名
      Kazuho Igarashi, Ryo Igarashi, Takenori Atsumi, and Shigeyuki Nakadai
    • 学会等名
      The 7th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Discrimination of Magnetic Attraction Reduced Area Using a Disturbance Observer for Crawler Robots2020

    • 著者名/発表者名
      Natsuki Kageyama, Takeshi Nishimura, Takahiro Itoh, Takenori Atsumi, and Shigeyuki Nakadai
    • 学会等名
      The 7th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Detection of Reduced Magnetic Attraction Force Using a Disturbance Observer for Crawler Robots2020

    • 著者名/発表者名
      Natsuki Kageyama, Takeshi Nishimura, Takahiro Itoh, Takenori Atsumi, and Shigeyuki Nakadai
    • 学会等名
      The 2021 IEEE International Conference on Mechatronics
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Feedforward Control for Track-Seeking Control in Hard Disk Drive with Sampled-Data Polynomial Based on First-Order Hold2020

    • 著者名/発表者名
      Kazuho Igarashi, Ryo Igarashi, Takenori Atsumi, and Shigeyuki Nakadai
    • 学会等名
      The 2021 IEEE International Conference on Mechatronics
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Performance Comparison between Triple-stage Actuator Systems in HDDs2020

    • 著者名/発表者名
      Takenori Atsumi and Shota Yabui
    • 学会等名
      The 21st IFAC World Congress 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 上下方向に加わる風邪外乱に対するマルチコプターの位置決め精度向上2020

    • 著者名/発表者名
      織内奎太朗, 大林龍,関亮太,加藤勇人,熱海武憲,中代重幸
    • 学会等名
      電気学会メカトロニクス制御研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 水平方向に加わる風邪外乱に対するマルチコプターの位置決め精度向上2020

    • 著者名/発表者名
      関亮太,大林龍,加藤勇人,織内奎太朗, 熱海武憲,中代重幸
    • 学会等名
      電気学会メカトロニクス制御研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁石付きクローラ型ロボットにおける外乱オブザーバに基づく磁気吸着力検出2020

    • 著者名/発表者名
      影山夏樹,伊藤崇浩,西村健志,熱海武憲,中代重幸
    • 学会等名
      電気学会メカトロニクス制御研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] HDDシーク制御における1次ホールドに基づくサンプル値多項式を用いたフィードフォワード制御2020

    • 著者名/発表者名
      五十嵐一穂, 熱海武憲,中代重幸
    • 学会等名
      電気学会メカトロニクス制御研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Improving Methodology for Dual-Stage-Actuator System in HDDs Using the RBode Plot2020

    • 著者名/発表者名
      Takenori Atsumi
    • 学会等名
      第63回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁石付きクローラを有する6クローラ型ロボットの外乱オブザーバに基づく磁気吸着力検出2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤崇浩, 西村健志, 影山 夏樹, 熱海武憲, 中代重幸
    • 学会等名
      日本機械学会2020年度年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] RBode plotを用いた風影響下におけるマルチコプターの目標軌道追従性能の改善法2020

    • 著者名/発表者名
      大林龍, 関亮太, 加藤勇人, 辻翔平, 熱海武憲, 中代重幸
    • 学会等名
      日本機械学会2020年度年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Improving Methodology by Using RCBode Plot for Triple-Stage-Actuator System in HDDs2019

    • 著者名/発表者名
      Hayato Kato and Takenori Atsumi
    • 学会等名
      The 6th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization (SAMCON 2020)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study of Flow-Induced Tracking Error Caused by Passing Multicopters2019

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Kawahira and Takenori Atsumi
    • 学会等名
      The 6th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization (SAMCON 2020)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Control System Improvement for Triple-Stage-Actuator System of Hard Disk Drive Using the RBode Plot2019

    • 著者名/発表者名
      Hayato Kato and Takenori Atsumi
    • 学会等名
      The 45th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] RBode Plotを使用したHDD三段アクチュエータシステムの制御系設計2019

    • 著者名/発表者名
      加藤勇人, 熱海武憲
    • 学会等名
      電気学会メカトロニクス制御研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 熱膨張アクチュエータにおける周波数領域の解析2019

    • 著者名/発表者名
      佐野仁亮,熱海武憲,中代重幸
    • 学会等名
      電気学会メカトロニクス制御研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] すれ違う2機のクアッドコプターにおける流体関連振動の解析2019

    • 著者名/発表者名
      川平星輝, 熱海武憲
    • 学会等名
      電気学会メカトロニクス制御研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Data-driven Optimization Method for Controller Parameters Using Support Vector Machine2019

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Saito, Ryo Kikuchi, and Takenori Atsumi
    • 学会等名
      The 5th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimation of Wind Disturbance for Quadcopter in Square Tube2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Otsuji and Takenori Atsumi
    • 学会等名
      The 5th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optimization Method for Controller Parameters Using Support Vector Machine2019

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Saito, Ryo Kikuchi, and Takenori Atsumi
    • 学会等名
      The 20th IEEE International Conference on Industrial Technology
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimation of Wind Disturbance for Quadcopter in Closed Space2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Otsuji and Takenori Atsumi
    • 学会等名
      The 20th IEEE International Conference on Industrial Technology
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] HDD三段アクチュエータシステムにおけるRBode plotを用いた制御系設計法2019

    • 著者名/発表者名
      加藤勇人,熱海武憲
    • 学会等名
      日本機械学会IIP2019 情報・知能・精密機器部門講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-01-30  

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