| 研究課題/領域番号 |
19K14931
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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小区分20010:機械力学およびメカトロニクス関連
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| 研究機関 | 秋田工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
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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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | 分数階微積分 / 高速高精度位置決め / 平面減衰機構 / 粘弾性体特性評価装置 / 周波数依存性 / ヒステリシス特性 / 精密位置決め装置 / 積層型圧電素子 / 分数階微分 / 分数階微積分モデル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
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の性能向上は，ナノテクノロジーを支える基盤技術として重要な項目の一つである．本研究では，この装置を高速高精度に位置決めするための制御手法の開発を行い，その有効性を実験的に検証することを目的とする．本手法の特徴は，分数階微積分という数学を導入した従来にない新しい制御法を整備し，位置決め装置の高性能化を図ることである．
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| 研究成果の概要 |
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，適用する平面減衰機構の特性把握および分数階微積分という数学を導入した従来にない新しい制御手法の研究開発を進め，その有効性を実験的に検証した．平面減衰機構の特性を明らかにする市販の評価装置は，必要とする周波数を測定可能な製品が存在せず，従来にない平面減衰機構の評価装置を新たに試作した．新たな評価装置を用いてヒステリシス特性，周波数依存性を明らかにした．さらに分数階微積分を導入した制御対象の伝達関数は，Oustaloup 法により整数次数の伝達関数に近似することで制御系設計を進め，制御性能向上させた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ナノスケールでの位置決めに必要とされている広い動作範囲と制御帯域の向上を目指すPZT 精密位置決め機構に対して，平面減衰機構を適用しても制御性能を低下させることなく，位置決めを実現する方法を明らかにした．今後，様々な応用分野において，本位置決め装置が求められ，導入されて行くことが予想され，これらの分野へ貢献できると期待できる．
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